【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はコンタクトレンズに係り、特にその置
換度が約1.5〜３の部分的にエステル化したプル
ランをコンタクトレンズの素材に用いることによ
つて、親水性及び酸素透過性に優れてその装用感
に優れ、特にプルランが角膜上皮細胞表面上の涙
液との親和性に優れているので装用性が一段と優
れたものとなり、又吸水によるベースカーブ変形
が小さいので視力矯正に適したものとなり、又コ
ンタクトレンズの設計がそれだけ容易なものとも
なり、さらにはハードタイプのコンタクトレンズ
になるので取り扱いも簡単なものとなるコンタク
トレンズを提供することを目的とする。
従来、コンタクトレンズの素材として、ポリメ
チルメタクリレート（以下PMMAと略す）が主
として用いられてきたが、このPMMAは吸水率
が低くて吸水によるベースカーブの変形が少な
く、従つてコンタクトレンズ本来の目的である視
力矯正には好都合であり、かつコンタクトレンズ
への加工性にも優れたものであるといつたメリツ
トを有しているものの、親水性に乏しいので水漏
れが悪く、従つて装用感が悪く、かつ酸素透過性
も悪いので角膜膨潤等の生理的支障をきたす恐れ
があり、PMMA製のコンタクトレンズは装用性
が悪いといつた欠点がある。
そこで、PMMAとはその素材を全く異にす
る、例えば２―ヒドロキシエチルメタクリレート
のような、いわゆるソフトコンタクトレンズ材料
が開発実用化されており、その装用性の点におい
てはPMMA製のコンタクトレンズより優れてい
るものの、このようなソフトコンタクトレンズは
装着中における細菌や涙液によつて汚染が生じ、
この為煮沸消毒を必要とする等使用に際しての取
り扱いが、いわゆるPMMA等のハードコンタク
トレンズに比べて極めて面倒なといつた欠点があ
る。
この為、コンタクトレンズの使用に際しての取
り扱いが簡単なハードコンタクトレンズに業界の
目は再度注がれ、PMMAに代わるハードタイプ
のコンタクトレンズ素材の開発が進められてお
り、例えばデキストランとメタクリル酸エステ
ル、例えばMMAとの共重合体をコンタクトレン
ズ素材として用いることが提案されている。しか
し、このようなデキストランとMMAとの共重合
体からなるコンタクトレンズは、親水性及び酸素
透過性の点においてはある程度優れたものではあ
るが、コンタクトレンズ本来の目的である視力矯
正に重要となる吸水によるベースカーブ変形が少
ないといつた基本に立ち返つてみると、吸水変形
が大きく、その為単にデキストランとMMAとの
共重合体をコンタクトレンズ素材に用いるには不
適当なものとなつている。
そこで、デキストランとMMAとの共重合体に
おける吸水変形を少なくしようとする研究も行な
われており、例えばデキストランとMMA共重合
体におけるデキストランの水酸基を塞いでアセチ
ル化し、このアセチル化物を素材としてまずコン
タクトレンズを成形し、このコンタクトレンズに
親水性を付与する為にコンタクトレンズ表面のみ
をアルコール性アルカリによつて脱アセチル化す
る等表面処理したものが提案されている。すなわ
ち、デキストランとMMAとの共重合体によるコ
ンタクトレンズにおいて、コンタクトレンズの内
部層のデキストランをアセチル化することによ
り、吸水によるベースカーブの変形を少なくしよ
うとするものであるが、このようなコンタクトレ
ンズはアセチル化処理及び表面層のみの脱アセチ
ル化処理といつた工程をへなければならず、それ
だけ製造工程が複雑になり、従つて製造コストが
それだけ高くなるのみでなく、コンタクトレンズ
表面における親水性基の耐久性がそれ程なく、さ
らにはアセチル化処理及び脱アセチル化処理が場
所によらず均一なものでなければかえつて吸水に
よる変形が複雑なものとなり、ベースカーブを良
好なものとして維持できず、視力矯正を良好なも
のにできないといつた欠点がある。
上記のような点から、ハードタイプのコンタク
トレンズ素材としてデキストランとMMAの共重
合体又はアセチル化処理及び脱アセチル化処理を
したデキストランとMMAの共重合体を素材とす
るコンタクトレンズはPMMAを素材とするコン
タクトレンズに比べてそれ程のメリツトはなく、
かえつて基本的な点において劣つた点があるの
で、いまだに研究段階のものにすぎず、実用化を
図れていない。
又、デキストランとMMAとの共重合体の他に
も、例えばセルロースアセテートブチレート（以
下CABと略す）を素材とするコンタクトレンズ
も提案されているが、このCABはPMMAに比べ
れば酸素透過性に優れたものではあるが、親水性
の点ではそれ程のメリツトもなく、しかもデキス
トランとMMAとの共重合体と同様に吸水による
ベースカーブの変形が大きいといつた致命的欠点
があり、さらには傷つきやすく、又加工性も悪い
といつた欠点がある。さらには、CABは可塑剤
を加えておかなければ脆く、この為可塑材を加え
ていると目に装着中に可塑剤が滲出する恐れもあ
り、かつ酸素透過性も低下するといつた欠点があ
る。又、プルランを架橋させてなる水不溶性で、
かつ水に膨潤性の吸水率が50〜2500％の親水性ゲ
ル材料が提案（特開昭51―149883号公報）されて
いるが、この特開昭51―149883号提案による親水
性ゲル材料でコンタクトレンズを構成しても、こ
れではいわゆるソフトタイプのコンタクトレンズ
しか得られず、上述したような２―ヒドロキシエ
チルメタクリレートのような材料を用いて構成し
たソフトタイプのコンタクトレンズの場合と同様
その取り扱いが極めて面倒なコンタクトレンズし
か得られないといつた欠点がある。
本発明者は、コンタクトレンズの使用に際して
の取り扱いの簡単さからいわゆるハードタイプの
コンタクトレンズ材料に注目し、かつコンタクト
レンズの装用性の面から角膜上皮細胞表面を覆つ
ているムコイド層等との親和性に優れた素材は何
であるかを研究した結果、多糖類、特にデンプン
系の多糖類、中でもプルランが角膜との親和性に
優れ、かつ毒性のないものであることを究明した
のである。しかし、プルランによつてコンタクト
レンズを作つても、プルランは水に可溶性のもの
であるので、単にプルランによつてコンタクトレ
ンズを構成するわけにはいかない。そこで、プル
ランを水に不溶性のものとする為に、例えば架橋
剤を用いて架橋結合させたものよりコンタクトレ
ンズを形成したが、この素材は酸素透過性が悪
く、コンタクトレンズの長期装用の観点からは望
ましくない。本発明者はさらに研究を進めた結
果、プルランをエステル化することにより、水に
不溶性のものとなり、しかも酸素透過性は良好で
あり、さらには角膜との親和性に優れ、コンタク
トレンズとしての装用性は著しく優れたものとな
ることを見い出したのである。又、このエステル
化プルランはPMMAより吸水率が大きいもの
の、吸水によるベースカーブの変形はPMMAと
同様に小さく、視力矯正にも優れたものであり、
かつ吸水によつて柔かくなりその装用性が向上す
ることを見い出した。
以下、本発明に係るコンタクトレンズの１実施
例について説明する。
まず、プルラン（（C6H10O5）ｎ・H2O、平均
分子量は約105のオーダー）を、ジメチルホルム
アミド溶媒に溶かし、その後80℃に加熱して無水
酢酸を加え、任意の時間還流操作を施し、プルラ
ンの水酸基を部分的にアセチル基に置換する。
その後、この部分エステル化プルランを精製
し、これをコンタクトレンズ素材として用いる。
この部分エステル化プルランの置換度は1.5以
上、特にコンタクトレンズ素材として望ましくは
約２以上でかつ３末満のものであつた。
このようにして、例えば置換度が約2.4のエス
テル化プルランを、例えばコンタクトレンズの成
型容器に注入し、加熱加圧した後、室温において
放置し、その後成型容器より取り出し、仕上加工
を施すと直ちに装用可能なコンタクトレンズが出
来る。
又は、PMMAのコンタクトレンズと同様にし
てエステル化プルランのブロツクを切削研磨法に
よつて作つたり、あるいはコンタクトレンズの片
面をキヤステイング法により、他面を通常の切削
研磨法によつてもコンタクトレンズを作ることが
可能である。
上述のようにして作つた本発明に係るコンタク
トレンズと、従来のPMMA、デキストランと
MMAとの共重合体、及びCAB等を素材とするコ
ンタクトレンズの諸特性を比較すると表に示す通
りである。
The present invention relates to contact lenses, and in particular, by using partially esterified pullulan with a degree of substitution of about 1.5 to 3 as a material for contact lenses, it has excellent hydrophilicity and oxygen permeability, and improves the feeling of wearing. In particular, pullulan has excellent affinity with the tear fluid on the surface of corneal epithelial cells, making it even easier to wear.In addition, the deformation of the base curve due to water absorption is small, making it suitable for vision correction. To provide a contact lens which can be easily designed and also can be handled easily since it is a hard type contact lens. Conventionally, polymethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as PMMA) has been mainly used as a material for contact lenses, but this PMMA has a low water absorption rate and the base curve does not deform easily due to water absorption, so it is not suitable for the original purpose of contact lenses. Although it has the merits of being convenient for certain vision corrections and being excellent in processability into contact lenses, it has poor hydrophilicity, so water leaks easily, and it is therefore uncomfortable to wear. PMMA contact lenses also have poor oxygen permeability, which may cause physiological problems such as corneal swelling, and PMMA contact lenses have the disadvantage of poor wearability. Therefore, so-called soft contact lens materials, such as 2-hydroxyethyl methacrylate, which are completely different from PMMA, have been developed and put into practical use, and their wearability is superior to that of PMMA contact lenses. However, these soft contact lenses are susceptible to contamination due to bacteria and tear fluid while being worn.
For this reason, they have the disadvantage that they require boiling sterilization and are much more troublesome to handle during use than so-called hard contact lenses such as PMMA. For this reason, the industry is once again focusing on hard contact lenses that are easy to handle when using contact lenses, and efforts are being made to develop hard contact lens materials to replace PMMA, such as dextran and methacrylate ester. For example, it has been proposed to use a copolymer with MMA as a contact lens material. However, although contact lenses made of such a copolymer of dextran and MMA are somewhat superior in terms of hydrophilicity and oxygen permeability, they are still important for vision correction, which is the original purpose of contact lenses. If we go back to the basics that the deformation of the base curve due to water absorption is small, the deformation of the base curve due to water absorption is large, which makes the copolymer of dextran and MMA simply unsuitable for use as a contact lens material. . Therefore, research is being conducted to reduce the deformation caused by water absorption in copolymers of dextran and MMA. For example, in a copolymer of dextran and MMA, the hydroxyl groups of dextran are blocked and acetylated, and this acetylated product is used as a material for contact. It has been proposed to mold a contact lens and subject only the surface of the contact lens to deacetylation with an alcoholic alkali in order to impart hydrophilicity to the contact lens. In other words, in a contact lens made of a copolymer of dextran and MMA, the deformation of the base curve due to water absorption is attempted to be reduced by acetylating the dextran in the inner layer of the contact lens. must go through processes such as acetylation treatment and deacetylation treatment of only the surface layer, which not only complicates the manufacturing process and therefore increases manufacturing costs, but also reduces the hydrophilicity of the contact lens surface. If the base is not very durable, and if the acetylation and deacetylation treatments are not uniform regardless of the location, the deformation due to water absorption will become more complicated, making it impossible to maintain a good base curve. However, it has the drawback that it does not provide good vision correction. From the above points, contact lenses made of dextran and MMA copolymers or acetylated and deacetylated dextran and MMA copolymers as hard contact lens materials are made of PMMA. There are no significant benefits compared to contact lenses,
On the contrary, it is inferior in some basic aspects, so it is still in the research stage and has not been put into practical use. In addition to copolymers of dextran and MMA, contact lenses made of cellulose acetate butyrate (hereinafter referred to as CAB) have also been proposed, but CAB has lower oxygen permeability than PMMA. Although it is an excellent product, it does not have much merit in terms of hydrophilicity, and, like the copolymer of dextran and MMA, it has the fatal disadvantage of large deformation of the base curve due to water absorption. It has the disadvantages of being easy to process and having poor workability. Furthermore, CAB is brittle unless a plasticizer is added to it, so if a plasticizer is added, there is a risk that the plasticizer will ooze out while it is worn on the eye, and it also has the drawbacks of reducing oxygen permeability. . In addition, it is water-insoluble and is made by crosslinking pullulan.
A hydrophilic gel material that is swellable in water and has a water absorption rate of 50 to 2500% has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 149883/1983). Even if a contact lens is constructed, only a so-called soft type contact lens can be obtained, and its handling is similar to the case of a soft type contact lens constructed using a material such as 2-hydroxyethyl methacrylate as described above. However, there is a drawback that only contact lenses can be obtained that are extremely troublesome. The present inventor focused on so-called hard contact lens materials for ease of handling when using contact lenses, and also for their compatibility with the mucoid layer covering the surface of corneal epithelial cells from the viewpoint of wearability of contact lenses. As a result of research into materials with excellent properties, they discovered that polysaccharides, especially starch-based polysaccharides, especially pullulan, have excellent compatibility with the cornea and are non-toxic. However, even if contact lenses are made from pullulan, since pullulan is soluble in water, contact lenses cannot simply be made from pullulan. Therefore, in order to make pullulan insoluble in water, contact lenses were formed by cross-linking it using a cross-linking agent, but this material has poor oxygen permeability, making it difficult to wear contact lenses for long periods of time. is not desirable. As a result of further research, the present inventor found that by esterifying pullulan, it becomes insoluble in water, has good oxygen permeability, and has excellent compatibility with the cornea, and can be worn as a contact lens. They found that the quality was significantly improved. In addition, although this esterified pullulan has a higher water absorption rate than PMMA, the deformation of the base curve due to water absorption is as small as PMMA, and it is also excellent in vision correction.
It was also discovered that the material becomes soft due to water absorption, improving its wearability. Hereinafter, one embodiment of the contact lens according to the present invention will be described. First, pullulan ((C 6 H 10 O 5 ) n H 2 O, average molecular weight is on the order of about 10 5 ) is dissolved in dimethylformamide solvent, then heated to 80°C, acetic anhydride is added, and the mixture is incubated for an arbitrary period of time. A reflux operation is performed to partially replace the hydroxyl groups of pullulan with acetyl groups. This partially esterified pullulan is then purified and used as a contact lens material.
The degree of substitution of this partially esterified pullulan was 1.5 or more, preferably about 2 or more and less than 3 as a contact lens material. In this way, for example, esterified pullulan with a degree of substitution of about 2.4 is injected into a contact lens molding container, heated and pressurized, left at room temperature, and then taken out from the molding container and subjected to finishing processing. Wearable contact lenses can be made. Alternatively, a block of esterified pullulan can be made using the cutting and polishing method in the same way as PMMA contact lenses, or one side of the contact lens can be made by the casting method and the other side can be made using the normal cutting and polishing method. It is possible to make lenses. The contact lens according to the present invention made as described above and conventional PMMA, dextran and
A comparison of various properties of contact lenses made of copolymers with MMA and materials such as CAB is shown in the table.
【表】
これによれば、部分エステル化プルランを素材
とするコンタクトレンズは、吸水率がPMMAよ
り大きく、デキストランとMMAとの共重合体及
びCABの場合とそれ程差がないにもかかわら
ず、吸水時におけるベースカーブの変形は
PMMAの場合と同様に小さく、コンタクトレン
ズの基本的目的である視力矯正には極めて優れた
ものであることが理解できる。又、コンタクトレ
ンズの装用感に大きな影響を与える水濡れの特性
についても、その接触角は極めて小さく、例えば
PMMA、デキストランとMMAの共重合体及び
CABの場合よりも一段と優れている。又、コン
タクトレンズの長期装用の点から問題となる酸素
透過性についても、部分エステル化プルランのコ
ンタクトレンズはPMMAの場合より30倍も大き
く、又デキストランとMMAとの共重合体の場合
より20倍も大きく、角膜により多くの酸素を供給
でき、角膜の呼吸代謝への負担を軽減できる。特
に、置換度が約２以上で３未満の部分エステル化
プルランの酸素透過性は、プルラン自体の酸素透
過性に比べて約1000倍も良好になり、部分エステ
ル化プルランがコンタクトレンズ素材として極め
て良好なものとなることを示している。さらに、
置換度が約２以上の部分エステル化プルランと角
膜との生体親和性について検討してみると、プル
ランがデンプン系の多糖類であるので角膜上皮細
胞表面のムコイド層等との親和性に優れたもので
あり、部分エステル化プルランのコンタクトレン
ズを目に装着しても、その装用感はCABやデキ
ストランとMMAとの共重合体のコンタクトレン
ズよりも一段と優れている。又、同じデンプン系
の多糖類の中でも、プルランは角膜との親和性に
特に優れ、その装用感は格段に優れている。又、
部分エステル化プルランよりなるコンタクトレン
ズは、目に装用している際の放熱効果にも優れて
おり、コンタクトレンズに覆われている角膜がむ
されるようなこともなくなり、その装用感は一段
と優れており、又親水性に優れているので涙液に
よくぬれコンタクトレンズに曇り等の悪現象をも
生じさせない。又、部分エステル化したプルラン
よりコンタクトレンズを作る作業も簡単であるの
で、その製造コストも低廉なものとなり、又部分
エステル化プルランを素材とするコンタクトレン
ズは、いわゆるハードタイプのものであるので、
その装着の取り扱いが極めて簡単なものにもな
る。
これに対して、架橋せしめたプルランをその構
成材料とする特開昭51―149883号公報提案のよう
な材料を用いてコンタクトレンズを構成した場合
にあつては、この材料が高含水性のものとしたか
ら親水性及び酸素透過性の特性は本発明のものと
同様に優れていると思われるものの、このものは
膨潤性のものであるからソフトタイプのコンタク
トレンズであり、従つて使用に際しては煮沸消毒
を必ず要するという面倒なものである。
上述の如く、本発明に係るコンタクトレンズは
置換度が約1.5〜３の部分的にエステル化したプ
ルランを素材としてなるので、親水性及び酸素透
過性に優れた特性のものとなり、しかも親水性の
耐久性も充分であり、その装用感に優れ、特に部
分エステル化したプルランが角膜上皮細胞表面の
ムコイド層等との生体親和性に優れているので装
用感は極めて優れたものとなり、又吸水率がデキ
ストランとMMAの共重合体あるいはCAB製のコ
ンタクトレンズと同程度なるも、吸水率がはるか
に小さなPMMA製のコンタクトレンズの場合と
同様に吸水によるベースカーブ変形が小さいので
視力矯正に適したものであり、コンタクトレンズ
の設計がそれだけ容易なものともなり、かつほん
の少しの吸水によるのみでPMMA製のコンタク
トレンズよりも柔かくなるので装用感に優れたも
のとなり、又放熱効果にも優れているのでコンタ
クトレンズによつて覆われている角膜がむされる
といつた悪現象もなく、さらには置換度が約1.5
〜３の部分エステル化プルランはいわゆるハード
タイプの材料であるので、プルランを架橋せしめ
てなる親水性ゲル材料を用いて構成するいわゆる
ソフトタイプのコンタクトレンズに比べると、こ
のものは使用に際して煮沸消毒が要らないから、
コンタクトレンズとしての取り扱いが極めて簡単
なものとなる等の特長を有する。[Table] According to this, contact lenses made of partially esterified pullulan have a higher water absorption rate than PMMA, and although it is not much different from that of dextran and MMA copolymers and CAB. The deformation of the base curve at time is
As with PMMA, it is small, and it can be seen that it is extremely effective in correcting vision, which is the basic purpose of contact lenses. In addition, regarding the characteristics of water wetting, which has a large effect on the feeling of wearing contact lenses, the contact angle is extremely small, for example.
PMMA, dextran and MMA copolymer and
Much better than CAB. In addition, regarding oxygen permeability, which is a problem from the point of view of long-term wear of contact lenses, contact lenses made of partially esterified pullulan are 30 times higher than those made of PMMA, and 20 times more permeable than those made of a copolymer of dextran and MMA. It is also large, allowing more oxygen to be supplied to the cornea and reducing the burden on the cornea's respiratory metabolism. In particular, the oxygen permeability of partially esterified pullulan with a degree of substitution of about 2 or more but less than 3 is about 1000 times better than that of pullulan itself, making partially esterified pullulan extremely suitable as a contact lens material. It shows that it will become something. moreover,
Examining the biocompatibility of partially esterified pullulan with a degree of substitution of about 2 or higher with the cornea, it was found that pullulan is a starch-based polysaccharide, so it has excellent compatibility with the mucoid layer on the surface of corneal epithelial cells. Even when partially esterified pullulan contact lenses are worn on the eyes, they are much more comfortable than CAB or dextran-MMA copolymer contact lenses. Furthermore, among other starch-based polysaccharides, pullulan has particularly excellent affinity with the cornea and is extremely comfortable to wear. or,
Contact lenses made of partially esterified pullulan have excellent heat dissipation effects when worn on the eyes, and the cornea covered by the contact lenses is not scratched, making them even more comfortable to wear. In addition, since it has excellent hydrophilicity, it is well wetted by lachrymal fluid and does not cause negative phenomena such as clouding of contact lenses. In addition, since it is easier to make contact lenses than partially esterified pullulan, the manufacturing cost is also lower, and contact lenses made from partially esterified pullulan are of the so-called hard type.
It also becomes extremely easy to handle and install. On the other hand, when a contact lens is constructed using a material such as that proposed in JP-A-51-149883, which uses cross-linked pullulan as its constituent material, this material has a high water content. Therefore, it seems that the hydrophilicity and oxygen permeability characteristics are as good as those of the present invention, but since this product is swellable, it is a soft type contact lens, and therefore, when using it, It is a troublesome product that always requires sterilization by boiling. As mentioned above, since the contact lens according to the present invention is made of partially esterified pullulan with a degree of substitution of about 1.5 to 3, it has excellent properties of hydrophilicity and oxygen permeability. It has sufficient durability and is comfortable to wear.Partially esterified pullulan has excellent biocompatibility with the mucoid layer on the surface of corneal epithelial cells, making it extremely comfortable to wear.It also has a high water absorption rate. It is suitable for vision correction because the base curve deformation due to water absorption is small, as is the case with PMMA contact lenses, which have a much lower water absorption rate, although their water absorption rate is comparable to that of dextran and MMA copolymer or CAB contact lenses. This makes it easier to design contact lenses, and because they absorb only a small amount of water, they become softer than PMMA contact lenses, making them more comfortable to wear, and they also have excellent heat dissipation effects. There is no bad phenomenon such as when the cornea covered by a contact lens is torn off, and the degree of replacement is approximately 1.5.
Partially esterified pullulan in ~3 is a so-called hard-type material, so compared to so-called soft-type contact lenses constructed using a hydrophilic gel material made by crosslinking pullulan, this lens cannot be sterilized by boiling before use. Because I don't need it,
It has features such as being extremely easy to handle as a contact lens.