Силиконовые гидрогели, имеющие улучшенную скорость отверждения и другие свойства
Изобретение относится к силиконовым полимерам и гидрогелям из них. Предложен силиконовый полимер, имеющий общий коэффициент пропускания по меньшей мере 90%, полученный из реакционноспособных компонентов, содержащих (i) по меньшей мере один силиконовый компонент, представляющий собой сложный эфир (мет)крилата, и (ii) 2-гидроксиэтил акриламид. Предложен также силиконовый гидрогель, содержащий указанный полимер; контактная линза и офтальмологическое устройство из указанных материалов. Технический результат – предложенный материал позволяет получать офтальмологические устройства при коротких сроках отверждения с достижением высокого уровня светопропускания и хорошей кислородной проницаемости. 7 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 пр.
Родственные заявки
Это заявка испрашивает преимущества предварительной заявки на патент США № 61/541556, поданной 30 сентября 2011 г., озаглавленной «СИЛИКОНОВЫЕ ГИДРОГЕЛИ, ИМЕЮЩИЕ УЛУЧШЕННУЮ СКОРОСТЬ ОТВЕРЖДЕНИЯ И ДРУГИЕ СВОЙСТВА», заявки на патент США № 13/604680, поданной 6 сентября 2012 г., озаглавленной «СИЛИКОНОВЫЕ ГИДРОГЕЛИ, ИМЕЮЩИЕ УЛУЧШЕННУЮ СКОРОСТЬ ОТВЕРЖДЕНИЯ И ДРУГИЕ СВОЙСТВА», содержание которых полностью включено в настоящий документ путем отсылки.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к силиконовым полимерам/силиконовым гидрогелям и офтальмологическим устройствам, таким как контактные линзы, полученным из этих материалов.
Предпосылки создания изобретения
Контактные линзы применяются в коммерческих масштабах для улучшения зрения с 1950-х годов. Первые контактные линзы изготавливали из твердых материалов. Хотя такие линзы используются и сейчас, они подходят не всем пациентам в связи с первоначальным дискомфортом и плохой кислородной проницаемостью. Дальнейшие разработки в данной области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей, которые пользуются сегодня большой популярностью. Многие пользователи находят мягкие линзы более удобными, благодаря повышенному уровню комфорта пользователи мягких контактных линз могут носить свои линзы дольше, чем пользователи жестких контактных линз.
Гидрогель представляет собой гидрированную, поперечно сшитую полимерную систему, которая содержит воду в равновесном состоянии. Гидрогели, как правило, проницаемы для кислорода и биосовместимы, что делает их предпочтительными материалами для изготовления биомедицинских устройств и, в частности, контактных линз и искусственных хрусталиков.
Традиционные гидрогели изготавливают из мономерных смесей, преимущественно содержащих гидрофильные мономеры, такие как 2-гидроксиэтилметакрилат («ГЭМА») или N-винилпирролидон (NVP). Формирование традиционных гидрогелей раскрывается в патентах США №№ 3220960, 4495313, 4889664 и 5039459. Отверждение композиций таких смесей происходит обычно с использованием инициаторов, активируемых теплом или светом. Время, необходимое для отверждения таких композиций, обычно составляет от нескольких минут до 24 часов и более. При промышленном производстве предпочтительными являются более короткие сроки отверждения. Полученные полимеры набухают в воде. Поглощенная вода придает мягкость получившимся в результате гидрогелям и обеспечивает некоторую степень кислородной проницаемости.
Настоящее изобретение относится к открытию силиконовых полимеров/силиконовых гидрогелей, содержащих 2-гидроксиэтил акриламид, и к офтальмологическим устройствам, таким как контактные линзы, полученным из этих материалов, которые улучшают скорость отверждения и другие свойства.
Изложение сущности изобретения
В одном аспекте, настоящее изобретение относится: к силиконовому полимеру, полученному из реакционноспособных компонентов, содержащих (i) по меньшей мере один силиконовый компонент, и (ii) 2-гидроксиэтил акриламид; силиконовый гидрогель, содержащий такой силиконовый полимер; биомедицинское устройство (например, контактная линза), содержащее такой полимер; и биомедицинское устройство, полученное из такого гидрогеля.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятными из подробного описания изобретения и формулы изобретения.
Подробное описание изобретения
Предполагается, что специалист в данной области, основываясь на данном описании, сможет использовать настоящее изобретение в его самом полном объеме. Следующие специфические варианты осуществления изобретения могут рассматриваться лишь в качестве примеров и ни в коей мере не ограничивают оставшуюся часть раскрытия изобретения.
Все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, если только не указано иное, имеют общепринятое значение, понятное любому специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Кроме того, все публикации, заявки на патент, патенты и другой ссылочный материал, упоминаемые в настоящем документе, включены в настоящий документ путем отсылки.
Определения
Под «биомедицинским устройством» в настоящем документе подразумевается любое изделие, предназначенное для использования внутри и/или на поверхности ткани или жидкости организма млекопитающих. Примеры подобных устройств включают в себя, помимо прочего, катетеры, импланты, стенты и офтальмологические устройства, такие как искусственные хрусталики и контактные линзы.
Используемый здесь термин «офтальмологическое устройство» является любым устройством, которое размещается в или на глазу или любой части глаза, включая роговицу, веки и глазные железы. Эти устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, косметическое улучшение внешнего вида, улучшение зрения, оказывать лечебное действие (например, в качестве перевязочного материала) или доставлять активные компоненты, такие как фармацевтические и нутрицевтические компоненты или комбинации любого из вышеуказанного. Примеры офтальмологических устройств включают в себя, помимо прочего, линзы и оптические и глазные вставки, в том числе, помимо прочего, окклюдеры слезных точек и тому подобное.
Используемый в настоящем документе термин «линза» относится к офтальмологическим устройствам, размещенным в или на глазу. Термин «линза», помимо прочего, означает мягкие контактные линзы, жесткие контактные линзы, искусственные хрусталики и накладные линзы.
В одном варианте осуществления биомедицинские устройства, офтальмологические устройства и линзы по настоящему изобретению включают в себя силиконовые полимеры или силиконовые гидрогели. Эти силиконовые гидрогели обычно содержат силиконовый компонент и/или гидрофобные и гидрофильные мономеры, которые ковалентно связаны друг с другом в отверждаемом устройстве.
При использовании в настоящем документе термин «реакционная смесь» обозначает смесь компонентов (как реакционноспособных, так и нереакционноспособных), которые смешивают вместе и подвергают воздействию условий полимеризации для образования ионных силиконовых гидрогелей, являющихся предметом настоящего изобретения. Реакционная смесь содержит реакционноспособные компоненты, такие как мономеры, макромеры, преполимеры, кросслинкеры и инициаторы, а также добавки, такие как смачивающие агенты, разделительные агенты, красители, поглощающие свет соединения, такие как УФ-поглотители и фотохромные соединения, каждый из которых может быть реакционноспособным или нереакционноспособным, но способен удерживаться в пределах полученного биомедицинского устройства, а также фармацевтических и нутрицевтических соединений. Следует понимать, что возможно прибавление широкого спектра добавок, исходя из характеристик биомедицинского устройства, которое изготовлено для использования по назначению. Концентрации компонентов реакционной смеси приведены в масс.% от содержания всех компонентов в реакционной смеси за исключением разбавителя. При использовании разбавителей их концентрации приведены в масс.% от содержания всех компонентов реакционной смеси и разбавителя.
Силиконовый компонент
Содержащий силикон компонент (или силиконовый компонент) представляет собой компонент, содержащий по меньшей мере одну [-Si-O-Si] группу в мономере, макромере или преполимере. В одном варианте осуществления содержание Si и связанного с ним O в содержащем силикон компоненте составляет более чем 20 процентов по массе, в том числе более чем 30 процентов по массе от общей молекулярной массы содержащего силикон компонента. Подходящие содержащие силикон компоненты включают способные к полимеризации функциональные группы, такие как акрилат, метакрилат, акриламид, метакриламид, N-виниллактам, N-виниламид и стирильные функциональные группы. Примеры содержащих силикон компонентов, которые могут быть использованы в данном изобретении, можно найти в патентах США №№3808178; 4120570; 4136250; 4153641; 4740533; 5034461; 5962548; 5998498; и 5070215, а также в европейском патенте № 080539.
Подходящие содержащие силикон компоненты включают соединения формулы I
Формула I
в которой:
фрагмент R1 независимо выбран из группы, включающей в себя одновалентные реакционноспособные группы, одновалентные алкильные группы или одновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген, а также их различных комбинаций; и одновалентные силоксановые цепи, содержащие 1-50 повторяющихся звеньев Si-O (в некоторых вариантах осуществления в диапазоне 1-20 и 1-10), которые могут дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различных комбинаций;
где b = от 0 до 100 (в некоторых вариантах осуществления от 0 до 20 или от 0 до 10), при этом понятно, что если b имеет значение, отличное от 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению, и
причем по меньшей мере один R1 содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых вариантах осуществления от одного до трех R1 содержат одновалентные реакционноспособные группы.
Используемый в настоящей заявке термин «одновалентные реакционноспособные группы» относится к группам, способным вступать в реакции свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Характерные, но не ограничивающие примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C2-12алкенилы, C2-12алкенилфенилы, C2-12алкенилнафтилы, C2-6алкенилфенил-C1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Характерные, но не ограничивающие примеры катионных реакционноспособных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения свободнорадикальные реакционноспособные группы включают в себя (мет)акрилаты, акрилокси, (мет)акриламиды, а также их смеси. C1-6алкил(мет)акрилаты, C1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C2-12алкенилы, C2-12алкенилфенилы, C2-12алкенилнафтилы, C2-6алкенилфенил-C1-6алкилы могут быть замещены гидроксильными группами, эфирными группами, а также их сочетаниями.
Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C1-C16алкильные группы, C6-C14 арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их различные сочетания и т.п.
В одном варианте осуществления b равно нулю, один R1 представляет собой одновалентную реакционноспособную группу и по меньшей мере 3 R1, выбираемые из одновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 16 атомов углерода, и в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 6 атомов углерода, и еще в одном варианте осуществления один R1 представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, два R1 представляют собой триалкил силоксановые группы и оставшиеся R1 представляют собой метильную, этильную или фенильную группу, и в других вариантах осуществления один R1 представляет собой реакционноспособную группу, два R1 представляют собой триалкил силоксановые группы и оставшиеся R1 представляют собой метильные группы. Не ограничивающие примеры силиконовых компонентов по этому варианту осуществления включают в себя пропеновую кислоту, -2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]-1-дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир («SiGMA»; структура в формуле II),
Формула II
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 R1 представляет собой одновалентную реакционноспособную 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 составляет от 3 до 15, один концевой R1 представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R1 представляет собой одновалентную алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, а оставшиеся R1 представляют собой одновалентные алкильные группы, содержащие от 1 до 3 атомов углерода. Неограничивающие примеры содержащих силикон компонентов по этому варианту осуществления включают в себя (полидиметилсилоксан (м.м. 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой («OH-mPDMS»; структура в формуле III),
Формула III
где R3 представляет собой C1-6 алкил, и b соответствует приведенному выше. Примером подходящего HO-mPDMS является
Дополнительные примеры силиконовых компонентов по этому варианту осуществления включают в себя полидиметилсилоксаны с концевой монометакрилоксипропильной группой с концевой моно-n-бутильной группой (с молекулярной массой (м.м.) 800-1000), («mPDMS»; структура в формуле IV).
Формула IVa
и
Формула IVb
В другом варианте осуществления один концевой R1 представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, содержащую C1-6алкил(мет)акриламиды, которые могут быть C1-3 алкил или гидрокси алкил замещением в амиде N, b равно 1-10, другие концевые R1 выбраны из C1-4 алкильной группы и оставшиеся R1 представляют собой метильные или этильные группы. Такие содержащие силикон компоненты описаны в US 2011/237766.
В одном варианте осуществления содержащий силикон компонент представляет собой полимеризующийся сложный эфир, такой как (мет)акрилат эфир.
В другом варианте осуществления силиконовый компонент содержит полидиметилсилоксан бис-метакрилат с боковыми гидроксильными группами, такой как соединение C2, C4 или R2, описанное в заявке на патент США №2004/0192872 или как соединение, описанное в примерах XXV, XXVIII или XXXII в патенте США №4259467, полимеризующиеся полисилоксаны с боковыми гидрофильными группами, такие как описанные в US 6867245. В некоторых вариантах осуществления боковые гидрофильные группы представляют собой гидроксиалкильные группы и полиалкиленовые эфирные группы, а также их сочетания. Полимеризующиеся полисилоксаны могут также содержать фторуглеродные группы. Пример показан как структура B3.
В другом варианте осуществления b равно от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R1 представляют собой одновалентные реакционноспособные группы, а оставшиеся R1 независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь простые эфирные связи между атомами углерода и могут далее включать в себя галогены.
В другом варианте осуществления от одного до четырех R1 содержат винилкарбонат или карбамат по формуле V:
Формула V
где: Y обозначает O-, S- или NH-; R обозначает 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-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат и соединение по формуле VI.
Формула VI
Если необходимо получить биомедицинские устройства с модулем упругости, составляющим менее 200, только один из R1 должен представлять собой одновалентную реакционноспособную группу, и не более двух из оставшихся R1 должны представлять собой одновалентные силоксановые группы.
Другим подходящим содержащим силикон макромером является соединение по Формуле VII (где x + y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула VII
Другие силиконовые компоненты, подходящие для использования в этом изобретении, включают в себя соединения, описанные в WO 96/31792, такие как макромеры, содержащие полисилоксан, полиалкиленовый эфир, диизоцианат, полифторированный углеводород, полифторированный эфир и полисахаридные группы. Другой класс содержащих силикон компонентов включает в себя содержащие силикон макромеры, приготовленные методом полимеризации с переносом группы (GTP), например, макромеры, описанные в патентах США №5314960, 5331067, 5244981, 5371147 и 6367929. В патентах США №5321108, 5387662 и 5539016 описаны силоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, имеющей атом водорода, прикрепленный к концевому дифторзамещенному атому водорода. В заявке на патент США №2002/0016383 описаны гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные связи, 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.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, в котором требуется модуль упругости, составляющий менее примерно 0,83 МПа (120 фунтов на квадратный дюйм), большая часть массовой доли содержащих силикон компонентов, используемых при изготовлении линзы, должно содержать только одну полимеризующуюся функциональную группу («монофункциональный содержащий силикон компонент»). В этом варианте осуществления для обеспечения необходимого баланса между кислородопроницаемостью и модулем упругости предпочтительно, чтобы содержание всех компонентов, имеющих больше одной полимеризующейся функциональной группы («многофункциональных компонентов»), составляло не выше 10 ммоль/100 г реакционноспособных компонентов, и, предпочтительно, не выше 7 ммоль/100 г реакционноспособных компонентов.
В одном варианте осуществления силиконовый компонент выбран из группы, состоящей из полидиалкилсилоксана с концевыми монометакрилоксипропиловой моно-n-алкильными группами; бис-3-акрилокси-2-гидроксипропилоксипропил полидиалкилсилоксана; полидиалкилсилоксана с концевой метакрилоксипропиловой группой; полидиалкилсилоксана с концевыми моно-(3-метакрилокси-2-гидроксипропилокси)пропиловой и моноалкильной группами; а также их смеси.
В одном варианте осуществления силиконовый компонент выбран из полидиметилсилоксанов с концевой монометакриловой группой; бис-3-акрилокси-2-гидроксипропилоксипропил полидиалкилсилоксана; и полидиалкилсилоксана с концевыми моно-(3-метакрилокси-2-гидроксипропилокси)пропильной и монобутильной группами; а также их смеси.
В одном варианте осуществления средняя молекулярная масса силиконового компонента составляет от примерно 400 до примерно 4000 дальтон.
Содержащий(-ие) силикон компонент(-ы) может входить в состав в количестве, составляющем примерно до 95 масс.%, а в некоторых вариантах осуществления примерно от 10 до примерно 80, а в других вариантах осуществления примерно от 20 до примерно 70 масс.% от общего содержания реакционноспособных компонентов.
2-гидроксиэтил акриламид (HEAA)
Реакционная смесь также содержит 2-гидроксиэтил акриламид (HEAA; структура в формуле VIII).
Формула VIII
Как описано в примерах, приведенных ниже, неожиданно было обнаружено, что HEAA улучшает скорость отверждения и другие свойства получившегося в результате силиконового полимера, силиконового гидрогеля и/или биомедицинского устройства (например, контактной линзы), сохраняя при этом прозрачность и проницаемость изделий, полученных из него.
Содержание HEAA может меняться в широком диапазоне, в зависимости от конкретного сочетания необходимых свойств. В одном варианте осуществления содержание гидрофильного компонента составляет примерно до 50 масс.%, в том числе от примерно 5 до примерно 40 масс.%. В другом варианте осуществления содержание HEAA составляет до примерно 10 масс.%, в других вариантах осуществления - от примерно 1 до примерно 10%.
Гидрофильный компонент
В одном варианте осуществления реакционная смесь может также содержать по меньшей мере один гидрофильный компонент в дополнение к 2-гидроксиэтил акриламиду. В одном варианте осуществления гидрофильным компонентом может быть любой из известных гидрофильных мономеров, используемых в изготовлении гидрогелей.
Один из классов подходящих гидрофильных мономеров включает акрил- и винил- содержащие мономеры. Такие гидрофильные мономеры могут сами использоваться как кросслинкеры, однако там, где используются гидрофильные мономеры, имеющие больше одной способной к полимеризации функциональной группы, их концентрация должна быть ограничена в соответствии с описанным выше для получения контактной линзы, имеющей необходимый модуль упругости.
Термин мономеры «винилового типа» или «содержащие винил» относится к мономерам, содержащим виниловую группу(-CH=CH2) и обладающим способностью к полимеризации.
Гидрофильные содержащие винил мономеры, которые могут быть прибавлены в силиконовые гидрогели по настоящему изобретению, включают в себя, помимо прочего, такие мономеры, как N-виниламиды, N-виниллактамы (например, N-винилпирролидон (NVP)), N-винил-N-метилацетамид, N-винил-N-этилацетамид, N-винил-N-этилформамид, N-винилформамид, при этом предпочтительным является NVP.
Мономеры «акрилового типа» или «содержащие акрил» - это мономеры, содержащие акрильную группу: (CH2=CRCOX), где R представляет собой H или CH3, X представляет собой O или N, которые, как известно, также легко полимеризуются, например, N,N-диметилакриламид (ДМА), 2-гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА), глицеролметакрилат, 2-гидроксиэтилметакриламид, полиэтиленгликольмонометакрилат, метакриловая кислота, их смеси и тому подобное.
Другие гидрофильные мономеры, которые могут применяться в настоящем изобретении, включают в себя, помимо прочего, полиоксиэтиленовые полиолы, имеющие одну или несколько концевых гидроксильных групп, замещенных функциональными группами, содержащими полимеризующуюся двойную связь. Примеры таких мономеров включают в себя полиэтиленгликоль, этоксилированный алкилглюкозид и этоксилированный бисфенол A, прореагировавший с одним или несколькими молярными эквивалентами замыкающей группы, такой как изоцианатоэтилметакрилат (IEM), метакриловый ангидрид, метакрилоилхлорид, винилбензоилхлорид и подобные соединения, с образованием полиэтиленполиола, имеющего одну или несколько конечных полимеризующихся олефиновых групп, связанных с полиэтиленполиолом через соединительные фрагменты, такие как карбамат или эфирные группы.
Другие примеры включают в себя гидрофильные винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры, описанные в патенте США №5070215, и гидрофильные оксазолоновые мономеры, описанные в патенте США №4910277. Другие подходящие гидрофильные мономеры известны специалисту в данной области.
В одном варианте осуществления гидрофильный компонент содержит по меньшей мере один гидрофильный мономер, такой как ДМА, ГЭМА, глицеролметакрилат, 2-гидроксиэтилметакриламид, NVP, N-винил-N-метилакриламид, полиэтиленгликольмонометакрилат, а также их сочетания. В другом варианте осуществления гидрофильный мономер содержит по меньшей мере один из ДМА, ГЭМА, NVP и N-винил-N-метил акриламида, а также их смеси. В другом варианте осуществления гидрофильный мономер содержит ДМА и/или ГЭМА.
В другом варианте осуществления реакционная смесь содержит по меньшей мере один мономер с формулой
где R1 представляет собой H или CH3 и R2 представляет собой H или C1-6 алкил.
Содержание гидрофильного(-ых) компонента(-ов) (например, гидрофильного(-ых) мономера(-ов)) может меняться в широком диапазоне, в зависимости от конкретного соотношения необходимых свойств. В одном варианте осуществления содержание гидрофильного компонента составляет примерно до 60 масс.%, в том числе от примерно 5 до примерно 40 масс.%.
Инициатор полимеризации
В реакционную смесь может быть включен один или более инициаторов полимеризации. Примеры инициаторов полимеризации включают в себя, помимо прочего, такие соединения, как лаурилпероксид, бензоилпероксид, изопропилперкарбонат, азобисизобутиронитрил и т.п., которые продуцируют свободные радикалы при умеренно повышенных температурах, и фотосенсибилизирующиеся системы, такие как ароматические альфа-гидроксикетоны, алкоксиоксибензоины, ацетофеноны, ацилфосфиноксиды, бисацилфосфиноксиды, и четвертичный амин плюс дикетон, их смеси и т.п. Иллюстративными примерами фотоинициаторов являются 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенил-пропан-1-он, бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилпентилфосфиноксид (DMBAPO), бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819), 2,4,6-триметилбензилдифенилфосфиноксид и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, бензоинметиловый эфир и комбинация камфорахинона и этил 4-(N,N-диметиламино)бензоата. Имеющиеся на рынке инициаторы в области видимого света включают в себя, помимо прочего, Irgacure 819, Irgacure 1700, Irgacure 1800, Irgacure 819, Irgacure 1850 (все - производства «Ciba Specialty Chemicals») и инициатор Lucirin TPO (производства «BASF»). Имеющиеся на рынке УФ-фотоинициаторы включают Darocur 1173 и Darocur 2959 («Ciba Specialty Chemicals»). Эти и другие фотоинициаторы, которые могут быть использованы, описаны в томе III, «Фотоинициаторы для свободнорадикальной катионной & и анионной фотополимеризации», 2-е издание, J.V. Crivello & K. Dietliker; под ред. G. Bradley; Издательство «John Wiley and Sons»; Нью-Йорк; 1998.
Инициатор полимеризации используется в реакционной смеси в эффективных количествах для инициации фотополимеризации реакционной смеси, в том числе от примерно 0,1 до примерно 2 масс.%. Полимеризацию реакционной смеси можно инициировать с помощью надлежащего выбора уровня нагрева или света в видимой или УФ-области или других способов, в зависимости от используемого инициатора полимеризации. Альтернативным образом, инициацию можно проводить без фотоинициатора, с помощью, например, электронного пучка. Однако если используется фотоинициатор, то предпочтительными инициаторами являются бисацилфосфиноксиды, такие как бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819®) или комбинация 1-гидроксициклогексилфенилкетона и бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4-4-триметилфенилфосфиноксида (DMBAPO), в другом варианте осуществления предпочтительным методом инициирования полимеризации является активация видимым светом. Предпочтительным инициатором является бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид (Irgacure 819®).
Внутренний смачивающий агент
В одном варианте осуществления реакционная смесь содержит один или более внутренних смачивающих агентов. Внутренние смачивающие агенты могут включать, помимо прочего, гидрофильные полимеры с высокой молекулярной массой, такие как полимеры, описанные в патентах США №№. 6367929; 6822016; 7786185; Заявки на патент, поданные по процедуре PCT, №№ WO 03/22321 и WO 03/22322, или реакционноспособные гидрофильные полимеры, такие как полимеры, описанные в патенте США №7249848. Примеры внутренних смачивающих агентов включают в себя, помимо прочего, полиамиды, такие как поли(N-винилпирролидон), поли(N,N-диметакриламид) и поли(N-винил-N-метилацетамид). Возможно также применение других полимеров, таких как гиалуроновая кислота, фосфорилхолин и т.п.
Содержание внутреннего(-их) смачивающего(-их) агента(-ов) может меняться в широком диапазоне, в зависимости от конкретных необходимых параметров. В одном варианте осуществления содержание смачивающего(-их) агента(-ов) составляет до примерно 50 масс.%, в том числе от примерно 5 до примерно 40 масс.%, в том числе от примерно 6 до примерно 40 масс.%.
Другие компоненты
Другие компоненты, которые могут содержаться в реакционной смеси и использоваться для формирования контактных линз по настоящему изобретению, включают в себя, помимо прочего, компоненты, улучшающие совместимость (такие как описанные в заявках на патент США №№2003/162862 и US 2003/125498), соединения, поглощающие ультрафиолетовое излучение, лекарственные средства, антимикробные соединения, способные к сополимеризации и неполимеризующиеся красители, разделительные агенты, реакционноспособные тонирующие средства, пигменты, их сочетания и т.п. В одном варианте осуществления содержание всех дополнительных компонентов может составлять до примерно 20 масс.%. В одном варианте осуществления реакционные смеси содержат до примерно 18 масс.% смачивающего агента, а в другом варианте осуществления от примерно 5 до примерно 18 масс.% смачивающего агента.
Разбавители
В одном варианте осуществления реакционноспособные компоненты (например, содержащий силикон компонент, 2-гидроксиэтилакриламид, гидрофильные мономеры, смачивающие агенты и/или другие компоненты) смешивают вместе с прибавлением или без прибавления разбавителя для формирования реакционной смеси.
В одном варианте осуществления используемый разбавитель имеет полярность, достаточно низкую для солюбилизации неполярных компонентов в реакционной смеси в условиях проведения реакции. Один из способов характеристики полярности разбавителей по настоящему изобретению предусматривает использование параметра растворимости Хансена, δp. В некоторых вариантах осуществления δp ниже примерно 10 и, предпочтительно, ниже примерно 6. Подходящие разбавители далее описываются в заявке на патент США №20100280146 и патенте США №6020445.
Классы подходящих разбавителей включают в себя, помимо прочего, спирты, имеющие от 2 до 20 атомов углерода, амиды, имеющие от 10 до 20 атомов углерода и являющиеся производными первичных аминов, эфиры, полиэфиры, кетоны, имеющие от 3 до 10 атомов углерода, и карбоновые кислоты, имеющие от 8 до 20 атомов углерода. С увеличением количества атомов углерода может быть также увеличено количество полярных фрагментов для обеспечения необходимого уровня смешиваемости с водой. В некоторых вариантах осуществления предпочтительными являются первичные и третичные спирты. Предпочтительные классы включают в себя спирты, имеющие от 4 до 20 атомов углерода, и карбоновые кислоты, имеющие от 10 до 20 атомов углерода.
В одном варианте осуществления разбавители выбраны из 1,2-октандиола, трет-амилового спирта, 3-метил-3-пентанола, декановой кислоты, 3,7-диметил-3-октанола, трипропилен метилового эфира (TPME), бутоксиэтилового ацетата, их смесей и т.п.
В одном варианте осуществления изобретения разбавители выбраны из разбавителей, которые имеют некоторую степень растворимости в воде. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере примерно три процента разбавителя смешиваются с водой. Примеры растворимых в воде разбавителей включают в себя, помимо прочего, 1-октанол, 1-пентанол, 1-гексанол, 2-гексанол, 2-октанол, 3-метил-3-пентанол, 2-пентанол, трет-амиловый спирт, трет-бутанол, 2-бутанол, 1-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 2-этил -1-бутанол, этанол, 3,3-диметил-2-бутанол, декановую кислоту, октановую кислоту, додекановую кислоту, 1-этокси-2-пропанол, 1-трет-бутокси-2-пропанол, EH-5 (поставляемый компанией «Ethox Chemicals»), 2,3,6,7-тетрагидрокси-2,3,6,7-тетраметилоктан, 9-(1-метилэтил)-2,5,8,10,13,16-гексаоксагептадекан, 3,5,7,9,11,13-гексаметокси-1-тетрадеканол, их смеси и т.п.
Отверждение силиконового полимера/гидрогеля и изготовление линзы
Реакционная смесь в рамках настоящего изобретения может быть отверждена с использованием любого известного процесса формования реакционной смеси при изготовлении контактных линз, включая центробежное литье и статическое литье. Способы центробежного литья описаны в патентах США №№3408429 и 3660545, а способы статического литья описаны в патентах США №№4113224 и 4197266. В одном из вариантов осуществления контактные линзы по настоящему изобретению изготавливают путем формования силиконовых гидрогелей, что является экономичным способом и позволяет точно контролировать окончательную форму гидратированной линзы. При использовании данного способа реакционную смесь помещают в форму для отливки, имеющую геометрическую форму, которую необходимо придать готовому силиконовому гидрогелю, и реакционную смесь подвергают воздействию условий, при которых полимеризуются мономеры, в результате чего получают полимер с формой, примерно соответствующей желаемой форме готовой продукции.
В одном варианте осуществления после отверждения линзу подвергают экстракции для удаления непрореагировавших компонентов, после чего линзу извлекают из формы для отливки линзы. Экстракция может проводиться с использованием обычных экстрагирующих жидкостей, таких как органические растворители, в том числе спирты, или может проводиться с использованием водных растворов.
Водные растворы - это растворы, содержащие воду. В одном варианте осуществления водные растворы по настоящему изобретению содержат по меньшей мере примерно 30 масс.% воды, в некоторых вариантах осуществления - по меньшей мере примерно 50 масс.% воды, в некоторых вариантах осуществления - по меньшей мере примерно 70 масс.% воды и в других - по меньшей мере около 90 масс.% воды. Водные растворы могут также включать в себя дополнительные растворимые в воде компоненты, такие как разделительные агенты, смачивающие агенты, антифрикционные добавки, фармацевтические и нутрицевтические компоненты, их сочетания и т.п. Разделительные агенты - это соединения или смеси соединений, которые в сочетании с водой сокращают время, необходимое для извлечения контактной линзы из формы для отливки линзы, по сравнению со временем, необходимым для извлечения такой линзы при использовании водного раствора, не содержащего разделительный агент. В одном из вариантов осуществления водные растворы содержат менее примерно 10 масс.%, и в других вариантах осуществления менее примерно 5 масс.% органических растворителей, таких как изопропиловый спирт, и в другом варианте осуществления растворы не содержат органических растворителей. В этих вариантах осуществления не требуется специальная обработка водных растворов, такая как очистка, подготовка к повторному использованию или специальные процедуры утилизации.
В различных вариантах осуществления экстракция может выполняться, например, путем погружения линзы в водный раствор или путем воздействия на линзу потока водного раствора. В различных вариантах осуществления экстракция может также включать в себя, например, один или несколько из следующих этапов: нагрев водного раствора; перемешивание водного раствора; повышение уровня вспомогательного средства для извлечения в водном растворе до уровня, достаточного для извлечения линзы; механическое встряхивание линзы или обработка линзы ультразвуком; и прибавление в водный раствор по меньшей мере одного выщелачивающего вспомогательного средства до уровня, достаточного для облегчения эффективного удаления непрореагировавших компонентов с линзы. Вышеизложенное может проводиться на партии или в ходе непрерывных процессов, с дополнительным воздействием или без дополнительного воздействия нагрева, встряхивания или обоих процессов.
Некоторые варианты осуществления также могут включать в себя применение механического встряхивания для облегчения выщелачивания и извлечения. Например, часть формы для отливки линзы, с которой соприкасается линза, может вибрировать или перемещаться назад и вперед в водном растворе. Другие варианты осуществления могут включать воздействие ультразвуковыми волнами на водный раствор.
Линзы могут быть стерилизованы с помощью известных средств, таких как, помимо прочего, обработка в автоклаве.
Свойства контактной линзы
Следует понимать, что всем описанным в настоящем документе испытаниям присуща определенная погрешность метода. Соответственно, приведенные результаты должны рассматриваться не как абсолютные значения, а как диапазоны числовых значений, ограниченные прецизионностью конкретного метода испытаний.
Кислородопроницаемость (Dk)
Кислородопроницаемость (или Dk) измеряется следующим образом. Линзы устанавливают на полярографический датчик кислорода, состоящий из золотого катода диаметром 4 мм и кольцевого серебряного анода, и закрывают сверху сеткой. Затем линзу помещают в атмосферу увлажненного O2 с концентрацией 2,1%. Количество продиффундировавшего через линзу кислорода измеряют датчиком. Линзы укладывают друг на друга для увеличения толщины или используют линзу большей толщины. Измеряют отношение толщины к величине Dk для 4 образцов, имеющих значимо различную толщину, и строят график зависимости полученного отношения от толщины линзы. Обратная величина углового коэффициента полученной зависимости представляет собой кислородопроницаемость образца. В качестве стандартных значений используют величины, полученные таким же способом для контактных линз, доступных на рынке. Для линз из балафилькона A (поставляемых компаний «Bausch & Lomb») получали значение измерения, составляющее примерно 79 баррер. Для линз из этафилькона получали значение измерения от 20 до 25 баррер. (1 баррер = 10-10 (см3 газа × см2)/(см3 полимера × сек × см рт. ст.)).
В одном варианте осуществления линзы имеют кислородопроницаемость выше чем примерно 50, в том числе выше чем примерно 60, в том числе выше чем примерно 80, в том числе выше чем примерно 100.
Общий коэффициент светопропускания
Общий коэффициент светопропускания измеряли при помощи компьютера SM для колориметрического анализа (модель SM-7-CH, производства компании «Suga Test Instruments Co. Ltd.»). Воду на поверхности образца линзы слегка удаляют, после чего образец помещают в поток света и проводят измерения. Толщину измеряли при помощи ABC Digimatic Indicator (ID-C112, производства компании «Mitsutoyo Corporation»), и провели измерение образцов толщиной от 0,14 до 0,15 мм.
Модуль упругости/Удлинение/Ударная вязкость
Модуль (или модуль упругости) измеряют с помощью траверсной головки разрывной испытательной машины с постоянной скоростью движения, оснащенной датчиком напряжения, опущенным до исходной стандартной высоты образца. Подходящей испытательной машиной является Instron®, модель 1122. Вырезанный из линзы, имеющей оптическую силу -1,00, образец в форме гантели длиной 1,33 см (0,522 дюйма), шириной головки 0,70 см (0,276 дюйма) и шейки 0,54 см (0,213 дюйма) устанавливают в зажимы и растягивают с постоянной скоростью 70 см/мин (2 дюйма/мин) до разрыва. Измеряют исходную длину образца (Lo) и длину образца при разрыве (Lf). Проводят измерения по меньшей мере пяти образцов каждой композиции, указывают среднее значение измерений. Модуль растяжения измеряется на начальном линейном фрагменте кривой нагрузка/растяжение. В одном варианте осуществления модуль упругости составляет менее 2,76 МПа (400 фунтов/кв. дюйм), в том числе менее 1,03 МПа (150 фунтов/кв. дюйм), в том числе менее 0,86 МПа (125 фунтов/кв. дюйм), в том числе менее 0,69 Мпа (100 фунтов/кв. дюйм).
Удлинение в процентах измеряют с помощью следующего уравнения:
Процент удлинения = [(Lf-Lo)/Lo]×100,
В одном варианте осуществления удлинение составляет по меньшей мере 100%, в том числе по меньшей мере 150%, в том числе по меньшей мере 200%, в том числе по меньшей мере 250%.
Ударную вязкость материала рассчитывают из энергии, необходимой для разрыва (EB) материала, деленной на объем образца, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда (длина × ширина × высота). Энергию, необходимую для разрыва материала (EB) рассчитывают по площади под кривой нагрузка/смещение.
Ударная вязкость = EB/(длина × ширина × высота).
В одном варианте осуществления ударная вязкость составляет по меньшей мере 689,5 Дж/л (100 в·фунт-сила/дюйм3), в том числе по меньшей мере 861,9 Дж/л (125 в·фунт-сила/дюйм3), в том числе по меньшей мере 1034,22 Дж/л (150 в·фунт-сила/дюйм3).
Содержание воды
Содержание воды измеряют следующим образом. Испытуемые линзы оставляют в упаковочном растворе на 24 часа. Каждую из трех испытуемых линз извлекают из упаковочного раствора с помощью аппликатора с губчатым наконечником и помещают на впитывающие салфетки, которые были смочены упаковочным раствором. С салфеткой контактируют обе стороны линзы. С помощью пинцета испытуемые линзы помещают в чаши весов и взвешивают. Два дополнительных набора образцов готовят и взвешивают, как указано выше. Чашу и линзы взвешивают три раза, среднее значение представляет собой массу во влажном состоянии.
Массу в сухом состоянии измеряют, поместив чашу весов с образцом в вакуумный термостат, предварительно нагретый до 60°C, на 30 минут. Создают вакуум до достижения по меньшей мере уровня 53,3 Па (0,4 дюймов рт. ст.). Вакуумный клапан и насос выключают, линзы сушат в течение четырех часов. Открывают продувочный клапан для восстановления в термостате атмосферного давления. Чаши извлекают и взвешивают. Содержание воды рассчитывают следующим образом:
Масса во влажном состоянии = общая масса чаши весов и линзы во влажном состоянии - масса чаши весов
Масса в сухом состоянии = общая масса чаши весов и линзы в сухом состоянии - масса чаши весов
Среднее и стандартное отклонение содержания воды рассчитывается для образцов, описанных в отчете. В одном варианте осуществления процентное содержание воды составляет от примерно 20 до 70%, в том числе от примерно 30 до 65%.
Динамический наступающий краевой угол смачивания (DCA)
Наступающий краевой угол смачивания измеряли следующим образом. Готовили по четыре образца из каждого набора, вырезая полоску шириной примерно 5 мм из центральной части линзы и уравновешивая ее в упаковочном растворе. Затем, используя микровесы Вильгельми, при температуре 23°C измеряют смачивающую способность между поверхностью материала линзы и боратным буферным раствором при погружении образца в раствор и при извлечении образца из раствора. Используют следующее уравнение:
F=2γpcosθ или θ=cos-1(F/2γp)
где F обозначает смачивающую способность, γ обозначает поверхностное натяжение исследуемой жидкости, p обозначает периметр выпукло-вогнутого образца, и θ обозначает краевой угол смачивания. Наступающий краевой угол смачивания определяется по результатам той части эксперимента по смачиванию, в которой образец погружается в упаковочный раствор. Каждый образец прошел по четыре цикла испытаний, результаты усреднили, получив наступающие краевые углы смачивания для линз.
ПРИМЕРЫ
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. В примерах, приведенных ниже, используются следующие сокращения:
| Синий ГЭМА | продукт реакции красителя активного синего 4 и ГЭМА, как описано в Примере 4 патента США № 5944853 |
| ДМА | N,N-диметилакриламид |
| HEAA | 2-гидроксиэтилакриламид |
| ГЭМА | 2-гидроксиэтилметакрилат |
| Irgacure 819 | бис(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфина оксид |
| Norbloc | 2-(2’-гидрокси-5-метакрилилоксиэтилфенил)-2H-бензотриазол |
| OH-mPDMS | полидиметилсилоксан с концевой моно-(3-метакрилокси-2-гидроксипропилокси)пропильной концевой монобутильной группой (синтез описан в заявке на патент США 2008/0004383) |
| ПВП | поли(N-винилпирролидон) (значения K указаны) |
| ТЭГДМА | тетраэтиленгликольдиметакрилат |
| ТПМЭ | трипропилен метиловый эфир |
Пример 1: Изготовление гидрогелевой контактной линзы
Готовили серию из пяти смесей, используя возрастающее количество HEAA взамен ДМА (0%, 25%, 50%, 75% и 100%), как показано ниже в таблице 1. В каждую смесь прибавляли все компоненты и смешивали на вибромельнице до полного растворения. Все смеси были прозрачными.
| Таблица 1 Составы смесей |
|||||
| Компонент | Смесь 1 (масс.%) |
Смесь 2 (масс.%) |
Смесь 3 (масс.%) |
Смесь 4 (масс.%) |
Смесь 5 (масс.%) |
| OH-mPDMS | 55,0 | 55,0 | 55,0 | 55,0 | 55,0 |
| ГЭМА | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 |
| ТЭГДМА | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| Синий ГЭМА | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,04 |
| Norbloc | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 |
| Irgacure 819 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| ДМА | 19,5 | 14,5 | 9,7 | 4,9 | 0 |
| HEAA | 0 | 4,9 | 9,7 | 14,5 | 19,5 |
| ПВП K90 | 12,16 | 12,16 | 12,16 | 12,16 | 12,16 |
| Декановая кислота (разбавитель)* |
20,26 | 20,26 | 20,26 | 20,26 | 20,26 |
| ТПМЭ (разбавитель)* |
24,75 | 24,75 | 24,75 | 24,75 | 24,75 |
| * Содержание разбавителей указано в процентах по массе от комбинации от всех компонентов. Содержание других компонентов указано в процентах по массе от реакционноспособных компонентов за исключением разбавителей |
Смеси 1-5 помещали в стеклянные флаконы, крышки с которых снимали в защитной камере с перчатками, заполненной азотом, по меньшей мере на один час. Пластиковые формы для литья контактных линз заполняли одной из смесей в защитной камере с перчатками, заполненной азотом, и помещали на расстоянии примерно три дюйма под флуоресцентными лампами Philips TL03 20 Вт на 30 минут. Линзы отверждали при комнатной температуре в атмосфере азота в течение 30 минут. Линзы выщелачивали следующим образом: сначала в 50% изопропанола: 50% боратного буферного раствора в течение 30 минут; затем в 100% изопропаноле в три цикла по 30 минут каждый; затем в 50% изопропанола: 50% боратного буферного раствора в течение 30 минут; и, в завершение, в 100% боратном буферном растворе в три цикла по 30 минут каждый.
Пример 2: Испытание на общий коэффициент светопропускания
Линзы были изготовлены из смесей 2, 3, 4 и 5, описанных выше, исключая синий ГЭМА. Проводили испытания линз на общий коэффициент светопропускания, описанный выше. Результаты приведены в Таблице 2.
Пример 3: Испытания механических свойств
Линзы, получившиеся в результате изготовления в примере 2, подвергали испытаниям на кислородопроницаемость (Dk), динамический наступающий краевой угол смачивания (DCA), содержание воды и механические свойства для определения, какое воздействие на различные свойства линз оказывает прибавление HEAA взамен ДМА.
| Таблица 2 Различные свойства линз |
|||||
| Смесь 1 | Смесь 2 | Смесь 3 | Смесь 4 | Смесь 5 | |
| Содержание воды (%) | 43,5 | 44,7 | 45,2 | 43,8 | 45,1 |
| Модуль упругости (МПа (фунтов/кв. дюйм)) | 0,89 (129,2) | 0,78 (113,1) | 0,75 (108,8) | 0,74 (106,7) | 0,62 (89,7) |
| Удлинение (%) | 188,1 | 198,6 | 224,3 | 260,3 | 310 |
| Ударная вязкость (в фунт-сила/дюйм3) | 107,4 | 109,4 | 129,7 | 168,8 | 195,9 |
| Динамический наступающий краевой угол смачивания (DCA) | 72±10° | 69±9° | 79±5° | 96±6° | 90±12° |
| Кислородопро-ницаемость (баррер) | 96 | 98 | 101 | 95 | 105 |
| Общий коэффициент светопропускания (%) | н/и | 92,3 | 92,1 | 92,3 | 92,6 |
Результаты, представленные в таблице 2, показывают, что прибавление HEAA неожиданно снижает модуль упругости контактной линзы (т.е. с 0,89 до 0,62 МПа (с 129,2 до 89,7 фунтов/кв. дюйм)) с одновременным увеличением разрывного удлинения линзы (т.е. с 188,1 до 310%) и ударной вязкости линзы (т.е. со 107,4 до 195,9). Все линзы, полученные из смесей со 2 до 5, были в высокой степени прозрачными, с общими коэффициентами светопропускания, составляющими примерно 92%. При сравнении этих линз с линзами, полученными в сравнительных примерах 1-6 в US 2011/0230589, имеющими коэффициенты светопропускания от 8,6 до 82%, линзы, полученные из полимеров по настоящему изобретению показывают значимое улучшение общего коэффициента светопропускания.
Пример 4: Отверждающие характеристики гидрогелей, содержащих HEAA
Отверждающие характеристики смеси 1 (содержащей ДМА) и смеси 5 (содержащей HEAA), представленные выше в таблице 1, изучали с помощью дифференциального сканирующего калориметра модель Q100 с приставкой photo-DSC производства компании «TA Instruments», оснащенного универсальным светодиодным модулем производства компании «Digital Light Labs» модель номер ULM-1-420. Образцы помещали на пластину, продуваемую азотом, и выдерживали сначала в течение 5 минут при температуре 25°C, затем в течение 5 минут при температуре 70°С, после этого начинали процесс фотоотверждения путем облучения с мощностью 4 мВт/см2.
Базовые кривые строились с применением сигмоидальной коррекции. Время отверждения рассчитывалось с помощью программного обеспечения TA Universal Analysis 2000. В таблице 3 ниже представлены энтальпия, время отверждения и время, необходимое для 25, 50, 75, 90, 95 и 99,5-процентного отверждения. Проводили испытания каждой смеси несколько раз, и значения в таблице представляют собой средние значения по результатам 3-4 цикла.
| Таблица 3 Результаты фотоотверждения |
||||||||
| Средние значения, полученные при отверждении |
Время до достижения экзотермического пика (мин) |
Энтальпия (Дж/г) | Время до достижения 25%-го отверждения (мин) | Время до достижения 50%-го отверждения (мин) | Время до достижения 75%-го отверждения (мин) | Время до достижения 90%-го отверждения (мин) | Время до достижения 95%-го отверждения (мин) | Время до достижения 99,5%-го отверждения (мин) |
| Смесь 1 | 0,37 | 116,17 | 0,69 | 1,41 | 2,34 | 3,34 | 4,07 | 6,24 |
| Смесь 5 | 0,43 | 124,60 | 0,54 | 1,02 | 1,52 | 2,00 | 2,42 | 4,70 |
Эти результаты показывают, что отверждение гидрогеля, содержащего HEAA (смесь 5), неожиданно оказалось более быстрым, чем у гидрогеля, содержащего ДМА (смесь 1). Далее, несмотря на уменьшенное время отверждения, линзы, изготовленные из смеси 5, также неожиданно продемонстрировали уменьшение модуля упругости, увеличение удлинения и повышение ударной вязкости, как показано в таблице 2.
Пример 5: Изготовление гидрогелевой контактной линзы
Этот пример предназначен для оценки воздействия на содержание воды при использовании HEAA вместо ДМА в стандартной смеси для силиконовой гидрогелевой линзы. Две смеси, представленные в таблице 4, были изготовлены в соответствии с описанием в примере 2. Все смеси были прозрачными.
| Таблица 4 Составы смесей |
||
| Компонент | Смесь 6 (масс.%) | Смесь 7 (масс.%) |
| OH-mPDMS | 55,0 | 55,0 |
| ГЭМА | 8,0 | 8,0 |
| ТЭГДМА | 3,0 | 3,0 |
| Синий ГЭМА | 0,04 | 0,04 |
| Norbloc | 2,2 | 2,2 |
| Irgacure 819 | 0,14 | 0,14 |
| ДМА | 31,4 | 0,00 |
| HEAA | 0,00 | 31,4 |
| ТПМЭ (разбавитель)* | 45,01 | 45,01 |
| * Содержание разбавителей показано в процентах по массе от комбинации от всех компонентов. Содержание других компонентов показано в процентах по массе от реакционноспособных компонентов за исключением разбавителей. |
Из смесей 6 и 7 были затем изготовлены контактные линзы в соответствии с описанным в примере 2. Линзы были также изготовлены из смеси 7, но за исключением синего ГЭМА. Их испытывали на общий коэффициент светопропускания, и результаты представлены в таблице 5.
Пример 6: Испытания механических свойств
Линзы, изготовленные в примере 5, подвергали анализу на динамический наступающий краевой угол смачивания (DCA) и содержание воды. Эти результаты приведены в таблице 5. Результаты показывают, что прибавление HEAA неожиданно повышало содержание воды в линзе.
| Таблица 5 Свойства линзы |
||
| Смесь 6 | Смесь 7 | |
| Содержание воды (%) | 37,2 | 44,2 |
| Динамический наступающий краевой угол смачивания (DCA) | 97±3° | 99±8° |
| Общий коэффициент светопропускания | н/и | 91,7 |
Подразумевается, что хотя настоящее изобретение описано подробно в настоящем документе, приводимое выше описание предназначено для иллюстрации и не ограничивает область применения настоящего изобретения, которая определяется в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Другие аспекты, преимущества и модификации входят в объем формулы изобретения.
1. Силиконовый полимер, имеющий общий коэффициент светопропускания, составляющий по меньшей мере примерно 90%, причем упомянутый полимер получен из реакционноспособных компонентов, содержащих (i) по меньшей мере один силиконовый компонент, который представляет собой сложный эфир (мет)акрилата, и (ii) 2-гидроксиэтилакриламид.
2. Силиконовый полимер по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один силиконовый компонент содержит по меньшей мере одну триалкилсилоксисилильную группу.
3. Полимер по п. 1, в котором по меньшей мере один силиконовый компонент выбран из соединений с формулой I:
в которой:
R1 независимо выбран из группы, включающей одновалентные реакционноспособные группы, одновалентные алкильные группы или одновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген, а также их различных комбинаций; и одновалентные силоксановые цепи, содержащие 1-50 повторяющихся звеньев Si-О, которые могут дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различных комбинаций;
где b = от 0 до 100, при этом понятно, что если b имеет значение, отличное от 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению; и
в котором по меньшей мере один R1 содержит одновалентную реакционноспособную группу.
4. Полимер по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один силиконовый компонент выбран из группы, состоящей из полидиалкилсилоксана с концевыми монометакрилоксипропиловой и моно-n-алкильными группами; бис-3-акрилокси-2-гидроксипропилоксипропил полидиалкилсилоксана; полидиалкилсилоксана с концевой метакрилоксипропиловой группой; полидиалкилсилоксана с концевыми моно-(3-метакрилокси-2-гидроксипропилокси)пропиловой и моноалкильной группами; а также их смеси.
5. Полимер по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один силиконовый компонент выбран из полидиметилсилоксанов с концевой монометакрильной группой; бис-3-акрилокси-2-гидроксипропилоксипропил полидиалкилсилоксана; и полидиалкилсилоксана с концевыми моно-(3-метакрилокси-2-гидроксипропилокси)пропиловой и монобутильной группами; и их смеси.
6. Полимер по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один силиконовый компонент содержит полидиалкилсилоксан с концевыми моно-(3-метакрилокси-2-гидроксипропилокси)пропиловой и монобутильной группами.
7. Полимер по п. 1, в котором упомянутые реакционноспособные компоненты дополнительно содержат по меньшей мере один другой гидрофильный содержащий акрильные группы мономер.
8. Полимер по п. 7, в котором упомянутый один другой гидрофильный содержащий акрильные группы мономер представляет собой ГЭМА и/или ДМА.
9. Полимер по п. 1, в котором массовое отношение (i) упомянутого по меньшей мере одного силиконового компонента и (ii) упомянутого 2-гидроксиэтилакриламида составляет от примерно 50:1 до примерно 1:5.
10. Полимер по п. 1, в котором содержание 2-гидроксиэтилакриламида составляет примерно до 10 масс. %.
11. Полимер по п. 1, в котором упомянутая реакционная смесь дополнительно содержит по меньшей мере один мономер с формулой
где R1 представляет собой Н или СН3 и R2 представляет собой Н или С1-6 алкил.
12. Силиконовый гидрогель, содержащий силиконовый полимер по п. 1.
13. Силиконовый гидрогель, полученный из реакционной смеси, содержащей (i) по меньшей мере один силиконовый компонент, который представляет собой сложный эфир (мет)акрилата и (ii) 2-гидроксиэтилакриламид.
14. Гидрогель по п. 13, в котором содержание упомянутого 2-гидроксиэтилакриламида в процентах по массе составляет от примерно 1 до примерно 25 процентов.
15. Гидрогель по п. 13, в котором реакционная смесь дополнительно содержит полиамид.
16. Контактная линза, содержащая полимер по п. 1.
17. Контактная линза, полученная из гидрогеля по п. 13.
18. Контактная линза по п. 16, в которой упомянутая контактная линза имеет удлинение, составляющее по меньшей мере 200%.
19. Контактная линза по п. 17, в которой упомянутая контактная линза имеет удлинение, составляющее по меньшей мере 200%.
20. Контактная линза по п. 16, в которой упомянутая контактная линза имеет модуль упругости ниже 0,83 МПа (120 фунтов/кв. дюйм).
21. Контактная линза по п. 17, в которой упомянутая контактная линза имеет модуль упругости ниже 0,83 МПа (120 фунтов/кв. дюйм).
22. Офтальмологическое устройство, содержащее полимер по п. 1.
23. Офтальмологическое устройство, полученное из гидрогеля по п. 14.
