DE69211152T2

DE69211152T2 - Zusammensetzungen von benetzbaren siliconhydrogels und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE69211152T2
Application number: DE69211152T
Authority: DE
Inventors: Yu-Chin Lai; Paul Valint
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1992-11-03
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2012-11-04
Also published as: ES2090710T3; CA2122251A1; CN1043428C; WO1993009154A1; EP0611379A1; CA2122251C; EP0611379B1; JPH07505169A; AU3066392A; DE69211152D1; BR9206889A; CN1074450A; JP3354571B2; US5486579A; HK1001564A1; MX9206379A

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Methode zum Verbessern der Benetzbarkeit von silkonhaltigen Hydrogel-Zusammensetzungen nützlich die Herstellung von biomedizinischen Vorrichtungen, speziell Kontaktlinsen.
Hydrogele waren eine gewünschte Materialart für die Herstellung von biomedizinischen Vorrichtungen und sind mindestens seit Wichterle, et al U.S. Patent Nr. 3.220.960 bekannt, das Hydrogele offenbart, die ein hydriertes Polymer eines Hydroxyalkyl-Acrylats oder Methacrylats, das mit einem entsprechenden Diester (Poly 2-hydroxyethyl Methacrylat bekannt als Poly-HEMA) vernetzt ist, enthalten.
Ein Hydrogel ist ein hydriertes vernetztes Polymersystem, das in einem Beharrungszustand Wasser enthält. Die physikalischen Eigenschaften des Hydrogels können weitgehend schwanken und werden meistens durch den Wassergehalt desselben bestimmt. Da die Hydrogele eine ausgezeichnete Biokompatibilität aufweisen, war das Interesse am Gebrauch der Hydrogele für biomedizinische Vorrichtungen, speziell Kontaktlinsen, sehr gross.
Im Bereich der Kontaktlinsen müssen verschiedene Faktoren zusammenspielen, um ein Material zu erhalten, dass die geeigneten Eigenschaften aufweist. Die Sauerstoffpermeabilität, die Benetzbarkeit, der Materialwiderstand und -stabilität sind nur einige der Faktoren, die sorgfältig ausgewogen werden müssen, um eine im Endergebnis brauchbare Kontaktlinse zu erreichen. Da die Cornea ihre Sauerstoffzufuhr ausschliesslich im Kontakt mit der Luft erhält, ist eine gute Sauerstoffpermeabilität eine kritische Eigenschaft für jedes Kontaktlinsenmaterial.
Es wurde entdeckt, dass gewisse vernetzte Polymermaterialien hydriert werden konnten und ihren Wassergehalt zurückhielten. Ausserdem wurde entdeckt, dass, je höher der Wassergehalt in den Kontaktlisen aus diesen vernetzten Hydrogelpolymeren war, desto grösser war die Sauerstoffpermeabilität durch die Linse zur Cornea.
Hydrogele mit einem grossen Wassergehalt haben manchmal unerwünschte mechanische Eigenschaften aufgewiesen. Zum Beispiel, derartige Hydrogele lassen sich oft nicht einfach in hydrolytisch beständige Linsen formen.
Ausserdem haben solche Materialien manchmal als Ergebnis einer geringen Reissfestigkeit Risse oder andere Brucherscheinungen gezeigt. Was nötig war, war ein haltbares Material mit einer grossen Sauerstoffpermeabilität und mit einer grossen Benetzbarkeit. Die Benetzbarkeit ist wichtigt insofern, dass, wenn die Linse nicht ausreichend benetzbar ist, sie nicht geschmiert bleibt und deshalb nicht bequem im Auge getragen werden kann. Die optimale Kontaktlinse muss nicht nur eine ausgezeichnete Sauerstoffpermeabilität sondern auch eine ausgezeichnete Tränenflüssigkeitsbenetzbarkeit aufweisen.
Silikonhaltige Materialien wurden als mögliche Materialien für Kontaktlinsen versucht und zeigten eine sehr gute Sauerstoffpermeabilität und Haltbarkeit. Die meisten silikonhaltigen Materialien sind aber weitgehend hydrophob und demzufolge unzureichend benetzbar. Ausserdem vermutet man, dass diese hydrophobe Eigenschaft zur Belästigung führt, wenn man Kontaktlinsen aus gewissen silikonhaltigen Polymeren trägt.
Aus diesem Grund sollte ein optimales Hydrogelmaterial für biomedizinische Vorrichtungen, wie zum Beispiel Kontaktlinsen, eine ideale Steifheit, eine grosse Sauerstoffpermeabilität und einen hohen Grad der Benetzbarkeit haben.
Übereinstimmend mit dieser Erfindung wurde jetzt entdeckt, dass die Oberflächenbenetzbarkeit von silikonhaltigen Hydrogelen und spezifischer Polyurethan-Silikon- Hydrogele und ethylenisch abgeschlossene Polysiloxan- Hydrogele wie (Poly)organosiloxan-Hydrogele, werden bedeutend verstärkt, wenn spezifische vinylhaltige hydrophile Monomere zusammen mit einem spezifischen acrylhaltigen hydrophilen Monomer zur Monomermischung zusammen mit dem silikonhaltigen Monomer oder Prepolymer hinzugefügt werden.
So liefert vorliegende Erfindung eine Methode zum Verbessern der Benetzbarkeit von silikonhaltigen Hydrogelen, die die Schritte (a) der Bildung einer Monomermischung, die mindestens ein silikonhaltiges Monomer, N,N-Dimethylacrylamid und ein vinylhaltiges Monomer enthält, ausgewählt aus N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyl- N-Methylacetamid, N-Vinyl-N-Ethylacetamid, N-Vinyl-N- Methylformamid, und (b) der Aushärtung der Monomermischung von Schritt (a) zur Bildung eines silikonhaltigen Hydrogels mit verbesserten Benetzungseigenschaften umfasst.
Man vermutet, dass die kombinierten vinylhaltigen Monomere und das N,N-Dimethylacrylamid-Monomer als Benetzungsagens wirken und mit den überwiegend hydrophoben silikonhaltigen Monomeren und Prepolymeren im Monomergemisch zusammenwirken, um weitgehend benetzbare Hydrogele mit einer idealen Steifheit herzustellen. Derartige sich ergebende Hydrogele sind speziell für den Gebrauch als Kontaktlinsenmaterial passend.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abbildung 1 und 2 zeigen die Wirkung auf den konstanten Koeffizienten von Polyurethanfolien, wenn das Kompositionsverhältnis von NPV zu DMA geändert wird.
Abbildung 3 zeigt die Wirkung auf den konstanten Koeffizienten von Methacrylat-enverkappten Polysiloxan- Folien, wenn das Kompositionsverhältnis von NPV zu DMA geändert wird.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Silikonhydrogele (zum Beispiel silikonhaltige Hydrogele) werden normalerweise durch Polymerisation einer Mischung zubereitet, die mindestens ein silikonhaltiges Monomer und mindestens ein hydrophiles Monomer enthält. Entweder das silikonhaltige Monomer oder das hydrophile Monomer können als Vernetzungsagens wirken (ein Vernetzer wird als ein Monomer definiert, das vielfache polymerisierbare Funktionalitäten hat), oder es kann ein separater Vernetzer verwendet werden.
Die vinylhaltigen Monomere, die in der Methode vorliegender Erfindung mit den silikonhaltigen Monomeren verwendet werden, sind N-Vinyl-Pyrrolidon, N-Vinyl-N- Methyl-Acetamid, N-Vinyl-N-Ethyl-Acetamid, N-Vinyl-N- Methyl-Formamid, N-Vinyl-Formamid, wobei N-Vinyl-Pyrrolidon (NPV) bevorzugt wird.
Die dritte wesentliche Monomerkomponente der Monomermischung ist N,N-dimethyl (Meth)Acrylamid (DMA).
Es wird bevorzugt, eine Vernetzungszusammensetzung hinzuzufügen, die mindestens eine vinylhaltige polymerisierbare Gruppe und mindestens eine acryl- oder styrolhaltige polymerisierbare Gruppe enthält, wie in der gleichzeitig mit vorliegender eingereichten und zusammen zugewiesenen U.S.-Anmeldung Nr. 07/788.071 eingetragen am 5. November, 1991 offenbart, und die wie folgt schematisch dargestellt wird (I):
in der:
V bedeutet:
A' bedeutet:
S bedeutet:
R¹ ein Alkylradikal stammend aus substituierten und nicht substituierte Kohlenwasserstoffe, Polyalkylenoxid, Poly(perfluor)alkylenoxid, dialkyl-verkapptes Polydimethylsiloxan, dialkylverrkapptes Polydimethyllsiloxan modifiziert mit Fluoralkyl- oder Fluorrether-Gruppen;
R&sub2;,-R&sub1;&sub0;, unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
Q eine organische Gruppe ist, die aromatische Anteile mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen enthält;
X,Y, y Z unabhängig voneinander O, NH oder S sind;
v' 1 oder grösser ist; und
a', s' entweder grösser als oder gleich 0 sind, und a'+s' ≥ 1.
Ein bevorzugter Vernetzungsagens ist Methacryloxyethyl-Vinylcarbonat.
Das Hinzufügen der Vernetzungsmittel der Formel I unterstützen die Copolymerisation des vinylhaltigen Monomers und N,N-dimethylacrylamids untereinander und mit anderen Monomeren und Prepolymeren, die im Monomergemisch enthalten sind, wie die relativ nichtpolaren ringhaltigen Oxazolonzusammensetzungen der allgemeinen Formel (II):
in der
R&sub1;&sub1; und R&sub1;&sub2; unabhängig voneinander H o CH&sub3; bedeuten; und
R&sub1;&sub3; und R&sub1;&sub4; unabhängig voneinander Methyl- oder Ciclohexylradikale bedeuten.
Diese ringhaltige Monomere, die der silikonhaltigen Hydrogele vorliegender Erfindung zugesetzt werden können, schliessen spezifisch 2-Isopropenyl-4,4-Dimethyl-2-Oxazolin-5-on (IPDMO), 2-Vinyl-4,4-Dimethyl-2-Oxazolin-5-on (VDMO),Cyclohexan-Spiro-4'-(2'Isopropenyl-2'-Oxazol-5'-on) (IPCO), Cyclohexan-Spiro-4'-(2'-Vinyl-2'Oxazol-5'-on) (VCO), y 2-(-1-Propenyl)-4,4-Dimethyl-Oxazol-5'-on (PDMO) ein. Die bevorzugten Oxazolone werden durch bekannte Reaktionsfolgen vorbereitet, wie sie in dem allgemein zugeteilten U.S. Patent Nr. 4.810.764 dargelegt sind. Die Menge des verwendeten Vernetzers bewegt sich zwischen ca. 0,01 bis ca. 5% des Gewichtes des in einem brauchbaren Ansatz vinylhaltigen Monomers.
Es kann jedes silikonhaltiges Prepolymer für die Bildung des Silikonhydrogels dieser Erfindung verwendet werden, wie für einen Fachtechniker offensichtlich ist. Die zu der Monomermischung hinzugefügten Monomere können Monomere oder Prepolymere sein. Ein "Prepolymer" ist ein Reaktionszwischenpolymer mit einem mittleren Molekulargewicht mit polymerisierbaren Gruppen. So versteht es sich, dass die Begriffe "silikonhaltige Monomere" und "hydrophile Monomere" Prepolymere einschliessen. In den Patenten der USA Nr. 4.136.250; 4.153.641; 4.740.533; 5.034.461 und 5.070.215 sind Beispiele für solche Monomere zu finden.
Desweiteren werden andere Bezeichnungen wie zum Beispiel "(Meth)acrylat"oder "(Meth)acrylamid" hierin verwendet, um optionale Methylsubstitutionen anzuzeigen. So, zum Beispiel, schliesst Methyl(meth)acrylat sowohl Methylacrylat als auch Methylmethacrylat ein.
Eine bevorzugte Art von passenden silikonhaltigen Monomeren sind Blockpolysiloxanylalkyl (meth)acrilische Monomere der Formel (III):
in der:
x 0 oder NR ist;
jedes R ist unabhängig Wasserstoff oder Methyl; und jedes
R' ist unabhängig eine niedrigere Alkyl- oder Phenylgruppe; und
f ist 1 oder 3 bis 10.
Solche Blockmonomere schliessen Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan, Pentamethyldisiloxanyl-methylmethacrylat, Tris(trimethylsiloxy)methacryloxi Propylsilan, Penyltetramethyldisiloxanylethyl Acetat und Methyldi (trimethylsiloxy)methacryloximethyl Silan ein.
Eine weitere bevorzugte Art von silikonhaltigen Monomeren sind die Poly(organosiloxan) Prepolymere der Formel (IV):
in der:
A eine aktivierte ungesättigte Gruppe ist, wie zum beispiel ein Ester oder Amid einer Acryl- oder Methacrylsäure;
jedes R³-R&sup6; unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe zusammengesetzt aus einem einwertigen Kohlenwasserstoffradikal oder einem halogensubstituierten, einwertigen Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, das Etherverbindungen zwischen Kohlenstoffatomen haben kann;
R&sup7; ein zweiwertiges Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen ist, und
n 0 oder eine ganze Zahl grösser oder gleich 1 ist.
Eine andere bevorzugte Art von silikonhaltigen Monomeren sind die Monomere folgender schematischen Darstellungen:
(V) E(*D*A"*D*G)a*D*A"*D*E'; oder
(VI) E(*D*G*D*A")a*D*G*D*E';
in denen:
D ein Alkyl-Diradikal, Alkyl-Cycloalkyl-Diradikal, ein Cycloalkyl-Diradikal, ein Aryl-Diradikal oder ein Alkylaryl-Diradikal mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet,
G ein Alkyl-Diradikal, ein Cycloalkyl-Diradikal, ein Alkyl-Cicloalkyl-Diradikal, ein Aryl-Diradikal oder ein Alkylaryl-Diradikal mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, und das Ether-, Thio- oder Aminverbindungen in der Hauptkette enthalten kann.
* eine Urethan- oder Ureidoverbindung bedeutet;
a minstens 1 ist,
A" ein zweiwertiges Polymerradikal bedeutes mit der formel (VII):
in der: Rs und Rs' unabhängig voneinander eine Alkyl- oder fluorsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, die Etherverbindungen zwischen Kohlenstoffatomen enthalten kann,
m ist mindestens 1, und
p ein Anteilgewicht von 400 bis 10.000 vorsieht.
E und E' unabhängig voneinander ein polymerisierbares, ungesättigtes, organisches Radikal bedeuten, dargestellt durch die Formel (VIII):
(VIII) R¹³-CH= (CH&sub2;)w-(X)x-(Z)z-(Ar)y-R¹&sup4;-
in der: R¹&sup4; ein zweiwertiges Alkylenradikal mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R¹² H oder CH&sub3; bedeutet,
R¹³ H, a (C&sub1;-C&sub6;) ASlkylradikal oder eine -CO-Y-R¹&sup5;- Gruppe, in der Y -0-, -S- oder -NH- ist und R¹&sup5; ein Alkylradikal mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist;
X -CO- oder -OCO- ist;
Z -O- oder -NH- ist;
Ar ein aromatisches Radikal mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet;
w 0 bis 6 ist,
x 0 oder 1 ist,
y 0 oder 1 ist und
z 0 oder 1 ist.
Ein bevorzugtes Urethanmonomer ist dargestellt durch die Formel (IX):
in der:
R¹&sup6; ein Diradikal eines Diisocyanats nach Beseitigung der Isocyanatgruppe ist und noch bevorzugter das Diradikal von Isophoron-Diisocyanat, und m,p und a genau wie vorher definiert sind. Am besten ist die Summe von m und a 3 oder 4, und noch besser ist a 1 und m 3 oder 4. Bevorzugt ist p mindestens 30.
Die benetzbaren silikonhaltigen Hydrogele vorliegender Erfindung können, wenn sie für Kontaktlinsenzwecke verwendet werden, eine grosse Vielfalt von Arten Hydrogel- Kontaktlinsen ergeben. Wie es bei dieser Technik gewünscht ist, sollten im allgemeinen die Hydrogel-Kontaktlinsen eine Sauerstoffpermeabilität mit DK-Werten von über ca. 20 x 10&supmin;¹¹ cm³ x cm/Sek. x cm² x mmHg (oder 20 DK-Einheiten) und vorzugsweise von über ca. 60 DK aufweisen. Sie sollten ein Young-Elastizitätsmodul in Bereich von ca. 5 bis 400 g/mm² haben, vorzugsweise über ca. 20 g/mm² gemessen nach der ASTM-Testmethode D1938. Ihr Wassergehalt sollte sich zwischen ca. 10 und 80% bewegen, und vorzugsweise zwischen 20 und 60%. Der Kontaktwinkel, der zur Messung der Benetzbarkeit der Linse dient, sollte unter ca. 80 Grad und bevorzugt unter ca. 40 Grad liegen.
Der bevorzugte Bereich der kombinierten vinylhaltigen und hydrophilen Monomer- und N,N-Dimethylacrylamid-Konzentration liegt zwischen ca. 5 Gew.-% der Polymerhydrogelmischung und ca. 80 Gew.-%, und noch bevorzugter zwischen ca. 20 Gew.-% bis ca. 60 Gew.-%. Das Gewichtsverhältnis des vinylhaltigen Monomers zum N,N-dimethylacrylamid liegt zwischen ca. 40:1 und ca. 1:40, und vorzugsweise über 1:1.
Vorliegende Erfindung sieht auch gefertigte Artikel vor, die für biomedizinische Vorrichtungen, wie zum Beispiel Kontaktlinsen, chirurgische Vorrichtungen, Herzklappen, Gefässersatz, intrauterine Vorrichtungen, Membranen und andere dünnschichten Materialien, Diaphragmas, chirurgische Implantate, Blutgefässe, künstliche Ureter, künstliche Brustgewebe und Membranen, die mit der Körperflüssigkeit ausserhalb des Körpers in Kontakt kommen, wie zum Beispiel Membranen für Nieren- Dialyse und Herz/Lungen-Apparate, Katheter, Mundschutzvorrichtungen, Zahnüberzüge, intraokuläre Vorrichtungen und speziell Kontaktlinsen.
Wie bekannt wird Blut zum Beispiel sofort und schnell schadhaft, wenn es mit einer künstlichen Oberfläche in Berührung kommt. Für Prothesen und Vorrichtungen, die zusammen mit Blut verwendet werden, ist das Design einer synthetischen Oberfläche, die gegenüber Blut antithrombogen und nicht hämolytisch ist, notwendig.
Der Begriff "geformte Artikel für biomedizinische Gebrauchszwecke" oder "biomedizinische Vorrichtungen" bedeutet, dass die hier offenbarten Materialien physikalisch-chemische Eigenschaften haben, die sie passend für langdauerenden Kontakt mit lebendem Gewebe, Blut und Schleimhäuten machen.
Obgleich der genaue Mechanismus gegenwärtig nicht voll verstanden wird, scheinen die Benetzungsmittel, die in vorliegender Erfindung verwendet werden, die Ablagerungsprobleme, die normalerweise hiermit verbunden sind, zu reduzieren, und man glaubt, dass dies durch die grosse Hydrophobie oder die hydrophoben silikonhaltigen Monomere verursacht ist.
Ausserdem reduzieren die Benetzungsmittel vorliegender Erfindung bedeutend den Kontaktwinkel der Oberfläche - ein klares Zeichen für die Techniker des Bereiches, dass eine verstärkte Benetzung stattgefunden hat. Die resultierenden, neuen Hydrogele, die die Benetzungsmittel vorrliegender Erfindung enthalten waren unerwarteterweise hydrolytisch beständig, innerhalb eines akzeptierbaren Bereiches, während sie nur einen akzeptierbaren Grad von Ablagerungsansammlung aufwiesen.
Zwei in vorliegender Erfindung in Betracht gezogene vorgezogene Arten von silikonhaltigen Monomeren sind urethanhaltige Prepolymere und ethylenisch abgeschlossenes Polysiloxan mit einem Gehalt an Monomeres wie weiter oben beschrieben, wie zum Beispiel am meisten bevorzugt α,ωBis (methacryoxyalkyl)polysiloxan.
Die hier offenbarten und resultierenden Polymere und Copolymere können in Wasser gekocht und/oder im Autoklav behandelt werden, ohne dass sie beschädigt werden, weshalb eine Sterilisation möglich ist. So kann zum Beispiel ein mit den offenbarten Polymeren und Copolymeren geformter Artikel in der Chirurgie verwendet werden, Bereich, in dem ein Produkt benötigt wird, das mit lebendem Gewebe oder mit den Schleimhäuten kompatibel ist.
Die in dieser Erfindung verwendeten Monomermischungen können ohne weiteres in Gussformstücke durch konventionelle Methoden ausgehärtet werden, wie zum Beispiel UV-Polymerisation oder thermische Polymerisation oder Kombinationen hiervon, wie sie im allgemeinen für die Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen verwendet werden. Typische Initiatoren der thermischen Polymerisation durch Zusatz von freien Radikalen sind organische Peroxide, wie zum Beispiel Acetalperoxid, Lauroylperoxid, Decanoylperoxid, Stearoylperoxid, Benzoylperoxid, Tertiärbutylperoxipivalat und Peroxidicarbonat, die in einer Konzentration von etwa 0,01 bis 1 Gew.-% der gesamten Monomermischung verwendet weden. Typische UV-Initiatoren sind die im Bereich bekannten, wie zum Beispiel Benzoinmethylether, Benzomethylether, Darocure 1173, 1164, 2273, 1116, 2959, 3331 (EM Industries) und Irgacure 651 und 184 (Ciba-Geigy).
Die Polymerisation der Monomermischung dieser Erfindung kann in Gegenwart eines Verdünners durchgeführt werden. Das Polymerisationsprodukt hat dann die Form eines Gels. Wenn der Verdünner nicht wässrig ist, muss er aus dem Gel entfernt und durch Wasser ersetzt werden, und zwar durch Anwendung der Extraktions- und Hydrationsprotokolle, die den Technikern des Bereiches gut bekannt sind.
Es ist auch möglich, die Polymerisation in Abwesenheit des Verdünners durchzuführen, um Xerogel zu erhalten. Diese Xerogele können dann hydriert werden, um die Hydrogele zu bilden, wie es im technischen Bereich gut bekannt ist.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Polymerisationsinitiatoren kann das Copolymer vorliegender Erfindung auch andere Monomere einschliessen, wie es für die Techniker des Bereiches klar sein muss. Zum Beispiel kann die Monomermischung zusätzliche hydrophile Monomere, Farbstoffe, Härtemittel oder UV-absorbierende und Abschreckmittel einschliesen, wie die in der Kontaktlinsentechnik bekannten.
Die Polymere dieser Erfindung können zu Kontaktlinsen durch Schleudergussverfahren (wie die in den U.S. Patenten Nr. 3.408.429 und 3.4496.254 offenbarten), Blockformverfahren (wie die in den U.S. Patenten Nr. 4.084.459 und 4.197.266 offenbarten), Kombinationen dieser Methoden oder nach irgendeiner anderen bekannten Methode für die Herstellung von Kontaktlinsen geformt werden. Die Polymerisation kann entweder in einer Schleudergussform oder in einer stationären Gussform für eine gewünschte Kontaktlinsenform durchgeführt werden. Die Linse kann weiter, je nach Bedarf, einer mechanischen Endbearbeitung unterzogen werden. Die Polymerisation kann auch in einer passenden Gussforrm oder in einem passenden Behälter erfolgen, um Knöpfe, Platten oder Stangen zu formen, die dann verarbeitet werden können (z. Beispiel geschnitten oder auf der Drehbank oder mit Laser geschliffen), um eine Kontaktlinse mit einer gewünschten Form herzustellen.
Die Hydrogele vorliegender Erfindung sind sauerstofftragend, hydrolytisch beständig, biologisch inert und transparent. Die Monomere und Prepolymere, die übereinstimmend mit dieser Erfindung verwendet werden, werden ohne weiteres polymerisiert, um dreidimensionale Vernetzungen zu bilden, die den Transport von Sauerstoff erlauben und optisch klar, stark und hydrophil sind.
Die relative Weichheit oder Härte der aus dem resultierenden Polymer dieser Erfindung hergestellten Linsen kann geändert werden, indem das Molekulargewicht des Polysiloxan-Prepolymers endverkappt mit der aktivierten, ungesättigten Gruppe reduziert oder erhöht wird, oder durch die Änderung des Prozentsatzes des Comonomers. Wenn das Verhältnis der Polysiloxan-Einheiten zu den endverkappten Einheiten ansteigt, steigt auch die Weichheit des Materials an.
Folgende Beispiele sollen dienen, um vorliegende Erfindung zu veranschaulichen:
Nachstehend verwendete Abkürzungen werden wie folgt definiet:
NVP ist N-Vinyl Pyrrolidon
DMA ist N,N-dimethul Acrylamid
HEMAVc ist Methacryloxyethyl Vinyl Carbonat
TRIS ist Methacryloxypropyl-tris(trrimethylsiloxy) Silan
IDS3H ist ein Urethan-Prepolymer hergeleitet von Isophorron Diisocyanat, Diethylen Glycol, Polysiloxandiol verkappt mit 2-Hydrroxyethyl Methacrylat
M&sub2;Dx ist ein α,ω-bis(Methacryloxyalkyl)-Polysiloxan
VDMO ist 2-Vinyl-4,4-Dimethyl-2-Oxazolin-5-on

BEISPIELE 1-6

Polyurethan-Silikon-Hydrogele

Es wurden sechs Polyurethan-Hidrogel-Filme mit folgenden Bestandteilen zubereitet:
a) IDS3H, 30 Teile;
b) TRIS, 30 Teile;
c) NVP, variiert zwischen 0 und 40 Teilen;
d) DMA, variiert zwischen 40 und 0 Teilen (NVP + DMA = 40 Anteile)
e) Methacryloxyethylvinyl-Carbonat (Vernetzer HEMAVc) 0,3% der NVP-Menge.
f) n-Hexanol 40 Teile;
g) Darocur-1173 (UV-Initiator) 0,2 Teile.
Diese Formeln wurden UV-ausgehärtet, gefolgt von der Ethanolextraktion und Hydration mit kochendem Wasser, wie aus der Technik bekannt, um resultierende Hydrogelfilme mit folgenden Eigenschaften (Wassergehalt und konstanter Koeffizient) zu erreichen. Die Abbildung 1 zeigt die resultierenden Filme der Beispiele 1-6 mit einem Koordinatenpunkt für jeden Film. Tabelle 1
In Abb. 1 ist das Verhältnis konst. Koeffizient/Komposition gezeigt.

BEISPIEL 7

Polyurethan-Hydrogel

Es wurde ein Ansatz mit denselben Bestandteilen und denselben Gewichtsverhältnissen wie im Beispiel 4 vorbereitet, ausser dass 3 Teile NVP und 1 Teil DMA durch 1 Teil VDMO ersetzt wurden. Der Ansatz wurde in Filme gegossen und wie im Beispiel 1-6 verarbeitet. Die resultierenden Hydrogelfilme hatten folgende Eigenschaften: Wassergehalt 40%; konstanter Koeffizient 110 Gr/mm².

BEISPIELE 8-11

Polyurethan-Silikon-Hydrogele

Es wurden Polyurethan-Ansätze mit den Bestandteilen der Beispiele 1-6 aber mit unterschiedlichen Teilverhältnissen, wie aus Tabelle 2 hervorgeht, zubereitet.
a) IDS3H & b) TRIS, je 34 Teile;
c) NVP & d) DMA, 32 Teile zusammen;
e) n-Hexanol, f) HEMAVc y g) Darocure-1173, dieselben Teile wie in den Beispielen 1-6.
Die Ansätze wurden gegossen und in derselben Weise verarbeitet wie in den Beispielen 1-6, mit den in Tabelle 2 gezeigten Daten für Wassergehalt und konstanten Koeffizient. Abbildung 2 zeigt die resultierenden Filme der Beispiele 8-11, mit einem Koordinatenpunkt für jeden Film. Tabelle 2
Das Verhältnis konstanter Koeffizient/Komposition geht ausserdem aus Abbildung 2 hervor.

BEISPIELE 12-15

M&sub2;Dx-basierte Hydrogelfilme

Es wurden folgende Silikon-Hydrogel-Ansätze zubereitet und nach dem Vorgehen von Beispielen 8-11 in Hydrogelfilme gegossen. Abbildung 3 zeigt die resultierenden Filme der Beispiele 8-11 mit einem Koordinatenpunkt für jeden Film. Die Bestandteile des Ansatzes waren:
a) M&sub2;Dx, 13 Teile
b) TRIS, 47 Teile
c) NVP & d) DMA, 40 Teile zusammen
e) n-Hexanol, 40 Teile
f) HEMAVc, 0,3 Teile der NVP-Menge
g) Darocur, 0,2 Teile
Das Verhältnis konstanter Koeffizient/Komposition geht aus Abbildung 3 hervor.

BEISPIEL 16

Abguss von Hydrogel-Linsen

Eine Monomermischung der Formel von Beispielen 4, 9, 12 wurde durch einen Einwegfilter mit 1,2 µm Milliporen in ein sauberes Glasfläschchen gefiltert. Unter einer inerten Stickstoffatmosphäre wurden 60-90 µl der Mischung auf eine saubere Plastikgusshälfte gespritzt und dann mit einer zweiten Plastikgusshälfte bedeckt. Die Gusshälften wurden dann zusammengedrückt und 90 Minuten Lang unter UV-Licht (4200 Microwatt/cm²) ausgehärtet. Danach wurden die Gusshälften mechanisch geöffnet und in einen Kochbecher gegeben, der wässriges Ethanol enthielt. Die Linsen wurden innerhalb 1 Stunde aus den Gusshälften genommen, dann mit Ethanol 48 Stunden lang extrahiert und 4 Stunden lang in destilliertem Wasser gekocht. Die resultierenden Linsen wurden hinsichtlich ihrer kosmetischen Qualität, der Zytotoxizität und der Abmessungen inspiziert. Die bei der Inspektion akzeptierten Linsen wurden thermisch in einer Phosphatpuffersalzlösung desinfiziert, bevor die Bewertung für die Anwendung im Auge erfolgte.

BEISPIEL 17

Klinische Bewertung

Die in Beispiel 12 beschriebenen im Blockformverfahren hergestellten Polyurethan-Linsen wurden mit Hilfe von sechs bis zehn Patienten bewertet. In jedem Test wurde in einem Auge eine Poly(HEMA)-Kontroll-Linse getragen und die Testlinse im anderen Auge. Die Linsen wurde nach mindestens einer Stunde, und vorzugsweise nach 5 Stunden oder mehr, auf die Benetzbarkeit und auf Ablagerungen auf der Oberfläche untersucht. Die Bewertungsskala für die Oberflächenbenetzbarkeit war 0-4, wobei 0 2/3 der vorderen, nicht durch die Tränenschicht benetzten Oberfläche darstellt und 4 eine komplette Benetzung bedeutet. Die Ablagerungsskala war auch 0-4, wobei 0 keine Oberflächenablagerungen und 4 vielfache Ablagerungen mit einem Durchmesser vn 0,5 mm oder grösser darstellen. Die Ergebnisse der Linsen des Kontrollansatzes (übereinstimmend mit Beispiel 4) zeigten 3,0 für die Benetzung und 0,4 für Ablagerungen nach fünf Stunden Tragen. Die Ergebnisse der Linsen mit 1 Teil VDMO (Formel von Beispiel 7) zeigten eine Bewertung der Benetzung von 3,3 und eine Bewertung der Ablagerungen vn 0,7 nach 5 Stunden Tragen.

Claims

1. Eine Methode zum Verbessern der Benetzbarkeit von silikonhaltigen Hydrogelen, die die Schritte (a) der Bildung einer Monomermischung, die mindestens ein silikonhaltiges Monomer, N,N-Dimethylacrylamid und ein vinylhaltiges Monomer enthält, ausgewählt aus N- Vinylpyrrolidon, N-Vinyl-N-Methylacetamid, N-Vinyl-N- Ethylacetamid, N-Vinyl-N-Methylformamid, und (b) der Aushärtung der Monomermischung von Schritt (a) zur Bildung eines silikonhaltigen Hydrogels mit verbesserten Benetzungseigenschaften umfaßt.

2. Eine Methode nach Anspruch 1, in der besagtes vinylhaltiges Monomer N-Vinylpyrrolidon ist.

3. Eine Methode nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in der besagtes silikonhaltiges Monomer ein urethanhaltiges Prepolymer, ein ethylenisch abgeschlossenes, polysiloxanhaltiges Prepolymer, ein Poly(organosiloxan)-Prepolymer ist, dargestellt durch die Formel:

worin

A eine aktivierte, ungesättigte Gruppe ist,

jedes R³-R&sup6; unabhängig voneinander ausgewählt ist aus einem einwertigen Kohlenwasserstoffradikal oder einem halogensubstituierten, einwertigen Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, das Etherverbindungen zwischen Kohlenstoffatomen haben kann,

R&sup7; ein zweiwertiges Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen ist, und

n 0 oder eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist oder ein voluminöses Polysiloxanylalkyl-(Meth)acryl- Monomer mit der Formel:

worin

X 0 oder NR ist,

jedes R unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl ist, und

jedes R' unabhängig voneinander eine niedrigere Alkyl- oder Phenylgruppe ist, und

f 1 oder 3 bis 10 ist.

4. Eine Methode nach Anspruch 3, in der besagtes voluminöses Polysiloxanyl-(Meth)acryl-Monomer ausgewählt ist aus Methacryloxypropyl-Tris(trimethylsiloxy)silan, Pentamethyldisiloxyanylmethylmethacrylat, Tris(trimethylsiloxy)methacryloxypropylsilan, Phenyltetramethyldisiloxyanylethylacetat und Methyldi(trimethylsiloxy)methacryloxymethylsilan.

5. Eine Methode nach Anspruch 3, in der besagtes silikonhaltiges Monomer ein urethanhaltiges Prepolymer mit der folgenden schematischen Darstellung ist:

E(*D*A"*D*G)a*D*A"*D*E' oder

E(*D*G*D*A")a*D*G*D*E',

worin

D ein Alkyl-Diradikal, ein Alkylcycloalkyl- Diradikal, ein Cycloalkyl-Diradikal, ein Aryl- Diradikal oder ein Alkylaryl-Diradikal mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet,

G ein Alkyl-Diradikal, ein Cycloalkyl-Diradikal, ein Alkylcycloalkyl-Diradikal, ein Aryl-Diradikal oder ein Alkylaryl-Diradikal mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, und das Ether-, Thio- oder Aminverbindungen in der Hauptkette enthalten kann,

* eine Urethan- oder Ureidverbindung bedeutet,

a mindestens 1 ist,

A" ein zweiwertiges Polymerradikal bedeutet mit der Formel:

worin

Rs und Rs' unabhängig voneinander eine Alkyl- oder fluorsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, die Etherverbindungen zwischen Kohlenstoffatomen enthalten kann,

m mindestens 1 ist, und

p ein Anteilgewicht von 400 bis 10.000 vorsieht,

E und E' unabhängig voneinander ein polymerisierbares, ungesättigtes, organisches Radikal bedeuten, dargestellt durch die Formel:

R¹³-CH= (CH&sub2;)w-(X)x-(Z)z-(Ar)y-R¹&sup4;-

worin

R¹&sup4; ein zweiwertiges Alkylenradikal mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet,

R¹² H oder CH&sub3; bedeutet,

R¹³ H, ein (C&sub1;-C&sub6;) Alkylradikal oder eine -CO-Y-R¹&sup5;- Gruppe, in der Y -O-, -S- oder -NH- ist und R¹&sup5; ein Alkylradikal mit 1 bis 12 Kohienstoffatomen ist,

X -CO- oder -OCO- ist,

Z -O- oder -NH- ist,

Ar ein aromatisches Radikal mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet,

w 0 bis 6 ist,

x 0 oder 1 ist,

y 0 oder 1 ist, und

z 0 oder 1 ist.

6. Eine Methode nach Anspruch 5, in der besagtes urethanhaltiges Prepolymer durch die folgende Formel dargestellt ist:

worin

R¹&sup6; ein Diradikal eines Diisocyanats nach Beseitigung der Isocyanatgruppe ist und m, p und a genau wie vorher definiert sind.

7. Eine Methode nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in der besagte Monomermischung N,N-Dimethylacrylamid und N-Vinylpyrrolidon enthält.

8. Eine Methode nach Anspruch 7, in der besagte Monomermischung entweder ein urethanhaltiges Prepolymer oder ein ethylenisch abgeschlossenes, polysiloxanhaltiges Monomer enthält.

9. Eine Methode nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in der besagte Monomermischung außerdem eine relativ nichtpolare, ringhaltige Zusammensetzung enthält, ausgewählt aus 2-Vinyl-4,4-dimethyl-2-oxazolin-5-on, 2-Isopropenyl-4,4-dimethyl-2-oxazolin-5-on, Cyclohexan-spiro-4'-(2'-isopropenyl-2'-oxazol-5'-on), Cyclohexan-spiro-4'-(2'-vinyl-2'-oxazol-5'-on) und 2- (1-Propenyl)-4,4-dimethyl-oxazon-5-on.

10. Eine Methode nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in der besagte Monomermischung außerdem ein Vernetzungsmittel mit der folgenden allgemeinen schematischen Darstellung enthält:

worin

V folgendes bedeutet:

A' folgendes bedeutet:

S folgendes bedeutet:

R1' ein Alkylradikal ist, abgeleitet von substituierten und nichtsubstituierten Kohlenwasserstoffen, Polyalkylenoxid, Poly(perfluor) alkylenoxid, mit Dialkyl verkapptem Polydimethylsiloxan, mit Dialkyl verkapptem Polydimethylsiloxan, das mit Fluoralkyl- oder Fluorether-Gruppen modifiziert ist,

R2'-R10' unabhängig voneinander H oder Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind,

Q eine organische Gruppe ist, die aromatische Anteile mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen enthält,

X, Y und Z unabhängig voneinander O, NH oder S sind,

v' 1 oder größer ist, und

a', s' unabhängig voneinander größer als oder gleich 0 sind und a' + s' ≥ 1.

11. [)ie Methode nach Anspruch 10, in der besagtes Vernetzungsmittel Methacryloxyethylvinylcarbonat ist.

12. Eine durch eine Methode nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch gebildete silikonhaltige Hydrogelzusammensetzung.

13. Eine aus einer Hydrogelzusammensetzung nach Anspruch 12 hergestellte biomedizinische Vorrichtung.

14. Eine Kontaktlinse nach Anspruch 13.