Получение гидрофильных, чувствительных к давлению адгезивов с оптимизированными адгезионными свойствами

Получение гидрофильных, чувствительных к давлению адгезивов с оптимизированными адгезионными свойствами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к получению адгезионных композиций. В частности, данное изобретение относится к получению гидрофильных адгезионных композиций, чувствительных к давлению (PSA), с оптимизированными адгезионными свойствами, которые пригодны для применения в системах трансдермальной доставки лекарственного вещества и в других медицинских, фармацевтических и косметических продуктах, которые крепятся на коже или другой поверхности тела. Данное изобретение находит применение в ряде областей, включающих трансдермальную доставку лекарственного вещества, системы лекарственного ионтофореза, изготовление биомедицинских электродов, заживление ран, продукты для ухода за кожей и косметические продукты.

Предпосылки изобретения

Адгезивы, чувствительные к давлению, хорошо известны и используются в течение многих лет. Они применяются в промышленности, торговле и медицине. Адгезивы, чувствительные к давлению, обычно являются липкими и обеспечивают мгновенное приклеивание при нанесении на субстрат. Для изготовления адгезивов, чувствительных к давлению, пригодны многие полимеры, такие как, например, гомо- или сополимеры сложного эфира акриловой и метакриловой кислоты, системы на основе бутилкаучука, силиконы, уретаны, сложные виниловые эфиры и амиды, олефиновые сополимеры, натуральные или синтетические каучуки и тому подобные. Все PSA являются эластомерами, то есть они обладают вязкоупругими свойствами, характерными для каучуков.

Адгезивы, чувствительные к давлению, широко применяются в системах для трансдермальной доставки лекарственного вещества или "патчах", которые приклеиваются к коже или слизистой ткани. Способность полимерных композиционных материалов приклеиваться к субстрату, содержать и переносить лекарственное вещество и наличие необходимых биологических свойств - все это делает возможным их применение в системах трансдермальной доставки лекарственного вещества, выполняющих нижеследующие функции:

Адгезионные:	Прочное приклеивание в сочетании с оптимальной точкой перехода между скольжением и прилипанием.
Транспортные:	Кинетика высвобождения лекарственного вещества, регулируемая с учетом скорости трансдермальной доставки и функциональной долговечности устройства.
Хранение:	Совместимость с лекарственным веществом и способность сохранять стабильность при хранении для введения в данную систему конкретного лекарственного вещества.
Биологические: свойства	Отсутствие токсичности, раздражения кожи и сенсибилизации.

Такие противоречивые требования трудно совместить в одной системе.

В качестве примеров адгезивов, чувствительных к давлению, которые предназначены для систем трансдермальной доставки лекарственного вещества, можно привести полисилоксаны (например, полидиметилсилоксаны, полидифенилсилоксаны и смеси силоксанов), полиизобутилены, полиакрилаты, сополимеры акриловой кислоты и акрилата (например, сополимеры акриловой кислоты с 2-этилгексилакрилатом или изооктилакрилатом) и клейкие каучуки, такие как полиизобутилен, полибутадиен, сополимеры полистирола и изопрена, сополимеры полистирола и бутадиена и неопрен (полихлоропрен). Все эти PSA представляют собой гидрофобные полимеры, и их общим недостатком является утрата адгезионной способности при нанесении на гидратированные субстраты.

"Биоадгезия" означает адгезию, чувствительную к давлению, в отношении сильно гидратированных биологических тканей, таких как слизистая ткань. В отличие от обычных PSA (каучук, полисилоксаны и акрилаты), которые приклеиваются главным образом к сухим субстратам, биоадгезивы (ВА) обеспечивают хорошее сцепление с гидратированным биологическим субстратом. Для достижения биоадгезии вода должна оказывать пластифицирующее действие на полимер, то есть полимер должен быть гидрофильным. Например, типичные биоадгезивы содержат слабо сшитые полиакриловые и полиметакриловые кислоты (Европейский патент №00371421), а также смеси гидрофильных производных целлюлозы (40-95%) с полиэтиленгликолем (PEG) (патент США №4713243).

Биоадгезивы становятся клейкими при набухании сшитого полимера в значительных количествах воды. Когезионная прочность сильно набухших гидрофильных полимеров обычно является низкой, и в этом отношении биоадгезивы отличаются от PSA.

Для различных практических целей весьма полезно иметь ряд полимерных материалов PSA и ВА, обладающих разной гидрофильностью и, следовательно, разной растворимостью в воде или жидкостях, выделяемых кожей и слизистой оболочкой (пот, слизь, слюна и т.д.). Попытки объединить свойства PSA и ВА описаны в патенте США №5700478, выданном Biegajski et al., в соответствии с которым водорастворимый адгезив для слизистой оболочки, чувствительный к давлению, получают, смешивая 95-40% поливинилпирролидона (PVP) с 0-50% гидроксипропилцеллюлозы (НРС) и 11-60% глицерина. Другими примерами смесей гидрофильных полимеров, сочетающих в себе свойства PSA и ВА, являются сополимерные комплексы полиакриловой кислоты и поливинилового спирта (РАА-PVA), которые получают путем образования водородной связи между мономерными звеньями цепей комплементарных полимеров и пластифицируют при помощи PEG-200, глицерина или полипропиленгликоля (PPG) с молекулярной массой 425 г/моль (заявка на патент Германии DE 4219368).

Адгезив с идеальными рабочими характеристиками, предназначенный для нанесения на кожу и/или слизистую ткань человека, должен удовлетворять совершенно разным и противоречивым техническим требованиям. Прежде всего, адгезив, чувствительный к давлению, должен быть пригоден для длительного соприкосновения с кожей, проницаемым, физически и химически совместимым с активным веществом, любыми усилителями проницаемости кожи и другими используемыми носителями или добавками. Идеальный адгезив не должен вызывать раздражение, угревую сыпь и сенсибилизировать кожу, при этом он должен быстро прилипать к коже или слизистой ткани на требуемом участке при очень слабом прижатии. Данный адгезив при необходимости должен сохранять адгезию в течение длительного периода времени, не поддаваться случайному удалению и при этом легко удаляться, не повреждая кожу и не оставляя остатка (приемлемая прочность адгезионного сцепления с кожей составляет от примерно от 200 до 400 Н/м при испытании на отслаивание под углом 180°). Прочное приклеивание (то есть примерно более 50 г/см²) должно сопровождаться оптимальной точкой перехода между адгезионным разрушением и когезионным разрывом адгезионного соединения. Кроме того, адгезив не должен терять прочность сцепления или разрушаться под действием влаги или в условиях высокой влажности. И наконец, чтобы защитить рану или удерживать в месте прикрепления электрод или другое устройство, данный адгезив должен быть устойчивым к движениям кожи и способным переносить механическую нагрузку с подложки адгезива на кожу.

Для многих фармацевтических препаратов решающее значение имеет растворимость активного вещества в резервуаре устройства для трансдермальной доставки лекарственного вещества. При более высокой растворимости можно увеличить скорость трансдермальной доставки (то есть скорость, с которой активное вещество перемещается из системы на кожу или слизистую ткань). Поскольку многие лекарственные средства являются ионогенными органическими веществами, обладающими более высокой растворимостью в гидрофильных средах, чем в липофильных средах, адгезионные резервуары на основе гидрофильных полимеров обладают большей универсальностью по сравнению с адгезионными резервуарами на основе гидрофобных полимеров. Кроме того, как указывалось выше, адгезивы, чувствительные к давлению, которые предназначены для крепления на слизистой ткани, должны хорошо приклеиваться к гидратированным субстратам, поэтому наиболее подходящими являются гидрофильные адгезивы.

Гидрофильные адгезивы имеют нижеследующие общие преимущества:

1. Гидрофильные адгезивы обеспечивают лучшую адгезию по сравнению с гидрофобными адгезивами, так как поверхностная энергия гидрофильных адгезивов обычно выше и ближе к указанной энергии биологических субстратов, таких как кожа и слизистые оболочки.

2. Гидрофильные адгезивы совместимы с целым рядом лекарственных веществ, наполнителей и добавок.

3. Пластифицирующее действие воды, поглощаемой гидрофильными адгезивами из гидратированной кожи или слизистой ткани, усиливает адгезию в отличие от гидрофобных адгезивов.

4. Более высокая растворимость лекарственных веществ в гидрофильных адгезивах позволяет легче регулировать кинетику высвобождения лекарственного вещества.

5. При использовании гидрофильных адгезивов на основе гидрофильных полимеров можно в широких пределах контролировать и регулировать адгезионно-когезионный баланс.

6. Адгезионные свойства гидрофильных полимеров гораздо менее чувствительны к молекулярной массе, чем аналогичные свойства гидрофобных полимеров, благодаря специфическому внутримолекулярному и межмолекулярному взаимодействию, происходящему внутри гидрофильных адгезивов.

Чтобы увеличить гидрофильность адгезионной композиции, гидрофобные PSA "гидрофилизуют" путем введения в гидрофобный адгезив неклейких гидрофильных полимеров и наполнителей. Таким образом, PSA на основе полиизобутилена (PIB) гидрофилизуют, вводя целлюлозу и производные целлюллозы (патент США №4231369), поливиниловый спирт (PVA), пектин и желатин (патенты США №№4367732 и 4867748) и SiO₂ (патент США №5643187). Адгезивы на основе каучука также модифицируют, вводя амфифильные поверхностно-активные вещества или обрабатывая полимер PSA плазменно-кислородным разрядом. Акриловые PSA можно гидрофилизовать путем наполнения PVP (патент США №5645855). Гидрофилизация гидрофобных адгезивов, хотя и является в некоторой степени эффективной, вызывает частичную потерю адгезии.

Таким образом, в данной области существует потребность в новой гидрофильной адгезионной композиции, пригодной для использования в разных областях применения, например, в системе местной доставки лекарственного вещества, которая удовлетворяет вышеуказанным критериям и обеспечивает эффективную скорость доставки любого активного вещества, независимо от гидрофильной, ионогенной или липофильной природы.

Настоящее изобретение позволяет решить вышеуказанную проблему и создать целый ряд гидрофильных адгезивов, чувствительных к давлению, которые не только удовлетворяют указанным выше критериям, но и имеют другие преимущества. Например, данные адгезионные композиции объединяют в себе свойства адгезивов, чувствительных к давлению, и биоадгезивов и могут быть использованы в ряде применений, включая не только системы трансдермальной, трансмукозальной и местной доставки лекарственного вещества, но и продукты для заживления ран, биомедицинские электроды, системы лекарственного ионтофореза, биоадгезионные подушечки и тому подобные. Кроме того, указанные адгезионные композиции можно использовать с рядом активных веществ независимо от их гидрофильности, гидрофобности и молекулярной структуры. Адгезионные продукты при использовании композиций по настоящему изобретению можно легко изготовить простым методом экструзии без применения органических растворителей и требующего больших затрат времени метода смешивания и полива. И наконец, такой адгезионной композиции можно легко придать во время изготовления требуемые свойства гигроскопичности, гидрофильности, адгезионной и когезионной прочности и кинетики доставки лекарственного вещества.

Краткое изложение существа изобретения

Главным объектом настоящего изобретения с целью удовлетворения вышеуказанной потребности в данной области является способ получения гидрофильных адгезионных композиций, чувствительных к давлению, которые можно использовать в системах трансдермальной доставки лекарственного вещества, системах лекарственного ионтофореза, продуктах для заживления ран, биомедицинских электродах и других устройствах и системах, требующих применения биоадгезивов.

Другим объектом настоящего изобретения является гидрофильный адгезив, чувствительный к давлению, который оптимизирован в отношении адгезионной прочности, когезионной прочности и гидрофильности.

Еще одним объектом настоящего изобретения является терапевтическая система для местного или трансдермального введения фармакологически активного средства, которая содержит адгезионный агент, представляющий собой вышеуказанную гидрофильную адгезионную композицию, чувствительную к давлению.

Дополнительные объекты, преимущества и новые отличительные особенности данного изобретения будут рассмотрены в описании изобретения и частично станут очевидны для специалистов в этой области при ознакомлении с нижеследующим описанием и при осуществлении данного изобретения.

В одном аспекте данного изобретения предлагается способ получения адгезионной композиции с оптимизированной степенью адгезии, который заключается в том, что:

(а) ведется расчет имеет ли композиция оптимальную степень адгезии путем

(i) получения множества композиций, каждая из которых содержит гидрофильный полимер, имеющий температуру стеклования Т_ст.пол в смеси со смешивающимся пластификатором, имеющим температуру стеклования Т_ст.пл и способным ковалентно или нековалентно сшивать гидрофильный полимер, причем массовая доля гидрофильного полимера в каждой композиции составляет w_пол, и массовая доля пластификатора в каждой композиции составляет w_пл;

(ii) расчет предсказываемой температуры стеклования Т_{ст. пред.} Для каждой композиции путем при помощи уравнения Фокса (1)

и построение графика Т_{ст.пред} в зависимости от W_пл для каждой композиции;

(iii) определение температуры стеклования Т_{ст.факт} для каждой композиции и построения графика Т_{ст.факт} в зависимости от w_пл для каждой композиции;

(iv) определение области графиков (i) и (iii), в которой Т_{ст.факт} меньше Т_{ст.пред}, настолько, что имеет место отрицательно отклонение от Т_{ст.пред};

(v) в области, идентифицированной в пункте (iv), определения оптимальной массовой доли пластификатора w_{пл.оптим}, при которой отрицательное отклонение от Т_{ст.пред} является максимальным; и

(b) выбор композиции, определенной в (а), как имеющую массовую долю пластификатора w_{пл.оптим}, и

(c) смешение мономерного предшественника гидрофильного полимера и пластификатора в условиях полимеризации для получения адгезионной композиции с оптимизированной степенью адгезии, при этом массовая доля пластификатора в композиции равна w_{пл.оптим} и массовая доля гидрофильного полимера в композиции составляет 1-w_{пл.оптим.}

В некоторых случаях, например, когда необходима меньшая степень адгезии, выбранная массовая доля пластификатора может не соответствовать максимальному отрицательному отклонению Т_{ст.факт} от Т_{ст.пред}, представляя собой какое-либо другое заранее определенное отклонение Т_{ст.факт} от Т_{ст.пред.} Поэтому в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения адгезионной композиции с заранее определенной степенью адгезии, который заключается в том, что:

(а) ведут расчет имеет ли композиция оптимальную степень адгезии путем

(i) получения множества композиций, каждая из которых содержит гидрофильный полимер, имеющий температуру стеклования Т_ст.пол, в смеси со смешивающимся пластификатором, имеющим температуру стеклования Т_ст.пл и способным ковалентно или нековалентно сшивать гидрофильный полимер, причем массовая доля гидрофильного полимера в каждой композиции составляет w_пол, и массовая доля пластификатора в каждой композиции составляет w_пл, так что wпол составляет 1-w_пл;

(ii) расчета предсказываемой температуры стеклования Т_{ст.пред} для каждой композиции при помощи уравнения Фокса (1)

и построения графика Т_{ст.пред} в зависимости от w_пл для каждой композиции;

(iii) определения температуры стеклования Т_{ст.факт} для каждой композиции и построения графика Т_{ст.факт} в зависимости от w_пл для каждой композиции;

(iv) определения области графиков (ii) и (iii), в которой Т_{ст.факт} имеет предопределенной отклонение от Т_{ст.пред}; и

(b) выбор композиции, определенной в (а), как имеющую предопределенное отклонение от Т_{ст.пред}; и

(c) смешение мономерного предшественника гидрофильного полимера и пластификатора в условиях полимеризации для получения адгезионной композиции с оптимизированной степенью адгезии, при этом массовая доля пластификатора в композиции соответствует величине, характерной для области идентифицированной в пункте (iv).

В соответствии с другим аспектом данного изобретения предлагается гидрофильная адгезионная композиция, чувствительная к давлению, которая содержит (а) гидрофильный полимер, имеющий температуру стеклования Т_ст.пол, и (b)комплементарный короткоцепной пластификатор с концевой гидроксильной или карбоксильной группой, имеющий температуру стеклования Т_ст.пл и способный образовывать водородную или электростатическую связь с гидрофильным полимером, при этом массовое соотношение гидрофильного полимера и комплементарного короткоцепного пластификатора выбирают с учетом достижения заранее определенного отклонения (а) действительной температуры стеклования Т_{ст. факт} композиции от (b) предполагаемой температуры стеклования Т_{ст. пред}, рассчитанной для композиции при помощи уравнения Фокса. Для достижения максимальной адгезии заранее определенное отклонение должно соответствовать максимальному отрицательному отклонению Т_{ст. факт} от Т_{ст. пред}. Разность между Т_ст.пол и Т_{ст. пл} должна быть предпочтительно равна, по крайней мере, примерно 50°С, так что Т_{ст. факт} для каждой композиции определяется только при помощи Т_{ст. пл}.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается гидрофильная адгезионная композиция, чувствительная к давлению, которая содержит (а) гидрофильный полимер и (b) комплементарный короткоцепной пластификатор с концевой гидроксильной или карбоксильной группой, способный образовывать водородную или электростатическую связь с гидрофильным полимером, причем отношение водородных связей к ковалентным поперечным связям и/или отношение гидрофильного полимера к пластификатору выбирают так, чтобы оптимизировать гидрофильность, адгезионную и когезионную прочность композиции.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является система доставки лекарственного вещества для местного или трансдермального введения фармакологически активного средства. Система доставки лекарственного вещества включает:

(А) резервуар для лекарственного вещества, содержащий

(1) по существу неводную, чувствительную к давлению адгезионную матрицу гидрофильного полимера, имеющего температуру стеклования Т_{ст. пол}, и комплементарный короткоцепной пластификатор с концевой гидроксильной или карбоксильной группой, имеющий температуру стеклования Т_{ст. пл} и способный образовывать водородную или электростатическую связь с гидрофильным полимером, причем массовое соотношение гидрофильного полимера и комплементарного короткоцепного пластификатора выбирают с учетом достижения заранее определенного отклонения (а) действительной температуры стеклования Т_{ст. факт} композиции от (b) предполагаемой температуры стеклования Т_{ст. пред} композиции, рассчитанной при помощи уравнения Фокса, и

(2) терапевтически эффективное количество активного вещества;

(В) подложку, образующую слоистую конструкцию с резервуаром для лекарственного вещества, которая служит в качестве наружной поверхности указанного устройства во время применения.

Адгезионные композиции по данному изобретению также можно использовать в ряде дополнительных применений, например, в поддерживающих повязках, повязках на раны и ожоги, устройствах для стомы, приспособлениях для крепления протезов, масках для лица, звуко-, вибро- или ударопоглощающих материалах и тому подобных. Указанные композиции можно сделать электропроводящими путем введения воды и/или другого электропроводящего вещества, благодаря чему их можно использовать для крепления на поверхности тела пациента электропроводящих изделий, таких как электрод (например, электрод для электрической трансдермальной стимуляции нервов или "TENS", электрохирургический отточный электрод или электрокардиографический электрод).

Краткое описание фигур

На фиг.1 дано схематическое изображение молекулярной структуры сшитого комплекса с водородными или электростатическими связями, который образован длинноцепным гидрофильным полимером и короткоцепным пластификатором.

На фиг.2 показан график, иллюстрирующий характеристики адгезии смеси PVP-PEG (поливинилпирролидон-полиэтиленгликоля) (молекулярная масса 400 г/моль), полученные при приложении силы отслаивания под углом 180°, необходимого для разрушения адгезионного соединения с полиэтиленовым (РЕ) субстратом при скорости отслаивания 10 мм/мин, а также изменения температуры стеклования, Т_g, смеси. Точки обозначают экспериментальные данные, и линия, соединяющая значения Т_g для PVP и PEG-400, получена при помощи уравнения Фокса.

На фиг.3 показан график ΔС_pТ_g в зависимости от состава смесей PVP с PEG-400.

На фиг.4 показаны результаты влияния соотношения гидрофильного полимера и пластификатора, а также относительной влажности окружающей среды на адгезию PVP, пластифицированного PEG-400, полученные при приложении силы отслаивания под углом 180°.

На фиг.5 показан график Ковакса для совместимой смеси PVP-PEG.

На фиг.6 проиллюстрирована кинетика сжатия адгезионного гидрогеля PVP-PEG при постоянной сжимающей нагрузке и восстановления после снятия нагрузки. Значение h означает расстояние (мм) между верхней и нижней пластинами плоскопараллельного дилатометра, которое равно толщине образца.

На фиг.7 показано реологическое поведение адгезионного гидрогеля PVP-PEG при приложении сжимающей нагрузки, равной 1 Н, при 20°С.

На фиг.8 показаны функции упругого отскока после ползучести для адгезионного гидрогеля PVP-PEG по сравнению с полибутадиеновым (РВ) и полиизопреновым (PI) каучуком.

На фиг.9 показаны изотермы поглощения водяного пара для PVP и его смесей с PEG-400 при комнатной температуре.

На фиг.10 показаны изотермы сорбции водяного пара поливинилкапролактамом (PVCap) и PVP при комнатной температуре.

На фиг.11 показано влияние относительной влажности (RH) на адгезию гидрогелей PVP-PEG и PVCap-PEG.

Подробное описание изобретения

Прежде чем приступить к подробному описанию настоящего изобретения, необходимо отметить, что за исключением особо оговоренных случаев данное изобретение не ограничивается конкретными лечебными средствами, полимерными материалами, системами доставки лекарственного вещества и тому подобным, так как все они могут быть модифицированы. Следует также указать, что терминология, используемая в данном описании изобретения, служит только для описания конкретных вариантов осуществления изобретения и не ограничивается им.

Необходимо отметить, что, используемые в данном описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают в себя и формы множественного числа за исключением тех случаев, когда из контекста совершенно очевидно следует обратное. Так, например, термин "гидрофильный полимер" означает смесь двух или более таких полимеров, термин "сшивающий агент" означает смеси двух или более сшивающих агентов и так далее.

В описании и формуле настоящего изобретения использована нижеследующая терминология в соответствии с приведенными ниже определениями.

Термины "активное вещество", "лекарственное средство" и "лечебное средство" являются взаимозаменяемыми и означают химическое вещество или соединение, подходящее для трансдермального введения или введения через слизистую оболочку и обеспечивающее достижение требуемого действия. Указанные термины относятся к терапевтическим, профилактическим или косметическим средствам. Данные термины относятся также к производным и аналогам указанных соединений или специально приведенным классам соединений, которые также обеспечивают достижение требуемого действия.

Термин "трансдермальная или чрескожная" доставка лекарственного вещества означает аппликацию лекарственного вещества на поверхность кожи субъекта, так что лекарственное средство проникает через кожную ткань и попадает в кровоток пациента. Термин "трансдермальный" означает также введение лекарственного вещества через слизистую оболочку, то есть нанесение лекарственного вещества на поверхность слизистой оболочки (например, подъязычно, трансбуккально, вагинально, ректально) субъекта, при котором лекарственное вещество проникает через слизистую ткань и попадает в кровоток данного субъекта.

Термин "местное введение" использован в общепринятом смысле и означает доставку активного вещества на кожу или слизистую оболочку, как это имеет место, например, при местном введении лекарственного вещества для профилактики или лечения разных кожных заболеваний, нанесение косметики и косметических средств (в том числе увлажняющих средств, масок, средств для защиты от солнечных лучей и т.д.) и тому подобного. Местное введение в отличие от трансдермального введения обеспечивает локальное, а не системное действие.

Термин "поверхность тела" означает кожную или слизистую ткань, включая внутреннюю поверхность полостей тела, имеющих слизистую оболочку. Термин "кожа" включает в себя понятие "слизистая ткань" и наоборот.

Аналогичным образом, при использовании термина "чрескожный" в таких выражениях, как "чрескожное введение лекарственного вещества" и "системы трансдермальной доставки лекарственного вещества" должно быть очевидно, что за исключением особо оговоренных случаев, имеющих другое значение, подразумевается как введение "через слизистую оболочку", так и "местное" введение.

"Гидрофобные" и "гидрофильные" полимеры имеют определения, предложенные Заиковым и др. (Zaikov et al. (1987), "Diffusion of electrolytes in polymers", VSP (Utrecht-Tokyo). Указанные определения основаны на количестве водяного пара, поглощаемого полимерами при 100% относительной влажности. В соответствии с указанной классификацией, гидрофобные полимеры поглощают до 1 мас.% воды при 100% относительной влажности ("RH"), в то время как умеренно гидрофильный полимер поглощает 1-10 мас.% воды при 100% относительной влажности. Гидрофильные полимеры способны сорбировать более 10 мас.% воды, в то время как гигроскопичные полимеры сорбируют более 20 мас.% воды.

Термин "сшитый" означает композицию, содержащую внутримолекулярные и/или межмолекулярные поперечные связи, образующиеся в результате ковалентного или нековалентного связывания. "Нековалентное" связывание включает образование водородной связи, электростатической (ионной) связи и абсорбцию.

Термины «липкий» и «липкость» являются качественными. Однако использующиеся здесь термины «в основном не липкий», «умеренно липкий» и «липкий» могут являться количественными определениями, если использовать их в соответствии с принятыми значениями в PKI- или TRBT-методах определения липкости. В этом случае под термином «в основном не липкий» подразумевается композиция, липкость которой меньше чем 25 г-см/сек, термин «умеренно липкий» означает, что липкость такой композиции лежит в пределах от 25 г-см/сек до 100 г-см/сек, и под термином «липкий» подразумевается композиция, липкость которой составляет, по крайней мере, 100 г-см/сек.

В случае, если нет других способов выражения, все значения молекулярных весов, представленных здесь, принято рассматривать как средние значения молекулярного веса.

В первом воплощении настоящее изобретение относится к способу получения гидрофильных PSA путем смешивания конкретного количества выбранного гидрофильного полимера с конкретным количеством выбранного пластификатора с использованием комплементарных короткоцепных пластификаторов, способных формировать водородные связи с гидрофильным полимером. Приемлемые гидрофильные полимеры включают повторяющиеся звенья, полученные из N-виниллактамового мономера, карбоксивинилового мономера, мономера винилового эфира, сложного эфира карбоксивинилового мономера, виниламидного мономера и/или гидроксивинилового мономера. Такие полимеры включают, например, поли(N-виниллактамы), поли(N-винилакриламиды), поли(N-алкилакриламиды), замещенные и незамещенные полимеры акриловой и метакриловой кислоты, поливиниловый спирт (PVA), поливиниламин, их сополимеры и сополимеры с другими типами гидрофильных мономеров (например, винилацетат).

Поли(N-виниллактамы), подходящие для использования в настоящем изобретении, предпочтительно являются несшитыми гомополимерами или сополимерами мономерных звеньев N-виниллактама, представляющими собой большую часть мономерных звеньев сополимера поли(N-виниллактамов). Предпочтительные поли(N-виниллактамы), предназначенные для использования в данном изобретении, получают полимеризацией одного или нескольких нижеследующих N-виниллактамовых мономеров: N-винил-2-пирролидона, N-винил-2-валеролактама и N-винил-2-капролактама. Неограничивающими примерами не являющихся N-виниллактамами сомономеров, которые можно использовать с мономерными звеньями N-виниллактама, являются N,N-диметилакриламид, акриловая кислота, метакриловая кислота, гидроксиэтилметакрилат, акриламид, 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновая кислота или ее соли и винилацетат.

Поли(N-алкилакриламиды) включают, например, поли(метакриламид) и поли(N-изопропилакриламид) (PNIPAM).

Полимеры карбоксивиниловых мономеров обычно получают из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, кротоновой кислоты, изокротоновой кислоты, итаконовой кислоты и ангидрида, 1,2-дикарбоновой кислоты, такой как малеиновая кислота или фумаровая кислота, малеинового ангидрида или их смесей, причем наиболее предпочтительными в данном классе являются гидрофильные полимеры, включающие полиакриловую кислоту или полиметакриловую кислоту, предпочтительно полиакриловую кислоту.

Предпочтительными гидрофильными полимерами являются нижеследующие полимеры: поли(N-виниллактамы), в частности поливинилпирролидон (PVP) и поли(N-винилкапролактам) (PVCap); поли(N-винилацетамиды), в частности полиацетамид как таковой; полимеры карбоксивиниловых мономеров, в частности полиакриловая кислота и полиметакриловая кислота; а также их сополимеры и смеси. PVP и PVCap являются особенно предпочтительными.

Молекулярная масса гидрофильного полимера не имеет критического значения; однако средневесовая молекулярная масса гидрофильного полимера обычно составляет от около 100000 до 2000000, обычно от около 500000 до 1500000. Гидрофильный полимер может быть или может не быть адгезионным по своей природе, так как неадгезионный гидрофильный полимер становится адгезионным при смешивании с заранее определенным количеством пластификатора.

Комплементарный короткоцепной пластификатор имеет концевые гидроксильные, амино- или карбоксильные группы и обычно является мономерным или олигомерным веществом, имеющим температуру стеклования Т_g в интервале от около -100°С до около -30°С и температуру плавления Т_m ниже примерно 20°С. Пластификатор может быть также аморфным. Разность между значениями Т_g полимера и пластификатора имеет решающее значение для адгезионного поведения смеси полимера и пластификатора. Указанная разность предпочтительно должна быть больше примерно 50°С, предпочтительно более чем около 100°С, и еще более предпочтительно в интервале от около 150°С до около 300°С. Гидрофильный полимер и комплементарный короткоцепной пластификатор должны быть совместимы, то есть способны образовывать гомогенную смесь, которая имеет единственную Т_g, промежуточную между значениями несмешанных компонентов. Пластификатор обычно имеет молекулярную массу в интервале от около 45 до около 800, предпочтительно в интервале от около 45 до около 600. Примерами пригодных пластификаторов являются, но не ограничиваются ими, низкомолекулярные многоатомные спирты (например, глицерин), мономерные или олигоалкиленгликоли, такие как этиленгликоль и пропиленгликоль, неполные простые эфиры многоатомных спиртов (например, простые эфиры гликоля), алкандиолы от бутандиола до октандиола включительно, производные полиалкиленгликолей с концевыми карбоксильными и аминогруппами, такие как полиэтиленгликоль-дикарбоновая кислота. Полиалкиленгликоли, необязательно имеющие концевые карбоксильные группы, являются предпочтительными, и полиэтиленгликоль с молекулярной массой от около 300 до 600 является оптимальным пластификатором.

Гидрофильный полимер и пластификатор должны хорошо смешиваться друг с другом и иметь разные длины цепей (как следует из вышеизложенного). Соотношение молекулярной массы гидрофильного полимера к молекулярной массе короткоцепного пластификатора должно составлять примерно от 200 до 200000, предпочтительно от около 1250 до 20000. Кроме того, полимер и пластификатор должны иметь комплементарные функциональные группы, способные образовывать водородную или электростатическую связь друг с другом. В идеальном случае комплементарные функциональные группы полимера должны находиться в составе полимерных звеньев, и функциональные группы пластификатора предпочтительно должны находиться у обоих концов линейной макромолекулы и отсутствовать в главной цепи, если пластификатор является полимером или олигомером. Образование водородных или ионных связей между двумя концевыми функциональными группами пластификатора и соответствующими функциональными группами, находящимися в главной цепи гидрофильного полимера, позволяет получить нековалентно связанную надмолекулярную сетчатую структуру, показанную в упрощенном виде на фиг.1. Сильное взаимодействие между комплементарными группами пластификатора и гидрофильного полимера придает когезионную прочность пространственной структуре. В то же время благодаря соответствующей длине и гибкости молекул пластификатора они действуют в качестве спейсеров, создавая свободный объем между когезионно взаимодействующими макромолекулами гидрофильного полимера. Таким образом, обеспечивают кажущиеся противоречивыми функциональные свойства адгезивов, чувствительных к давлению, а именно присущую жидкостям текучесть, необходимую для адгезионного связывания, в сочетании с присущим каучуку сопротивлением сдвиговой деформации, необходимым для рассеяния энергии отслаивания при разрушении адгезионного соединения.

Кроме того, установлено, что пластификатор уменьшает температуру стеклования композиции на основе гидрофильного полимера/пластификатора в гораздо большей степени по сравнению с прогнозированием на основании уравнения Фокса, что можно выразить уравнением (1):

где Т_{g predicted} означает предполагаемую температуру стеклования композиции на основе гидрофильного полимера/пластификатора, w означает массовую долю гидрофильного полимера в композиции, w-массовую долю пластификатора в композиции, Т означает температуру стеклования гидрофильного полимера и Т означает температуру стеклования пластификатора. Авторы данного изобретения установили, что адгезионную композицию с оптимизированной (например, максимальной) степенью адгезии можно получить из гидрофильного полимера и комплементарного пластификатора, выбирая компоненты и их относительные количества так, чтобы получить заранее определенное отклонение от Т_{g predicted}, даже если каждый компонент в отдельности не является клейким. Заранее определенное отклонение от Т_{g predicted} обычно является максимальным отрицател