Реакционные смеси для получения силиконового гидрогеля, содержащие бораты

Реакционные смеси для получения силиконового гидрогеля, содержащие бораты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка объявляет приоритет по отношению к предварительной заявке США 61/410 003, поданной 4 ноября 2010 г., и патентной заявке США 13/282 658, поданной 27 октября 2011 г.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится, по меньшей мере в одном из вариантов осуществления, к способу формирования силиконового гидрогеля, служащего материалом для контактных линз.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Силиконовый гидрогель обычно образуется из силиконовых мономеров или макромеров и гидрофильных мономеров. Во многих случаях смеси желаемых силиконовых мономеров с гидрофильными мономерами не обладают взаимной смешиваемостью. Такие смеси непрозрачны и не могут быть использованы для изготовления материалов, пригодных для применения в качестве контактных линз.

Одно из решений проблемы несмешивающихся смесей подразумевает использование специальных разбавителей, включая вторичные и четвертичные спирты, а также разбавителей со сбалансированными параметрами растворимости и образования водородных связей.

Предыдущие попытки разрешить проблему несмешиваемости опирались на то, чтобы добиться совместимости нерастворимых друг в друге компонентов таким образом, чтобы можно было получить оптически прозрачные линзы. Обычно эти попытки не сказывались благоприятным образом на других характеристиках реакционных смесей, таких как вязкость, скорость отверждения или механические свойства получающихся линз.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение включает в одной из его форм способ формирования силиконовых гидрогелевых материалов для контактных линз путем отверждения реакционной смеси, которая включает по меньшей мере один гидрофильный компонент, один силиконовый компонент и одну боратную добавку. В некоторых случаях использование боратной добавки повышает вязкость смеси или уменьшает время гелеобразования, необходимое для отверждения смеси, при сохранении оптической прозрачности смеси.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Данное изобретение раскрывается со ссылками на сопутствующие чертежи.

ФИГ. 1 представляет поток тепла при отверждении контрольного образца.

ФИГ. 2 представляет поток тепла при отверждении образца, обработанного боратом.

ФИГ. 3 представляет поток тепла для примеров с 11 по 13.

ФИГ. 4 - динамический механический анализ смеси 17.

ФИГ. 5 - динамический механический анализ смеси 20.

Для указания аналогичных элементов на разных изображениях используются аналогичные цифровые обозначения. Приведенные примеры иллюстрируют несколько вариантов осуществления данного изобретения, но не должны никоим образом рассматриваться как ограничивающие область изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Использование боратосодержащих разбавителей было описано при образовании обычных гидрогелей, не содержащих силикона. Например, см. патенты США № 4889664 и 5039459. Однако было неожиданно обнаружено, что бораты можно использовать в смесях, служащих исходными материалами для получения силиконовых гидрогелей, и что такие составы благотворным образом меняют некоторые свойства исходных смесей (вязкость и скорость отверждения) и положительно сказываются на свойствах получающихся линз, таких как оптическая прозрачность.

Изобретение в целом относится к способу формирования силиконового гидрогелевого материала, который включает полимеризующийся гидрофильный компонент, полимеризующийся силиконовый компонент и добавку, обладающую свойствами сложного борного эфира. По меньшей мере один из компонентов включает гидроксильную группу, способную формировать борноэфирную группу.

Используемый в настоящем документе термин «реакционная смесь» означает смесь компонентов, включая реакционно-способные компоненты (такие как мономеры и макромеры), разбавитель, инициаторы, сшивающие агенты и добавки, которые при помещении в условия полимеризации образуют полимер. Реакционно-способными являются те компоненты реакционной смеси, которые в процессе полимеризации становятся неотъемлемой частью полимера либо путем образования химических связей, либо путем механической фиксации в полимерной матрице. Например, реакционно-способные компоненты становятся частью полимера посредством полимеризации, тогда как внутренние смачивающие вещества без полимеризующихся групп, такие как ПВП (поливинилпирролидон), становятся частью полимера путем включения в физическую структуру. Разбавитель и любые иные дополнительные технологические добавки не встраиваются в структуру полимера и не являются частью реакционно-способных компонентов. Такие компоненты удаляются в ходе технологического процесса. Применение таких материалов для производства силиконовых гидрогелей подразумевает использование при изготовлении контактных линз, линз-повязок, интраокулярных линз, а также различных медицинских устройств.

Гидрогель представляет собой гидрированную, поперечно сшитую полимерную систему, которая содержит воду в равновесном состоянии. Когда гидрогели, описанные в данном изобретении, используются для образования контактных линз, они поглощают около 10% весовых воды.

Под «биомедицинским устройством» или «медицинским устройством» в настоящем документе подразумевается любое изделие, предназначенное для использования внутри и/или на поверхности ткани или жидкости организма млекопитающих. Примеры подобных устройств, дополнительно, включают: раневые повязки, катетеры, имплантаты, стенты и офтальмологические устройства, такие как интраокулярные линзы и контактные линзы. В одном из вариантов осуществления биомедицинские устройства представляют собой офтальмологические устройства, в частности контактные линзы, чаще всего контактные линзы, сформированные из силиконового гидрогеля.

Под «контакными линзами» подразумевают офтальмологические устройства, расположенные в глазу или на его поверхности. Подобные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, применяться в косметических целях, использоваться для блокирования УФ-излучения, ослабления видимого света и защиты от бликов, давать терапевтический эффект, включая залечивание ран, доставку лекарственных препаратов и биологически активных веществ, использоваться в диагностических целях или для контроля текущего состояния пациента, а также обеспечивать перечисленные выше функции в различных сочетаниях. Термин «линза» включает, помимо прочего, мягкие контактные линзы, жесткие контактные линзы, интраокулярные линзы, накладные линзы, офтальмологические вкладыши и оптические вкладыши.

Выражение «полимеризуемые группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и (или) катионной полимеризации. Характерные, но не ограничивающие примеры свободнорадикальных реакционно-способных групп включают (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C_1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C_1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C_2-12алкенилы, C_2-12алкенилфенилы, C_2-12алкенилнафтилы, C_2-6алкенилфенил-C_1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Характерные, но не ограничивающие примеры катионных реакционно-способных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном из вариантов осуществления свободнорадикальные реакционно-способные группы включают (мет)акрилаты, акрилоксигруппы, (мет)акриламиды, а также их смеси.

В данных технических условиях термин «(мет)» означает возможность замещения метильным радикалом. Так, термин «(мет)акрилат» относится одновременно и к метакриловому и к акриловому радикалам.

В данных технических условиях термин «борат» относится к сложному эфиру борной кислоты и спирта и включает структуру -В-O-С-. Борат не становится постоянной частью полимерной матрицы (например, хотя он может реагировать с гидроксилсодержащими составляющими реакционной смеси, эти связи подвижны и легко гидролизуются, когда полимер контактирует с водой). Напротив, боратная группа является частью системы разбавления и не становится постоянной частью готовой линзы. Бораты, как правило, удаляются из полимеризованного материала до начала коммерческого использования. Примеры боратов включают сложные эфиры борной кислоты, такие как триметилборат, триэтилборат, три-н-пропилборат, триизопропилборат, трибутилборат, тритербутилборат и триГЭМАборат (три-(2-гидроксиэтилметакрилат)борат). Сложные эфиры борной кислоты обычно отвечают формуле:

где R₁, R₂ и R₃ - углеводородные остатки. В одном из вариантов осуществления углеводородные остатки - это одновалентные алкильные или арильные группы. В другом варианте осуществления две из этих групп являются двухвалентными и образуют друг с другом ковалентную связь, образуя тем самым циклический борный эфир. В одном из вариантов осуществления три три углеводородные группы идентичны. В другом варианте три углеводородные группы независимо определяются и, таким образом, не являются идентичными. В еще одном варианте исполнения по меньшей мере одна из углеводородных групп представляет собой полимеризующийся компонент, например если R-группа сложного эфира борной кислоты происходит из гидроксильно-функционального реакционно-способного мономера, такого как ГЭМА (2-гидроксиэтилметакрилат), образуется моно-, ди- или триГЭМАборат. В другом варианте R₁, R₂ и R₃ имеют независимое происхождение и являются остатками монофункциональных спиртов.

В другом варианте осуществления по меньшей мере один из углеводородов может представлять собой полимеризующийся компонент, используемый при образовании силиконового гидрогеля. После того как информация, раскрытая в данных технических условиях, будет использована на благо пользователей, открывается возможность использования других источников боратов, которые можно рассматривать для использования в данном изобретении. В некоторых вариантах желательно добавлять бораты в таких концентрациях, которые не приводят к появлению свободных боратов в реакционной смеси. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления подходящие количества боратов могут быть определены на основании молярных соотношений путем вычисления мольной доли (в процентах) гидроксильных групп, в которых водород был временно замещен боратом, по отношению к общему количеству гидроксильных групп и групп с боратными заместителями и включают примерно от 5 мольных % ОН (мольная процентная доля функциональных групп -В-О-С- по отношению к сочетанию групп -С-O-H и -B-O-C-) вплоть до почти 100 мольных % OH, исходя из всех гидроксильных ионов в реакционной смеси и разбавителе, а в других вариантах осуществления эта доля составляет от 10 до 80% ОН, а еще в других вариантах осуществления она составляет от 15 до 70%. Мольный % OH, необходимый для реакции, меняется от системы к системе. Мольный % OH не должен быть настолько велик, чтобы реакционная смесь превратилась в гель до полимеризации. Например, в системах, содержащих макромеры полигидроксила, такие как HFM, с добавлением компонентов, содержащих малое количество моногидроксильных компонентов или вообще их не содержащих (таких как ГЭМА), % OH около 25% вызывает нежелательное гелеобразование. Мольный % OH в этих системах соответственно ниже 25% OH, и в некоторых системах мольная доля ОН составляет от 3 до 20% OH. В системах, содержащих значительное количество моногидроксильного компонента, мольная доля (%) OH может достигать 100%. Пример расчета включен в параграф [0081] данного документа.

В данном документе запись -C-OH или -C-O-H относится к гидроксильной группе, присоединенной к атому углерода в молекуле, следовательно, при этом исключаются группы -ОН, входящие в состав воды. Подобным же образом -B-O-C- обозначает группу сложного эфира борной кислоты, содержащуюся в молекуле. В целом рассчитывается мольная концентрация функциональных групп -B-O-C- на грамм смеси. Подобным же образом рассчитывается количество функциональных групп -C-O-H (включая миллимоли -B-O-C-) на грамм смеси. Разделив количество миллимолей -B-O- на общее количество миллимолей O-H и -B-O-C- («ммоль OH») и умножая полученное значение на 100, получаем мольный % OH.

В данных технических условиях фраза «гидрофильный компонент» относится к мономеру или макромеру, который, будучи полимеризован со сшивающим компонентом, содержит не меньше 10% воды. К примерам дополнительных гидрофильных мономеров относятся: ГЭМА (2-гидроксиэтилметакрилат), ДМА (N,N-диметилакриламид), ГМА (глицеринмонометакрилат), 2-гидроксиэтилметакриламид, полиэтиленгликольмонометакрилат, метакриловая кислота, акриловая кислота, N-винилпирролидон, N-винил-N-метилацетамид, N-винил-N-этилацетамид, N-винил-N-этилформамид, N-винилформамид, их сочетания и тому подобные соединения. Другие примеры гидрофильных компонентов приводятся в патенте США № 6822016, содержание которого считается включенным в данный документ посредством упоминания. После того как специалисты ознакомятся с данными техническими условиями, они смогут выявить другие гидрофильные компоненты и использовать их при реализации данного изобретения. Приемлемые количества гидрофильного компонента составляют от 5 до 80%.

В данных технических условиях фраза «силиконовый компонент» относится к мономеру или макромеру, содержащему силоксан. Примеры включают реакционно-способные полидиалкилсилоксаны, такие как монометакрилоксипропил- и моно-C1-C5 алкилполидиметилсилоксан. К числу подходящих примеров относятся: полидиметилсилоксан с концевыми монометакрилооксипропильными и монометильными группами, полидиметилсилоксан с концевыми монометакрилооксипропильными и моно-н-бутильными группами с молекулярной массой 800-1000 или OH-mPDMS - полиметилдисилоксан с концевыми моно-(3-метаклилокси-2-гидроксипропилокси)пропильными и монобутильными группами.

n равно от 1 до 200.

Другие примеры силиконов включают

где а равно 10-500 и b равно 1-150.

Другие примеры силиконовых компонентов включают в себя 2-акриловую кислоту, 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA).

Прочие, пригодные для целей настоящего изобретения силиконовые компоненты включают соединения, отвечающие формуле I

где

R¹ независимо выбирают из группы, включающей одновалентные реакционно-способные группы, одновалентные алкильные группы или одновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может далее иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген, а также их различные комбинации. Одновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут далее иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различные комбинации,

где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;

причем по крайней мере один фрагмент R¹ представляет собой одновалентную реакционно-способную группу, а в некоторых реализациях настоящего изобретения от одного до трех фрагментов R¹ представляют собой одновалентные реакционно-способные группы.

Используемый в настоящей заявке термин «одновалентные реакционно-способные группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Характерные, но не ограничивающие примеры свободнорадикальных реакционно-способных групп включают: (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C_1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C_1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C_2-12алкенилы, C_2-12алкенилфенилы, C_2-12алкенилнафтилы, C_2-6алкенилфенил-C_1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Характерные, но не ограничивающие примеры катионных реакционно-способных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном из вариантов осуществления свободнорадикальные реакционно-способные группы включают (мет)акрилаты, акрилоксигруппы, (мет)акриламиды, а также их смеси.

Соответствующие целям настоящего изобретения одновалентные алкильные и арильные группы включают незамещенные одновалентные C₁-C₁₆ алкильные группы, C₆-C₁₄ арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их различные комбинации и т.д.

В одной реализации настоящего изобретения b равно нулю, один фрагмент R¹ представляет собой одновалентную реакционно-способную группу, по крайней мере три фрагмента R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 16 атомов углерода, в другой реализации - из одновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 6 атомов углерода. Другие примеры силиконовых компонентов, упомянутых в данном варианте осуществления, включают в себя в том числе 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA), 2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропил-трис(триметилсилокси)силан, 3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси) силан (TRIS), 3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и 3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.

В других вариантах осуществления b составляет от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых вариантах осуществления от 3 до 10. По меньшей мере один концевой фрагмент R¹ представляет собой одновалентную реакционно-способную группу, а остальные группы R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. В еще одной реализации настоящего изобретения b находится в диапазоне от 3 до 15, один концевой фрагмент R¹ представляет собой одновалентную реакционно-способную группу, другой концевой фрагмент R¹ представляет собой одновалентную алкильную группу, содержащую от одного до 6 атомов углерода, а остальные фрагменты R¹ представляет собой одновалентные алкильные группы, содержащие от 1 до 3 атомов углерода. Характерные, но не ограничивающие примеры содержащих силикон компонентов такой реализации настоящего изобретения включают (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами) (mPDMS).

В другой реализации настоящего изобретения b находится в диапазоне от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых фрагмента R¹ представляют собой одновалентные реакционно-способные группы, а остальные фрагменты R¹ независимо выбираются из одновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные мостиковые группы между атомами углерода и могут также включать атомы галогенов.

В другой реализации настоящего изобретения от одного до четырех фрагментов R¹ представляют собой винилкарбонат или карбамат со следующей формулой:

Формула II

где Y означает O-, S- или NH-;

R означает водород или метил; и q равен 0 или 1.

К числу содержащих силикон-винилкарбонатных или винилкарбаматных мономеров относятся: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилкарбонилтио) пропил-[трис (триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил] пропил аллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил] пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбамат. Формула III:

Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее 200, только один из фрагментов R¹ должен представлять собой одновалентную реакционно-способную группу и не более двух из остальных фрагментов R¹ должны представлять собой одновалентные силоксановые группы.

В одном из вариантов реализации изобретения, в котором необходимы силикон-гидрогелевые линзы, линза в соответствии с настоящим изобретением будет изготовлена из реакционной смеси, содержащей по крайней мере 20% по массе, а в некоторых вариантах - приблизительно от 20 до 70% по массе содержащих силикон компонентов в пересчете на общую массу реакционно-способных компонентов, из которых выполнен полимер. Другой класс содержащих силикон компонентов включает в себя полиуретановые макромеры со следующими формулами:

Формулы IV-VI

(*D*A*D*G)_a *D*D*E¹;

E(*D*G*D*A)_a *D*G*D*E¹ или

E(*D*A*D*G)_a *D*A*D*E¹,

где:

D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 6 до 30 атомов углерода;

G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;

* обозначает уретановую или уреидо-мостиковую группу;

_a равен по крайней мере 1;

A обозначает дивалентный полимерный радикал со следующей формулой:

Формула VII

R¹¹ независимо обозначает алкильную или фтор-замещенную алкильную группу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные мостиковые группы между атомами углерода; y равен по меньшей мере 1, а p означает функциональную группу с молекулярной массой от 400 до 10 000; каждый символ E и E¹ независимо означает полимеризующийся ненасыщенный органический радикал, представленный следующей формулой:

Формула VIII

где R¹² представляет собой водород или метил; R¹³ представляет собой водород, алкильный радикал, содержащий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R¹⁵, где Y представляет собой -O-,Y-S- или -NH-; R¹⁴ означает двухвалентный радикал с количеством атомов углерода от 1 до 12; X обозначает -CO- или -OCO-; Z обозначает -O- или -NH-; Ar обозначает ароматический радикал с числом атомов углерода от 6 до 30; w - число от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; z равно 0 или 1.

В одной реализации настоящего изобретения содержащий силикон компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:

Формула IX

где R¹⁶ представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например бирадикал изофоронизоцианата. Другим содержащим силикон макромером, соответствующим целям настоящего изобретения, является соединение по формуле X (где x + y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофоронизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.

Формула X

Иные содержащие силикон компоненты, соответствующие целям настоящего изобретения, включают компоненты, описанные в заявке на патент WO 96/31792, такие как макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы. Другой класс содержащих силикон компонентов, соответствующих целям настоящего изобретения, включает содержащие силикон макромеры, полученные способом полимеризации с переносом группы, например макромеры, описанные в заявках на патент США № 5314960, 5331067, 5244981, 5371147 и 6367929. Патенты США № 5321108, 5387662 и 5539016 описывают силоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, имеющей атом водорода при терминальном дифторзамещенном атоме водорода. В заявке на патент США № 2002/0016383 описаны гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные мостиковые группы, и пригодные для поперечной сшивки мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любой из перечисленных выше полисилоксанов также может быть использован в качестве содержащего силикон компонента в рамках настоящего изобретения.

После ознакомления с содержанием данных технических условий опытные специалисты смогут выявить другие силиконовые компоненты и использовать их в рамках данного изобретения.

В смеси гидрофильных и силиконовых компонентов по меньшей мере один из компонентов имеет одну или более свободных гидроксильных групп. В одном из вариантов по меньшей мере один гидрофильный компонент имеет по меньшей мере одну гидроксильную группу, которая может быть превращена в группу сложного борного эфира. В другом варианте исполнения по меньшей мере один силиконовый компонент имеет одну свободную гидроксильную группу. В другом варианте исполнения оба компонента (и силиконовый и гидрофильный) имеют по меньшей мере одну свободную гидроксильную группу. Благодаря наличию по меньшей мере одной свободной гидроксильной группы в компонентах получающийся полимер оказывается полиолом, который содержат несколько свободных гидроксильных групп.

Реакционная смесь может также содержать дополнительные компоненты, в том числе такие, которые поглощают ультрафиолетовое излучение, реакционно-способные красители, фотохромные соединения, вещества, облегчающие вынимание отливки из формы, смачиватели, нутрицевтики, фармацевтические соединения, их сочетания и тому подобное. Сшиватели - это соединения с одной или несколькими полимеризуемыми функциональными группами. Примерами сшивателей, используемых в данном изобретении, могут служить TEGDMA (тетраэтиленгликольдиметакрилат), TrEGDMA (триэтиленгликольдиметилакрилат), EGDMA (этиленгликольдиметилакрилат), acPDMS, их сочетания и тому подобное.

Реакционные смеси данного изобретения могут, дополнительно, содержать по меньшей мере один инициатор. Инициаторы включают такие соединения, как лаурилпероксид, перекись бензоила, изопропилперкарбонат, азобисизобутиронитрил и т. п., которые образуют свободные радикалы при умеренно высоких температурах и фотоиницитаорные системы, такие как ароматический альфагидроксикетон и четвертичный амин плюс дикетон. Иллюстративными примерами фотоинициаторных систем являются: 1-гидроксилциклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метил-1-енилпропан-1-он, бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилфенолфосфиноксид (DMBAPO) и сочетание камфорохинона и этил-4-(N,N-диметиламино)бензоата. Инициатор используется в реакционной смеси в каталитически эффективных количествах, например от 0,1 до 2 весовых частей на 100 частей реакционно-активного компонента. Полимеризацию реакционной смеси можно инициировать с помощью надлежащего выбора нагрева, видимого или УФ-света или других способов в зависимости от используемого инициатора полимеризации. Инициацию можно проводить без фотоинициатора с помощью, например, низковольтного электронного луча. Тем не менее, когда используется фотоинициатор, предпочтительным вариантом является сочетание 1-гидроксициклогексилфенилкетона и бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилпентилфосфиноксида (DMBAPO), а предпочтительным способом полимеризации является облучение видимым светом.

Разбавители, подходящие для изготовления изделий данного изобретения, включают в себя простые эфиры, сложные эфиры, алканы, алкилгалиды, силаны и спирты. В одном из вариантов осуществления в состав разбавителей входят спирты, а в другом - четвертичные спирты. Примеры простых эфиров, подходящих для данного изобретения в качестве разбавителей, включают в себя тетрагидрофуран. Примеры сложных эфиров, подходящих для данного изобретения, включают в себя этилацетат. К примерам алкилгалидов, используемых в данном изобретении в качестве разбавителей, относится метиленхлорид. Примеры силоксанов, подходящих для данного изобретения в качестве разбавителей, включают в себя октаметилциклотетрасилоксан. Примеры спиртов, подходящих для данного изобретения в качестве разбавителей, включают в себя гексанол, гептанол, октанол, нонанол, деканол, трет-бутиловый спирт, 3-метил-3-пентанол, изопропанол трет-амиловый спирт и 3,7-диметил-3-октанол. Дополнительные разбавители, подходящие для данного изобретения, описаны в патенте США № 6020445, содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки.

Не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, заявители полагают, что, когда боратный разбавитель добавляется к смеси, которая содержит по меньшей мере один вид других гидроксильных соединений, происходит быстрое установление равновесия в реакции переэтерификации борного эфира, при этом некоторая доля этих прочих гидроксильных соединений образует временные сложные борные эфиры. Это повышает плотность сшивания полимеров всех форм, сохраняя при этом оптическую прозрачность раствора. При этом повышается вязкость смеси. Повышенная плотность сшивания также приводит к тому, что время гелеобразования сокращается, что приводит к повышению скорости полимеризации (эффект Тромсдорфа). Уменьшение времени гелеобразования сокращает время отверждения. Время отверждения может быть измерено путем дифференциальной фотокалориметрии с помощью оборудования и методик, приведенной в примере 9 в данном документе. В одном из вариантов исполнения время до достижения 90% отверждения составляет менее 3 минут, а в другом варианте время достижения 95% отверждения было менее 3,6 минуты. В другом варианте осуществления время до достижения 90 или 95% отверждения уменьшалось по меньшей мере на 10% по сравнению с линзами, образованными без участия по меньшей мере одного бората. В другом варианте осуществления время отверждения уменьшилось по меньшей мере на 20%.

Благоприятные эффекты от применения боратов могут быть реализованы различными способами. В одном из вариантов сложный эфир борной кислоты добавляется в реакционную смесь. В другом варианте осуществления борная кислота добавляется в реакционную смесь. В еще одном из вариантов добавляется борный ангидрид. Предполагается, что и борная кислота, и борный ангидрид образуют сложные эфиры борной кислоты in situ, вступая в реакцию конденсации со свободными гидроксильными группами компонентов. В некоторых вариантах осуществления может быть полезным способствовать образованию боратов in situ путем нагревания смеси и/или приложения вакуума для удаления побочного продукта конденсации (например, воды). Давление, способствующее образованию борного эфира, колеблется в широком диапазоне, а температурный диапазон составляет от 25 до 100°C.

В еще одном варианте исполнения по меньшей мере часть гидроксилсодержащих компонентов может быть «предварительно заряжена» путем реагирования их свободных гидроксильных групп с боратами с образованием борного сложного эфира. Когда такие предварительно прореагировавшие компоненты взаимодействуют с другими, содержащими гидроксильную группу компонентами реакционной смеси, реакция переэтерификации борного эфира идет дальше.

В практике известны различные способы количественного определения вязкости жидкостей. Например, при помощи вискозиметра из стеклянной трубки (вискозимер Оствальда или Уббеледе). В качестве альтернативы может использоваться ротационный вискозиметр, например марки MERLIN™ или «Брукфилд». В одном из вариантов осуществления бораты вызывают повышение вязкости не менее чем на 10% по сравнению с идентичной смесью, не содержащей боратов. В другом варианте осуществления бораты повышают вязкость как минимум на 20%. Еще в одном из вариантов осуществления добавление боратов вызывает по меньшей мере 30%-ное увеличение вязкости. Еще в одном из вариантов исполнения наблюдалось по меньшей мере 50%-ное увеличение вязкости.

В одном из вариантов осуществления изобретение относится к промежуточному материалу контактных линз, который включает отвержденный, оптически прозрачный материал для контактных линз. Материал представляет собой продукт полимеризации по меньшей мере одного гидрофильного компонента и одного силиконового компонента, по меньшей мере один из которых содержит гидроксильную функциональную группу, которая может быть частью борного сложного эфира или может существовать в форме -C-O-H. Также в качестве остаточного продукта в отвержденном материале присутствует сложный эфир борной кислоты, о котором шла речь в других разделах данного документа. Этот борат не остается навсегда в составе полимерного материала и обычно удаляется из него посредством гидролиза или экстракции. Способы удаления остаточных соединений из отвержденного материала для контактных линз известны в практике. Например, бораты могут быть извлечены посредством промывки материала растворителями, включающими по меньшей мере гидроксильную группу (такими как спирты, вода и их смеси). В одном из вариантов осуществления, в котором используется по меньшей мере один спирт, этот спирт растворим в воде. Примеры подходящих растворителей включают воду и низшие спирты, такие как метанол, этанол, н-пропанол и изопропанол.

Линзы, изготовленные вышеуказанным способом, отличаются по своим физическим свойствам от тех линз, которые были изготовлены без применения боратов. Например, эти линзы могут быть оптически более прозрачны. В некоторых вариантах % дымки менее 100% по сравнению с линзами CSI, а в других вариантах осуществления - менее 40%.

Хотя вышеуказанное осуждение сосредоточивается на использовании материала в области контактных линз, существуют варианты использования данного изобретения, не связанные с контактными линзами. В качестве иллюстрации (но не ограничения) другие виды применения включают опоры для биологических материалов, впитывающие изделия, частицы для доставки лекарственных препаратов, полимеры и изделия.

Приведенные примеры не ограничивают изобретение. Они предназначены только для предложения способа практического использования изобретения. Специалисты в области контактных линз, а также в других областях смогут найти и другие способы практического использования изобретения. Тем не менее, эти способы будут считаться подпадающими под действие настоящего изобретения.

Дымка измеряется путем помещения увлажненной исследуемой линзы в буферизированный солевой боратный раствор в стеклянной ячейке размером 20×40×10 мм на черном фоне и подсвечивания ее снизу волоконно-оптическим источником света (изготовитель Titan Tool Supply Co., волоконный источник света - световод диаметром 1,3 см (0,5”) мощностью 4-5,4) под углом 66° в направлении, перпендикулярном линзе, которую при этом снимают сверху в направлении, перпендикулярном ее положению, видеокамерой (камера DVC 1300C:19130 RGB с объективом с переменным фокусным расстоянием Navitar TV Zoom 7000), установленной на расстоянии 14 мм от платформы с линзой. Фоновое рассеяние вычитается из рассеяния линзы при помощи вычитания из ее изображения, полученного на пустой ячейке; для этого используется ПО EPIX XCAP V 1.0. Полученное вычитанием изображение в рассеянном свете количественно анализируется путем интегрирования по центрально части линзы размером 10 мм и в сравнении результата с результатом для линзы CSI Thin Lens® силой -1,0 диоптрии, которой произвольно присваивается значение дымки, равное 100, при этом нулевое значение дымки не присваивается какой-либо из линз. Анализируется пять линз, после чего рассчитывают среднее значение, выражая значение дымки в процентах относительно стандартной линзы CSI.

ПРИМЕРЫ

Примеры с 1 по 7, подробно рассмотренные в данных технических условиях, показывают рост вязкости раствора по мере добавления дополнительного количества боратов.

Примеры с 8 по 11 показывают уменьшение времени отверждения компонентной смеси силиконового гид