有一軟式隱形眼鏡Dk值只有12,若想提高其Dk值,下列材質何者最不合適?
詳細解析
本題觀念
Dk 是材料的氧氣滲透係數;軟式隱形眼鏡若要提高 Dk,通常要提高材料的親水性與含水量,或改用更有利於氧氣通過的聚合物結構。對傳統水凝膠而言,水相是氧氣傳遞的重要路徑,所以具有親水基團、能提高水合程度的材料,通常比低透氧性的材料更適合作為改善方向。
本題不是問哪一個單體完全沒有親水性,而是問在四個選項中,哪一個「最不合適」用來提高 Dk。甲基丙烯酸、聚乙烯醇與 N-乙烯基吡咯烷酮都可增加水合或含水量;甲基丙烯酸甘油酯雖然有親水性,卻可能形成含水量與氧氣滲透性仍不理想的材料,因此要從相對比較來判斷。
選項分析
A. 不正確。 甲基丙烯酸(methacrylic acid, MAA)含有可解離的羧酸基,能增加材料的離子性與水合、膨潤程度。在傳統水凝膠中,這種提高含水量的方向有助於氧氣傳遞,因此不是最不適合的選項。
B. 不正確。 聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)具有大量羥基,能和水形成氫鍵,屬於親水性聚合物。提高水合程度可改善水凝膠的氧氣傳遞;因此即使實際 Dk 仍受配方、交聯與厚度影響,PVA 並非四者中最不適合者。
C. 不正確。 N-乙烯基吡咯烷酮(N-vinyl pyrrolidone, NVP)是常見的親水單體,可與 HEMA 或 MMA 等材料搭配以提高水凝膠含水量。含水量提升通常有利於氧氣通過,所以 C 具有改善 Dk 的合理材料方向。
D. 正確。 甲基丙烯酸甘油酯(glyceryl methacrylate, GMA)確實具有羥基,不能簡化成完全不親水;但 GMA/MMA 材料的含水量約 30–42%,氧氣滲透性也被描述為不適合眼內長時間使用。在題目給定 Dk 只有 12、目標是提高 Dk 的比較情境下,D 的改善效果最不理想,因此是最不合適者。
答案解析
本題答案為 D。先抓住傳統水凝膠的比較原則:水分是氧氣傳遞的重要媒介,能增加水合與含水量的材料,通常較有利於提高 Dk。MAA 的離子化羧酸基、PVA 的羥基,以及 NVP 的親水結構,都提供了提高水合程度的合理機制。
GMA 不是沒有親水性,而是與 MMA 形成的材料在相關比較中含水量約 30–42%,氧氣滲透性仍不理想。當選項問「最不合適」時,應比較改善效果,而不是把「有親水基團」當成必然能得到高 Dk。故四項中以 GMA 最不適合作為提高 Dk 的材料選擇。
核心知識點
- Dk 代表材料本身的氧氣滲透能力;Dk 越高,材料越能讓氧氣通過。
- 傳統水凝膠的氧氣傳遞與含水量密切相關,親水單體通常可提高水合程度。
- MAA 可透過羧酸基的離子化增加水合與膨潤。
- PVA 具有羥基,能以氫鍵吸水。
- NVP 是常見親水單體,可提高水凝膠含水量。
- GMA 雖有羥基而親水,但 GMA/MMA 材料的含水量與氧氣滲透性仍可能不理想。
- 遇到「最不合適」要做相對比較,不能把親水性、有離子性與高 Dk 三者直接畫上等號。