著色的高dk眼科模製品及其製造方法

2023-05-28 23:06:01

專利名稱：著色的高dk眼科模製品及其製造方法
技術領域：
本發明的領域本發明廣泛地涉及光學和眼科技術。更具體地說，本發明涉及著色的聚合物材料、著色的眼科模塑製品和製造著色眼科模塑製品的方法。再更具體地，本發明涉及用於製造高Dk的可見性(「全體」或「邊到邊」)著色接觸透鏡的組合物和方法。
本發明的背景1.高Dk眼科模塑製品在眼科模塑製品領域和尤其在接觸透鏡領域中，生物相容性透鏡可以通常定義為在接觸期間基本上不損害周圍的眼球組織和眼球流體的一類透鏡。該短語「眼科相容性」更適當地描述了眼科透鏡的生物相容性要求。
接觸透鏡的一個眼科相容性要求是該透鏡必須允許氧以足以保持長期角膜健康的量到達角膜。該接觸透鏡必須允許氧從周圍空氣到達角膜，因為角膜不象其它組織那樣接受來自血液供給源的氧。如果沒有足夠的氧到達角膜，角膜會發生溶脹。長時間的氧剝奪會引起角膜中血管的不利的生長。「軟」接觸透鏡緊密地貼合眼睛的形狀，因此氧不容易繞過該透鏡。因此，軟接觸透鏡必須允許氧擴散經由透鏡到達角膜。
儘管目前已有具有高的氧滲透性和在眼睛上運動的硬質氣體滲透性(「RGP」)接觸透鏡，但是，RGP透鏡典型地讓消費者感覺十分不舒服。因此，軟接觸透鏡因為它的舒適性而被許多用戶所優選。而且，連續佩戴了一天或更長時間(包括在睡眠期間佩戴)的接觸透鏡需要一定的舒適水平，從而排除了RGP透鏡作為受歡迎的長時間佩戴選擇物。
為了平衡在設計每日佩戴的軟接觸透鏡中的眼科相容性和消費者舒適性要求，開發了甲基丙烯酸2-羥乙基酯(HEMA)的聚合物和共聚物。這些親水性聚合物在眼睛上自如地活動並為每日佩戴提供足夠的氧滲透性。某些軟接觸透鏡已經被FDA許可了至多約6個夜晚的夜間佩戴和七天的白天佩戴的較長佩戴時間。然而，消費者不能安全和舒適地佩戴這些聚(HEMA)透鏡達到七天或更長的時間，因為氧滲透性是不夠的。這些透鏡的真實的延長時間佩戴(即，七天或更長)會至少導致角膜溶脹和在角膜內表面血管的形成。
為了改進氧滲透性，開發了含有矽氧烷基團的聚合物。許多含矽氧烷的聚合物已經公開為具有高的氧滲透性(高Dk)。例如，參見美國專利No3,228,741；3,341,490；3,996,187；和3,996,189。
2.著色的眼科模塑製品由於種種原因，各種染料已經引入到眼科模塑製品如接觸透鏡中。兩種受歡迎的染料包括紫外線(UV)吸收劑。將染料引入到接觸透鏡中的一個共同的理由是為了生產能改變佩戴者虹膜的清晰可見顏色的透鏡。將透鏡染色的另一個原因是可以使用戶容易地將透鏡放置在處於透鏡儲存、消毒或清洗容器內的透明溶液中。為此目的而將透鏡染色是指「可見性著色」該透鏡。
可見性著色可以通過將染料應用於表面的一部分上或將染料應用於透鏡的整個正面上來完成。另外，著色可以引入到透鏡的全體聚合物基質中。目前已經有許多的專利和出版的專利申請涉及著色接觸透鏡或製造改變佩戴者虹膜顏色的接觸透鏡的方法。然而這些方法還不完全令人滿意，例如就用於著色的透鏡材料的類型、生產效率和/或所獲得產品的質量而言。
因此，對於適合於與眼組織和淚液短時間和延長時間連續接觸的眼科相容性、可見性著色透明聚合物透鏡材料仍然存在需求。另外，仍然需要通過最大程度地減少流水線生產步驟而以改進的效率製造改進的可見性著色即全體、邊到邊型著色的接觸透鏡的方法。同時，仍然需求不需要使用活性染料和為除去未結合的染料、活化劑和反應副產物所需的相關溼處理就能將透鏡著色或染色的方法。
而且，對於具有改進性能-例如就高的氧滲透性、提高的機械強度、減少的染料或顏料從透鏡材料中的浸出或遷移，以及在光致聚合中暴露於UV光的過程中的保色性而言-的著色眼科透鏡仍然存在需求。
本發明的概述根據本發明的目的，正如這裡所具體實施和描述的，本發明在一個方面涉及軟的、著色的眼科模製品，它包含具有高的氧滲透性的聚合物基質、優選包含聚矽氧烷並具有高的氧滲透性的聚合物基質，和引入其中的顏料。
在另一個方面，本發明涉及軟的、著色的眼科透鏡，它包含以下物質的反應產物(i)能形成具有高的氧滲透性的聚合物或共聚物的可交聯或可聚合的材料；和(ii)包含顏料和分散劑的顏料分散體。
在再另一個方面，本發明涉及用於製造軟的、著色的眼科透鏡的組合物，它包含(i)能形成具有高氧滲透性的聚合物或共聚物的可交聯或可聚合的材料，優選包含含矽氧烷的大單體的可聚合材料；和(ii)含顏料和分散劑的顏料分散體。
在另一個方面，本發明涉及製造軟的、著色眼科模製品的方法，包括(a)提供能形成具有高氧滲透性的聚合物或共聚物的聚合物前體，優選包含能形成具有高氧滲透性的聚合物或共聚物的含矽氧烷的大單體的聚合物前體；(b)提供包含顏料和分散劑的顏料分散體；(c)將顏料分散體和聚合物前體混合而形成著色的預聚物混合物；(d)將該著色的預聚物混合物分配到模具中；和(e)讓模具中的著色預聚物混合物進行交聯或聚合，形成了包含聚合物基質和夾含在其中的顏料的具有高氧滲透性的軟的、著色眼科模製品。
本發明的附加優點將部分地在下面的詳細說明中闡述，並且部分地從敘述中看出，或通過本發明的實施來學習到。本發明的優點將藉助於具體在所附權利要求中指出的各要素和結合來認識和實現。應該理解的是，前面的一般說明和下面的詳細說明都是本發明的優選實施方案的舉例和說明，而不是作為權利來要求的本發明範圍的限制。
本發明的詳細說明可以參考本發明的下面詳細說明和在其中提供的實施例更容易地理解本發明。可以理解的是，本發明並不限於所描述的特定方法以及條件和參數，因為用於加工聚合物和聚合物配製料的特定方法和/或方法條件和參數本身當然可以改變。也可以理解的是，這裡使用的術語僅用於描述特殊實施方案的目的，而沒有限制作用。也必須指出的是，正如在包含所附權利要求的說明書中所使用的，單數形式「一個」、「一種」和「該」包含複數，除非上下文另外清楚地規定。
範圍可以在這裡表達為從「約」或「大致」一個特定值和/或到「約」或「大致」另一個特定值。當表達這種範圍時，另一個實施方案包括從一個特定值和/或到另一個特定值。類似地，當這些值被表示為近似值時，通過先行詞「約」的使用，可以理解該特定值形成了另一個實例。
本發明的一個實施方案是著色眼科模製品或透鏡的方法，包括將可混溶的、液體顏料分散體或著色劑與液態的可聚合的透鏡材料或配製料混合。
本發明的另一個實施方案涉及適合與眼組織和淚液連續接觸的軟的、著色的眼科相容性的透明透鏡。本發明的特別優選的實施方案是適合於安全和舒適佩戴的軟的、著色的視力校正透鏡。為了適當地描述本發明和描繪權利要求的界限，在一開始定義一組基本術語。
I.術語的定義這裡使用術語的「眼科模製品」是指與眼睛或淚液緊密接觸放置的模塑製品或透鏡，如視力校正用的接觸透鏡(例如，球形，復曲面的，雙焦的)，用於改變眼睛顏色的接觸透鏡，眼用藥物輸送器，眼組織保護裝置(例如，眼癒合促進透鏡)，等等。特別優選的眼科模製品是著色的接觸透鏡，特別是用於視力校正的接觸透鏡。
這裡使用的「聚合物前體」和「預聚物」是指可交聯或可聚合的材料。優選，該聚合物前體是疏水性的和更優選是含矽氧烷的大單體或單體。
這裡使用的「能形成具有高氧滲透性的聚合物的可聚合材料」是指單體、低聚物、大單體和類似物，和它們的混合物，它們能與類似或非類似的可聚合材料一起聚合形成顯示出較高氧擴散速率的聚合物。為了方便起見，這些材料在這裡稱作「氧滲透性可聚合材料」和所形成的聚合物被稱作「氧滲透性聚合物」。
這裡使用的透鏡的「氧透過性」是氧通過眼科透鏡的速率。氧透過性，Dk/t，通常以「barrers/mm」單位表示，其中t是在所測量區域中該材料的平均厚度(單位是mm)，和「barrer」定義為((cm3氧)(mm)/(cm2)(秒)(mm Hg))×10-9透鏡材料的「氧滲透性」，Dk，與透鏡厚度無關。氧滲透性是氧穿過材料的速率。氧滲透性通常以單位barrers表示，其中「barrer」定義為((cm3氧)(mm)/(cm2)(秒)(mm Hg))×10-10這些是現有技術中常用的單位。因此，為了與現有技術領域中的使用一致，單位「barrer」具有如以上所定義的意義。例如，具有90barrers(「氧透過性barrers」)的Dk和90微米(0.090mm)厚度的透鏡將具有100barrers/mm的Dk/t(「氧滲透性barrers」/mm)。
這裡使用的具有高氧滲透性的聚合物基質是指具有例如≥60barrers、優選≥70barrers和更優選≥80barrers的Dk的聚合物基質。
這裡使用的「能形成具有高離子滲透性的聚合物的可聚合材料」是指單體、低聚物、大單體和類似物，和/或它們的混合物，它們能與類似或非類似的可聚合材料一起聚合形成顯示出較高離子或水滲透速率的聚合物。為了方便起見，這些材料在這裡稱作「離子滲透性可聚合材料」和所形成的聚合物被稱作「離子滲透性聚合物」。
這裡使用的「大單體」是指具有至少約800克/mol的分子量的可聚合材料。這裡使用的術語「大單體」也包括低聚物。
這裡使用的「單體」是指具有低於約800克/mol的分子量的可聚合材料。
這裡使用的「顏料」是指賦予另一種材料或混合物以顏色的任何物質。顏料有時與著色劑同名使用。顏料通常是乾粉和可以是無機或有機的。
這裡使用的「分散或分散的」是指顏料顆粒在分散劑中的不同水平或程度的分離。
這裡使用的「眼科相容性」是指可以與眼環境緊密接觸較長時間、但不顯著損害眼環境且沒有突出的使用者不舒適感的材料或材料表面。因此，眼科相容性接觸透鏡不會產生顯著的角膜溶脹，隨著眨眼在眼睛上充分地活動以促進足夠的淚液交換，沒有過大量的脂質吸附，和在規定的佩戴期間不引起突出的佩戴者不舒適感。
這裡使用的「眼環境」是指與用於視力矯正、藥物分配、傷口癒合、改變眼睛顏色或其它眼科應用的接觸透鏡緊密接觸的眼流體(例如淚液)和眼組織(例如角膜)。
這裡使用的透鏡的「外表面」是指在佩戴過程中背離眼睛的透鏡的那一表面。該外表面典型地大體上是凸面的，也可稱為透鏡的正曲面。這裡使用的透鏡的「內表面」是指在佩戴過程中面向眼睛的透鏡的那一表面。該內表面典型地大體上是凹面的，也可稱為透鏡的背曲面。
這裡使用的「TRIS」是指3-甲基丙烯醯氧基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷。該術語「TRIS」也包括3-甲基丙烯醯氧基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷的二聚物、三聚物等。
這裡使用的聚合物材料(包括單體或大單體材料)的「分子量」是指數均分子量，除非另外特定地指出或除非另外指定試驗條件。
II.聚合物前體和聚合物材料在優選的實施方案中，聚合物前體是具有至少約300的數均分子量的預聚物，例如大單體。預聚物更優選具有約300-30,000、更優選約500-20,000和再更優選約800-20,000的數均分子量。最優選地，預聚物具有約1,000-10,000的數均分子量。
本發明所使用的預聚物包括可聚合的或可交聯的基團。「可交聯的基團」表示所屬技術領域專業人員熟知的常規可交聯的基團，例如，光可交聯的或熱可交聯的基團。可交聯的基團如早已建議用於接觸透鏡材料的那些是合適的。這些包括但不限於含碳-碳雙鍵的基團。為了說明各種合適的可交聯基團，這裡僅僅作為例子提及下列交聯機理自由基聚合，2+2環加成，Diels-Alder反應，ROMP(開環易位聚合)，硫化，陽離子交聯和環氧硬化。
本發明可用的可聚合或可交聯的材料包括現有技術中已知的各種材料。優選的聚合物材料是透明的並可以在生物相容的、尤其眼相容的應用中使用的那些。
用於本發明的特別優選類型的預聚物和聚合物材料是在美國專利No.5,760,100中公開的那些，如其中所公開的材料「A」、「B」、「C」和「D」。
A.氧滲透性的可聚合材料氧滲透性可聚合材料包括可以聚合形成具有較高氧擴散率的聚合物的各種材料。另外，這些材料必須是相對來說與眼相容的。這些氧滲透性可聚合材料包括、但不限於含矽氧烷的大單體和單體，含氟的大單體和單體，和含碳-碳叄鍵的大單體和單體。氧滲透性大單體或單體也可含有親水基。
優選的氧滲透性聚合物是從含矽氧烷的大單體形成的那些。特別優選具有二烷基矽氧烷基團的大單體，尤其是二甲基矽氧烷。這些大單體廣泛地被稱為聚(二甲基矽氧烷)(即，PDMS)。含矽氧烷的大單體也可包含親水基。合適的含矽氧烷的大單體的例子包括、但不限於在美國專利No.5,760,100中公開和描述的那些。
透鏡的氧透過性(Dk/t)優選是至少60barrers/mm，更優選至少65barrers/mm，和最優選至少70-80barrers/mm。透鏡中心的厚度通常超過約30微米，優選約30-200微米，更優選約40-150微米，甚至更優選約50-120微米，和最優選約60-100微米。
長時間佩戴的透鏡的氧透過性，例如從外表面到內表面的氧透性，必須足以防止在長時間佩戴過程中任何顯著的角膜溶脹。眾所周知的是，當眼瞼閉合時在睡眠的一夜時間中角膜溶脹約3-4％，這是由於氧剝奪。也已知的是，佩戴普通的接觸透鏡如ACUVUE(Johnson Johnson)達約8小時(整夜佩戴)的時間，會引起角膜溶脹約11％。然而，優選的長時間佩戴的接觸透鏡將在佩戴約24小時(包含正常睡眠時間)之後，產生低於約8％、更優選低於約6％和最優選低於約4％的角膜溶脹。優選的長時間佩戴的接觸透鏡將在約7天的佩戴(包含正常睡眠時間)之後，產生低於約10％、更優選低於約7％和最優選低於約5％的角膜溶脹。因此，長時間佩戴的透鏡必須含有氧滲透性聚合物，其含量足以產生從透鏡的外表面到內表面的氧擴散途徑，這足以獲得與角膜溶脹相關的上述性能。
優選地，較長時間佩戴的透鏡具有從透鏡的外表面到內表面延伸的氧滲透性聚合物的連續相。
B.離子滲透性的可聚合材料離子滲透性可聚合材料包括可以聚合形成具有較高離子擴散速率的聚合物的各種材料。另外，這些材料必須是相對來說與眼相容的。這些離子滲透性可聚合材料包括、但不限於丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯類，如甲基丙烯酸2-羥乙基酯，丙烯醯胺，甲基丙烯醯胺，和N，N-二甲基-丙烯醯胺(DMA)；聚(亞烷基二醇)，如聚(乙二醇)；N-乙烯基吡咯烷酮如N-乙烯基-2-吡咯烷酮；等等和它們的混合物。其它離子滲透性材料包括、但不限於公開和敘述在美國專利No.5,760,100中的那些。
C.重量比氧滲透性與離子滲透性可聚合材料的比率可以有較大變化，這取決於為模塑聚合物製品的預期最終用途而選擇的氧滲透性和離子滲透性的平衡。優選地，在完全水合的透鏡中，氧滲透性與離子滲透性材料(包括水)的體積比是約40-60到約60-40。然而，定義的是重量百分數，以透鏡的總重量為基礎，因為重量百分數更方便地在透鏡製造中使用。優選地，基本上僅僅具有離子滲透性和氧滲透性材料的較長時間佩戴的接觸透鏡將在該預聚合混合物中含有約60-85重量％氧滲透性可聚合材料和約15-40重量％離子滲透性可聚合材料，基於可聚合材料的總重量。更優選地，預聚合混合物將含有約70-82重量％氧滲透性可聚合材料和約18-30重量％離子滲透性可聚合材料，以可聚合材料的總重量為基礎。
在聚合之前，各種附加的可聚合材料可以包含在混合物中。可以加入交聯劑如二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)來改進結構完整性和機械強度。可以加入抗菌的可聚合材料如聚(季銨)鹽來抑制在透鏡材料上的微生物生長。同時，可以加入附加的離子滲透性單體或大單體和/或氧滲透性可聚合材料來調節最終模製品的氧滲透性和離子滲透性。
特別有利的可聚合材料是TRIS，它可以同時用於提高氧滲透性和改進彈性模量。
優選的預聚合混合物將包含(a)約20-60重量％氧滲透性大單體，(b)約20-40重量％離子滲透性可聚合材料，和(c)約1-35重量％的TRIS，以透鏡總重量為基礎。更優選地，TRIS的量是約10-33重量％，以預聚合混合物總重量為基礎。
在優選的實施方案中，該預聚合混合物包含低於約5重量％的交聯劑，以預聚合混合物總重量為基礎。更優選地，該預聚合混合物包含低於約2重量％的交聯劑，以預聚合混合物總重量為基礎。甚至更優選，該預聚合混合物基本上不含交聯劑。
提供氧滲透性可聚合材料、離子滲透性可聚合材料和TRIS的前述範圍來使閱讀者更好地理解本發明。然而，應該指出，氧滲透性和離子滲透性材料的特定重量或體積百分比不是製備優良眼科透鏡時所考慮的最關鍵因素。更重要地，透鏡必須具有足夠的離子滲透性以有利於在眼上活動和具有足夠的氧滲透性以便在較長佩戴時間中獲得良好的角膜健康。
D.氧透過性和滲透性如前所述，角膜接受主要來自暴露於環境的角膜表面的氧，這與從血液中接受氧的其它組織不同。因此，較長時間佩戴在眼睛上的眼科透鏡必須允許足夠的氧滲透穿過透鏡到達角膜以維護角膜健康。角膜接受不足量氧的一個後果是該角膜將溶脹。在優選的實施方案中，本發明的眼科透鏡的氧透過性足以防止在臨床上發生任何顯著量的角膜溶脹。
優選的眼科透鏡材料將具有至少60(cm3氧)(mm)/mm-cm2×(秒/mmHg)×10-9或[barrers/mm]、更優選至少65barrers/mm和最優選至少70-80barrers/mm的氧透過性，Dk/t。
透鏡的氧滲透性和透鏡材料的氧透過性可以通過下列技術來測定。氧通量(J)是通過使用Dk1000儀器(可從Applied Design and DevelopmentCo.，Norcross，Ga.獲得)或類似分析儀器，在溼室(即，氣流保持在約100％相對溼度)中於34℃測量的。使具有已知百分比的氧(例如21％)的空氣流，以約10-20cm3/分鐘的速率穿過透鏡的一側，而氮氣流以約10-20cm3/分鐘的速率在透鏡的相對側面上通過。測量包圍該體系的氣壓，P測量。在為了試驗而暴露的區域中透鏡的厚度(t)是通過用Mitotoya微米VL-50或類似儀器測量約10個位置並對測量值取平均值來測定的。在氮氣流中的氧濃度(即擴散通過透鏡的氧)通過使用DK1000儀器測量。透鏡材料的氧滲透性，Dk，是從下面通式測定的Dk＝Jt/(P氧)其中J＝氧通量[微升O2/cm2-分鐘]；P氧＝(P測量-P水蒸汽)＝(在空氣流中的％O2)[mm Hg]＝在空氣流中氧的分壓P測量＝氣壓(mm Hg)P水蒸汽＝0mm Hg於34℃(在乾燥室中)(mm Hg)P水蒸汽＝40mm Hg於34℃(在溼室中)(mm Hg)t＝在暴露的試驗區域中透鏡的平均厚度(mm)其中Dk由barrers單位表示，即，((cc氧)(mm)/cm2)×(秒/mmHg)×10-10.
材料的氧透過性(Dk/t)可通過將氧滲透性(Dk)除以透鏡的平均厚度(t)來計算。
E.合適的聚合物透鏡材料的例子合適聚合物透鏡材料的例子包括，但不限於，在US專利No.5,760,100(授權於Nicolson等)、US專利No.4,136,250(授權於Mueller等)，US專利No.4,153,641(授權於Deichert等)、US專利No.4,605,712(授權於Mueller等)、US專利No.4,711,943(授權於Harvey，III)、US專利No.5,158,717(授權於Lai)、US專利No.5,260,000(授權於Nandu等)和US專利No.5,346,946(授權於Yokayama等)中公開和描述的那些，這些文獻都以其全部內容被引入供參考。
優選，聚合物基質包括聚矽氧烷，氟矽氧烷，含氟單體，親水性單體，疏水性單體，或它們的共聚物，或它們的混合物。
優選，透鏡材料或配製料包含(i)至少一種大單體，例如聚矽氧烷、全氟烷基聚醚或混合聚矽氧烷/全氟烷基聚醚大單體；(ii)TRIS；(iii)DMA；(iv)C1-C4-鏈烷醇，如正-或異丙醇或特別是乙醇；和(v)光引發劑。更優選，該透鏡配製料包含按配製料重量計的25.92％的大單體，按配製料重量計的28.88％的DMA，按配製料重量計的19.25％的TRIS，按配製料重量計的24.95％的乙醇，和按配製料重量計的1.00％的光引發劑(例如DAROCUR)。
III.共聚單體本發明進一步涉及聚合物基質，它包含如上所定義的根據本發明的至少一種聚合物前體或大單體和如果合適的話至少一種乙烯基共聚單體(a)的聚合產物。
根據本發明的聚合物的優選組成中所含的本發明大單體的重量含量在100-0.5％範圍內，尤其在80-10％範圍內，和優選在70-30％範圍內，相對於總聚合物而言。
在一個實施方案中，聚合產物包含至少一種根據本發明的大單體，共聚單體不存在，和該聚合物優選是均聚物。優選，該聚合產物包含如以上所定義的根據本發明的至少一種聚合物前體或大單體和至少一種乙烯基共聚單體，尤其各自至少一種親水性和疏水性共聚單體。
在本發明聚合物中所含的共聚單體(a)可以是親水性或疏水性的，或兩者的混合物。合適的共聚單體包括尤其通常用於製備接觸透鏡和生物醫學材料的那些。疏水性共聚單體(a)被理解為指這樣一種單體，它們典型地得到均聚物形式的聚合物，該聚合物是水不溶性的並能吸收低於10重量％的水。
類似地，親水性共聚單體(a)被理解為指這樣一種單體，它們典型地得到均聚物形式的聚合物，該聚合物是水溶性的並能吸收至少10重量％的水。
合適的疏水性共聚單體(a)包括，但不限於，C1-C18烷基和C3-C18環烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，C3-C18烷基丙烯醯胺和-甲基丙烯醯胺，丙烯腈，甲基丙烯腈，C1-C18鏈烷羧酸乙烯基酯，C2-C18鏈烯烴，C2-C18滷代鏈烯烴，苯乙烯，低級烷基苯乙烯，低級烷基乙烯基醚，C2-C10全氟烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯或相應地部分氟化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，C3-C12全氟烷基-乙基-硫代羰基氨基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，丙烯醯氧基-和甲基丙烯醯氧基-烷基矽氧烷、-乙烯基咔唑，以及馬來酸、富馬酸、衣康酸、中康酸等的C1-C12烷基酯類。優選的共聚單體是例如丙烯腈，具有3-5個碳原子的乙烯基不飽和羧酸的C1-C4烷基酯類，或具有至多5個碳原子的羧酸的乙烯基酯。
合適的疏水性共聚單體(a)的例子包括，但不限於，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙基酯，丙烯酸異丙基酯，丙烯酸異丁酯(IBA)，丙烯酸異辛基酯(OA)，丙烯酸異癸酯(DA)，丙烯酸環己基酯，丙烯酸2-乙基己基酯(EHA)，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙基酯，丙烯酸丁酯，乙酸乙烯酯，丙酸乙烯基酯，丁酸乙烯基酯，戊酸乙烯基酯，苯乙烯，氯丁二烯，氯乙烯，偏二氯乙烯，丙烯腈，1-丁烯，丁二烯，甲基丙烯腈，乙烯基甲苯，乙烯基乙醚，甲基丙烯酸全氟己基乙基硫代羰基氨基乙基酯，甲基丙烯酸異冰片基酯，甲基丙烯酸三氟乙基酯，甲基丙烯酸六氟異丙基酯，(甲基)丙烯酸六氟丁基酯(HFBMA和HFBA)，TRIS，3-甲基丙烯醯氧基丙基五甲基二矽氧烷和雙(甲基丙烯醯氧基烷基)四甲基二矽氧烷。疏水性共聚單體(a)的優選例子是甲基丙烯酸甲酯，IBA，HFBA，HFBMA，OA，EHA，DA，TRIS和丙烯腈。
合適的親水性共聚單體(a)包括，但不限於，羥基取代低級烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，丙烯醯胺，甲基丙烯醯胺，低級烷基丙烯醯胺和-甲基丙烯醯胺，乙氧基化丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，羥基取代的低級烷基丙烯醯胺和-甲基丙烯醯胺，羥基取代的低級烷基乙烯基醚，乙烯基磺酸鈉，苯乙烯磺酸鈉，2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸，N-乙烯基吡咯，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，2-乙烯基噁唑啉，2-乙烯基-4，4′-二烷基噁唑啉-5-酮，2-和4-乙烯基吡啶，具有總共3-5個碳原子的乙烯基不飽和羧酸，氨基低級烷基(其中術語「氨基」也包括季銨)、單-低級烷基氨基-低級烷基和二-低級烷基氨基-低級烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，烯丙醇等等。優選的共聚單體是例如N-乙烯基-2-吡咯烷酮，丙烯醯胺，甲基丙烯醯胺，羥基取代的低級烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，羥基取代的低級烷基丙烯醯胺和-甲基丙烯醯胺和具有總共3-5個碳原子的乙烯基不飽和羧酸。
合適的親水性共聚單體(a)的例子包括甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)，丙烯酸羥乙基酯，丙烯酸羥丙基酯，三甲基銨-甲基丙烯酸2-羥丙基酯鹽酸鹽(BlemerQA，例如購自Nippon Oil)，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)，二甲基氨基乙基甲基丙烯醯胺，丙烯醯胺，甲基丙烯醯胺，N，N-二甲基丙烯醯胺(DMA)，烯丙醇，乙烯基吡啶，甲基丙烯酸甘油酯，N-(1，1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯醯胺，N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)，丙烯酸，甲基丙烯酸等等。
優選的親水性共聚單體(a)是甲基丙烯酸2-羥乙基酯，丙烯醯胺，甲基丙烯醯胺，N，N-二甲基丙烯醯胺(DMA)，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，三甲基銨-甲基丙烯酸2-羥丙基酯鹽酸鹽，和N-乙烯基-2-吡咯烷酮。
根據本發明的聚合物是按照本身已知的方式通過專家所熟悉的聚合反應從根據本發明的相應單體和/或大單體製備的。通常，上述單體的混合物被加熱，添加能形成自由基的試劑。形成自由基的試劑是例如偶氮二異丁腈(AIBN)，過硫酸鉀，過氧化二苯醯，過氧化氫或過(二)碳酸鈉。如果所提及的化合物被加熱，則例如通過均裂而形成自由基，然後例如引發聚合反應。
聚合反應可在有溶劑或沒有溶劑存在下進行。合適的溶劑原則上是能溶解所用單體的所有溶劑，例如水；醇類，如低級鏈烷醇，例如乙醇或甲醇；以及羧酸醯胺，如二甲基甲醯胺；偶極非質子傳遞溶劑，如二甲亞碸或甲基乙基酮；酮類，例如丙酮或環己酮；烴類，例如甲苯；醚類，例如THF、乙二醇二甲醚或二噁烷；和滷代烴，例如三氯乙烷，以及合適溶劑的混合物，例如水與醇的混合物，例如水/乙醇或水/甲醇混合物。
如果適當的話，聚合物網絡可以通過添加所謂的交聯劑例如多不飽和的共聚單體(b)來增強。本發明此外涉及聚合物，它包含由根據本發明的大單體與如果適當的話至少一種乙烯基共聚單體(a)和與至少一種共聚單體(b)形成的聚合產物。
典型的共聚單體(b)的例子是例如(甲基)丙烯酸烯丙基酯，低級亞烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯，聚低級亞烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯，低級亞烷基二(甲基)丙烯酸酯，二乙烯基醚，二乙烯基碸，二-或三乙烯基苯，三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯，雙酚A二(甲基)丙烯酸酯，亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺，鄰苯二甲酸三烯丙基酯或鄰苯二甲酸二烯丙酯。共聚單體(b)的用量是以相對於總聚合物而言的重量含量表達的，並且是在20-0.05％範圍內，尤其在10-0.1％範圍內，和優選在2-0.1％範圍內。
IV.有機或無機顏料本發明可用的輻射吸收型添加劑的類型是有機或無機顏料，或它們的衍生物。有用的顏料包括，但不限於，酞菁藍，酞菁綠，氧化鈦(IV)，氧化鐵紅，氧化鐵黃，chromophtal紫和chromophtal氧化物綠。優選使用有機顏料，尤其酞菁顏料，更特別是銅酞菁顏料，甚至特別是銅酞菁藍顏料(例如，色指數顏料藍(Color Index Pigment Blue)15，構成No.74160)。
在具體應用中所需要的顏料的量可以在寬範圍內變化，這部分地取決於所需要的最終產品尺寸和所需要的可見光和/或紫外光透過率。例如，顏料的量經過選擇後使得最終模製品或透鏡的光透過率是例如大於80％，優選大於90％，更優選約92-99.5％，和最優選約93-97％。以上透過率值涉及到透鏡的100μm中心厚度和各顏料的最大吸收的波長。實現光透過所需要的顏料量理想地經過選擇後使得顏料的重量百分數是約0.0001-0.05％，以聚合物前體和在根據步驟(c)的預聚合混合物中存在的非必要的共聚單體的總重量為基礎。優選地，顏料的重量百分數是約0.0001-0.02％。更優選地，顏料的重量百分數是約0.0001-0.01％。
顏料的粒度可以在寬範圍內變化。通常，粒度應該足夠的小以避免光散射，這在臨床上對於所需要的著色強度是重要的。小於或等於約4μm、優選小於或等於約0.6μm、更優選約0.05-1μm和甚至更優選約0.05-0.5μm的平均或中值粒度(通過HORIBA LA-910粒度分析儀測量)已被證明是理想的。
通常，顏料是以分散體形式提供，它包含顏料和至少一種分散劑。令人吃驚地發現，以上描述的聚合物前體或透鏡配製料可促進顏料顆粒的分散和可用作分散劑。
V.分散劑以上列出的顏料優選被分散在分散劑中而形成可混溶的、液態著色劑分散體。一般來說，顏料不能直接充分混合成透鏡形成材料。顏料會聚結和形成小斑粒並幹擾所製備透鏡的視覺性能。使用分散劑可克服此問題。分散劑用於在顏料顆粒與透鏡形成材料混合之前懸浮和分離顏料顆粒。
合適分散劑的例子包括，但不限於，二甲基丙烯醯胺(DMA)，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙基酯，丙烯酸異丙基酯，丙烯酸異丁酯(IBA)，丙烯酸異辛基酯(OA)，丙烯酸異癸酯(DA)，丙烯酸環己基酯，丙烯酸2-乙基己基酯(EHA)，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙基酯，丙烯酸丁酯，乙酸乙烯酯，丙酸乙烯基酯，丁酸乙烯基酯，戊酸乙烯基酯，苯乙烯，氯丁二烯，氯乙烯，偏二氯乙烯，丙烯腈，1-丁烯，丁二烯，甲基丙烯腈，乙烯基甲苯，乙烯基乙醚，甲基丙烯酸全氟己基乙基硫代羰基氨基乙基酯，甲基丙烯酸異冰片基酯，甲基丙烯酸三氟乙基酯，甲基丙烯酸六氟異丙基酯，(甲基)丙烯酸六氟丁基酯(HFBMA和HFBA)，HEMA，TRIS，3-甲基丙烯醯氧基丙基五甲基二矽氧烷和雙(甲基丙烯醯氧基丙基)四甲基二矽氧烷，或它們的混合物。
也合適作為分散劑的是包括亞烷基三(三甲基矽氧基)矽烷的任何單體。
最優選的分散劑是TRIS。因為TRIS優選早已是優選透鏡材料的重要組分，所以如果在被引入到完全的透鏡形成材料中之前將顏料分散到TRIS中的話，顏料更好地分離和懸浮於透鏡材料中。分散劑可以是與以上所列聚合物前體相同的材料。
用於本發明中的顏料分散體的顏料量可以在寬範圍內變化。通常，顏料佔約1-70重量％，優選約1-30重量％和更優選約4-10重量％，以整個分散體的重量為基礎。
顏料分散體例如可以通過簡單地將顏料和分散劑在合適的普通混合器中、優選在磨碎機或微型流化器中摻混來製備。貯備著色劑分散體溶液也可以通過首先形成顏料在分散劑中的濃縮分散體和然後添加附加的分散劑來稀釋濃縮分散體並產生貯備著色劑分散體或溶液來製備。有時候，適宜的是在進一步處理顏料分散體之前對顏料分散體進行過濾或離心處理，以便排除粒度超過上述優選粒度的顏料顆粒。
VI.光引度劑聚合反應(光致聚合或光致交聯)可以特別地用光引發劑來進行。光引發劑的例子是專家所熟知的，具體地說，合適的光引發劑包括、但不限於苯偶姻甲醚，1-羥基環己基苯基酮和DAROCUR和IRGACUR型，優選DAROCUR 1173和DAROCUR 2959，可以從Ciba SpecialtyChemicals(Tarrytown，紐約)商購。可以引入到例如大單體中或可以用作特殊共聚單體(a)的反應性光引發劑也是合適的。這些的例子見於EP 632329。
對於光致聚合反應，適宜地添加光引發劑，它們能利用光來引發自由基聚合和/或交聯反應。合理的混合量是為了將光引發劑基本上均勻分布在聚合物前體溶液中所優選的。光引發劑的量可以在寬的範圍內選擇。至多0.05g/g、優選至多0.003g/g聚合物的用量是優選的。
光致聚合作用可以通過光化輻射，例如具有合適波長的光，尤其UV光來引發。輻射源也可以是γ-或X-輻射線。如果適當的話，可以通過添加合適的光敏劑來相應地控制光譜需求。
VII.眼科相容性的表面本發明的眼科透鏡具有在所希望的較長時間接觸過程中與眼組織和眼流體之間有生物相容性的表面。在一個優選的實施方案中，本發明的眼科透鏡包含如以上所定義的芯材，後者至少部分地被一種比芯材更親水和疏油的表面所包圍。親水性表面是所希望的，以便增強透鏡與眼組織和淚液的相容性。隨著表面親水性提高，類脂類和蛋白質類物質的所不希望的吸引和粘附通常會下降。還有除表面親水性以外的因素，如免疫響應，它導致在透鏡上的沉積物聚積。類脂類和蛋白質類物質的沉積會引起在透鏡上的霧化，因此降低了視覺透明度。蛋白質類沉積物也會引起其它問題，如對眼睛的刺激。在長時間的連續或間歇的佩戴之後，必須從眼睛內取下透鏡進行清洗，即，除去沉積物。因此，提高的表面親水性和相伴引起的生物物質的沉積的減少使得佩戴時間增加。
這裡使用的「表面處理方法」是指使得表面更加具備眼科相容性的那些方法，其中通過與蒸汽或液體接觸和/或通過採用能源，(1)將塗料施塗於製品表面上，(2)將化學物質吸收到製品的表面上，(3)改變製品表面上化學基團的化學性質(例如，靜電電荷)，或(4)對製品的表面性質另外加以改性。
在現有技術中公開了許多方法來使材料表面具備親水性。例如可以用親水性聚合物材料的層塗布透鏡。另外，親水基團可以接枝於透鏡的表面上，從而產生親水材料的單層。這些塗敷或接枝方法可通過許多方法來進行，其中包括但不限於將透鏡暴露於等離子體氣體或在合適條件下將透鏡浸漬在單體溶液中。
改變透鏡表面性質的另一組方法包括在聚合形成透鏡之前進行處理。例如，可用等離子體(即，電離氣體)、靜電電荷、輻射或其它能源來處理模具，從而引起緊鄰模具表面的預聚合混合物在組成上與預聚合混合物的核心不同。
優選的表面處理方法是等離子體方法，其中電離氣體被施加於製品的表面上。等離子體氣體和加工條件更充分地描述在美國專利No 4,312,575和4,632,844中，它被引入供參考。等離子體氣體優選是低級鏈烷烴類和氮、氧或惰性氣體的混合物。
在優選的實施方案中，透鏡是在由(a)C1-6鏈烷烴和(b)選自氮氣、氬氣、氧氣和其混合物中的氣體組成的混合物存在下進行等離子體處理。在更優選的實施方案中，透鏡是在甲烷和空氣的混合物存在下進行等離子體處理。
VIII.應用A.眼科模塑製品以上給出的全部信息當然不僅適用於接觸透鏡，而且適用於本發明的其它模塑製品。儘管可見性-著色的眼科透鏡是優選的產品，但本發明可用於製造各種各樣的半透明或透明的聚合物產品，其中包括但不限於半透明的汽車防護罩或窗玻璃、膜或薄膜如擴散控制用的薄膜，用於信息存儲的光可結構化的膜或光刻膠材料，以及塑料眼鏡或眼鏡。這裡使用的眼科透鏡是指接觸透鏡(硬的或軟的)、眼內透鏡和人工角膜。本發明在軟的、著色的高Dk接觸透鏡的製造中有特殊的用處，它是邊到邊型(edge-to-edge)著色的，以便使用者可以分辨處於裝透鏡的容器內的透鏡。
其它眼科模塑製品的例子包括、但不限於用於改變眼睛顏色的接觸透鏡、眼科藥物輸送裝置、眼科傷口癒合設備等等。
在本發明的模製品的生產中各種有利的方面中的總和導致獲得了本發明的模製品，它尤其適合於大量生產的製品，例如作為短時間佩戴和然後被新透鏡替代的接觸透鏡，或作為較長時間佩戴的接觸透鏡。
B.接觸透鏡如上所述，本發明的眼科模塑製品特別可用作接觸透鏡。具有足夠的從內表面(背曲面)到外表面(正曲面)的氧和水透過速率的接觸透鏡可以連續地佩戴較長時間，但沒有顯著的角膜溶脹或佩戴者不舒適感。佩戴的方法包括(a)將透鏡放進眼內和(b)讓透鏡保持與眼睛和淚液的緊密接觸達一段時間，不會顯著地影響角膜健康或佩戴者舒適感。
優選的方法包括附加的步驟(c)從眼環境中取出透鏡；(d)處理透鏡(即，消毒或清潔透鏡)；(e)將透鏡再放進眼內；和(f)讓透鏡保持與眼睛和淚液的緊密接觸達一段時間，且不會顯著地影響角膜健康或佩戴者舒適感。
本發明的特定實施方案涉及包含新型的、可見性著色的聚合物基質的接觸透鏡。此類接觸透鏡具有一定的不尋常和極其有利的性質。這些性質是例如透鏡與人角膜(如果必要，在合適的表面處理(塗敷)之後)之間和與淚液之間的優良相容性，這基於在含水量和透水性、氧滲透性和機械和吸附性質之間的平衡比率。所需性能的這一平衡會導致高的舒適感和不存在刺激和過敏效應。由於相對於淚液的各種鹽類、營養物、水和各種其它組分以及氣體(CO2和O2)而言的有利的滲透性質，新型的接觸透鏡對於在角膜內的自然代謝過程沒有影響或幾乎沒有影響。與許多其它含矽氧烷的接觸透鏡相比，本發明的透鏡具有足以避免不希望有的結合效應的化學和機械性能和離子滲透性。此外，新型接觸透鏡具有高的尺寸穩定性和儲存期限。
高的氧滲透性是為了防止角膜溶脹所需要的，因此降低了在較長時間的佩戴過程中的眼睛損傷的可能性和佩戴者不舒適感。高的離子滲透性可使透鏡在眼睛上活動，使得角膜健康基本上沒有被改變以及在延長的、連續的與眼組織和眼流體接觸期間的佩戴舒適感是可接受的，如果需要的話。
將透鏡著色可以讓用戶容易地將透鏡放置在處於透鏡儲存、消毒或清洗容器內的透明溶液中。通常，本發明的著色透鏡是在透鏡整體中均勻著色的。而且，該透鏡是耐漂白的，並且由於顏料定量引入到透鏡基質中，沒有顯示顏料從透鏡中的浸提或遷移。另外，著色的接觸透鏡是光學清澈和透明的並具有與未著色的透鏡相同的透過率值％T。
本發明的邊到邊型著色的接觸透鏡可以以有效的方式生產。這是幾個因素的結果。首先，起始原料是廉價的並容易獲得或製備。其次，該預聚物是令人吃驚地穩定的。本發明方法和組合物的另一重要優點是在交聯或聚合步驟中顏料不會失活。已經出乎意料地發現，顏料、尤其金屬(例如，銅)酞菁顏料和它的等同物，在施加紫外線輻射以形成接觸透鏡的過程中沒有發生任何顯著的著色失活。相比之下，在透鏡製造過程的聚合或模塑步驟中很多種的染料發生漂白。
最後，本發明的優選的接觸透鏡是在佩戴時間中舒適的那些。如果該透鏡直徑太小，則當眼睛睜開時眼瞼不覆蓋透鏡的任何部分。因此，當每次眼皮閉合時，眼瞼將接觸透鏡的邊緣。這種反覆的眼瞼-透鏡相互作用通常會導致刺激、佩戴者的不舒適感和透鏡移位。因此，優選的接觸透鏡的直徑足夠大以便最大程度地減少眼瞼-透鏡相互作用和相關的刺激。優選，接觸透鏡具有約12-16mm、更優選約13-15mm和最優選約13.5-14.8mm的直徑。
IX.製造方法本發明的著色、高Dk眼科模製品或透鏡一般可通過徹底混合包含聚合物前體(和任何共聚單體)的可聚合材料和顏料分散體、將合適量的該混合物施塗到透鏡模腔中和引發聚合反應來製造。光引發劑，如以上公開的那些商購光引發劑，可以加到預聚合混合物(聚合物前體和顏料分散體)中以引發聚合反應。聚合反應可以通過若干眾所周知的技術來引發，根據可聚合的材料，這些技術包括應用輻射如微波、熱、電子束和紫外線。引發聚合的優選方法是通過紫外線輻射。對於將預聚合混合物引入到模具中，可以使用本身已知的方法，如，尤其常規的計量加入，例如利用滴加引入。
合適的模具或模具瓣可從一次性或可回用的聚合物材料(例如聚丙烯或聚苯乙烯)製造，這些材料可以傳輸足以使聚合物前體交聯或聚合的所選擇波長的輻射。另外，可再利用的模具可以從諸如石英、藍寶石或金屬製造。
當所要生產的模塑製品是接觸透鏡時，它們可以以本身已知的方式，例如在普通的「紡絲-鑄塑」模具中來生產，按照例如在美國專利No.3,408,429中所述。然而，雙面模塑(DSM)方法是優選的，如在美國專利No.4,347,198中所述，該專利被引入供參考。雙面模塑法典型地使用凹面(也已知為「陰」或「正」面)模具半瓣，後者與凸面(又已知為「陽」或「背」面)模具半瓣緊密配合。典型地，在DSM方法中，液態單體或聚合物前體混合物被分配到陰模半瓣中，將陽模半瓣扣合到陰模半瓣上，施加光(例如UV)以引發聚合或交聯並形成固體透鏡。
根據本發明，聚合或交聯反應可以例如進行≤60分鐘，和優選≤40分鐘。優選的固化時間是例如約5-35分鐘。打開模具取出所形成的模製品的過程可以按照本身已知的方式來進行。
已經發現，上述一些芯材料的離子和/或水滲透性可以通過在基本上不含氧的氣氛中引發和完成聚合來提高。可商購的合適氣體包括、但不限於氮氣和二氧化碳。因此，在優選的實施方案中，氧滲透性和離子滲透性的可聚合材料在具有低於約10000ppm氧的氣氛中進行聚合。更優選地，可聚合材料周圍的氣氛含有低於約1000ppm氧。甚至更優選地，所述周圍的氣氛含有低於約100ppm氧，最優選的氧含量是低於約20ppm。
在上述的實施方案中，在聚合之前，該預聚物混合物必須脫氣。脫氣可以通過在現有技術中已知的許多技術來完成。將預聚物混合物脫氣的一種技術包括使用一系列的冷凍和融化步驟，這些步驟反覆地進行，直至在預聚物混合物中獲得合適的氣體濃度水平為止。這些冷凍/融化方法包括冷卻該預聚物混合物直至混合物固化，對固化的預聚物混合物施加真空，中斷真空，和融化該預聚物混合物直至混合物再次呈現液態為止。儘管這一脫氣技術在實驗室環境中是理想的，但是本技術領域中已知的其它脫氣技術對於工業透鏡製造方法是更理想的。
另外，在某些條件下包圍透鏡模具的氣氛包含氧。例如，如果透鏡模具兩半彼此之間充分地密封和該透鏡模具材料具有低速率的氧滲透性(例如聚丙烯)，則有可能在被環境空氣包圍的模具中將已脫氣的預聚物混合物進行聚合，但沒有達到足夠高到顯著降低最終透鏡的離子或水滲透性的那一預聚物氧濃度。因此，在雙面模塑的另一個優選實施方案中，透鏡是通過下面的步驟來形成的(1)將預聚物混合物脫氣，(2)用預聚物混合物填充透鏡模具半瓣，(3)將兩模具瓣彼此密封，和(4)引發聚合反應形成透鏡，其中該透鏡模具瓣是從具有低的氧滲透性的材料形成的，以及步驟(2)-(4)可以在有或沒有氧存在下進行。在這一實施方案中，優選的是，透鏡模具在使用之前被貯存在基本上不含氧的惰性氣氛例如氮氣或二氧化碳中。
X.實施例先前的公開內容使得本技術領域中的普通技術人員可以實施本發明。為了更好地讓讀者理解特定的實施方案和優點，建議參考下列實施例。然而，下列實施例不應該以任何方式限制本發明的範圍。下列這些實施例當中，實施例1A-1D是根據在美國專利No.5,760,100(授權於Nicolson等人)中公開和描述的材料來排列，該專利以全部內容被引入供參考。
因此，實施例1A(i)和1A(ii)涉及在美國專利No.5,760,100中公開和描述的材料「A」。實施例1B涉及在美國專利No.5,760,100中公開和敘述的材料「B」。實施例1C涉及在美國專利No.5,760,100中公開和敘述的材料「C」。實施例1D涉及在美國專利No.5,760,100中公開和敘述的材料「D」。其餘的實施例沒有具體地在美國專利No.5,760,100中公開和描述。對於全部下列實施例，溫度是攝氏溫度(℃)，除非另作說明。
實施例1A(i)通過在室溫下(約21℃)讓1mol當量(約100克)的具有羥乙基丙氧基端基的聚(二甲基矽氧烷)二鏈烷醇(Shin Etsu Chemical Co.，東京，日本)與2mol當量(約21.2克)的異佛爾酮二異氰酸酯(Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wis.)在約0.2克二月桂酸二丁錫催化劑(Pfaltz Bauer，Inc.，Waterbury，Connecticut)存在下進行反應來製備聚矽氧烷大單體。在約48小時的反應時間之後，將2.02mol當量(約38.7克)的聚乙二醇(「PEG」，約610g/mol Mn，Dow Chemical Corp.，Midland，Mich.)和約0.17克的二月桂酸二丁錫(約0.43重量％PEG)加入到80克的來自前面步驟的反應產物。向混合物中添加足夠的氯仿(Aldrich Chemical Co.)以使混合物變均勻。這一混合物在室溫下攪拌約15小時。接著，混合物在約44-48℃的溫度下攪拌約8小時，其中溫度通過外圍油浴來保持基本上恆定。通過在室溫下攪拌混合物約8小時，使氯仿蒸發，以便達到約50重量％固體的最終濃度。然後，將約2.14mol當量(約10.4克)的甲基丙烯酸異氰酸根乙基酯(「IEM」，單體聚合物，Inc.，Feasterville，Pa)加入到混合物中。最後，用鋁箔覆蓋混合物並在室溫下攪拌約17小時，得到具有約4000克/mol的數均分子量(Mn)的含聚矽氧烷的大單體。
實施例1A(ii)基本上根據在實施例1A(i)中所述的程序來製備聚矽氧烷大單體。
通過將約180克含聚矽氧烷的大單體、約15克3-甲基丙烯醯氧基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷(Shin Etsu)、約4克甲基丙烯酸2-羥乙基酯(「HEMA」)、約1克乙二醇二甲基丙烯酸酯(「EDGMA」)、和約1克DAROCUR1173光引發劑在室溫下混合約16小時來製備共聚物前體溶液。
該共聚物前體溶液然後聚合形成接觸透鏡。用該共聚物前體溶液充滿聚丙烯接觸透鏡模具。在室溫下將約3-6mW/cm2的紫外光(約300-400納米)施加於模具內的溶液達約3小時。UV光引起聚合，因此使溶液形成具有模具形狀的接觸透鏡。該透鏡用異丙醇萃取以除去殘留的氯仿溶劑和任何未反應的組分。優選的所製得的聚合物含有約81.8重量％聚矽氧烷大單體、約13.6％TRIS、約3.6％甲基丙烯酸2-羥乙基酯和約0.9％EDGMA。
實施例1B51.5g(50mmol)的具有1030g/mol平均分子量並含有1.96meq/g的羥基(根據端基滴定測得)的全氟聚醚FomblinZDOL(購自Ausimont S.p.A，Milan)與50mg的二月桂酸二丁錫一起被引入到三頸燒瓶中。該燒瓶內容物在攪拌下被抽空到約20毫巴，隨後用氬氣緩解真空。這一操作重複兩次。22.2g(0.1mol)的保持在氬氣氛圍中的新蒸餾過的異佛爾酮二異氰酸酯隨後在氬氣的逆流中添加。在燒瓶中的溫度通過用水浴冷卻而保持低於30℃。在室溫下攪拌一夜之後，反應結束。異氰酸酯滴定得到1.40meq/g(理論1.35meq/g)的NCO含量。202g的從Shin-Etsu獲得的具有2000g/mol平均分子量的α，ω-羥丙基封端聚二甲基矽氧烷KF-6001(1.00meq/g的羥基，根據滴定測得)被引入燒瓶中。該燒瓶內容物被抽空到約0.1毫巴，隨後用氬氣緩解真空。這一操作重複兩次。將脫氣的矽氧烷溶於202ml的保持在氬氣氛圍下的新蒸餾過的甲苯中，和添加100mg的二月桂酸二丁錫(DBTDL)。在溶液完全均化之後，在氬氣下添加已與異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)反應的全部全氟聚醚。在室溫下攪拌一夜之後，反應結束。溶劑在室溫下在高真空下被抽提掉。微量滴定顯示0.36meq/g的羥基(理論值0.37meq/g)。在氬氣氛圍中將13.78g(88.9mmol)的2-異氰酸根乙基甲基丙烯酸酯(IEM)加入到247g的α，ω-羥丙基封端聚矽氧烷-全氟聚醚-聚矽氧烷三嵌段共聚物中(按化學計量平均的三嵌段共聚物，但其它嵌段長度也存在)。將混合物在室溫下攪拌三天。微量滴定則不再顯示有任何異氰酸酯基(檢測極限0.01meq/g)。測得0.34meq/g的甲基丙烯醯基基團(理論值0.34meq/g)。
以這種方式製得的大單體是完全無色透明的。它可以在室溫下在空氣中在無光條件下貯存幾個月，而在分子量上沒有任何變化。
實施例1Cα，ω-雙氨基丙基-二甲聚矽氧烷與D(+)葡糖酸d-內酯的反應在反應之前，將用於合成的氨基官能化聚二甲基矽氧烷(X-22-161-C，Shin Etsu，JP)細分散在乙腈中，萃取和進行分子蒸餾。
在排除H2的情況下進行下列反應，將已溶於200ml無水THF中的0.200g的純化氨基官能化聚二甲基矽氧烷(0.375meq的NH2/g；Mn(VPO)3400-3900(VPO，蒸汽壓滲透法))緩慢地滴加到13.35g(75mmol)的D(+)葡糖酸d-內酯在50ml無水THF中的懸浮液中，然後混合物在40℃下攪拌約24小時，直到內酯完全反應為止。(利用薄層色譜法(TLC)來監測反應矽膠；異丙醇/H2O/乙酸乙酯＝6∶3∶1；用硫酸鈰(IV)/磷鉬酸溶液染色(CPS試劑))。在反應之後，該反應溶液被濃縮至乾燥，殘留物在3Pa(0.03毫巴)下乾燥48小時。獲得213.3g的α，ω-雙(3-葡糖醯胺基丙基)-聚二甲基矽氧烷。用高氯酸滴定氨基，顯示氨基的轉化率超過99.8％。
實施例1D在氮氣氛下的乾燥箱中，將約200克的乾燥PDMS二丙氧基乙醇(Shin-Etsu)加入到容器中。以等於約2mol/每mol PDMS二鏈烷醇的量將甲基丙烯酸異氰酸根乙基酯(IEM)加入到該容器中。將約0.1重量％二月桂酸二丁錫(DBTL)催化劑(以PDMS二鏈烷醇重量為基礎計)加入到裝有攪動棒的容器中。將容器浸泡在放置於攪動板之上的油浴中，並用夾子固定。讓約2psig的UPC空氣流在混合物上方通過。混合物在室溫下(約22℃)攪拌約24小時。接著進行迭代程序(iterative procedure)，其中分析混合物的異氰酸酯含量，和如果PDMS二烷氧基鏈烷醇還未完全反應的話，就添加IEM。混合物被攪拌約24小時以上。所生產的大單體是含有矽氧烷的大單體。
實施例2(顏料分散體的製備)下列實施例說明了根據本發明實施方案的藍色顏料(即銅酞菁)在有機矽氧烷單體(即Shin-Etsu KF2801或TRIS)中的分散體的製備。這些分散體用於接觸透鏡配製料中。因為這些產物是FDA批准的和控制的，所以該分散體必須根據GMP方法和條件用徹底清潔的設備製備。
將500g的5％銅酞菁(CuP)的懸浮液分散在TRIS中。通過使用裝有H30Z(#6366)/G10Z(#6107)chamber set的M-110EH微型流化器來製備分散體。工藝時間是60分鐘，工藝壓力是25,000磅/平方英寸(psi)。工藝溫度保持在30℃。機械攪拌器經過設定，使得再循環分散體可以在貯液器中在整個分散過程中進行攪拌。
微型流化器首先用乙醇衝洗，然後在工藝之前用純TRIS徹底地進行底塗。將CuP/TRIS的5％懸浮液傾倒在貯器中和加以攪拌。啟動流過M-110EH的料流。僅僅在幾毫升的藍色分散體從排出管線中排出之後，開始將分散體再循環到貯器中的程序。在1小時的再循環後，該機器被停止，從樣品貯器中收集全部的分散體。在機器中剩餘的空隙容積被排除，因為用純TRIS、然後用乙醇衝洗機器以漂洗和清洗該機器。
實現了約0.35μm的平均粒度，其中＞80％的顆粒小於0.45μm，和全部顆粒的粒度＜2μm。分散體的產率是約80％。通過使用乙醇作為溶劑，在測量之前超聲處理3分鐘，在HORIBA LA-910或920上分析粒度。優選在超聲之前和之後測量粒度。
實施例3(著色的預聚合混合物的製備)使用100％的本發明的透鏡配製料，組分的含量％(換算為克(g))如下24.95％乙醇 ＝24.95g28.88％DMA ＝28.88g19.25％TRIS ＝19.25g25.92％大單體＝25.92g1.00％DAROCUR＝1.00g100.00％ ＝100.00g最終的透鏡配製料優選具有50ppm銅酞菁(CuP)以獲得優選的著色。最終的配製料含有19.25％TRIS。為了計算在最終透鏡配製料中的所需50ppm，用50ppm除以0.1925，等於259.74ppm，或260ppm。這意味著，對於被加入到透鏡配製料中的每19.25g藍色-著色的TRIS(TRIS-藍色)，應該含有260ppm銅酞菁。
透鏡材料的260ppm的藍色-著色的TRIS可通過添加TRIS-藍色的5％儲備溶液以清除TRIS來實現。5％指0.05g銅酞菁/1g的TRIS-藍。取1.000000g作為1百萬份(添加足夠的零以表示1,000,000)。則5％溶液是指0.050000g的銅酞菁/1克的貯備TRIS-藍色溶液，或50,000ppm。50,000ppmTRIS-藍色貯備料被稀釋，得到用於配製料的260ppm藍色著色的TRIS。
實施例4(著色的接觸透鏡的製備)形成透鏡用的配製料是從24.95g乙醇、28.9g DMA、25.92g的根據實施例1B的大單體、1g光引發劑(Darocur1173)和含有260ppm銅酞菁的19.25g TRIS的分散體製備的。在完全的均化和隨後過濾後，該配製料被分配到由兩部分組成的聚丙烯模具(接觸透鏡模具)的正曲面模具瓣中。模具被閉合，通過UV輻射(1.8-5.3mW/cm2，30-35分鐘)來進行聚合反應，同時進行交聯。模具然後被打開，保留了透鏡的模具瓣被放置到萃取盤上。然後用異丙醇萃取約4小時，通過在兩個單獨的60分鐘時間段中將透鏡浸泡在水中來使透鏡保持平衡。
該透鏡在整體上是被均勻著色的，具有高的可見光透射性、良好的機械性能和高的氧滲透性。然後該透鏡可以進行表面處理，例如進行等離子體處理或層蓋層塗敷工藝，如在WO99/35520中所述。
在整個申請中，各種出版物是作為參考文獻來引用。這些出版物的全部公開內容據此被引入到本申請中供參考，以便更完全地描述本發明所涉及的技術領域的狀態。
本發明已經具體地參考某些優選的實施方案進行了詳細的描述，以便使讀者可以不經過過多的實驗來實施本發明。已經提供了操作的理論以便更好地理解本發明，但是此類理論不限制本發明的範圍。另外，本領域中的普通技術人員將容易地認識到，許多前面所述組分、組合物和參數在不脫離本發明範圍和精神的前提下都可以加以改變或改進到合理的程度。
此外，提供了標題、小標題、實施例材料等等來增強讀者對本文件的理解，並且不應該認為它們限制本發明的範圍。因此，本發明通過下面的權利要求及其合理延伸和等同物來定義。
權利要求
1.軟的、著色的眼科模製品，包含(i)包含聚矽氧烷並具有高氧滲透性的聚合物基質；和引入其中的(ii)顏料。
2.權利要求1的軟的、著色的眼科模製品，其中該聚合物基質是芯材和至少部分地被眼科相容性表面所包圍。
3.權利要求1或2的軟的、著色的眼科模製品，其中該眼科模製品是選自視力矯正用的接觸透鏡、改變眼睛顏色用的接觸透鏡、眼科藥物輸送裝置和眼科傷口癒合裝置。
4.權利要求1-3中任何一項的軟的、著色的眼科模製品，其中該眼科模製品是視力矯正接觸透鏡。
5.權利要求1-4中任何一項的軟的、著色的眼科模製品，其中該聚合物基質包含至少一種含聚矽氧烷的大單體與至少一種乙烯基共聚單體的聚合產物。
6.權利要求5的軟的、著色的眼科模製品，其中該聚合物基質包含以下組分的聚合產物(i)含有聚矽氧烷的大單體，(ii)疏水性單體，選自丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異辛基酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸六氟丁基酯、丙烯腈和TRIS，和(iii)親水性單體，選自甲基丙烯酸2-羥乙基酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N，N-二甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、三甲基銨-甲基丙烯酸2-羥丙基酯鹽酸鹽和N-乙烯基-2-吡咯烷酮。
7.權利要求1-6中任何一項的軟的、著色的眼科模製品，其中該顏料是酞菁顏料。
8.權利要求6或7的軟的、著色的眼科模製品，其中該顏料是銅酞菁藍。
9.製造軟的、著色的眼科模製品的方法，包括(a)提供包含含矽氧烷的大單體的聚合物前體，該大單體能形成具有高的氧滲透性的聚合物或共聚物；(b)提供包含顏料和分散劑的顏料分散體；(c)將顏料分散體和聚合物前體混合以形成著色的預聚物混合物；(d)將著色的預聚物混合物分配到模具中；和(e)讓模具內的著色預聚物混合物進行交聯或聚合以形成包含聚合物基質和夾含在其中的顏料的具有高氧滲透性的軟的、著色的眼科模製品。
10.權利要求9的方法，其中軟的、著色的眼科模製品是視力矯正接觸透鏡。
11.權利要求9或10的方法，其中該聚合物前體是液態材料。
12.權利要求9-11中任何一項的方法，其中該聚合物前體包括具有500-20,000數均分子量的聚(二甲基矽氧烷)大單體。
13.權利要求9-12中任何一項的方法，其中該顏料分散體是可與聚合物前體混溶的。
14.權利要求9-13中任何一項的方法，其中該顏料包括有機顏料、無機顏料或它們的混合物。
15.權利要求14的方法，其中顏料是酞菁顏料。
16.權利要求9-15中任何一項的方法，其中該分散劑是與步驟(a)的聚合物前體相同的物質。
17.權利要求9-15中任何一項的方法，其中該分散劑是丙烯酸酯化或甲基丙烯酸酯化矽氧烷單體。
18.權利要求9-15中任何一項的方法，其中該分散劑是包含亞烷基三(三甲基矽氧基)矽烷的任何單體。
19.權利要求9-15中任何一項的方法，其中該分散劑是選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異辛基酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸六氟丁基酯、HEMA、TRIS和丙烯腈或它們的混合物。
20.權利要求9-19中任何一項的方法，其中根據步驟(c)的著色預聚物混合物另外包含至少一種親水性乙烯基單體。
21.權利要求9-20中任何一項的方法，其中顏料的重量百分數是從大於0到約0.05重量％，以根據步驟(c)的預聚物混合物的總重量為基礎。
22.權利要求9-21中任何一項的方法，其中步驟(e)進行≤40分鐘的時間。
23.由權利要求9-22中任何一項的方法製得的軟的、著色的眼科模製品。
24.用於製造軟的、著色的眼科透鏡的組合物，包含(i)包含含矽氧烷的大單體的可交聯或可聚合的材料，該大單體能形成具有高氧滲透性的聚合物或共聚物；和(ii)包含顏料和分散劑的顏料分散體。
25.權利要求24的組合物，其中該分散劑是可與組分(i)交聯或聚合的。
26.權利要求24或25的組合物，其中該分散劑是選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異辛基酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸六氟丁基酯、HEMA、TRIS和丙烯腈或它們的混合物。
27.權利要求24或25的組合物，其中可交聯或可聚合的材料包含具有二烷基矽氧烷基團的含矽氧烷的大單體，和該分散劑是TRIS。
28.權利要求24-27中任何一項的組合物，其中可交聯或可聚合的材料另外包含親水性乙烯基單體。
29.包含根據權利要求24-28中任何一項的組合物的反應產物的軟的、著色的眼科透鏡。
全文摘要
本發明涉及眼科模塑配製料和涉及著色的高Dk眼科模塑製品。本發明也涉及製造著色眼科模製品的方法。該方法包括(a)提供具有可交聯或可聚合的基團的聚合物前體；(b)提供包含無機或有機顏料和分散劑的顏料分散體；(c)將+顏料分散體與聚合物前體混合以形成著色的預聚物混合物；(d)將著色預聚物混合物分配到模具中；和(e)從著色預聚物混合物形成著色的眼科模製品，該模製品包含在其中夾含顏料的聚合物基質。使用本方法，以改進的效率製備了具有改進性能的著色眼科模塑製品，尤其是邊到邊型的軟的、著色的接觸透鏡。
文檔編號G02B1/04GK1484771SQ02803458
公開日2004年3月24日 申請日期2002年1月3日 優先權日2001年1月5日
發明者R·C·蒂爾克, J·M·施雷默爾, R C 蒂爾克, 施雷默爾 申請人:諾瓦提斯公司