ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНЗА С ПАССИВНОЙ СИСТЕМОЙ ОКРАШИВАНИЯ НА ОСНОВЕ СОБЫТИЯ
OPHTHALMIC LENS WITH A PASSIVE EVENT-BASED COLORATION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
В настоящем изобретении описаны способы, аппарат и устройства, относящиеся к офтальмологическим линзам с механизмом окрашивания на основе события, причем механизм окрашивания на основе события может обеспечивать визуальную индикацию при возникновении заранее определенного события. В частности, в настоящем изобретении описаны механизмы окрашивания на основе события, которые могут не требовать источника питания.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, традиционно включало в себя биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или терапевтическими свойствами. Например, контактная линза может обеспечивать одно или более из функциональности коррекции зрения, косметического улучшения и терапевтических эффектов. Каждая функция обеспечивается физической характеристикой линзы. Конфигурация, в которой используется светопреломляющее свойство линзы, может обеспечивать функцию коррекции зрения. Пигмент, включенный в линзу, может обеспечивать косметическое улучшение. Активный агент, включенный в линзу, может обеспечивать терапевтическую функциональность. Такие физические характеристики можно реализовать без введения линзы в состояние с энергообеспечением.
Функциональность офтальмологической линзы может не ограничиваться офтальмологическими функциями. При помещении на глаз офтальмологическая линза находится в контакте со средой глаза, такой как слезная жидкость, которая может включать в себя компоненты, аналогичные содержащимся в крови. Соответственно, офтальмологическая линза может обеспечивать платформу для отслеживания конкретных свойств среды глаза, таких как компоненты слезной жидкости.
Может возникнуть необходимость в усовершенствовании процесса, способов и полученных устройств для реализации различных типов механизмов окрашивания на основе события. Можно предположить, что некоторые из решений для пассивных вставок с механизмами окрашивания на основе события могут обеспечивать новые аспекты для устройств с энергообеспечением и других биомедицинских устройств. Таким образом, большое значение имеют новые способы, устройства и аппарат, относящиеся к офтальмологическим линзам с пассивными механизмами окрашивания на основе события.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся к офтальмологической линзе с механизмом окрашивания на основе события. Офтальмологическая линза может содержать участок мягкой линзы, причем участок мягкой линзы может содержать полимеризованную реакционную смесь мономера и механизм окрашивания на основе события, при этом механизм окрашивания на основе события способен запускать визуальную индикацию в офтальмологической линзе при возникновении заранее определенного события, при этом механизм окрашивания на основе события может находиться в контакте с частью участка мягкой линзы. Механизмы окрашивания на основе события могут быть по меньшей мере частично видимыми для пользователя.
В некоторых вариантах осуществления заранее определенный компонент слезной жидкости может указывать на заранее определенное событие. Например, заранее определенный компонент может содержать патоген, биомаркер или активный агент. В некоторых таких вариантах осуществления механизм окрашивания на основе события может дополнительно содержать резервуар, который содержит вещество, причем вещество может быть способно взаимодействовать с заранее определенным компонентом, при этом взаимодействие способно вызывать окрашивание или изменение цвета в пределах резервуара, а также первый инкапсулирующий слой, который способен содержать резервуар, при этом инкапсулирующий слой может быть проницаемым для заранее определенного компонента. Окрашивание или изменение цвета может быть обратимым.
Альтернативно состояние среды глаза может указывать на заранее определенное событие. В некоторых таких вариантах осуществления механизм окрашивания на основе события может дополнительно содержать резервуар, который содержит вещество, причем вещество способно реагировать на состояние, при этом реакция способна вызвать окрашивание или изменение цвета в пределах резервуара, а также инкапсулирующий слой, который способен содержать резервуар. Например, состояние может представлять собой температуру среды глаза, а вещество может представлять собой жидкий кристалл. Жидкий кристалл может быть способен изменять цвет на основании заранее определенного изменения температуры в среде глаза. Окрашивание или изменение цвета может быть обратимым.
В других альтернативных примерах механизм окрашивания на основе события может содержать реакционноспособную молекулу, причем реакционноспособная молекула может быть способна взаимодействовать с заранее определенным компонентом, при этом взаимодействие способно вызывать окрашивание или изменение цвета в реакционноспособной молекуле, а также фиксатор вблизи реакционноспособной молекулы, при этом фиксатор может быть способен удерживать молекулу в пределах участка мягкой линзы. Окрашивание или изменение цвета может быть обратимым.
Реакционноспособная молекула может содержать участок связывания, который способен связываться с заранее определенным компонентом, причем связывание может быть способно изменять конфигурацию реакционноспособной молекулы, участок, обеспечивающий тушение, размещенный на первом конце первого участка связывания, и участок, обеспечивающий окрашивание, размещенный на втором конце первого участка связывания. Например, участок, обеспечивающий окрашивание, может содержать флуорофор или хромофор. Изменение конфигурации может быть способно обеспечивать окрашивание или изменение цвета.
Альтернативно, реакционноспособная молекула может содержать участок связывания, способный связываться с заранее определенным компонентом, причем связывание способно изменять конфигурацию реакционноспособной молекулы, и пару для Ферстеровского резонансного переноса энергии, содержащую донорский участок, обеспечивающий окрашивание, размещенный на первом конце второго участка связывания, и акцепторный участок, обеспечивающий окрашивание, размещенный на втором конце второго участка связывания, который способен получать энергию от донорского участка, обеспечивающего окрашивание. Изменение конфигурации может быть способно обеспечивать окрашивание или изменение цвета.
В некоторых из таких вариантов осуществления фиксатор может содержать жесткую вставку. Жесткая вставка может иметь кольцевую форму, способную очерчивать границу оптической зоны глаза, причем жесткая вставка способна фиксировать множество реакционноспособных молекул. Множество реакционноспособных молекул может быть способно взаимодействовать со множеством заранее определенных компонентов или может быть способно взаимодействовать с одним и тем же заранее определенным компонентом.
В других вариантах осуществления механизм окрашивания на основе события может дополнительно содержать резервуар, который содержит окрашенное вещество, причем окрашенное вещество имеет ограниченную видимость при размещении внутри резервуара, и инкапсулирующий слой, который способен инкапсулировать резервуар. Наступление заранее определенного события способно разрушить инкапсулирующий слой, причем разрушение третьего инкапсулирующего слоя способно высвободить окрашенное вещество из резервуара. Механизм окрашивания на основе события может дополнительно содержать другой резервуар вблизи первого резервуара, причем окрашенное вещество может высвобождаться во второй резервуар, при этом окрашенное вещество может быть лучше видимо во втором резервуаре, чем в первом резервуаре.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлен пример осуществления офтальмологической линзы с пассивным механизмом окрашивания на основе события.
На Фиг. 2 представлен альтернативный вариант осуществления пассивных механизмов окрашивания на основе события, включенных в офтальмологическую линзу.
На Фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления пассивных механизмов окрашивания на основе события, включенных в офтальмологическую линзу.
На Фиг. 4 представлен альтернативный вариант осуществления офтальмологической линзы с пассивным механизмом окрашивания на основе события.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении описано устройство офтальмологической линзы с пассивным механизмом окрашивания на основе события. Как правило, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения в офтальмологическую линзу могут быть встроены механизмы окрашивания на основе события, включая механизмы с жесткой вставкой или несущей вставкой. Пассивные механизмы окрашивания на основе события можно активировать без использования источника питания. Вместо этого они могут граничить или взаимодействовать со средой глаза. Эта близость к среде глаза может обеспечивать широкий диапазон событий.
Например, в некоторых вариантах осуществления событие может представлять собой конкретную или пороговую концентрацию биомаркера в слезной жидкости. Отслеживание концентрации определенных биомаркеров в слезной жидкости может позволить пациенту или врачу разработать более эффективную схему терапии, например, с использованием фототерапии и уровней мелатонина. Альтернативно окрашивание может позволить предупредить пациента о неэффективных или опасных уровнях биомаркера, которые в зависимости от биомаркера могут представлять собой высокие уровни или низкие уровни. Например, высокие уровни глюкозы у пациента с диабетом могут потребовать принятия безотлагательных мер.
Альтернативным примером события могут служить уровни лекарственного средства в слезной жидкости. Некоторые лекарственные средства наиболее эффективны в конкретном диапазоне концентраций, а некоторые могут быть даже опасными в концентрациях выше этого диапазона. Такие лекарственные средства могут включать в себя, например, средства для лечения психических расстройств, заболеваний щитовидной железы или дегенеративных заболеваний головного мозга, таких как болезнь Альцгеймера.
Например, вальпроевая кислота представляет собой распространенное лекарственное средство, которое может применяться для лечения эпилепсии или биполярного расстройства в более низких дозах. Для отслеживания концентрации лекарственного средства с целью обеспечить, чтобы концентрация находилась в пределах терапевтического, а не токсического диапазона, что может вызвать, например, почечную недостаточность или усиление симптомов психического расстройства, может потребоваться частое проведение анализов крови. Система постоянного отслеживания может позволить пациенту поддерживать безопасные и эффективные уровни.
Acanthamoeba keratitis
Pseudomona aeruginosa
Neisseria gonorrhoeae
Staphylococcus
Streptococcus
S. aureus
Другие события могут включать в себя наличие или концентрацию конкретных патогенов, например, тех, которые могут вызывать инфекции глаз или могут указывать на неглазные инфекции или заболевания, такие как кератит, конъюнктивит, язвы роговицы и целлюлит. Такие патогены могут включать в себя, например, , , , а также штаммыи , такие как .
В представленных ниже разделах будут приведены подробные описания вариантов осуществления настоящего изобретения. Описание как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления представляет собой лишь примеры осуществления, и следует понимать, что специалисту в данной области будут понятны возможности внесения изменений, модификаций и создания альтернатив. Таким образом, следует понимать, что упомянутые примеры осуществления не ограничивают объем настоящего изобретения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В этом описании и пунктах формулы изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут применяться различные термины, для которых будут применимы следующие определения.
Задний криволинейный элемент или задний элемент вставки - в настоящем документе относится к сплошному элементу многоэлементной жесткой вставки, который после сборки в упомянутой вставке занимает положение на стороне линзы, которая находится сзади. В офтальмологическом устройстве упомянутый элемент будет размещен на стороне вставки, которая ближе к поверхности глаза пользователя. В некоторых вариантах осуществления задний криволинейный элемент может содержать и включать в себя область в центре офтальмологического устройства, через которую свет может проходить в глаз пользователя и которую можно назвать оптической зоной. В других вариантах осуществления элемент может иметь форму кольца, в которой он не содержит или не включает в себя некоторые или все из областей в оптической зоне. В некоторых вариантах осуществления офтальмологической вставки может быть множество задних криволинейных элементов и один из них может включать в себя оптическую зону, в то время как другие могут иметь форму кольца или участков кольца.
Компонент - в настоящем документе относится к устройству, способному потреблять электрический ток от источника энергии для выполнения одного или более из изменения логического состояния или физического состояния.
Инкапсулировать - в настоящем документе относится к созданию барьера для отделения объекта, такого как, например, несущая вставка, от смежной с объектом среды.
Инкапсулирующий материал - в настоящем документе относится к слою, образованному вокруг объекта, такого как, например, несущая вставка, который создает барьер, отделяющий объект от смежной с объектом среды. Например, инкапсулирующие материалы могут быть образованы из силиконовых гидрогелей, таких как этафилкон, галифилкон, нарафилкон и сенофилкон, или другого гидрогелевого материала для контактных линз. В некоторых вариантах осуществления инкапсулирующий материал может быть полупроницаемым, чтобы удерживать установленные вещества в пределах объекта и предотвращать попадание в объект установленных веществ, таких как, например, вода.
С энергообеспечением - в настоящем документе относится к состоянию способности подавать электрический ток или хранить внутри себя запас электрической энергии.
Энергия - в настоящем документе относится к способности физической системы к совершению работы. Многие способы применения в пределах настоящего изобретения могут относиться к упомянутой способности выполнять электрические действия при совершении работы.
Источник энергии - в настоящем документе относится к устройству, способному подавать энергию или переводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.
Событие - в настоящем документе относится к определенному набору параметров, таких как, например, уровень биомаркера, уровень подачи питания, уровень рН или визуальное распознавание конкретного объекта. Событие может быть специфичным для пользователя, таким как уровень лекарственного средства, или может быть по существу применимо ко всем пользователям, таким как температура.
Передний криволинейный элемент или передний элемент вставки - в настоящем документе относится к сплошному элементу многоэлементной жесткой вставки, который после сборки в упомянутой вставке занимает положение на стороне линзы, которая находится спереди. В офтальмологическом устройстве передний криволинейный элемент будет размещен на стороне вставки, которая дальше от поверхности глаза пользователя. В некоторых вариантах осуществления элемент может содержать и включать в себя область в центре офтальмологического устройства, через которую свет может проходить в глаз пользователя и которую можно назвать оптической зоной. В других вариантах осуществления элемент может иметь форму кольца, в которой он не содержит или не включает в себя некоторые или все из областей в оптической зоне. В некоторых вариантах осуществления офтальмологической вставки может быть множество передних криволинейных элементов и один из них может включать в себя оптическую зону, в то время как другие могут иметь форму кольца или участков кольца.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (RMM) - при использовании в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно отвердить и сшить или сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные добавки, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие добавки, которые могут потребоваться в офтальмологических линзах, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Линзообразующая поверхность - в настоящем документе относится к поверхности, которая применяется для литья линзы. В некоторых вариантах осуществления любая такая поверхность может иметь поверхность с обработкой оптического качества, что указывает на то, что она достаточно гладкая и сформирована так, что поверхность линзы, изготовленной путем полимеризации линзообразующего материала в контакте с поверхностью формы для литья, имеет приемлемое оптическое качество. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления линзообразующая поверхность может иметь геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, без ограничений, оптическую силу сферической, асферической и цилиндрической линзы, коррекцию аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т. п., а также любых их комбинаций.
Жидкий кристалл - в настоящем документе относится к состоянию вещества, обладающего свойствами в диапазоне от стандартной жидкости до твердого кристалла. Жидкий кристалл нельзя охарактеризовать как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень центрирования. В настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничен конкретной фазой или структурой, но жидкий кристалл может иметь конкретную неактивированную ориентацию. Ориентацией и фазами жидкого кристалла можно манипулировать с помощью внешних воздействий, таких как, например, температура, магнетизм или электричество, в зависимости от класса жидкого кристалла.
Литий-ионный элемент - в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия генерируется в результате движения ионов лития через элемент. Этот электрохимический элемент, как правило, называемый аккумулятором, в своих типичных формах может быть подзаряжен или перезаряжен.
Несущая вставка - в настоящем документе относится к инкапсулированной вставке, которая будет включена в состав офтальмологического устройства с энергообеспечением. В несущую вставку можно внедрить элементы для подачи питания и схему. Несущая вставка определяет основное назначение офтальмологического устройства с энергообеспечением. Например, в вариантах осуществления, в которых офтальмологическое устройство с энергообеспечением позволяет пользователю корректировать оптическую силу, несущая вставка может включать в себя элементы для подачи питания, управляющие участком с жидкостным мениском в оптической зоне. Альтернативно, несущая вставка может иметь кольцевую форму, так что оптическая зона не содержит материала. В таких вариантах осуществления обусловленная энергообеспечением функция линзы может быть не связана с оптическим свойством, а может предусматривать, например, отслеживание уровня глюкозы или введение лекарственного средства.
Форма для литья - в настоящем документе относится к жесткому или полужесткому объекту, который может применяться для формирования линз из неотвержденных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, образующие часть формы для литья передней криволинейной поверхности и часть формы для литья задней криволинейной поверхности.
Офтальмологическая линза, или офтальмологическое устройство, или линза - в настоящем документе относится к любому устройству, которое в отличие от очковой линзы находится в глазу или на нем. Устройство может обеспечивать оптическую коррекцию, может выполнять косметическую функцию или обеспечивать некоторую функциональность, не связанную с оптическим свойством. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используют для коррекции или модификации зрения или для косметического улучшения физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. Альтернативно линза может относиться к устройству, которое можно поместить на глаз, с функцией, отличной от коррекции зрения, такой как, например, отслеживание компонента слезной жидкости или средства введения активного агента. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения могут представлять собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые могут включать в себя, например, силиконовые гидрогели и фторгидрогели.
Оптическая зона - при использовании в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Мощность - в настоящем документе относится к работе или энергии, выполняемой или передаваемой за единицу времени.
Подзарядка или перезарядка - в настоящем документе относится к восстановлению до состояния повышенной способности к выполнению работы. Многие применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства генерировать электрический ток определенной величины в течение установленного периода времени восстановления.
Извлеченный из формы для литья - в настоящем документе относится к линзе, которая или полностью отделена от формы для литья, или неплотно прикреплена к ней, так что она может быть удалена при легком встряхивании или сдвинута с помощью тампона.
Жесткая вставка - в настоящем документе относится к вставке, которая поддерживает заранее определенную топографию и имеет больший модуль упругости, чем гидрогель, в контакте со всей жесткой вставкой или ее частью. Будучи включенной в контактную линзу, жесткая вставка может участвовать в обеспечении функциональности линзы. Например, за счет изменения топографии или значений плотности в пределах жесткой вставки можно сформировать зоны, которые могут корректировать зрение у пользователей с астигматизмом.
Трехмерная поверхность или трехмерная подложка - в настоящем документе относится к любой поверхности или подложке, которая образована в трех измерениях с топографией, разработанной для конкретной цели, в отличие от плоской поверхности.
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНЗА С МЕХАНИЗМОМ ОКРАШИВАНИЯ НА ОСНОВЕ СОБЫТИЯ
Механизмы окрашивания на основе события без возможности энергообеспечения
На Фиг. 1 представлен пример жесткой вставки 121 с механизмом 122 окрашивания на основе события без возможности энергообеспечения. В некоторых вариантах осуществления механизм 122 окрашивания на основе события может содержать реакционную смесь, которая, например, может быть добавлена к жесткой вставке 121, отпечатана на ней или внедрена в нее, например, с использованием методик термоформования. Альтернативно, хотя это не показано, механизм 122 окрашивания на основе события может не требовать использования жесткой вставки 121, а вместо этого может быть размещен на участке 123 гидрогеля или внутри него, например, с использованием методик печати или инжекции.
Механизм 122 окрашивания на основе события может содержать участок жесткой вставки 121, который может взаимодействовать с некоторым компонентом перемещающейся слезной жидкости или некоторым компонентом внутри офтальмологической линзы 120. Например, событие может представлять собой конкретное накопление некоторого осадка, такого как липиды или белки, на одном или обоих из жесткой вставки 131 и участка 133 гидрогеля в зависимости от композиции офтальмологической линзы 130. Уровень накопления может активировать механизм 132 окрашивания на основе события без использования источника питания. Активация может быть постепенной, причем цвет становится все более видимым по мере роста уровня накопления, что может указывать на необходимость очистки или замены офтальмологической линзы 130.
Альтернативно цвет может быть виден только при конкретном уровне. В некоторых вариантах осуществления активация может быть обратимой, например, если пользователь эффективно удаляет осадок на участке 133 гидрогеля или жесткой вставке 131. Механизм 132 окрашивания на основе события может быть размещен за пределами оптической зоны, что может позволить выполнить жесткую вставку в форме кольца, которая не показана. В других вариантах осуществления, в частности, если событие может предложить пользователю выполнить незамедлительное действие, механизм 132 окрашивания на основе события может быть размещен внутри оптической зоны, что позволяет пользователю видеть активацию механизма 132 окрашивания на основе события.
В некоторых других вариантах осуществления механизм окрашивания на основе события, который не показан, может содержать резервуар, который содержит окрашенное вещество, такое как, например, краситель. До наступления события резервуар может быть не виден. Резервуар может быть инкапсулирован в разрушающийся материал, который может необратимо разрушаться некоторым компонентом слезной жидкости, включая, например, белки или липиды. После разрушения окрашенное вещество может высвобождаться в офтальмологическую линзу 130 или во второй резервуар. Такой вариант осуществления может указывать на то, когда следует утилизировать одноразовую офтальмологическую линзу 130, например, на основании параметров, рекомендованных производителем.
На Фиг. 2 представлен пример осуществления офтальмологической линзы 200, в котором приведено множество механизмов 201-208 окрашивания на основе события. В некоторых вариантах осуществления механизмы 201-208 окрашивания на основе события могут быть размещены внутри мягкого участка 210 гидрогеля офтальмологической линзы 200 и за пределами оптической зоны 209. В некоторых вариантах осуществления для функционирования механизмов 201-208 окрашивания на основе события не обязательно использовать жесткую вставку или несущую вставку, хотя вставки все же могут быть встроены в офтальмологическую линзу 200, обеспечивая дополнительные функциональности.
В некоторых вариантах осуществления каждый механизм 201-208 окрашивания на основе события может быть по отдельности инкапсулирован внутри мягкого участка 210 гидрогеля офтальмологической линзы. Содержимое механизмов 201-208 окрашивания на основе события может включать в себя композицию, реагирующую на некоторое состояние, такое как температура, или компонент слезной жидкости, такой как биомаркер.
Acanthamoeba keratitis
Pseudomona aeruginosa
Neisseria gonorrhoeae
Staphylococcus
Streptococcus
S. aureus
В некоторых вариантах осуществления каждый механизм 201-208 окрашивания на основе события может активироваться при наступлении разных событий. Например, один механизм 208 окрашивания на основе события может содержать жидкий кристалл, который может реагировать на изменения температуры среды глаза, причем событием является высокая температура. Другие механизмы 202-206 окрашивания на основе события в пределах той же офтальмологической линзы 200 могут реагировать на конкретные патогены, например, те, которые могут вызывать инфекции глаз или могут указывать на неглазные инфекции или заболевания, такие как кератит, конъюнктивит, язвы роговицы и целлюлит. Такие патогены могут включать в себя, например, , , , а также штаммыи , такие как .
Механизмы 201-207 окрашивания на основе события могут быть инкапсулированы с использованием композиции, которая может быть селективно проницаемой для компонента слезной жидкости, например, за счет использования оболочки из нафиона. В некоторых вариантах осуществления механизм 202-206 окрашивания на основе события может функционировать путем агглютинации, например, посредством коагулазного теста, в котором более высокая концентрация патогена может прикрепляться к композиции в пределах механизма 202-206 окрашивания на основе события и может вызывать агрегирование или образование осадка. Осадок может обеспечивать окрашивание или может взаимодействовать с другой композицией в механизме 202-206 окрашивания на основе события посредством отдельной реакции. Альтернативно механизм 202-206 окрашивания на основе события может содержать реагент, который окрашивается во время реакции, например, в некоторых оксидазных тестах.
В других вариантах осуществления механизм 202-206 окрашивания на основе события может функционировать аналогично лакмусовой реакции, причем механизм окрашивания на основе события активируется в зависимости от рН или рОН среды глаза. Например, для отслеживания концентрации вальпроевой кислоты механизм окрашивания на основе события может содержать конкретные белки, которые могут связывать вальпроевую кислоту до конкретной концентрации. Несвязанная вальпроевая кислота может указывать на эффективные количества в слезной жидкости. рН или рОН в пределах механизма окрашивания на основе события может возрастать по мере роста концентрации кислоты.
Другие примеры механизмов 201 окрашивания могут реагировать на ультрафиолетовое излучение, причем событием может быть чрезмерное воздействие УФ-излучения на глаз, как в случае снежной слепоты. Другой механизм 207 окрашивания может реагировать на накопление белка, например, как описано на Фиг. 1.
Некоторые механизмы 208 окрашивания на основе события могут быть обратимыми, например, когда пользователь эффективно реагирует на событие. Например, после того как пользователь промыл офтальмологическую линзу, уровень патогенов или белка может снизиться в достаточной степени, чтобы обеспечить безопасное применение офтальмологической линзы. Альтернативно окрашивание может быть обратимо на глазу, например, если событием является высокая температура, а температура тела пользователя действительно снизилась.
Как показано на поперечном сечении, механизмы 222, 226 окрашивания на основе события могут быть размещены на периферии офтальмологической линзы 220, для чего не требуется изменять оптическую поверхность участка 230 гидрогеля. В некоторых вариантах осуществления, которые не показаны, механизмы окрашивания на основе события могут по меньшей мере частично находиться в пределах оптической зоны 229, предупреждая пользователя о событии. Местоположения механизмов 222, 226 окрашивания на основе события в пределах одной офтальмологической линзы 220 могут быть разными, при этом некоторые из них будут на периферии, а некоторые - в пределах оптической зоны 229.
S. aureus
A. keratitis
Механизмы 201-208 окрашивания на основе события могут быть активированы независимо. Например, у пользователя может быть высокая температура, которая запускает изменение окрашивания жидкого кристалла, содержащегося в механизме 208 окрашивания на основе события. Два других механизма 205, 206 окрашивания на основе события могут указывать на высокие уровни  и , что может давать представление о причине высокой температуры, в частности, если диагноз подтверждается другими симптомами. Если механизмы 201-208 окрашивания на основе события используются в качестве инструментов диагностики, окрашивание может быть необратимым, что позволяет пользователю снимать офтальмологическую линзу 200 без исчезновения указания на событие.
В некоторых вариантах осуществления механизм 208 окрашивания на основе события может быть покрыт веществом с низкой проницаемостью, таким как, например, парилен. Данный вариант осуществления может иметь особое значение, если механизм 208 окрашивания на основе события содержит композиции, которые могут представлять опасность при контакте с глазом, или если событие не требует взаимодействия со слезной жидкостью. Например, если событием является изменение температуры, капля жидкого кристалла может быть покрыта париленом, герметичность уплотнения которого можно дополнительно усилить посредством чередования парилена с укрепляющей композицией, такой как, например, диоксид кремния, золото или алюминий.
В качестве примера приведена офтальмологическая линза 200, которая включает в себя восемь механизмов окрашивания на основе события. Однако специалистам данной области может быть очевидно, что целесообразными могут быть и другие количества механизмов окрашивания на основе события.
На Фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления офтальмологической линзы 300 с механизмами 311-314, 321-324, 331-334 окрашивания на основе события. В некоторых таких вариантах осуществления механизмы 311-314, 321-324, 331-334 на основе события могут включать в себя реакционноспособную молекулу 312-314, 322-324, 332-334, зафиксированную внутри офтальмологической линзы.
Реакционноспособная молекула 312-314, 332-334 может содержать центральный участок 313, 333 связывания с примыкающим тушителем 312, 331 и участок 314, 334, обеспечивающий окрашивание, такой как, например, хромофор или флуорофор. В зависимости от структуры молекулы при связывании установленной композиции с участком 313, 333 связывания участок 314, 334, обеспечивающий окрашивание, может смещаться ближе к тушителю 312, ослабляя окрашивание, или может смещаться от тушителя 332, что будет усиливать окрашивание. В других вариантах осуществления реакционноспособная молекула 322-324 может содержать участок 323 связывания с примыкающими парами 322, 324 Ферстеровского резонансного переноса энергии (FRET). Пары 322, 324 FRET могут функционировать аналогично тушителю 312, 332 и хромофору 314, 334, хотя пары 322, 324 FRET могут в обоих случаях демонстрировать окрашивание, а если они находятся вблизи друг к другу, перекрывание их спектров может вызывать изменение окрашивания.
Реакционноспособная молекула 312-314, 322-324, 332-334 может быть выбрана таким образом, чтобы она была предназначена для взаимодействия с конкретными композициями в слезной жидкости. В некоторых вариантах осуществления конкретная композиция может непосредственно указывать на событие. Например, если событие представляет собой уровень глюкозы в слезной жидкости, реакционноспособная молекула 312-314, 322-324, 332-334 может непосредственно связываться с глюкозой. Если событие представляет собой наличие или концентрацию патогена, например, конкретный аспект этого патогена может связываться с реакционноспособной молекулой 312-314, 322-324, 332-334. Он может включать в себя уникальный липидный или белковый компонент этого патогена. Альтернативно конкретная композиция может быть косвенным индикатором события. Конкретная композиция может быть побочным продуктом патогена, таким как конкретное антитело, которое реагирует на этот патоген.
В некоторых вариантах осуществления реакционноспособная молекула 312-314 может быть зафиксирована внутри офтальмологической линзы за счет дополнительной композиции 311, такой как, например, белок, пептид или аптамер. Альтернативно гидрогель 302 может обеспечивать достаточный фиксатор 321, чтобы удерживать реакционноспособную молекулу 322-324 внутри офтальмологической линзы 300. Реакционноспособная молекула 322-324 может быть в контакте с реакционной смесью мономера перед полимеризацией, что может позволять реакционноспособной молекуле 322-324 химически связываться с гидрогелем 321. Реакционноспособная молекула может быть введена в гидрогель после полимеризации, но до гидратации, что может обеспечивать точное размещение реакционноспособной молекулы.
В некоторых вариантах осуществления изменение оттенка фиксирующего механизма может обеспечивать более широкие косметические возможности. Офтальмологическая линза может дополнительно содержать краевое кольцо или узор радужной оболочки, которые могут обеспечивать статическую и естественную основу или передний фон для механизмов окрашивания на основе события. Узор в соответствии с конфигурацией может быть предусмотрен на гидрогеле или включен внутрь него, или же он может быть включен в состав жесткой вставки посредством разнообразных процессов, таких как, например, печать на поверхности жесткой вставки. В некоторых таких вариантах осуществления периферические механизмы окрашивания на основе события могут быть размещены таким образом, чтобы они выглядели менее искусственными, например, в виде узора с расходящимися лучами, который можно более естественно интегрировать в узор радужной оболочки пользователя или в узор, предусмотренный в офтальмологической линзе, чем случайное точечное расположение по всей офтальмологической линзе.
В других вариантах осуществления реакционноспособная молекула 332-334 может быть зафиксирована на жесткой вставке 331. Жесткая вставка, которая не показана, может быть кольцевой и может фиксировать множество реакционноспособных молекул за пределами оптической зоны 301. Альтернативно, жесткая вставка 331 может представлять собой небольшую периферическую вставку, которая может фиксировать одну реакционноспособную молекулу 332-334 или множество таких же реакционноспособных молекул, которые могут обеспечивать более яркое окрашивание.
Как показано на поперечном сечении, расположение реакционноспособных молекул 360, 380 в пределах офтальмологической линзы 350 может изменяться в пределах гидрогеля 352. Например, некоторые реакционноспособные молекулы 380 могут полностью находиться на периферии, не перекрываясь с оптической зоной 351. Другие реакционноспособные молекулы 360 могут по меньшей мере частично проходить в оптическую зону 351. В некоторых таких вариантах осуществления реакционноспособные молекулы 360 могут проходить в оптическую зону 351 при некоторых конфигурациях этой реакционноспособной молекулы 360, например, при наступлении события, что может предупреждать пользователя о событии.
На Фиг. 4 представлен пример осуществления офтальмологической линзы 400 с разнообразными механизмами 401-408, 410 окрашивания на основе события. Некоторые офтальмологические линзы 400 могут содержать комбинацию вариантов осуществления механизмов окрашивания на основе события. Например, механизмы окрашивания на основе события могут включать в себя пары 401 FRET, жидкий кристалл 403 с париленовым покрытием, тушитель 408, зафиксированный на жесткой вставке, тушитель 406, зафиксированный дополнительной композицией, селективно проницаемые резервуары 402, 404, 405, 407.
Механизм окрашивания на основе события также может быть интегрирован в участок 410 гидрогеля. Например, реакционноспособная молекула может быть смешана с реакционной смесью мономера перед полимеризацией. В некоторых таких вариантах осуществления механизм окрашивания на основе события может распределяться по гидрогелю 410, в том числе по оптической зоне 409.
В некоторых вариантах осуществления различные механизмы 401-408 окрашивания на основе события могут указывать на группу событий, которые могут быть адаптированы в соответствии с потребностями пациента. Например, механизмы окрашивания на основе события могут указывать на серию событий, связанных с одним расстройством. В некоторых из таких вариантов осуществления один механизм окрашивания на основе события может изменять цвет при повышении уровней глюкозы, а другой механизм окрашивания на основе события может обесцвечиваться, если концентрация лекарственного средства для лечения диабета низка. Такой вариант осуществления можно использовать для напоминания пациенту о необходимости принять лекарственное средство или может позволить пациенту соответственно принять пищу. Другой пример может включать в себя отслеживание уровней серотонина в первом механизме окрашивания на основе события и лекарственных средств для лечения депрессии в других механизмах окрашивания на основе события. Это может быть особенно важно, если пациент принимает комбинацию лекарственных средств.
Материалы для офтальмологических линз на основе вставок
В некоторых вариантах осуществления тип линзы может представлять собой линзу, которая включает в себя силиконсодержащий компонент. «Силиконсодержащий компонент» представляет собой компонент, который содержит по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в мономере, макромере или форполимере. Предпочтительно, общее содержание Si и связанного с ним O в силиконсодержащем компоненте составляет более чем около 20 вес.%, а более предпочтительно - более чем 30 вес.% общей молекулярной массы силиконсодержащего компонента. Подходящие силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, винильная, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стирильная функциональные группы.
В некоторых вариантах осуществления юбка офтальмологической линзы, которую иногда можно называть инкапсулирующим слоем вставки и которая окружает вставку, может быть образована из стандартных гидрогелевых составов для линз. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со множеством материалов вставки, могут включать в себя материалы семейства нарафилкона, включая нарафилкон A и нарафилкон B. Альтернативно семейство этафилкона, включая этафилкон A, может представлять собой хороший пример выбора материалов. Представленное ниже описание содержит дополнительные технические подробности о природе материалов, соответствующих уровню техники, представленному в настоящем документе, однако может быть очевидно, что любой материал, который может образовывать приемлемую оболочку или частичную оболочку герметизированных и инкапсулированных вставок, соответствует настоящему изобретению и включен в его объем.
Подходящие силиконсодержащие компоненты включают в себя композиции формулы I
где:
1
R независимо выбирают из одновалентных реакционноспособных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, любой из указанных выше групп, которая может дополнительно содержать функциональную группу, выбираемую из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, карбоната, галогена или их комбинаций, а также одновалентных силоксановых цепей, содержащих 1-100 повторяющихся звеньев Si-O, которые могут дополнительно содержать функциональную группу, выбираемую из алкила, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, галогена или их комбинаций;
где b=от 0 до 500, причем считается, что если b отлично от 0, то по b имеется распределение, мода которого равна указанному значению;
1
1
при этом по меньшей мере один R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых вариантах осуществления от одного до 3 R содержат одновалентные реакционноспособные группы.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
В настоящем документе «одновалентные реакционноспособные группы» представляют собой группы, способные к участию в реакциях свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C алкенилы, C алкенилфенилы, C алкенилнафтилы, C алкенилфенил, C алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционноспособные группы содержат (мет)акрилат, акрилокси, (мет)акриламид и их смеси.
1
16
6
14
Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C-Cалкильные группы, C-C арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, их комбинации и т. п.
1
1
В одном варианте осуществления b равно нулю, один R представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, а по меньшей мере 3 R выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов данного варианта осуществления включают в себя 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA),
2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан,
3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),
3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и
3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
1
1
1
1
1
В другом варианте осуществления b равно от 2 до 20, от 3 до 15 или, в некоторых вариантах осуществления, от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В еще одном варианте осуществления b равно от 3 до 15, один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R содержат одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов данного варианта осуществления включают в себя (полидиметилсилоксан (ММ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (ММ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами) (mPDMS).
1
1
В другом варианте осуществления b равно от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R содержат одновалентные реакционноспособные группы, а остальные R независимо выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь простые эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
1
В одном варианте осуществления, в котором требуется линза на основе силикон-гидрогеля, линзу настоящего изобретения изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере около 20 и предпочтительно от около 20 до 70 вес.% силиконсодержащих компонентов в расчете на общую массу реакционноспособных компонентов мономера, из которых изготавливают полимер.  В другом варианте осуществления от одного до четырех R содержат винилкарбонат или -карбамат следующей формулы:
Формула II
где Y обозначает O-, S- или NH-;
R обозначает водород или метил; d равно 1, 2, 3 или 4; q равно 0 или 1.
Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры, в частности, включают в себя: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)-пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат и
1
1
Если требуются биомедицинские устройства с модулем упругости менее около 200, только один R должен содержать одновалентную реакционноспособную группу и не более двух из остальных групп R будут содержать одновалентные силоксановые группы.
Другой класс силиконсодержащих компонентов включает в себя полиуретановые макромеры следующих формул:
Формулы IV-VI
a
1
(*D*A*D*G)*D*D*E;
a
1
E(*D*G*D*A) *D*G*D*E или
a
1
E(*D*A*D*G) *D*A*D*E,
где:
D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, который может содержать в основной цепи простые эфирные, тио- или аминовые связи;
* обозначает уретановую или уреидовую связь;
a
равно по меньшей мере 1;
A обозначает двухвалентный полимерный радикал формулы.
Формула VII
11
1
R независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может содержать простые эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; p обозначает массу фрагмента от 400 до 10 000; каждый из E и E независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный формулой.
Формула VIII
12
13
15
14
где R представляет собой водород или метил; R представляет собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R, где Y представляет собой -O-, Y-S- или -NH-; R представляет собой двухвалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X обозначает -CO- или -OCO-; Z обозначает -O- или -NH-; Ar обозначает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w равно от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; а z равно 0 или 1.
Предпочтительный силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
Формула IX
16
где R представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления изоцианатной группы, такой как бирадикал изофорондиизоцианата. Другой подходящий силиконсодержащий макромер представляет собой композицию формулы X (в которой x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), образованную при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксигруппой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула X
Другие силиконсодержащие компоненты, подходящие для применения в настоящем изобретении, включают в себя макромеры, содержащие полисилоксан, полиалкиленовый эфир, диизоцианат, полифторированный углеводород, полифторированный эфир и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярным фторированным привитым компонентом или боковой группой, имеющей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные связи, а также сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любой из указанных выше полисилоксанов также можно применять в настоящем изобретении в качестве силиконсодержащего компонента.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как описано выше и как дополнительно будет отмечено ниже в пунктах формулы изобретения, в настоящем изобретении предложена офтальмологическая линза с пассивными механизмами окрашивания на основе события, для которых может не требоваться источник питания. Офтальмологическая линза может содержать множество механизмов окрашивания на основе события, причем варианты осуществления механизмов окрашивания на основе события могут быть или не быть аналогичными. Механизм окрашивания на основе события может окрашивать или изменять цвет на основании некоторого заранее определенного события. Заранее определенный компонент или заранее определенное состояние слезной жидкости может указывать на заранее определенное событие, а механизмы окрашивания на основе события, соответственно, могут взаимодействовать со слезной жидкостью. В некоторых вариантах осуществления пассивные механизмы окрашивания на основе события можно комбинировать с жесткими вставками или несущими вставками, причем вставки могут обеспечивать дополнительные функциональности.