CN102460223B - 生物医学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了从一种混合物的聚合产物形成的例如接触镜的生物医学装置，该混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，所述亲水性聚合物包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体。

Description

生物医学装置
技术领域
本发明通常涉及生物医学装置，如眼镜片。
背景技术
生物医学装置，例如接触镜，由各种聚合材料制造而成，包括刚性透气性材料、软性弹性材料和柔软的水凝胶材料。现在市售的接触镜大多由柔软的水凝胶材料制成。水凝胶是一种交联的聚合体系，它一般能够吸收和保持10重量百分比至80重量百分比(特别是20至70百分比)的水分。水凝胶镜片一般通过聚合形成镜片用的单体混合物来制备，所述单体混合物包含至少一种亲水性单体，例如甲基丙烯酸羟乙酯、N，N-二甲基丙烯酰胺，N-乙烯基-2-吡咯烷酮、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸。在硅氧烷水凝胶镜片的情况下，含硅氧烷的单体与亲水性单体共聚。忽略其含水量，水凝胶和非水凝胶的甲硅烷氧基化和/或氟化接触镜趋于具有相对的疏水性、非可润湿的表面。
在生物医学装置领域，例如接触镜，如透氧性、润湿性、材料强度和稳定性的各种物理性能和化学性能是必须仔细平衡的一些因素，以提供适用的接触镜。例如，角膜是通过与大气接触得到氧的供给，因此良好的透氧性对某些接触镜材料是一个重要特性。润湿性也很重要，因为如果镜片不足够润湿，则它不能保持润滑，就不能被舒适地佩戴于眼睛上。因此，最佳的接触镜应至少具有优异的透氧性和优异的泪液润湿性。
硅氧烷镜片的一个问题是硅氧烷链会在镜片表面形成疏水区域。这会对润湿性、眼球的运动和佩戴者的舒适度产生不利的影响。
减轻该问题的一种方法是在硅氧烷水凝胶接触镜的表面涂覆一层亲水性涂层，例如等离子体涂层。
提供改良的生物医学装置是令人期望的，比如具有好的生物相容性的并在长时间佩戴时显现出合适的物理化学特性，例如透氧性、光滑性和可润湿性的接触镜。提供以简单的、成本有效的方式易于制备的改良的生物医学装置也是令人期望的。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，提供一种生物医学装置，其包含一种混合物的聚合产物，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；和(b)一种或多种形成生物医学装置的单体。
根据本发明的第二实施方式，提供一种眼镜片，其包含一种混合物的聚合产物，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含亲水性单元和RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成眼镜片的单体。
本发明所提及的生物医学装置有利地由至少一种或多种亲水性聚合物形成，其包含一个或多个亲水性单元和RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段。含有一个或多个亲水性单元和RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的所述亲水性聚合物是非双亲聚合物，其可以形成具有亲水的或光滑的(或者两者兼具的)表面的生物医学装置。诸如接触镜的生物医学装置的亲水的和/或光滑的表面大体上可防止或限制泪液中的脂肪和蛋白质吸附在眼镜上和防止它们最终被吸收进眼镜内，从而保持接触镜的澄清度。这又保证了其工作质量从而使眼镜佩戴者感觉更为舒适。
具体实施方式
本发明旨在提供用于与人体组织或体液直接接触的生物医学装置。此处使用的术语“生物医学装置”是指设计用于哺乳动物组织或体液之中或者之上，优选地用于人体组织或体液之中或者之上的制品。代表性的生物医学装置的例子包括但不仅限于人工输尿管、隔膜、宫内节育器、心脏瓣膜、导管、假牙衬垫、假肢装置、眼镜片，所述镜片是用于直接放置在眼睛里或者眼睛上，例如，眼内装置和接触镜。优选的生物医学装置是眼科装置，特别是接触镜，最优选的为由水凝胶制成的接触镜。
此处所使用术语“眼科装置”是指放在眼睛内或者眼睛上的装置。这些装置可以提供视力矫正、损伤护理、药物释放、诊断功能、化妆强化或化妆效果以及这些性能的组合。有用的眼科装置包括但不限于眼镜片如软性接触镜(例如软性水凝胶镜片、软性非水凝胶镜片及其类似物)、刚性接触镜(例如刚性透气镜片材料及其类似物)、人工晶状体、覆盖透镜、眼用膜剂、光学插入物等。按本领域技术人员理解，如果镜片可以向后折叠至自身上而不折断，则认为该镜片是软的。
本发明所述的生物医学装置由一种混合物的聚合物形成，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体。此处所用的术语“亲水性聚合物”应当理解成含有极性或带电官能团使其能溶于水的亲水性聚合物。
在一个实施方式中，本发明的生物医学装置含有一种混合物的聚合物，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体。
在一个实施方式中，本发明的生物医学装置含有一种混合物的聚合物，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述一种或多种亲水性聚合物不含有聚碳酸酯嵌段。
在一个实施方式中，本发明的生物医学装置含有一种混合物的聚合物，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述生物医学装置不是热塑性的。
在一个实施方式中，本发明的生物医学装置含有一种混合物的聚合物，所述混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述生物医学装置是水凝胶。
所述的包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的所述一种或多种亲水性聚合物是通过RAFT聚合反应制备的，例如，单体通过一种RAFT机理聚合形成亲水性聚合物，如嵌段共聚物或无规共聚物，其中每个嵌段和整个聚合物的分子量能被精确控制。因此，RAFT聚合反应是一种能够制备具有特定分子结构和低分散度的聚合物的自由基聚合技术。
适用于本发明的RAFT试剂是基于硫-羰基-硫化学，这是本领域普通技术人员所熟知的。RAFT试剂例如可以是含黄原酸酯的化合物、含三硫代碳酸酯的化合物、含二硫代氨基甲酸酯的化合物、或含二硫代酯的化合物，其中每个化合物含有硫-羰基-硫片段。此处可用的一类RAFT试剂的通式如下：
Figure BDA0000120586130000041
其中，x是1或2，Z是取代的氧(如黄原酸根(-O-R))、取代氮(如二硫代氨基甲酸根(-NRR))、取代硫(如三硫代碳酸根(-SR))、取代或未取代的C1-C20烷基或C3-C25不饱和、或者部分或完全饱和的环(如二硫代酯(-R))或含羧酸基团；R独立地表示直链或枝化的取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30环烷基烷基、取代或未取代的C3-C30环烯基、取代或未取代的C5-C30芳基、取代或取代的C5-C30芳基烷基，C1-C20酯基；含醚或聚醚的基团；烷基酰胺基或芳基酰胺基；烷基胺基或芳基胺基；取代或未取代的C5-C30杂芳基；取代或未取代的C3-C30杂环；取代或未取代的C4-C30杂环烷基；取代或未取代的C6-C30杂芳基烷基及其组合。
对于分子剩下的部分，此处使用的烷基的代表性实例包括例如含有1到约30个碳原子(优选的是1到约12个碳原子)不饱和的或者饱和的直链或枝化的含碳氢原子的烷基链自由基，如甲基、乙基、正丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基，亚甲基，亚乙基等。
此处使用的环烷基的代表性实例包括例如具有约3到约30个碳原子(优选的是3-约6个碳原子)的取代或未取代的非芳族的单环系或多环系，如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、全氢萘基、金刚烷基和降冰片烷基(norbornyl)、桥连的环基团或螺二环基团，如任选含有一个或多个杂原子如O和N的螺-(4，4)-壬-2-基-等。
此处使用的环烷基烷基的代表性实例包括例如含有约3到约30个碳原子(优选的是3到约6个碳原子)的取代或未取代的含环自由基，其直接连接到烷基上，该烷基以其上的任意碳连接到单体的主结构上，以此形成一个稳定的结构，如环丙基甲基、环丁基乙基、环戊基乙基及其类似物，其中所述的环可任选地含有一个或多个杂原子如O和N等。
此处使用的环烯基的代表性实例包括例如含有约3到约30个碳原子(优选的是3到约6个碳原子)及至少一个碳-碳双键的取代或未取代的含环自由基，如环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基及其类似物，其中所述环可任选地含有一个或多个杂原子如O和N等。
此处使用的芳香基的代表性实例包括如含有约5到约30个碳原子的取代或未取代的单芳香族自由基或多芳香族自由基，例如苯基、萘基、四氢萘基、茚基、联苯基及其类似物，可任选地含有一个或多个杂原子如O和N等。
此处使用的芳基烷基的代表性实例包括例如如本发明定义的取代或未取代的芳基基团直接与如本发明定义的烷基基团键合，例如-CH2C6H5、-C2H5C6H5等，其中所述的芳基基团可任选地包含一个或多个杂原子如O和N等。
此处使用的酯基的代表性实例包括例如含有1到20个碳原子的羧酸酯等。
此处所用的含醚或聚醚基团的代表性实例包括例如烷基醚、环烷基醚、环烷基烷基醚、环烯基醚，芳醚、芳基烷基醚，其中烷基、环烷基、环烷基烷基、环烯基、芳基和芳基烷基如本发明所给定义。代表性的含醚或含聚醚的基团包括氧化烯、聚(氧化烯)类，如氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯、聚(氧化乙烯)、聚(乙二醇)、聚(氧化丙烯)、聚(氧化丁烯)和其混合物或共聚物，醚或聚醚的一般分子式-(R2OR3)t，R2是一个价键，如本文定义的取代或未取代的烷基、环烷基或芳基，R3是如本文定义的取代或未取代的烷基，环烷基或芳基，t至少是1，如-CH2CH2OC6H5和CH2-CH2-CH2-O-CH2-(CF2)z-H(z为1到6)、-CH2CH2OC2H5等。
此处使用的含有烷基酰胺或芳基酰胺基团的代表性实例包括例如通式为-R4C(O)NR5R6的酰胺化合物，其中R4、R5、R6独立地是C1-C30的碳氢化合物，如R4可以是亚烷基、亚芳基、环亚烷基，R5和R6可以是如本发明定义的烷基、芳基和环烷基等。
此处使用的含有烷基胺或芳基胺的基团的代表性实例包括例如通式为-R7NR8R9的胺基化合物，其中R7是C2-C30的亚烷基、亚芳基、环亚烷基，R8和R9独立地是C1-C30的碳氢化合物，如本文定义的烷基、芳基和环烷基。
此处使用的杂环状环基团的代表性实例包括例如取代或未取代的稳定的3至约30元环自由基，其包含碳原子和1至5个杂原子例如氮、磷、氧、硫和其混合。适用于本发明的杂环状环基可以是单环体系、二环体系或三环体系，其可以包括稠合的、桥接的或螺旋的环体系，而且杂环状环基中的氮、磷、碳、氧或硫原子可任选地被氧化至各种氧化态。此外，氮原子可任选地被季胺化，且环基可部分地或完全地饱和(如杂芳香基或杂芳基芳香基)。这种杂环状环自由基的实例包括但不限于氮杂环丁烷基、吖啶基、苯并间二氧杂环戊烯基、苯并二噁烷基、苯并呋喃基、咔唑基、噌琳基、二氧戊环基、吲嗪基、萘啶基、全氢吖庚因基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、2，3-二氮杂萘基、吡啶基、蝶啶基、嘌呤基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、异喹啉基、四唑基、咪唑基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、哌啶基、哌嗪基、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基、2-氧代吖庚因基、吖庚因基、吡咯基、4-哌啶酮基、吡咯烷基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、噁唑基、噁唑啉基、噁唑烷基、三唑基、茚满基、异噁唑基、异噁唑烷基、吗琳基、噻唑基、噻唑啉基、噻唑烷基、异噻唑基、奎宁环基、异噻唑烷基、吲哚基、异吲哚基、二氢吲哚基、异二氢吲哚基、八氢吲哚基、八氢异吲哚基、喹啉基、异喹啉基、十氢异喹啉基、苯并咪唑基、噻二唑基、苯并吡喃基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、吠喃基、四氢吠喃基、四氢吡喃基、噻吩基、苯并噻吩基、硫代吗琳基、硫代吗琳基亚砜、硫代吗琳基砜、二氧杂磷杂环戊烷基(dioxaphospholanyl)、噁二唑基、苯并二氢吡喃基、异苯并二氢吡喃基等和它们的混合物。
此处使用的杂芳基的代表性实例包括例如本发明定义的取代或未取代的杂环状环自由基。杂芳基环自由基可以在任一能产生稳定结构的杂原子或碳原子处连接至主结构。
此处使用的杂芳基烷基的代表性实例包括例如直接键合至本发明定义的烷基的本发明定义的取代或未取代的杂芳基环基。杂芳基烷基可以在任一能产生稳定的结构的杂原子或碳原子处连接至主结构。
此处使用的杂环基的代表性的实例包括例如本发明定义的取代或未取代的杂环状环基。杂环状环基可以在能产生稳定的结构的任一杂原子或碳原子处连接至主结构。
此处使用的杂环烷基的代表性的实例包括例如本发明定义的取代或未取代的杂环状环基直接地键合至本发明定义的烷基。杂环烷基可以在所述烷基中任一产生稳定的结构的碳原子处连接至主结构。
“取代的氧基”、“取代的氮基”、“取代的硫基”、“取代的烷基”、“取代的亚烷基”、“取代的环烷基”、“取代的环烷基烷基”、“取代的环烯基”、“取代的芳基烷基”、“取代的芳基”、“取代的杂环状环”、“取代的杂芳基环”、“取代的杂芳基烷基”、“取代的杂环烷基环”、“取代的环”中的取代基可以相同或不同，且包括一种或多种取代基如氢、羟基、卤素、羧基、氰基、硝基、氧代(＝O)、硫代(＝S)、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳基烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环烷基环、取代或未取代的杂芳基烷基、取代或未取代的杂环状环基等。
在一个实施方式中，x是2，以及R是如上定义的含醚或聚醚的基团。例如，RAFT试剂可通过下列通用路线合成。
Figure BDA0000120586130000081
此处使用的另一种RAFT的通式如下：
其中x和Z与之前所述具有相同的含义以及R10是一个取代或未取代的含羧酸的基团。
此处使用的含羧酸的基团的代表性实例包括例如通过链接基团连接到分子上的其余部分上的羧酸基团，例如通式-R11C(O)OH，其中R11为键，如本发明定义的取代或未取代的亚烷基，取代或未取代的环亚烷基，取代或未取代的环烷基亚烷基，取代或未取代的亚芳基或取代或未取代的芳基亚烷基，例如-CH(Ar)(C(O)OH)，-C(CH3)(C(O)OH)等，其中所述羧酸基团可以连接至取代基团或直接连接至亚烷基基团、环亚烷基基团、环烷基亚烷基基团，亚芳基基团或芳基亚烷基基团。
此处使用的RAFT试剂的代表性实例包括但不限于苄基十二烷基三硫代碳酸酯、乙基-2-(十二烷基三硫代羰基)丙酸酯、S-仲丙酸O-乙基黄原酸酯(S-sec propionic acid O-ethyl xanthate)、α-乙基呫吨基苯基乙酸、乙基α-(o-乙基呫吨基)丙酸酯、乙基α-(乙基呫吨基)苯基乙酸酯、乙基2-(十二烷基三硫代羰基)苯基乙酸酯、乙基2-(十二烷基三硫代羰基)丙酸酯、2-(十二烷基硫代羰基硫醇)丙酸等及其混合物。
用于形成RAFT试剂的有机化学没有特别的限定，在本领域技术人员理解的范围内都可以。此外下面的实例提供了参考。例如如下方案I-III示例的RAFT试剂的制备。
方案I
Figure BDA0000120586130000101
方案II
Figure BDA0000120586130000102
方案III
Figure BDA0000120586130000103
除了RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段外，此处所述的亲水性聚合物还包含一个或多个亲水性单元。一般来说，亲水性单元衍生自至少一种亲水性单体。适合的亲水性单体包括，如N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺等的丙烯酰胺类；如N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基乙酰胺等的乙酰胺类；如N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺等的甲酰胺类；如N-乙烯基-2-吡咯烷酮等的环内酰胺类；如2-羟乙基甲基丙烯酸酯、2-羟乙基丙烯酸酯等的(甲基)丙烯酸酯化的醇类；(甲基)丙烯酸改性聚(乙二醇)等；如甲基丙烯酸、丙烯酸等的烯键式不饱和羧酸及其混合物等。
在一个实施方式中，含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的亲水性共聚物还可包含衍生自具有开环反应官能度的烯键式不饱和可聚合单体的亲水性单元。这些单体可包括一个或多个开环活性基团，例如吖内酯、环氧树脂、酸酐等。适合的具有开环反应官能度的可聚合单体包括，但不仅限于甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、马来酸酐、衣康酸酐等及其混合物。衍生自具有开环反应官能度的烯键式不饱和可聚合单体的单元可以和亲水性共聚单体共聚产生亲水性聚合物。与具有开环反应官能度的单体共聚以形成用于制备生物医学装置的亲水性聚合物的共聚单体的非限制性实例包括上述提到的那些，优选其中的二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和/或N-乙烯基吡咯烷酮。或者，衍生自具有开环反应官能度的烯键式不饱和可聚合亲水性单体的单元可参与开环反应，例如，通过与水水解在所得的亲水性聚合物中形成亲水性单元。
在一个实施方式中，含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的亲水性聚合物还包括衍生自烯键式不饱和可聚合烷氧基化聚合物的单元。适合的烯键式不饱和可聚合烷氧基化聚合物包括，例如可聚合的聚乙二醇，其分子量可达到例如约1000，如CTFA名称为PEG-200、PEG-400、PEG-600、PEG-1000的那些聚乙二醇及其混合物。代表性的实例包括PEG-200甲基丙烯酸酯、PEG-400甲基丙烯酸酯、PEG-600甲基丙烯酸酯、PEG-1000甲基丙烯酸酯等及其混合物。
在一个实施方式中，衍生自烯键式不饱和可聚合的烷氧基化聚合物的单元尺寸的范围变化很广，如单元数量范围可从2到约225，以及优选地从约5到约25。
在一个实施方式中，含一个或多个RAFT试剂的硫-羰基-硫片段的亲水性聚合物也可包含从受保护单体得到的单元，如氮保护单体、乙烯基乙酸酯的乙酸酯保护单体等。在一般情况下，氮保护单体(NPM)指有一个氨基基团被一个氮保护基团保护。本文中所使用术语“氮保护基团”是指和氮原子相连以防止该氮原子参加聚合反应的基团，虽然根据本发明仲氨基团可以被保护，但在大多数实施方式中被保护的氨基基团在随后的去保护中提供了一个伯胺基团。
适合的氮保护基团包括但不限于：(a)分子式为C(O)O-R′的“氨基甲酸酯型”基团，其中R′是一种芳香族或脂肪族烃基团，可以任选地被取代的，并与它所连接的氮原子形成氨基甲酸酯基团；(b)分子式为-C(O)-R″的“酰胺型”基团，其中R″是例如甲基、苯基、三氟甲基等，并与它所连接的氮原子一起形成酰胺基团；(c)分子式为-SO2-R″′的“N-磺酰”衍生物基团，其中R″′是例如甲苯基、苯基、三氟甲基、2，2，5，7，8-五甲基苯并二氢吡喃-6-基-，2，3，6-三甲基-4-甲氧基苯等。
氮保护基团的代表性实例包括但不仅限于苄氧基羰基(CBZ)、对-甲氧基苄氧基羰基，对-硝基苄氧基羰基、叔丁氧基羰基(t-BOC)、9-芴基甲氧基羰基(Fmoc)，2-氯苄氧基羰基，烯丙氧基羰基(alloc)，2-(4-联苯基)丙基-2-氧羰基(Bpoc)、1-金刚烷氧羰基、三氟乙酰基、甲苯磺酰等。
在一个实施方式中，t-Boc保护的单体实例包括2-(2-(叔丁氧基羰基氨基)乙酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(2-(叔丁氧基羰基氨基)乙酰氨基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(叔丁氧基羰基氨基)乙基甲基丙烯酸酯、叔丁基2-(乙烯氧基羰氧基)乙基氨基甲酸酯、2-(叔丁氧基羰基氨基)乙基-N-乙烯基氨基甲酸酯、3-(2-(叔丁氧基羰基氨基)乙酰氧基)-2-羟丙基、N-(叔丁氧基羰基)-L-谷氨酸甲基丙烯酰氧基乙基酯、2-(叔丁氧基羰基氨基)-6-(3-(2-(甲基丙烯酰氧)乙基)脲基)己酸、2-(叔丁氧基羰基氨基)-3-(甲基丙烯酰氧)丙酸、2-(叔丁氧基羰基氨基)-6-甲基丙烯酰胺己酸等。
在亲水性聚合物中的氮保护基团可采用化学领域众所周知的方法在聚合反应后去除。用氮保护基团保护氨基氮原子和在特定的反应后对氨基的氮原子去保护的技术在化学领域是众所周知。例如Greene等1991年JohnWiley&Sons出版社出版的Protective Groups in Organic Synthesis和美国临时专利申请61/113736、61/113739、61/113742和61/113746，这些文献的全文通过引用的方式结合入本文。例如，NPM可以通过一个氮保护氨基酸或氨基醇和含有与相应的酸或醇基团有反应性的基团的烯键式不饱和化合物反应来制备。在一些实施方式中，氮保护的氨基酸可能还含有未保护的氨基或羟基，该氨基或羟基分别是和烯键式不饱和基团连接的反应位点。如果氮保护氨基酸有多个可用的和烯键式不饱和基团连接的活性位，会得到具有两个或多个烯键式不饱和基团的NPM单体。
作为本领域的人员很容易理解，在“保护”或“屏蔽”下这些单体一般是疏水性的。为了更具极性和亲水性，所述的保护基团(例如T-Boc单体的情况下)需要从单元中去除，这会使得所述的生物医学装置本性上变得更亲水并且该材料可保留更多的水。去除保护基团的方法在本领域熟练技术人员可知范围内。
通常，亲吸水性单元的尺寸可广泛变化，例如，单元的数量可以从10到约3000，优选地是从约50到约1000。
所得到的亲水性聚合物可以是均聚物，嵌段共聚物和无规共聚物。所述亲水性聚合物的平均分子量从约1000到约300000，和约10000到约100000。
如上所述的制备含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的亲水性聚合物的方法是本领域技术人员可知范围内的。此外下面的实例给出了充足的指导。制备亲水性聚合物的代表性方案见下面的方案IV-VI。
方案IV
其中a是从约10到约2700。
方案V
Figure BDA0000120586130000151
其中x是从约15到约3000，y是从约1到约250。
方案VI
Figure BDA0000120586130000161
其中x是从约12到约3000，以及y是从约1到约250。
混合物中用以聚合形成本发明的生物医学装置的一种或多种共聚单体可包括形成常规生物医学装置的单体或形成人工晶状体的单体。在此所用的术语“单体”或“单体的”及类似术语指可在自由基聚合中聚合的相对低分子量的化合物，同时高分子量化合物指的是“预聚合物”或“大分子单体”等相关术语。一般情况下，形成生物医学装置的共聚用单体包含至少一个可聚合基团。在一个实施方式中，合适的共聚单体包括疏水性单体、亲水性单体等及其混合物。
亲水性共聚单体的代表性实例包括，但不仅限于不饱和的羧酸类，比如甲基丙烯酸和丙烯酸；甲基丙烯酸取代的醇类和多元醇类，比如2-羟乙基甲基丙烯酸酯、2-羟乙基丙烯酸酯、甘油基甲基丙烯酸酯等；乙烯基内酰胺类，比如N-乙烯基吡咯烷酮等；和(甲基)丙烯酰胺类，比如甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺等及其组合。进一步的实例是在美国专利号5070215中公开了的的亲水性碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体和在美国专利号4910277公开了的亲水性恶唑酮单体。其它合适的亲水性单体是本领域技术人员知道的。亲水性单体在混合物中所占的量为基于混合物总重量的约0.1至约90重量百分比。
根据各种优选实施方式，用于聚合的初始混合物包括至少一种甲基丙烯酸基取代的醇，如2-羟乙基甲基丙烯酸酯和甘油基甲基丙烯酸酯中的至少一种，量最好是至少是约0.1到50重量百分比。最好所述用于聚合的混合物进一步包括至少一种乙烯基内酰胺，如N-乙烯基吡咯烷酮和/或至少一种(甲基)丙烯酰胺，如N，N-二甲基丙烯酰胺。
合适的疏水性单体包括C1-C20烷基和C3-C20环烷基(甲基)丙烯酸酯、取代或未取代C6-C30芳基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯腈、氟代烷基甲基丙烯酸酯、长链丙烯酰胺如辛基丙烯酰胺等。疏水性单体在混合物中的量为基于混合物总重量的约0.1至约90重量百分比。
形成装置或镜片的另一类单体是含硅氧烷的单体。换句话说，如果想要获得具有高透氧性的共聚物，除了含有RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的亲水性聚合物之外，初始混合物中还可以包含具有1到约60个硅原子的含硅氧烷的共聚单体。适用于制备接触镜的含硅氧烷的单体，如硅氧烷水凝胶是本领域众所周知的，例如美国专利4136250、4153641、4740533、5034461、5070215、5260000、5310779、5358995提供了许多实例。
适用的含硅单体的代表性实例包括体积庞大的聚硅氧烷烷基(甲基)丙烯酸单体。体积庞大的聚硅氧烷烷基(甲基)丙烯酸单体的实例通过式V的结构表示：
其中X表示-O-或-NR-，其中R表示氢或C1-C4烷基；每个R6独立地表示氢或甲基；每个R7独立地表示低级烷基、苯基或下面结构式表示的基团：
其中每个R7′独立地表示低级烷基或苯基；h为1到10。
其它适用的含硅单体的代表性实例包括但不局限于下式Va所示的体积庞大的聚硅氧烷烷基氨基甲酸酯单体：
Figure BDA0000120586130000191
其中X表示-NR-，其中R表示氢或C1-C4烷基；R6表示氢或甲基；每个R7独立地表示低级烷基、苯基或下面结构式表示的基团：
Figure BDA0000120586130000192
其中每个R7′独立地表示低级烷基或苯基；h为1到10等。
体积庞大的单体的实例为3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷或三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯(有时称为TRIS)和三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基乙烯基氨基甲酸酯(有时称为TRIS-VC)等及其混合物。
这种体积庞大的单体可与硅氧烷大分子单体共聚，该硅氧烷大分子单体是分子的两末端或更多末端是不饱和基团的聚(有机硅氧烷)，例如美国专利4153641公开了各种不饱和基团如丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
另一类代表性的含硅氧烷单体包括但不仅限于含硅氧烷的碳酸乙烯酯单体或氨基甲酸乙烯酯单体，例如1，3-双[4-乙烯基氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基二硅氧烷、3-(三甲基甲硅烷基)丙基乙烯基碳酸酯、3-(乙烯基氧基羰基硫代)丙基-[三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷]、3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯、3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯、3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基碳酸酯、叔丁基二甲基甲硅烷氧基乙基乙烯基碳酸酯、三甲基甲硅烷基乙基乙烯基碳酸酯、三甲基甲硅烷基甲基乙烯基碳酸酯等。
另一类含硅单体包括聚氨酯-聚硅氧烷大分子单体(有时也称为预聚物)，其可具有硬-软-硬嵌段，如传统的氨基甲酸酯弹性体。硅氧烷氨基甲酸酯的实例在多种出版物上被公开了很多种，包括Lai，Yu-Chin，″The Role ofBulky Polysiloxanyl-alkyl Methacrylates in Polyurethane-PolysiloxaneHydrogels”，Journal of Applied Polymer Science，第60卷，1193-1199(1996)。PCT公开的申请号为WO96/31792的专利也公开了这种单体的实例，其全文通过引用的方式结合入本文。硅氧烷氨基甲酸酯单体的其它实例用式VI和VII表示：
E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E’；      或(VI)
E(*D*G*D*A)a *D*A*D*E’；      或(VII)
其中：
D表示具有6到约30个碳原子的烷基双基、烷基环烷基双基(diradical)、环烷基双基、芳基双基或烷基芳基双基；
G表示具有1到约40个碳原子且在主链中可含有醚、硫代或胺链接的烷基双基、环烷基双基、烷基环烷基双基、芳基双基或烷基芳基双基；
*表示氨基甲酸酯或脲基键；
a至少为1；
A表示式VIII的二价聚合基团：
Figure BDA0000120586130000211
其中，每个RS独立地表示具有1到约10个碳原子的烷基或氟取代的烷基基团，其在碳原子之间可含有醚键；m′至少为1；p是使得基团重量约为400-10000的数值；
每个E和E′独立地代表一个可聚合的不饱和有机基团自由基，用式IX表示：
其中：R8为氢或甲基；
R9独立地为氢、具有1-6个碳原子的烷基、或-CO-Y-R11自由基，其中Y为-O-、-S-或-NH-；
R10为具有1-约10个碳原子的二价亚烷基；
R11为具有1-约12个碳原子的烷基；
X表示-CO-或-OCO-；
Z表示-O-或-NH-；
Ar表示具有约6到约30个碳原子的芳香基；
w为0-6；x为0或1；y为0或1；和z为0或1。
优选的含硅氧烷的氨基甲酸酯单体由式X表示：
其中，m至少为1，优选为3或4；a至少为1，优选为1；p是一个使得基团重量约为400-10000的数值，并优选至少为约30；R12为在除去异氰酸酯基之后的二异氰酸酯的双基，例如异佛尔酮二异氰酸酯的双基；以及每个E″为下式表示的基团：
Figure BDA0000120586130000222
另一类代表性的含硅氧烷单体包括含氟单体。这种单体用于形成氟硅氧烷水凝胶，以降低沉积物在由其形成的接触镜上的积聚，例如美国专利4954587、5010141和5079319中描述的。发现使用具有某些氟化的侧基(如-(CF2)-H)的含硅氧烷单体可改进亲水性单体单元与含硅氧烷单体单元之间的相容性，参见美国专利5321108和5387662。
上述有机硅材料仅用于举例说明，根据本发明其它用于形成生物医学装置的材料、公开于各种出版物的材料和持续开发中的用于接触镜和其他生物医学装置的其它材料也可用。例如形成生物医学装置的共聚单体可以为阳离子单体，例如阳离子含硅氧烷单体或阳离子含氟化硅氧烷的单体。
除了主要的多臂大分子单体之外，所述的用于聚合的混合物可包括0至约50重量百分比，优选是约5至约30重量百分比的硅氧烷共聚单体。
所述用于聚合的混合物还可含有交联单体(交联单体被定义为具有多个可聚合的官能团的单体)。交联单体的代表性实例包括二乙烯基苯、甲基丙烯酸烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯的碳酸乙烯酯衍生物和甲基丙烯酰氧乙基乙烯碳酸酯。当使用交联剂时，该单体材料在单体混合物中的量在0.1到约20重量百分比的范围内，优选的范围是0.2到约10重量百分比。
虽然不是必需的，在本发明的范围内的均聚物或共聚物在共聚之前可任选地加入一种或多种增强剂，优选地以少于约80重量百分比的量，更优选地以约20至约60重量百分比的量。适合的增强剂的非限制性实例如美国专利4327203、4355147、5270418中所描述，在此以引用的方式将每个专利的内容纳入本文。此类增强剂的非限制性具体实例包括环烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如叔丁基环己基甲基丙烯酸酯和异丙基环戊基丙烯酸酯。
在需要且不影响本发明的目的和效果的限制下，所述的用于聚合的混合物还可包括各种添加剂，例如抗氧化剂、着色剂、紫外光吸收剂、润滑剂内部润湿剂、增韧剂等和在本领域众所周知的其它组分。
本发明的生物医学装置(例如接触镜片或人工晶状体)可通过聚合前述混合物形成产物来制备，该产物随后可通过例如车床加工、注塑成型、压缩成型、切割等形成适当的形状。例如，在生产接触镜时，可在管内聚合初始混合物以提供棒状物品，然后把棒状物切成钮扣状物。然后将该钮扣状物用车床加工成接触镜。
可选地，生物医学装置如隐形透镜可直接在塑模(例如聚丙烯塑模)中通过例如旋转浇铸和静态浇铸方法从混合物浇铸而成。旋转浇铸方法公开于美国专利3408429和3660545，静态浇铸方法公开于美国专利4113224、4197266和5271875。旋转浇铸方法包括将混合物注入塑模，在将单体混合物暴露于辐射源(比如紫外光)的同时以受控方式旋转塑模。静态浇铸方法包括将单体混合物注入两个模塑区域之间，一个模塑部分的形状用于形成前透镜表面，另一个模塑部分的形状用于形成后透镜表面，并在保持混合物于塑模组件之中的同时通过例如混合物的自由基聚合处理混合物以形成透镜。处理透镜材料的自由基反应技术的实例包括热辐射、红外辐射、电子束辐射、γ(gamma)辐射、紫外线(UV)辐射等；或可使用这些技术的组合。美国专利5271875描述了一种静态浇铸模塑方法，该方法能在由后塑模和前塑模限定的模腔中模塑成品透镜。作为另外的方法，美国专利4555732公开了一种方法，其中在塑模中通过旋转浇铸处理过量的单体混合物以形成具有前透镜表面和相对大厚度的成形物品，然后通过车床加工处理旋转浇铸物品的后表面以提供具有所需厚度和后透镜表面的接触镜。
通过将所述混合物暴露于热和/或辐射(例如紫外光、可见光、或高能辐射)聚合可以被促进。所述混合物中可以包括聚合引发剂以促进聚合。自由基热聚合引发剂的代表性实例包括有机过氧化物，例如过氧化乙酰、月桂酰过氧化物、癸酰过氧化物、硬脂酰过氧化物、苯甲酰过氧化物、叔丁基过氧化新戊酸酯、过氧化二碳酸酯等。代表性的紫外线引发剂是那些本领域已知的和包括安息香甲基醚、安息香乙基醚、Darocure 1173、1164、2273、1116、2959、3331(EM Industries)和Igracure 651和184(Ciba-Geigy)等。通常，引发剂在单体总混合物中以总混合物重量的约0.01到约5重量百分比的浓度被使用。
聚合反应一般是在反应介质中进行的，例如使用了溶剂的溶液或分散液，所述溶剂可例如水或含从1到4个碳原子的醇类，如甲醇、乙醇或丙二醇。另外，也可使用上述任何溶剂的混合物。
一般情况下，聚合反应时间约15分钟至约72小时，并且在如氮气或氩气的惰性气氛下进行。如果需要，所得到的聚合产品可以在真空状态下干燥，如大约5至72小时左右，或留在水溶液中直至使用。
所述混合物的聚合将得到聚合物，该聚合物水合时优选地形成水凝胶。通常，混合物包括含有一个或多个亲水性单元和一个或多个RAFT试剂硫-羰基-硫片段的亲水性聚合物。基于混合物的总重量，该亲水性聚合物含量在约0.25到约15重量百分比的范围内，优选在约2.5到约7.5重量百分比的范围内。基于混合物的总重量，形成生物医学装置的共聚单体存在的含量在约70到约99重量百分比的范围内，优选在约80到约95重量百分比的范围内。
生产水凝胶透镜时，所述混合物还可至少包括稀释剂，当聚合产物被水合形成水凝胶时，稀释剂最终被水取代。通常，水凝胶的含水量大于约5重量百分比，更通常在约10到约80重量百分比之间。稀释剂的用量应小于约50重量百分比，大多数情况下稀释剂含量将小于约30重量百分比。然而，在特别的聚合物体系中，实际的极限值受各种单体在稀释剂中的溶解度的影响。为了生产光学透明的共聚物，在共聚单体和稀释剂，或者稀释剂和最终共聚物之间不发生造成视觉浑浊的相分离是重要的。
此外，可使用的稀释剂的最大量取决于稀释剂引起最终聚合物的溶胀量。在水合用水取代稀释剂时，过度溶胀将会或者可能造成共聚物塌陷。合适的稀释剂包括但不仅限于乙二醇、甘油、液态聚(乙二醇)、醇、醇/水混合物、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、低分子量线性聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)、乳酸的乙二醇酯、甲酰胺、酮、二烷基亚砜、丁基卡必醇等及其混合物。
如果需要，可能需要在边缘抛光操作之前从透镜里除去残余的稀释剂，该出去稀释剂的操作可以通过在大气压下或接近大气压下或者在真空下蒸发完成。可使用提高的温度以缩短蒸发稀释剂所需的时间。用于去除溶剂的步骤中的时间、温度和压力条件，根据诸如稀释剂的挥发性和具体的单体组分的挥发性等因素变化，本领域技术人员可以容易地确定。如果需要，用于生产水凝胶透镜的混合物还可包括本领域已知的用于制造水凝胶材料的交联剂和润湿剂。
在人工晶状体的制备中，用于聚合的单体混合物可能进一步包括用以提高目的共聚物的折射率的单体。这些单体的例子可以是芳香族(甲基)丙烯酸酯，如苯基(甲基)丙烯酸酯、2-苯乙基(甲基)丙烯酸酯、2-苯乙氧基甲基丙烯酸酯和苄基(甲基)丙烯酸酯。
此处获得的生物医学装置(例如接触镜)可进行任选的机械加工操作。例如，任选的机械加工步骤可包括磨光或抛光透镜边缘和/或表面。通常，这样的机械加工过程可在产物从塑模部件脱去前或后进行，例如通过使用真空镊子从塑模提起透镜以将透镜从塑模干法脱去，然后借助于机械镊子将透镜转移至第二组真空镊子并相对于一个旋转面放置，以修平表面或边缘。然后可翻转透镜以对透镜的另一侧进行机械加工。
然后可以将透镜转移至含有缓冲盐水溶液的单个透镜包装。可以在转移透镜前或后将盐水溶液加入包装中。合适的包装设计和包装材料在本领域是已知的。塑料包装是用膜可释放地密封。合适的密封膜在本领域是已知的，包括箔、聚合物膜及它们的混合物。然后，对含有透镜的密封包装进行杀菌以保证产品无菌。合适的杀菌装置和条件在本领域是已知的，包括例如高压灭菌。
本领域技术人员很容易理解，在上述模塑和包装过程中可包括其它步骤。这样的其它的步骤可包括例如涂布成形的透镜、在成形期间对透镜进行表面处理(例如通过塑模转印)、检查透镜、丢弃有缺陷的透镜、清洁半模、重复使用半模等及其组合。
为了使本领域技术人员能够实施本发明，提供下列实施例，但仅用于说明本发明。实施例不应视为限制权利要求所限定的本发明的范围。
在实施例中使用下述缩写。
DMA：N，N-二甲基丙烯酰胺
HEMA：甲基丙烯酸-2-羟乙酯
NVP：N-乙烯基-2-吡咯烷酮
THF：四氢呋喃
ETOH：乙醇
TRIS-MA：三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯
TRIS-VC：三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基乙烯基氨基甲酸酯
VazoTM 64：偶氮双异丁基腈(azo bis-isobutylnitrile)(AIBN)
IMVT：1，4-双(4-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基氨基)蒽醌
Vinal Acid：β-丙氨酸乙烯基氨基甲酸酯，结构如下：
Figure BDA0000120586130000271
V2D25：PDMS二醇二乙烯基碳酸酯，结构如下：
Ma2D37：PDMS二胺二甲基丙烯酰胺，结构如下：
CIX-4：结构如下的化合物：
Figure BDA0000120586130000274
TEGDMA：结构如下的化合物：
Figure BDA0000120586130000281
M1-MCR-C12：结构如下的化合物：
Figure BDA0000120586130000282
其中，n平均数为12。
实施例1
制备具有如下结构的乙基α-(o-乙基呫吨基)丙酸酯：
Figure BDA0000120586130000283
向500毫升带有磁力搅拌器、氮气进入管和温度传感器的三口圆底烧瓶中加入27.2克乙基-2-溴丙酸酯和500毫升的无水乙醇，氮气气氛下搅拌20分钟。反应瓶被放置在0℃的冰/水浴中。使用粉末漏斗缓慢加入26.4克O-乙基黄原酸钾，用另外50毫升乙醇冲洗漏斗。在室温下搅拌反应24小时，然后向反应瓶中加入250毫升去离子水。粗制混合物采用200毫升正己烷与乙醚的混合物(正己烷∶乙醚＝2∶1)萃取4次，保留有机层。将有机层混合并用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，获得所需的产品32.22克(97百分比的产率)。
实施例2
制备具有如下结构的α-(乙基呫吨基)甲苯：
Figure BDA0000120586130000291
250毫升三口圆底烧瓶装有磁力搅拌器、氮气进入管、弗里德里希冷凝管和温度传感器。向烧瓶加入125毫升无水乙醇和14.4克溴苄后，反应瓶被放置在0℃的冰/水浴中搅拌1小时。使用粉末漏斗缓慢加入17.63克O-乙基黄原酸钾。在室温下搅拌反应16小时，然后加入200毫升的纯净水。粗制混合物采用200毫升戊烷与乙醚的混合物(戊烷∶乙醚＝2∶1)萃取3次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，获得所需的产品15.09克(84.6百分比的产率)。
实施例3
制备具有如下结构的(1-苯基乙基)乙基黄原酸酯：
Figure BDA0000120586130000292
500毫升三口圆底烧瓶装有磁力搅拌器、氮气进入管和温度传感器。向烧瓶中加入20.5毫升1-溴乙基苯和200毫升的无水乙醇，反应瓶被放置在0℃的冰/水浴中。使用粉末漏斗缓慢加入O-乙基黄原酸钾，用另外的100毫升乙醇冲洗粉末漏斗进入反应瓶内。在室温下搅拌反应24小时，然后加入250毫升的纯净水。粗制的混合物采用200毫升庚烷与乙醚的混合物(庚烷∶乙醚＝2∶1)萃取4次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，获得粗制产物31.42克，其中的15g粗制产物在硅胶柱中使用己烷洗提，得到纯产品12.81克。
实施例4
制备具有如下结构的萘-氧-乙基黄原酸酯：
1000毫升三口圆底烧瓶装有机械搅拌器、氮气进入管、弗里德里希冷凝管和温度传感器。向烧瓶中加入500毫升无水乙醇、1，4-二恶烷和22.1克2-(溴甲基萘)，反应瓶放置在0℃的冰/水浴中，使用粉末漏斗缓慢加入17.63克O-乙基黄原酸钾。在室温下搅拌反应16小时，然后加入500毫升的纯净水。粗制的混合物采用500毫升的50∶50的正己烷与乙醚的混合溶剂、正己烷和二氯甲烷萃取2次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，得到黄色油状产物22.52克(85.8百分比的产率)。
实施例5
一种亲水性聚合物(大RAFT试剂)的制备。
烘干的圆底烧瓶装有隔膜、磁力搅拌器和热控制器。向烧瓶加入100克(0.90摩尔)N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)、200毫升无水1，4-二噁烷、0.444克(2×10-3摩尔)实施例1中的RAFT试剂乙基α-(O-乙基呫吨基)丙酸酯和0.016克(2×10-4摩尔)偶氮二异丁基腈(AIBN)。反应混合物通入干燥的氮气鼓泡30分钟以去除溶解的氧。然后反应瓶在氮气气氛下加热到60℃。在5、16.5、20、24、28和40小时分别取样1.5毫升，并在乙醚中沉淀。在40小时时停止加热并在3升的乙醚中沉淀分离出亲水性聚合物。分离出的亲水性聚合物的质量为71.1克(产率71％)。尺寸排阻色谱的表征结果如下：Mn＝53443道尔顿，Mw＝74318道尔顿，Mp＝78402道尔顿，以及分子量分布为1.39。这种反应一般如方案VII所示
方案VII
Figure BDA0000120586130000311
实施例6-27
亲水性聚合物(大RAFT试剂)的制备。实施例6-27中的亲水性聚合物的制备与实施例5中采用大致相同的方式。每个实施例中制备亲水性聚合物的组分和用量见下表1。
Figure BDA0000120586130000321
Figure BDA0000120586130000331
实施例28
S-仲丙酸O-乙基黄原酸酯的制备
1000毫升三口圆底烧瓶装有弗里德里希冷凝管、磁力搅拌器、氮气进入管和温度传感器。向烧瓶加入2-溴丙酸和600毫升无水乙醇，氮气气氛下搅拌20分钟。使用粉末漏斗将O-乙基黄原酸钾缓慢加入到反应瓶中，用另外的50毫升乙醇冲洗漏斗。搅拌反应并轻度回流一夜，然后加入250毫升去离子水淬火。混合物先用HCl酸化，然后采用250毫升乙醚分3次萃取。混合的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤、闪蒸除去溶剂，得到淡橘色液态的粗制产物26.3克。这种反应一般如方案VIII所示：
方案VIII
Figure BDA0000120586130000341
实施例29
α-乙基呫吨基苯乙酸的制备。
1000毫升三口圆底烧瓶装有磁力搅拌器、氮气进入管和温度传感器。向烧瓶中加入α-溴苯乙酸(21.5克)和300毫升乙醇。使用粉末漏斗缓慢加入O-乙基黄原酸钾，并用另外的100毫升无水乙醇冲洗粉末漏斗并入反应瓶。在60℃下搅拌反应24小时，然后加入250毫升的纯净水。所得粗制混合物采用200毫升氯仿萃取4次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，得到最终的粘性液体产物5.18克。这种反应一般如方案IX所示：
方案IX
实施例30
2-(十二烷基硫代羰基硫醇)丙酸的制备。
反应瓶装有磁力搅拌器、冰浴，滴液漏斗和氮气进入管。向烧瓶中加入150毫升乙醚、6.3克60％的氢化钠。在搅拌下，缓慢加入30.76克十二碳硫醇到冷的浆液中(温度5-10℃)。灰色的浆液转化为浓稠的白浆(硫代十二酸钠)，并剧烈地产生氢气。混合物冷却到0℃，然后加入12克二硫化碳，紧接着移除冰浴使反应温度达到室温，并加入23.3克2-溴丙酸，搅拌一整夜。过滤溶液除去其中所含的盐，在庚烷中重结晶得到淡黄色针状物21克。这种反应一般如方案X所示：
方案X
Figure BDA0000120586130000361
实施例31
乙基α-(o-乙基呫吨基)丙酸酯的制备。
500毫升三口圆底烧瓶装有弗里德里希冷凝管、磁力搅拌器、氮气进入管和温度传感器。向烧瓶加入乙基-2-溴丙酸和500毫升无水乙醇，氮气气氛下搅拌20分钟。反应瓶放置在0±3℃的冰浴中。使用粉末漏斗缓慢加入O-乙基黄原酸钾，并用50毫升乙醇冲洗漏斗。在室温下搅拌并平衡反应超过24小时，然后加入250毫升去离子水中止反应。粗制混合物采用200毫升庚烷与乙醚的混合物(庚烷∶乙醚＝2∶1)萃取4次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂。
实施例32
乙基α-(乙基呫吨基)苯基乙酸酯的制备。
500毫升三口圆底烧瓶装有磁力搅拌器、氮气进入管、弗里德里希冷凝管和温度传感器。向烧瓶加入乙基(2-溴-2-苯基)乙酸酯和250毫升的无水乙醇，氮气气氛下搅拌20分钟。反应瓶放置在0℃的冰/水浴中。使用粉末漏斗缓慢加入O-乙基黄原酸钾，并用50毫升乙醇冲洗漏斗且进入反应瓶。在室温下搅拌反应24小时，然后加入250毫升的去离子水。粗制混合物采用200毫升庚烷与乙醚的混合物(庚烷∶乙醚＝2∶1)萃取4次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，产率96％。
实施例33
乙基2-(十二烷基三硫代羰基)丙酸酯的制备。
250毫升三口圆底烧瓶装有机械搅拌器、弗里德里希冷凝管和温度传感器。用65毫升氯仿向烧瓶加入二硫化碳和十二烷硫醇。用10毫升氯仿通过漏斗将三乙胺逐滴加入，在室温下搅拌反应3小时。用25毫升氯仿通过漏斗将乙基-α-溴代丙酸酯逐滴加入到反应瓶中，在室温下搅拌反应24小时。粗制混合物分别采用250毫升的去离子水、5％的盐酸和5％卤水各萃取2次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，减压除去溶剂。该产物在采用正己烷∶乙酸乙酯的硅凝胶上使用柱层析法进一步纯化。
实施例34
乙基-α-(十二烷基三硫代羰基)苯基乙酸酯的制备。
250毫升三口圆底烧瓶装有机械搅拌器、弗里德里希冷凝管和温度传感器。用65毫升氯仿向烧瓶加入二硫化碳和十二烷硫醇。用10毫升氯仿通过漏斗将三乙胺逐滴加入，在室温下搅拌反应3小时。用35毫升氯仿通过漏斗将乙基-α-溴苯基乙酸酯逐滴加入到反应瓶中，在室温下搅拌反应24小时。粗制混合物采用250毫升的去离子水、5％的液体盐酸和5％卤水各清洗2次，保留有机层。有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，减压除去溶剂。该产物在采用正己烷∶乙酸乙酯的硅凝胶上使用柱层析法进一步纯化。
实施例35
亲水性聚合物的制备。
烘干的圆底烧瓶装有隔膜、磁力搅拌器和热控制器。向烧瓶加入50克NVP、100毫升无水1，4-二氧六环、0.245克(1×10-3摩尔)实施例29中制备的α-乙基呫吨基苯乙酸和0.016克(1×10-4摩尔)偶氮二异丁基腈(AIBN)。反应混合物中通入干燥的氮气鼓泡30分钟以去除溶解的氧。然后反应瓶在氮气气氛下加热到60℃保持14小时。在14小时时停止加热并冷却反应瓶至室温，在装有3升的乙醚中沉淀分离出所得的亲水性聚合物。分离出的亲水性聚合物的质量为21.6克(产率37％)。尺寸排阻色谱的表征结果如下：Mn＝59033道尔顿，Mw＝82898道尔顿，Mp＝83585道尔顿，分子量分布为1.40。这种反应一般如方案XI所示：
方案XI
实施例36
双官能RAFT试剂α，α′-二(乙基呫吨基)-对-二甲苯的制备，其结构如下：
Figure BDA0000120586130000391
1000毫升三口圆底烧瓶装有磁力搅拌器、氮气进入管和温度传感器。向烧瓶加入39.6克(0.150摩尔)α，α′-二溴对-二甲苯、125毫升无水乙醇(ETOH)和125毫升无水四氢呋喃(THF)。反应瓶在冰浴中冷却，使用粉末漏斗缓慢加入一半的O-乙基黄原酸钾(KEX，0.165摩尔，26.4克)，随后加入250毫升ETOH/THF(1∶1)混合溶剂。紧接着加入剩余的KEX(0.165摩尔，26.4克)和另外300毫升混合溶剂。一旦添加完成，室温下搅拌反应24小时，然后将500毫升纯净水加入到反应瓶。混合物采用250毫升己烷萃取4次，保留有机层。混合的有机层用无水硫酸钠干燥，过滤，真空中闪蒸浓缩得到所需的产品。
实施例37
亲水性聚合物(大RAFT试剂)的制备。
向装有隔膜、磁力搅拌器和热控制器的烘干的圆底烧瓶加入20.8克NVP、50毫升无水1，4-二氧六环、0.134克(4×10-4摩尔)实施例36中制备的α，α′-二(乙基呫吨基)-对-二甲苯和0.051克(3.1×10-4摩尔)偶氮二异丁基腈(AIBN)。反应混合物通入干燥的氮气鼓泡30分钟以去除溶解的氧。然后反应瓶在氮气气氛下加热到60℃保持14小时。在14小时后停止加热并冷却至室温，在装有大量乙醚的容器中沉淀分离出所得的亲水性聚合物。分离出的亲水性聚合物的质量为6.05克(产率29％)。尺寸排阻色谱的表征结果如下：Mn＝21723道尔顿，Mw＝24771道尔顿，分子量分布为1.14。
实施例38
亲水性聚合物(大RAFT)的制备。
向装有隔膜、磁力搅拌器和热控制器的烘干的圆底烧瓶加入41.6克NVP、100毫升无水1，4-二氧六环、0.267克(8×10-4摩尔)实施例36中制备的α，α′-二(乙基呫吨基)-p-二甲苯和0.0522克(3.36×10-4摩尔)偶氮二异丁基腈(AIBN)。反应混合物通入干燥的氮气鼓泡30分钟以去除溶解的氧。然后反应瓶在氮气气氛下加热到60℃保持14小时。在14小时后停止加热并降至室温，在装有大量乙醚容器中沉淀分离出所得的亲水性聚合物。分离出的亲水性聚合物的质量为45.34克。尺寸排阻色谱的表征结果如下：Mn＝47333道尔顿，Mw＝65372道尔顿，分子量分布为1.38。
实施例39-49和对比例A和B
接触镜、薄膜和平板的制备。对比例A和B及实施例8-10配方中用到的各组分及用量见表2。
表2
Figure BDA0000120586130000411
接触镜，薄膜和平板镜片在聚丙烯模具中制备。为了得到材料的透氧性数据，浇铸了厚度为300、450、550和650μm的平板。浇铸透镜以确定含水量、模量、拉伸强度、伸长率和抗撕强度。
浇铸程序中，在浇铸之前所有的模型部分都放在氮气室中至少18小时。前面模具充满特定体积的混合物，然后盖上后面半模。填充步骤和盖上盖步骤都在氮气气氛中进行。盖好的模具放在存储盘中转移到氮气净化箱中，然后在室温或55℃、连续的氮气清洗下暴露于UV光中1-2小时。人工分离模具，接触镜在30％的异丙醇/水中放置一整夜。然后接触镜在100％的异丙醇中溶胀萃取四小时，用水将异丙醇浓度稀释至50％，然后再将接触镜放入100％水中。
薄膜在硅烷处理的3.5×4英寸的由0.2到1毫米厚度的特氟隆垫片隔开的玻璃板中进行浇铸。薄膜在55℃或室温下UV光处理1-2小时，在100％的异丙醇中溶胀萃取四小时。用水将异丙醇浓度稀释至50％，然后再将接触镜放入100％水中。薄膜样品用来进行机械测试和含水量测定。
物理性能
实施例39-40和对比例A和B中测定接触镜，薄膜和平板镜片的物理性能的技术在下面进行说明。
水％：将每组含六片的两组水化的透镜或薄膜用滤纸吸干多余的水分并称重(湿重)，然后将样品放进有干燥剂的罐中并放入微波炉中10分钟。然后样品在室温下放置30分钟以使得温度平衡到室温，然后重新称重(干重)，含水量用干重和湿重进行计算。
机械性能：根据ASTM D-1708a，模量和拉伸试验在Instron(型号4502)仪器上进行，将水凝胶薄膜样品浸入硼酸盐缓冲液中，适当的膜样品模板尺寸为长22毫米宽4.75毫米，同时该样品具有狗骨形状的端部以适应Instron仪器的夹子对样品的抓握。所有结果基于样品中心的平均厚度。所有的标准偏差见括号内部分。
透氧性：DK通过以下程序测定。也可以使用其它方法或仪器，只要能由此获得相当于所述方法的透氧性值。硅氧烷水凝胶的透氧性通过极谱法(ANSI Z80.20-1998)，使用O2 Permeoeter Model 201T仪器(Createch，Albany，California USA)测量，该仪器具有末端有中心环状金阴极和与阴极绝缘的银阳极的探头。测试仅在具有四种不同中心厚度(介于150到600微米)的预先检查无小孔的平坦硅氧烷水凝胶样品上进行。薄膜样品的中心厚度可使用Rehder ET-1电子测厚仪测量。
通常薄膜样品通常具有圆盘的形状。测量时，膜样品和探头浸在35±0.2℃下平衡的循环磷酸盐缓冲液(PBS)盐水浴中。将探头和薄膜样品浸入PBS浴中前，将薄膜样品置于阴极中心上，所述阴极用平衡的PBS预先湿润，以确保在阴极和薄膜样品之间没有气泡或过多的PBS存在，然后将薄膜样品用固定帽固定到探头上，使探头的阴极部分仅与薄膜样品接触。对于硅氧烷水凝胶薄膜，在探头阴极和薄膜样品之间使用例如具有圆盘形状的特氟隆聚合物膜常常有用。在这样的情况下，首先将特氟隆膜置于预先湿润的阴极上，然后将薄膜样品置于特氟隆膜上，以确保在特氟隆膜或薄膜样品下没有气泡或过多的PBS存在
一旦将测试汇总，仅将相关系数值(R2)为0.97或更高的数据用于Dk数值的计算。每个厚度至少获得两个满足R2值的Dk测量。使用已知的回归分析法，由至少三种不同厚度的薄膜样品计算透氧性(Dk)。除PBS外的溶液水化的任何薄膜样品首先浸泡入纯水中并使其平衡至少24小时，随后浸泡入PHB中并使其平衡至少12小时。该仪器定期清洁并用RGP标准物定期校准。上限和下限通过计算由William J.Benjamin等，The OxygenPermeability of Reference Materials，Optom Vis Sci 7(12s)：95(1997)确定的资料库值(Repository values)的±8.8％而确定，该文献的全文结合于本文中：
Figure BDA0000120586130000431
相对应的物理性能见如下表3。
表3
Figure BDA0000120586130000441
实施例50-55
疏水性聚合物(聚DMA-共-mPEG 1000大RAFT试剂)的制备。
在实施例53中，向装有磁力搅拌器的250毫升圆底烧瓶加入392毫克(0.891摩尔)乙基-α-十二烷基三硫代羰基苯基乙酸酯(EDTCPA)、43毫升DMA(41.4克，0.4173摩尔)、4.629克单甲氧基聚乙二醇1000甲基丙烯酸酯(mPEG)(4.21毫摩尔)和100毫升无水1，4-二氧六环。这些成分彻底混合后，将1毫升的8.59毫摩尔每升(mM)AIBN的1，4-二氧六环(1.41毫克/毫升)溶液用滴管小心加入烧瓶中。圆底烧瓶用合适尺寸的胶皮塞密封，用干氮气鼓泡冲洗1小时。在油浴中加热反应容器中的反应液到60℃保持18小时，然后冷却至室温，在逐滴加入剧烈搅拌的2500毫升的乙醚溶液中沉淀。然后过滤所得产品并在真空下干燥除去多余的乙醚。
实施例54到实施例58采用和实施例53相同的方法，不同之处在于改变mPEG和DMA的量以及mPEG的类型。每个实施例中的RAFT试剂是约为0.390克的EDTCPA。各种成分的量见下面的表4。
表4
实施例56-58和对比例C-E
用实施例53的聚(DMA-共-mPEG)亲水性聚合物制备生物医学装置。实施例56-58和对比例C-E配方的各种成分和用量见下面的表5。
表5
Figure BDA0000120586130000461
接触镜和平板透镜的制备大体上和实施例39-49相同。浇铸平板透镜是为了得到该材料的透氧性。浇铸接触镜是为了得到含水量，模量，拉伸强度，伸长率和抗撕强度。
物理性能
实施例56-58和对比例C-E的物理性能见下面的表6。
表6
  对比例C   实施例56   对比例D   实施例57   对比例E   实施例58
  ％水   39.2   55.3   32.6   34.5   31.0   36.3
  Dk   94.0   90.0   100.0   64.0   105.0   92.0
  模量   93(9)   47(8)   53(4)   34(4)   72(5)   47(3)
  拉伸   45(21)   29(15)   30(20)   27(11)   44(15)   34(10)
  ％伸长率   77(42)   75(34)   98(65)   123(45)   115(40)   111(30)
  撕裂度   5(0.2)   3(1)   4(1)   8(0.2)   3(0.5)   4(1)
  COF静态   10.25   1.61   ND   ND   ND   ND
  COF动态   1.91   1.08   ND   ND   ND   ND
  前进接触角   90   47   90   47   90   48
  后退接触角   29   27   31   30   32   31
  迟滞性   60   20   59   17   58   17
从数据可以看出，和对比例C-E的生物医学装置相比，含有聚(DMA-共-mPEG)聚合物的实施例56-58的生物医学装置具有较高的含水量，表面可湿性(前进接触角和迟滞性)，和润滑性(用摩擦系数测量)和较低的模量。
摩擦系数和接触角的测试方法在下面进行简要说明。
摩擦系数：在CETR型号UMT-2微摩擦计上进行摩擦学试验。将每个透镜固定在HDPE座上，该座最初与所述透镜的后侧紧密配合。然后使用聚丙烯夹环固定该透镜的边缘区。一旦将该透镜装在该座上，就将组件置于在微摩擦计之内的固定夹钳装置中。然后让含1mL磷酸盐缓冲盐液(PBS)的抛光不锈钢盘与透镜接触，并在进行摩擦测量的过程中将FN调整到2克。在负载平衡5秒之后，以12厘米/秒的速度将该不锈钢盘正向和反向旋转20秒，记录峰值(静态)和平均(动态)COF值。每个值表示6个透镜的平均。使全部数据归一化至在没有透镜情况下是2克的透镜座作用力下在PBS中获得的平均值。PBS用作测试每个透镜的溶液。
捕获气泡接触角：捕获气泡接触角数据在First Ten Angstroms的FTA-1000 Drop Shape仪器上采集。所有的样品在分析前用HPLC级别水冲洗以除去样品表面的包装溶液成分。数据采集前，使用悬滴法测量用于所有实验的水的表面张力。为了保证所用水的质量，要求其表面张力在70-72达因/厘米之间。所有的透镜样品被放在带弧度的样品架上，没入充满HPLC级别水的石英池中，测定每个样品的前进捕获气泡接触角和后退捕获气泡接触角。前进捕获气泡接触角定义为当空气气泡从透镜表面退离时测量的角度(水是前进覆盖表面的)。所有的捕获气泡数据由聚焦在样品/空气气泡界面的高速数字照相机采集。用接触线移动覆盖样品/空气泡界面时的数字帧计算接触角。后退接触角定义为当空气泡延展覆盖样品表面时测量的角度(水是从表面褪去的)。
实施例59-61
亲水性聚合物(PDMA-大RAFT试剂)的制备
将S-1-十二烷基-S-(α，α-二甲基-α-乙酸)三硫代碳酸酯(DDAATC)和AIBN加入250毫升的圆底烧瓶中。随后加入DMA和1，4-二氧六环。烧瓶用塞子密封，用氩气脱氧30分钟。反应瓶在50度油浴中保持2小时。2小时后冷却至室温，在2.5升二乙醚中沉淀反应物。所得聚合物通过过滤分离后在真空炉中干燥至恒重。实施例59-61中各组分的用量见下面的表7。
表7
  实施例  DMA(mL)   DDAATC(mg)   十二烷(mL)   AIBN(mg)   理论摩尔重量
  59  20   350   60   6.8   19800
  60  20   175   60   6.8   39600
  61  20   700   60   13.1   9900
实施例62和63
亲水性聚合物(PVP-大RAFT试剂)的制备。
将AIBN加入带有磁力搅拌的500毫升圆底烧瓶中。随后加入乙基-α-(O-乙基呫吨基)丙烯酸酯(EEXP)，1，4-二氧六环和NVP。烧瓶用胶塞密封用氮气清洗30分钟，放入60℃油浴中保持16小时。冷却至室温后，反应器中产物在4升二乙醚中沉淀。沉淀物过滤分离后在真空中干燥得到PVP-大RAFT试剂。各个实施例62和63中的组分和用量见下面的表8。
表8
  实施例  NVP(mg)   EEXP(mg)   十二烷(mL)   AIBN(mg)   理论摩尔量
  62  80   2   220   445   8880
  63  120   1.12   60   164   23900
对比例F-H
三硫代碳酸酯端基的去除。
为了除去RAFT端基，将4.0克实施例59(PDMA大RAFT试剂)中的亲水性聚合物溶解在装有15毫升二氧六环的圆底烧瓶中。在烧瓶中加入250微升三(三甲基甲硅烷基)硅烷和65.8毫克AIBN。溶液用氮气鼓泡30分钟，然后氮气气氛下加热至80℃保持12小时。冷却后的溶液滴加到二乙醚中沉淀。白色固体通过真空过滤收集，在室温真空下干燥。三硫代碳酸酯的端基的去除的证据是产品的黄颜色消失和质子NMR下十二烷基峰的消失。实施例65和66使用亲水性聚合物的方法大体上分别和实施例60和61相同。
对比例I-J
黄原酸酯端基的去除。
为了去除RAFT的端基，将10.0克实施例62的亲水性聚合物(PVP大RAFT试剂)溶解在装有40毫升1，4-二氧六环的圆底烧瓶中。向烧瓶中加入690微升三(三甲基甲硅烷基)硅烷和183毫克AIBN。溶液用氮气鼓泡30分钟，然后氮气气氛下加热至80℃保持12小时。冷却后的溶液滴加到二乙醚中沉淀。白色沉淀通过真空过滤收集，在室温真空下干燥。实施例68使用亲水性聚合物的方法大体上和实施例63相同。
实施例64-68和对比例K-O
生物医学装置的制备。
配方制备是将0.3克实施例59-63的未割裂亲水性聚合物和对比例F-J的已割裂的亲水性聚合物溶解在1.7克对比例A(见表2)的混合物中。所有的这些配方的膜在玻璃盘间浇铸，在UV炉处理2小时。将膜从玻璃滑板下剥除，放在80度的真空炉中2小时，然后放置在室温下。将薄膜切成小片进行可萃取度和％水量的测定。测定膜萃取度时，将膜称重，在20毫升的异丙醇中过夜萃取，从异丙醇中取出，在真空炉中干燥，再次称重。对于％水的测定，另外的样品在异丙基乙醇中过夜萃取，用去离子水交换几次，然后在它的水化状态下称重，在真空炉中干燥后再称重。这个研究的结果见下面的表9。
表9
Figure BDA0000120586130000511
从表9中可以看出，用未割裂的PDMA大RAFT试剂和未割裂的PVP大RAFT制备的透镜含水量和可萃取度高于割裂的RAFT试剂制备的透镜。高含水量归因于较高的亲水性大RAFT试剂的掺入率，因为它们能够以共价键合入网络中活性参与自由基反应。高萃取度可以解释为端基(三硫代碳酸酯或黄原酸酯)减慢了网络的聚合(通过DSC测量确定)并导致聚合结束时较多的残留单体剩下。这个实施例显示了在聚合中聚合物中有硫-羰基-硫片段的优势。
实施例69-75
无规共聚物的制备。
向装有隔膜、磁力搅拌器和热控制器的烘干的圆底烧瓶中加入单体1、单体2、无水1，4-二氧六环、RAFT试剂乙基α-(O-乙基呫吨基)丙酸酯(EEXP)和0.025克(1.52×10-4摩尔)AIBN。向反应混合物中通入干燥的氮气鼓泡30分钟以去除溶解的氧。然后反应瓶在氮气气氛下加热到60℃保持一整夜。在大体积(3L)乙醚中沉淀分离出具有RAFT端基的共聚物。每个实施例的反应物和量见下表10。
表10
实施例69-75中的无规共聚物有如下特性，见下表11。
表11
Figure BDA0000120586130000541
可以理解的是对本发明公开的实施方式可作各种修改。因此如上描述不应视为限制性的，而仅仅作为优选实施方式的范例。例如，上面所述的作为本发明的最佳操作模式而实施的功能仅用于说明目的。在不脱离本发明范围和实质的情况下，本领域技术人员可以实施其它的方式和方法。此外，本领域技术人员在本发明所附的特征和优势的范围和精神范围之内可进行设想和修改。
生物医学装置包括一种混合物的聚合产物，该混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和一个或多个可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述亲水性单元衍生自选自甲基丙烯酸，丙烯酸，2-羟乙基甲基丙烯酸酯，2-羟乙基丙烯酸酯，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基己内酯，甲基丙烯酰胺，N，N二甲基丙烯酰胺，乙二醇二甲基丙烯酸酯及其混合物的亲水性单体。
生物医学装置包括一种混合物的聚合产物，该混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和一个或多个可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述亲水性单元包含衍生自N-乙烯基吡咯烷酮或二甲基丙烯酰胺的10到约3000单元。
生物医学装置包括一种混合物的聚合产物，该混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和一个或多个可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述一种或多种形成生物医学装置的单体是选自以下组的亲水性单体：不饱和羧酸，丙烯酰胺，乙烯基内酰胺，聚(亚烷基氧)(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸，含羟基的(甲基)丙烯酸酯，亲水性碳酸乙烯酯，亲水性氨基甲酸乙烯酯单体，亲水性噁唑酮单体及其混合物。
生物医学装置包括一种混合物的聚合产物，该混合物包含：(a)一种或多种亲水性聚合物，其包含一个或多个亲水性单元和一个或多个可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述一种或多种形成生物医学装置的单体是选自以下组的亲水性单体：甲基丙烯酸，丙烯酸，2-羟乙基甲基丙烯酸酯，2-羟乙基丙烯酸酯，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基己内酯，甲基丙烯酰胺，N，N二甲基丙烯酰胺，乙二醇二甲基丙烯酸酯及其混合物。

Claims (16)

1.一种生物医学装置，其包含一种混合物的聚合产物，该混合物包含：(a)亲水性聚合物，所述亲水性聚合物包含一个或多个亲水性单元和可逆加成断裂链转移RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体;
其中所述亲水性聚合物由包含N,N-二甲基丙烯酰胺和单甲氧基聚乙二醇1000甲基丙烯酸酯的混合物形成。
2.根据权利要求1中所述的生物医学装置，其中所述一个或多个硫-羰基-硫片段是包含下列基团的RAFT试剂的片段：二硫代酯基团、黄原酸酯基团、二硫代氨基甲酸酯基团或三硫代碳酸酯基团。
3.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述RAFT试剂进一步包含含羧酸的基团。
4.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述一个或多个硫-羰基-硫片段是选自以下组的RAFT试剂的片段：苄基十二烷基三硫代碳酸酯、S-仲丙酸O-乙基黄原酸酯、α-乙基呫吨基苯基乙酸、乙基α-(o-乙基呫吨基)丙酸酯、乙基α-(乙基呫吨基)苯基乙酸酯、乙基2-(十二烷基三硫代羰基)苯基乙酸酯、乙基2-(十二烷基三硫代羰基)丙酸酯、2-(十二烷基硫代羰基硫醇)丙酸及其混合物。
5.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述亲水性单元衍生自亲水性单体，所述亲水性单体选自不饱和羧酸、丙烯酰胺、乙烯内酰胺、聚(亚烷基氧)(甲基)丙烯酸酯、含羟基(甲基)丙烯酸酯、亲水性碳酸乙烯酯、亲水性氨基甲酸乙烯酯单体、亲水性噁唑酮单体及其混合物。
6.根据权利要求5所述的生物医学装置，其中所述不饱和羧酸为(甲基)丙烯酸。
7.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述亲水性单元包含10至3000个单元。
8.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述亲水性单元衍生自亲水性单体，所述亲水性单体选自具有开环反应官能度的能进一步和亲水性单体反应的烯键式不饱和可聚合单体、烯键式不饱和可聚合烷氧基化的聚合物及其组合。
9.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述亲水性聚合物进一步包含衍生自烯键式不饱和可聚合烷氧基化聚合物的单元，所述烯键式不饱和可聚合烷氧基化聚合物可选自聚乙二醇PEG-200甲基丙烯酸酯、PEG-400甲基丙烯酸酯、PEG-600甲基丙烯酸酯、PEG-1000甲基丙烯酸酯及其混合物。
10.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述亲水性聚合物是无规共聚物或嵌段共聚物。
11.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述一种或多种形成生物医学装置的单体是含硅氧烷单体。
12.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述混合物进一步包含亲水性单体、疏水性单体或两者兼具。
13.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述一种或多种形成生物医学装置的单体是亲水性单体或疏水性单体。
14.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述装置选自接触镜、人工晶状体和角膜植入物。
15.根据权利要求14所述的生物医学装置，其中所述接触镜选自刚性透气接触镜、软性接触镜、水凝胶接触镜。
16.根据权利要求1或2所述的生物医学装置，其中所述生物医学装置是水凝胶。
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