DE60029992T2

DE60029992T2 - Weiche kontaktlinsen

Info

Publication number: DE60029992T2
Application number: DE60029992T
Authority: DE
Inventors: G. Douglas Jacksonville VANDERLAAN; C. David Jacksonville TURNER; V. Marcie Jacksonville HARGISS; C. Annie Jacksonville MAIDEN; Robert N. Jacksonville LOVE; D. James Orange Park FORD; F. Frank Orange Park MOLOCK; B. Robert Jacksonville Beach STEFFEN; A. Gregory Atlantic Beach HILL; Azaam Jacksonville Alli; B. John Jacksonville ENNS; P. Kevin Jacksonville MCCABE
Original assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2020-09-12
Also published as: DE60043907D1; HK1047117B; CN1402741A; KR100719796B1; CN1310986C; DE60029992D1; AU7367600A; BR0014552B1; EP1235866B1; EP1235866A1; JP2003526707A; CA2386659C; JP4781587B2; CA2386659A1; WO2001027174A1; AU780035B2; TWI266772B; BR0014552A; HK1098490A1; AR033653A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Silikonhydrogele. Insbesondere betrifft die Erfindung Silikonhydrogele, die durch Härten einer Reaktionsmischung aus Silikon enthaltenden Monomeren gebildet werden.
Hintergrund der Erfindung
Ein Hydrogel ist ein hydratisiertes, vernetztes, polymeres System, das Wasser in einem Gleichgewichtszustand enthält. Hydrogele sind typischerweise sauerstoffpermeabel und biokompatibel, was sie zu bevorzugten Materialien zur Herstellung von biomedizinischen Vorrichtungen und insbesondere Kontakt- oder Intraokularlinsen macht.
Herkömmliche Hydrogele werden hergestellt aus monomeren Mischungen, die vorherrschend hydrophile Monomere enthalten, wie 2-Hydroxyethylmethacrylat („HEMA") oder N-Vinylpyrrolidon („NVP"). Die US 4,495,313 , 4,889,664 und 5,039,459 offenbaren die Bildung von herkömmlichen Hydrogelen. Die Sauerstoffpermeabilität dieser herkömmlichen Hydrogelmaterialien steht in Beziehung zum Wassergehalt der Materialien und liegt typischerweise zwischen 20–30 Barrer. Für Kontaktlinsen, die aus herkömmlichen Hydrogelmaterialien hergestellt sind, ist dieser Umfang der Sauerstoffpermeabilität für ein kurzzeitiges Tragen der Kontaktlinsen geeignet; jedoch kann der Umfang der Sauerstoffpermeabilität unzureichend sein, um eine gesunde Hornhaut während eines langzeitigen Tragens der Kontaktlinsen (z.B. 30 Tage ohne Entfernen) zu bewahren. Daher sind Anstrengungen unternommen worden und werden fortgeführt, um die Sauerstoffpermeabilität herkömmlicher Hydrogele zu erhöhen.
Ein bekannter Weg, um die Sauerstoffpermeabilität von Hydrogelen zu erhöhen, ist die Zugabe von Silikon enthaltenden Monomeren zu den Hydrogelzubereitungen, um Silikonhydrogele herzustellen. Silikon enthaltende Polymere weisen im allgemeinen höhere Sauerstoffpermeabilitäten als herkömmliche Hydrogele auf. Silikonhydrogele sind hergestellt worden durch Polymerisieren von Mischungen enthaltend wenigstens ein Silikon enthaltendes Monomer und wenigstens ein hydrophiles Monomer. Entweder das Silikon enthaltende Monomer oder das hydrophile Monomer kann als ein Vernetzungsmittel (ein Vernetzungsmittel ist ein Monomer mit mehreren polymerisierbaren Funktionalitäten) dienen, oder ein separates Vernetzungsmittel kann eingesetzt werden. Die Bildung von Silikonhydrogelen ist in den US 4,954,587 , 5,010,141, 5,079,319, 5,115,056, 5,260,000, 5,336,797, 5,358,995, 5,387,632, 5,451,617, 5,486,579 und WO 96/31792 offenbart worden. Gruppen-Transfer-Polymerisationsmethoden zur Polymerisation von Acryl- und Methacrylmonomeren mit terminales Silyl enthaltenden Monomeren ist in verschiedenen Patenten beschrieben, einschließend US 4,414,372 , 4,417,034, 4,508,880, 4,524,196, 4,581,428, 4,588,745, 4,598,161, 4,605,716, 4,622,372, 4,656,233, 4,659,782, 4,659,783, 4,681,918, 4,695,607, 4,711,942, 4,771,116, 5,019,634 und 5,021,524.
US 3,808,178 offenbart die Bildung von Copolymeren aus kleinen, Silikon enthaltenden Monomeren und verschiedenen hydrophilen Monomeren. US 5,034,461 beschreibt Silikonhydrogele, die aus verschiedenen Kombinationen von Silikon-Polyurethan-Makromeren und hydrophilen Monomeren, wie HEMA oder N,N-Dimethyacrylamid („DMA") hergestellt werden. Die Zugabe von Methacryloxypropyltris-(trimethylsiloxy)silan („TRIS") reduzierte den Modul solcher Hydrogele, jedoch war in vielen Beispielen der Modul noch höher als gewünscht werden kann.
US 5,358,995 und 5,387,632 beschreiben Hydrogele, die aus verschiedenen Kombinationen von Silikonmakromeren, TRIS, NVP und DMA hergestellt werden. Ein Austausch eines beträchtlichen Teils des Silikonmakromers gegen TRIS reduzierte den Modulus der resultierenden Hydrogele. Zwei Veröffentlichungen vom gleichen Autor „The Role of Bulky Polysiloxanylalkyl Methacrylates in Polyurethane-Polysiloxane Hydrogels", J. Appl. Poly. Sci., Band 60, 1193–1199 (1996) und „The Role of Bulky Polysiloxanylalkyl Methacrylates in Oxygen-Permeable Hydrogel Materials", J. Appl. Poly. Sci., Band 56, 317–324 (1995) beschreiben ebenfalls experimentelle Ergebnisse, die anzeigen, daß der Modul der Hydrogele hergestellt aus Reaktionsmischungen von Silikonmakromeren und hydrophilen Monomeren, wie DMA, mit zugegebenem TRIS abnimmt.
Die Verwendung von Methacryloxypropylbis(trimethylsiloxy)methylsilan („MBM"), um harte Kontaktlinsen herzustellen, wurde in der WO 9110155 und in der JP 61123609 beschrieben.
Wenn verhältnismäßig hohe Gehalte an sperrigen, Silikon enthaltenden Monomeren, wie TRIS, in den Hydrogelen hergestellt aus Silikon enthaltenden Makromeren und hydrophilen Monomeren integriert werden, kann die Elastizität oder die Geschwindigkeit, mit der das Polymer zu seiner ursprünglichen Form nach einer Spannung zurückkehrt, zu einem Ausmaß reduziert werden, das für den Kontaktlinsenträger nicht annehmbar ist.
EP0940693 offenbart eine weiche Kontaktlinse umfassend ein Silikonhydrogel, das durch Härten einer Reaktionsmischung umfassend ein Silikon enthaltendes Monomer hergestellt wird.
WO9631792 offenbart eine ophthalmische Linse, die für ausgedehnte Tragedauern von wenigstens einem Tag am Auge ohne eine klinisch beträchtliche Menge an Hornhautaufquellung und ohne wesentliches Trägerunbehagen geeignet ist. Die Linse weist ein Gleichgewicht von Sauerstoffpermeabilität und Ionen- oder Wasserpermeabilität auf, wobei die Ionen- oder Wasserpermeabilität ausreichend ist, um eine gute Bewegung auf dem Auge bereitzustellen, so daß ein guter Tränenaustausch zwischen der Linse und dem Auge stattfindet. Eine bevorzugte Linse ist ein Copolymerisationsprodukt eines Oxypermmakromers und eines Ionopermmonomers. Die Erfindung umfaßt Kontaktlinsen mit ausgedehnter Tragezeit, die einen Kern mit Sauerstofftransmissions- und Ionentransmissionswegen einschließen, die sich von der inneren Oberflächen zur äußeren Oberfläche erstrecken.
WO9207013 offenbart neue Copolymere und Kontaktlinsen, die aus diesen Copolymeren umfassend vorgeformte, Silikon enthaltende Acrylsternpolymere, Pfropfcopolymere und Makromonomere, hergestellt sind, die Herstellung dieser Kontaktlinsen und ein therapeutisches Verfahren zur Behandlung von Patienten mit Sehverschlechterung. Beschrieben wird eine Zusammensetzung umfassend wenigstens etwa 10 Gewichtsprozent eines vorgeformten, Silikon enthaltenden Acrylcopolymers und nicht mehr als etwa 90 Gewichtsprozent einer Matrix, die aus statistischer Polymerisation einer Mischung von Monomeren gebildet wird. Die Mischung von Monomeren umfaßt wenigstens ein hydrophiles Monomer und optional Monomere, die ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Silikonacrylaten, Estern von alpha,beta-ungesättigten Säuren und vernetzten Monomeren. Das bevorzugte, Silikon enthaltende Acrylcopolymer ist bevorzugt durch die gesamte Mischung copolymerisiert. Die Endzusammensetzungen werden auf einen endgültigen Wassergehalt von wenigstens etwa 10 Gewichtsprozent hydratisiert.
Es verbleibt noch eine Notwendigkeit auf dem Fachgebiet für Silikonhydrogele, die weich genug sind, um weiche Kontaktlinsen herzustellen, die eine hohe Sauerstoffpermeabilität, einen geeigneten Wassergehalt und eine ausreichende Elastizität besitzen und für den Kontaktlinsenträger komfortabel sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Silikonhydrogel, das hergestellt ist durch Härten einer Reaktionsmischung umfassend ein Makromer auf Silikonbasis, hergestellt durch Gruppen-Transfer-Polymerisation, Si_7-9-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan, ein anderes Polydimethylsiloxan als Si_7-9-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan und ein hydrophiles Monomer.
Unter den Vorteilen dieser Erfindung ist, daß die Verwendung der spezifizierten Polydimethylsiloxane in einem Silikonhydrogel den Young-Modul des Hydrogels insbesondere in Hydrogelen vermindert, die diese Polydimethylsiloxane und zusätzliche Silikon enthaltende Monomere, die als Vernetzungsmittel wirken, umfassen. Die spezifizierten Polydimethylsiloxane sind effektiver bei Absenkung des Moduls des Silikonhydrogels als Monomere, die im Stand der Technik beschrieben werden. Zusätzlich kann der tan(delta) der Silikonhydrogele dieser Erfindung gleichzeitig bewahrt werden. Es erscheint wahrscheinlich, daß dieser Effekt darin begründet liegt, daß die Siloxangruppe weniger sperrig ist als die Silikon enthaltenden Monomere, die im Stand der Technik verwendet werden, wie TRIS.
Die gemäß dieser Erfindung hergestellten Monomere können verwendet werden, um weiche Kontaktlinsen herzustellen, die eine hohe Sauerstoffpermeabilität und eine gute Elastizität bereitstellen und ökonomisch und effizient hergestellt werden können. Das Polymer dieser Erfindung kann verwendet werden, um biomedizinische Vorrichtungen herzustellen, die Biokompatibilität und hohe Sauerstoffpermeabilität erfordern, bevorzugt Kontaktlinsen.
Detaillierte Beschreibung und bevorzugte Ausführungsformen
Der Begriff „Monomer", der hier verwendet wird, bezieht sich auf Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht (d.h. typischerweise mit Zahlenmittelmolekulargewichten von kleiner als 700), die polymerisiert werden können, und auf Verbindungen oder Polymere mit mittlerem oder hohem Molekulargewicht, die manchmal als Makromonomere bezeichnet werden (d.h. typischerweise mit Zahlenmittelmolekulargewichten von größer als 700), die funktionelle Gruppen enthalten, die zur weiteren Polymerisation fähig sind. Somit wird verstanden, daß die Begriffe „Silikon enthaltende Monomere" und „hydrophile Monomere" Monomere, Makromonomere und Präpolymere einschließen. Präpolymere sind teilweise polymerisierte Monomere oder Monomere, die zur weiteren Polymerisation fähig sind.
Ein „Silikon enthaltendes Monomer" ist eines, das wenigstens zwei [-Si-O-]-Wiederholungseinheiten in einem Monomer, Makromer oder Präpolymer enthält. Bevorzugt sind das gesamt Si und das angefügte O in dem Silikon enthaltenden Monomer in einer Menge von größer als 20 Gewichtsprozent und bevorzugter größer als 30 Gewichtsprozent des gesamten Molekulargewichts des Silikon enthaltenden Monomers vorhanden.
Beispiele der Silikon enthaltenden Monomere, die verwendet werden können, um Silikonhydrogele dieser Erfindung zu bilden, sind ohne Begrenzung Methacryloxypropylbis(trimethylsiloxy)methylsilan, Methacryloxypropylpentamethyldisiloxan und (3-Methacryloxy-2-hydroxypropyloxy)propylbis(trimethylsiloxy)methylsilan. Während solche Silikonmonomere zusätzlich verwendet werden können, müssen lineare Monoalkyl-terminierte Polydimethylsiloxane („mPDMS"), wie solche, die in der folgenden Struktur I gezeigt werden, verwendet werden:
wobei b = 0 bis 100, bevorzugt 8 bis 10 ist; R₅₈ eine monovalente Gruppe enthaltend eine ethylenisch ungesättigte Einheit, bevorzugt eine monovalente Gruppe enthaltend eine Styryl-, Vinyl- oder Methacrylateinheit, bevorzugter eine Methacrylateinheit ist; jedes R₅₉ unabhängig eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe ist, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, bevorzugt unsubstituierte monovalente Alkyl- oder Arylgruppen, bevorzugter Methyl; und R₆₀ eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe ist, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, bevorzugt unsubstituierte monovalente Alkyl- oder Arylgruppen, bevorzugt eine C_1-10-aliphatische oder aromatische Gruppe, die Heteroatome einschließen kann, bevorzugter C_3-8-Alkylgruppen, am bevorzugtesten Butyl, insbesondere sec-Butylgruppe.
Die Menge an mPDMS umfassend das Hydrogel ist eng verbunden mit dem Modul und tan(delta) der Hydrogele, die gemäß dieser Erfindung hergestellt werden. Tan(delta) ist definiert als der Verlustmodul des Materials geteilt durch seinen Elastizitätsmodul (G''/G'). Es ist wünschenswert, sowohl den Modul als auch tan(delta) in Silikonhydrogellinsen für eine Anzahl von Gründen abzusenken. Zunächst werden ein geringerer Modul und tan(delta) als weniger steif offenbart und kehren nach einer Spannung schnell in ihre ursprüngliche Form zurück. Dies verbessert den Komfort gegenüber herkömmlichen Silikonhydrogellinsen und macht sie ästhetisch ansprechender unter der gegebenen Fähigkeit, zu ihrer runden Form zurückzukehren. Ferner ist das Auftreten von Überepithelialbogenläsionen (superior epithelial arcurate lesions) („SEALs") entweder abgeschwächt oder sowohl abgeschwächt und eliminiert durch Verwendung von Linsen, die aus einem Polymer mit einem ausreichend niedrigen Modul und tan(delta) hergestellt sind. Somit ist ein Austausch von Linsen, die aus Polymeren mit hohem Modul und hohem tan(delta) hergestellt sind, gegen solche der vorliegenden Erfindung ein Mittel zum Reduzieren oder Eliminieren des Auftretens von SEALs. Dies ist insbesondere der Fall für Kontaktlinsenträger, die zu SEALs neigen.
Wünschenswert umfassen Silikonhydrogele, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, zwischen 2 und 70 Gewichtsprozent mPDMS basierend auf dem Gesamtgewicht der reaktiven Monomerkomponenten, aus denen das Polymer hergestellt ist. Abhängig von den anderen vorhandenen Monomeren wird dies im allgemeinen den Modul des Polymers auf zwischen 20 und 180 psi (140–1240 kPa) reduzieren und auf einen tan(delta) von weniger als etwa 0,1 auf nicht mehr als 0,3 (gemessen bei einer Frequenz von 1 Hz und einer Temperatur von 25°C) gemäß dem im Bezugsbeispiel 1 beschriebenen Verfahren. Silikonhydrogele, die gemäß der Erfindung hergestellt werden und zwischen 4 und 50 Gewichtsprozent mPDMS (gleiche Basis wie oben) umfassen, sind bevorzugt. Diese werden im allgemeinen einen Modul zwischen etwa 30 und 160 psi (210–1100 kPa) und einen tan(delta) von weniger als etwa 0,25 (gemessen bei einer Frequenz von 1 Hz und einer Temperatur von 25°C) zeigen. Silikonhydrogele, die gemäß der Erfindung hergestellt werden und zwischen 8 und 40 Gewichtsprozent mPDMS (gleiche Basis wie oben) umfassen sind am bevorzugtesten. Diese Hydrogele werden im allgemeinen einen Modul zwischen 40 und 130 psi (280–900 kPa) und einen tan(delta) von etwa 0,2 oder weniger (gemessen bei einer Frequenz von 1 Hz und einer Temperatur von 25°C) zeigen. Hydrogele mit tan(delta) von kleiner als etwa 0,1 können ebenfalls gemäß dieser Erfindung, wie es unten vollständiger beschrieben wird, hergestellt werden.
Zusätzliche Silikon enthaltende Monomere können mit den spezifizierten Polydimethylsiloxanen kombiniert werden, um die weichen Kontaktlinsen der Erfindung zu bilden. Jegliche bekannte, Silikon enthaltenden Monomere, die zur Herstellung von Silikonhydrogelen geeignet sind, können in Kombination mit den spezifizierten Polydimethylsiloxanen verwendet werden, um die weichen Kontaktlinsen dieser Erfindung zu bilden. Viele Silikon enthaltende Monomere, die für diesen Zweck nützlich sind, werden in der US 6,020,445 offenbart. Geeignete zusätzliche, Silikon enthaltende Monomere, kombiniert mit den spezifizierten Polydimethylsiloxanen, um die Silikonhydrogele dieser Erfindung zu bilden, sind die Hydroxylalkylamin-funktionellen, Silikon enthaltenden Monomere, die in der US 5,962,548 offenbart werden. Die bevorzugten, Silikon enthaltenden, linearen oder verzweigten, Hydroxyalkylamin-funktionellen Monomere umfassen ein Block- oder statistisches Monomer der folgenden Struktur:
Struktur II wobei:
n 0 bis 500 und m 0 bis 500 ist und (n + m) = 10 bis 500 und bevorzugt 20 bis 250 ist; R₂, R₄, R₆ und R₇ unabhängig eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, bevorzugt unsubstituierte monovalente Alkyl- oder Arylgruppen; und R₁, R₃ und R₈ unabhängig eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit einer Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppe, bevorzugt unsubstituierte monovalente Alkyl- oder Arylgruppen, oder die folgende Stickstoff enthaltende Struktur sind:
Struktur III mit der Maßgabe, daß wenigstens eines von R₁, R₃ und R₈ gemäß Struktur III sind, wobei R₉ eine divalente Alkylgruppe ist, wie -(CH₂)_s- wobei s von 1 bis 10, bevorzugt 3 bis 6 und am bevorzugtesten 3 ist;
R₁₀ und R₁₁ unabhängig H, eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit einer Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppe, oder die folgender Struktur aufweist:
Struktur IV wobei R₁₄ H oder eine monovalente, polymerisierbare Gruppe umfassend Acryloyl, Methacryloyl, Styryl, Vinyl, Allyl oder N-Vinyllactam ist, bevorzugt H oder Methacryloyl; R₁₆ entweder H, eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe ist, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, oder eine polymerisierbare Gruppe umfassend Acrylat, Methacrylat, Styryl, Vinyl, Allyl oder N-Vinyllactam, bevorzugt Alkyl substituiert mit einem Alkohol oder Methacrylat; R₁₂, R₁₃ und R₁₅ unabhängig H, eine monovalente Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, oder R₁₂ und R₁₅, oder R₁₅ und R₁₃ zusammengebunden sein können, um eine Ringstruktur zu bilden, mit der Maßgabe, daß wenigstens einige der Gruppen der Struktur III am Monomer polymerisierbare Gruppen umfassen. R₁₂, R₁₃ und R₁₅ sind bevorzugt H.
Die Silikonhydrogele dieser Erfindung umfassend die Silikon enthaltenden Monomere der Struktur II umfassen weiter hydrophile Monomere. Die hydrophilen Monomere, die optional verwendet werden, um das Hydrogelpolymer dieser Erfindung herzustellen, können irgendeines der bekannten hydrophilen Monomere sein, die im Stand der Technik offenbart werden, um Hydrogele zu bilden.
Die bevorzugten verwendeten hydrophilen Monomere zur Herstellung des Polymers dieser Erfindung können entweder Acryl- oder Vinyl-enthaltend sein. Solche hydrophilen Monomere können selbst als Vernetzungsmittel verwendet werden. Der Begriff „vinylartige" oder „Vinyl enthaltende" Monomere bezieht sich auf Monomere enthaltend die Vinylgruppe (-CH=CH₂) und sind im allgemeinen hochreaktiv. Solche hydrophilen, Vinyl enthaltenden Monomere sind bekannt, um verhältnismäßig leicht zu polymerisieren.
„Acrylartige" oder „Acryl enthaltende" Monomere sind solche Monomere, die die Acrylgruppe: (CH₂=CRCOX) enthalten, wobei R H oder CH₃ ist und X O oder N ist, die ebenfalls bekannt sind, um leicht zu polymerisieren, wie N,N-Dimethylacrylamid (DMA), 2- Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), Glycerolmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, Polyethylenglycolmonomethylacrylat, Methacrylsäure und Acrylsäure.
Hydrophile, Vinyl enthaltende Monomere, die in die Silikonhydrogele der vorliegenden Erfindung integriert werden können, schließen Monomere wie N-Vinyllactame (z.B. NVP), N-Vinyl-N-methylacetamid, N-Vinyl-N-ethylacetamid, N-Vinyl-N-ethylformamid, N-Vinylformamid mit ein, wobei NVP bevorzugt ist.
Andere hydrophile Monomere, die in der Erfindung eingesetzt werden können, schließen Polyoxyethylen, Polyole mit einer oder mehreren der terminalen Hydroxylgruppen ersetzt mit einer funktionellen Gruppe enthaltend eine polymerisierbare Doppelbindung ein. Beispiele schließen Polyethylenglykol, ethoxyliertes Alkylglucosid und ethoxyliertes Bisphenol A umgesetzt mit einem oder mehreren molaren Äquivalenten einer endabgedeckten Gruppe ein, wie Isocyanatoethylmethacrylat („IEM"), Methacrylsäureanhydrid, Methacryloylchlorid, Vinylbenzoylchlorid oder dergleichen, um Polyethylenpolyol mit einer oder mehreren terminalen, polymerisierbaren, olefinischen Gruppen angebunden an das Polyethylenpolyol durch Verknüpfungseinheiten, wie Carbamat- oder Estergruppen, zu erzeugen.
Noch weitere Beispiele sind die hydrophilen Vinylcarbonat- oder Vinylcarbamatmonomere, die in der US 5,070,215 offenbart werden, und die hydrophilen Oxazolonmonomere, die in der US 4,910,277 offenbart werden. Andere geeignete hydrophile Monomere werden Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich sein.
Bevorzugtere hydrophile Monomere, die in dem Polymer der vorliegenden Erfindung integriert werden können, schließen hydrophile Monomere, wie DMA, HEMA, Glycerolmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, NVP, Polyethylenglykolmonomethacrylat, Methacrylsäure und Acrylsäure ein, wobei DMA am bevorzugtesten ist.
Andere Monomere, die in der Reaktionsmischung vorhanden sein können, die verwendet wird, um das Silikonhydrogel dieser Erfindung zu bilden, schließen ultraviolettes Licht absorbierende Monomere, reaktive Tinten und dergleichen ein. Zusätzliche Verarbeitungshilfen, wie Trennmittel oder Benetzungsmittel, können ebenfalls zur Reaktionsmischung zugegeben werden.
Ein Polymerisationskatalysator wird bevorzugt in der Reaktionsmischung eingeschlossen. Der Polymerisationskatalysator kann eine Verbindung sein, wie Lauroylperoxid, Benzoylperoxid, Isopropylpercarbonat, Azobisisobutyronitril, die freie Radikale bei moderat erhöhten Temperaturen erzeugen, oder der Polymerisationskatalysator kann ein Photoinitiatorsystem sein, wie ein aromatisches alpha-Hydroxyketon oder ein tertiäres Amin plus ein Diketon. Veranschaulichende Beispiele von Photoinitiatorsystemen sind 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on, und eine Kombination von Camphorchinon und Ethyl-4-(N,N-dimethylamino)benzoat. Der Katalysator wird in der Reaktionsmischung in katalytisch wirksamen Mengen, z.B. von 0,1 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Teilen des reaktiven Monomers, verwendet. Die Polymerisation der Reaktionsmischung kann initiiert werden unter Verwendung der geeigneten Wahl von Wärme oder sichtbarem oder ultraviolettem Licht oder anderen Mitteln abhängig von dem verwendeten Polymerisationsinitiator. Der bevorzugte Initiator ist eine 1:1-Mischung von 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid, und das bevorzugte Verfahren zur Polymerisationsinitiierung ist UV-Licht.
Typischerweise wird nach dem Härten der Reaktionsmischung der Silikon enthaltenden Monomere der Struktur II und optionaler hydrophiler Monomere und irgendwelcher anderer optionaler Bestandteile, wie zusätzlicher Silikon enthaltender Monomere, Verdünnungsmittel, Vernetzungsmittel, Katalysatoren, Trennmittel, Tinten, etc., die zusammen vor der Polymerisation vermischt werden, das resultierende Polymer mit einem Lösungsmittel behandelt, um das Verdünnungsmittel (wenn verwendet) oder jegliche Spuren von nicht umgesetzten Komponenten zu entfernen und das Polymer zu hydratisieren, um das Hydrogel zu bilden. Das verwendete Lösungsmittel kann Wasser sein (oder eine wäßrige Lösung, wie physiologische Salzlösung), oder, abhängig von den Löslichkeitseigenschaften des Verdünnungsmittels (wenn verwendet), das verwendet wird, um das Hydrogel dieser Erfindung herzustellen, und den Löslichkeitseigenschaften von jeglichen nicht polymerisierten Restmonomeren, kann das anfänglich verwendete Lösungsmittel eine organische Flüssigkeit, wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Mischungen derselben, oder eine Mischung von einem oder mehrerer solcher organischen Flüssigkeiten mit Wasser sein, gefolgt von einer Extraktion mit reinem Wasser (oder physiologischer Salzlösung), um das Silikonhydrogel umfassend ein Polymer der Monomere gequollen mit Wasser herzustellen. Die Silikonhydrogele umfassen nach der Hydratisierung der Polymere bevorzugt 2 bis 50 Gewichtsprozent Wasser, bevorzugter 15 bis 45 Gewichtsprozent Wasser und am bevorzugtesten 20 bis 40 Gewichtsprozent Wasser des Gesamtgewichts des Silikonhydrogels. Diese Silikonhydrogele sind insbesondere zum Herstellen von Kontaktlinsen oder Intraokularlinsen geeignet, bevorzugt weichen Kontaktlinsen.
Die Silikonhydrogellinse wird hergestellt durch Umsetzung eines Makromers mit einer Reaktionsmischung, die Monomere auf Silikonbasis und hydrophile Monomere einschließt. Diese Methode liefert einen hohen Steuerungsgrad der Struktur des fertigen Produkts. Die Phasenverteilung kann so gesteuert werden, daß eine einheitliche Beschichtungs- oder Oberflächenschicht (wenn gewünscht) auf die Linse aufgetragen werden kann. Mit „Oberflächenschicht" ist eine Verteilung des Materials mit einem Teil in Kontakt mit der Umgebung und dem anderen Teil in Kontakt mit einem Material mit einer unterschiedlichen Masseeigenschaft als derjenigen des Materials, aus dem die Oberflächenschicht gebildet ist, gemeint. Zusätzlich ist die Verarbeitbarkeit der Linsen ebenfalls einfacher aufgrund der größeren Einheitlichkeit der Eigenschaften über die gesamte Linse.
Die Makromere werden hergestellt durch Kombinieren eines (Meth)acrylats und eines Silikons in der Gegenwart eines Gruppen-Transfer-Polymerisationskatalysators („GTP"). Diese Makromere umfassen typischerweise Copolymere von verschiedenen Monomeren. Sie können in einer solchen Weise gebildet werden, daß die Monomere zusammen in einzelne Blöcke kommen, oder in eine im allgemeinen statistische Verteilung. Diese Makromere können ferner linear, verzweigt oder sternförmig sein. Verzweigte Strukturen werden beispielsweise gebildet, wenn Polymethacrylate oder vernetzbare Monomere, wie 3-(Trimethylsiloxy)propylmethacrylat im Makromer eingeschlossen sind. Initiatoren, Reaktionsbedingungen, Monomere und Katalysatoren, die verwendet werden können, um GTP-Polymere herzustellen, werden in „Group-Transfer Polymerization" von O. W. Webster in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Ed. (John Wiley & Sons), S. 580, 1987, beschrieben. Diese Polymerisationen werden unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt. Hydroxyl-funktionelle Monomere, wie HEMA, können als ihre Trimethylsiloxyester integriert werden, mit einer Hydrolyse, um freie Hydroxylgruppen nach der Polymerization zu bilden. GTP bietet die Möglichkeit, Makromere mit einer Steuerung der Molekulargewichtsverteilung und der Monomerverteilung an den Ketten zusammenzusetzen. Dieses Makromer wird dann mit einer Reaktionsmischung umfassend vorherrschend Polydimethylsiloxan (bevorzugt mPDMS) und hydrophile Monomere umgesetzt.
Bevorzugte Makromerkomponenten schließen mPDMS, TRIS, Methylmethacrylat, HEMA, DMA, Methacrylonitril, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Hydroxypropyl-1-methacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylamid und Methacrylsäure ein. Es ist noch bevorzugter, daß das Makromer hergestellt wird aus einer Reaktionsmischung umfassend HEMA, Methylmethacrylat, TRIS und mPDMS. Es ist am bevorzugtesten, daß das Makromer hergestellt wird aus einer Reaktionsmischung umfassend, im wesentlichen bestehend aus oder bestehend aus etwa 19,1 mol HEMA, etwa 2,8 mol Methylmethacrylat, etwa 7,9 mol TRIS und etwa 3,3 mol mono-methacryloxypropyl-terminiertem, monobutyl-terminiertem Polydimethylsiloxan, und wird vervollständigt durch Umsetzung des zuvor genannten Materials mit etwa 2,0 mol pro mol an 3-Isopropenyl-ω,ω-dimethylbenzylisocyanat unter Verwendung von Dibutylzinndilaurat als Katalysator.
Silikonhydrogele können hergestellt werden durch Umsetzung von Mischungen von Makromeren, Monomeren und anderen Additiven, wie UV-Blockern, Tinten, internen Benetzungsmitteln und Polymerisationsinitiatoren. Die reaktiven Komponenten dieser Mischungen umfassen typischerweise eine Kombination von hydrophobem Silikon mit sehr hydrophilen Komponenten. Da diese Komponenten häufig unmischbar sind aufgrund ihrer Unterschiede in der Polarität, ist es besonders vorteilhaft, eine Kombination von hydrophoben Silikonmonomeren mit hydrophilen Monomeren zu integrieren, insbesondere solchen mit Hydroxylgruppen, in das Makromer. Das Makromer kann dann dazu dienen, die zusätzlichen Silikon- und hydrophoben Monomere zu kompatibilisieren, die in der fertigen Reaktionsmischung integriert sind. Diese Mischungen enthalten typischerweise ebenfalls Verdünnungsmittel, um alle Komponenten weiter zu kompatibilisieren und in Lösung zu bringen. Bevorzugt werden die Hydrogele auf Silikonbasis hergestellt durch Umsetzung der folgenden Monomermischung: Makromer; ein Si_7-9-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan; und hydrophile Monomere zusammen mit kleinen Mengen an Additiven und Photoinitiatoren. Es ist bevorzugter, daß die Hydrogele hergestellt werden durch Umsetzung von Makromer; einem Si_7-9-Monomethacryloxy-terminierten Polydimethylsiloxan; TRIS; DMA; HEMA; und Tetraethylenglykoldimethyacrylat („TEGDMA"). Es ist am bevorzugtesten, daß die Hydrogele hergestellt werden aus der Reaktion von (alle Mengen sind berechnet als Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Kombination) Makromer (etwa 18%); einem Si_7-9-Monomethacryloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (etwa 28%); TRIS (etwa 14%); DMA (etwa 26%); HEMA (etwa 5%); TEGDMA (etwa 1%), Polyvinylpyrrolidon („PVP") (etwa 5%); wobei der Rest kleine Mengen an Additiven und Photointiatoren umfaßt; und daß die Reaktion durchgeführt wird in der Gegenwart von 20 Gewichtsprozent Dimethyl-3-octanol-Verdünnungsmittel.
Verschiedene Verfahren sind bekannt zum Formen der Reaktionsmischung bei der Herstellung von Kontaktlinsen, einschließend Schleuderguß und statischer Guß. Schleuderguß-Verfahren werden in den US 3,408,429 und 3,660,545 beschrieben und statische Guß-Verfahren werden in den US 4,113,224 und 4,197,266 offenbart. Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Kontaktlinsen umfassend das Polymer dieser Erfindung ist durch das direkte Formen der Silikonhydrogele, das ökonomisch ist und eine genaue Kontrolle der endgültigen Form der hydratisierten Linsen ermöglicht. Für dieses Verfahren wird die Reaktionsmischung in einer Form mit der Form des gewünschten fertigen Silikonhydrogels, d.h. dem mit Wasser gequollenen Polymer, angeordnet, und die Reaktionsmischung wird Bedingungen unterworfen, wodurch die Monomere polymerisieren, um dadurch ein Polymer in der ungefähren Form des gewünschten Endprodukts herzustellen. Dann wird diese Polymermischung optional mit einem Lösungsmittel und dann Wasser behandelt, was ein Silikonhydrogel mit einer endgültigen Größe und Form erzeugt, die sehr ähnlich sind zu der Größe und Form des ursprünglich geformten Polymergegenstands. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um Kontaktlinsen zu bilden, und wird weiter beschrieben in den US 4,495,313 ; 4,680,336; 4,889,664; und 5,039,459. Nach der Herstellung des Silikonhydrogels ist es bevorzugt, daß die Linse mit einem hydrophilen Überzug beschichtet wird. Einige Verfahren zur Zugabe hydrophiler Beschichtungen auf Linsen sind im Stand der Technik offenbart worden, einschließend US 3,854,982 , 3,916,033, 4,920,184 und 5,002,794; WO 91/04283 und EPO 93810399.
Der bevorzugte Bereich der kombinierten spezifizierten Polydimethylsiloxane und der zusätzlichen, Silikon enthaltenden Monomere, wenn sie in der Reaktionsmischung vorhanden sind, ist von 5 bis 100 Gewichtsprozent, bevorzugter 10 bis 90 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten 15 bis 80 Gewichtsprozent der reaktiven Komponenten in der Reaktionsmischung. Der bevorzugte Bereich des optionalen hydrophilen Monomers, wenn es in der obigen Erfindung vorhanden ist, ist von 5 bis 80 Gewichtsprozent, bevorzugter 10 bis 60 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten 20 bis 50 Gewichtsprozent der reaktiven Komponenten in der Reaktionsmischung. Der bevorzugte Bereich an Verdünnungsmittel ist von 0 bis 70 Gewichtsprozent, bevorzugter 0 bis 50 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten 0 bis 20 Gewichtsprozent der gesamten Reaktionsmischung. Die Menge an Verdünnungsmittel, die erforderlich ist, variiert abhängig von der Natur und den relativen Mengen der reaktiven Komponenten.
In einer bevorzugten Kombination von reaktiven Komponenten sind 10 bis 60, bevorzugter 15 bis 50 Gewichtsprozent der reaktiven Komponenten Silikon enthaltendes Monomer, 20 bis 50 Gewichtsprozent der reaktiven Komponenten sind spezifizierte Polydimethylsiloxane, 10 bis 50 Prozent der reaktiven Komponenten sind ein hydrophiles Monomer, bevorzugter DMA, 0,1 bis 1,0 Prozent der reaktiven Komponenten sind ein im UV oder sichtbaren Licht aktiver Photoinitiator und 0 bis 20 Gewichtsprozent der Gesamtreaktionsmischung sind ein Verdünnungsmittel aus sekundärem oder teritärem Alkohol, bevorzugter ein tertiärer Alkohol.
Die Reaktionsmischungen der vorliegenden Erfindung können durch irgendeines der auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren gebildet werden, wie Schütteln oder Rühren, und werden verwendet, um polymere Gegenstände oder Vorrichtungen durch die zuvor beschriebenen Verfahren zu bilden. Für einige Monomerreaktionsmischungen ist es bevorzugt, die Reaktionsmischungen bei Temperaturen leicht oberhalb Raumtemperatur, wie 30–40°C, oder unter Raumtemperatur, wie 0–10°C, zu polymerisieren, um eine Phasentrennung der Komponenten zu vermeiden.
Silikonhydrogele der vorliegenden Erfindung weisen eine hohe Sauerstoffpermeabilität auf. Sie weisen O₂-Dk-Werte zwischen etwa 40 und 300 Barrer, bestimmt durch polarographisches Verfahren, auf. Polarographische Verfahrensmessungen der Sauerstoffpermeabilität werden wie folgt durchgeführt. Linsen werden am Sensor positioniert, dann auf der oberen Seite mit einem Gewebeträger abgedeckt. Der Sauerstoff, der durch die Linse diffundiert, wird unter Verwendung eines polarographischen Sauerstoffsensors bestehend aus einer 4 mm Durchmesser Goldkathode und einer Silberringanode gemessen. Die Referenzwerte sind solche, die an kommerziell erhältlichen Kontaktlinsen unter Verwendung dieses Verfahrens gemessen werden. Balafilcon A Linsen, erhältlich von Bausch & Lomb, ergeben eine Messung von etwa 79 Barrer. Etafilcon-Linsen ergeben eine Messung von 20 bis 25 Barrer.
Kontaktlinsen, die aus den Silikonhydrogelen der Erfindung hergestellt sind, können produziert werden, um eine Oberflächenschicht einzuschließen, die hydrophiler ist als das Silikonhydrogel. Geeignete Materialien zum Bilden der Oberflächenschicht sind auf dem Fachgebiet bekannt. Bevorzugte Materialien schließen Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(maleinsäure), Poly(itakonsäure), Poly(acrylamid), Block- oder statistische Copolymere von (Meth)acrylsäure, Acrylsäure, Maleinsäure, Itakonsäure mit jedem reaktiven Vinylmonomer, carboxymethylierte Polymere, wie Carboxymethylcellulose und Mischungen derselben ein. Bevorzugt ist das funktionelle, hydrophile Carboxylpolymer Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(meth)acrylamid oder Poly(acrylamid). Bevorzugter wird Poly(acrylsäure) oder Poly(acrylamid) verwendet. Verfahren zum Beschichten von Kontaktlinsen werden in der US 6,087,415 offenbart.
Die nicht begrenzenden Beispiele unten beschreiben diese Erfindung weiter. In den Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet:
Beispiele

MBM

3-Methacryloxypropylbis(trimethylsiloxy)methylsilan

MPD

Methacryloxypropylpentamethyldisiloxan

TRIS

3-Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan

DMA

N,N-Dimethylacrylamid

THF

Tetrahydrofuran

TMI

Dimethyl-meta-isopropenylbenzylisocyanat

HEMA

2-Hydroxyethylmethacrylat

TEGDMA

Tetraethylengylcoldimethacrylat

EGDMA

Ethylenglycoldimethacrylat

MMA

Methylmethacrylat

TBACB

Tetrabutylammonium-m-chlorbenzoat

mPDMS

Monomethacryloxypropyl-terminiertes Polydimethylsiloxan

PDMS

Polydimethylsiloxan

3M3P

3-Methyl-3-propanol

Norbloc

2-(2'-Hydroxy-5-methacrylyloxyethylphenyl)-2H-benzotriazol

CGI 1850

1:1(Gewicht)-Mischung von 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und Bis(2,6-Dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid

PVP

Poly(N-vinylpyrrolidon)

IPA

Isopropylalkohol

DAROCURE 1173

2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on

D3O

3,7-Dimethyl-3-octanol

HOAC

Essigsäure

TAA

t-Amylalkohol

Bezugsbeispiel 1
Die folgenden Zusammensetzungen wurden hergestellt und mit UV-Licht in flache Bögen gehärtet. Diese Bögen wurden mit Isopropanol extrahiert, um Verdünnungsmittel und jegliches nicht umgesetzte Monomer zu entfernen, dann in isotonischer, Borat-gepufferter Salzlösung equilibriert.

* Zum Vergleich, nicht gemäß der Erfindung
† 3M3P

Die Struktur von PDMS war:
1000 MW mPDMS wurde erworben von Gelest Inc. als „MCR-M11"-Marke.
5000 MW mPDMS wurde erworben von Gelest Inc. als „MCR-M17"-Marke.
(Molekulargewichte für mPDMS und PDMS, die oben gezeigt sind, sind Zahlenmittelmolekulargewichte).
Die Struktur von mPDMS, das in diesem Beispiel verwendet wird, war:
Für die Bestimmung der Eigenschaften nach Hydratisierung wurden die 25 mm Durchmesser Hydrogelscheiben (jeweils etwa 0,7 mm dick) zwischen den 25 mm Durchmesser Parallelplatten (plattiert mit einer Kristallplattierung 80/100 Gitterbeschichtung) eines gesteuerten Spannungsrheometers (ATS Stresstech) mit einer Vertikalkraft von 10 N gehalten. Die Scheiben wurden in Wasser während des Tests eingetaucht, um eine Dehydratisierung zu verhindern. Eine Spannungsabtastung von 100 bis 10.000 Pa bei 1 Hz und 25°C wurde an einer Scheibe jedes Materials durchgeführt, um den Bereich des linearen viskoelastischen Abschnitte für jede Zubereitung zu bestimmen.
Sobald die Grenze des linearen viskoelastischen Bereichs bestimmt worden ist, wurde das Rheometer in den Frequenzabtastungsmodus unter Verwendung einer Spannung von weniger als dem vorgegebenen Wert eingestellt, und G', G'', η* und tanδ der 25 mm Durchmesser hydratisierten Scheiben wurden als eine Funktion der Frequenz von 0,01–30 Hz bei mehreren Temperaturen (10, 25, 40 und 55°C) gemessen, während eine Vertikalkraft von 10 N auf den Hydrogelscheiben aufrecht erhalten wurde. Die einzelnen Frequenzscans von G' und tanδ wurden dann kombiniert, um Masterkurven für jedes Material zu bilden. Die Daten für den Schermodul G' und tanδ der Hydrogele bei einer Referenztemperatur von 25°C sind in Tabelle 4 und 5 gezeigt.
Der Schermodul von Probe A war größer als für B im Frequenzbereich, in dem sie getestet wurden (wie es erwartet werden würde, da der einzige Unterschied zwischen diesen das Molekulargewicht zwischen Vernetzungen ist: 1000 vs. 3000) und ihre Schermoduli allmählich mit zunehmender Frequenz zunahmen. Beim Hochfrequenzextrem erschien Probe A einen Übergang zu erlangen, da der Modul erschien, zu einem Bereich eines schnelleren Anstiegs zu gelangen.
Der tanδ der Proben A und B war unter 0,2 für den meisten Teil, wobei der tanδ von Probe A bei den hohen Frequenzen in Antizipierung eines Übergangs bei höheren Frequenzen zunahm.
In ähnlicher Weise war der Schermodul von Probe D größer als für E im Frequenzbereich, in dem sie getestet wurden (der einzige Unterschied zwischen diesen ist das Molekulargewicht der anhängenden Ketten: 1000 vs. 5000), und ihre Schermoduli nahmen allmählich mit zunehmender Frequenz zu.
Der tanδ der Proben D und E war unter 0,1 für den gesamten Frequenzbereich, in dem sie getestet wurden, wobei der tanδ von E (MW 1000) unter demjenigen von Probe D (MW 5000) lag.
Der Schermodul von Probe C nahm schnell im Frequenzbereich zu, in dem er getestet wurde, was einen Übergang von einem kautschukartigen zu einem starren Zustand anzeigt. Die sperrige TRIS-Einheit reduzierte die innere molekulare Mobilität des Hydrogels (relativ zu den PDMS- und mPDMS-Polymeren) und bewirkte, daß der „Glas"-Übergang zu geringeren Frequenzen (= höhere Temperaturen) verschoben wurde.
Der tanδ von Probe C erreichte ein Maximum bei 100 Hz bei der Referenztemperatur von 40°C, was den Übergang anzeigt.
Die Zugabe von mono-gecapptem PDMS war effektiver als die Zugabe von di-gecapptem PDMS bei der Reduktion des tanδ des Hydrogels. Die elastischen Eigenschaften eines Materials wurden durch die vernünftige Zugabe von mPDMS gesteuert, während die Homogenität des Materials bewahrt wurde. Auf der anderen Seite erhöhte die Zugabe von TRIS den tanδ eines Materials.
Tabelle 1
Tabelle 2
Beispiel 1 – SEALs-Untersuchung
Eine contralaterale, statistische, klinische Doppelmaskenvollblockuntersuchung wurde durchgeführt, um die Beziehung zwischen SEALs und dem Young-Modul der Kontaktlinsen zu bestimmen. Linsen wurden aus zwei unterschiedlichen Silikonhydrogelzusammensetzungen wie folgt hergestellt.
Tabelle 3
Das Makromer auf Silikonbasis bezieht sich auf ein Präpolymer, bei dem ein Mol hergestellt wurde aus einem Durchschnitt von 19,1 mol 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2,8 mol Methylmethacrylat, 7,9 mol Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan und 3,3 mol mono-methacryloxypropyl-terminiertem, mono-butyl-terminiertem Polydimethylsiloxan. Das Makromer wurde vervollständigt durch Umsetzung des zuvor erwähnten Materials mit 2,0 mol pro Mol an 3-Isopropenyl-ω,ω-dimethylbenzylisocyanat unter Verwendung von Dibutylzinndilaurat als einem Katalysator für die Gruppen-Transfer-Polymerisation, die verwendet wird, um das Makromerprodukt herzustellen.
Gewichtsprozentanteile werden basierend auf dem Gesamtgewicht aller Komponenten berechnet; der Rest der Zusammensetzung in Tabelle 3 umfaßt Initiatoren und Additive. Das mPDMS war ein mono-methacryloxypropyl-terminiertes mPDMS.
Linsen wurden hergestellt aus diesen Zusammensetzungen mit einer nominellen Basiskrümmung von 8,5 mm und einem Durchmesser von 14,0 mm bei 22°C. Sie wiesen eine nominelle Zentrumsdicke von 0,110 mm und eine gemessene Zentrumsdicke von 0,119 (Linse A) und 0,085 mm (Linse B) auf. Beide Linsen wurden mit einem hydrophilen Überzug beschichtet, um die Biokompatibilität und Benetzbarkeit zu verbessern. Linse A wies ein Young-Modul von 109,4 psi (754,3 kPA) auf, und Linse B wies ein Young-Modul von 88,5 psi (610,2 kPa) auf.
Personen, die in der Untersuchung teilnahmen, wurde eine Grundlinienuntersuchung gegeben und wurden mit Linsen ausgerüstet, die aus den in Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzungen hergestellt waren. Sie trugen dann diese Linsen für eine Woche. Linsen wurden zum täglichen Tragen eingesetzt. Die Personen kehrten für eine klinische Evaluierung der Gegenwart von SEALs und anderen klinischen Daten (zum Beispiel Sehschärfe) zurück. 19 Personen (38 Augen) beendeten die Untersuchung, 8 von diesen wiesen eine SEAL-Historie auf. Zehn (10) Augen, die Linse A trugen, zeigten SEALs. Keine Linsen, die Linse B trugen, zeigten SEALs.
Beispiel 2 – SEALs-Untersuchung
Eine Untersuchung, ähnlich zu derjenigen aus Beispiel 1, wurde durchgeführt unter Verwendung von Linsen unterschiedlicher Zentrumsdicken. Die Linsen wiesen die folgenden Eigenschaften auf und ergaben die Ergebnisse, die in Tabelle 4 gezeigt sind. In Tabelle 4, Spalte 4, stellt „E" Young-Modul und „CT" die Zentrumsdicke dar. Tabelle 4

* Bezieht sich auf Linsenzusammensetzung entsprechend Beispiel 22.

Diese Beispiele zeigen den kombinierten Effekt der Linsenzentrumsdicke und des Moduls auf SEALs.
Beispiel 3 (Prophetisch)
Ein Satz von Linseneigenschaften wird für Linsen eingerichtet, die nicht in SEALs resultieren werden. Dies wird erreicht durch Vergleich der relativen Ablenkung (k(Et²)^–1, wobei k = Konstante, E = Young-Modul und t = Zentrumsdicke der Linsen mit unterschiedlichen Moduli gegenüber solchen der Moduli und Dicken der Linsen aus Beispiel 1 ist, die keine SEALs induzierten. Dieser Bereich wird verwendet, um mPDMS-Konzentrationsbereiche zu begründen, die in Linsen resultieren, deren Verwendung keine SEALs induzieren werden.

* mPDMS-Konzentration basierend auf einer Zusammensetzung umfassend die Komponenten der Linsen B in Beispiel 1. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird Anpassungen der mPDMS-Konzentration erkennen, wenn die Linse auf Silikonhydrogelen umfassend zusätzliche oder alternative Komponenten basiert ist.

Beispiel 4 (GTP-Makromerherstellung)
Makromer A:
Zu einer Lösung von 13,75 ml einer 1 M Lösung von TBACB in THF, 30,0 g Bis(dimethylamino)methylsilan, 61,39 g p-Xylol, 154,28 g Methylmethacrylat und 1892,13 g 2-(Trimethylsiloxy)ethylmethacrylat in 4399,78 g THF bei 14°C wurden unter N₂-Atmosphäre 191,75 g 1-Trimethylsiloxy-1-methoxy-2-methylpropen zugegeben. 30 ml weiteres TBACB in THF (0,40 M) wurde über eine Dauer von 260 Minuten zugegeben, während welcher Zeit die Reaktionsmischung exotherm sein konnte und wurde dann auf 30°C gekühlt. 60 Minuten nach der Zugabe von 2-(Trimethylsiloxy)ethylmethacrylat wurde eine Lösung von 467,56 g 2-(Trimethylsiloxy)ethylmethacrylat, 3636,6 g mPDMS und 3673,84 g TRIS und 20,0 g Bis(dimethylamino)methylsilan zugegeben, und die Mischung konnte exotherm sein und wurde dann auf 30°C für 2 Stunden abgekühlt. Eine Lösung von 10,0 g Bis(dimethylamino)methylsilan, 154,26 g Methylmethacrylat und 1892,13 g 2-(Trimethylsiloxy)ethylmethacrylat wurde dann zugegeben, und die Mischung konnte wiederum exotherm sein. Nach 2 Stunden wurden 2 Gallonen an wasserfreiem THF zugegeben, gefolgt von einer Lösung von 439,69 g Wasser, 740,6 g Methanol und 8,8 g Dichloressigsäure, nachdem die Lösung auf 34°C abkühlen konnte. Die Mischung wurde für 4,5 Stunden unter Rückfluß erwärmt, in einem Ölbad bei 110°C erwärmt und flüchtige Stoffe wurden bei 135°C abdestilliert, mit Zugabe von Toluol, um beim Entfernen von Wasser zu helfen, bis eine Damptemperatur von 110°C erreicht ist.
Der Reaktionskolben wurde auf 110°C gekühlt, und eine Lösung von 443 g TMI und 5,7 g Dibutylzinndilaurat wurde zugegeben. Die Mischung wurde 3,5 Stunden umgesetzt, dann auf 30°C gekühlt, Das Toluol wurde unter vermindertem Druck verdampft, um ein cremefarbenes, wasserfreies, wachsartiges, reaktives Makromer zu ergeben. Der theoretische OH-Gehalt des Makromers ist 1,69 mmol/g.
Makromer B:
Das Verfahren für Makromer A wurde verwendet, außer daß 19,1 Molteile HEMA, 7,8 Molteile MAA, 7,9 Molteile TRIS, 3,3 Molteile TRIS und 2,0 Molteile TMI verwendet wurden.
Makromer C:
Das Verfahren für Makromer A wurde verwendet, außer daß 19,1 Molteile HEMA, 7,9 Molteile TRIS, 3,3 Molteile TRIS und 2,0 Molteile TMI verwendet wurden.
Beispiele 5–15 (Linsenbildung)
Hydrogele wurden aus den Monomermischungen, die in Tabelle 5 gezeigt sind, hergestellt. Alle Mengen wurden als Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Kombination berechnet, wobei der Rest der Mischung kleinere Mengen an Additiven sind. Die Polymerisation wurde in der Gegenwart der aufgeführten Verdünnungsmittel durchgeführt.
Kontaktlinsen wurden gebildet durch Zugabe von etwa 0,10 g der Monomermischung in die Aushöhlung einer Form mit acht Aushöhlungslinsen der Art, die in der US 4,640,489 beschrieben ist, und wurde für 1200 Sekunden gehärtet. Die Polymerisation fand unter einem Stickstoffstrom statt und wurde mit 5 mWcm^–2 von UV-Licht, erzeugt mit einem Lichtfilter von Andover Corp. 420PS10-25 AM39565-02 photoinitiiert. Nach dem Härten wurden die Formen geöffnet und die Linsen in eine 1:1-Mischung aus Wasser und Ethanol freigegeben, dann in Ethanol ausgebleicht, um jegliche Rückstandsmonomere und Verdünnungsmittel zu entfernen. Schließlich wurden die Linsen in physiologischer, Borat-gepufferter Salzlösung equilibriert. Die Linsen wiesen die in Tabelle 5 beschriebenen Eigenschaften auf.
Beispiel 16
Zu Linsen aus Beispiel 6, eingetaucht in einer Lösung von 1,0% 250.000 Mw Polyacrylsäure in Wasser bei 45°C, wurde 0,1% 1-[3-(Dimethylamino)propyl]-3-ethylcarbodiimidhydrochlorid zugegeben. Nach dem Rühren für 30 Minuten werden die Linsen in Borat-gepufferter Salzlösung gespült. Die dynamischen Kontaktwinkel der resultierenden Poly(natriumacrylat)-beschichteten Linsen sind 44° vor (advancing) und 42° zurück (receding).

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Polymers, umfassend ein Anfertigen eines Makromers auf Silikonbasis durch Gruppen-Transfer-Polymerisation und Umsetzen des Makromers mit einer polymerisierbaren Mischung umfassend Si_7-9-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan, ein anderes Polydimethylsiloxan als Si_7-9-monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan und ein hydrophiles Monomer.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Makromer das Reaktionsprodukt einer Reaktionsmischung umfassend 2-Hydroxyethylmethacrylat, Methylmethacrylat, Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan und monomethacryloxypropyl-terminiertes, mono-butyl-terminiertes Polydimethylsiloxan ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Makromer hergestellt wird in der Gegenwart eines tertiären Aminkatalysators.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Makromer hergestellt wird in der Gegenwart von Dibutylzinndilaurat.
Makromer, das zur Herstellung von Silikonhydrogelen geeignet ist, umfassend ein Gruppen-Transfer-Polymerisationsprodukt einer Reaktionsmischung umfassend 2-Hydroxyethylmethacrylat, Methylmethacrylat, Methacryloxypropyltris(trimethyl siloxy)silan und monomethacryloxypropyl-terminiertes, mono-butyl-terminiertes Polydimethylsiloxan.
Makromer nach Anspruch 5, wobei die Reaktionsmischung des Gruppen-Transfer-Polymerisationsprodukts etwa 19,1 Mol 2-Hydroxyethylmethacrylat, etwa 2,8 Mol Methylmethacrylat, etwa 7,9 Mol Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan und etwa 3,3 Mol monomethacryloxypropyl-terminiertes, mono-butyl-terminiertes Polydimethylsiloxan umfasst.
Silikonhydrogel umfassend das Reaktionsprodukt eines makromeren Gruppen-Transfer-Polymerisationsprodukts auf Silikonbasis und einer polymerisierbaren Mischung umfassend Si_7-9-monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan, anderes Polydimethylsiloxan als Si_7-9-monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan und ein hydrophiles Monomer.
Silikonhydrogel nach Anspruch 7, wobei das Makromer das Gruppen-Transfer-Produkt einer Reaktionsmischung umfassend 2-Hydroxyethylmethacrylat, Methylmethacrylat, Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan und monomethacryloxypropyl-terminiertes, monobutyl-terminiertes Polydimethylsiloxan ist.
Silikonhydrogel nach Anspruch 7, wobei das Makromer das Gruppen-Transfer-Polymerisationsprodukt einer Reaktionsmischung umfassend etwa 19,1 Mol 2-Hydroxyethylmethacrylat, etwa 2,8 Mol Methylmethacrylat, etwa 7,9 Mol Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan und etwa 3,3 monomethacryloxypropyl-terminiertes, mono-butyl-terminiertes Polydimethylsiloxan ist.
Silikonhydrogel nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die polymerisierbare Mischung Si_7-9-monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan; Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silian; N,N-Dimethylacrylamid; 2-Hydroxyethylmethacrylat; und Tetraethylenglykoldimethacrylat umfasst.
Silikonhydrogel nach Anspruch 10, wobei das Makromer in einer Menge von 10 bis 60 Gew.-% vorliegt, das Si_7-9-monomethacryloxy-terminierte Polydimethylsiloxan in einer Menge von 0 bis 45 Gew.-% vorliegt; das Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-% vorliegt; das N,N-Dimethylacrylamid in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-% vorliegt; das 2-Hydroxyethylmethacrylat in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% vorliegt; und das Tetraethylenglykoldimethacrylat in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-% vorliegt.
Silikonhydrogel nach Anspruch 10, wobei das Makromer in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-% vorliegt, das Si_7-9-monomethacryloxy-terminierte Polydimethylsiloxan in einer Menge von 20 bis 30 Gew.-% vorliegt; das Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan in einer Menge von 15 bis 25 Gew.-% vorliegt; das N,N-Dimethylacrylamid in einer Menge von 20 bis 30 Gew.-% vorliegt; das 2-Hydroxyethylmethacrylat in einer Menge von 2 bis 7 Gew.-% vorliegt; und das Tetraethylenglykoldimethacrylat in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-% vorliegt.
Silikonhydrogel nach Anspruch 10, wobei die polymerisierbare Mischung ferner Poly(N-vinylpyrrolidinon) umfasst.
Silikonhydrogel nach Anspruch 11, wobei die polymerisierbare Mischung ferner 0 bis 10 Gew.-% Poly(N-vinylpyrrolidinon) umfasst.
Silikonhydrogel nach Anspruch 12, wobei die polymerisierbare Mischung ferner 2 bis 7 Gew.-% Poly(N-vinylpyrrolidinon) umfasst.
Kontaktlinse umfassend das Silikonhydrogel nach einem der Ansprüche 7 bis 15.