Storia delle lenti a contatto

A cura di Gennari Lorenzo. BOOM Blog 2022

Sebbene l’applicazione di lenti a contatto non sia effettivamente iniziata prima della seconda metà del XIX secolo, alcuni scienziati hanno comunque ipotizzato la possibilità di creare un ausilio che potesse correggere il difetto visivo poggiando direttamente sulla cornea.

Fu Leonardo da Vinci, all’inizio del 1500, che per primo ipotizzò i principi ottici che stanno dietro alla lente a contatto. Infatti, descrisse un metodo per alterare il potere corneale immergendo l’occhio in un contenitore d’acqua. Siamo chiaramente lontani dall’idea di una lente a contatto, ma è ovvio che lo studio dell’alterazione del potere corneale portato avanti da Leonardo da Vinci sia un tema strettamente correlato alla contattologia moderna.

Nel 1636 Cartesio descrisse un tubo a diretto contatto con l’occhio, di cui la parte terminale contiene un vetro e la cui curvatura determina la correzione ottica. Questo sistema risultò fin da subito impraticabile perché rendeva impossibile l’ammiccamento. Ciò nonostante i principi elencati da Cartesio riguardo la neutralizzazione del potere corneale sono coerenti coi principi delle moderne lenti a contatto.

Nel 1801 Thomas Young, all’interno di una serie di esperimenti riguardanti l’accomodazione, costruì una sorta di coppetta piena di liquido che riusciva a posizionarsi perfettamente all’interno della rima orbitale.

L’invenzione di Young era quantomeno più pratica rispetto a quella di Cartesio, anche solo perché l’ammiccamento era possibile.

All’interno del trattato sulla luce di Herschel datato 1845 troviamo delle note in cui spiega come correggere casi di cornee molto irregolari, nello specifico suggerisce due soluzioni: la prima consiste nell’applicare sull’occhio una coppetta di vetro riempita con una gelatina di origine animale, la seconda invece consiste nell’ottenere uno stampo della cornea e trasferirlo su di un mezzo trasparente.

Questa sua ultima ipotesi venne poi messa in pratica quarant’anni dopo, da diversi gruppi di scienziati che lavoravano in modo indipendente e che verosimilmente non conoscevano gli scritti di Herschel.

Fick, oftalmologo tedesco, è ritenuto il primo ad avere descritto il processo di fabbricazione e applicazione di una lente a contatto. Descrisse infatti l’applicazione di una lente sclerale afocale prima sui conigli, poi su di sé e infine su un gruppo di volontari. Il suo lavoro venne pubblicato nel 1888.

L’oftalmologo francese Kalt applicò a due pazienti con cheratocono delle lenti in vetro afocali, riuscendo a ottenere un visibile miglioramento del visus.

Ad August Muller bisogna invece dare il merito di essere stato il primo ad applicare una lente a contatto con potere diottrico. Durante la sua dissertazione presso l’università di Kiel in Germania nel 1889, descrisse come correggere la sua alta miopia tramite l’utilizzo di una lente sclerale in vetro con potere diottrico diverso da zero.

Nei 50 anni seguenti ci furono diversi piccoli miglioramenti riguardanti il fitting della lente, ma bisogna andare fino al 1936, quando La Rohm e Haas company riuscì a sintetizzare il PMMA. Da quel momento le lenti a contatto sclerali vennero interamente fabbricate in PMMA, per i suoi svariati vantaggi rispetto al vetro. Si tratta infatti di un materiale biologicamente compatibile con l’occhio umano, non si rompe a differenza del vetro, è leggero, ed anche la fabbricazione di lenti a contatto risultava più semplice.

Nel corso degli anni ‘60 venne introdotta una nuova categoria di materiali per lenti a contatto, gli elastomeri del silicone. Guardando le loro proprietà fisiche rientrano tra le lenti a contatto morbide. Allo stesso tempo queste lenti non contengono acqua, analogamente ai materiali per lenti rigide.

Gli elastomeri del silicone sono altamente permeabili all’ossigeno e interferiscono poco con la respirazione corneale; allo stesso tempo però sono di manifattura difficoltosa e la loro superficie è idrofobica, per cui devono essere trattati per ottenere un porto confortevole.

Le difficoltà riscontrate per rendere la superficie di queste lenti bagnabile ne hanno limitato l’applicazione clinica.

Nel 1960 Otto Wichterle pubblicò su Nature un articolo in cui parla di una nuova molecola, l’HEMA, in cui sostenne risultati promettenti anche nella produzione di lenti a contatto. I tentativi iniziali di Wichterle di fabbricare nuove lenti a contatto morbide con l’idrossietilmetacrilato incontrarono delle resistenze che ne limitarono il successo. Non riuscendo neppure a garantirsi il supporto dell’istituto di ricerca macromolecolare in cui lavorava nella vecchia Cecoslovacchia, proseguì i suoi esperimenti in casa sua, allestendo un laboratorio di chimica.

Nel 1961 riuscì a costruire la prima lente a contatto morbida e pochi anni dopo, nel 1972, la Bausch & Lomb acquistò il brevetto e introdusse questo nuovo tipo di lenti nel mercato mondiale.

Le lenti a contatto in HEMA di Wichterle furono un successo immediato, in primo luogo per il loro comfort e la loro biocompatibilità. Negli anni successivi si sono susseguiti una grande quantità di studi di laboratorio, al fine di migliorare la permeabilità all’ossigeno di queste lenti, rendendole più sottili e con più alto contenuto di acqua.

Allo stesso tempo, anche la ricerca di lenti a contatto rigide proseguiva su di un binario parallelo. Il principale inconveniente delle lenti a contatto in PMMA era la permeabilità all’ossigeno. Uno dei primi materiali per lenti a contatto rigide gas permeabili fu l’acetato butirrato di cellulosa, che migliorava drasticamente la permeabilità all’ossigeno ma dava luogo a warpage. Nel 1974 venne incorporato il silicone col PMMA, dando luogo a una nuova famiglia di polimeri per lenti a contatto, chiamata silicone acrilato.

Nei primi anni di sviluppo di lenti a contatto morbide in HEMA, i pazienti solitamente utilizzavano lo stesso paio di lenti a contatto per più giorni, finché non risultavano fastidiose, e solo in quel momento venivano buttate via. Risultò chiaro immediatamente che il deterioramento della lente e l’accumulo di depositi proteici e lipidici erano i principali fattori che limitavano il successo di questo nuovo prodotto. Sebbene la sostituzione regolare di lenti fosse la soluzione più ovvia, il costo allora elevato della lente a contatto risultò il principale problema da affrontare. All’inizio degli anni ‘80, un gruppo di scienziati e ingegneri danesi, guidati dall’oftalmologo Michael Bay, sviluppò un metodo di stampaggio di lenti a contatto in modo tale che poteva essere possibile la produzione su larga scala a basso costo. Nel 1984 il gigante farmaceutico Johnson & Johnson acquistò il brevetto di questa nuova tecnologia danese e mise in commercio le lenti Acuvue, a basso costo e a ricambio settimanale. Bisognerà poi aspettare il 1994 per vedere la prima lente a contatto a ricambio giornaliero.

In tutti questi anni il desiderio, da parte della comunità scientifica, di realizzare una lente a contatto ad elevata permeabilità all’ossigeno, non è mai tramontato.

Gli elastomeri del silicone erano la soluzione più ovvia, ma per le ragioni sopraelencate non ebbero mai un grande successo clinico e commerciale. Gli scienziati che lavoravano nell’industria dei polimeri per lenti a contatto avevano fin da subito in mente che la soluzione più efficace sarebbe stata quella di sintetizzare un silicone-hydrogel.

Dopo più di dieci anni di intensa ricerca, furono introdotti due design di lenti a contatto in silicone-hydrogel, siamo nel 1998: Focus night & day (CIBA Vision) e Purevision (Bausch & Lomb). L’introduzione di queste lenti è considerata di enorme importanza, al pari della sintesi dell’ HEMA di Wichterle negli anni ‘60.