含內部潤溼劑的生物醫學裝置的製作方法

2023-05-05 02:30:01

專利名稱：含內部潤溼劑的生物醫學裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及含內部潤溼劑的矽酮水凝膠，以及其製備方法和用途。
背景技術：
最起碼自二十世紀五十年代以來，在商業上已經使用隱形鏡片來改善視力。第一副隱形鏡片是由硬質材料製成的，因而對於用戶來說多少有些不太舒適。目前已經研製出來了新型的鏡片，它們用較軟的材料，通常是水凝膠，尤其是矽酮水凝膠製成。矽酮水凝膠是水溶脹性的聚合物網絡，它們具有高的氧滲透性，表面多為憎水性的而不是親水性的。這些鏡片為許多帶眼鏡的人提供優良的舒適度，但是有一些用戶在使用這些鏡片時卻會感覺不適，並且有過度的眼睛汙垢沉積物，導致視敏度降低。這種不適和汙垢沉積物已經被認為是由鏡片表面的憎水性特徵和那些帶有蛋白質、脂類和粘蛋白的表面與眼睛的親水性表面之間的相互作用造成的。
也有人嘗試通過用親水性塗層塗敷矽酮水凝膠隱形鏡片的表面來緩和這一問題。例如，已經有人公開了通過在鏡片表面上施加等離子體塗層可以製造與視角面更相容的矽酮水凝膠鏡片。但是，還沒有人公開具有低表面沉積物發生率的未塗覆的矽酮水凝膠鏡片。
已經有人公開了向含大分子單體的反應混合物中引入內部親水性試劑(或者潤溼劑)。但是，並非所有的含矽酮的大分子單體均顯示出與親水性聚合物的相容性。也有人公開了通過向用於形成製品的單體混合物中加入可聚合的表面活性劑而對聚合物製品的表面進行改性。但是，這不可能支持體內潤溼性的改進和表面沉積物的減少。
已經有人將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或者聚-2-乙基-2-噁唑啉加入到水凝膠組合物中用以形成顯示出低表面摩擦度、低脫水率和高耐生物沉積度的貫通網絡。但是，公開的水凝膠製劑是常規的水凝膠，並且沒有公開如何在不損失單體相容性的情況下導入憎水性組分，比如矽氧烷單體。
雖然有可能將高分子量聚合物作為內部潤溼劑導入到矽酮水凝膠鏡片中，但這種聚合物難以溶解在含矽酮的反應混合物中。為了溶解這些潤溼劑，必須使用矽酮大分子單體或者其他預聚物。這些矽酮大分子單體或預聚物必須在分別的步驟中製備然後緊接著與矽酮水凝膠製劑的剩餘成分混合。這種額外的步驟(或者多個步驟)會增加製備這些鏡片需要花費的成本和時間。
因此，找到一種不需要使用表面處理就可在眼睛上提供潤溼性和耐表面沉積性的鏡片配方將是有益的。
發明概述本發明涉及一種可潤溼的矽酮水凝膠，其包括至少一種含矽氧烷的大分子單體；至少一種高分子量親水性聚合物；和至少一種相容組分的反應產物。
本發明還涉及一種方法，其包括如下步驟(a)將含有至少一種高分子量親水性聚合物，至少一種含矽氧烷的大分子單體和有效量的至少一種相容組分的反應組分混合，和(b)固化步驟(a)的產物以形成生物醫學裝置。
本發明還涉及一種方法，其包括如下步驟(a)將含有高分子量親水性聚合物和有效量的相容組分的反應組分混合，和(b)在最低膠凝時間或以上的時間點固化步驟(a)的產物以形成可潤溼的生物醫學裝置。
本發明還進一步涉及一種含有矽酮水凝膠的眼科鏡片，其在不進行表面處理的情況下，具有至少約7秒的淚膜分裂時間。
本發明更進一步涉及一種矽酮水凝膠隱形鏡片，其包括至少一種氧可滲透的組分，至少一種相容組分和適量的高分子量親水性聚合物，所述高分子量親水性聚合物的量足以使得所述裝置在不進行表面處理的情況下，在戴用大約一天之後具有至少約7秒的淚膜分裂時間。
一種含有矽酮水凝膠隱形鏡片的裝置，其在不進行表面改性的情況下基本上不會發生表面沉積。
發明詳述生物醫學裝置由反應混合物形成，這種反應混合物包括、基本上由、或者由含矽氧烷的大分子單體、至少一種高分子量親水性聚合物和相容量的相容組分組成。
已經驚奇地發現，在不進行表面改性的情況下具有卓越的體內或者臨床潤溼性的生物醫學裝置，尤其是眼科裝置可以通過在矽酮水凝膠製劑中包括有效量的高分子量親水性聚合物和相容量的相容組分來製備。卓越的潤溼性是指與不含任何親水性聚合物的類似製劑相比，前進動態接觸角降低至少約10％，優選至少約20％，在某些實施方案中至少約50％。在本發明之前，由矽酮水凝膠形成的眼科裝置或者不得不進行表面改性以提供臨床潤溼性或者由至少一種包含具有羥基官能度的矽酮的大分子單體形成。
這裡使用的″生物醫學裝置″是指設計用於，雖然或者在哺乳動物組織或液體內部或者之上，但優選用在人的組織或者液體之上或之內的任何製品。這些裝置的實例包括但不局限於導管，植入物，斯坦特印模和眼科裝置，比如眼內透鏡和隱形鏡片。優選的生物醫學裝置是眼科裝置，尤其是隱形鏡片，最特別是由矽酮水凝膠製成的隱形鏡片。
這裡使用的術語″鏡片″和″眼科裝置″指的是存在於眼睛內或眼睛上的裝置。這些裝置可以提供視覺校正，傷口護理，施藥，診斷功能或者增強或實現化妝效果或者這些特性的組合。術語″鏡片″包括但不局限於軟隱形鏡片，硬隱形鏡片，眼內透鏡，壓在眼睛上面的鏡片，眼睛植入物，和光學植入物。
這裡使用的術語″單體″是指含有至少一種可聚合基團的化合物，其平均分子量在通過凝膠滲透色譜折射率測定法測定時約低於2000道爾頓。因此，單體包括二聚物，有時也包括低聚物，包括由一種以上的單體單元形成的低聚物。
這裡使用的短語″不進行表面處理″意思是本發明裝置的外表面不另行進行處理以改善所述裝置的潤溼性。由於本發明可以預先進行的處理包括等離子體處理，接枝，塗敷等。但是，對本發明的裝置可以施加一些塗層，這些塗層除改善的潤溼性之外還可提供其他的特性，諸如但不限於抗菌塗層。
本發明中公開了各種各樣的分子量範圍。對於具有孤立分子結構的化合物來說，本發明中報導的分子量是以分子式為基礎計算的並以克/摩爾記錄。對於聚合物來說，分子量(數均)是通過凝膠滲透色譜折射率測定法測定的並以道爾頓為單位報導，或者如John Wiley Sons公司出版的Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，N-VinylAmide Polymers，第二版，第17卷，198-257頁所述，通過動態粘度測量法測定並以K-值報導。
高分子量親水性聚合物這裡使用的″高分子量親水性聚合物″是指重均分子量不低於約100,000道爾頓的物質，其中所述物質在引入到矽酮水凝膠製劑中時可改善固化的矽酮水凝膠的潤溼性。這些高分子量親水性聚合物優選的重均分子量是大於約150,000道爾頓；更優選約150,000-約2,000,000道爾頓，還更優選約300,000-約1,800,000道爾頓，最優選約500,000-約1,500,000道爾頓(所有的均為重均分子量)。
或者，本發明的親水性聚合物的分子量也可以如John Wiley Sons公司出版的Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，N-VinylAmide Polymers，第二版，第17卷，198-257頁所述，根據動態粘度測量法測定，以K-值表示。當以這一方式進行表達時，親水性單體的K值大於約46，優選在約46-約150之間。高分子量親水性聚合物在這些裝置的製劑中的存在量足以使隱形鏡片在不進行表面改性的情況下基本上保持在使用過程中不發生表面沉積。典型的使用周期包括至少約8小時，優選連續戴好幾天，更優選不摘除戴24小時或更長的時間。基本上沒有表面沉積意思指當用角膜顯微鏡觀看時，患者所戴鏡片中有至少約80％，優選至少約90％，更優選約100％的被認為在戴用周期不顯示出或者只顯示出輕微的沉積。
適當量的高分子量親水性聚合物包括以全部反應組分的總重量計約1-約15wt％，更優選約3-約15wt％，最優選約5-約12wt％。
高分子量親水性聚合物的實例包括但不局限於聚醯胺，聚內酯，聚醯亞胺，聚內醯胺和官能化的聚醯胺，聚內酯，聚醯亞胺，聚內醯胺，比如通過使DMA與較少摩爾量的含羥基官能團的單體如HEMA共聚，然後使所得共聚物的羥基與含可聚合基團的物質，如甲基丙烯酸異氰酸根合乙酯或甲基丙烯醯氯反應而官能化的DMA。也可以使用由DMA或N-乙烯基吡咯烷酮與甲基丙烯酸縮水甘油酯形成的親水性預聚物。甲基丙烯酸縮水甘油酯環可以打開形成二醇，它可以用於在混合系統中連接其他的親水性預聚物以增加高分子量親水性聚合物、含羥基官能化的矽酮的單體以及任何其他賦予相容性的基團之間的相容性。優選的高分子量親水性聚合物是在其骨架中包含環狀部分，更優選環醯胺或者環醯亞胺的那些聚合物。高分子量親水性聚合物包括但不局限於聚-N-乙烯基吡咯烷酮，聚-N-乙烯基-2-哌啶酮，聚-N-乙烯基-2-己內醯胺，聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺，聚-N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮，聚-N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮，聚-N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺，聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮，和聚-N-乙烯基-4，5-二甲基-2-吡咯烷酮，聚乙烯基咪唑，聚-N，N-二甲基丙烯醯胺，聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚氧化乙烯，聚-2-乙基-噁唑啉，肝素多糖，多糖，其混合物和共聚物(包括嵌段或無規、支鏈、多鏈、梳形或者星形的共聚物)，其中尤其優選聚-N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)。也可以使用共聚物，比如PVP的接枝共聚物。
高分子量親水性聚合物為本發明的醫用器材提供改善的潤溼性，尤其是改善的體內潤溼性。不受縛於任何理論，我們相信，高分子量親水性聚合物是氫鍵接受者，它在水環境中與水形成氫鍵，因而有效地變得更加親水。不存在水會促進親水性聚合物導入到反應混合物中。除了特別列舉的高分子量親水性聚合物以外，預計任何的高分子聚合物均將可用於本發明中，條件是當所述聚合物加入到矽酮水凝膠製劑中時，親水性聚合物(a)基本上不與反應混合物發生相分離和(b)使所得固化的聚合物具有潤溼性。在某些實施方案中，優選高分子量親水性聚合物在加工溫度下可溶於稀釋劑中。可能優選使用水或者水溶性稀釋劑的製造工藝，這是因為它們簡單並且成本低廉。在這些實施方案中，優選在加工溫度下可溶於水的高分子量親水性聚合物。
相容組分這裡使用的″相容組分″是指數均分子量約低於5000道爾頓，優選低於約3000道爾頓，並且包含至少一個可聚合基團的化合物，它能夠使選定的反應組分增溶。沒有相容組分，高分子量親水性聚合物和氧可滲透的組分就不能充分混溶，並且不能使用合理的加工條件形成光學透明的眼科裝置。本發明的相容組分通過氫鍵作用、分散力、其組合等溶解氧可滲透的組分和高分子量親水性聚合物。因此，能以任何一種方式與親水性聚合物反應的任何功能性材料均可用作相容組分。也可以使用大分子單體(數均分子量為約5000-約15,000道爾頓)，只要它們具有本發明中描述的相容功能。如果使用相容大分子單體，則可能仍然必需加入額外的相容組分以在所得眼科裝置中獲得希望的潤溼性。
一類適當的本發明的相容組分包括至少一個活性氫和至少一個矽氧烷基團。活性氫能夠通過氫鍵與親水性聚合物以及存在的任何親水性單體鍵合。羥基很容易參與氫鍵作用，因此是活性氫的一種優選來源。因此，在一個實施方案中，本發明的相容組分有利地包括至少一個羥基和至少一個″-Si-O-Si-″基團。優選矽酮和其連接的氧佔所述相容組分的約10wt％以上，更優選約20wt％以上。
相容組分中Si與OH的比例對於獲得將能提供希望的相容度的相容組分同樣重要。如果憎水性部分與OH的比例過高，則相容組分在使親水性聚合物相容方面可能會差，從而導致產生不相容的反應混合物。因此，在某些實施方案中，Si與OH的比例低於約15∶1，優選約1∶1-約10∶1。在某些實施方案中，與仲醇相比，伯醇可提供改進的相容性。本領域技術人員將會理解，相容組分的量和選擇將取決於為獲得希望的潤溼性需要多少親水性聚合物和含矽酮單體與親水性聚合物不相容的程度。
相容組分的實例包括式I和II的單體 其中n是3-35之間的整數，優選4-25；R1是氫，C1-6烷基；R2，R3和R4獨立地為C1-6烷基，三C1-6烷基甲矽烷氧基，苯基，萘基，取代的C1-6烷基，取代的苯基，或者取代的萘基，其中烷基取代基選自以下的一個或多個C1-6烷氧基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧基，醯胺基，滷素，羥基，羧基，C1-6烷基羰基和甲醯基，其中芳族取代基選自以下的一個或多個C1-6烷氧基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧基，醯胺基，滷素，羥基，羧基，C1-6烷基羰基和甲醯基；R5是羥基，含一個或多個羥基的烷基，或者(CH2(CR9R10)yO)x)-R11，其中y是1-5，優選1-3，x是1-100的整數，優選2-90，更優選10-25；R9-R11獨立地選自H，具有最多10個碳原子的烷基和被至少一個極性官能團取代的具有最多10個碳原子的烷基；R6是含有最多20個碳原子的二價基團；R7是可以進行自由基和/或陽離子聚合的含有最多20個碳原子的一價基團；和R8是含有最多20個碳原子的二價或者三價基團。
本發明的反應混合物可以包括一種以上的相容組分。
對於單官能團的相容組分來說，優選的R1是氫，優選的R2，R3和R4是C1-6烷基和三C1-6烷基甲矽烷氧基，最優選甲基和三甲基甲矽烷氧基。對於多官能團的(雙官能團或者更多官能團的)相容組分來說，R1-R4獨立地包括烯屬不飽和可聚合基團，更優選包括丙烯酸酯、苯乙烯基、丙烯酸C1-6烷基酯、丙烯醯胺、C1-6烷基丙烯醯胺、N-乙烯基內醯胺、N-乙烯基醯胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、或C2-6烯基苯基C1-6烷基。
優選的R5是羥基，-CH2OH或CH2CHOHCH2OH，其中最優選羥基。
優選的R6是二價C1-6烷基，C1-6烷氧基，C1-6烷氧基C1-6烷基，亞苯基，亞萘基，C1-12環烷基，C1-6烷氧基羰基，醯胺基，羧基，C1-6烷基羰基，羰基，C1-6烷氧基，取代的C1-6烷基，取代的C1-6烷氧基，取代的C1-6烷氧基C1-6烷基，取代的亞苯基，取代的亞萘基，取代的C1-12環烷基，其中所述取代基選自以下所述組中的一個或多個C1-6烷氧基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧基，醯胺基，滷素，羥基，羧基，C1-6烷基羰基和甲醯基。特別優選的R6是二價甲基(亞甲基)。
優選的R7包括自由基活性基團，比如丙烯酸酯，苯乙烯基，乙烯基，乙烯基醚，衣康酸酯基，丙烯酸C1-6烷基酯，丙烯醯胺，C1-6烷基丙烯醯胺，N-乙烯基內醯胺，N-乙烯基醯胺，C2-12烯基，C2-12烯基苯基，C2-12烯基萘基，或者C2-6烯基苯基C1-6烷基或者陽離子活性基團，比如乙烯基醚或者環氧基團。特別優選的R7是甲基丙烯酸酯。
優選的R8是二價C1-6烷基，C1-6烷氧基，C1-6烷氧基C1-6烷基，亞苯基，亞萘基，C1-12環烷基，C1-6烷氧基羰基，醯胺基，羧基，C1-6烷基羰基，羰基，C1-6烷氧基，取代的C1-6烷基，取代的C1-6烷氧基，取代的C1-6烷氧基C1-6烷基，取代的亞苯基，取代的亞萘基，取代的C1-12環烷基，，其中所述取代基選自以下所述組中的一個或多個C1-6烷氧基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧基，醯胺基，滷素，羥基，羧基，C1-6烷基羰基和甲醯基。特別優選的R8是C1-6烷氧基C1-6烷基。
特別優選的式I的相容組分的實例是2-丙烯酸的2-甲基-2-羥基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-(三甲基甲矽烷基)氧]二矽氧烷基]丙氧基]丙酯(還可以命名為(3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷。
以上化合物，(3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷是由環氧化物形成的，它得到的是以上所示的化合物和(2-甲基丙烯醯氧-3-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷的80∶20的混合物。在本發明中，所述80∶20的混合物比純的(3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷要更優選。在本發明的某些實施方案中，優選存在一定量的伯羥基，優選大於約10wt％，更優選至少約20wt％。
其他適當的羥基官能化的含矽酮的單體包括(3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙氧基)丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷 雙-3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙基氧丙基聚二甲基矽氧烷
3-甲基丙烯醯氧-2-(2-羥乙氧基)丙基氧)丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷 N-2-甲基丙烯醯氧乙基-O-(甲基-雙-三甲基甲矽烷氧基-3-丙基)甲矽烷基氨基甲酸酯 N，N，N′，N′-四(3-甲基丙烯醯氧-2-羥丙基)-α，ω-雙-3-氨丙基-聚二甲基矽氧烷
甲基丙烯酸縮水甘油酯與含氨基官能團的聚二甲基矽氧烷的反應產物也可用作相容組分。其他適當的相容組分包括美國專利5,994,488第6、7和8欄中公開的那些，和美國專利4,259,467；4,260,725；4,261,875；4,649,184；4,139,513；4,139,692；US 2002/0016383；4,139,513和4,139,692中公開的單體。在此引用的這些及任何其他的專利或申請引入作為參考。
可以作為適當的相容組分的另外的結構包括類似於Pro.ACS Dlv.Polym.Mat.Sci.Eng.，April 13-17，1997，42頁中所公開化合物的那些，其具有如下結構 其中，n＝1-50，R獨立地包括H或可聚合的不飽和基團，且至少一個R包括可聚合的基團，至少一個R，優選3-8個R包括H。
第二類適當的相容組分包括具有以下式III所示結構的那些IWA-HB-[IWA-HB]X-IWA其中x是1-10；IWA是以下定義的雙官能團親水性聚合物，但是其數均分子量為約1000-約50,000道爾頓；和HB是含有至少一個N的雙官能團片斷，所述N能夠與親水性聚合物及任何其他含有活性氫的組分中的活性氫形成氫鍵。
優選的IWA基團可以衍生自α，ω-羥基封端的PVP以及數均分子量為約1,000-約50,000道爾頓的α，ω-羥基封端的聚亞氧烷基二醇。
優選的HB基團包括雙官能團的醯胺，醯亞胺，氨基甲酸酯和脲，其組合等。
式III的相容組分可以通過使胺封端的聚亞氧烷基二醇(Jeffamines)與異氰酸酯、氯代甲酸酯或醯氯或酸酐反應製備。
另外適當的相容組分參見美國專利4,235,985，其在此引入作為參考。
適當的相容組分也可以包括已經進行了改性以使其具有如上定義的相容功能的含矽酮的大分子單體。這種大分子單體包括相當數量的如上定義的同時有Si和HB的基團或者活性氫官能團，比如羥基。一類適當的大分子單體包括通過基團轉移聚合(GTP)製備的羥基官能化的大分子單體，或者含羥基官能團的甲基丙烯酸酯和矽酮甲基丙烯酸酯的苯乙烯官能化的預聚物，參見美國專利6,367,929，其在此引入作為參考。在本發明中，這些大分子單體優選與另一種相容組分，比如含矽氧烷的單體一起使用。其他的大分子單體，比如通過自由基聚合或者縮合反應製備的那些也可以獨立地使用或者與其他的相容組分結合使用，只要大分子單體的Si/氫摩爾比(OH)低於約15∶1，優選約1∶1-約10∶1或者矽/HB的摩爾比低於約10∶1，優選約1∶1-約8∶1即可。但是，本領域技術人員將會理解，包括二氟亞甲基將降低適合於提供相容性的摩爾比。
適當的單官能團相容組分可得自Gelest，Inc.Morrisville，PA。適當的多官能團相容組分可得自Gelest，Inc，Morrisville，PA或者可以使用5,994,488和5,962,548公開的方法製備。適當的PEG型單官能團相容組分可以使用PCT/JP02/02231中公開的方法製備。適當的相容大分子單體可以使用美國專利5,760,100(物質C)或者6,367,929中公開的通用方法製備。
雖然含有羥基官能團的相容組分已經被認為特別適合於為生物醫學裝置，特別是眼科裝置提供相容性聚合物，但是任何在聚合和/或成型為最終製品時與所選定的親水性組分相容的相容組分均可以使用。相容組分可以用以下單體相容性試驗來選擇。在該試驗中，將1克分別用單-3-甲基丙烯醯氧丙基封端的、單丁基封端的聚二甲基矽氧烷(mPDMS，MW為800-1000)與即待試驗的單體在約20℃下在1克3，7-二甲基-3-辛醇中混合。將12重量份K-90的PVP和60重量份DMA的混合物在攪拌下滴加到憎水性組分的溶液中，直到溶液在攪拌3分鐘之後仍保持渾濁。測定加入的PVP和DMA共混物的量，以克表示，記錄作為單體相容性指數。相容性指數大於0.5克，更優選大於約1克，最優選大於約1.5克的任何相容組分將適合用於本發明中。本領域技術人員將會理解，活性相容組分的分子量將影響以上試驗的結果。分子量大於約800道爾頓的相容組分可能需要混合較長的一段時間以給出有代表性的結果。
″有效量″的本發明的相容組分是指需要與高分子量親水性聚合物和聚合物製劑的其它組分相容或將其溶解所需的量。因此，相容組分的量將在某種程度上取決於所使用的親水性聚合物的量，為了與更高濃度的高分子量親水性聚合物相容，需要更多的相容組分。在聚合物製劑中有效量的相容組分包括約5％(wt％，以反應組分的總重量計)-約90％，優選約10％-約80％，最優選約20％-約50％。
除了高分子量親水性聚合物和本發明的相容組分之外，其他的親水性單體，提高氧滲透性的組分，交聯劑，添加劑，稀釋劑，聚合引發劑均可以用於製備本發明的生物醫學裝置。
氧可滲透的組分本發明的組合物和裝置可以進一步包括另外的能使其氧滲透性比常規水凝膠增強的組分。適當的氧可滲透的組分包括含矽氧烷的單體、大分子單體和活性預聚物，含氟單體、大分子單體和活性預聚物和含碳-碳三鍵的單體、大分子單體和活性預聚物及其組合，但是不包括所述相容組分。為了本發明的目的，術語″大分子單體″將用於同時覆蓋大分子單體和預聚物。優選的氧可滲透的組分包括含矽氧烷的單體、大分子單體及其混合物。
適當的含矽氧烷的單體包括，美國專利4,711,943中描述的TRIS的醯胺類似物，美國專利5,070,215中描述的乙烯基氨基甲酸酯或碳酸酯類似物，也可使用美國專利6,020,445中包含的單體，上述這些專利以及本說明書中提到的任何其他的專利均在此引入作為參考。更具體地說，3-甲基丙烯醯氧丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷(TRIS)、單甲基丙烯醯氧丙基封端的聚二甲基矽氧烷、聚二甲基矽氧烷、3-甲基丙烯醯氧丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷、甲基丙烯醯氧丙基五甲基二矽氧烷及其組合可特別用作本發明的含矽氧烷的單體。另外含矽氧烷的單體的存在量可以為約0-約75wt％，更優選約5-約60wt％，最優選約10-40wt％。
適當的含矽氧烷的大分子單體，其數均分子量為約5,000-約15,000道爾頓。含矽氧烷的大分子單體包括含有至少一個矽氧烷基團，優選至少一個二烷基矽氧烷基團，更優選至少一個二甲基矽氧烷基團的物質。含矽氧烷的大分子單體可以包括其他組分，比如尿烷基，亞烷基或烯化氧基，聚氧化烯基，亞芳基，烷基酯，醯胺基，氨基甲酸酯基，全氟烷氧基，異氰酸酯基，其組合等。優選類型的含矽氧烷大分子單體可以通過使一種或多種矽氧烷與一種或多種丙烯酸或者甲基丙烯酸類物質聚合形成。含矽氧烷的大分子單體可以通過基團轉移聚合(″GTP″)、自由基聚合、縮合反應等生成。根據所選擇的組分和使用本領域中已知的條件，可以在一個或者一系列步驟中形成含矽氧烷的大分子單體。具體的含矽氧烷的大分子單體以及其製備方法，包括在美國專利5,760,100中作為物質A-D公開的那些(甲基丙烯酸酯官能化的矽酮-氟代醚尿烷和甲基丙烯酸酯官能化的矽酮尿烷)，和美國專利6,367,929中公開的那些(含羥基官能團的甲基丙烯酸酯和矽酮甲基丙烯酸酯的苯乙烯官能化的預聚物)，其公開內容在此引入作為參考。
適當的含矽氧烷的活性預聚物包括乙烯基氨基甲酸酯官能化的聚二甲基矽氧烷(它另外公開在美國專利5,070215中)和尿烷基預聚物，該尿烷基預聚物包括交替的由短鏈二醇與二異氰酸酯反應形成的″硬″片段和由較高分子量的被兩個活性氫進行α，ω-封端的聚合物所形成的″軟″片段。適當的含矽氧烷的預聚物的具體實例以及其製備方法參見美國專利5,034,461，其在此引入作為參考。
本發明的水凝膠可以包括至少一種含矽氧烷的大分子單體。含矽氧烷的大分子單體的存在量可以是以反應組分的總重量計，約5-約50wt％，優選約10-約50wt％，更優選約15-約45wt％。
適當的含氟單體包括含氟(甲基)丙烯酸酯，更具體地包括，例如，(甲基)丙烯酸的含氟C2-C12烷基酯，如2，2，2-三氟乙基的(甲基)丙烯酸酯，2，2，2，2′，2′，2′-六氟異丙基的(甲基)丙烯酸酯，2，2，3，3，4，4，4-七氟丁基的(甲基)丙烯酸酯，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟辛基的(甲基)丙烯酸酯，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9-十六氟壬基的(甲基)丙烯酸酯等。含氟大分子單體和活性預聚物包括包含所述含氟單體的大分子單體和預聚物。
現已發現，含大分子單體的矽酮水凝膠的潤溼性可以通過包括至少一種親水性聚合物和相容組分而得以改善。改進的潤溼性包括前進動態接觸角降低至少約10％，優選至少約20％，在某些實施方案中降低至少約50％。在某些實施方案中，可能優選使用含矽氧烷單體的混合物或者含矽氧烷單體與含矽氧烷的大分子單體或者預聚物的混合物。
親水性單體另外，本發明的反應組分也可以包括用於製備常規水凝膠的任何親水性單體。例如，可以使用含丙烯酸基團(CH2＝CROX，其中R是氫或者C1-6烷基，X是O或者N)或乙烯基(-C＝CH2)的單體。另外的親水性單體的實例是N，N-二甲基丙烯醯胺，甲基丙烯酸2-羥乙酯，甘油甲基丙烯酸酯，2-羥乙基甲基丙烯醯胺，聚乙二醇單甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸，丙烯酸，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基-N-甲基乙醯胺，N-乙烯基-N-乙基乙醯胺，N-乙烯基-N-乙基甲醯胺，N-乙烯基甲醯胺及其組合。
除了上述另外的親水性單體之外，還可以使用含有一個或多個被含可聚合雙鍵的官能團替換的端羥基的聚氧乙烯多醇。其實例包括，如美國專利5,484,863中公開的聚乙二醇，如美國專利5,690,953、美國專利5,304,584中公開的乙氧基化的烷基糖苷，以及美國專利5,565,539中公開的乙氧基化的雙酚A，與一摩爾當量或一摩爾當量以上的封端基團，如甲基丙烯酸異氰酸根合乙基酯、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯醯氯、乙烯基苯甲醯氯等反應，形成含有一個或多個通過諸如氨基甲酸酯、脲或者酯基的連接片斷鍵合到聚乙烯多醇上的末端可聚合烯烴基團的聚乙烯多醇。
更進一步的實例包括美國專利5,070,215中公開的親水性碳酸乙烯酯或乙烯基氨基甲酸酯單體，美國專利4,910,277中公開的親水性噁唑酮單體，以及聚右旋糖苷。
優選的另外的親水性單體是N，N-二甲基丙烯醯胺(DMA)，甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)，甘油甲基丙烯酸酯，2-羥乙基甲基丙烯醯胺，N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，聚乙二醇單甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸，丙烯酸和其組合，包括DMA的親水性單體是特別優選的。另外親水性單體的存在量可以為以反應組分的總重量計約0-70wt％，更優選約5-約60wt％，最優選約10-50wt％。
交聯劑適當的交聯劑是帶有兩個或更多個可聚合官能團的化合物。交聯劑可以是親水性的或者憎水性的，在本發明的某些實施方案中，已經發現親水性和憎水性交聯劑的混合物能使矽酮水凝膠具有改進的光學清晰度(與CSI Thin Lens相比具有降低的光霧度)。適當的親水性交聯劑的實例包括含有兩個或更多個可聚合官能團，以及親水性官能團，比如聚醚、醯胺或者羥基的化合物。具體的實例包括TEGDMA(四甘醇二甲基丙烯酸酯、TrEGDMA(三甘醇二甲基丙烯酸酯)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、乙二胺二甲基丙烯醯胺、甘油二甲基丙烯酸酯及其組合。適當的憎水性交聯劑的實例包括多官能團的相容組分、多官能團的聚醚-聚二甲基矽氧烷嵌段共聚物、其組合等。具體的憎水性交聯劑包括丙烯醯氧丙基封端的聚二甲基矽氧烷(n＝10或20)(acPDMS)、羥基丙烯酸酯官能化的矽氧烷大分子單體、甲基丙烯醯氧丙基封端的PDMS、丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、1，3-二(3-甲基丙烯醯氧丙基)四(三甲基甲矽烷氧基)二矽氧烷及其混合物。優選的交聯劑包括TEGDMA、EGDMA、acPDMS及其組合。親水性交聯劑的使用量通常為約0-約2wt％，優選約0.5-約2wt％，憎水性交聯劑的使用量大約為以反應組分的總重量計0-約5wt％，或者可以以mol％為單位，為約0.01-約0.2毫摩爾/克反應組分，優選約0.02-約0.1毫摩爾/克，更優選0.03-約0.6毫摩爾/克。
已經發現，增加成品聚合物中交聯劑的量可降低光霧度值。但是，當交聯劑濃度增加到約0.15毫摩爾/克反應組分以上時，模數增加到高於通常希望的水平(大於約90psi)。因此，在本發明中，交聯劑的組成和用量的選擇要使反應混合物中交聯劑的濃度在約1-約10毫摩爾交聯劑每100克反應組分之間。
也可以包括本領域通常已知的另外的組分或者添加劑。添加劑包括但不局限於紫外吸收化合物和單體，活性染料，抗菌化合物，顏料，光敏材料，脫模劑，其組合等。
稀釋劑反應組分(相容組分、親水性聚合物、氧可滲透的組分、親水性單體、交聯劑及其他組分)在沒水存在的情況下和任選至少一種稀釋劑的存在下混合併反應形成反應混合物。所使用的稀釋劑的類型和用量也影響所得聚合物和製品的性能。最終製品的光霧度和潤溼性可以通過選擇相對憎水性的稀釋劑和/或降低所使用稀釋劑的濃度而得以改善。正如以上所討論的，增加稀釋劑的疏水性也可以使得相容性差的組分(如通過相容性試驗所測定的)被加工形成相容性聚合物和製品。但是，當稀釋劑變得更憎水時，必須用水來置換稀釋劑的加工步驟將需要使用不同於水的溶劑。這可能會不希望地增加製造工藝的複雜性和成本。因此，選擇能使組分具有希望的相容性、同時又有必需的加工便利性的稀釋劑是很重要的。用於製備本發明裝置的稀釋劑包括醚，酯，烷烴，滷代烷烴，矽烷，醯胺，醇及其組合。醯胺和醇是優選的稀釋劑，仲和叔醇是最優選的醇類稀釋劑。可作為本發明稀釋劑的醚的實例包括四氫呋喃，三丙二醇甲醚，二丙二醇甲醚，乙二醇正丁醚，二甘醇正丁醚，二甘醇甲醚，乙二醇二苯醚，丙二醇單甲醚，丙二醇單甲醚乙酸酯，二丙二醇甲醚乙酸酯，丙二醇正丙醚，二丙二醇正丙醚，三丙二醇正丁醚，丙二醇正丁醚，二丙二醇正丁醚，三丙二醇正丁醚，丙二醇二苯醚，二丙二醇二甲醚，聚乙二醇，聚丙二醇及其混合物。可用於本發明的酯的實例包括乙酸乙酯，乙酸丁酯，乙酸戊酯，乳酸甲酯，乳酸乙酯，乳酸異丙酯。可作為稀釋劑用於本發明的滷代烴的實例包括二氯甲烷。可作為稀釋劑用於本發明的矽烷的實例包括八甲基環化四矽氧烷。
可作為稀釋劑用於本發明的醇的實例包括具有如下式的那些 其中，R，R′和R″獨立地選自H，具有1-10個碳的直鏈、支鏈或者環狀一價烷基，其可以任選被一個或多個基團取代，包括滷素、醚、酯、芳基、氨基、醯胺、烯烴、炔烴、羧酸、醇、醛、酮等，或者任意兩個或者全部三個R，R′和R″可以一起鍵合形成一個或多個環狀結構，比如含有1-10個碳的烷基，它也可以如剛才所述被取代，前提是R，R′和R″中至多有一個是H。
優選，R，R′和R″獨立地選自H或者未取代的含有1-7個碳的直鏈、支鏈或者環狀烷基。更優選R，R′和R″獨立地選自未取代的含有1-7個碳的直鏈、支鏈或者環狀烷基。在某些實施方案中，優選的稀釋劑總共含有4個或以上，更優選5個或以上的碳原子，因為稀釋劑的分子量越高，其揮發性越低，易燃性越低。當R，R′和R″中的一個是H時，形成仲醇結構。當R，R′和R″中沒有一個是H時，形成叔醇結構。叔醇比仲醇更優選。稀釋劑優選是惰性的並且當碳原子總數為5或者更少時容易被水置換。
有用的仲醇的實例包括2-丁醇，2-丙醇，薄荷醇，環己醇，環戊醇和外降冰片醇，2-戊醇，3-戊醇，2-已醇，3-已醇，3-甲基-2-丁醇，2-庚醇，2-辛醇，2-壬醇，2-癸醇，3-辛醇，降冰片醇等。
有用的叔醇的實例包括叔丁醇，叔戊醇，2-甲基-2-戊醇，2，3-二甲基-2-丁醇，3-甲基-3-戊醇，1-甲基環己醇，2-甲基-2-已醇，3，7-二甲基-3-辛醇，1-氯-2-甲基-2-丙醇，2-甲基-2-庚醇，2-甲基-2-辛醇，2-甲基-2-壬醇，2-甲基-2-癸醇，3-甲基-3-已醇，3-甲基-3-庚醇，4-甲基-4-庚醇，3-甲基-3-辛醇，4-甲基-4-辛醇，3-甲基-3-壬醇，4-甲基-4-壬醇，3-甲基-3-辛醇，3-乙基-3-已醇，3-甲基-3-庚醇，4-乙基-4-庚醇，4-丙基-4-庚醇，4異丙基-4-庚醇，2，4-二甲基-2-戊醇，1-甲基環戊醇，1-乙基環戊醇，1-乙基環戊醇，3-羥基-3-甲基-1-丁烯，4-羥基-4-甲基-1-環戊醇，2-苯基-2-丙醇，2-甲氧基-2-甲基-2-丙醇，2，3，4-三甲基-3-戊醇，3，7-二甲基-3-辛醇，2-苯基-2-丁醇，2-甲基-1-苯基-2-丙醇和3-乙基-3-戊醇等。
可以使用單一醇或者兩種或多種以上所列醇或者兩種或多種符合上述結構的醇的混合物作為稀釋劑來製備本發明的聚合物。
在某些實施方案中，優選的醇稀釋劑是含有至少4個碳的仲和叔醇。更優選的醇稀釋劑包括叔丁醇，叔戊醇，2-丁醇，2-甲基-2-戊醇，2，3-二甲基-2-丁醇，3-甲基-3-戊醇，3-乙基-3-戊醇，3，7-二甲基-3-辛醇。
在這裡，最優選的稀釋劑是己醇，庚醇，辛醇，壬醇，癸醇，叔丁醇，3-甲基-3-戊醇，異丙醇，叔戊醇，乳酸乙酯，乳酸甲酯，乳酸異丙酯，3，7-二甲基-3-辛醇，二甲基甲醯胺，二甲基乙醯胺，二甲基丙醯胺，N-甲基吡咯烷酮和其混合物。可用於本發明另外的稀釋劑參見美國專利6,020,445，其在此引入作為參考。
在本發明的一個實施方案中，稀釋劑在加工條件下是水溶性的，並且很容易在短期內用水從鏡片中洗掉。適當的水溶性稀釋劑包括1-乙氧基-2-丙醇，1-甲基-2-丙醇，叔戊醇，三丙二醇甲醚，異丙醇，1-甲基-2-吡咯烷酮，N，N-二甲基丙醯胺，乳酸乙酯，二丙二醇甲醚，其混合物等。使用水溶性的稀釋劑使得後模製工序可僅僅使用水或者包含水作為主要組分的水溶液來進行。
在一個實施方案中，稀釋劑的量通常低於反應混合物的約50wt％，優選低於約40wt％，更優選為以反應混合物組分的總重量計約10-約30wt％之間。
稀釋劑也可以包括另外的組分，比如脫模劑。適當的脫模劑是水溶性的並有助於鏡片脫模。
聚合引發劑包括諸如月桂基過氧化物、過氧化苯甲醯、過碳酸異丙酯、偶氮異丁腈等在適當高的溫度下生成自由基的化合物，和諸如芳族α-羥基酮、烷氧基氧安息香、乙醯苯、醯基氧化膦、和叔胺加上二酮、其混合物等的光引發劑系統。示例性的光引發劑的實例是1-羥基環己基苯基酮，2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮，二(2，6-二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦(DMBAPO)，二(2，4，6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦(Irgacure 819)，2，4，6-三甲基苄基二苯基氧化膦，2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦，安息香酸甲酯，和樟腦醌與4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯的組合。市售的可見光引發劑系統包括Irgacure 819，Irgacure 1700，Irgacure 1800，Irgacure 1850(全部都得自Ciba SpecialtyChemicals公司)和Lucirin TPO引發劑(得自BASF公司)。市售的紫外光引發劑包括Darocur 1173和Darocu 2959(Ciba Specialty Chemicals公司)。引發劑用於反應混合物的量為有效引發反應混合物光聚合作用的量，例如每100份活性單體約0.1-約2重量份。根據使用的聚合引發劑，反應混合物的聚合可以適當地選擇使用加熱或者可見光或紫外光或者其他方式引發。或者，在沒有光引發劑的情況下使用，例如電子束進行引發。但是，當使用光引發劑時，優選的引發劑是1-羥基環己基二苯酮和二(2，6-二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦(DMBAPO)的組合，優選的聚合引發方法是可見光引發。最優選的是二(2，4，6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(Irgacure 819)。
所有含矽酮組分(氧可滲透的組分和相容組分)的優選範圍是以反應組分的總重量計約5-99wt％，更優選約15-90wt％，最優選約25-約80wt％。相容組分的優選範圍是約5-約90wt％，優選約10-約80wt％，最優選約20-約50wt％。在反應混合物中，親水性單體的優選範圍是反應組分的約5-約80wt％，更優選約5-約60wt％，最優選約10-約50wt％。高分子量親水性聚合物的優選範圍是約1-約15wt％，更優選約3-約15wt％，最優選約5-約12wt％。大分子單體的優選範圍是約5-約50wt％，優選約10-約50wt％，更優選約15-約45wt％。上文所有的範圍均以所有反應組分的總重量計。
稀釋劑的優選範圍是以全部反應混合物中所有組分的重量計約0-約70wt％，更優選約0-約50wt％，更加優選約0-約40wt％，在某些實施方案中，最優選約10-約30wt％。所需稀釋劑的量隨著反應組分的性質和相對量而變化。
本發明還包括，由或基本上由如下所示配方組成的矽酮水凝膠、生物醫學裝置、眼科裝置和隱形鏡片
CC是相容組分HMWHP是高分子量親水性聚合物ASCM是另外的含矽氧烷單體HM是親水性單體SCM含矽氧烷的大分子單體因此，本發明包括各具有表中所列組成的矽酮水凝膠、生物醫學裝置、眼科裝置和隱形鏡片，其描述了261種可能的組成範圍。上列各個範圍均以″約″字開頭。上述範圍的組合存在的前提條件是所列組分和任意的其他組分合計達100wt％。
在優選實施方案中，反應組分包括約28wt％的SiGMA；約31wt％的MW為800-1000的單甲基丙烯醯氧丙基封端的單正丁基封端的聚二甲基矽氧烷，″mPDMS″，約24wt％的N，N-二甲基丙烯醯胺，″DMA″，約6wt％的甲基丙烯酸2-羥乙基酯，″HEMA″，約1.5wt％的四甘醇二甲基丙烯酸酯，″TEGDMA″，約7wt％的聚乙烯吡咯烷酮，″K-90 PVP″；其餘包括少量的添加劑和光引發劑。聚合最優選在約23％(以單體和稀釋劑共混物組合計的重量％)3，7-二甲基-3-辛醇稀釋劑的存在下進行。
在第二優選實施方案中，反應組分包括約30wt％的SiGMA，約23wt％的mPDMS，約31wt％的DMA，約0.5-約1wt％的乙二醇二甲基丙烯酸酯，″EGDMA″，約6wt％的K-90 PVP；和約7.5wt％的HEMA，其餘包括少量的添加劑和光引發劑。聚合最優選在佔反應混合物約29wt％的叔戊醇作為稀釋劑的存在下進行。稀釋劑也可以包括約11wt％低分子量PVP(Mn低於約5,000，優選低於約3,000)。
在第三優選實施方案中，反應組分包括約11-18wt％的大分子單體(用8wt％的3-異丙烯基-α，α-二甲苄基異氰酸酯官能化的約24wt％的HEMA；約3wt％的MMA；約33wt％的甲基丙烯醯氧丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷和約32wt％的單甲基丙烯醯氧丙基封端的單丁基封端的聚二甲基矽氧烷的GTP反應產物)；約18-30wt％的mPDMS，約2-10wt％的acPDMS，約27-33wt％的DMA，約13-15wt％的TRIS，約2-5wt％的HEMA，和約5-7wt％的K-90 PVP；其餘包括少量的添加劑和光引發劑。聚合最優選在約25-30％(以單體和稀釋劑共混物組合計的重量％)包含3，7-二甲基-3-辛醇的稀釋劑存在下進行。
在第四優選實施方案中，反應組分包括約15-約40wt％的大分子單體(由平均分子量約1030克/摩爾的全氟醚與平均分子量為約2000克/摩爾的α，ω-羥丙基封端的聚二甲基矽氧烷、異佛爾酮二異氰酸酯和甲基丙烯酸異氰酸酯乙基酯形成)；約40-約52％的SiGMA，約0-約5wt％的3-三(三甲基甲矽烷氧基)甲矽烷基丙基的甲基丙烯酸酯，″TRIS″，約22-約32wt％的DMA，約3-約8wt％的K-90 PVP，其餘包含少量的添加劑和光引發劑。聚合最優選在約15-約40％，優選約20-約40％(以單體和稀釋劑共混物組合計的重量％)的稀釋劑存在下進行，在某些實施方案中，所述稀釋劑優選可以為乙醇、3，7-二甲基-3-辛醇。
加工本發明的生物醫學裝置通過以下方法製備即，將高分子量親水性聚合物、相容組分、加上一個或多個以下成分增強氧滲透性的組分、親水性單體、添加劑(″反應組分″)、和稀釋劑(″反應混合物″)與引發劑混合併通過適當的條件固化形成產物，接著可以通過用車床加工、切割等方法將所述產物成型為適當的形狀。或者，可以把反應混合物置於模具中，接著固化成適當的製品。
各種方法對於隱形鏡片生產中反應混合物的固化來說均是已知的，包括旋轉澆鑄和靜態澆鑄。旋轉澆鑄法參見美國專利3,408,429和3,660,545，靜態澆鑄法參見美國專利4,113,224和4,197,266。製備包含本發明聚合物的隱形鏡片的優選方法是通過將矽酮水凝膠直接模塑成型，這一方法經濟，並能精密控制水化鏡片的最終形狀。對於這一方法來說，將反應混合物置於具有希望的最終的矽酮水凝膠，即水溶脹性聚合物形狀的模具中，並使反應混合物經受到能使單體聚合的條件，從而製得呈最終希望的產品形狀的聚合物/稀釋劑混合物。然後，用溶劑對該聚合物/稀釋劑混合物進行處理以除去稀釋劑並最終用水替代它，得到具有最終尺寸和形狀的矽酮水凝膠，其尺寸和形狀與原始模塑的聚合物/稀釋劑製品的尺寸和形狀十分相似。該方法可用於製造隱形鏡片，進一步的描述參見美國專利4,495,313；4,680,336；4,889,664；和5,039,459，其在此引入作為參考。
固化本發明的又一個特徵是一種用於固化矽酮水凝膠配方以提供增強的潤溼性的方法。現已發現，矽酮水凝膠的膠凝時間可以用於在提供可潤溼的眼科裝置，特別是隱形鏡片時選擇固化條件。膠凝時間是形成交聯聚合物網絡、導致固化的反應混合物的粘度接近於無窮大和使反應混合物變成非液體的時間。膠凝點存在於具體的轉化率下，與反應條件無關，因此可以用作反應速率的標誌。現已發現，對於給定的反應混合物來說，膠凝時間可以用來確定賦予所希望的潤溼性的固化條件。因此，在本發明的方法中，反應混合物在一定的膠凝時間點或以上固化，這一膠凝時間使得所得到的裝置在沒有進行親水性塗敷或者表面處理的情況下使用時即具有改進的潤溼性，或者更優選充分的潤溼性(″最低膠凝時間″)。優選，改進的潤溼性是指與沒有高分子聚合物的配方相比，前進動態接觸角降低至少10％。優選較長的膠凝時間，因為它們能提供改進的潤溼性和增加的加工彈性。
對於不同的矽酮水凝膠配方來說，膠凝時間將會發生變化。固化條件也影響膠凝時間。例如，交聯劑的濃度將會對膠凝時間造成影響，增加交聯劑濃度會減少膠凝時間。增加輻射強度(對於光聚合來說)或者溫度(對於熱聚合來說)、引發效率(或者通過選擇更有效的引發劑或輻照源，或者在選定的輻照範圍內能更有力地吸收輻射的引發劑)也將會降低膠凝時間。溫度以及稀釋劑類型和濃度也會以本領域技術人員可理解的方式影響膠凝時間。
最低膠凝時間可以通過選擇給定的配方、變化上述因素當中的一個因素和測定膠凝時間和接觸角來確定。最低膠凝時間是指高於所得鏡片被普遍潤溼的時間點的點。在最低膠凝時間以下，鏡片一般不可潤溼。對於″普遍可潤溼的″隱形鏡片來說，是指前進動態接觸角低於約70度，優選低於約60度的鏡片，或者淚膜分裂時間等於或者超過ACUVUE鏡片的隱形鏡片。因此，本領域技術人員將會理解，考慮到試驗變化的統計學因素，在此定義的最低膠凝點可能是一個範圍。
在某些實施方案中，使用可見光照射時最低膠凝時間至少為約30秒，優選大於約35秒，更優選大於約40秒已經被認為是有利的。
固化可以使用加熱、電離或者光化輻射，例如電子束、X射線、紫外或者可見光，即波長範圍為約150-約800納米的電磁輻射或者微粒輻射來進行。優選的輻射源包括波長為約250-約700納米的紫外或可見光。適當的輻射源包括紫外燈、螢光燈、白熾燈、汞燈和日光。在反應混合物中包括紫外吸收化合物(例如，作為紫外阻斷或光敏材料)的實施方案中，固化通過不同於紫外線照射的方式進行(比如通過可見光或者加熱進行)。在優選實施方案中，輻射源選自UVA(約315-約400納米)，UVB(約280-約315納米)或者可見光(約400-約450納米)。在另一個優選實施方案中，反應混合物包括紫外吸收化合物，它使用可見光固化。許多實施方案中，在低強度下固化以使希望的膠凝時間最低將是有用的。這裡使用的術語″低強度″意思指強度在約0.1mW/cm2-約6mW/cm2之間，優選在約1mW/cm2-3mW/cm2之間。固化時間長，一般為約1分鐘以上，優選約1-約60分鐘，更加優選約1-約30分鐘。這緩慢的低強度固化是提供希望的最低膠凝時間和製備顯示出優良潤溼性的眼科裝置的一種方法。
引發劑濃度也影響膠凝時間。因此，在某些實施方案中，優選具有相對低的光引發劑量，一般為1％或者更少，優選0.5％或者更少。
反應混合物固化時的溫度同樣重要。當溫度增加到高於環境溫度時，所得聚合物的光霧度降低。有效降低光霧度的溫度包括使所得鏡片的光霧度與在25℃下用相同組合物製備的鏡片相比降低至少約20％的溫度。因此，適當的固化溫度包括大於約25℃的溫度，優選溫度為約25℃-70℃，更優選約40℃-70℃。固化條件的精確設定(溫度、強度和時間)將取決於所選鏡片材料的組分並且，根據本發明的教導，在本領域普通技術人員的認知範圍之內。固化可以在一個或多個固化區中進行。
固化條件必須足以由反應混合物形成聚合物網絡。所得聚合物網絡通過稀釋劑溶脹並具有模腔形式。
脫模在鏡片固化之後，必須把它們從模具中移走。不幸的是，用於鏡片配方的矽酮組分使得成品鏡片發″粘″並難於從鏡片模具中釋放出來。可以使用溶劑，比如有機溶劑使鏡片脫模(從模具的一半或者承載鏡片的工具上移走)。然而，在本發明的一個實施方案中，至少一種低分子量親水性聚合物加入到反應混合物中，反應混合物成型為希望的製品，固化並在水中或者含有、基本上由和由少量表面活性劑組成的水溶液中脫模。低分子量親水性聚合物可以是具有如對高分子聚合物定義的結構的任意聚合物，但是其分子量要使得低分子量親水性聚合物在脫模條件下從鏡片中浸出或濾去以助於鏡片從模具中釋放出來。適當的分子量包括低於約40,000道爾頓，優選低於約20,000道爾頓。本領域技術人員將理解，上述分子量是平均分子量，並且只要平均分子量在所述範圍之內，有一定量材料的分子量高於所給定平均分子量時可能也是適當的。優選，低分子量聚合物選自水溶性聚醯胺、內醯胺和聚乙二醇、及其混合物，更優選聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚-2-乙基-2-噁唑啉(得自Plymer Chemistry Innovations，Tuscon，AZ)、聚甲基丙烯酸、聚(L-乳酸)、聚己內醯胺、聚己酸內酯、聚己酸內酯二醇、聚乙烯醇、polyhema、聚丙烯酸、聚(1-甘油甲基丙烯酸酯)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚(甲基丙烯酸2-羥丙基酯)、聚(2-乙烯吡啶-N-氧化物)、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺等。
低分子量親水性聚合物的用量可以佔反應組分最多約20wt％，優選總計約5-約20wt％。
適當的表面活性劑包括非離子型表面活性劑，包括甜菜鹼、氧化胺、其組合等。適當的表面活性劑的實例包括TWEEN(ICI)、DOE120(Amerchol/Union Carbide)等。表面活性劑的用量可以最多約10,000ppm，優選約250ppm-約1500ppm，更優選約100ppm-約1200ppm。
適當的脫模劑是低分子量脫模劑，其包括1-甲基-4-哌啶酮，3-嗎啉代-1，2-丙二醇，四氫-2H-吡喃-4-醇，甘油甲縮醛，乙基-4-氧代-1-哌啶羧酸酯，1，3-二甲基-3，4，5，6-四氫-2(1H)-嘧啶酮和1-(2-羥乙基)-2-吡咯烷酮。
在沒有低分子量親水性聚合物的情況下，由反應混合物製成的鏡片可以在含有至少一種有機溶劑的水溶液中脫模。適當的有機溶劑是憎水性的，但是可與水混溶。適當的有醇、醚等，更具體地說伯醇，特別是異丙醇、DPMA、TPM、DPM、甲醇、乙醇、丙醇及其混合物是適當的實例。
適當的脫模溫度範圍為約環境溫度-約100℃，優選約70℃-95℃，溫度越高，提供的脫模時間越快。攪拌，比如超聲作用，也可以用來降低脫模時間。本領域中已知的其他方式，比如吸氣嘴也可以用於從模具中除去鏡片。
稀釋劑置換/水化通常，在反應混合物固化之後，所得聚合物要用溶劑處理以除去稀釋劑(如果使用的話)、未反應的組分、副產物等並將聚合物水化以形成水凝膠。或者，根據水凝膠組分的溶解性特徵，起初使用的溶劑可以是有機液體，比如乙醇、甲醇、異丙醇、TPM、DPM、PEG、PPG、甘油、其混合物，或者一種或多種這種有機液體與水的混合物，隨後用純水(或者生理鹽水)萃取。有機液體也可以以″預浸液″的形式使用。模塑後，鏡片可以簡短地在有機液體或者有機液體與水的混合物中浸泡(時間最高為約30分鐘，優選約5-約30分鐘)。預浸泡之後，鏡片可以進一步用水性萃取溶劑水化。
在某些實施方案中，優選的方法使用主要是水，優選水量大於90％，更優選水量大於97％的萃取溶劑。其他的組分可以包括諸如氯化鈉、四硼酸鈉的鹽，硼酸、DPM、TPM、乙醇或者異丙醇。鏡片一般從模具中釋放到該萃取溶劑中，任選用攪拌或者使萃取溶劑在鏡片上方連續流動的方式。該方法可以在2-121℃，優選20-98℃的溫度下進行。該方法可以在高壓(特別是當溫度超過100℃時)下進行，但更通常是在環境壓力下進行的。可以將鏡片脫模到一種溶液(例如含某些脫模助劑的溶液)中，然後再將其轉移到另一種溶液(例如最終的包裝液)中，儘管也可以將鏡片脫模到與包裝它們的溶液相同的溶液中。用這種萃取溶劑對鏡片進行處理可以進行約30秒-約3天的時間，優選約5-約30分鐘。選定的水化溶液可以另外包括少量的添加劑，比如表面活性劑和/或脫模助劑。適當的表面活性劑包括非離子型表面活性劑，比如甜菜鹼和氧化胺。具體的表面活性劑包括TWEEN 80(得自Amerchol)，DOE 120(得自Union Carbide)，Pluronics，甲基纖維素，其混合物等，並且其加入量可以為以所用水化溶液的總重量計約0.01wt％-約5％。
在一個實施方案中，鏡片可以用″下行″法水化，其中溶劑在水化過程中被逐步替換。適當的下行法具有至少兩個，至少三個，在某些實施方案中至少四個步驟，其中溶劑的一部分用水替換。
聚合物水化之後，矽酮水凝膠優選包括以矽酮水凝膠的總重量計約10-約60wt％的水，更優選約20-約55wt％的水，最優選約25-約50wt％的水。矽酮水凝膠隱形鏡片製備方法的更詳細的資料參見美國專利4,495,313；4,680,336；4,889,664；和5,039,459，其在此引入作為參考。
本發明固化的生物醫學裝置即使沒有塗層也能在體內顯示出優良的抗汙染性。當生物醫學裝置是眼科裝置時，可以通過測定戴用期間鏡片上表面沉積物的量而測定其耐生物汙損性，這種表面沉積物往往被稱為″脂類沉積物″。
鏡片表面沉積物按如下所述進行測定將鏡片放在人眼上，戴用30分鐘和1周之後用角膜顯微鏡進行評價。在評價過程中，為了把沉積物與背面捕獲的碎屑區分開來，患者被要求眨眼若干次並手動″推動″鏡片。因為是分散的(即膠狀凸起)或者是薄膜狀的，因此前面與背面的沉積物被分級開來。前面的表面沉積物給出強反射，而背面的表面沉積物則不會。沉積物與背面捕獲的碎屑在眨眼或者上推試驗中被區別開來。沉積物將發生移動，而背面捕獲的碎屑卻將仍然不動。按照受檢測的鏡片的百分比，將沉積物分成5種類型無(＜約1％)，輕微(約1-約5％)，溫和(約6％-約15％)，適中(約16％-約25％)，嚴重(大於約25％)。各類型之間10％的差別被認為是臨床上顯著的。
本發明的眼科裝置也顯示出低的光霧度、優良的潤溼性和模數。
光霧度是通過將試驗鏡片放到處於黑色背景上方的透明池中的生理鹽水中，用光學纖維燈以垂直於鏡片池方向66度的角度從下向上照射，並用攝影機從上俘獲鏡片的影像。通過在鏡片中央10毫米內進行積分，然後與屈光度為-1.00的CSI Thin Lens對比來定量分析減去背景的散射光影像，任意地將屈光度為-1.00的CSI Thin Lens的光霧度值設定為100，沒有鏡片時的光霧度值設定為0。
潤溼性是通過在23℃下用Wilhelmy天平測定接觸角或者DCA(通常用硼酸鹽緩衝鹽水)來測定的。鏡片表面和硼酸鹽緩衝鹽水之間的溼潤力是在樣品正在浸到或者從生理鹽水中拉出來的時候用Wilhelmy微量天平測定的。使用以下的公式F＝2γpcosθ 或者 θ＝cos-1(F/2γp)其中F是溼潤力，γ是測試液的表面張力，p是樣品在凸凹鏡上的周長，θ是接觸角。通常，從動態溼潤試驗中得到兩個接觸角-前進接觸角和後退接觸角。前進接觸角是從樣品正在浸到測試液中時的溼潤試驗部分獲得的。每一組成至少測定4個鏡片並將數值記錄下來。
但是，DCA並不總是眼睛上潤溼性的良好的預言手段。前鏡片淚膜非侵入崩裂時間(PLTF-NIBUT)是一種體內″臨床″鏡片潤溼性的測定方法。測定PLTF-NIBUT時使用角膜顯微鏡和用於非侵入性觀察淚膜的環形螢光淚顯示器(Keeler Tearscope Plus)。在眨眼之後眼睛睜開與在隱形鏡片前面的淚膜中出現第一個暗斑之間經歷的時間記錄為PLTF-NIBUT。在將鏡片置於眼睛上後30分鐘與1周之後測定PLTF-NIBUT。在每一時間間隔上進行三個測量並平均成一個讀數。在兩個眼睛上測定PLTF-NIBUT，從右眼開始，然後是左眼。
用″上推″試驗測定移動性。患者眼睛處於第一凝視位上。上推試驗是指從下部的眼瞼用手指向上輕輕推動鏡片。評價鏡片向上運動的阻力並根據以下尺度分級1(過度的不能接受的移動)，2(適中的，但是可接受的移動)，3(最佳的移動)，4(最小的，但是可接受的移動)，5(不充分的不能接受的移動)。
本發明的鏡片顯示出至少約30psi的模數，優選約30-約90psi，更優選約40-約70psi。模數是用裝有下降到初始計量高度的測壓元件的十字頭恆速移動型張力試驗機測定的。適當的試驗機包括型號為1122的Instron。長0.522英寸、″耳″寬0.276英寸和″頸″寬0.213英寸的狗骨形樣品裝到拉手架上並以2英寸/分鐘的恆速張力將其拉長直到斷裂。測定樣品初始的計量長度(Lo)與樣品斷裂時的長度(Lf)。每一組成測定十二個樣品，記錄平均值。拉伸模數在張力/應變曲線的初始直線段上測定。
通過本發明製備的隱形鏡片，通過極譜法測定的O2Dk值為約40-約300barrer。將鏡片放在傳感器上，然後用柵網載體蓋在上面。鏡片暴露於加溼2.1％O2的氣氛中。用由直徑為4毫米的金陰極和銀環陽極組成的極譜法氧傳感器測定通過鏡片擴散的氧氣。參考值是使用該方法在市售的隱形鏡片上測定的那些值。由得自Bausch Lomb的Balafilcon A鏡片得到的值約為79barrer。從Etafilcon鏡片得到的值為20-25barrer。1barrer＝10-10(cm3氣體×cm2)/(cm3聚合物×s×cmHg)。
膠凝時間是用以下方法測定的。用裝有光固化輔助設備的ATSStress Tech的粘度計監測光聚合反應，所述光固化輔助設備由控溫的具有石英下底板和鋁上底板的測定池和裝有帶通濾光器的輻射供給系統組成。在裝有虹膜和計算機控制的光閘的Novacure汞弧燈上產生輻射，該輻射通過液體光導輸送到粘度計的石英片上。過濾器是420納米(20nm FWHM)的帶通濾光器，其模擬由從TL03電燈泡發出的光。把在石英窗的表面上通過IL1400A輻射計測量的射線強度通過虹膜控制在±0.02mW/cm2。將溫度控制在45±0.1℃。在把大約1毫升的脫氣反應混合物置於粘度計的下底板上之後，將直徑為25毫米的上底板降低到高於下底板0.500±0.001毫米處，使這一狀態保持直到反應達到膠凝點。使樣品達到熱平衡(約4分鐘，通過持續的剪切粘度矯直來測定)，之後打開燈箱遮光板並開始反應。在這個時候，在樣品達到熱平衡時，用氮氣以400sccm的速度對燃燒室進行吹掃。在反應過程中，粘度計連續不斷地監測由適用的動態應力(快速振動方式)產生的張力，其中低於全循環的時間段用來計算在適用的可控應力下的拉力。計算機計算出動態剪切模量(G)、損耗模量(G″)、及粘度(v*)隨曝光時間的變化。當反應進行時，剪切模量從＜1Pa增加到＞0.1MPa，tanδ(＝G″/G′)由將近無窮大降低到低於1。對於本發明中進行的測量來說，膠凝時間是tanδ等於1時的時間。(當G′＝G″時的交叉點)。在G′達到100Pa的時候(在膠凝點之後不久)，除去對上底板的限制，以便上下底板之間的縫隙可以在固化過程中隨著活性單體混合物的收縮而變化。
應當理解，上述所有的試驗均有一定量的固有試驗誤差。因此，在此記錄的結果均不應當作為絕對數值，而是以具體試驗的精確度為基礎的數值範圍。
為了舉例說明本發明，包括以下實施例。這些實施例並不對本發明構成限制。它們僅僅意味著提出一種實施本發明的方法。隱形鏡片以及其他專業領域中的有識之士可以找到實施本發明的其他方法。但是，那些方法被認為在本發明的範圍之內。
實施例在以下實施例中使用以下縮寫SiGMA 2-丙烯酸的2-甲基-2-羥基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-(三甲基甲矽烷基)氧]二矽氧烷基]丙氧基]丙酯DMA N，N-二甲基丙烯醯胺HEMA 甲基丙烯酸2-羥乙酯MPDMSMW(Mn)為800-1000的單甲基丙烯醯氧丙基封端的單正丁基封端的聚二甲基矽氧烷Norbloc 2-(2′-羥基-5-甲基丙烯醯氧乙基苯基)-2H-苯並三唑CGI1850 1-羥基環己基二苯酮和二(2，6-二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦的1∶1(重量)共混物PVP 聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(K值＝90)Blue HEMA活性藍4和HEMA的反應產物，如美國專利5,944,853的實施例4所述IPA 異丙醇D3O 3，7-二甲基-3-辛醇mPDMS-OH 單-(3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙氧基)丙基封端的，單丁基封端的聚二甲基矽氧烷(分子量為1100)TEGDMA 四甘醇二甲基丙烯酸酯TrEGDMA 三甘醇二甲基丙烯酸酯TRIS 3-甲基丙烯醯氧丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷MPD 3-甲基丙烯醯氧丙基(五甲基二矽氧烷)MBM 3-甲基丙烯醯氧丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷AcPDMS 雙-3-甲基丙烯醯氧-2-羥丙氧基丙基聚二甲基矽氧烷TRIS-HEMA甲基丙烯酸2-三甲基甲矽烷氧基乙酯MMA 甲基丙烯酸甲酯
THF四氫呋喃TBACB 3-氯苯甲酸四丁銨TMI3-異丙烯基-α，α-二甲基苄基異氰酸酯IPL乳酸異丙酯CGI 8192，4，6-三甲基苄基二苯基氧化膦在全部實施例中，均使用IL 1400A輻射計，用XRL 140A傳感器測定強度。
實施例1-10將表1所列反應組分與稀釋劑(D3O)在23℃下攪拌混合在一起或滾動至少約3小時直到所有的組分均溶解。反應組分記錄為所有反應組分的重量百分數，稀釋劑記錄為反應混合物重量百分數。將反應混合物置於熱塑性隱形鏡片模具中(由得自Ticona Polymers公司的乙烯與降冰片烯的共聚物Topas製造)並使用Philips TL 20W/03T螢光電燈泡在N2中，在45℃下照射約20分鐘。打開模具，並將鏡片提取到50∶50(wt)的IPA/H2O溶液中，並在室溫下於IPA中浸泡約15小時以除去殘餘的稀釋劑和單體，置於去離子水中約30分鐘，然後在硼酸鹽緩衝鹽水中平衡至少約24小時，並在122℃下熱處理30分鐘。所得鏡片的性能示於表1。
表1
1.平衡水分含量2.動態接觸角，用Wilhelmy天平由生理硼酸鹽-緩衝鹽水測定。
3.氧滲透性，經過了邊緣校準，單位為Barrer。
實施例1-10的結果表明，反應混合物組分和它們的量可以進行實質上的變化，與此同時仍然可提供具有優良的機械性能和潤溼性平衡的未塗覆鏡片。實施例9的接觸角(DCA)可能過高，難以形成可臨床潤溼的鏡片，並且其模數可能比在機械性能方面實用的鏡片所需的模數要低。實施例9包含的SiGMA濃度最低(20％)。因為SiGMA已經降低，因此，可以向配方中加入較少的PVP並仍然提供相容的反應混合物。因此，這些實施例表明，SiGMA在相容的PVP中是有效的，而且當存在充分的SiGMA和PVP時，在不進行任何形式表面改性的情況下就可以產生具有希望的潤溼性及其他機械性能的鏡片。
實施例11在不控制固化強度的情況下重新製造具有實施例1配方的鏡片。其機械性能示於下表2中。使用ACUVUE2鏡片作為對照物，對這些鏡片進行臨床評價。一隻眼睛戴試驗鏡片，另一隻眼睛戴ACUVUE2鏡片。所述鏡片有6名患者戴用，白天戴(晚上摘除)，持續時間為1周。1周時，其PLTF-NIBUT是3.6(±3.0)秒，相比之下，對ACUVUE上2鏡片來說，為5.8(±2.5)秒。對試驗鏡片，前面的表面沉積物分級在無到輕微一級的有50％，而對對照鏡片來說有100％。對試驗和對照鏡片，兩者的移動性都是可接受的。
實施例12除了將固化強度降低到1.0mW/cm2之外，重複實施例11。其機械性能記錄在下表2中。使用ACUVUE2鏡片作為對照物，對這些鏡片進行臨床評價。試驗鏡片由15名患者戴在其一只眼睛中，白天戴(晚上摘除)，持續時間為1周，ACUVUE2鏡片戴在另一隻眼睛中。1周時，其PLTF-NIBUT是8.2(±1.7)秒，相比之下，對ACUVUE2鏡片來說，為6.9(±1.5)秒。對試驗和對照鏡片，所有的患者均將前面的表面沉積物分級在無到輕微一級。對試驗和對照鏡片，兩者的移動性都是可接受的。
表2
通常，實施例1，11和12的機械性能對於相同材料的多次試驗來說結果一致。但是，實施例11(沒有控制固化強度)和12(低的受控的固化強度)的臨床結果有實質的不同。對於實施例11，戴用1周之後眼睛上的潤溼性(由PLTF-NIBUT測定)比ACUVUE2鏡片更差(3.6對5.8)，並且一半的鏡片具有輕微以上的表面沉積。實施例12的鏡片(受控的低強度固化)，其眼睛上的潤溼性顯示出有顯著的改進，比ACUVUE2鏡片適度優良(8.2對6.9)，並且沒有表面沉積。因此，使用低的受控固化所提供的未塗覆鏡片在眼睛潤溼性方面與常規的水凝膠鏡片一樣好，有時還會更好。
實施例13-17將表3中描述的並且包含低的或者不包含相容組分(在這些實施例中是SiGMA)的反應混合物在室溫下恆速攪拌混合16小時。甚至在16小時之後，每一種反應混合物仍然保持渾濁，有一些還包含沉澱。因此，這些反應混合物不能用於製造鏡片。
表3
實施例13-15表明，不含任何相容組分(SiGMA或者mPDMS-OH)的反應混合物是不相容的，並且不適合用於製造隱形鏡片。實施例16和17表明，相容組分的濃度低於約20wt％時，不足以與大量的高分子量PVP相容。但是，通過比較實施例17與實施例9可以發現，可以包括較少的高分子量PVP(3wt％)，並且仍然能形成相容的反應混合物。
實施例18-26將1.00克D30，1.00克mPDMS和1.00克TRIS的溶液置於細頸瓶(實施例18)中。在約20-23℃下用磁力攪拌棒快速攪拌共混物的同時，滴加12份(重量)PVP(K90)和60份DMA的溶液，直到溶液在攪拌3分鐘之後仍然保持渾濁。確定加入的DMA/PVP共混物的量，以克表示，記錄作為″單體相容性指數″。使用SiGMA(實施例19)，MBM(實施例20)，MPD(實施例21)，acPDMS(其中n＝10，實施例22)，acPDMS(其中n＝20，實施例23)，ISIGMA-3Me(實施例24)和TRIS2-HOEOP2(實施例25)代替TRIS作為試驗矽酮單體重複上述試驗。
表4
acPDMS，iSiGMA-3Me和TRIS2-HOEOP2的結構如下所示acPDMS(n平均為10或者20)
TRIS2-HOEOP2 iSIMAA3-Me 表4所示結果表明，比起備選的含矽酮單體來說，SiGMA，acPDMS(其中n＝10和20)和mPDMS-OH更容易被引入到稀釋劑、另一種含矽酮單體、親水性單體和高分子聚合物(PVP)的共混物中。因此，相容性指數大於約0.5的相容的含矽酮單體可用於使諸如PVP的高分子量親水性聚合物相容。
實施例27-35使用實施例1的反應混合物配方製造鏡片。將塑料隱形鏡片模具(由得自Ticona Polymers公司的乙烯與降冰片烯的共聚物Topas製造)在氮氣(＜0.5％的O2)中儲存過夜，之後再使用。各個模具中均計量入75微升的反應混合物。封閉模具並使用表5中所示的時間和固化強度來光固化鏡片。通過使用可見光螢光電燈泡照射單體混合物，在45℃下固化形成鏡片。使用可變的balast或者光過濾器變化光的強度，變化分為兩步，即變化強度和變化固化時間。步驟2時間的選擇要使對於每一樣品的總輻射能量相同(約830mJ/cm2)。
使用60∶40的異丙醇/去離子水混合物將成品鏡片脫模。將鏡片轉移到含300g100％異丙醇(IPA)的容器中。每2小時置換一次IPA，總共10小時。在約10小時結束時，有50％的IPA除去並置換為去離子水，將該容器滾動20分鐘。20分鐘之後，將50％的IPA除去並置換為去離子水，再將該容器滾動20分鐘。將鏡片轉移到填充溶液中，滾動20分鐘，之後進行試驗。
表5
實施例27-32的接觸角沒有顯著的差異，這表明不管步驟1的固化時間如何，步驟1低於約2mW/cm2的固化強度均能為該鏡片配方提供改進的潤溼性。但是，本領域技術人員將理解，步驟1的固化時間較短(比如實施例28和31使用的固化時間)將使得整個固化周期縮短。此外，應當注意，儘管實施例33-35的接觸角適度高於實施例27-32，但是實施例33-35的鏡片仍然可以提供希望的眼睛上的潤溼性。
實施例36-41使用實施例1的方法將實施例1的反應組分同作為稀釋劑的25％或者40％的D30共混，所得反應混合物加入到塑料隱形鏡片模具中(由得自Ticona Polymers公司的乙烯和降冰片烯共聚物Topas製造)並在氮保護氣氛中，在約2.5mW/cm2的強度下，在手套箱中固化30分鐘，固化溫度示於下表6。如實施例1所述，將鏡片從模具中移走、水化並熱壓處理，水化後測定鏡片的光霧度值。結果示於表6，該結果表明，在較高的溫度下，光霧度值降低。結果也表明，稀釋劑的濃度降低，光霧度也降低。
表6
光霧度(std.dev.)
表6的結果表明，光霧度可能降低約20％(實施例41對實施例39)，並且通過提高固化溫度，這種降低差不多可最多約65％(實施例37對實施例36)。稀釋劑濃度由40％降低到25％，光霧度降低約40％-75％。
實施例42-47使用實施例1的方法由表7所示的配方製造鏡片，固化溫度為25℃，強度約2.5mW/cm2，固化時間為30分鐘。測定光霧度百分數並記錄於表7中。
表7
比較含有相同量稀釋劑以及TEGDMA或者acPDMS的配方(實施例42和46以及實施例43和47)，結果表明，acPDMS是一種有效的交聯劑，它使鏡片的性能可與將TEGDMA用作交聯劑的那些鏡片相比。實施例44和45同時包含這兩種交聯劑。與由單獨一種交聯劑製成的鏡片相比，這些實施例的光霧度有實質的降低。但是，模數和伸長率受到了消極的影響(可能是因為交聯劑的量太高的緣故)。
實施例48-52使用表8所示的配方製備反應混合物，其中用72.5％叔戊醇和27.5％PVP(Mw＝2500)的混合物作為稀釋劑。將反應混合物投入到熱塑性隱形鏡片模具中，並使用Philips TL20W/03T螢光電燈泡照射，溫度為45℃，強度為0.8mW/cm2，照射約32分鐘。打開模具，在20分鐘之內將鏡片釋放到95℃的去離子水中。然後將鏡片置入硼酸鹽緩衝鹽水溶液中60分鐘並在122℃下熱壓處理30分鐘。所得鏡片的性能示於表8。
表8
稀釋劑(重量份)A＝72.5％叔戊醇和27.5％PVP(Mw＝2500)B＝叔戊醇C＝15/38/38％的TMP/2M2P/PVP(Mw＝2500)D＝57/43的2M2P/TMPNT＝未試驗因此，實施例48，51表明，同時包含親水性(EGDMA或者TEGDMA)和憎水性交聯劑(acPDMS)的配方提供的矽酮水凝膠組合物顯示出優異的性能平衡，包括優良的水含量，適中的Dk，潤溼性，模數和伸長率。
實施例55對實施例48的鏡片進行臨床評價。所述鏡片由18名患者戴用，白天戴(晚上摘除)，持續時間為1周。1周時，其PLTF-NIBUT是8.4(±2.9)秒，相比之下，對ACUVUE2鏡片來說，為7.0(±1.3)秒。對於試驗鏡片來說，有97％的患者將前面的表面沉積物分級在無到輕微一級，而對於對照鏡片來說有89％。對於試驗和對照鏡片，兩者的移動性都是可接受的。
實施例56對實施例49的鏡片進行臨床評價。所述鏡片由18名患者戴用，白天戴(晚上摘除)，持續時間為1周。1周時，其PLTF-NIBUT是8.4(±2.9)秒，相比之下，對ACUVUE2鏡片來說，為7(±1.3)秒。對試驗鏡片，有95％的患者將前面的表面沉積物分級在無到輕微一級，而對於對照鏡片則有89％。對於試驗和對照鏡片，兩者的移動性都是可接受的。
實施例57對實施例51的鏡片進行臨床評價。所述鏡片由13名患者戴用，白天戴(晚上摘除)，持續時間為1周。1周時，其PLTF-NIBUT是4.3(±1.9)秒，相比之下，對ACUVUE2鏡片來說，為9.6(±2.1)秒。對於試驗鏡片，有70％的患者將前面的表面沉積物分級在無到輕微一級，而對於對照鏡片則有92％。對於試驗和對照鏡片，兩者的移動性都是可接受的。因此，在接觸角測定法(對實施例51來說為108度，對實施例48來說為52度)和通過PLTF-NIBUT測定的臨床潤溼性(對實施例51來說為4.3秒，對實施例48來說為8.4秒)之間存在著某些關聯。
實施例58-68使用表9所列的組分及下列方法製造矽酮水凝膠鏡片將各組分在容器中混合在一起形成反應混合物。將含反應混合物的容器置於罐形球磨機輥上並滾動過夜。
將反應混合物置於真空乾燥器中，通過施加真空40分鐘而除去氧氣。將乾燥器回填氮氣。在氮氣吹掃的手套箱中，通過將大約0.10g脫氣的鏡片材料加入到TOPAS模具模腔凹入的前彎一側而得到隱形鏡片。用聚丙烯凸狀基礎彎曲模具的另一半關閉模具。在氮氣吹掃下進行聚合，使用用TL-03磷光體的20W螢光生成的5mW/cm2可見光進行光引發。在45℃下固化25分鐘之後，打開模具。將鏡片模具凹入的前彎部分投入到含去離子水的超聲浴(Aquasonic，型號為75D)，超聲浴的條件(溫度和Tween的量)如表10所示。鏡片脫模時間示於表10。鏡片清澈並且形狀適合於作為隱形鏡片。
表9
表10
實施例69將在實施例66中脫模的實施例59的鏡片在65℃下在去離子水中進一步水化20分鐘。然後將鏡片轉移到硼酸鹽緩衝鹽水溶液中並使得其平衡至少約24小時。鏡片清澈並且其形狀適合於作為隱形鏡片。鏡片的水含量為43％，模數為87psi，伸長率為175％，Dk為61barrier。鏡片的前進接觸角為57度。這表明鏡片實質上不含疏水物。
實施例70將實施例61的鏡片模具凹入的前彎部分置於約75℃的在去離子水中含約5％DOE-120的超聲浴(Aquasonic，型號為75D)中，鏡片從框中脫模用18分鐘。
實施例71(使用有機溶劑)將實施例61的鏡片模具凹入的前彎部分置於約75℃的在去離子水中含約10％2-丙醇有機溶劑的超聲浴(Aquasonic，型號為75D)中，鏡片從框中脫模用15分鐘。當Tween用作添加劑(實施例68)時，脫模時間為18分鐘。因此，該實施例表明，有機溶劑也可以用來使含低分子量親水性聚合物的鏡片脫模。
實施例72(不包含低分子量PVP)使用實施例58的配方和方法製造矽酮水凝膠鏡片，但是其中不含任何的低分子量PVP。使用以下方法將鏡片脫模。
將鏡片模具凹入的前彎部分置於約65℃的在去離子水中含約850ppm Tween的超聲浴(Aquasonic，型號為75D)中，鏡片沒有從模具中釋放出來。在類似的脫模條件下(實施例62-850ppm Tween和75℃)，對於含低分子量親水性聚合物的配方來說(實施例58)，脫模時間為10分鐘。因此，該實施例表明，在配方中不包括低分子量親水性聚合物的這一配方中，僅僅在水中並不能完成脫模。
實施例73將實施例72的鏡片模具凹入的前彎部分置於約75℃的在去離子水中含約10％2-丙醇有機溶劑的超聲浴(Aquasonic，型號為75D)中，鏡片從框中脫模所用的時間為20-25分鐘。因此，使用含有機溶劑的水溶液可以使不包含低分子量親水性聚合物的本發明的鏡片脫模。
實施例74-76根據實施例49製備配方，但是使用不同量的光引發劑(0.23，0.38或者0.5wt％)，用Philips TL20W/03T螢光電燈泡(差不多與用於膠凝時間測定的可見光的光譜輸出相匹配)以2.0mW/cm2的強度照射模具，使其在45℃下固化。所得鏡片的前進接觸角示於表11。
表11
實施例77-79在45℃和1.0、2.5以及5.0mW/cm2下測定實施例1配方的膠凝時間，結果示於表12。
表12
將實施例74-76以及77-79的結果與實施例27-35相比較，表明，當膠凝時間增加時，潤溼性得以改進。因此，可以使用膠凝點配合接觸角測定法來確定給定的聚合物配方和光引發劑系統的適當固化條件。
實施例80(大分子單體的製備)在環境溫度下和氮氣保護下，向處於乾燥箱中的乾燥容器中加入30.0g(0.277mol)的二(二甲氨基)甲基矽烷(水清除劑)和以下所述幾種物質的溶液13.75ml濃度為1M的TBACB溶液(386.0gTBACB處於1000毫升乾燥的THF中)，61.39g(0.578mol)對二甲苯，154.28g(1.541mol)甲基丙烯酸甲酯(相對於引發劑的1.4當量)，1892.13g(9.352mol)甲基丙烯酸2-(三甲基甲矽烷氧基)乙酯(相對於引發劑的8.5當量)以及4399.78g(61.01mol)THF。該混合物加入到裝有熱電偶和冷凝器的乾燥的三頸圓底燒瓶中，所有這些均連接到氮源上。
在攪拌和用氮氣吹掃的同時，將起始混合物冷卻到15℃。當溶液達到15℃之後，把191.75g(1.100mol)1-三甲基甲矽烷氧基-1-甲氧基-2-甲基丙烯(1當量)注入到反應器中。允許反應溫升到大約62℃，然後把30ml濃度為0.40M的154.4gTBACB(其處於11毫升乾燥的THF中)整個計量加入到反應的剩餘物中。在反應溫度達到30℃之後，開始計量加入467.56g(2.311mol)甲基丙烯酸2-(三甲基甲矽烷氧基)乙酯(相對於引發劑的2.1當量)，3636.6g(3.463mol)正丁基單甲基丙烯醯氧丙基-聚二甲基矽氧烷(相對於引發劑的3.2當量)，3673.84g(8.689mol)TRIS(相對於引發劑的7.9當量)和20.0g二(二甲氨基)甲基矽烷的溶液。
允許該混合物溫升到大約38-42℃，然後將其冷卻到30℃。那時，加入10.0g(0.076mol)二(二甲氨基)甲基矽烷，154.26g(1.541mol)甲基丙烯酸甲酯(相對於引發劑的1.4當量)和1892.13g(9.352mol)甲基丙烯酸(2-三甲基甲矽烷氧基)乙酯(相對於引發劑的8.5當量)的溶液並使得混合物再次溫升到大約40℃。將反應溫度降低到大約30℃，加入2加侖THF降低粘度。加入439.69g水，740.6g甲醇和8.8克(0.068mol)二氯乙酸的溶液並使混合物回流4.5小時以除去HEMA上的三甲基甲矽烷氧基保護基。然後除去揮發性物質，加入甲苯來幫助脫除水，直到蒸汽溫度達到110℃。
將反應燒瓶維持在大約110℃，加入443g(2.201mol)TMI和5.7g(0.010mol)二月桂酸二丁錫的溶液。混合物反應直到通過IR檢測異氰酸酯峰消失。減壓蒸發甲苯，得到米色、無水、蠟狀活性大分子單體。將大分子單體投入到丙酮中，重量比大約為丙酮大分子單體為2∶1。24小時之後，加入水，沉澱析出大分子單體，將大分子單體過濾並使用真空烘箱在45-60℃下乾燥20-30小時。
實施例81-88在充氮的手套箱中使用表12所示的配方，用D30和/或IPL作為稀釋劑製備反應混合物。將反應混合物投入到熱塑性隱形鏡片模具中，並使用Philips TL20W/03T螢光電燈泡照射，溫度為50℃，照射約60分鐘。打開模具，使鏡片從IPA中釋放出來，淋濾並轉移到硼酸鹽緩衝鹽水中。所得鏡片的性能示於表13。
表13
實施例89對實施例83的鏡片進行臨床評價。所述鏡片由10名患者戴用，白天戴(晚上摘除)，持續時間為30分鐘。對每位患者，在一隻眼睛中戴試驗鏡片，在另一隻眼睛中戴Bauch Lomb Purevision鏡片。在30分鐘時，其PLTF-NIBUT是7.5(±1.6)秒，相比之下，BauschLomb Purevision鏡片為8.6(±1.6)秒。與對照鏡片的100％相比，使用試驗鏡片的患者中有100％的患者將前面的表面沉積物分級到無到輕微一級。對於試驗和對照鏡片來說，兩者的移動性都是可接受的。本發明的鏡片在性能方面可與具有等離子體噴鍍層的BL鏡片相媲美。因此，該實施例表明，由包含含矽氧烷的大分子單體、高分子量親水性聚合物和相容組分形成的鏡片在沒有塗層的情況下即顯示出優良的潤溼性和耐沉積能力。
實施例90將三氟甲烷磺酸(2.3ml)加入到27.8g 1，3-二(羥丁基)四甲基二矽氧烷和204.4g八甲基環化四矽氧烷中。所得溶液攪拌過夜。加入17.0gNa2CO3，並把混合物攪拌1小時。加入約50ml己烷，混合物攪拌約1小時，然後過濾。減壓蒸發己烷，並通過在＜1毫巴的壓力下加熱到110℃，加熱約1小時而除去環狀化合物，得到羥丁基封端的聚二甲基矽氧烷。
在另一個燒瓶中，將12.2g平均當量為500的CH2OH封端的Fluorolink聚合物改性劑D10(Ausimont USA，與FomblinZDOL等價)與11.8mg二月桂酸二丁錫混合。所得溶液被抽到約20毫巴兩次，每次均再充填以乾燥的N2。加入5.0ml異佛爾酮二異氰酸酯並使混合物在N2下攪拌過夜，得到清澈的粘性產物。
將上述得到的47.7g羥丁基封端的聚二甲基矽氧烷與41.3克無水甲苯結合。使該溶液與Fluorolink-異佛爾酮二異氰酸酯產物混合，並將所得混合物在氮氣下攪拌過夜。在約5小時內，在＜1毫巴下從產物中蒸發掉甲苯。加入3.6g甲基丙烯酸2-異氰酸根合乙基酯，所得混合物在N2下攪拌4天，得到稍微不透明的粘性液態氟矽酮大分子單體。
實施例91將2.60g實施例90中製備的氟矽酮大分子單體與1.12g乙醇，1.04gTRIS，1.56g DMA，32mg Darocur 1173混合，得到稍微霧狀的共混物，其中含18％的稀釋劑(乙醇)。由該共混物在塑料模具(Topas)中製造隱形鏡片，其中在室溫下，在N2氣氛中，在螢光紫外燈下固化30分鐘。打開模具，將鏡片釋放(脫模)到乙醇中。在室溫下，用CH2Cl2，然後是IPA對每個鏡片瀝濾約30分鐘，然後投入到硼酸鹽緩衝鹽水中約2小時，之後在121℃下熱壓處理30分鐘。所得鏡片觸摸時發粘，並且有彼此粘住的傾向。測定這些鏡片的前進DCA並示於表14。
實施例92-98使用表14中所示的反應組分(其量以反應組分計)，以D30作為稀釋劑製備反應混合物。D30的量以反應組分和稀釋劑的總量計。使用實施例91的方法製備反應混合物和鏡片。所得鏡片觸摸時光滑，並且不彼此相粘。
測定這些鏡片的前進DCA並示於下表14中。
表14
實施例92-94清楚地表明，親水性聚合物可以用來改進潤溼性。在這些實施例中，接觸角降低最多約50％(實施例93)-約60％(實施例94)。含較大量氟矽酮大分子單體和親水性聚合物的組合物還可以通過對矽酮大分子單體進行官能化以使其包括活性氫來製備。
實施例95-99使用表15所示的反應組分，29％(以所有的反應組分和稀釋劑的總量計)的叔戊醇作為稀釋劑，和11％的PVP 2,500(以反應組分計)製備反應混合物。所示的用量基於100％的反應組分。將反應混合物投入到熱塑性隱形鏡片模具中，並使用Philips TL20W/03T螢光電燈泡在氮氣下照射，溫度為60℃，強度為0.8mW/cm2，照射約30分鐘。打開模具，在15分鐘之內將鏡片釋放到95℃的去離子水中。然後把鏡片投入到硼酸鹽緩衝鹽水溶液中60分鐘，並在122℃下熱壓處理30分鐘。所得鏡片的性能示於表15。
表15
表15表明，加入PVP可顯著降低接觸角。當僅加入1％時，動態接觸角就降低約10％，當僅僅加入3％時，動態接觸角降低約50％。這些改進與對大分子單體基聚合物觀察到的結果，比如實施例92-94中的結果相一致。
實施例100mPDMS-OH的製備(用於實施例3)將96g Gelest MCR-E11(單-(2，3-環氧丙基)-丙醚封端的聚二甲基矽氧烷(分子量為1000))，11.6g甲基丙烯酸，0.10g三乙胺和0.02g氫醌單甲基醚混合併在攪拌下用空氣浴加熱到140℃，加熱時間為2.5小時。用飽和NaHCO3水溶液和CH2Cl2萃取產物。CH2Cl2層用Na2SO4乾燥並蒸發得到94g產物。HPLC/MS結果與希望的結構一致
權利要求
1.一種可潤溼的矽酮水凝膠，其包括至少一種含矽氧烷的大分子單體；至少一種高分子量親水性聚合物；和至少一種相容組分的反應產物。
2.權利要求1的水凝膠，其中所述含矽氧烷的大分子單體的存在量為約5％-約50％。
3.權利要求1的水凝膠，其中含矽氧烷的大分子單體或者預聚物的存在量為約10％-約50％。
4.權利要求1的水凝膠，其中含矽氧烷的大分子單體或者預聚物的存在量為約15％-約45％。
5.權利要求1的水凝膠，其中所述至少一種含矽氧烷的大分子單體包括至少一個矽氧烷基團，和至少一個第二種基團，所述第二種基團選自尿烷基、亞烷基、烯化氧基、聚氧化烯基、亞芳基、烷基酯、醯胺基、氨基甲酸酯基、全氟烷氧基、異氰酸酯基、其組合。
6.權利要求5的水凝膠，其中所述至少一種含矽氧烷的大分子單體是通過使所述矽氧烷基團與至少一種丙烯酸或者甲基丙烯酸化合物聚合形成的。
7.權利要求5的水凝膠，其中所述至少一種含矽氧烷的大分子單體選自甲基丙烯酸酯官能化的矽酮-氟代醚尿烷大分子單體，甲基丙烯酸酯官能化的矽酮尿烷大分子單體，含羥基官能團的甲基丙烯酸酯和矽酮甲基丙烯酸酯的苯乙烯官能化的預聚物，以及乙烯基氨基甲酸酯官能化的聚二甲基矽氧烷。
8.權利要求1的水凝膠，包括約1％-約15％的高分子量親水性聚合物。
9.權利要求1的水凝膠，包括約3％-約15％的高分子量親水性聚合物。
10.權利要求1的水凝膠，包括約5％-約12％的高分子量親水性聚合物。
11.權利要求14的矽酮水凝膠，其中所述親水性聚合物選自聚醯胺，聚內酯，聚醯亞胺，聚內醯胺，官能化的聚醯胺，官能化的聚內酯，官能化的聚醯亞胺，官能化的聚內醯胺，及其混合物。
12.權利要求14的矽酮水凝膠，其中所述親水性聚合物選自聚-N-乙烯基吡咯烷酮，聚-N-乙烯基-2-哌啶酮，聚-N-乙烯基-2-己內醯胺，聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺，聚-N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮，聚-N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮，聚-N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺，聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮，和聚-N-乙烯基-4，5-二甲基-2-吡咯烷酮，聚乙烯基咪唑，聚-N，N-二甲基丙烯醯胺，聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚氧化乙烯，聚-2-乙基-噁唑啉，肝素多糖，多糖，其混合物和共聚物。
13.權利要求1的水凝膠，其中高分子量親水性聚合物是聚-N-乙烯基吡咯烷酮。
14.權利要求1的矽酮水凝膠，其中所述相容組分是式I或II的化合物 其中n是3-35之間的整數，R1是氫，C1-6烷基；R2，R3和R4獨立地為C1-6烷基，三C1-6烷基甲矽烷氧基，苯基，萘基，取代的C1-6烷基，取代的苯基，或者取代的萘基，其中烷基取代基選自由以下所述組成的組中的一個或多個成員C1-6烷氧基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧基，醯胺基，滷素，羥基，羧基，C1-6烷基羰基和甲醯基，其中芳族取代基選自由以下所述組成的組中的一個或多個成員C1-6烷氧基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧基，醯胺基，滷素，羥基，羧基，C1-6烷基羰基和甲醯基，R5是羥基，含一個或多個羥基的烷基，或者(CH2(CR9R10)yO)x)-R11，其中y是1-5，優選1-3，x是1-100的整數，優選2-90，更優選10-25；R9-R11獨立地選自H，具有最多10個碳原子的烷基和被至少一個極性官能團取代的具有最多10個碳原子的烷基；R6是含有最多20個碳原子的二價基團；R7是可以進行自由基或陽離子聚合的含有最多20個碳原子的一價基團；和R8是含有最多20個碳原子的二價或者三價基團。
15.權利要求1的矽酮水凝膠，其中所述羥基官能化的含矽酮的單體選自2-丙烯酸的2-甲基-2-羥基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[三甲基甲矽烷基)氧]二矽氧烷基]丙氧基]丙酯，(3-甲基丙烯醯氧-2-羥基丙氧基)丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷，(2-甲基丙烯醯氧-3-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷及其混合物。
16.權利要求1的水凝膠，其中所述相容組分包括至少一種式III的化合物IWA-HB-[IWA-HB]x-IWA其中x是1-10；IWA是數均分子量為約1000-約50,000道爾頓的雙官能團親水性聚合物，和HB是含有至少一個能夠形成氫鍵的N的雙官能團片斷。
17.權利要求16的水凝膠，其中所述IWA衍生自α，ω-羥基封端的PVP和α，ω-羥基封端的聚亞氧烷基乙二醇。
18.權利要求16的水凝膠，其中HB是選自醯胺、醯亞胺、氨基甲酸酯、脲及其組合的雙官能團基團。
19.權利要求1的水凝膠，其中所述相容組分的存在量為約5-約90wt％。
20.權利要求1的水凝膠，除了所述含矽氧烷的大分子單體或者預聚物之外，進一步包括至少一種氧可滲透的組分。
21.權利要求20的水凝膠，其中所述氧可滲透的組分選自3-甲基丙烯醯氧丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷的醯胺類似物；矽氧烷乙烯基氨基甲酸酯類似物、矽氧烷乙烯基碳酸酯類似物、及含矽氧烷單體、其組合及低聚物。
22.權利要求20的水凝膠，其中所述氧可滲透的組分選自3-甲基丙烯醯氧丙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷、單甲基丙烯醯氧丙基封端的聚二甲基矽氧烷、聚二甲基矽氧烷、3-甲基丙烯醯氧丙基雙(三甲基甲矽烷氧基)甲基矽烷、甲基丙烯醯氧丙基五甲基二矽氧烷及其組合。
23.權利要求20的水凝膠，其中所述氧可滲透的組分的存在量為0-約80wt％。
24.權利要求20的水凝膠，其中所述氧可滲透的組分的存在量為5-約60wt％。
25.權利要求20的水凝膠，其中所述氧可滲透的組分的存在量為10-約40wt％。
26.權利要求1的水凝膠，進一步包括至少一種親水性單體。
27.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體包括至少一個丙烯酸基團、乙烯基或其組合。
28.權利要求27的水凝膠，其中所述丙烯酸基團的化學式為CH2＝CRCOX，其中R是氫或C1-6烷基，X是O或N。
29.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體選自N，N-二甲基丙烯醯胺，甲基丙烯酸2-羥乙酯，甘油甲基丙烯酸酯，2-羥乙基甲基丙烯醯胺，聚乙二醇單甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸，丙烯酸，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基-N-甲基乙醯胺，N-乙烯基-N-乙基乙醯胺，N-乙烯基-N-乙基甲醯胺，N-乙烯基甲醯胺，親水性的碳酸乙烯酯單體，乙烯基氨基甲酸酯單體，親水性的噁唑酮單體，聚右旋糖苷，及其共聚物，及其組合。
30.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體包括至少一種聚氧乙烯多醇，該聚氧乙烯多醇含有一個或多個被含可聚合雙鍵的官能團替換的端羥基。
31.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體選自聚乙二醇，乙氧基化的烷基糖苷，和含有一個或多個鍵合到聚乙烯多醇上的末端可聚合的烯烴基團的聚乙烯多醇。
32.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體選自N，N-二甲基丙烯醯胺，甲基丙烯酸2-羥乙酯，甘油甲基丙烯酸酯，2-羥乙基甲基丙烯醯胺，N-乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇單甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸，丙烯酸及其組合。
33.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體包括N，N-二甲基丙烯醯胺。
34.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體的存在量為約0-約70wt％。
35.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體的存在量為約5-約60wt％。
36.權利要求26的水凝膠，其中所述至少一種親水性單體的存在量為約10-50wt％。
37.權利要求1的水凝膠，包括約1-約15wt％的高分子量親水性聚合物和約5-約90wt％的羥基官能化的含矽酮單體。
38.權利要求1的水凝膠，包括約1％-約15％的高分子量親水性聚合物；約5-約90wt％的相容組分；約5-約50wt％的所述含矽氧烷的大分子單體，0-約80wt％的含矽氧烷單體及0-約70wt％的親水性單體。
39.權利要求1的水凝膠，包括約3％-約15％的高分子量親水性聚合物；約10-約80wt％的相容組分；約10-約50wt％的所述含矽氧烷的大分子單體或者預聚物，5-約60wt％的含矽氧烷的單體及5-約60wt％的親水性單體。
40.權利要求1的水凝膠，包括約5％-約12％的高分子量親水性聚合物；約15-約55wt％的相容組分；約15-約45wt％的所述含矽氧烷的大分子單體，10-約40wt％的氧可滲透的組分及10-約50wt％的親水性單體。
41.一種矽酮水凝膠隱形鏡片，其包括權利要求1的水凝膠，且其中所述隱形鏡片沒有進行表面改性。
42.權利要求41的鏡片，其中隱形鏡片是軟接觸鏡片。
43.權利要求41的鏡片，其中所述鏡片的前進動態接觸角低於約70度。
44.權利要求41的鏡片，其中所述鏡片的前進動態接觸角低於約60度。
45.權利要求41的鏡片，其中所述鏡片在戴用約一天之後，其淚膜分裂時間為至少約7秒。
46.權利要求41的鏡片，其中所述鏡片進一步包括低於約90psi的模數。
47.權利要求41的鏡片，其中所述鏡片進一步包括約10-約60％的水含量。
48.權利要求1的水凝膠，其中所述高分子量親水性聚合物的存在量足以使由所述水凝膠形成的製品的前進動態接觸角比沒有所述親水性聚合物的水凝膠低至少約10％。
49.權利要求1的水凝膠，其中所述水凝膠是貫通網絡或者半貫通網絡。
50.一種方法，其包括如下步驟(a)將含有至少一種高分子量親水性聚合物、至少一種含矽氧烷的大分子單體和有效量的至少一種相容組分的反應組分混合，和(b)固化步驟(a)的產物以形成生物醫學裝置。
51.權利要求50的方法，其中所述生物醫學裝置包括眼科裝置。
52.權利要求50的方法，其中所述眼科裝置是矽酮水凝膠隱形鏡片。
53.權利要求50的方法，其中所述反應組分在稀釋劑的存在下混合形成反應混合物。
54.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑選自醚，酯，烷烴，滷代烷烴，矽烷，醯胺，醇及其混合物。
55.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑選自醯胺，醇及其混合物。
56.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑選自四氫呋喃，乙酸乙酯，乳酸甲酯，乳酸異丙酯，二氯甲烷，八甲基環化四矽氧烷，二甲基甲醯胺，二甲基乙醯胺，二甲基丙醯胺，N-甲基吡咯烷酮，其混合物及上述任意一種與至少一種醇的混合物。
57.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑包括至少一種具有至少4個碳原子的醇。
58.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑包括至少一種具有至少5個碳原子的醇。
59.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑是惰性的並很容易用水替換。
60.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑包括至少一種選自叔丁醇，叔戊醇，2-丁醇，2-甲基-2-戊醇，2，3-二甲基-2-丁醇，3-甲基-3-戊醇，3-乙基-3-戊醇，3，7-二甲基-3-辛醇及其混合物的醇。
61.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑選自己醇，庚醇，辛醇，壬醇，癸醇，叔丁醇，3-甲基-3-戊醇，異丙醇，叔戊醇，乳酸乙酯，乳酸甲酯，乳酸異丙酯，3，7-二甲基-3-辛醇，二甲基甲醯胺，二甲基乙醯胺，二甲基丙醯胺，N-甲基吡咯烷酮和其混合物。
62.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑選自1-乙氧基-2-丙醇，1-甲基-2-丙醇，叔戊醇，三丙二醇甲醚，異丙醇，1-甲基-2-吡咯烷酮，N，N-二甲基丙醯胺，乳酸乙酯，二丙二醇甲醚及其混合物。
63.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑的存在量為以反應混合物計低於約40wt％。
64.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑的存在量為以反應混合物計約10-約30wt％之間。
65.權利要求53的方法，其中所述稀釋劑在加工條件下是水溶性的，所述方法進一步包括(c)從所述鏡片固化的模具中除去所述鏡片和(d)將所述鏡片水化，其中步驟(c)和(d)均在包含水作為主要組分的水溶液中進行。
66.權利要求53的方法，其中所述固化通過加熱、暴露於輻射下或其組合來進行，且所述反應混合物進一步包括至少一種引發劑。
67.權利要求66的方法，其中所述固化通過包括電離和/或光化輻射的輻射進行，且所述引發劑包括至少一種光引發劑。
68.權利要求67的方法，其中所述輻射包括波長約150-約800nm的光，且所述引發劑選自芳族α-羥基酮、烷氧基氧安息香、乙醯苯、醯基氧化膦、叔胺和二酮的混合物、和其混合物。
69.權利要求67的方法，其中所述引發劑選自1-羥基環己基苯基酮，2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮，二(2，6-二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦，二(2，4，6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦，2，4，6-三甲基苄基二苯基氧化膦，2，4，6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦，安息香酸甲酯，和樟腦醌與4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯的組合，及其混合物。
70.權利要求67的方法，其中所述引發劑在反應混合物中的存在量為以所述反應組分計約0.1-約2wt％。
71.權利要求67的方法，其中所述固化通過可見光輻射進行。
72.權利要求71的方法，其中所述引發劑包括1-羥基環己基二苯酮，二(2，6-二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦及其混合物。
73.權利要求71的方法，其中所述引發劑包括二(2，4，6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦。
74.權利要求67的方法，其中所述反應組分進一步包括至少一種紫外吸收化合物。
75.權利要求71的方法，其中所述固化步驟在固化強度為約0.1-約6mW/cm2的條件下進行。
76.權利要求71的方法，其中所述固化步驟在固化強度為約0.2mW/cm2-約3mW/cm2的條件下進行。
77.權利要求75的方法，其中所述固化步驟進一步包括固化時間為至少約1分鐘。
78.權利要求75的方法，其中所述固化步驟進一步包括固化時間為在約1-約60分鐘之間。
79.權利要求75的方法，其中所述固化步驟進一步包括固化時間為在約1-約30分鐘之間。
80.權利要求75的方法，其中所述固化步驟在大於約25℃的溫度下進行。
81.權利要求75的方法，其中所述固化步驟在約25℃-約70℃的溫度下進行。
82.權利要求75的方法，其中所述固化步驟在約40℃-約70℃的溫度下進行。
83.權利要求53的方法，其中所述反應混合物在模具中固化，且所述方法進一步包括將所述眼科裝置從所述模具中脫模的步驟。
84.權利要求83的方法，其中所述反應混合物進一步包括至少一種低分子量親水性聚合物。
85.權利要求84的方法，其中所述低分子量親水性聚合物的數均分子量為低於約40,000道爾頓。
86.權利要求84的方法，其中所述低分子量親水性聚合物的數均分子量為低於約20,000道爾頓。
87.權利要求84的方法，其中低分子量聚合物選自水溶性聚醯胺、內醯胺和聚乙二醇、及其混合物。
88.權利要求84的方法，其中低分子量聚合物選自聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇，聚-2-乙基-2-噁唑啉及其混合物。
89.權利要求84的方法，其中低分子量親水性聚合物的存在量為以反應混合物計最多約20wt％。
90.權利要求84的方法，其中低分子量親水性聚合物的存在量為以反應混合物計在約5-約20wt％之間。
91.權利要求84的方法，其中所述脫模用水溶液進行。
92.權利要求84的方法，其中所述水溶液進一步包括至少一種表面活性劑。
93.權利要求92的方法，其中所述表面活性劑包括至少一種非離子型表面活性劑。
94.權利要求92的方法，其中所述表面活性劑包括TWEEN或者DOE120。
95.權利要求92的方法，其中所述表面活性劑的存在量最多約10,000ppm。
96.權利要求92的方法，其中所述表面活性劑的存在量在約100-約1200ppm之間。
97.權利要求83的方法，其中所述水溶液包括至少一種有機溶劑。
98.權利要求83的方法，其中所述脫模在約環境溫度-約100℃的溫度下進行。
99.權利要求83的方法，其中所述脫模在約70℃-約95℃的溫度下進行。
100.權利要求83的方法，其中所述脫模用攪拌進行。
101.權利要求83的方法，其中所述攪拌包括超聲作用。
102.一種方法，其包括如下步驟(a)將含有高分子量親水性聚合物和有效量的相容組分的反應組分混合，和(b)在最低膠凝時間或以上的時間點固化步驟(a)的產物以形成可潤溼的生物醫學裝置。
103.權利要求102的方法，其中所述裝置是鏡片。
104.權利要求103的方法，其中所述裝置是隱形鏡片。
105.權利要求103的方法，其中所述鏡片的前進動態接觸角為約80度或者更低。
106.權利要求103的方法，其中所述鏡片的前進動態接觸角為約70度或者更低。
107.權利要求103的方法，其中所述鏡片的淚膜分裂時間為至少約7秒。
108.權利要求103的方法，其中所述反應組分進一步包括至少一種引發劑。
109.權利要求108的方法，其中所述固化通過輻射進行，且所述條件包括有效提供所述最低膠凝時間的引發劑濃度和固化強度。
110.權利要求109的方法，其中所述引發劑的存在量為以所有的反應組分計最多約1％。
111.權利要求109的方法，其中所述引發劑的存在量為以所有的反應組分計低於約0.5％。
112.權利要求109的方法，其中所述固化通過輻射進行，輻射強度為低於約5mW/cm2。
113.權利要求109的方法，其中所述膠凝時間為至少約30秒。
114.權利要求109的方法，其中所述膠凝時間為至少約35秒。
115.權利要求102的方法，其中所述相容組分不是通過基團轉移聚合製備的羥基官能化的大分子單體。
116.權利要求102的方法，其中所述反應組分進一步包括至少一種大分子單體。
117.權利要求50的方法，其中所述相容組分不是通過基團轉移聚合製備的羥基官能化的大分子單體。
118.用於改進由反應混合物形成的眼科裝置潤溼性的方法，包括向所述反應混合物中加入至少一種高分子量的親水性聚合物和相容有效量的至少一種相容組分，其中所述相容組分不是由含羥基官能團的甲基丙烯酸酯製成的苯乙烯官能化的預聚物。
119.權利要求118的方法，其中所述相容組分的相容性指數大於約0.5。
120.權利要求118的方法，其中所述相容組分的相容性指數大於約1。
121.權利要求118的方法，其中所述相容組分包括至少一個矽氧烷基團。
122.權利要求121的方法，其中所述相容組分進一步包括羥基官能度，其Si/OH比低於約15∶1。
123.權利要求121的方法，其中所述相容組分的Si/OH比在約1∶1-約10∶1之間。
124.一種含有矽酮水凝膠的眼科鏡片，其在不進行表面處理的情況下，具有至少約7秒的淚膜分裂時間。
125.一種矽酮水凝膠隱形鏡片，其包括至少一種氧可滲透的組分，至少一種相容組分和高分子量親水性聚合物，高分子量親水性聚合物的量足以使得所述裝置在不進行表面處理的情況下在戴用大約一天之後具有至少約7秒的淚膜分裂時間。
126.一種含有矽酮水凝膠隱形鏡片的裝置，其在不進行表面改性的情況下基本上不會發生表面沉積。
全文摘要
本發明包括一種可潤溼的矽酮水凝膠，其包括至少一種含矽氧烷的大分子單體；至少一種高分子量親水聚合物；和至少一種相容組分的反應產物，以及隱形鏡片，醫用裝置和獲得這種產品的方法。
文檔編號A61L27/26GK1635915SQ02822316
公開日2005年7月6日 申請日期2002年9月9日 優先權日2001年9月10日
發明者K·P·麥卡貝, F·F·莫洛克, G·A·希爾, A·阿利, R·B·史蒂芬, D·G·范德拉安, K·A·楊, J·D·福德 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司