СИЛИКОНОВЫЕ ГИДРОГЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ N-АЛКИЛМЕТАКРИЛАМИДЫ, И ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ КОНТАКТНЫЕ ЛИНЗЫ
SILICONE HYDROGELS CONTAINING N-ALKYLMETHACRYLAMIDES AND CONTACT LENSES MADE OF THEM

СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 15/609,088, поданной 31 мая 2017 г., и предварительной заявке на патент США № 62/358,967, поданной 6 июля 2016 г., каждая из которых полностью включена в настоящий документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, полученным из реакционных мономерных смесей, содержащих N-алкилметакриламиды и силиконсодержащие компоненты, и демонстрирующим удивительные комбинации физических и механических свойств, в том числе модуль упругости. Эти силиконовые гидрогели подходят для использования в ряде областей, в том числе в медицинских устройствах, офтальмологических устройствах и контактных линзах.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Мягкие контактные линзы основаны на гидрогелях. Многие пользователи считают мягкие контактные линзы достаточно удобными, чтобы носить их весь день. Существует два основных класса материалов для мягких контактных линз, обычные мягкие контактные линзы, которые образованы из гидрогелей, не содержащих силикона, и силиконовые гидрогели. Обычные и силиконовые гидрогели имеют модули упругости в диапазоне от около 0,14 МПа до 2,1 МПа (от около 20 фунтов/кв. дюйм до около 300 фунтов/кв. дюйм), что позволяет линзам соответствовать форме глаза. Эти уровни модуля могут потребовать от производителей производить контактные линзы, имеющие большое количество оптических сил и конфигураций.
Силиконовые гидрогели обычно имеют более высокие модули упругости, чем обычные гидрогели со значениями в диапазоне от около 0,34 МПа до около 2,1 МПа (от 50 фунтов/кв. дюйм до около 300 фунтов/кв. дюйм). Контактные линзы из силиконового гидрогеля, демонстрирующие модули больше около 1,0 МПа (150 фунтов на квадратный дюйм), могут снизить комфорт пациента и увеличить некоторые механические нежелательные явления. Тем не менее, даже при этих более высоких модулях упругости контактные линзы из силиконового гидрогеля по-прежнему по существу соответствуют форме глаза, что требует большого количества конфигураций линз для соответствия популяции пациентов.
Упрочняющие агенты, такие как изоборнилметакрилат, метилметакрилат и сшивающие агенты, как известно, увеличивают модуль упругости контактных линз. Однако они, как правило, вредно влияют на другие механические свойства линз, такие как удлинение.
В патентах США US4182822 и US4343927 описаны силиконовые гидрогели, полученные из реакционноспособных смесей амидных мономеров, в том числе N-алкилметакриламидов, полисилоксанилалкилметакрилатов с короткой цепью и, необязательно, другие мономеры. US5298533 описывает тот факт, что обычные гидрогели (не содержащие силикон), полученные из N-метилметакриламида, менее гидролитически стабильны, чем те, которые сделаны из N,N-диметилакриламида. Ни один из этих патентов не описывает составы силиконовых гидрогелей с полисилоксансодержащими компонентами, имеющими четыре или более полисилоксановых повторяющихся звеньев, или силиконовые гидрогели, обладающие удивительным балансом свойств, раскрытых в данном документе.
Kodaira et al. в Polymer Journal Vol. 20, No. 11, pp. 1021-1029 (1988) описывают влияние растворителя на константы полимеризации сополимера N-метилакриламида или N-метилметакриламида с метилметакрилатом.
Shea et al. в Macromolecules Vol. 23, No. 21, pp. 4497-4507 (1990) сообщают о синтезе полиакриламидов и полиметакриламидов с высокой степенью сшивки, в том числе из N-метилметакриламида и различных бис-метакриламидных сшивающих агентов. Также получают поли(N-метилметакриламид).
Различные N-замещенные метакриламиды применяют для получения различных не гидрогелевых сополимеров, в том числе сополимеризацией метилметакрилата с N-метилом, N-циклогексилом и N-изоборнилметакриламидами (Chen et al. в the Journal of Polymer Science Vol. 82, pp. 400-405 (2001)); сополимеризацией трет-бутилметакрилата с N-октилом, N-этилом, N-циклогексилом и N-бензилметакриламидами, которые при термической обработке образуют замещенные поли(метакрилимидные) пены (Ritter et al. в Macromolecules Vol. 36, pp. 318-322 (2003)); синтезом гомополимеров из N-фенила, N-4-метоксифенила и N-4-бромфенилметакриламида (Kuo et al. в Polymer Vol. 52, pp. 2600-2608 (2011)).
Schrooten et al. в Macromol. Chem. Phys. Vol. 214, pp. 2283-2294 (2013) изучают кинетику распространения радикальной полимеризации N,N-диметилакриламида, N-метилметакриламида и метакриламида в водном растворе. Коэффициенты скорости роста цепи уменьшались с концентрацией мономера отчасти из-за сопутствующих изменений эффектов водородных связей и диполь-дипольных моментов. В этой ссылке также описывают, что N,N-диметилметакриламид не подвергают радикальной гомополимеризации. Ни в одной из этих печатных публикаций из научной литературы не описывают силиконовые гидрогели с N-алкилметакриламидами. Некоторые сообщают о высоких температурах стеклования для полимеров, изготовленных из N-алкилметакриламидов, в то время как другие сообщают о кинетике полимеризации N-алкилметакриламидов, подчеркивая влияние растворителя на коэффициенты реакционной способности.
В US862662 описывают гибридные мягкие контактные линзы, в которых центральная и периферийная области образованы из мягких водных материалов, имеющих модуль Юнга от 3,00 МПа до 99,995 МПа (от 435 фунтов/кв. дюйм до 14 503 фунтов/кв. дюйм) и от 0,20 МПа до 3,00 МПа (от 29 фунтов/кв. дюйм до 435 фунтов/кв. дюйм), соответственно. Водные мягкие материалы могут быть образованы из мономеров стирилсилоксана и гидрофильных мономеров, в том числе (мет)акриламидных мономеров. Однако N-алкилметакриламидные мономеры не описывают.
Для пациентов с астигматизмом мягкие контактные линзы должны быть стабилизированы с возможностью вращения, чтобы оптическая коррекция была эффективной во всех положениях головы. Такую стабилизацию обычно достигают путем использования зон стабилизации на задней стороне контактной линзы, которые ограничивают вращение. В качестве альтернативы, были разработаны астигматические маскирующие линзы, имеющие центральную область линзы, которая сводится через роговицу, тем самым создавая пространство между поверхностью роговицы и линзой. Слезная пленка заполняет это пространство и маскирует астигматизм. Известные в настоящее время маскирующие линзы с достаточной жесткостью в центральной области оказываются либо нежелательно толстыми, либо несовместимыми с гидрогелевыми материалами, используемыми в периферийной области линзы.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
N
Настоящее изобретение относится к композициям, в том числе силиконовым гидрогелям, образованным из реакционноспособных смесей, включающих, состоящих и состоящих по существу из силиконсодержащего компонента и по меньшей мере одного -алкилметакриламидного мономера.
N
Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, имеющим модуль упругости по меньшей мере около 7 МПа (1000 фунтов/кв. дюйм) и содержание воды по меньшей мере около 10%, образованным из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один -алкилметакриламид и по меньшей мере один силиконсодержащий компонент.
Настоящее изобретение относится к неионным силиконовым гидрогелям, имеющим модуль упругости от около 0,97 до около 14 МПа (от около 140 до около 2000 фунтов/кв. дюйм) и содержание воды от около 20 до около 50%, образованным из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один N-алкилметакриламид и по меньшей мере один силиконсодержащий компонент.
Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, имеющим модуль упругости от около 1,0 МПа до около 1,4 ГПа (от около 150 фунтов/кв. дюйм до около 200000 фунтов/кв. дюйм) и содержание воды от около 10 до около 50%, образованным из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один N-алкилметакриламид, от около 5 до около 15% масс. по меньшей мере одного сшивающего компонента и по меньшей мере один силиконсодержащий компонент, выбранный из соединений формул I-V:
Формула I
Формула II
Формула III
Формула IV
Формула V
1
2
1
2
3
2
2
где R представляет собой атом водорода или метил; Z выбран из O, N, S или NCHCHO; если Z=O или S, то R не требуется; где j представляет собой целое число от 1 до 20; q равно не более 50 или от 5 до 30 или 10-25; и n и n находятся в диапазоне от 4 до 100; от 4 до 50; или от 4 до 25; n равно 1-50, 1-20 или 1-10;
2
где R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода (или от 3 до 8 атомов углерода), любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями;
3
3
1-6
1-4
2-4
2
r
2
k
где R представляет собой замещенный или незамещенный С, С или С алкиленовый сегмент, такой как (CH), где каждая метиленовая группа может быть необязательно независимо замещена простыми эфирами, аминами, карбонилами, карбоксилатами, карбаматами и их комбинациями; или оксиалкиленовый сегмент, такой как (OCH), и k представляет собой целое число от одного до трех, или где R может представлять собой смесь алкиленового и оксиалкиленового сегментов и сумма r и k равна от 1 до 9;
4
где каждый R независимо представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную, разветвленную или циклическую алкоксигруппу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную или разветвленную полиэтиленоксиалкильную группу, фенильную группу, бензильную группу, замещенную или незамещенную арильную группу, фторалкильную группу, частично фторированную алкильную группу, перфторалкильную группу, атом фтора или их комбинации;
5
где R представляет собой замещенную или незамещенную линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую от 1 до восьми атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода, или метил, или бутил; или арильную группу, любая из которых может быть замещена одним или более атомами фтора.
Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, образованным из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один N-алкилметакриламид, по меньшей мере один силиконсодержащий компонент и по меньшей мере около 2% масс. или по меньшей мере 5-15% масс. по меньшей мере одного сшивающего компонента.
Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, имеющим модуль упругости от около 0,1 ГПа до около 1,4 МПа (от около 20 000 фунтов/кв. дюйм до около 200 000 фунтов/кв. дюйм) и содержание воды от около 10 до около 40%, образованным из реакционной смеси, содержащей
N-
(a) по меньшей мере один алкилметакриламид,
(b) по меньшей мере один сшивающий компонент
6
(c) по меньшей мере один объемный силоксансодержащий компонент, выбранный из группы, состоящей из трис(триметилсилокси)силилстирола, 3-трис(триметилсилокси)силилпропилметакрилата, N-[3-трис(триметилсилокси)силил]-пропилакриламида, 2-гидрокси-3-[3-метил-3,3-ди(триметилсилокси)силилпропокси]-пропилметакрилат и других объемных силиконовых мономеров, таких как представленные в формулах VI-XIV, где R независимо представляет собой линейные, разветвленные или циклические алкильные группы, содержащие от одного до восьми атомов углерода, или триметилсилоксильные группы:
Формула VI
Формула VII
Формула VIII
Формула IX
Формула X
Формула XI
Формула XII
Формула XIII
Формула XIV
Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, образованным из реакционной смеси, содержащей
а) по меньшей мере один N-алкилметакриламид;
b) по меньшей мере один силиконсодержащий компонент, содержащий гидроксильную группу;
c) по меньшей мере один смачивающий агент;
d) по меньшей мере один гидроксиалкильный мономер и
e) по меньшей мере один сшивающий агент.
Настоящее изобретение относится к композитным контактным линзам, содержащим центральную область и периферийную область, причем центральная область содержит первый силиконовый гидрогель, образованный из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один N-алкилметакриламид и по меньшей мере один силиконсодержащий компонент, а периферийная область содержит второй силиконовый гидрогель с более низким модулем упругости, чем в центральной области.
Настоящее изобретение относится к способам изготовления композитной контактной линзы, включающим этапы, на которых:
(a) наносят в первую матрицу первый состав силиконового гидрогеля, образованный из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один N-алкилметакриламид и по меньшей мере один силиконсодержащие компоненты,
(b) частично полимеризуют первый состав силиконового гидрогеля до состояния геля,
(c) наносят второй состав силиконового гидрогеля на первую матрицу
(d) дают время для впитывания второго состава силиконового гидрогеля в гель,
(e) размещают вторую матрицу поверх первой матрицы и
(f) полностью полимеризуют комбинацию для формирования композитной контактной линзы.
ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
ФИГ. 1 представляет собой микрофотографию композитной линзы, изготовленной в соответствии с примером 57, показывающую сводчатый зазор между контактной линзой и искусственной поверхностью роговицы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Следует понимать, что изобретение не ограничивается деталями конструкции или этапов способа, изложенными в последующем описании. Изобретение допускает другие варианты реализации изобретения и может быть осуществлено или осуществляется различными способами, используя изложенное в данном документе.
Было обнаружено, что силиконовые гидрогели, образованные путем полимеризации N-алкилметакриламидов с по меньшей мере одним силиконсодержащим компонентом и дополнительными необязательными компонентами, в том числе сшивающими агентами, гидрофильными мономерами, смачивающими агентами и упрочняющими агентами, обеспечивают силиконовые гидрогели, которые демонстрируют удивительные комбинации свойств, включая высокие модули упругости при желаемом содержании воды. Этот баланс свойств особенно удивителен, поскольку такие же эффекты не наблюдаются в составах, где структурно подобные такие амиды, как акриламиды, такие как N,N-диметилакриламид, метакриламид или метакриламиды, где оба заместителя N представляют собой либо Н, либо алкил, используют с силиконсодержащим(-ими) компонентом(-ами).
В том, что касается терминов, используемых в настоящем описании, предоставлены следующие определения. Определения для полимеров согласуются с описанными в Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature, IUPAC Recommendations 2008, edited by: Richard G. Jones, Jaroslav Kahovec, Robert Stepto, Edward S. Wilks, Michael Hess, Tatsuki Kitayama и W. Val Metanomski.
Используемый в настоящем документе термин «около» означает диапазон +/-5% числа, к которому применяется. Например, фраза «около 10» будет включать как 9,5, так и 10,5.
Термин «(мет)» означает возможное наличие необязательного метильного заместителя. Таким образом, термин «(мет)акрилат» указывает на радикалы как метакрилата, так и акрилата.
Следует учитывать, что везде, где даны химические структуры, варианты, представленные как заместители в структуре, могут сочетаться в любой комбинации. Таким образом, если структура содержит заместители R* и R**, каждый из которых имеет три списка потенциальных групп, возможны 9 комбинаций. То же самое относится и к комбинации свойств.
n
При использовании нижнего индекса, такого как «n» в стандартной формуле [***], для указания количества повторяющихся звеньев в химической формуле полимера, такую формулу следует понимать как представляющую среднечисловой молекулярный вес макромолекулы.
«Макромолекула» представляет собой органическое соединение, имеющее молекулярный вес более 1500, которое может быть реакционноспособным или нереакционноспособным.
«Полимер» представляет собой макромолекулу из повторяющихся химических звеньев, связанных друг с другом в цепную или сетевую структуру, и состоит из повторяющихся звеньев, являющихся производными мономеров и макромеров, входящих в состав реакционной смеси.
«Гомополимер» представляет собой полимер, состоящий из мономеров или макромеров одного типа; «сополимер» представляет собой полимер, состоящий из мономеров, макромеров или их комбинаций двух или более типов; «терполимер» представляет собой полимер, состоящий из мономеров, макромеров или их комбинаций трех типов. «Блок-сополимер» состоит из различных по своему составу блоков или участков. Диблок-сополимеры имеют блоки двух типов. Триблок-сополимеры имеют блоки трех типов. «Гребенчатые сополимеры» или «привитые сополимеры» состоят из по меньшей мере одного типа макромеров.
«Повторяющееся звено», или «повторяющееся химическое звено», представляет собой наименьшую повторяющуюся группу атомов в полимере, которая возникает в результате полимеризации мономеров и макромеров.
«Биомедицинское устройство» представляет собой любое изделие, выполненное с возможностью использования при нахождении либо в, либо на поверхности тканей или текучих сред млекопитающих и предпочтительно в или на поверхности ткани или текучих сред человека. Примеры таких устройств включают, без ограничений, раневые повязки, биоклеи, тканевые наполнители, системы доставки лекарственных средств, покрытия, противоспаечные барьеры, катетеры, имплантаты, стенты, шовные нити и офтальмологические устройства, такие как интраокулярные линзы и контактные линзы. Биомедицинские устройства представляют собой офтальмологические устройства, такие как контактные линзы, включая контактные линзы, изготовленные из силиконового гидрогеля.
Термин «субъект» включает в себя человека или иное позвоночное.
Термин «поверхность глаза» включает в себя поверхностный и железистый эпителий роговицы, конъюнктивы, слезных желез, добавочных слезных желез, носослезного канала и мейбомиевых желез и их апикальные и базальные матрицы, точки и смежные или связанные структуры, в том числе веки, связанные как функциональная система непрерывностью эпителия, иннервацией и эндокринной и иммунной системами.
Термин «офтальмологическое устройство» относится к любому устройству, которое размещается в или на глазу или любой части глаза, включая поверхность глаза. Подобные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, косметическое улучшение, улучшение зрения, терапевтический эффект (например, в качестве повязки) или доставку активных компонентов, таких как фармацевтические и нутрицевтические компоненты, или любую комбинацию вышеупомянутого. Примеры офтальмологических устройств включают в себя, без ограничений, линзы и оптические и глазные вставки, включая, без ограничений, обтураторы слезных точек и т. п. Термин «линза» включает в себя мягкие контактные линзы, жесткие контактные линзы, гибридные контактные линзы, интраокулярные линзы и маскирующие линзы. Офтальмологическое устройство может содержать контактную линзу.
Термин «контактная линза» относится к структуре или офтальмологическому устройству, которое можно поместить на роговицу глаза субъекта. Контактная линза может обеспечивать корректирующий, косметический, терапевтический эффект, включая заживление ран, доставку лекарственных средств или нутрицевтиков, диагностическую оценку или контроль, или блокирование УФ и видимого света, или сокращение влияния слепящего света, или комбинацию вышеперечисленного. Контактная линза может быть изготовлена из любого соответствующего материала известного в данной области и может представлять собой мягкую линзу, жесткую линзу или гибридную линзу, содержащую по меньшей мере две различные части с разными свойствами, такими как модуль упругости, содержание воды, светопоглощающие свойства или их комбинации.
Биомедицинские устройства, офтальмологические устройства и линзы настоящего изобретения могут быть выполнены из силиконовых гидрогелей. Такие силиконовые гидрогели обычно содержат силиконовый компонент и/или гидрофобные и гидрофильные мономеры, которые ковалентно связаны друг с другом в полимеризованном устройстве.
Термин «контактная линза из силиконового гидрогеля» относится к контактной линзе, содержащей по меньшей мере один силиконовый гидрогелевый материал. Контактные линзы из силиконового гидрогеля по существу имеют повышенную кислородную проницаемость по сравнению с традиционными гидрогелями. Для доставки кислорода к глазу контактные линзы из силиконового гидрогеля используют как свою водную, так и полимерную составляющие.
«Полимерная сетка» представляет собой поперечно-сшитую макромолекулу, которая может разбухать, но не может раствориться в растворителях, поскольку полимерная сетка по существу является единой макромолекулой. Термин «гидрогель» или «гидрогелевый материал» относится к полимерной сетки, которая в равновесном состоянии содержит воду. Гидрогели в общем содержат по меньшей мере около 10% масс. воды.
Термин «традиционные гидрогели» относится к полимерным сетям, полученным из мономеров, не содержащих силоксильных, силоксановых или карбосилоксановых групп. Традиционные гидрогели получают из мономерных смесей, преимущественно содержащих гидрофильные мономеры, такие как 2-гидроксиэтилметакрилат (HEMA), N-винилпирролидон (NVP), N, N-диметилакриламид (DMA) или винилацетат. В патентах США № 4,436,887, 4,495,313, 4,889,664, 5,006,622, 5,039459, 5,236,969, 5,270,418, 5,298,533, 5,824,719, 6,420,453, 6,423,761, 6,767,979, 7,934,830, 8,138,290 и 8,389,597 описаны формации традиционных гидрогелей. Коммерчески доступные гидрогелевые составы включают в себя, без ограничений, этафилкон, полимакон, вифилкон, генфилкон, ленефилкон, хилафилкон, несофилкон и омафилкон, включая все их варианты.
Термин «силиконовый гидрогель» относится к гидрогелю, получаемому сополимеризацией по меньшей мере одного силиконсодержащего компонента с по меньшей мере одним гидрофильным компонентом. Гидрофильные компоненты могут также включать в себя нереакционноспособные полимеры. Каждый из силиконосодержащих компонентов и гидрофильных компонентов может представлять собой мономер, макромер или их комбинацию. Силиконсодержащий компонент содержит по меньшей мере одну силоксановую или карбосилоксановую группу.
Примеры коммерчески доступных силиконовых гидрогелей включают в себя балафилкон, аквафилкон, лотрафилкон, комфилкон, делефилкон, энфилкон, фанфилкон, формофилкон, галифилкон, сенофилкон, нарафилкон, фалкон II, асмофилкон A, самфилкон, риофилкон, стенфилкон, сомофилкон, а также силиконовые гидрогели, полученные согласно патентам США № 4,659,782, 4,659,783, 5,244,981, 5,314,960, 5,331,067, 5,371,147, 5,998,498, 6,087,415, 5,760,100, 5,776,999, 5,789,461, 5,849,811, 5,965,631, 6,367,929, 6,822,016, 6,867,245, 6,943,203, 7,247,692, 7,249,848, 7,553,880, 7,666,921, 7,786,185, 7,956,131, 8,022,158, 8,273,802, 8,399,538, 8,470,906, 8,450,387, 8,487,058, 8,507,577, 8,637,621, 8,703,891, 8,937,110, 8,937,111, 8,940,812, 9,056,878, 9,057,821, 9,125,808, 9,140,825, 9156,934, 9,170,349, 9,244,196, 9,244,197, 9,260,544, 9,297,928, 9,297,929, а также WO 03/22321, WO 2008/061992 и US 2010/048847. Эти патенты, также как и все другие патенты, описанные в этом пункте, включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Термин «силиконсодержащий компонент» относится к мономеру, макромеру, преполимеру, сшивающему агенту, инициатору, добавке или полимеру, который содержит по меньшей мере одну кремниевокислородную связь в форме силоксановой группы [-Si-O-Si] или карбосилоксановой группы. Примеры силиконсодержащих компонентов включают в себя, без ограничений, силиконовые макромеры, преполимеры и мономеры.
Примеры силиконовых макромеров включают в себя, без ограничений, полидиметилсилоксанметакрилат с гидрофильными боковыми группами. Примеры силиконсодержащих компонентов, применяемых в настоящем изобретении, можно найти в патентах США № 3,808,178, 4,120,570, 4,136,250, 4,153,641, 4,740,533, 5,034,461, 5,962,548, 5,244,981, 5,314,960, 5,331,067, 5,371,147, 5,760,100, 5,849,811, 5,962,548, 5,965,631, 5,998,498, 6,367,929, 6,822,016, 5,070,215, US,8662,663, 7,994,356, 8,772,422, 8,772,367, EP080539 и WO2014/123959.
Термины «реакционная смесь» и «реакционная мономерная смесь» относятся к смеси компонентов (как реакционноспособных, так и нереакционноспособных), которые смешивают друг с другом, и которые в условиях полимеризации образуют силиконовые гидрогели и контактные линзы настоящего изобретения. Реакционная смесь содержит реакционноспособные компоненты, такие как мономеры, макромеры, преполимеры, сшивающие агенты, инициаторы, разбавители, а также дополнительные компоненты, такие как смачивающие агенты, разделительные агенты, красители, светопоглощающие соединения, такие как УФ-поглотители, пигменты, красители и фотохромные соединения, любой из которых может быть реакционноспособным или нереакционноспособным, но при этом способен удерживаться в пределах получаемого биомедицинского устройства. Смесь также содержит активные компоненты, такие как фармацевтические и нутрицевтические композиции и любые разбавители. Следует понимать, что на основании типа изготавливаемого биомедицинского устройства и его планируемого назначения может быть использован широкий диапазон добавок. Концентрации компонентов реакционной смеси приведены в % масс. от содержания всех компонентов в реакционной смеси, за исключением разбавителя. При использовании разбавителей их концентрации приведены в % масс. от содержания всех компонентов реакционной смеси и разбавителя.
«Мономеры» представляют собой молекулы, имеющие неповторяющиеся функциональные группы, которые способны участвовать в процессах полимеризации с ростом цепи, и, в частности, в процессах свободнорадикальной полимеризации. Некоторые мономеры содержат двухфункциональные примеси, которые могут играть роль сшивающих агентов. «Макромеры» представляют собой линейные или разветвленные полимеры с повторяющейся структурой и по меньшей мере одной реакционноспособной группой, которая способна участвовать в процессах полимеризации с ростом цепи. К макромерам относятся полидиметилсилоксан с монометакрилоксипропильной и моно-н-бутильной концевыми группами (молекулярный вес=500-1500 г/моль) (mPDMS) и полидиметилсилоксан с моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропилэфирной и моно-н-бутильной концевыми группами (молекулярный вес=500-1500 г/моль) (OH-mPDMS).
«Реакционноспособные компоненты» представляют собой те компоненты в реакционной смеси, которые становятся частью структуры полимерной сетки полученного силиконового гидрогеля за счет образования ковалентных связей, водородных связей или формирования взаимопроникающей сетки. Растворители и технологические вещества, которые не становятся частью структуры полимера, не являются реакционноспособными компонентами. Как правило, химическая структура макромера отличается от химической структуры целевой макромолекулы, то есть повторяющееся звено боковой группы макромера отличается от повторяющегося звена целевой макромолекулы или ее главной цепи.
«Полимеризуемый» означает, что соединение содержит по меньшей мере одну реакционноспособную группу, которая может подвергаться полимеризации с наращиванием цепи, такой как свободнорадикальная полимеризация. Примеры реакционноспособных групп включают в себя перечисленные ниже моновалентные реакционноспособные группы. Термин «неполимеризуемый» означает, что соединение не содержит ни одной такой полимеризуемой группы.
N
N
«Моновалентные реакционноспособные группы» представляют собой группы, которые могут участвовать в полимеризации с ростом цепи, такой как свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры способных к свободнорадикальной полимеризации реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стиролы, виниловые эфиры, (мет)акриламиды, -виниллактамы, -виниламиды, O-винилкарбаматы, O-винилкарбонаты и другие винильные группы. В одном варианте осуществления способные к свободнорадикальной полимеризации реакционноспособные группы содержат (мет)акрилатную, (мет)акриламидную, N-виниллактамовую, N-виниламидную и стирильную функциональные группы или (мет)акрилаты, (мет)акриламиды, а также смеси любых из вышеупомянутых групп.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
1-6
Примеры вышеупомянутых групп включают в себя замещенные или незамещенные Cалкил(мет)акрилаты, Cалкил(мет)акриламиды, Cалкенилы, Cалкенилфенилы, Cалкенилнафтилы, Cалкенилфенил-Cалкилы, в которых приемлемые заместители в указанных C алкилах включают в себя простые эфиры, гидроксилы, карбоксилы, галогены и их комбинации.
Могут быть использованы и другие типы полимеризации, такие как живая свободнорадикальная полимеризация и ионная полимеризация. Формирующие устройство мономеры могут образовывать гидрогелевые сополимеры. Гидрогели в составе реакционной смеси, как правило, включают в себя по меньшей мере один гидрофильный мономер.
Гидрофильными являются те компоненты, которые в концентрации 10% масс. при смешивании с деионизированной водой при температуре 25 ˚C образуют одну прозрачную фазу.
«Взаимопроникающие полимерные сетки» (IPN) представляют собой полимеры, содержащие две или более полимерные сетки, которые по меньшей мере частично переплетены на молекулярном уровне, но не связаны друг с другом ковалентно и при этом не могут быть разделены без разрыва химических связей.
«Полувзаимопроникающие полимерные сетки» (semi-IPN) представляют собой полимеры, содержащие одну или более полимерных сеток и один или более линейных или цепных полимеров, характеризуемых проникновением на молекулярном уровне в по меньшей мере одну сетку по меньшей мере некоторых из линейных или разветвленных цепей.
«Сшивающий агент» представляет собой двухфункциональный или многофункциональный компонент, который может участвовать свободнорадикальной полимеризации в двух или более местах на молекуле, таким образом создавая точки ветвления и образуя полимерную сетку. Распространенные примеры включают в себя этиленгликольдиметакрилат, тетраэтиленгликольдиметакрилат, триметилольпропантриметакрилат, метиленбисакриламид, триаллилцианурат и т. п.
N
Силиконовые гидрогели настоящего изобретения образованы из реакционных смесей, содержащих (a) по меньшей мере один -алкилметакриламидный мономер, (b) по меньшей мере один силиконсодержащий компонент и (e) по меньшей мере один сшивающий агент. N-Алкилметакриламидный мономер имеет структуру, показанную в формуле XV:
,
Формула XV
7
где R выбран из линейных, разветвленных или циклических алкильных групп, содержащих от одного до восьми атомов углерода, бензил или фенил, любая из которых может быть не замещена или замещена дополнительными функциональными группами, такими как гидроксил, амино и т. п.
7
7
1
4
R может быть выбран из группы, состоящей из незамещенных C-C алкильных групп. Если R представляет собой метил, N-алкилметакриламидный мономер представляет собой N-метилметакриламид (NMMA).
N-Алкилметакриламидный мономер может присутствовать в реакционной смеси в концентрациях от около 1 до около 50 весовых процентов, от около 5 до около 50, от около 7 до около 30, от около 7 до около 25 или от около 7 до около 20% масс. в расчете на все реакционноспособные компоненты.
N
3
Неожиданно было обнаружено, что гидрогели, изготовленные из реакционных смесей, содержащих по меньшей мере один -алкилметакриламидный мономер и по меньшей мере один силиконсодержащий компонент, демонстрируют значительно возросший модуль упругости, сохраняя при этом содержание воды на уровне более 10% или 15%. Величины модуля упругости могут достигать не более 1,4 ГПа (200 000 фунтов на кв. дюйм). Несмотря на свой удивительно высокий модуль упругости, силиконовые гидрогели настоящего изобретения не являются хрупкими и имеют приемлемые величины относительного удлинения, составляющие более 5% или более 10%. Эти материалы могут быть использованы для создания гибридных контактных линз, имеющих жесткие центральные части, которые сохраняют свою форму при размещении на глазу, вместо того чтобы образовывать выпуклость над роговицей. Это создает более жесткую центральную оптическую зону по сравнению с периферийной зоной контактной линзы. Жесткость равна произведению модуля упругости материала E на толщину в третьей степени t: Et.
N
N
У контактных линз при увеличении толщины линзы, особенно при выходе за пределы около 150 или 200 микрон, возрастает заметность присутствия линзы на глазу. Таким образом, при создании гибридной линзы может быть желательным использовать материалы с модулями упругости выше чем около 1000, 10 000 или 100 000. Взаимодействие по меньшей мере одного -алкилметакриламидного мономера и силоксановых групп с по меньшей мере одним силиконсодержащим компонентом приводит к созданию гидрогелей, имеющих повышенные величины модуля упругости по сравнению с композициями, не содержащими ни по меньшей мере одного -алкилметакриламидного мономера, ни по меньшей мере одного силиконсодержащего компонента.
Силиконсодержащий компонент может представлять собой мономер или макромер и может содержать по меньшей мере одну моновалентную реакционноспособную группу и по меньшей мере одну силоксановую группу. Силиконсодержащие компоненты могут иметь по меньшей мере четыре силоксановых повторяющихся звена, которые могут представлять собой любую из описанных ниже групп.
Силиконсодержащий компонент может также содержать по меньшей мере один атом фтора. Силиконсодержащий компонент может быть выбран из полидизамещенного силоксанового макромера формулы XVI:
,
Формула XVI
8
8
где по меньшей мере один R представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R независимо выбраны из одновалентных реакционно-способных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, причем любая из вышеперечисленных может дополнительно содержать функциональность, выбранную из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, карбоната, галогена или их комбинаций; фторалкилалкильных или арильных групп; частично фторированных алкильных или арильных групп; галогенов; линейных, разветвленных или циклических алкоксильных или арилоксильных групп; линейных или разветвленных полиэтиленоксиалкильных групп, полипропиленоксиалкильных групп или поли(этиленокси-со-пропиленокси)алкильных групп; и одновалентные силоксановые цепи, содержащие от 1 до 100 силоксановых повторяющихся звеньев, которые могут дополнительно включать функциональность, выбранную из алкила, алкокси, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, галогена или их комбинаций; и где n равно от 0 до 500, или от 0 до 200, или от 0 до 100, или от 0 до 20, при условии, что понятно, если n отличается от 0, n представляет собой распределение, имеющее режим, соответствующий указанному значению.
8
1
16
1
6
6
14
6
В формуле XVI от одного до трех R могут содержать одновалентные реакционноспособные группы. Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы включают незамещенные и замещенные одновалентные линейные, разветвленные или циклические C-C алкильные группы или незамещенные одновалентные C-C алкильные группы, такие как замещенные и незамещенные метильные, этильные, пропильные, бутильные, замещенные или незамещенные C-C арильные группы или замещенная или незамещенная C арильная группа, где заместители включают амидо, простые эфирные, амино, галогенные, гидроксильные, карбоксильные, карбонильные группы; или фенильную или бензильную группы, их комбинации и т. п.
8
Если моновалентную реакционноспособную группу представляет собой один R, дополнительные силиконсодержащие соединения могут быть выбраны из полидизамещенного силоксанового макромера формулы I или II; стирильный полидизамещенный силоксановый макромер формулы III или IV; или карбосилан формулы V:
Формула I
Формула II
Формула III
Формула IV
,
Формула V
1
2
1
2
3
2
2
где R представляет собой атом водорода или метил; Z выбран из O, N, S или NCHCHO; если Z=O или S, то R не требуется; где j представляет собой целое число от 1 до 20; q равно не более 50, от 5 до 30 или 10-25; и n и n находятся в диапазоне от 4 до 100; от 4 до 50; или от 4 до 25; n равно 1-50, 1-20 или 1-10;
2
где R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода (или от 3 до 8 атомов углерода), любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями;
3
3
1-6
1-4
2-4
2
r
2
k
где R представляет собой замещенный или незамещенный С, С или С алкиленовый сегмент, такой как (CH), где каждая метиленовая группа может быть необязательно независимо замещена простыми эфирами, аминами, карбонилами, карбоксилатами, карбаматами и их комбинациями; или оксиалкиленовый сегмент (OCH), и k представляет собой целое число от одного до трех, или где R может представлять собой смесь алкиленового и оксиалкиленового сегментов и сумма r и k равна от 1 до 9;
4
где каждый R независимо представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную, разветвленную или циклическую алкоксигруппу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную или разветвленную полиэтиленоксиалкильную группу, фенильную группу, бензильную группу, замещенную или незамещенную арильную группу, фторалкильную группу, частично фторированную алкильную группу, перфторалкильную группу, атом фтора или их комбинации;
5
где R представляет собой замещенную или незамещенную линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую от 1 до восьми атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода, или метил, или бутил; или арильную группу, любая из которых может быть замещена одним или более атомами фтора.
1
2
3
1
5
1
2
3
2
5
1
4
1
4
Не имеющие ограничительного характера примеры полисилоксановых макромеров включают полидиметилсилоксаны с монометакрилоксипропильной и моно-н-бутильной концевыми группами (mPDMS), как показано в формуле XVII, где n находится в диапазоне от 3 до 15; полидиметилсилоксаны с монометакрилоксипропильной и моно-н-алкильной концевыми группами, полидиметил, полиэтиленгликоль силоксаны с моно-н-алкильными концевыми группами, как показано в формулах XVIII и XXIII, где n составляет от 4 до 100, от 4 до 20 или от 3 до 15; n и n находятся в диапазоне от 4 до 100, от 4 до 50 или от 4 до 25; n равно 1-50, 1-20 или 1-10; R представляет собой водород или метил; и R может представлять собой C-C алкил или метил или бутил; и макромеры, имеющие химические структуры, как показано в формулах XXIV-XXVI, где n составляет от 4 до 100, от 4 до 20 или от 3 до 15; n и n находятся в диапазоне от 4 до 100, от 4 до 50 или от 4 до 25; n равно 1-50, 1-20 или 1-10; R представляет собой H или линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями; и R может представлять собой C-C алкил или метил или бутил.
Формула XXI
Формула XXII
Формула XXIII
Формула XXVI
Примеры соответствующих моно(мет)акрилоксиалкилполидизамещенных силоксанов включают в себя полидиметилсилоксан с моно(мет)акрилоксипропильной и моно-н-бутильной концевыми группами, полидиметилсилоксан с моно(мет)акрилоксипропильной и моно-н-метильной концевыми группами, полидиэтилсилоксан с моно(мет)акрилоксипропильной и моно-н-бутильной концевыми группами, полидиэтилсилоксан с моно(мет)акрилоксипропильной и моно-н-метильной концевыми группами, моно(мет)акриламидоалкилполидиалкилсилоксаны, моноалкилполидиарилсилоксаны с моно(мет)акрилоксиалкильной концевой группой и их смеси.
8
8
8
1-4
В формуле XVI при n равном нулю один или более R могут содержать моновалентную реакционноспособную группу, два или более R могут содержать трис(три-Cалкилсилоксисилановые) группы, моновалентные силоксановые цепи, содержащие 1-100, 1-10 или 1-5 силоксановых повторяющихся звеньев, которые могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из алкила, алкокси, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, галогена или их комбинаций; а остальные R выбраны из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16, от 1 до 6 или 1-4 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов включают в себя 3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS), 3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и 3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
8
8
8
8
n
Количество силоксановых повторяющихся звеньев n также может составлять от 2 до 50, от 3 до 25 или от 3 до 15; где по меньшей мере один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R8 выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, или из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. Силиконсодержащие соединения могут также включать в себя такие соединения, в которых n составляет от 3 до 15, один концевой R содержит моновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R содержит моновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R содержат моновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода. Неограничивающие примеры силиконовых компонентов включают полидиметилсилоксаны с концевыми монометакрилоксипропил-н-бутильными группами (M=800-1000) (mPDMS, как показано в XVII).
8
8
Формула XVI может также включать в себя такие соединения, где n составляет от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R содержат моновалентные реакционноспособные группы, а остальные R независимо выбраны из моновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь простые эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
8
От одного до четырех R в формуле XVI могут содержать винилкарбонат или винилкарбамат формулы XXVII:
,
Формула XXVII
1
где Y означает O-, S- или NH-; R обозначает атом водорода или метил.
Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры включают конкретно: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметил-дисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат и сшивающий агент формулы XXVIII.
Формула XXVIII
8
8
Если необходимы биомедицинские устройства с модулями упругости менее около 1,4 МПа (200 фунтов на кв. дюйм), то только один R содержит моновалентную реакционноспособную группу и не более двух из остальных R содержат моновалентные силоксановые группы.
Другим подходящим силиконсодержащим макромером является соединение формулы XXIX, в котором сумма х и у представляет собой число в диапазоне от 10 до 30. Силиконсодержащий макромер формулы XXIX образуется по реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула XXIX
Силиконсодержащий компонент, не содержащий гидроксильной группы, может быть выбран из акриламидсиликонов, не содержащих гидроксильной группы, согласно патенту США № 8,415,405. Другие силиконовые компоненты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в себя описанные в WO 96/31792, такие как макромеры, содержащие полисилоксан, простой полиалкиленовый эфир, диизоцианат, полифторированный углеводород, простой полифторированный эфир и полисахаридные группы. Другой класс приемлемых силиконсодержащих компонентов включает в себя силиконсодержащие макромеры, полученные способом полимеризации с переносом группы (GTP), такие как описанные в патентах США № 5,314,960, 5,331,067, 5,244,981, 5,371,147 и 6,367,929. В патентах США № 5,321,108, 5,387,662 и 5,539,016 описаны полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, имеющей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода. В US 2002/0016383 описаны гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие простые эфирные и силоксанильные связи, и способные к поперечному сшиванию мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любой из вышеупомянутых полисилоксанов также может быть использован в настоящем изобретении в качестве силиконсодержащего компонента.
Силиконсодержащий компонент, не содержащий гидроксильной группы, может быть выбран из группы, состоящей из линейного полидизамещенного силоксана с монометакрилоксипропильной и моно-н-алкильной концевыми группами; линейного полидизамещенного силоксана с метакрилоксипропильными концевыми группами; и их смесей.
1
4
Силиконсодержащий компонент, не содержащий гидроксильной группы, может быть выбран из линейных полидиметилсилоксанов с монометакрилатными концевыми группами или C-C алкильными концевыми группами и их смесей.
5
В некоторых случаях силиконсодержащий компонент, не функционализированный гидроксилом, может быть использован в количествах не более около 10% масс. Примеры включают те, которые выбраны из mPDMS формулы XXIII, где R представляет собой метил или бутил, соединения формул XIX-XXVI и макромеры, показанные в формуле XXX или XXXI, где n равно n, равно 1-50 и m равно 1-50, 1-20 или 1-10:
Формула XXX
Формула XXXI
1
2
3
Конкретные примеры силиконсодержащих сшивающих агентов включают бисметакрилоксипропилполидиметилсилоксан, где n может быть равно 4-200 или 4-150, и следующие соединения формул XXXII-XXXVII; где n и n независимо выбраны от 4 до 100; от 4 до 50; или от 4 до 25; n равно 1-50, 1-20 или 1-10, m равно 1-100, 1-50, 1-20 или 1-10, и q равно не более 50, 5-30 или 10-25;
1
2
2
2
где R представляет собой атом водорода или метил; Z выбран из O, N, S или NCHCHO; если Z=O или S, то R не требуется;
2
где R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями;
4
где каждый R независимо представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную, разветвленную или циклическую алкоксигруппу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную или разветвленную полиэтиленоксиалкильную группу, фенильную группу, бензильную группу, замещенную или незамещенную арильную группу, фторалкильную группу, частично фторированную алкильную группу, перфторалкильную группу, атом фтора или их комбинации.
Формула XXXIV
Формула XXXVII
Силиконсодержащий компонент, не содержащий гидроксильной группы, может иметь среднюю молекулярную массу от около 400 до около 4000 Дальтон.
1
5
Если Z представляет собой O, силиконсодержащий компонент может представлять собой полидиметилсилоксаны с монометакрилоксипропильной и моно-н-бутильной концевыми группами (mPDMS), как показано в формуле XVII, где n находится в диапазоне от 3 до 15; полидиметилсилоксаны с монометакрилоксипропильной и моно-н-алкильной концевыми группами, как показано в формуле XVIII, где n находится в диапазоне от 3 до 15; R представляет собой водород или метильную группу; и R представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от 1 до 8 атомов углерода; и макромеры, имеющие химические структуры, как показано в формулах X-XIII, где n находится в диапазоне от 4 до 20 или от 3 до 15, 3-30, 3-25, 3-20 или 3-15.
Если Z представляет собой N, дополнительные примеры полисилоксановых макромеров включают моно(мет)акриламидоалкилполидиалкилсилоксаны, которые могут быть выбраны из таковых, описанных в US8415405, и таковых, представленных в формулах XXXVIII, моно(мет)акриламидоалкилполидиметилсилоксаны, такие как таковые в формулах XXXIX-XLII, где n равно от 4 до 20 или от 3 до 15, 3-30, 3-25, 3-20 или 3-15;
1
где R представляет собой водород или метильную группу;
2
где R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями;
4
где каждый R независимо представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную, разветвленную или циклическую алкоксигруппу, содержащую от одного до шести атомов углерода, линейную или разветвленную полиэтиленоксиалкильную группу, фенильную группу, бензильную группу, замещенную или незамещенную арильную группу, фторалкильную группу, частично фторированную алкильную группу, перфторалкильную группу, атом фтора или их комбинации;
5
где R представляет собой замещенную или незамещенную линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую от 1 до восьми атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода, или метил, или бутил; или арильную группу, любая из которых может быть замещена одним или несколькими атомами фтора; и N-(2,3-дигидроксипропан)-N'-(пропилтетра(диметилсилокси)диметилбутилсилан)акриламид:
Формула XL
Формула XLI
Формула XLII
Формула XLIII
Примеры стирильных мономеров включают в себя трис(триметилсилокси)силилстирол. Примеры стирильных макромеров приведены ниже в химических формулах с XLIV-XLIX, где n равно от 4 до 20 или от 3 до 15, 3-30, 3-25, 3-20 или 3-15.
Формула XLIV
Формула XLV
Формула XLVI
Формула XLVII
Формула XLVIII
Формула XLIX
Длина силиконовой цепи может оказывать влияние на модуль упругости получаемого силиконового гидрогеля и может быть скорректирована вместе с другими компонентами реакционной смеси для достижения желаемого баланса между физическими и механическими свойствами. Например, количества NMMA и длина силиконовой цепи могут быть выбраны для получения такого содержания воды в силиконовом гидрогеле, которое одновременно регулирует жесткость и увеличивает удлинение на разрыв. С увеличением длины цепи полидиалкилсилоксана модуль упругости будет уменьшаться, а удлинение на разрыв будет возрастать. Длина полидиалкилсилоксановой цепи может быть выбрана в диапазоне от 1 до 20, от 1 до 15, 3-30, 3-25, 3-20 или 3-15.
Силиконсодержащий компонент может дополнительно включать в себя силиконсодержащие мономеры с разветвленными силоксановыми группами. Примеры включают трис(триметилсилокси)силилстирол (Styryl-TRIS), 3-трис(триметилсилокси)силилпропилметакрилат (TRIS), N-[3-трис(триметилсилокси)силил]пропилакриламид (TRIS-Am, формула XI), 2-гидрокси-3-[3-метил-3,3-ди(триметилсилокси)силилпропокси]-пропилметакрилат (SiMAA, формула XXII) и другие объемные силиконовые мономеры, такие как в формулах VI-XIV.
Указанные выше макромеры имеют метакрилатные, акриламидные или метакриламидные реакционноспособные группы. Эти реакционноспособные группы могут быть заменены на любые другие реакционноспособные группы, способные участвовать в свободнорадикальной полимеризации, такие как акрилаты, стиролы, виниловые эфиры, N-виниллактамы, N-виниламиды, N-винилимиды, N-винилмочевины, O-винилкарбаматы, O-винилкарбонаты и другие виниловые соединения. Если необходимы модули упругости более чем около 34 МПа (5000 фунтов/кв. дюйм), предпочтительно могут быть введены мономеры и макромеры со стирильными реакционноспособными группами.
Специалистам в данной области будут очевидны альтернативные приемлемые для использования силиконсодержащие компоненты, включая компоненты, описанные в WO 96/31792 и патентах US5314960, US5331067, US5244981, US5371147, US6367929, US5321108, US5387662, US5539016, US 6867245 и других
Силиконовый компонент, содержащий гидроксильную группу
Силиконовый компонент может также содержать один или более силиконовых компонентов, содержащих гидроксильную группу. Силиконовые компоненты, содержащие гидроксильную группу, могут помогать обеспечивать совместимость высоких концентраций силиконсодержащих компонентов с гидрофильными компонентами, включая полимерные гидрофильные компоненты, и силиконовыми компонентами, имеющими объемные силоксановые группы или длинные цепи повторяющихся силоксановых звеньев. Силиконовые компоненты, содержащие гидроксильную группу, включают в себя силиконовые мономеры и макромеры, содержащие гидроксильную группу. Силиконовые компоненты, содержащие гидроксильную группу, могут иметь от 4 до 200, 4-100 или 4-20 силоксановых повторяющихся звеньев и могут быть монофункциональными или полифункциональными.
Силиконовые компоненты, содержащие гидроксильную группу, имеющие 4 полидизамещенных силоксановых повторяющихся звеньев в силоксановой цепи, не представляют собой распределение и имеют четыре повторяющихся звена в каждом мономере. Для всех силиконовых компонентов, содержащих гидроксильную группу и имеющих в силоксановой цепи более четырех полидизамещенных силоксановых повторяющихся звеньев, количество повторяющихся звеньев составляет распределение, пик которого находится в центре среди перечисленных повторяющихся звеньев.
Примеры силиконовых мономеров, содержащих гидроксильную группу, включают акриловой кислоты-2-метил-2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]-1-дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA, формула XII) и 2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропил-трис(триметилсилокси)силан и соединения формулы IX.
Силиконовые компоненты, содержащие гидроксильную группу, могут быть выбраны из монофункциональных гидроксилзамещенных поли(дизамещенных силоксанов) формулы L:
,
Формула L
2
2
2
где Z выбран из O, N, S или NCHCHO, причем если Z представляет собой O или S, то R отсутствует;
1
2
4
4
5
5
1
8
4
R независимо представляет собой H или метил; R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями; R независимо представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями; или R может быть независимо выбран из метила, этила или фенила или может быть метилом; n представляет собой количество силоксановых звеньев и составляет от 4 до 8 для первого монофункционального гидроксилзамещенного поли(дизамещенного силоксанового) мономера; и R выбран из линейных или разветвленных C-C алкильных групп, которые могут быть необязательно замещены одним или более гидроксилом, амидом, простым эфиром и их комбинациями. R может представлять собой линейный или разветвленный C алкил, любой из которых может быть необязательно замещен гидроксилом или может представлять собой метил.
2
2
2
1
2
3
1
Примеры монофункциональных силиконовых компонентов, содержащих гидроксильную группу, включают полидиметилсилоксаны с моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропилэфирной и моно-н-бутильной концевыми группами (OH-mPDMS), как показано в формуле LI, где n равно от 4 до 30, 4-8 или 10-20; и полидиметилсилоксаны, имеющие химические структуры, как показано в формулах LII-LVIII, где Z выбран из O, N, S или NCHCHO; если Z=O или S, то R не требуется; где n равно от 4 до 30, 4-8 или 10-20; где n, n и n независимо равны от 4 до 100; от 4 до 50; от 4 до 25; где R представляет собой водород или метильную группу;
2
где R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями;
5
5
1
5
1
8
1
8
f
g
h
1
8
f
g
h
2
5
где R выбран из линейных или разветвленных C-C алкильных групп, которые могут быть необязательно замещены одной или более гидроксильной, амидной, простой эфирной, полигидроксильной группами, выбранными из линейных или разветвленных C-C групп, имеющих формулу CH(OH), где f=1-8 и g+h=2f+1, и циклических C-C групп, имеющих формулу CH(OH), где f=1-8 и g+h=2f - 1, и их комбинаций; или R может быть выбран из метила, бутила или гидроксилзамещенного C-C алкила, включая гидроксиэтил, гидроксипропил, гидроксибутил, гидроксипентил и 2,3-дигидроксипропил, и поликарбосилоксанов формул LVII-LVIII, где a равно 4-100 или 4-8 для первого силиконового компонента, содержащего гидроксильную группу, а R и R определены как указано выше.
Формула LI
Формула LII
Формула LIII
Формула LIV
Формула LV
Формула LVI
Силиконовый компонент, содержащий гидроксильную группу, также может быть выбран из мультифункциональных гидроксилзамещенных поли(дизамещенных силоксанов) формулы LIX, имеющих от 10 до 500, или от 10 до 200, или от 10 до 100 силоксановых повторяющихся звеньев и их смесей:
,
Формула LIX
2
2
1
2
где в формуле LIX Z выбран из O, N, S или NCHCHO; где R независимо представляет собой атом водорода или метильную группу; причем для Z=O и S R не требуется;
2
где R представляет собой Н или представляет собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой и может быть необязательно замещена амидом, простым эфиром и их комбинациями;
9
10
11
12
13
14
15
где R, R, R, R, R независимо выбраны из группы, состоящей из атома водорода или любого из заместителей, описанных для R и R;
14
15
2
2
p
1
6
где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из линейной, разветвленной или циклической алкильной группы, содержащей от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной группой, амидной, эфирной, амино, карбоксильной, карбонильной группами и их комбинациями; линейной или разветвленной алкиленоксильной группы, в частности этиленоксильных групп, [CHCHO], где p составляет от 1 до 200, или от 1 до 100, или от 1 до 50, или от 1 до 25, или от 1 до 20, необязательно замещенных одной или более гидроксильной, амино, амидной, эфирной, карбонильной, карбоксильной группами и их комбинациями; C-C линейных или разветвленных фторалкильных групп, необязательно замещенных одной или более гидроксильной, амино, амидной, эфирной, карбонильной, карбоксильной группами и их комбинациями; замещенных или незамещенных арильных групп, в частности фенильных групп, где заместители выбраны из галогена, гидроксила, алкоксила, алкилкарбонила, карбоксила и линейных, разветвленных или циклических алкильных групп, которые могут быть дополнительно замещены гидроксильными, алкоксильными, алкилкарбонильными и карбоксильными группами и их комбинациями; и a, b, c, x, y и z независимо составляют от 0 до 100, от 0 до 50, от 0 до 20, от 0 до 10 или от 0 до 5; и n представляет собой количество силоксановых повторяющихся звеньев и составляет от 10 до 500; от 10 до 200; от 10 до 100; от 10 до 50; от 10 до 20.
Примеры мультифункциональных силиконов, содержащих гидроксильную группу, включают α-(2-гидрокси-1-метакрилоксипропилоксипропил)-ω-бутилдекаметилпентасилоксан и дифункциональные полисилоксаны формул LX или LXI:
Формула LX
,
Формула LXI
1
16
17
1
2
3
1-4
1-4
2
2
m
3
где R независимо представляет собой атом водорода или метильную группу; R и R независимо представляют собой линейную, разветвленную или циклическую алкильную группу, содержащую от одного до восьми атомов углерода, любая из которых может быть дополнительно замещена по меньшей мере одной гидроксильной, амидо, простым простой эфирной, амино, карбоксильной, карбонильной группами и их комбинациями; или независимо выбраны из незамещенных Cалкильных групп и Cалкильных групп, замещенных гидроксилом или эфиром; или выбраны из метила, этила или -(CHCHO)OCH; n и n независимо выбраны в диапазоне от 4 до 100; от 4 до 50; или от 4 до 25, и n равно 1-50, 1-20 или 1-10; m=1-50, 1-20 и 1-10.
N
По меньшей мере один силиконсодержащий компонент присутствует в реакционной смеси в количестве, достаточном для получения желаемого модуля упругости и кислородной проницаемости силиконового гидрогеля. Было обнаружено, что -алкилметакриламиды обеспечивают неожиданное повышение модуля упругости при их введении в состав, также содержащий силиконсодержащий компонент. У композиций для стандартных гидрогелей не наблюдают такого повышения модуля упругости. Силиконсодержащий компонент может быть введен в реакционную смесь в количествах от около 20 до около 60% масс. или от около 30 до около 55% масс., от около 30% масс. до около 50% масс., от около 50% масс. до около 60% масс. в расчете на суммарную массу всех реакционноспособных компонентов.
Также может быть желательным, чтобы полученный силиконовый гидрогель продемонстрировал кислородную проницаемость более около 50 баррер, от около 50 баррер и до около 200 баррер; от около 70 баррер и до около 150 баррер; или от около 80 баррер и до около 150 баррер.
Сшивающий агент
Силиконовые гидрогели настоящего изобретения включают по меньшей мере один сшивающий агент. Могут быть использованы различные сшивающие агенты, включая силиконсодержащие и несиликонсодержащие сшивающие агенты и их смеси. Несиликонсодержащие сшивающие агенты включают в себя этиленгликольдиметакрилат (EGDMA), диэтиленгликольдиметакрилат, триметилольпропантриметакрилат (TMPTMA), тетраэтиленгликольдиметакрилат (TEGDMA), триаллилцианурат (TAC), глицеринтриметакрилат, 1,3-пропандиолдиметакрилат; 2,3-пропандиолдиметакрилат; 1,6-гександиолдиметакрилат; 1,4-бутандиолдиметакрилат, метакрилоксиэтилвинилкарбонат (HEMAVc), аллилметакрилат, метиленбисакриламид (MBA), полиэтиленгликольдиметакрилат (где полиэтиленгликоль предпочтительно имеет молекулярную массу не более 5000 Дальтон). Любой из описанных выше мультифункциональных силиконсодержащих компонентов может быть использован в качестве сшивающих агентов.
Специалистам в данной области известны и другие сшивающие агенты, которые могут быть использованы для получения силиконовых гидрогелей настоящего изобретения.
Несиликонсодержащие сшивающие агенты используют в количествах от около 0,5% масс. до около 20% масс., от 3% масс. до 20% масс. или от около 3% масс. до около 15% масс. в расчете на суммарную массу всех реакционноспособных компонентов. Точные количества варьируются в зависимости от целевых механических свойств и других реакционноспособных компонентов в реакционной смеси. В других вариантах сшивающий агент могут варьировать от около 16 ммоль в 100 граммах реакционной смеси до около 30 ммоль в 100 граммах реакционной смеси и предпочтительно от 16 ммоль/100 грамм до 25 ммоль/100 грамм реакционной смеси. Для формирования сеток силиконового гидрогеля может быть желательным выбирать сшивающие агенты, которые имеют реакционноспособные группы со скоростями протекания реакции, близкими к скоростям других компонентов. Таким образом, может быть желательным выбирать сшивающие агенты с по меньшей мере одной реакционноспособной группой, которая совпадает с реакционноспособными группами, содержащимися в остальных реакционноспособных компоненты. На структуру и морфологию получаемого силиконового гидрогеля может также оказывать влияние наличие разбавителя(-ей) и используемые условия полимеризации.
Мультифункциональные силиконсодержащие компоненты, включая макромеры, также могут быть использованы для дополнительного повышения модуля упругости при сохранении прочности на разрыв. Силиконсодержащие сшивающие агенты могут быть использованы самостоятельно или в комбинации с другими сшивающими агентами. Примером силиконсодержащего мономера, который действует как сшивающий агент и чье присутствие не требует добавления дополнительных сшивающих агентов в реакционную смесь, является α, ω-бисметакрилпропилполидиметилсилоксан.
При использовании в составе силиконовых сшивающих агентов ограничение количества силоксановых повторяющихся звеньев в силиконовом сшивающем агенте в диапазоне от 5 до 200, от 5 до 150, от 5 до 120 позволяет сохранить величины модуля упругости выше 103 МПа (15 000 фунтов/кв. дюйм) без существенного влияния на другие свойства, такие как кислородная проницаемость и удлинение. Если необходимы модули упругости выше 103 МПа (15 000 фунтов/кв. дюйм), силиконовые сшивающие агенты могут быть введены в количествах от 0 до около 25% масс. или от около 10% масс. до 20% масс. в расчете на суммарную массу всех реакционноспособных компонентов.
Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых сшивающих агентов представлены в приведенных выше формулах XXVIII, XXIX и XXXII-XXXVII и нижеследующими химическими формулами LXII-LXXII, где n равно от 1 до 200, предпочтительно n равно от 50 до 150, более предпочтительно n равно от 50 до 100 и наиболее предпочтительно n равно от 10 до 50.
Формула LXII
Формула LXIII
Формула LXIV
Формула LXV
Формула LXVI
Формула LXVII
Формула LXVIII
Формула LXIX
Формула LXX
Формула LXXI
Формула LXXII
Указанные выше силиконовые сшивающие агенты могут также иметь акрилатные, метакрилатные, O-винилкарбонатные или метакриламидные реакционноспособные группы. Эти реакционноспособные группы могут быть заменены на любую другую реакционноспособную группу, способную участвовать в свободнорадикальной полимеризации, такую как стиролы, виниловые эфиры, N-виниллактамы, N-виниламиды, N-винилимиды, N-винилмочевины, O-винилкарбаматы и другие виниловые соединения. В некоторых вариантах осуществления предпочтительными являются силиконовые сшивающие агенты со стирильными реакционноспособными группами.
Также могут быть использованы сшивающие агенты, которые имеют жесткие химические структуры и реакционноспособные группы, участвующие в свободнорадикальной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры приемлемых жестких структур включают в себя сшивающие агенты, содержащие фенильное и бензильное кольцо, такие как 1,4-фенилендиакрилат, 1,4-фенилендиметакрилат, 2,2-бис(4-метакрилоксифенил)-пропан, 2,2-бис[4-(2-акрилоксиэтокси)фенил]пропан, 2,2-бис[4-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропокси)фенил]пропан и 4-винилбензилметакрилат и их комбинации. Жесткие сшивающие агенты могут быть введены в количествах от около 2 до около 15, или от около 2 до около 10, или 3-7 в расчете на суммарную массу всех реакционноспособных компонентов.
Чем больше используется NMMA, тем больше может быть использовано сшивающего агента, при этом сохраняя целевое содержание воды и модуль упругости.
Физические и механические свойства силиконовых гидрогелей настоящего изобретения могут быть оптимизированы для конкретного применения путем корректирования компонентов реакционной смеси. Преимуществом настоящего изобретения является возможность достижения желаемых модулей упругости с использованием монофункциональных силиконсодержащих компонентов.
Гидрофильный мономер
N-
N
N-
O
O
N
Силиконовые гидрогели настоящего изобретения могут дополнительно включать в себя один или более гидрофильных мономеров. Гидрофильными мономерами могут быть любые гидрофильные мономеры пригодные для изготовления гидрогелей. Классы приемлемых гидрофильных мономеров включают акрилсодержащие мономеры и винилсодержащие мономеры. Примеры соответствующих семейств гидрофильных мономеров включают виниламиды, -винилимиды, виниллактамы, гидрофильные (мет)акрилаты, (мет)акриламиды, гидрофильные стиролы, виниловые эфиры, -винилкарбонаты, -винилкарбаматы, -винилмочевины, другие гидрофильные виниловые соединения и их смеси.
2
Гидрофильные мономеры, которые могут быть использованы для получения полимеров настоящего изобретения, имеют по меньшей мере одну полимеризуемую двойную связь и по меньшей мере одну гидрофильную функциональную группу. Такие гидрофильные мономеры сами могут быть использованы в качестве сшивающих агентов, однако при использовании гидрофильных мономеров, имеющих более одной полимеризуемой функциональной группы, их концентрация должна быть ограничена, как указано выше для получения контактной линзы, имеющей необходимый модуль упругости. Термины «винилового типа» или «винилсодержащие» мономеры относятся к мономерам, содержащим виниловую группу (-CH=CH) и являющимся, как правило, высоко реакционноспособными. Известно, что такие гидрофильные винил-содержащие мономеры относительно легко полимеризуются.
2
3
N,N
Мономеры «акрилового типа» или «акрилсодержащие» представляют собой мономеры, содержащие акрильную группу (CH=CRCOX), где R представляет собой H или CH, а X представляет собой O или N, которые также известны своей легкостью полимеризации, такие как -диметилакриламид (DMA), 2-гидроксиэтилметакриламид, полиэтиленгликольмонометакрилат, метакриловая кислота, акриловая кислота, их смеси и т. п.
2
4
Могут быть использованы гидрофильные мономеры с по меньшей мере одной гидроксильной группой (гидроксиалкильным мономером). Такая гидроксиалкильная группа может быть выбрана из C-C моно или дигидроксилзамещенного алкила и поли(этиленгликоля), содержащего 1-10 повторяющихся звеньев; или может быть выбрана из 2-гидроксиэтила, 2,3-дигидроксипропила или 2-гидроксипропила и их комбинаций.
N
Примеры гидроксиалкильных мономеров включают в себя 2-гидроксиэтил(мет)акрилат (HEMA), 3-гидроксипропил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, 2,3-дигидроксипропил(мет)акрилат, 2-гидроксибутил(мет)акрилат, 3-гидроксибутил(мет)акрилат, 1-гидроксипропил-2-(мет)акрилат, 2-гидрокси-2-метилпропил(мет)акрилат, 3-гидрокси-2,2-диметилпропил(мет)акрилат, 4-гидроксибутил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акриламид, -(2-гидроксипропил)(мет)акриламид, N,N-бис(2-гидроксиэтил)(мет)акриламид, N,N-бис(2-гидроксипропил)(мет)акриламид, N-(3-гидроксипропил)(мет)акриламид, 2,3-дигидроксипропил(мет)акриламид, глицерин(мет)акрилат, полиэтиленгликольмонометакрилат и их смеси.
Гидроксиалкильный мономер может также 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, 3-гидрокси-2,2-диметилпропилметакрилат, гидроксибутилметакрилат или глицеринметакрилат.
Если необходимы гидрофильные полимеры в количестве больше чем около 3% масс., (мет)акриламиды, содержащие гидроксильную группу, по существу оказываются слишком гидрофильными для введения в качестве улучшающих совместимость гидроксиалкильных мономеров. Поэтому для получения значения мутности в конечной линзе менее около 50% или менее около 30% в реакционную смесь могут быть введены (мет)акрилаты, содержащие гидроксильную группу, и выбрано меньшее количество гидроксиалкильных мономеров.
Следует понимать, что количество гидроксильного компонента будет меняться в зависимости от нескольких факторов, включая количество гидроксильных групп в гидроксиалкильном мономере, массу, молекулярную массу и наличие гидрофильной функциональности в силиконсодержащих компонентах. Гидрофильный гидроксильный компонент может присутствовать в реакционной смеси в количествах не более около 15%, не более около 10% масс., от около 3 и до около 15% масс. или от около 5 и до около 15% масс.
Гидрофильные винилсодержащие мономеры, которые можно ввести в гидрогели, включают такие мономеры, как гидрофильные N-виниллактамовые и N-виниламидные мономеры, включая: N-винилпирролидон (NVP), N-винил-2-пиперидон, N-винил-2-капролактам, N-винил-3-метил-2-капролактам, N-винил-3-метил-2-пиперидон, N-винил-4-метил-2-пиперидон, N-винил-4-метил-2-капролактам, N-винил-3-этил-2-пирролидон, N-винил-4,5-диметил-2-пирролидон, N-винилацетамид (NVA), N-винил-N-метилацетамид (VMA), N-винил-N-этилацетамид, N-винил-N-этилформамид, N-винилформамид, N-винил-N-метилпропионамид, N-винил-N-метил-2-метилпропионамид, N-винил-2-метилпропионамид, N-винил-N,N'-диметилмочевина, 1-метил-3-метилен-2-пирролидон, 1-метил-5-метилен-2-пирролидон, 5-метил-3-метилен-2-пирролидон; 1-этил-5-метилен-2-пирролидон, N-метил-3-метилен-2-пирролидон, 5-этил-3-метилен-2-пирролидон, 1-N-пропил-3-метилен-2-пирролидон, 1-N-пропил-5-метилен-2-пирролидон, 1-изопропил-3-метилен-2-пирролидон, 1-изопропил-5-метилен-2-пирролидон, N-винил-N-этилацетамид, N-винил-N-этилформамид, N-винилформамид, N-винилизопропиламид, N-винилкапролактам, N-карбоксивинил-β-аланин (VINAL), N-карбоксивинил-α-аланин, N-винилимидазол и их смеси.
А также гидрофильные O-винилкарбаматные и O-винилкарбонатные мономеры, включая: N-2-гидроксиэтилвинилкарбамат и N-карбокси-β-аланин N-виниловый эфир. Дополнительные примеры гидрофильных винилкарбонатных или винилкарбаматных мономеров описаны в патенте США № 5,070,215, а гидрофильные оксазолоновые мономеры описаны в патенте США № 4,910,277.
N
N
N
Винилкарбаматы и карбонаты, включая -2-гидроксиэтилвинилкарбамат, -карбокси-β-аланин, -виниловый эфир, другие гидрофильные винильные мономеры, включая винилимидазол, виниловый эфир этиленгликоля (EGVE), виниловый эфир ди(этиленгликоля) (DEGVE), аллиловый спирт, 2-этилоксазолин, винилацетат, акрилонитрил и их смеси.
N,N
N,N
N
N,N
(Мет)акриламидные мономеры также могут быть введены в качестве гидрофильных мономеров. Примеры включают в себя -диметилакриламид, акриламид, -бис(2-гидроксиэтил)акриламид, акрилонитрил, -изопропилакриламид, -диметиоаминопропил(мет)акриламид и любой из перечисленных выше функционализированных гидроксилом (мет)акриламидов.
N,N
N-
N
N
N
N
Гидрофильные мономеры, которые могут быть введены в полимеры, описанные в настоящем документе, могут быть выбраны из -диметилакриламида (DMA), 2-гидроксиэтилакриламида, 2-гидроксиэтилметакриламида, гидроксипропилметакриламида, бисгидроксиэтилакриламида, 2,3-дигидроксипропил(мет)акриламида, -винилпирролидона (NVP), -винил--метилацетамида, -винилметацетамида (VMA) и полиэтиленглигольмонометакрилата. Гидрофильные мономеры могут быть выбраны из DMA, NVP, VMA, NVA и их смесей.
Гидрофильные мономеры настоящего изобретения могут представлять собой макромеры линейных или разветвленных поли(этиленгликолей), поли(пропиленгликолей) или статистически случайные или блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида. Макромер таких полиэфиров имеет одну реакционноспособную группу. Не имеющими ограничительного характера примерами таких реакционноспособных групп являются акрилаты, метакрилаты, стиролы, виниловые эфиры, акриламиды, метакриламиды и другие виниловые соединения. В одном варианте осуществления макромер таких полиэфиров содержит акрилаты, метакрилаты, акриламиды, метакриламиды и их смеси. Специалистам в данной области будут очевидны другие приемлемые гидрофильные мономеры.
Гидрофильные мономеры могут также содержать заряженные мономеры, включая, без ограничений, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, 3-акриламидопропионовую кислоту (ACA1), 4-акриламидомасляную кислоту, 5-акриламидовалериановую кислоту (ACA2), 3-акриламидо-3-метилмасляную кислоту (AMBA), N-винилоксикарбонил-α-аланин, N-винилоксикарбонил-β-аланин (VINAL), их комбинации и т. п.
N-
Гидрофильные мономеры могут быть выбраны из N,N-диметилакриламида (DMA), N-винилпирролидона (NVP), 2-гидроксиэтилметакрилата (HEMA), N-винилметацетамида (VMA) и N-винил-N-метилацетамида (NVA), гидроксипропилметакриламида, моноглицеринметакрилата, 2-гидроксиэтилакриламида, 2-гидроксиэтилметакриламида, бисгидроксиэтилакриламида, 2,3-дигидроксипропил(мет)акриламида и их смесей.
Гидрофильные мономеры могут быть выбраны из DMA, NVP, HEMA, VMA, NVA и их смесей.
Гидрофильный(-ые) мономер(-ы) (включая гидроксиалкильные мономеры) может (могут) присутствовать в составе в количествах не более около 60% масс., от около 1 до около 60% масс., от около 5 до около 50% масс. или от около 5 до около 40% масс. в расчете на массу всех реакционноспособных компонентов.
Силиконовые гидрогели настоящего изобретения могут дополнительно содержать по меньшей мере один смачивающий агент. В контексте настоящего документа «смачивающий агент» представляет собой гидрофильный полимер со средневесовой молекулярной массой более около 5000 Дальтон, от около 150 000 Дальтон до около 2 000 000 Дальтон; от около 300 000 Дальтон до около 1 800 000 Дальтон; или от около 500 000 Дальтон до около 1 500 000 Дальтон.
Количество смачивающего агента, вводимого в реакционные смеси настоящего изобретения, могут варьировать в зависимости от других используемых компонентов и желаемых свойств получаемого силиконового гидрогеля. При наличии в реакционных смесях внутренние смачивающие агенты могут быть введены в количествах от около 1% масс. до около 20% масс.; от около 2% масс. до около 15% масс. или от около 2% масс. до около 12% масс. в расчете на суммарную массу всех реакционноспособных компонентов.
Смачивающие агенты включают в себя, без ограничений, гомополимеры, статистически случайные сополимеры, диблоксополимеры, триблоксополимеры, сегментированные блоксополимеры, привитые сополимеры и их смеси. Не имеющими ограничительного характера примерами внутренних смачивающих агентов являются полиамиды, сложные полиэфиры, полилактоны, полиимиды, полилактамы, простые полиэфиры, поликислоты в форме гомополимеров и сополимеров, полученных свободнорадикальной полимеризацией соответствующих мономеров, включая акрилаты, метакрилаты, стиролы, виниловые эфиры, акриламиды, метакриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, O-винилкарбаматы, O-винилкарбонаты и другие виниловые соединения. Смачивающие агенты могут быть получены из любых гидрофильных мономеров, включая перечисленные в настоящем документе.
Смачивающие агенты могут включать в себя ациклические полиамиды, содержащие боковые ациклические амидные группы и способные вступать в ассоциацию с гидроксильными группами. Циклические полиамиды содержат циклические амидные группы и способны вступать в ассоциацию с гидроксильными группами. Примеры приемлемых ациклических полиамидов включают полимеры и сополимеры, содержащие повторяющиеся звенья формулы LXXIII или формулы LXXIV:
e
e
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
1
3
1
4
1
4
1
4
1
4
где X представляет собой прямую связь, -(CO)- или -(CO)- NHR-, где R представляет собой C-C алкильную группу; R выбран из Н, прямой или разветвленной, замещенной или незамещенной С-С-алкильной группы; R выбран из H, линейных или разветвленных, замещенных или незамещенных C-C алкильных групп, аминогрупп, содержащих не более двух атомов углерода, амидных групп, содержащих не более четырех атомов углерода, и алкоксильных групп, содержащих не более двух атомов углерода; R выбран из H, линейных или разветвленных, замещенных или незамещенных C-C алкильных групп или из метила, этокси, гидроксиэтила и гидроксиметила; R выбран из H, линейных или разветвленных, замещенных или незамещенных C-C алкильных групп; или из метила, этокси, гидроксиэтила и гидроксиметила, где суммарное количество атомов углерода в R и R составляет 8 или менее, включая 7, 6, 5, 4, 3 или менее, и где суммарное количество атомов углерода в R и R составляет 8 или менее, включая 7, 6, 5, 4, 3 или менее. Суммарное количество атомов углерода в R и R может составлять 6 или менее или 4 или менее. Суммарное количество атомов углерода в R и R может составлять 6 или менее. При использовании в настоящем документе термин «замещенные алкильные группы» включает алкильные группы, замещенные аминогруппами, амидными, эфирными, гидроксильными, карбонильными, карбоксильными группами или их комбинациями.
a
b
a
b
1
2
1
2
R и R могут быть независимо выбраны из H, замещенных или незамещенных C-C алкильных групп. X может представлять собой прямую связь, а R и R могут быть независимо выбраны из H, замещенных или незамещенных C-C алкильных групп.
c
d
1
2
R и R можно независимо выбирать из H, замещенных или незамещенных C-C алкильных групп, метила, этокси, гидроксиэтила и гидроксиметила.
Ациклические полиамиды настоящего изобретения могут содержать большинство повторяющихся звеньев формулы LXXIII или формулы LXXIV, или ациклические полиамиды могут содержать по меньшей мере около 50 мольных % повторяющихся звеньев формулы LXXIII или формулы LXXIV, включая по меньшей мере около 70 мольных % и по меньшей мере около 80 мольных %.
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N,N'-
N,N
Конкретные примеры повторяющихся звеньев формулы LXXIII или формулы LXXIV включают повторяющиеся звенья, являющиеся производными -винил--метилацетамида, -винилацетамида, -винил--метилпропионамида, -винил--метил-2-метилпропионамида, -винил-2-метилпропионамида, -винил-диметилмочевины, -диметилакриламида, метакриламида и ациклических амидов структур формулы LXXV или формулы LXXVI:
Примеры приемлемых циклических амидов, которые могут быть использованы для получения циклических полиамидов настоящего изобретения, включают α-лактам, β-лактам, γ-лактам, δ-лактам и ε-лактам. Примеры приемлемых циклических полиамидов включают полимеры и сополимеры, содержащие повторяющиеся звенья формулы LXXVII:
,
Формула LXXVII
e
e
1
3
где f представляет собой число от 1 до 10, X представляет собой прямую связь, -(CO)- или -(CO)- NH-R-, где R представляет собой C-C-алкильную группу. В формуле LXXVII f может быть равно 8 или менее, включая 7, 6, 5, 4, 3, 2 или 1. В формуле LXXVII f может быть равно 6 или менее, включая 5, 4, 3, 2 или 1, или может быть равно от 2 до 8, включая 2, 3, 4, 5, 6, 7 или 8, или может быть равно 2 или 3.
Если X представляет собой прямую связь, f может составлять 2. В таких случаях циклический полиамид может представлять собой поливинилпирролидон (PVP).
Циклические полиамиды настоящего изобретения могут содержать 50 мольных % или более повторяющихся звеньев формулы E, или циклические полиамиды могут содержать по меньшей мере около 50 мольных % повторяющихся звеньев формулы E, включая по меньшей мере около 70 мольных % и по меньшей мере около 80 мольных %.
Конкретные примеры повторяющихся звеньев формулы LXXVII включают повторяющиеся звенья, являющиеся производными N-винилпирролидона, который образует PVP гомополимеры и винилпирролидоновые сополимеры, или N-винилпирролидоном, замещенным гидрофильными заместителями, такими как фосфорилхолин.
Полиамиды также могут представлять собой сополимеры, содержащие циклические амидные, ациклические амидные повторяющиеся звенья, или сополимеры, содержащие и циклические амидные, и ациклические амидные повторяющиеся звенья. Дополнительные повторяющиеся звенья могут быть образованы из мономеров, выбранных из гидроксиалкил(мет)акрилатов, алкил(мет)акрилатов или других гидрофильных мономеров, и замещенных силоксанами акрилатов или метакрилатов. Любой из мономеров, указанных выше как приемлемые гидрофильные мономеры, может быть использован в качестве сомономера для получения дополнительных повторяющихся звеньев. Конкретные примеры дополнительных мономеров, которые могут быть использованы для формирования полиамидов, включают 2-гидроксиэтилметакрилат, винилацетат, акрилонитрил, гидроксипропилметакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат, метилметакрилат и гидроксибутилметакрилат, GMMA, PEGS и т. п. и их смеси. Также могут быть введены ионные мономеры. Примеры ионных мономеров включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин, 3-(диметил(4-винилбензил)аммонио)пропан-1-сульфонат (DMVBAPS), 3-((3-акриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (AMPDAPS), 3-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (MAMPDAPS), 3-((3-(акрилоилокси)пропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (APDAPS), метакрилоилокси)пропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (MAPDAPS).
Реакционная мономерная смесь может содержать как ациклический полиамид, так и циклический полиамид или их сополимеры. Ациклический полиамид может быть любым из описанных в настоящем документе ациклических полиамидов или их сополимеров, а циклический полиамид может быть любым из описанных в настоящем документе циклических полиамидов или их сополимеров. Полиамид может быть выбран из группы, состоящей из поливинилпирролидона (PVP), поливинилметацетамида (PVMA), полидиметилакриламида (PDMA), поливинилацетамида (PNVA), поли(гидроксиэтил(мет)акриламида), полиакриламида и их сополимеров и смесей.
Смачивающие агенты могут быть получены из DMA, NVP, HEMA, VMA, NVA и их комбинаций. Смачивающие агенты также могут быть реакционноспособными компонентами согласно приведенному в настоящем документе определению, при наличии в них реакционноспособных групп, полученных, например, реакцией ацилирования между боковыми гидроксильными группами на повторяющихся звеньях HEMA внутреннего смачивающего агента и метакрилоилхлоридом или метакрилоилангидридом. Специалистам в данной области будут очевидны и другие способы функционализации.
Такие внутренние смачивающие агенты описаны в патентах US6367929, US6822016, 7,052,131, US7666921, US7691916, US7786185, US8022158 и US8450387.
Силиконовые гидрогели настоящего изобретения могут включать упрочняющие агенты. Как описано ранее, упрочняющие агенты представляют собой мономеры, соответствующие гомополимеры которых имеют температуры стеклования более чем 40 °C, и которые при добавлении в реакционную смесь улучшают удлинение получаемых силиконовых гидрогелей. Не имеющими ограничительного характера примерами таких мономеров являются метилметакрилат, трет-бутилметакрилат, изоборнилметакрилат, циклогексилметакрилат, стирол, замещенные стиролы, N-4-винилбензил-N-алкилацетамиды, N-4-винилбензилпирролидон и их комбинации.
Реакционная смесь может содержать дополнительные реакционноспособные или нереакционноспособные компоненты, такие как, без ограничений, УФ-поглотители, поглотители видимого света, фотохромные соединения, фармацевтики, нутрицевтики, противомикробные средства, тонирующие добавки, пигменты, сополимеризуемые и неполимеризуемые красители, разделительные агенты и их комбинации.
Как правило, реакционноспособные компоненты смешивают с разбавителем для образования реакционной смеси. Подходящие разбавители известны специалистам в данной области техники. Подходящие разбавители для силиконовых гидрогелей описаны в WO 03/022321 и патенте US6020445, описание которых включено в настоящий документ путем ссылки.
Классы приемлемых разбавителей для реакционных смесей силиконовых гидрогелей включают в себя спирты, имеющие от 2 до 20 атомов углерода, амиды, имеющие от 10 до 20 атомов углерода, полученных из первичных аминов, и карбоновые кислоты, имеющие от 8 до 20 атомов углерода. Могут быть использованы первичные и третичные спирты. Предпочтительные классы включают спирты, имеющие от 5 до 20 атомов углерода, и карбоновые кислоты, имеющие от 10 до 20 атомов углерода.
Конкретные разбавители, которые могут быть использованы, включают в себя 1-этокси-2-пропанол, диизопропиламиноэтанол, изопропанол, 3,7-диметил-3-октанол, 1-деканол, 1-додеканол, 1-октанол, 1-пентанол, 2-пентанол, 1-гексанол, 2-гексанол, 2-октанол, 3-метил-3-пентанол, трет-амиловый спирт, трет-бутанол, 2-бутанол, 1-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 2-пропанол, 1-пропанол, этанол, 2-этил-1-бутанол, (3-ацетокси-2-гидроксипропилокси)пропилбис(триметилсилокси)метилсилан, 1-трет-бутокси-2-пропанол, 3,3-диметил-2-бутанол, трет-бутоксиэтанол, 2-октил-1-додеканол, декановую кислоту, октановую кислоту, додекановую кислоту, 2-(диизопропиламино)этанол, их смеси и т. п.
Предпочтительные разбавители включают в себя 3,7-диметил-3-октанол, 1-додеканол, 1-деканол, 1-октанол, 1-пентанол, 1-гексанол, 2-гексанол, 2-октанол, 3-метил-3-пентанол, 2-пентанол, трет-амиловый спирт, трет-бутанол, 2-бутанол, 1-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 2-этил-1-бутанол, этанол, 3,3-диметил-2-бутанол, 2-октил-1-додеканол, декановую кислоту, октановую кислоту, додекановую кислоту, их смеси и т.п.
Более предпочтительные разбавители включают в себя 3,7-диметил-3-октанол, 1-додеканол, 1-деканол, 1-октанол, 1-пентанол, 1-гексанол, 2-гексанол, 2-октанол, 1-додеканол, 3-метил-3-пентанол, 1-пентанол, 2-пентанол, трет-амиловый спирт, трет-бутанол, 2-бутанол, 1-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 2-этил-1-бутанол, 3,3-диметил-2-бутанол, 2-октил-1-додеканол, их смеси и т.п.
Апротонные растворители, включая амидные растворители, гидрокси-замещенные, алкил-замещенные по амидной части, включая циклические и ациклические амиды, включая N-метилпирролидон, N-этилпирролидон, N,N-диметилпропионамид, гидроксиэтилпирролидон и т.п.
Могут быть использованы смеси разбавителей. Разбавители могут быть использованы в количествах не более около 55% масс. в расчете на массу всех компонентов реакционной смеси. Более предпочтительно разбавитель используют в количествах менее около 45%, еще более предпочтительно в количествах от около 15 и до 40% масс. в расчете на массу компонентов в реакционной смеси.
Инициатор полимеризации предпочтительно включен в состав реакционной смеси, которая применяется для образования субстратов, таких как контактные линзы. Не имеющие ограничительного характера примеры инициаторов включают в себя такие соединения, как лаурилпероксид, бензоилпероксид, изопропилперкарбонат, азобисизобутиронитрил и т.п., которые генерируют свободные радикалы при умеренно повышенных температурах, и системы фотоинициаторов, такие как ароматические альфа-гидроксикетоны, алкоксиоксибензоины, ацетофеноны, акрилфосфиноксиды, бисацилфосфиноксиды, и четвертичный амин плюс дикетон, их смеси и т.п.
N,N
Примерами фотоинициаторов являются 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он, бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилпентилфосфиноксид (DMBAPO), бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819), 2,4,6-триметилбензилдифенилфосфиноксид и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, бензоинметиловый эфир и комбинация камфорохинона и этил-4-(-диметиламино)бензоата. Коммерчески доступные инициаторы видимого света включают в себя Irgacure 819, Irgacure 1700, Irgacure 1800, Irgacure 819, Irgacure 1850 (все производства Ciba Specialty Chemicals) и инициатор Lucirin TPO (производства BASF). Коммерчески доступные УФ-фотоинициаторы включают в себя Darocur 1173 и Darocur 2959 (Ciba Specialty Chemicals). Эти и другие фотоинициаторы, которые могут применять, описаны в томе III Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization, Volume III, 2nd Edition, by J.V. Crivello & K. Dietliker; edited by G. Bradley; John Wiley and Sons; New York; 1998, включенном в настоящий документ путем ссылки.
Инициатор используют в реакционной смеси в эффективных количествах для инициации полимеризации реакционной смеси, обычно в количествах от около 0,1 до около 2% масс. от реакционной смеси. Полимеризация реакционной смеси может быть инициирована с помощью грамотно подобранного нагрева, например видимым светом, ультрафиолетовым излучением или другим способом, в зависимости от используемого инициатора полимеризации. Альтернативно инициирование может быть осуществлено без фотоинициатора, например с использованием электронного луча. Однако если используют фотоинициатор, то предпочтительными инициаторами являются бисацилфосфиноксиды, такие как бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819) или сочетание 1-гидроксициклогексилфенилкетона и бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилфенилфосфиноксида (DMBAPO), а предпочтительным способом инициирования полимеризации является облучение видимым светом. Наиболее предпочтительным инициатором является бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819).
Реакционные смеси могут быть образованы любым способом, известным специалистам в данной области, таким как взбалтывание или перемешивание, и после могут быть использованы для образования полимерных изделий или устройств известными способами. Например, биомедицинские устройства могут быть получены путем смешивания реакционноспособных компонентов и разбавителей с инициатором полимеризации и полимеризации в соответствующих условиях с образованием продукта, которому впоследствии можно придать соответствующую форму путем токарной обработки, фрезеровки и т.п. Альтернативно реакционная смесь может быть помещена в матрицу и впоследствии полимеризована в соответствующее изделие.
Известны различные процессы обработки реакционной смеси в производстве контактных линз, включая центробежное литье и статическое литье. Способы центробежного литья раскрыты в US3408429 и US3660545; и способы статического литья раскрыты в US4113224 и US4197266. Предпочтительный способ изготовления контактных линз представляет собой формование силиконовых гидрогелей, что является экономичным способом и позволяет точно контролировать конечную форму гидратированной линзы. Для этого способа реакционную смесь помещают в форму, имеющую форму конечной желаемой контактной линзы из силиконового гидрогеля, и реакционную смесь подвергают условиям, при которых полимеризуются мономеры. Затем формованную линзу обрабатывают растворителями для удаления разбавителя и, в конечном итоге, заменяют его водой или раствором для хранения, получая таким образом контактную линзу из гидратированного силиконового гидрогеля. Некоторые разбавители могут быть удалены путем нагревания, под вакуумом или с помощью испарения. В этих случаях линзы могут быть механически отделены от матрицы без растворителя. Этот способ можно применять для формования контактных линз и он дополнительно описан в патентах US4495313, US4680336, US4889664 и US5039459 и которые включены в настоящий документ путем ссылки.
Биомедицинские устройства, в частности, офтальмологические линзы, обладают балансом свойств, которые делают их особенно полезными. Эти свойства могут быть физическими, механическими или биологическими по своей природе. Неограничивающие физические свойства контактной линзы включают мутность, содержание воды, кислородную проницаемость и угол смачивания. Неограничивающие механические свойства контактной линзы включают модуль Юнга, предел прочности на разрыв, относительное удлинение при разрыве и жесткость при растяжении.
Все комбинации вышеуказанных диапазонов считаются находящимися в рамках сферы действия настоящего изобретения.
Для пациентов с астигматизмом мягкие контактные линзы должны быть стабилизированы с возможностью вращения, чтобы оптическая коррекция была эффективной. Такую стабилизацию обычно достигают путем использования зон стабилизации на задней стороне контактной линзы, которые ограничивают вращение. В качестве альтернативы, можно носить астигматическую маскирующую линзу, в которой линза сводится через роговицу, создавая тем самым пространство между поверхностью роговицы и линзой. Это пространство эффективно маскирует астигматические свойства роговицы. Чтобы мягкая контактная линза могла образовывать выпуклость над поверхностью роговицы, центральная часть линзы должна быть достаточно жесткой, чтобы поддерживать необходимую для такой выпуклости форму, при этом не создавая дискомфорта для пациента. Настоящее изобретение относится к силиконовым гидрогелям, имеющим достаточную жесткость для образования выпуклости при относительно высоком содержании воды, для формирования в сочетании с другими силиконовыми гидрогелями удобных при ношении композитных мягких контактных линз.
Силиконовые гидрогели по настоящему изобретению можно использовать для формирования унитарных контактных линз или центральной области композитных контактных линз, имеющих центральную область и периферийную область. Центральная область образована из силиконового гидрогеля, образованного из реакционноспособных смесей, содержащих по меньшей мере один N-алкилметакриламид, по меньшей мере один гидрофильный мономер, по меньшей мере один силиконсодержащий компонент и по меньшей мере один сшивающий агент, с содержанием воды от примерно от 10 до около 40% масс. и модули упругости от около 103 МПа до около 1,4 ГПа (от около 15 000 до около 200 000 фунтов/кв. дюйм), а периферийная область образована из композиционно отличных силиконовых гидрогелей с содержанием воды от около 10 до около 40% масс. и модули упругости от около 0,14 до около 3,4 МПа (от около 20 до около 500 фунтов/кв. дюйм).
В другом варианте осуществления описан способ изготовления таких композитных контактных линз, включающий этапы, на которых (a) наносят первый состав силиконового гидрогеля по п. 1 на первую матрицу, (b) частично полимеризуют первый состав силиконового гидрогеля до состояния геля, (c) наносят второй состав силиконового гидрогеля на первую матрицу, (d) дают время для впитывания второго состава силиконового гидрогеля в гель, (e) размещают вторую матрицу поверх первой матрицы и (f) полностью полимеризуют комбинацию для формирования композитной контактной линзы.
Центральная круговая область может иметь тот же размер, что и оптическая зона, которая у обычной контактной линзы имеет диаметр около 9 мм или менее. В одном варианте осуществления центральная круговая область имеет диаметр от около 4 до около 7 мм, а в другом от около 4 до около 6 мм.
Необязательно первая мономерная смесь может быть по меньшей мере частично полимеризована с помощью механизма контролируемой полимеризации. Затем поверх первой мономерной смеси наносят порцию второй мономерной смеси, которая образует гидрогель, имеющий модуль упругости менее около 1,4 МПа, или менее около 1,0 МПа (около 200 фунтов/кв. дюйм или менее около 150 фунтов/кв. дюйм). Порция второй мономерной смеси заполняет вогнутую переднюю криволинейную поверхность до необходимой степени и затем подают основную криволинейную поверхность и устанавливают в конечное положение половины матрицы для полимеризации и отверждают и/или полимеризуют мономерные смеси, завершая процесс отливки. Если способ полимеризации включает в себя механизм фотополимеризации, то облучение может быть направлено либо на матрицу передней криволинейной поверхности, либо на матрицу основной криволинейной поверхности, либо на обе части матрицы. Отлитую линзу затем извлекают для удаления нежелательных химических компонентов и гидратируют.
В альтернативном способе, в центральную часть матрицы передней криволинейной поверхности подают первую мономерную смесь, а затем по краю матрицы передней криволинейной поверхности наносят круговое кольцо второй мономерной смеси. Полученное круговое кольцо второй реакционной смеси силой тяжести стягивает к центру передней криволинейной поверхности. Затем подводят матрицу основной криволинейной поверхности и инициируют и завершают процесс полимеризации и выполняют стадию(и) извлечения и гидратирования для образования конечного продукта в виде гидрогелевой контактной линзы.
Желательно не допускать существенного перемешивания первой и второй мономерной смеси для сохранения необходимых величин модуля упругости в центральной и периферийной зонах линзы. Если не проводят полимеризацию (частичную или полную) первой мономерной смеси в центральной зоне, то повышение вязкости первой мономерной смеси по сравнению с вязкостью смеси второй периферийной мономерной смеси может понизить молекулярную диффузию мономеров. Использование первой мономерной смеси с вязкостью выше, чем вязкость смеси бесцветного мономера помогает уменьшить сдвиг на границе между двумя мономерными смесями, таким образом уменьшая их физическое смешивание. Анализ приведенного ниже уравнения Стокса - Эйнштейна иллюстрирует параметры, влияющие на диффузионную способность материала:
,
где D представляет собой коэффициент молекулярной диффузии, k - постоянную Больцмана, T - температуру, μ - вязкость и r - радиус молекулы. Работа при более низкой температуре и использование мономеров с более высокими вязкостями позволяет снизить скорость молекулярной диффузии. В одном варианте осуществления вязкость первой мономерной смеси на по меньшей мере около 1000 сП выше вязкости смеси периферийного мономера, а в другом варианте осуществления на по меньшей мере около 1500 сП выше.
Однако регулирование вязкости мономерных смесей как описано в US2003/0142267 оказалось недостаточным для образования гидрогелевых контактных линз с приемлемыми оптическими свойствами и удобством ношения. Было обнаружено, что проведение частичной или полной полимеризации первой мономерной смеси и выравнивание коэффициентов расширения полимеров, получаемых из первой и второй мономерной смеси, позволяет изготавливать гидрогелевые контактные линзы с желательными оптическими свойствами и удобством ношения. В одном варианте осуществления коэффициенты расширения полимеров, образованных из соответствующих мономерных смесей, находятся в пределах около 10%, в некоторых вариантах осуществления около 8% и в некоторых вариантах осуществления около 5%. Коэффициенты расширения могут быть скорректированы путем изменения нескольких показателей состава, включая концентрацию разбавителя, концентрацию и степени гидрофильности или гидрофобности гидрофильных и гидрофобных компонентов, и концентрации инициатора и сшивающего агента и их комбинации. Может быть желательным сохранять неизменной концентрацию силиконовых компонентов и заменять часть одного из гидрофильных компонентов. В таких вариантах осуществления достижение желаемого коэффициента расширения может требовать нескольких корректировок.
Помимо того, для достижения желаемого коэффициента расширения можно изменять и другие параметры состава. Например, для получения фотохромных контактных линз с желательными оптическими свойствами и удобством ношения оказалось эффективным изменение концентрации гидрофильных компонентов, концентрации разбавителя, концентрации инициатора и их комбинаций. В одном варианте осуществления к мономерным смесям может быть добавлен смачивающий агент, такой как поли(винилпирролидон) (PVP), метакриловая кислота, полидиметилакриламид или поли(винилметацетамид).
Могут быть использованы одинаковые или аналогичные компоненты и в первой, и во второй мономерной смеси. Например, может быть желательным включать в обе мономерные смеси одинаковые гидрофильные компоненты. В этом случае, помимо концентрации гидрофильных компонентов, можно изменять другие параметры состава.
При использовании односторонней полимеризации коэффициенты расширения можно привести в соответствие, изменяя мономеры, концентрацию разбавителя и их комбинации. При проведении полимеризации только с одной стороны (например, при фотополимеризации), также может быть желательным поднять концентрацию инициатора.
Способы тестирования
Стандартные отклонения указаны в скобках. Следует понимать, что все установленные в настоящем документе тесты имеют определенную долю собственной погрешности. Соответственно, приведенные в настоящем документе результаты должны рассматриваться не как абсолютные значения, а как диапазоны числовых значений, основанные на величине погрешности конкретного теста.
Содержание воды определяли следующим образом: тестируемые линзы выдерживали в растворе для хранения в течение 24 часов. Каждая из трех тестируемых линз были удалены из раствора для хранения с использованием аппликатора с губкой на конце и помещены на промокательные салфетки, смоченные раствором для хранения. Обе стороны линзы промокали салфеткой. Тестируемую линзу помещали на чашу весов (которая предварительно была взвешена), используя пинцет, и получали массу влажных линз. Еще два набора образцов готовили и взвешивали, как указано выше.
Сухую массу измеряли, помещая чаши с образцами в вакуумную печь, которая была предварительно нагрета до 60°C, на 30 минут. Выдерживали вакуум до достижения по меньшей мере 1,4 гигапаскаля (0,4 дюйма рт.ст.). Выключали вакуумный клапан и насос, а линзы просушивали в течение как минимум двенадцати часов. Открывали продувочный клапан, и давали печи достичь атмосферного давления. Удалили и взвесили чаши весов. Содержание воды рассчитывали следующим образом:
Масса во влажном состоянии=общая масса чаши и линз во влажном состоянии - масса чаши весов
Масса в сухом состоянии=общая масса чаши и линзы в сухом состоянии - масса чаши весов
(масса во влажном состоянии - масса в сухом состоянии)
% содержания воды= × 100
масса во влажном состоянии
Для описываемых образцов вычисляют среднее и стандартное отклонение содержания воды.
Мутность измеряли, помещая гидратированную тестируемую линзу в буферизированный боратами солевой раствор в прозрачной стеклянной ячейке при комнатной температуре на черный плоский фон, подсвечивая снизу волоконно-оптической лампой (Dolan-Jenner PL-900 волоконно-оптический источник света со световым волноводом диаметром 0,5 дюйма) под углом 66° перпендикулярно ячейке с линзой и снимая сверху, перпендикулярно ячейке с линзой, видеокамерой (камера DVC 1300C:19130 RGB или аналогичная с объективом с переменным фокусным расстоянием), установленной на расстоянии 14 мм над держателем линзы. Фоновое рассеяние вычитали из рассеяния тестируемой линзы, вычитая изображение пустой ячейки с буферизированным боратами солевым раствором (базовой линии) при помощи программного обеспечения EPIX XCAP V 3.8. Корректируя интенсивность света до нахождения в диапазоне от 900 до 910 средней величины по шкале серого цвета, добивались получения величины верхнего предела рассеяния (матовое стекло). Величину фонового рассеяния измеряли с использованием заполненной солевым раствором стеклянной ячейки. Вычтенное изображение рассеянного света количественно анализируют путем интегрирования по центральным 10 мм линзы и затем сравнивают со стандартом матового стекла. Корректируя интенсивность/настройки мощности света, добивались получения средней величины по шкале серого цвета в диапазоне от 900 до 910 для стандарта матового стекла; при таких параметрах средняя величина по шкале серого цвета для базовой линии находилась в диапазоне 50-70. Среднюю величину по шкале серого цвета для базовой линии и для стандарта матового стекла фиксировали и использовали для построения шкалы от нуля до 100 соответственно. В анализе по шкале серого цвета фиксировали средние величины и их стандартные отклонения для базовой линии, матового стекла и каждой тестируемой линзы. Для каждой линзы рассчитывали значение по шкале согласно следующему уравнению: величина по шкале равна разности средних значений по шкале серого цвета для линзы и для базовой линии, деленной на разность средних значений по шкале серого цвета для матового стекла и для базовой линии и умноженной на 100. Анализировали от трех до пяти тестируемых линз и усредняли полученные результаты.
Содержание воды измеряли гравиметрически. Линзы выдерживали в растворе для хранения в течение 24 часов. Каждую из трех тестируемых линз удаляют из раствора для хранения с использованием аппликатора с губкой на конце и помещают на промокательные салфетки, смоченные раствором для хранения. Обе стороны линзы промокают салфеткой. Используя пинцет, тестируемые линзы помещают на тарированную чашу весов и взвешивают. Еще два набора образцов готовят и взвешивают. Все измерения массы повторяли трижды и в дальнейших вычислениях использовали среднее полученных величин. Массу во влажном состоянии определяют как общую массу чаши весов и влажных линз минус масса только чаши весов.
Сухую массу измеряли, помещая чаши с образцами в вакуумную печь, которая была предварительно нагрета до 60 °C, на 30 минут. Выдерживали вакуум до достижения по меньшей мере 0,003 мегапаскаля (1 дюйм рт. ст.); допустимы и меньшие давления. Вакуумный клапан и насос выключают и линзы сушат в течение по меньшей мере 12 часов; обычно в течение ночи. Открывают продувочный клапан, давая доступ сухому воздуху или сухому азоту. Печи дают достичь атмосферного давления. Чаши удаляют и взвешивают. Массу в сухом состоянии определяют как общую массу чаши весов и сухих линз минус масса только чаши весов. Содержание воды тестируемой линзы вычисляли следующим образом:
% содержания воды=(масса во влажном состоянии - масса в сухом состоянии) x 100
масса во влажном состоянии
Вычисляли среднюю величину и стандартное отклонение для содержания воды и указывали среднее значение как процентное содержание воды в тестируемой линзе.
Коэффициент преломления (RI) контактной линзы измеряли на рефрактометре Leica ARIAS 500 Abbe в ручном режиме или на рефрактометре Reichert ARIAS 500 Abbe в автоматическом режиме с зазором между призм 100 микрон. Прибор калибровали по деионизированной воде при температуре 20°C (+/- 0,2 °C). Открывали призменный узел и помещали тестируемую линзу на нижнюю призму между ближайшими к источнику света магнитными точками. Если линза была сухой, на нижнюю призму наносили несколько капель солевого раствора. Передняя криволинейная поверхность линзы была размещена напротив нижней призмы. Затем призменный узел закрывали. После корректировки элементов управления до появления теневой линии в визирном поле измеряли коэффициент преломления. Измерение RI проводили для пяти тестируемых линз. Вычисленное по результатам пяти измерений среднее значение RI фиксировали как коэффициент преломления вместе с его стандартным отклонением.
Кислородную проницаемость (Dk) измеряют полярографическим способом, по существу описанным в ISO 9913-1:1996 и ISO 18369-4:2006, но со следующими модификациями. Измерение проводили в среде, содержащей 2,1% кислорода, создаваемую путем установки на тестовую камеру входных патрубков для азота и воздуха, настроенных на соответствующий расход газа, например 1800 мл/мин. азота и 200 мл/мин. воздуха. Величину t/Dk рассчитывают с использованием скорректированной концентрации кислорода. Использовали буферизированный боратом солевой раствор. Темновой ток измеряли, используя чистую увлажненную азотную среду вместо применения ММА линз. Линзы не были использованы перед измерением. Вместо использования линз различной толщины (t), измеряемой в сантиметрах, сложили друг на друга четыре линзы. Использовали вместо плоского датчика изогнутый датчик с радиусом 7,8 мм. Вычисления для датчика радиусом 7,8 мм и относительного расхода воздуха 10% (об/об) проводили следующим образом:
-8
2
Dk/t=(измеренный ток - темновой ток) × (2,97 × 10мл О2/(мкА-сек-см-мм рт. ст.)
Коррекция по краю зависела от величины Dk материала.
Для всех значений Dk меньше 90 баррер:
t/Dk (коррекция по краю)=[1+(5,88 х t)] × (t/Dk)
Для значений Dk от 90 до 300 баррер:
t/Dk (коррекция по краю)=[1+(3,56 х t)] × (t/Dk)
Для значений Dk больше 300 баррер:
t/Dk (коррекция по краю)=[1+(3,16 х t)] × (t/Dk)
Величины Dk без коррекции по краю вычисляли из обратной величины углового коэффициента, полученного линейнорегрессионным анализом данных, в которых переменная x представляла собой толщину центральной части в сантиметрах, а переменная y представляла собой величину t/Dk. С другой стороны, величины Dk с коррекцией по краю вычисляли из обратной величины углового коэффициента, полученного линейнорегрессионным анализом данных, в которых переменная x представляла собой толщину центральной части в сантиметрах, а переменная y представляла собой величину t/Dk с коррекцией по краю. Измеренные значения Dk приводились в баррерах.
2
Смачиваемость линз определяли с использованием описанных ниже способов. Динамический краевой угол смачивания (DCA) измеряли методом пластины Вильгельми с использованием прибора Cahn DCA-315 при комнатной температуре, используя в качестве зондового раствора деионизированную воду. Эксперимент проводили путем погружения образца линзы с известными параметрами в раствор для хранения с известным поверхностным натяжением и измеряя точными весами действующую на образец силу, вызванную смачиванием. Угол смачивания при натекании раствора для хранения на линзу определяли по данным величины силы, полученным при погружении образца. Угол смачивания при стекании определяли аналогичным образом по данным величины силы, полученным при извлечении образца из жидкости. Метод пластины Вильгельми основан на следующей формуле: Fg=γρcosθ - B, где F=сила смачивания между жидкостью и линзой (мг), g=ускорение силы тяжести (980,665 см/сек), γ=поверхностное натяжение зондовой жидкости (дин/см), ρ=периметр контактной линзы по мениску жидкость/линза (см), θ=динамический краевой угол смачивания (градусы) и B=гидростатическая подъемная сила (мг). Величина B равна нулю при нулевой глубине погружения. Из центральной области контактной линзы вырезали четыре тестовых полоски. Каждая полоска имела ширину примерно 5 мм и была выдержана в растворе для хранения. Затем с каждым образцом провели по четыре цикла измерения и результаты усреднили для получения углов смачивания линз при натекании и стекании.
Смачиваемость линз определяли с помощью техники неподвижной капли при использовании инструмента KRUSS DSA-100 TM при комнатной температуре и использовании DI воды в качестве зондового раствора. Тестируемые линзы (3-5/образцов) промывали в дистиллированной воде для удаления остатков раствора для хранения. Каждая тестируемая линза была помещена на промокательные безворсовые салфетки, смоченные раствором для хранения. Обе стороны линзы промокали салфеткой для удаления воды с поверхности без сушки линзы. Для обеспечения надлежащего выравнивания линзы поместили «чашеобразной» стороной вниз на выпуклой поверхности пластиковых матриц контактных линз. Пластиковую матрицу и линзу помещали в держатель прибора неподвижной капли, обеспечивая надлежащую регулировку шприца по центру. С использованием программного обеспечения для анализа формы капли DSA 100 на конце шприца формировали каплю из 3-4 мкл деионизированной воды, следя за тем, чтобы капля жидкости свисала, не касаясь линзы. Каплю плавно опустили на поверхность линзы путем перемещения иглы вниз. Иглу отвели назад сразу после выдачи капли. Капле жидкости давали прийти в равновесие на линзе от 5 до 10 секунд и измеряли контактный угол между изображением капли и поверхностью линзы.
3
Механические свойства контактных линз измеряли с использованием разрывной испытательной машины, такой как Instron модели 1122 или 5542, оборудованной устройствами управления тензометрическим датчиком и пневматическими захватами. Линза с диоптрией минус один является предпочтительной геометрией линзы благодаря равномерной толщине центрального профиля. Вырезанный из линзы с оптической силой -1,00 образец в форме гантели, имеющий длину 1,33 сантиметра, ширину «ушка» 0,701 см (0,522 дюйма длиной, 0,276 дюйма) и ширину «шейки» 0,541 см (0,213 дюйма), устанавливали в зажимы и растягивали с постоянной скоростью натяжения 5 см/мин. (2 дюйма/мин.) до разрыва. Перед испытаниями толщину центра гантелеобразного образца измеряли с использованием электронного толщиномера. Измеряли исходную длину образца (Lo) и длину образца при разрыве (Lf). Измеряли по меньшей мере по пять образцов каждой композиции и использовали средние значения для вычисления относительного удлинения на разрыв в процентах: относительное удлинение в процентах=[(Lf - Lo)/Lo] × 100. Модуль упругости при растяжении вычисляли как угловой коэффициент начального линейного участка кривой напряжение-деформация; единицами измерения модуля упругости являются фунты на квадратный дюйм (psi). Прочность на разрыв вычисляли из пиковой нагрузки и исходной области поперечного сечения: прочность на разрыв=пиковая нагрузка, деленная на исходную область поперечного сечения; единицами измерения прочности на разрыв являются фунты на квадратный дюйм. Жесткость при растяжении вычисляли из энергии на разрыв и исходного объема образца: жесткость при растяжении=энергия на разрыв, деленная на исходный объем образца; единицами измерения жесткости при растяжении являются фунты/дюйм.
На машине Instron также измеряли образцы, отлитые плоскими; однако испытуемые изделия готовили в плоских круглых пластиковых матрицах (диаметром около 15 мм), аналогичных матрицам, используемым для изготовления контактных линз, но не имеющим кривизны, для получения плоских круглых дисков. Матрицы были выполнены с возможностью изготовления дисков с центральной толщиной от 250 до 550 микрон в зависимости от дозируемого объема реакционной мономерной смеси. Диски разрезали для получения необходимых размеров образца (ширина: 3,1 мм; длина: около 7 мм). На направляющую головку испытательной машины с постоянной скоростью перемещения устанавливали тензометрический датчик на 100 Ньютон и пневматические захваты (максимум 250 Ньютон) с алмазной насечкой на рабочих поверхностях зажимов. Образец устанавливали в захваты и затем растягивали со скоростью 2,5 сантиметра в минуту (1 дюйм в минуту) до разрыва. Характеристики прочности при растяжении получают из полученной кривой напряжение-деформация. Помимо того, для всех экспериментов по тестированию механических характеристик образцы держали в растворе для хранения вплоть до анализа для сведения к минимуму эффектов дегидратации.
Толщина центра была измерена с помощью электронного толщиномера.
Способ тестирования с помощью ОКТ
Модель глаза была изготовлена из ПММА с целью тестирования конфигураций линз для маскировки роговицы in vitro. Модель глаза была спроектирована таким образом, чтобы иметь приблизительно 1,80 диоптрий астигматизма роговицы, с кривизной основного меридиана 7,688 мм и 8,016 мм для крутого и плоского меридианов, соответственно. Конфигурация линзы-прототипа была помещена на глаз модели с физиологическим раствором между линзой и поверхностью глаза, выступая в качестве заменителя слез. Оптический когерентный томограф Envisu Bioptigen (OCT, модель R2310) с 20-миллиметровой линзой объектива был использован для визуализации системы прототипа линзы и модели глаза, чтобы определить, был ли виден солевой раствор между поверхностью модели и задней поверхностью линзы. Как видно из фигуры ниже, изображение ОКТ подтвердило наличие разрывного объема между модели глаза и задней поверхностью линзы, что указывает на то, что линза успешно образует выпуклость на поверхности роговицы модели.
В примерах будут использованы следующие сокращения:
BC: пластиковая матрица задней криволинейной поверхности
FC: пластиковая матрица передней криволинейной поверхности
NVP: N-винилпирролидон (Acros Chemical)
DMA: N,N-диметилакриламид (Jarchem)
HEMA: 2-гидроксиэтилметакрилат (Bimax)
NMMA: N-метилметакриламид
VMA: N-винил N-метилацетамид (Aldrich)
Голубой HEMA: 1-амино-4-[3-(4-(2-метакрилоилоксиэтокси)-6-хлортриазин-2-иламино)-4-сульфофениламино]антрахинон-2-сульфоновая кислота, как описано в примере 4 патента США 5944853
Styryl-TRIS: трис(триметилсилокси)силилстирол
pVMA: поли(N-винил-N-метилацетамид)
PVP: поли (N-винилпирролидон) K90 (ISP Ashland)
EGDMA: этиленгликольдиметилакрилат (Esstech)
TEGDMA: триэтиленгликольдиметакрилат (Esstech)
TMPTMA: триметилольпропантриметакрилат (Esstech)
BMPP:2,2-бис(4-метакрилоксифенил)пропан (PolySciences)
BAPP: 2,2-бис[4-(2-акрилоксиэтокси)фенил]пропан (PolySciences)
BHMPP: 2,2-бис[4-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропокси)фенил]пропан (PolySciences)
Tegomer V-Si 2250: диакрилоксиполидиметилсилоксан, содержащий в среднем 20 диметилсилоксильных повторяющихся звеньев (Evonik)
D3O: 3,7-диметил-3-октанол (Vigon)
Irgacure 819: бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид
Irgacure 1870: смесь бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4,4-триметилпентилфосфиноксида и 1-гидроксициклогексилфенилкетона
mPDMS: полидиметилсилоксан с монометакрилоксипропильной и моно-н-бутильной концевыми группами, (молекулярный вес 800-1000) (Gelest)
HO-mPDMS: полидиметилсилоксан с моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропилэфирной и моно-н-бутильной концевыми группами (молекулярный вес 400-1000) (DSM)
SiMAA: 2-метил-2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир 2-акриловой кислоты (Toray)
SA2: N-(2,3-дигидроксилпропил)-N-(3-тетра(диметилсилокси)диметилбутилсилан)пропил)акриламид
TAM: трет-амиловый спирт (BASF)
3E3P: 3-этил-3-пентанол
ДИ вода: деионизированная вода
IPA: изопропиловый спирт
Norbloc: 2-(2'-гидрокси-5-метакрилоксиэтилфенил)-2H-бензотриазол (Janssen)
PP: полипропилен
Zeonor: полициклоолефиновый термопластичный полимер (Nippon Zeon Co Ltd)
Боратный буферный раствор: раствор, полученный растворением 8,3 г NaCl (Sigma Aldrich), 9,1 г борной кислоты (Mallinckrodt) и 1 г бората натрия (Mallinckrodt) в 1 л деионизированной воды (Milli Q).
Пример синтеза 1. Получение поли(N-винил-N-метилацетамида) (pVMA)
N
N
380 мл (3,48 моль) дистиллированного -винил--метилацетамида и 187 мг (1,14 ммоль) азобисизобутиронитрила добавляли в трехгорлую круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, магнитной мешалкой и термопарой, и продували газообразным кислородом в течение 2 часов путем барботирования газообразного азота через реакционную смесь. Затем реакционную смесь нагревали при 75°С в течение 24 часов, в течение которых реакционная смесь затвердевала. Продукт реакции гасили на воздухе и выделяли с помощью процедуры обработки 1 или процедуры обработки 2. Процедура обработки 1. Продукт реакции растворяли в 800 мл метиленхлорида при 40°С и охлаждали до комнатной температуры. Раствор выливали в 2 л холодного диэтилового эфира при ручном перемешивании, чтобы получить белое твердое вещество после декантации растворителей. Твердый продукт высушивали на воздухе с последующим высушиванием в вакууме в течение ночи при 50 °С. Осажденный продукт измельчали в тонкий белый порошок и высушивали в вакууме в течение ночи при 50°С (выход 85%). Процедура обработки 2. Продукт реакции растворяли в воде и подвергали широкому диализу в диализных мембранных трубках (Spectra Pore MWCO 3500) и лиофилизировали (LABCONCO, система лиофилизирования Triad™ Freezone, модель № 7400030) или подвергали высушиванию распылением (распылительная минисушилка BUCHI, модель № B-290). Молекулярную массу определяли методом эксклюзионной хроматографии с многоугловым рассеянием света (SEC-MALS). При установке SEC-MALS в качестве подвижной фазы использовали метанол (с 10 мМ LiBr) при скорости потока 0,6 мл/мин. при 50°C. Использовали три колонки Tosoh Biosciences с TSK-гелем последовательно [SuperAW3000 4 мкм, внутренний диаметр 6,0 мм x 15 см (эксклюзионный предел PEO/DMF=60000 г/моль), SuperAW4000 6 мкм, внутренний диаметр 6,0 мм x 15 см (эксклюзионный предел PEO/DMF=400 000 г/моль) и SuperAW5000 7 мкм, внутренний диаметр 6,0 мм x 15 см (эксклюзионный предел PEO/DMF=4 000 000 г/моль)] с онлайн-детектором с диодной матрицей Agilent 1200 UV/VIS, интерферометрическим рефрактометром Wyatt Optilab rEX и детектор Wyatt miniDAWN Treos с многоугольным лазерным рассеянием (MALS) (λ=658 нм). Значение dη/dc, составляющее 0,1829 мл/г при 30°C (λ=658 нм), использовали для определения абсолютной молекулярной массы. Абсолютные молекулярные массы и данные полидисперсности рассчитывали с использованием пакета программного обеспечения SEC/LS Wyatt ASTRA 6.1.1.17. Средневесовая молекулярная масса обычно варьировалась от около 500 кДа до около 700 кДа, а полидисперсность варьировала от около 1,8 до около 2,8.
Сравнительные примеры 1-12 и примеры 1-5
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая реакционноспособные компоненты приведенные в таблицах 1 и 2, и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 20 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при комнатной температуре наносили около 100 мкл реакционной смеси на FC, изготовленную из материала Zeonor. На матрицу передней кривизны помещали BC, изготовленную из смеси 55: 45(вес/вес) Zeonor: полипропилен. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Поддон переносили в смежный перчаточный бокс, в котором поддерживали температуру 50-60 °C, и линзы полимеризовали снизу в течение 20 минут с использованием флуоресцентных ламп TLO3 с интенсивностью 4-5 мВт/см.
Линзы вручную отделяли от матрицы, при этом большинство линз прилипало к BC, и вынимали с использованием 70-50% IPA с последующей двукратным промыванием с помощью 70-25% IPA в течение около 0,5-2,0 часа, ДИ водой в течение около одного часа, и, наконец, двукратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения в течение примерно 30 минут. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122 °C в течение 30 минут. Измеряли физические и механические свойства стерильных линз и приводили их в таблице 3.
Таблица 1
<b>Компонент</b>
<b>Ср. пр. 1</b>
<b>Ср. пр. 2</b>
<b>Ср. пр. 3</b>
ОН-mPDMS, n=4
0
0
0
mPDMS 1000
0
0
0
DMA
65,25
32,62
0
NMMA
0
32,63
65,25
HEMA
30
30
30
TEGDMA
2,5
2,5
2,5
Norbloc
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,5
0,5
0,5
Разбавитель
20
20
20
TAM
100
100
100
Таблица 2
<b>Компонент</b>
<b>Пр. 1</b>
<b>Ср. пр. 4</b>
<b>Ср. пр. 5</b>
<b>Пр. 2</b>
<b>Пр. 3</b>
<b>Пр. 4</b>
<b>Пр. 5</b>
<b>Ср. пр. 6 </b>
<b>Ср. пр. 7 </b>
<b>Ср. пр. 8 </b>
<b>Ср. пр. 9 </b>
<b>Ср. пр. 10 </b>
<b>Ср. пр. 11 </b>
<b>Ср. пр. 12 </b>
OH-mPDMSn=4
40
40
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
16,5
mPDMS 1000
0
0
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
27,5
NVP
0
0
46,65
35,15
23,35
11,50
0
44,15
41,65
39,15
35,15
23,35
11,5
0
DMA
0
50,5
0
0
0
0
0
2,5
5,0
7,5
11,5
23,30
35,15
46,65
NMMA
50
0
0
11,5
23,3
35,15
46,65
0
0
0
0
0
0
0
HEMA
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
6,75
EGDMA
1
0,5
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
Norbloc
2
2
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Разбавитель
0
0
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
TAM
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Таблица 3
<b>№ при-мера</b>
<b>% воды</b>
<b>% мутности</b>
<b>DCA</b>
<b>Механические характеристики</b>
<b>D</b><sub><b>k</b></sub>
<b>Модуль упругости (МПа (фунты/кв. дюйм))</b>
<b>Относительное удлинение (%)</b>
Ср. пр. 1
81 (1)
2 (0)
67 (4)
39 (0,05 (7))
63 (30)
47
Ср. пр. 2
83 (0)
2 (1)
83 (8)
16 (0,02 (3))
93 (45)
49
Ср. пр. 3
79 (0)
Н/и
113 (13)
20 (0,02 (3))
74 (25)
Н/и
Пр. 1
65 (0)
51 (13)
77 (12)
316 (0,12 (18))
204 (45)
50
Ср. пр. 4
60 (0)
5 (1)
127 (14)
54 (0,05 (7))
227 (52)
49
Ср. пр. 5
61 (0)
6 (1)
48 (6)
75 (0,07 (10))
145 (57)
92
Пр. 2
63 (0)
7 (0)
116 (9)
53 (0,03 (5))
250 (49)
85
Пр. 3
60 (0)
7 (0)
112 (7)
103 (0,06 (8))
242 (43)
75
Пр. 4
59 (0)
7 (1)
109 (8)
223 (0,22 (32))
194 (36)
57
Пр. 5
60 (0)
50 (32)
95 (7)
365 (0,53 (77))
118 (15)
48
Ср. пр. 6
61 (0)
6 (1)
48 (6)
75 (0,07 (10))
145 (57)
92
Ср. пр. 7
63 (0)
7 (1)
79 (9)
57 (0,04 (6))
171 (36)
89
Ср. пр. 8
63 (0)
9 (1)
107 (3)
52 (0,03 (4))
164 (53)
89
Ср. пр. 9
63 (0)
9 (1)
110 (4)
46 (0,04 (6))
162 (45)
89
Ср. пр. 10
60 (0)
6 (1)
119 (15)
53 (0,04 (6))
184 (56)
85
Ср. пр. 11
56 (0)
4 (0)
114 (13)
66 (0,04 (6))
195 (44)
72
Ср. пр. 12
54 (0)
4 (1)
107 (5)
87 (0,07 (10))
211 (56)
56
Сравнительные примеры не содержат NMMA и имеют модули менее около 0,62 МПа (90 фунтов/кв. дюйм). Удивительно, но замена DMA или NVP на NMMA приводит к значительному увеличению значений модуля упругости. Например, замена NVP в сравнительном примере 5 на NMMA (46,65%, пр. 5), увеличение модуля упругости от 0,52 МПа до 2,52 МПа (от 75 фунтов/кв. дюйм до 365 фунтов/кв. дюйм). Аналогично, замена DMA из сравнительных примеров 9-12 на NMMA также показала резкое увеличение модуля упругости, особенно в концентрациях около 20% или более, как показано в таблице 4 ниже. Увеличение значений модуля составляло от 10% при 11,5% масс. NMMA до более 300% при 46,65% масс. NMMA. Содержание воды в примерах 2-5 оставалось между 59 и 63%, и прозрачность в примерах 2-5 была приемлемой.
№ прим.
[NMMA]
[DMA]
Модуль упругости (МПа (фунты/кв. дюйм))
2
11,5
0
53 (0,03 (5))
3
23,3
0
103 (0,06 (8))
4
35,15
0
223 (0,22 (32))
5
46,65
0
365 (0,53 (77))
Ср. пр. 9
0
11,5
46 (0,04 (6))
Ср. пр. 10
0
23,3
53 (0,04 (6))
Ср. пр. 11
0
35,15
66 (0,04 (6))
Ср. пр. 12
0
46,65
87 (0,07 (10))
Примеры 6-16
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая указанные в таблице 4 компоненты, и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 20 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при комнатной температуре наносили около 100 мкл реакционной смеси на FC, изготовленную из смеси Zeonor: полипропилен 90:10 (вес/вес). Затем на матрицу передней криволинейной поверхности помещали BC, изготовленную из полипропилена. Для поддержания надлежащей посадки поверх поддона с восемью такими матрицами поместили кварцевую пластину. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Поддон переносили в смежный перчаточный бокс, в котором поддерживали температуру 60-65 °C, и линзы полимеризовали сверху в течение 12 минут с использованием флуоресцентных ламп TLO3 с интенсивностью 4-5 мВт/см.
Линзы вручную отделяли от матрицы, при этом большинство линз прилипало к BC, и вынимали с использованием 70-50% IPA с последующей двукратным промыванием с помощью 70-25% IPA в течение около 0,5-2,0 часа, ДИ водой в течение около одного часа, и, наконец, двукратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения в течение примерно 30 минут. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122 ˚C в течение 30 минут. Измеряли физические и механические свойства стерильных линз и приводили их в таблице 5.
Таблица 4
<b>Компонент</b>
<b>Пр. 6 </b>
<b>Пр. 7 </b>
<b>Пр. 8 </b>
<b>Пр. 9 </b>
<b>Пр. 10 </b>
<b>Пр. 11 </b>
<b>Пр. 12 </b>
<b>Ср. пр. 13</b>
<b>Пр. 13 </b>
<b>Пр. 14 </b>
<b>Пр. 15 </b>
<b>Пр. 16 </b>
OH-mPDMSn=4
60
60
55
52,5
50
47,5
45
45
42,5
21,75
17,5
12,5
ОН-mPDMS, n=15
0
0
0
0
0
0
0
0
0
21,25
25
30
NMMA
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
10
12,5
0
15
15
15
15
DMA
0
0
0
0
0
0
0
12,5
0
0
0
0
HEMA
15
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
pVMA (507 кДа)
12
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Tegomer 2250
0
0
5
7,5
10
10
10
10
10
10
10
10
TEGDMA
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Голубой HEMA
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Разбавитель
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
D3O
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Таблица 5
<b>№ примера</b>
<b>% воды</b>
<b>% мутности</b>
<b>DCA (градусы)</b>
<b>D</b><sub><b>k</b></sub>
<b>CT (цен- тральная толщи-на) (мкм)</b>
<b>Механические характеристики</b>
<b>RI</b>
<b>Модуль упруго- сти</b>
<b>TS (проч- ность на разрыв (МПа (фунты/кв. дюйм))</b>
<b>Жест- кость при растя- жении</b>
<b>Относи- тельное удлине- ние (%)</b>
Пр. 6
30,7
120
75
126
122
1560
2,90 (421)
320
103
Н/П
Пр. 7
26,4
49
98
117
118
1785
3,10 (449)
312
96
1,4398
Пр. 8
25,6
18
75
122
117
1579
3,41 (494)
332
105
1,4492
Пр. 9
24,2
10
73
123
110
1551
3,41 (494)
320
98
1,4440
Пр. 10
22,8
7
62
101
113
1411
3,20 (464)
250
88
1,4440
Пр. 11
27,1
8
59
113
106
1375
3,46 (502)
365
116
Н/П
Пр. 12
29,1
10
65
97
114
1279
2,74 (397)
222
91
1,4418
Сравн. пр. 13
29,1
5
23
107
110
385
1,25 (182)
106
101
1,439
Пр. 13
30,7
8
70
92
111
1176
2,85 (413)
342
117
1,4332
Плоские образцы 2995-12-A3
1296
Пр. 14
33,2
21
33
121
117
700
2,07 (300)
242
128
1,4332
Плоские образцы 2995-17-A
939
Пр. 15
33
21
31
120
109
678
2,09 (303)
259
135
1,4331
Пр. 16
33,5
23
41
133
119
612
1,92 (278)
229
134
1,4319
Примеры 6-10 включают такое же количество NMMA (%), но и увеличивающееся количество силиконсодержащего сшивающего агента, Tegomer. Добавление силиконсодержащего сшивающего агента даже в небольших количествах уменьшало мутность в процентах от 120% до от 10 до 50%. Примеры 6-11 демонстрируют модули упругости более 7 МПа (1000 фунтов/кв. дюйм), Dk не более 100 баррер и содержание воды от 20 до 34%. Сравнительный пример 13 содержал DMA вместо NMMA и имел модуль упругости 2,65 МПа (385 фунтов/кв. дюйм), что намного ниже, чем в примере 12, который содержал NMMA и имел модуль упругости 8,818 МПа (1279 фунтов/кв. дюйм). Пример 12 также продемонстрировал повышенную жесткость при растяжении, прочность на разрыв и почти такое же удлинение, что и сравнительный пример 13.
Примеры 17-26
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая указанные в таблице 6 реакционноспособные компоненты, фильтровали через 3 мкм фильтр с использованием нагретого или не нагретого шприца из нержавеющей стали или стекла и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 15 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при комнатной температуре наносили 75-100 мкл реакционной смеси на FC. Затем на матрицу передней криволинейной поверхности помещали BC. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Поддон переносили в смежный перчаточный бокс, в котором поддерживали температуру 60-65 °C, и линзы полимеризовали сверху в течение 20 минут с использованием флуоресцентных ламп TLO3 с интенсивностью 4-5 мВт/см. Источник излучения находился над поддонами на высоте около пятнадцати сантиметров (шести дюймов). Подробное описание способа и устройства полимеризации можно найти в патенте США № 8,937,110.
Линзы отделяли от форм вручную, при этом большинство линз прилипало к FC, и вынимали из матриц путем приведения 64 линз во взвешенное состояние в течение около одного-двух часов в водном растворе IPA объемом около один литр с последующей промывкой другим раствором IPA, двухкратной промывкой в ДИ воде и, наконец, двухкратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения. Концентрации использованных водных растворов IPA указаны в таблице 6. Каждый этап промывки длился около 30 минут. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122 ˚C в течение 30 минут. Измеряли физические и механические свойства стерильных линз и приводили их в таблице 7.
Таблица 6
<b>Компонент</b>
<b>Пр. 17</b>
<b>Пр. 18</b>
<b>Пр. 19</b>
<b>Пр. 20</b>
<b>Пр. 21</b>
<b>Пр. 22</b>
<b>Пр. 23</b>
<b>Пр. 24</b>
<b>Пр. 25</b>
<b>Пр. 26</b>
ОН-mPDMS, n=4
43,2
43
42,75
42,5
43,5
41,5
41,5
41,5
43,5
43,5
NMMA
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
HEMA
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
14,48
12
13,98
13,98
pVMA (507 кДа)
10
10
10
10
7
7
7
7
10
10
Tegomer 2250
10,7
10,5
10,25
10
10
10
10
10
10
10
EGDMA
2,1
2,5
3
3,5
5,5
7,5
7,5
7,5
5,5
7,5
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
TMPTMA
0
0
0
0
0
0
2,5
4,98
0
0
CGI 819
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Голубой HEMA
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Разбавитель
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
D3O
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
FC
Z
Z
Z
Z
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
BC
Z
Z
Z
Z
PP
PP
PP
PP
PP
PP
Содержание IPA в растворе для извлечения, %
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
Содержание IPA в растворе для промывки,%
70
70
70
70
50
50
50
50
50
50
Таблица 7
<b>№ при-мера</b>
<b>% воды</b>
<b>% мутности</b>
<b>Неподвиж- ная капля (градус)</b>
<b>D</b><sub><b>k</b></sub>
<b>CT (мкм)</b>
<b>Механические характеристики</b>
<b>RI</b>
<b>Модуль упругости (МПа (фунты/ кв. дюйм))</b>
<b>TS (МПа (фунты/ кв. дюйм))</b>
<b>Жест- кость при растя- жении</b>
<b>Относи- тельное удлине- ние (%)</b>
Пр. 17
28,6
7
34
96
121
11,91 (1727)
3,23 (469)
236
80
1,4435
Пр. 18
27,8
8
32
102
125
13,15 (1907)
3,43 (498)
238
76
1,4459
Пр. 18 плоских образцов
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
15,77 (2287)
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 19
27
4
44
93
122
14,79 (2145)
3,28 (476)
152
55
1,4467
Пр. 19 плоских образцов
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
332
34,74 (5038)
1,92 (279)
14
11
Не изм.
Пр. 20
26,5
5
39
85
133
16,65 (2415)
3,04 (441)
103
46
1,4467
Пр. 21
18,6
2
41
83
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
1,454
Пр. 22
17,5
4
39
96
187
20,9 (3030)
1,72 (250)
14
262
1,4605
Пр. 22 плоских образца
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
53,74 (7794)
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 22
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
537
26,88 (3898)
0,793 (115)
0,8
8,5
Пр. 23
14,3
4
28
58
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 24
12,9
3
29
50
298
119,96 (17 399)
2,01 (292)
2
5
1,468
Пр. 25
21,2
4
55
111
555
29,31 (4251)
0,61 (88)
0,7
7,1
Не изм.
Пр. 26
19,2
4
41
93
547
45,42 (6588)
0,972 (141)
6,3
1,4
Не изм.
Составы настоящего изобретения обеспечивают широкий диапазон модулей упругости. Изменяя концентрацию и тип сшивающего агента (например, вводя сшивающий агент с короткой цепью и высокой степенью функционализации, такой как TMTPA), может быть достигнут модуль упругости до не более около 0,14 ГПа (20 000 фунтов/кв. дюйм).
Примеры 27-41
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая реакционноспособные компоненты, приведенные в таблицах 8 и 9, и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 20 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при комнатной температуре наносили около 100 мкл реакционной смеси на FC, изготовленную из материалов, указанных в таблицах 8 и 9. Затем на матрицу передней кривизны помещали BC, изготовленную из материалов, указанных в таблицах 8 и 9. Для поддержания надлежащей посадки поверх поддона с восемью такими матрицами поместили кварцевую пластину. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Поддон переносили в смежный перчаточный бокс, в котором поддерживали температуру 60-65 °C, и линзы полимеризовали сверху в течение 12 минут с использованием флуоресцентных ламп TLO3 с интенсивностью 4-5 мВт/см.
Линзы вручную отделяли от форма, при этом большинство линз прилипало к BC, и вынимали из матриц с использованием 40% IPA с последующей двухкратной промывкой 40% IPA в течение от около 0,5 до 1 часа, за исключением указанных в таблицах случаев, двухкратной промывкой в ДИ воде в течение от около 0,5 до 1 часа и, наконец, двухкратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения в течение около 30 минут. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122°C в течение 30 минут. Измеряли физические и механические свойства стерильных линз и приводили их в таблице 10.
Таблица 8
<b>Компонент</b>
<b>Пр. 27</b>
<b>Пр. 28</b>
<b>Пр. 29</b>
<b>Пр. 30</b>
<b>Пр. 31 </b>
<b>Пр. 32 </b>
<b>Пр. 33 </b>
<b>Пр. 34 </b>
SiMAA
42,8
21,4
21,4
0
0
0
0
0
Стирил TRIS
0
0
21,4
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
TRIS
0
21,4
0
0
0
0
0
0
NMMA
15
15
15
15
15
15
15
18
HEMA
16,98
16,98
16,98
17
16,98
16,89
16,98
16,98
pVMA (507 кДа)
10
10
10
0
0
0
7
7
pVMA (617 кДа)
0
0
0
10
10
0
0
0
pVMA (700 кДа)
0
0
0
0
0
10
0
0
Tegomer 2250
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
13,2
10,2
EGDMA
3
3
3
3
3
3
3
3
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
TMPTMA
0
0
0
0
0
0
2,5
4,98
CGI 819
0,25
0,25
0,25
0,25
0
0
0,25
0,25
CGI 1870
0
0
0
0
0,34
0,34
0
0
Голубой HEMA
0,02
0,02
0,02
0
0,02
0,02
0,02
0,02
FC
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
Z
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
BC
PP
PP
PP
PP
55: 45 Z: PP
PP
PP
PP
Содержание IPA в растворе для промывки,%
40
40
40
40
40
40
Нет
Нет
Разбавитель
23
23
23
23
23
23
23
23
D3O
100
100
100
100
100
100
100
100
Таблица 9
<b>Компонент</b>
<b>Пр. 35 </b>
<b>Пр. 36 </b>
<b>Пр. 37</b>
<b>Пр. 38 </b>
<b>Пр. 39 </b>
<b>Пр. 40 </b>
<b>Пр. 41 </b>
SiMAA
21,4
0
0
0
0
0
0
Стирил TRIS
21,4
42,8
42,8
42,8
44,8
44,3
43,8
NMMA
15
15
12,5
10,5
15
15
15
HEMA
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
16,98
DMA
0
0
2
4
0
0
0
pVMA (507 кДа)
0
0
10
10
10
10
10
PVP K90
10
10
0
0
0
0
0
Tegomer 2250
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
EGDMA
3
3
3,5
3,5
1
1,5
2
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Голубой HEMA
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Материал FC
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
9: 1 Z: TT
Z
Z
Z
Материал BC
PP
PP
PP
PP
55: 45 Z: PP
55: 45 Z: PP
55: 45 Z: PP
Содержание IPA в растворе для промывки,%
40
40
40
40
50
50
50
Разбавитель
23
23
23
23
23
23
23
D3O
100
100
100
100
100
100
100
Таблица 10
<b>№ при-мера</b>
<b>% воды</b>
<b>% мутно- сти</b>
<b>DCA (градусы)</b>
<b>D</b><sub><b>k</b></sub>
<b>CT (мкм)</b>
<b>Механические характеристики</b>
<b>RI</b>
<b>Модуль упруго- сти (МПа (фунты/ кв. дюйм))</b>
<b>TS (МПа (фунты/ кв. дюйм))</b>
<b>Жест- кость при растя- жении</b>
<b>Относи- тельное удлине- ние (%)</b>
Пр. 27
24,9
4,9
60,6
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 28
24
7
55,8
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 29
22,6
15,8
38,4
Не изм.
399
224,51 (32 562)
Не изм.
Не изм.
9,2
Не изм.
Пр. 30
21,5
26
37
Не изм.
405
283,93 (41 181)
14,80 (2147)
106
10,7
1,467
Пр. 31
20
19
56,4
199
370
394,73 (57 251)
17,02 (2469)
156
12
Не изм.
Пр. 32
25
141
34
Не изм.
186
261,88 (37 983)
9,963 (1445)
47
10
1,4464
Пр. 33
16,2
55
42,9
83
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 34
17,7
63
36,4
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Пр. 35
20,8
13
38
Не изм.
297
222,47 (32 267)
9,177 (1331)
60,2
8,5
1,464
Пр. 35 плоских образца
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
288
222,47 (32 267)
9,177 (1331)
60,2
8,5
Не изм.
Пр. 36
17,1
44
32,7
Не изм.
276
424,92 (61 629)
17,38 (2521)
98,6
8,5
1,472
Пр. 36 плоских образцов
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
292
370 (53 600)
13,71 (1989)
56,3
8,5
Не изм.
Пр. 37
20,3
20
35,3
Не изм.
290
388,40 (56 333)
16,13 (2339)
90,7
9
1,467
Пр. 37 плоских образцов
Не изм.
Не изм.
Не изм.
Не изм.
299
323,37 (46 901)
13,49 (1956)
61,2
8,9
Не изм.
Пр. 38
18,3
20
39
286
370,18 (53 690)
14,79 (2145)
79,1
8,8
1,467
Пр. 38 плоских образцов
289
295,78 (42 899)
10,96 (1589)
40,8
8,6
Были получены силиконовые гидрогели, имеющие модули упругости выше 0,41 ГПа (60 000 фунтов/кв. дюйм), но при этом демонстрирующие содержание воды от 15 до около 25%. Силиконовые гидрогели имели необходимые характеристики мутности, кислородной проницаемости и смачиваемости.
Примеры 43-52
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая указанные в таблице 11 реакционноспособные компоненты, и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 20 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при комнатной температуре наносили около 100 мкл реакционной смеси на FC, изготовленную из материала Zeonor. Затем на матрицу передней кривизны помещали BC, изготовленную из смеси 55: 45(вес/вес) Zeonor: полипропилен. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Поддон переносили в смежный перчаточный бокс, в котором поддерживали температуру 60-65 °C, и линзы полимеризовали сверху в течение 20 минут с использованием светодиодов с длиной волны 420 нм и интенсивностью 4-5 мВт/см.
Линзы вручную отделяли от форм, при этом большинство линз прилипало к BC, и вынимали из матриц с использованием 40% IPA в течение ночи с последующей промывкой 40% IPA в течение от 0,5 до 1 часа, двухкратной промывкой в ДИ воде в течение от около 0,5 до 1 часа и, наконец, двухкратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения в течение около 30 минут. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122 ˚C в течение 30 минут. Измеряли физические и механические свойства стерильных линз и приводили их в таблице 12.
Таблица 11
<b>Компо- нент</b>
<b>Пр. 43</b>
<b>Пр. 44</b>
<b>Пр. 45</b>
<b>Пр. 46</b>
<b>Пр. 47</b>
<b>Пр. 48</b>
<b>Пр. 49</b>
<b>Пр. 50</b>
<b>Пр. 51</b>
<b>Пр. 52</b>
Стирил TRIS
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
42,8
NMMA
15
15
15
12
9
15
15
15
15
15
HEMA
16,64
13,64
10,64
10,64
16,64
10,64
10,64
10,64
10,64
10,64
DMA
3
6
9
12
9
9
9
9
9
9
PVP K90
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
Tegomer 2250
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
EGDMA
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Norbloc
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
CGI 1870
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
0,34
Голубой HEMA
0,02
0,02
0,02
0
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Разба- витель
23
23
23
23
23
20
25
30
35
40
D3O
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Таблица 12
<b>№ пр. </b>
<b>% воды</b>
<b>% мутности</b>
<b>Неподвиж- ная капля (°)</b>
<b>Dk</b>
<b>CT (мкм)</b>
<b>Механические характеристики</b>
<b>RI</b>
<b>Модуль упруго- сти (МПа (фунты/ кв. дюйм))</b>
<b>TS (МПа (фунты/ кв. дюйм))</b>
<b>Жест- кость при растя- жении</b>
<b>Относи- тельное удлине- ние (%)</b>
Пр. 43
16
71
44,9
83
187
415,20 (60 219)
15,25 (2212)
63,5
9,1
1,4713
Пр. 44
17
83
64,4
93
177
402,98 (58 448)
14,98 (2173)
61
9,6
1,4722
Пр. 45
23
90
46,6
Не изм.
184
401,50 (58 232)
13,76 (1996)
61
9,6
1,4720
Пр. 46
22
94
60,9
96
169
281,49 (40 827)
10,02 (1454)
39,8
10
1,4685
Пр. 47
19
64
50,4
109
188
301,21 (43 687)
13,23 (1919)
63,3
10,2
1,4701
Пр. 48
20
10
25,7
Не изм.
207
192,76 (27 958)
7,495 (1087)
37,8
9,8
1,4591
Пр. 49
20
14
25,2
Не изм.
212
189,70 (27 514)
7,357 (1067)
35,8
9,9
1,4609
Пр. 50
19
45
30,5
Не изм.
215
178,22 (25 849)
6,922 (1004)
31,7
9,1
1,4568
Пр. 51
21
52
29,8
Не изм.
177
193,00 (27 993)
7,598 (1102)
39,4
9,7
1,4512
Пр. 52
19
18
31,6
Не изм.
170
209,15 (30 335)
7,336 (1064)
34,7
12,3
1,4532
Примеры 53-57
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая указанные в таблице 13 реакционноспособные компоненты, и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 20 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при комнатной температуре наносили около 100 мкл реакционной смеси на FC, изготовленную из материала Zeonor. Затем на матрицу передней кривизны помещали BC, изготовленную из смеси 55: 45(вес/вес) Zeonor: полипропилен. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Поддон переносили в смежный перчаточный бокс, в котором поддерживали температуру 60-65 °C, и линзы полимеризовали снизу в течение 20 минут с использованием ламп TL03 с интенсивностью 4-5 мВт/см.
Линзы вручную отделяли от форм, при этом большинство линз прилипало к BC, и вынимали из матриц с использованием 40% IPA в течение ночи и 50% IPA в течение ночи с последующей двукратной промывкой 40% IPA в течение от около 0,5 до 1 часа, двукратной промывкой в ДИ воде в течение от около 0,5 до 1 часа и, наконец, двукратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения в течение около 30 минут и, наконец, двукратной промывкой в боратном буферном растворе для хранения в течение около 30 минут. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122 ˚C в течение 30 минут. Измеряли физические и механические свойства стерильных линз из примеров 53-56 и приводили их в таблице 14.
Таблица 13
<b>Компонент</b>
<b>Пр. 53</b>
<b>Пр. 54</b>
<b>Пр. 55</b>
<b>Пр. 56</b>
<b>Пр. 57</b>
Стирил TRIS
42,8
44,8
44,3
43,8
42,8
NMMA
15
15
15
15
15
HEMA
17
16,98
16,98
16,98
16,98
pVMA (507 кДа)
10
10
10
10
10
Tegomer 2250
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
EGDMA
3
1
1,5
2
3
Norbloc
1,75
1,75
1,75
1,75
1,75
CGI 819
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Голубой HEMA
0
0,02
0,02
0,02
0,02
Разбавитель
23
30
30
30
30
3E3P
100
100
100
100
100
Таблица 14
<b>№ пр. </b>
<b>% воды</b>
<b>% мутности</b>
<b>Непод- вижная капля (°)</b>
<b>CT (мкм)</b>
<b>Механические характеристики</b>
<b>Модуль упругости (МПа (фунты/кв. дюйм))</b>
<b>TS (МПа (фунты/кв. дюйм))</b>
<b>Жест- кость при растяже- нии</b>
<b>Относи- тельное удлинение (%)</b>
Пр. 53
29
370
41,6
446
207,57 (30 106)
8,612 (1249)
57,1
10,8
Пр. 54
29
230
38
452
227,46 (32 991)
10,46 (1517)
53,8
10,5
Пр. 55
26
101
34,7
461
211,37 (30 656)
9,191 (1333)
40,3
8,6
Пр. 56
21
43
34,8
400
296 (42 900)
13,64 (1978)
83,9
10,1
Силиконовые гидрогели из примеров 53-56 демонстрировали модули упругости не более 0,30 ГПа (43 000 фунтов на кв. дюйм) и содержание воды от около 20 до 30%.
Пример 58
примера 31
2
2
Каждую реакционную смесь получали, смешивая реакционноспособные компоненты, фильтровали через 3 мкм фильтр с использованием нагретого или не нагретого шприца из нержавеющей стали или стекла, и затем дегазировали под вакуумом при комнатной температуре в течение около 10-20 минут. В перчаточном боксе в атмосфере азота при содержании кислорода менее 0,1 процента при температуре 60-65°C наносили от около 20 мкл до около 35 мкл дегазированной реакционной смеси из  на FC, изготовленной из смеси 55: 45(вес/вес) Zeonor: полипропилен. Фактическим объемом контролировали получаемую оптическую зону. Затем FC облучали в течение 2 минут излучением от светодиодов с длиной волны 420 нм и интенсивностью 4-5 мВт/см, получив частично полимеризованный гель. После этого на FC, поверх упомянутого частично полимеризованного геля, наносили около 125 мкл дегазированной реакционной смеси из таблицы 15. На FC помещали BC, изготовленную из материала Zeonor. Перед нанесением матрицы выдерживали в перчаточном боксе не менее двенадцати часов. Линзы полимеризовали снизу в течение 18 минут, используя светодиоды с длиной волны 420 нм и интенсивностью 4-5 мВт/см. Было важно контролировать кинетику сополимеризации во время каждой стадии таким образом, чтобы между центральной и периферийной областями полученной контактной линзы образовалась когерентная межфазная или переходная зона.
Линзы извлекали из матриц с помощью растворителя, используя описанный ниже способ, который предотвращает повреждение линз из-за различий в составе двух композиций: (1) выдерживали в 20% растворе IPA в течение ночи, затем в 20% растворе IPA в течение одного часа, затем в 30% растворе IPA в течение 2-4 часов, затем в 40% растворе IPA в течение ночи, затем в 30% растворе IPA в течение 2-4 часов, затем в 20% растворе IPA в течение ночи и затем в ДИ воде в течение ночи. Линзы стерилизовали автоклавированием при температуре 122 ˚C в течение 30 минут.
in vitro
Характеристики гидрогеля, используемого в периферийной и центральной зонах, перечислены в приведенной ниже таблице 16. Полученные контактные линзы проверили на способность маскирования астигматизма, используя метод тестирования , в котором контактную линзу устанавливали на модель глаза и с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ) генерировали изображение контактной линзы на модели глаза. На Фиг. 1 представлена ОКТ томограмма, демонстрирующая, что полученная в примере 57 контактная линза могла образовывать выпуклость над областью роговицы модели глаза, таким образом создавая зазор, заполняемый искусственной слезной жидкостью, который с оптической точки зрения маскирует астигматизм роговицы.
Таблица 15
<b>Компонент</b>
<b>Реакционная смесь для периферийной области</b>
ОН-mPDMS, n=4
10
ОН-mPDMS, n=15
50
DMA
10
HEMA
10,98
pVMA (507 кДа)
7
Tegomer 2250
10
Norbloc
1,75
CGI 819
0,25
Голубой HEMA
0,02
Разбавитель
23
D3O
100
Таблица 16
Зона
Непод- вижная капля
% воды
% мутности
Механические свойства
Модуль упругости (МПа (фунты/кв. дюйм))
Относительное удлинение (%)
TS (МПа (фунты/кв. дюйм))
Жесткость при растяжении
Централь- ная
37 (8)
22 (0)
26 (2)
41181 (16,44 (2385))
11 (1)
2148 (1,03 (149))
106 (26)
Периф.
65 (6)
24 (0)
5 (0)
178 (0,083 (12))
158 (42)
129 (0,20 (29))
116 (53)
Хотя изобретение, представленное в настоящем документе, было описано со ссылкой на конкретные примеры, следует понимать, что эти примеры только иллюстрируют принципы и варианты применения настоящего изобретения. Это будет очевидно специалисту в данной области техники, что различные модификации и вариации могут быть сделаны по отношению к композициям, способам и устройству по данному изобретению без отхода от сущности и объема данного изобретения. Таким образом, предполагается, что данное изобретение включает модификации и изменения, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, и их эквиваленты.