Biocompatibiliteit, SiHy lenzen en de invloed van hydratatie op het draagcomfort

Biocompatibiliteit, SiHy lenzen en de invloed van hydratatie op het draagcomfort Anne Austin hield onlangs een aantal online interviews met de professoren Nathan Efron, Desmond Fonn en James Wolffsohn om na te gaan wat de gangbare en huidige opvattingen zijn over de invloed van het watergehalte en de dynamiek van het lensoppervlak op de biocompatibiliteit en het draagcomfort van silicone hydrogel contactlenzen. De hoogtepunten uit deze interviews worden hier gepresenteerd in de vorm van een ‘virtuele’ rondetafelbespreking. Silicone hydrogel (SiHy) contactlenzen zijn al ruim 10 jaar verkrijgbaar. Hun zeer innovatieve materialen en designs werden in de afgelopen jaren voortdurend verbeterd en momenteel worden ze wereldwijd procentueel gezien het meest aangemeten.1 Hun hoge zuurstoftransmissie heeft geleid tot een drastische daling van aan hypoxie gerelateerde aandoeningen, zoals corneaal oedeem, limbale hyperemie en corneavascularisatie.2,3 Desondanks resteren er nog forse uitdagingen tijdens de zoektocht naar de ideale contactlens. Het siliconemateriaal dat in SiHy contactlenzen wordt gebruikt, is van nature in hogere mate hydrofoob dan niet-silicone hydrogel materialen. Producenten van SiHy lenzen moeten een oplossing zien te vinden voor de hydrofobie van het lensoppervlak, want deze eigenschap kan moeilijkheden veroorzaken ten aanzien van bevochtigbaarheid van en afzettingen op het lensoppervlak. Het is tevens een uitdaging om een ideaal watergehalte in de lens te bereiken, omdat een toename van het watergehalte in een silicone hydrogel lens de zuurstoftransmissie kan verminderen. Dat komt doordat een toenemend watergehalte tot een lager siliconegehalte in de lens leidt, terwijl silicone beter zuurstof doorlaat dan water dit doet. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben producenten van SiHy-lenzen diverse technieken toegepast die de bevochtigbaarheid en het draagcomfort moeten verbeteren en afzettingen op het oppervlak dienen te beperken. Plasmabehandeling van het oppervlak kan zeer effectief zijn om de bevochtigbaarheid en weerstand tegen afzettingen te verbeteren. Toevoeging van bevochtigende componenten aan de lensmatrix en/of aan verpakkingsvloeistoffen heeft tot wisselende resultaten geleid. Producenten zoeken dus naar het ultieme doel: lensdragers mogen hun lenzen volstrekt niet meer voelen, ook na uren lang dragen. DE ROL VAN LENSHYDRATATIE 

Wat is de gangbare opvatting over hoe zowel hoog- als laagwatergehalte HEMAcontactlenzen dehydratatie en draagcomfort beïnvloeden?

James Wolffsohn: de gangbare opvatting is dat een hoog watergehalte (bij HEMA-materialen) inderdaad meer zuurstof doorlaat, maar de lens veroorzaakt ook meer problemen met droogte en dehydratatie van de lens. Nathan Efron: ik heb veel onderzoek gedaan naar dehydratatie en de invloed daarvan op het draagcomfort, de invloed van de omgeving op dehydratatie, of dehydratatie van lenzen vaker voorkomt in een vochtige of in een droge omgeving, enzovoorts. Zo hebben we ontdekt (bij HEMAlenzen) dat naarmate het watergehalte van een lens hoger is, de lens meer neiging tot dehydratatie vertoont.4 Als je er vanuit gaat dat dehydratatie van de lens een ‘slechte’ zaak is, althans voor het draagcomfort – áls dat zo is– en dat is discutabel, dan zal een lens met een lager watergehalte comfortabeler zijn dan een lens met een hoger watergehalte, omdat zij minder water kan verliezen. Dat is waarschijnlijk de gangbare opvatting. Desmond Fonn: we hebben enkele jaren geleden een aantal studies gepubliceerd over lens dehydratatie. We onderzochten lenzen met een gemiddeld en een laag watergehalte en vonden geen enkele correlatie met droogtesymptomen – zoals u weet een ware plaag voor contactlensdragers.5,6

Als de lens overdag vocht verliest dan is het vochtverlies maximaal binnen 1 tot 2 uur na het aanbrengen van de lens. Maar de droogtesymptomen en het ongemak dat dragers ervaren, treden langzaam op en worden geleidelijk erger naarmate de lenzen langer worden gedragen.7 

Heeft de intrede van de silicone hydrogel lenzen een invloed gehad op het relaas van watergehalte / dehydratatie?

Efron: ja absoluut! Phil Morgan en ik hebben er een studie over gepubliceerd. Volgens mij is dit de enige paper die aantoont dat de dehydratatie bij silicone hydrogel lenzen veel geringer is dan bij hydrogels. Het volstaat om te zeggen dat áls er al dehydratatie optreedt, deze heel gering is – minder dan bij een typische hydrogel lens met een watergehalte van 58%.8,9,10 Het klinkt paradoxaal maar dehydratatie van een silicone hydrogel lens is dan weer gunstig voor de zuurstofdoorlaatbaarheid, omdat de lens dan verhoudingsgewijs minder water bevat en meer silicone, dus als een SiHy-lens vocht verliest, zal ze theoretisch gezien een hogere zuurstoftransmissie hebben dan een SiHy-lens die geen vocht heeft verloren. Fonn: de meeste SiHy lenzen hebben een lager watergehalte dan de hydrogels maar toch leiden ook SiHy lenzen later op de dag tot eenzelfde respons bij dragers, d.w.z. een verminderd draagcomfort.11 Bij symptomatische lensdragers wordt meestal een aanzienlijk verschil tussen ‘s morgens en ’s avonds waargenomen. De droogtesymptomen en het verminderd draagcomfort stemmen overeen met de profielen die we jaren geleden gepubliceerd hebben voor hydrogel lenzen. Indirecte vergelijkingen wijzen er echter op dat het effect bij SiHy lenzen geringer zou kunnen zijn en dat kan mogelijk een gevolg zijn van het feit dat ze minder ontvankelijk zijn voor dehydratatie5. Of het waterverlies in de kern of in het oppervlak van de lens optreedt, is nog niet vastgesteld. Efron: met betrekking tot het draagcomfort is feitelijk nog niet onderzocht of dehydratatie van SiHy lenzen ongemak veroorzaakt – niemand kan deze vraag beantwoorden. Wolffsohn: ik denk niet dat silicone momenteel een grote invloed heeft op het draaggemak. Waarmee ik niet wil beweren dat het met de juiste combinaties niet toch zo zou kunnen zijn. HET GRENSVLAK TUSSEN DE LENS EN HET OOG 

Wat zijn de belangrijkste aspecten met betrekking tot het grensvlak tussen de cornea, de traanfilm en de contactlens?

Efron: alle drie de componenten moeten gezond zijn en goed functioneren. Een gezonde cornea, een goede, gezonde traanfilm en een zeer biocompatibel lensoppervlak zijn belangrijk. We kunnen hier lang over praten maar het is wellicht beter om vooral aandacht te besteden aan de eigenschappen van de lens. Anne Austin: zodra de lens zich in dat ecosysteem bevindt, verandert de dynamiek – wat heeft, gelet op het thema van deze bespreking, de meeste invloed op de biocompatibiliteit van de lens? Efron: één aspect is waarschijnlijk het intrinsieke watergehalte, het feitelijke watergehalte van de lens. Theoretisch gezien is het mogelijk dat een lens met een hoger watergehalte comfortabeler is dan een lens met een lager watergehalte. De “lubricity” van het oppervlak is eveneens belangrijk, dus de gladheid en de glijdbaarheid van het oppervlak. Blijkbaar zijn lenzen met een hoge “lubricity” comfortabeler. Ook de bevochtigbaarheid van de lens is een concept dat hiermee samenhangt – een oppervlak met een betere bevochtigbaarheid is theoretisch gezien comfortabeler. Maar momenteel heerst de opvatting dat metingen van de bevochtigbaarheid afhankelijk zijn van de gebruikte meettechniek en dat een juiste interpretatie van de resultaten heel lastig is.

DE ROL VAN DE TRAANFILM 

Welke aspecten van de pre- en post-lens traanfilm, hebben een belangrijke invloed op het lenscomfort en de algehele biocompatibiliteit?

Fonn: dit is naar mijn mening een van de belangrijkste vragen, waarop we het antwoord nog niet hebben gevonden – en ik vermoed dat er meerdere antwoorden zijn. Er wordt druk gespeculeerd over de vraag of het de wrijving is tussen de tarsale conjunctiva en het lensoppervlak, of het verlies van “lubricity” van het voorste oppervlak en het vochtverlies van de lenzen, of dat de reactie van het oog op de lens een soort lichte, inflammatoire respons is. Korb en anderen hebben over een reactie van palpebraal weefsel met de lens gesproken – we hebben dus een groot aantal verschillende opvattingen over wat de mogelijke oorzaak zou kunnen zijn. Wat we in elk geval weten is dat als je de break-up time van de traanfilm op het cornea oppervlak meet, deze gemiddeld 15 seconden bedraagt, terwijl de break-up time van de traanfilm significant daalt als je de meting verricht met een contactlens in het oog.12 Daarom geldt dat hoe meer vocht er op het voorste oppervlak van de lens zit, hoe comfortabeler de lens zou moeten zijn, omdat je een soort kussentje creëert, en je zou je kunnen voorstellen dat er dan minder wrijving optreedt. Tot nu toe heeft nog niemand onderzocht wat er precies gebeurt als het achterste lensoppervlak vocht verliest en waarom de post-lens traanfilm geleidelijk dunner wordt bij het dragen van lenzen (overdag). Wolffsohn: als er een contactlens op het oog zit dan zijn er twee belangrijke kwesties die volgens mij vaak over het hoofd worden gezien. Een daarvan is de feitelijke afmeting van de contactlens – die ongeveer 10-maal zo dik is als de traanfilm. We stellen ons de traanfilm meestal voor met drie lagen (een voorstelling die al dan niet juist is) en een contactlens die ergens in het midden drijft. Maar in feite moet je je voorstellen dat de traanfilm in de helft wordt gehakt en dat beide helften gescheiden worden door een voorwerp dat 10-maal zo groot is. Dat is verbazingwekkend als je erover nadenkt. Dat is dus de ene kwestie, en de andere kwestie is dat we weten dat stoffen zoals lipiden zich vastzetten op het lensoppervlak.13, 14 Dat kan als positief of negatief beschouwd worden, maar deze lipiden moeten natuurlijk ergens vandaan komen, en wel uit de traanfilm. We hebben geleerd dat de lipidenlaag op de traanfilm een zeer gunstig effect heeft omdat ze de verdamping tegengaat. De enorme contactlens die zich in de traanfilm bevindt, raakt volledig met lipiden bedekt en daardoor blijven er in de traanfilm maar weinig lipiden over die verdamping kunnen voorkomen en de pre-lens traanfilm gezond kunnen houden. Aan deze twee belangrijke kwesties moeten we dus aandacht schenken als we contactlenzen comfortabel en succesvol willen dragen. Fonn: zoals je weet, bestaan er verschillende hypotheses over de structuur van de traanfilm en de traditionele hypothese is dat de traanfilm bestaat uit ten eerste een mucinelaag, dan een waterige laag en dan een lipidenlaag. Dat is logisch, want lipiden voorkomen verdamping van de waterige laag en de mucinelaag zorgt ervoor dat de waterige laag kan binden aan de glycocalyx van het epitheel. Maar op de contactlens kan mucine blijkbaar niet hechten – lipiden wel.13, 14 Als de mucinelaag ontbreekt of veel dunner is geworden, dan zou je verwachten dat de tear break up time afneemt, omdat de waterige laag niet aan de lens kan hechten. Wolffsohn: onlangs is een paper verschenen waarin werd aangetoond dat mensen die ‘mucineballetjes’ krijgen – ongeveer hetzelfde concept – minder snel last hebben van ontstekingsreacties van de cornea.15 Efron: als de pre-lens traanfilm grote overeenkomsten vertoont met de pre-corneale traanfilm dan zal dat zeker positief zijn. Hoe beter we de natuur kunnen nabootsen, hoe dichter we de natuurlijke situatie benaderen – en dat is mogelijk een goede zaak.

DE ‘COMFORTZONE’ 

Welke zijn de belangrijkste factoren die het draagcomfort van een contactlens beïnvloeden?

Fonn: ik denk dat niemand het antwoord hierop weet – we zijn het allemaal wel eens dat er een dikke traanlaag op het lensoppervlak moet liggen, zowel op de voorkant als op de achterkant van de lens. Maar het is lastig om het oog zo ver te krijgen dat het meer vocht produceert als er een lens op zit. Hoe kunnen we het oog ‘wijsmaken’ dat de lens vochtiger is dan ze in werkelijkheid is? Dat is de hamvraag. Efron: uit onderzoek van Eric Papas en collega’s in Sydney blijkt dat er een grote overeenkomst bestaat tussen de gevoeligheidsdrempel van de cornea en die van de conjunctiva.16 Dat wijst erop dat de binnenkant van het bovenste ooglid dat over het voorste lensoppervlak ligt én de cornea die zich onder het lensoppervlak bevindt van doorslaggevend belang zijn voor het comfort van de lens. Het conjunctivale oppervlak is dus net zo belangrijk als het cornea oppervlak, als het om lenscomfort gaat. En dan speelt de traanfilm natuurlijk nog een rol. Maar volgens mij is in dit opzicht vooral het voorste lensoppervlak van groot belang. Wolffsohn: ik vermoed dat we het lensoppervlak zodanig moeten ontwerpen dat het sterk lijkt op een traanfilm. De kwaliteit van het lensoppervlak maakt een enorm verschil. Doorgaans hebben mensen vooral ‘s avonds last van hun ogen, ongeacht of ze lenzen dragen – de lens is slechts een factor die deze toestand verergert. Als je om het even welke lens de hele dag lang draagt dan zal er altijd een vorm van ongemak ontstaan . Een kwestie waar ik altijd op wijs in het meest recente DEWS-model van droge ogen is het feit dat de contactlens de enige factor is die er twee keer in voorkomt – één keer omdat de lens de normale traanvloed verstoort en één keer omdat de lens mogelijk de fysiologie van het oog beïnvloedt, in dit geval de gevoeligheid van de cornea, en daardoor bij voorbaat al invloed heeft op de hoeveelheid traanvocht die op het oogoppervlak terechtkomt.17 Het is dan ook heel belangrijk om een contactlens te hebben die toelaat dat de gezondheid van de cornea intact blijft. HET BESTE VAN 2 WERELDEN? Wat vindt u van een SiHy lens met een watergradiënt, een geleidelijk toenemend watergehalte dat in het midden van de lens het laagst is en aan het oppervlak van de lens het hoogst? Efron: dat ontwerp zou naar mijn mening een heel intelligente en ingenieuze oplossing zijn voor een aanzienlijk probleem dat de contactlensindustrie al enige tijd bezig houdt. We hebben namelijk getracht silicone hydrogel lenzen comfortabeler te maken. Maar dat is niet gemakkelijk, want het oppervlak van dit lensmateriaal is intrinsiek niet bevochtigbaar en heeft een minimale “lubricity”. Bedrijven in de contactlenzensector hebben diverse ontwerpen geïntroduceerd, met wisselend succes, om de biocompatibiliteit van het oppervlak te verhogen. Natuurlijk werd in eerste instantie, direct nadat SiHy’s op de markt waren gekomen, geprobeerd om het oppervlak van een soort plasmabehandeling te voorzien – en dat hielp enigszins. Voorts werden er bepaalde componenten aan de bevochtigingsvloeistof toegevoegd of werd het oppervlak geïmpregneerd met stoffen die de lens meer gladheid en een betere bevochtigbaarheid verlenen, wat de lens theoretisch gezien comfortabeler maakt. Wolffsohn: het is een zeer attractief concept want dit is precies wat je wilt bereiken– je bent op zoek naar een materiaal dat een relatief laag percentage water kan bevatten en andere substanties die de vorm van de lens en de structuur van de matrix intact houden, maar je wil dat het oppervlak aan de voorkant en de achterkant heel veel water bevat, zodat er een goede interactie ontstaat met het traanvocht – dat is zeker een prima concept.

Fonn: als het polymeermengsel iets bevat dat een hoge waterconcentratie aan het oppervlak heeft dan is dat uitstekend als je ervan uitgaat dat dit de belangrijkste factor is voor een verbeterd lenscomfort. Als ze dit kunnen verwezenlijken dan is dat wonderbaarlijk. Conclusie Het is in dit verband de moeite waard om na te denken over hoe een ideale contactlens eruit zou moeten zien. De lenskern hoeft niet dezelfde eigenschappen te hebben als het lensoppervlak. In de kern kunnen een hoog siliconegehalte en een laag watergehalte voor een hoge zuurstofdoorlaatbaarheid zorgen en garant staan voor mechanische eigenschappen die het aanmeten en hanteren van de lens vergemakkelijken. En aan het oppervlak kunnen een laag of geen siliconegehalte en een hoog watergehalte voor een hoge bevochtigbaarheid en een hoge glijdbaarheid zorgen. Daardoor zal de stabiliteit van de traanfilm verbeteren en kan de interactie met oogweefsels worden beperkt, vooral de interactie met de palpebrale conjunctiva. Tot nu toe werden zachte lenzen vervaardigd met eenzelfde watergehalte in de hele lens, maar bij een contactlens met watergradiënt beschikken de kern en het oppervlak over verschillende, gewenste eigenschappen. Een dergelijke lens zou een nieuw tijdperk inluiden voor contactlensdragers, een tijdperk waarin het draagcomfort aan het einde van de dag kan worden verbeterd, waarin de klanttevredenheid stijgt, het percentage drop-outs voor contactlenzen beperkt kan worden en contactlensspecialisten de kans krijgen hun praktijk verder uit te breiden.

Referenties 1. Morgan PB, et al. International contact lens prescribing in 2011. Contact Lens Spectrum 2012; 27(1): p45-52. 2. Bergenske P, et al. Long-term clinical results: 3 Years of up to 30-night continuous wear of lotrafilcon A silicone hydrogel and daily wear of low-Dk/t hydrogel lenses. Eye & Contact Lens. 2007; 33(2):74-80. 3. Dumbleton K, et al. Objective and subjective responses in patients refitted to daily-wear silicone hydrogel contact lenses. Optom Vis Sci. 2006;83(10):758-768. 4. Efron N, Brennan NA, Bruce AS, Duldig DI, Russo NJ. Dehydration of hydrogel lenses under normal wearing conditions. Contact Lens Assoc Ophthalmol J 1987; 13(3): 152-156. 5. Fonn D, Situ P, Simpson TL. Hydrogel lens dehydration and subjective comfort and dryness ratings in symptomatic and asymptomatic contact lens wearers. Optom Vis Sci 1999; 76: 700-704. 6.

Pritchard N, Fonn D. Dehydration, lens movement and dryness ratings of hydrogel contact lenses. Ophthalmic Physiol Opt 1995; 15: 281-286

7. Fonn D, Dumbleton KA. Dryness and discomfort with silicone hydrogel contact lenses. Eye & Contact Lens. 2003; Jan 29(1 Suppl):S101-4 8. Morgan PB, Efron N. In vivo dehydration of silicone hydrogel contact lenses. Eye Contact Lens 2003; 29(3): 173-176. 9. Jones L, May C, Nazar L, Simpson T. In vitro evaluation of the dehydration characteristics of silicone hydrogel and conventional hydrogel contact lens materials. Contact Lens & Anterior Eye 2002; 25:147-156

10. Jones L, Jones R. In vitro bulk dehydration rates of hydrogel and silicone hydrogel daily disposable and frequent replacement contact lens materials. AAOpt Abstract; 2010. 11. Dumbleton K, Woods CA, Jones LW, Fonn D. Comfort and adaptation to silicone hydrogel lenses for daily wear. AAOpt Abstract; 2006 12. Thai L, Tomlinson A, Doane M. Effect of contact lens material on tear physiology. Opt Vis Sci 2004; 81(3):194-204. 13. Jones L, et al. Lysozyme and lipid deposition on silicone hydrogel contact lens materials. Eye & Contact Lens. 2003;29(1suppl):S75-79. 14. Carney FP, et al. The adsorption of major tear film lipids in vitro to various silicone hydrogels over time. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2008;49(1):120-124 15. Szczotka-Flynn; Benetz, BA; Lass; Albright,M; Gillespie, B; Kuo, J; Fonn, D; Sethi, A; Rimm, A: The Association Between Mucin Balls and Corneal Infiltrative Events During Extended Contact Lens Wear. Cornea ; May 2011 - Volume 30 - Issue 5 - pp 535-542 16. Golebiowski B, Papas EB, Stapleton F. Factors affecting corneal and conjunctival sensitivity measurement. Optom Vis Sci. 2008;85(4):241-6. 17. International Dry Eye Workshop (DEWS). Corneal Surface 2007 Volume 5 Number 2 p65-204. Chart on p 85. 

De deskundigen die aan dit manuscript hebben meegewerkt, zijn consultants van Alcon Laboratories, Inc. Dit artikel werd samengesteld met financiële ondersteuning en bijdragen van Alcon Laboratories. Anne Austin is onafhankelijk projectconsultant en medisch auteur en heeft een academische opleiding genoten.

Oorspronkelijk verschenen in Optician 01.06.12

PR1962012