콘택트렌즈의 용도는 일일착용이냐 연속착용이냐 또는 Hard type이냐 Soft type이냐에 따라 콘택트렌즈 재질의 성질 사이에 중요한 함수관계가 결정된다.

콘택트렌즈의 재료로 사용되기 위해서는 다음과 같은 재료의 특성을 잘 갖추고 있어야 함은 물론이고, 이와 같은 성질은 콘택트렌즈를 제조하거나 제조된 후 품질을 결정하는 중요한 요인이 된다.

1.밀도(Density)

밀도(ｇ/㎤, ㎏/㎥)는 부피에 대한 질량의 비를 말하며, 물의 밀도에 대한 다른 물질을 상대 밀도를 그 물질의 비중(Specific gravity)이라고 한다.

HEMA나 그보다 친수성인 Monomer를 포함하는 공중합체의 경우에 밀도는 함수율 증가에 따라 감소한다. 또한 소수성의 Monomer를 포함하면 낮은 함수율을 가진 단단한 재료가 되어 밀도는 대단히 높아진다.
2. 굴절률(Refractive index : n)

굴절률은 빛이 재질의 경계면에서 어느정도 굴절되는가를 나타내는 상수로 굴절지수가 높을수록 재료의 광학적 질은 우수해지며, 렌즈의 도수와 비례하게 된다.

또한 Power curve와 Base curve의 차이를 줄일 수 있는 요소가 되어 보다 얇은 렌즈 제조에 도움이 된다. 렌즈 도수는 굴절률과 커브 변화, 중심 두께에 따라 다음과 같이 계산한다.
3. 시간, 온도, ph와 탄력상태에 따른 안전성(Dimensional stability with repect:time, temperature, PH and tonicity)

콘택트렌즈는 세척과 소독시 열이나 PH 등의 변화에 강해야 되며, 자극에 반응이 없이 화학적으로 안정되어야 한다. 소프트 렌즈는 신축성이 있어 외부의 힘이 가해져도 원형으로 빨리 돌아올 수 있어야 한다.

4. 광투과성(Optical transmittance)

광투과성은 주어진 파장이 빛에 대해서 입사된 양과 투과된 양의 상대계수를 말하며 백분율로 나타낸다.

예) 100이란 빛이 입사되어 98정도의 빛이 투과되면 투과율은 98%, 나머지 2중 1이 반사되면 반사율은 1%, 나머지는 흡수율 1%를 말한다.

5. 표면의 친수성 또는 흡수성(Surface hydrophilicity or wettability)

콘택트렌즈의 젖음(wetting)은 미세하고 얇은 형태로 각막 앞에 펴진 눈물층의 유지를 위해서 매우 중요하다. 재질이 친수성인 경우는 물이 표면위에서 자발적으로 퍼지게 되어 재질과 물사이에 많은 접촉면이 생기며, 반대로 소수성인 경우는 재료의 흡수성이 거의 없다.

표면이 물과 접촉되었을 때 최소의 표면을 가지기 위해 둥글게 방울지며 접촉각(contact angle)이 커진다.

각막상피가 정상적인 기능을 유지하고 투명하기 위해서는 산소의 공급이 필요하다. 따라서 콘택트렌즈의 재료가 높은 산소투과성을 갖기 위해서는 고함수율과 생체적합성을 가지고 있어야 보다 안전하고 좋은 착용감을 갖게 된다.

다음에 기술하는 내용은 좋은 착용감과 안전성을 갖추기 위한 콘택트렌즈의 성질 중 산소투과성에 밀접한 영향을 미치는 함수율, 산소투과성, 생체적합성에 대해 기술한 것이다.
6. 산소투과성(Oxygen Permeability)

각막의 신진대사에서 산소는 매우 중요하다. 인간의 눈이 필요로 하는 산소의 대부분은 공기에서 눈물을 통해 섭취되고 일부는 전방 내피를 통해 섭취된다.

그러므로 콘택트렌즈의 재료가 산소투과성이 높아야 함은 물론이다. 하이드로겔 소프트렌즈의 경우 그 재질 중에 포함되어 있는 물로 인해서 산소투과성을 가진다.

산소투과성은 렌즈의 두께에 의해 결정되며, 일반적으로 콘택트렌즈를 얇게 하거나 고함수율의 재질로 만들면 장시간 연속착용이 가능해진다. 연속착용의 여부는 EOP(Equivalent Oxygen Percentage)로 결정된다.

콘택트렌즈 내부의 산소투과를 결정하는 요인은 먼저 산소가 재질의 속으로 용해(Dissolution)되고, 이것이 확산(Diffusion)에 의해 이동된다.
7. 함수율(Water content:WC)

함수율은 하이드로겔 재질에서 가장 중요한 단일성질(Single property)을 말하는 것으로써 정확한 의미로는 평행함수율(Equilibrium water content:EWC)이다.

함수율의 측정값은 20℃ 물에서 측정한 것과 눈의 온도로 등장액(Isotonic Saline solution)에서 측정값이 다르며, PHEMA의 하이드로겔의 경우 평행함수율은 39% 정도(측정 시 조건에 따라 다름)이다.

이 수치는 조작이 가능한데, MMA나 Styene 같은 소수성 Monomer의 투입량을 증가시키면서 공중합시킴으로써 줄일 수 있고 반대로 NVP나 Acryl amide 같은 친수성 Monomer의 투입량을 늘리면서 공중합시켜 높일 수 있다.
8. 생체 적합성(Diicompatiblity)

콘택트렌즈의 재료로 사용되는 고분자들은 불활성이며, 생분해되지 않고 생체 적합성이 우수한 재료들이다.

DHEM는 소수성 -methyl기와 주사슬에서 떨어진 위치에 수산기를 가지므로 소수성과 친수성을 동시에 나타내는 양쪽성(Amphoteric)을 가진 하이드로겔로서, 3차원 망상구조를 가지며 물에 의하여 팽윤되고 그 구조내에 상당량의 물을 함유할 수 있다.

다음 그림은 PHEMA내의 친수성기에 강하게 붙어 있는 Bound water의 PHEMA의 분절 사이에 있는 소수성기에 붙어 있는 Intermediute water와 수용액 속에 존재하는 Free water 등이다.

이런 결합력의 근원은 물이 가진 수소결합(Hydrogen bond) 때문이며 전기음성도(Electronegativity)차이에 의해서 생기는 힘이다.