CN103502317B - 含疏水链段的大分子引发剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在分子中包含至少一个疏水链段的大分子引发剂,其中所述疏水链段的分子量为300至1800。本发明还涉及嵌段共聚物、润湿剂和与本发明的嵌段共聚物缔合的聚合物材料,其适合于医疗装置,尤其是眼科装置,包括接触镜片、眼科镜片、泪点塞和人工角膜。

Description

含疏水链段的大分子引发剂
相关专利申请
本专利申请要求2011年5月4日提交的美国临时专利申请61/482,260和2012年4月18日提交的美国专利申请13/449,412的优先权,其各自名称为“MACROINITIATORCONTAININGHYDROPHOBICSEGMENT(含疏水链段的大分子引发剂)”,其内容以引用方式并入。
技术领域
本发明涉及用于形成嵌段共聚物的大分子引发剂(macroinitiator)。本发明还涉及嵌段共聚物、润湿剂和聚合物材料以及并入了具有本发明的嵌段共聚物的聚合物材料的医疗装置。
相关领域的说明
已经公开了多种适于处理预成型的有机硅水凝胶接触镜片的化合物,包括表面反应性分段型嵌段共聚物,基本上水溶性的含有机硅的表面活性剂,官能化的混合PDMS/极性两亲共聚物嵌段体系,包括聚二甲基硅氧烷-PVP嵌段共聚物和(甲基)丙烯酸酯化的聚乙烯吡咯烷酮。WO2006/039467公开了一种通过使用疏水的大分子偶氮引发剂聚合亲水单体获得的嵌段共聚物,所述偶氮引发剂包括含VPS0501和VPS1001硅氧烷的大分子偶氮引发剂,其硅氧烷单元具有5,000和10,000的分子量。WO2006/039467公开了其中公开的嵌段共聚物可被并入反应混合物中并与其聚合以形成具有改善的特性(包括可润湿性)的医疗装置。
WO2008/112874类似地公开了通过使用疏水的大分子偶氮引发剂聚合亲水单体获得的嵌段共聚物可用作接触镜片的镜片护理组分。未提供关于大分子偶氮引发剂的大小或其制备方法的细节。未提供溶液的性能。
然而,大的聚硅氧烷链段可能难以增溶在水溶液如接触镜片包装、清洁和护理溶液中。这可能导致浑浊的溶液,其不赋予待处理制品以所需的可润湿性改善。因此仍需要改善接触镜片、并且尤其是有机硅水凝胶接触镜片的性能的方法。
发明内容
本发明涉及在分子中包含至少一个疏水链段的大分子引发剂,其中所述疏水链段的分子量为300至1800。
具体实施方式
如本文所用,“非反应性”是指不能够形成显著的共价键合。没有显著的共价键合是指虽然可存在轻微程度的共价键合,但其只是将嵌段共聚物保持在聚合物制品中的附带事件。无论可存在什么样的附带共价键合,它自身都不足以保持非反应性嵌段共聚物与聚合物基质或在聚合物基质中的缔合。相反,保持嵌段共聚物与聚合物制品缔合的非常占主导地位的作用是截留疏水链段的至少一部分。根据本说明书,当疏水链段物理上保持在聚合物基质内或锚定到聚合物基质时,即是疏水链段被“截留”。这可通过疏水链段在聚合物基质内的缠结、范德华力、偶极-偶极相互作用、静电吸引、氢键以及这些作用的组合来实现。在一个实施例中,非反应性组分不含自由基反应性基团。
如本文所用,“链段”是指具有包含重复单元的结构的残基。
本发明提供一种嵌段共聚物,其由至少一种亲水单体与具有疏水链段的大分子引发剂的反应形成,其中所述疏水链段具有介于约300和约1800之间的分子量。如果疏水链段的分子量具有分子量分布,则所述分子量为重均分子量。
所述大分子引发剂可通过使偶氮型引发剂与具有所需疏水链段的化合物反应来获得。
偶氮型引发剂是本领域已知的并包括含脂族偶氮的引发剂,包括以下化合物中的一种或多种:4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)及其衍生物、2,2'-偶氮双[N-(2-羧乙基)-2-甲基丙脒]水合物、2,2'-偶氮双{2-甲基-N-[2-(1-羧丁基)]丙酰胺}和2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羧乙基)丙酰胺]等。在一个实施例中,所述偶氮型引发剂为4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)。
本发明的疏水链段为当在25℃下以2000ppm与水混合时不产生澄清的单相的那些。在进行该测量时,疏水链段的每一端可独立地被氢原子或引发剂残基取代。合适的疏水链段的例子为聚硅氧烷,C8-C50亚烷基或(聚)亚芳基,由选自以下的单体形成的疏水聚合物:(甲基)丙烯酸C1-C20烷基酯或C6-C20芳基酯单体如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、(甲基)丙烯酸苯酯和(甲基)丙烯酸萘酯;以及有机硅(甲基)丙烯酸酯单体如3-(甲基)丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、五甲基二硅氧烷基甲基(甲基)丙烯酸酯、甲基二(三甲基甲硅烷氧基)(甲基)丙烯酰氧甲基硅烷、单(甲基)丙烯酰氧丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷、(2-甲基-)2-丙烯酸、2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-l-[三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯和9-正丁基-1-[3-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基]-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷;以及乙烯基或烯丙基有机硅单体如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]丙基乙烯基氨基甲酸酯、三甲基甲硅烷基乙基碳酸乙烯酯、三甲基甲硅烷基甲基碳酸乙烯酯;以及芳族乙烯基单体如苯乙烯和乙烯基吡啶;以及它们的组合。在一个实施例中,嵌段共聚物的疏水链段为聚硅氧烷链段。所述聚硅氧烷链段可包含C1-C4多烷基和多芳基取代的硅氧烷重复单元。合适的聚硅氧烷重复单元的例子包括聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷以及它们的共聚物。在一个实施例中,聚硅氧烷链段在一端上由烷基封端,在另一个实施例中由C1-4烷基封端,并且在另一个实施例中由甲基或正丁基封端。
本发明的嵌段共聚物的疏水链段对由疏水组分形成的聚合物制品具有亲和性,所述聚合物制品如但不限于含有机硅的制品,例如在一个实施例中,有机硅弹性体镜片和有机硅水凝胶接触镜片。
本发明还涉及一种用于包含至少部分地疏水聚合物的聚合物制品如有机硅弹性体、有机硅水凝胶和PMMA接触镜片的润湿剂。在一个实施例中,可将由本发明的大分子引发剂形成的嵌段共聚物并入含经由本发明形成的嵌段共聚物的包装溶液、储存溶液和多用途溶液中。这些溶液可提供聚合物制品改善的可润湿性而不进行表面处理。
在一个实施例中,所述含疏水链段的大分子引发剂包含一个或两个疏水链段,每个疏水链段具有约300至约1800的分子量。在另一个实施例中,所述含疏水链段的大分子引发剂包含两个疏水链段,因为由大分子引发剂仅得到嵌段共聚物,而由包含一个疏水链段的大分子引发剂将得到嵌段共聚物与亲水聚合物的混合物。疏水链段可由将基于“相似相溶”原理与聚合物制品的疏水网络的至少一部分缔合的单体形成。例如,在其中制品为眼科装置如PMMA、硅氧烷弹性体或有机硅水凝胶接触镜片或为有机硅弹性体泪点塞的一个实施例中,疏水链段为包含聚硅氧烷的链段。
所述含疏水链段的大分子引发剂可通过使在至少一个末端上具有官能团如羟基、氨基、硫醇基等的反应性线性聚硅氧烷与具有羧基的偶氮型引发剂反应来形成。
反应性线性聚硅氧烷可选自下式的化合物:
其中R11选自取代和未取代的C1-24烷基;在一些实施例中,选自取代和未取代的C1-10烷基,并且在其它实施例中,选自未取代的C1-4烷基,并且在其它实施例中,选自甲基或正丁基;
R12-R15独立地选自C1-C4烷基和C6-10芳基;
r为5-60、6-50、6-20、6-15,并且在一些实施例中为6-12,并且R17、R18和R19独立地选自H、未取代的C1-4烷基、被羟基、氨基等取代的C1-4烷基以及它们的组合,条件是R17、R18和R19中的至少一个为氢原子或包含羟基、氨基或硫醇基。
反应性线性聚硅氧烷的分子量介于约300至约1800之间,并且在一些实施例中介于约400至约1500之间、约500至约1500之间以及介于约800至约1200之间。
反应性线性聚硅氧烷的具体例子包括
其中m为0至3,n为r+1,r为如上所定义。
使所述反应性线性聚硅氧烷与具有羧基或乙烯基的偶氮型引发剂反应。合适的偶氮型引发剂包括4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)及其衍生物、2,2'-偶氮双[N-(2-羧乙基)-2-甲基丙脒]水合物、2,2'-偶氮双{2-甲基-N-[2-(1-羧丁基)]丙酰胺}和2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羧乙基)丙酰胺]等。在一个实施例中,所述偶氮型引发剂为4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)。
一般来讲,期望控制反应中反应性线性聚硅氧烷与偶氮型引发剂的比率。如果硅氧烷/引发剂摩尔比太高,则反应后将剩余硅氧烷原材料并且将难以进行纯化,但如果所述比率太低(引发剂太多),则收率将降低。因此,为1至2.4、1.3至2.0、并且在一些实施例中为1.4至1.9的比率是可取的。
使偶氮型引发剂和反应性线性聚硅氧烷在偶氮型引发剂将不生成自由基的足够低的温度下经由缩合反应或氢化硅烷化反应来反应。如果反应温度太高,则将从偶氮型引发剂生成自由基,但如果所述温度太低,则将需要花费长时间才能完成反应。因此,反应温度优选为-20℃至50℃,更优选为0℃至40℃,并且最优选为10℃至35℃。
也可包含缩合剂。缩合剂的例子包括二环己基碳二亚胺(DCC)、二异丙基碳二亚胺(DIPC)和N-乙基-N'-3-二甲基氨丙基碳二亚胺(EDC=WSCI)以及盐酸盐(WSCI·HCl)。也可使用DCC或WSCI与N-羟基琥珀酰亚胺(HONSu)、1-羟基苯并三唑(HOBt)或3-羟基-4-氧代-3,4-二氢-1,2,3-苯并三嗪(HOBt)等的组合。如果用量太低,则将剩余原材料并且将难以进行纯化,但如果所述量太高,则将剩余缩合剂并且将难以进行纯化。因此,加入的摩尔比优选为具有羧基的偶氮型引发剂的量的1.8至4.0倍,并且所述摩尔比更优选为2.0至3.0倍,并且最优选为2.1至2.7倍。
可在本发明的大分子引发剂合成反应期间加入催化剂以提高反应性。合适的催化剂包括亲核催化剂如4-二甲基氨基吡啶等。如果用量太低,则反应需要很长时间,但如果所述量太高,则反应后将难以移除催化剂。因此,催化剂与引发剂的摩尔比为约0.01至约4.0、约0.05至约3.0是可取的。在一些实施例中,为防止原材料剩余,优选约1.0至约2.7的催化剂与引发剂的摩尔比。
在一个实施例中,本发明的含疏水链段的大分子引发剂具有下式:
其中在(a0)和(a1)中,R1为选自烷基或烷氧基的一类基团;
R2为选自(CH2)n和(CH2)m-O(CH2)n的一类基团;
m和n独立地在1至16的范围内,更优选2至10,最优选2至5;
a为4至19,更优选6至17,并且最优选8至15;
b为1至6,更优选2至4;并且
X为选自O、NH和S的一类基团,从高反应性的角度出发,更优选O和NH,并且从较少副产物的角度出发,最优选O。
使本发明的含疏水链段的大分子引发剂与至少一种亲水单体反应以形成本发明的嵌段共聚物。在一个实施例中,亲水链段可由已知的亲水单体形成。亲水单体为与水在25℃下混合,浓度为10重量%时获得透明单相的那些。亲水单体的例子包括乙烯基酰胺、乙烯基酰亚胺、乙烯基内酰胺、亲水(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯类、乙烯基醚、碳酸乙烯酯、乙烯基氨基甲酸酯、乙烯基脲以及它们的混合物。
合适的亲水单体的例子包括N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-己内酰胺、N-乙烯基-3-甲基-2-己内酰胺、N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-己内酰胺、N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、乙烯基咪唑、N-N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)丙烯酰胺、丙烯腈、N-异丙基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基噁唑啉、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱、3-(二甲基(4-乙烯基苄基)铵)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯酰胺基丙基)二甲基铵)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS)、3-((3-(丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、3-((3-甲基丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基-2-甲基丙酰胺、N-乙烯基-2-甲基丙酰胺、N-乙烯基-N,N'-二甲基脲等、以及它们的混合物。在一个实施例中,亲水单体包括N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱、(甲基)丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺等以及它们的混合物。在一些实施例中,亲水链段还可包含带电的单体,包括但不限于甲基丙烯酸、丙烯酸、3-丙烯酰胺基丙酸、4-丙烯酰胺基丁酸、5-丙烯酰胺基戊酸、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯氧基羰基-α-丙氨酸、N-乙烯氧基羰基-β-丙氨酸(VINAL)、2-乙烯基-4,4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮(VDMO)、反应性磺酸盐,包括2-(丙烯酰胺基)-2-甲基丙烷磺酸钠(AMPS)、3-磺基丙基(甲基)丙烯酸钾盐、3-磺基丙基(甲基)丙烯酸钠盐、双3-磺基丙基衣康酸二钠、双3-磺基丙基衣康酸二钾、乙烯基磺酸钠盐、乙烯基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐、甲基丙烯酸乙磺酸盐、它们的组合等。在亲水链段包含至少一个带电亲水单体的实施例中,期望包括作为共聚单体的不带电亲水单体。
在另一个实施例中,亲水链段由选自以下的亲水聚合物制成:聚-N-乙烯基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-2-己内酰胺、聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己内酰胺、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-己内酰胺、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N,N-二甲基丙烯酰胺、聚-N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、以及它们的共混物和共聚物。在另一个实施例中,亲水链段包含选自聚-N-乙烯基-2-吡咯烷酮、聚-N,N-二甲基丙烯酰胺、聚-N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚(甲基丙烯酸羟乙酯)以及包含它们的共聚物的亲水聚合物。
亲水单体应以足以获得所需的亲水链段聚合度的浓度存在。如果亲水单体的浓度太高,则聚合期间将发生高粘度而将难以混合,并且在一些情况下是不可能的。因此,优选10至60重量%、更优选15至50重量%的重量百分比。
如果单体/引发剂比率太低,则聚合期间将易于发生胶凝,但如果所述比率太高,则聚合将不开始。因此,优选500至10,000,更优选800至7000,并且最优选1500至5000的比率。
所述聚合可为本体聚合或使用溶剂进行。合适的溶剂包括醚、酯、酰胺、芳族和脂族烃、醇、酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、亚砜溶剂、酰胺溶剂、和二醇溶剂以及卤代烃。其中,从难以抑制自由基聚合的角度出发,更优选水和醇溶剂,并且最优选水和叔醇溶剂。例子包括叔戊醇、二乙醚、四氢呋喃、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、水、甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇、丁醇、叔丁醇、3-甲基-3-戊醇、3,7-二甲基-3-辛醇、苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、石油醚、煤油、轻石油、石蜡、丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯甲酸甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、乙二醇二乙酸酯、二乙醚、四氢呋喃、二氧六环、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二醇二烷基醚、二乙二醇二烷基醚、三乙二醇二烷基醚、四乙二醇二烷基醚、丙二醇二烷基醚、聚乙二醇-聚丙二醇嵌段共聚物和聚乙二醇-聚丙二醇无规共聚物、以及它们的混合物等。其中,从难以抑制自由基聚合的角度出发,更优选水、叔丁醇、叔戊醇、3-甲基-3-戊醇和3,7-二甲基-3-辛醇。如果使用溶剂,则其以介于约40至约90%之间,在一些实施例中介于约50至约85%之间的量存在。
可使用任何温度,其中所选引发剂在所述温度下是活性的并且所述温度介于反应组分(包括溶剂,如果使用的话)的冰点和沸点之间。如果温度太高,则聚合物溶液可能受热过度而变得难以控制或危险。温度范围介于聚合反应引发剂的10小时半衰期温度(后文称为T)和T+50℃之间,在一些实施例中介于T和T+30℃之间是合适的。
合适的反应时间包括至多约72小时,并且在一些实施例中约1至约24小时,并且在其它实施例中约2至约10小时。
所得嵌段共聚物可通过蒸馏、柱层析、沉淀、用嵌段共聚物不溶于其的溶剂洗除杂质、通过GPC分馏或任何其它常规的聚合物分离方式来纯化。
所述嵌段共聚物可由式(b1)或(b2)表示。
式:
(其中在(b1)和(b2)中,R1为选自烷基或烷氧基的一类基团;
R2为选自(CH2)n或(CH2)m-O(CH2)n的一类基团;
m和n独立地在1至16的范围内,更优选2至10,最优选2至5;
a为4至19,更优选6至17,并且最优选8至15;
b为1至6,更优选2至4,c为1至10,000,更优选100至8000,并且最优选1000至6000,
X为选自O、NH和S的一类基团,从高反应性的角度出发,更优选O和NH,并且从较少副产物的角度出发,最优选O;并且
R3和R4代表由具有亲水性的单体制成的基团,其中单体由通式(n)表示)。
本发明的嵌段共聚物具有约10,000至约3,000,000、更优选约50,000至约1,000,000、并且最优选约100,000至约600,000的平均分子量。如果平均分子量太低,则嵌段共聚物将不提供足够的润湿性。然而,如果平均分子量太高,则嵌段共聚物溶液的粘度将太高。在另一个实施例中,本发明的嵌段共聚物还包含约0.01重量%至约5重量%的至少一个疏水链段和约95重量%至约99.99重量%的亲水链段,更优选大约0.05重量%至大约3重量%的疏水链段和大约97重量%至大约99.95重量%的亲水链段,并且最优选大约0.1重量%至大约1重量%的疏水链段和大约99至大约99.9重量%的亲水链段。
在一些实施例中,所述嵌段共聚物包含大约0.01重量%至大约5重量%的疏水链段和大约95重量%至大约99.9重量%的亲水链段。
如果嵌段共聚物中的有机硅(PDMS)嵌段太大,则即便嵌段共聚物总体因亲水单体的聚合度而亲水,嵌段共聚物的总体溶解度也将不够。然而,如果有机硅链段太小,则嵌段共聚物将不能持久稳固地与聚合物制品缔合而不能在制品的整个使用寿命内提供所需的有益效果。
本发明的嵌段共聚物是非反应性的。本发明还涉及聚合物材料,并且在一些实施例中涉及由聚合材料形成的医疗装置,所述聚合材料与本发明的嵌段共聚物缔合。
合适的医疗装置包括眼科镜片、内窥镜、导管、输液管、输气管、支架、鞘管、袖带、管连接器、入口、引流袋、血液回路、伤口覆盖材料、植入物和多种类型的药物载体,但尤其适合于眼科装置,包括接触镜片、眼科镜片、泪点塞和人工角膜。
当所述医疗装置为眼科装置时,其可为接触镜片、角膜植入物、泪点塞等。合适的有机硅水凝胶材料是已知的并可被使用,包括但不限于senofilcon、galyfilcon、lotrafilconA和lotrafilconB、balafilcon、comfilcon等。几乎任何有机硅水凝胶聚合物都可使用本发明的亲水聚合物进行处理,包括但不限于US6,637,929、WO03/022321、WO03/022322、US5,260,000、US5,034,461、US6,867,245、WO2008/061992、US5,760,100、USUS7,553,880中所公开的那些。
本发明还涉及视觉上澄清的水溶液,所述水溶液以足以减小接触角、减少脂质吸收率或减少蛋白质吸收率中的至少一者的量包含至少一种本发明的嵌段共聚物。合适的量包括至多约5000ppm、约50至约3000ppm和约100至约2000ppm。所述嵌段共聚物可以约0.1ppm至约30%的嵌段共聚物、更优选约1000ppm至约25%、并且最优选约1%至约20%的量并入所述聚合物制品中。
本发明的亲水聚合物可与多种聚合物非共价缔合,所述聚合物包括聚硅氧烷、有机硅水凝胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯以及它们的混合物等。在该实施例中,据信末端聚硅氧烷与包含疏水聚合物组分的基底相结合。在该实施例中,将所述嵌段共聚物溶解在也使基底溶胀的溶剂中。使聚合物基底与包含所述嵌段共聚物的溶液接触。当基底为有机硅水凝胶制品(诸如接触镜片)时,合适的溶剂包括包装溶液、储存溶液和清洁溶液。使用该实施例作为例子,将有机硅水凝胶镜片放置在包含所述嵌段共聚物的包装溶液中。以溶液中的所有组分计,存在于溶液中的亲水聚合物的量介于约0.001和约10%之间,在一些实施例中,介于约0.005和约2%之间,并且在其它实施例中,介于约0.01和约0.5重量%之间。
本发明的包装溶液可为任何用于储存接触镜片的水基溶液。典型的溶液包括但不限于盐水溶液、其它缓冲溶液和去离子水。优选的水溶液为含盐的盐水溶液,这些盐包括但不限于氯化钠、硼酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或它们对应的钾盐。这些成分通常结合以形成包含酸及其共轭碱的缓冲溶液,以便加入酸和碱仅引起pH相对小的变化。缓冲液还可包含2-(N-吗啉)乙磺酸(MES)、氢氧化钠、2,2-双(羟甲基)-2,2',2"-次氮基三乙醇、N-三(羟甲基)甲基-2-氨基乙磺酸、柠檬酸、柠檬酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸、醋酸钠、乙二胺四乙酸等,以及它们的组合。优选地,所述溶液为硼酸盐缓冲或磷酸盐缓冲的盐水溶液。溶液还可包含已知的附加组分,诸如粘度调节剂、抗微生物剂、聚合电解质、稳定剂、螯合剂、抗氧化剂、它们的组合等。
在足以引入润滑和表面润湿有效量的嵌段共聚物的条件下使基底与嵌段共聚物接触。如本文所用,润滑有效量是赋予一定程度的润滑性所必需的量,这种润滑性在使用装置时用手可以感觉到(诸如在手指间摩擦装置)。另外,如本文所用,表面润湿有效量是赋予镜片一定程度的增大的润湿性所必需的量,这种润湿性通过已知的接触角测量技术(即座滴法、俘泡法或动态接触角测量)测得。已经发现的是,在一个实施例中,当装置为软性接触镜片时,只需50ppm的亲水聚合物就可提供改善的镜片“触感”和用座滴法测得的减小的表面接触角。高于约50ppm的嵌段共聚物量、更优选高于约100ppm的量(通过在2ml1:1的DMF:去离子水溶液中萃取72小时测定)将提供更明显的触感改善。因此,在该实施例中,可在溶液中以至多约5000ppm、在一些实施例中介于约10和3000ppm之间、在一些实施例中介于约10和约2000ppm之间的浓度包含嵌段共聚物。可对包装好的镜片进行热处理,以增加渗透并缠结在镜片中的亲水聚合物的量。合适的热处理包括但不限于常规的热灭菌循环,其包括约120℃的温度和约20分钟的时间,并且可在高压釜中进行。如果不使用热灭菌,可单独对包装好的镜片进行热处理。单独热处理的合适温度包括至少约40℃,并优选介于约50℃和溶液的沸点之间。合适的热处理时间包括至少约10分钟。应当理解,温度越高,所需要的处理时间越短。
在一个实施例中,聚合物制品由包含有机硅单体的反应性混合物形成,所述有机硅单体包含羟基。
用嵌段共聚物处理聚合物制品可在整个聚合物上进行或者可仅在聚合物的一部分上如仅在表面或是表面的一部分上进行。
下文将通过使用工作实例进一步详细地描述本发明,但本发明不限于这些工作实例。
分析方法
(1)GPC测量
在以下条件下进行GPC测量。
设备:东曹株式会社(TosohCorporation)
色谱柱:TSKgelSUPERHM_H,2根(粒径:5μm,6.0mmID×15cm)
流动相:N-甲基吡咯烷酮(10mMLiBr)
柱温:40℃
测量时间:40分钟
进样量:10μL
检测器:RI检测器
流速:0.2mL/min
样品浓度:0.4重量%
标准样品:聚苯乙烯(分子量为500至1,090,000)
(2)透射测量
将通过溶解2000ppm的嵌段共聚物所制得的包装溶液置于石英池中并使用Suga试验仪器公司(SugaTestInstrumentsCo.,Ltd.)制造的色彩计算机(型号:SM7-CH)测量透射率。
(3)接触角测量
在室温下使用KRUSSDSA-100TM仪器并且使用去离子水作为探针溶液,通过座滴技术确定镜片的可润湿性。在去离子水中冲洗待测试的镜片(3-5/样本),以除去残留的包装溶液。将每个测试镜片“碗侧朝下”地置于镜片架的凸形表面上,确保中心注射器正确对准并且注射器对应于指定的液体。将吸墨纸(玻璃片上干燥的Whatman#1滤纸)轻轻地放置在镜片上而不施加任何向下的压力,持续20秒。使用DSA100滴形分析软件在注射器顶端上形成3至4微升的去离子水液滴,确保液滴远离镜片悬挂。通过将针头向下移动使液滴平滑地释放到镜片表面上。分配液滴后立即将针头撤开。使液滴在镜片上平衡5至10秒,并且根据在液滴图像与镜片表面之间测得的接触角计算所述接触角。
(4)脂质吸收率
为进行研究的每种镜片类型创建标准曲线。将带标记的胆固醇(用NBD标记的胆固醇([7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑-4-基],CH-NBD;Avanti,Alabaster,AL))在35℃下溶于1mg/mL的脂质的甲醇原液中。从该原液中获取等分试样,在pH7.4的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中以范围从0至100μg/mL的浓度制作标准曲线。
将每种浓度的一毫升标准品置于24孔细胞培养板的孔中。将每种类型的10个镜片置于另一个24孔板中,与标准曲线样品一起在浓度为20μg/ml的1mLCH-NBD中浸泡。将另一组镜片(5个镜片)浸泡在没有脂质的PBS中,以校正镜片本身产生的任何自体荧光。所有浓度都在pH7.4的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中构成。将标准曲线板、测试板(包括浸泡在CH-NBD中的镜片)和对照板(包括浸泡在PBS中的镜片)都包裹在铝箔中保持黑暗,并在35℃下在搅拌下温育24小时。24小时之后,从温育箱中取出标准曲线板、测试板和对照板。立即在微板荧光读取仪(SynergyHT)上读取标准曲线板。
通过将每个单独的镜片在容纳大约100mlPBS的3只连续小瓶中浸渍3至5次来冲洗测试板和对照板上的镜片,以确保只测定结合的脂质,而没有携带的脂质。然后将镜片置于新鲜24孔板中,其中每个孔包含1mLPBS,然后在荧光读取仪上读取。读取测试样本之后,移除PBS,并如前所述将相同浓度的1mLCH-NBD新鲜溶液置于镜片上,然后放回35℃的温育箱中,并且摇动,直至下一个周期。将该程序重复15天,直至镜片上的脂质完全饱和。只记录饱和状态下获得的脂质量。
工作实例1
在氮气流下向配备有氯化钙管的200mL三口烧瓶中加入1.68g(6mmol)4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)和1.83g(15mmol)4-二甲基氨基吡啶、3.0g(15mmol)N,N-二环己基碳二亚胺以及40mL丙酮。将8.58g(9mmol)一端具有羟基并由下式(a2)
表示的聚二甲基硅氧烷(由智索株式会社(ChissoCorporation)制造,FM-0411,Mw1000)滴加到溶液中并在室温下搅拌六小时。滤出沉淀的固体,向获得的滤液中加入己烷,然后用0.5NHCl将滤液洗涤两次,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤两次,再用饱和氯化钠水溶液洗涤一次。使用硫酸钠干燥有机相,过滤,然后浓缩,以获得粗产物。使用硅胶柱(硅胶180g,己烷/乙酸乙酯=100/0→10/1(v/v),各400mL)纯化粗产物,并且获得了5.18g目标有机硅大分子引发剂。
工作实例2
在氮气流下向配备有氯化钙管的200mL三口烧瓶中加入1.40g(5mmol)4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)、9.1g(9.1mmol)在一端处具有氨基并由下式(a3)表示的聚二甲基硅氧烷(由智索株式会社(ChissoCorporation)制造,FM0311,Mw1000)、0.67g(5.5mmol)4-二甲基氨基吡啶和50mL丙酮。
将1.70mL(11mmol)N,N-二异丙基碳二亚胺滴加到该共混溶液中。在环境温度下搅拌6小时之后,滤出沉淀的固体,向获得的滤液中加入己烷,然后将滤液用0.5NHCl洗涤两次,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤两次,再用饱和氯化钠水溶液洗涤一次。使用硫酸钠干燥有机相,过滤,浓缩,然后使用硅胶柱(硅胶180g,己烷/乙酸乙酯=10/1→3/1→2/1,各300mL)纯化粗产物,并且获得了1.89g目标有机硅大分子引发剂。
比较例1
使用与工作实例1相同的方法获得了其中有机硅部分的分子量为5000的有机硅大分子引发剂,不同的是将一端包含羟基的聚二甲基硅氧烷(a2)替换为相同结构但具有更高分子量的聚二甲基硅氧烷(由智索株式会社(Chisso Corporation)制造,FM-0421,Mw5000)。如工作实例1中所述纯化所得的有机硅大分子引发剂。
比较例2
通过与工作实例1相同的方法获得了其中有机硅部分的分子量为10,000的有机硅大分子引发剂,不同的是将一端包含羟基的聚二甲基硅氧烷(a2)替换为相同结构但具有更高分子量的聚二甲基硅氧烷(由智索株式会社(ChissoCorporation)制造,FM-0425,Mw10,000),然后进行纯化。
工作实例3
将N-乙烯基吡咯烷酮(NVP,29.56g,0.266mol)、通过工作实例1获得的用下式(a4)表示的有机硅大分子引发剂(有机硅部分的分子量为1000,0.19g,0.0866mmol)和叔戊醇(TAA,69.42g)加入200mL三口烧瓶中,然后附接三通阀、温度计和机械搅拌器。
使用真空泵将三口烧瓶内部抽空,然后用氩气替换三次,然后将温度升至70℃。确认温度稳定且不再产热后,将温度升至75℃,并且将样品搅拌6小时。
聚合反应完成之后,将温度冷却至室温,然后将样品倒入正己烷/乙醇=500mL/40mL中,静置。通过滗析移除上清液,然后使用正己烷/乙醇=500mL/20mL洗涤2次。将获得的固体部分置于真空烘干机中在40℃下干燥16小时,然后加入液氮,使用刮刀将样品压碎,然后转移到具有拉链的袋中。使用真空烘干机在40℃下干燥3小时,以获得嵌段共聚物。获得的嵌段共聚物的分子量示于表1中。
工作实例4至10
根据工作实例3的程序形成另外的嵌段共聚物,但组分使用表1中所指示的量。获得的嵌段共聚物的分子量示于表1中。
工作实例11
将N-乙烯基吡咯烷酮(NVP,31.12g,0.28mol)、通过工作实例1获得的由下式(a5)表示的有机硅大分子引发剂(有机硅部分的分子量为1000,0.15g,0.07mmol)和叔戊醇(TAA,72.96g)加入200mL三口烧瓶中,然后附接三通阀、温度计和机械搅拌器。
使用真空泵将三口烧瓶内部抽空,然后用氩气替换三次,然后将温度升至70℃。确认温度稳定且不再产热后,将温度升至75℃,并且将样品搅拌6小时。
聚合反应完成之后,将温度冷却至室温,然后将样品倒入正己烷/乙醇=600mL/20mL中,静置。通过滗析移除上清液,然后用正己烷/乙醇=500mL/20mL洗涤2次。将获得的固体部分置于真空烘干机中在40℃下干燥16小时,然后加入液氮,使用刮刀将样品压碎,然后转移到具有拉链的袋中。使用真空烘干机在40℃下干燥3小时,以获得嵌段共聚物。获得的嵌段共聚物的分子量示于表1中。
工作实例12至13
根据工作实例11的程序形成另外的嵌段共聚物,但组分使用表1中所指示的量。获得的嵌段共聚物的分子量示于表1中。
比较例3
通过与工作实例3相同的方法进行聚合,不同的是将聚合反应引发剂替换为比较例1的有机硅大分子引发剂(有机硅部分的分子量(Mw)为5000),使用的组分的量如表1中所指示的。获得的嵌段共聚物的分子量示于表1中。
比较例4和5
通过与工作实例3相同的方法进行聚合,不同的是将聚合反应引发剂替换为比较例2的有机硅大分子引发剂(有机硅部分的分子量(Mw)为10,000),使用的组分的量如表1中所指示的。获得的嵌段共聚物的分子量示于表1中。
表1
工作实例14
通过与工作实例3相同的方法进行聚合,不同的是将NVP替换为N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA),使用的组分的量如表2中所指示的。获得的嵌段共聚物的分子量示于表2中。
工作实例15至16
根据工作实例14的程序形成另外的嵌段共聚物,但组分使用表2中所指示的量。获得的嵌段共聚物的分子量示于表2中。
表2
工作实例17
将通过工作实例3至8和11至14以及比较例3至5获得的嵌段共聚物以2000ppm的浓度溶解于包装溶液中。测量获得的溶液的透射率并示于表3中。
表3
如表3中所示,实例3至8和11至14的共聚物均形成了透明溶液,甚至在2000ppm下。当硅氧烷链段的分子量高于约5000(比较例3至5)时,2000ppm溶液的透射率减小,并且不能获得澄清的溶液。
工作实例18
将具有HydraclearPlus接触镜片(senofilconA)的ACUVUEOASYS浸没包装溶液中,然后在不包含所述嵌段共聚物的包装溶液中浸没24小时,所述包装溶液通过溶解2000ppm的工作实例3、9和10中获得的嵌段共聚物而获得。取出样品并测量接触角。结果示于表4中。还进行脂质吸收率测试,并且结果示于表4中。发现所有镜片均比未在所述嵌段共聚物中浸泡的镜片具有减少的脂质吸收率。
表4

Claims (22)

1.一种大分子引发剂,其在分子中包含一个或两个疏水链段,其中所述疏水链段的分子量为400至1500,其中所述疏水链段为由聚硅氧烷制成的链段,并且其中所述大分子引发剂由式(a0)或(a1)表示,
式:
其中在(a0)和(a1)中,R1为选自烷基或烷氧基的一类基团;
R2为选自(CH2)n和(CH2)m-O(CH2)n的一类基团;
m和n独立地在1至16的范围内;a为4至19;b为1至6,并且X为选自O、NH和S的一类基团。
2.一种嵌段共聚物,包含一个疏水链段和一个亲水链段,其中所述疏水链段的分子量为400至1500,其中所述疏水链段为由聚硅氧烷制成的链段,
所述的嵌段共聚物由式(b1)表示,
式:
其中在(b1)中,R1为选自烷基或烷氧基的一类基团;
R2为选自(CH2)n和(CH2)m-O(CH2)n的一类基团;
m和n独立地在1至16的范围内;a为4至19;b为1至6,c为1至10,000,X为选自O、NH和S的一类基团;并且R3和R4代表由具有亲水性的单体制成的基团,其中单体由通式(n)表示。
3.根据权利要求2所述的嵌段共聚物,其中重均分子量为10,000至3,000,000。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的嵌段共聚物,其中所述嵌段共聚物包含0.01重量%至5重量%的疏水链段和95重量%至99.9重量%的亲水链段。
5.一种医疗材料,包含根据权利要求2至4中任一项所述的嵌段共聚物。
6.一种制备根据权利要求2至4中任一项所述的嵌段共聚物的方法,其中能够形成亲水链段的单体使用根据权利要求1所述的大分子引发剂聚合。
7.一种接触镜片润湿剂,包含嵌段共聚物,所述嵌段共聚物包含一个或多个疏水链段和一个或多个亲水链段,其中所述疏水链段的分子量为400至1500,其中所述嵌段共聚物为由下式(b1)或(b2)表示的嵌段共聚物,
其中在(b1)和(b2)中,R1为选自烷基或烷氧基的一类基团;
R2选自(CH2)n或(CH2)m-O(CH2)n
m和n独立地在1至16的范围内;a为4至19;b为1至6,c为1至10,000,X为选自O、NH和S的一类基团;并且R3和R4代表由具有亲水性的单体制成的基团,其中单体由通式(n)表示。
8.根据权利要求7所述的接触镜片润湿剂,其中所述嵌段共聚物的重均分子量为10,000至3,000,000。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的接触镜片润湿剂,其中所述嵌段共聚物包含0.01重量%至5重量%的疏水链段和95重量%至99.9重量%的亲水链段。
10.根据权利要求2-3中任一项所述的嵌段共聚物,其中所述亲水链段为由选自以下的亲水聚合物制成的链段:聚-N-乙烯基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-2-己内酰胺、聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己内酰胺、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-己内酰胺、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N,N-二甲基丙烯酰胺、聚-N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、以及它们的共混物和共聚物。
11.根据权利要求7至8中任一项所述的接触镜片润湿剂,其中所述亲水链段为由选自以下的亲水聚合物制成的链段:聚-N-乙烯基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-2-己内酰胺、聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己内酰胺、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-己内酰胺、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N,N-二甲基丙烯酰胺、聚-N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、以及它们的共混物和共聚物。
12.一种接触镜片润湿剂溶液,包含根据权利要求7至8中任一项所述的接触镜片润湿剂,任选所述接触镜片润湿剂溶液为包装溶液或储存溶液。
13.一种医疗材料,包含有机硅水凝胶和根据权利要求2至4中任一项所述的嵌段共聚物。
14.根据权利要求13所述的医疗材料,包含0.1ppm至30%的所述嵌段共聚物。
15.根据权利要求13或14所述的医疗材料,其中用于所述有机硅水凝胶中的亲水单体选自N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯酰胺、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-2-羟乙基乙烯基氨基甲酸酯、N-羧基-β-丙氨酸N-乙烯基酯、反应性聚乙烯多元醇、亲水碳酸乙烯酯、乙烯基氨基甲酸酯单体、亲水噁唑酮单体、亲水噁唑啉单体、以及它们的组合。
16.根据权利要求13至14中任一项所述的医疗材料,其中用于所述有机硅水凝胶中的有机硅单体具有羟基,并且任选衍生自用于所述有机硅水凝胶中的有机硅单体的组分的量为5重量%至95重量%。
17.一种方法,所述方法包括在足以引入润滑和表面润湿有效量的嵌段共聚物的条件下,使有机硅水凝胶接触镜片与包含表面润湿有效量的至少一种权利要求2至4或10中任一项的嵌段共聚物的包装溶液接触。
18.权利要求17的方法,其中所述表面润湿有效量包含至少50ppm的嵌段共聚物。
19.权利要求17的方法,其中所述面润湿有效量包含10至3000ppm嵌段共聚物。
20.权利要求17的方法,其中所述面润湿有效量包含10至2000ppm嵌段共聚物。
21.权利要求17的方法,其中所述接触步骤还包括加热所述溶液和接触镜片,
其中所述加热步骤包括至少一个热灭菌循环;
其中所述加热步骤在至少40℃下进行;
其中所述加热持续至少10分钟。
22.权利要求21的方法,其中所述加热步骤在高压釜中进行。
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