Blaulicht-Filterwirkung von Transitions® Brillengläsern

Thema Fortschritt:

Seit Jahrzehnten beschäftigen sich Forschungslabore und mehrere epidemiologische Studien umfassend mit lichtinduzierten Augenschädigungen. Neuerdings weisen immer mehr wissenschaftliche Forschungen auf die schädlichen Auswirkungen von blauviolettem Licht hin. Es stellte sich heraus, dass die kumulative Exposition mit blauviolettem Licht trotz der natürlichen Abwehrmechanismen des Auges langfristige zu irreversiblen Netzhautveränderungen beitragen kann. Wenn die Exposition vor allem unter Outdoor-Bedingungen auftritt, können Transitions® Gläser schädliches blau-violettes Licht auf effektive Weise filtern und den Augen einen optimalen Lichtschutz bieten.

Licht

Die Rolle von Licht beim Sehen

Licht ist für die Entwicklung der Sehfunktion unverzichtbar Licht ist ein elementarer Bestandteil des Lebens und ein wichtiger Umweltfaktor für die menschliche Entwicklung. Es spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Verarbeitung sensorischer Informationen und bestimmt unsere Seherfahrung unser ganzes Leben lang – sobald wir das Licht der Welt erblicken. Visuelle Wahrnehmung entsteht, wenn Licht auf die Netzhaut des Auges trifft. Die Pupille dient als optische Blende des Auges. Sie beeinflusst den Verlauf der von Hornhaut und Augenlinse auf ihrem Weg zur Netzhaut gebrochenen Lichtstrahlen. Zahlreiche Lichtentzugsexperimente haben gezeigt, dass das Wachstum der Augen und die Entwicklung der Lichtbrechung von visuellen Informationen reguliert werden. Bei tagaktiven Lebewesen ist Licht für die Bereitstellung dieser Informationen unverzichtbar, denn es gibt Signale weiter, die vom Gehirn in visuelle Wahrnehmung umgewandelt werden. Die Sehfunktion wird schon im Säuglingsalter erworben und ist unentbehrlich für eine gesunde Entwicklung.

Licht ist für die Sehleistung von grundlegender Bedeutung Die Iris fungiert als natürliche optische Blende, wobei sich ihre zentrale Öffnung – die Pupille – erweitert (Dilatation) oder verengt (Konstriktion). Der zwischen 2 und 8 mm variierende Pupillendurchmesser hängt vor allem von den Lichtbedingungen und vom Alter ab. Die Veränderungen des Pupillendurchmessers werden von einem Bewegungsreflex ausgelöst, der den einfallenden Lichtstrom und damit die Sehleistung reguliert. Das Sehsystem als Ganzes reagiert auf ein breites Spektrum an Lichtstärken, von Sternenlicht bis zu hellem Sonnenlicht. Trotz der Regulierung der Pupillenweite kann es aber nicht über das gesamte Spektrum gleichzeitig tätig sein – muss sich doch die Lichtempfindlichkeit des Sehsystems unterschiedlichen Lichtstärken anpassen. Bei diesem Anpassungsvorgang ist die Sehleistung herabgesetzt. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, hängen die Sehfähigkeiten von der neuen Lichtstärke ab.

Es gibt zwei primäre Lichtsituationen, mit denen sich das Sehsystem auseinandersetzen muss: Tagsehen (photopisches Sehen) und Nachtsehen (skotopisches Sehen). Zwischen dem photopischen und dem skotopischen Bereich liegt der sog. mesopische Bereich. Auf der Netzhaut des menschlichen Auges finden sich drei Arten lichtempfindlicher Zellen (Photorezeptoren), die die sensorischen Informationen verarbeiten: Zapfen, Stäbchen und Ganglienzellen (Tabelle 1). Zapfen finden sich hoch konzentriert im zentralen Netzhautbereich (Makula). Sie ermöglichen eine hohe Bildauflösung und Farberkennung unter Tageslichtbedingungen. Stäbchen sind größtenteils über die Peripherie der Netzhaut verteilt. Sie sind hochempfindlich und werden für das Nachtsehen benötigt. Sie erzeugen jedoch Bilder geringer Auflösung und liefern keine Farbinformationen. Intrinsisch photosensitive retinale Ganglienzellen (ipRGC) exprimieren das Photopigment Melanopsin. Diese melanopsinhaltigen Ganglienzellen sind unverzichtbar für die Weitergabe der Lichtinformationen von der Netzhaut an das Gehirn und tragen so zur Steuerung des circadianen Rhythmus, des Pupillenlichtreflexes, des Schlafes und zahlreicher anderer Körperfunktionen bei. (Sand A. et al., 2012, Gronfier 2013).[11, 09]

Die Sonne als stärkste Lichtquelle

Das Spektrum des Sonnenlichts

Die Sonne gibt eine gewaltige Energiemenge in Form einer weitreichenden elektromagnetischen Strahlung ab. Der Großteil der von kosmischer Strahlung bis zu Funkwellen (Abb. 1) reichenden Sonnenstrahlung ist für den Menschen nicht sichtbar: Seine Photorezeptoren reagieren auf diese Strahlung nicht. Nur ein schmalbandiger Teil – Strahlen im Wellenlängenbereich (λ) zwischen 380 und 780 nm – erzeugt das sichtbare Licht, das mit den Photorezeptoren des Auges interagiert und es uns ermöglicht, die Welt zu sehen. Wenn sichtbare Sonnenstrahlen die Erdoberfläche erreichen, werden sie durch die Atmosphäre gestreut, vor allem im Blauviolett-Bereich mit den kürzesten Wellenlängen (380-460 nm) und somit im energiereichsten Wellenlängenbereich.

Überblick über die wichtigsten Lichtsituatione
Tabelle 1: Überblick über die wichtigsten Lichtsituationen (Boyce, 2001).[6]

Elektromagnetische Strahlung und sichtbares Lichtspektrum
Abbildung 1: Elektromagnetische Strahlung und sichtbares Lichtspektrum

UV-Exposition und ihre Risiken

Jenseits des sichtbaren Spektrums gibt das Sonnenlicht ultraviolette Strahlung mit Wellenlängen unter 380 nm (UV-Strahlen) und Infrarot-Strahlen mit Wellenlängen über 780 nm ab. Die UV-Strahlen, die die Erdoberfläche erreichen, werden in UVB-Strahlen (280-315 nm) und UVA-Strahlung (315-380 nm) unterteilt. Die auf Meereshöhe auftreffenden Strahlen sind zu ca. 10 % UV-Strahlen, 50 % sind sichtbare Strahlen und 40 Prozent sind Infrarot-Strahlen. Länger andauernde Sonnenlichtexposition führt zu Erythemen und beeinflusst die Hautpigmentierung: Die Haut bräunt oder es kommt zu Sonnenbrand. UVA- und UVB-Strahlen dringen ungehindert in die Atmosphäre ein und spielen eine wesentliche Rolle bei ernsteren, fortschreitenden Erkrankungen wie vorzeitiger Hautalterung (z.B. Falten) sowie bei bestimmten Hautkrebsarten (z.B. Karzinom), die Augenlider und Gesichtshaut befallen. Bei einem gesunden Erwachsenen werden mehr als 99 % der UV-Strahlung vom vorderen Teil des Auges (Augenlid, Augenoberfläche, Augenlinse) absorbiert. UV-Strahlung stellt erwiesenermaßen eine der wichtigsten Ursachen für bösartige Tumore am Augenlid, Photokeratitis, klimatische Tröpfchenkeratopathie, Pterygium und kortikalen Katarakt dar (Yam 2014, Behar-Cohen et al. 2014).[17, 3] Es fehlt an ausreichenden Beweisen dafür, dass Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) mit UV-Exposition in Zusammenhang steht, und es wird jetzt angenommen, dass das AMD-Risiko vermutlich in einem engeren Zusammenhang mit der Einwirkung von sichtbarer Strahlung, namentlich Blaulicht, steht (Yam 2014).[17]

Blaues Licht

Der blaue Himmel ist ein Beweis dafür, dass direktes Sonnenlicht einen Blauanteil hat. Da blaues Licht energiereicher ist als Licht anderer Wellenlängen des sichtbaren Spektrums (Abb. 2), wird es in der Atmosphäre starker gestreut (Rayleigh-Streuung) und lässt den Himmel dadurch blau erscheinen. Blaues Licht macht 25-30 Prozent des Tageslichts aus.

Tageslichtspektrum
Abbildung 2: Tageslichtspektrum

Blaues Licht wird auf natürliche Weise von der Sonne abgestrahlt, aber auch von zahlreichen künstlichen Lichtquellen zur Innenraumbeleuchtung. Wegen ihrer hohen Leuchtdichteeffizienz und ihres geringen Energieverbrauchs werden in immer mehr Haushalten Leuchtdioden (LEDs) verwendet. LEDs findet man auch in den Displays vieler digitaler Geräte. Sie weisen einen auf 430 nm zentrierten, hohen Blaulicht-Peak auf (Abb. 3).

Spektrum von künstlichem kaltem weißem LED-Licht
Abbildung 3: Spektrum von künstlichem kaltem weißem LED-Licht

Schädliches blaues Licht

Die Phototoxizität von blauem Licht

Crizal Prevencia

Abbildung A: Das sichtbare Lichtspektrum

Als Teil des sichtbaren Lichtspektrums durchdringt blaues Licht die Augenstruktur bis zur Netzhaut. Aufgrund seines im Vergleich zu anderen Wellenlängen des sichtbaren Spektrums höheren Energiegehalts ist es potentiell schädlich für die Netzhaut. Je nach Expositionsbedingungen (Lichtstärke, Dauer, Periodizität), kann es unterschiedene Reaktionen auslösen, wozu auch photochemische Läsionen gehören (Rozanowska et al., 2009)[16]. Laborexperimente haben gezeigt, dass blaues Licht schädlich ist (Sparrow et al., 2000)[14]. Es wurde insbesondere nachgewiesen, dass die Blautviolettlicht-Exposition mit einem auf 435+/- 20 nm zentrierten Höchstpeak im Retinalen Pigmentepithel (RPE) zu irreversiblem Zelltod an der Netzhautschicht führen kann (Arnault et al., 2013).[1] Diese Schäden tragen zum Alterungsprozess des Auges bei und können zur Entstehung von Pathologien wie AMD führen, der Hauptursache für Erblindung bei Senioren in den Industrieländern. Epidemiologische Studien über die chronische Langzeitexposition mit blauem Licht, wie die Beaver Dam Eye Study, haben ergeben, dass eine enge Korrelation zwischen Outdoor-Aktivitäten (Sonnenlicht-Exposition) und frühzeitigem Veränderungen besteht, die zu AMD führen (Cruickshanks et al., 2001, Tomany et al., 2004).[7, 15]

Unterschiedliche Blaulicht-Expositionslevels

Die Menge an blau-violettem Licht wird durch die Intensität des von verschiedenen Lichtquellen abgestrahlten Blauviolettlichts bestimmt (Tabelle 2). Das Sonnenlicht ist bei weitem die stärkste Quelle von blauem Licht und emittiert mindestens 100-mal mehr blaues Licht ab als jede künstliche Lichtquelle (Abb. 4). Es besteht ein erheblicher Unterschied hinsichtlich der Blaulichtexposition zwischen der der Sonne zugewandten Seite (direkte Exposition) und der der Sonne abgewandten Seite (indirekte Exposition). Normalerweise schaut niemand direkt in die Sonne, denn es gibt eine natürliche Aversion gegenüber stark blendenden Lichtquellen. Der Mensch passt sich an, indem er den Kopf oder die Augen wegdreht. Andere automatische Reflexe sind vermehrte Lidschläge, das Zusammenkneifen der Augen und die Pupillenengstellung. Das Auge kann gravierenderen Effekten ausgesetzt sein, wenn das Sonnenlicht mehrfach von weißen Flächen reflektiert wird. Von weißem Sand oder Schnee in der Mittagszeit reflektiertes Sonnenlicht kann um ein Zehnfaches heller sein als der blaue Himmel (Behar-Cohen et al., 2011).[4]

Die Auswirkungen der Exposition mit blau-violettem Licht hängen von der Gesamtlichtmenge ab, die die Netzhaut erreicht, d.h. von der retinalen Bestrahlungsstärke, also dem von der Netzhaut pro Flächeneinheit aufgenommenen Strahlungsfluss (Strahlungsleistung). Diese Werte hängen von der Lichtdurchlässigkeit der Augenmedien ab, vor allem von physikalischen Einflussgrößen wie der Augenlidposition, die das Blickfeld und die Pupillenöffnung bestimmt. Diese Faktoren machen die Berechnung der vom Auge aufgenommenen Strahlendosis komplexer als allgemein angenommen (Sliney 2001, 2005).[12, 13] Weitere Untersuchungen sind notwendig, aber es ist folgerichtig anzunehmen, dass die retinale Bestrahlungsstärke im Bereich 435+/- 20 nm im Freien höher ist als in Innenräumen. Das Tragen einer geeigneten Brille kann hilfreich sein, um den kumulativen Effekten der Lichtexposition vorzubeugen.

Integrierte Bestrahlungsstärke (w/m2) gebräuchlicher Kunstlichtquellen im Vergleich zu Sonnenlicht bei 420-440 nm
Tabelle 2: Integrierte Bestrahlungsstärke (w/m2) gebräuchlicher Kunstlichtquellen im Vergleich zu Sonnenlicht bei 420-440 nm (interne Messung von Transitions Optical)

Strahlungsspektrum gebräuchlicher Kunstlichtquellen (oben) und direkten und indirekten Sonnenlichts
Abbildung 4: Strahlungsspektrum gebräuchlicher Kunstlichtquellen (oben) und direkten und indirekten Sonnenlichts (unten). (Interne Messung von Transitions Optical)

Der Weg von UV-Licht und blau-violettem Licht in das menschliche Auge
Abbildung 5: Der Weg von UV-Licht und blau-violettem Licht in das menschliche Auge

Die natürlichen Schutzmechanismen des Auges gegenüber blauem Licht

Die physiologischen Strukturen im Augenbereich wie Augenlider und Wimpern bieten einen gewissen Schutz vor intensivem Licht. Auch die Pupille trägt dazu bei, indem sie die Menge des in das Auge einfallenden Lichts durch Engstellung reduziert. Die UV-Durchlässigkeit wird bei gesunden Erwachsenen vor allem von der Hornhaut und von der Augenlinse blockiert, wogegen blaues Licht diese Strukturen durchquert und bis zum Augenhintergrund vordringt (Abb. 5). Die Menge des die Netzhaut erreichenden blauen Lichts hängt vom Alter des Auges ab, denn die Augenlinse verfärbt sich mit den Jahren gelblich, wodurch sie einen Teil des blau-violetten Lichts normalerweise absorbiert. Der zentrale Teil der Netzhaut ist von gelben Pigmenten (Macula Lutea) bedeckt, die das eintretende blaue Licht filtern, weil sich sein Absorptionspeak in diesem Wellenlängenbereich befindet (Haddad et all, 2006).[10] Aus verschiedenen Gründen ist die Dichte des Makulapigments von Mensch zu Mensch unterschiedlich und sein Lichtabsorptionsvermögen verändert sich im Laufe des Lebens. Kinder sind schädlichem blauem Licht am stärksten ausgesetzt, weil sie einen größeren Pupillendurchmesser und eine niedrigere Makulapigmentkonzentration aufweisen und weil 65 % des blauen Lichts ihre Netzhaut erreichen – gegenüber 40 % bei Erwachsenen (Behar-Cohen et al., 2015).[5]

Augenoptische Lösungen zur Blaulicht- Langzeitprävention

Aufgrund der mit Outdoor-Aktivitäten verbundenen beschriebenen Risiken und der erwähnten natürlichen Schutzmechanismen des menschlichen Auges befassen wir uns jetzt mit den branchenweit verfügbaren augenoptischen Lösungen, um den langfristigen Auswirkungen von blau-violettem Licht vorzubeugen. Auf UV-Schutz durch Brillen gehen wir hier nicht ein, da die meisten Qualitätsbrillengläser heute einen kompletten UV-Schutz vor Wellenlängen bis 380 nm bieten.

1. Beschichtungen

Auf Interferenz basierende Entspiegelungsschichten lassen sich auf Brillengläser auftragen, indem transparente dielektrische Metalloxide auf die kratzfeste Beschichtung der konvexen und der konkaven Glasfläche aufgedampft werden. Dabei handelt es sich im wesentlichen um ein System aus mehreren nacheinander aufgebrachten Schichten. Im Vakuum werden wenige Hundert Nanometer dünne, niedrig brechende (RI ~1.46) oder hoch brechende (RI ~ 2.2) Schichten der gewünschten Dicke (Abb. 6) auf das Brillenglas aufgedampft, wodurch diesen entspiegelnde Eigenschaften im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums verliehen werden. Es besteht die Möglichkeit zur Entwicklung von Mehrfachschichtsystemen, die im blau-violetten Bereich einen höheren Schutz bieten, und zwar durch Hinzufügung eines speziellen Reflexionselement in dem zu unterdrückenden Wellenlängenbereich – in diesem Fall 380-460 nm. Die Blaufilter-Reflexionseigenschaften können eine Effizienz von bis zu 20 % haben, wobei die überlegenen Entspiegelungseigenschaften im gesamten verbleibenden sichtbaren Lichtspektrum unverändert erhalten bleiben. Diese Brillengläser sind in Innenräumen und im Freien sehr klar. Sie bieten in Innenräumen einen zuverlässigen Schutz vor schädlichem Blaulicht aus elektronischen Geräten und künstlicher Beleuchtung und sorgen außerdem für angemessenen Schutz im Freien.

Blaureflexionseffekt einer Entspiegelungsschicht und ihr Reflexionsspektrum
Abbildung 6: links Blaureflexionseffekt einer Entspiegelungsschicht und rechts ihr Reflexionsspektrum

Blaulichtabsorption mit im Substrat enthaltenen gelben Farbstoffen und mit farbneutralem Substrat
Abbildung 7: links Blaulichtabsorption mit im Substrat enthaltenen gelben Farbstoffen und rechts mit farbneutralem Substrat

2. Absorption von blauem Licht mit Farbstoffen

Gelbfilter Eine andere Möglichkeit, schädliches blau-violettes Licht vom Eindringen in das Auge fernzuhalten, ist die Reduktion der unerwünschten Wellenlängen durch ihre Absorption mittels Gelb-Farbstoff. Es handelt sich um chemische Verbindungen, deren Strukturen die Komplementärfarbe im sichtbaren Teil des Lichtspektrums absorbieren – in diesem Fall Blau. Aus diesem Grund sehen die meisten Blaulicht absorbierenden Gläser entsprechend ihrer Blaulicht- Filterwirkung mehr oder weniger gelb aus. Ein hoch effizientes Blaulicht blockierendes Glas würde einen satten gelben Farbton aufweisen, wogegen ein Glas mit moderater Blaulicht-Filterwirkung nur leicht gelblich aussehen würde.

Der Vorteil einer gelben Tönung ist, dass sie eine erhebliche Menge des blauen Lichts reduzieren kann. Eine intensiv gelbe Farbe wirkt sich jedoch nachteilig auf die Glas-Ästhetik und die Farbwahrnehmung aus. Beispielsweise würde ein Filter mit extrem intensiver Gelbfärbung trotz der chromatischen Anpassungsfähigkeit des Gehirns eine Farbverfälschung hervorrufen.

Es gibt eine Möglichkeit, die gelbe Farbe des Absorptionsfilters zu unterdrücken: den sog. „Farbausgleich“ durch Hinzufügung eines kleinen Anteils einer anderen Farbe. Der Komplementärfarbstoff absorbiert die Wellen in einem anderen Teil des sichtbaren Lichtspektrums und erzeugt so einen insgesamt neutralen Graufilter (Abb. 7). Diese Lösung ist bei leicht gelben Tönungen akzeptabel – hier funktioniert der Farbausgleich. Bei dunkelgelben Farbtönen ist er aber nicht möglich. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass sich der Farbausgleich generell nachteilig auf die globale photopische Transmission des Glases auswirkt – führt er doch zu einer deutlichen Minderung der sichtbaren Transmission (Klarheit des Glases).

Alternativ kann ein Glas an seiner Oberfläche getönt werden. Dabei wird ein unbeschichtetes Glassubstrat oder ein einfärbbares vergütetes Glas bei hoher Temperatur in eine wässrige Farbstofflösung getaucht.

Eine weitere Lösung ist das Gießen der Gläser mit Monomeren, die gelbe Farbstoffe – und die entsprechenden Farbausgleichswirkstoffe – in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung bereits enthalten. In diesem Fall lassen sich aber nur helle Tönungen erzeugen, da dunklere Tönungen dem Glas ein ungleichmäßiges Aussehen von der Mitte bis zum Rand verleihen, und zwar aufgrund unterschiedlicher Korrektionsglasdicken.

3. Sonnenschutzgläser

Sonnenschutzgläser gehören nach IS0 8983-3 Normen der Klasse 3 an, wenn sie eine photopische Transmission (Tv) von 10-15 % haben. Sie werden der dunkleren Klasse 4 zugeordnet, wenn sie eine Tv < 8 % haben.

Sonnenschutzgläser mit Korrektionswirkung werden in der Regel dergestalt gefertigt, dass man ein Farbstoffgemisch in ein Polymersubstrat oder in eine einfärbbare Schicht hineindiffundieren lässt. Plan-Sonnenschutzgläser werden in der Masse getönt, indem die Pigmente dem Material in der Spritzgießform beigemischt werden, z.B. dem Polycarbonat. Polarisierte Gläser erhält man, indem man dichroitische Farbstoffe in vorgeformte gestreckte Folien oder gekapselte Wafer integriert. Die Tönungen sind in der Regel ein Gemisch aus Primärfarben in unterschiedlichen Kombinationen, mit denen sich die gewünschten Nuancen erzielen lassen. Dieses Verfahren basiert auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung (Baillet et al., 2008).[2] Die gebräuchlichsten Farbtöne sind Braun und Grau.

Auf dem Markt der Mode- und High-Performance- Sonnenbrillen finden sich Spiegelgläser, die auf Verspiegelungen durch Interferenzschichten und/oder einer Mischung aus Färbung durch Absorption und Verspiegelungstechniken basieren.

Der Vergleich brauner und grauer Sonnenschutzgläser zeigt, dass braune Filter gleicher photopischer Transmission (15 % Tv) mehr blaues Licht filtern als graue Gläser, da ihre Formulierung mehr gelbe Farbstoffe enthält.
Abbildung 8: Der Vergleich brauner und grauer Sonnenschutzgläser zeigt, dass braune Filter gleicher photopischer Transmission (15 % Tv) mehr blaues Licht filtern als graue Gläser, da ihre Formulierung mehr gelbe Farbstoffe enthält.

Überlagerung eines nicht aktivierten und eines aktivierten Spektrums grauer und brauner Transitions® Signature™ Gläser
Abbildung 9A: Überlagerung eines nicht aktivierten und eines aktivierten Spektrums grauer und brauner Transitions® Signature™ Gläser

Überlagerung eines nicht aktivierten und eines aktivierten Spektrums grauer und brauner Transitions® XTRActive® Gläser
Abbildung 9B: Überlagerung eines nicht aktivierten und eines aktivierten Spektrums grauer und brauner Transitions® XTRActive® Gläser

 Blaufilterschutz von Transitions® Gläsern bei 23°C (ISO 8980-3 Berechnung im Bereich 380-460 nm)
Abbildung 10: Blaufilterschutz von Transitions® Gläsern bei 23°C (ISO 8980-3 Berechnung im Bereich 380-460 nm)

Gemäß Definition und Einsatzzweck werden Sonnenschutzgläser ausschließlich für den Gebrauch im Freien hergestellt. Sehr dunkle Gläser bieten sowohl in der Plan- als auch in der Korrektionsversion einen sehr guten Schutz vor blauem Licht – vor allem braune Gläser, in deren Farbmix der gelbe Anteil überwiegt (Abb. 8).

Der Vergleich brauner und grauer Sonnenschutzgläser zeigt, dass braune Filtergläser bei gleicher photopischer Transmission (15 % Tv) mehr blaues Licht filtern als graue Gläser, da ihre Formulierung mehr gelbe Farbstoffe enthält.

4. Phototrope Brillengläser

Phototrope Brillengläser sind nicht dauerhaft getönte Filtergläser. Sie enthalten phototrope Farbstoffe, die aus unter Lichteinwirkung reversiblen Molekularstrukturen bestehen (Dürr et al., 1990).[8] Die Tönung oder Farbe lässt sich nach dem gleichen Prinzip wie bei Sonnenschutzgläsern erzielen (subtraktive Farbmischung). Es bestehen jedoch einige deutliche Unterschiede in den Fertigungstechnologien, so z.B. zwischen dem Cast In Place (CIP)-Verfahren, bei dem die phototropen Farbstoffe vor der Polymerisierung zu den Monomeren beigemischt werden, und dem Imbibitionsverfahren, bei dem die phototropen Farbstoffe in die Glasoberfläche hineindiffundieren. In diesen beiden ersten Beispielen wird der phototrope Wirkmechanismus durch ein spezielles Polymer bewerkstelligt. Bei Korrektionsgläsern ist für jeden Brechungsindex ein anderes Polymer erforderlich. Die Technologie, bei der die phototropen Farbstoffe durch Eintauchen (Dip Coating) oder vorzugsweise einer im Spin- Coating-Verfahren aufgebrachten Schicht beigemischt werden, ist substratunabhängig. Phototrope Brillengläser bieten einen hoch effizienten Schutz vor Blendung, weil sich ihre Eindunkelung (photopische Transmission) automatisch der Lichtmenge im Freien anpasst – bei bewölktem Himmel, im Schatten oder im hellen Sonnenlicht. Da sie sich stets den Lichtverhältnissen anpassen, unterstützen sie das Sehsystem dabei, sich blitzschnell auf die neue Lichtsituation einzustellen, ohne Einbußen bei der Sehleistung oder dem Sehkomfort.

Der Vorteil phototroper Gläser wie Transitions® Signature™ liegt darin, dass sie im Freien bei hellem, intensivem Sonnenlicht eindunkeln. Sie bieten somit eine hohe Blaulicht-Filterwirkung, die mit der normaler Sonnenschutzgläser vergleichbar ist. Sie können immer getragen werden, denn sie bieten auch in Innenräumen einen guten Schutz vor künstlichem blauem Licht, ohne ästhetische Nachteile wie eine gelbe Resttönung (Abb. 9).

Wie bereits erwähnt, lässt sich das gelbliche Aussehen des Filterglases durch Farbausgleich abschwächen. Bei phototropen Gläsern, bei denen ein leichter Gelbstich unterdrückt werden muss, können die Vorteile von Smart Color Balancing voll genutzt werden. Es gelangen nur wenig Farbstoffe zum Einsatz, um das Auge (und damit das Gehirn) zu täuschen und das durch die chemischen Stoffe zur Blockierung des blauen Lichts induzierte gelbliche Aussehen zu kompensieren.

Vorteile verschiedener Brillengläser in Bezug auf Blaulicht-Schutz
Abbildung 11: Vorteile verschiedener Brillengläser in Bezug auf Blaulicht-Schutz

Ein spezielles Programm an High-Tech-Produkten wie Transitions® XTRActive® Gläser, die die Aktivierung der phototropen Moleküle hinter der Windschutzscheibe von Fahrzeugen ermöglichen, haben den einzigartigen Vorteil, in Innenräumen aufzuhellen und im Freien einzudunkeln, wodurch die Blaulicht-Filterwirkung stets eine Erhöhung erfährt (Abb. 9 und 10) – dank spezieller proprietärer phototroper Moleküle, die im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums absorbieren.

Fazit

Das die Netzhaut erreichende sichtbare Licht ist für die Sehwahrnehmung unverzichtbar. Trotz verschiedener Selbstschutzmechanismen des Auges kann die Netzhaut Lichtstärken ausgesetzt sein, die ihre natürlichen Abwehrkräfte überfordern und langfristig irreversible Schäden verursachen können. Die lebenslange Akkumulation von lichtinduzierter Toxizität kann zu altersbedingten Veränderungen und zur Degeneration der Netzhautzellen beitragen.

Es liegt auf der Hand, dass die übermäßige Exposition und Akkumulation von blau-violettem Licht in Innenräumen – aber vor allem im Freien – im Laufe des Lebens vermieden werden muss.

Die phototropen Gläser Transitions® und vor allem Transitions® XTRActive® ermöglichen ein optimales Seherlebnis unabhängig von den Lichtbedingungen und bieten in allen Situationen einen idealen Schutz vor blauviolettem Licht (Abb. 11).

Die wichtigsten Erkenntnisse

  • Licht spielt eine wesentliche Rolle bei der Sehfunktion und der Sehleistung
  • Die Sonne ist die stärkste Lichtquelle
  • Blaues Licht ist energiereicher als Licht anderer Wellenlängen im sichtbaren Spektrum
  • Je nach Exposition kann blaues Licht die Netzhaut schädigen
  • Die Augenoptik-Branche bietet verschiedene Lösungen zur Filterung von blauem Licht wie Entspiegelungsschichten, gelbe Absorptionsfilter, Sonnenschutzgläser und phototrope Gläser
  • Die phototropen Transitions® Gläser bieten ein optimales Seherlebnis und idealen Schutz vor schädlichem blauem Licht

Quellen

  1. Arnault E., Barrau C., Nanteau C., Gondouin P., Bigot K., Viénot F., Gutman E., Fontaine V., VilletteT., Cohen-Tannoudji D., Sahel J., Picaud S., Phototoxic Action Spectrum on a Retinal Pigment Epithelium Model of Age-Related Macular Degeneration Exposed to Sunlight Normalized Conditions, PlosOne 8 (2013), DOI: 10.1371/journal.pone.0071398, http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal. pone.0071398
  2. Baillet G., Muisener R., Pophillat O., Filtering properties of spectacle lenses. From the absorption of electromagnetic radiation by molecules to ocular protection, Points de Vue, International Review of ophthalmic optics, Nr. 59 (2008) 32-41, www.pointsdevue.com
  3. Behar-Cohen F., Baillet G., De Ayguavives T., Ortega García P., Krutmann J., Peña-García P., Reme C., Wolffsohn J.S., Ultraviolet damage to the eye revisited: eye-sun protection factor (E-SPF®), a new ultraviolet protection label for eyewear, Clin. Ophthal. 8 (2014) 87-104
  4. Behar-Cohen F., Martinsons C., Viénot F., Zissis G., Barlier-Salsi A., Cesarini J.P., Enouf O., Garcia M., Picaud S., Attia D., Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: Any risks for the eye? Prog. Retin. Eye Res., 30 (2011) 239-257
  5. Behar-Cohen F., Glaettli M., Risques potentiels des nouveaux types d’éclairage pour les yeux des enfants, Paediatrica, 26 (2015) 6-9
  6. Boyce P.R., International Encyclopedia of Ergonomics and Human Factors. Ed. Karwowski W., 2 (2011) 1016-1021.
  7. Cruickshanks K.J., Klein R., Klein B.E.K., Nondahl D., Sunlight and the 5-Year Incidence of Early Age-Related Maculopathy, The Beaver Dam Eye Study Arch. Ophthal., 119 (2001) 246-250
  8. Dürr H., Bouas-Laurent H., Photochromism: Molecules and Systems, Elsevier Amsterdam (1990)
  9. Gronfier, C., The good blue and chronobiology: light and non-visual functions, Points de Vue, International Review of Ophthalmic Optics, N68, Frühjahr 2013, http://www.pointsdevue.com/article/good-blue-and-chronobiology-lightand
  10. Haddad W.M., Souied E., Coscas G., Soubrane G., Pigment maculaire et dégénérescence maculaire liée a l’âge, Bull. Soc. Belge ophtalmol. 301 (2006) 15-22
  11. Sand A., Schmidt T.M., Kofuji P., Diverse types of ganglion cell photoreceptors in the mammalian retina Prog. Retin. Eye Res. 31 (2012) 287-302
  12. Sliney D.H., Photoprotection of the eye-UV radiation and sunglasses, Photochem. Photobiol. 64 (2001) 166-175
  13. Sliney D.H., Exposure Geometry and Spectral environment determine photobiological effects on the human eye, Photochem. Photobiol. 81 (2005) 483-489
  14. Sparrow J.R., Nakanishi K., Parish C.A., The Lipofuscin Fluorophore A2E Mediates Blue Light-Induced Damage to Retinal Pigmented Epithelial Cells, Invest. Ophthal. Vis. Sci. 41 (2000) 1981-1989
  15. Tomany S.C., Cruickshanks K.J., Klein R., Klein B.E.K., Knudtson M., Sunlight and the 10-Year Incidence of Age-Related Maculopathy, The Beaver Dam Eye Study, Arch. Ophthalmol., 122 (2004) 750-757
  16. Rozanowska M., Rozanowski B., Boulton M., Light-induced damage to the retina (2009) http://photobiology.info/Rozanowska.html
  17. Yam J.C., Kwok A.K., Ultraviolet light and ocular diseases, Int. Ophthal. 34 (2014) 383-400

Autoren

  • Gilles BAILLET Transitions® Wissenschaftlicher Leiter F&E, Transitions® Optical, Florida, USA
  • Bérangère GRANGER O.D., Produktmanagerin Innovation, Global Marketing, Transitions® Optical, Florida, USA