Les lentilles rigides et semi-rigides (aussi appelées rigides perméables aux gaz) sont fabriquées à partir de monomères hydrophobes, ce qui explique leur manque de souplesse. Les lentilles semi-rigides présentent sur les lentilles rigides l’avantage de perméabilités en oxygène nettement supérieures.
Lentilles cornéennes rigides
Le polyméthacrylate de méthyle ou PMMA est le principal polymère utilisé dans la fabrication des lentilles rigides. Il est produit par la polymérisation du monomère méthacrylate de méthyle (MMA). L’utilisation de la lettre P devant l’abréviation du nom d’un monomère signifie qu’il s’agit de la forme polymérisée de ce monomère.
Le PMMA est un polymère très transparent, encore plus que le verre, avec un indice de réfraction de 1,49. Il est biologiquement stable, non toxique et résistant à la plupart des solutions et produits chimiques. Il possède un important angle de mouillage d’environ 65°, mais celui-ci peut être abaissé jusqu’à 27° une fois traité avec des produits de surface mouillants. Cette propriété favorise un bon échange lacrymal sous la surface de la lentille et conduit à un plus grand confort en facilitant le glissement de la paupière à la surface de la lentille. Il est toutefois conseillé de laisser tremper la lentille dans un milieu hydratant avant de la placer sur l’œil afin de maximiser sa mouillabilité. Finalement, le PMMA est facile à fabriquer, modifier et polir, disponible dans plusieurs teintes et relativement peu dispendieux. De plus, du fait qu’il soit un matériau rigide, sa durée de vie est nettement supérieure à celle des lentilles souples.
Le principal désavantage du PMMA comme matériau de lentilles cornéennes est sa grande imperméabilité à l'oxygène, ce qui peut fréquemment mener à un oedème cornéen, une perte de sensibilité, un polymégathisme endothélien ou diverses taches au niveau de l’épithélium et de la membrane de Descemet. L’ensemble de ces symptômes mène à une intolérance face au port d’une lentille cornéenne.
Pour cette raison, l'utilisation du PMMA a grandement diminué en faveur des lentilles rigides perméables aux gaz (P.A.G.) et des lentilles souples. Malgré que le PMMA soit plutôt résistant aux égratignures, il reste un matériau assez inconfortable, cette caractéristique étant associée à sa dureté et sa très faible absorption d’eau (autour de 0,2% de sa masse en eau). Toutefois, il est peu propice à l’accumulation des dépôts de protéines et de lipides provenant des larmes puisqu’il n’absorbe qu’une quantité négligeable d’eau.
Lentilles cornéennes semi-rigides
Les lentilles semi-rigides sont constituées de différents monomères dont les propriétés physicochimiques s'unissent en général pour augmenter la perméabilité de l'oxygène ou la mouillabilité par rapport aux premières lentilles rigides en PMMA. L’intérêt de leur développement se situe essentiellement dans la recherche de Dk élevés, aptes à permettre un port continu de lentilles cornéennes. On les utilise aussi afin de contrôler l'évolution rapide d'une myopie puisqu’elles peuvent ralentir la déformation de la cornée. De plus, du fait qu’elles ne sont pas flexibles, ces lentilles permettent de mieux corriger l’astigmatisme en formant une nouvelle courbure stable sur la cornée, permettant au film lacrymal de remplir l’espace entre la lentille et la cornée. Leur teneur en eau pratiquement nulle permet également de limiter la sensation d’yeux secs ainsi que l’accumulation de débris ou de solutions parfois associées à certaines lentilles à haute teneur en eau. Malgré ces avantages, les lentilles rigides perméables aux gaz restent minoritaires sur le marché de la contactologie, essentiellement à cause de la sensation d’inconfort initial qu’elles occasionnent.
Les premiers prototypes de lentilles semi-rigides présentant une haute perméabilité en oxygène ont été créés à partir de caoutchouc de silicone. On obtient avec ce matériau des valeurs de Dk près de mille fois supérieures à celle du PMMA.
Le caoutchouc de silicone est un matériau souple, élastique, stable chimiquement avec une excellente compatibilité physiologique. Toutefois, il présente l’inconvénient majeur d’être extrêmement hydrophobe, ayant un angle de mouillage de plus de 80˚ lorsque sa surface n’est pas traitée. Cette caractéristique lui confère une très faible mouillabilité et rend le matériau sujet à de nombreux dépôts de lipides et de protéines. La lentille nécessite un traitement de surface où l'on substitue aux groupements hydrophobes des groupements très hydrophiles. De plus, l’élasticité particulière de ce matériau est responsable de l’écrasement de la lentille sur la cornée lors des clignements de paupière. Ceci élimine l’eau entre la lentille et la surface cornéenne et permet l’adhésion de la lentille sur la cornée, requérant un massage et une irrigation avec une solution saline pour les déloger et permettre leur retrait. En l’utilisant conjointement avec d’autres matériaux, on en est arrivé à produire des lentilles à haut Dk comme c’est le cas aujourd’hui pour la plupart des lentilles semi-rigides et les hydrogels de silicone.
Les lentilles de type acrylates de silicone représentent une tentative de combiner les avantages du PMMA et du caoutchouc de silicone. Le fait d’unir dans un même matériau le PMMA et le silicone permet d’obtenir des lentilles dont la surface est plus mouillable tout en conservant des Dk assez élevés se situant entre 10 et 20 unités de Dk. On les combine habituellement dans des proportions de 35 % de silicone et 65 % de PMMA. La surface de ce matériau est également plus hydrophobe et ainsi plus sujette aux dépôts que le PMMA. Les acrylates de silicone sont plus cassants et plus sensibles à la chaleur que le PMMA. Une seconde génération d'acrylate de silicone avec des Dk de l'ordre de 20 à 60 unités de Dk ont été produits suite à l’incorporation d’un monomère ionique comme l’acide méthacrylique pour améliorer la mouillabilité. Malheureusement, des concentrations significatives de cet acide créent des charges négatives à la surface du matériau et de ce fait augmentent l'affinité pour les éléments à charge positive, comme le lysozyme, enzyme antibactérienne naturellement présente dans les larmes. Un nettoyage périodique déprotéinant peut être nécessaire avec ce type de lentille.
Une dernière génération de lentilles semi-rigides incorpore des monomères fluorés à la place de l’acide méthacrylique. On permet ainsi une meilleure mouillabilité sur l’œil et moins d’accumulation de dépôts puisque ces monomères ne présentent pas de charges en milieu aqueux. Ces acrylates de fluorosilicone permettent des Dk de 30 à 200 unités de Dk. Cependant, leur surface étant plus molle que les acrylates de silicone, on observe plus fréquemment des rayures en surface.
Martin Dion enseigne la chimie au collège Édouard-Montpetit depuis 1989 et a participé à l'élaboration du nouveau programme de Techniques d'orthèses visuelles en 1996. Il est coauteur de manuels de chimie générale et de chimie des solutions destinés aux élèves de l'enseignement collégial. Il a aussi donné des conférences et rédigé de nombreux articles sur les techniques de fabrication des lunettes.
