Dr Kathrine Osborn Lorenz opisuje, czego powinien poszukiwać specjalista w badaniach próbujących mierzyć i porównywać współczynniki tarcia soczewek kontaktowych.
Każdego dnia powieka mruga około 11 000 razy. Oznacza to, że każdego roku powieki odbywają podróż odpowiadającą odległości 42-kilometrowego maratonu, stale przesuwając się po gładkiej, zwilżonej łzami powierzchni rogówki.
Oczywiście w przypadku użytkowników soczewek kontaktowych każde mrugnięcie wiąże się z ruchem powieki (a w szczególności wrażliwej powierzchni brzegu powiek) po powierzchni soczewki kontaktowej, która powinna, choć nie zawsze tak jest, być pokryta odpowiednią ilością filmu łzowego.
Idealnie byłoby, gdyby soczewka kontaktowa była doskonale nawilżona, gładka i cechowała się odpowiednią smarownością, po to aby powieka mogła poruszać się po niej z taką samą łatwością jak po rogówce. Co więcej, cienki lub niestabilny film łzowy może nie tylko nasilić objawy suchości oczu, ale również zwiększyć kontakt pomiędzy soczewką a obszarem krawędzi powieki. Niezwykle trudno jest zmierzyć subiektywne odczucia, takie jak gładkość lub smarowność, można natomiast zmierzyć stopień sił tarcia, czyli dynamiczny współczynnik tarcia pomiędzy soczewką a inną poruszającą się powierzchnią, taką jak powieka.
W 2009 roku niezależni badacze jako pierwsi opublikowali dane pokazujące, że współczynnik tarcia jest lepiej skorelowany z odczuciami komfortu pod koniec dnia niż zwilżalność, przepuszczalność dla tlenu, moduł Younga oraz inne czynniki, które dotychczas wiązano z odczuciami komfortu 1. Od tego czasu dodatkowe badanie oceniające korelację pomiędzy pomiarami dynamicznego współczynnika tarcia, przeprowadzane różnymi metodami, a odczuciami komfortu pokazało, że dynamiczny współczynnik tarcia odpowiada za około 80% różnic w odczuciach komfortu pomiędzy różnymi markami soczewek kontaktowych 2–4.
POMIAR TARCIA
Obecne metody pomiaru sił tarcia są zbyt inwazyjne, aby je przeprowadzać in vivo, dlatego specjaliści muszą polegać na testach laboratoryjnych, które siłą rzeczy nieco odbiegają od stanu idealnego odtworzenia warunków panujących w obrębie ludzkiej powieki, rogówki oraz filmu łzowego.
Tarcie jest zwykle mierzone podczas pocierania badanej powierzchni (soczewek kontaktowych), zanurzonej w roztworze lub płynie, o inną powierzchnię naśladującą powiekę. Jak nietrudno sobie wyobrazić, różnice w roztworach oraz rodzajach powierzchni użytych w różnych badaniach mogą mieć istotny wpływ na otrzymywane wyniki.
Na przykład niektóre modele pomiarowe opierają się na zastosowaniu zwykłej soli fizjologicznej będącej słabym substytutem złożonej struktury ludzkiego filmu łzowego zawierającego różne rodzaje mucyn oraz tysiące białek i lipidów. Szwajcarska firma badawcza SuSoS AG badała siły tarcia, używając do tego celu płynu o składzie bardzo zbliżonym do filmu łzowego (TMS), który choć był bardziej kompleksowy, to jednak nie posiadał niektórych ważnych właściwości charakteryzujących film łzowy. Podczas spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Optometrii w 2013 roku zaprezentowano tę samą metodologię Roba3, ale wybrano inny roztwór. Był nim oczyszczony płyn podobny do filmu łzowego (TLF), zawierający białka i lipidy, które w jeszcze lepszy sposób upodabniają jego skład do filmu łzowego5.
Oto kolejny przykład pokazujący, w jaki sposób metodologia badania może wpłynąć na uzyskane wyniki. W niektórych modelach stosowano bowiem niepoddane obróbce szkło. Poza oczywistym faktem, że szkło nie stanowi powierzchni mogącej reprezentować jakąkolwiek powierzchnię ludzkiego oka, cząsteczki poliwinylu pyrolidonu (PVP) wiążą się ze szkłem, są one wbudowane w macierz większości soczewek z rodziny ACUVUE®. W modelach SuSoS korzystano ze szkła pokrytego mucyną, aby w jak największym stopniu naśladować powierzchnię powieki pokrytą śluzówką. Osmolarność płynu oraz prędkość i nacisk zastosowane w badaniach pomiarowych mogą również wpłynąć na osiągnięte wyniki. Zbyt słaby nacisk może nie odzwierciedlać sił wywieranych przez powieki. W takim przypadku soczewki kontaktowe zdają się mieć niski współczynnik tarcia, który w rzeczywistości okazuje się mieć znacznie wyższą wartość, gdy jest badany przy prawidłowym nacisku wywieranym przez powieki.
NOWE OBSZARY DLA BADAŃ NAD TARCIEM
Niedawno, stosując podobną metodologię co we wcześniejszych badaniach, mierzono siły tarcia na 10 ludzkich rogówkach pochodzących od dawców z zastosowaniem płynu TLF6. Średnia wartość dynamicznego współczynnika tarcia dla rogówki wyniosła 0,015 ±0,009. Nigdy wcześniej nie przeprowadzono podobnych badań na tkankach ludzkiej rogówki, dlatego tak bardzo ekscytujące są wyniki tych pomiarów.
Niezwykle interesujące jest spojrzenie na naśladujące rzeczywistość warunki pomiarów. W większości badań nad siłami tarcia porównuje się soczewki wyjęte prosto z blistrów. Nie odzwierciedla to rzeczywistych warunków doświadczanych przez pacjentów przez cały dzień lub podczas cyklu użytkowania soczewki,
kiedy to zmiany w soczewce mogą mieć wpływ na wartość współczynnika tarcia. Badano to ostatnio, umieszczając soczewkę, a następnie wyjmując ją z TLF, co miało symulować jej całodzienne użytkowanie7. Po zakończeniu cyklu zanurzania i wyjmowania soczewek z roztworu zaobserwowano jedynie niewielkie zmiany wartości dynamicznego współczynnika tarcia w niektórych soczewkach z wewnętrznym czynnikiem nawilżającym oraz znaczący wzrost wartości współczynnika tarcia w soczewkach, których czynnik nawilżający jest aktywowany mrugnięciem.
Coraz lepsze modele badawcze umożliwiające pomiar dynamicznego współczynnika tarcia soczewek pozwolą nam na jeszcze lepsze zrozumienie materiałów soczewek oraz ich charakterystyki. Dopóki nie zostaną opracowane metody pomiarowe in vivo oraz/lub nie zostaną jasno określone standardy ANSI lub ISO dla metod pomiarowych in vitro, nie będzie możliwe porównywanie wyników uzyskiwanych w różnych badaniach przeprowadzanych za pomocą różnych metod.
Nie powinno to jednak zniechęcać specjalistów do poszukiwania soczewek kontaktowych o niskim współczynniku tarcia, wiedząc, że wiąże się on z odczuciami komfortu podczas użytkowania soczewek kontaktowych. Należy raczej poszukiwać przejrzystości kluczowych elementów metodologii (np. rodzaj płynu, rodzaj powierzchni oraz nacisk) w celu oceny przydatności przeprowadzonego badania oraz jego znaczenia dla pacjentów korzystających z soczewek kontaktowych.
PODZIĘKOWANIA
Niniejszy artykuł został opublikowany za zgodą Bryn Mawr Communications. Oryginalna publikacja ukazała się w Advance Ocular Care w USA w styczniu/lutym 2014 roku.
Piśmiennictwo
1 Brennan N, Coles-Brennan C. Contact lens-based correlates of soft lens wearing comfort. Optom Vis Sci 2009:86;E-abstract 90957.
2. Coles-Brennan C, Brennan N. Coefficient of friction and soft contact lens comfort. Optom Vis Sci 2012:89:E-abstract 125603.
3. Roba M, Duncan EG, Hill GA, et al. Friction measurements on contact lenses in their operating environment. Tribology
Letters;2011:44(3);387-97.
4. Brennan N, Coles-Brennan C. Supporting data linking coefficient of friction and soft lens comfort. Contact Lens Ant Eye 2013;BCLA abstract.
5. Tosatti S, Aeschlinmann R, Kakkassery J, et al. Effect of different probe solutions on dynamic coefficient of friction of contact lenses. Optom Vis Sci 2013;90:E-abstract 135077.
6. Wilson T, Aeschlimann R, Tosatti S, et al. Coefficient of friction of human corneal tissue. Optom Vis Sci 2013;90:E-abstract 130742.
7. Tosatti S, Aeshlimann R, Kakkassery J. Dynamic coefficient of friction measurements of contact lenses after simulated lens wearing cycle. Optom Vis Sci 2013;90:E-abstract 135340.