ES2251471T3

ES2251471T3 - Proceso para cobertura de una superficie.

Info

Publication number: ES2251471T3
Application number: ES01919255T
Authority: ES
Inventors: Lynn Cook Winterton; John Martin Lally; Michael F. Rubner; Yongxing Qiu
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2006-05-01
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: JP5153982B2; JP2003522241A; ATE309292T1; AR027348A1; WO2001057118A2; DE60114767T2; US7022379B2; TWI292410B; AU2001246414A1; US20040224098A1; US6793973B2; DE60114767D1; EP1252222B1; WO2001057118A3; US20010048975A1; EP1252222A2

Abstract

Un método para cubrir un sustrato polimérico, que incluye los pasos de formación de una solución, la cual contiene un material negativamente cargado y un material positivamente cargado en una cantidad tal que la relación de carga molar de dicha solución es de entre 3:1 y 100:1; mantenimiento del pH de dicha solución dentro de un rango tal que dicho material negativamente cargado y dicho material positivamente cargado permanecen estables dentro de dicha solución; y aplicación de dicha solución a dicho sustrato para formar sobre él una cobertura, teniendo dicha cobertura sobre dicho sustrato por lo menos dos capas de manera que una de tales capas incluya dicho material negativamente cargado y otra de tales capas incluya dicho material positivamente cargado

Description

Proceso para cobertura de una superficie.

En general la presente invención se relaciona con un método para tratar materiales poliméricos, tales como dispositivos biomédicos y lentes de contacto. En particular, la presente invención está dirigida a un método de alteración de la naturaleza hidrófoba o hidrofílica de la superficie polimérica de un dispositivo biomédico, mediante la aplicación de una breve inmersión sencilla en una solución poliiónica para formar una cobertura tipo capa por capa.

Muchos dispositivos usados en aplicaciones biomédicas requieren que el interior del dispositivo tenga una propiedad mientras que la superficie del dispositivo tenga otra. Por ejemplo, los lentes de contacto pueden tener una alta permeabilidad al oxígeno a través del lente para mantener buena salud corneal. Sin embargo, los materiales que exhiben una permeabilidad al oxígeno excepcionalmente alta (por ejemplo polisiloxanos) son típicamente hidrófobos y se adherirán al ojo. Así, un lente de contacto generalmente tiene un corazón o material interior que es altamente permeable al oxígeno e hidrófobo, y una superficie que ha sido tratada o cubierta para incrementar las propiedades hidrofílicas, dejando así que el lente se mueva libremente en el ojo sin adherir excesivas cantidades de lípidos y proteínas de la lágrima.

Para modificar la naturaleza hidrofílica de un material de lente de contacto relativamente hidrófobo, un lente de contacto puede ser tratado con un tratamiento de plasma. Por ejemplo, una técnica de tratamiento de plasma es divulgada en la publicación PCT número WO 96/31793. Sin embargo, algunos procesos de tratamiento de plasma requieren de una inversión monetaria significativa en ciertos equipos. Además, el tratamiento de plasma requiere que el lente esté seco antes de ser expuesto al plasma. Así, los lentes que están húmedos desde los procesos iniciales de hidratación o extracción, deben ser secados, imponiendo así los costos adicionales de obtener equipos de secado, así como tiempo adicional en el proceso total de producción del lente.

Como resultado, se han desarrollado un número de métodos para alterar consistentemente y permanentemente las propiedades superficiales de los biomateriales poliméricos, tales como lentes de contacto. La publicación PCT número WO 99/35520 describe el proceso de absorción de polímero capa por capa (CpC). El proceso incluye sumergir breve y consecutivamente un sustrato en materiales poliiónicos opuestamente cargados hasta que se forma una cobertura del espesor deseado. Sin embargo, aunque ésta técnica suministra una efectiva técnica de deposición de polielectrolito para los biomateriales, tales como lentes de contacto, aún existe necesidad de una mejora adicional. Por ejemplo, con éste proceso de inmersión breve capa por capa, la cobertura podría requerir múltiples pasos de inmersión, que toman una cantidad sustancial de tiempo de aplicación. Como resultado, los costos de fabricación pueden incrementarse frecuentemente debido a la cantidad de tiempo e inmersión requeridos para cubrir suficientemente el sustrato.

Como tal, existe actualmente la necesidad por un método mejorado de cobertura de un material, tal como un lente de contacto, con capas de polielectrolito (poliiónicas). En particular, existe la necesidad de una técnica mejorada de deposición poliiónica que requiera menos tiempo y solución de inmersión que la técnica de deposición capa por capa, previamente descrita.

De acuerdo con esto, un objeto de la presente invención es suministrar un método mejorado de tratamiento de polímeros, tales como lentes oftálmicos, para alterar propiedades superficiales.

Otro objeto de la presente invención es suministrar un método mejorado de tratamiento de polímeros con materiales poliiónicos para alterar la naturaleza hidrofóbica ó hidrofílica de sus superficies.

Aún otro objeto de la presente invención es suministrar un método mejorado de cobertura de un sustrato polimérico con un material poliiónico para alterar las propiedades superficiales del sustrato. Otro objeto de la presente invención es suministrar un método mejorado de cobertura de un sustrato polímero con un material polianiónico y uno policatiónico.

Otro objeto de la presente invención es suministrar un método de cobertura de sustrato polímero con capas de un polianión y policatión en un período de tiempo relativamente corto.

Otro objeto de la presente invención es suministrar un método de aplicación de capas de un polianión y un policatión a un sustrato en una sola inmersión breve.

Estos y otros objetos de la presente invención son logrados mediante el suministro de un método de aplicación de una solución poliiónica a un material sustrato, tal como un lente de contacto. El método de la presente invención puede, en la mayoría de los alcances aplicar sucesivas capas de material poliiónico sobre el sustrato con sólo una breve inmersión del sustrato en la solución poliiónica.

Así, la invención se relaciona en un aspecto con un método de cobertura de un sustrato polimérico, incluyendo los pasos de

formación de una solución que contiene material positivamente cargado y material negativamente cargado en una cantidad tal que la relación de carga molar de la mencionada solución varía desde cerca de 3:1 hasta cerca de 100:1.

mantenimiento del pH de la mencionada solución dentro de un rango tal que dicho material negativamente cargado y dicho material positivamente cargado permanecen estables dentro de dicha solución; y

aplicación de dicha solución a dicho sustrato para formar una cobertura sobre él; dicha cobertura sobre dicho sustrato tiene por lo menos dos capas de manera que una de dichas capas incluye dicho material negativamente cargado y otra de las dichas capas incluye dicho material positivamente cargado.

De acuerdo con la presente invención, se emplea una solución poliiónica para cubrir el sustrato. En general la solución poliiónica contiene por lo menos un material policatiónico y por lo menos un material polianiónico, aunque puede emplearse más de uno de cada material poliiónico. En un alcance, por ejemplo, la solución poliiónica es una solución bicomponente que contiene un policatión y un polianión.

Típicamente un material policatiónico de la presente invención puede incluir cualquier material del que se conoce que tiene una pluralidad de grupos cargados positivamente a lo largo de una cadena de polímero. Por ejemplo, en un alcance el material policatiónico incluye poli (clorhidrato de alilamina). Del mismo modo, un material polianiónico de la presente invención puede incluir cualquier material del que se conoce que tiene una pluralidad de grupos cargados negativamente a lo largo de una cadena de polímero. Por ejemplo, en un alcance, el material polianiónico incluye ácido poliacrílico. De acuerdo con la presente invención, un material policatiónico se combina con un material polianiónico para formar la solución poliiónica. En general los componentes poliiónicos son añadidos en cantidades no estequiométricas de manera que uno de los componentes está presente en la solución en una cantidad mayor que el otro componente. En particular, la relación de carga molar, tal como es definida aquí, puede ser desde cerca de 3:1 hasta cerca de 100:1. En ciertos alcances, la relación de carga molar es 10:1 (polianión:policatión).

Mediante el incremento de la relación de carga molar, una solución poliiónica de la presente invención puede ser autocascada sobre un sustrato. En otras palabras, cuando el sustrato es brevemente sumergido dentro de la solución, se pueden depositar sobre el sustrato capas alternantes de componentes poliiónicos. Por ejemplo en un alcance, cuando el sustrato es brevemente sumergido en la solución, se juntan capas polianiónica-policatiónica-polianiónica repetidamente alternantes.

Además de contener componentes poliiónicos, una solución poliiónica de la presente invención puede contener también otros varios materiales. Por ejemplo, la solución poliiónica puede contener antimicrobianos, antibacterianos, material para absorber la radiación, inhibidores de crecimiento celular, etc

De acuerdo con la presente invención, es típicamente deseable mantener el pH de la solución dentro de cierto rango. El mantenimiento del pH puede ayudar a prevenir la precipitación de uno de los componentes poliiónicos desde la solución. De acuerdo con ello, en un alcance, el pH es mantenido dentro de +/- 0,5 de un pH apropiado. Preferiblemente el pH es mantenido dentro de +/- 0,1 de un pH apropiado. En general el pH apropiado para una solución dada depende, al menos parcialmente, de los materiales poliiónicos seleccionados y puede ser determinado por cualquier método adecuado común y conocido.

Como se resaltó arriba, después de formar la solución poliiónica de acuerdo con la presente invención, un material sustrato es generalmente brevemente sumergido en la solución de modo que él resulta suficientemente cubierto. En general, un material sustrato de la presente invención puede ser hecho desde cualquier material polimérico. En particular, un material sustrato de la presente invención puede ser hecho desde materiales poliméricos permeables al oxígeno. Por ejemplo, algunos ejemplos de materiales sustrato adecuados incluyen, pero no están limitados a los materiales poliméricos divulgados en la patente U.S. número 5.760.100.

En algunos alcances, el sustrato puede también ser preacondicionado para incrementar la habilidad de la solución poliiónica para cubrir el sustrato. En un alcance, por ejemplo, puede usarse un proceso de aplicación capa por capa para formar una primera capa de cobertura sobre el sustrato. Esta primera capa de cobertura puede hacer la superficie lo suficientemente áspera para que la solución de la última cobertura de inmersión breve simple, de ésta invención, pueda adherirse mejor a la superficie del sustrato.

Además, en otro alcance, puede aplicarse inicialmente al sustrato una solución solvente para preacondicionamiento. La aplicación de un solvente, tal como una solución de alcohol, en presencia de un componente poliiónico o de múltiples componentes poliiónicos, puede permitir que el sustrato se hinche. Después del hinchamiento, puede entonces ser removido el sustrato de la solución solvente y luego sumergido brevemente en una solución poliiónica de modo que él se encoja. El encogimiento del sustrato puede entrampar el(los) componente(s) poliiónico(s) dentro del sustrato. Como resultado, en algunos alcances, la última solución de inmersión breve simple de la presente invención, se adhiere más fácilmente a la superficie del sustrato cuando es aplicada allí.

En contraste con los procesos capa por capa aquí mencionados, un proceso de la presente invención puede aplicar capas alternantes de una solución poliiónica al sustrato con sólo una breve inmersión, economizando así una cantidad sustancial de tiempo. Por ejemplo, pueden aplicarse coberturas que van desde aproximadamente 40 ángstrom hasta aproximadamente 1.000 ángstrom, en una simple inmersión breve. Además, el tiempo de aplicación de tal cobertura puede ser menor a 6 minutos e incluso puede ser tan bajo como un minuto.

Adelante se discuten en mayor detalle otros objetos, rasgos y aspectos de la presente invención.

Ahora se hará referencia en detalle a los alcances de la invención, uno ó más ejemplos de los cuales son explicados adelante. Cada ejemplo es suministrado como explicación de la invención, no como limitación de la misma. En efecto, será claro para los expertos que pueden hacerse varias modificaciones y variaciones a la presente invención, sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, los rasgos descritos e ilustrados como parte de un alcance, pueden ser usados en otro alcance para dar un alcance ulterior. Así, se entiende que la presente invención cubre tales modificaciones y variaciones como vienen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes. Otros objetos, aspectos y rasgos de la presente invención son divulgados, o son obvios a partir de la descripción detallada que sigue. Debe ser claro para alguien con un nivel de destreza normal que la presente discusión es una descripción de alcances ejemplarizantes únicamente, y no es el propósito limitar los aspectos más amplios de la presente
invención.

En general la presente invención está dirigida a un método mejorado de cobertura de material sustrato, tal como lentes de contacto, con una solución de materiales positiva y negativamente cargados, tales como materiales poliiónicos. En particular, la presente invención se dirige a un proceso que emplea una solución de cobertura que incluye tanto un polianión y un policatión mantenidos a cierto nivel de pH. Se ha descubierto que un proceso de la presente invención puede cubrir suficientemente un material sustrato con un cierto grosor de capas poliiónicas en un período de tiempo sustancialmente menor que los procesos anteriores de cobertura. Por ejemplo, en un alcance, puede emplearse un proceso de inmersión breve de la presente invención para suministrar una cobertura de un espesor de 100 ángstrom en cerca de 6 minutos.

De acuerdo con la presente invención, se suministra un proceso de cobertura que puede ser utilizado para depositar materiales poliiónicos sobre un sustrato. En un alcance, por ejemplo, un proceso de la presente invención permite la deposición de una solución poliiónica bicomponente sobre un sustrato biomaterial, tal como un lente de
contacto.

Para formar un sustrato cubierto de la presente invención, se forma inicialmente una solución de cobertura. Como se estableció, una solución de cobertura de la presente invención puede incluir materiales poliiónicos, tales como materiales policatiónicos ó polianiónicos. Por ejemplo, un primer material puede ser un material policatiónico, el cual puede incluir cualquier material conocido por tener una pluralidad de grupos cargados positivamente a lo largo de una cadena de polímero. Tales materiales pueden incluir pero no están limitados a

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Además, un segundo material puede ser un material polianiónico, el cual puede incluir generalmente cualquier material conocido por tener una pluralidad de grupos cargados negativamente a lo largo de una cadena de polímero. Por ejemplo, materiales aniónicos adecuados pueden incluir, aunque no están limitados a:

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En ciertos alcances, el material policatiónico puede ser hecho a partir de derivados de una poliallil amina, que tiene un peso molecular promedio de por lo menos 2.000 que, basado en el número de grupos amino de la polialilamina, incluye desde aproximadamente 1 a 99% de unidades que tienen la siguiente fórmula:

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donde M es una "unidad modificadora". Por ejemplo, en un alcance, la unidad modificadora M puede ser R-C=O donde R es un alquilo C_{2}-C_{6} que está sustituido por dos ó mas sustituyentes iguales ó diferentes seleccionados entre un grupo consistente en hidroxi, C_{2}-C_{5} alcanoiloxi y C_{2}-C_{5} alquilamino carboniloxi. Preferiblemente R es un alquil C_{3}-C_{6} lineal, más preferiblemente alquil C_{4}-C_{5} lineal, y aún más preferiblemente n-pentilo que está en cada caso sustituido como se definió arriba.

Son sustituyentes adecuados del radical alquilo R, -OH, un radical –O-C-(O)-R_{1}, y/o un radical –O-C-(O)-NH-R_{1'}, donde R_{1} y R_{1'} son cada uno independientemente uno del otro alquil C_{1}-C_{4}.

Preferiblemente metil, etil, iso- ó n-propil, y más preferiblemente metil o etil. Los sustituyentes preferidos del radical alquilo R son hidroxi, acetiloxi, propioniloxi, iso- ó n- butanoiloxi, metilaminocarboniloxi ó etilaminocarboniloxi, especialmente hidroxi, acetiloxi, ó propioniloxi, y en particular hidroxi.

Un alcance particular de la presente invención se relaciona con unidades de la fórmula (1), donde R es alquilo lineal C_{p}, donde p incluye los mismos ó diferentes sustituyentes mencionados arriba, y donde p es 2, 3, 4 ,5 ó 6, preferiblemente 4 ó 5 y más preferiblemente 5. Alternativamente R puede ser un alquil- C_{p}, que incluye grupos "p" hidroxi que pueden estar parcial o completamente acetilados, donde p es 4 ó 5 y preferiblemente 6. Radicales R particulares son 1,2,3,4,5-pentahidroxi-n-pentil ó 1,2,3,4,5-pentahidroxi-n-pentil, donde los grupos hidroxi están total ó parcialmente acetilados.

Como se definió arriba, los alcances de un material poliiónico de la presente invención incluyen derivados de una polialilamina que, con base en el número de grupos amino de la polialilamina incluyen desde cerca de 1 hasta cerca de 99%, en algunos alcances desde cerca de 10 hasta cerca de 80%, en algunos alcances desde cerca de 15 hasta cerca de 75%, y en otros alcances desde cerca de 40 hasta cerca de 60%, de unidades de la fórmula (1). En general, los materiales poliiónicos de la presente invención son también solubles en agua.

Un grupo particular de polímeros polialilamina útiles en la presente invención incluyen por lo menos 1%, en algunos casos por lo menos 5% y en otros casos por lo menos el 10% de unidades de PCA, basado en el número de grupos amino de la polialilamina. Además, un grupo de polímeros de polialilamina puede tener un peso molecular promedio de por ejemplo, desde 2.000 hasta 1.000.000, de 3.000 a 500.000, de 5.000 a 150.000, ó más particularmente de 7.500 a 100.000.

Los polímeros de polialilamina descritos arriba pueden ser preparados por cualquiera de las vías conocidas. Por ejemplo una polialilamina que tiene un peso molecular promedio de por lo menos 2.000 y que incluye unidades de PCA puede reaccionar con una lactona que tiene la siguiente fórmula (6):

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Donde (alc) es un alquileno C_{2}-C_{6} lineal ó ramificado, la suma de (t1-t2-t3) es por lo menos 1, y R_{1} y R_{1'} como se definió arriba, para dar un polímero de polialilamina que incluye unidades de la fórmula (1) y PCA.

La reacción entre la polialilamina y la lactona puede ser ejecutada por cualquiera de las formas conocidas, tales como reacción de la polialilamina con la lactona en un medio acuoso a una temperatura que va desde más ó menos 20ºC hasta más ó menos 100ºC, y, en algunos casos, desde 30ºC hasta 60ºC. La relación de unidades de la fórmula (1) y la fórmula PCA en el polímero final es determinada por la estequiometría de los reactivos. Las lactonas de la fórmula (6) son conocidas ó pueden ser preparadas de acuerdo con métodos conocidos. Por ejemplo, se pueden preparar compuestos de la fórmula (6), donde t2 o t3 es mayor o igual a 1, haciendo reaccionar el respectivo hidroxicompuesto de la fórmula (6) con un compuesto R_{1}-C(O) X ó R_{1}- -NCO, bajo condiciones conocidas en el medio. Existen comercialmente disponibles materiales de partida de polialilamina de diferentes pesos moleculares, por ejemplo en la forma de clorhidrato. El clorhidrato puede ser convertido previamente en la amina libre, por ejemplo, mediante un tratamiento con una base, tal como una solución de hidróxido de sodio ó de potasio.

Pueden prepararse polialilaminas que incluyen "unidades modificadoras" M adicionales añadiendo a la reacción una mezcla de la polialilamina y el compuesto de fórmula (6) simultáneamente o preferiblemente en forma sucesiva. Algunos ejemplos de compuestos que pueden ser añadidos a una polialilamina y al compuesto de la fórmula (6) incluyen pero no están limitados a:

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donde X es halógeno, preferiblemente cloro; (alc') es alquileno C_{1}-C_{12}; R_{12} es hidrógeno ó alquil C_{1}-C_{2} preferiblemente hidrógeno ó metilo y R_{3}, R_{4}, A_{5}', R_{6} y Q_{1} son como se definió arriba. La reacción ocurre, por ejemplo, en una solución acuosa a temperatura ambiente ó a una temperatura elevada, como desde 25ºC hasta cerca de 60ºC y rinde varios polímeros que incluyen varias unidades modificadoras.

Puesto que la reacción de los grupos amino de la polialilamina con los compuestos de las fórmulas (6) ó (6a)-(6k) ocurre en general, cuantitativamente, la estructura de los polímeros modificados es determinada principalmente por la estequiometría de los reactantes que se emplean en la reacción. En particular, el material poliiónico es una gluconolactona polialilamina, como se muestra abajo en la fórmula (7):

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La polialilamina puede ser una en la cual cerca del 20% hasta cerca del 80% de los grupos amino han reaccionado con delta-glucolactona para dar los grupos R de la fórmula (7).

Con objeto de alterar varias características de la cobertura, tal como espesor, puede variarse el peso molecular del material poliiónico. En particular, a medida que el peso molecular aumenta, generalmente aumenta el espesor de la cobertura. Sin embargo, si el incremento en el peso molecular es demasiado sustancial, puede incrementarse la dificultad de manipulación. Como tal, los materiales poliiónicos empleados en un proceso de la presente invención, típicamente tendrá un peso molecular M_{n} desde cerca de 10.000 hasta cerca de 150.000. En ciertos alcances, el peso molecular está entre cerca de 25.000 y cerca de 100.000, y en otros alcances entre cerca de 75.000 hasta cerca de 100.000.

Aparte de los materiales poliiónicos, una solución de cobertura de la presente invención puede contener también aditivos. Tal como son usados acá, un aditivo puede incluir generalmente cualquier material ó sustancia química. Por ejemplo, pueden añadirse a la solución de cobertura de la presente invención agentes activos, tales como antimicrobianos y/o antibacterianos, particularmente cuando son usados en aplicaciones biomédicas. Algunos materiales poliiónicos antimicrobianos incluyen compuestos de amonio policuaternario, tales como los descritos en la patente número U.S. 3.931.319 (por ejemplo POLYQUAD ®)

Además, materiales poliiónicos útiles para lentes oftálmicos, hay otros ejemplos de materiales que pueden ser añadidos a la solución de cobertura de la presente invención, tales como materiales que tienen propiedades de absorción de la radiación. Tales materiales pueden incluir, por ejemplo, agentes coloreadores de visibilidad, tinturas modificadoras del color del iris, y tinturas coloreadoras a la luz ultravioleta. Otro ejemplo de material que puede ser añadido a la solución de cobertura de la presente invención, es un material poliiónico que inhibe ó induce el crecimiento celular. Los inhibidores de crecimiento celular pueden ser útiles en dispositivos que están expuestos a tejidos humanos por un tiempo prolongado con la intención final de ser removidos (como catéteres por ejemplo), mientras que los materiales poliiónicos que inducen el crecimiento celular pueden ser útiles en dispositivos de implantación permanente (córneas artificiales por ejemplo).

Cuando se aplican aditivos a una solución de cobertura de la presente invención, generalmente se desea que los aditivos tengan alguna carga. Si tiene una carga positiva ó negativa, el aditivo puede ser sustituido por uno de los materiales poliiónicos de la solución a la misma relación de carga molar. Por ejemplo, los compuestos de amonio policuaternario tienen típicamente una carga positiva. Como tal, éstos compuestos pueden ser sustituidos en una solución de la presente invención por los compuestos policatiónicos, tal que el aditivo es aplicado a un material sustrato de una manera similar a como sería aplicado un policatiónico.

Debe entenderse sin embargo que pueden aplicarse aditivos no cargados a un material sustrato de la presente invención. Por ejemplo, en un alcance, puede aplicarse primero una carga policatiónica sobre un material sustrato. Seguidamente, puede aplicarse un aditivo no cargado y ser inmediatamente entrampado por un material polianiónico aplicado allí. En éste alcance el material polianiónico puede entrampar suficientemente el aditivo no cargado entre dos capa de material poliiónico. Después de tal entrampamiento, el material sustrato puede entonces ser cubierto con otras capas de materiales poliiónicos de acuerdo con la presente invención. Como se discutió arriba, una solución de cobertura de la presente invención puede estar generalmente formada por materiales poliiónicos y otras varias sustancias químicas. En un alcance, una solución de cobertura de la presente invención puede ser una solución bicomponente que contiene por lo menos un material policatiónico y poliiónico. En otros alcances, la solución de cobertura puede contener más de dos componentes de un material poliiónico, tal como 3, 4 o 5 componentes.

Independientemente del número de componentes poliiónicos presentes en una solución de cobertura de la presente invención, típicamente se desea que uno de los componentes poliiónicos de la solución esté presente en una cantidad mayor que el otro componente tal que se forme una solución no estequiométrica. Por ejemplo, cuando se forma una solución bicomponente policatiónico/polianiónico, cualquiera de los componentes poliiónicos puede estar presente en una cantidad mayor que el otro componente. Mediante la formación de una solución de materiales poliiónicos de ésta forma, un material sustrato puede ser cubierto adecuadamente con la solución de cobertura en una sola y breve inmersión. Específicamente, las concentraciones no estequiométricas de materiales poliiónicos, suministran una solución que puede "autocascar", tal que se formen sobre el sustrato capas alternantes de materiales poliiónicos, con una sola breve inmersión.

Para controlar la cantidad de cada componente poliiónico dentro de la solución de cobertura, puede variarse la relación de carga molar. Tal como se usa aquí, se define la relación de carga molar como la relación de moléculas cargadas en la solución, sobre una base molar. Por ejemplo, una relación de carga molar de 10:1 puede ser definida como 10 moléculas de un polianión por cada molécula de un policatión, ó como 10 moléculas de un policatión por cada molécula de polianión. La relación de carga molar como se define arriba, puede ser determinada para cualquier número de componentes dentro de la solución, en tanto se incluyan allí al menos un polianión y un policatión.

En la medida en que la relación de carga molar es incrementada sustancialmente, la estructura de la cobertura sobre un sustrato particular puede ser más "abierta". En algunos casos, tal apertura de la estructura de la cobertura puede generar el requerimiento de un mayor número de pasos de inmersión breve, para lograr la cobertura deseada sobre el material sustrato. En este sentido una solución de cobertura de la presente invención puede tener típicamente una "relación de carga molar" desde cerca de 3:1 hasta cerca de 100:1 En un alcance, la solución de cobertura tiene una relación de carga molar de aproximadamente 5:1 (polianión/policatión). En otro alcance, la solución de cobertura tiene una relación de carga molar de aproximadamente 1:5 (polianión/policatión). Y aún en otro alcance, puede usarse una relación de carga molar de 3:1 ó de 1:3.

En determinado alcance, la solución de cobertura tiene una relación de carga molar de aproximadamente 10:1 (polianión/policatión) Mediante el empleo de una solución de cobertura que tiene una cantidad predominante de material polianiónico, un material sustrato puede ser cubierto de tal forma que la capa exterior es un material polianiónico. Los sustratos que tienen un material polianiónico exterior son típicamente más ácidos. Se cree que, en algunas aplicaciones, una capa exterior ácida puede suministrar un sustrato más hidrofílico y permitir un mejor humedecimiento. Sin embargo, debe entenderse que también puede ser deseable una capa exterior de material policatiónico. En contraste con una cobertura exterior polianiónica, puede obtenerse una cobertura exterior policatiónica mediante el suministro de una solución de cobertura que contiene una cantidad predominante de material policatiónico.

De acuerdo con la presente invención, una solución de cobertura de la presente invención típicamente es mantenida en un cierto nivel de pH tal que la solución permanece estable. Cuando el pH de la solución de cobertura varía de modo inadecuado, puede a veces formarse una sal por retrotitulación. Frecuentemente tal precipitación puede tener un efecto adverso sobre la capacidad de la solución de cobertura para cubrir la capa de sustrato en la forma deseada. Como tal, dependiendo de la solución de cobertura particular empleada, el pH de la solución es mantenido normalmente en un valor de +/- 0,5 alrededor del rango adecuado de pH de la solución. En ciertos alcances, el pH de la solución de cobertura se mantiene en un valor de +/- 0,1 alrededor del rango adecuado de pH de la solución. La precipitación puede ser sustancialmente inhibida, manteniendo el pH de la solución dentro de un rango apropiado.

El rango apropiado de pH de una solución de cobertura puede variar dependiendo de los materiales poliiónicos particulares escogidos. Puede emplearse cualquier método reconocido para determinar el rango de pH apropiado de una solución determinada. Uno de tales métodos es descrito en "Control de la composición de la bicapa y humectabilidad superficial de multicapas adsorbidas secuencialmente de polielectrolitos débiles" por Dougsik Yoo, Seimet S. Shiratori y Michael M. Rubner que es publicado en MACROMOLECULAS, Volumen 31, Número 13, página 4309-4318 (1998). Por ejemplo, en un alcance particular, se emplea una relación 10:1 (polianión/policatión) de ácido poliacrílico y clorhidrato de polialilamina. Para ésta solución de cobertura bicomponente, se determinó que el rango de pH apropiado es de cerca de 2,5.

Tal como se describió arriba, de acuerdo con la presente invención, una solución de cobertura de la presente invención puede ser preparada por diferentes vías. En particular, puede formarse una solución de cobertura de la presente invención disolviendo los materiales poliiónicos en agua ó cualquier otro material que disuelva suficientemente el material. Cuando se emplea un solvente, es adecuado cualquier solvente que permita que los componentes permanezcan estables dentro de la solución de cobertura. Por ejemplo, puede emplearse un solvente a base de alcohol. Dentro de los alcoholes adecuados están, pero no están limitados a, alcohol isopropílico, hexanol, etanol, etc. Debe entenderse que también pueden ser adecuadamente usados en la presente invención otros solventes comúnmente empleados.

Sea que estén disueltos en agua ó en un solvente, la concentración de los materiales poliiónicos de una solución de cobertura de la presente invención generalmente puede variar dependiendo de los materiales particulares que sean utilizados, del espesor deseado de cobertura y de un número de otros factores. Sin embargo, puede ser típico formular una solución acuosa relativamente diluida de material poliiónico. Por ejemplo, una concentración de material poliiónico puede estar entre cerca de 0,001% y cerca de 0,25% en peso, entre cerca de 0,005% y cerca de 0,10% en peso o entre cerca de 0,01% y cerca de 0,05% en peso.

En este sentido, se describe a continuación un alcance en el cual puede ser preparada una solución de cobertura bicomponente de la presente invención. Sin embargo, debe entenderse que la siguiente descripción es sólo a título de ejemplo, y que pueden ser preparadas soluciones de cobertura de la presente invención mediante otros métodos adecuados.

Puede prepararse una solución de cobertura bicomponente disolviendo primero en agua ó en otro solvente un solo componente de material poliiónico, a una determinada concentración. Por ejemplo, en un alcance, se prepara una solución de ácido poliacrílico que tiene un peso molecular de cerca de 90.000, disolviendo en agua una cantidad adecuada del material para formar una solución 0.001 M de APA. Una vez disuelto, puede ajustarse adecuadamente el pH de la solución polianiónica mediante la adición de material ácido ó básico. En el alcance descrito arriba, por ejemplo, puede añadirse una cantidad adecuada de Ácido Clorhídrico (HCl) 1 N para ajustar el pH a 2,5.

Después de preparar la solución polianiónica, puede ser formada similarmente la solución policatiónica. Por ejemplo, en un alcance, puede disolverse en agua poli(clorhidrato de alilamina) con un peso molecular de entre cerca de 50.000 y cerca de 65.000, para formar una solución 0,001 M. Después, puede similarmente ajustarse el pH a 2,5 mediante la adición de una cantidad adecuada de ácido clorhídrico.

Las soluciones formadas pueden entonces mezclarse para formar una solución de cobertura de inmersión breve simple de la presente invención. En un alcance, por ejemplo, pueden mezclarse lentamente las soluciones descritas arriba para formar la solución de cobertura. La cantidad de solución aplicada a la mezcla depende de la relación de carga molar deseada. Por ejemplo, si se desea una solución 10:1 (polianión/policatión), pueden mezclarse 1 parte en volumen de la solución de PCA con 10 partes de la solución de APA.

Después de mezclar, si se desea puede filtrarse la solución.

Una vez se ha formado la solución de cobertura de acuerdo con la presente invención, puede ser aplicada a un material sustrato. En un alcance, puede aplicarse una solución de cobertura de la presente invención a un molde para formar un material polimérico. Así, aunque el alcance discutido abajo se relaciona con la aplicación directa de una solución de cobertura al material sustrato, son igualmente adecuados otros métodos de cobertura del sustrato.

Así, para cubrir un material sustrato, éste puede ser sumergido brevemente en una solución de cobertura tal que el sustrato resulte suficientemente cubierto con los materiales poliiónicos. La solución de cobertura contiene tanto un polianión como un policatión dentro de un solvente único tal que una inmersión breve simple puede resultar en capas alternantes de material poliiónico. Por ejemplo, una sola inmersión breve de un material sustrato puede hacer que el sustrato sea cubierto con capas en cascada de polianión, policatión, polianión, policatión, etc.

En general, a partir de un material polimérico puede hacerse un material sustrato brevemente sumergido en una solución de cobertura, tal como lentes de contacto, moldes para formar lentes de contacto ó materiales poliméricos preformados. Ejemplos de materiales sustrato adecuados son polímeros orgánicos naturales ó sintéticos, ó laminados, compuestos ó mezclas de los materiales citados, en particular polímeros orgánicos naturales ó sintéticos ó biopolímeros modificados que son conocidos en gran número. Algunos ejemplos de polímeros son los de poliadición y policondensación (poliuretanos, resinas epóxicas, poliéteres, poliésteres, poliamidas y poliimidas); polímeros de vinilo (poliacrilatos, polimetacrilatos, poliacrilamidas, polimetacrilamidas, poliestireno, polietileno y sus derivados halogenados, acetato de polivinilo y poliacrilonitrilo); ó elastómeros (siliconas, polibutadieno y poliisopreno).

Un grupo preferido de materiales a ser cubiertos son aquellos que son convencionalmente usados para la fabricación de dispositivos biomédicos, por ejemplo dispositivos oftálmicos como lentes intraoculares, corneas artificiales ó en particular lentes de contacto, que no son hidrofílicos en sí mismos. Tales materiales son bien conocidos por los expertos en el tema, y pueden incluir por ejemplo polisiloxanos, poliéteres de perfluoroalquilo, poli(met)acrilatos fluorados ó polímeros fluorados equivalentes derivados, por ejemplo de otros ácidos carboxílicos polimerizables, polialquil metacrilatos ó polímeros de alquiléster equivalentes derivados de otros ácidos carboxílicos polimerizables, ó polilefinas fluoradas, tales como etileno ó propileno fluorinados, por ejemplo tetrafluoroetileno, preferiblemente en combinación con dioxoles específicos tales como perfluoro-2, 2-dimetil-1, 3-dioxol. Ejemplos de materiales de relleno adecuados son por ejemplo Lotrafilcon A, Neofocon, Pasifocon, Telefocon, Silafocon, Fluorsilfocon, Paflufocon, Silafocon, Elastofilcon, Fluorofocon ó materiales Teflón AF, tales como Teflón AF 1600 ó Teflón AF 2400, los cuales son copolímeros de más ó menos 63 a 73% mol de perfluoro-2, 2-dimetil-1, 3-dioxol y cerca de 37 a 27% mol de tetrafluoroetileno, ó de más ó menos 80 a 90% mol de perfluoro-2, 2-dimetil-1, 3-dioxol y cerca de 20 a 10% mol de tetrafluoroetileno.

Otro grupo de materiales preferidos para ser cubiertos son los copolímeros segmentados anfifílicos, que incluyen por lo menos un segmento hidrófobo y por lo menos un segmento hidrofílico los cuales están unidos a través de un enlace ó a través de un miembro puente. Como ejemplos tenemos hidrogeles de silicona como por ejemplo los divulgados en aplicaciones PCT WO 96/31792 y WO 97/49740.

Un grupo preferido de materiales sustrato incluye polímeros orgánicos seleccionados de entre poliacrilatos, polimetacrilatos, poliacrilamidas, poli(N,N-dimetilacrilamidas), polimetacrilamidas, acetatos de polivinilo, polisiloxanos, poliéteres de perfluoroalquilo, poliacrilatos ó –metacrilatos, copolímeros segmentados anfifílicos, que incluyen por lo menos un segmento hidrófobo, por ejemplo un segmento de polisiloxano ó poliéter de perfluoroalquilo ó un segmento mezclado de polisiloxano/poliéter de perfloroalquilo, y por lo menos un segmento hidrofílico, por ejemplo una polioxazolina, poli (2-hidroxietil metacrilato), poliacrilamida, poli(N,N-dimetilacrilamida), segmento de ácido polivinilpirrolidona poliacrílico ó polimetacrílico ó una mezcla copolimérica de dos ó mas de los monómeros subyacentes. Por ejemplo, son sustratos materiales adecuados para uso en la presente invención, los materiales poliméricos "A", "B", "C" y "D" descritos en la patente Número US 5.760.100.

En algunos alcances de la presente invención, el material sustrato particular empleado puede también ser "preacondicionado" u "orientando" antes de ser sumergido brevemente en una solución de cobertura. Aunque no se requiere, el preacondicionamiento del material sustrato de acuerdo con la presente invención puede mejorar el autocascado de las capas poliiónicas en un proceso de breve inmersión sencilla. En particular, el preacondicionamiento de un material sustrato involucra típicamente el incremento de aspereza de la superficie del sustrato.

A este respecto, puede alterarse la aspereza de la superficie del sustrato por diferentes vías. Generalmente, puede aplicarse inicialmente una "sub-capa" ó "primera capa" de solución de cobertura al material sustrato para lograr la alteración deseada de la superficie. Por ejemplo, en un alcance, pueden emplearse una ó más coberturas estándar de inmersión breve capa-por-capa, como una sub-capa para la cobertura final por inmersión breve de la presente invención. La "sub-capa" puede ser aplicada por cualquier método conocido, tal como cobertura por atomización, inmersión breve, etc. En algunos alcances, la sub-capa puede ser hecha a partir de material poliiónico tal como poli(etilenimina). En un alcance, después de aplicar esta primera cobertura ó sub-capa, el sustrato puede entonces ser sumergido brevemente dentro de la solución de cobertura final. Por ejemplo, en un alcance, la solución de cobertura final puede contener poli(clorhidrato de alilamina) y ácido poliacrílico. En otro alcance, la solución de cobertura puede contener poli(clorhidrato de alilamina) y poli(sulfonato de estireno).

Además, en otro alcance, puede permitirse que el material sustrato se hinche en una solución solvente que contiene un solvente y por lo menos un material(es) poliiónico(s). En general, es adecuado para el uso en la presente invención cualquier solvente que pueda permitir que los componentes de la solución de cobertura permanezcan estables en agua. Ejemplos adecuados de alcoholes pueden incluir, aunque no se limitan a, alcohol isopropílico, hexanol, etanol, etc. En ciertos alcances, se permite que el material sustrato se hinche en una solución de alcohol que contiene cerca de 20% de isopropilalcohol y cerca de 80% de agua. En algunos alcances, puede también usarse la solución de alcohol empleada para hinchar el sustrato, como solvente de la solución de cobertura final poliiónica por inmersión breve
sencilla.

Después del hinchamiento, puede removerse de la solución solvente el material sustrato para permitirle "encogerse". Este paso de "encogimiento" hace que el material sustrato entrampe la capa inicial de polianión ó policatión presentes dentro de la solución solvente. El proceso de hinchamiento/entrampamiento descrito en éste alcance puede fortalecer la capacidad de la solución de cobertura para cubrir el material sustrato.

Se ha descubierto que, en la mayoría de los casos, un proceso de la presente invención puede aplicar una solución de cobertura a un material sustrato con tan solo una inmersión breve sencilla. Como tal, en contraste con el proceso capa-por-capa arriba mencionado, un proceso de la presente invención puede aplicar una cobertura en relativamente poco tiempo. Por ejemplo, pueden aplicarse coberturas en un período de tiempo tan corto como un minuto. Además, en algunas aplicaciones, puede aplicarse en cerca de 6 minutos una cobertura de 100 ángstrom, empleando una inmersión breve simple, mientras que para ser aplicada una cobertura similar, podría tomar aproximadamente 10 horas usando el mencionado proceso capa-por-capa (por ejemplo 20 inmersiones breves). Además, se ha descubierto que, en ciertas aplicaciones, un proceso de la presente invención puede aplicar coberturas desde cerca de 40 ángstrom hasta cerca de 2000 ángstrom en una inmersión breve sencilla.

Sin embargo, frecuentemente puede desearse aplicar una cobertura que tenga un espesor sustancial, tal que no puede ser suficientemente aplicado en una sola inmersión breve. Por ejemplo, en un alcance de la presente invención, se aplica una cobertura de 500 ángstrom sobre un material sustrato en dos etapas de inmersión breve. En particular, se aplica primero al material sustrato una inmersión breve 10:1 polianión a policatión. Después se emplea una 1:10 polianión a policatión como una segunda capa de cobertura. En algunos alcances, se pueden emplear más de dos inmersiones breves, tal como por ejemplo 3 a 5 inmersiones breves en soluciones multicomponente de la presente invención. Por ejemplo, cuando se cubre un material de lente de contacto de acuerdo con la presente invención, pueden emplearse tres inmersiones breves. Sin embargo, aún cuando se utiliza más de un paso de inmersión breve con soluciones de la presente invención, el material sustrato puede aún ser cubierto en un tiempo sustancialmente menor que con el proceso capa-por-capa. En efecto, un proceso capa-por-capa podría tomar aproximadamente 50 horas (es decir 100 inmersiones breves) para aplicar una cobertura de 500 ángstrom, mientras que un proceso de la presente inventiva de inmersión breve puede tomar aproximadamente entre 8 y 30 minutos (es decir 4 ó 5 inmersiones breves) para alcanzar el mismo espesor.

En un alcance de la presente invención, puede también emplearse la solución de inmersión breve sencilla para cubrir un molde usado para definir la forma a de un artículo. Puede ser útil cubrir un molde de ésta forma, en procesos tales como transferencia por injerto (¿?) de cobertura poliiónica. En un alcance, el molde es cubierto con una solución poliiónica de la presente invención, pero por lo menos una porción de la cobertura es transferida desde el molde cuando el material de moldeo líquido (es decir el material polimerizable) es dispensado dentro del molde, para la formación del artículo sólido. Por eso, otro alcance de la invención es un método para formar el artículo y cubrirlo mediante transferencia por injerto del material de cobertura desde el molde en el cual fue producido el artículo. Este método incluye los pasos para aplicar una cobertura de una solución poliiónica a un molde mediante contacto de al menos una porción del molde con la solución, dispensado de un material de moldeo líquido dentro del molde, y por tanto poniendo en contacto dicho material de moldeo líquido con dicha cobertura, dejando que la cobertura del molde entre en contacto con el material de moldeo líquido durante el curado y haciendo que el material de moldeo líquido se endurezca (por ejemplo mediante polimerización vía aplicación de luz UV). Como resultado, la cobertura puede permanecer intacta y transferirse al artículo sólido.

Mediante los siguientes ejemplos es posible entender mejor la presente invención:

Ejemplo 1

Se demuestra la habilidad de los materiales poliiónicos para cubrir un lente de contacto en un tiempo relativamente corto, usando una solución de la presente invención. Se prepara el material sustrato (por ejemplo lente de contacto) con materiales tales como los descritos en la patente Número US 5.760.100.

Se cubre un lente de contacto muestra (copolímero de polisiloxano/perfluoroalquilpoliéter) empleando soluciones de inmersión breve sencilla de la presente invención. En particular, el lente es cubierto como sigue. Inicialmente se aplica al lente una primera capa atomizando una solución de PEI sobre el lente por un minuto (empleando una tobera ultrasónica), secando el lente por un minuto (con un cuchillo de aire), atomizando con una solución de APA por un minuto y secando por un minuto, atomizando con una solución de PEI por un minuto, secando por un minuto, atomizando con una solución de APA por un minuto y secando por un minuto. La preparación de las soluciones de PEI y APA se hace disolviendo en agua los polvos respectivos para tener soluciones 0,001 M.

Después de aplicada la primera cobertura, el lente es sumergido brevemente en una solución de inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica por un minuto, secada por un minuto, sumergido brevemente en una solución de inmersión breve sencilla predominantemente policatiónica por un minuto y secada por un minuto, tal que se forme una cobertura de 10 bicapas. Las soluciones de inmersión breve sencilla mencionadas arriba se forman como sigue. Se prepara una solución de ácido poliacrílico que tiene un peso molecular de cerca de 90.000, disolviendo en agua una cantidad adecuada del material para tener una solución 0,001 M de APA. Una vez se ha disuelto, se ajusta el pH de la solución polianiónica añadiendo ácido clorhídrico 1 N hasta que el pH alcance 2,5. Después de preparar ésta solución, se disuelve en agua poli(clorhidrato de alilamina) que tiene un peso molecular de cerca de 50.000 hasta cerca de 65.000 para formar una solución 0,001 M.

Después, el pH es similarmente ajustado mediante adición de ácido clorhídrico hasta obtener un pH de 2,5.

Luego se mezclan porciones de las soluciones para formar la solución de cobertura por inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica. Específicamente, se forma una solución de inmersión breve sencilla que tiene una relación de carga molar de 10:1 (polianión:policatión) añadiendo (1 parte en volumen) de la solución de CPA y 10 partes (en volumen) de la solución de APA Se forma similarmente la solución de inmersión breve sencilla predominantemente policatiónica que tiene una relación de carga molar de 1:10 (polianión:policatión) añadiendo 1 parte (en volumen) de la solución de APA a 10 partes (en volumen) de la solución de CPA. Se ha determinado que se requieren tan solo 4 pasos de atomizado (primera capa) y dos inmersiones breves, tomando sólo 12 minutos, para formar una cobertura de 1 micra sobre el lente. Como puede verse de los resultados del ejemplo, una solución de inmersión breve sencilla de la presente invención puede permitir la cobertura de materiales sustrato en tiempos más rápidos que los procesos estándar capa por capa.

Ejemplo 2

Se demuestra la habilidad de los materiales poliiónico para cubrir primero un molde de forma que pueda formarse un lente de contacto dentro del molde y pueda transferirse la cobertura desde el molde hasta el lente de contacto. Se prepara el material sustrato (por ejemplo lente de contacto) con materiales tales como los descritos en la patente Número US 5.760.100 a Nicholson et al y los moldes son hechos mediante técnicas de moldeo tales como las descritas aquí.

Se cubre inicialmente un molde de muestra con una primera capa atomizando sobre el lente una solución de APA por 1,5 segundos usando una tobera ultrasónica. Se prepara la solución de APA como se describió en el Ejemplo 1. Después de la atomización, el molde es atomizado con agua por 3 segundos. A continuación se atomiza el molde con una solución de PEI por 1,5 segundos, seguido por atomización con agua por 3 segundos. La preparación de la solución de PEI se hace como se describió en el Ejemplo 1. Se atomiza el molde nuevamente con solución de APA por 1,5 segundos y con agua por 3 segundos. Se atomiza una solución de CPA sobre el molde por 1,5 segundos seguido por agua por 3 segundos. Se prepara la solución de CPA disolviendo el polvo en agua, para formar una solución 0,001 M. Una vez se completan los pasos arriba mencionados, el molde es atomizado nuevamente con la solución de APA por un minuto, atomizado con agua por tres segundos, atomizado con una solución de CPA por 1,5 segundos, atomizado con agua por 3 segundos, atomizado con una solución de APA por 1,5 segundos, atomizado con agua por 3 segundos, atomizado con una solución de CPA por 1,5 segundos, atomizado con agua por tres segundos, atomizado con una solución de APA por 1,5 segundos, atomizado con agua por tres segundos, atomizado con CPA por 1,5 segundos, atomizado con agua por 3 segundos, etc. hasta que se forman sobre el molde 5 bicapas de material
poliiónico.

Una vez que los moldes están cubiertos, es dispensado sobre el molde un material sustrato polimérico, tal como el divulgado aquí. Después, el material sustrato polimérico es moldeado, curado y extraído a través de alcohol isopropílico, como es bien conocido. Después de ser removido, el lente de muestra es sumergido brevemente en una solución de inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica, por 2 a 5 minutos.

La formación de la solución de inmersión breve sencilla se hace como se describe a continuación. Se prepara una solución de ácido poliacrílico que tiene un peso molecular de cerca de 90.000, disolviendo en agua una cantidad adecuada de material para formar una solución 0,001 M de APA. Una vez disuelto, se ajusta el pH de la solución polianiónica mediante adición de ácido clorhírdrico 1 N hasta que el pH alcanza el valor de 2,5. Después de preparar la solución descrita arriba, se disuelve en agua poli(clorhidrato de alilamina) que tiene un peso molecular entre aproximadamente 50.000 y aproximadamente 65.000, para formar una solución 0.001 M.

Luego, el pH es similarmente ajustado hasta obtener un valor de 2,5 mediante la adición de HCl. Luego se mezcla una porción de las soluciones para formar la solución de inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica. Específicamente, se forma la solución de inmersión breve sencilla que tiene una relación de carga molar 10:1 (polianión:policatión) mediante la mezcla de 1 parte (en volumen) de la solución de CPA y 10 partes (en volumen) de la solución de APA.

Está determinado que se obtiene una cobertura de 5 bicapas con un tiempo de atomización de 1,5 minutos y un tiempo de inmersión breve de 2 a 5 minutos, para formar una cobertura de un espesor de 200 a 400 ángstrom. Además, está determinado que esencialmente la totalidad de la cobertura fue transferida al artículo solidificado.

Ejemplo 3

Se demuestra la habilidad de los materiales poliiónicos para ser transferidos desde un molde hasta un lente de contacto formado dentro del molde. El material sustrato (por ejemplo lente de contacto) es preparado con materiales tales como los descritos en la patente Número US 5.760.100, y los moldes son hechos por técnicas de fundido, tal como se describe aquí.

Inicialmente se cubre un molde muestra con una primera capa, por atomización de solución de APA sobre el lente por 1,5 segundos empleando una tobera ultrasónica. La preparación de la solución de APA se hizo como se describió en el Ejemplo 1. Después de la atomización, el molde es atomizado con agua por 3 segundos. Luego de ello, el molde es atomizado con una solución de PEI por 1,5 segundos seguida con agua por 3 segundos. La solución de PEI se prepara como se describió en el Ejemplo 1. El molde es atomizado nuevamente con la solución de APA por 1,5 segundos y agua por 3 segundos. Luego se atomiza sobre el molde una solución de CPA por 1,5 segundos seguido de una atomización con agua por 3 segundos. La solución de CPA se prepara disolviendo en agua CPA en polvo, para formar una solución 0,001 M.

Una vez se han completado los pasos descritos, el molde es sumergido por 5 minutos en una solución de inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica, enjuagado con agua por 1 minuto, sumergido por 1 minuto en una solución de inmersión breve sencilla predominantemente policatiónica y enjuagada con agua por 1 minuto. Después de aplicar la cobertura al molde, se dispensa dentro del molde una material sustrato polimérico, es curado y se extrae como se describió en el Ejemplo 2. Luego de ello, el lente de contacto terminado es sumergido por 2 a 5 minutos en una solución de inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica.

Las soluciones de inmersión usadas arriba son formadas como se describió en el Ejemplo 1.

Está determinado que puede formarse una cobertura de 5 bicapas con aproximadamente 1 micra de espesor, en un tiempo de 13 minutos por cada lente.

Ejemplo 4

Se cubre un lente de contacto (polisiloxano/copolímero de perfluoroalquipoliléter) mediante una sola inmersión breve empleando un alcance de la solución de inmersión breve descrita acá. En particular, el lente es cubierto luego de que se le dejó hinchar en isopropil alcohol (IPA). Luego de 2 a 5minutos dentro del líquido, se remueven los lentes de la solución de alcohol y se sumergen por aproximadamente 5 minutos en una solución 0,001 M que contiene APA de un peso molecular de cerca de 90.000 y poli(clorhidrato de alilamina) que tiene un peso molecular de cerca de 60.000, a una relación de carga molar de 10:1 (polianión/policatión) y un pH de 2,5. Después de la inmersión, se colocan los lentes en salino fosfato tamponado y autoclavados (esterilizados). A continuación se describe cómo se prepara la solución de inmersión breve empleada en éste ejemplo. Se prepara una solución de ácido poliacrílico con un peso molecular de cerca de 90.000, disolviendo un cantidad adecuada del material en agua para formar una solución 0,001 M de APA. Una vez disuelto, se ajusta el pH de la solución polianiónica de APA añadiendo ácido clorhídrico 1 N hasta que el pH alcanza 2,5. Luego, se prepara una solución de poli(clorhidrato de alilamina) que tiene un peso molecular de cerca de 60.000, disolviendo en agua una cantidad adecuada del material para formar una solución 0,001 M de CPA. Luego de esto, se ajusta similarmente el pH de la solución policatiónica de CPA, por adición de ácido clorhídrico 1 N hasta que se alcanza un pH de 2,5.

A continuación se mezcla una porción de las soluciones de CPA y APA para formar la solución de cobertura de inmersión breve sencilla predominantemente polianiónica. Específicamente, se forma la solución que tiene una relación de carga molar de 10:1 (polianión/policatión), mediante la adición de 1 parte (en volumen) de la solución de CPA a 10 partes (en volumen) de la solución de APA.

Está determinado que puede obtenerse una cobertura hidrofílica sobre un lente de contacto, con un ángulo de contacto de 50 ó menos, mediante tan sólo una inmersión de 5 minutos ó menos en una solución de inmersión breve sencilla de la presente invención.

Ejemplo 5

Se demuestra la habilidad de los materiales poliiónicos para ser depositados sobre un molde de lente de contacto. Se cubren varios lentes de contacto usando diferentes métodos de cobertura. Para cada lote descrito abajo, se prepara el material sustrato (p.e. lente de contacto) con materiales tales como los descritos en la patente número US 5.760.100, y se hacen los moldes mediante técnicas de moldeo por fundido, tal como se describe aquí.

Lentes cubiertos por inmersión breve (lote # 1): Se prepara el primer lote de lentes de contacto mediante inmersión breve de los lentes en los materiales poliiónicos. Inicialmente, los lentes de contacto son hinchados en una solución de alcohol isopropílico. Después de un suficiente hinchamiento, se sumergen brevemente los lentes en una solución 0,001 M (solución A) de poli (clorhidrato de alilamina) con un PM de cerca de 60.000 y ácido poliacrílico con un PM de cerca de 90.000 a una relación de carga molar de 10:1 (polianión/policatión) y un pH de 2,5. Los lentes permanecen en la solución por 5 minutos y luego son enjuagados con agua por aproximadamente 1 minuto. Después de sumergir los lentes en la solución A y enjuagarlos, se sumergen los lentes en una segunda solución 0,001 M (solución B) que contiene los mismos materiales poliiónicos y pH, pero que tiene una relación de carga molar de 1:10 (polianión/policatión). Los lentes permanecen en ésta solución por 5 minutos. Después de la inmersión, se enjuagan los lentes con agua por cerca de un minuto.

Moldes cubiertos por atomización (lote # 2): Se prepara el segundo lote de lentes de contacto mediante atomización de los moldes, antes de la formación de los lentes, con materiales poliiónicos. Se atomizan los moldes con una solución 0,001 M que contiene poli(etilenimina), por cerca de un minuto usando una tobera ultrasónica. Después se enjuagan los lentes y se les atomiza con una solución 0,001 M de ácido poliacrílico por cerca de 1 minuto. Se repiten estos pasos hasta que se han formado sobre el molde 3 bicapas. Después de que se ha aplicado la cobertura atomizada, se dispensan los materiales de los lentes dentro del molde, y se les deja curar. Luego, se extraen los lentes con alcohol isopropílico.

Moldes cubiertos por inmersión breve (Lote # 3): Se prepara el tercer lote de lentes de contacto por inmersión breve de los moldes atomizados descritos arriba, en otras soluciones de materiales poliiónicos. Después de haber sido atomizados, se sumergen los moldes en la solución A por cerca de 5 minutos, se les enjuaga en agua por cerca de 1 minuto, se sumergen en la solución B por cerca de 5 minutos y se enjuagan en agua por cerca de 1 minuto.

Después de la inmersión breve, se dispensan dentro de los moldes los materiales de los lentes, y se les deja curar. Los lentes son entonces extraídos con alcohol isopropílico, sumergidos en la solución A por cerca de 5 minutos y luego sumergidos en la solución B por cerca de 5 minutos.

Luego se evalúan las propiedades superficiales de los lentes.

(i): Los valores de PI miden la permeabilidad de un lente de contacto particular a los iones, cuando está en contacto con iones de sales y agua. En otras palabras, el índice PI mide la habilidad de los iones para difundirse a través del lente de contacto. Esta prueba es descrita más específicamente en la patente número US 5.760.100

(ii): El valor Dk generalmente es una medida de la habilidad de un gas, tal como el oxígeno, para difundirse a través de un lente de contacto. También puede obtenerse una descripción más detallada del valor Dk refiriéndose a la patente número US 5.760.100

(iii): Se miden los ángulos de contacto promedio (gota de Sessle) usando un dispositivo de medición de ángulo de contacto VCA 2500 XE de AST Inc. localizada en Boston, Massachusets. Generalmente los ángulos de contacto miden la energía superficial de un lente de contacto.

(iv): Se determina TSSNI ó el tiempo de secado superficial no invasivo. El TSSNI es una medida del tiempo de ruptura de un lente de contacto particular. En particular, cada lente de contacto es observado visualmente mientras es deteriorado con una lámpara de corte fino, que es un dispositivo usado comúnmente. Se determina el TSSNI en el punto en que se observa la primera interrupción del rasgado de la película.

(v): Se determinan resultados subjetivos de los objetos en prueba, como por ejemplo la comodidad de cada lente.

Los lentes de todos los tres lotes muestran valores relacionados con PI, Dk, ángulo de contacto, TSSNI y comodidad, tales que los hacen adecuados para uso extendido en el ojo.

Aunque sen han descrito varios alcances de la invención usando términos, dispositivos y métodos específicos, esa descripción es sólo con propósitos ilustrativos. Las palabras usadas son más palabras de descripción que una limitación. Debe entenderse que quienes tengan un nivel ordinario de destreza en el medio pueden hacer cambios y variaciones, sin apartarse del espíritu o alcance de la presente invención, los cuales son delineados en las siguientes reivindicaciones. Adicionalmente, debe entenderse que pueden intercambiarse, total ó parcialmente, los aspectos de los diferentes alcances. Por esa razón, el alcance de las reivindicaciones anexas no debe ser limitado a la descripción de las versiones preferidas contenidas aquí.

Claims

1. Un método para cubrir un sustrato polimérico, que incluye los pasos de

formación de una solución, la cual contiene un material negativamente cargado y un material positivamente cargado en una cantidad tal que la relación de carga molar de dicha solución es de entre 3:1 y 100:1;

mantenimiento del pH de dicha solución dentro de un rango tal que dicho material negativamente cargado y dicho material positivamente cargado permanecen estables dentro de dicha solución; y

aplicación de dicha solución a dicho sustrato para formar sobre él una cobertura, teniendo dicha cobertura sobre dicho sustrato por lo menos dos capas de manera que una de tales capas incluya dicho material negativamente cargado y otra de tales capas incluya dicho material positivamente cargado.

2. Un método como se definió en la Reivindicación 1, en el cual la relación de carga molar es de aproximadamente 10:1.

3. Un método como se definió en las Reivindicaciones 1 ó 2, donde el material negativamente cargado incluye un ácido poliacrílico.

4. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, donde el material negativamente cargado incluye un aditivo seleccionado de entre un grupo de antimicrobianos y antibacterianos.

5. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, donde el material positivamente cargado incluye una poli(etilenimina) ó poli(clorhidrato de alilamina).

6. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5, donde el material negativamente cargado incluye ácido poliacrílico y el material positivamente cargado incluye un poli(clorhidrato de alilamina), y donde el pH de dicha solución que contiene dicho ácido poliacrílico y dicho poli(clorhidrato de alilamina) es mantenido en un valor de cerca de 2,5.

7. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, donde dicho material positivamente cargado incluye un aditivo seleccionado de entre un grupo de antimicrobianos y antibacterianos.

8. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, donde el material negativamente cargado predomina en la solución.

9. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, donde el material positivamente cargado predomina en la solución.

10. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 9, donde el pH de dicha solución es mantenido dentro de un rango de \pm 0,5, ó preferiblemente dentro de \pm 0,1, de un rango apropiado de pH, donde tal rango apropiado de pH depende de la selección de dicho material negativamente cargado y dicho material positivamente cargado.

11. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10, que incluye adicionalmente los pasos de preacondicionamiento de dicho sustrato antes de su inmersión breve dentro de dicha solución, donde dicho sustrato es preacondicionado con una cobertura iniciadora, siendo aplicada dicha cobertura sobre dicho sustrato por breve inmersión de dicho sustrato dentro de una solución que contiene materiales iniciadores.

12. Un método como se definió en la Reivindicación 11, donde dicho sustrato es preacondicionado mediante los pasos de

suministro de una solución solvente que incluye un solvente y por lo menos un material poliiónico; permitiendo que dicho sustrato se hinche en dicha solución solvente;

remoción de dicho sustrato de dicha solución solvente después de que dicho sustrato se hinchó allí; y

dejar que dicho sustrato se encoja tal que dicho material poliiónico resulte entrampado dentro de dicho sustrato.

13. Un método como se definió en la Reivindicación 12, donde dicho solvente incluye un alcohol, preferiblemente alcohol isopropílico.

14. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 13, donde el espesor de dicha cobertura está entre 40 ángstroms y 2.000 ángstroms.

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15. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 14, donde dicho sustrato es sumergido brevemente en dicha solución tal que se forma sobre él una cobertura.

16. Un método como se definió en la Reivindicación 15, donde dicho sustrato es cubierto con dicha solución en una inmersión.

17. Un método como se definió en la Reivindicación 15, donde dicho sustrato es cubierto con dicha solución en 2 a 5 inmersiones.

18. Un método como se definió en cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 17, donde dicho sustrato incluye un molde y además incluye los pasos de

dispensado de un material polimérico dentro de dicho molde;

curado de dicho material polimérico de manera que dicha cobertura se desprenda de dicho molde durante el curado y se una por lo menos parcialmente a la superficie exterior de dicho material polimérico; y

remoción de dicho material polimérico curado de dicho molde, cubriéndose dicho material polimérico con al menos una porción de dicha solución.

19. Un método para cubrir un material polimérico que incluye los pasos de

formación de una solución poliiónica, la cual contiene un material polianiónico y un material policatiónico en una cantidad tal que la relación de carga molar de dicha solución es menor de 10:1;

mantenimiento del pH de dicha solución dentro de un rango tal que dichos materiales polianiónico y policatiónico permanecen estables dentro de dicha solución poliiónica;

suministro de un sustrato;

aplicación de un solvente a dicho sustrato, siendo dicho solvente capaz de formar una solución estable cuando es combinado con dicha solución que contiene dichos materiales polianiónicos y dichos materiales policatióni-
cos;

dejar que dicho sustrato se hinche dentro de dicho solvente;

remoción de dicho sustrato de dicho solvente después de que dicho sustrato se a hinchado dentro de él; y

breve inmersión de dicho sustrato dentro de dicha solución para formar una cobertura sobre él, teniendo dicho sustrato cubierto por lo menos dos capas, donde una de dichas capas incluye dicho material polianiónico y la otra de dichas capas incluye dicho material policatiónico.

20. Un método para cubrir un lente de contacto que incluye los pasos de

formación de una solución poliiónica, la cual contiene un material polianiónico y un material policatiónico, en una cantidad tal que la relación de carga molar de dicha solución es menor de 10:1;

mantenimiento del pH de dicha solución dentro de un rango tal que los materiales polianiónico y policatiónico permanecen estables dentro de dicha solución; y

inmersión breve de dicho lente de contacto en dicha solución, para formar una cobertura hidrofílica sobre él, teniendo dicho sustrato cubierto por lo menos dos capas tal que una de dichas capas incluye dicho material polianiónico y la otra de dichas capas incluye dicho material policatiónico.

21. Un método para cubrir un material polimérico que incluye los pasos de

suministro de un sustrato;

aplicación de un primer material poliiónico a dicho sustrato, teniendo dicho material poliiónico cierta carga;

aplicación de un aditivo a dicho sustrato, no teniendo dicho aditivo una carga sustancial;

aplicación a dicho sustrato de un segundo material poliiónico, después de haberle aplicado dicho aditivo, teniendo dicho segundo material poliiónico una carga opuesta a dicha carga de dicho primer material poliiónico;

aplicación a dicho sustrato de una solución para formar una cobertura sobre él, conteniendo dicha solución un material polianiónico y un material policatiónico en una cantidad tal que la relación de carga molar de dicha solución va desde 3:1 hasta 100:1, donde el pH de dicha solución es mantenido dentro de un rango tal que dicho material polianiónico y dicho material policatiónico permanecen estables dentro de la solución; y

teniendo dicho sustrato cubierto por lo menos dos capas tal que una de dichas capas incluye dicho material polianiónico y otra de dichas capas incluye dicho material policatiónico, entrampando sustancialmente dichas dos capas a dicho aditivo sobre dicho sustrato cubierto.