DE102011119729A1 - Polymerisierbare Farbstoffe und deren Zusammensetzungen für opthalmologische Anwendungen - Google Patents
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Abstract
Gegenstand des Patents ist die Darstellung polymerisierbare Farbstoffe für ophthalmologische Anwendung und eine ophthalmologische Zusammensetzung, die diese Farbstoffe aufweist, und ein Augenimplantat, insbesondere eine Intraokularlinse, die mit dieser ophthalmologischen Zusammensetzung hergestellt wird.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf polymerisierbare Anthrachinonfarbstoffe, welche sich zur Herstellung von ophthalmologischen Linsen und insbesondere von Intraokularlinsen und ophthalmologischen Implantaten eignet.
- Die Erfindung betrifft polymerisierbare Farbstoffe, basierend auf einem Anthrachinongerüst, wobei
R1, R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Hydroxy- oder Methacrylsäure bedeutet,
R3 unabhängig voneinander Wasserstoff,
4-(methylamino)phenethylmethacrylat,
2-(4-(methylamino)-phenoxy)ethylmethacrylat oder
3-methoxy-2-methyl-2-(methylamino)-propyl-methacrylat ringgeschlossen zu X,
R4 Wasserstoff, Chlor, 4-(methylamino)phenethylmethacrylat, 2-(4-(methylamino)-phenoxy)ethylmethacrylat, 2-methyl-2-(methylamino)-propylmethacrylate, oder 2-methyl-2-(methylamino)propan-1,3-diyl-bis(2-methylacrylat) bedeutet, und
X in allen nicht ringgeschlossenen Fällen als CH anzusehen ist. - Hintergrund der Erfindung
- Um die einfallende Lichtmenge zu regulieren, besitzt das Auge eine natürliche Blende, die Iris, welche die Netzhaut vor Blendung schützt, und aus Melanin-Farbstoffen besteht. Iriden zeigen meist ein mehrfarbiges Muster, welches sich durch zufällige Entstehungsprozesse in den ersten Lebensmonaten entwickelt und ein persönliches und einzigartiges Charaktermerkmal darstellt. Das teilweise oder vollständige Fehlen der Iris führt stets zu einem erheblichen Sehkraftverlust und einer erhöhten Lichtempfindlichkeit. Neben traumatischen Ursachen können verschiedene Krankheiten und genetische Veränderungen wie Aniridie, Kolobome, Iris-Atrophie und Albinismus dafür verantwortlich sein. Um die Sehkraft von Patienten mit den genannten oder anderen, die Iris betreffenden Krankheiten, wiederherzustellen, muss in erster Linie die Lichtempfindlichkeit reduziert werden.
- Es ist bekannt die fehlenden Bereiche der Iris durch ein lichtundurchlässiges Implantat zu ersetzen, wobei verschiedene Materialien Anwendung finden. Diese werden meist durch Pigmente einfarbig eingefärbt, was dem Auge des Patienten ein unnatürliches Aussehen verleiht. Da die Farbstoffe nicht kovalent an das Material gebunden werden, können sie aus dem Implantat herausdiffundieren.
- Stand der Technik
- Um die Sehkraft von Patienten mit den genannten oder anderen, die Iris betreffenden Krankheiten, zumindest teilweise wiederherzustellen, finden bereits verschiedene Methoden und Materialien Anwendung.
- Die Firma Morcher (Stuttgart) bietet eine individuell angefertigte, künstliche Iris aus schwarz eingefärbtem Polymethylmethacrylat (PMMA) an, die in das Auge eingespannt wird und den unter Umständen noch vorhandenen Teil der Iris ergänzt.
- Die Firma Ophtec (Groningen, NL; Boca Raton, USA) vertreibt ähnliche Produkte aus PMMA in den Farben blau, grün und braun, die einen natürlicheren Farbeindruck liefern. Zudem sind schwarze Implantate aus Polycarbonat (PC) erhältlich.
- Ein großer Nachteil der Irisimplantate von Morcher und Ophtec ist der große Schnitt, der nötig ist, das harte, nicht quellbare Material ins Auge zu implantieren. Dieser muss genäht werden, wodurch Narben zurückbleiben können, die von Patienten oft als unangenehm empfunden werden. Hinzu kommt, dass die verwendeten Farbstoffe nicht kovalent an das Material gebunden sind (insbesondere bei quellbaren Materialien), sondern in Form von unlöslichen Pigmenten beigemengt werden. Sie können herausdiffundieren unmöglicherweise das Auge schädigen. Darüber hinaus kann die einfarbige Oberfläche des Implantats die wahre Beschaffenheit der Iris nur unzureichend wiedergeben, was dem Auge des Patienten ein unnatürliches Aussehen verleiht.
- Irisimplantate auf Silikonbasis werden von der Human-Optics AG (Erlangen) vertrieben. Das faltbare Material kann über einen 3 mm großen Schnitt in das Auge des Patienten implantiert werden. Im Gegensatz zu anderen Prothesen kann hier über eine Fotographie eine individuelle Farb- und Musteranpassung an die noch vorhandene Iris eines Patienten erfolgen. Die Implantate werden individuell in Handarbeit angefertigt. Das Material ist auf der Rückseite mattiert und besitzt einen mittleren Pupillendurchmesser.
- Die Firma Kahn Medical Devices (Marbella-Paitilla (Panama)) vertreibt grüne, blaue und braune Irisimplantate, die die natürliche Iris überdecken sollen. Diese faltbaren Prothesen auf Silikonbasis werden hauptsächlich bei Patienten mit Albinismus eingesetzt. Die brilliante, einfarbige Oberfläche erweckt jedoch keinen vollkommen natürlichen Eindruck.
- Die Anbieter gängiger Produkte bieten insgesamt keine idealen Materialien zur Herstellung von Iris-Prothesen, die dem Auge ein perfekt natürliches Aussehen verleihen.
- Aufgabe der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, polymerisierbare Farbstoffe zu schaffen, die ein hohes Maß an Biokompabilität bei gleichzeitiger UV-Beständigkeit gewährleisten. Um daraus Materialien mit individueller Farbgebung zu erzeugen werden im Wesentlichen ein blauer, ein grüner und ein roter Farbstoff benötigt, aus denen durch Mischen ein RGB-Farbraum aufgebaut werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der nebengeordneten Ansprüche.
- Beschreibung der Erfindung
- Die Erfindung beinhaltet blaue, rote und grüne Farbstoffe auf Anthrachinon-Basis, die sich durch mindestens eine Methacrylat-Endgruppe auszeichnen und dadurch als Comonomer eingesetzt werden können.
- Farbstoffe
-
- Die Strukturen Nummer 1,2 und 4–6 bieten den Vorteil, dass diese bedingt durch das Vorhandensein mehrerer polymensierbarer Endgruppen einen quantitativen Einbau in das Implantat-Material ermöglichen und darüber hinaus vernetzende Eigenschaften besitzen.
- Bevorzugter Farbstoffe der erfindungsgemäßen polymerisierbaren Farbstoffe für ophthalmologische Anwendung sind 1,2 und 4.
- Polymerisierbare blaue Farbstoffe
- Geeignete blaue polymerisierbare Anthrachinonfarbstoffe der erfindungsgemäßen ophthalmologischen Zusammensetzung sind Verbindungen folgender Strukturen, bei der ein Anthrachinon-Grundkörper über verschiedene Spacer mit einem oder mehreren Acryl- bzw. Methacryl-Resten verbunden ist: wobei
R5: Sauerstoff, Acrylat- bzw. Methacrylat-Rest
R6: Acrylat- bzw. Methacrylat-Rest
Z1/Z2: organische verzweigte und unverzweigte Alkyl- und Aryl-Substituenten mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br
X: entweder CH, oder C verbunden mit einer Kette, welche verbunden mit Z1 einen geschlossenen annellierten Sechsring ergibt,
ausgewählt aus
-CH2-O-, -CH2-CH2-, -O-CH2-, -CH2-N(H)-, -N(H)-CH2-
bedeuten. - Die Acryl- und Methacryl-Reste dienen zur kovalenten Einbindung des Farbstoffes in ein Trägermaterial, insbesondere Linsenmaterial auf Acrylat- oder Methacrylat-Basis. Aufgrund der Bifunktionalität verläuft der Einbau quantitativ und somit deutlich effektiver als bei erhältlichen monofunktionalen Farbstoffen.
- Ausführungsbeispiele blauer polymerisierbarer Anthrachinonfarbstoffe:
- Beispiel 1:
-
- Z1/Z2 = C8H8O, X = CH, R5/R6 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Bei diesem Beispiel wird zunächst 1,4-Dichloranthrachinon aufgebaut, mit dem ebenfalls zuvor synthetisierten 2-(4-Nitrophenoxy)ethanol umgesetzt und anschließend mit Methacrylsäurechlorid methacryliert (siehe
1 ). - Beispiel 2:
-
- Z1/Z2 = C4H8O, X = CH, R5/R6 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Bei diesem Beispiel wird 1,4-Dichloranthrachinon mit 2-Amino-2-Methylpropanol unter Schutzgas versetzt, und anschließend mit Methacrylsäurechlorid zur Reaktion gebracht (siehe
2 ). Der so erhaltene blaue Farbstoff besitzt im Gegensatz zu dem bisherigen blauen Farbstoff ein verringertes aromatisches System, jedoch weiterhin zwei polymerisierbare Enden. - Beispiel 3:
-
- Z1 = C4H8, X = C-C-CH2-, Z2 = C(CH3)2, R6 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Die Herstellung dieser Verbindung erfolgt gemäß Beispiel 2 in zwei Schritten, wobei nicht unter Schutzgasatmosphäre gearbeitet wird. Hierdurch kann es zu einem oxidativen Ringschluss kommen, wenn zwischen Hydroxy- und Aminofunktionalität des Aminoalkohols zwei Kohlenstoffeinheiten liegen und so ein neuer 6-Ring gebildet werden kann (
3 ). Die Methacrylierung erfolgt analog Beispiel 2. - Polymerisierbare grüne Farbstoffe
- Geeignete grüne polymerisierbare Anthrachinonfarbstoffe der erfindungsgemäßen ophthalmologischen Zusammensetzung sind Verbindungen der folgenden Strukturen: wobei
R1/R2 OH, O-Acryl- bzw. O-Methacryl-Rest ist
R5/R6 Acryl- bzw. -Methacryl-Rest ist
Z1/Z2 organische verzweigte und unverzweigte Alkyl- und Aryl-Substituenten mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br
bedeutet. - Ausführungsbeispiele grüner polymerisierbarer Anthrachinonfarbstoffe:
- Beispiel 4:
-
- Z1/Z2 = C5H8, X = CH, R1/R2 = OH, R5/R6 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Diese Verbindung wurde durch die Umsetzung von 5,8-Dichlor-1,4-dihydroxyanthrachinon mit 2-(4-Aminophenyl)ethanol synthetisiert und anschließend mit Methacrylsäureanhydrid methacryliert.
- Polymerisierbare rote Farbstoffe
- Geeignete rote polymerisierbare Farbstoffe der erfindungsgemäßen ophthalmologischen Zusammensetzung sind Verbindungen folgender Struktur: wobei
R5: ein Acryl- bzw. Methacryl-Rest
Z1 organische verzweigte und unverzweigte Alky-Substituenten mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br
X entweder CH, oder C verbunden mit einer Kette, welche verbunden mit Z1 einen geschlossenen annellierten Sechsring ergibt, ausgewählt aus
-CH2-O-, -CH2-CH2-, -O-CH2-, -CH2-N(H)-, -N(H)-CH2-
R4 H oder Cl
bedeutet. - Ausführungsbeispiele roter polymerisierbarer Anthrachinonfarbstoffe:
- Beispiel 5:
-
- Z1 = C4H8O, X = CH, R5 = H, R5 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Die Herstellung der Verbindung 3 1-(Methacryloxy-2-methylpropyl-2-amino)-anthrachinon erfolgt in zwei Schritten, wobei alle eingesetzten Edukte kommerziell erhältlich sind, und der erste Syntheseschritt unter Schutzgas verläuft (
4 ). - Beispiel 6:
-
- Z1 = C8H11O2, X = CH, R5 = H, R5 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen roten polymerisierbaren Farbstoff im Sinne der erfindungsgemäßen Zusammensetzung polymerisierbarer Anthrachinonfarbstoffe ist (1-(1,3-Dimethacryloxy-2-methylpropan-2-yl-amino)anthrachinon). Auch dieser kann auf einfachem synthetischem Wege analog Beispiel 1 in einer 2-stufigen Synthese dargestellt werden (. Die dazu nötigen Edukte sind ebenfalls kommerziell verfügbar. Auf diese Weise kann eine Verbindung hergestellt werden, bei der eine zusätzliche Acrylat-/Methacrylat-Ankergruppe eingeführt wurde. Das Anbinden dieser zweiten Ankergruppe ermöglicht dieser Verbindung als Vernetzer bei der Herstellung des Linsenmaterials zu wirken.
- Beispiel 7:
-
- Z1 = C4H8O2, X = CH, R4 = H, R5 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Die Darstellung der Verbindung (1-(1-Dimethacryloxy-2-methyl-3-hydroxypropan-2-ylamino)anthrachinon) erfolgt analog zur Darstellung von Beispiel 2. Der Grad der Methacrylierung kann durch die Reaktionsdauer und das Verhältnis der Edukte zueinander gesteuert werden.
- Beispiel 8:
-
- Z1 = C4H7O'''X, X = C-O-CH2-Z1, R4 = H, R5 = Acryl- bwz. Methacrylrest
- Ein Sonderfall ist die Synthese der Verbindung 7. Hierbei ist ohne Schutzgasatmosphäre und unter Verwendung von Edukten mit zwei Kohlenstoffeinheiten zwischen Amin- und Hydroxyfunktionalität ein oxidativer Ringschluss zu beobachten (
6 ). Das Einbringen eines zusätzlichen Ringes in die zuvor beschriebenen bevorzugten Farbstoffe verändert die spektralen Eigenschaften des Chromophors nur in geringem Maße. - Comonomere:
- Als biokompatibles Trägermaterial sind Acrylate und Methacrylate, insbesondere mit einem Wassergehalt von 1% bis 30%, für die ophthalmologische Zusammensetzung geeignet. In diesem Trägermaterial sind die jeweiligen Farbstoffe kovalent eingebunden, und vorzugsweise in einem Konzentrationsbereich von 0,0001% bis 0,1% enthalten.
- Die Gefahr des Auswaschens der Farbstoffe aus der Trägermatrix besteht nicht, da die erfindungsgemäßen Farbstoffe sowohl wasserunlöslich sind, als auch ein bis zwei polymerisationsfähige Endgruppen tragen, und dadurch quantitativ in das Linsenmaterial eingebaut werden.
- Geeignete biokompatible Trägermaterialien für die ophthalmologische Zusammensetzung sind beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), Methylmethacrylat (MMA), Ethoxyethylmethacrylat, Tetrahydrofufurylmethacrylat, Tetrahydrofufurylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylamid, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, Methoxyethylmethacrylat, Methoxyethylmethacrylat, 2-Hydroxymethylacrylsäureethylester, Oxybismethylacrylsäureethylester, 2-Hydroxymethylacrylsäuretetrahydrofurfurylester und Oxybismethylacrylsäuretetrahydrofurfurylester. Auch Copolymerisate aus diesen Stoffen, evtl. unter Verwendung eines Quervernetzers, können als Acrylat-/Methacrylat-Trägermaterial verwendet werden. Die Trägermaterialien können hydrophil mit einem Wassergehalt von beispielsweise 1% bis 30% ausgebildet sein.
- Ausführungsbeispiele der ophthalmologischen Zusammensetzung sind folgende mit quantitativen Zusammensetzungen in Gewichts %.
- Beispiel für die Copolymerisation der Farbstoffe mit hydrophilen Materialien
- 2-Hydroxyethylmethacrylat (70%) wird mit Tetrahydrofufurylmethacrylat (30%), Ethylenglykoldimethacrylat (0.3%) und polymerisierbarem Farbstoff (0.8%) gemischt, mit Stickstoff gespült, mit einem Azoinitiator (0.07%) versetzt und in einer speziellen Form copolymerisiert.
- Die polymerisierbaren Farbstoffe für ophthalmologische Anwendung eignen sich für Intraokularlinsen, insbesondere für Irisimplantate.
- Interessanterweise hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen Farbstoffe auch für kosmetische Behandlungen, wie sie in der
EP 1399111 B1 beschrieben sind geeignet sind. Dabei werden ein oder mehrere Farbstoffe mit einem biokompatiblen Material (Vektor) in eine gelartige Konsistenz gebracht und subkutan, intradermal oder subdermal appliziert. Bevorzugt wird der Acrylat- bzw. Methacrylat-rest der erfindungsgemäßen Farbstoffe zur Copolymerisation mit entsprechenden Gruppen des Vektors benutzt. Hierzu geeignete Materialien entsprechen denjenigen zur Herstellung ophthalmologischer Präparate. Aber auch modifizierte Silikone können als Vektoren verwendet werden. Durch die einfache Mischbarkeit der Farbstoffe kann eine farbtonmäßige Anpassung an die entsprechende Hautfarbe gewährleistet werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1399111 B1 [0037]
Claims (15)
- Polymerisierbare Farbstoffe für ophthalmologische Anwendung, welche ausschließlich auf Acrylat- und oder Methacrylatbasis aufgebaut sind und welche ein Anthrachinongerüst aufweisen, bei dem ein oder mehrere Acrylsäure bzw. Methacrylsäure-Einheiten über einen Alkyl- oder Arylspacer an eine substituierte oder unsubstituierte Anthrachinonstruktur gebunden sind.
- Polymerisierbare Farbstoffe für ophthalmologische Anwendung nach Anspruch 1, bei welchen der Farbstoff ein Stereoisomer oder racemisches Gemisch der Formel I ist wobei R1/R2: Wasserstoff, ein Hydroxy-, Acryl- bzw. Methacryl-Rest ist R3/R4: organische verzweigte und unverzweigte Alkyl- oder Aryl-Substituenten (oder Kombinationen von beiden) mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br sowohl mit und ohne Acryl- bzw. Methacryl-Rest X: entweder CH, als auch Atome, welche verbunden mit R3 und/oder R4 einen geschlossenen Sechsring ergeben, ausgewählt aus C, H, O
- Polymerisierbare blaue Farbstoffe für ophthalmologische Anwendung nach Anspruch 2, bei welchen der Farbstoff ein Stereoisomer oder racemisches Gemisch der Formel II ist wobei R5: Sauerstoff, Acrylat- bzw. Methacrylat-Rest R6: Acrylat- bzw. Methacrylat-Rest Z1/Z2: organische verzweigte und unverzweigte Alkyl- und Aryl-Substituenten mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br X: entweder CH, oder C verbunden mit einer Kette, welche verbunden mit Z1 einen geschlossenen, annellierten Sechsring ergibt, ausgewählt aus -CH2-O-, -CH2-CH2-, -O-CH2-, -CH2-N(H)-, -N(H)-CH2- bedeuten.
- Polymerisierbarer grüner Farbstoff für ophthalmologische Anwendung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Struktur: wobei R1/R2 OH, O-Acryl- bzw. O-Methacryl-Rest R5/R6 Acryl- bzw. -Methacryl-Rest Z1/Z2 organische verzweigte und unverzweigte Alkyl- und Aryl-Substituenten mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br bedeutet.
- Polymerisierbare roter Farbstoff für ophthalmologische Anwendung nach Anspruch 2, bei welchen der Farbstoff ein Stereoisomer oder racemisches Gemisch folgender Struktur ist: wobei R5: ein Acryl- bzw. Methacryl-Rest Z1 organische verzweigte und unverzweigte Alky-Substituenten mit bis zu 30 Atomen ausgewählt aus C, H, Si, O, N, P, S, F, Cl, Br X: entweder CH, oder C verbunden mit einer Kette, welche verbunden mit Z1 einen geschlossenen annellierten Sechsring ergibt, ausgewählt aus -CH2-O-, -CH2-CH2-, -O-CH2-, -CH2-N(H)-, -N(H)-CH2- bedeuten. R4 H oder Cl bedeutet.
- Ophthalmologische Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Farbstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine biokompatible Trägersubstanz, in welcher der Farbstoff vorgesehen ist.
- Ophthalmologische Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff kovalent im Acrylat-/Methacrylat-Material gebunden sind.
- Copolymerisat, enthaltend mindestens einen Farbstoff gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 und mindestens ein für die ophthalmologische Zusammensetzung geeignetes Monomer, wie beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), Methylmethacrylat (MMA), Ethoxyethylmethacrylat, Tetrahydrofufurylmethacrylat, Tetrahydrofufurylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylamid, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, Methoxyethylmethacrylat, Methoxyethylmethacrylat, 2-Hydroxymethylacrylsäureethylester, Oxybismethylacrylsäureethylester, 2-Hydroxymethylacrylsäuretetrahydrofurfurylester und Oxybismethylacrylsäuretetrahydrofurfurylester.
- Verwendung einer ophthalmologischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zur Herstellung einer ophthalmischen Linse, eines ophthalmologischen Implantats oder einer Intraokularlinse.
- Augenimplantat, dessen Implantatmaterial eine ophthalmologische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 aufweist.
- Augenimplantat nach Anspruch 13, welches als Intraokularlinse ausgebildet ist.
- Verwendung mindestens eines Farbstoffes gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 zusammen mit einem biokompatiblen Vektor zur kosmetischen Behandlung der Haut.
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