專利名稱：具有內(nèi)潤濕劑的水凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及疏水性聚合物。更具體地，本發(fā)明涉及當(dāng)用內(nèi)潤濕劑制備時(shí)，適合用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備如眼科透鏡的疏水性聚合物。
材料用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的適應(yīng)性取決于許多因素，通常包括材料的潤濕性能和它與生物材料如蛋白和脂肪粘附或反應(yīng)的傾向性。在眼科應(yīng)用如接觸透鏡(隱形眼鏡)和眼內(nèi)植入物中，氧滲透性也是重要的考慮因素。高氧滲透性一般是所希望的，良好的可濕性和抗與生物材料粘附或反應(yīng)的性能也是所希望的。
硅氧烷水凝膠對于制備生物醫(yī)學(xué)設(shè)備如接觸透鏡能夠是特別理想的材料，因?yàn)樗鼈円话憔哂懈哐鯘B透性。然而，它們的疏水本性使得由它們制備的設(shè)備難以潤濕。解決該問題的一種方法是用更親水的涂料涂布水凝膠。這樣額外增加了生產(chǎn)它們的復(fù)雜性。另外，涂料選擇是困難的，影響生理學(xué)性能的適當(dāng)涂層厚度、涂層均勻性和其它因素的確定也是困難的。
US專利5,219,965和它的后繼專利提出了通過在用于制備聚合物體如接觸透鏡的單體混合物中引入具有疏水部分、親水部分、鏈轉(zhuǎn)移劑和不飽和端基的大分子單體來改性該物體的表面性能的方法。大分子單體能夠包括分子量為500-10,000的聚-N-乙烯基吡咯烷酮，其中1,000-5,000的分子量是最優(yōu)選的。大分子單體被聚合成水凝膠并且改進(jìn)了聚合物的可濕性。然而這種改進(jìn)一般沒有達(dá)到能夠由水凝膠制備透鏡而不需使用親水涂料的這種程度。無論如何，在不需要透鏡涂料的情況下增強(qiáng)生物醫(yī)學(xué)設(shè)備如接觸透鏡的可濕性將被認(rèn)為是本領(lǐng)域中的重大進(jìn)步。
US專利4,045,547和4,042,552提出了將大量(14.25-35wt％)的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)聚合到聚(甲基丙烯酸羥乙酯)(HEMA)型接觸透鏡配方上的方法。聚合在不考慮水的存在的情況下進(jìn)行。PVP的分子量沒有提及。
US專利4,833,196；4,791,175和4,678,838涉及將聚-N-乙烯基內(nèi)酰胺引入到用于制備接觸透鏡的聚合物中的方法。聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)是優(yōu)選的聚內(nèi)酰胺。低分子量(～40,000道爾頓)PVP通過首先與臭氧反應(yīng)使PVP氫過氧化和然后讓PVP與其它單體聚合來以共價(jià)鍵鍵合于用于形成透鏡的單體上。
US專利5,198,477在主要由含乙烯基的單體制備的大環(huán)形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用低分子量(～25,000道爾頓)PVP。該P(yáng)VP似乎被交聯(lián)成互穿網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，高分子量親水性聚合物被包埋在硅氧烷水凝膠基體中。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，高分子量親水性聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面中，高分子量親水性聚合物具有100,000-500,000道爾頓的分子量(Mw)；優(yōu)選分子量是至少約300,000道爾頓。
在本發(fā)明的還一個(gè)方面中，從本發(fā)明的硅氧烷水凝膠制備眼科透鏡。發(fā)明詳述這里使用的術(shù)語“單體”是指能夠被聚合的低分子量化合物(即，一般具有低于700的數(shù)均分子量)，以及含有能夠進(jìn)一步聚合的官能團(tuán)的中到高分子量化合物或聚合物，有時(shí)稱之為大分子單體(即，一般具有高于700的數(shù)均分子量)。因此，應(yīng)當(dāng)理解術(shù)語“含硅氧烷的單體”和“親水性單體”包括單體，大分子單體和預(yù)聚物。預(yù)聚物是部分聚合的單體或能夠進(jìn)一步聚合的單體。
“含硅氧烷的單體”是指在單體、大分子單體或預(yù)聚物中含有至少兩個(gè)[-Si-O-]重復(fù)單元的單體。優(yōu)選，全部Si和所連接的O以含硅氧烷的單體的總分子量的20wt％以上，和更優(yōu)選30wt％以上的量存在于含硅氧烷的單體中。優(yōu)選的本發(fā)明的含硅氧烷的單體具有以下結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)式I其中R51是H或CH3，q是1或2并且對于每個(gè)q、R52、R53和R54獨(dú)立是乙基、甲基、芐基、苯基或包括1-100重復(fù)Si-O單元的單價(jià)硅氧烷鏈，p是1-10，r＝(3-q)，X是O或NR55，其中R55是H或具有1-4個(gè)碳原子的單價(jià)烷基，a是0或1，L是優(yōu)選包括2-5個(gè)碳原子的二價(jià)連接基團(tuán)，它還可以任選包括醚或羥基，例如聚乙二醇鏈。
能夠用于形成本發(fā)明的硅氧烷水凝膠的結(jié)構(gòu)式I的含硅氧烷的單體的實(shí)例是甲基丙烯酰氧基丙基雙(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷，(3-甲基丙烯酰氧基-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷。優(yōu)選的含硅氧烷的單體是單甲基丙烯酰氧基烷基終端的聚二甲基硅氧烷(“mPDMS”)，如在結(jié)構(gòu)式II中表示的那些 結(jié)構(gòu)式II其中b＝0-100，R57是任何可以包括雜原子的C1-10脂族或芳族基團(tuán)；前提是R57在它鍵接于Si的部位沒有被官能化。C3-8烷基是優(yōu)選的，丁基，尤其仲丁基是最優(yōu)選的。R56是烯屬不飽和部分；優(yōu)選是單個(gè)可聚合的乙烯基。更優(yōu)選它是甲基丙烯?；糠?，但它還能夠是丙烯?；虮揭蚁┎糠只蚱渌愃撇糠?。
優(yōu)選其它含硅氧烷的單體與結(jié)構(gòu)式I的含硅氧烷的單體結(jié)合以形成本發(fā)明的軟接觸透鏡。在這一方面，甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)，在US4,711,943中描述的TRIS的酰胺類似物，和在US5,070,215中描述的乙烯基氨基甲酸酯或碳酸酯類似物也適合使用。事實(shí)上，任何已知用于制備硅氧烷水凝膠的含硅氧烷的單體都能夠與結(jié)構(gòu)式I的含硅氧烷的單體結(jié)合使用以形成本發(fā)明的軟接觸透鏡。在1997年10月9日提出的US專利申請序列號08/948,128(這里引用供參考)公開了可用于該目的的許多含硅氧烷的單體。能夠與結(jié)構(gòu)式I的含硅氧烷的單體結(jié)合使用以形成本發(fā)明的硅氧烷水凝膠的其它單體的一些實(shí)例是在1998年3月2日提出、在這里引用作參考的標(biāo)題為硅氧烷水凝膠聚合物的U.S.序列號09/033,348(Vanderlaan等人)中公開的含羥烷基胺官能化硅氧烷的單體。能夠使用包括以下結(jié)構(gòu)式的嵌段或無規(guī)單體的線性或支化羥烷基胺官能化單體 結(jié)構(gòu)式III其中n是0-500，m是0-500，(n+m)＝10-500，更優(yōu)選20-250；R2、R4、R5、R6和R7獨(dú)立地是一價(jià)烷基，或芳基，它可以進(jìn)一步被醇、酯、胺、酮、羧酸或醚基取代，優(yōu)選是未取代的單價(jià)烷基或芳基；R1、R3和R8獨(dú)立地是一價(jià)烷基或芳基，它可以進(jìn)一步被醇、酯、胺、酮、羧酸或醚基取代，優(yōu)選是未取代的一價(jià)烷基或芳基，或是以下含氮結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)式IV前提是R1、R3和R8中的至少一個(gè)符合結(jié)構(gòu)式IV，其中R9是二價(jià)烷基如-(CH2)s-，其中s是1-10，優(yōu)選3-6，最優(yōu)選3；R10和R11獨(dú)立地是H，可以進(jìn)一步被醇、酯、胺、酮、羧酸或醚基取代的單價(jià)烷基或芳基，或具有以下結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)式V其中R14是H，或一價(jià)可聚合的基團(tuán)，包括丙烯?；?，甲基丙烯?；?，苯乙烯基，乙烯基，烯丙基或N-乙烯基內(nèi)酰胺，優(yōu)選H或甲基丙烯酰基；R16是H，能夠進(jìn)一步被醇、酯、胺、酮、羧酸或醚基取代的一價(jià)烷基或芳基，或包括丙烯酸根、甲基丙烯酸根、苯乙烯基、乙烯基、烯丙基或N-乙烯基內(nèi)酰胺的可聚合的基團(tuán)，優(yōu)選被醇或甲基丙烯酸根取代的烷基；R12、R13和R15獨(dú)立地是H，一價(jià)烷基或芳基，它們能夠進(jìn)一步被醇、酯、胺、酮、羧酸或醚基取代，或R12與R13，或R15與R13能夠鍵接在一起形成環(huán)結(jié)構(gòu)，前提是至少一些在單體上的結(jié)構(gòu)式IV基團(tuán)包括可聚合的基團(tuán)。R12、R13和R15優(yōu)選是H。
在供選擇實(shí)施方案中，本發(fā)明的硅氧烷水凝膠還可以包括親水性單體。任選用于制備本發(fā)明的水凝膠聚合物的親水性單體可以是在現(xiàn)有技術(shù)中公開用于制備水凝膠的任何親水性單體。在這些實(shí)施方案中使用的優(yōu)選親水性單體要么含丙烯酸，要么含乙烯基。這些親水性單體本身可以用作交聯(lián)劑。術(shù)語“乙烯基型”或“含乙烯基的”單體是指含有乙烯基(-CH＝CH2)的單體并且一般是高反應(yīng)性的。這些親水性含乙烯基的單體已知可相對容易地聚合?！氨┧嵝汀被颉昂┧岬摹眴误w是含有丙烯酸基(CH2＝CRCOX)的那些單體，其中R是H或CH3，X是O或N，它們也已知可容易地聚合，如N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)，甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)，甲基丙烯酸甘油酯，2-羥乙基甲基丙烯酰胺，聚單甲基丙烯酸乙二醇酯，甲基丙烯酸和丙烯酸。
可以引入到本發(fā)明的硅氧烷水凝膠的親水性含乙烯基的單體包括如N-乙烯基內(nèi)酰胺(例如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，N-乙烯基-N-甲基乙酰胺，N-乙烯基-N-乙基乙酰胺，N-乙烯基-N-乙基甲酰胺，N-乙烯基甲酰胺)，其中NVP是優(yōu)選的。
能夠在本發(fā)明中使用的其它親水性單體包括一個(gè)或多個(gè)端部羥基被含有可聚合的雙鍵的官能團(tuán)置換的聚氧化乙烯多元醇。實(shí)例包括聚乙二醇，乙氧基化烷基葡糖苷，乙氧基化雙酚A，它們與一摩爾或多摩爾當(dāng)量的封端基團(tuán)如甲基丙烯酸異氰酸基乙酯(“IEM”)，甲基丙烯酸酐，甲基丙烯酰氯，乙烯基苯甲酰氯等反應(yīng)，以產(chǎn)生具有通過連接結(jié)構(gòu)部分如氨基甲酸酯或酯基鍵接于聚亞乙基多元醇的一個(gè)或多個(gè)端部可聚合的烯屬基團(tuán)的聚亞乙基多元醇。
還有其它的實(shí)例是在U.S.專利No.5,070,215中公開的親水性碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯單體，在U.S.專利No.4,910,277中公開的親水性噁唑酮單體，和聚右旋糖酐。其它適合的親水性單體對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說是顯而易見的。
可以引入到本發(fā)明的聚合物中的更優(yōu)選的親水性單體包括親水性單體如N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)，甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)，甲基丙烯酸甘油酯，2-羥乙基甲基丙烯酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，聚單甲基丙烯酸乙二醇酯，甲基丙烯酸和丙烯酸，其中DMA是最優(yōu)選的。
能夠存在于用于形成本發(fā)明的硅氧烷水凝膠的反應(yīng)混合物中的其它單體包括紫外線吸收單體，反應(yīng)性色輝物(tint)等。其它加工助劑如脫模劑或潤濕劑也能夠加入到反應(yīng)混合物中。
除了以上確定的親水性單體以外，用于形成本發(fā)明的透鏡的聚合物混合物還包括一種或多種高分子量親水性聚合物。親水性聚合物可用作內(nèi)潤濕劑。即，它們浸透到引入它們的水凝膠中，從而大大改進(jìn)了可濕性。優(yōu)選地，這種作用達(dá)到使通常需要疏水涂料以便具有良好的生理相容性的疏水水凝膠能夠不用涂料來制成而且還具有例如與眼表面具有良好的生理相容性的這樣一種程度。然而，如果需要，還可以將親水性涂料如聚丙烯酸施涂于水凝膠的表面。當(dāng)這樣做時(shí)，其中引入潤濕劑的水凝膠通過減少組織和水凝膠內(nèi)疏水區(qū)域的接觸而改進(jìn)了水凝膠的生理相容性(相對于沒有該潤濕劑的涂層透鏡)。
用作內(nèi)潤濕劑的親水性聚合物是聚酰胺，聚內(nèi)酰胺，聚酰亞胺和聚內(nèi)酯。優(yōu)選，它們是氫鍵接受物，在水環(huán)境中由于與水形成的氫鍵因此有效地變得更親水。無論如何，在不存在水的疏水水凝膠基體中引入親水性聚合物有利于與疏水性聚合物如硅氧烷的相容性。在隨后與水接觸時(shí)(即水合)，它們使硅氧烷變得可潤濕。
優(yōu)選，這些親水性聚合潤濕劑是在聚合物骨架中引入環(huán)狀部分的線性聚合物。該環(huán)狀部分甚至更優(yōu)選是環(huán)狀酰胺或酰亞胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)部分。這類聚合物優(yōu)選包括例如聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯基咪唑，但如聚二甲基丙烯酰胺之類的聚合物也有這種功能，可以使用。聚乙烯基吡咯烷酮是最優(yōu)選的親水性聚合潤濕劑。
在本發(fā)明中用作潤濕劑的親水性聚合物具有高平均分子量(Mw不低于50,000道爾頓，優(yōu)選100,000-500,000道爾頓)。更優(yōu)選的分子量范圍是300,000-400,000，其中320,000-370,000的范圍是最優(yōu)選的。親水性聚合物的分子量還能夠用以動態(tài)粘度測量為基礎(chǔ)的所謂K值來表示，如在Encyclopedia of Polymer Science andEngineering的N-Vinyl Amide Polymers(E.S.Barabas)，第二版，17卷，198-257頁，John Wiley & Sons，Inc.中所述。以這種方式表示，具有46-100的K值的親水性聚合物是優(yōu)選的。親水性聚合物以使得大約1-15wt％的潤濕劑(例如PVP)存在于最終水凝膠配方中的量使用。優(yōu)選3-8％存在于最終水凝膠配方中。當(dāng)以這里所述的方式作為水凝膠基體的一部分制備時(shí)，這些聚合物被引入到本發(fā)明的水凝膠配方中，沒有形成連接水凝膠的大量共價(jià)鍵。缺乏大量的共價(jià)鍵合意味著在可以存在少量共價(jià)鍵合的同時(shí)，附隨的是潤濕劑保留在水凝膠基體中。無論存在什么附帶共價(jià)鍵合，其本身不足以保持潤濕劑在水凝膠基體中。事實(shí)上，保持潤濕劑與水凝膠相關(guān)的最主要的作用是包埋。根據(jù)本說明書，當(dāng)聚合物以物理方式保持在水凝膠基體內(nèi)時(shí)，聚合物被“包埋”。這通過潤濕劑的聚合物鏈在水凝膠聚合物基體內(nèi)的纏結(jié)來進(jìn)行。然而，范德華力、偶極-偶極相互作用、靜電吸引和氫鍵鍵合也能夠以次要程度有助于該包埋。
本發(fā)明的水凝膠通過制備大分子單體和該大分子單體與單體混合物的其它組分的聚合來以最佳方式制備。在本說明書中使用的術(shù)語“大分子單體”是指通過一種或多種硅氧烷與一種或多種丙烯酸或甲基丙烯酸材料的基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合(GTP)形成的預(yù)聚物。以這種身份使用的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯能夠?qū)⒘u基結(jié)構(gòu)部分貢獻(xiàn)給整個(gè)大分子單體配方。因此，甲基丙烯酸甲酯雖然有益于整個(gè)大分子單體配方，但作為單獨(dú)的(甲基)丙烯酸酯組分，本身還不足以形成本發(fā)明的大分子單體。然而，它與羥基甲基丙烯酸酯一起作為(甲基)丙烯酸酯組分是足夠的。本發(fā)明的優(yōu)選的大分子單體是羥基甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯、三甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷的GTP反應(yīng)產(chǎn)物。更優(yōu)選，大分子單體是甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)和單甲基丙烯酰氧基丙基終端的單丁基終端的聚二甲基硅氧烷(mPDMS)的GTP反應(yīng)產(chǎn)物。最優(yōu)選的是，18-21(甚至更優(yōu)選大約19.1)摩爾HEMA與大約2-3(甚至更優(yōu)選大約2.8)摩爾MMA，大約7-9(甚至更優(yōu)選大約7.9)摩爾TRIS，和2.5-4.5(甚至更優(yōu)選大約3.3)摩爾mPDMS結(jié)合。大分子單體的GTP形成通過使用二月桂酸二丁基錫作為催化劑讓上述物料結(jié)合物與2.0mol/mol的異氰酸3-異丙烯基-α，α-二甲基芐基酯反應(yīng)來完成。該反應(yīng)一般在大約60-120℃下進(jìn)行大約2-10小時(shí)。
水凝膠通過使以下反應(yīng)混合物(有時(shí)稱之為“單體混合物”)反應(yīng)來制備大分子單體；含硅氧烷的單體，任選的親水性聚合物(非潤濕劑)，交聯(lián)劑，和高分子量親水性聚合物(潤濕劑)。單體混合物在沒有水和任選有有機(jī)稀釋劑的情況下反應(yīng)。水凝膠通過該反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物的水合來完成。優(yōu)選，硅氧烷包括Si7-9單甲基丙烯酰氧基終端的聚二甲基硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基硅烷。更優(yōu)選的是，單體混合物包括大分子單體，Si7-9單甲基丙烯酰氧基終端的聚二甲基硅氧烷；甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，“TRIS”；二甲基丙烯酰胺，“DMA”；甲基丙烯酸羥乙酯，“HEMA”；三甘醇二甲基丙烯酸酯，“TEGDMA”；聚乙烯基吡咯烷酮，“PVP”；添加劑和光引發(fā)劑。
總含硅氧烷的單體的優(yōu)選范圍是反應(yīng)混合物(單體混合物+大分子單體)中反應(yīng)性組分的大約5-100wt％，更優(yōu)選大約10-90wt％，和最優(yōu)選大約15-80wt％。在以上本發(fā)明中倘若存在的任選的親水性單體的優(yōu)選范圍是反應(yīng)混合物中反應(yīng)性組分的大約5-80wt％，更優(yōu)選大約10-60wt％，和最優(yōu)選大約20-50wt％。高分子量親水性聚合物(潤濕劑)的優(yōu)選范圍是1-15wt％，更優(yōu)選3-10wt％，和最優(yōu)選5-8wt％。稀釋劑的優(yōu)選范圍是總反應(yīng)混合物的大約0-70wt％，更優(yōu)選大約0-50wt％，和最優(yōu)選大約0-20wt％。稀釋劑的需要量根據(jù)反應(yīng)性組分的性質(zhì)和相對量來變化。
最優(yōu)選，反應(yīng)混合物包括最優(yōu)選的大分子單體(如上所述)；Si7-9單甲基丙烯酰氧基終端的聚二甲基硅氧烷(～28wt％)；甲基丙烯酰氧基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，“TRIS”(～14wt％)；二甲基丙烯酰胺，“DMA”(～26wt％)；甲基丙烯酸羥乙酯，“HEMA”(～5％)；三甘醇二甲基丙烯酸酯，“TEGDMA”(～1％)；聚乙烯基吡咯烷酮，“PVP”(～5％)；剩余部分包括少量的添加劑和光引發(fā)劑。聚合最優(yōu)選在20％(全部單體和稀釋劑共混物的wt％)二甲基-3-辛醇稀釋劑的存在下進(jìn)行。
在反應(yīng)混合物中優(yōu)選包括聚合催化劑。聚合催化劑可以是在中度升溫下產(chǎn)生自由基的化合物如過氧化月桂酰，過氧化苯甲酰，過碳酸異丙酯，偶氮雙異丁腈等，或者聚合催化劑是光引發(fā)劑體系如芳族α-羥基酮或叔胺+二酮。光引發(fā)劑體系的示例是1-羥基環(huán)己基苯基酮，2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮，雙(2，6-二甲氧基苯甲?；?-2，4，4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)，和樟腦醌和4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯的混合物。催化劑以催化有效量，例如大約0.1到大約2重量份/100重量份的反應(yīng)性單體在反應(yīng)混合物中使用。反應(yīng)混合物的聚合能夠根據(jù)所使用的聚合引發(fā)劑適當(dāng)選擇的熱或可見光或紫外線或其它方式來引發(fā)。另外，引發(fā)能夠不用光引發(fā)劑，例如低電壓電子束來進(jìn)行。然而，當(dāng)使用光引發(fā)劑時(shí)，優(yōu)選的引發(fā)劑是1-羥基環(huán)己基苯基酮和雙(2，6-二甲氧基苯甲?；?-2，4，4-三甲基苯基氧化膦(DMBAPO)的混合物，優(yōu)選的聚合引發(fā)方法是可見光。
通常，在固化反應(yīng)混合物之后，所得聚合物用溶劑處理以除去稀釋劑(如果使用)或任何痕量的未反應(yīng)組分，將聚合物水化以形成水凝膠。所使用的溶劑可以是水(或水溶液如生理鹽水)，或根據(jù)用于制備本發(fā)明的水凝膠的稀釋劑(如果使用)的溶解度特性和任何殘留的未聚合的單體的溶解度特性，最初使用的溶劑可以是有機(jī)液體如乙醇，甲醇，異丙醇，它們的混合物，或類似物，或一種或多種這些有機(jī)液體與水的混合物，隨后用純水(或生理鹽水)萃取，以生產(chǎn)出包括用水溶脹的所述單體的聚合物的硅氧烷水凝膠。在聚合物水化后的硅氧烷水凝膠優(yōu)選包括硅氧烷水凝膠總重量的10-55wt％水，更優(yōu)選20-50wt％水，和最優(yōu)選25-45wt％水。這些硅氧烷水凝膠特別適合于制備接觸透鏡或眼內(nèi)透鏡，優(yōu)選軟接觸透鏡。
在接觸透鏡的生產(chǎn)中已知有多種方法用于模塑反應(yīng)混合物，包括旋轉(zhuǎn)澆鑄和靜態(tài)澆鑄。旋轉(zhuǎn)澆鑄方法公開在U.S.專利No.3,408,429和3,660,545中，靜態(tài)澆鑄方法公開在U.S.專利No.4,113,224和4,197,266中。生產(chǎn)包括本發(fā)明聚合物的接觸透鏡的優(yōu)選方法是硅氧烷水凝膠的直接模塑，該方法是經(jīng)濟(jì)的，并且能夠精確控制水化透鏡的最終形狀。對于該方法，將反應(yīng)混合物置于具有最終所需硅氧烷水凝膠的形狀的模具中，從而產(chǎn)生最終所需產(chǎn)物的近似形狀的聚合物。然后，該聚合物混合物任選先后用溶劑和水處理，產(chǎn)生具有十分類似于初始模塑聚合物制品的尺寸和形狀的最終尺寸和形狀的硅氧烷水凝膠。該方法能夠用于形成接觸透鏡，并另外描述在U.S.專利4,495,313；4,680,336；4,889,664和5,039,459(這里引用供參考)中。在生產(chǎn)硅氧烷水凝膠之后，如果需要，透鏡可以用親水性涂料涂布。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了將親水性涂料加入到透鏡的一些方法，包括U.S.專利3,854,982，3,916,033，4,920,184和5,002,794；WO91/04283和EPO93810399。
本發(fā)明的反應(yīng)混合物能夠通過本領(lǐng)域中那些熟練人員已知的任何方法來形成，如振動或攪拌，以及通常通過早先描述的方法來形成聚合物制品或設(shè)備。對于一些單體反應(yīng)混合物，優(yōu)選在稍高于室溫的溫度，如30-40℃，或甚至高達(dá)80℃，或在室溫以下，如0-10℃下使反應(yīng)混合物聚合，以便防止各組分的相分離。
本發(fā)明的硅氧烷水凝膠具有高氧滲透性。它們具有通過極譜法測定的在40barrer和300barrer之間的O2Dk值。氧滲透性的極譜法測量如下進(jìn)行。將透鏡放置在傳感器上，然后用網(wǎng)架覆蓋在上邊。使用由4mm直徑金陰極和銀環(huán)陽極組成的極譜氧傳感器測定通過透鏡擴(kuò)散的氧。參考值是使用該方法對商購接觸透鏡測定的那些值。購自Bausch& Lomb的Balafilcon A透鏡獲得了大約79barrer的測量結(jié)果。Etafilcon透鏡獲得了20-25barrer的測量結(jié)果。
在實(shí)施例中，使用以下縮寫TRIS3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷DMA N，N-二甲基丙烯酰胺
THF 氫呋喃TMI 間-異丙烯基芐基異氰酸二甲基酯HEMA甲基丙烯酸2-羥乙酯MMA 甲基丙烯酸甲酯TBACB 間氯苯甲酸四丁基銨mPDMS 800-1000MW單甲基丙烯酰氧基丙基終端的聚二甲基硅氧烷3M3P3-甲基-3-丙醇Norbloc 2-(2’-羥基-5-甲基丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑CGI 18501-羥基環(huán)己基苯基酮和雙(2，6-二甲氧基苯甲?；?-2，4，4-三甲基戊基氧化膦的1∶1(wgt)共混物PVP 聚(N-乙烯基吡咯烷酮)IPA 異丙醇實(shí)施例1大分子單體形成在14℃，在N2氛圍下，向13.75ml的TBACB在THF中的1M溶液，30.0g的雙(二甲基氨基)甲基硅烷，61.39g對二甲苯，154.28g甲基丙烯酸甲酯和1892.3g甲基丙烯酸2-(三甲基甲硅烷氧基)乙酯在4399.78g THF中的溶液中添加191.75g的1-三甲基甲硅烷氧基-1-甲氧基-2-甲基丙烯。在260分鐘過程內(nèi)添加另外30ml的TBACB的THF溶液(0.40M)，在這期間，使反應(yīng)混合物放熱，然后冷卻到30℃。在添加甲基丙烯酸2-(三甲基甲硅烷氧基)乙酯之后60分鐘，加入467.56g甲基丙烯酸2-(三甲基甲硅烷氧基)乙酯，3636.6g mPDMS和3673.84g TRIS和20.0g雙(二甲氨基)甲基硅烷的溶液，讓混合物放熱；然后冷卻到30℃，并保持2小時(shí)。然后添加10.0g的雙(二甲氨基)甲基硅烷，154.26g的甲基丙烯酸甲酯和1892.13g甲基丙烯酸2-(三甲基甲硅烷氧基)乙酯的溶液，再次讓混合物放熱。在2小時(shí)后，添加2加侖的無水THF，隨后在使溶液冷卻到34℃之后添439.69g水，740.6g甲醇和8.8g二氯乙酸的溶液。通過用油浴在110℃下加熱將混合物回流4.5小時(shí)，然后在135℃下蒸餾掉揮發(fā)物，添加甲苯以便除去水，直到達(dá)到110℃的蒸汽溫度為止。
將反應(yīng)燒瓶冷卻到110℃，再添加443g TMI和5.7g二月桂酸二丁基錫的溶液。使混合物反應(yīng)3.5小時(shí)，然后冷卻到30℃。在減壓下蒸發(fā)甲苯，獲得了灰白色無水蠟狀反應(yīng)性大分子單體。大分子單體的理論OH含量是1.69mmol/g。
實(shí)施例2-14從來自實(shí)施例1的大分子單體和在表1中所述的其它組分的共混物制備接觸透鏡，在75℃下在可見光下固化。(所有組分量按反應(yīng)性組分的wt％給出，只有稀釋劑以最終單體-稀釋劑共混物的wt％給出)。所使用的PVP作為“POLYVINYLPYRROLIDONE(PVP K90)”由ICNBiomedicals，Inc.銷售。在固化后，打開模具，將透鏡釋放到水和乙醇的1∶1共混物中，然后在乙醇中瀝濾以除去任何殘留的單體和稀釋劑。最后，透鏡在生理硼酸鹽緩沖鹽水中平衡。
表1
1、平衡水含量。2、氧滲透性，邊緣校正，按Barrer計(jì)。3、氧滲透性，非邊緣校正，按Barrer計(jì)。4、動態(tài)接觸角，使用Wilhelmy天平用生理硼酸鹽緩沖鹽水測量。
實(shí)施例15可濕性按照實(shí)施例2的工序，從8％(wt)PVP(K90，購自ICN Biomedica1s，Inc.)，20％來自實(shí)施例1的大分子單體，28.5％mPDMS，8.0％TRIS，5.0％HEMA，26％DMA，1.5％TEGDMA，2.0％Norbloc和1.0％CGI 1850的共混物制備透鏡，其中在共混物中具有作為稀釋劑的37.5％(基于總單體/稀釋劑共混物)3M3P。這些透鏡在臨床研究中戴用，發(fā)現(xiàn)具有可濕性和舒適感。以上透鏡(n＝10只眼)與ACUVUE(n＝12只眼)歷史對照物比較，發(fā)現(xiàn)100％可潤濕(在戴用時(shí)沒有看到非潤濕點(diǎn))；就鏡前淚膜無損傷性眼淚消散時(shí)間(PLTF-NIBUT)而論是相似的(7.1±2.7對ACUVUE12.7±4.7)；以及根據(jù)50-點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)是舒適的(44.3±4.5對ACUVUE46.8±2.8)。
實(shí)施例16(對比)K-值29-32 PVP的萃取按照實(shí)施例2的工序從20％(wt)40,000Mw PVP(購自SigmaChemicals，平均分子量10,000，K值(特性粘度)29-32)，12％來自實(shí)施例1的大分子單體，20％TRIS，39％HEMA，5％DMA，3％TEGDMA和1％DAROCUR 1173的共混物制備接觸透鏡，在共混物中具有作為稀釋劑的50％(基于總單體/稀釋劑共混物)己醇，只是從模具中取出透鏡，不進(jìn)行初始萃取。稱重各透鏡，在5.0m1水或甲醇中萃取，分析萃取物與時(shí)間的關(guān)系。表2中的結(jié)果說明，相對低分子量的PVP從甲醇中的聚合物基質(zhì)中擴(kuò)散出來。在2小時(shí)之后幾乎所有PVP跑出。然而，在水中，PVP沒有從透鏡基體中完全失去。在24小時(shí)之后擴(kuò)散達(dá)到穩(wěn)定水平，其中沒有發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步的PVP釋出。
將在甲醇中瀝濾的透鏡放入硼酸鹽緩沖鹽水中。這些透鏡與硼酸鹽緩沖鹽水的動態(tài)接觸角是104°(前)和41°(后)，還說明該相對低分子量PVP沒有充分保留在聚合物基體中，以在醇萃取中存留下來。表2-K-值29-32 PVP的萃取
*數(shù)值由于該試驗(yàn)的正常實(shí)驗(yàn)變異性而能夠超過100％。
實(shí)施例17-K-值80-100PVP的萃取按照實(shí)施例2的工序從8％(wt)360,000Mw PVP(購自SigmaChemicals，平均分子量360,000，K值(特性粘度)80-100)，20％來自實(shí)施例1的大分子單體，35％mPDMS，5％HEMA，26％DMA，2％TEGDMA，2％Norbloc和2％CGI 1850的共混物制備接觸透鏡，在共混物中具有作為稀釋劑的50％(基于總單體/稀釋劑共混物)3M3P，只是從模具中取出透鏡，不進(jìn)行初始萃取。稱重各透鏡，在10.0ml水或IPA中萃取，分析萃取物與時(shí)間的關(guān)系。表3中的結(jié)果說明，該高分子量PVP大多數(shù)保留在透鏡中，即使在用侵蝕性有機(jī)溶劑萃取之后。表3-K-值80-100PVP的萃取
實(shí)施例18-灰塵附著試驗(yàn)，易加工性按照實(shí)施例2的工序從5％(wt)PVP(購自Sigma Chemicals，平均分子量360,000，K值(特性粘度)80-100)，18％來自實(shí)施例1的大分子單體，28％mPDMS，14％TRIS，5％HEMA，26％DMA，1％TEGDMA，2％Norbloc和1％CGI 1850的共混物制備透鏡，在共混物中具有作為稀釋劑的20％(基于總單體/稀釋劑共混物)3，7-二甲基-3-辛醇。這些透鏡之一在家庭灰塵在硼酸鹽緩沖鹽水中的分散體中振蕩，用10秒數(shù)字擦具清洗，用比較器檢驗(yàn)。粘附于該表面的灰塵量是粘附于不用PVP制備的類似處理的透鏡的灰塵量的大約25％或25％以下。另外，發(fā)現(xiàn)用PVP制備的透鏡更不粘著于其它透鏡及玻璃和塑料表面，因此使得它們在加工過程中更容易處理。
權(quán)利要求
1.可濕性硅氧烷水凝膠，包括以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物a)含硅氧烷的大分子單體，b)含硅氧烷的反應(yīng)混合物，和c)比硅氧烷反應(yīng)混合物包含的硅氧烷更親水的高分子量聚合物，其中所述親水性聚合物包埋在所述硅氧烷水凝膠中。
2.權(quán)利要求1的水凝膠，其中所述親水性聚合物是均聚物。
3.權(quán)利要求1的水凝膠，其中所述親水性聚合物是從至少兩種不同單體的組合制備的共聚物。
4.權(quán)利要求1的水凝膠，其中所述親水性聚合物選自聚酰胺，聚內(nèi)酰胺，聚酰亞胺，聚內(nèi)酯和聚右旋糖酐。
5.權(quán)利要求1的水凝膠，其中所述親水性聚合物在其整個(gè)骨架中引入環(huán)狀部分。
6.權(quán)利要求4的水凝膠，其中所述聚乙烯基聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮。
7.權(quán)利要求6的水凝膠，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有高于大約50,000的數(shù)均分子量。
8.權(quán)利要求6的水凝膠，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有高于大約80,000的數(shù)均分子量。
9.權(quán)利要求4的水凝膠，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有高于100,000的數(shù)均分子量。
10.眼科透鏡，其通過將高分子量親水性聚合物加入到硅氧烷水凝膠單體混合物中并將所述親水性聚合物包埋在由所述硅氧烷水凝膠單體混合物形成的水凝膠中來制備。
11.權(quán)利要求10的眼科透鏡，其中含大量羥基的大分子單體構(gòu)成單體混合物的一部分。
12.權(quán)利要求10的水凝膠，其中所述親水性聚合物是均聚物。
13.權(quán)利要求10的水凝膠，其中所述親水性聚合物是由至少兩種不同單體的混合物制備的共聚物。
14.權(quán)利要求10的眼科透鏡，其中所述親水性聚合物選自聚酰胺、聚內(nèi)酰胺、聚酰亞胺、聚內(nèi)酯和聚右旋糖酐。
15.權(quán)利要求14的眼科透鏡，其中所述親水性聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮。
16.權(quán)利要求15的眼科透鏡，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有至少50,000的重均分子量。
17.權(quán)利要求15的眼科透鏡，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有至少80,000的重均分子量。
18.權(quán)利要求15的眼科透鏡，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有至少100,000的重均分子量。
19.制備硅氧烷水凝膠的方法，包括a)將硅氧烷水凝膠單體混合物與高分子量親水性聚合物在聚合條件下結(jié)合，和b)回收其中包埋有所述親水性聚合物的硅氧烷水凝膠。
20.權(quán)利要求19的水凝膠，其中所述單體混合物包括具有大羥基含量的大分子單體。
21.權(quán)利要求19的水凝膠，其中所述親水性聚合物是均聚物。
22.權(quán)利要求19的水凝膠，其中所述親水性聚合物是從至少兩種不同單體的組合制備的共聚物。
23.權(quán)利要求19的水凝膠，其中所述親水性聚合物選自聚酰胺、聚內(nèi)酰胺、聚酰亞胺、聚內(nèi)酯和聚右旋糖酐。
24.權(quán)利要求23的水凝膠，其中所述親水性聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮。
25.權(quán)利要求23的水凝膠，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有至少大約50,000的重均分子量。
26.權(quán)利要求23的水凝膠，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有至少大約80,000的重均分子量。
27.權(quán)利要求23的水凝膠，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有至少大約100,000的重均分子量。
28.由權(quán)利要求19的方法制備的制品。
29.由權(quán)利要求19的方法制備的眼科透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過將高分子量親水性聚合物引入到硅氧烷水凝膠單體混合物中制備的可濕性硅氧烷水凝膠。親水性聚合物被包埋在水凝膠中，其中在它與水凝膠基體之間存在很少或沒有共價(jià)鍵鍵合。
文檔編號G02B1/04GK1441814SQ01809889
公開日2003年9月10日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者D·C·圖爾納, A·C·麥登, D·G·范德拉安, R·B·斯蒂芬, R·N·羅維, J·D·福德, F·F·莫洛克, G·A·希爾, A·阿利, K·P·麥克卡貝 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司