Способы и системы для выщелачивания и извлечения офтальмологических линз на основе силиконового гидрогеля спиртовыми растворами

Способы и системы для выщелачивания и извлечения офтальмологических линз на основе силиконового гидрогеля спиртовыми растворами

Реферат

Область техники изобретения

Данное изобретение относится к способу получения офтальмологических линз, изготавливаемых из силиконовых гидрогелей. Более конкретно настоящее изобретение относится к способам и системам для выщелачивания компонентов из офтальмологических линз и извлечения указанных линз из частей форм, в которых они формовались.

Предшествующий уровень техники

Хорошо известно, что контактные линзы могут использоваться для улучшения зрения. В течение многих лет промышленно изготавливались различные виды контактных линз. Контактные линзы ранних конструкций формировались из твердых материалов. Хотя в некоторых случаях такого рода контактные линзы все еще применяются, они не подходят всем пациентам в связи с плохой комфортностью и относительно низкой проницаемостью для кислорода. Последующие разработки в этой области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей.

Гидрогелевые контактные линзы очень популярны в настоящее время. Такие линзы часто более комфортны для ношения по сравнению с линзами, изготовленными из твердых материалов. Податливые мягкие линзы можно изготавливать путем формования линзы в многоэлементной форме, в которой составные части образуют топографию, соответствующую требуемой конечной линзе.

Многоэлементные формы, используемые для формирования гидрогелей в полезное изделие, такое как офтальмологическая линза, могут включать, например, первую часть формы с выпуклой поверхностью, которая соответствует изгибу задней стороны офтальмологической линзы, и вторую часть формы с вогнутой поверхностью, которая соответствует изгибу передней поверхности офтальмологической линзы. Для того чтобы изготовить линзу с использованием таких частей формы, неотвержденную композицию гидрогелевой линзы помещают между вогнутой и выпуклой поверхностями частей формы и затем отверждают. Композиции гидрогелевых линз можно отверждать, например, подвергая их воздействию тепла и света либо по отдельности, либо вместе. Отвержденный гидрогель образует линзу в соответствии с размерами частей формы.

После отверждения традиционная практика требует, чтобы части формы были разъединены; при этом оставшаяся линза остается прилипшей к одной из частей формы. Способ извлечения состоит в отделении линзы от остальной части формы. Стадия экстракции служит для удаления непрореагировавших компонентов и веществ-разбавителей (здесь и далее указываемых как «НКР») из линзы и обеспечения клинической жизнеспособности линзы. Если НКР не экстрагировать из линзы, они могут сделать линзу некомфортной для ношения.

В соответствии с известным состоянием техники извлечение линзы из формы можно ускорить воздействием на линзу водных или соляных растворов, действие которых состоит в набухании линзы и ослаблении адгезии линзы к форме. Воздействие водного или соляного раствора может дополнительно служить для экстрагирования НКР и тем самым делает линзы более комфортными для ношения и клинически приемлемыми.

Новые разработки в данной области привели к созданию контактных линз, изготавливаемых из силиконовых гидрогелей. Известные процессы гидратации с использованием водных растворов для воздействия на операции извлечения и экстракции оказались неэффективными применительно к линзам из силиконовых гидрогелей. Соответственно, были сделаны попытки извлекать силиконовые линзы и удалять НКР, применяя органические растворители. Были описаны способы, согласно которым линзу погружают в спирт (ROH), кетон (RCOR'), альдегид (RCHO), сложный эфир (RCOOR'), амид (RCONR'R'') или N-алкилпирролидон на 20-40 часов в отсутствие воды или в смесь с водой, присутствующей в малых количествах (см., например, патент США № 5258490).

Однако, несмотря на некоторый прогресс, достигнутый с известными способами, использование высококонцентрированных органических растворов может обусловить недостатки, в том числе, например, факторы опасности, увеличенный риск простоя производственной линии, высокую стоимость раствора для снятия и возможность сопутствующего ущерба вследствие взрывоопасности.

Поэтому было бы полезно найти способ производства контактных линз на основе силиконового гидрогеля, в котором требуется небольшое количество или не требуется вообще органический растворитель, который позволяет избегать использования горючих агентов и который обеспечивает эффективное извлечение линз из форм, где их формуют, и в котором НКР удаляются из линзы.

Краткое изложение сущности изобретения

Соответственно, настоящее изобретение предлагает способы выщелачивания НКР из глазной линзы на основе силиконового гидрогеля без погружения линзы в органические растворители. Согласно настоящему изобретению извлечение линзы из силиконового гидрогеля из формы, в которой линза была сформована, облегчается действием на линзу водным раствором, содержащим эффективное количество средства для извлечения. Кроме того, выщелачивание НКР из линзы также облегчается за счет воздействия на линзу водным раствором эффективного количества выщелачивающего средства.

Кроме того, настоящее изобретение относится в целом к офтальмологическим линзам, сформированным из материалов, включающих смачиваемые силиконовые гидрогели, образованные из реакционной смеси, включающей, по меньшей мере, один гидрофильный высокомолекулярный полимер и, по меньшей мере, один мономер, содержащий силикон с функциональной гидроксильной группой. В некоторых примерах осуществления офтальмологические линзы формуют из реакционной смеси, включающей гидрофильный высокомолекулярный полимер и эффективное количество мономера, содержащего силикон с функциональной гидроксильной группой.

В других примерах осуществления настоящее изобретение относится к способу получения офтальмологической линзы, который включает смешивание высокомолекулярного гидрофильного полимера и эффективное количество силиконового мономера с функциональной гидроксильной группой с образованием прозрачного раствора и отверждение указанного раствора. Поэтому некоторые примеры осуществления могут включать одно или более (а) смешиваний высокомолекулярного гидрофильного полимера и эффективного количества силиконового мономера с функциональной гидроксильной группой, и (b) отверждение продукта стадии (а) с образованием биомедицинского устройства и отверждение продукта стадии (а) с образованием смачиваемого биомедицинского устройства.

В некоторых примерах осуществления настоящее изобретение, сверх того, относится к офтальмологической линзе, сформированной из реакционной смеси, включающей, по меньшей мере, один силиконовый мономер с функциональной гидроксильной группой и количество высокомолекулярного гидрофильного полимера, достаточное для включения в состав линзы, без поверхностной обработки, причем контактный угол опережения равен менее чем приблизительно 80 градусов.

Подробное описание изобретения

Было найдено, что офтальмологическая линза на основе силиконового гидрогеля может быть извлечена из формы, в которой она прошла отверждение, за счет воздействия на отвержденную линзу водным раствором эффективного количества средства для извлечения. Было также найдено, что адекватное удаление выщелачиваемых материалов из офтальмологической линзы на основе силиконового гидрогеля может быть реализовано воздействием на отвержденную линзу водным раствором эффективного количества выщелачивающего средства.

Определения

Как это используется в данном документе, «адекватное удаление выщелачиваемого материала» означает, что, по меньшей мере, 50% выщелачиваемого материала удалено из линзы после обработки линзы.

Как это используется в данном документе, «выщелачиваемый материал» включает НКР и другой материал, который не связан с полимером и может быть экстрагирован из полимерной матрицы, например, выщелачиванием водой или органическим растворителем.

Как это используется в данном документе, «выщелачивающее средство» означает любое соединение, которое, если оно используется в эффективном количестве в водном растворе для обработки офтальмологической линзы, позволяет получить линзу с адекватным количеством удаления выщелачиваемого материала.

Как это используется в данном документе, термин «мономер» означает соединение, содержащее, по меньшей мере, одну группу, способную к полимеризации и обладающую средним молекулярным весом менее чем приблизительно 2000 дальтонов согласно измерениям методом гельпроникающей хроматографии с рефрактометрическим детектированием. Таким образом, мономеры могут включать димеры и в некоторых случаях олигомеры, в том числе олигомеры, построенные более чем из одного мономерного звена.

Как это используется в данном документе, термин «офтальмологическая линза» относят к устройствам, которые находятся внутри глаза или на глазу. Эти устройства могут обеспечить оптическую коррекцию, лечение ран, доставку лекарств, диагностическую функцию, косметическое улучшение или эффект, или комбинацию указанных свойств. Термин «линза» включает, но не ограничивается, мягкие контактные линзы, твердые контактные линзы, внутриглазные линзы, поверхностные линзы, окулярные вставки и оптические вставки.

Как это используется в данном документе, «средство для извлечения» означает соединение или смесь соединений, исключая органические растворители, которое при использовании вместе с водой сокращает время, требуемое для извлечения офтальмологической линзы из формы, по сравнению со временем, требуемым для извлечения такой линзы с использованием водного раствора, которое не содержит средства для извлечения.

Как это используется в данном документе, «извлеченная из формы» означает, что линза либо полностью отделена от формы, либо только соединена с ней так, что она может быть извлечена либо осторожным встряхиванием, либо удалена с помощью тампона.

Как это используется в данном документе, термин «обрабатывать» означает подвергать отвержденную линзу действию водного раствора, содержащего, по меньшей мере, одно из двух: выщелачивающее средство и средство для извлечения.

Как это используется в данном документе и также определено выше, термин «НКР» означает не прореагировавшие компоненты и разбавители.

Обработка

Обработка может включать воздействие на отвержденную линзу водным раствором, который содержит, по меньшей мере, одно из двух: выщелачивающее средство и средство для снятия. В различных примерах реализации обработку можно выполнить, например, путем погружения линзы в раствор или воздействия на линзу потоком раствора. В различных примерах реализации обработка может также включать, например, одно из следующего: нагревание раствора; перемешивание раствора, увеличение уровня средства для снятия в растворе до уровня, достаточного для извлечения линзы, механическое встряхивание линзы; и увеличение уровня выщелачивающего средства в растворе до величины, достаточной для обеспечения адекватного удаления НКР из линзы.

В качестве неограничивающих примеров различные варианты реализации изобретения могут включать извлечение и удаление НКР, которые выполняют в процессе групповой обработки, в котором линзы опускают в раствор, содержащийся в неподвижном баке на определенный период времени, или в вертикальном процессе, где линзы подвергают действию непрерывного потока раствора, включающего, по меньшей мере, одно из выщелачивающих средств и средство для извлечения.

В некоторых примерах реализации раствор могут нагревать с помощью теплообменника или другой нагревательной аппаратуры, чтобы еще более ускорить выщелачивание линзы и извлечение линзы из части формы. Например, нагревание может включать подъем температуры до точки кипения, в то время как гидрогелевая линза и часть формы, к которой прилипла линза, погружаются в нагретый водный раствор. Другие примеры реализации могут включать контролируемое циклическое изменение температуры водного раствора.

Некоторые примеры реализации могут также включать применение физического возбуждения для ускорения выщелачивания и извлечения. Например, часть формы линзы, к которой прилипла линза, может быть подвергнута вибрациям или принуждена к возвратным движениям вперед-назад в среде водного раствора. Другие примеры реализации могут включать использование ультразвуковых волн, проходящих через водный раствор.

Описанные и другие подобные способы могут обеспечить приемлемые средства для извлечения линзы и удаления НКР из линзы перед ее упаковкой.

Извлечение

В соответствии с настоящим изобретением извлечение линзы на основе силиконового гидрогеля ускоряют посредством обработки линзы раствором, включающим одно или более средств для извлечения в сочетании с водой при концентрациях, эффективных для того, чтобы обеспечить извлечение линзы. В некоторых примерах реализации извлечение может быть ускорено с помощью раствора для извлечения, вызывающего набухание линзы на основе силиконового гидрогеля на 10% или более, в котором процентное отношение равняется умноженному на 100 отношению диаметра линзы в растворе средства для извлечения к диаметру линзы в соляном растворе боратного буфера.

В некоторых примерах реализации средство для извлечения может включать спирты, такие как, например, С₅-С₇ спирты.

В некоторых примерах реализации средство для извлечения может включать первичные, вторичные и третичные спирты с числом атомов углерода в молекуле от одного до девяти. Примерами таких спиртов являются метанол, этанол, н-пропанол, 2-пропанол, 1-бутанол, 2-бутанол, трет-бутанол, 1-пентанол, 2-пентанол, 3-пентанол, 2-метил-1-бутанол, трет-амиловый спирт, неопентиловый спирт, 1-гексанол, 2-гексанол, 3-гексанол, 2-метил-1-пентанол, 3-метил-1-пентанол, 4-метил-1-пентанол, 2-метил-2-пентанол, 3-метил-2-пентанол, 3-метил-3-пентанол, 1-гептанол, 2-гептанол, 3-гептанол, 4-гептанол, 1-октанол, 2-октанол, 1-нонанол и 2-нонанол. В некоторых примерах реализации могут использоваться также и фенолы.

Кроме того, в некоторых примерах реализации настоящего изобретения средства выщелачивания, обсуждаемые ниже, могут быть использованы также в комбинации со спиртами для улучшения скорости извлечения. В некоторых случаях средства выщелачивания могут быть использованы в качестве средств для извлечения без добавления спиртов. Например, рапа помогает при концентрациях выше 12% или когда она используется для снятия линз с помощью водорастворимых разбавителей, таких как трет-амиловый спирт.

Материалы линз

Офтальмологические линзы, пригодные для использования в рамках настоящего изобретения, включают линзы, изготовленные из силиконовых гидрогелей. По сравнению с обычными гидрогелями силиконовые гидрогели обещают преимущества, связанные с применением в глазных линзах. Например, они, как правило, отличаются гораздо большей проницаемостью по кислороду, Dk, или кислородным пропусканием Dk/l, где l - это толщина линзы. Такие линзы вызывают уменьшенное корнеальное набухание благодаря уменьшенной гипоксии и могут обусловить меньшее краевое покраснение, повышенное удобство и уменьшенный риск неблагоприятных реакций, таких как бактериальные инфекции. Силиконовые гидрогели, как правило, изготавливают посредством сочетания мономеров, содержащих силиконы, или макромеров с гидрофильными мономерами или макромерами.

Приводящиеся для примера силиконовые мономеры включают материал SiGMA (2-пропеновая кислота, 2-метил-2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилилоксанил]пропокси]пропиловый эфир), α,ω-бисметакрилоксипропилполидиметилсилоксан, mPDMS (полидиметилсилоксан концевого монометакрилоксипропила и концевого моно-н-бутила) и TRIS (3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан).

Примеры гидрофильных мономеров включают HEMA (2-гидросиэтилметакрилат), DMA (N,N-диметилакриламид) и NVP (N-винилпирролидон).

В некоторых примерах реализации высокомолекулярные полимеры могут добавлять к мономерным смесям; данные полимеры служат в качестве внутренних поверхностно-активных веществ. Некоторые примеры реализации могут также включать дополнительные компоненты или добавки, которые, в общем, известны в данной области техники. Добавки могут включать, например, поглощающие ультрафиолет соединения и мономер, реакционно-способные красители, антимикробные соединения, пигменты, фотохромные агенты, агенты для снятия, их комбинации и тому подобное.

Силиконовые мономеры и макромеры смешивают с гидрофильными мономерами, помещают в формы для изготовления офтальмологических линз и отверждают, подвергая мономер воздействию одного или более условий, способных вызвать полимеризацию мономера. Такие условия могут включать, например, тепло и свет, где свет может включать одно или более из следующего: видимый свет, ионизирующий, актиничный свет, рентгеновские лучи, электронный пучок или ультрафиолетовый (здесь и далее «УФ») свет. В некоторых примерах реализации свет, использованный для инициирования полимеризации, имел длину волны от приблизительно 250 до приблизительно 700 нм. Подходящие источники излучения включают УФ-лампы, флуоресцентные лампы, лампы накаливания, лампы на парах ртути и солнечный свет. В примерах реализации, где в мономерную композицию включено соединение, поглощающее УФ-излучение (например, «УФ-блок» (UV block)), отверждение может быть проведено с помощью облучения, отличного от УФ (например, с помощью видимого света или тепла).

В некоторых примерах реализации источник излучения, используемый для ускорения отверждения, может быть выбран от УФА (UVA) (от приблизительно 315 до приблизительно 400 нм), УФБ (UVB) (от приблизительно 280 до приблизительно 315 нм) или видимого света (от приблизительно 400 до приблизительно 450 нм) при низкой интенсивности. Некоторые примеры реализации могут также включать реакцию, где композиция включает поглощающее УФ-излучение.

В некоторых примерах реализации, в которых отверждение линз проводят с использованием тепла, в мономерную смесь может быть добавлен тепловой инициатор. Такие инициаторы могут включать одно или более из следующего: перекиси, такие как перекись бензоила или азосоединения, такие как ДАК (азобисизобутиронитрил).

В некоторых примерах реализации отверждение линз проводят с использованием УФ- или видимого света, и в мономерную смесь может быть добавлен фотоинициатор. Такие фотоинициаторы могут включать, например, ароматические α-гидроксикетоны, алкоксиоксибензоины, ацетофеноны, ацилоксиды фосфина и третичный амин, а также дикетон, их смеси и тому подобное. Пояснительными примерами фотоинициаторов являются 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенил-пропан-1-он, бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилфенилфосфиноксид (DMBAPO), бис(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфиноксид (Irgacure 819), 2,4,6-триметилбензилдифенилфосфиноксид, 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, метиловый эфир бензоина и комбинация камфорхинона и этил-4-(N,N-диметиламино)бензоата. Коммерчески доступные инициирующие системы для видимого света включают Irgacure 819, Irgacure 1700, Irgacure 1800 и Irgacure 1850 (все от Циба Спешиэлти Кемикэлс (Ciba Specialty Chemicals)) и инициатор Lucirin TPO (доступен от БАСФ (BASF)). Коммерчески доступные УФ-фотоинициаторы включают Darocur 1173 и Darocur 2959 (Циба Спешиэлти Кемикэлс (Ciba Specialty Chemicals)).

В некоторых примерах реализации было полезно также включить в мономерную смесь разбавители, например, чтобы улучшить растворимость различных компонентов или увеличить прозрачность или степень полимеризации полимера, который должен быть образован. Примеры реализации могут включать в качестве разбавителей вторичные и третичные спирты.

В производстве офтальмологических линз известны различные способы обработки реакционной смеси, включая известные: формование отливкой с вращением и статическое формование отливкой. В некоторых примерах реализации способ изготовления офтальмологических линз из полимера включает формование силиконового гидрогеля. Формование силиконового гидрогеля может быть эффективным и предусматривает точный контроль окончательной формы гидратированной линзы.

Формование глазной линзы из силиконового гидрогеля может включать помещение отмеренного количества мономерной смеси в вогнутую часть формы. Тогда выпуклая часть формы помещается сверху мономерной смеси и прижимается, чтобы закрыть и образовать полость, которая определяет форму линзы. Мономерную смесь в границах частей формы отверждают для формирования контактной линзы. Как это используется здесь, отверждение мономерной смеси включает способ или условие, которое делает возможным или ускоряет полимеризацию мономерной смеси. Примеры условий, которые ускоряют полимеризацию, включают одно или более из следующего: воздействие светом или применение тепловой энергии.

Когда половинки формы разъединяют, линза, как правило, прилипает к одной или другой половинке формы. Обычно физически трудно удалить линзу с одной из таких половинок формы и, как правило, предпочитают поместить такую половинку формы в растворитель, чтобы извлечь линзу. Набухание линзы приводит к тому, что когда линза поглотит некоторое количество указанного растворителя, извлечение линзы из формы облегчается.

Линзы на основе силиконовых гидрогелей могут быть изготовлены с использованием относительно гидрофобных разбавителей, таких как 3,7-диметил-3-октанол. При попытке извлечь такие линзы в воде, указанные разбавители не допускают абсорбцию воды и не дают возможности для достаточного набухания, чтобы обеспечить извлечение линзы.

Альтернативно силиконовые гидрогели можно изготовить с использованием относительно гидрофильных и водорастворимых разбавителей, таких как этанол, трет-бутанол или трет-амиловый спирт. При использовании таких разбавителей, когда линза и форма помещаются в воду, разбавитель может растворяться более легко, и линзу можно снять в воде более легко, чем в случае более гидрофобного разбавителя.

Выщелачиваемый материал

После отверждения линзы образовавшийся полимер, как правило, содержит некоторое количество материала, который не связан с полимером или не внедрен в него. Выщелачиваемый материал, не связанный с полимером, может быть экстрагирован из полимерной матрицы, например, выщелачиванием водой или органическим растворителем (здесь и далее «выщелачиваемый материал»). Такой выщелачиваемый материал может быть неблагоприятным для использования контактной линзы в глазу. Например, выщелачиваемый материал может медленно освобождаться из контактной линзы во время ношения контактной линзы в глазу и может вызывать раздражение или токсический эффект в глазу пользователя линзы. В некоторых случаях выщелачиваемый материал может также мигрировать к поверхности контактной линзы, где он может создать гидрофобную поверхность и может притягивать продукты износа, или может нарушать смачивание линзы.

Некоторый материал может физически захватываться в полимерной матрице и не может быть удален, например, экстрагированием водой или органическим растворителем. В данном документе такой захваченный материал не рассматривается в качестве выщелачиваемого материала.

Выщелачиваемый материал обычно включает, прежде всего, материал, входящий в состав мономерной смеси и не обладающий способностью к полимеризации. Например, выщелачиваемым материалом может быть разбавитель. Выщелачиваемый материал может также включать неполимеризующиеся примеси, присутствовавшие в мономере. По мере приближения полимеризации к завершению полимеризация обычно замедляется, и некоторое небольшое количество мономера может вообще никогда не заполимеризоваться. Мономер, который вообще не полимеризуется, может быть включен в материал, который будет выщелачиваться из полимеризованной линзы. Выщелачиваемый материал может также включать небольшие фрагменты полимера или олигомеры. Олигомеры могут образоваться в результате реакций обрыва на ранних стадиях формирования данной полимерной цепи. Соответственно, выщелачиваемые материалы могут включать любой или все материалы смеси вышеописанных компонентов, которые могут отличаться друг от друга по своим свойствам, таким как токсичность, молекулярный вес или растворимость в воде.

Средства выщелачивания

В соответствии с настоящим изобретением выщелачивание линзы на основе силиконового гидрогеля ускоряется путем воздействия на линзу раствором, включающим одно или более выщелачиваемых средств в сочетании с водой при концентрациях, эффективных для удаления НКР из линзы.

Например, в некоторых примерах реализации офтальмологические линзы могут подвергать обработке, состоящей в воздействии выщелачивающего средства, а газовый хроматограф - масс-спектрометр может быть использован для измерения уровня одного или более соединений НКР в глазных линзах. С помощью газового хроматографа - масс-спектрометра может быть определено, эффективна ли обработка конкретным выщелачивающим средством относительно уменьшения конкретных соединений НКР, присутствующих в линзах до максимального порогового количества.

Соответственно, в некоторых примерах реализации газовый хроматограф - масс-спектрометр может быть использован для проверки максимальных пороговых величин НКР, таких как SiMMA, mPDMS, гликоля SiMMA, и эпоксида в концентрации приблизительно 300 ppm. С помощью периодических измерений может быть определено минимальное время обработки гидратацией, требуемое для уменьшения содержания таких соединений НКР от 300 ppm или менее в конкретных линзах. В дополнительных примерах реализации другие НКР, например, такие как D30 или иные разбавители, могут быть измерены для определения их максимального количества приблизительно на уровне 60 ppm. Примеры реализации могут также включать установку порогового количества конкретного вида НКР при минимально достижимом уровне обнаружения для испытательного оборудования.

В соответствии с настоящим изобретением примеры выщелачивающих средств могут включать следующие соединения: этоксилированные спирты или этоксилированные карбоновые кислоты, этоксилированные глюкозиды или сахара, опционально с присоединенными углеродными цепями от С₈ до С₁₄, оксиды полиалкиленов, сульфаты, карбоксилаты или оксиды аминов соединений от С₈ до С₁₀. Примеры включают оксид кокоамидопропиламина, жирные спирты С_12-14, этоксилированные с 10 этиленоксидом, додецил сульфат натрия, полиоксиэтилен-2-этилгексиловый эфир, полипропилен гликоль, монометиловый эфир полиэтиленгликоля, этоксилированный диолеат метилглюкозида, а также натриевую соль н-октилсульфата и натриевую соль этилгексил сульфата.

С целью иллюстрации данного изобретения включены следующие примеры. Данные примеры не ограничивают изобретение. Они предназначены для того, чтобы предложить способ практической реализации изобретения. Специалисты, сведущие в контактных линзах, а также в других областях техники, могут найти другие способы практического использования изобретения, при этом полагают, что указанные способы по содержанию входят в состав данного изобретения.

Высокомолекулярный гидрофильный полимер

Как это используется в настоящем документе, термин «высокомолекулярный гидрофильный полимер» относится к веществам, обладающим молекулярным весом не менее 100000 дальтонов, которые, будучи введены в рецептуры силиконовых гидрогелей, увеличивают смачиваемость отвержденного силиконового гидрогеля. Предпочтительным средним молекулярным весом этих высокомолекулярных гидрофильных полимеров является молекулярный вес более 150000; более предпочтительно - между приблизительно 150000 дальтонов и около 2000000 дальтонов, еще более предпочтительно - между приблизительно 300000 дальтонов и около 1800000 дальтонов и наиболее предпочтительно - от примерно 500000 дальтонов до около 1500000 дальтонов.

Альтернативно молекулярный вес гидрофильных полимеров в данном изобретении может быть также выражен через величину К, основанную на кинематических измерениях вязкости, как это описано в Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, N-Vinyl Amide Polymers, Second Edition, Vol.17, pp.198-257, John Wiley & Sons Inc. Будучи выражены указанным способом, гидрофильные мономеры имеют значение K больше чем приблизительно 46 и предпочтительно между приблизительно 46 и приблизительно 150. Гидрофильные полимеры с высоким молекулярным весом присутствуют в рецептурах этих устройств в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить контактные линзы, которые без поверхностной модификации сохраняются существенно свободными от поверхностных отложений во время использования. Типичные периоды использования включают, по меньшей мере, 8 часов, и предпочтительно линзы носят в течение нескольких дней подряд и еще более предпочтительно в течение 24 часов и более без снятия. Понятие «существенно свободный от поверхностных отложений» означает, что при визуальном осмотре с помощью щелевой лампы, по меньшей мере, около 70% и предпочтительно, по меньшей мере, около 80%, и еще более предпочтительно около 90% линз, носившихся пациентами, демонстрируют либо отсутствие отложений, либо слабые отложения за весь период ношения линз.

Подходящие количества высокомолекулярных гидрофильных полимеров включают приблизительно от 1 до около 15 вес.%, более предпочтительно от около 3 до около 15% и наиболее предпочтительно от около 5 до около 12 процентов относительно всех реакционно-способных компонентов.

Примеры высокомолекулярных гидрофильных полимеров включают, но ими не ограничиваются, полиамиды, полилактоны, полиимиды, полилактамы и функционализированные полиамиды, полилактоны, полиимиды, полилактамы, такие как DMA, функционализированные путем сополимеризации DMA (диметиламина) меньшим молярным количеством гидроксил-функционального мономера, такого как HEMA (оксиэтилметакрилата), и затем взаимодействующие с гидроксильными группами образующегося сополимера с материалами, содержащими радикальные группы, способные к сополимеризации, такие как изоцианатоэтилметакрилат или хлорид метакрилоила. Могут быть использованы также гидрофильные преполимеры на основе DMA или н-винилпирролидона с глицидилметакрилатом. Кольцо глицидилметакрилата может быть раскрыто с образованием диола, который может использоваться совместно с другим гидрофильным преполимером в смешанной системе для увеличения совместимости высокомолекулярного гидрофильного полимера, силиконсодержащего мономера с функциональной гидроксильной группой, и любыми другими группами, придающими совместимость. Предпочтительными высокомолекулярными гидрофильными полимерами являются полимеры, содержащие циклический остаток в основной цепи, более предпочтительно, циклический амид или циклический имид. Высокомолекулярные гидрофильные полимеры включают, но ими не ограничиваются, поли-N-винилпирролидон, поли-N-винил-2-пиперидон, поли-N-винил-2-капролактам, поли-N-винил-3-метил-2-капролактам, поли-N-винил-3-метил-2-пиперидон, поли-N-винил-4-метил-2-пиперидон, поли-N-винил-4-метил-2-капролактам, поли-N-винил-3-этил-2-пирролидон и поли-N-винил-4,5-диметил-2-пирролидон, поливинилимидазол, поли-N-N-диметилакриламид, поливиниловый спирт, полиакриловую кислоту, оксид полиэтилена, поли-2-этилоксазолин, гепариновые полисахариды, полисахаридами, их смеси и сополимеры (включая блочные и статистические, гребнеобразные и звездообразные), среди которых поли-N-винилпирролидон (PVP) особенно предпочтителен. Могут быть также использованы сополимеры, такие как привитые сополимеры PVP.

Высокомолекулярные гидрофильные полимеры обеспечивают улучшенную смачиваемость и особенно улучшенную смачиваемость при живом организме относительно медицинских устройств настоящего изобретения. Не привязываясь к какой-либо теории, полагают, что высокомолекулярные гидрофильные полимеры являются акцепторами, приемниками водородной связи, которая в водных окружающих средах связывает атомы водорода с водой, тем самым становясь существенно более смачиваемыми. Отсутствие воды ускоряет внедрение гидрофильного полимера в реакционную смесь. Помимо конкретно указанных высокомолекулярных гидрофильных полимеров, ожидают, что любые высокомолекулярные полимеры будут полезны в рамках данного изобретения при условии, что когда упомянутый полимер добавляют в композицию силиконового гидрогеля, гидрофильный полимер (а) не проявляет фазового выделения из реакционной смеси и (b) придает смачиваемость образованному отвержденному полимеру. В некоторых примерах реализации предпочитают, чтобы высокомолекулярный гидрофильный полимер был растворим в разбавителе при температурах обработки. Производственные процессы, в которых используются вода или водорастворимые разбавители, могут быть предпочтительны благодаря их простоте и низкой стоимости. В этих примерах реализации высокомолекулярные гидрофильные полимеры, растворимые при температурах обработки, предпочтительны.

Силиконовый мономер с функциональной гидроксильной группой

Как это используется здесь, термин «силиконовый мономер с функциональной гидроксильной группой» означает соединение, содержащее, по меньшей мере, одну способную к полимеризации группу с молекулярным весом ниже приблизительно 5000 дальтонов согласно измерениям методом гельпроникающей хроматографии с детектированием по показателю преломления и предпочтительно меньше, чем 3000 дальтонов, которое способно совмещать силиконовые мономеры, входящие в состав гидрогеля, с гидрофильным полимером. Гидроксильная функциональность очень эффективна для улучшения гидрофильной совместимости. Таким образом, в предпочтительном варианте реализации силиконовые мономеры с функциональной гидроксильной группой в настоящем изобретении содержат, по меньшей мере, одну гидроксильную группу и, по меньшей мере, одну «-Si-O-Si-» группу. Предпочтительно, чтобы силикон и его присоединенный кислород составляли приблизительно более 10 вес.% от указанного силиконового мономера с функциональной гидроксильной группой и более предпочтительно более чем около 20 вес.%.

Отношение Si к OH в силиконовом мономере с функциональной гидроксильной группой также важно для придания силиконовому мономеру с функциональной гидроксильной группой требуемой степени совместимости. Если отношение гидрофобной части к OH слишком велико, то силиконовый мономер с функциональной гидроксильной группой может быть плох с точки зрения обеспечения совместимости с гидрофильным полимером, что приводит к несовместимым реакционным смесям. Соответственно, в некоторых примерах реализации отношение Si к OH меньше чем приблизительно 15:1 и предпочтительно находится между около 1:1 и около 10:1. В некоторых примерах реализации первичные спирты обеспечили улучшенную совместимость по сравнению с вторичными спиртами. Специалисты в данной области техники понимают, что количество и выбор силиконового мономера с функциональной гидроксильной группой будут зависеть от того, сколько гидрофильного полимера потребуется для достижения нужной смачиваемости и от той степени, в которой силиконовый мономер несовместим с гидрофильным полимером.

В некоторых примерах реализации реакционные смеси, относящиеся к настоящему изобретению, могут содержать более одного силиконового мономера с функциональной гидроксильной группой. Для монофунционального силиконового мономера с функциональной гидроксильной группой предпочтительно, чтобы R' был водородом, а R², R³ и R⁴ были C₁-C₆ алкилом и три-C₁-C₆ алкилсилокси, и наиболее предпочтительно метил- и триметилсилокси-группами. Для многофункционального мономера (дифункционального или выше) R¹-R⁴ независимо представляют этиленненасыщенные способные к полимеризации группы и более предпочтительно содержат акрилатные, стирильные, C_1-6алкилакрилатные, акриламидные, C_1-6алкилакриламидные, N-виниллактамные, N-виниламидные, C_2-12алкенильные, C_2-12 алкенилфенильные, C_2-12алкенилнафтильные или C_2-6алкенилфенил-C_1-6алкильные группы. В некоторых примерах реализации R⁵ представляет собой гид