114年:配鏡學

當甲基丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl methacrylate, HEMA )與甲基丙烯酸甘油酯(glyceryl methacrylate, GMA )材質結合時,下列敘述何者正確?

A產生出低含水且離子隱形眼鏡材料
B產生出低含水且非離子隱形眼鏡材料
C產生出高含水且離子隱形眼鏡材料
D產生出高含水且非離子隱形眼鏡材料

詳細解析

本題觀念:

隱形眼鏡材料的 FDA 分類系統——HEMA 與 GMA 共聚物的含水量與離子性分析

HEMA(hydroxyethyl methacrylate,甲基丙烯酸羥乙酯)與 GMA(glyceryl methacrylate,甲基丙烯酸甘油酯)兩種材料結合時,依照 FDA 1985 年軟式隱形眼鏡材料四大分類,需判斷共聚物的含水量(高 ≥50% vs 低 <50%)及離子性(是否含帶電荷單體,如 methacrylic acid, MAA)。

HEMA 單獨聚合(polyHEMA)的含水量約 38%,屬低含水,且不帶離子性,屬 FDA Group 1(低含水、非離子)。GMA 是一種親水性、非離子性單體,與 HEMA 共聚後可提高整體含水量,但兩者皆不含離子性 MAA 成分。因此:

  • HEMA + GMA 的共聚物 → 非離子性(nonionic)
  • 含水量視 GMA 比例而定:若 GMA 比例高,可達高含水(≥50%);較低比例時則偏低含水

本題的正確答案標記為多選(B;D),表示依不同 GMA 比例可產生「低含水且非離子」或「高含水且非離子」的材料。

選項分析

(A) 產生出低含水且離子隱形眼鏡材料 HEMA 與 GMA 均不含帶電荷的酸性基(如 MAA),兩者共聚時不會產生離子性材料。❌ 錯誤。

(B) 產生出低含水且非離子隱形眼鏡材料 HEMA 本身含水量約 38%(低含水),若 GMA 加入比例較低,共聚物仍可維持低含水;而兩者皆為非離子性單體,因此可產生「低含水且非離子」材料(FDA Group 1 類型)。✅ 正確。

(C) 產生出高含水且離子隱形眼鏡材料 此類材料(FDA Group 4)需含 MAA 等離子性成分,HEMA + GMA 組合中不含此成分。❌ 錯誤。

(D) 產生出高含水且非離子隱形眼鏡材料 GMA 為高親水性非離子單體,當其加入比例較高時,共聚物的含水量可超過 50%,形成「高含水且非離子」材料(FDA Group 2 類型)。✅ 正確。

答案解析

本題為多選題,正確答案為 (B) 和 (D)

HEMA 與 GMA 皆為非離子性(nonionic)單體,兩者組合不可能形成離子性材料(排除 A 和 C)。

含水量則取決於 GMA 的使用比例:

  • GMA 低比例:共聚物偏向 polyHEMA 特性,含水量約 38~49%→ 低含水非離子(B 正確)
  • GMA 高比例:GMA 的多羥基結構(glyceryl = 含兩個 -OH 基)大幅提升親水性,使含水量升至 ≥50%→ 高含水非離子(D 正確)

依 FDA 分類:

分組離子性含水量代表材料
Group 1非離子低(<50%)polyHEMA、polymacon
Group 2非離子高(≥50%)omafilcon A(含 GMA)
Group 3離子低(<50%)含 MAA 的低含水材料
Group 4離子高(≥50%)etafilcon A(含大量 MAA)

值得注意的是,部分 GMA 型材料(如某些 hioxifilcon 系列)屬 Group 2 高含水非離子類別。

核心知識點

  1. FDA 四分類:依「離子性」(是否含 MAA 等帶電荷單體)× 「含水量」(以 50% 為分界)分成 Group 1–4
  2. HEMA:非離子、含水量 38%(低含水)→ Group 1 基本材料
  3. GMA:非離子、高親水性(多羥基),加入 HEMA 後可提高含水量但不改變離子性
  4. 離子性材料需含 MAA(methacrylic acid)等酸性基,HEMA + GMA 組合無此成分
  5. 考試常見陷阱:不可混淆「高含水」與「離子性」——高含水不等於離子,Group 2 即為非離子高含水

參考資料

  1. Hydrogel Lens Materials - UMSL Optometry
  2. Contact Lens Materials: A Materials Science Perspective - PMC
  3. FDA Classification of Soft Contact Lens - SlideShare
  4. Understanding the Influence of Water Content in Soft Lenses - Review of Optometry