CN1005290B

CN1005290B - 软质接触光学物镜

Info

Publication number: CN1005290B
Application number: CN85108859.7A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·温格莱; 奥托-克里斯琴·盖耶
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1989-09-27
Also published as: ZA859420B; NZ214485A; EP0184729A2; CN85108859A; ATE45429T1; BR8506182A; EP0184729A3; EP0184729B1; AU5034485A; AU583554B2; DE3445094A1; DE3572225D1; CA1260193A

Abstract

本发明提供软质接触光学模制件，特别是接触透镜和巩膜透镜，该模制件由烯属不饱和化合物的交联亲水共聚物制成，其中除了现已知可作为接触眼睛的单体外还含有Ｎ－烷基－Ｎ乙烯基羧酸酰胺作为亲水单体组分。本发明的模制件通常的软质透镜具有更低的吸水性能经长期佩戴有较好的相容性并且没有低分子组分迁移的趋势。

Description

软质接触光学物镜

本发明涉及软质接触光学模制件，特别是关于接触透镜以及巩膜透镜，该模制件由烯属不饱和化合物的交联亲水共聚物制成，它除了现已知可作为接触眼镜的单体外还含有N-烷基-N-乙烯基羧酸酰胺作为亲水的单体组分。本发明的模制件具有比通常的软质透镜更低的吸水性能，经长期佩带有较好的相容性并且没有低分子组分迁移的趋势。

羟乙基甲基丙烯酸酯（HEMA）的软质亲水接触透镜开发于1963年至1965年（尤其在苏联）。这种类型的透镜由于它们的舒适性而很快地被接触透镜佩戴者所接受。软质透镜对角膜组织的机械应力低于硬质透镜，而且角膜的新陈代谢较少受到影响。

由于软质亲水透镜具有调节简单、适应时间短以及良好的佩戴舒适性等决定性因素，所以这种透镜在很短时间内赢得了相当大的市场。

但是，使用HEMA透镜十多年后人们也了解到这类材料的缺点。例如，经过较长期佩戴后，软质亲水HEMA透镜的相容性受到了损害，原因主要在于载剂中所含的防腐剂，与透镜材料配合的载剂以及材料自身的损害作用。HEMA材料会引起对眼睛的中毒性损害。在临床诊断中，这种损害除了可由接触透镜佩戴者主诉外，还可由缘区充血以及实际上或多或少地形成角膜血管化的缘区（tachyphayia）血管网的扩展得以识别。后者是不可逆的，而且常常在没有患者主诉的情况下发生。残余的单体和交联剂是造成这种眼睛损害的原因，这些物质对于生理相容性的影响是可以证明的。

当使用HEMA共聚物的接触透镜时也会发生相似的现象。

不含HEMA的聚合物或共聚物，例如聚乙烯基吡咯烷酮或乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸甲酯的共聚物在一段时期内曾被用作高亲水接触透镜，它们应具有比HEMA透镜更好的眼睛相容性。这些所谓的水凝胶透镜是由水溶性单体聚合成的亲水网状聚合物，它可吸收25%-70%（重量）的水依水合状态而定），并且由于吸水而变软。N-乙烯基内酰胺与聚烯丙基交联剂配合使用在水溶性单体中占据了重要地位，例如在美国专利说明书4158089、欧洲专利说明书79720、79721、106650以及《Shell polym.》7（1983年）第3期69～71页中作为现有技术都曾提及。软质水凝胶透镜最初具有很好的使用舒适性，这是由于它们与吸水性能差的硬或半硬材料的透镜相比具有柔软性和模制性能，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲硅烷酯，尤其是乙酰丁酸纤维素。但是这种透镜具有容易受到机械损坏的缺点。为了增加抗张强度，有人曾建议将0.9-5%（重量）的甲基丙烯酸加入单体混合物中（见欧洲专利106650）。但是残余的单体甲基丙烯酸在接触透镜材料中有很大毒性，因此必须寻求能达到高机械强度而又不加入甲基丙烯酸的方法。

对于含有N-乙烯基内酰胺单体的聚合物透镜，经较长期的佩戴后常常会发现有轻微的模糊和棕色产生，况且水凝胶透镜还有以下缺点，它们容易被损坏，需要非常小心，而且会积存并吸收新陈代谢的产物，载剂以及细菌。

近年来，已开发了具有低吸水性的硬的和半硬材料的新型透镜，例如聚甲基丙烯酸甲硅烷酯，尤其是乙酰丁酸纤维素，当时它们已占有相当一部分市场。

材料的良好相容性、维护简便以及良好的光学性质都是决定的因素。

虽然对这些透镜材料的发展可以作肯定的评价，但是长时间内人们却一直在追求一种低吸水性的软质橡胶弹性材料，特别是可长期佩戴的透镜。这种追求可由硅橡胶透镜得到部分满足，但是硅橡胶仍有吸湿性的问题。此外，它们必须用特殊的生产工艺浇注成型，而较廉价的旋磨工艺不适用于硅橡胶的加工。

本发明的目的之一是寻求一种新型材料，它可兼有硬质材料和软质橡胶弹性材料的优点，例如硬质材料的良好透明性、相当低的吸水性、低的维护费用并有可能制成具有机械稳定性的薄透镜，以及软质材料的对眼睛组织机械应力低和佩戴舒适，等等。

现在已发现当生产交联共聚物时，除了任选一种其它亲水单体外，还同时使用N-烷基-N-乙烯基羧酸酰胺作为亲水单体，这样即可以达到上述目的。

本发明提供接触光学模制件，特别是接触透镜和巩膜透镜，该模件由烯烃不饱和单体的吸水交联共聚物制成，其特征在于共聚物中含有聚合了的N-乙烯酰胺，其量为5～55%（重量），较好的为8～40%（重量）最好的为10～35%（重量）;其通式为

式中R和R′分别表示C₁～C₄的烷基，最好是甲基。

根据本发明，用醋酸、丙酸和丁酸的N-甲基-N-乙烯基酰胺为好，特别是用N-甲基-N-乙烯乙酰胺更好。

除了对本发明重要的上述单体外，本身已知可作为接触透镜的单体可用于生产共聚物，因此在酯部分具有1～8个碳的脂肪族、环脂肪族、芳族和芳基脂肪族的甲基丙烯酸酯都是可用的。例如甲基乙基-、n-、i-和t-丁基-、环己基-、苄基-和苯基-的甲基丙烯酸酯，特别是甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯。另一类更好的单体是上述的乙烯内酰胺，特别是N-乙烯吡咯烷酮。

已知的另一些单体的例子有丙烯酸或甲基丙烯酸的C₁～C₁₂-烷基-或环烷基酯;甲基丙烯酸;丙烯酸;（甲基）丙烯酸的单羟基-或双羟基-C₂-C₆-烷基酯以及它们的烷基醚，例如甲基丙烯酸乙羟甲酯、丙烯酸乙-羟乙酯、甲基丙烯酸2，3-二羟丙酯、单丙烯酸1，4-丁二醇酯、甲基丙烯酸乙-乙氧基酯;甲基丙烯酸缩水甘油酯;醋酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、烷烃羧酸乙烯酯以及甲基丙烯酸-2-乙氧基乙基酯。

根据本发明，所用的共聚物必须是交联的。

交联可用已知的方法进行，例如通过高能幅照（如用电子辐照）对生成的共聚物作用或通过在共聚反应中同时使用至少两种含有烯属不饱和基因的交联剂，其用量为0.01～3%（重量），最好使用0.1～2%（重量）,特别是0.2～1%（重量）。

本发明适用的交联剂是A）（甲基）丙烯酸酯交联剂和／或B）乙烯基或烯丙基交联剂。交联剂A）本身是已知的化合物，它除了（甲基）丙基酸酯基团外还至少含有另一种与之相同或不同的烯属不饱和基团。其中有多官能团醇的丙烯酸或甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二乙基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇-三-和四甲基丙烯酸酯、甲基1，5-戊二醇-二甲基丙烯酸酯、二氢二环戊二烯基-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸乙烯酯、二苯酚-A-二甲基丙烯酸酯以及相应的丙烯酸酯类。

交联剂B）至少含有两个烯属不饱和基团。（乙烯基或烯丙基），但是没有（甲基）丙烯酸酯基团，那些本身已知的单体如丁二醇-二乙烯基醚、二乙烯基乙撑脲、二乙烯基丙撑脲、乙二酸二乙烯酯、二乙烯苯、苯二甲酸二乙烯酯、三聚氰酸烯丙酯、三聚氰脲酸烯丙酯、二乙二醇二烯丙碳酸酯、马来酸二烯丙酯、衣康酸二烯丙酯、三羟甲撑丙烷-二和三烯丙基醚、三苯六酸三烯丙酯、N，N-二烯丙基蜜胺等等。

交联剂A）与交联剂B）用于共聚中的重量比为1∶3至3∶1，较好的为1∶2至2∶1，最好的为1∶1。两种类型的交联剂一起使用对于用共聚物制成的透镜和薄片的透明性和半径稳定性很有益，而且使材料仅含非常低比例的水可萃取部分（＜0.5%，重量）。

可按照常用的游离基聚合技术引发烯属不饱和单体的交联共聚反应，例如用热、光或用可分解成游离基的引发剂来引发。正如联邦德国公开说明书3300345和《Int.Chim.》1983年第242卷121～126页所详述的，光聚合反应比较好。聚合反应可以所谓的本体聚合方式在平板箱、玻璃管或塑料杯中进行。最佳实施例是组合在聚烯烃塑料杯（如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯-1、聚酰胺或聚缩醛）中进行的聚合。反应杯可具有与坯料或者成品透镜相应的形状。聚合反应也可在加入乙二醇的情况下进行，然后用水洗涤除去乙二醇。

根据共聚物中亲水单体组分的含量，它的吸水能力可在相当宽的范围内变化，例如从6～70%（重量）（依水合状态而定）。但是，与通常的软质透镜相比，本发明的产品具有的优点在于它们能适应较低的吸水能力，而且尽管这样还具有所需要的软质透镜的佩带舒适性。

根据本发明所用的材料非常适用于生产薄型的与极薄型的长期佩戴的透镜。由于吸水量低，因此在水化作用时厚度仅稍有增加。所谓薄型与极薄透镜就是设计为凹透镜的（用于校正近视眼）平均厚度为0.04～0.15毫米的，或平均厚度为0.08～0.4毫米的凸透镜（为校正近视眼）及0.1～0.4毫米的无晶状体（畸形）透镜（为校正畸形）的那些透镜。正如现有技术中的硬质透镜一样由于相应的内部几何形状（非球面结构），可增加催泪液体的扩散，因而可增加对眼睛的相容性。

薄型与极薄型的透镜与具有一般厚度的通常使用的透镜相比，氧气渗透率增高了，实践表明大于0.15毫米的透镜是较好的，特别是对于长时期佩戴的接触透镜更是如此。

本发明的软质透镜的另一优点是甚至在眼睛上经过相当长时间的佩戴也不会变模糊，不会变成褐色，另外对眼睛还有突出的相容性、很好的半径稳定性以及光学稳定性。

本发明的透镜与商品化的以N-乙烯吡咯烷酮为基质的亲水接触透镜相比，它不含明显的可被水萃取的部分（最好小于0.1%，重量）。

以下实施例中所叙述的平板箱中的本体聚合首先使软质透镜材料的生理负荷试验能够进行，因为制备时可制成相当大的均质板（最好表面积大于一平方米），由此可压制出大量的（例如多于1000）的具有相同化学成分的成品。

实施例1

将下表1所列各组分的单体混合物置于一聚4-甲基戊烯-1的园筒形杯（该杯的直径为12毫米、高为4毫米）中，在室温下放到紫外荧光灯下幅射6天，然后将所得的坯料在80℃下退火6小时，在120℃下退火2小时，通过旋磨和抛光将坯料制成接触透镜。

表1

组分（重量%）　　　　　　　A B C D E

甲基丙烯酸（正）丁酯　　 78.99 53.99 73.99

甲基丙烯酸异丁酯　　　　　　　　71.99 68.99

N-甲基乙烯基乙酰胺　　　 20 25 30 20 30

甲基丙烯酸甲酯 20

烷羟羧酸乙烯酯 2

甲基丙烯酸-2-乙氧基乙基酯 5

二甲基丙烯酸乙二醇酯 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

三聚氰酸烯丙酯 0.5 0.5 0.5 0.5

二乙烯基丙撑脲 0.5

偶氮二异丁酸二腈 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

将用材料A至E制成的透镜于室温下在5%H₂O₂溶液中处理6小时，然后用离子交换水渗析6天。用狭缝光源观察，可以看到水合透镜上没有斑痕、模糊或光散射。透镜性质列在表2中。

表2

透镜材料 A B C D E

玻璃转变温度（干态）（℃） 35 30 40 25 28

玻璃转变温度（水合态）（℃） 22 23 25 15 22

吸水能力（基于水合态）（重量%） 5 8 10 8 10

水合作用时厚度的增加（%） 2 3.5 3.5 3.5 4

用在兔子眼睛上作的动物试验测试透镜，其结果表明该种材料即使连续使用21天后仍具有良好的生理相容性。

为了确定干镜片厚度的增加，将旋磨好的透镜在20℃的生理盐水中存放6天。为了测定可萃取部分，将存放后的透镜取出、洗涤并在80℃下干燥24小时，然后再称重。每种情况下，重量的损失小于0.1%（重量），半径稳定度约为0.05毫米，层厚4.5毫米的透光率约为90%。

实施例2

将表3中所列各组分的单体混合物注入具有密封带的玻璃平板箱（其尺寸为250×250×5毫米）中，经仔细的真空排气后充氮并将其置于紫外荧光灯下幅照6天。将得到的板在80℃下退火24小时，在140℃下退火2小时，将板切割成直径为12.5毫米的坯料，并放入去离子水中渗析6天干燥坯料，并通过旋磨和抛光加工制成各种厚度的接触透镜。

表3

组分（重量%） A B C D E

N-乙烯吡咯烷酮 55 55 50 55 60

N-甲基-乙烯基乙酰胺 5 10 10 5 5

甲基丙烯酸甲酯 38.99 33.99 33.99 33.99 33.99

甲基丙烯酸2-羟乙基酯 - - 5 - -

甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯 - - - 5 -

二甲基丙烯酸乙二醇酯 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

三聚氰酸烯丙酯 0.5 0.5 - 0.5 0.5

乙二酸二乙烯酯 - - 0.5 - -

偶氮二异丁酸二腈 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

吸水能力，基于水合态（重量%）54 62 68 56 62

用平均厚度达0.08毫米的透镜测定其内半径，结果表明有良好的半径稳定性（变化率0.1毫米）。用狭窄光源测试时未发现斑痕或模糊。对于层厚为4.7毫米的其透光率为90%，所有样品中可被水萃取的部分少于0.1%（重量）。

在兔子眼睛上作的动物试验，其结果表明即使连续使用21天后材料与眼睛仍有良好的生理相容性。

Claims

1、用于矫正视力的亲水软质接触光学制品，此制品包括一种亲水交联聚合物，此聚合物的吸水容量约为6-70%（重量）（以水合态为基），且包括N-甲基-N-乙烯基乙酰胺和甲基丙烯酸甲酯作为共聚合单体单元。

2、按照权利要求1的制品，其中共聚合的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺的含量约占5-55%（重量）。

3、按照权利要求1的制品，其中共聚合的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺的含量约占8-40%（重量）。

4、按照权利要求1的制品，其中共聚合的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺的含量约占10-35%（重量）。

5、按照权利要求1的制品，此制品还包括N-乙烯吡咯烷酮作为一种共聚合单体单元。

6、按照权利要求5的制品，其中共聚合的N-乙烯吡咯烷酮的含量约占50-60%（重量）。

7、按照权利要求5的制品，其中该共聚物包括作为共聚单元的A）N-乙烯吡咯烷酮占55%（重量），B）N-甲基-N-乙烯乙酰胺占10%（重量）和C）甲基丙烯酸甲酯占33.99%（重量）。

8、按照权利要求5的制品，其中该共聚物包括：约占50%（重量）的A），约占10%（重量）的B）和约占33.99%（重量）的C）。

9、按照权利要求5的制品，其中该共聚物包括：约占55%（重量）的A），约占5%（重量）的B）和约占33.99%（重量）的C）。

10、按照权利要求6的制品，其中该共聚物包括：约占60%（重量）的A），约占5%（重量）的B）和约占33.99%（重量）的C）。

11、按照权利要求5的制品，此制品是矫正接触透镜。

12、按照权利要求5的制品，此制品是巩膜透镜。

13、制造权利要求1所述的用于矫正视力的亲水软质接触光学制品的方法，包括下列步骤：

（A）在紫外光存在下，使置于圆筒形杯中的含有N-甲基-N-乙烯基乙酰胺和甲基丙烯酸甲酯的单体混合物于室温下进行共聚反应，然后在约80-140℃下使聚合物退火以制备该光学制品的圆片形坯料;

（B）将步骤（A）所制得的圆片形坯料进行切割、旋磨及抛光。

14、按照权利要求13所述的制造方法，其中步骤（A）中所述的单体混合物还含有N-乙烯基吡咯烷酮作为共聚单体。

15、权利要求1至12中任何一项所述的亲水软质接触光学制品，通过直接在视力缺陷患者的眼睛表面配上此光学制品，用于视力不正常的治疗与矫正的用途。