SOFT CONTACT LENSES

Abstract: 1. Contact-optical items, especially contact lenses and scleral lenses, composed of water-absorbing, crosslinked copolymers of olefinically unsaturated monomers, characterized in that the copolymer contains polymerized in 5 to 55% by weight of a N-vinylamide of the general formula see diagramm : EP0184729,P6,F2 in which R and R' represent, independently of one another, C1 -C4 -alkyl groups.

Description: Weiche kontaktoptische Gegenstände Die Erfindung betrifft weiche kontaktoptische Formkörper, insbesondere Kontaktlinsen und Sklerallinsen, aus vernetzten, hydrophilen Copolymerisaten olefinisch ungesättigter Verbindungen, die neben an sich aus der Kontaktoptik bekannten Monomeren als hydrophilen Monomerbaustein N-Alkyl-N-vinylcarbonsäureamide enthalten. Die erfindungsgemässen Formkörper haben ein geringeres Wasseraufnahmevermögen als konventionelle Weichlinsen, eine bessere Verträglichkeit bei längeren Tragezeiten, und zeigen keine Tendenz zur Migration von niedermolekularen Bestandteilen. Weiche hydrophile Kontaktlinsen aus Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) wurden in den Jahren 1963 bis 1965 (vor allem in der CSSR) entwickelt. Von Kontaktlinsenträgern wurde dieser Linsentyp wegen des angenehmen Tragegefühls recht schnell akzeptiert. Die mechanische Beanspruchung des Hornhautgewebes ist bei weichen Linsen geringer als bei harten Linsen; ausserdem wird der Stoffwechsel der Hornhaut weniger beeinflusst. Einfache Anpassung, kurze Eingewöhnung und guter Tragekomfort waren dafür ausschlaggebend, dass weiche hydrophile Linsen sich in kurzer Zeit einen beträchtlichen Marktanteil eroberten. Nach über einem Jahrzehnt Erfahrungen mit HEMA-Linsen sind jedoch auch Nachteile dieser Materialgruppe bekanntgeworden. So tritt nach längerem Tragen von weichen hydrophilen HEMA-Linsen eine Beeinträchtigung der Verträglichkeit auf. Die Ursachen hierfür sind vor allem in Pflegemitteln enthaltene Konservierungsstoffe, Pflegemittel in Verbindung mit dem Linsenmaterial und schädliche Wirkungen des Materials selbst. HEMA-Materialien können toxische Schäden am Auge hervorrufen. Im klinischen Bild sind solche Schäden, neben den subjektiv vom Kontaktlinsenträger geäusserten Beschwerden, an Hyperämien im Limbusbereich und Verbreiterungen des Randschlingengefässnetzes mit mehr oder weniger stark ausgebildeten Hornhautvaskularisationen erkennbar. Letzere sind irreversi bel und treten nicht selten ohne subjektive Beschwerden auf. Restmonomere und Vernetzer spielen hierbei eine Rolle. Ihr Einfluss auf die biologische Verträglichkeit ist nachweisbar. Xhnliche Erscheinungen sind auch beim Tragen von Kontaktlinsen aus Copolymeren des HEMA festzustellen. Seit einiger Zeit werden für hochhydrophile Kontaktlinsen "HEMA-freie" Polymere oder Copolymere wie z.B. Polyvinylpyrrolidon oder Vinylpyrrolidon/Methylmethacrylat Copolymere verwendet; sie sollen eine bessere Augen verträglichkeit als HEMA-Linsen aufweisen. Diese sogenannten Hydrogellinsen sind hydrophile Polymernetzwerke auf Basis wasserlöslicher Monomere, die in der Lage sind, 25 bis über 70 Gew.-% Wasser, bezogen auf die hydratisierte Form, aufzunehmen und die infolge der Wasseraufnahme erweichen. Unter den wasserlöslichen Monomeren haben die N-Vinyllactame in Kombination mit Polyallyl Vernetzern eine bedeutende Rolle gewonnen. Zum Stand der Technik seien beispielsweise die US-Patentschrift 4 158 089 und die Europäischen Patentschriften 79 720, 79 721, 106 650 sowie Shell Polym. 7 (1983), N.3, S. 69-71 genannt. Weiche Hydrogellinsen besitzen gegen über Linsen aus harten und halbharten Materialien mit geringem Wasseraufnahmevermögen, z.B. Polymethylmethacrylat, Polysilylmethacrylaten, Celluloseacetobutyrat u.a., anfänglich auf Grund ihrer Weichheit und Anschmiegsamkeit einen höheren Tragekomfort, haben aber den Nachteil, dass sie mechanisch leicht zu beschädigen sind. Zur Erhöhung der Zugfestigkeit wurde daher der Vorschlag gemacht, der Monomermischung 0,9 bis 5 Gew.-% Methacrylsäure zuzusetzen (siehe die Europäische Patentschrift Nr. 106 650). Restliche monomere Methacrylsäure besitzt jedoch in Kontaktlinsenmaterialien eine hohe toxische Wirkung, so dass nach einem Weg gesucht werden muss, eine hohe mechanische Festigkeit ohne Zusatz von Methacrylsäure zu erreichen. Bei Linsen aus N-Vinyllactam-Monomer enthaltenden Polymeren beobachtet man häufig nach längerem Tragen eine leichte Eintrübung sowie eine Braunverfärbung. Hydrogellinsen haben darüber hinaus den Nachteil, dass sie leicht zu beschädigen sind, einer intensiven Pflege bedürfen, und Stoffwechselprodukte, Pflegemittel sowie Bakterien anlagern und aufnehmen können. In den letzten Jahren sind neue Linsen aus harten und halbharten Materialien, z.B. Polysilylmethacrylaten, Celluloseacetobutyrat u.a., mit geringem Wasseraufnahmevermögen entwickelt worden, die inzwischen einen beträchtlichen Marktanteil erringen konnten. Gute Verträglichkeit, einfache Pflege und gute optische Eigenschaften des Materials sind hierfür ausschlaggebend. Obwohl die Entwicklung dieser Linsenmaterialien positiv zu bewerten ist, besteht seit langem der Wunsch nach einem weichen, kautschukelastischen Material geringerer Wasseraufnahme, insbesondere für VT (verlängerte Trage zeit) -Linsen. Dieser Wunsch konnte zum Teil mit Linsen aus Silikonkautschuk erfüllt werden. Bei der Silikonlinse treten jedoch Probleme mit der Benetzbarkeit auf. Sie muss darüber hinaus in einem speziellen Herstellungsprozess gegossen werden. Das kostengünstigere Drehverfahren ist bei Silikonkautschuk nicht anwendbar. Es wurde gefunden, dass man ein zur Herstellung von kontaktoptischen Formkörpern geeigneten Copolymer erhält, wenn man bei der Herstellung des vernetzten Copolymerisats als hydrophiles Monomer ein N-Alkyl-N-vinylcarbonsAure- amid, gegebenenfalls neben anderen hydrophilen Monomeren, mitverwendet. Dieses Material vereinigt in sich Vorteile der harten Materialien, wie gute optische Eigenschaften, relativ geringes Wasseraufnahmevermögen1 geringer Pflegeaufwand und Herstellbarkeit dünner Linsen infolge der mechanischen Stabilität des Materials, und Vorteile der weichen, kautschukelastischen Materialien, wie geringe mechanische Belastung der Augengewebe, hoher Tragekomfort. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind kontaktoptische Formkörper, insbesondere Kontaktlinsen und Sklerallinsen, aus Wasser aufnehmenden, vernetzten Copolymerisaten olefinisch ungesättigter Monomere, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass das Copolymerisat 5 bis 55 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 35 Gew.-%, eines N-Vinylamids der allgemeinen Formel EMI5.1 in welcher R und R' unabhängig voneinander für C1-C4-Alkyl gruppen, vorzugsweise Methyl, stehen, einpolymerisiert enthält. Erfindungsgemäss sind die N-Methyl-, N-vinylamide von Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure bevorzugt. Be sonders bevorzugt ist das N-Methyl-, N-vinylacetamid. Neben den kennzeichnenden Monomeren können bei der Herstellung des Copolymerisats in der Kontaktoptik an sich bekannte Monomere eingesetzt werden, wobei aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und arali phatische Methacrylsäureester mit l bis 8 C-Atomen im Esterteil bevorzugt sind. Beispiele hierfür sind Methyl-, Ethyl-, n-, i- und t-Butyl-, Cyclohexyl-, Benzyl- und Phenylmethacrylat, insbesondere Methylmethacrylat und die Butylmethacrylate. Eine weitere bevorzugte Klasse von Monomeren sind die oben erwähnten Vinyllactame, insbesondere N-Vinylpyrrolidon. Beispiele für weitere an sich bekannte Monomere sind all gemein die C1-Cl2-Alkyl- oder Cycloalkylester der Acryl säure oder Methacrylsäure; Methacrylsäure; Acrylsäure; Monohydroxy- oder Dihydroxy-C2-C6-alkylester der (Meth) acrylsäure sowie deren Alkylether wie z.B. 2-Hydroxy ethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2,3-Dihydroxy propylmethacrylat, 1,4-Butandiol-monoacrylat, 2-Ethoxy ethyl-methacrylat; Glycidylmethacrylat; Vinylacetat, Vinyllaurat, Vinylpropionat, Vinylversat, sowie Meth acrylsäure-2-oxyethylethylester. Die erfindungsgemäss einzusetzenden Copolymerisate müssen vernetzt sein. Die Vernetzung kann in an sich bekannter Weise, z.B. durch Einwirkung hochenergetischer Strahlung, z.B. Elektronenstrahlen, auf das fertige Copolymerisat oder durch Mitverwendung von 0,01 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 1 Gew.-%, an mindestens 2 olefinisch ungesättigte Gruppen aufweisenden Vernetzern bei der Copolymerisation bewirkt werden. Erfindungsgemäss geeignete Vernetzer sind A) (Meth)acrylester-Vernetzer und/oder B) Vinyl- oder Allyl-Vernetzer. Die Vernetzer A) sind an sich bekannte Verbindungen, welche neben einer (Meth)acrylestergruppe noch mindestens eine weitere gleiche oder verschiedene olefinisch ungesättigte Gruppe aufweisen. Hierzu gehören Acrylsäureoder Methacrylsäureester von mehrfunktionellen Alkoholen, wie z.B. Ethylenglykoldimethylacrylat, Propylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykol-dimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, 1,4-Butandiol-dimethacrylat, 1,6-Hexandiol-dimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythrittri- und tetramethacrylat, Methyl-1,5-pentandiol-dimethacrylat, Dihydrodicyclopentadienylmonomethacrylat, Allylmethacrylat, Vinylmethacrylat, Bisphenol-A-dimethacrylat, sowie die entsprechenden Acrylsäureester. Die Vernetzer B) weisen mindestens zwei olefinisch ungesättigte Gruppen (Vinyl- oder Allylgruppen), jedoch keine (Meth)acrylestergruppierung auf. Beispiele für solche, an sich bekannte, Monomere sind 3utandiol-divinylether, Divinylethylenharnstoff, Divinylpropylenharnstoff, Divinyladipat, Divinylbenzol, Divinylphthalat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Diethylenglykol-diallyl carbonat, Diallylmaleat, Diallylitaconat, Trimethylolpropan-di- und Triallylether, Triallyltrimellitat, N,N Diallylmelamine, etc. Vorzugsweise werden bei der Copolymerisation sowohl Vernetzer D) als auch Vernetzer E) in einem Gewichtsverhältnis von 1:3 bis 3:1, bevorzugt 1:2 bis 2:1, insbesondere ca. 1:1, eingesetzt. Die Kombination der beiden Vernetzertypen ist vorteilhaft für die Transparenz und Radienstabilität der aus dem Copolymerisat gefertigten Linsen und Schalen und führt dazu, dass die Materialien nur sehr geringe Anteile (C0,5 Gew.-%) an wasserextrahierbaren Anteilen enthalten. Die vernetzte Copolymerisation der olefinisch ungesättigten Monomeren kann nach herkömmlichen Techniken der radikalischen Polymerisation erfolgen, z.B. ausgelöst durch Wärme, Licht oder durch in Radikale zerfallende Initiatoren. Bevorzugt ist die Lichtpolymerisation, wie sie ausführlich in DE-OS 3 300 345 und Int. Chim. 1983, Nr. 242, S. 121-126, beschrieben ist. Die Polymerisation kann dabei als sogenannte Blockpolymerisation in Plattenkammern, Glasröhren oder Kunststoffnäpfchen durchgeführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform ist die Polymerisation der Bestandteile in Kunststoffnäpfchen aus Polyolefinen, wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polymethylpenten-1, Polyamiden oder Polyacetalen. Die Näpfchen können die für einen Rohling oder auch für die fertige Linse entsprechende Gestalt haben. Die Polymerisation kann auch unter Zusatz von Ethylenglykol erfolgen, das später mit Wasser ausgewaschen wird. Je nach Anteil der hydrophilen Monomerbausteine im Copolymerisat kann dessen Wasseraufnahmevermögen in weiten Grenzen variiert werden, z.B. zwischen 6 und 70 Gew.-%, bezogen auf hydratisierten Zustand. Gegenüber herkömmlichen Weichlinsen haben die erfindungsgemässen Produkte jedoch den Vorteil, dass sie auf ein geringeres Wasseraufnahmevermögen eingestellt werden können, und trotzdem auf dem Auge den angestrebten Tragekomfort einer Weichlinse aufweisen. Das erfindungsgemäss zu verwendende Material ist hervorragend geeignet zur Herstellung von dünnen bis sehr dünnen VT-Linsen. Infolge der geringen Wasseraufnahme findet bei der Hydratisierung nur eine geringe Dickenzunahme statt. Unter dünnen bis sehr dünnen Linsen versteht man Linsen mit einer Mittendicke von 0,04 bis 0,15 mm bei Konstruktion für Minuslinsen (zur Korrektur von Kurzsichtigkeit), bzw. von 0,08 bis 0,4 mm bei Pluslinsen (Korrektur von Weitsichtigkeit) und 0,1 bis 0,4 mm bei Aphakielinsen (Korrektur von Linsenlosigkeit). Durch entsprechende Innen-Geometrien (asphärische Bauart) kann ein erhöhter Austausch an Tränenflüssigkeit erzeugt werden, wie es heutzutage bei Hartlinsen schon Stand der Technik ist, und damit die Verträglichkeit auf dem Auge erhöht werden. Die dünnen bis sehr dünnen Linsen besitzen gegenüber herkömmlichen Linsen mit einer Mittendicke von mehr als 0,15 mm eine erhöhte Durchlässigkeit für Sauerstoff, was sich insbesondere bei verlängertem Tragen von Kontaktlinsen als Vorzug erweist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Weichlinsen besteht darin, dass sie sich auch nach längerem Tragen auf dem Auge nicht eintrüben, sich nicht braun verfärben und neben einer hervorragenden Verträglichkeit auf dem Auge eine besonders gute Radienstabilität und optische Stabilität aufweisen. Im Gegensatz zu handelsüblichen hydrophilen Kontaktlinsen auf Basis von N-Vinylpyrrolidon enthalten er findungsgemässe Linsen keine nennenswerten mit Wasser extrahierbaren Anteile (vorzugsweise < 0,1 Gew.-%). Die auch in den nachstehenden Beispielen beschriebene Blockpolymerisation in Plattenkammern ermöglicht erstmals die biologische Chargenprüfung von Weichlinsenmaterialien, da in einem Ansatz grössere homogene Platten (vorzugsweise mit mehr als 1 m2 Fläche) hergestellt werden können, aus denen sich eine grosse Zahl (z.B. mehr als 1000 Stück) an Rohlingen mit völlig gleicher chemischer Zusammensetzung stanzen lassen. Beispiel 1 Monomermischungen der in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung wurden in zylindrischen Näpfchen aus Poly-4-methylpenten-1 mit 12 mm Durchmesser und 4 mm Höhe 6 Tage bei Raumtemperatur mit einer UV-Fluores- zenzlampe bestrahlt. Die erhaltenen Knöpfe (Blanks) wurden danach 6 Stunden bei 80 C und 2 Stunden bei 1200C getempert. Aus den Knöpfen wurden durch Drehen und Polieren Kontaktlinsen hergestellt. Tabelle 1 Zusamensetzung in Gew.-% A B C D E n-sutylmethacrylat 78,99 - 53,99 73,99 iso-Butylmethacrylat - 71,99 - - 68,99 N-Methylvinylacetamid 20 25 30 20 30 Methylmethacrylat 20 - Vinylversat - 2 - - Methacrylsäure -2 i- ethyl-ethylester - - - 5 Ethylenglykoldimethacrylat 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Triallylcyanurat 0,5 - 0,5 0,5 0,5 Divinylpropylenharnstoff - 0,5 - - Azodiisobuttersäuredi- nitril 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Die aus den Materialien A bis E hergestellten Linsen wurden 6 Stunden bei Raumtemperatur in 5-proz. H2O2-Lösung behandelt und danach 6 Tage mit lonenaustauschwasser dialysiert. An den hydratisierten Linsen konnten mit der Spaltlampe keine Schlieren, Trübungen oder Lichtstreuung beobachtet werden. Die Eigenschaften der Linsen sind in der Tabelle 2 zusammengestellt: Tabelle 2 Linsenmaterial A B C D E Glasübergangstemperatur im trockenen Zustand, (OC) 35 30 40 25 28 Glasübergangstemperatur im hydratisierten Zustand, (OC) 22 23 25 15 22 Wasseraufnahmevermögen, bez. auf hydratisierten Zustand (Gew. -%) 5 8 10 8 10 Dicken zunahme bei Hydratisierung (%) 2 3,5 3,5 3,5 4 Die Prüfung der Linsen im Tierversuch am Kaninchenauge ergab auch nach 21 Tagen ununterbrochenen Tragens eine gute Biokompatibilität des Materials. Zur Bestimmung der Dickenzunahme wurden fertig gedrehte trockene Linsen 6 Tage in physiologischer Kochsalzlösung bei 200C gelagert. Zur Bestimmung der extrahierbaren Anteile wurden die Linsen nach der Lagerung gewaschen, 24 Stunden bei 800C getrocknet und zurückgewogen. In jedem Fall betrug der Gewichtsverlust weniger als 0,1 Gew.-%. Die Radienstabilität betrug ca. 0,05 mm, die Lichtdurchlässigkeit bei 4,5 mm Schichtdicke ca. 90 %. Beispiel 2 Monomermischungen der in der nachstehenden Tabelle 3 aufgeführten Zusammensetzung wurden in Glasplattenkammern der Abmessungen 250 x 250 x 5 mm, versehen mit einer Dichtschnur, unter N2 nach sorgfältigem Entgasen im Vakuum gefüllt und 6 Tage mit einer UV-Fluoreszenzlampe bestrahlt. Die Platten wurden 24 Stunden bei 800C und danach 2 Stunden bei 140 C getempert. Aus den Platten wurden Rohlinge vom Durchmesser 12,5 mm gestochen, die 6 Tage in entionisiertem Wasser dialysiert wurden. Nach dem Trocknen der Rohlinge wurden hieraus Kontaktlinsen verschiedener Dicke gedreht und poliert. Zusammensetzung in Gew.-% A B C D E N-Vinylpyrrolidon 55 55 50 55 60 N-Methyl-vinylaoetamid 5 10 10 5 5 Methylrtethacrylat 39,99 33,99 33,99 33,99 33,99 2-drryethylmethacrylat - - 5 - Methacrylsäure-2- > yethyl- - - - 5 ethylester Ethylenglykolt5heth- 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 acrylat Triallylcyanurat 0,5 0,5 - 0,5 0,5 Divinyladipat - - 0,5 - Azodiisobuttersäure- 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 dinitril Wasseraufnahmevermögen, bezogen auf hydralisierten Zustand (Gew.-%) 54 62 68 56 62 Die Messung der Innenradien bei Mittendicken bis zu 0,08 mm ergab gute Radienstabilitäten (Xnderungen 0,1 mm). Bei der Prüfung an der Spaltlampe konnten keine Schlieren oder Trübungen gefunden werden. Lichtdurchlässigkeit: 90% bei 4,7 mm Schichtdicke. Der mit Wasser extrahierbare Anteil lag in allen Fällen unter 0,1 Gew.-%. Der Tierversuch am Kaninchenauge ergab auch nach 21 Tagen ununterbrochenen Tragens gute biologische Verträglichkeit des Materials mit dem Auge.

Claims: Patentansprüche 1. Kontaktoptische Gegenstände, insbesondere Kontakt linsen und Sklerallinsen, aus Wasser aufnehmenden, vernetzten Copolymerisaten olefinisch ungesättigter Monomere, dadurch gekennzeichnet, dass das Copoly merisat 5 bis 55 Gew.-% eines N-Vinylamids der allgemeinen Formel EMI15.1 enthält, in welcher R und R' unabhängig voneinander für C1- C4-Alkyl- gruppen stehen einpolymerisiert enthält.. 2. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat 8 bis 40 Gew.-% des N-Vinylamids enthält. 3. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat 10 bis 35 Gew.-% des N-Vinylamids enthält. 4. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R für Methyl steht. 5. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass R' für Methyl steht. 6. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat als weiteren Monomerbaustein ein N-Vinyllactam, insbe sondere N-Vinylpyrrolidon, enthält. 7. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat als weiteren Monomerbaustein einen Methacrylsäureester, insbesondere Methyl-, Ethyl-, Butyl-, Cyclohexyl-, Benzyl- und/oder Phenylmethacrylat, enthält. 8. Kontaktoptische Gegenstände nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Copolymerisats 0,01 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, an mindestens 2 olefinisch ungesättigte Gruppen aufweisenden Vernetzern mitver wendet wurden. 9. Formkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination von (Meth)acrylsäureester-Ver netzer und Vinyl- oder Allyl-Vernetzer verwendet wur de. 10. Formkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis der Vernetzer zwischen 1:3 und 3:1 liegt.

Inventors: GEYER, OTTO-CHRISTIAN, DR., WINGLER, FRANK, DR.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1985
Main classification: G02B1
IPC codes: G02B1, C08F226