HK1237806B - Silicone hydrogels comprising desirable water content and oxygen permeability - Google Patents

Claims (29)

1. Silikonhydrogel, das einen Wassergehalt von mindestens 50 % und eine Sauerstoffpermeabilität von mindestens 80 Barrer aufweist, wobei das Silikonhydrogel ausgehend von einer Reaktionsmischung gebildet wird, die Folgendes umfasst

   30 bis 75 Gew.-% mindestens eines langsam reagierenden hydrophilen Monomers, welches eine Halbwertszeitkinetik eines langsam reagierenden hydrophilen Monomers aufweist;

   mindestens einen silikonhaltigen Bestandteil, welcher eine Halbwertszeitkinetik eines silikonhaltigen Bestandteils aufweist, wobei er möglicherweise mit mindestens einer hydroxylhaltigen Gruppe substituiert sein kann;

   mindestens einen hydroxylhaltigen Bestandteil, der aus den silikonhaltigen Bestandteilen, welche mit mindestens einer Hydroxylgruppe substituiert sind, mindestens einem Hydroxyalkylmonomer und Mischungen davon ausgewählt ist,

   wobei das Verhältnis der Halbwertszeit des langsam reagierenden hydrophilen Bestandteils zur Halbwertszeit des silikonhaltigen Bestandteils mindestens 2 beträgt, wobei die Reaktionsmischung zwischen 9 und 14 Gew.-% an Silicium und weniger als 15 Gew.-% an TRIS umfasst und wobei sämtliche reaktionsfähige Bestandteile außer dem langsam reagierenden hydrophilen Monomer und den silikonhaltigen Bestandteilen in der Reaktionsmischung als Hilfsbestandteile dienen und in einer Menge zwischen 11 und 92 mmol / 100 g an reaktionsfähigen Bestandteilen vorliegen.
2. Silikonhydrogel nach Anspruch 1, wobei die Reaktionsmischung Folgendes umfasst:

   i) 37 bis 75 Gew.-%; oder

   ii) 37 bis 70 Gew.-%; oder

   iii) 39 bis 60 Gew.-%

   des mindestens einen langsam reagierenden hydrophilen Monomers, welches eine Halbwertszeitskinetik eines langsam reagierenden hydrophilen Monomers aufweist.
3. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die silikonhaltigen Bestandteile weniger als 10 Gew.-% an TRIS umfassen.
4. Silikonhydrogel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die silikonhaltigen Bestandteile frei von TRIS sind.
5. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfsbestandteile in der Reaktionsmischung in einer Konzentration von weniger als 12 Gew.-% vorliegen, bezogen auf die reaktionsfähigen Bestandteile.
6. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wassergehalt folgendermaßen ist:

   i) mindestens 55 %; oder

   ii) mindestens 60 %.
7. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfsbestandteile in einer Menge zwischen 38 und 76 mmol/100 g an reaktionsfähigen Bestandteilen vorliegen.
8. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine langsam reagierende Monomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem N-Vinylamidmonomer der Formel I, einem Vinylpyrrolidon der Formel II bis IV, einem N-Vinylpiperidon der Formel V besteht:

   wobei R gleich H oder Methyl ist;

   R₁, R₂, R₃, R₆, R₇, R₁₀, und R₁₁ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus H, CH₃, CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₃, C(CH₃)₂ besteht;

   R₄ und R₈ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus CH₂, CHCH₃ und C(CH₃) besteht;

   R₅ aus H, Methyl, Ethyl ausgewählt ist; und

   R₉ aus CH=CH₂, C(CH₃)=CH₂ und CH=CHCH₃ ausgewählt ist;

   wobei der silikonhaltige Bestandteil aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem Mono(meth)acryloxyalkylpolydialkylsiloxan-Monomer der Formel VII oder dem Styrylpolydialkylsiloxan-Monomer der Formel VIII besteht:

   wobei R₁₂ gleich H oder Methyl ist; X für O oder NR₁₆ steht;

   jedes R₁₄ auf unabhängige Weise für ein C₁- bis C₄-Alkyl, welches mit Fluor substituiert sein kann, oder Phenyl steht;

   R₁₅ für ein C₁- bis C₄-Alkyl steht;

   R₁₃ für eine zweibindige Alkylgruppe steht, die weiterhin mit einer funktionellen Gruppen versehen sein kann, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Ethergruppen, Hydroxylgruppen, Carbamatgruppen und deren Kombinationen besteht;

   a gleich 3 bis 50 ist;

   R₁₆ aus H, C1-4, welches weiterhin mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein kann, ausgewählt ist; und wobei das Hydroxyalkylmonomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem Hydroxyalkyl(meth)acrylat- oder (Meth)acrylamidmonomer der Formel IX oder einer Styrylverbindung der Formel X besteht

   wobei R₁ gleich H oder Methyl ist;

   X für O oder NR₁₆ steht, R₁₆ für ein H, C₁- bis C₄-Alkyl, welches weiterhin mit mindestens einem OH substituiert sein kann, steht;

   R₁₇ aus mono- oder dihydroxysubstituiertem C₂-C₄-Alkyl und Polyethylenglykol mit 1 bis 10 Wiederholeinheiten ausgewählt ist; wobei das mindestens eine Hydroxyalkyl(meth)acrylat- oder (Meth)acrylamidmononer und das langsam reagierende Monomer in Molprozentanteilen vorliegen, welche ein Molverhältnis zwischen 0,15 und 0,4 ergeben

   wobei das mindestens eine langsam reagierende hydrophile Monomer vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem N-Vinylamidmonomer der Formel I, einem Vinylpyrrolidon der Formel II oder IV besteht:

   wobei R gleich H oder Methyl ist;

   R₁, R₂, R₃, R₁₀, und R₁₁ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus H, CH₃, CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₃, C(CH₃)₂ besteht;

   R₄ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CH₂, CHCH₃ und C(CH₃) besteht;

   R₅ aus H, Methyl, Ethyl ausgewählt ist; und

   R₉ aus CH=CH₂, CCH₃=CH₂ und CH=CHCH₃ ausgewählt ist;

   (b) wobei der mindestens eine silikonhaltige Bestandteil aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem Mono(meth)acryloxyalkylpolydialkylsiloxan-Monomer der Formel VII besteht:

   wobei R₁₂ gleich H oder Methyl ist; X für O oder NR₁₆ steht;

   jedes R₁₄ auf unabhängige Weise für ein C₁- bis C₄-Alkyl, welches mit Fluor substituiert sein kann, oder Phenyl steht;

   R₁₅ für ein C₁- bis C₄-Alkyl steht;

   R₁₃ für eine zweibindige Alkylgruppe steht, die weiterhin mit einer funktionellen Gruppen versehen sein kann, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Ethergruppen, Hydroxylgruppen, Carbamatgruppen und deren Kombinationen besteht;

   a gleich 3 bis 50 ist;

   R₁₆ aus H, C_1-4, welches weiterhin mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein kann; ausgewählt ist;

   (c) wobei mindestens ein Hydroxyalkylmonomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Hydroxyalkyl(meth)acrylat- oder (Meth)acrylamidmonomer der Formel IX besteht:

   wobei R₁ gleich H oder Methyl ist;

   X für O oder NR₁₆ steht, R₁₆ für ein H, C₁- bis C₄-Alkyl, welches weiterhin mit mindestens einem OH substituiert sein kann, steht;

   R₁₇ aus mono- oder dihydroxysubstituiertem C₂-C₄-Alkyl und Polyethylenglykol mit 1 bis 10 Wiederholeinheiten ausgewählt ist; wobei das mindestens eine Hydroxyalkyl(meth)acrylat- oder (Meth)acrylamidmononer und das langsam reagierende Monomer in Molprozentanteilen vorliegen, welche ein Molverhältnis zwischen 0,15 und 0,4 ergeben.
9. Silikonhydrogel nach Anspruch 8, wobei:

   i) jedes R₃ auf unabhängige Weise aus Ethyl- und Methylgruppen ausgewählt ist; oder

   ii) sämtliche R₃ gleich Methyl sind.
10. Silikonhydrogel nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei R₁₆ gleich H oder Methyl ist.
11. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 10, wobei R₁₂ und jedes der R₁₄ gleich Methyl sind.
12. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 11, wobei das langsam reagierende hydrophile Monomer aus den folgenden ausgewählt ist:

    i) dem Vinylpyrrolidon der Formel II oder IV oder dem N-Vinylamidmonomer der Formel I, wobei dieses in R₁ und R₂ eine Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen von höchstens 4 aufweist; oder

    ii) einem Vinylpyrrolidon der Formel III oder IV, wobei R₆ gleich Methyl ist, R₇ gleich Wasserstoff ist, R₉ gleich CH=CH₂ ist, R₁₀ und R₁₁ gleich H sind.
13. Silikonhydrogel nach den Ansprüchen 8-11, wobei das langsam reagierende hydrophile Monomer aus Ethylenglykolvinylether (EGVE), Di(ethylenglykol)-vinylether (DEGVE), N-Vinylpyrrolidon (NVP), 1-Methyl-3-methylen-2-pyrrolidon, 1-Methyl-5-methylen-2-pyrrolidon, 5-Methyl-3-methylen-2-pyrrolidon; 1-Ethyl-5-methylen-2-pyrrolidon, N-Methyl-3-methylen-2-pyrrolidon, 5-Ethyl-3-methylen-2-pyrrolidon, 1-n-Propyl-3-methylen-2-pyrrolidon, 1-n-Propyl-5-methylen-2-pyrrolidon, 1-Isopropyl-3-methylen-2-pyrrolidon, 1-Isopropyl-5-methylen-2-pyrrolidon, N-Vinyl-N-methylacetamid (VMA), N-Vinyl-N-ethylacetamid, N-Vinyl-N-ethylformamid, N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid, N-Vinylisopropylamid, Allylalkohol, N-Vinylcaprolactam, N-2-Hydroxyethylvinylcarbamat, N-Carboxy-β-alanin-N-vinylester; N-Carboxyvinyl-β-alanin (VINAL), N-Carboxyvinyl-α-alanin und deren Mischungen ausgewählt ist,

    wobei das langsam reagierende hydrophile Monomer vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylacetamid, 1-Methyl-3-methylen-2-pyrrolidon, 1-Methyl-5-methylen-2-pyrrolidon, 5-Methyl-3-methylen-2-pyrrolidon und deren Mischungen besteht

    wobei das langsam reagierende hydrophile Monomer insbesondere aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus NVP, VMA und 1-Methyl-5-methylen-2-pyrrolidon besteht,

    wobei das langsam reagierende hydrophile Monomer mit dem größten Vorzug NVP umfasst.
14. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 13, wobei mindestens ein R₁₄ gleich 3,3,3-Trifluorpropyl ist.
15. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 14, wobei R₁₃ aus C₁-C₆-Alkylengruppen ausgewählt ist, die mit Ether, Hydroxyl und deren Kombinationen substituiert sein können, wobei R₁₃ vorzugsweise aus C₁- oder C_3-6-Alkylengruppen ausgewählt ist, die mit Ether, Hydroxyl und deren Kombinationen substituiert sein können.
16. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 15, wobei:

    i) a gleich 5 bis 15 ist; oder

    ii) a gleich 7 bis 30 ist.
17. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 oder 9 oder 12 bis 15, wobei das Monomethacryloxyalkylpolydimethylsiloxanmethacrylat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polydimethylsiloxan mit endständigem Monomethacryloxypropyl und endständigem Mono-n-butyl, Polydimethylsiloxan mit endständigem Monomethacryloxypropyl und endständigem Mono-n-methyl, Polydiethylsiloxan mit endständigem Monomethacryloxypropyl und endständigem Mono-n-butyl, Polydiethylsiloxan mit endständigem Monomethacryloxypropyl und endständigem Mono-n-methyl, N-(2,3-Dihydroxypropan)-N'-(propyltetra(dimethylsiloxy)dimethylbutylsilan)-acrylamid; α-(2-Hydroxy-1-methacryloxypropyloxypropyl)-ω-butyl-octamethylpentasiloxan und deren Mischungen besteht, wobei das Monomethacryloxyalkylpolydimethylsiloxanmethacrylat vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polydimethylsiloxan mit endständigem Monomethacryloxypropyl und endständigem Mono-n-butyl, Polydimethylsiloxan mit endständigem Monomethacryloxypropyl und endständigem Mono-n-methyl, N-(2,3-Dihydroxypropan)-N'-(propyltetra(dimethylsiloxy)dimethylbutylsilan)-acrylamid besteht.
18. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 17, wobei:

    i) R₁ gleich H oder Methyl ist, X gleich Sauerstoff ist und R aus mono- oder dihydroxysubstituiertem C₂-C₄-Alkyl und Polyethylenglykol mit 1 bis 10 Wiederholeinheiten ausgewählt ist; oder

    ii) R₁ gleich Methyl ist, X gleich Sauerstoff ist und R aus mono- oder dihydroxysubstituiertem C₂-C₄-Alkyl und Polyethylenglykol mit 2 bis 20 Wiederholeinheiten ausgewählt ist.
19. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 18, wobei R gleich 2-Hydroxyethyl, 2,3-Dihydroxypropyl, 2-Hydroxypropyl ist.
20. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 8 bis 19, wobei R₄ gleich Methyl oder 2-Hydroxyethyl ist.
21. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Hydroxyalkylmonomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 1-Hydroxypropyl-2-(meth)acrylat, 2-Hydroxy-2-methylpropyl(meth)acrylat, 3-Hydroxy-2,2-dimethylpropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, Glycerin(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylamid, Polyethylenglykolmonomethacrylat, bis-(2-Hydroxyethyl)(meth)acrylamid, 2,3-Dihydroxypropyl(meth)acrylamid und deren Mischungen besteht,

    wobei das Hydroxyalkylmonomer vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 2-Hydroxyethylmethacrylat, Glycerinmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, 3-Hydroxy-2,2-dimethylpropylmethacrylat und deren Mischungen besteht,

    wobei das Hydroxyalkylmonomer insbesondere 2-Hydroxyethylmethacrylat, 3-Hydroxy-2,2-dimethylpropylmethacrylat, Glycerinmethacrylat und Mischungen, in welchen diese enthalten sind, umfasst.
22. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reaktionsmischung weiterhin mindestens ein langsam reagierendes Quervernetzungsmittel und mindestens ein schnell reagierendes Quervernetzungsmittel umfasst, wobei das mindestens eine langsam reagierende Quervernetzungsmittel und das mindestens eine schnell reagierende Quervernetzungsmittel jeweils in den folgenden Mengen in der Reaktionsmischung vorliegen:

    i) zwischen 0,05 und 0,3 Gew.-%; oder

    ii) zwischen 0,1 und 0,2 Gew.-%.
23. Silikonhydrogel nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine silikonhaltige Bestandteil und der mindestens eine hydroxylhaltige Bestandteil dieselben reaktionsfähigen funktionellen Gruppen haben.
24. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei:

    i) das mindestens eine Hydroxyalkylmononer in Molprozentanteilen vorliegt, welche ein Molverhältnis Hydroxylgruppen zu langsam reagierendem hydrophilem Monomer zwischen 0,15 und 0,4 ergeben; oder

    ii) wobei das Molverhältnis von Hydroxylgruppen in der Reaktionsmischung zu Silicium (HO:Si) zwischen 0,16 und 0,4 liegt.
25. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das langsam reagierende hydrophile Monomer eine langsam reagierende Gruppe umfasst, die aus N-Vinylamiden, O-Vinylcarbamaten, O-Vinylcarbonaten, N-Vinylcarbamaten, O-Vinylethern, O-2-Propenyl ausgewählt ist, wobei die Vinyl- oder Alkylgruppen weiterhin mit einer Methylgruppe substituiert sein können.
26. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reaktionsmischung weitgehend frei von TRIS ist.
27. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Silikonhydrogel ohne silikonhaltige Makromere oder Präpolymere hergestellt wird, wobei unter "Silikon-Makromeren" und Silikon-"Prepolymeren" mono- und multifunktionelle silikonhaltige Verbindungen mit Molekulargewichten von mehr als 2000 zu verstehen sind.
28. Silikonhydrogel nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reaktionsmischung zwischen 9 und 13 Gew.-% an Silicium umfasst.
29. Verfahren zum Bilden des Silikonhydrogels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Photoinitiierung verwendet wird und die Reaktionsmischung einen Photoinitiator umfasst, wobei die Härtungszeit weniger als 30 Minuten beträgt.