Polymers in Medicine

Polim. Med.
Index Copernicus (ICV 2022) – 121.55
MEiN – 70
Average rejection rate – 39.13%
ISSN 0370-0747 (print)
ISSN 2451-2699 (online) 
Periodicity – biannual

Download PDF

Polymers in Medicine

2018, vol. 48, nr 1, January-June, p. 5–9

doi: 10.17219/pim/96287

Publication type: review article

Language: Polish

Download citation:

  • BIBTEX (JabRef, Mendeley)
  • RIS (Papers, Reference Manager, RefWorks, Zotero)

Creative Commons BY-NC-ND 3.0 Open Access

Badanie struktury soczewek kontaktowych z użyciem metod PALS, MIR, Ramana w aspekcie bezpieczeństwa osób przebywających w warunkach działania promieniowania jonizującego

Study of the structure of contact lenses using PALS, MIR and Raman spectroscopy in the regard of safety of persons exposed to ionizing radiation

Mariusz Budaj1,A,B,C,D, Andrzej Michalski2,B,C,D, Bogdan Miśkowiak1,3,E,F, Katarzyna Filipecka4,A,B,C,D, Sylwia Mandecka5,B,C

1 Zakład Optometrii, Katedra Chorób Oczu i Optometrii, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Polska

2 Klinika Chorób Oczu, Katedra Chorób Oczu i Optometrii, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Polska

3 Wyższa Szkoła Zdrowia, Urody i Edukacji w Poznaniu, Polska

4 Zakład Badań Strukturalnych i Fizyki Medycznej, Instytut Fizyki, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Akademia im Jana Długosza w Częstochowie, Polska

5 Zakład Radioterapii, Wojewódzki Szpital Specjalistyczny im. Najświętszej Maryi Panny w Częstochowie, Polska

Streszczenie

Wielu pacjentów i przedstawicieli personelu medycznego poddawanych działaniu promieniowania jonizującego podczas realizacji procedur diagnostycznych bądź terapeutycznych ma wady wzroku, które korygowane są m.in. miękkimi soczewkami kontaktowymi. Na bezpieczeństwo użytkowania tego typu korekcji mogą mieć wpływ zmiany w strukturze wewnętrznej soczewek, które mogą modyfikować ich uwodnienie lub transport tlenu do rogówki. Niezbędna jest zatem analiza wpływu czynników zewnętrznych, w tym promieniowania jonizującego wykorzystywanego w medycynie, na wybrane parametry soczewek kontaktowych, a szczególnie zbadanie i porównanie występowania swobodnych objętości w strukturze wewnętrznej polimerowych miękkich soczewek kontaktowych. Ewentualna zmiana rozmiarów i ich ilości w strukturze materiałów miękkich soczewek kontaktowych, która wynikałaby z oddziaływania promieniowania jonizującego, może wpływać niekorzystnie na przepuszczalność tlenu. Do przeprowadzenia wyżej wspomnianej analizy można użyć różnych metod, m.in. spektroskopii czasów życia anihilujących pozytonów (PALS), spektroskopii Ramana i MIR. Podczas użytkowania soczewek kontaktowych, ograniczających transport tlenu do rogówki zwiększa się ryzyko jej niedotlenienia, które stanowi jedno z możliwych powikłań. Badania skutków oddziaływania różnych typów promieniowania jonizującego (X, gamma czy beta) na materiały wykorzystywane do produkcji soczewek kontaktowych są ważne, w kontekście bezpieczeństwa użytkowników soczewek kontaktowych.

Abstract

Among patients and health professionals who are exposed to ionizing radiation during diagnostic and therapeutic procedures, refractive errors are common and soft contact lenses are widely used to correct them. Changes in the inner structure of contact lens may influence the safety of its usage through modification of its water content or oxygen accessibility to cornea. Therefore, analysis of impact of external factors, therein ionizing radiation used in medicine, on contact lenses parameters is necessary, particularly to compare the presence of free volume gaps in the structure of the polymer soft contact lenses. Possible change in dimensions or quantity of free volume gaps in the structure of the material caused by the exposure to ionizing radiation may have negative influence on oxygen permeability. To prevent such process, different means could be used, i.a., positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS), Raman spectroscopy and mid-infrared spectroscopy (MIR). Use of contact lenses which reduce transport of oxygen to cornea increases the risk of corneal hypoxia – one of the possible complications of using contact lenses. Research on effects of different types of ionizing radiation (X-ray, gamma, beta) on materials used in production of contact lenses is vital because of the connection of this issue with the safety of contact lenses wearers. Such research can also shed light on the problem of safe use of contact lenses by persons exposed to ionizing radiation.

Słowa kluczowe

promieniowanie jonizujące, soczewki kontaktowe, wolne objętości, anihilacja pozytonów

Key words

ionizing radiation, contact lenses, free volumes, positron annihilation

References (25)

  1. Hubbe U, Sircar R, Scheiwe C, et al. Surgeon, staff, and patient radiation exposure in minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion: Impact of 3D fluoroscopy-based navigation partially replacing conventional fluoroscopy: Study protocol for a randomized controlled trial. Trials. 2015;16:142. doi: 10.1186/s13063-015-0690-5.
  2. Klingler J, Sircar R, Scheiwe C, et al. Comparative study of C-arms for intraoperative 3-dimensional imaging and navigation in minimally invasive spine surgery. Part II – radiation exposure. Clin Spine Surg. 2017;30:669–676.
  3. Mozolewska-Piotrowska K, Stepniewska J, Nawrocka J. Występowanie krótkowzroczności szkolnej u studentów medycyny. Klin Oczna. 2005;107:468–470.
  4. Gasson A, Morris JA. Soczewki kontaktowe – praktyczny przewodnik właściwego dopasowania. Ścibior R, red. wyd. pol. Wrocław: Elsevier Urban & Partner; 2014.
  5. Leung BK, Bonanno JA, Radke CJ. Oxygen-deficient metabolism and corneal edema. Prog Retin Eye Res. 2011;30(6):471–492.
  6. Harvitt DM, Bonanno JA. Re-evaluation of the oxygen diffusion model for predicting minimum contact lens Dk/t values needed to avoid corneal anoxia. Optom Vision Sci. 1999;76:712–719.
  7. Chhabra M, Prausnitz JM, Radke CJ. A single-lens polarographic measurement of oxygen permeability (Dk) for hypertransmissible soft contact lenses. Biomaterials. 2007;28(30):4331–4342.
  8. Fonn D, Sweeney DF, Holden BA, Cavanagh D. Corneal oxygen deficiency. Eye Contact Lens. 2005;31(1):23–27.
  9. Filipecka K, Budaj M, Chamerski K, et al. PALS, MIR and UV-vis-NIR spectroscopy studies of pHEMA hydrogel, silicon- and fluoro-containing contact lens materials. J Mol Struct. 2017:1148;521–530.
  10. Singh JJ, Eftekhari A, Upchurch BT, Burns KS. An investigation on microstructural characteristics of contact lens polymers. NASA Technical Paper. 1990:3034.
  11. Sane P, Tumisto F, Holopainen JM. Void volume variations in contact lenspolymers. Cont Lens Anterior Eye. 2011:34(1);2–6.
  12. Dryzek J. Wstęp do spektroskopii anihilacji pozytonów w ciele stałym. Kraków: Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego; 1997.
  13. Filipecki J, Kocela A, Korzekwa P, et al. Structural study of polymer hydrogel contact lenses by means of positron annihilation lifetime spectroscopy and UV-vis-NIR methods. J Mater Sci Mater Med. 2013;24:1837–1842.
  14. Chamerski K. Analiza porównawcza struktury wewnętrznej implantów hydrofilowych oraz hydrofobowych stosowanych w chirurgii okulistycznej metodą spektroskopii czasów życia pozytonów. Technical Issues. 2015;3:3–10.
  15. Liao KS, Chen H, Awad S, et al. Determination of free-volume properties in polymers without orthopositronium components in positron annihilation lifetime spectroscopy. Macromolecules. 2011;44:6818–6826.
  16. Jean YC, Van Horn JD, Hung WS, Lee KR. Perspective of positron annihilation spectroscopy in polymers. Macromolecules. 2013; 46:7133–7145.
  17. Kęcki Z. Podstawy spektroskopii molekularnej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2013.
  18. Filipecki J, Korzekwa P, Filipecka K, et al. Badanie zmian wolnych objętości w strukturze polimerowych dwuogniskowych soczewek kontaktowych metodą anihilacji pozytonów. Polim Med. 2010;40(4):27–33.
  19. Hoffman AS. Hydrogels for biomedical applications. Adv Drug Deliv Rev. 2012;64:18–23.
  20. Tranoudis I, Efron N. Water properties of soft contact lens materials. Cont Lens Anterior Eye. 2004;27(4):193–208.
  21. Reddy BSR, Senthilkumar U. Prospects of siloxane membrane technology for gas separation. J Sci Ind Res. 2003;62(7):666–677.
  22. Zhao Z, Xie H, An S, Jiang Y. The Relationship between oxygen permeability and phase separation morphology of the multicomponent silicone hydrogels. J Phys Chem B. 2014;118(50):14640–14647.
  23. Cypryk M, Delczyk B, Pospiech P, Strzelec K. Modyfikacje poli­merów siloksanowych. Polimery. 2007;52:496–502.
  24. Efron N. Contact Lens Complications. 3rd ed. Philadelphia: Saunders; 2012.
  25. Ibrahim YW, Boase DL, Cree IA. How could contact lens wearers be at risk of Acanthamoeba infection? A Review. Journal Optom. 2009;2(2):60–66.
© Wroclaw Medical University