摘要
隐形眼镜看似只是一片透明、柔软的薄片，但其背后涉及复杂而精细的高分子材料设计。本文从日常佩戴体验出发，介绍了隐形眼镜如何依靠泪膜与眼睑运动稳定停留在眼表，并重点梳理了传统水凝胶与硅水凝胶两类主要材料体系的差异，分析了含水、传氧、润湿及表面设计对佩戴舒适度的影响。同时，本文还结合眼睛干涩的成因与镜片选择原则，说明高分子化学如何通过材料优化进入日常生活，并改善人们的视觉体验。
引言
早上起床，很多人做的第一件事不是找手机，而是先戴上隐形眼镜（图1）：一片柔软、透明、薄得几乎感觉不到的镜片，轻轻贴在眼睛表面，视野就立刻变得清晰。它不像普通眼镜那样压鼻梁，也不会在冷热交替的地方起雾，同时避免厚重的眼镜影响颜值，这使其成为了很多人的生活必需品[1]。
但隐形眼镜的佩戴体验并不总是那么舒适。刚戴上时往往没什么感觉，到了下午，很多人却会逐渐出现眼睛干涩、发紧、异物感增强等问题。而且，同样是隐形眼镜，不同品牌、不同类型之间的舒适度差别很大，有的戴一天仍然比较轻松，有的戴上几个小时就开始不舒服。表面上看，这像是个人眼睛状态差异的问题，实际上，它和隐形眼镜背后的材料设计密切相关[2-3]。
从本质上说，隐形眼镜并不是一片普通的透明薄膜，而是一类直接与眼表接触的高分子材料。它既要足够柔软，能够适应角膜表面的曲率；又要允许氧气透过，维持角膜正常代谢；同时还要尽量保持表面湿润，减少与眼睑和泪膜之间的摩擦。也就是说，一副隐形眼镜是否好戴，不只是度数是否合适的问题，更取决于它的高分子组成、网络结构、表面性质以及它与眼表环境之间的相互作用。
因此，隐形眼镜其实是一个非常贴近日常生活的高分子材料案例。它把许多看似抽象的材料学问题，例如吸水、透氧、润湿、柔软、抗沉积和界面相容性，都浓缩到了一片小小的镜片中。理解隐形眼镜的材料本质，不仅能帮助我们更科学地看待佩戴过程中的舒适与不适，也能让我们看到，高分子化学并不遥远，它早已悄悄进入了人们每天的生活[4-5]。
图1 日常生活中隐形眼镜的佩戴（图片由Chat GPT自制，用作封面图）
一、镜片为什么能安稳地待在眼睛上
很多人第一次戴隐形眼镜时，都会下意识地觉得，它之所以能贴在眼睛上，是因为镜片把角膜吸住了。实际上，隐形眼镜并不是靠吸附固定在眼表，而是在泪膜、眼睑运动和镜片本身几何结构的共同作用下，维持一种动态平衡（图2）。
正常情况下，角膜表面覆盖着一层很薄却很重要的泪膜。隐形眼镜戴上以后，这层原本连续的泪膜会被重新分成镜片前方的前泪膜和镜片后方的后泪膜。眨眼时，眼睑会推动镜片表面泪液重新铺展，镜片也会发生细微移动。正是这些看似不起眼的变化，让镜片既不会轻易掉出来，也不会完全贴死在角膜上。
这一步看起来只是一个佩戴问题，背后其实已经涉及材料设计。镜片如果太硬，贴合度会变差，初戴时异物感明显；如果太软，虽然容易贴附，但又可能在操作、定位和稳定性上出现问题。与此同时，基弧、直径、中心厚度和边缘形态也会影响泪液交换和镜片活动度[6]。
所以，隐形眼镜能不能戴得稳，并不只是度数是否合适，而是材料、结构和眼表环境三者相互匹配的结果。
图2 隐形眼镜并不是直接吸附在角膜上，而是在泪膜和眼睑运动参与下维持动态平衡。（图片使用Chat GPT制作）
二、隐形眼镜的材料
如果只从外观看，隐形眼镜几乎没有太多区别，都是透明、柔软、薄薄的一片。但从高分子材料角度看，不同镜片之间的差别其实很大。现代隐形眼镜最主要的材料体系，可以分成两条路线：传统水凝胶镜片和硅水凝胶镜片（图3）。
软性隐形眼镜最早的重要材料基础，是聚羟乙基甲基丙烯酸酯，也就是聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯（poly(2-hydroxyethyl methacrylate), pHEMA）（图4）。这一类材料的特点是亲水、透明、吸水后能够形成柔软的三维网络，因此非常适合直接接触眼表。从材料史的角度说，pHEMA的出现使软性隐形眼镜真正成为可能，也让高分子水凝胶第一次大规模进入日常生活。
不过，单一的pHEMA并不能满足所有需求。为了改善含水性、机械性能和表面润湿性，后来的镜片常常引入不同单体进行共聚。例如，N-乙烯基吡咯烷酮（N-vinyl pyrrolidone, NVP）常用于提高亲水性，甲基丙烯酸（Methacrylic acid, MAA）可以引入离子特征，N,N-二甲基丙烯酰胺（N,N-dimethylacrylamide, DMA）则有助于调节含水和柔韧性[3-4]。
在商用材料名称中，polymacon、etafilcon A、omafilcon A 等都属于这一类传统水凝胶体系，只不过各自的单体组成、交联程度和表面特性并不相同。
后来，人们发现传统水凝胶虽然柔软、含水量高，但在长时间佩戴时，角膜供氧仍然可能成为限制因素。于是，材料设计开始转向硅水凝胶路线。硅水凝胶的核心思路，是在高分子网络中引入硅氧烷结构，使氧气不再主要依赖水相扩散，而可以通过硅相更高效地传输。常见的硅组分包括 3-[甲基丙烯酰氧基]丙基三(三甲基硅氧基)硅烷（TRIS）以及聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）相关片段。
这类材料中，lotrafilcon A、balafilcon A、senofilcon A、comfilcon A、delefilcon A、verofilcon A 等都是比较典型的代表。
这些名字背后并不只是品牌差别，而是不同的高分子设计策略。有些镜片通过等离子体处理改善表面亲水性，有些通过引入内部润湿组分来提高表面含水表现，还有一些则采用硅水凝胶核心加高含水表层的思路，让镜片内部负责透氧，外部负责润湿和低摩擦。
进一步看，决定镜片性能的并不只是用了哪些单体，还包括这些单体最终形成了什么样的网络结构。比如，交联密度会影响高分子链之间连接得有多紧：网络越致密，镜片通常越不容易过度溶胀，尺寸和力学形态也更稳定；但如果交联过强，材料也可能变硬，柔软性和表面舒适度受到影响。已有研究表明，在硅水凝胶体系中，交联密度和自由硅氧烷链长度都会影响材料的亲水性和氧传输表现；而在其他眼用镜片体系中，不同分子量的交联剂还会进一步改变镜片的含水量、亲水性和硬度[7]。另一方面，镜片的物理性质与脂质沉积行为也存在关联，而表面的润湿性、蒸发失水和摩擦系数变化，又会进一步影响长期佩戴中的沉积与舒适度。换句话说，隐形眼镜不是把几种单体简单混在一起就够了，它真正关键的地方，在于能否形成一个既均匀、又稳定，同时兼顾柔软、传氧和抗沉积的高分子网络。
从这个意义上说，隐形眼镜并不是一片普通的透明软片，而是一种把高分子网络、界面调控和生物相容性集中在一起的小型材料系统。
图3 隐形眼镜材料分类示意图（图片由Chat GPT自制）
图4 聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯（图片由Chat GPT自制）
三、为什么不是越软、越湿就一定越舒服
很多人在选隐形眼镜时，最先看的参数往往是含水量。直觉上，含水量高，好像就意味着更湿润、更舒服。但真正的情况没有这么简单。
对于传统水凝胶镜片来说，氧气传输在很大程度上依赖水相，所以含水量提高，通常有利于氧扩散，也会带来较好的初戴柔软感。典型传统水凝胶的含水量常见约为 38%–58%，但其 Dk 通常仍受限在约 40～50 barrer。相比之下，硅水凝胶虽然含水量不一定更高，常见约为 24%～74%，却可依靠硅氧烷通道实现更高效的氧传输，Dk 常可达到约 60～140 barrer。因此，含水量高并不必然意味着更舒服或更透氧，真正重要的是材料的传氧路径和表面设计。但问题在于，含水量高并不等于全天都稳定。镜片在佩戴过程中会不断和外界环境交换水分，空调、长时间看屏幕、眨眼减少，都会让镜片表面更容易失水。结果就是，镜片早上戴上时很舒服，到了下午反而更容易发干。
硅水凝胶之所以成为后来材料发展的重点，原因就在这里。它把高透氧能力更多交给硅氧烷相来承担，而不是一味依赖高含水量。这样一来，镜片不必为了透氧而无限提高含水量，也就更有机会在透氧、尺寸稳定性和长期佩戴表现之间找到平衡。
不过，透氧也不是全部。对佩戴体验来说，还有一个经常被忽视的因素，就是镜片表面。从材料科学的角度讲，镜片的本体性能决定了它能不能撑得住，而镜片的表面性能决定了它戴起来顺不顺。前者包括氧渗透性、模量、含水量和力学稳定性；后者则包括表面接触角、润湿性、摩擦系数和沉积倾向[8]。
这就是为什么有些镜片看起来参数不算特别夸张，却能保持不错的全天舒适度；也为什么有些镜片刚戴时很柔软，但戴到后面反而更明显地发涩。真正重要的不是某一个参数高不高，而是这些性质能不能在真实佩戴环境中协同工作（图5）。
图5 传统水凝胶和硅水凝胶的对比示意图（图片由Chat GPT自制）
四、眼睛的干涩感从何而来
隐形眼镜佩戴者最常见的不适，往往不是刚戴上的那一刻，而是在连续佩戴数小时后，尤其约 6～8 h后逐渐变得更明显[9]。很多人早晨戴上镜片几乎没感觉，到了下午却开始觉得眼睛发干、发紧，眨眼时甚至会有明显摩擦感。国际泪膜与眼表学会（Tear Film and Ocular Surface Society, TFOS）相关研究表明，接触镜不适是导致佩戴体验下降甚至放弃佩戴的重要原因。
造成这种变化的关键之一，是泪膜环境被镜片重新改写了。原本覆盖眼表的泪膜，在戴镜后被分成前泪膜和后泪膜，泪液的铺展、蒸发和更新方式都发生了变化[5]。
如果镜片表面润湿不够稳定，或者在佩戴过程中逐渐吸附了蛋白、脂质和环境颗粒，前泪膜就更容易出现局部破裂，形成干斑。这里的沉积并不是随机发生的，而与材料表面的相互作用密切相关。一般来说，蛋白吸附常与表面电荷和静电作用有关，例如带负电的离子型材料更容易吸附带正电的溶菌酶[10]；而脂质沉积则更多与材料中的疏水区域有关，特别是硅水凝胶中的硅氧烷相更容易与泪液中的胆固醇、磷脂等脂质发生疏水相互作用。研究还表明，蛋白和脂质沉积并不是彼此独立的：一类沉积物形成后，往往会进一步改变镜片表面的亲水性与润湿状态，从而影响另一类沉积的发生。
这也是为什么现代镜片材料越来越重视表面仿生设计。比如将 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, MPC，图6）这类两性离子单元用于表面构建，或者通过接枝、包覆等方式形成稳定水化层，目的都是让镜片表面更接近天然细胞膜外层的亲水环境。像 MPC 这样的单元之所以有助于抗沉积，就在于它能在表面结合一层较稳定的水化层，降低疏水吸附，同时减少蛋白和脂质与材料表面的直接接触，从而改善润湿性和低摩擦表现。已有研究显示，MPC 聚合物修饰的硅水凝胶镜片可明显降低脂质沉积，并提升表面亲水性、润滑性与柔顺性[11]。
需要说明的是，长期佩戴隐形眼镜带来的问题并不只停留在干涩感。对于透氧不足的镜片，尤其是在长时间佩戴、过夜佩戴或镜片较厚的情况下，角膜可能长期处于相对低氧状态。早期常见表现包括角膜水肿、上皮微囊和球结膜/角膜缘充血；如果低氧刺激持续存在，还可能诱导角膜缘或角膜新生血管长入，以弥补氧供不足。更长期的变化还可能出现在角膜内皮，例如内皮细胞大小不均增加（polymegethism）和六角形规则性下降（pleomorphism），这些都提示角膜长期承受了额外的生理压力。
硅水凝胶材料之所以被广泛认为是隐形眼镜发展中的重要一步，正是因为它显著提高了氧传输能力。已有综述指出，在日戴条件下，硅水凝胶已在很大程度上消除了传统低透氧软镜相关的生理性低氧体征，包括角膜和角膜缘充血、新生血管、上皮微囊以及部分内皮反应，其整体表现更接近未戴镜人群[12]。也就是说，硅水凝胶并不是完全没有风险，但它确实明显缓解了因低氧导致的一系列角膜生理问题，使镜片设计从“勉强能戴”进一步走向“更适合长期日常佩戴”。
这些设计并不是为了让材料看起来更先进，而是为了让镜片在几个小时的佩戴过程中，仍然能维持较低摩擦、较少沉积和较稳定的表面润湿状态。
所以，下午的干涩感并不只是缺水那么简单。它更像是镜片表面、泪膜稳定性、眨眼行为和环境条件共同作用后的结果（图7）。
图6 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, MPC）（图片由Chat GPT自制）
图7 佩戴隐形眼镜前后的泪膜变化（图片由Chat GPT自制）
五、如何挑选适合自己的隐形眼镜
既然隐形眼镜背后有这么多材料差异，那么对于普通佩戴者来说，最实际的问题就是：在令人眼花缭乱的宣传中（图8-图9），到底该怎么挑。
首先，要分清自己需要解决的是哪一类视觉问题。普通近视、规则散光和老视，对镜片的光学设计要求并不一样。也就是说，挑选隐形眼镜的第一步不是看材料，而是先确认镜片设计是否符合自己的屈光状态。光学设计不对，再好的材料也很难带来稳定体验。
其次，不要把高含水量直接等同于高舒适度。如果本身容易眼干，或者长期在空调房、电脑前工作，单纯追求高含水镜片未必是最佳选择。传统高含水水凝胶在初戴时可能更柔软，但长时间佩戴后未必更稳；而不少硅水凝胶镜片虽然含水量没有特别高，却因为透氧更好、表面润湿设计更成熟，反而更适合全天佩戴。
第三，要结合自己的使用习惯来选择更换周期。如果护理习惯并不稳定，或者工作节奏快、经常出差，日抛镜片往往更合适。因为日抛模式减少了镜片反复浸泡、镜盒污染和清洗不规范带来的额外风险[12]。对很多人来说，真正适合自己的镜片，不一定是参数最亮眼的那一款，而是能够被稳定、正确使用的那一款。
最后，要重视验配，而不是只靠网络参数做判断。即使度数相同，不同镜片在基弧、直径、边缘设计、模量和表面处理上也可能完全不同。它们戴在不同人的眼睛上，最终表现也会差很多。
因此，材料可以帮你缩小选择范围，但最终合不合适，仍然要通过眼表状态、佩戴感觉和规范验配来确认。
图8 隐形眼镜的优势宣传（图片使用ChatGPT制作）
图9 如何挑选适合自己的隐形眼镜（自制）
结语
隐形眼镜看起来只是一片透明、柔软的薄片，但它背后其实是一整套精细的高分子材料设计。无论是传统水凝胶还是硅水凝胶，真正决定佩戴体验的，都不只是度数或品牌，而是材料的含水、传氧、润湿能力，以及它与个人眼表环境的匹配程度。
从这个角度看，隐形眼镜并不是普通日用品，而是一类将高分子网络、界面调控和生物相容性结合在一起的小型材料系统。理解这些差异，并不是为了记住复杂的材料名称，而是为了更科学地认识佩戴中的舒适与不适，并选择真正适合自己的镜片。
材料科学最有意义的地方，不在于它有多复杂，而在于它能否以恰当的方式进入日常生活，悄悄改善我们看世界的方式。
参考文献
[1] Wichterle O， Lím D. Hydrophilic gels for biological use[J].Nature, 1960, 185, 117–118. DOI: 10.1038/185117a0.
[2] Pearson R M. A review of the limitations of the first hydrogel contact lenses[J].Clin Exp Optom, 2010, 93(1): 15–25. DOI: 10.1111/j.1444-0938.2009.00444.x.
[3] Musgrave C S A, Fang F. Contact lens materials: A materials science perspective[J]. Materials, 2019, 12(2): 261. DOI: 10.3390/ma12020261.
[4] Ishihara K, Shi X, Fukazawa K, et al. Biomimetic-engineered silicone hydrogel contact lens materials[J]. ACS Appl Bio Mater, 2023, 6(9)：3600–3616. DOI: 10.1021/acsabm.3c00296.
[5] Sweeney D F. Have silicone hydrogel lenses eliminated hypoxia?[J]. Eye Contact Lens, 2013, 39(1): 53–60. DOI: 10.1097/ICL.0b013e31827c7899.
[6] Muntz A, Subbaraman L N, Sorbara L, et al. Tear exchange and contact lenses: a review[J]. J Optom, 2015, 8(1): 2-11. DOI: 10.1016/j.optom.2014.12.001.
[7] Wu S, Zhang X, Sun Y, et al. Study on the influence of crosslinking density and free polysiloxan chain length on oxygen permeability and hydrophilicity of multicomponent silicone hydrogels[J]. Colloid Polym Sci, 2021, 299(8): 1327-1335. DOI: 10.1007/s00396-021-04850-5.
[8] Vidal-Rohr M, Wolffsohn J S, Davies L N, et al. Effect of contact lens surface properties on comfort, tear stability and ocular physiology[J]. Cont Lens Anterior Eye, 2018, 41(1): 117-121. DOI: 10.1016/j.clae.2017.09.009.
[9] Papas E, Tilia D, McNally J, et al. Ocular discomfort responses after short periods of contact lens wear[J]. Optom Vis Sci, 2015, 92(6): 665-670. DOI: 10.1097/OPX.0000000000000607.
[10] Soltys-Robitaille C E, Ammon D M, Valint P L, et al. The relationship between contact lens surface charge and in vitro protein deposition levels[J]. Biomaterials, 2001, 22(24): 3257-3260. DOI: 10.1016/S0142-9612(01)00163-6.
[11] Ishihara K, Fukazawa K, Sharma V, et al. Antifouling silicone hydrogel contact lenses with a bioinspired 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer surface[J]. ACS Omega, 2021, 6(10): 7058-7067. DOI: 10.1021/acsomega.0c06327.
[12] Morgan P B, Murphy P J, Gifford K L, et al. BCLA CLEAR - effect of contact lens materials and designs on the anatomy and physiology of the eye[J]. Cont Lens Anterior Eye, 2021, 44(2): 192-219. DOI: 10.1016/j.clae.2021.02.003.
[13] Carnt N, Minassian D C, Dart J K G. Acanthamoeba keratitis risk factors for daily wear contact lens users: a case-control study[J]. Ophthalmology, 2023, 130(1): 48-55. DOI: 10.1016/j.ophtha.2022.08.002.
作者简介
孙奥林，男，1999年生，本科毕业于西安交通大学，现为中国科学院长春应用化学研究所在读博士一年级研究生。主要围绕STING通路开展研究，聚焦免疫佐剂、免疫活性材料与免疫活性高分子的设计、构建及作用机制探索，致力于发展兼具基础研究价值与应用潜力的新型免疫调控材料。
审稿人意见
本文围绕隐形眼镜中的高分子材料设计展开，介绍了镜片在眼表依赖泪膜与眼睑运动实现动态平衡的原理。重点对比了传统水凝胶（如pHEMA）与硅水凝胶两类材料在透氧、含水、润湿及表面性能上的差异，分析了高含水量不等同于高舒适度的原因，并阐释了干涩感与泪膜稳定性、蛋白沉积等因素的关系。最后从光学设计、使用习惯、验配等角度提出实用选镜建议，体现了高分子科学在日常生活中的应用价值。建议从以下几点来修改：
1.文中自称“论文”，但内容更接近科普文章。建议再整体提升深度、增强科学性。
2.文中反复提到“含水量高”“透氧性好”，但未给出具体数值或典型范围。建议补充。
3.目前主要停留在单体组成层面，可补充交联密度、分子量分布、网络均质性如何影响镜片的力学强度、溶胀行为和抗沉积能力。
4.文中提及吸附蛋白、脂质，可进一步说明疏水相互作用、静电吸附等机理，并解释为何某些单体能抵抗沉积。
5.讨论长期佩戴对角膜生理的影响，除干涩感外，可简要提及缺氧导致的角膜新生血管、内皮多形变等风险，以及硅水凝胶如何缓解这些问题。
作者：孙奥林，龙江爱，朱真逸
作者单位：中国科学院长春应用化学研究所
作者邮箱：sunaolin@ciac.ac.cn
审稿人：陈玉洁
编辑：朱真逸
审核：佘婉宁
摘要
隐形眼镜看似只是一片透明、柔软的薄片，但其背后涉及复杂而精细的高分子材料设计。本文从日常佩戴体验出发，介绍了隐形眼镜如何依靠泪膜与眼睑运动稳定停留在眼表，并重点梳理了传统水凝胶与硅水凝胶两类主要材料体系的差异，分析了含水、传氧、润湿及表面设计对佩戴舒适度的影响。同时，本文还结合眼睛干涩的成因与镜片选择原则，说明高分子化学如何通过材料优化进入日常生活，并改善人们的视觉体验。
早上起床，很多人做的第一件事不是找手机，而是先戴上隐形眼镜（图1）：一片柔软、透明、薄得几乎感觉不到的镜片，轻轻贴在眼睛表面，视野就立刻变得清晰。它不像普通眼镜那样压鼻梁，也不会在冷热交替的地方起雾，同时避免厚重的眼镜影响颜值，这使其成为了很多人的生活必需品[1]。
但隐形眼镜的佩戴体验并不总是那么舒适。刚戴上时往往没什么感觉，到了下午，很多人却会逐渐出现眼睛干涩、发紧、异物感增强等问题。而且，同样是隐形眼镜，不同品牌、不同类型之间的舒适度差别很大，有的戴一天仍然比较轻松，有的戴上几个小时就开始不舒服。表面上看，这像是个人眼睛状态差异的问题，实际上，它和隐形眼镜背后的材料设计密切相关[2-3]。
从本质上说，隐形眼镜并不是一片普通的透明薄膜，而是一类直接与眼表接触的高分子材料。它既要足够柔软，能够适应角膜表面的曲率；又要允许氧气透过，维持角膜正常代谢；同时还要尽量保持表面湿润，减少与眼睑和泪膜之间的摩擦。也就是说，一副隐形眼镜是否好戴，不只是度数是否合适的问题，更取决于它的高分子组成、网络结构、表面性质以及它与眼表环境之间的相互作用。
因此，隐形眼镜其实是一个非常贴近日常生活的高分子材料案例。它把许多看似抽象的材料学问题，例如吸水、透氧、润湿、柔软、抗沉积和界面相容性，都浓缩到了一片小小的镜片中。理解隐形眼镜的材料本质，不仅能帮助我们更科学地看待佩戴过程中的舒适与不适，也能让我们看到，高分子化学并不遥远，它早已悄悄进入了人们每天的生活[4-5]。
图1 日常生活中隐形眼镜的佩戴（图片由Chat GPT自制，用作封面图）
很多人第一次戴隐形眼镜时，都会下意识地觉得，它之所以能贴在眼睛上，是因为镜片把角膜吸住了。实际上，隐形眼镜并不是靠吸附固定在眼表，而是在泪膜、眼睑运动和镜片本身几何结构的共同作用下，维持一种动态平衡（图2）。
正常情况下，角膜表面覆盖着一层很薄却很重要的泪膜。隐形眼镜戴上以后，这层原本连续的泪膜会被重新分成镜片前方的前泪膜和镜片后方的后泪膜。眨眼时，眼睑会推动镜片表面泪液重新铺展，镜片也会发生细微移动。正是这些看似不起眼的变化，让镜片既不会轻易掉出来，也不会完全贴死在角膜上。
这一步看起来只是一个佩戴问题，背后其实已经涉及材料设计。镜片如果太硬，贴合度会变差，初戴时异物感明显；如果太软，虽然容易贴附，但又可能在操作、定位和稳定性上出现问题。与此同时，基弧、直径、中心厚度和边缘形态也会影响泪液交换和镜片活动度[6]。
所以，隐形眼镜能不能戴得稳，并不只是度数是否合适，而是材料、结构和眼表环境三者相互匹配的结果。
图2 隐形眼镜并不是直接吸附在角膜上，而是在泪膜和眼睑运动参与下维持动态平衡。（图片使用Chat GPT制作）
如果只从外观看，隐形眼镜几乎没有太多区别，都是透明、柔软、薄薄的一片。但从高分子材料角度看，不同镜片之间的差别其实很大。现代隐形眼镜最主要的材料体系，可以分成两条路线：传统水凝胶镜片和硅水凝胶镜片（图3）。
软性隐形眼镜最早的重要材料基础，是聚羟乙基甲基丙烯酸酯，也就是聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯（poly(2-hydroxyethyl methacrylate), pHEMA）（图4）。这一类材料的特点是亲水、透明、吸水后能够形成柔软的三维网络，因此非常适合直接接触眼表。从材料史的角度说，pHEMA的出现使软性隐形眼镜真正成为可能，也让高分子水凝胶第一次大规模进入日常生活。
不过，单一的pHEMA并不能满足所有需求。为了改善含水性、机械性能和表面润湿性，后来的镜片常常引入不同单体进行共聚。例如，N-乙烯基吡咯烷酮（N-vinyl pyrrolidone, NVP）常用于提高亲水性，甲基丙烯酸（Methacrylic acid, MAA）可以引入离子特征，N,N-二甲基丙烯酰胺（N,N-dimethylacrylamide, DMA）则有助于调节含水和柔韧性[3-4]。
在商用材料名称中，polymacon、etafilcon A、omafilcon A 等都属于这一类传统水凝胶体系，只不过各自的单体组成、交联程度和表面特性并不相同。
后来，人们发现传统水凝胶虽然柔软、含水量高，但在长时间佩戴时，角膜供氧仍然可能成为限制因素。于是，材料设计开始转向硅水凝胶路线。硅水凝胶的核心思路，是在高分子网络中引入硅氧烷结构，使氧气不再主要依赖水相扩散，而可以通过硅相更高效地传输。常见的硅组分包括 3-[甲基丙烯酰氧基]丙基三(三甲基硅氧基)硅烷（TRIS）以及聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）相关片段。
这类材料中，lotrafilcon A、balafilcon A、senofilcon A、comfilcon A、delefilcon A、verofilcon A 等都是比较典型的代表。
这些名字背后并不只是品牌差别，而是不同的高分子设计策略。有些镜片通过等离子体处理改善表面亲水性，有些通过引入内部润湿组分来提高表面含水表现，还有一些则采用硅水凝胶核心加高含水表层的思路，让镜片内部负责透氧，外部负责润湿和低摩擦。
进一步看，决定镜片性能的并不只是用了哪些单体，还包括这些单体最终形成了什么样的网络结构。比如，交联密度会影响高分子链之间连接得有多紧：网络越致密，镜片通常越不容易过度溶胀，尺寸和力学形态也更稳定；但如果交联过强，材料也可能变硬，柔软性和表面舒适度受到影响。已有研究表明，在硅水凝胶体系中，交联密度和自由硅氧烷链长度都会影响材料的亲水性和氧传输表现；而在其他眼用镜片体系中，不同分子量的交联剂还会进一步改变镜片的含水量、亲水性和硬度[7]。另一方面，镜片的物理性质与脂质沉积行为也存在关联，而表面的润湿性、蒸发失水和摩擦系数变化，又会进一步影响长期佩戴中的沉积与舒适度。换句话说，隐形眼镜不是把几种单体简单混在一起就够了，它真正关键的地方，在于能否形成一个既均匀、又稳定，同时兼顾柔软、传氧和抗沉积的高分子网络。
从这个意义上说，隐形眼镜并不是一片普通的透明软片，而是一种把高分子网络、界面调控和生物相容性集中在一起的小型材料系统。
图3 隐形眼镜材料分类示意图（图片由Chat GPT自制）
图4 聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯（图片由Chat GPT自制）
很多人在选隐形眼镜时，最先看的参数往往是含水量。直觉上，含水量高，好像就意味着更湿润、更舒服。但真正的情况没有这么简单。
对于传统水凝胶镜片来说，氧气传输在很大程度上依赖水相，所以含水量提高，通常有利于氧扩散，也会带来较好的初戴柔软感。典型传统水凝胶的含水量常见约为 38%–58%，但其 Dk 通常仍受限在约 40～50 barrer。相比之下，硅水凝胶虽然含水量不一定更高，常见约为 24%～74%，却可依靠硅氧烷通道实现更高效的氧传输，Dk 常可达到约 60～140 barrer。因此，含水量高并不必然意味着更舒服或更透氧，真正重要的是材料的传氧路径和表面设计。但问题在于，含水量高并不等于全天都稳定。镜片在佩戴过程中会不断和外界环境交换水分，空调、长时间看屏幕、眨眼减少，都会让镜片表面更容易失水。结果就是，镜片早上戴上时很舒服，到了下午反而更容易发干。
硅水凝胶之所以成为后来材料发展的重点，原因就在这里。它把高透氧能力更多交给硅氧烷相来承担，而不是一味依赖高含水量。这样一来，镜片不必为了透氧而无限提高含水量，也就更有机会在透氧、尺寸稳定性和长期佩戴表现之间找到平衡。
不过，透氧也不是全部。对佩戴体验来说，还有一个经常被忽视的因素，就是镜片表面。从材料科学的角度讲，镜片的本体性能决定了它能不能撑得住，而镜片的表面性能决定了它戴起来顺不顺。前者包括氧渗透性、模量、含水量和力学稳定性；后者则包括表面接触角、润湿性、摩擦系数和沉积倾向[8]。
这就是为什么有些镜片看起来参数不算特别夸张，却能保持不错的全天舒适度；也为什么有些镜片刚戴时很柔软，但戴到后面反而更明显地发涩。真正重要的不是某一个参数高不高，而是这些性质能不能在真实佩戴环境中协同工作（图5）。
图5 传统水凝胶和硅水凝胶的对比示意图（图片由Chat GPT自制）
隐形眼镜佩戴者最常见的不适，往往不是刚戴上的那一刻，而是在连续佩戴数小时后，尤其约 6～8 h后逐渐变得更明显[9]。很多人早晨戴上镜片几乎没感觉，到了下午却开始觉得眼睛发干、发紧，眨眼时甚至会有明显摩擦感。国际泪膜与眼表学会（Tear Film and Ocular Surface Society, TFOS）相关研究表明，接触镜不适是导致佩戴体验下降甚至放弃佩戴的重要原因。
造成这种变化的关键之一，是泪膜环境被镜片重新改写了。原本覆盖眼表的泪膜，在戴镜后被分成前泪膜和后泪膜，泪液的铺展、蒸发和更新方式都发生了变化[5]。
如果镜片表面润湿不够稳定，或者在佩戴过程中逐渐吸附了蛋白、脂质和环境颗粒，前泪膜就更容易出现局部破裂，形成干斑。这里的沉积并不是随机发生的，而与材料表面的相互作用密切相关。一般来说，蛋白吸附常与表面电荷和静电作用有关，例如带负电的离子型材料更容易吸附带正电的溶菌酶[10]；而脂质沉积则更多与材料中的疏水区域有关，特别是硅水凝胶中的硅氧烷相更容易与泪液中的胆固醇、磷脂等脂质发生疏水相互作用。研究还表明，蛋白和脂质沉积并不是彼此独立的：一类沉积物形成后，往往会进一步改变镜片表面的亲水性与润湿状态，从而影响另一类沉积的发生。
这也是为什么现代镜片材料越来越重视表面仿生设计。比如将 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, MPC，图6）这类两性离子单元用于表面构建，或者通过接枝、包覆等方式形成稳定水化层，目的都是让镜片表面更接近天然细胞膜外层的亲水环境。像 MPC 这样的单元之所以有助于抗沉积，就在于它能在表面结合一层较稳定的水化层，降低疏水吸附，同时减少蛋白和脂质与材料表面的直接接触，从而改善润湿性和低摩擦表现。已有研究显示，MPC 聚合物修饰的硅水凝胶镜片可明显降低脂质沉积，并提升表面亲水性、润滑性与柔顺性[11]。
需要说明的是，长期佩戴隐形眼镜带来的问题并不只停留在干涩感。对于透氧不足的镜片，尤其是在长时间佩戴、过夜佩戴或镜片较厚的情况下，角膜可能长期处于相对低氧状态。早期常见表现包括角膜水肿、上皮微囊和球结膜/角膜缘充血；如果低氧刺激持续存在，还可能诱导角膜缘或角膜新生血管长入，以弥补氧供不足。更长期的变化还可能出现在角膜内皮，例如内皮细胞大小不均增加（polymegethism）和六角形规则性下降（pleomorphism），这些都提示角膜长期承受了额外的生理压力。
硅水凝胶材料之所以被广泛认为是隐形眼镜发展中的重要一步，正是因为它显著提高了氧传输能力。已有综述指出，在日戴条件下，硅水凝胶已在很大程度上消除了传统低透氧软镜相关的生理性低氧体征，包括角膜和角膜缘充血、新生血管、上皮微囊以及部分内皮反应，其整体表现更接近未戴镜人群[12]。也就是说，硅水凝胶并不是完全没有风险，但它确实明显缓解了因低氧导致的一系列角膜生理问题，使镜片设计从“勉强能戴”进一步走向“更适合长期日常佩戴”。
这些设计并不是为了让材料看起来更先进，而是为了让镜片在几个小时的佩戴过程中，仍然能维持较低摩擦、较少沉积和较稳定的表面润湿状态。
所以，下午的干涩感并不只是缺水那么简单。它更像是镜片表面、泪膜稳定性、眨眼行为和环境条件共同作用后的结果（图7）。
图6 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, MPC）（图片由Chat GPT自制）
图7 佩戴隐形眼镜前后的泪膜变化（图片由Chat GPT自制）
既然隐形眼镜背后有这么多材料差异，那么对于普通佩戴者来说，最实际的问题就是：在令人眼花缭乱的宣传中（图8-图9），到底该怎么挑。
首先，要分清自己需要解决的是哪一类视觉问题。普通近视、规则散光和老视，对镜片的光学设计要求并不一样。也就是说，挑选隐形眼镜的第一步不是看材料，而是先确认镜片设计是否符合自己的屈光状态。光学设计不对，再好的材料也很难带来稳定体验。
其次，不要把高含水量直接等同于高舒适度。如果本身容易眼干，或者长期在空调房、电脑前工作，单纯追求高含水镜片未必是最佳选择。传统高含水水凝胶在初戴时可能更柔软，但长时间佩戴后未必更稳；而不少硅水凝胶镜片虽然含水量没有特别高，却因为透氧更好、表面润湿设计更成熟，反而更适合全天佩戴。
第三，要结合自己的使用习惯来选择更换周期。如果护理习惯并不稳定，或者工作节奏快、经常出差，日抛镜片往往更合适。因为日抛模式减少了镜片反复浸泡、镜盒污染和清洗不规范带来的额外风险[12]。对很多人来说，真正适合自己的镜片，不一定是参数最亮眼的那一款，而是能够被稳定、正确使用的那一款。
最后，要重视验配，而不是只靠网络参数做判断。即使度数相同，不同镜片在基弧、直径、边缘设计、模量和表面处理上也可能完全不同。它们戴在不同人的眼睛上，最终表现也会差很多。
因此，材料可以帮你缩小选择范围，但最终合不合适，仍然要通过眼表状态、佩戴感觉和规范验配来确认。
图8 隐形眼镜的优势宣传（图片使用ChatGPT制作）
图9 如何挑选适合自己的隐形眼镜（自制）
隐形眼镜看起来只是一片透明、柔软的薄片，但它背后其实是一整套精细的高分子材料设计。无论是传统水凝胶还是硅水凝胶，真正决定佩戴体验的，都不只是度数或品牌，而是材料的含水、传氧、润湿能力，以及它与个人眼表环境的匹配程度。
从这个角度看，隐形眼镜并不是普通日用品，而是一类将高分子网络、界面调控和生物相容性结合在一起的小型材料系统。理解这些差异，并不是为了记住复杂的材料名称，而是为了更科学地认识佩戴中的舒适与不适，并选择真正适合自己的镜片。
材料科学最有意义的地方，不在于它有多复杂，而在于它能否以恰当的方式进入日常生活，悄悄改善我们看世界的方式。
[1] Wichterle O， Lím D. Hydrophilic gels for biological use[J].Nature, 1960, 185, 117–118. DOI: 10.1038/185117a0.
[2] Pearson R M. A review of the limitations of the first hydrogel contact lenses[J].Clin Exp Optom, 2010, 93(1): 15–25. DOI: 10.1111/j.1444-0938.2009.00444.x.
[3] Musgrave C S A, Fang F. Contact lens materials: A materials science perspective[J]. Materials, 2019, 12(2): 261. DOI: 10.3390/ma12020261.
[4] Ishihara K, Shi X, Fukazawa K, et al. Biomimetic-engineered silicone hydrogel contact lens materials[J]. ACS Appl Bio Mater, 2023, 6(9)：3600–3616. DOI: 10.1021/acsabm.3c00296.
[5] Sweeney D F. Have silicone hydrogel lenses eliminated hypoxia?[J]. Eye Contact Lens, 2013, 39(1): 53–60. DOI: 10.1097/ICL.0b013e31827c7899.
[6] Muntz A, Subbaraman L N, Sorbara L, et al. Tear exchange and contact lenses: a review[J]. J Optom, 2015, 8(1): 2-11. DOI: 10.1016/j.optom.2014.12.001.
[7] Wu S, Zhang X, Sun Y, et al. Study on the influence of crosslinking density and free polysiloxan chain length on oxygen permeability and hydrophilicity of multicomponent silicone hydrogels[J]. Colloid Polym Sci, 2021, 299(8): 1327-1335. DOI: 10.1007/s00396-021-04850-5.
[8] Vidal-Rohr M, Wolffsohn J S, Davies L N, et al. Effect of contact lens surface properties on comfort, tear stability and ocular physiology[J]. Cont Lens Anterior Eye, 2018, 41(1): 117-121. DOI: 10.1016/j.clae.2017.09.009.
[9] Papas E, Tilia D, McNally J, et al. Ocular discomfort responses after short periods of contact lens wear[J]. Optom Vis Sci, 2015, 92(6): 665-670. DOI: 10.1097/OPX.0000000000000607.
[10] Soltys-Robitaille C E, Ammon D M, Valint P L, et al. The relationship between contact lens surface charge and in vitro protein deposition levels[J]. Biomaterials, 2001, 22(24): 3257-3260. DOI: 10.1016/S0142-9612(01)00163-6.
[11] Ishihara K, Fukazawa K, Sharma V, et al. Antifouling silicone hydrogel contact lenses with a bioinspired 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer surface[J]. ACS Omega, 2021, 6(10): 7058-7067. DOI: 10.1021/acsomega.0c06327.
[12] Morgan P B, Murphy P J, Gifford K L, et al. BCLA CLEAR - effect of contact lens materials and designs on the anatomy and physiology of the eye[J]. Cont Lens Anterior Eye, 2021, 44(2): 192-219. DOI: 10.1016/j.clae.2021.02.003.
[13] Carnt N, Minassian D C, Dart J K G. Acanthamoeba keratitis risk factors for daily wear contact lens users: a case-control study[J]. Ophthalmology, 2023, 130(1): 48-55. DOI: 10.1016/j.ophtha.2022.08.002.
孙奥林，男，1999年生，本科毕业于西安交通大学，现为中国科学院长春应用化学研究所在读博士一年级研究生。主要围绕STING通路开展研究，聚焦免疫佐剂、免疫活性材料与免疫活性高分子的设计、构建及作用机制探索，致力于发展兼具基础研究价值与应用潜力的新型免疫调控材料。
本文围绕隐形眼镜中的高分子材料设计展开，介绍了镜片在眼表依赖泪膜与眼睑运动实现动态平衡的原理。重点对比了传统水凝胶（如pHEMA）与硅水凝胶两类材料在透氧、含水、润湿及表面性能上的差异，分析了高含水量不等同于高舒适度的原因，并阐释了干涩感与泪膜稳定性、蛋白沉积等因素的关系。最后从光学设计、使用习惯、验配等角度提出实用选镜建议，体现了高分子科学在日常生活中的应用价值。建议从以下几点来修改：
1.文中自称“论文”，但内容更接近科普文章。建议再整体提升深度、增强科学性。
2.文中反复提到“含水量高”“透氧性好”，但未给出具体数值或典型范围。建议补充。
3.目前主要停留在单体组成层面，可补充交联密度、分子量分布、网络均质性如何影响镜片的力学强度、溶胀行为和抗沉积能力。
4.文中提及吸附蛋白、脂质，可进一步说明疏水相互作用、静电吸附等机理，并解释为何某些单体能抵抗沉积。
5.讨论长期佩戴对角膜生理的影响，除干涩感外，可简要提及缺氧导致的角膜新生血管、内皮多形变等风险，以及硅水凝胶如何缓解这些问题。
作者：孙奥林，龙江爱，朱真逸
作者单位：中国科学院长春应用化学研究所
作者邮箱：sunaolin@ciac.ac.cn
审稿人：陈玉洁
编辑：朱真逸
审核：佘婉宁