JPH0688949A

JPH0688949A - 透明な含水ゲル材料

Info

Publication number: JPH0688949A
Application number: JP24035492A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Hogi; 恒夫保木; Nobuyuki Osawa; 信行大沢
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】光学的に透明性が優れ、蛋白質、脂質などの
汚れがレンズ内部に浸透固着しにくい、コンタクトレン
ズや眼内レンズなど医療材料として有用な含水ゲルを提
供する。【構成】２５０Åより大きいミクロボイドを含まず、
１０〜２５０Åのミクロボイドが、断面１μｍ²当たり
１０００個以下で有ることを特徴とする含水ゲル材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明な含水ゲル材料に
関するもので、医療材料、特にコンタクトレンズ、眼内
レンズなど眼科用材料として有用な含水ゲルを提供す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、Ｎ−ビニルピロリドンから選ばれた１種以上のモノ
マーを主成分とする樹脂からなり、含水率が３０〜９０
重量％である含水ゲル材料は種々知られており、主に含
水ソフトコンタクトレンズとして利用されている。これ
らの材料からのコンタクトレンズは柔らかい為装用感が
良いが涙液中の蛋白質、脂質等がレンズ内部に浸透しや
すく、汚れとなったり、細菌が繁殖したりする欠点があ
った。これを改良するために例えば特開昭５８−９１２
１号公報には２，３ージヒドロキシプロピルメタクリレ
ートを共重合させた含水ソフトコンタクトレンズ用材料
が、特公昭６２−６２３２３号公報には含フッ素モノマ
ーを共重合させた含水ソフトコンタクトレンズが記載さ
れている。

【０００３】従来知られている含水ゲル材料、特に含水
ソフトコンタクトレンズは装用中に涙液中のタンパク質
や脂質、取扱い中に混入する異物がレンズ内部に浸透し
てしまいこれが原因で眼疾患をおこし易かったり、細菌
類が繁殖してレンズに曇りなどの異常をおこし易かっ
た。これら異物の浸透の原因は、含水ゲルのゲル網目の
大きさが蛋白質や脂質の分子の大きさより大きい為と考
えられて、上記のようにゲル網目構造を変えるモノマー
を共重合させたり、汚れを取り易くする目的でフッ素含
有モノマーを共重合させたりしているが、いまだ十分で
ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光学的に透
明性が優れ、蛋白質、脂質などの汚れがレンズ内部に浸
透固着しにくい、コンタクトレンズや眼内レンズなど医
療材料として有用な含水ゲル材料を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため、含水ゲルの構造、その合成方法を種々
検討し、含水ゲルのミクロ構造を特定の構造にする事で
タンパク質、脂質、その他異物の浸透が少なく出来るこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は、最大径が１０〜２５０Åのミクロボイドが、
断面１μｍ ²当たり平均１０００個以下で有り、かつ最
大径が２５０Åより大きいミクロボイドを含まないこと
を特徴とする含水ゲル材料である。

【０００６】本発明でいうミクロボイドとは水素結合で
吸着された水を含有する親水性樹脂の中に存在する、ほ
とんどが自由水として存在する水を含有する空洞であ
る。本発明はこのミクロボイドの大きさを小さくし、か
つその数を少なくした構造をもつ含水ゲルである。従
来、含水ゲルはその構造が均一であり、含水することに
より広がった樹脂の分子間に蛋白質や脂質が分子拡散し
て浸透するため、これら異物がゲル中に取り込まれると
考えられていたが、本発明者はゲル構造が均一でなく、
２５０Å程度のミクロボイドが１μｍ²あたり１５００
個以上存在することを初めて見いだし、このミクロボイ
ドを減少させることで、蛋白質や脂質の浸透を極めて少
なくできる事に成功した。

【０００７】本発明におけるミクロボイドは、含水ゲル
を順次高濃度のアルコール水溶液で置換し最後に１００
％アルコールに浸漬後、ブチルメタクリレートとメチル
メタクリレートとの混合モノマーに浸漬し包埋して重合
した後、切片を透過型電子顕微鏡で観察して見られるも
ので、約１０〜２５０Åの大きさである。本発明におい
てミクロボイドの大きさとはミクロボイドの最大径をい
う。

【０００８】このミクロボイドの数が多いと蛋白質、脂
質、その他異物がこのボイドの中に浸透するためコンタ
クトレンズとして使用する場合に汚れ付着となって、こ
れが原因で細菌類が繁殖しやすくなるため好ましくな
い。さらに、このミクロボイドが存在するとコンタクト
レンズが白濁して見えるため、レンズの外観検査で汚れ
の有無を判断する事が難しくなるため好ましくない。ミ
クロボイドの大きさが２５０Å以下で、１μｍ²当たり
１０００個以下である含水ゲルは、蛋白質や脂質の吸着
量が少なく、白濁もほとんど無いため好ましい。２５０
Å以下のミクロボイドが５００個以下で、かつ１００Å
以上２５０Å以下のものが３０個以下の含水ゲルが、こ
れらの性能がさらに良くなるためより好ましい。また、
２５０Åより大きいミクロボイが存在するとコンタクト
レンズを作製すると白濁して見えることから、２５０Å
より大きいミクロボイドが存在しないことが必要であ
る。

【０００９】本発明において含水ゲルは、ヒドロキシエ
チルメタクリレート、グリセリルメタクリレートまたは
Ｎ−ビニルピロリドンを主成分とする混合モノマーを共
重合して得られる樹脂を水で膨潤処理して得られるもの
で、含水率が２０〜８５重量％のものが好ましい。一般
には、これら親水性のモノマーに共重合が可能なモノマ
ーとの共重合体が使用され、例えばヒドロキシエチルメ
タクリレート６０〜８５重量％、グリセリルメタクリレ
ート３〜３０重量％、シクロヘキシルメタクリレート１
〜１５重量％、フッ素含有不飽和有機酸エステル１〜１
５重量％、エチレングリコールジメタクリレート０．１
〜１０重量％の混合モノマーを共重合したもの、ヒドロ
キシエチルメタクリレート５０〜９５重量％、フッ素含
有不飽和有機酸エステル５〜２５重量％、及び分子中に
１以上のカルボキシル基を有する不飽和脂肪酸、３価以
上の多価アルコールのモノメタクリレート、アルキルメ
タクリレートから選ばれた１種以上のモノマー１〜４０
重量％、エチレングリコールジメタクリレート０．１〜
１０重量％を共重合したもの、ヒドロキシエチルメタク
リレート６０〜９５重量％、プロピレングリコールモノ
メタクリレート５〜３０重量％、エチレングリコールジ
メタクリレート０．１〜１０重量％を共重合したもの、
Ｎ−ビニルピロリドン５０〜７０重量％、ヒドロキシエ
チルメタクリレート５〜２０重量％、メチルメタクリレ
ート２０〜４０重量％、テトラエチレングリコールジメ
タクリレート０．１〜１０重量％を共重合したものなど
が使用できる。

【００１０】これら共重合体は、上記モノマーの混合物
にアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレ
ロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイドなどのアゾ化合物や有機過酸化物を加え熱
重合させる方法、ベンゾフェノン、ベンゾイン、ベンジ
ルジメチルケタールなどの光重合開始剤を混合し紫外線
を照射して重合させる方法等により製造される。コンタ
クトレンズを製造する場合には、棒状に重合してこれか
ら切削・研磨加工する方法、レンズ形状の鋳型にモノマ
ー混合物を入れて重合する方法などによりレンズを製造
出来る。本発明の含水ゲルは、このように重合された共
重合体を、水に浸漬して室温ないし１００℃で膨潤させ
て得られる。

【００１１】本発明のミクロボイドが１０００個以下で
有る含水ゲルは、上記樹脂の重合時の重合速度を厳密に
制御し、ミクロボイドが生成しない条件下で重合する事
により製造される。この条件は、製造する樹脂の共重合
組成により異なるが、通常はその重合速度を毎時１５〜
４０％の重合率にする事で達成される。さらに、重合率
６０％までの重合初期の速度が毎時１５から４０％の重
合率で有る事が好ましい。重合速度を上記範囲に制御す
るには、重合モノマー組成に応じて重合開始剤の量と重
合開始温度を変えたり、モノマー中の重合遅延剤及び重
合禁止剤の種類と量を変える事で実施される。

【００１２】コンタクトレンズの製造では試験管の中に
モノマーを入れて塊状重合させており、この時の重合速
度の制御は重合開始温度が２、３℃違っても、重合禁止
剤及び遅延剤の量が数ｐｐｍ違っても重合速度が大きく
変化することから、重合速度を上記範囲に制御するには
重合開始温度を１℃の範囲で、重合禁止剤、遅延剤およ
び重合開始剤の量を１ｐｐｍの範囲で制御する事で初め
て達成される。この重合速度が毎時１５％未満になると
ミクロボイドの数が１０００個を越えてしまい、その大
きさもほとんどが１００Å以上の大きなボイドの比率が
増えて、蛋白質、脂質等の吸着が多くなり、白濁もひど
くなる。

【００１３】また、重合速度が毎時４０％を超えて速く
なると重合時に起きる体積収縮により樹脂に歪みが残り
易くなり、特にコンタクトレンズの製造では試験管の中
で重合するために、この歪みが大きく、レンズに加工し
た後水で膨潤して含水コンタクトレンズとした時にレン
ズが歪んだり、形状が変わったりするため好ましくな
い。

【００１４】

【実施例】次に、実施例および参考例によって本発明を
さらに詳細に説明する。なお、実施例における特性値は
以下の方法で測定した。１．ミクロボイド含水ゲルのサンプルを１ｍｍの厚みにスライスし、５０
重量％エタノール水に３０分間、７０重量％エタノール
水に３０分間、９０重量％エタノール水に３０分間、９
９．５重量％エタノールに３０分間浸漬２回、無水硫酸
銅で乾燥させた１００重量％エタノールに３０分間、１
００重量％エタノール５０重量部ブチルメタクリレート
２０重量部メチルメタクリレート３０重量部の混合液に
３０分間、ブチルメタクリレート４０重量部メチルメタ
クリレート６０重量部の混合液に３０分間、それぞれ浸
漬し最後に過酸化ベンゾイル２重量％を含有するブチル
メタクリレート４０重量部メチルメタクリレート６０重
量部の混合液で包埋し４０℃で加熱して重合させた。得
られた包埋試料をミクロトーム（ライヒエルト社製ウ
ルトラカットＮ／ＦＣ−４）でガラスナイフを用いて切
片を作成し、透過型電子顕微鏡〔日本電子（株）製２
０００ＦＸ〕で１２０ＫＶで観察した。試料の２箇所に
ついて３万倍で写真撮影し、写真１枚ごとにランダムに
３箇所選んだ１μｍ²の正方形内に有るボイド状の黒点
の大きさとその数をそれぞれ計測した。なお、ボイドの
うち微少なものは１０倍ルーぺを使用して観察と計測を
行った。２．含水率乾燥時の寸法が、直径１１．４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの
円盤状試料を作成し、その水和膨潤後の重量（Ｗ１）及
び再乾燥後の重量（Ｗ２）を精秤し、次式から含水率
（Ｗｇ）を計算した。

【００１５】Ｗｇ＝（Ｗ１−Ｗ２）×１００／Ｗ１３．透明度・白濁度含水率を測定した試料を水中に置き、試料の側面から集
光レンズを接続したスポット光束を照射して、背景を黒
色にして目視観察した。４．蛋白質の吸着性ベースカーブ７．８０ｍｍ、中心厚み０．０９ｍｍ、サ
イズ１３．５ｍｍ、パワー−３．００のレンズ形状物を
製作し、１重量％卵白リゾチームあるいは１重量％牛血
清アルブミンの生理食塩水溶液（ｐＨ７．３１燐酸バッ
ファー）に２４℃で２４時間浸漬した後、生理食塩水に
１０分間浸漬して軽く水切りした。その後、１重量％ド
デシル硫酸ナトリウム、１重量％炭酸ナトリウム水溶液
１ｍｌに２４℃で２４時間浸漬し蛋白質を抽出した。こ
の抽出液０．２ｍｌにＢＣＡ試薬（ＰＩＥＲＣＥ社製蛋
白定量試薬）２ｍｌを加え６０℃で１時間恒温振盪さ
せ、直ちに５６２ｎｍの波長の吸光度を測定した。あら
かじめ求めたリゾチーム及びアルブミンの検量線からそ
れぞれの蛋白量を求めた。５．重合速度重合速度は、モノマー混合物の体積収縮率の測定、ある
いは屈折率の測定で求められる。本発明においては体積
収縮率で求めた。試験管で塊状重合する時にモノマー混
合物を入れた液面の位置を基点として２mm間隔で目盛り
を付し、重合過程でその液面の位置の変化を記録し、下
記の式で重合率を求めて、重合率の単位時間当たりの変
化量を重合速度とした。

【００１６】重合率＝｛液面変化量（mm）／重合終了時
の液面変化量（mm）｝×１００

【００１７】

【実施例１】ヒドロキシエチルメタクリレート（重合禁
止剤としてメトキシハイドロキノン５０ｐｐｍ含有）７
９．８重量％、プロピレングリコールモノメタクリレー
ト（重合禁止剤としてメトキシハイドロキノン２５０ｐ
ｐｍ含有）２０重量％、エチレングリコールジメタクリ
レート０．２重量％を混合し、アゾイソブチロニトリル
１０００ｐｐｍを溶解させ内径１６ｍｍのポリプロピレ
ン製試験管に充填して４０℃１６時間、６０℃２４時
間、９０℃７２時間重合させた後（重合は、毎時２０〜
３８％の重合速度で開始し、この速度で重合率６０％ま
で達し、それ以後はゆっくりと重合が進行した。）、試
験管から棒状の重合物を抜き取りさらに９０℃で４８時
間重合させた。得られた共重合体を公知の切削研磨加工
法により中心厚み０．０７５ｍｍ、直径１１．３４ｍｍ
のレンズ形状にした。また、厚み０．５ｍｍ直径１１．
４ｍｍの円盤状試料を作成した。この試料とレンズ形状
物を７０℃の生理食塩水中に１６時間浸漬する事により
水和膨潤させたところ、含水率３８重量％のソフトコン
タクトレンズとディスクが得られた。このレンズ及びデ
ィスクの透明度は良好で白濁度も目視で白濁が認められ
ず良好であった。ディスクで測定したミクロボイドの大
きさは２００Å以下でその数は平均２７０個／１μｍ²
であった。また、１００Å以上２００Å以下のボイドは
平均で１３個／１μｍ²と非常に少なかった。レンズで
蛋白質の吸着を測定した結果、レンズ１枚あたりアルブ
ミン０．４μｇ、リゾチーム０．２μｇであり、従来の
含水ソフトコンタクトレンズ（含水率３８重量％）の約
半分の吸着量であった。

【００１８】

【実施例２】ヒドロキシエチルメタクリレート（重合禁
止剤としてメトキシハイドロキノンを５０ｐｐｍ含有）
６８重量％、グリセリルメタクリレート２１重量％、シ
クロヘキシルメタクリレート４．８重量％、２，２，２
−トリフルオロエチルメタクリレート５重量％、エチレ
ングリコールジメタクリレート１．２重量％の混合モノ
マーにアゾビスイソブチロニトリル９００ｐｐｍを混合
溶解しポリプロピレン製試験管に入れ、４０℃１６時
間、６０℃２４時間、９０℃７２時間重合させた後（重
合は、毎時２２％の重合速度で開始し、この速度で重合
率６０％まで達し、それ以後はゆっくりと重合が進行し
た。）、試験管から棒状の重合物を抜き取りさらに９０
℃で４８時間重合させた。得られた共重合体を公知の切
削研磨加工法により中心厚み０．０７５ｍｍ、直径１
１．３４ｍｍのレンズ形状にした。また、厚み０．５ｍ
ｍ直径１１．４ｍｍの円盤状試料を作成した。この試料
とレンズ形状物を７０℃の生理食塩水中に１６時間浸漬
する事により水和膨潤させたところ、含水率３９重量％
のソフトコンタクトレンズとディスクが得られた。この
レンズ及びディスクの透明度は良好で白濁度も目視で白
濁が認められず良好であった。ディスクで測定したミク
ロボイドの大きさは２００Å以下でその数は平均２５０
個／１μｍ²であった。また、１００Å以上２００Å以
下のボイドは平均で１１個／１μｍ²と非常に少なかっ
た。レンズで蛋白質の吸着を測定した結果、レンズ１枚
あたりアルブミン０．４μｇ、リゾチーム０．４μｇで
あり、従来の含水ソフトコンタクトレンズ（含水率３８
重量％）の約半分の吸着量であった。

【００１９】

【実施例３】ヒドロキシエチルメタクリレート（重合禁
止剤としてメトキシハイドロキノンを５０ｐｐｍ含有）
７０重量％、グリセリルメタクリレート１９重量％、シ
クロヘキシルメタクリレート４．５重量％、１，１，
２，２，−テトラフルオロエトキシ−２−ヒドロキシプ
ロピルメタクリレート５重量％、エチレングリコールジ
メタクリレート１．５重量％の混合モノマーにアゾビス
イソブチロニトリル７００ｐｐｍとアゾビスジメチルバ
レロニトリル３００ｐｐｍを混合溶解し、ベースカーブ
６．７ｍｍサイズ１１．７ｍｍのポリプロピレン製キャ
スト重合鋳型に入れ、９０℃８時間重合させた後、鋳型
を開放しこれを精製水を入れたバットの中に浸漬して鋳
型からレンズ形状物を剥離した。また、厚み０．５ｍｍ
直径１１．４ｍｍの円盤状試料を同様にして鋳型の中で
作成し、精製水中に浸漬してディスク状の試料を得た。
この試料とレンズ形状物を７０℃の生理食塩水中に１６
時間浸漬する事により水和膨潤させたところ、含水率４
０重量％のソフトコンタクトレンズとディスクが得られ
た。このレンズ及びディスクの透明度は良好で白濁度も
目視で白濁が認められず良好であった。ディスクで測定
したミクロボイドの大きさは２００Å以下でその数は平
均２３５個／１μｍ²であった。また、１００Å以上２
００Å以下のボイドは平均で１２個／１μｍ²と非常に
少なかった。レンズで蛋白質の吸着を測定した結果、レ
ンズ１枚あたりアルブミン０．３μｇ、リゾチーム０．
３μｇであり、従来の含水ソフトコンタクトレンズ（含
水率３８重量％）の半分以下の吸着量であった。

【００２０】

【比較例１】ヒドロキシエチルメタクリレート〔三菱ガ
ス（株）製ＨＥＭＡ、重合禁止剤としてメトキシハイ
ドロキノンを２１５０ｐｐｍ含有〕７９．８重量％、プ
ロピレングリコールモノメタクリレート（重合禁止剤と
してメトキシハイドロキノン２５０ｐｐｍ含有）２０重
量％、エチレングリコールジメタクリレート０．２重量
％を混合し、アゾイソブチロニトリル１０００ｐｐｍを
溶解させ内径１６ｍｍのポリプロピレン製試験管に充填
して４０℃１６時間、６０℃２４時間、９０℃７２時間
重合させた後（重合は、毎時６〜１０％の重合速度で開
始し、この速度で重合率９０％まで進行した。）、試験
管から棒状の重合物を抜き取りさらに９０℃で４８時間
重合させた。得られた共重合体を公知の切削研磨加工法
により中心厚み０．０７５ｍｍ、直径１１．３４ｍｍの
レンズ形状にした。また、厚み０．５ｍｍ直径１１．４
ｍｍの円盤状試料を作成した。この試料とレンズ形状物
を７０℃の生理食塩水中に１６時間浸漬する事により水
和膨潤させたところ、含水率３８重量％のソフトコンタ
クトレンズとディスクが得られた。このレンズ及びディ
スクの透明度はやや劣っており白濁度は目視で白濁が認
められ不良であった。ディスクで測定したミクロボイド
の大きさは２５０Å以下であるがその数は平均１８００
個／１μｍ²であった。また、１００Å以上２５０Å以
下のボイドは平均で１３００個／１μｍ²と非常に多か
った。レンズで蛋白質の吸着を測定した結果、レンズ１
枚あたりアルブミン１．５μｇ、リゾチーム１．３μｇ
であり非常に多い吸着量であった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の含水ゲルは、医療材料、特にコ
ンタクトレンズ、眼内レンズなど眼科用材料として有用
な透明性に優れ、白濁が無く、蛋白質の吸着が少ない含
水ゲルを提供する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】最大径が１０〜２５０Åのミクロボイド
が、断面１μｍ²当たり１０００個以下で有り、かつ最
大径が２５０Åより大きいミクトボイドを含まないこと
を特徴とする含水ゲル材料。