Lernzettel: Matériaux de Lentilles Oxygénantes

📋 Plan du Cours

1. Poly méthyl méthacrylate PMMA
2. Histoire et biocompatibilité du PMMA
3. PMMA et lentilles de contact rigides
4. Cellulose acétate butyrate CAB
5. Silicone acrylate SA : oxygénation et limites
6. Fluoro silicone acrylate FSA : propriétés et compromis
7. FSA alkyl styrène Menicon Tisilfocon A

📖 1. Poly méthyl méthacrylate PMMA

🔑 Notions clés & Définitions

• Poly méthyl méthacrylate : Le poly méthyl méthacrylate est un polymère thermoplastique transparent constitué d’unités répétées issues du méthacrylate de méthyle.
• Plexiglas : Plexiglas est le nom de marque le plus connu associé au PMMA.
• Thermoplastiques : Les thermoplastiques sont des formes du PMMA utilisées pour des verres scléraux.
• Non thermoplastiques : Les non thermoplastiques désignent des formes du PMMA taillées en lentilles rigides.
• Monomères : Les monomères sont les molécules de départ qui s’assemblent pour former le polymère PMMA.

📝 Points essentiels

• Le PMMA est obtenu par polymérisation de molécules de méthacrylate de méthyle (MMA).
• Le PMMA est décrit comme biocompatible et offrant une bonne dureté ainsi qu’une résistance aux rayures dans le temps.
• Le PMMA présente une excellente mouillabilité et un entretien facile.
• Le PMMA existe sous deux formes : thermoplastiques (verres scléraux) et non thermoplastiques (lentilles rigides taillées).
• La conception privilégie des géométries favorisant les échanges lacrymaux et des petits diamètres, au prix d’un confort moindre.
• Les zones non couvertes améliorent l’oxygénation via un renouvellement lacrymal plus aisé.

💡 Astuce mémo

PMMA = Plexiglas : transparent, dur, facile à entretenir, et l’oxygène vient des zones non couvertes.

📖 2. Histoire et biocompatibilité du PMMA

🔑 Notions clés & Définitions

• Heinrich Wöhlk : Heinrich Wöhlk est le concepteur des premières lentilles de contact en plexiglas en 1940.
• Verre borosilicate : Le verre borosilicate est un type de verre résistant aux hautes températures, utilisé pour des lentilles antérieures.
• Réactions allergiques : Les réactions allergiques sont les effets indésirables rapportés avec les lentilles en verre borosilicate taillé.
• Compatibilité tissulaire : La compatibilité tissulaire désigne l’adéquation du matériau avec les tissus humains, meilleure pour le PMMA que pour le verre.
• Périscopes et pare-brises : Les périscopes de sous-marins et pare-brises de bombardiers sont des applications de verres acryliques pendant la Seconde guerre mondiale.

📝 Points essentiels

• Les premières lentilles en plexiglas sont conçues en 1940 par Heinrich Wöhlk pendant la Seconde guerre mondiale.
• À cette époque, les lentilles commercialisées étaient en verre borosilicate taillé et provoquaient des réactions allergiques.
• Le borosilicate est un verre particulièrement résistant aux hautes températures.
• Pendant la Seconde guerre mondiale, les forces alliées et de l’Axe utilisent des verres acryliques pour des périscopes et pare-brises.
• Les pilotes touchés par des projections de PMMA sont moins gravement blessés que ceux touchés par des éclats de verre à vitre.
• La meilleure compatibilité entre tissus humains et PMMA est donnée comme raison principale de cette différence de gravité.

💡 Astuce mémo

1940 Wöhlk : plexiglas contre borosilicate allergisant, et PMMA mieux toléré que le verre.

📖 3. PMMA et lentilles de contact rigides

🔑 Notions clés & Définitions

• Boyd : Boyd est l’inventeur avant 1950 d’une première lentille rigide en PMMA décrite par une relation géométrique simple.
• Bonnet : Bonnet est l’inventeur après 1950 d’une lentille multicourbes en PMMA décrite avec plusieurs rayons de courbure ou zones de dégagement.
• Ro = K : La relation Ro = K relie le rayon de courbure à un paramètre géométrique de la lentille dans le modèle Boyd.
• Diamètre égal au rayon le plus plat : L’égalité entre le diamètre de la lentille et le rayon de courbure le plus plat est la règle géométrique donnée pour Boyd.
• Syndrome 3h-9h : Le syndrome 3h-9h est un syndrome mentionné comme pouvant apparaître à terme avec certains designs et dégagements.

📝 Points essentiels

• La première lentille (Boyd, avant 1950) combine Ro = K et un diamètre de lentille identique au rayon de courbure le plus plat ( = K).
• Exemple donné : si K = 7,80 mm alors le diamètre  = 7,80 mm.
• Des laboratoires comme Précilens proposent encore des lentilles en PMMA avec la règle « mediflex Boyd ».
• La deuxième lentille (Bonnet, après 1950) est multicourbes avec au moins 4 rayons de courbures ou 3 zones de dégagement.
• Les dégagements très ouverts sont associés à un risque de syndrome 3h-9h à terme.
• Le texte relie ce risque à une perméabilité nulle (Dk = 0) et à une teneur en eau < 1 %, avec risque d’œdème cornéen.

💡 Astuce mémo

Boyd :  = K (géométrie simple) ; Bonnet : multicourbes et dégagements ouverts → risque 3h-9h.

📖 4. Cellulose acétate butyrate CAB

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellulose acétate butyrate : Le cellulose acétate butyrate (CAB) est un matériau de lentilles décrit par sa mouillabilité et sa faible teneur en eau.
• Mouillabilité : La mouillabilité est la capacité du matériau à être bien mouillé par le film lacrymal.
• Teneur en eau : La teneur en eau est la proportion d’eau contenue dans le matériau de la lentille.
• Dk : Dk est le paramètre d’oxygénation du matériau, lié au passage de l’oxygène à travers la lentille.
• Instabilité : L’instabilité est la caractéristique du CAB qui limite son intérêt malgré un meilleur Dk que le PMMA.

📝 Points essentiels

• Le CAB a une bonne mouillabilité et une teneur en eau < 2 %.
• Le CAB a un Dk faible mais supérieur au PMMA, avec une valeur donnée entre 4 et 8.
• Le texte présente le CAB comme ayant pour avantage unique un Dk supérieur à celui du PMMA.
• Le CAB est décrit comme très instable.
• Le CAB se raye énormément, ce qui constitue un inconvénient majeur.
• Le texte indique que le CAB est abandonné par rapport à d’autres matériaux (mention explicite « CAB ABANDONNE SA »).

💡 Astuce mémo

CAB : eau < 2 %, Dk entre 4 et 8, mais instable et très rayable.

📖 5. Silicone acrylate SA : oxygénation et limites

🔑 Notions clés & Définitions

• Silicone acrylate : Le silicone acrylate (SA) est un matériau obtenu par copolymérisation de PMMA et de silicone.
• Copolymerisation : La copolymérisation est l’assemblage de deux types de monomères pour combiner leurs propriétés.
• Dk : Dk est le paramètre d’oxygénation du matériau, donné ici sous forme d’intervalle pour le SA.
• Indice 1,47 : L’indice de réfraction du SA est indiqué à 1,47 dans le texte.
• DAB : DAB désigne le dégagement au bord, utilisé pour discuter l’adaptation et la réduction des piquetés.

📝 Points essentiels

• Le SA est produit par copolymérisation de PMMA et de silicone.
• Le but de la copolymérisation est de conserver la biocompatibilité, la résistance et la dureté du PMMA tout en améliorant l’oxygénation grâce au silicone.
• Le texte affirme que les molécules d’O2 peuvent passer directement au travers de la lentille.
• Le Dk du SA est donné entre 12 et 60.
• L’indice du SA est indiqué à 1,47.
• Le SA est plus flexible que le PMMA, donc plus confortable, mais attire beaucoup les lipides et peut subir dépôts protéiques, rayures, cassure, et craquelures avec certains produits d’entretien.

💡 Astuce mémo

SA = PMMA + silicone : oxygène ↑, confort ↑, mais lipides ↑ et risques de dépôts/craquelures.

📖 6. Fluoro silicone acrylate FSA : propriétés et compromis

🔑 Notions clés & Définitions

• Fluoro silicone acrylate : Le fluoro silicone acrylate (FSA) est un matériau copolymérisé combinant MMA, silicone et monomères fluorés.
• Hyper-Dk : Hyper-Dk désigne un niveau d’oxygénation très élevé attribué au FSA dans le texte.
• Acide métacrylate : L’acide métacrylate (MA) est un additif cité pour optimiser la mouillabilité des lentilles en FSA.
• N-Vinyl de Pyrrolidone : La N-Vinyl de Pyrrolidone (NVP) est un additif cité pour optimiser la mouillabilité en FSA.
• HEMMA : HEMMA est le 2 Hydroxy Ethyl MethAcrylate, présenté comme premier agent utilisé depuis 1962 pour optimiser la mouillabilité.

📝 Points essentiels

• Le texte indique que les lentilles en SA sont de moins en moins adaptées au profit des lentilles en FSA.
• Le FSA améliore le Dk, avec un intervalle donné entre 16 et 210, pouvant aller jusqu’à « hyper-Dk ».
• Le FSA améliore la mouillabilité via l’ajout d’acide métacrylate (MA), N-Vinyl de Pyrrolidone (NVP) ou HEMMA.
• Le texte attribue à ces ajouts une meilleure résistance aux dépôts protéiniques et lipidiques par rapport au SA, à Dk identique.
• Le compromis annoncé : plus le Dk augmente, plus la flexibilité augmente et le module de Young diminue, ce qui peut gêner la correction d’un astigmatisme cornéen.
• Le texte ajoute d’autres limites : surface plus rayable et attraction de lipides plus élevée que pour le PMMA (même si moins que SA).

💡 Astuce mémo

FSA : fluor + silicone → Dk très haut et mouillabilité ↑, mais flexion ↑ (astigmatisme) et surface plus rayable.

📖 7. FSA alkyl styrène Menicon Tisilfocon A

🔑 Notions clés & Définitions

• FSA-Alkyl-Styrène : Le FSA-Alkyl-Styrène est un matériau en FSA spécifique au laboratoire MENICON décrit avec un ajout de styrène.
• Tisilfocon A : Tisilfocon A est le nom du matériau MENICON en FSA-Alkyl-Styrène cité dans le texte.
• Fluoro Métahacrylte Syloxanyl Styrène : La formule descriptive « Fluoro Métahacrylte Syloxanyl Styrène » est donnée pour Tisilfocon A.
• Hyper Dk (Dk > 163) : L’hyper Dk est caractérisé ici par une valeur de Dk supérieure à 163 pour le matériau MENICON.
• Traitement de surface au plasma : Le traitement de surface au plasma est présenté comme obligatoire pour améliorer la mouillabilité du matériau.

📝 Points essentiels

• Le matériau MENICON décrit est un FSA-Alkyl-Styrène nommé Tisilfocon A.
• Le texte indique que le laboratoire ajoute du styrène au MMA, au SA et au fluor.
• Le matériau atteint un hyper Dk avec une condition donnée : Dk > 163.
• L’indice du matériau est indiqué à 1,436.
• La teneur en eau est indiquée à < 0,5 % et la résistance aux dépôts lipidiques est annoncée comme bonne.
• Pour la mouillabilité, un traitement de surface au plasma est obligatoire, et certains produits agressifs sont à éviter (chlorexidine, décontamination à chaud, décontaminants trop agressifs).

💡 Astuce mémo

Tisilfocon A : styrène → Dk > 163 mais hydrophobe, donc plasma obligatoire et prudence avec les produits.

📅 Repères chronologiques

Date	Événement
1940	Premières lentilles de contact en plexiglas conçues par Heinrich Wöhlk.
mai 1968	—
avant 1950	Boyd invente une première lentille en PMMA avec Ro = K et  = K.
après 1950	Bonnet invente une lentille multicourbes en PMMA.
1962	HEMMA présenté comme premier agent utilisé depuis 1962 pour optimiser la mouillabilité.
2009	Étude publiée dans Current Eye Research sur l’attraction lipides/protéines en FSA.

📊 Tableaux de synthèse

PMMA vs SA vs FSA : oxygénation et compromis

Matériau	Dk (intervalle)	Compromis clé
PMMA	—	Confort moindre si géométries favorisent échanges lacrymaux et zones non couvertes.
SA	12 à 60	Attire beaucoup les lipides et peut subir dépôts/rayures/craquelures selon l’entretien.
FSA	16 à 210	Dk ↑ entraîne flexibilité ↑ (module Young ↓) pouvant gêner la correction d’astigmatisme.

CAB vs PMMA vs SA : eau et Dk

Matériau	Teneur en eau	Dk
CAB	< 2 %	4 à 8
PMMA	—	—
SA	—	12 à 60

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre PMMA et Plexiglas : Plexiglas est un nom de marque associé au PMMA, pas un matériau différent.
2. Croire que Dk élevé signifie automatiquement meilleur confort : le texte relie Dk ↑ à une flexibilité ↑ et donc à des compromis sur l’astigmatisme.
3. Oublier que le risque 3h-9h est relié au design (dégagements ouverts) et au fait que la perméabilité est donnée comme nulle (Dk = 0) avec teneur en eau < 1 % dans le contexte décrit.
4. Penser que CAB est meilleur que PMMA sur plusieurs critères : le texte insiste sur un avantage unique (Dk supérieur) mais avec instabilité et rayures.
5. Traiter SA comme équivalent à FSA : le texte dit que les lentilles en SA sont de moins en moins adaptées au profit du FSA, avec des différences de Dk, mouillabilité et dépôts.
6. Penser que Tisilfocon A n’a pas besoin de traitement : le texte dit que le traitement de surface au plasma est obligatoire pour la mouillabilité.

✅ Checklist Examen

1. Définir le PMMA comme polymère thermoplastique transparent, préciser Plexiglas et l’origine via polymérisation du MMA.
2. Citer les propriétés du PMMA pour lentilles : biocompatibilité, dureté/résistance aux rayures, mouillabilité et entretien facile.
3. Expliquer les deux formes du PMMA (thermoplastiques vs non thermoplastiques) et associer chacune à verres scléraux ou lentilles rigides taillées.
4. Rappeler l’histoire : 1940 Wöhlk, lentilles en borosilicate taillé et réactions allergiques, et l’idée de meilleure compatibilité tissulaire du PMMA.
5. Donner la règle géométrique de Boyd : Ro = K et diamètre  identique au rayon de courbure le plus plat ( = K) avec l’exemple K = 7,80 mm.
6. Décrire la lentille de Bonnet : multicourbes avec au moins 4 rayons ou 3 zones de dégagement et les limites liées à la petite zone optique et aux dégagements ouverts.
7. Relier le syndrome 3h-9h au contexte décrit : dégagements très ouverts, Dk = 0, teneur en eau < 1 % et risque d’œdème cornéen.
8. Décrire CAB : mouillabilité, teneur en eau < 2 %, Dk entre 4 et 8, et les inconvénients (instabilité, rayures).
9. Décrire SA : copolymérisation PMMA + silicone, passage direct de l’O2, Dk entre 12 et 60, indice 1,47, flexibilité/confort, et problèmes (lipides, dépôts, rayures, cassure, craquelures).
10. Décrire FSA : copolymérisation MMA + silicone + fluor, Dk entre 16 et 210 (hyper-Dk), additifs pour mouillabilité (MA, NVP, HEMMA depuis 1962) et résistance dépôts, puis compromis (flexibilité ↑, module Young ↓, surface/
11. Décrire Tisilfocon A : FSA-Alkyl-Styrène MENICON, ajout de styrène, Dk > 163, indice 1,436, eau < 0,5 %, bonne résistance aux dépôts lipidiques, et obligation du plasma avec prudence sur produits agressifs.