СИЛИКОН-ГИДРОГЕЛИ, ИМЕЮЩИЕ ЖЕЛАТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ И КИСЛОРОДНУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
SILICONE-HYDROGELS HAVING DESIRED WATER CONTENT AND OXYGEN PERFORMANCE

Смежные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США №13/720277, поданной 19 декабря 2012 года, озаглавленной «СИЛИКОН-ГИДРОГЕЛИ, ИМЕЮЩИЕ ЖЕЛАТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ И КИСЛОРОДНУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ», и по предварительной заявке на патент США №61/579693, поданной 23 декабря 2011 года, озаглавленной «СИЛИКОН-ГИДРОГЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ N-ВИНИЛАМИДЫ И ГИДРОКСИАЛКИЛМЕТАКРИЛАТЫ ИЛИ МЕТАКРИЛАМИДЫ», а также по предварительной заявке на патент США №61/579683, поданной 23 декабря 2011 года, озаглавленной «СИЛИКОН-ГИДРОГЕЛИ, ИМЕЮЩИЕ СТРУКТУРУ, ОБРАЗОВАННУЮ С ПОМОЩЬЮ КОНТРОЛИРУЕМОЙ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ», содержание которых включено путем ссылки.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к силикон-гидрогелям, демонстрирующим желательное содержание воды и кислородную проницаемость.
Предпосылки создания изобретения
Мягкие контактные линзы, изготовленные из силикон-гидрогелей, обеспечивают улучшенную кислородную проницаемость в сравнении с мягкими контактными линзами, изготовленными из несиликоновых материалов, таких как поли(2-гидроксиэтилметакрилат) (ГЭМА). Первым попыткам изготовить силикон-гидрогелевые контактные линзы препятствовала плохая смачиваемость, высокий модуль упругости, низкая прозрачность, гидролитическая нестабильность или высокая стоимость сырьевых материалов, применяемых для изготовления многих из таких силикон-гидрогелей. Несмотря на то, что ряд решений по устранению каждого из таких недостатков был в некоторой степени успешным, остается потребность в силикон-гидрогелях, которые могут быть изготовлены из недорогих доступных в продаже мономеров, обладающих отличной смачиваемостью (без необходимости в модификации поверхности), низким модулем упругости, хорошей прозрачностью и гидролитической стабильностью.
Были описаны составы силикон-гидрогелей, содержащих полимерные смачивающие агенты, такие как поли(N-винилпирролидон) (ПВП) и ациклические полиамиды. Однако такие полимеры достаточно большие и требуют применения специальных обеспечивающих совместимость веществ, которые необходимо изготавливать под заказ. Примеры обеспечивающих совместимость компонентов включают 2-пропеновую кислоту, 2-метил-2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA).
Альтернативное средство образования смачиваемой силикон-гидрогелевой линзы представляет собой включение мономерного N-винилпирролидона (NVP) в мономерную смесь, применяемую для изготовления полимерного силикон-гидрогеля, как правило, в количествах приблизительно 25-55% (по весу) мономерной смеси. Такие материалы описаны в патентах США №№4136250, 4153641, 4260725 и 6867245. Материалы, описанные по этим ссылкам, по существу содержат полифункциональные силиконовые мономеры или макромеры, которые действуют как поперечносшивающие агенты и посредством этого увеличивают модуль упругости конечного полимера. В патенте US 4139513 описано, что 2-пропеновая кислота, 2-метил-2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA) может применяться для образования линз из составов, содержащих NVP и ГЭМА. SiGMA является единственным описанным источником силикона. Однако, вследствие относительно низкого содержания силикона в этих мономерах, в конечных полимерах сложно добиться желаемых уровней кислородной проницаемости. Отсутствует описание того, как можно было бы встраивать силиконы, которые не содержат функциональные группы для обеспечения совместимости в составе.
В US 2010/0048847 описаны силикон-гидрогели, изготовленные из смеси монометакрилоксиалкилполидиметилсилоксанметакрилата с приблизительно 52% NVP, ГЭМА и TRIS, а также с применением смеси этанола и этилацетата в качестве разбавителя. Описанные полимеры (в различной степени) мутные, но в данной заявке было описано, что мутность можно снизить путем добавления по меньшей мере приблизительно 1,5% метакриловой кислоты (MAA).
th
Однако добавление анионных мономеров, таких как MAA, может не вызывать гидролитической нестабильности силикон-гидрогелей, как было описано в публикации The role of ionic hydrophilic monomers in silicone hydrogels for contact lens application, Lai, Y., Valint, P, and Friends, G.; 213 ACS National Meeting, г. Сан-Франциско, 13-17 апреля 1997 года. По этой причине по-прежнему желательно создать прозрачные гидролитически стабильные смачиваемые (без обработки поверхности) силикон-гидрогели с низким модулем упругости на основе комбинации монометакрилоксиалкилполидиметилсилоксанметакрилата, такого как mPDMS и NVP.
Изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к силикон-гидрогелям, содержащим, состоящим и по существу состоящим из воды с содержанием по меньшей мере приблизительно 50% и с кислородной проницаемостью по меньшей мере приблизительно 80 Барреров, причем указанный силикон-гидрогель образован из реакционной смеси, содержащей от приблизительно 37 до приблизительно 75% вес. по меньшей мере одного медленно реагирующего гидрофильного мономера, имеющего кинетический период полупревращения медленно реагирующего мономера;
по меньшей мере один силиконсодержащий компонент, имеющий кинетический период полупревращения силиконсодержащего компонента, который может быть необязательно замещен по меньшей мере одной содержащей гидроксил группой;
по меньшей мере один содержащий гидроксил компонент выбран из по меньшей мере одного силиконсодержащего компонента, замещенного содержащей гидроксил группой, по меньшей мере одного гидроксиалкильного мономера и их смесей,
причем соотношение периода полупревращения указанного медленно реагирующего гидрофильного компонента и периода полупревращения указанного силиконсодержащего компонента составляет по меньшей мере 2, указанные силиконсодержащие компоненты содержат от 9 до 14% кремния и менее 15% вес. TRIS, и все реакционные компоненты, кроме указанного медленно реагирующего гидрофильного мономера и указанных силиконсодержащих компонентов в реакционной смеси, присутствуют в количестве от приблизительно 11 до приблизительно 92 ммоль/г реакционных компонентов.
Силикон-гидрогели настоящего изобретения можно применять для получения биомедицинских устройств, офтальмологических устройств и, в частности, контактных линз.
Описание чертежей
На фиг. 1 представлено схематическое изображение узла линзы.
На фиг. 2 представлена схема резервуара для отверждения, описанного в настоящем документе.
На фиг. 3 представлена схема камеры 2 блока отверждения, показанного на фиг. 2.
На фиг. 4 представлен график зависимости Dk от соотношения вспомогательных компонентов к реакционной смеси (AC/RM) по данным из примеров 3-13.
Подробное описание настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к композициям, содержащим от приблизительно 40 до приблизительно 60% вес. по меньшей мере одного медленно реагирующего гидрофильного мономера, по меньшей мере одного монометакрилоксиалкилполидиалкилсилоксанового мономера; одного гидроксиалкилметакрилатного или метакриламидного мономера и по меньшей мере одного поперечносшивающего мономера; причем указанный по меньшей мере один гидроксиалкилметакрилатный или метакриламидный мономер и указанный медленно реагирующий гидрофильный мономер присутствуют в молярных процентах, которые образуют молярное соотношение от приблизительно 0,15 до 0,4.
Неожиданно было обнаружено, что составы настоящего изобретения образуют гидрогели с желаемым соотношением свойств. Составы могут быть получены с применением диапазона разбавителей, без разбавителей, а в некоторых вариантах осуществления также могут отверждаться с применением света.
При применении в настоящем документе термин «разбавитель» относится к разбавителю для реакционной композиции. Разбавители не реагируют и не входят в состав биомедицинских устройств.
При применении в настоящем документе термин «обеспечивающий совместимость агент» означает соединение, которое может солюбилизировать выбранные реакционные компоненты. Обеспечивающие совместимость агенты имеют среднечисленную молекулярную массу приблизительно менее 5000 Дальтон, а в другом случае менее приблизительно 3000 Дальтон. Обеспечивающий совместимость агент настоящего изобретения солюбилизирует за счет водородной связи, дисперсионных сил, их комбинаций и т.п. Таким образом, в качестве обеспечивающего совместимость агента может применяться любая функциональная группа, которая любым из этих способов взаимодействует с высокомолекулярным гидрофильным полимером.
Обеспечивающие совместимость агенты настоящего изобретения могут применяться в количестве, которое не ухудшает других желаемых свойств полученного офтальмологического устройства.
Количество частично будет зависеть от количества применяемого высокомолекулярного гидрофильного полимера. Один класс обеспечивающих совместимость агентов содержит по меньшей мере одну силиконовую и по меньшей мере одну гидроксильную группу. Такие компоненты называют «силиконсодержащими агентами, обеспечивающими совместимость», и они описаны в заявках WO 03/022321 и WO 03/022322.
При применении в настоящем документе под «биомедицинским устройством» понимается любое изделие, выполненное с возможностью применения при нахождении либо в, либо на поверхности тканей или текучей среды организма млекопитающих, на поверхности ткани или текучих сред организма человека. Примеры таких устройств включают, без ограничений, катетеры, имплантаты, стенты и офтальмологические устройства, такие как интраокулярные линзы, пробки для слезной точки и контактные линзы. Биомедицинскими устройствами могут быть офтальмологические устройства, конкретно - контактные линзы, более конкретно - контактные линзы, изготовленные из силикон-гидрогелей.
При применении в настоящем документе термины «офтальмологический продукт», «линза» и «офтальмологическое устройство» означают устройства, находящиеся в или на глазу. Эти устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, лечение ран, доставку лекарственного средства, функции диагностики, косметическое улучшение или эффект, снижение бликов, блокирование УФ-излучения или комбинации этих свойств. Неограничивающие примеры офтальмологических устройств включают линзы, пробки для слезной точки и т.п. Термин «линза» (или контактная линза), без ограничений, включает мягкие контактные линзы, жесткие контактные линзы, интраокулярные линзы, накладные линзы, глазные вставки и оптические вставки.
При применении в настоящем документе термин «реакционная смесь» относится к реакционным и нереакционным компонентам (включая разбавитель), которые смешиваются вместе и реагируют с образованием силикон-гидрогелей настоящего изобретения. Реакционными компонентами являются все компоненты реакционной смеси, за исключением разбавителя или любых дополнительных технологических добавок, которые не становятся частью структуры полимера.
При применении в настоящем документе термин «мет» относится к необязательному замещению метилом. Таким образом, термин, такой как «метакрилат», обозначает как метакриловый, так и акриловый радикалы.
Если не указано иное, все процентные значения в настоящем техническом описании представлены весовыми процентами.
При применении в настоящем документе фраза «без обработки поверхности» или «с необработанной поверхностью» означает, что внешние поверхности устройств настоящего изобретения не подвергаются отдельной обработке для повышения смачиваемости устройства. Способы обработки, без которой можно обойтись благодаря настоящему изобретению, включают виды плазменной обработки, привитая сополимеризация, покрытие и т.п. Однако на устройства настоящего изобретения могут быть нанесены покрытия, которые обеспечивают другие свойства, помимо улучшенной смачиваемости, такие как, без ограничений, антимикробные покрытия и нанесение цвета или другое косметическое улучшение.
При применении в настоящем документе термины «силиконовые макромеры» и «силиконовые форполимеры» означают моно- и полифункциональные силиконсодержащие соединения, имеющие молекулярные массы более приблизительно 2000.
При применении в настоящем документе термин «содержащий гидроксил компонент» представляет собой любой компонент, содержащий по меньшей мере одну гидроксильную группу.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
При применении в настоящем документе термин «одновалентные реакционные группы» представляют собой группы, способные к свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Неограничивающие примеры реагирующих со свободными радикалами групп включают метакрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C-алкилметакрилаты, метакриламиды, C-алкилметакриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C-алкенилы, C-алкенилфенилы, C-алкенилнафтилы, C-алкенилфенил, C-алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Неограничивающие примеры катионных реакционных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. Неограничивающие примеры свободнорадикальных реакционных групп включают метакрилат, акрилокси, метакриламид и их смеси.
Компоненты настоящего изобретения выбирают так, чтобы они реагировали в конкретные моменты реакции. Например, «быстро реагирующие» компоненты выбирают так, чтобы их полимеризация проходила преимущественно в начале реакции, тогда как медленно реагирующий гидрофильный мономер выбирают так, чтобы полимеризация проходила преимущественно в конце реакции. Быстро реагирующие компоненты включают силиконсодержащие компоненты, гидроксиалкильные мономеры и некоторые поперечносшивающие агенты.
В одном варианте осуществления медленно реагирующие компоненты имеют периоды кинетического полупревращения, по меньшей мере приблизительно в два раза превышающие показатели самого быстрого силиконсодержащего мономера. Периоды кинетического полупревращения могут измеряться так, как описано в настоящем документе. Следует учесть, что периоды кинетического полупревращения определяют относительно конкретных составов.
Примеры медленно реагирующих групп включают метакриламиды, винилы, аллилы и их комбинации, а также по меньшей мере одна гидрофильная группа. В другом варианте осуществления медленно реагирующую группу выбирают из N-виниламидов, O-винилкарбаматов, O-винилкарбонатов, N-винилкарбаматов, O-виниловых эфиров, O-2-пропенила, в которых винильные и аллильные группы могут быть дополнительно замещены метильной группой. В другом варианте осуществления медленно реагирующую группу выбирают из N-виниламидов, O-винилкарбонатов и O-винилкарбаматов.
Примеры быстро реагирующих групп включают метакрилаты, стирилы, метакриламиды и их смеси. метакрилаты по существу реагируют быстрее метакриламидов и акриламиды реагируют быстрее метакриламидов.
1
2
Следует понимать, что каждый раз, когда в тексте технического описания приводятся химические структуры, описанные альтернативные варианты заместителей в структуре могут быть скомбинированы в любой комбинации. Таким образом, если структура содержит заместители R и R, каждый из которых представлен списком из трех потенциальных групп, то описаны 9 комбинаций. Это же относится и к комбинациям свойств.
Настоящее изобретение относится к силикон-гидрогелям, которые проявляют соотношение желаемых свойств, в частности объемное содержание воды по меньшей мере приблизительно 50%, по меньшей мере приблизительно 55% и по меньшей мере приблизительно 60% с показателями кислородной проницаемости по меньшей мере приблизительно 85 Барреров, по меньшей мере приблизительно 90 Барреров, по меньшей мере приблизительно 100 Барреров, от приблизительно 85 до приблизительно 150 Барреров и от приблизительно 85 до 130 Барреров. Неожиданным преимуществом настоящего изобретения является возможность обеспечить как содержание воды, так и кислородную проницаемость в одной линзе.
Силикон-гидрогели настоящего изобретения могут быть образованы из комбинации трех компонентов, по меньшей мере одного медленно реагирующего гидрофильного мономера, по меньшей мере одного силиконсодержащего мономера и по меньшей мере одного гидроксиалкильного мономера. Авторы заявки установили, что за счет контроля количества компонентов, кроме медленно реагирующего мономера и силиконсодержащих компонентов, от приблизительно 11 до приблизительно 92 ммоль/г реакционных компонентов можно получать силикон-гидрогели, имеющие комбинацию содержания воды и кислородной проницаемости, описанную в настоящем документе. В одном варианте осуществления силикон-гидрогели настоящего изобретения особенно хорошо подходят для контактных линз, так как они передают уровни кислорода, которые желательны для сохранения функции здоровой роговицы, а также имеют показатели содержания воды, которые приближаются к показателям окружения глаза.
Первым компонентом реакционной смеси является медленно реагирующий компонент, выбранный из N-виниламидных мономеров формулы I, винилпирролидонов формулы II-IV, н-винилпиперидона формулы V:
<img file="00000001.jpg" he="113" wi="97" img-content="undefined" img-format="jpg" />
Формула I
<img file="00000002.jpg" he="117" wi="111" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000003.jpg" he="115" wi="111" img-content="undefined" img-format="jpg" />
Формула II
Формула III
<img file="00000004.jpg" he="114" wi="115" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000005.jpg" he="108" wi="93" img-content="undefined" img-format="jpg" />
Формула IV
Формула V,
причем R представляет собой H или метил, предпочтительно R представляет собой H;
1
2
3
6
7
10
11
3
2
3
2
2
3
3
2
R, R, R, R, R, R, и R независимо выбраны из H, CH, CHCH, CHCHCH, C(CH);
4
8
2
3
3
R и R независимо выбраны из CH, CHCH и -C(CH);
5
R выбраны из H, метила, этила; и
9
2
3
2
3
R выбран из CH=CH, CCH=CH и CH=CHCH.
1
2
1
2
Общее число атомов углерода в R и R может быть 4 или менее, R и R могут быть метилом.
6
7
9
2
10
11
Медленно реагирующий гидрофильный мономер может быть выбран из N-виниламидного мономера формулы I или винилпирролидона формулы II или IV. Подходящим R является метил, R представляет собой водород, R представляет собой CH=CH, R и R представляют собой H.
Медленно реагирующий гидрофильный мономер может быть выбран из винилового эфира этиленгликоля (EGVE), винилового эфира ди(этиленгликоля) (DEGVE), N-виниллактамов, включая N-винилпирролидон (NVP), 1-метил-3-метилен-2-пирролидон, 1-метил-5-метилен-2-пирролидон, 5-метил-3-метилен-2-пирролидон; 1-метил-5-метилен-2-пирролидона, 5-метил-3-метилен-2-пирролидона; 1-этил-5-метилен-2-пирролидона, N-метил-3-метилен-2-пирролидона, 5-этил-3-метилен-2-пирролидона, 1-н-пропил-3-метилен-2-пирролидона, 1-н-пропил-5-метилен-2-пирролидона, 1-изопропил-3-метилен-2-пирролидона, 1-изопропил-5-метилен-2-пирролидона, N-винил-N-метилацетамида (VMA), N-винил-N-этилацетамида, N-винил-N-этилформамида, N-винилформамида, N-винилацетамида, N-винилизопропиламида, аллилового спирта, N-винилкапролактама, N-2-гидроксиэтилвинилкарбамата, N-карбоксивинил-β-аланина (VINAL), N-карбоксивинил-α-аланина и их смесей.
Медленно реагирующий гидрофильный мономер может быть выбран из NVP, VMA и 1-метил-5-метилен-2-пирролидона. Медленно реагирующий гидрофильный мономер может содержать NVP.
Медленно реагирующий гидрофильный мономер присутствует в количествах для обеспечения смачиваемости полученного полимера. Смачиваемость можно измерять по углу смачивания при натекании и желательны значения углов смачивания менее приблизительно 80°, менее приблизительно 70° и в некоторых вариантах осуществления менее приблизительно 60°. Медленно реагирующий гидрофильный мономер может присутствовать в количествах от приблизительно 30 до приблизительно 75% вес., от приблизительно 37 до приблизительно 75% вес., от приблизительно 30 до приблизительно 70% вес., от приблизительно 37 до приблизительно 70% вес. и от приблизительно 39 до приблизительно 60% вес. массы всех реакционных компонентов.
По меньшей мере один силиконсодержащий компонент является монофункциональным и содержит (a) быстро реагирующую группу и (b) полидиалкилсилоксановую цепь. Кремнийсодержащий мономер может содержать быстро реагирующую группу, выбранную из метакрилатов, стирилов, метакриламидов и их смесей. По меньшей мере один силиконсодержащий мономер может также содержать по меньшей мере один атом фтора. Силиконсодержащий компонент может быть выбран из монометакрилоксиалкилполидиалкилсилоксана и монометакриламидалкилполидиалкилсилоксанового мономера формулы VII или стирилполидиалкилсилоксанового мономера формулы VIII:
Формула VII
Формула VIII,
12
где R представляет собой H или метил;
16
X представляет собой O или NR;
14
1
4
14
14
каждый R независимо представляет собой фенил или C-C-алкил, который может быть замещен фтором, гидроксилом или эфиром, или каждый R независимо выбран из этильной и метильной групп, а все R могут быть метилом;
15
1
4
R представляет собой C-C-алкил;
13
1
6
1
3
6
R представляет собой двухвалентную алкильную группу, которая дополнительно может быть функционализирована группой, выбранной из группы, состоящей из эфирных групп, гидроксильных групп, карбаматных групп и их комбинаций, C-C-алкиленовых групп, которые могут быть замещены эфиром, гидроксилом и их комбинациями, или C- или C-C-алкиленовых групп, которые могут быть замещены эфиром, гидроксилом или их комбинациями;
a равно от 2 до 50 или от 5 до 15.
16
1-4
R выбран из H, C-алкила, который может быть дополнительно замещен одной или более гидроксильными группами, или Н или метила.
12
14
R и каждый R может быть метилом.
14
По меньшей мере один R может быть 3,3,3-трифторпропилом.
Примеры подходящих силиконсодержащих мономеров включают монометакрилоксиалкилполидиметилсилоксанметакрилаты, выбранные из группы, состоящей из полидиметилсилоксана с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-бутила, полидиметилсилоксана с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-метила, полидиэтилсилоксана с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-бутила, полидиэтилсилоксана с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-метила, N-(2,3-дигидроксипропан)-Nʹ-(пропилтетра(диметилсилокси)диметилбутилсилан)акриламида, α-(2-гидрокси-1-метакрилоксипропилоксипропил)-ω-бутил-декаметилпентасилоксана и их смесей.
Силиконсодержащий компонент может быть выбран из группы, состоящей из полидиметилсилоксана с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-бутила, полидиметилсилоксана с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-метила, N-(2,3-дигидроксипропан)-Nʹ-(пропилтетра(диметилсилокси)диметилбутилсилан)акриламида, α-(2-гидрокси-1-метакрилоксипропилоксипропил)-ω-бутил-декаметилпентасилоксана и их смесей.
Силиконсодержащий компонент может быть выбран из акриламидных силиконов из USSN 13/048469, US 20110237766, а в частности из силиконовых мономеров, представленных следующими общими формулами (s1)-(s6).
где m равно 4-12 или 4-10.
Также могут быть включены дополнительные силиконсодержащие компоненты, содержащие одну или более полимеризующихся групп. Могут быть включены любые дополнительные описанные силиконовые компоненты, имеющие описанные в настоящем документе реакционные группы. Примеры включают силиконсодержащие мономеры с разветвленными силоксановыми цепями, такими как SiMAA.
По меньшей мере один силиконсодержащий компонент присутствует в реакционной смеси в количестве, достаточном, чтобы обеспечить желательную кислородную проницаемость. Преимуществом настоящего изобретения является возможность достижения кислородной проницаемости более приблизительно 70 Барреров, более приблизительно 80 Барреров, более приблизительно 90 Барреров или более приблизительно 100 Барреров. Подходящие количества будут зависеть от длины силоксановой цепи, включенной в силиконсодержащие мономеры, причем для силиконсодержащих мономеров, имеющих более длинные цепи, требуется меньше мономера. Количества включают от приблизительно 20 до приблизительно 60% вес. или от приблизительно 30 до приблизительно 55% вес.
Общее количество кремния в реакционной смеси (за исключением разбавителя) может быть от приблизительно 9 до 14% вес. и от приблизительно 9 до 13%. Ограничение количества кремния в комбинации с соотношением количества медленно реагирующего гидрофильного мономера и других реакционных компонентов обеспечивает желаемую комбинацию свойств, достигнутых в настоящем изобретении. Преимуществом настоящей заявки является то, что силикон-гидрогели, имеющие комбинацию кислородной проницаемости и содержания воды, могут быть образованы лишь умеренными количествами кремния (менее 14% вес.).
Реакционная смесь может содержать менее приблизительно 10% вес. TRIS, менее 5% вес. TRIS или может быть по существу свободна от TRIS. Силикон-гидрогели также могут быть изготовлены без силиконсодержащих макромеров или форполимеров.
Реакционные смеси настоящего изобретения дополнительно содержат по меньшей мере один гидроксиалкильный мономер, выбранный из гидроксиалкилметакрилата или метакриламидного мономера формулы IX или стирильного соединения формулы X.
<img file="00000014.jpg" he="87" wi="133" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000015.jpg" he="116" wi="98" img-content="undefined" img-format="jpg" />
Формула IX
Формула X,
1
где R представляет собой H или метил,
16
16
1
4
X представляет собой O или NR, R представляет собой H, C-C-алкил, который может быть дополнительно замещен по меньшей мере одним OH, метилом или 2-гидроксиэтилом; и
17
2
4
R выбран из C-C-моно- или дигидроксизамещенного алкила и полиэтиленгликоля, имеющего 1-10 повторяющихся звеньев; 2-гидроксиэтила, 2,3-дигидроксипропила, 2-гидроксипропила.
1
2
4
1
2
4
Соответственно, R представляет собой H или метил, X представляет собой кислород, а R выбран из C-C-моно- или дигидроксизамещенного алкила и полиэтиленгликоля, имеющего 1-10 повторяющихся звеньев. Соответственно, R представляет собой метил, X представляет собой кислород, а R выбран из C-C-моно- или дигидроксизамещенного алкила и полиэтиленгликоля, имеющего 2-20 повторяющихся звеньев.
1
2
4
Соответственно, R представляет собой метил, X представляет собой кислород, а R выбран из C-C-моно- или дигидроксизамещенного алкила. В одном варианте осуществления по меньшей мере одна гидроксильная группа находится на конце алкильной группы R.
Примеры подходящего гидроксиалкильного мономера включают 2-гидроксиэтилметакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат, 3-гидроксипропилметакрилат, 2-гидроксипропилметакрилат, 1-гидроксипропил-2-метакрилат, 2-гидрокси-2-метилпропилметакрилат, 3-гидрокси-2,2-диметилпропилметакрилат, 4-гидроксибутилметакрилат, глицеринметакрилат, 2-гидроксиэтилметакриламид, полиэтиленгликоль монометакрилат, бис-(2-гидроксиэтил)метакриламид, 2,3-дигидроксипропилметакриламид и их смеси.
Гидроксиалкильный мономер может быть выбран из группы, состоящей из 2-гидроксиэтилметакрилата, глицеринметакрилата, 2-гидроксипропилметакрилата, гидроксибутилметакрилата, 3-гидрокси-2,2-диметилпропилметакрилата и их смесей.
Гидроксиалкильный мономер может содержать 2-гидроксиэтилметакрилат, а в другом варианте осуществления содержит 3-гидрокси-2,2-диметилпропилметакрилат. Реакционный гидроксиалкильный мономер может содержать глицеринметакрилат.
Содержащие гидроксил компоненты могут иметь такую же реакционную функциональную группу, что и силиконсодержащие мономеры.
Гидроксиалкильные мономеры присутствуют в молярных процентах, которые образуют молярное соотношение гидроксильных групп и медленно реагирующего гидрофильного мономера по меньшей мере приблизительно 0,15 или от приблизительно 0,15 до приблизительно 0,4. Это рассчитывается путем деления числа молей гидроксильных групп в гидроксиалкильных мономерах (включая любые гидроксильные группы в медленно реагирующем гидрофильном мономере и силиконсодержащем мономере) на число молей медленно реагирующего гидрофильного мономера в заданной массе мономерной смеси. В данном случае в реакционной смеси, содержащей HO-mPDMS, ГЭМА, EGVE и NVP, будут учитываться гидроксильные группы в каждом HO-mPDMS, ГЭМА и EGVE. В расчете не учтены все гидроксильные группы, присутствующие в разбавителе (если применяется). Меньшее количество гидроксиалкильных мономеров может быть выбрано так, чтобы обеспечить коэффициент мутности конечной линзы менее приблизительно 50%, а в некоторых вариантах осуществления менее приблизительно 30%.
Альтернативно молярное отношение гидроксильных групп в реакционной смеси к кремнию (HO:Si) может быть от приблизительно 0,16 до приблизительно 0,4. Молярное соотношение рассчитывают путем деления молярной концентрации гидроксильных групп в компонентах реакционной смеси (кроме любых гидроксильных групп, которые являются частью медленно реагирующего гидрофильного мономера или разбавителей) на молярную концентрацию кремния. В данном случае в расчет включены как гидроксиалкильные мономеры, так и любые содержащие гидроксил силиконовые компоненты. Таким образом, при расчете отношения HO:Si в реакционной смеси, содержащей HO-mPDMS, ГЭМА, EGVE и NVP, только гидроксильные группы в каждом из HO-mPDMS, ГЭМА будут включены в расчет HO:Si.
без Si
без Si
Альтернативно молярное соотношение гидроксильных групп в не содержащих силикон компонентах (кроме гидроксилов, которые входят в состав медленно реагирующего мономера или разбавителей) к кремнию составляет от приблизительно 0,13 до приблизительно 0,35, от приблизительно 0,13 до приблизительно 0,3, от приблизительно 0,13 до приблизительно 0,25. Таким образом, при расчете отношения HO:Si в реакционной смеси, содержащей HO-mPDMS, ГЭМА, EGVE и NVP, только гидроксильные группы ГЭМА будут включены в расчет соотношения HO:Si.
Следует понимать, что минимальное количество гидроксильного компонента будет меняться в зависимости от ряда факторов, включая число гидроксильных групп в гидроксиалкильном мономере, количество, молекулярную массу и наличие или отсутствие гидрофильной функциональной группы в силиконсодержащих компонентах. Например, если ГЭМА применяется в качестве гидроксиалкильного мономера, а mPDMS применяется в количествах приблизительно 38% вес. в качестве единственного силиконсодержащего мономера, то для обеспечения желательных коэффициентов мутности включают по меньшей мере приблизительно 8% вес. ГЭМА (0,16 HO:Si). Однако, если применяются меньшие количества mPDMS (приблизительно 20%), достаточно лишь приблизительно 2 или 3% ГЭМА, чтобы обеспечить коэффициенты мутности менее приблизительно 50% в силикон-гидрогелевых контактных линзах.
2
1-6
2
Реакционная смесь может дополнительно содержать дополнительные гидрофильные мономеры. Могут применяться любые гидрофильные мономеры для получения гидрогелей. Например, могут применяться мономеры, содержащие акриловые группы (CH=CROX, где R представляет собой водород или C-алкил, X представляет собой O или N) или винильные группы (-C=CH). К примерам дополнительных гидрофильных мономеров относятся N,N-диметилакриламид, полиэтиленгликольмонометакрилат, метакриловая кислота, акриловая кислота, их комбинации и т.п. Если дополнительные гидрофильные мономеры не являются медленно реагирующими мономерами, как определено в настоящем документе, их концентрации в составах настоящего изобретения могут быть ограничены концентрациями, которые не обеспечивают линзу с углом смачивания более приблизительно 80°. При применении в настоящем документе термин «промежуточный» период полупревращения представляет собой период, который на 20-70% быстрее, чем у самого медленно реагирующего силиконового компонента. Например, если дополнительный гидрофильный мономер имеет кинетический период полупревращения, который находится в диапазоне периодов полупревращения винилсодержащего мономера и силиконовых компонентов (таких как N,N-диметилакриламид), количество дополнительного гидрофильного мономера ограничено значением ниже приблизительно 3% вес. В вариантах осуществлениях, в которых необходима модификация поверхности линзы, могут быть включены большие количества дополнительных мономеров.
Общее количество реакционных компонентов, за исключением силиконсодержащих компонентов и медленно реагирующих гидрофильных компонентов («вспомогательные компоненты»), составляет от приблизительно 11 до приблизительно 92 ммоль вспомогательных компонентов/100 г реакционной смеси и от приблизительно 38 до приблизительно 76 ммоль вспомогательных компонентов/100 г реакционной смеси. В другом варианте осуществления количество быстро или промежуточно отверждаемых вспомогательных реакционных компонентов составляет от приблизительно 11 до приблизительно 92 ммоль вспомогательных компонентов/100 г реакционной смеси и от приблизительно 38 до приблизительно 76 ммоль вспомогательных компонентов/г реакционной смеси.
Вспомогательные компоненты включают не содержащий силикон гидроксиалкильный мономер, дополнительные гидрофильные мономеры, которые не являются медленно реагирующими в соответствии с определением в настоящем документе, а также дополнительные компоненты, включая поперечносшивающие агенты, реакционные тонеры, красители и пигменты и их комбинации.
Реакционные смеси настоящего изобретения дополнительно могут содержать по меньшей мере один поперечносшивающий агент. Поперечносшивающий агент представляет собой мономер с двумя или более полимеризующимися двойными связями. Подходящие поперечносшивающие агенты включают этиленгликольдиметакрилат (ЭГДМА), триметилолпропантриметакрилат (TMPTMA), глицеринтриметакрилат, полиэтиленгликольдиметакрилат (причем полиэтиленгликоль предпочтительно имеет молекулярную массу до, например, приблизительно 5000) и другие полиакрилатные и полиметакрилатные эфиры, такие как описанные выше полиоксиэтиленполиолы с блокированной концевой группой, содержащие два или более концевых метакрилатных фрагмента. Поперечносшивающий агент может применяться в обычных количествах, например, от приблизительно 0,000415 до приблизительно 0,0156 моль на 100 грамм реакционных компонентов в реакционной смеси. Когда гидрофильные мономеры и/или силиконсодержащие мономеры действуют в качестве поперечносшивающего агента, добавление в реакционную смесь дополнительного поперечносшивающего агента необязательно. Примеры гидрофильных мономеров, которые могут действовать в качестве поперечносшивающего агента и наличие которых не требует добавления в реакционную смесь дополнительного поперечносшивающего агента, включают описанные выше полиоксиэтиленполиолы, содержащие два или более концевых метакрилатных фрагмента.
Примеры силиконсодержащего мономера, который может действовать в качестве поперечносшивающего агента и наличие которого не требует добавления в реакционную смесь поперечносшивающего мономера, включает α,ω-бисметакрилоилпропилполидиметилсилоксан.
Реакционные смеси также могут содержать множество поперечносшивающих агентов в зависимости от скорости реакции гидрофильного компонента. При очень медленно реагирующих гидрофильных компонентах (например, VMA, EGVE, DEGVE) поперечносшивающие агенты, имеющие медленно реагирующие функциональные группы (например, дивинил, тривинил, диаллил, триаллил) или комбинацию медленно реагирующих функциональных групп и быстро реагирующих функциональных групп (например, HEMAVc), могут комбинироваться с поперечносшивающими агентами, имеющими быстро реагирующие функциональные группы (метакрилаты), для улучшения удержания полимеров медленно реагирующих мономеров в конечном гидрогеле.
Реакционная смесь также может содержать по меньшей мере два поперечносшивающих агента, по меньшей мере один поперечносшивающий агент, имеющий по меньшей мере две быстро реагирующих группы, которые будут реагировать с силиконовыми компонентами и гидроксиалкилметакрилатами, и по меньшей мере один второй поперечносшивающий агент, имеющий по меньшей мере две медленно реагирующие группы, которые реагируют с медленно реагирующим гидрофильным мономером. Данная смесь быстро и медленно реагирующих поперечносшивающих агентов обеспечивает улучшенную устойчивость и восстановление конечного полимера, в особенности на поверхности линзы. Примеры подходящих поперечносшивающих агентов включают те, которые имеют только функциональную метакрилатную группу, такие как ЭГДМА, TEGDMA и их комбинации. Примеры подходящих вторых поперечносшивающих агентов включают те, которые имеют только винильную функциональную группу, такие как триаллилцианурат (TAC). При применении смесей подходящие общие количества всех поперечносшивающих агентов в реакционной смеси включают от приблизительно 0,10% до приблизительно 2% или от приблизительно 0,1 до приблизительно 1% вес., соответственно, за исключением разбавителя. Общее количество всех поперечносшивающих агентов в реакционных смесях может составлять от 0,7 до приблизительно 6,0 ммоль/100 г полимеризующихся компонентов; от приблизительно 0,7 до приблизительно 4,0 ммоль на 100 г реакционных компонентов. Быстро и медленно реагирующие поперечносшивающие агенты присутствуют в соответствующих количествах от приблизительно 0,3 до приблизительно 2,0 ммоль/100 г полимеризующихся компонентов и от приблизительно 0,4 до приблизительно 2,0 ммоль на 100 г реакционных компонентов.
Реакционная смесь также может содержать по меньшей мере одно УФ-поглощающее соединение. При применении силикон-гидрогеля в офтальмологическом устройстве, может быть желательно включить реакционное УФ-поглощающее соединение в реакционную смесь так, чтобы полученный силикон-гидрогель поглощал УФ. Подходящие УФ-поглощающие соединения могут быть получены из 2-(2ʹ-гидроксифенил)бензотриазолов, 2-гидроксибензофенонов, 2-гидроксифенилтриазинов, оксанилидов, цианоакрилатов, салицилатов и 4-гидроксибензоатов; которые дополнительно могут реагировать с включением реакционных полимеризующихся групп, таких как метакрилаты. Конкретные примеры УФ-поглощающих соединений, которые включают полимеризующиеся группы, включают 2-(2ʹ-гидрокси-5-метакрилоксиэтилфенил)-2H-бензотриазол (Norbloc), 5-винил и 5-изопропенил-производные 2-(2,4-дигидроксифенил)-2H-бензотриазола и 4-акрилаты или 4-метакрилаты 2-(2,4-дигидроксифенил)-2H-бензотриазола или 2-(2,4-дигидроксифенил)-1,3-2H-дибензотриазола, их комбинации и т.п. При включении УФ-поглощающего соединения его можно включать в количествах от приблизительно 0,5 до приблизительно 4% вес. или от приблизительно 1% вес. до приблизительно 2% вес.
Инициатор полимеризации предпочтительно включается в реакционную смесь. Реакционные смеси настоящего изобретения содержат по меньшей мере один термический инициатор, фотоинициатор или их смеси. Применение фотоинициации обеспечивает желаемое время отверждения (время достижения по существу полного отверждения) менее приблизительно 30 минут, менее приблизительно 20 минут или менее приблизительно 15 минут. Подходящие фотоинициирующие системы включают ароматические альфа-гидроксикетоны, алкоксиоксибензоины, ацетофеноны, ацилфосфиноксиды, бисацилфосфиноксиды и третичный амин плюс дикетон, их смеси и т.п. Иллюстративными примерами фотоинициаторов являются 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он, бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилфенилфосфиноксид (DMBAPO), бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819), 2,4,6-триметилбензилдифенилфосфиноксид и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, бензоинметиловый эфир и комбинация камфорхинона и этилового эфира 4-(N,N-диметиламино)бензоата. Доступные в продаже инициаторы видимого света включают Irgacure 819, Irgacure 1700, Irgacure 1800, Irgacure 819, Irgacure 1850 (все производства Ciba Specialty Chemicals) и инициатор Lucirin TPO (производства BASF). Доступные в продаже УФ-фотоинициаторы включают Darocur 1173 и Darocur 2959 (Ciba Specialty Chemicals). Эти и другие фотоинициаторы, которые могут применяться, описаны в публикации Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization, Volume III, 2-е издание, J.V. Crivello & k. Dietliker; под редакцией G. Bradley; John Wiley and Sons; New York; 1998 год, включенной в настоящий документ путем ссылки. Подходящие термические инициаторы включают лаурилпероксид, бензоилпероксид, изопропилперкарбонат, азобисизобутиронитрил и т.п. Инициатор применяется в реакционной смеси в количествах, эффективных для инициации полимеризации реакционной смеси, например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 частей по весу на 100 частей реакционного мономера.
Реакционная смесь также может содержать по меньшей мере один разбавитель или может быть «чистой». При применении разбавителя выбранные разбавители должны солюбилизировать компоненты в реакционной смеси. Следует понимать, что свойства выбранных гидрофильных и гидрофобных компонентов могут влиять на свойства разбавителей, которые будут обеспечивать желаемую совместимость. Например, если реакционная смесь содержит только умеренно полярные компоненты, могут применяться разбавители, имеющие умеренное значение δp. Однако, если реакционная смесь содержит высокополярные компоненты, может потребоваться разбавитель с высоким значением δp. Однако по мере того, как разбавитель становится более гидрофобным, стадии обработки, необходимые для замещения разбавителя водой, потребуют применения растворителей, отличных от воды. Это может привести к нежелательному усложнению и повышению стоимости производственного процесса. Таким образом, важно выбрать разбавитель, который обеспечивает желаемую совместимость компонентов при необходимом уровне производственного удобства.
Тип и количество применяемого разбавителя также влияют на свойства полученного полимера и изделия. Мутность, смачиваемость и модуль упругости конечного изделия можно улучшить, выбрав относительно гидрофобные разбавители и/или уменьшив концентрацию применяемого разбавителя.
Разбавители, которые можно применять при изготовлении устройств настоящего изобретения, включают полярные разбавители, такие как простые и сложные эфиры, амиды, спирты, карбоновые кислоты и их комбинации. Амиды, карбоновые кислоты и спирты являются предпочтительными разбавителями, а вторичные и третичные спирты - более предпочтительными спиртовыми разбавителями.
Примеры спиртов, которые можно применять в настоящем изобретении в качестве разбавителей, включают спирты, имеющие формулу
где R, Rʹ и Rʹʹ независимо выбраны из H, линейного, разветвленного или циклического одновалентного алкила, имеющего от 1 до 10 атомов углерода, который может быть необязательно замещен одной или более группами, включая галогены, сложные эфиры, простые эфиры, арилы, амины, амиды, алкены, алкины, карбоновые кислоты, спирты, альдегиды, кетоны или т.п., или любые два или все три R, Rʹ и Rʹʹ могут быть связаны вместе с образованием одной или более циклических структур, таких как алкил, имеющий от 1 до 10 атомов углерода, который также может быть замещен, как описано выше, с условием, что не более одного из R, Rʹ и Rʹʹ представляет собой H.
Предпочтительно, чтобы R, Rʹ и Rʹʹ были независимо выбраны из H или незамещенных линейных, разветвленных или циклических алкильных групп, имеющих от 1 до 7 атомов углерода. Более предпочтительно, чтобы R, Rʹ и Rʹʹ были независимо выбраны из незамещенных линейных, разветвленных или циклических алкильных групп, имеющих от 1 до 7 атомов углерода. В целом предпочтительный разбавитель может иметь 4 или более, более предпочтительно - 5 или более атомов углерода, потому что разбавители с большей молекулярной массой имеют более низкую летучесть и более низкую воспламеняемость. Когда один из R, Rʹ и Rʹʹ представляет собой H, структура образует вторичный спирт. Когда ни один из R, Rʹ и Rʹʹ не представляет собой H, структура образует третичный спирт. Третичные спирты более предпочтительны, чем вторичные спирты. Предпочтительно, чтобы разбавители были инертными и легко замещались водой, когда общее число атомов углерода составляет пять или менее.
Примеры вторичных спиртов, которые можно применять, включают 2-бутанол, 2-пропанол, ментол, циклогексанол, циклопентанол и экзонорборнеол, 2-пентанол, 3-пентанол, 2-гексанол, 3-гексанол, 3-метил-2-бутанол, 2-гептанол, 2-октанол, 2-нонанол, 2-деканол, 3-октанол, норборнеол и т.п.
Примеры третичных спиртов, которые можно применять, включают трет-бутанол, трет-амиловый спирт, 2-метил-2-пентанол, 2,3-диметил-2-бутанол, 3-метил-3-пентанол, 1-метилциклогексанол, 2-метил-2-гексанол, 3,7-диметил-3-октанол, 1-хлор-2-метил-2-пропанол, 2-метил-2-гептанол, 2-метил-2-октанол, 2,2-метил-2-нонанол, 2-метил-2-деканол, 3-метил-3-гексанол, 3-метил-3-гептанол, 4-метил-4-гептанол, 3-метил-3-октанол, 4-метил-4-октанол, 3-метил-3-нонанол, 4-метил-4-нонанол, 3-метил-3-октанол, 3-этил-3-гексанол, 3-метил-3-гептанол, 4-этил-4-гептанол, 4-пропил-4-гептанол, 4-изопропил-4-гептанол, 2,4-диметил-2-пентанол, 1-метилциклопентанол, 1-этилциклопентанол, 1-этилциклопентанол, 3-гидрокси-3-метил-1-бутен, 4-гидрокси-4-метил-1-циклопентанол, 2-фенил-2-пропанол, 2-метокси-2-метил-2-пропанол, 2,3,4-триметил-3-пентанол, 3,7-диметил-3-октанол, 2-фенил-2-бутанол, 2-метил-1-фенил-2-пропанол, 3-этил-3-пентанол и т.п.
2
16
Примеры карбоновых кислот, которые можно применять, включают C-C, карбоновые кислоты с одной или двумя карбоксильными кислотными группами и необязательно фенильной группой. Конкретные примеры включают уксусную кислоту, декановую кислоту, додекановую кислоту, октановую кислоту, бензиловую кислоту, их комбинации и т.п.
Один спирт или смеси из двух или более указанных выше спиртов или двух или более спиртов в соответствии с описанной выше структурой могут применяться в качестве разбавителя для получения полимера настоящего изобретения.
Разбавитель может быть выбран из вторичных и третичных спиртов, имеющих по меньшей мере 4 атома углерода. Подходящие примеры включают трет-бутанол, трет-амиловый спирт, 2-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 2,3-диметил-2-бутанол, 3-метил-3-пентанол, 3-этил-3-пентанол, 3,7-диметил-3-октанол. Было установлено, что вторичные и третичные спирты, имеющие по меньшей мере 4 атома углерода, даже в сравнительно малых количествах имеют положительное воздействие на модуль упругости конечного полимера. Эти спирты, такие как трет-амиловый спирт, даже в количествах лишь 20-20% вес. могут снизить модуль упругости полученного полимера приблизительно на 20%.
Разбавитель также может быть выбран из гексанола, гептанола, октанола, нонанола, деканола, трет-бутилового спирта, 3-метил-3-пентанола, изопропанола, трет-амилового спирта, этиллактата, метиллактата, изопропиллактата, 3,7-диметил-3-октанола, диметилформамида, диметилацетамида, диметилпропионамида, N-метилпирролидинона и их смесей. Дополнительные разбавители, которые можно применять для данного изобретения, описаны в патентах США №№6020445, US 20100280146, содержание которых включено в настоящий документ путем ссылки.
Разбавитель может быть выбран из трет-амилового спирта, 3-метил-3-пентанола, 3,7-диметил-3-октанола, декановой кислоты, их комбинаций и т.п.
Разбавитель может быть водорастворимым в рабочих условиях и легко вымываться из линзы водой за короткий период времени. Подходящие водорастворимые разбавители включают 1-этокси-2-пропанол, 1-метил-2-пропанол, трет-амиловый спирт, метиловый эфир трипропиленгликоля, изопропанол, 1-метил-2-пирролидон, N,N-диметилпропионамид, этиллактат, метиловый эфир дипропиленгликоля, их смеси и т.п. Применение водорастворимого разбавителя позволяет проводить обработку после литья с применением только воды или водных растворов, одним из основных компонентов которых является вода.
Растворители можно применять в количествах до приблизительно 40% по весу общей массы всех компонентов реакционной смеси. Более предпочтительно разбавитель(-и) можно применять в количествах менее приблизительно 30% или от приблизительно 5 до приблизительно 20% по весу общей массы всех компонентов реакционной смеси.
Разбавитель также может содержать дополнительные компоненты для снижения модуля упругости полученных полимеров и повышения эффективности отверждения линзы, а также сокращения остатков. Желательны компоненты, способные повышать вязкость реакционной смеси и/или повышать степень образования водородных связей медленно реагирующим гидрофильным мономером. Подходящие компоненты включают полиамиды, полилактамы, такие как ПВП и его сополимеры, полиолы и полиолсодержащие компоненты, такие как глицерин, борная кислота, эфиры борной кислоты и глицерина, полиалкиленгликоли, их комбинации и т.п.
Подходящие полилактамы включают ПВП и сополимеры, содержащие повторяющиеся звенья от NVP и гидрофильных мономеров. В одном варианте осуществления полилактам выбран из ПВП, а полиамид содержит DMA.
w
w
В случае применения полиамидов или полилактамов их молекулярная масса составляет приблизительно K12-K120 (от приблизительно 3900 до приблизительно 3000000 Дальтон M) или от K30 до K90 (от приблизительно 42000 до приблизительно 1300000 Дальтон M).
Подходящие полиалкиленгликоли включают полиэтиленгликоль и полипропиленгликоли, имеющие молекулярную массу до приблизительно 350, а также необязательно менее приблизительно 200 г/моль.
В случае применения полиолов и полиолсодержащих компонентов они применяются в количествах менее приблизительно 5% вес. или от приблизительно 0,2 до приблизительно 5% вес. Разбавители и вспомогательные разбавители настоящего изобретения также сокращают остатки в полимере в конце фотоотверждения. За счет этого обеспечиваются более стабильные свойства линз, включая диаметр. Остаток медленно реагирующего гидрофильного компонента, присутствующий в конце отверждения, может составлять менее приблизительно 2% вес. линзы ((масса остаточного компонента/масса отвержденного полимера)*100%), менее приблизительно 1% вес., а в некоторых случаях менее приблизительно 0,8% вес. Сокращение остатков также позволяет получить более стабильные свойства линзы, включая диаметр линзы, который может изменяться в пределах менее приблизительно 0,05 мм.
Реакционная смесь может содержать дополнительные компоненты, такие как, без ограничений, медицинские агенты, противомикробные соединения, реакционные тонеры, пигменты, сополимеризуемые и неполимеризуемые красители, включая УФ-блокаторы, фотохромные соединения, спектральные фильтрующие красители, высвобождающие агенты и их комбинации.
Диапазон медленно реагирующего гидрофильного мономера в реакционной смеси составляет от приблизительно 37 до приблизительно 70% вес., от приблизительно 39 до приблизительно 60% вес. Гидроксиалкильные мономеры присутствуют в количествах, достаточных, чтобы обеспечить молярное соотношение гидроксиалкильного мономера к медленно реагирующему гидрофильному мономеру от приблизительно 0,15 до приблизительно 0,4. Подходящие диапазоны силиконсодержащего(-их) компонента(-ов) составляют от приблизительно 20 до приблизительно 60% вес. или от приблизительно 30 до приблизительно 55% вес. реакционных компонентов в реакционной смеси. Реакционные смеси также содержат от приблизительно 0,2 до приблизительно 3% вес. поперечносшивающего мономера, от приблизительно 0 до приблизительно 3% вес. УФ-поглощающего мономера (все указаны в % вес. всех реакционных компонентов), а если желательно использовать разбавитель, то от приблизительно 20 до приблизительно 60% вес. (% вес. всех компонентов, как реакционных, так и нереакционных) одного или более из заявленных разбавителей. Следует учесть, что вышеуказанные диапазоны могут быть скомбинированы в любой перестановке.
В одном варианте осуществления гидроксиалкильный мономер содержит GMMA, а разбавитель содержит трет-амиловый спирт.
Реакционные смеси настоящего изобретения можно образовать любым известным специалистам в данной области способом, таким как взбалтывание или перемешивание, и применять для образования полимерных изделий или устройств известными способами.
Например, биомедицинские устройства настоящего изобретения можно получить путем смешивания реакционных компонентов и разбавителя(-ей) с инициатором полимеризации и отверждения в подходящих условиях с образованием продукта, которому впоследствии можно придать подходящую форму путем токарной обработки, рассечения и т.п. Альтернативно реакционную смесь можно поместить в форму для литья и впоследствии отвердить с получением соответствующего изделия.
Известны различные процессы обработки реакционной смеси в производстве контактных линз, включая центробежное литье и статическое литье. Способы центробежного литья описаны в патентах США №№3408429 и 3660545, а способы статического литья описаны в патентах США №№4113224 и 4197266. Способ изготовления контактных линз, содержащий полимер настоящего изобретения, может заключаться в прямом литье силикон-гидрогелей, которое является экономичным и позволяет точно контролировать конечную форму гидратированной линзы. В данном способе реакционную смесь помещают в форму для литья, имеющую форму конечного желаемого силикон-гидрогеля, т.е. набухшего от воды полимера. Реакционную смесь подвергают воздействию условий, в которых полимеризуются мономеры, посредством чего получая смесь полимера и разбавителя, имеющую форму желаемого конечного продукта.
На фиг. 1 представлена схема офтальмологической линзы 100, такой как контактная линза, и детали формы для литья 101-102, применяемой для образования офтальмологической линзы 100. Детали формы для литья могут включать часть формы для литья задней поверхности 101 и часть формы для литья передней поверхности 102. При применении в настоящем документе термин «часть формы для литья передней поверхности» означает часть формы для литья, вогнутая поверхность 104 которой представляет собой поверхность формирования линзы, применяемую для образования передней поверхности офтальмологической линзы. Аналогичным образом, термин «часть формы для литья задней поверхности» относится к части формы для литья 101, выпуклая поверхность 105 которой представляет собой поверхность формирования линзы, которая образует заднюю поверхность офтальмологической линзы 100. Части формы для литья 101 и 102 могут иметь вогнуто-выпуклую форму, предпочтительно включающую плоские кольцевые фланцы, которые проходят по окружности самых верхних краев вогнуто-выпуклых участков частей формы для литья 101-102.
Как правило, части формы для литья 101-102 размещены в виде «сэндвича». Часть формы для литья передней поверхности 102 находится внизу, а вогнутая поверхность 104 части формы для литья обращена вверх. Часть формы для литья задней поверхности 101 может быть размещена симметрично поверх части формы для литья передней поверхности 102, а выпуклая поверхность 105 части формы для литья задней поверхности 101 выступает частично в вогнутую область формы для литья передней поверхности 102. Часть формы для литья задней поверхности 101 может иметь такие размеры, что ее выпуклая поверхность 105 зацепляет наружный край вогнутой поверхности 104 передней части формы для литья 102 по ее окружности, посредством чего обеспечивая формирование герметичной полости формы для литья, в которой происходит образование офтальмологической линзы 100.
Части формы для литья 101-102 могут быть образованы из термопластика и могут быть прозрачны для инициирующего полимеризацию актиничного излучения, что означает, что по меньшей мере часть, а иногда и все излучение с интенсивностью и длиной волны, эффективными для инициации полимеризации реакционной смеси в полости формы для литья, может проходить через части формы для литья 101-102.
Например, термопластики, подходящие для получения частей формы для литья, могут включать полистирол; поливинилхлорид; полиолефин, такой как полиэтилен и полипропилен; сополимеры или смеси стирола с акрилонитрилом или бутадиеном, полиакрилонитрил, полиамиды, полиэфиры, сополимеры циклических олефинов, такие как Topas, поставляемый Ticona, или Zeonor, поставляемый Zeon, сополимеры и смеси любых из перечисленных выше веществ или другой известный материал.
После полимеризации реакционной смеси с образованием линзы 100 поверхность линзы 103, как правило, прилипает к поверхности части формы для литья 104. Стадии настоящего изобретения способствуют высвобождению поверхности 103 от поверхности части формы для литья. Первая часть формы для литья 101 может отделяться от второй части формы для литья 102 в процессе расформовки. Линза 100 может прилипать ко второй части формы для литья 102 (т.е. формы для литья передней криволинейной поверхности) в процессе отверждения и оставаться со второй частью формы для литья 102 после разделения до тех пор, пока линза 100 не будет высвобождена из части формы для литья передней криволинейной поверхности 102. Альтернативно линза 100 может прилипать к первой части формы для литья 101.
Линза 100 может высвобождаться из формы для литья с помощью любого процесса, включая взаимодействие с растворителем или сухое высвобождение. Например, линза 100 и часть формы для литья, к которой она прилипла после расформовки, может подвергаться взаимодействию с водным раствором. Водный раствор может нагреваться до любой температуры ниже точки кипения водного раствора. Нагревание можно проводить с помощью теплообменной установки, сводя к минимуму вероятность взрыва, или же с помощью любого другого приемлемого средства или устройства для нагревания жидкости.
При применении в настоящем документе обработка включает стадии удаления линзы из формы для литья и удаления или замены разбавителя водным раствором. Стадии могут проводиться раздельно или на одной стадии или этапе. Температура обработки может быть любой температурой от приблизительно 30°C до точки кипения водных растворов, например, от приблизительно 30°C и до приблизительно 95°C или от приблизительно 50°C до приблизительно 95°C.
Водный раствор представляет собой преимущественно воду. Водный раствор может содержать по меньшей мере приблизительно 70% вес. воды, по меньшей мере приблизительно 90% вес. воды или по меньшей мере приблизительно 95% вес. воды. Водный раствор также может представлять собой раствор для упаковки контактной линзы, такой как боратный буферный физиологический раствор, растворы бората натрия, растворы бикарбоната натрия и т.п. Водный раствор также может включать добавки, такие как поверхностно-активные вещества, консерванты, системы высвобождения вспомогательных веществ, антибактериальные агенты, фармацевтические и нутрицевтические компоненты, смазывающие вещества, увлажняющие агенты, соли, буферы, их смеси и т.п.
Конкретные примеры добавок, которые могут быть включены в водный раствор, включают Tween 80, который представляет собой полиоксиэтиленсорбитанмоноолеат, Tyloxapol, октилфенокси(оксиэтилен)этанол, амфотерный 10), ЭДТА, сорбиновую кислоту, DYMED, хлоргексидинглюконат, пероксид водорода, тимеросал, поликвад, полигексаметиленбигуанид, их смеси и т.п. При применении различных зон в разные зоны могут быть включены разные добавки. Добавки могут быть добавлены в раствор для гидратации в количествах, изменяющихся от 0,01% до 10% по весу, но их совокупное количество менее приблизительно 10% по весу.
Воздействие на офтальмологическую линзу 100 водного раствора может осуществляться любым способом, таким как промывка, распыление, замачивание, погружение, или любой комбинацией перечисленного выше. Например, линзу 100 можно промывать водным раствором, содержащим деионизированную воду, в гидратационной башне.
При применении гидратационной башни части формы для литья передней криволинейной поверхности 102, содержащие линзы 100, можно поместить на палеты или лотки и вертикально штабелировать. Водный раствор может подаваться сверху штабеля линз 100, так что раствор будет течь вниз по линзам 100. Раствор также может вводиться в различных положениях вдоль башни. Лотки могут перемещаться вверх, чтобы обеспечить воздействие на линзы 100 все более свежего раствора.
Альтернативно офтальмологические линзы 100 могут быть замочены или погружены в водный раствор.
Стадия взаимодействия может продолжаться до приблизительно 12 часов, до приблизительно 2 часов или от приблизительно 2 минут до приблизительно 2 часов; однако продолжительность стадии взаимодействия зависит от материалов линзы, включая любые добавки, материалы, которые применялись для растворов или растворителей, а также от температур растворов. При достаточном времени обработки контактная линза, как правило, сжимается и высвобождается из части формы для литья. Более продолжительное время взаимодействия обеспечит более активное вымывание.
Объем применяемого водного раствора может быть любым, более приблизительно 1 мл/линза, а в некоторых вариантах осуществления - более приблизительно 5 мл/линза.
После разделения или расформовки линзы на передних криволинейных поверхностях, которые могут являться частью конструкции, переносят в соответствующие отдельные вогнутые чашки с прорезями для приема контактных линз после их высвобождения из передних криволинейных поверхностей. Чашки могут являться частью лотка. Примеры могут включать лотки с 32 линзами в каждом, а по 20 лотков могут быть собраны в кассету.
Альтернативно линзы могут быть погружены в водный раствор. Кассеты могут быть собраны, а затем погружены в резервуары, содержащие водный раствор. Водные растворы также могут включать другие добавки, как описано выше.
При применении в настоящем документе термин «прозрачность» означает по существу свободный от видимой мутности. Прозрачные линзы имеют коэффициент мутности менее приблизительно 100%, менее приблизительно 50%, менее приблизительно 20% и менее приблизительно 15%.
Контактные линзы настоящего изобретения дополнительно могут иметь значения модуля упругости менее 1034, приблизительно 827 и приблизительно 689 кПа (приблизительно 150, приблизительно 120 и приблизительно 100 фунтов на кв. дюйм).
Биомедицинские устройства и в частности офтальмологические устройства и контактные линзы имеют средние углы смачивания (при натекании) менее приблизительно 80°, менее приблизительно 70° и менее приблизительно 60°. В некоторых вариантах осуществления изделия настоящего изобретения имеют комбинации вышеописанной кислородной проницаемости, содержания воды и угла смачивания. Все комбинации вышеуказанных диапазонов считаются находящимися в рамках сферы действия настоящего изобретения.
Параметр растворимости Хансена
Параметр растворимости Хансена δp можно рассчитать с применением способа групповых вкладов, который описан в публикации Barton, CRC Handbook of Solubility Par., 1-е изд., 1983 г., стр. 85-87, а также с применением таблиц 13, 14.
Измерение мутности
Для измерения мутности гидратированную испытываемую линзу помещали в боратный буферный физиологический раствор в прозрачной стеклянной ячейке 20×40×10 мм при температуре окружающей среды над плоским черным фоном, освещали ячейку снизу волоконно-оптической лампой (волоконно-оптический осветитель PL-900 производства Dolan-Jenner PL с диаметром световода 1,3 см (0,5 дюйма), настройка мощности 4-5,4) под углом 66° относительно перпендикуляра к ячейке с линзой, получали изображение линзы сверху, перпендикулярно ячейке с линзой, с помощью видеокамеры (DVC 1300C:19130, RGB-камера с объективом Navitar TV Zoom 7000), размещенной на расстоянии 14 мм над платформой с линзой. Фоновое рассеяние вычитали из рассеяния линзы, вычитая изображение пустой ячейки с применением программного обеспечения EPIX XCAP V 2.2. Изображение рассеянного света после вычитания количественно анализировали путем интегрирования по центральному 10-мм участку линзы, а затем результаты сравнивали с линзой CSI Thin Lens -1,00 дптр, которой произвольно присвоили коэффициент мутности 100, а за 0 был принят коэффициент мутности при отсутствии линзы. Проанализировали пять линз, результаты усреднили и получили коэффициент мутности в виде процентной доли от стандартной линзы CSI. Линзы имеют уровни мутности менее приблизительно 150% (CSI, как описано выше), а в некоторых случаях менее приблизительно 100%. Альтернативно вместо CSI Thin Lenses -1,00 диоптрий в качестве стандартов может применяться серия водных дисперсий готовых латексных гранул (серийно выпускаемых под маркой 0.49 μm Polystyene Latex Spheres-Certified Nanosphere Size Standards компанией Ted Pella, Inc., номер продукта 610-30). В деионизированной воде готовили серию образцов для калибровки. Каждый раствор с различной концентрацией помещали в кювету (длина пути 2 мм), и с применением описанного выше способа измеряли коэффициент мутности раствора.
Раствор
Концентрация (% вес.×10<sup>-4</sup>))
Среднее значение GS
1
10,0
533
2
6,9
439
3
5,0
379
4
4,0
229
5
2,0
172
6
0,7
138
Среднее значение GS = среднее значение шкалы серого
Фактор коррекции получали путем деления наклона графика среднего значения GS в зависимости концентрации (47,1) на наклон экспериментально полученной стандартной кривой, а затем умножения этого коэффициента на измеренные значения рассеяния для линз, чтобы получить значения GS.
«Коэффициент мутности линзы CSI» можно рассчитать следующим образом:
Коэффициент мутности CSI = 100×(GS-BS)/(217-BS)
где GS - значение по шкале серого, а BS - фоновое рассеяние.
Содержание воды
Содержание воды в контактных линзах измеряли следующим образом. Три набора по три линзы выдерживали в растворе для упаковки в течение 24 часов. Затем каждую линзу промокали влажными салфетками и взвешивали. Линзы высушивали при 60°C под давлением 1,4 кПа (0,4 дюйма рт. ст.) или ниже в течение четырех часов. Высушенные линзы повторно взвешивали. Содержание воды рассчитывали следующим образом:
Затем рассчитывали среднее значение и стандартное отклонение для содержания воды в образцах, и указывали эти значения.
Модуль упругости
Модуль упругости измеряли путем применения траверсной головки разрывной испытательной машины с постоянной скоростью перемещения, оснащенной датчиком напряжения, опущенным до исходной стандартной высоты. Подходящей испытательной машиной является Instron, модель 1122. Образец в форме «собачьей кости», имеющий длину 1,33 см (0,522 дюйма), ширину «ушка» 0,701 см (0,276 дюйма) и ширину «шейки» 0,541 см (0,213 дюйма), устанавливали в зажимы и растягивали с постоянной скоростью натяжения 5,1 см/мин (2 дюйма/мин) до разрыва. Измеряли исходную стандартную длину образца (Lo) и длину образца при разрыве (Lf). Проводили измерения двенадцати образцов для каждой композиции и указывали среднее значение. Процентное удлинение=[(Lf-Lo)/Lo]×100,
Модуль растяжения измеряли на исходной линейной части кривой нагрузка/растяжение.
Угол смачивания при натекании
Все значения углов смачивания, указанные в настоящем документе, представляют собой углы смачивания при натекании. Угол смачивания при натекании измеряли следующим образом. Для каждого набора готовили по четыре образца, вырезая полоску шириной приблизительно 5 мм из центральной части линзы и выдерживая ее в растворе для упаковки до достижения равновесного состояния. Применяя микровесы Вильгельми, при температуре 23°C измеряли силу смачивания между поверхностью линзы и боратным буферным физиологическим раствором при погружении образца в и при извлечении образца из физиологического раствора. Применяли следующее уравнение:
-1
F=2γpcosθ или θ=cos(F/2γp)
где F - сила смачивания, γ - коэффициент поверхностного натяжения образца жидкости, p - периметр образца по мениску, а θ - угол смачивания. Угол смачивания при натекании определяли из той части эксперимента по смачиванию, в которой образец погружают в раствор для упаковки. С каждым образцом проводили по четыре цикла измерения и результаты усредняли, получив углы смачивания при натекании для линзы.
Кислородная проницаемость (Dk)
2
Кислородную проницаемость измеряли следующим образом. Линзы размещали на полярографический датчик кислорода, состоящий из золотого катода диаметром 4 мм и кольцевого серебряного анода, после чего покрывали с верхней стороны сеткой. Линзу подвергали воздействию увлажненной атмосферы с 2,1% O. Количество продиффундировавшего через линзу кислорода измеряли датчиком. Для увеличения толщины применяли либо уложенные друг на друга линзы, либо более толстую линзу. Измеряли значения L/Dk для 4 образцов со значительно разными значениями толщины и строили график зависимости от толщины. Обратная величина углового коэффициента представляет собой Dk образца. В качестве стандартных значений применяли значения для доступных в продаже контактных линз, полученные данным способом.
-10
3
2
3
Линзы из balafilcon A производства компании Bausch & Lomb дали результат приблизительно 79 Баррер. Линзы из материала etafilcon дали результат от 20 до 25 Баррер (1 Баррер = 10 (см газа×см)/(см полимера×с×см рт. ст.)).
Абсорбция лизоцима
Абсорбцию лизоцима измеряли следующим образом. Раствор лизоцима, применяемый для испытания на абсорбцию лизоцима, содержал лизоцим из белка куриного яйца (Sigma, L7651), солюбилизированный в концентрации 2 мг/мл в фосфатно-буферном физиологическом растворе с добавлением 1,37 г/л бикарбоната натрия и 0,1 г/л D-глюкозы.
В каждом примере испытывали по три линзы с применением каждого белкового раствора, а также в качестве контроля испытывали три линзы с применением PBS (фосфатно-буферного раствора). Испытываемые линзы промокали стерильной марлей для удаления раствора для упаковки и с применением стерильного пинцета асептически переносили в стерильные 24-луночные культуральные планшеты (по одной линзе в лунку), содержащие по 2 мл раствора лизоцима в каждой лунке. Каждую линзу полностью погружали в раствор. В качестве контроля в одну лунку помещали 2 мл раствора лизоцима без контактной линзы.
Планшеты, содержащие линзы, а также контрольные планшеты, содержащие только белковый раствор и линзы в PBS, заклеивали парафильмом для предотвращения испарения и дегидратации, помещали на орбитальный шейкер и инкубировали при 35°C и встряхивании со скоростью 100 об/мин в течение 72 часов. После окончания 72-часового периода инкубации линзы промывали 3-5 раз путем погружения линз в 3 (три) отдельных флакона, содержащих приблизительно 200 мл PBS. Затем линзы промокали бумажным полотенцем для удаления избытка раствора PBS и переносили в стерильные конические пробирки (по 1 линзе в пробирку), причем в каждой пробирке содержался PBS в объеме, определенном на основе оценочной абсорбции лизоцима, ожидаемой для каждой линзы на основе композиции. Концентрация лизоцима в каждой испытываемой пробирке должна находиться в пределах диапазона альбуминовых стандартов в соответствии с описанием производителя (от 0,05 микрограмм до 30 микрограмм). Образцы, для которых известный уровень абсорбции лизоцима составлял менее 100 мкг на линзу, разбавляли 5 раз. Образцы, для которых известный уровень абсорбции лизоцима составлял более 500 мкг на линзу (такие как линзы из etafilcon А), разбавляли 20 раз.
Для всех образцов, кроме etafilcon, применяли аликвоту PBS объемом 1 мл. Для линз из etafilcon А применяли объем 20 мл. Каждую контрольную линзу обрабатывали идентично, за исключением того, что лунки планшетов содержали PBS вместо раствора лизоцима.
Абсорбцию лизоцима определяли путем применения способа «на линзе» с бицинхониновой кислотой, применяя набор QP-BCA (Sigma, QP-BCA) и следуя описанной производителем процедуре (приготовление стандартов описано в инструкции к набору), и рассчитывали путем вычитания оптической плотности, измеренной для находившихся в PBS линз (фон), из оптической плотности, измеренной для линз, находившихся в растворе лизоцима.
Оптическую плотность измеряли с применением считывающего устройства для микропланшетов Synergy II, способном измерять оптическую плотность на 562 нм.
Абсорбцию липокалина измеряли с применением следующего раствора и способа. Раствор липокалина содержал B лактоглобулин (липокалин) из коровьего молока (Sigma, L3908), солюбилизированный в концентрации 2 мг/мл в фосфатно-солевом буфере (Sigma, D8662) с добавлением 1,37 г/л бикарбоната натрия и 0,1 г/л D-глюкозы.
Для каждого примера испытывали по три линзы с применением раствора липокалина и три линзы испытывали в PBS в качестве контрольного раствора. Испытываемые линзы промокали стерильной марлей для удаления раствора для упаковки и с применением стерильного пинцета асептически переносили в стерильные 24-луночные культуральные планшеты (по одной линзе в лунку), содержащие 2 мл раствора липокалина в каждой лунке. Каждую линзу полностью погружали в раствор. В качестве смачивающего раствора для контрольных линз вместо липокалина применяли PBS. Планшеты, содержащие линзы, погруженные в раствор липокалина, а также планшеты, содержащие контрольные линзы, погруженные в PBS, заклеивали парафильмом для предотвращения испарения и дегидратации, помещали на орбитальный шейкер и инкубировали при 35°C и встряхивании со скоростью 100 об/мин в течение 72 часов. После окончания 72-часового периода инкубации линзы промывали 3-5 раз путем погружения линз в 3 (три) отдельных флакона, содержащих приблизительно 200 мл PBS. Линзы промокали бумажной салфеткой для удаления избытка раствора PBS и переносили в стерильные 24-луночные планшеты, содержащие 1 мл раствора PBS в каждой лунке.
Абсорбцию липокалина определяли с применением способа «на линзе» с бицинхониновой кислотой, применяя набор QP-BCA (Sigma, QP-BCA) и следуя описанной производителем процедуре (приготовление стандартов описано в инструкции к набору), и рассчитывали путем вычитания оптической плотности, измеренной для находившихся в PBS линз (фон), из оптической плотности, измеренной для линз, находившихся в растворе липокалина. Оптическую плотность измеряли на считывающем устройстве для микропланшетов Synergy II, способном измерять оптическую плотность на 562 нм.
Абсорбцию муцина измеряли с применением следующего раствора и способа. Раствор муцина содержал муцин из коровьих подчелюстных желез (Sigma, M3895-type 1-S), солюбилизированный в концентрации 2 мг/мл в фосфатно-солевом буфере (Sigma, D8662) с добавлением 1,37 г/л бикарбоната натрия и 0,1 г/л D-глюкозы.
Для каждого примера испытывали по три линзы с применением раствора муцина и три линзы испытывали в PBS в качестве контрольного раствора. Испытываемые линзы промокали стерильной марлей для удаления раствора для упаковки и с применением стерильного пинцета асептически переносили в стерильные 24-луночные культуральные планшеты (по одной линзе в лунку), содержащие по 2 мл раствора муцина в каждой лунке. Каждую линзу полностью погружали в раствор. В качестве смачивающего раствора для контрольных линз вместо липокалина применяли PBS.
Планшеты, содержащие линзы, погруженные в раствор муцина, а также планшеты, содержащие контрольные линзы, погруженные в PBS, заклеивали парафильмом для предотвращения испарения и дегидратации, помещали на орбитальный шейкер и инкубировали при 35°C и встряхивании со скоростью 100 об/мин в течение 72 часов. После окончания 72-часового периода инкубации линзы промывали 3-5 раз путем погружения линз в 3 (три) отдельных флакона, содержащих приблизительно 200 мл PBS. Линзы промокали бумажной салфеткой для удаления избытка раствора PBS и переносили в стерильные 24-луночные планшеты, содержащие 1 мл раствора PBS в каждой лунке.
Абсорбцию муцина определяли с применением способа «на линзе» с бицинхониновой кислотой, применяя набор QP-BCA (Sigma, QP-BCA) и следуя описанной производителем процедуре (приготовление стандартов описано в инструкции к набору), и рассчитывали путем вычитания оптической плотности, измеренной для находившихся в PBS линз (фон) из оптической плотности, измеренной для линз, находившихся в растворе муцина. Оптическую плотность измеряли на считывающем устройстве для микропланшетов Synergy II, способном измерять оптическую плотность на 562 нм.
Кинетика
Кинетические периоды полупревращения компонентов можно определить следующим образом. Компоненты для каждого примера исследования кинетики отвешивали в боросиликатный сцинтилляционный флакон оранжевого стекла объемом 20 мл (марка Wheaton 320; № по каталогу 80076-576 или эквивалент). Флаконы закрывали крышками (зеленой крышкой с прокладкой из ПТФЭ, Qorpak; № поставщика 5205/100, № по каталогу 16161-213) и перемешивали на встряхивателе до полного растворения всех твердых веществ и получения однородных смесей.
Удаление газа
Реакционные смеси мономера дегазировали в вакууме под желтым светом в течение 7-10 минут с последующим обратным напуском азота после удаления вакуума. Флаконы быстро закрывали и помещали в камеру 1 двухкамерного азотного блока отверждения через шлюзовое отверстие 7, как показано на фиг. 2. Условия в камере 1 включали комнатную температуру и <0,5% кислорода (при применении непрерывного продувания азотом).
Азотный блок отверждения - камера 2
Уровень кислорода в обеих камерах поддерживали при непрерывном/постоянном продувании азотом. Температуру в камере 2 поддерживали с помощью нагревателя (COY, Laboratory Products Inc.). Азотный блок отверждения уравновешивали в течение минимум 4 часов до проведения каждого исследования кинетики. Дегазированную реакционную смесь (в плотно закрытом флаконе оранжевого стекла) во время периода уравновешивания помещали в камеру 1.
Источник света и параметры интенсивности
Как показано на фиг. 3, 2 флуоресцентных осветительных прибора (флуоресцентный источник света Lithonia Lighting (газоразрядный источник света), 60×10,5 см), каждый из которых оснащен 2 флуоресцентными лампами (Philips TLK 40 Вт/03, 58 см), установленными параллельно. Интенсивность отверждения регулировали, изменяя высоту полки (показана на фиг. 2 и 3) относительно источника света. Интенсивность при заданной высоте полки измеряли, помещая датчик откалиброванного радиометра/фотометра на зеркальную поверхность в соответствии с положением образца, как показано на фиг. 3. Датчик помещали непосредственно под пространство между 2-й и 3-й лампами при размещении 4 ламп.
2
2
С применением откалиброванных аналитических весов (4 знака после запятой) определяли массу прозрачного боросиликатного стеклянного сцинтилляционного флакона (Wheaton 986541) с крышкой (белая крышка с полиэтиленовой вставкой). Флакон с крышкой переносили в камеру 1 азотного блока отверждения. Крышку отворачивали и с применением откалиброванной пипетки Eppendorf на 10-100 мкл переносили во флакон 100 мкл реакционной смеси мономера. Крышку флакона плотно заворачивали, быстро переносили в камеру 2 через дверцу 6 и помещали на зеркальную поверхность 4, как показано на фиг. 2. Образец помещали непосредственно под пространство между 2-й и 3-й лампами при размещении 4 ламп. Включали источник света 3 и воздействовали на образец в течение указанного периода времени. Несмотря на то что источник света был установлен на 4-5 мВт/см, фактическая интенсивность света, попадавшего на образец, составляла 0,7-1,3 мВт/см благодаря крышке на стеклянных флаконах образцов. После воздействия источник света 3 отключали и повторно взвешивали флакон (с крышкой), чтобы по разности определить массу образца. C применением калиброванной пипетки Eppendorf на 500-5000 мкл добавляли во флакон 10 мл метанола степени чистоты для ВЭЖХ.
Аликвоты (100 мкл) реакционной смеси мономера отмеряли пипеткой в отдельные боросиликатные стеклянные сцинтилляционные флаконы и повторяли вышеописанную процедуру, чтобы получить образцы при следующих минимальных временных точках (минуты): 0, 0,25, 0,50, 0,75, 1, 2, 4, 6, 8, 10.
Отвержденные полимеры экстрагировали в метаноле в течение ночи, осторожно встряхивая при комнатной температуре.
Экстракты анализировали на наличие остаточных компонентов с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детекцией (ВЭЖХ/УФ), применяя следующие процедуры.
Количественное определение mPDMS в экстрактах проводили по отношению к внешним стандартам калибровки (приблизительно 6-11 с применением результата олигомера n=6), как правило, охватывая диапазон 1-800 мкг/мл. Если концентрация mPDMS в экстрактах находилась за пределами диапазона калибровки, экстракты разбавляли метанолом, чтобы добиться концентраций в пределах диапазона калибровки для более точного количественного определения.
Хроматографические условия
Колонка: Agilent Zorbax Eclipse XDB18, 4,6 × 50 мм × 1,8 мкм
Температура колонки: 30°C
УФ-детектор: 217 нм
Объем введенного образца: 20 мкл
Подвижная фаза
Элюент A: деионизированная вода
Элюент B: ацетонитрил
Элюент С: изопропанол
Скорость потока: 1 мл/мин
Время (мин)
%A
%B
%C
0,0
50
48
2
0,5
50
48
2
2,0
0
60
40
5,0
0
60
40
5,1
0
30
70
8,0
0
30
70
8,1
50
48
2
10,0
50
48
2
Количественное определение компонентов в экстрактах, помимо mPDMS, проводили по отношению к внешним стандартам калибровки (приблизительно 6-11) для каждого компонента, как правило, охватывая диапазон 1-800 мкг/мл. Если концентрации компонентов в экстрактах находились за пределами диапазона калибровки, экстракты надлежащим образом разбавляли метанолом, чтобы добиться концентрации в пределах диапазона калибровки для более точного количественного определения.
Хроматографические условия
Колонка: Agilent Zorbax Eclipse Plus 18, 4,6 × 75 мм × 1,8 мкм
Температура колонки: 30°C
УФ-детектор: 217 нм
Объем введенного образца: 5 мкл
Подвижная фаза
3
4
Элюент A: деионизированная вода с 0,05% HPO
3
4
Элюент В: ацетонитрил с 0,05% HPO
Элюент C: метанол
Скорость потока: 1 мл/мин
Время (мин)
%A
%B
%C
0
95
5
0
5
95
5
0
15
0
100
0
23
0
100
0
24
0
30
70
28
0
30
70
29
95
5
0
35
95
5
0
Расчеты
1. Для каждой временной точки определяли следующие значения.
Концентрация (мкг/мл) каждого компонента в экстракте образца.
Концентрацию каждого компонента в экстракте образца выражали в процентах относительно массы образца следующим образом:
-6
% компонента = [(мкг/мл*объем экстракта*коэффициент разведения*10 г/мкг)/(масса образца в г)]*100
0
0
Процент присутствующего непрореагировавшего компонента выражали в процентах относительно T (где T представляло собой 100% непрореагировавшего компонента)
x
x
0
% при T=(измеренный % при T/измеренный % при T)*100
2. С применением рассчитанного выше% компонента рассчитывали концентрацию каждого компонента в мкмоль/г следующим образом:
3
мкмоль/г=(% компонента*10)/(молекулярная масса компонента)
3. Применяя концентрацию каждого компонента, определенной в мкмоль/г на стадии 2, концентрацию в момент времени x выражали как
x
o
Log [A]/[A],
x
где [A] - концентрация компонента А в момент х минут, и
o
0
[A] - концентрация компонента А в момент 0 минут (T)
x
o
Выражение Log [A]/[A] определяли для каждой временной точки.
Для определения как кинетики полимеризации, так и периода полупревращения каждого компонента использовали приближение кинетики первого порядка. Применяли следующие уравнения для расчета скорости полимеризации
x
o
Log[A]/[A]=-kt/2,303
и периода полупревращения
0
0
1/2
1/2
ln[A]/[0,5A]=kt или t=0,693/k
x
0
Для каждого компонента строили график Log [A]/[A] в зависимости от времени (минуты). Как правило, на графике отображали точки данных (x, y), которые наиболее близко соответствуют линейному росту (более короткое время отверждения), и данные аппроксимировали линейным уравнением.
Применяя наклон, оценивали кинетическую константу скорости (k) для каждого компонента по следующему уравнению:
-1
k (минута)=наклон*-2,303
Период полупревращения (минуты) для каждого компонента рассчитывали по следующему уравнению:
1/2
t=0,693/k
0
Расчетный период полупревращения для каждого компонента сравнивали с данными, полученными для процента каждого компонента относительно T в каждую временную точку. Как правило, для каждого компонента время, необходимое для достижения 50% расхода, было близко к периоду полупревращения по результатам анализа приближения кинетики 1-го порядка. В случаях, когда два значения значительно отличались (как правило, приблизительно 30% для периода полупревращения менее приблизительно 1 минуты, 25% для периода полупревращения менее приблизительно 2,5 минуты, но более 1 минуты, и 20% для периода полупревращения более 2,5 минуты), точки данных (x, y) пересчитывали, чтобы получить кинетические константы скорости (k), которые обеспечили бы периоды полупревращения (на основании приближений 1-го порядка), в большей степени соответствующие (в пределах 20%) измеренным значениям.
Примеры ниже дополнительно описывают настоящее изобретение, но не ограничивают его. Они предназначены только для предложения способа практического применения изобретения. Специалисты в области контактных линз и в других областях могут найти другие способы реализации изобретения на практике. Однако эти способы будут считаться находящимися в рамках объема настоящего изобретения.
Некоторые из других материалов, которые используются в примерах, обозначены следующим образом.
ПРИМЕРЫ
В примерах ниже применяются следующие аббревиатуры:
FC - форма для литья передних криволинейных поверхностей
BC - форма для литья задних криволинейных поверхностей
SiMAA - (3-метакрилокси-2-гидроксипропокси)пропил-бис(триметилсилокси)метилсилан (также известный как SiGMA)
ДМА - N,N-диметилакриламид
ГЭМА - 2-гидроксиэтилметакрилат
HEAA - гидроксиэтилакриламид
HBMA - 2-гидроксибутилметакрилат, полученный в соответствии с примером синтеза 1
HPMA - 2-гидроксипропилметакрилат (ACROS)
DMHEMA - диметилгидроксиэтилметакрилат, полученный в соответствии с примером синтеза 2
n
mPDMS - полидиметилсилоксан с концевыми группами монометакрилоксипропила и моно-н-бутила 800-1000 MW (M)
OH-mPDMS - α-(2-гидрокси-1-метакрилоксипропилокиспропил)-ω-бутилдекаметилпентасилоксан (MW 612 г/моль), полученный в соответствии с примером 8 US 20100249356 A1
Norbloc - 2-(2ʹ-гидрокси-5-метакрилилоксиэтилфенил)-2H-бензотриазол
3
DO - 3,7-диметил-3-октанол
ИПС - изопропиловый спирт
TAC - триаллилцианурат
TEGDMA - тетраэтиленгликольдиметакрилат
TRIS - 3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан
acPDMS - бис-3-метакрилокси-2-гидроксипропилоксипропил полидиметилсилоксан (MW приблизительно 1000 г/моль)
CGI 819 - бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид
EtOAc - этилацетат
DA - декановая кислота
Макромер A описан в примере 25 US 6943203
GMMA - 2,3-дигидроксипропилметакрилат
TAA - трет-амиловый спирт
EtOH - этанол
SA-2 - N-(2,3-дигидроксипропан)-Nʹ-(пропилтетра(диметилсилокси)диметилбутилсилан)акриламид, как показано в формуле XI
NVP - N-винилпирролидон
ПВП - поли(N-винилпирролидон)
VINAL - ионный амид, содержащий виниловый эфир, имеющий структуру
и полученный в соответствии со способом синтетического получения 1.
BAE (эфир борной кислоты) получали следующим образом.
1,24 часть 5% (вес.) раствора этилендиаминтетрауксусной кислоты, 299 частей (вес.) глицерина и 100 частей (вес.) борной кислоты добавляли в реакционную колбу. Смесь нагревали при перемешивании до 90°C. Прикладывали вакуум для снижения давления до менее 800 Па (6 Торр) по мере перемешивания смеси в течение 155 минут с удалением водяного пара. Давление снижали до менее 267 Па (2 Торр) и реакцию продолжали в течение 2 часов или более (по необходимости), до тех пор пока % воды в смеси не снизился до менее 0,2% по результатам испытания по Карлу Фишеру.
BAGE (эфир борной кислоты и глицерина) получали следующим образом.
К полученному в соответствии с описанием выше BAE добавляли 624 части (вес.) глицерина при перемешивании в течение 60 минут при 35-40°C.
Сравнительный пример
2
Реакционную смесь получали путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 1, с разбавителем (50% этанола/50% этилацетата) в смесях 80% реакционных компонентов/20% разбавителей. Реакционную смесь дегазировали путем приложения вакуума при температуре окружающей среды в течение приблизительно 17 (±3) минут. Затем реакционную смесь дозировали в термопластичные формы для литья контактной линзы (форма для литья передних криволинейных поверхностей изготовлена из Zeonor, а форма для литья задних криволинейных поверхностей изготовлена из полипропилена) и отверждали в течение приблизительно 20 минут при 45°C в атмосфере азота, применяя флуоресцентные лампы Philips TL 20 Вт/03T и 4-5 мВт/см. Полученные линзы высвобождали из форм для литья передней криволинейной поверхности с применением деионизированной воды при температуре окружающей среды и переносили во флаконы, содержащие боратный буферный физиологический раствор, по меньшей мере на 24 часа, а затем автоклавировали при 122°C в течение 30 минут. Полученные линзы были мутными, но ощущались скользкими при растирании между большим и указательным пальцами.
Измеряли процент мутности. Результаты представлены в таблице 1.
Примеры 1 и 2
Сравнительный пример повторяли, за исключением того, что ГЭМА увеличивали, а NVP уменьшали, как показано ниже в таблице 1. Линзы высвобождали из формы для литья передней криволинейной поверхности, применяя механическое усилие, и экстрагировали деионизированной водой при температуре и давлении окружающей среды. Обе линзы ощущались скользкими при растирании между большим и указательным пальцами. Процент мутности измеряли для обеих линз. Результаты представлены ниже в таблице 1.
Таблица 1
Пример №
Пример 1
Пример 2
Сравнительный пример 1
Компонент
% вес.
% вес.
% вес.
mPDMS 1000
20
20
20
TRIS
20
20
20
NVP
47
39,25
52
ГЭМА
10,75
18,5
5,75
CGI 819
2
2
2
TEGDMA
0,25
0,25
0,25
% мутности
22
15
259
Линзы в сравнительном примере 1 были очень мутными и имели значение коэффициента мутности 259%, тогда как линзы из примеров 1 и 2 имели значительно улучшенные значения коэффициентов мутности - 22% и 15% соответственно. Линзы в сравнительном примере были такими мутными, что их нельзя было применять в качестве контактных линз.
Примеры 3-13
Серию составов для линзы готовили из следующих компонентов:
38,5% вес. mPDMS
58,25% вес. NVP и ГЭМА в смеси (количества по отдельности приведены в таблице 2)
2% Norbloc
1% вес. TEGDMA
0,25 CGI 819
Реакционные компоненты смешивали с разбавителями (50% TAA/50% DA) в соотношении 80% вес. реакционных компонентов:20% вес. разбавителя. Реакционные смеси отливали и отверждали в линзы в соответствии с процессом, описанным в примерах 1 и 2. Линзы высвобождали в 50/50 IPA/вода, экстрагировали в 70/30 IPA/вода и впоследствии приводили к равновесию в деионизированной воде. Линзы переносили во флаконы с боратным буферным физиологическим раствором по меньшей мере на 24 часа, а затем автоклавировали при 122°C в течение 30 минут. Измеряли свойства линзы. Результаты представлены ниже в таблице 2.
Таблица 2
Пример №
[HEMA] % вес.
[NVP] % вес.
HEMA: NVP<sup>1</sup>
% H<sub>2</sub>O
% мутности
DCA
Механические характеристики
DK
AC:RC
Модуль упругости (фунты на кв. дюйм)
Удлинение (%)
3
5,75
52,50
0,0935
61,6 (0,1)
479 (8)
62 (4)
53,2 (2,5)
162,6 (34,8)
102,1
54
4
6,75
51,50
0,112
61,4 (0,2)
464 (20)
54 (6)
57,9 (3,6)
187,3 (51,1)
98,3
62
5
7,75
50,50
0,131
58,9 (0,1)
233 (59)
58 (5)
61,6 (5,2)
189,8 (50,4)
102,1
69
6
8,75
49,50
0,152
58,2 (0,23)
17 (17)
60 (5)
67,0 (3,9)
157,4 (43,8)
100,3
77
7
9,75
4S.50
0,172
60,0 (0,3)
5 (1)
59,5 (5)
70,6 (4)
159,2 (47,5)
96,3
85
8
10,75
47,50
0,193
59,1 (0,0)
8 (0)
60 (7)
79,9 (1,9)
196,2 (24,6)
89,1
92
9
15,75
42,50
0,316
55,7 (0,0)
11 (1)
70 (7)
97,5 (4,2)
192,8 (39,2)
83,5
131
10
18,75
39,50
0,405
51,7 (0,1)
16 (2)
*НС
102,5 (4,0)
180,6 (38,6)
77,3
154
11
21,75
36,50
0,509
49,7 (0,1)
44 (2)
*НС
115,9 (3,1)
206,3 (53,8)
62,3
177
12
25,75
32,50
0,677
46,5 (0,3)
112(4)
*НС
119,6 (6,9)
199,5 (46,6)
63,2
208
13
29,00
29,25
0,839
40,7 (0,2)
186(3)
*НС
138,8 (6,7)
190,7 (32,4)
59,7
233
1 = молярное соотношениеAC:RC = ммоль вспомогательных компонентов/100 г реакционной смеси*НС = не смачивается
Как показано в примерах 3-5, линзы, изготовленные из реакционных смесей, содержащих менее приблизительно 8% вес. ГЭМА, демонстрировали очень высокие коэффициенты мутности (приблизительно >200%), которые недопустимы для контактной линзы, тогда как линзы, имеющие от 10 до 22% вес. ГЭМА, демонстрировали исключительно хорошие значения коэффициентов мутности (9-44%). Следует также отметить, что линзы, образованные из реакционных смесей, имеющих менее приблизительно 40% вес. NVP, демонстрировали плохую смачиваемость и фактически отталкивали воду. Примеры 3-13 также показывают, что по мере увеличения количества ГЭМА значение Dk линз падает практически на 40% (если сравнивать пример 6 с примером 13), даже несмотря на то что количество силиконсодержащего компонента и % кремния (12,089) в реакционной смеси остаются такими же.
Данные из таблицы 2 отражены на графике на фиг. 2. Они показывают, что по мере снижения отношения вспомогательных компонентов к реакционной смеси повышается кислородная проницаемость силикон-гидрогеля.
Примеры 14-16
2
2
2
2
Реакционную смесь получали путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 3, с 20% вес. смеси 50:50 TAA и декановой кислоты и дегазировали путем приложения вакуума при температуре окружающей среды в течение приблизительно 17 (±3) минут. Затем реакционную смесь (75 мкл) дозировали при комнатной температуре и <0,1% O в термопластичные формы для литья контактной линзы (FC - Zeonor, BC - полипропилен), которые дегазировали в блоке N при комнатной температуре (камера 1, фиг. 1) в течение минимум 12 часов перед дозированием. BC помещали на форму для литья FC и линзы переносили в камеру 2, где отверждали в течение 20 минут при интенсивности 4-5 мВт/см, <0,1% O и 62-65°C.
Линзы высвобождали в 50/50 IPA/вода, экстрагировали в 70/30 IPA/вода и впоследствии приводили к равновесию в деионизированной воде. Линзы переносили во флаконы с боратным буферным физиологическим раствором по меньшей мере на 24 часа, а затем автоклавировали при 122°C в течение 30 минут. Измеряли свойства линзы. Результаты представлены ниже в таблице 4.
Таблица 3
Компонент
14
15
16
17
mPDMS 1000
20,50
20,50
20,50
20,50
NVP
65,50
70,50
72,50
0
DMA
0
0
0
72,5
ГЭМА
10,75
5,75
3,25
3,25
TEGDMA
1,00
1,00
1,50
1,50
Norblock
2,00
2,00
2,00
2,00
CGI 819
0,25
0,25
0,25
0,25
Таблица 4
№ примера
% H<sub>2</sub>O
% мутности
DCA
Механические характеристики
Dk
AC:RM
Модуль упругости (кПа (фунты на кв. дюйм))
Относительное удлинение (%)
14
70,5 (0,2)
4 (1)
55 (6)
352 (51,0) 43 ((6,3))
208,7 (37,5)
48,9
92
15
78,1 (0,1)
6 (0)
50 (6)
212 (30,8) 18 ((2,6))
224,9 (29,6)
58,1
54
16
77,9 (0,3)
30 (1)
51 (7)
205 (29,7) (15 (2,2))
172,0 (36,0)
61,0
36
CE2
68,4 (0,3)
1 (0)
99 (4)
956 (138,6) (24 (3,5))
118,6 (32,3)
37,8
769
В сравнительном примере 2 DMA является промежуточным реакционным мономером. Как показано в соотношении AC:RM, замена NVP на DMA по существу снижает Dk полученных линз по сравнению с линзами из сравнительного примера 2.
Примеры 17-22
Пример 8 повторяли, за исключением того, что количество гидроксиалкилметакрилата и NVP изменяли, чтобы получить молярные соотношения гидроксиалкилметакрилат:NVP приблизительно 0,2. GMMA имеет две гидроксильные группы. Соответственно, готовили составы с двумя различными концентрациями GMMA, пример 21 (13,23% вес. GMMA, соотношение 0,408 с учетом обеих гидроксильных групп) и пример 22 (6,62% вес. GMMA, 0,204 с учетом двух гидроксильных групп).
В примерах 20 и 21 получали мутные реакционные смеси, которые не отверждали в линзы. В примерах 17-19 и 22 получали прозрачные реакционные смеси, которые отливали в линзы в соответствии с процедурой, описанной в примере 8. Измеряли свойства линзы. Составы линзы и свойства линзы представлены ниже в таблице 5.
При сравнении примеров 21 и 22 можно видеть, что если молярное количество GMMA корректировали так, чтобы учесть обе гидроксильные группы, были образованы прозрачные линзы. Считается, что в примере 20, в котором в качестве гидроксиалкилметакрилата включали HEAA, не были получены смачиваемые линзы, так как HEAA содержит две полярные группы, амидную и гидроксильную группы, что делает HEAA более полярным по сравнению с другими гидроксиалкилметакрилатами, применяемыми в примерах 18-19 и 21-22. Считается, что повышенная полярность HEAA вызывает проблемы совместимости с mPDMS. Однако существует возможность использовать HEAA с более полярными силиконами, такими как SiMAA, OH-mPDMS, N-(2,3-дигидроксипропан)-Nʹ-(пропилтетра(диметилсилокси)диметилбутилсилан)акриламид. Таким образом, для получения гидрогелей настоящего изобретения можно применять различные гидроксиалкилметакрилатные соединения.
Таблица 5
Пример
17
18
19
20
21
22
Компонент
HPMA
HBMA
DMHEMA
HEAA
GMMA
GMMA
NVP (% вес.)
47,5
45,18
45,18
48,75
45,01
51,63
HOMACpd (% вес.)
10,75
13,07
13,07
9,50
13,23
6,62
HOMA:NVP (моль)
0,174
0,203
0,203
0,188
0,408
0,204
% H<sub>2</sub>О
58,9 (0,1)
54,5
60,4
н/и*
н/и
62,6
% мутности
16 (0)
8
15
н/и*
н/и*
12
DCA
63 (5)
46
70
н/и*
н/и*
49
Модуль упругости (кПа (фунты на кв. дюйм))
506 (73,4) (9,7 (1,4))
830,8 (120,5)
474 (68,7)
н/и*
н/и*
485 (70,4)
Удлинение (%)
230,1 (1,8)
179,3
206,5
н/и*
н/и*
203,5
Dk
93,4
93,4
90
н/и*
н/и*
85,3
AC:RM
84
92
92
92
92
51
н/и* = не испытывали
Примеры 23, 24 и сравнительные примеры 3-6
2
2
2
2
Каждую реакционную смесь получали путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 6, и дегазировали путем приложения вакуума при температуре окружающей среды в течение приблизительно 17 (±3) минут. Затем реакционную смесь (75 мкл) дозировали при комнатной температуре и <0,1% O в термопластичные формы для литья контактной линзы (FC - Zeonor, BC - полипропилен), которые дегазировали в блоке N при комнатной температуре (камера 1, фиг. 1) в течение минимум 12 часов перед дозированием. BC помещали на форму для литья FC и линзы переносили в камеру 2, где отверждали в течение 20 минут при интенсивности 4-5 мВт/см, <0,1% O и 62-65°C.
Формы механически разделяли, расформовывали (линзы оставались в FC). Линзы механически высвобождали путем нажатия на заднюю часть передней криволинейной поверхности. Линзы экстрагировали в деионизированной воде и приводили к равновесию в боратном буферном растворе для упаковки во флаконах для линз, после чего стерилизовали при 122°C в течение 30 минут.
Измеряли свойства линз. Результаты представлены ниже в таблице 7.
Таблица 6
Компонент
Пример 23
24
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
Сравнительный пример 5
Сравнительный пример 6
mPDMS 1000
16,50
16,50
16,50
16,50
16,50
16,50
OH-mPDMS, n=4
27,50
27,50
27,50
27,50
27,50
27,50
NVP
46,65
44,15
41,65
39,15
35,15
23,35
ГЭМА
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
DMA
0,00
2,50
5,00
7,50
11,50
23,30
ЭГДМА
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
Разбавитель
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
TAA
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Таблица 7
Пример №
% H<sub>2</sub>O
% мутности
DC A
Механические характеристики
Dk
AC:RM
Модуль упругости (кПа (фунты на кв. дюйм))
Удлинение(%)
Пример 23
61 (0)
6 (1)
48 (6)
517 (75) (69 (10))
145 (57)
92
59
Пример 24
63 (0)
7 (1)
79 (9)
393 (57) (41 (6))
171 (36)
89
84
Сравнительный пример 3
63 (0)
9 (1)
107 (3)
359 (52) (28 (4))
164 (53)
89
110
Сравнительный пример 4
63 (0)
9 (1)
110 (4)
317 (46) (41 (6))
162 (45)
89
135
Сравнительный пример 5
60 (0)
6 (1)
119 (15)
356 (53) (41 (6))
184 (56)
85
175
Сравнительный пример 6
56 (0)
4 (0)
114 (13)
455 (66) (41 (6))
195 (44)
72
294
DMA является гидрофильным компонентом с промежуточной кинетикой реакции. Данные в таблице 7 показывают, что небольшие количества DMA, такие как 2,5% вес. (пример 24), значительно снижают модуль упругости, но увеличивают угол смачивания полученных контактных линз.
Пример 25 и сравнительные примеры 5-8
2
2
2
2
Каждую реакционную смесь получали путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 8, и дегазировали путем приложения вакуума при температуре окружающей среды в течение приблизительно 17 (±3) минут. Затем реакционную смесь (75 мкл) дозировали при комнатной температуре и <0,1% O в термопластичные формы для литья контактной линзы (FC - Zeonor, BC - полипропилен), которые дегазировали в блоке N при комнатной температуре (камера 1, фиг. 1) в течение минимум 12 часов перед дозированием. BC помещали на форму для литья FC и линзы переносили в камеру 2, где отверждали в течение 20 минут при интенсивности 4-5 мВт/см, <0,1% O и 62-65°C.
Формы механически разделяли, расформовывали (линзы оставались в FC). Линзы механически высвобождали путем нажатия на заднюю часть передней криволинейной поверхности. Линзы экстрагировали в деионизированной воде и приводили к равновесию в боратном буферном растворе для упаковки во флаконах для линз, после чего стерилизовали при 122°C в течение 30 минут.
Таблица 8
Компонент
Пример 25
Сравнительный пример 5
Сравнительный пример 6
Сравнительный пример 7
SA2
50,00
50,00
50,00
50,00
VMA
40,65
30,50
20,35
10,15
ГЭМА
6,75
6,75
6,75
6,75
DMA
0,00
10,15
20,30
30,50
ЭГДМА
0,35
0,35
0,35
0,35
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,50
0,50
0,50
0,50
Разбавитель
10,00
10,00
10,00
10,00
TAA
100,00
100,00
100,00
100,00
Таблица 9
Пример №
Линза
% H<sub>2</sub>O
% мутности
DCA
Механические характеристики
Dk
AC:RM
Модуль упругости (кПa (фунты на кв. дюйм))
Удлинение (%)
25
2766-140A
58 (1)
36 (2)
62 (9)
2062 (299) (221 (32))
320 (62)
93
59
Сравнительный пример 5
2766-140B
65 (1)
10 (1)
117 (14)
290 (42) (41 (6))
337 (75)
75
162
Сравнительный пример 6
2766-140C
58 (0)
10 (1)
120 (7)
303 (44) (28 (4))
375 (66)
55
264
Сравнительный пример 7
2766-140D
48 (0)
19 (2)
123 (12)
655 (95) (62 (9))
399 (95)
37
367
Добавление 10,15% вес. DMA к составу сравнительного примера 5 значительно снижало Dk с 93 до 75 и увеличивало угол смачивания с 62 до 177. Однако добавление DMA также значительно снизило модуль упругости полученных линз. При количествах DMA менее приблизительно 5% вес. соотношение AC:RM будет ниже и при этом будут получены линзы с лучшим общим соотношением свойств.
Примеры 26 и 27
Реакционные смеси были получены из компонентов, перечисленных в таблице 10. Линзы готовили с применением процедуры, описанной в примере 25. Свойства линз были измерены. Результаты представлены в таблице 11.
Контактные линзы проходили клиническую оценку во время нерандомизированного открытого двустороннего однодневного исследования распределения с временем ношения линз 12 (±2) часов. Линзы носили 10 субъектов. Налет на передней поверхности наблюдали через 60 минут ношения контактной линзы и во время последующего визита после выдачи. Налет оценивали с применением следующей шкалы.
Уровень 0
Отсутствует
Нет налета.
Уровень 1
Небольшой
Налет, который занимает 1-5% площади поверхности линзы.
Уровень 2
Умеренный
Налет, который занимает 6-15% площади поверхности линзы.
Уровень 3
Средний
Налет, который занимает 16-25% площади поверхности линзы.
Уровень 4
Сильный
Налет, который занимает 26% площади поверхности линзы.
Коэффициенты Штреля (4-й порядок) измеряли на интерферометре Маха-Цендера с применением отверстия 5 мм по оптической зоне. Результаты представлены ниже в таблице 11.
Таблица 10
Компонент
Пример 26
Пример 27
mPDMS 1000
16,50
17,45
OH-mPDMS, n=4
27,50
29,90
NVP
46,65
43,98
ГЭМА
6,73
6,00
Голубой ГЭМА
0,02
0,02
ЭГДМА
0,45
0,00
TEGDMA
0,00
0,20
TAC
0,00
0,20
Norbloc
1,75
1,75
CGI 819
0,50
0,50
Разбавитель
0,00
5,00
TAA
100,00
100,00
Таблица 11
Пример №
26
27
% H<sub>2</sub>O
53 (0)
54 (0)
% мутности
н/и
н/и
DCA
34 (9)
50 (9)
Модуль упругости (кПa (фунты на кв. дюйм))
154 (10)
106 (8)
Удлинение (%)
171(24)
296 (34)
Dk
96
н/и
SR
0,9718 (0,0176)
0,9836 (0,0044)
SR - коэффициент Штреля (4-й порядок)
Таблица 12
Налет на передней поверхности
После ношения 60 мин n (%)
Период наблюдения n (%)
Пример 26
Пример 27
Пример 26
Пример 27
Уровень 0
17 (85%)0
13 (93%)
5 (25%)
1 (7%)
Уровень 1
3 (15%)
1 (7%)
7 (35%)
13 (93%)
Уровень 2
0
0
8 (40%)
0
Уровень 3
0
0
0
0
Уровень 4
0
0
0
0
Всего на глазах
20
14
20
14
Пример синтеза 1: получение VINAL
1
4,82 г винилхлорформиата добавляли к смеси 8,19 г β-аланина (Aldrich) в 74 мл ацетонитрила. Полученную смесь нагревали с обратным холодильником в течение 2 часов, затем охлаждали до комнатной температуры и давали отстояться в течение 2 часов. Смесь фильтровали и растворитель удаляли при пониженном давлении. Сырой продукт растворяли в 30 мл дистиллированной воды и три раза промывали этилацетатом. Комбинированные смывы этилацетата промывали 50 мл деионизированной воды. Из комбинированных смывов этилацетата выпаривали растворитель с выходом 4,5 г продукта в виде пушистого белого твердого вещества. H-ЯМР: 7,1 м.д. (дд, 1H), 5,4 м.д. (уш.с, OH), 4,7 м.д. (дд, 1H), 4,4 м.д. (дд, 1H), 3,5 м.д. (кв, 2H), 2,6 м.д. (т, 2H).
Пример синтеза 2: получение 2-гидроксибутилметакрилата (HBMA)
4
4
1
Смесь 72 грамм 1,2-эпоксибутана (Aldrich), 0,85 г 4-метоксифенола (Aldrich) и 6,5 г гидроксида калия перемешивали в круглодонной колбе с капельной воронкой объемом 500 мл и контактным термометром с термопарой. 172 г метакриловой кислоты добавляли через капельную воронку и смесь медленно нагревали до 75°C, после чего перемешивали в течение ночи на воздухе. Затем температуру повышали до 88°C в течение 4 часов. Смесь охлаждали и к смеси в делительной воронке добавляли 700 мл 2,0 н. NaOH. Верхний слой трижды промывали боратным буферным физиологическим раствором. Добавляли этиловый эфир (200 мл) к комбинированным смывам физиологического раствора, чтобы экстрагировать весь продукт. Комбинированные органические слои сушили над NaSO. NaSO фильтровали и продукт отгоняли (90-98°C/~533 Па (~4 мм рт. ст.)). Собирали 17,5 г продукта, к которому добавляли 4 мг 4-метоксифенола. H-ЯМР: 6,1 м.д. (1H, м), 5,5 (1H, м), 4,8 (0,25H, м), 4,2 (0,64H, дд, 8,1 и 11,7 Гц), 4,0 (0,64 Гц, дд, 6,9 и 11,4 Гц), 3,6-3,8 1,26H, м), 2,3 (OH, уш.с), 1,9 (3H, м), 1,4-1,7 (2H, м), 0,9 (3H, м); что соответствует смеси 2-гидрокси-1-пропилметакрилата и 1-гидрокси-2-пропилметакрилата.
Пример синтеза 3: получение диметилгидроксиэтилметакрилата
1
Применяли такую же процедуру, как и для HBMA, заменив 1,2-эпоксипропан на 1,2-эпокси-2-метилпропан. Продукт выделяли перегонкой при 47-48°/53-80 Па (0,4-0,6 мм рт. ст.). H-ЯМР: 6,1 м.д. (1H, с), 5,5 (1H, м), 4,0 (2H, с), 2,1 (OH, уш.с), 1,9 (3H, с), 1,2 (6H, м); что соответствует 2-гидрокси-2-метилпропилметакрилату (диметилгидроксиэтилметакрилату).