Brevet FR2617763A1 — publié le 19890113

*Procédé de fabrication de lentille de contact en un polymère protéique naturel, par moulage avant réticulation" L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une lentille de contact souple à partir d'un polymère protéique biologique, o l'on constitue un hydrogel par hydratation du polymère protéique, on confine une quantité déterminée de l'hydrogel dans la cavité d'un moule en au moins deux parties apte à définir, après verrouillage réciproque de ses parties, une forme tridimensionnelle avec un état de surface de lentille finie, l'hydrogel étant liquéfié à une température supérieure à 50'C, puis gélifié par refroidissement dans le moule, après quoi le gel est réticulé par contact avec un agent de réticulation. Le document de brevet EP-A-O 011 523 décrit des polymères protéiques naturels, d'origine végétale ou animale, notamment du type connu sous le nom de gélatines, I5 présentant un poids moléculaire compris entre 10 000 et 000 susceptible de gonflement par l'eau pour former des hydrogels, avec des taux d'hydratation compris entre 0,3 et 10. La mise en oeuvre de ces polymères protéiques naturels comprend la formation d'hydrogels (couramment dits solutions) contenant de 0,5 à 15 % en poids de protéines ou mélange de protéines par gonflement dans de l'eau ou une solution aqueuse, puis on chauffe les hydrogels à 60' + 5'C pour être homogènes et limpides, et l'on ajuste le pH entre 3,5 et 5,5 environ. On peut. éventuellement ajouter un tannant, tel que l'alun de fer ammoniacal, pour améliorer la stabilité de l'hydrogel. Après cela, on ajoute à l'hydrogel, maintenu à la température précédente, un agent de réticulation tel que la formaline (solution de formaldéhyde à 37 %) en quantité comprise, en poids, entre 0,5 et 15 %, on coule l'hydrogel fluide dans un moule approprié jusqu'à fin de réticulation, puis on sèche les lentilles démoulées à l'air, à une température d'au plus 35*C jusqu'à ramener le taux d'humidité à moins de 10 %. 261776! Si la lentille coulée est colorée, on peut la blanchir par l'action d'aqents oxydants, tels que l'eau oxyqgénée. Le document de brevet FR-A-2 586 703 décrit un procédé d'extraction de collaqènes placentaires gélifiés, propres également à la préparation de lentilles de contact, ces collaqènes étant enrichis en type IV: leur mise en oeuvre est très voisine de celle des hydroqels selon EP-A-O 011 523. Toutefois, les hydrogels de collaqène se liquéfient à des températures plus basses que les hydrociels de qélatine. On notera qu'un intérêt essentiel d'utiliser des hydroqels protéiques naturels réside dans leur biocompatibilité, déterminante pour la tolérance par le sujet porteur; de ce point de vue, les collacènes placentaires, humains ou animaux Présentent une biocompatibilité très remarquable à l'éqard, respectivement des organismes humains ou animaux, dans le genre considéré. Bien entendu, pour l'application aux lentilles de contact, on utilisera de préférence des collaqènes placentaires humains. Le document de brevet FR-A-2 565 160 décrit un procédé de réalisation de lentilles de contact souples en polymère protéique du genre défini dans le document EP-A-O 011 523, procédé suivant lequel on introduit un hvdroqel de polymère protéique dans un moule en deux parties, à une température de liquéfaction d'environ 60' à 'C, o l'hydroqel coule, on assure la qélification en refroidissant le moule, on extrait la lentille du moule, et on met au contact d'un mélange de solvants choisis pour éviter une dégradation de l'hydroqel gélifié, ce mélange contenant un agent de réticulation tel que notamment un aldéhyde; l'aqent de réticulation diffuse dans l'hydrogel gélifié et l'insolubilise. Après cela, la lentille est lavée puis introduite dans une solution de conservation. On appréciera que le processus suivant FR-A-2 565 160, o la lentille est mise en forme par simple qélification de l'hydroqel résultant du refroidissement du moule autorise une "durée de vie en pot" de l'hydrocrel avant coulée nettement supérieure à celle qu'autorise le processus suivant EP-A-O 011 523, o l'hydroqel contient, avant la coulée, l'aqent de réticulation. On rappelle que l'on appelle "durée de vie en pot" d'un mélanqe polymérisable destiné à la mise en forme d'articles, l'espace de temps qui s'écoule entre la préparation du mélanqe et le moment o la polymérisation est trop avancée pour que la mise en forme soit possible. Cependant, le maintien prolonqé de l'hydroqel à la température de coulée Présente un certain nombre d'inconvénients: à la température de coulée la vitesse de déqradation du polymère protéique n'est pas néqliqeable, avec une modification des propriétés rhéoloqiques de l'hydroqel, influencant la coulée, et un risque de dégqradation plus rapide des lentilles de contact finies: de plus, à la température de coulée, l'évaporation de l'eau de constitution de l'hydroqel est déjà notable, tandis que la viscosité de l'hydroqel varie rapidement en fonction de la teneur en eau; or la qualité de la coulée dépend beaucoup de la viscosité de l'hydroqel. On ne peut, bien sûr, réduire la température de coulée, pour réduire la vitesse d'évolution de l'hydroael, sans compromettre la qualité de la coulée, ainsi que la reproductibilité de la quantité d'hydroqel introduite dans les moules; sur ce dernier point, on se souviendra que la quantité d'hydroqel introduite dans un moule est déterminée par un nombre de qouttes déposées, et que la masse d'une goutte est fonction de la tension superficielle de l'hydroqel, qui varie rapidement avec la température. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un procédé de fabrication d'une lentille de contact souple à partir d'un polymère protéique bioloqique, o l'on constitue un hydroqel par hydratation du polymère protéique, on confine une quantité déterminée de l'hydroqel dans la cavité d'un moule en au moins deux parties, apte à définir, après verrouillaqe réciproque de ses, parties, une forme tridimensionnelle et un état de surface de lentille finie, l'hydroqel étant liquéfié à une température supérieure à 'C, puis qélifié par refroidissement dans le moule, après quoi l'hvdroqel est réticulé par contact avec un aqent de réticulation, procédé caractérisé en ce que l'on constitue une préforme de lentille à partir d'une quantité convenable d'hydroqel au moins éqale à ladite quantité déterminée, à une température intermédiaire entre l'ambiante et la température de liquéfaction, on dispose la préforme dans un moule de finition en un matériau diélectrique à faibles pertes, et on porte l'hydroqel jusqu'à ladite température de liquéfaction en irradiant le moule par un champ électromaqnétique de fréquence comprise entre 108 et 1010 Hz, et on verrouille le moule avant refroidissement. Il est bien connu que les substances polaires, et Particulièrement celles qui contiennent de l'eau, absorbent fortement l'énerqie électromagnétique aux fréquences élevées, notamment dans la qamme précisée ci-dessus. Aussi l'hydroqel confiné dans un moule et irradié dans un tel champ électromaqnétique sera porté à la température de liquéfaction avant que le moule lui même ne chauffe notablement, tant en raison des faibles pertes diélectriques qu'il subit lui-même que de la relative lenteur de la diffusion de chaleur entre l'hvdroqel qui s'échauffe et le moule. Ainsi, dès l'arrêt de l'irradiation électromaqnétique, l'hvdroqel commencera à refroidir au contact des parties du moule: en outre, le verrouillaqe du moule a pour effet de presser l'hydroqel contre les parois de ce moule et donc d'améliorer le contact entre hydroqel et moule. Ainsi l'hYdroqel, au cours du processus de mise en forme de la lentille de contact n'est porté que très peu de temps à la température de liquéfaction, de sorte que sa composition et ses propriétés n'évoluent que très lentement au cours de la fabrication de lentilles de contact successives d'un lot. En outre, les variations de température du moule au cours du cycle de fabrication se situent entre des limites relativement étroites autour de l'ambiante, et notamment le maximum de température est peu élevé. Les moules ne subissent de ce fait que des variations irréversibles de forme pratiquement négligeables (par relâchement de contraintes internes, par exemple), ce qui est appréciable en raison des tolérances de dimension serrées qui sont nécessaires pour la bonne exploitation de la fabrication des lentilles de contact. On appréciera que, contrairement à ce que l'on aurait pu craindre d'hystérésis et d'anisotropie de comportement d'hydroqels soumis à des variations de température rapides dans le cycle de liquéfaction, les lentilles démoulées présentaient d'excellentes qualités dimensionnelles, mécaniques et optiques. On observera qu'il a été proposé antérieurement d'induire la réticulation d'un polymère par irradiation haute fréquence dans un moule pour lentilles de contact souple; ainsi le document de brevet FR-A-2 477 059 décrit la réticulation de monomères acryliques ou vinyliques greffés. Mais il s'agit là d'une application de chauffage par pertes diélectriques à but radicalement différent de celui de la présente invention. En effet, selon le document immédiatement précité, la matière polymérisable doit contenir un catalyseur de polymérisation sensible à la chaleur, avant d'être déposée dans les moules, ce qui limite nécessairement la "vie en pot" du mélange. De plus, la bonne conduite de la polymérisation exige des durées d'irradiation d'au moins une heure, pour maîtriser les risques de surchauffe. En contraste, selon la présente invention, le chauffage a pour résultat d'amener de façon transitoire l'hydrogel à une fluidité appropriée à l'obtention d'un excellent état de surface et une mise en forme définitive. Typiquement, le chauffage sera de l'ordre de la demi-minute. De plus, l'irradiation ne déclenche pas de phénomène exothermique, et reste en conséquence contrôlable. De préférence, la fréquence du champ électromaqnétique sera d'environ 2, 45 GHz, dans une bande du spectre affectée à l'utilisation et l'énergie électromaqnétique pour le chauffaqe, o les qgénérateurs sont aisément disponibles. Les températures de liquéfaction se situeront de Préférence dans les qammes Pratiquées pour la coulée des hydroqels de l'état de la technique, soit 50'-80'C. Les polymères Protéiques préférés sont, soit du tYPe gélatine selon EP-AO 011 523, soit du collagène enrichi en type IV selon FR-A-2 586 703. On notera que les températures de liquéfaction des gélatines se situent en qénéral entre ' et 80'C, tandis que celles des collagènes se situent plutôt entre 50' et 60'C. De préférence, l'intensité du champ électromaqnétique sera réqlée à une valeur telle que la température de liquéfaction sera atteinte après une durée d'irradiation comprise entre 5 et 45 secondes, et mieux 10 et 30. On comprendra que la mesure de la température ne saurait être faite directement en raison, tant de la faible masse des lentilles que de l'environnement lors du chauffaqe. La reproductibilité du résultat du moulage dépend donc étroitement de celle des paramètres de chauffaqe, intensité et durée, déterminées au préalable expérimentalement. Si le chauffaqe de l'hydroqel était strictement adiabatique, la température de liquéfaction serait obtenue lorsque l'hydroqel confiné dans-le moule aurait absorbé une énergie déterminée; par ailleurs, la température du moule ne varierait pas sensiblement, et le refroidissement après verrouillage serait obtenu dans les meilleures conditions. C'est la raison pour laquelle on se fixe une durée maximale de chauffaqe. Mais en contrepartie, plus la durée de chauffaqe est courte, et plus la reproductibilité précise de la durée de chauffaqe est difficile à obtenir: ainsi, est-il utile de fixer une limite inférieure de durée. En outre, le facteur de perte de l'hydroqel croit avec la température, comme celui de la plupart des matières: à utiliser des densités d'éneraie trop élevées, Pour raccourcir la durée de chauffaqe, on risquerait des emballements locaux. La préforme, préparée avec de l'hydroqel à consistance pâteuse, peut comporter une collerette mince entourant une zone utile; le poids de la préforme peut alors excéder celui de la lentille finie de 20 à 40 %. La collerette facilite les manipulations de la préforme, fraqgile, et est éliminée lors du moulaqe. On Peut notamment constituer une plaque d'hydroqel d'épaisseur voisine de l'épaisseur maximale de la lentille. et découper dans cette plaque des rondelles qui constitueraient préforme. On peut encore constituer la préforme avec un volume sensiblement éqal à celui de la lentille finie, le poids de la préforme n'excédant alors celui de la lentille finie que de 2 à 4 %. Les manipulations des préformes sont alors plus délicates, mais les pertes de matières sont plus réduites. On peut faciliter les manipulations de préformes en les munissant, sur au moins une de leurs faces, d'un film de polymère synthétique qui déborde de la préforme sur toute sa périphérie, le film étant apte à moins adhérer au moule qu'au Polymère protéique et étant supprimé lors de la réticulation. Les caractéristiques et avantaqes de l'invention ressortiront d'ailleurs de la-description qui va suivre, assortie d'exemples de réalisation. Les moules utilisés sont classiques, et par exemple du type décrit dans le document de brevet EP O 003 695 avec, essentiellement, une partie concave et une partie convexe qui déterminent entre elles la forme de la lentille de contact avec ses rayons de courbure; le bord de la partie concave est en forme de tronc de cône pour définir le biseau de bord de la lentille, et sa périphérie est anguleuse pour cisailler l'excès périphérique de matière de lentille. Un système de jupe solidaire d'une partie de moule s'engage à frottement sur une zone cylindrique solidaire de l'autre partie. En pressant les parties l'une vers l'autre jusqu'à contact à la périphérie de la cavité qui détermine la forme de la lentille, le moule se verrouille sur la lentille étroitement confinée. Les moules sont réalisés en matériau diélectrique à faibles pertes, notamment en polyamide (RILSAN ) en polycarbonate injecté, ou en polypropylène. Pour les opérations de moulage et verrouillage, on charge les préformes sur une partie des moules, on engage l'autre partie sur la première, sans forcer. Les moules sont alors disposes entre les plateaux d'une presse portative à commande par fluide sous pression, entièrement réalisée en matériaux diélectriques à faible pertes. La presse est introduite dans une enceinte d'un four à micro-onde, la commande de régime est ajustée, et l'énergie électromagnétique appliquée pendant une durée déterminée. Après coupure du chauffage, une pression de fluide est appliquée à la presse en sorte de verrouiller les moules. En variante, les moules sont disposés dans un montage constitué de deux plaques en matériau diélectrique à faible perte, entre les plaques. Apres chauffage, le montage est porté entre les plateaux d'une presse quelconque, pour verrouiller les moules. Après cela, les moules sont portés dans une enceinte réfrigérée vers 4'C, pour que l'hydroqel prenne par gélification une consistance suffisamment ferme pour que les lentilles puissent être démoulées, puis réticulées par contact avec un agent de réticulation, par exemple suivant les processus décrits dans FR-A-2 565 160; elles peuvent aussi être réticulées en phase vapeur. On notera que les opérations qui suivent le moulage -sont en soi connues, de sorte que leur description détaillée serait superflue. EXEMPLE 1. Préparation d'un hydrogel de gélatine On fait gonfler dans 400 ml d'eau désionisée 100 g de qélatine en poudre, pendant une durée de 2 à 11 heures (poids moléculaire: environ 50 000; opalescence 225). Le mélanqe est ensuite porté à 60' + 5'C pendant 30 min en homoqénéisant. L'hydroqel formé, à consistance pâteuse est coulé en préformes dans des moules. On a déterminé sur des échantillons que la température de liquéfaction se situait vers 70'-80'C. Au cours des essais, on a utilisé deux types de préformes. Les unes comportaient une zone centrale sensiblement à la forme de la lentille finie, et une collerette annulaire d'épaisseur 0,3 mm environ; elles ont été obtenues par injection dans un moule de forme complémentaire de celle de la préforme d'une quantité d'hydroqel de poids excédant celui de la lentille finie de 20 à 40 %, en moyenne 30 %. Les autres étaient constituées sensiblement à la forme de la lentille finie; on injectait dans un moule semblable aux moules de lentille finie une quantité d'hydroqel en excédant en poids de celui de la lentille finie de 2 à 4 %, en moyenne 3 %. Les Préformes obtenues peuvent être utilisées immédiatement après démoulaqe. Sinon, elles sont disposées sous dépression dans des alvéoles de plaques en matériau polymère recouvertes d'une feuille de fermeture soudée ou collée, et sont stockées à 4'C environ; les préformes emballées sont ainsi conservées à l'abri d'une déshydratation. Bien entendu, on peut ajouter à l'eau de qonflaqe des aqents aptes à stabiliser le PH et l'aptitude à la qélification; par exemple, on peut ajouter 4q d'alun de fer ammoniacal. EXEMPLE 2. Moulaqe de lentilles Des Préformes préparées suivant l'exemple 1 sont placées dans des moules de lentilles finies, comme il a été décrit plus haut, et ces moules sont disposes entre plateaux d'une pressé portative, ainsi qu'il a été décrit éqalement. La presse et les moules charqés sont placés dans un four à micro-onde à 2,45 GHz. Le four est réqlé pour délivrer une puissance électromaqnétique de 500 watts, et cette puissance appliquée aux moules pendant 30 secondes. Après arrêt de l'irradiation, on applique une pression de fluide à la presse pour verrouiller les moules. Puis ceux-ci sont sortis du four et portés dans une enceinte refroidie à 4'C environ. Lorsque les moules ont pris dans leur ensemble la température de 4'C, les lentilles sont démoulées avec précaution, puis réticulées selon le processus décrit dans FR-A-2 565 160. EXEMPLE 3. Moulaqe de lentilles Des préformes préparées suivant l'exemple 1 sont placées dans des moules, et ces moules sont disposes dans une presse, et l'ensemble mis dans un four à micro-onde, comme dans l'exemple 2. La puissance a été réqlée à 700 watts et la durée de chauffage s'est échelonnée entre 5 et 20 secondes, avec les meilleurs résultats vers 15 secondes. Les lentilles ont été pressées, refroidies et réticulées comme à l'exemple 2. EXEMPLE 4. Préparation d'un hydroqel de collaqène On prend du collaqène de placenta humain enrichi en type IV, préparé suivant les enseiqnements de FR-A-2 586 703, séché en fibres. q de poudre de collaqène est mis à qonfler dans ml de sérum physioloqique (eau désionisée à 9 g/l de NaCl), pendant 2 à 15 heures. Apres qonflement, le mélanqe est porté à une température comprise entre 20 et 45'C, typiquement 30'C pendant 30 min, en homoq6néisant. L'hydroqel obtenu limpide est coulé sur un plateau plan et étalé à la raclette pour former une couche d'épaisseur régulière de 0,5 mm. La température de liquéfaction se situe entre 50' et 60C. Le plateau est ensuite porté dans une enceinte réfrigérée à 4'C environ. Quand il a obtenu sensiblement sa 1 1 température d'équilibre, la plaque d'hydroqel qélifié est décollée, puis des préformes sont découpées dans cette plaque, sous forme de plaquettes circulaires de diamètre 15 à 20 mm. Là encore, les plaquettes Peuvent être utilisées immédiatement pour le moulaqe de lentilles de contact, ou emballées sous dépression dans les alvéoles d'une plaque recouverte d'une feuille collée, et conservées à 4'C. EXEMPLE 5. Moulaqe de lentilles en collaqène Les préformes obtenues suivant l'exemple 4 sont placées dans des moules, ceux-ci disposés entre des plateaux de presse, dans les mêmes conditions qu'aux exemples 2 et 3. La puissance électromaqnétique appliquée à 2,45 GHz, était de 500 watts. Les durées de chauffage se sont échelonnées de 5 à 30 secondes, le meilleur résultat étant obtenu en 20 secondes environ. Les lentilles obtenues après achèvement du processus de fabrication se montrent particulièrement bien tolérées bioloqiquement. On appréciera que, dans le processus de l'invention o les moules ne sont pas préchauffés avant le coulaqe de l'hydroqel, et o le chauffaqe à liquéfaction de l'hydroqel n'élève que peu la température des moules, ces moules parcourent des cycles de température o le minimum se situe vers 4C, et le maximum en dessous de 35'C. Dans ces conditions, les moules ne subissent pratiquement pas d'évolution irréversible de forme, notamment par relâchement de contraintes internes. Ainsi-le processus de l'invention permet une détermination bien précise des formes tridimensionnelles des lentilles finies, et peut accroître la lonqévité des moules. On notera, cependant, que les opérations qui vont du démoulage de la lentille, qui est à sa forme définitive, à l'exécution de la réticulation restent délicates, en raison de la fragilité des hydroqels avant réticulation, et des exiqences sur l'absence de déformations et d'érosion des surfaces des lentilles. Ainsi peut-on garnir les préformes, de préférence du type dont le volume est sensiblement celui de la future lentille finie, d'un film d'un polymère synthétique, déposée sur une ou sur les deux surfaces de la préforme, en débordant franchement sur le pourtour. Le polymère synthétique peut être, par exemple, un alcool polYvinylique. Ce aarnissaqe peut s'effectuer par pulvérisation du polymère dans un solvant, l'épaisseur du film déposé se situant entre et 50 Pm. Ce film protèce les surfaces optiques de la lentille, du contact du moule lors de l'opération de liquéfaction de l'hvdroqel, et lors du démoulaae de la lentille, qr&ce au fait que l'adhérence du film est plus faible vers le moule que vers l'hydroqel. Par ailleurs, ce film va disparaître pour la réticulation, soit qu'on le supprime avant la réticulation, soit qu'il se dissolve dans le milieu porteur de l'aqent de réticulation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une lentille de contact souple à partir d'un polymère protéique bioloqique, o l'on constitue un hydroqel par hydratation du polymère protéique, on confine une quantité déterminée de l'hydroqel dans la cavité d'un moule en au moins deux parties, apte à définir, après verrouillaqe réciproque de ses parties, une forme tridimensionnelle et un état de surface de lentille finie, l'hydroqel étant liquéfié à une température supérieure à 'C, puis qélifié par refroidissement dans le moule, après quoi l'hydroqel est réticulé par contact avec un aqent de réticulation, procédé caractérisé en ce que l'on constitue une préforme de lentille à partir d'une quantité convenable d'hydroqel au moins éqale à ladite quantité déterminée, à une température intermédiaire entre l'ambiante et la température de liquéfaction, on dispose la préforme dans un moule de finition en un matériau diélectrique à faibles pertes, on porte l'hydroqel jusqu'à ladite température de liquéfaction en irradiant le moule par un champ électromaqnétique de fréquence comprise entre 108 et 1010 Hz, et on verrouille le moule avant refroidissement. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence du champ électromaqnétique est d'environ 2,45 GHz. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température de liquéfaction est comprise entre 50 et 80'C. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le polymère protéique bioloqique est du type gélatine. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 & 3, caractérisé en ce que le polymère protéique bioloqique est un collaqène enrichi en type IV. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que l'intensité du champ électromaqnétique est réqlée à une valeur telle que la température de liquéfaction soit atteinte après une durée d'irradiation comprise entre 5 et 45 secondes. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la durée d'irradiation est comprise entre 10 et 30 secondes. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on constitue la préforme avec une collerette entourant une zone utile correspondant à la lentille finie, le poids de la préforme excédant celui de la lentille finie de 20 à 40 %. 9. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on constitue la préforme par découpe circulaire dans une plaque d'hydroqel d'épaisseur voisine de l'épaisseur maximale de la lentille finie, le volume de la préforme excédant celui de la lentille finie. 10. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on constitue la préforme sensiblement au volume de la lentille finie, le poids de la préforme excédant celui de la lentille finie de 2 à 4 %. 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la préforme est munie, au moins sur une de ses faces, d'un film de polymère synthétique qui déborde de la préforme sur toute sa périphérie, ce film étant apte à moins adhérer au moule qu'au polymère protéique, et étant supprimé lors de la réticulation.