KONTAKT LENSLERE OKSİJEN DİFÜZYONUNUN ESR TEKNİĞİ İLE İNCELENMESİ

1. KONTAKT LENSLERE OKSİJEN DİFÜZYONUNUN ESR TEKNİĞİ İLE İNCELENMESİ EMİNE AYDIN, EVRİM E. ÖZGÜR*, TURAN ÖZBEY*, MURAT İRKEÇ**, BANU BOZKURT*** ve H.YILMAZ KAPTAN* Türkiye Atom Enerjisi Kurumu,Ankara Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi,Ankara,Türkiye, eminea@taek.gov.tr *Hacettepe Üniversite Fizik Mühendisliği Bölümü,Ankara,Türkiye,eozgur@hacettepe.edu.tr, tozbey@hacettepe.edu.tr, kaptan@hacettepe.edu.tr **Hacettepe Üniversitesi Göz Anabilim Dalı,Ankara,Türkiye,mirkec@isnet.net.tr *** Özel Göz Uzmanı, Ankara,Türkiye,banubozkurt@hotmail.com

2. Kontakt Lens Nedir? Kontaktlensler; korneaya yerleştirilerek daha net görmeyi sağlayan, gözlüğün alternatifi protezler olarak tanımlanabilir. Başlangıçta sadece görmeyi arttırmak ve kırma kusurlarını düzeltmek için düşünülerek imal edilmişlerse de, kozmetik amaçlı olarak da kullanılmaktadır.

3. Kontakt Lenslerin Sınıflandırılması • Materyal içeriklerine göre; • Yumuşak (soft) kontakt lensler • Sert (rigid) kontakt lensler • Gaz geçirgen kontakt lensler(RGP) • Gaz geçirgen olmayan kontakt lensler (PMMA)

4. *Gaz (oksijen) geçirgen sert kontakt lenslerde, direkt lens üzerinden korneaya gaz geçişi mümkün olduğundan, diğer tipe oranla daha sıklıkla tercih edilmektedir. **Yumuşak kontakt lensler ise yüksek su içeriklerinden dolayı esnek bir yapıdadırlar, gaz geçirgen özelliğine de sahiptirler. Lens kalınlığına ve su içeriğine göre gaz geçirgenliği değişmektedir. Burada ifade edilen gaz geçirgenliği oldukça önemlidir, çünkü kornea dediğimiz saydam tabakanın sağlıklı olabilmesi için oksijenin bu tabakaya lens üzerinden sorunsuz geçmesi gerekmektedir.

5. Sert kontakt lensler, camsı geçiş sıcaklığının altında olan polimerlerden oluşurlar ve genellikle çok az su içerirler veya hiç su içermezler. • Yumuşak kontakt lensler ise kendi camsı geçiş sıcaklığının üstündeki polimerleri içerir ve genellikle yüksek su miktarına sahiptir. Yüksek su miktarı oksijen geçirgenliğini arttırdığı ve kolay uyum sağladığı için kontakt lenslerde istenilen bir özelliktir.

6. Kontakt Lenslerin Gelişimi • 1845 İngiliz astronom John Frederick William Herschell, ilk tanımı • 1886 Xavier Galezowski,katarakt cerrahisi sonrasında yara yeri iyileşmesini kolaylaştırmak amacıyla • 1930 Joseph Dallos,Lens dizaynına ilişkin önemli gelişmeler • 1948 Kevin Tuohy, PMMA’dan yapılan Solexlens ismindeki lensi insanlarda kullanması ileModern lens çağının başladığı kabul edilir.

7. 1950’ler polimerize hidroksietilmetakrilat (HEMA) maddesinden yapılan hidrojel lenslerin (su içeren) kullanıma girmesi... • ilk yumuşak lens Prag’da Otto Wichterle, Daroslav Lim ve Maximillian Drefius tarafından üretilmiştir. • 1966seri üretimine olanak tanıyan spin- cast makinesi Wichterleicadıdır. • 1970’lerdeoksijen geçirmeyen PMMA materyalinin yerine oksijen geçirebilen rigid gaz geçirgen lensler (RGP), CAB, Silikon akrilat ve daha sonra florokarbon materyallerden üretilmiştir.

8. 1990’ların başında yumuşak lens üretim teknolojisi değişmiş ve kopyalama sisteminin girişi ile planlı aylık değişim lensleri kullanıma girmiştir. • 1996 yılından itibaren de florosilikon hidrojel kontakt lenslerin icadıyla yumuşak kontakt lenslerin oksijen geçirgenlikleri çok arttırılmıştır.

9. Kornea gözyaşı ve oksijenle beslenir. Bütün lensler az veya çok korneayı bu hayati gıdaları almaktan alıkoyarlar. Kısa veya uzun vadede gözün özelliğine (gözyaşı oranı, alerjik hassasiyet, ve benzeri gibi...) göre problem çıkarmaları kaçınılmazdır. Temizlik kurallarına uygun kullanılıp kullanılmaması da bu süreci kısaltır ya da uzatır.

10. Kontakt lenslerin oksijen geçirgenlik ölçümü ilk kez I. Fatt tarafından yapılmıştır. Bazı araştırmacılar aynı methodla kontakt lenslerin oksijen geçirgenliğini belirlemiştir. • Oksijen geçirgenlik katsayısı, Dk ve oksijen iletkenlik katsayısı , Dk/l kontakt lenslerin iki önemli fiziksel parametresidir.

11. Kontakt lenslerde gaz iletimini iki önemli faktör yönlendirir: 1. Dk değeri, lensin oksijen geçirgenliğini gösterir. PMMA, CAB ve silikonda bu terim lens malzemesinin ayrılmaz bir özelliğidir. Yumuşak ve protein lenste, oksijen lensteki suya doğru geçer. Su yüzdesi, yumuşak bir kontakt lensin gaz geçirgenliğini direkt etkiler. Su miktarı ne kadar büyük olursa, gaz geçirgenliği de o kadar büyük olur. 2. Lensin kalınlığı (l) ise diğer kritik faktördür. Korneaya gerekli oksijen ulaşmazsa kornea şişer. Kornea ödemi kontakt lensin merkez kalınlığına bağlıdır. Ölçümler lens ile kornea arasındaki oksijen geriliminin yaklaşık 10 mm Hg olması gerektiğini göstermiştir. 11-19 mm Hg arasındaki basınç korneanın şişmesini önler

12. Difüzyon Kuramı Difüzyon, homojen olmayan bir ortamda konsantrasyonun yüksek olduğu bölgeden, düşük olduğu bölgeye doğru gelişigüzel moleküler hareketler sonucu, bir akının oluşması demektir. Difüzyon, polimerin yapısına ve difüz eden molekülün boyutuna bağlıdır. Fick’ in yasaları ve bu yasaların difüzyon hızını kapsayan geliştirilmiş versiyonları kullanılarak difüzyon mekanizmasını açıklamak mümkün olur. Matematiksel kuramı ise, bu akının, yani konsantrasyon gradiyenti boyunca olan eksene dik bir birim alandan geçen net molekül miktarının, konsantrasyonun gradienti ile orantılı olmasına dayanır.

13. Düzlem Levhada Difüzyon 1. Fick Yasası (1) 2. Fick Yasası (2) Fick’in 2. yasasının düzlem levhada için çözümü; (3) (4) Mt → t zamanında yapıya giren madde miktarı M∞ → t→ ∞durumunda yapıya giren madde miktarı

14. Düzlem Levhada Difüzyon (5) (6) (7) R0 → başlangıçtaki radikal miktarı Rt → havaya açıldıktan t zaman sonra kalan radikal miktarı

15. Örnek Hazırlama ve Işınlama Yaklaşık aynı çap ve kalınlığa sahip kontakt lens örnekleri, 5 mm çaplı ve 17cm uzunluğundaki rodajlı pyreks ESR tüplerine konulmuş;bir saat vakumlanmıştır (10-3 Torr ). Vakumda, oda sıcaklığında -kaynağı ile ışınlanmış kontakt lenslerin vakumdaki spektrumunu kaydettikten sonra, örneklerin içinde bulunduğu ESR tüpleri kırılarak örnek havaya açılmıştır. Zaman kaybetmeden tüp tekrar kaviteye yerleştirilerek belirli aralıklarla spektrumları kaydedilmiştir. Oksijenli ortamda kontakt lens örneklerinin ESR şiddetleri ölçülmüştür.

16. Sıcaklık Oda Sıcaklığı Tarama Alanı 200 G Mikrodalga Gücü 2 mW Tarama Süresi (Çözünürlük) 84s (1024) Modülasyon Genliği 1 G Modülasyon Frekansı 100 kHz Mikrodalga Frekansı ~9,4 GHz Çizelge 1. Spektrumların kaydedildiği spektrometre çalışma koşulları

17. Deneysel Bulgular Şekil1. 2 kGy ışınlanmış kontakt lens örneğinin vakumda oda sıcaklığında kaydedilmiş ESR spektrumu

18. Deneysel Bulgular Şekil2. Işınlanmış kontakt lens örneğinin vakumdaki ESR spektrumu ve örnek havaya açıldıktan sonra spektrumdaki değişim

19. Deneysel Bulgular Şekil 3. Deney sırasında izlenen çizgilerin tepeden tepeye şiddetleri

20. Deneysel Bulgular Şekil 4. İzlenen çizgilerin radikal konsantrasyonunun (ESR şiddetlerinin) zamanla değişimi

21. Deneysel Bulgular Şekil 5. Spektrumdaki C çizgisi için -zaman grafiği

22. D(cm2/s) Çizgi 1. Bölge 2. Bölge A 1,26 x 10-8 1,38 x 10-9 B+ 1,56 x 10-8 1,61 x 10-9 B- 1,82 x 10-8 1,15 x 10-9 C 1,10 x 10-8 1,01 x 10-9 Çizelge 2. ESR spektrumunda izlenen A,B+ ,B- , C çizgileri için belirlenen difüzyon katsayıları • D(hızlı bozunum) : (1,5 ±0,4)x 10-8cm2/s • D(yavaş bozunum) : (1,3 ±0,3 ) x 10-9cm2/s

23. Benzetişim Çalışması Şekil 6. 2 kGy ışınlanmış kontakt lens örneğinin deneysel spektrumu ve benzetişim spektrumu

24. HEMA EDMA’ nın yapısı

25. Şekil 7: Literatürde poly-2-hydroxypropylmethacrylate için verilmiş ESR spektrumu