CN101146668B - 生产可植入的眼内平面/凸面、双凸面、平面/凹面或凸面/凹面透镜的方法，用于实施该方法的开口模具，和使用该方法制成的透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以测得量将液体聚合物前体计量进入开口模具期间，在开口的模具中，从液体聚合物前体生产可植入透镜的方法，液体聚合物前体接触开口模具的功能化成形内表面，该开环模具设置为静态开环模具的外围圆周锐缘下，或其达到圆周锐缘，在包含液体聚合物前体的开环模具的点以一定速度环绕它的垂直轴旋转，液体聚合物前体的表面边缘达到开环模具，之后液体聚合物前体暴露至一定条件，在该条件下它本身通过聚合和/或交联转变为透明固体聚合物状态，直至实现转变状态，然后从开口模具除去可植入眼内透镜。本发明还包括用于实现所述方法的开口模具和用这种方法生产的透镜。

Description

生产可植入的眼内平面/凸面、双凸面、平面/凹面或凸面/凹面透镜的方法，用于实施该方法的开口模具，和使用该方法制成的透镜

技术领域

本发明涉及生产可植入的眼内平面/凸面、双凸面、平面/凹面或凸面/凹面透镜的方法，用于实施该方法的开口模具，和使用该方法制成透镜。

背景技术

眼内透镜是为了改变矫正的目的的可植入眼部的透镜。它们可以植入到眼部的各个部分，例如后房、前房或基质(stroma)。眼内透镜由各种硬度的材料制成。硬质材料的情况例如某些聚(甲基丙烯酸烷基酯)，特别是聚甲基丙烯酸甲酯的情况，或是也被称为干凝胶的脱水水凝胶的情况，最常见的生产方法是用车床加工，随后抛光。柔性的眼内透镜通常是通过在合适的模具中浇铸来生产的。浇铸基于以下过程：用液体聚合物前体例如特定单体的混合物、熔融聚合物、或具有交联能力的液体预聚合物填充模具；随后将该材料转化为固态，这也被称为固化。在柔性材料用于眼内透镜的情况下，该固化通常包括交联，即形成三维共价网络，其稳定透镜的形状。例如，上述网络可以通过使共聚合双官能单体与被称为交联试剂或交联剂的多官能交联共聚单体共聚合，或通过液态聚合物的附加交联来形成。

从液态到固态的转变伴随有较大或较小的体积收缩，这使需要极高的形状精确度的产品如眼内透镜的浇铸显著地变复杂。

使用交联时产生较小体积收缩的液体前体可以相对较容易地实现浇铸过程。该液体前体的实例是硅橡胶。

当前的眼内透镜是基于丙烯酸类或甲基丙烯酸类聚合物的交联，然而，所述眼内透镜通常是利用丙烯酸类和/或甲基丙烯酸类单体的混合物的交联共聚合制成的。这种单体混合物包含代表基础单体或多个基础单体的至少一种具有一个可聚合双键的单体，和代表交联共聚单体或多个共聚单体的至少一种具有两个或更多可共聚合双健的单体。

基础单体在聚合期间形成聚合物主链，而交联共聚单体在链之间形成共价桥接(covalent brigde)。该共聚合的结果是形成不可熔且不溶于任何溶剂的三维网络。通常在水凝胶情况下使用如上所述方法。

如果，例如基础单体是甲基丙烯酸2-羟乙酯，其与少量的通常为不超过2摩尔％的作为交联剂的二甲基丙烯酸乙烯酯共聚合，将形成交联的聚(甲基丙烯酸羟乙酯)。该水凝胶在例如美国专利US2976576和US3220960中有述，并且是包括眼内透镜在内的许多隐形眼镜和多种植入物的基础。

利用多种成形方法，例如在闭合模具中聚合，来生产眼用透镜。然而，闭合模具不是特别适用于交联共聚合，其随后会有数量高达20体积％的显著体积收缩。如果密闭模具空腔的体积是恒定的，则该收缩导致模具内部压力降低，其具有许多不期望的结果，特别是空腔、气泡、空泡和表面缺陷的形成。固化期间收缩是塑料成形中的常见问题，其可以通过多种方式解决，例如在热塑性树脂的注塑成型期间逐渐加入额外的液体前体，通过该液体前体来补偿由于收缩的压力损失。

然而，该技术在交联共聚合情况下实际上是不能用的，因为在非常低的转化度下达到了凝胶点，所述凝胶点是产生了三维网络并且共聚合产物的流动能力被阻止的状态。在不能加入其它液体前体的上述凝胶点下出现了显著的收缩。

在闭合模具中交联共聚合期间的这些困难导致寻找替代的浇铸技术。浇铸光学部件例如眼用透镜需要极其良好的外形精确度、优异的表面质量、和材料均匀性，换言之，如果不保持闭合模具空腔中的过度压力就不能获得的质量。专利文献提出许多对该问题的解决方法。其中之一是旋转模具时进行浇铸，其以其原始名称″旋转浇铸″而被熟知并且例如在美国专利US3660545、US4517138、US4517139、US4517140和US4551086中被提出用于生产水凝胶隐形眼镜。该技术用于利用开口凹面模具生产隐形眼镜，该模具具有形成模具边界的锐缘。该模具填充有较小体积的单体混合物，所述体积显著小于模具凹面空腔的体积。在这种情况下，液体单体混合物的页面总是深陷于模具的锐缘平面之下。由于模具围绕模具空腔的对称垂直轴旋转，液体单体混合物将铺展以形成接近抛物面的凹面形状。产物是凸面/凹面透镜，其中心厚度非常低，这意味着它显著低于模具空腔的矢形深度。这样的形状特别适合于水凝胶隐形眼镜。用于生产隐形眼镜的模具旋转速度通常为300至500rpm，其中模具锐缘所在平面中的模具空腔直径通常为13至17mm。

旋转浇铸的另一个已知应用是形成用于望远镜和需要准确聚焦的其它仪器的抛物面镜。在这些情况下，目标是形成具有共轴射线的单焦点并且没有球面畸变的抛物面光学表面。

美国专利US3691263描述了一种不同的旋转浇铸方法，其中隐形眼镜的浇铸在不使用模具的情况下完成。它包括在旋转载液表面上的液体单体的聚合，其中所述载液与聚合液体单体是不可溶混的、具有高于可聚合液体单体的密度、并且是例如汞或浓缩的盐溶液。

该方法的另一个改进是利用在旋转的不溶混的两种液体界面上进行单体聚合，所述两种液体中，一种具有高于起始单体和所得聚合物的密度，另一种具有低于起始单体和所得聚合物的密度。

美国专利US4806287描述了一种使用亲水性凝胶生产透镜的方法。该方法基于在不混溶的液体例如油下固化单体液滴，同时在模具和适当构形的模冲之间至少形成透镜的光学区域。其中提及的可选择方案也是模具旋转，其中模具旋转不影响由模冲的形状限定的透镜的光学区域，它仅影响模制的外围部分。基于上述理由，这种透镜不能被认为是旋转浇铸的透镜。

在高比重液面上的旋转浇铸也可以用于由交联聚合物制成的精密导管的浇铸，如捷克专利CZ 153760所述。

迄今为止，因为若干原因旋转浇铸没有被用于生产眼内透镜。首先，至今大部分生产的眼内透镜具有相对小的直径，其通常为不大于6mm。对于上述直径，估计离心浇铸对透镜的形状仅有有限的影响，因为离心力随着距旋转轴距离的平方增加。除此之外，眼内透镜通常是双凸面的，或较少为平面-凸面透镜，而且截至目前使用的旋转浇铸仅用于明显为凸面/凹面镜的透镜，例如隐形眼镜的情况。最后，当前生产的眼内透镜通常具有非圆轨迹的复杂形状，该形状具有光学区域和用于在眼部中心定位(centering)透镜的集成突触(haptic)。这种非圆形的形状不适于在开口模具中的旋转浇铸。由于上述原因，至今为止，本领域内的专家仍认为眼内透镜的旋转浇铸是不可行的。

至今，已经利用浇铸进入开口的静态模具生产眼内透镜，其中由液体单体形成的弯月面限定光学表面之一的形状。这些方法在美国专利US4971732、US4846832和US5674283中有述。根据美国专利US4971732，将液体单体混合物计量加入凹面空腔，所述凹面空腔具有形成空腔边界的锐缘。制造模具的材料难以被单体混合物润湿。计量加入模具的液体单体混合物的体积必须等于或优选高于模具空腔的体积，从而使得液体单体混合物的水平面达到模具的锐缘。如果液体单体混合物的量在这方面不足，填充模具空腔的液体将由于聚合收缩而收缩离开锐缘；因此在这种情况下不可能得到高质量的产品。因此，增加液体单体混合物的计量加入的体积并由此获得较高的弯月面是有利的。单体相对于模具空腔的体积过量以及由此造成的弯月面的高度影响透镜的屈光力。因此，通过将各种体积的液体单体混合物计量加入空腔，可以使用一种模具生产各种屈光力的透镜。

上述方法的典型产品是双凸面眼内透镜，其具有超过9mm的直径、2.5至6.3mm的中央厚度、中心半径为7.5至15mm的扁平的椭球体形的前光学面、中心半径为5至8mm的旋转对称的后光学面、以及在两个光学面之间的环面过渡区。

该典型产品具有若干缺点。首先，对于如今的外科医生所需要的小切口植入来说，中央厚度和总透镜体积过高。其次，扁平椭球体形的前光学面是不利的，因为它具有高球面畸变。此外，由于聚合在单体混合物的各个部分中以多种速率进行，造成该表面经常不均匀地形变，因此收缩不完全均匀。这是在开口模具中静态聚合浇铸的普遍缺点。

美国专利US4846832描述了一种柔性双凸面眼内透镜，其具有通过固化弯月面形成的后凸面，同时前表面具有直径4至8mm的中央凸面区。该中央区被相对较薄的外围区的凹面包围。因此，透镜的前侧面通过模具的压印形成凹面光学中心区和在边缘处的锐利圆形边(rim)。因为后侧面是通过固化的液体弯月面形成的，因此它也可具有扁平椭球体形，并且因此它也具有高的球面畸变。可以使用上述方法、或者使用硅橡胶或者使用具有1.42至1.43的较高折射率的交联水凝胶来制造眼内透镜。

美国专利US5674283描述了类似前述方法的产品、但用不同方法制造的一种具有双凸面光学区的碟形眼内透镜。主要区别在于：在根据美国专利US5674283制造的透镜的情况下，透镜的后侧面用模具空腔成形，而透镜的前面由单体的弯月面成形，即类似于使用专利US4971732中方法制造透镜的情况而与根据美国专利US4846832描述的方法制造的透镜相反。该方法是美国专利US4846832的改进，不同之处在于仅在透镜的中央区使用利用弯月面产生的光学面。该方法利用两部成形，其中模具的顶部具有中央圆形窗口，在其中形成液体单体的弯月面。光学区的直径基本上小于整个透镜的直径。

本发明的目标是改善在专利US4971732、US4846832和US5674283中描述的至今仍采用的在开口模具中静态浇铸的眼内透镜生产，并由此获得对可得到的形状和屈光力数值的更宽选择、光学质量的改进、以及眼内透镜生产率的提高。在本发明的框架中，已经克服了本技术领域内认为离心浇铸不可用于生产眼内透镜的技术偏见，并且已经惊奇地发现相反的情况，在本发明限定的条件下可以使用离心浇铸生产所需质量的眼内透镜。虽然本发明框架内使用的离心浇铸最初是为隐形眼镜而开发的，但根据本发明的生产眼内透镜的条件和至今使用的用于生产隐形眼镜的条件完全不同并且不可从相互间推导出，因为适用于眼内透镜的条件不可用于隐形眼镜，并且反之亦然。本发明方法即使是在所要解决的技术问题上也不同于现有技术。而在可植入的眼内透镜的情况下，本发明解决了在开口模具中静态浇铸以及除去其某些缺陷的问题，隐形眼镜的旋转浇铸不是源自于开口模具中的静态浇铸，因为根本不能通过在开口模具中静态浇铸来制造隐形眼镜，因此，在隐形眼镜的情况下，旋转时的浇铸不是为了试图解决静态浇铸的技术问题，而是解决与闭合模具中的收缩有关的完全不同的系列技术问题。在本发明的范围中，发现可以在规定的以下条件下，通过旋转浇铸有利地制造可植入的眼内透镜，此外，本发明方法的结果是具有独特结构和有用特性的可植入的眼内透镜。

发明概述

本发明的主题是由液体聚合物前体制成的可植入的眼内平面/凸面、双凸面、平面/凹面或凸面/凹面透镜的制备方法，其中所述液体聚合物前体能够通过在开口模具中聚合和/或交联转化成透明的固态聚合物，所述模具具有通过外围圆形锐缘与所述开口模具的其余表面分隔开的功能化的成形内表面，该功能化的成形内表面不能被所述液体前体润湿或完全润湿，其中所述方法包括下列步骤：

a)将液体聚合物前体以下述量计量加入开口模具，在该量下，与开口模具内表面接触的该液体前体的表面边缘位于开口模具的外围圆形锐缘之下或到达该外围圆形锐缘，并且液体聚合物前体的至少部分表面将突出到开口模具外围圆形锐缘限定的平面之上，或液体前体的至少部分表面在该平面内，或液体聚合物前体的整个表面位于该平面之下，同时在这种情况下将液体聚合物前体以总是高于获得相同直径隐形眼镜所需的液体聚合物前体的量计量加入开口模具，

b)包含液体聚合物前体的开口模具围绕其纵轴以以下速度旋转，在该速度下液体聚合物前体表面的边缘到达开口模具外围圆形锐缘，液体聚合物前体与开口模具的整个内表面接触，并且液体聚合物前体的表面位于外围圆形锐缘限定的平面内，或高于或低于该平面，

c)将该液体聚合物前体暴露于以下条件下，在该条件下液体聚合物前体能够通过聚合和/或交联转变为透明的固态聚合物；

d)以所述速度继续旋转开口模具，至少到聚合和/或交联的液体聚合物前体的表面边缘到达开口模具的外围圆形锐缘的时候，即使期间模具的旋转减慢或停止；

e)然后任选减慢或停止开口模具的旋转；

f)将开口模具的内容物暴露于上述条件下，暴露期间通过聚合和/或交联成为透明的固态聚合物的转化至少继续到获得所述转化的时候，

g)从开口模具除去可植入的眼内透镜。

优选地，液体聚合物前体包括至少一种单体，该单体具有至少一个可自由基聚合的双键。

优选地，所述自由基聚合通过包含过氧键或偶氮键的引发剂的裂解来引发。

优选地，所述自由基聚合使用在放射性或电磁辐射的作用下或加速电子的作用下产生的自由基来引发。

优选地，具有至少一个可自由基聚合双键的单体是丙烯酸和/或甲基丙烯酸的衍生物。

优选地，所述丙烯酸和/或甲基丙烯酸的衍生物的至少一种是多羟基化合物与至少两分子丙烯酸和/或甲基丙烯酸的酯。

优选地，所述丙烯酸和/或甲基丙烯酸的衍生物的至少一种是丙烯酸或甲基丙烯酸的盐。

优选地，所述具有至少一个可自由基聚合双键的单体的至少一种包含能够吸收190至500nm范围内的，有利地为300至400nm范围内的电磁辐射的官能团。

优选地，能够吸收电磁辐射的基团衍生自二苯甲酮或苯并三唑。

本发明的另一个主题是用于实施上述方法的开口模型，其原理基于它包含由功能化的成形内表面限定的开口凹面空腔，该空腔结束于圆形的外围锐缘，该锐缘位于垂直于开口凹面空腔纵轴的平面内并具有5至10mm的直径。

优选地，开口凹面空腔的曲率半径从开口凹面空腔纵轴附近的最低数值在朝向开口凹面空腔外围圆形锐缘的方向上增加。

优选地，开口凹面空腔的功能化成形凹面内表面具有由部分锥形截线(conical section)沿着开口凹面空腔纵轴的旋转限定的形状。

圆锥体的截线优选由公式Y＝-a+(a/b)·(b²+X²)^0.5限定，其中a＝R_c·(1+h)，R_c是中心曲率半径，且h是限定非球面性的参数，其选自-1到+无穷之间。

限定非球面性的参数h优选选自-0.75至+1之间。

中心曲率半径R_c选自2至20mm之间，优选为2.5至5mm之间。

外围锐缘优选为直径7至9mm的圆形。开口凹面空腔优选地穿过在中间圆形边缘之上的开口模具的上部，进入外围圆形锐缘和中间圆形边缘之间限定的过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔，其中，所述中间圆形边缘为圆形并处于平行于外围圆形锐缘所在平面的平面中。

所述过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔的优选高度是0.01至0.2mm，更加优选为0.03至0.08mm。

开口凹面空腔的优选体积，或可选地，开口凹面空腔和过渡开口圆柱体或截头锥体空腔的结合体积是15至175μm，更加优选25为至55μm。

根据本发明，模具优选由不可被所述液体聚合物前体润湿或完全润湿的塑料材料制成。

优选地，本发明的模具由聚烯烃制成。

本发明的主题还是可植入的眼内平面/凸面、双凸面、平面/凸面或凸面/凹面透镜，其可用本发明上述方法生产，或可以在本发明上述开口模具中生产。

附图说明

图1中展示了本发明模具的优选横截面，其空腔由开口凹面空腔和过渡开口圆柱形空腔组合形成；

图2展示了另一个本发明优选开口模具的部分截面，其空腔由开口凹面空腔和过渡开口截头锥体组合形成；

图3A至3C展示了在本发明的开口模具中用液体聚合物前体在填充开口模具的各种液面下旋转浇铸的示意图；

图4展示了在本发明的开口模具中以各种开口模具转速下旋转浇铸的示意图；

图5展示了优选的本发明的特定开口模具。

具体实施方式

根据本发明，可以由各种交联聚合物生产眼内透镜。在本发明的范围内，有利的聚合物如下，当该聚合物处于与眼内液体的平衡态时，其软化温度低于体温。该聚合物可以是基于有机硅的，例如美国专利US5519070中所述的。此外，所述聚合物还可以是专利US6165408中所述的疏水性和亲水性丙烯酸类或甲基丙烯酸类聚合物、聚氨酯或聚脲。特别有利的是适用于眼用的水凝胶，例如美国专利US2976576、US3220960、US5224957、US4775731、US4994083、US4997441、US5002570、US5158832、US5270415、US5910519、US5698636、US5391669、US5674283、US5158832和US6372US815。其中，特别合适的是包含丙烯酸和/或甲基丙烯酸和其衍生物例如酯、酰胺或盐的共价交联共聚物。最合适的是交联的亲水性甲基丙烯酸酯共聚物。

至少部分共聚物是用能吸收波长为290至500纳米、优选为300至400纳米之间的幅射的可共聚单体形成的。该基于例如二苯甲酮或苯并三唑衍生物的单体是本领域已知的。实例是美国专利US5133745中公开的吸收紫外线辐射的共聚物。

可以通过聚合基础单体和交联单体的混合物完成液体前体的固化。合适地，该聚合是自由基聚合，并用常用的自由基引发剂或光引发机理引发。自由基聚合可以用光谱的各种区域中的电磁辐射引发，例如在可见光辐射区域、紫外线辐射区域、x射线区域或γ辐射区域。自由基甚至可以通过吸收来自β幅射的自由电子或电场加速的电子而产生。固化可以通过交联液体聚合物前体，例如反应性有机硅预聚合物或聚乙烯醇溶液来进行。光引发聚合或交联是特别有利的方法，并且描述于例如美国专利US6190603和US5224597。液体前体的计量加入期望在精确度超过1mg下，优选在精确度超过0.1mg下进行。可以使用多种技术和多种装置实现包含液体聚合物前体的开口模具旋转，所述技术和装置公开于美国专利US3660545、US4517138、US4517139、US4517140和US4551086。如果前体聚合物混合物的某些成分是较挥发性的，可以通过将具有液体前体的模具在进行固化时保持在具有非常小的气相空间的封闭体系中来限制蒸发。该适用于由挥发性单体制成的透镜的旋转浇铸方法和装置在美国专利US4680149中有述。

用于实行本发明方法的有利的开口模具设计示于图1。开口模具1包含：第一，由功能化成形凹面内表面3和中间圆形边缘4限定的开口凹面空腔2，以及第二，由功能化成形圆柱形内表面6、中间圆形边缘4和外围圆形锐缘7限定的过渡开口圆柱形空腔5。插入的圆形边缘4和外围圆形锐缘7都位于垂直于开口模型1的空腔纵轴8的平面内。这些相互平行平面间的距离确定了过渡开口圆柱形空腔5的高度Hv；外围圆形锐缘7所处的平面与具有功能化成形凹面内表面3的开口模具1空腔的纵轴8的横截面的距离确定开口模具1空腔的矢形深度S；并且由外围圆形锐缘7形成的圆的直径确定开口模具1空腔的外围直径D。开口模具的本体可以由多种材料制成，然而最有利的材料是塑料。塑料中，最有利的是聚烯烃，例如聚乙烯或聚丙烯。选择用于制造开口模具的材料，从而使其不容易被液体聚合物前体润湿。润湿角优选为高于30°，更优选为高于90°。可以优选地将开口模具设计为单独使用，并通过注射成型制造。

开口模具空腔的功能化成形表面不一定必须是对称的。原则上它可以具有任何所需形状，只要插入的圆形边缘4和外围圆形锐缘7是真正的圆形。开口模具腔可以由例如补偿散光所需的球形和圆柱形平面组合形成。然而，最常用的是具有与开口模具空腔的纵轴8相同的对称轴的旋转对称表面。最有利的是通过旋转锥形截线的一部分形成的面，所述锥形截线包括圆形、椭圆、抛物面、双曲线或其各种组合。可以通过旋转各种曲线来形成开口模具空腔的功能化成形表面的各个部分。因此可以是，例如由球面形成的开口模具空腔内部成形表面的中心部分，而朝向开口模具空腔边缘的内部成形表面的其余部分可以由截锥体表面形成。另一个实例是由具有各种曲率的同心部分构成的表面，使得能够产生双焦点或多焦点的眼内透镜。

在本发明的范围内，最有利的是通过旋转一个连续曲线而形成的光滑表面，所述连续曲线在开口模具空腔的纵轴8附近具有最低的曲率半径并且它的曲率半径随着到上述纵轴8的距离增加而逐渐增加。可以通过旋转双曲线形成上述有利的表面，其中所述双曲线可以使用正交坐标X和Y在以下公式中近似获得：

Y＝-a+(a/b)·(b²+X²)^0.5，

其中，

a＝R_c·(1+h)²

b＝R_c·(1+h)，

而Rc是中心曲率半径，且h是限定表面非球面性的参数。参数h可以选自-1至+无穷之间。当h接近-1时，公式(1)描述的曲线接近直线，而当H接近+无穷时，它接近圆形。在本发明的范围内，当得到的表面是显著非球面的并且其屈光力从其最大中心值向其最小边缘值降低时，最有利的h值为-0.75至+1。在这些条件下形成的眼内透镜就是多焦点的。在参数h的降低值的情况下，非球面性和多焦点性得到加强。用于旋转浇铸隐形眼镜的模具通常具有球冠形状的空腔，并且在隐形眼镜的情况下参数h的数值接近无穷。这证明用于隐形眼镜的已知模具和用于可植入的透镜的本发明的模具即使从这一点来看也是不可相互替换的。

中心曲率半径R_c的数值选自2至20mm之间，优选选自2.5至5mm。必须再一次强调，具有这种形状的空腔的模具完全不可用于隐形眼镜的浇铸，而相反地，用于隐形眼镜的开口模具空腔的形状不可用于生产本发明的眼内透镜。

本发明开口模具空腔的边缘形状对于生产过程和得到的可植入的眼内透镜功能都是重要的。图2中描述了本发明开口模型1空腔边缘的有利形状，其描述了开口模具边缘的部分截面。图2中，显然的是，开口模具1空腔是由以下构成的：第一，由功能化成形凹面内表面3和它的中间圆形边缘4限定的开口凹面空腔2，和第二，由中间圆形边缘4、外围圆形锐缘7和功能化成形截头锥体内壁10限定的过渡开口截头锥体空腔9。图2中，功能化成形凹面3和功能化成形截头锥体内壁10的斜率由角α₁和α₂确定，而角α₁的范围有利地为75°至175°，更加有利地为90°至105°，而角α₂的范围有利地为60°至135°，更加有利地为75°至105°。空腔的外围直径D的范围为5至10mm，有利地为7至9mm。腔的矢形深度S的范围有利地为0.75至5mm，更加有利地为1至2.3mm。

必须再次强调，上述尺寸的开口模具完全不适用于隐形眼镜的旋转浇铸，因为用于隐形眼镜生产的模具外围直径通常为13至17mm。开口模具的空腔体积V_c可以计算作为由开口模具空腔功能化成形内表面和开口模具外围圆形锐缘平面限定的空间的体积。在本发明开口模具的情况下，该空腔体积V_c有利地为15至175μl，更加有利地为25至55μl。用于隐形眼镜生产的开口模具具有更高的空腔体积V_c，通常为200至600μl。

取决于模具的几何形状，液体聚合物前体的计量加入体积V₁可以在宽范围内变化，但是通常它的范围在约10至约100μl。如果V₁＜V_c，则液体聚合物前体在静态模具中不会达到外围圆形锐缘。在这种情况下，必需旋转开口模具，以润湿开口模具空腔的整个功能化成形内表面。然而，固化期间聚合物前体的收缩，其通常占体积的约20％，将导致开口模具中的液体从外围圆形锐缘缩回。因此，这将导致眼内透镜的形状无用。可以通过以足够高转速旋转开口模具来防止该不需要的现象。固化期间收缩可以用收缩因子C表征，该收缩因子C是固化前后聚合物前体比重(d_m和D_p)的比例：C＝d_m/d_p。

收缩因子C的数值可以在约0.8至接近1的数值之间的宽范围内变化。总之，期望的是，液体聚合物前体的计量加入体积V₁与空腔体积V_c为特定的比例。该填充比例Z＝V₁/V_c的范围在约0.75至约2，有利地在约0.95至约1.5。作为比较，在隐形眼镜的情况下使用的填充比例是Z＜＜0.5，通常为0.05至0.2之间的值。因此可以说明，用于本发明可植入的透镜的填充比例的数值比用于使用旋转浇铸的隐形眼镜生产的数值更高，而相反地，通常用于隐形眼镜的填充比例的数值不可用于本发明的眼内透镜生产的方法。

由于聚合过程不均匀，开口静态模具中形成的聚合物的表面质量通常较差，这导致不均匀收缩并且因此导致表面形变。这在交联聚合情况下特别成问题，其中聚合速率随着粘度、即反应转化率而显著增加。这种反应速率的增加在刚好形成三维连续网络的凝胶点处尤其锐利，其被称为所谓的特洛姆斯多尔夫效应(Trommsforf Effect)。通过模具的旋转，即使以极低的转速，也会显著地限制该不需要的现象。一方面使得速度在空腔的所有不同部分上平衡，另一方面，旋转有助于稳定液面的形状。作为旋转浇铸而不是静态浇铸的结果，二者都会引起极大地改善产品表面的质量。模具旋转形成的离心力将液体聚合物前体在离开开口模具空腔纵轴并朝向开口模具边缘的方向上铺展，直至液体聚合物前体的液面边缘到达开口模具的周围圆形锐缘并且保持与外围圆形锐缘的接触，直至聚合物前体固化，即直至模具填充物的粘度达到前体实际上不再流动并保持与外围圆形锐缘接触下的粘度，甚至在模具的旋转停止的情况下。在交联聚合的情况下，该状态在较低转化率下就已经发生，例如在3-5％的转化率下。

这用图3A至3C图解表示，其中已经参考图1详细描述了本发明的开口模具。该开口模具的空腔是通过开口凹面空腔和过渡开口圆柱形空腔的组合产生的。

图3A表明了填充比例Z＜1的情况，其中开口模具的空腔体积V_c高于液体聚合物前体的计量加入体积V₁。液体聚合物前体占据开口静态模具中的静态表面S，以及模具在使得液体前体的液面到达外围圆形锐缘的速度下旋转时的表面R。从图3A明显可看出，液体的初始凸面弯月面改变为凹面。只要Z＝V₁/V_c＜1，则开口模具的转速必须相对较高而且制造的眼内透镜的前表面将是具有负屈光力的凹面。随着开口模具转速的增加、随着开口模具空腔的外围直径D的增加、随着收缩因子C的降低以及随着填充比例Z＝V₁/V_c的降低，眼内透镜前壁的凹度将增加，并且透镜的整体正屈光力将随之降低。

图3B表示填充比例Z＝1的情况，因此液体聚合物前体的计量加入体积V₁完全等于开口模具的空腔体积V_c。在这种情况下，静态的平面表面S将在静态开口模具中形成。在围绕开口模具纵轴的平缓旋转期间，旋转表面R在表面中心具有稍凹的弯月面，并且表面边缘稍微超出开口模具外围圆形锐缘。在这种情况下，旋转表面R具有拐点。选择开口模具的旋转速度，使得保证液体聚合物前体和外围圆形锐缘的接触但是该过程中液体聚合物前体不溢出外围圆形锐缘。所选择的开口模具的转速将取决于许多参数，其中特别是空腔的体积V_c、液体聚合物前体的计量加入体积V₁、固化前后液体前体的比重、液体前体的表面张力、和功能化成形内壁与开口模具空腔的液体聚合物前体之间的润湿角。聚合期间，液面的凹度将因收缩而变得更为显著，并且由此形成了稍微凸/凹的可植入透镜。

在填充比例Z＝V₁/V_c＞1并且Z·C＝1的情况下，则以开口模具的低转速可以获得眼内平面/凸面镜，其具有近似零屈光力的前侧面。开口模具的转速增加将得到眼内透镜的凹面前壁，其对整体屈光力的贡献为负。这些条件对于眼内透镜是特定的，因为在隐形眼镜生产期间它们不能出现。

随着开口模具转速增加、随着空腔的外围直径D的增加、随着收缩因子C的降低、并且随着填充系数Z＝V₁/V_c的降低，眼内透镜的前面将降低凸度并且可能增加凹度，这也将降低它的正屈光力。

图3C表示填充比例Z＞1的情况，因此其中液体聚合物前体的计量加入体积V₁高于开口模具空腔的体积V_c。如果模具表面没有被液体聚合物前体润湿或至少被液体聚合物前体润湿较差，则即使在这种情况下液体聚合物前体也不会溢出超过开口模具的外围圆形锐缘。凸面弯月面将形成，并且液体聚合物前体将到达静态表面S。只要保持条件Z·C＞1，则通过聚合或交联将形成双凸面眼内透镜。在开口模具沿着纵轴旋转期间，液体聚合物前体的液面将改变其外形，并且将到达旋转表面R，而在开口模型的更高转速下，将会形成平面的或甚至是略凹的中央区。在这种情况下，开口模具低转速下的液体聚合物前体的液面，会像在开口模具的零转速下那样，基本上形成为具有已经陈述的高球面畸变的扁平椭球体。提高开口模具的转速将导致降低眼内透镜中央区的凸度，甚至可以获得眼内透镜中央区的平面度或凹度。这导致在该关键的中央区域内透镜的球面畸变降低。

这示意描述于图4中，其中存在基本上已经在图2中描述了的开口模具的图片，并且该开口模具的空腔通过开口凹面空腔和过渡开口截头锥体的组合来形成。在开口模具的低转速下，液体聚合物前体的表面将呈现为旋转表面R₁，在开口模具的中等转速下为旋转表面R₂，在该模具的高转速下为旋转表面R₃。最高可使用的开口模具转速受开口模具腔边缘处的离心力限制，该力不能超出液体聚合物前体由于其表面张力产生的内聚力。如果超出该最高可使用的开口模具转速，将导致液体聚合物前体溢出外围圆形锐缘，并且模具的内容物将变得不可用。出现液体聚合物前体溢流的开口模具转速是临界参数，其数值对于每个给定的单独开口模具和每个给定的特定聚合物前体是特定的。

在开口模具中浇铸期间的旋转产生许多优点。尤其是，它改善了在中间圆形凹面边缘区域液体聚合物前体对开口模具的填充。因为制造模具的材料不容易被液体聚合物前体润湿，并且这种差的浸润性对于用外围圆形锐缘保持正的弯月面来说是需要的，在插入的圆形边缘区域中的开口模具区域在静态浇铸期间具有捕获气泡的倾向，这防止制造的眼内透镜产生连续的锐利中间凸面边缘。该由开口模具空腔的中间圆形边缘形成的中间凸面边缘对眼内透镜的功能是重要的，因为它防止细胞沿着透镜迁移，并限制缩写为PCO(后囊浑浊；植入后后囊混浊)的现象的出现，该现象将在下文中详述。开口模具的旋转产生离心力，该力作用于空腔的功能化内表面并因此有助于利用该区域的液体前体迫使气体排出。因此，与通过静态浇铸制造的透镜的情况相比，旋转浇铸可以形成更锐利的眼内透镜中间边缘。隐形眼镜模具根本不具有插入的圆形边缘，因为在隐形眼镜的情况下，相应的透镜的锐利插入边缘是非常不需要的。

此外，开口模具的旋转改善眼内透镜的外围边缘的质量，其由开口模具空腔的外围圆形锐缘形成，并且是眼内透镜生物相容性需要的。液体聚合物前体通常具有不完全到达开口模具外围圆形锐缘的趋势，这尤其会在填充比例Z的较低值和制造开口模具的材料的低浸润性下出现。这导致形成眼内透镜的不规则锯齿状的外围边缘，这是眼内透镜所需功能所不允许的。作用于开口模具空腔的功能化成形内表面的由模具旋转引起的离心力，将把液体聚合物前体表面的整个边缘推至开口模具的外围圆形锐缘位置，即使是在开口模具的低转速下，其以决定性的方式对眼内透镜的外围边缘所需质量的获得作出贡献。

开口模具的旋转还对弯月面的形状有正的影响，因为它将部分液体聚合物前体从中央区移动进入周围区域，并且因此使眼内透镜前侧面的中央光学区域变平。这样一来，将使眼内透镜前侧面的球面畸变变小，特别是在关键的中央光学区域。

开口模具的旋转改变眼内透镜前侧面的中央曲率并且因此也改变其屈光力。基于此，一种类型的开口模具可以用于制造各种屈光力的眼内透镜，这降低了制造成本。

开口模具的旋转还改善了透镜前侧面的光学质量，因为它形成更均匀的引发条件，特别是在光引发的情况下，它因此防止开口模具内容物的不均匀收缩，该不均匀收缩将导致制造的眼内透镜表面不规则。

开口模具的旋转速度可以在浇铸过程的各个阶段中改变。例如，旋转在开始时可以较慢且旋转轴不需要是竖直的，这将实现液体聚合物前体更均匀地润湿开口模具空腔的功能化成形内表面，并且将有助于沿着开口模具空腔的功能化成形内壁均匀地铺展。然后，可以加速旋转以获得所需弯月面形状，或者在液体聚合物前体的整个液面边缘到达开口模具外围圆形锐缘而且通过聚合和/或交联带来的液体聚合物前体增加的粘度已经使液体聚合物前体液面边缘的这个位置稳定的情况下，旋转可以减慢并且甚至可以停止。

旋转浇铸可以在例如美国专利US4517138、US4517139、US4517140、US5300262、US5435943、US5395558、US5922249和US5674283中所述的多种开口模具中以及利用用于旋转浇铸隐形眼镜的改进设备进行。

固化液体聚合物前体后，近乎完成眼内透镜的制造。与其它制造眼内透镜的制造方法相反，本发明方法不需要对得到的眼内透镜进行机械加工，例如车削、铣削、锉削和抛光。根据本发明，眼内透镜基本上可以在一个制造步骤制成而不接触人手。这是本发明方法的重要的优点，因为这样一来改善了它的生物相容性，并降低了损伤表面或污染眼内透镜的可能性。

可以选择制造开口模具的材料，使得它与得到的交联聚合物具有低粘性。在这种情况下，可以在没有之前的水合作用的情况下将制造的眼内透镜从模具移出。然而，这给眼内透镜特别是其精密的边缘带来了风险，该精密的边缘可由于脱水材料的易碎性而容易损伤。因此，直接在制造眼内透镜的开口模具中水合制成的眼内透镜是有利的。水合作用将软化眼内透镜，此外它还将降低其与开口模具空腔的功能化成形内壁的粘性，因此眼内透镜自己就可从模具分离。

然后，利用萃取、利用为各种类型的可植入材料开发的常用方法，可以使眼内透镜除去剩余单体和其它杂质。眼内透镜还可以进行对其表面的化学改性，以进一步改善其例如尤其是生物相容性和对组织的粘性的性能。这种表面改性中的一种可能是描述于例如美国专利US3895169、US4997441、US5080683、US5158832和US5939208中的使用碱性或酸性催化剂进行部分表面水解。

最后包装眼内透镜，并利用合适的方法例如蒸汽消毒法进行消毒。

本发明方法可以用于制造各种类型的可植入的眼内透镜，例如设计成能植入眼后房的眼内透镜、设计成植入眼前房的眼内透镜、或设计成能植入基质的眼内透镜。可以利用各种类型的交联聚合物制造上述眼内透镜。完美地利用了本发明提供的优点并因此为患者同时提供大量优点的特别有利的可植入透镜，其特征至少在于以下特性中的一些。

·光学区域具有大直径，通常为6至9mm。较大的光学区域具有较大的视觉优点，特别是在晚上，当虹膜扩大并且小光学区域的边缘落入现有技术制成的透镜中的光路时，会引起反光、太多的光造成的眩目、丧失对比度、或其它不需要的效应。

·非球面的多焦点光学器件在中间具有最大的正屈光力，在到边缘的方向上逐渐下降。这类光学器件补偿球面畸变，具有较高的深度知觉，可以产生假性调节(pseudo-accommodation)，特别是在较差光线条件下调节远距离视觉。

·眼内透镜的平滑、连续凸面后侧面很好地配合到原始晶状体的后囊。这有助于保持后囊自然地拉紧，并降低植入后后囊浑浊的发生率。

·除外围边缘和可能的中间边缘以外，眼内透镜的整个表面是连续的，即没有间断及隆起。这改善了透镜的光学性能和生物相容性。

·眼内透镜的与后囊接触的锐利和不间断的中间隆起，限制细胞迁移进入透镜和囊之间的空间，因此它降低了后囊在植入后浑浊化的发生率。

·眼内透镜的轴向可变形性。因为其形状，眼内透镜可以利用包含睫状体、小带和玻璃体的眼内部结构的前部反压而变形，因此可以改变其表面的曲率，并使得可以模拟眼部的自然调节。现有技术中的其它形状的眼内透镜不具有这样的能力，并且必须取决于其前后方向上的位移；因此在该情况下假性调节能力显著较差。

·眼内部平衡状态下液体具有相对较高的水含量。在这些条件下，水含量高于30质量％，并且有利地高于40质量％。高的水含量使得在形变期间能够发生脱水并因此产生折射率梯度，这进一步增加了屈光力并有助于假性调节。高的水含量还降低透镜的表面反射率，增加其生物相容性，并且在部分或全部脱水状态下，能够通过较小的外科开口将其植入。

·聚(甲基丙烯酸羟乙酯)类型的水凝胶包含羧基，特别是交联共聚物包含甲基丙烯酸2-羟乙酯和甲基丙烯酸。羧基的含量有利地为0.25至7mol％，特别有利地为0.3至3mol％。即使通常认为甲基丙烯酸不合乎隐形眼镜或眼内透镜需要，因为它结合Ca²⁺并引起钙化，但本发明范围内显示出完全相反的情况。发现羧基抑制钙化，这可以在某些水凝胶中观察到，并且整体上它们改善水凝胶的生物相容性。羧基可以在水凝胶的制备期间，基础单体与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚合期间引入水凝胶，或者它可以通过利用部分水解酯基而在已经完成的水凝胶中产生。可以用酸或碱来催化水解。

在本说明下列部分中，本发明将利用其具体实施的实施例来进一步阐明。这些实施例仅用于展示本发明，它们不以任何方式不限制本发明的范围，因为权利要求和本说明书的内容清楚明确地界定了本发明的范围。

实施例

实施例1(对比)

为了生产眼内透镜，使用开口模具，该开口模具在图5中以剖面图示意描绘并且具有下列参数：

边缘处的直径D＝7.75mm

矢形深度S＝1.34mm

中心曲率半径Rc＝3.50mm

中心以外的曲率半径Rmc＝9.10

过渡开口圆柱形空腔的高度Hv＝0.05mm

角α1＝135°，

角α2＝90°，

空腔体积Vc＝37.1μl，

以及具有以下按重量计组成的单体溶液：

丙烯酸-2-羟甲酯98.6％、

二甲基丙烯酸乙二醇酯0.25％、

二甲基丙烯酸二甘醇酯0.1％、

二甲基丙烯酸三甘醇酯0.1％、

甲基丙烯酸0.4％、及

碳酸二异丙酯(diisopropylcarbonate)0.5％

将该基础单体混合物与丙三醇以9重量单位的单体混合物比1重量单位的丙三醇的比例来混合。用氩气吹扫得到的单体混合物2分钟后，将45μl上述单体混合物填充上述定义的开口模具空腔。然后将具有单体混合物的开口模具在不旋转该开口模具的情况下在6小时下加热至70℃。在从开口模具除去之前，检查得到的硬干凝胶眼内透镜。其弯月面的中心部分由于收缩的影响而部分凹陷并稍有波纹。波纹不均匀并具有同心圆或摺状的形式。眼内透镜的边缘有些不均匀并部分变形，并具有引入的气泡。用1％的碳酸氢钠溶液使眼内透镜在开口模具中膨胀，然后将其从开口模具除去并在过量的0.9％的氯化钠溶液中萃取10次。最后一次萃取后，眼内透镜内部的水含量至42重量％，并且在均匀膨胀的眼内透镜中，尺寸如下：直径8.9mm、中心厚度1.4mm。

在NIKON PL2仪器上测量眼内透镜的光强度，在该过程期间将眼内透镜浸渍在等渗压的盐溶液中及3mm孔径下。即使在可获得的最佳眼内透镜的聚焦下，由于眼内透镜的光学表面变形，测量叉丝(measuring cross-hair)也会变模糊，因此不能以足够的精度进行测量。屈光力的最佳估计量是+15屈光度。

实施例2(本发明)

重复实施例1的过程，然而，不将丙三醇加入基础单体混合物，并在聚合的第一小时，以30rpm的速度旋转具有单体混合物的开口模具，然后停止模具的旋转并在静态条件下将聚合再继续6小时。由于上述聚合，仅一小时后，单体混合物的弯月面固化成为光滑的微凹面，并且即使在随后的在不旋转开口模具下完成的最终聚合(finishing polymerization)后也不改变。如此得到的眼内透镜的边缘是锐利的并且是明确限定的，在20x的放大率下没有可见缺陷。眼内透镜具有9.4mm的水合状态直径，且中心厚度为1.6mm。眼内透镜的屈光力容易测量，并且聚焦模式(focusing pattern)是清晰且明确的。屈光力是+14.75屈光度。

实施例3(本发明)

调整实施例1的单体混合物，使其丙三醇的含量增至其20质量％，并且将35μl的该混合物计量加入开口模具空腔。在室温下且旋转轴的倾角为与垂直方向成30°下，开口模具的转速首先设置为5rpm，然后将该速度保持5分钟。然后温度升至70℃，并将选转轴改变为垂直位置，并将旋转速度提高至360rpm。单体混合物的表面边缘升高至开口模具的外围圆形锐缘，并且开口模具在这些条件下、在保护氮气氛下旋转6小时。其它方法步骤与实施例1中所述的相应步骤相同。如此得到的水合眼内透镜具有凸面/凹面形状，直径8.5mm，矢形深度1.2mm，且屈光度值为+12.5屈光度。

Claims (20)

1.由液体聚合物前体制成的可植入的平面/凸面、双凸面、平面/凹面或凸面/凹面透镜的制备方法，其中所述液体聚合物前体能够通过在开口模具中聚合和/或交联转化成透明的固态聚合物状态，所述模具具有通过外围圆形锐缘而与开口模具的其余表面分隔开的功能化的成形内表面，该功能化的成形内表面不能被所述液体前体润湿或完全润湿，其中：

a)将所述液体聚合物前体以下述量计量进入开口模具，在该量下，与开口模具内表面接触的该液体前体的表面边缘位于开口模具的外围圆形锐缘之下或到达该外围圆形锐缘，并且所述液体聚合物前体的至少部分表面将突出到开口模具外围圆形锐缘限定的平面之上，或所述液体前体的至少部分表面在该平面内，或所述液体聚合物前体的整个表面位于该平面之下，同时在这种情况下将液体聚合物前体以总是高于获得相同直径隐形眼镜所需的液体聚合物前体的量计量加入开口模具，

b)然后将包含液体聚合物前体的开口模具围绕其纵轴以下述速度旋转，在该速度下，液体聚合物前体表面的边缘到达开口模具外围圆形锐缘，液体聚合物前体与开口模具的整个内表面接触，并且液体聚合物前体的表面位于外围圆形锐缘限定的平面内，或者高于或低于该平面，

c)将该液体聚合物前体暴露于下述固化条件下，在该条件下液体聚合物前体能够通过聚合和/或交联转变为透明的固态聚合物；

d)在所述固化条件下以所述速度继续旋转开口模具，至少直到聚合和/或交联的液体聚合物前体的表面边缘到达开口模具的外围圆形锐缘的时候，即使模具旋转减慢或停止；

e)然后任选减慢或停止开口模具的旋转；

f)将开口模具的内容物在上述固化条件下的暴露至少继续到获得所述转变，

g)从开口模具除去可植入的透镜。

2.权利要求1的方法，其中所述液体聚合物前体包含至少一种单体，该单体具有至少一个通过自由基聚合的可聚合双键。

3.权利要求2的方法，其中所述自由基聚合是通过包含过氧键或偶氮键的引发剂的裂解来引发的。

4.权利要求2的方法，其中所述自由基聚合是通过在放射性或电磁辐射的作用下或在加速电子的作用下产生的自由基来引发的。

5.权利要求2、3或4的方法，其中所述具有至少一个可自由基聚合双键的单体包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸的衍生物。

6.权利要求5的方法，其中所述丙烯酸和/或甲基丙烯酸的衍生物的至少一种是多羟基化合物与至少两分子的丙烯酸和/或甲基丙烯酸的酯。

7.权利要求5的方法，其中所述丙烯酸和/或甲基丙烯酸的衍生物的至少一种是丙烯酸的或甲基丙烯酸的盐。

8.权利要求2的方法，其中具有至少一个通过自由基聚合的可聚合双键的单体的至少一种包含能够吸收范围在190至500nm之间的电磁辐射的官能团。

9.权利要求8的方法，其中具有至少一个通过自由基聚合的可聚合双键的单体的至少一种包含能够吸收范围在300至400nm之间的电磁辐射的官能团。

10.权利要求8的方法，其中能够吸收电磁辐射的官能团衍生自二苯甲酮或苯并三唑。

11.用于实施权利要求1的方法的开口模具，其中它包含由功能化的成形内表面限定的开口凹面空腔，该内表面结束于圆形的外围锐缘，该锐缘位于垂直于开口凹面空腔纵轴的平面内并具有5至10mm的直径，其中所述开口凹面空腔穿过在中间圆形边缘之上的开口模具的上部，进入外围圆形锐缘和中间圆形边缘之间限定的过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔，其中，中间圆形边缘为圆形并处于平行于外围圆形锐缘所在平面的平面中，并且，其中所述开口凹面空腔的功能化成形内表面具有由部分锥形截线沿着开口凹面空腔纵轴的旋转限定的形状，所述锥形截线由公式Y＝-a+(a/b)*(b²+X²)^0.5限定，其中a＝R_c·(1+h)²且b＝R_c·(1+h)，其中R_c是中心曲率半径，且h是限定非球面性的参数，其选自-0.75至+1之间。

12.权利要求11的开口模具，其中所述中心曲率半径R_c选自2至20mm之间。

13.权利要求12的开口模具，其中所述中心曲率半径R_c选自2.5至5mm之间。

14.权利要求11的开口模具，其中所述外围圆形锐缘具有直径为7至9mm的圆形形状。

15.权利要求11的开口模具，其中所述过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔的高度等于0.01至0.2mm。

16.权利要求15的开口模具，其中所述过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔的高度等于0.03至0.0gmm。

17.权利要求11的开口模具，其中所述开口凹面空腔的体积，或可选地，开口凹面空腔和过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔的结合体积等于15至175μl。

18.权利要求17的开口模具，其中所述开口凹面空腔的体积，或可选地，开口凹面空腔和过渡开口圆柱形或截头锥体形空腔的结合体积等于25至55μl。

19.权利要求11的开口模具，其中它由不可被所述液体聚合物前体润湿或仅被所述液体聚合物前体不完全润湿的聚合塑料形成。

20.权利要求19的开口模具，其中所述聚合塑料是聚烯烃。

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