Brevet FR2363590A1 — publié le 19780331

La présente invention concerne un matériau pour former des lentilles de contact hydrophiles et en particulier des hydrogels de terpolymbres constitués d'un acrylate ou méthacrylate d'hydroxyalkyle et de trbs petites quantités d'un diester insoluble dans l'eau et d'un acide libre. Les lentilles de contact hydrophiles ou souples doivent, pour être acceptables, présenter certaines propriétés qu'il était difficile dans le passé d'obtenir ou de régler. De préférence, les lentilles hydratées doivent titre résistantes iaix flexibles de façon que, lorsqu'on les étire, elles ne se déchirent pas et qu'elles reprennent leur forme d'origine sans altération de la qualité optique. Les lentilles doivent être très indépendantes du pH de telle sorte que les modifications du pH des larmes ne provoquent pas de variation de la forme, de la teneur en eau Qu des propriétés optiques des lentilles. fle plus, le matériau des lentilles doit présenter une dilatation constante aprbs hydratation de façon que les conditions de fabricatiom soient reproductibles. L'invention a pour objet un matériau pour lentilles de contact souples présentant ces qualités souhaitables. L'invention permet également, ce qui était impossible à ce Jour, ds réaliser des lentilles de contaot souples ayant une teneur en eau suffisamment élevée, d'environ 60 i 80 s en poids, pour que les larmes ne stagnent pas entre la cornée et les lentilles. De ce fait ces lentilles peuvent demeurer indéfiniment sur l'oeil. Les brevets des Etats-Unis d'Amdrique n 2 976 576 et n 3 220 960, décrivent un matériau pour lentilles de contact hydrophiles. On prépare des hydrogels d'un copolymère présentant une réticulation tridimensionnelle limitée, en polymérisant en solution aqueuse un ester monomère d'acide acrylique ou méthacrylique comportant un fragment ester hydrophile (par exemple hydroxylé) avec moins d'une mole % d'un diester soluble dans l'eau formé à partir d'un alcool polyhydroxylé présentant un excbs de radicaux hydrophiles et d'un acide oldfinique, tel que l'acide acrylique ou l'acide métacrylique. La variation du rapport entre le monombre et le diester modifie i la fois la stabilité dimensionnelle et la capacité de gonflement du matériau des breveta précités. Cet effet double de la concentration du diester soluble dans l'eau est dû au fait que le lester a deux roles. Il se comporte tout d'abord comme un agent de réticulation en déterminant ainsi les propriétés physiques de l'hydrogel. Ensuite, comme oe diester est soluble dans l'eau et renferme un excès de radicaux hydrophlles, il accroît la capacité d'hydratation de l'hydrogel.Cependant il n'existe pas de régulation séparée des caractéristiques physiques et du pourcentage d'hydratation ear une variation de la concentration du diester modifie ces deux propriétés. L'invention a pour objet une matière polymère hydrophile dont on peut régler séparément la stabilité dimensionnelle et la teneur en eau aprbs hydra talion Une autre caractéristique du matériau des brevets précités est qu'on le polymérise en solution aqueu se. En d'autres termes, on mélange préalablement le mónomb- re et le diester soluble dans l'eau constitutifs et on les fait réagir en solution aqueuse. De ce fait, l'hydrogel formé est au départ hydraté et souple.On doit donc fabriquer les lentilles par moulage en polymérisant le matériau dans un moule en forme de lentille. On ne peut utiliser les techniques classiques d'usinage par abrasion. L'invention a pour objet un matériau hydrophile qu'on peut obtenir sous une forme rigide non kydratée. Ceci permet de fabriquer les lentilles selon les techniques classiques d'usinage par abasion, puise de es hydrater. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 503 942 décrit la régulation des propriétés physiques d'un matériau pour lentilles de contact hydrophiles. On prépare des matière plastiques hydrophiles dures mais flexibles, en accroIs- sant de façon contrôlée la réticulation de la structure polymère.Pour cela on combine (a) un acide et un monomère, sans inhibiteur, d'acrylate ou de méthacrylate d'hydroxyalkyle, (b > une petite quantite atteignant jusqu' environ 35 % en poids dgacrylate ou de méthacrylate d'alkyle dont les radicaux alkyles renferment de 1 à environ 20 atomes de carbone, et (c) de 1 % à environ 50 ffi en poids d'un monomère de réticulation, tel qu'un diester acrylique.T'addition de ce métha- crylate d'alkyle à chaine plus longue améliore la résistance de la channe polymère et contribue à réduire l'aptitude à gonfler dans l'eau du produit obtenu. Une autre tentative est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 532 679. On prépare des hydrogels traasparents ayant ae bonnes caractéristiques de conservation de leur forme et une bonne stabilité volumique, en copolymé- risant et réticulant simultanément un mélange de comonombres constitué d'un N-vinyl-lactame, d'un ester acrylique et d'environ 0,5 % à environ 12 % en poids d'un diester de réticulation, tel qu'un diméthacrylate de polyéthylèneglycol. Une caractéristique de l'art antérieur est l'emploi de quantités relativement importantes du diester de réticulation avec un monomère hydroxysikylique sans acide libre pour obtenir des hydrogels ayant des propriétés convenables pour réaliser de. lentilles de contact souples. On utilise, pour régler ces propriétés, des additifs, tels qu'un polymère acrylique chaSne plus longue ou un vinyl-lactame. Sa demanderesse a découvert que, contrairement à l'art antérieur, on peut former des lentilles hydrophiles présentant l'avantage d'avoir d'excellentes caractéristiques d'étirage, une faible dépendance vis-à-vis du pH et un gonflement contr'olable après hydratation, à partir de compositions constituées d'une majeure partie d'un acrylate-ou d'un méthacrylate d'hydroxyalkyle avec de très petites quantités d'acide libre (moins d'environ 10 % et de préférence moins d'environ 1 à 5 ffi pour qu'on obtienne une faible dépendance vis-à-vis du pH et une résistance mécanique optimale) et d'un diester de réticulation (de préférence moins de 0,25 %) ne colportant pas de radicaux hydrophiles libres. Ces matériaux et compositions améliorées constituent l'objet principal de l'invention. On peut régler les propriétés physiques du terpolymère obtenu en agissant sur la concentration du diester et régler séparément le pourcentage d'hydratation du matériau en agissant sur la concentration en acide libre. Selon l'invention, on forme des hydrogels de terpolymère en combinant une quantité prépondérante d'un acrylate ou méthacrylate dthydroxyalkyle, entre 0,01 % et 0,25 % en poids d'un diester acrylique ou méthacrylique insoluble dans l'eau comme agent de réticulation et, entre 0,15 % et environ 10 % en poids d'un acide libre insaturé ayant une double liaison, tel que l'acide acrylique ou l'acide méthacrylique. Ces compositions, lorsqu'on les polymérise avec un catalyseur, produisent des gels hydrophiles ayant une rigidité suffisante pour permettre la formation de lentilles de contact selon des techniques classiques d'abrasion ou autres. Lorsqu'on les hydrate, ces lentilles absorbent une quantité constante d'eau déterminée par la concentration en acide libre du matériau de départ et présentent une dilatation uniforme dans toutes les dimensions. Les lentilles obtenues présentent une amélioration de l'aptitude à s'étirer sans se déchirer et une faible dépendance vis-à-vis du pH. On peut préparer les compositions de l'invention en distillant du méthacrylate d'hydroxyéthyle du commerce qui, de façon typique, renferme comme impuretés du diméthacrylate d'éthylne-glycol, de l'acide méthacrylique et de I'éthyl8ne- glycol. On distille sous vide à basse température, pour abaisser la teneur en diester et en acide libre dans les gammes désirées ou en dessous, et on ajoute, s'il est nécessaire, une quantité additionnelle d'acide libre ou de diester pour amener les concentrations dans les gammes indiquées. Selon l'invention, on peut fabriquer des lentilles de contact hydrophiles améliorées à partir du produit de polymérisation d'une composition constituée d'une quantité prdpondérante d'acrylate ou de méthacrylate d'hydroxyalkyle, d'une trbs faible quantité (entre 0,01 ffi et 0,25 % en poids) d'un diester insoluble dans l'eau renfermant des groupes acryliques ou méthacryliques et n'ayant pas de groupes hydrophiles libres et d'une trés faible quantité (entre 0,5 % et environ 10 % en poids) d'acide acrylique, d'acide iéthacrylique ou d'un autre acide libre insaturé ayant une double liaison.Lorsqu'on effectue la polymérisation avec un catalyseur classique, tel qutun peroxyde organique, la composition forme un matériau constitué d'un gel hydrophile rigide d partir duquel on peut fabriquer des lentilles de contact selon les techniques classiques d'abrasion ou autres. Le terpolymbre présente une dilatation constante par hydratation On peut étirer sans qu'elles se déchirent les lentilles fabriquées à partir de ce terpolymère et elles reprennent leur forme d'origine sans perte de leurs qualités optiques lorsque la force d'étirage disparaît. L'invention est illustrée par les exemples non liritatifs suivants. Exemple I Cet exemple montre une composition typique selon l'invention. Méthacrylate d'hydroxyéthyle 98,75 g Diséthaorylate d'éthylène-glycol 0,25 g Acide méthacrylique 1,00 g Cette composition catalysée avec 0,10 g d'un peroxyde organique se polymérise en donnant un matériau hydrophile suffisamment rigide pour permettre de fabriquer des lentilles de contact selon des techniques d'abrasion classiques. Après immersion dans l'eau, les lentilles absorbent une quantité d'eau environ égale à 47 ç du poids du produit hydraté. Pendant cette hydratation, les lentilles se dilatent uniformément dans toutes les dimensions si bien qu'il n'y a pas d'altération de leur qualité optique.L'importance de la dilatation aprbs hydratation est constante, o'est-b-dire que, tant que les concentrations des ingrédients sont les mêmes, le matériau polyshre absorbe le méme pourcentage pondéral d'eau lorsqu'on l'hydrate. Les lentilles formées à partir de la composition ci-dessus présentent une très faible dépendance vis-à-vis du pH. Par exemple, lorsqu'on les immerge dans un liquide ayant un pH de 9,0, elles ne se dilatent que de 1,5 % de plus que lorsqu'on les immerge dans un liquide ayant un pH de 7,0. Les larmes humaines ont un pH compris entre environ 6,5 et environ g,O Bn raison de cette faible dépendance vis-à-vis du pH, les lentilles constituées des matériaux de l'invention présentent un changement de taille négligeable sous l'effet des variations du pH des larmes. De plus on peut étirer les lentilles à plus de deux fois leur longueur d'origine sans les déchirer. Lorsqu'on supprime la force. d'étirage, la lentille reprend sa forme d'origine sans perte des propriétés optiques. Les qualités optimales de faible dépendance vis-à-vis du p et d'aptitude à l'étirage sans déchirement résultent de l'emploi combiné d'une très faible quantité d'agent de réticulation et d'une très faible quantité d'acide libre. Pour que les lentilles aient les propriétés physiques optimales, la teneur en diester est de préférence comprise dans la gamme de 0,15 ffi à 0,25 % en poids. On règle l'aptitude à l'étirage en modifiant la concentration en diester dans cette gamme convenable. On obtient une très faible dépendance vis-à- vis du pH lorsque la teneur en acide libre de la composition initiale est inférieure à environ 1,5 % en poids. Le diester qu'on utilise dans l'invention est de préférence un diester alkylique insoluble dans l'eau renfermant des groupes acryliques ou méthacryliques mais ne comportant pas de groupes hydrophiles libres ou n'ayant pas réagi. L'acide est de préférence un acide de bas poids moléculaire comportant une double liaison. L'acide peut correspondre au monomère hydroxyalkylique, c'est-à-dire être l'acide acrylique ou l'acide méthacrylique. On peut sinon utiliser d'autres acides libres tels que l'acide vinylacétique, l'acide crotonique, l'acide isocrotonique et leurs homologues. De plus on peut utiliser des polymbres modifies préparés par addition de comonombres, tels que l'alcool allylique et ses homologues. On peut citer comme exemples non limitatifs de diesters appropriés ne comportant pas de groupes hydroxy libres : les diacrylates et diméthacrylates d'a1kylne-glycols inférieurs, tels que le diacrylate ou le diméthacrylate d' éthylne-glycol, le diacrylate ou diméthacrylate de propylbne-glycol, le diacrylate ou diméthacrylate de butylène-glycol-, le diacrylate ou diméthacrylate de pentylne-glycol et le diacrylate ou diméthacrylate d'hexylène-glycol. On peut également utiliser le diacrylate ou diméthacrylate d'autres hexane-diols. De plus, on peut utiliser des diacrylates ou diméthacrylates de polyéthylène-glycol de bas poids moléculaire ayant un poids moléculaire inférieur à 500.On peut citer comme exemples non limitatifs de tels composés : les diacrylates ou diméthacrylates de di-, tri- ou tétraéthylène-glycol et les autres diacrylates ou diméthacrylates de polyéthylène-glycols de formules : où le poids moléculaire moyen du diester est inférieur environ 500. Dans ces diesters, les n radicaux éthylne-oxy ont une configuration aliphatique à channe droite. Une caractéristique commune à tous ces diesters est qu'ils ne comportent pas de groupes hydrophiles libres et qu'ils sont insolubles dans l'eau. C'est le cas du diméthcrylate d' éthylène-glycol par exemple qui est le diester formé par deux molécules d'acide méthacrylique et d'une molécule d'éthylene-glycol OH-CH2-CH2-OH. L'éthylène-glycol lui-même renferme deux groupes hydrophiles, les groupes hydroxy.Pour former le diester chacun de ces groupes hydroxy réagit avec un groupe acide E-COOHJ d'une molécule d'acide méthacrylique pour former le produit de formule appelé diméthacrylate d'éthylène-glycol. I1 convient de noter que le diester ne comporte pas de groupe hydrophile D'autres groupes fonctionnels hydrophiles sont les groupes -NH2 et -COOH. Un exemple de diester ne convenant pas dans l'invention est celui formé à partir du glycérol et de l'acide méthacrylique. Comme seulement deux des trois groupes hydroxy réagissent avec des groupes acides pour former le diester, le troisième groupe hydroxy demeure sans avoir réagi et constitue donc un groupe hydrophile libre. Les exemples suivants illustrent d'autres compositions entrant dans le cadre de l'invention. itemple II Méthacrylate d'hydroxypropyle 99,40 g Diméthacrylate de propylène-glycol 0,10 g Acide méthacrylique 0,50 g catalyseur 0,08 g Exemple III Acrylate d'hydroxyéthyle 98,30 9 Diacrylate d'éthyline-glycol 0,20 g Acide acrylique 1,50 g Catalyseur 0,15 g Exemple IV Acrylate d'hydroxypropyle 98,85 g Diacrylate de propylène-glycol 0,15 g Acide acrylique 1,00 g Catalyseur 0,10 g Exemple V Monométhacrylate de polyéthylène-glycol 98,75 g Diméthacrylate de polyéthylène-glycol 0,25 g Acide mtWacrylique 1,00 g Catalyseur 0,10 g Le matériau constitué d'un gel hydrophile, de chacun des exemples précédents, présente une dilatation constante après hydratation et est utile pour former des lentilles de contact souples ou d'autres éléments hydrophiles présentant de bonnes caractéristiques de résistance mécanique, de flexibilité, de dilatation, d'élasticité et autres. La concentration en eau après hydratation des ter polymères de l'invention est déterminée par le pourcentage d'acide libre dans la composition de départ. Par exemple, si on modifie la quantité d'acide libre utilisée dans la composition de l'exemple I sans modifier la quantité de diester, on obtient les concentrations en eau approximatives suivantes dans le produit hydraté. Pourcentage en poids d'acide Pourcentage en poids d'eau dans mdthacrylique le terpolymère hydraté 1 ffi 47,' 2,' 57 fui 4 % 67,' 8 % 77,' Donc, la concentration en eau est liée de façon pratiquement linéaire à la concentration en acide libre au moins dans la gamme des pourcentages figurant dans le tableau précédent. La régulation séparée du pourcentage d'hydratation, par action sur la concentration de l'acide libre, est due aux groupes hydrophiles g -COOHg libres de l'acide. Après polymérisation, les groupes hydrophiles constituent des sites d'hydratation libres présentant une affinité vis-à-vis de l'eau. De plus ils semblent favoriser l'union de l'eau à l'hydrogel par liaison de Van der Waals. Contrairement à l'art antérieur le diester de réticulation utilisé dans l'invention ne comporte pas de groupes hydrophiles libres ou n'ayant pas réagi. Le pourcentage d'hydratation n'est donc pratiquement pas modifié par la concentration en diester, mais est lié à la concentration en acide libre. Il convient de noter que selon l'invention, on peut former des lentilles de contact souples ayant des concentra tions en eau très élevées et qui conservent de bonnes propriétés physiques telles que l'aptitude à l'étirage. Ceci était impossible avec les hydrogels de l'art antérieur, dont les propriétés physiques et le pourcentage d'hydratation dépendent de l'emploi d'un diester soluble dans l'eau. Les lentilles réalisées selon l'invention, ayant des concentrations en eau comprises dans la gamme d'environ 60 à 80,' en poids, présentent l'avantage de pouvoir demeurer indéfini- ment sur l'oeil. La raison en est que les lentilles ne provoquent pratiquement pas de stagnation des larmes entre elles et la cornée. Cependant, l'accroissement de la teneur en acide libre nécessaire pour obtenir ces pourcentages d'hydratation élevés, provoque une certaine diminution de l'indépendance vis-i-vis du pH. La teneur très élevée en eau diminue quelque peu la résistance mécanique. On peut préparer les compositions de l'invention en distillant du méthacrylate d'hydroxydthyle du commerce. Un niéthacrylate d'hydroxyéthyle du commerce typique a la composition suivante Méthacrylate d'hydroxyéthyle > > 96 Diméthacrylate d' éthylène-glycol 0,5 % Acide méthacrylique 3,0 % Ethylène-glycol environ O,1 % p-méthoxyphén ol (inhibiteur) 1 000 ppm On distille sous vide ce méthacrylate d'hydroxyéthyle du commerce sous une pression inférieure à 3 mm de mercure et à basse température de préférence en dessous de 850 C. On peut ajouter des inhibiteurs, tels que le bleu de méthylène et l'hydroquinone, à raison d'environ 0,1 ffi en poids, pour empocher la polymérisation lors de la distillation. Comme l'acide tend à distiller en premier, on rejette une portion initiale (environ 10 %) du distillat car, de façon typique, la concentration en acide libre de oette fraction de toute est supérieure au maximum désiré qui est d'environ 1,5 ffi en poids. On poursuit la distillation pour obtenir une fraction principale constituant environ 60 % du distillat. De façon typique l'analyse de cette fraction principale correspond aux gammes des compositions de l'invention. Cependant, si la concentration en acide libre ou en diester est inférieure aux gammes désirées, on peut rajouter de l'acide ou du diester pour obtenir la concentration requise. Les lentilles préparées à partir des compositions de l'invention sont également utiles pour provoquer une libération lente de médicaments et, dans ce cas, on ajoute un agent thérapeutique à la solution aqueuse utilisée pour hydrater les lentilles. REVENDICATIONS 1.- Composition utile comme matériau pour former des lentilles de contact hydrophiles, composition caractcrisée en ce qu'elle est constituée de (a) une quantité prépondérante d'un acrylate ou méthacrylate d 'hydroxy-alkyle, (b) entre 0,01 % et 0,25 ffi du poids de la composition d'un diester alkylique non soluble dans l'eau d'acide acrylique ou d'acide méthacrylique ne comportant pas de groupe hydrophile libre et, (c) entre 0,5 ffi et environ 10 ffi du poids de la composition d'un acide de bas poids moléculaire insaturé à double liaison choisi parmi l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide vinylacétique, l'acide crotonique t l'acide isocrotonique. 2.- Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que : l'acrylate ou le méthacrylate est choisi parmi 1' acrylate d'hydroxyéthyle, lacrylate d'hydroxypropyle, le méthacrylate dthydroxydthyle, le méthacrylate d'hydroxypropyle et un monométhacrylate de polyéthylène-glycol ;; le diester insoluble dans l'eau est choisi parmi le diacrylate d'éthylène-glycol, le diacrylate de propylène-glycol, le diméthacrylate d'éthylène-glycol, le diméthacrylate de propylène-glycol, le diacrylate dthexane-diol, le diméthacrylate d'hexane-diol, un diacrylate de polyéthylène-glycol ayant un poids moléculaire inférieur à environ 500 et un diméthacrylate de polyéthylène-glycol ayant un poids moléculaire-inférieur à environ 500 ; et l'acide est choisi parmi l'acide acrylique, ltacide méthacrylique, l'acide vinylacétique, l'acide crotonique et l'acide isocrotonique. 3.- Terpolymère hydrophile rigide, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une composition selon l'une des revendications 1 et 2 que l'on a polymérisée avec un catalyseur de polymérisation radicalaire constitué d'un peroxyde organique. 4.- Procédé pour préparer un terpolymère hydrophile selon la revendication 3, en- utilisant comme matière de départ du méthacrylate d'hydroxyéthyle du commerce renfermant, comme impuretés, un diester alkylique ayant des groupes acryliques ou méthacryliques et l'acide libre générateur du méthacrylate d'hydroxydthyle, ce diester étant constitué d'un diacrylate ou d'un diméthacrylate d'slkylène-glycol ne comportant pas de groupes hydrophiles libres, procédé caractérisé en oe que on distille ce méthacrylate d'hydroxyéthyle du commerce pour obtenir un distillat constitué d'une majeure partie de éthacrylate d'hydroxyéthyle, de moins de 0,25 % en poids dudit diester et de moins de 10 % en poids dudit acide libre, oe distillat étant non aqueux, on ajoute à ce distillat suffisamment d'acide libre pour porter la concentration de l'acide libre à la valeur choisie comprise dans la gamme de 0,5 % à environ 10 ffi du poids de la composition obtenue après cette addition de l'acide libre, et on polymérise cette composition pour obtenir un terpolymère constitué d'un gel hydrophile rigide.