CN104066756A - 生产生物相容材料的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了生产可聚合溶液的方法,该方法包含将乙烯属不饱和的两性离子单体溶解在共聚单体体系中,所述共聚单体体系包含两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。可聚合溶液生物相容,并可用于生产聚合物和制品,例如隐形眼镜。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求以下权益:2011年9月1日提交的美国临时申请号61/530,121,和2011年11月10日提交的美国临时申请号61/558,063,按照35 U.S.C.§119(e),和2011年9月1日提交的英国申请号1115112.3,和2011年11月10日提交的英国申请号1119366.1,按照35 U.S.C.§119(a),每个的公开内容通过引用以全文并入本文。
引言
本发明涉及生产生物相容材料,特别是可聚合混合物、聚合物和由其形成的制品的方法。本发明的材料可用于制造其中需要透气性和亲水性的适当的组合的产品。这些包括眼部装置,例如隐形眼镜和膜以及用于例如创伤敷裹和传感系统的薄膜。
背景技术
在用于与含蛋白质或生物学流体接触的医疗装置制造中使用的材料,其基于可接受的化学、物理和机械性质以及与所述含蛋白质或生物学流体的相容性来选择。然而,通常难以同时优化所有这些性质,因此必须达成折衷,这通常导致低于最佳性能。
例如,早期的透气隐形眼镜由硅酮形成,因此,具有非常低的水分含量且相对地硬。硅酮材料的疏水性意味着镜片有差的可润湿性和倾向于粘住眼睛。此外,虽然由硅酮形成的镜片具有高透氧性,但这样的材料的低水含量意味着它们可能对于佩带者不舒适。因此,焦点然后转移到结合了亲水单体例如2-羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)、N-乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸的水凝胶体系。水凝胶体系具有显著的水含量,通常30%以上,因此,对于佩带者更舒适。然而这些材料的透氧性通常不如硅酮高,这增加了由于缺氧造成眼睛损害的风险。在这方面,这些水凝胶镜片的透氧性可足够日常使用,但是通常不适合于长期佩戴。
因此,近来焦点已集中于开发具有性质平衡的材料,主要为与硅酮材料相关的透氧性,和与水凝胶体系相关的水含量、润湿性和较低模量。对于保证对眼睛健康和良好的泪膜稳定性(这对舒适来说很重要)有最小风险,获得正确的性质平衡是重要的。目前,选择的材料为硅酮水凝胶,但这些不是理想的,因为,虽然它们包含水,但是所述材料为固有疏水的且可润湿性差。已经作出努力以提高这些材料润湿性。例如,制造者已经使用等离子体处理以修饰表面性质,以提高表面润湿性。然而,这样的方法的缺点为其引入额外的步骤到制造过程中,这可能难以控制。
显然,由于隐形眼镜将与眼睛的表面接触,因此另一个重要的考虑为镜片材料的生物相容性。用于形成隐形眼镜的硅酮水凝胶不引起任何不期望的生物学响应是极为重要的。由于硅酮材料为固有疏水的,所以这是一个特别的挑战,因为疏水性引起眼睛的泪膜分解,导致不适,此外,可能促进泪膜组分例如蛋白质和脂质的沉积。因此,需要生物相容材料,其提供生物相容性连同高的透气性(特别是氧)以及适当的水含量和表面润湿性两者,以提供具有适合的机械性能和眼睛舒适水平的镜片。
如上所述,可聚合的乙烯属不饱和组分,例如甲基丙烯酸和它们的酯衍生物,已经用于制造眼镜片,而且许多工作致力于使这样的不饱和体系与生物相容共聚单体共聚以生产具有提高的生物相容性的镜片材料。可聚合的两性离子材料,特别是2-(甲基丙烯酰氧基乙基)-2’(三甲基铵乙基)磷酸盐,内盐(MPC),已经用于形成生物相容的聚合物。这些材料包含两性离子型磷酰胆碱(PC)基团,且这些材料的生物相容性源自该PC基团模仿磷脂的两性离子结构的事实,例如胆碱磷脂和鞘磷脂,其为所有活细胞外膜的主要组分。结合MPC的隐形眼镜材料(EP 0555295)已经显示具有有益的性质,包括减少对眼睛的脱水和减少泪膜组分沉积(Guillon JP等, Adv. Exp. Med. Biol, 2002, 506 (Part B), 901-15)。更通常,包含两性离子基团的聚合物已经显示通过减少蛋白质沉积、血液活化、炎症反应、细菌粘附和抑制生物膜形成来提高生物相容性(参见Lewis, AL, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 18 (2000) 261-275,和其中的参考文献)。
然而,MPC和有关的两性离子材料的缺点为它们通常为具有非常有限溶解度的固体。这对MPC和其它两性离子用作镜片制剂中的组分设置了限制。事实上,至今不能将这些两性离子单体结合到包含硅氧烷共聚单体的硅酮水凝胶制剂中,因为MPC在这些液体共聚单体中固有的低溶解度和衍生的硅氧烷-两性离子聚合物由于微相分离导致不透明的倾向。
因此,需要一种方法,通过该方法可将两性离子单体,特别是MPC,结合到包含具有硅氧烷官能团的单体单元的混合物,因此使之可能生产可用于形成眼部装置的聚合物,特别是具有有益性质的隐形眼镜。
针对该背景,本发明提供了一种生产可聚合溶液的方法,所述可聚合溶液可聚合以生产包含两性离子官能团和硅氧烷官能团两者的聚合物。
因此,在第一方面,本发明提供了一种生产可聚合溶液的方法,其包含将乙烯属不饱和两性离子单体溶解于共聚单体体系,所述共聚单体体系包含官能化乙烯属不饱和溶解性单体(所述两性离子单体可溶于其中)、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
如上所述,乙烯属不饱和两性离子单体,例如MPC,在许多用于形成硅酮水凝胶的常用液体组分中为不溶的。此外,尝试聚合这样的组合物导致微相分离,导致不透明聚合物,不适合用作眼部装置。然而,本发明人已发现可将乙烯属不饱和两性离子单体,例如MPC,溶解在适合的官能化乙烯属不饱和溶解性单体(例如HEMA或其它适合的溶解性单体)中以生产溶液,并通过仔细选择存在于共聚单体体系的组分的特性和含量,从而克服这些问题。
特别地,可将两性离子单体结合到包含硅氧烷组分的制剂中,其中得到的可聚合溶液为澄清的,而且其在聚合之后和聚合物水合以形成水凝胶之后产生澄清的聚合物。此外,因为官能化的乙烯属不饱和溶解性单体可为例如HEMA、甲基丙烯酸甘油酯(GMA)或甲基丙烯酸的组分,这对于包含到最终用于眼部应用的聚合物中可能是期望的,所述方法不需要添加非反应性溶剂化组分,所述非反应性溶剂化组分在这些聚合物的形成中不能如此方便地存在。因此,所述方法不必通过另外的步骤而复杂化,在所述另外的步骤中需要去除已经用于溶解乙烯属不饱和两性离子单体的溶剂。
另一个优点为,通过本发明的方法可获得的、得自聚合和后续的可聚合溶液水合的材料也是澄清和均匀的。
本发明的方法包括将两性离子单体溶解在共聚单体体系中,所述共聚单体体系包含官能化的乙烯属不饱和溶解性单体(所述两性离子单体可溶于其中)、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。结果为均匀的可聚合溶液。本文使用术语“均匀”来描述单相溶液,即溶液明显呈现出由单相组成。可获得均匀溶液的事实是意外的,假定亲水组分(所述两性离子单体)与疏水组分(所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体)混合。
溶于共溶剂体系的乙烯属不饱和两性离子单体为包含乙烯属不饱和基团和两性离子基团的单体。在一个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(I)的单体:
其中J选自
价键;
-W-X-Y-,其中W为(CR1 2)n;X为O、S或NR2且Y为连接基团;和
-K-X-Y-,其中K为(CR1 2)nC(O);X为O、S或NR2且Y为连接基团;
Z为两性离子基团;
每个R1独立选自H、卤素、C1-4烷基或C1-4卤代烷基;
R2为H或C1-4烷基;
n为0-6的整数;和
m为0-6的整数。
虽然不指明任何具体的立体化学地表示式(I)(和此后的化学式),但技术人员应理解许多异构体为可能的。在这方面,本发明将描绘的化学结构的所有可能的立体异构体包括在其范围内。
在一个实施方案中,乙烯属不饱和两性离子单体为式(I)的单体,其中J为价键,每个R1为氢且m为1。
在一个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(II)的单体:
其中W、X、Y、Z、R1和m如上限定。
n的值可为0、1、2、3、4、5或6。在一个优选实施方案中,n为0。在备选实施方案中,n为1。在另一个实施方案中,n为2。当n为0时,乙烯基与杂原子邻接,其意味着在杂原子上的孤对电子可与乙烯基上的电子相互作用,这具有增加单体反应性的作用。
在一个实施方案中,R1为氢。在备选实施方案中,R1为C1-4烷基,特别是乙基或甲基,特别是甲基。在备选实施方案中,R1可为卤素,特别是氟。在备选实施方案中,R1可为C1-4卤代烷基,其中在烷基中的所述氢原子的一个或多个被卤素取代,特别是氟。C1-4卤代烷基的实例为CF3。每个R1基团可为相同或不同的。在一个实施方案中,R1基团为不同的。在一个实施方案中,R1基团为相同的。例如,当n为1时,与碳原子结合的两个R1基团中的每一个可为相同或不同的。类似地,当n为2时,四个R1基团中的每一个可为相同或不同的。类似地,当n为1且m为1时,四个R1基团中的每一个可为相同或不同的。
在一个实施方案中,X为O。在备选实施方案中,X为S。在另一个实施方案中,X为NR2。在一个实施方案中,R2为氢。在一个实施方案中,R2为C1-4烷基,特别是乙基或甲基,特别是甲基。
Y为连接基团,其在式(I)或式(II)的单体中的杂原子X和(CR1 2)mZ基团之间形成连接。基团Y的特性不会特别受限,在一个优选实施方案中,Y选自:C1-10亚烷基、C2-10亚烯基、C2-10亚炔基、C3-10环亚烷基、C3-10环亚烯基、C1-10杂亚烷基、C2-10杂亚烯基、C2-10杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基、-C(O)-、-C(S)-、-C(O)O-、-C(O)S-、-C(O)N(RM)-、-C(S)-、-C(S)O-、-C(S)S-和-C(S)N(RM)-,其中RM为氢或C1-4烷基。亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烷基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O。
在一个实施方案中,Y为C1-10亚烷基,C2-10亚烯基或C2-10亚炔基,任选被一个或多个RN取代。在另一个实施方案中,Y为C1-6亚烷基、C2-6亚烯基或C2-6亚炔基,任选被一个或多个RN取代。在另一个实施方案中,Y为C1-10亚烷基,在一种情况下为C1-6亚烷基,任选被一个或多个RN取代。
在备选实施方案中,Y为-C(=V)A-,其中V为S或O,且A选自NRM、O或S,其中RM为H或C1-4烷基。特别地,在一个实施方案中,本发明提供式(IB)的单体:
其中W、X和Z、R1、R2、n和m如以上关于式(I)所限定,V为S或O;且A选自NRM、O和S。当本发明的单体具有式(IB)时,优选V为O且A为O,使得式如(I)和式(II)限定的Y为-C(O)O-。
在式(I)和式(II)的单体中,其中X选自NR2,那么R2、Y以及与它们键合的N原子一起可形成5-7元杂环,任选被一个或多个RN取代,特别地其中RN为O。特别地,R2、Y以及与它们键合的N原子一起形成5元杂环,任选被一个或多个RN取代,特别地其中RN为O。
在一个实施方案中,单体具有式(IA):
其中W、R1和Z为如上限定的。在一个实施方案中,单体具有式(IA),其中n为0,因此基团W不存在。
在式(I)、(IA)、(IB)和(II)的单体中,m值可为0、1、2、3、4、5或6。在一个实施方案中,m为0。
特别地,在式(II)的单体中,优选m为0,当Y为除了-C(O)-、-C(S)-、-C(O)O-、-C(O)S-、-C(O)N(RM)-、-C(S)-或-C(S)N(RM)-以外的如上限定的基团时。在备选实施方案中,特别地当Y为-C(O)-、-C(S)-、-C(O)O-、-C(O)S-、-C(O)N(RM)-、-C(S)-或-C(S)N(RM)-时,m为1或2。
在一个实施方案中,乙烯属不饱和两性离子单体为式(ID)的丙烯酸两性离子单体:
其中R1、X、Z和m如上限定。
在一个优选实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(ID)的单体,其中R1为甲基,X为O且m为2。
在一个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(III)的聚(乙二醇)衍生的两性离子单体:
其中R1、J和Z如上限定且mm为1-20的整数。优选mm为1-10的整数。
在一个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(IIIA)的聚(乙二醇)衍生的两性离子单体:
在一个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(IIIB)的聚(乙二醇)衍生的两性离子单体:
其中Z为如下限定的式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。
Z为两性离子基团。两性离子基团为这样一种基团:其携带位于基团内不同原子上的正电荷和负电荷两者,使得基团的净电荷为零。因此,两性离子基团具有高极性和对水的天然亲合力。磷脂,例如胆碱磷脂和鞘磷脂,其为所有活细胞外膜的主要组分,具有两性离子结构。因此,丙烯酸两性离子单体可用于产生模仿磷脂的两性离子结构的聚合物。这导致可生产的聚合物的生物相容性。
在一个实施方案中,Z为选自式(IVA)、(IVB)、(IVC)、(IVD)和(IVE)的两性离子基团。
优选,Z为式(IVB)的两性离子基团。
基团(IVA)具有式:
其中每个R3和R3A独立选自氢和C1-4烷基且a为2-4的整数。
在一个实施方案中,两个R3基团为相同的。特别地,两个R3基团可为C1-4烷基,在一个实施方案中,为甲基。
在一个实施方案中,两个R3A基团为相同的。特别地,两个R3A基团可为氢。
在一个实施方案中,a为2或3。在另一个实施方案中,a为3。
在一个实施方案中,其中Z为式(IVA)的基团,m为1或2。
基团(IVB)具有式:
其中每个R4和R4A独立选自氢和C1-4烷基且b为1-4的整数;
在一个实施方案中,所有R4基团为相同的。特别地,所有R4基团可为C1-4烷基,在一个实施方案中,为甲基。在一个实施方案中,至少一个R4基团为C1-4烷基。
在一个实施方案中,R4A基团为相同的。特别地,R4A基团可为氢。
在一个实施方案中,b为2或3。在另一个实施方案中,b为2。
在一个实施方案中,其中Z为式(IVB)的基团,式(I)中的m为1或2。
在一个实施方案中,优选Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。在这个实施方案中,Z为磷酰胆碱(PC)基团。PC基团天然地存在于形成所有活细胞的膜的磷脂中。因此,考虑到模仿磷脂的两性离子性质,Z为PC基团是特别有利的。
基团(IVC)具有式:
其中每个R5和R5C独立选自氢和C1-4烷基;R5A为氢或基团-C(O)B1R5B,其中R5B为氢或甲基,B1选自:键;C1-10亚烷基、C2-10亚烯基、C2-10亚炔基、C3-10环亚烷基、C3-10环亚烯基、C1-10杂亚烷基、C2-10杂亚烯基、C2-10杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基,其中所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烷基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个如之前限定的RN取代,且c为1-4的整数,其中如果Z直接键合于O或N原子则z为0,否则z为1。
在一个实施方案中,R5基团为相同的。特别地,所述R5基团可为C1-4烷基,在一个实施方案中,为甲基。在一个实施方案中,至少一个R5基团为C1-4烷基。
在一个实施方案中,两个R5C基团为相同的。特别地,所述R5C基团可为氢。
在一个实施方案中,c为2或3。在另一个实施方案中,c为3。
基团(IVD)具有式:
其中每个R6和R6C独立选自氢和C1-4烷基;R6A为氢或基团-C(O)B2R6B,其中R6B为氢或甲基,B2选自:键;C1-10亚烷基、C2-10亚烯基、C2-10亚炔基、C3-10环亚烷基、C3-10环亚烯基、C1-10杂亚烷基、C2-10杂亚烯基、C2-10杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基,其中所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烷基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个如之前限定的RN取代,且d为1-4的整数,其中如果Z直接键合于O或N原子则z为0,否则z为1;
在一个实施方案中,R6基团为相同的。特别地,所述R6基团可为C1-4烷基,在一个实施方案中,为甲基。在一个实施方案中,至少一个R6基团为C1-4烷基。
在一个实施方案中,两个R6C基团为相同的。特别地,所述R6C基团可为氢。
在一个实施方案中,d为1或2。在另一个实施方案中,d为2。
基团(IVE)具有式:
其中每个R7和R7C独立选自氢和C1-4烷基;R7A为氢或基团-C(O)B2R7B,其中R7B为氢或甲基,B2选自:键;C1-10亚烷基、C2-10亚烯基、C2-10亚炔基、C3-10环亚烷基、C3-10环亚烯基、C1-10杂亚烷基、C2-10杂亚烯基、C2-10杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基,其中所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烷基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个如之前限定的RN取代,且e为1-4的整数,其中如果Z直接键合于O或N原子则z为0,否则z为1;
在一个实施方案中,R7基团为相同的。特别地,所述R7基团可为C1-4烷基,在一个实施方案中,为甲基。在一个实施方案中,至少一个R7基团为C1-4烷基。
在一个实施方案中,两个R7C基团为相同的。特别地,所述R7C基团可为氢。
在一个实施方案中,e为1或2。在另一个实施方案中,e为2。
优选Z为式(IVB)的基团,特别地,式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。在特别优选的实施方案中,乙烯属不饱和两性离子单体为式(ID)的单体,其中R1为甲基,X为O,m为2且Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。在这个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体为2-(甲基丙烯酰氧基乙基)-2'(三甲基铵乙基)磷酸盐,内盐(MPC)(也称为甲基丙烯酸羟乙酯-磷酰胆碱,HEMA-PC)。
乙烯属不饱和两性离子单体溶解在其中的共溶剂体系的基本组分为官能化的乙烯属不饱和溶解性单体,所述两性离子单体可溶于其中。这保证获得澄清均匀的可聚合溶液。本文使用的术语“官能化的”是指乙烯属不饱和单体具有末端官能团,其中所述官能团选自-OH、-NRP 2、-C(O)ORP和-C(O)NRP 2,其中每个RP独立选自H和C1-6烷基。在一个实施方案中,官能化的乙烯属不饱和溶解性单体为羟基化乙烯属不饱和单体。
优选,官能化的乙烯属不饱和溶解性单体为丙烯酸或其酯。实例包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甘油酯(GMA)。
优选所述官能化的乙烯属不饱和溶解性单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)或甲基丙烯酸甘油酯(GMA)。然而,虽然随后的描述聚焦在HEMA或GMA上,但这些描述等价适用于两性离子单体可溶于其中的其它的官能化乙烯属不饱和溶解性单体。
如本文所用,术语“可溶”是指两性离子单体与官能化的乙烯属不饱和溶解性单体形成混合物,其中所述混合物在整个混合物中呈现相同的或基本相同的物理性质值,即所述混合物包含基本单相和/或为基本均匀。方便地,溶解度可通过光散射评定。对于可溶于单体B的单体A,单体A添加到单体B中导致光散射基本没有变化。基本单相的混合物特征在于高的光学澄清度。基本单相的混合物和具有两(或更多)相的混合物之间的边界由“浊点”限定,其对于给定的单体共混物,定义为观察到相分离的温度。澄清度可通过眼睛在宏观尺度上评定。
在一些实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体在共聚单体体系中的溶解可通过搅拌加速,例如搅拌和/或摇动。还可应用加热,但必须小心控制温度使得不会出现过早聚合。
在本发明方法的一个实施方案中,乙烯属不饱和两性离子单体在共溶剂体系中的溶解速度可通过以下加速:将所述乙烯属不饱和两性离子单体预溶解在它可溶于其中的官能化乙烯属不饱和溶解性单体中,然后与所述共聚单体体系的其它组分混合。
包含共聚单体体系(所述两性离子单体溶解在其中)的其它基本组分为含硅氧烷基团的单体或大分子单体,以及交联剂。在这方面,所述共聚单体体系包含常规用于形成可用于生产眼部装置的硅酮水凝胶聚合物的组分。
术语“大分子单体”用于指代具有至少一个可聚合端基和2-1000个单体重复单元的聚合程度(DP)和/或具有大约100-100,000道尔顿的数均分子量的低分子量聚合物。
硅氧烷基团在聚合物(其可从通过本发明的方法制造的可聚合溶液合成)中的存在有助于高的透氧性,为眼部装置,特别是隐形眼镜的重要考虑。然而,当尝试结合两性离子单体时,硅氧烷组分的疏水性至今导致微相分离。这个问题通过本发明的方法已克服。
包含硅氧烷基团的组分为包括具有通用结构-[Si(R)2O]-的残基的那种,其中R为氢或C1-10亚烷基、C2-10亚烯基、C2-10亚炔基、C3-10环亚烷基、C3-10环亚烯基、C1-10杂亚烷基、C2-10杂亚烯基、C2-10杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基。优选R为C1-10亚烷基,优选C1亚烷基基团。优选,Si和连接的O存在于包含硅氧烷基团的单体或大分子单体中的量大于包含硅氧烷基团的单体或大分子单体总分子量的20重量%,和更优选大于30重量%。
有用的包含硅氧烷基团的单体或大分子单体可包含可聚合官能团,例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。可包括在共溶剂体系中的包含硅氧烷基团的组分的实例描述于US 3,808,178、US 4,120,570、US 4,136,250、US 4,153,641、US 4,740,533、US 5,034,461、US 5,070,215和EP 080539。本文引用的所有专利通过引用以全文并入本文。
在本发明的一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体可为通过以下式X表示的聚硅氧烷基烷基(甲基)丙烯酸单体:
(式X)
其中:T表示H或较低级烷基,在某些实施方案中为H或甲基;Q表示O或NR12;每个R12独立表示氢或甲基,每个R8,R9和R10独立表示较低级烷基或苯基,且j为1或3-10。这些聚硅氧烷基烷基(甲基)丙烯酸单体的实例包括甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、五甲基二硅氧烷基甲基甲基丙烯酸酯和甲基二(三甲基硅氧基)甲基丙烯酰氧基甲基硅烷。
包含硅氧烷基团的组分的备选类型,其可形成共溶剂体系的一部分,为通过式XI表示的聚(有机硅氧烷)预聚物:
(式XI)
其中:每个A’独立表示活化的不饱和基团,例如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺或烷基或芳基(只要至少一个A’包含能经受自由基聚合的活化的不饱和基团);每个R14、R15、R16和R17独立选自具有1-18个碳原子的单价烃基或卤素取代的单价烃基,其可在碳原子之间具有醚键;R13表示具有1-22个碳原子的二价烃基,且n’为0或大于或等于1的整数,在一个实施方案中,n’为5-400,在另一个实施方案中n’为10-300。一个具体实例为α,ω-双甲基丙烯酰氧基丙基聚-二甲基硅氧烷。另一个实例为mPDMS(单甲基丙烯酰氧基丙基封端、单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷)。
包含硅氧烷基团的的组分的另一有用类型包括以下式XII的包含硅酮的碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体:
(式XII)
其中:X’表示O、S或NH;RSi表示包含硅酮的有机基团;T表示氢或较低级烷基,在某些实施方案中为H或甲基;t为1、2、3或4;且q’为0或1。适合的包含硅酮的有机基团RSi包括以下:
其中R18表示
其中p’为1-6;或具有1-6个碳原子的烷基或氟代烷基;r’为1-200,t’为1、2、3或4;且s为0、1、2、3、4或5。
包含硅氧烷基团的碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体具体包括:1,3-二[4-(乙烯基氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-硅烷(isiloxane)3-(乙烯基氧基羰基硫基)丙基-[三(三甲基硅氧基硅烷)];3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯;3-[三(三甲基硅氧基)wilyl]丙基乙烯基氨基甲酸酯;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,和
包含硅酮的组分的另一个类型包括下式的化合物:
(*D*L*D*G)aa*D*D*E1 ;
E(*D*G*D*L)aa*D*G*D*E1或;
E(*D*L*D*G)aa*D*L*D*E1 (式 XIII-XV)
其中:
D表示具有6-30个碳原子的烷基二价基团、烷基环烷基二价基团、环烷基二价基团、芳基二价基团或烷基芳基二价基团,
G表示具有1-40个碳原子的烷基二价基团、环烷基二价基团、烷基环烷基二价基团、芳基二价基团或烷基芳基二价基团,其在主链中可包含醚,硫或胺键;
*表示尿烷或脲基键;
aa为至少1的整数;
L表示式XVI的二价聚合基团:
(式XVI)
其中R11独立表示具有1-10个碳原子的烷基或氟代烷基,其可在碳原子之间包含醚键;r为至少1;且p提供400-10,000的部分重量;每个E和E1独立表示通过式XVII表示的可聚合的不饱和有机基团:
(式XVII)
其中R19为氢或甲基;R20为氢、具有1-6个碳原子的烷基或-CO-V’-R22基团,其中V’为-O-,-S-或-NH-,而R22为氢或具有1-6个碳原子的烷基;R21为具有1-12个碳原子的二价基团;Y’表示-CO-或-OCO-;W’表示-O-或-NH-;Ar表示具有6-10个碳原子的芳基;a’为0-6;b’为0或1;c’为0或1;且d’为0或1。
优选的包含硅酮的组分通过下式XVIII表示:
(式XVIII)
其中R23为去除异氰酸酯基之后的二异氰酸酯的二价基团,例如异氟尔酮二异氰酸酯的二价基团。另一种优选的包含硅酮的大分子单体为式XIX的化合物(其中x+y为10-30范围内的数),其由氟醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异氟尔酮二异氰酸酯和异氰酸根合乙基甲基丙烯酸酯。
(式XIX)
在本发明的备选实施方案中,包含硅氧烷基团的单体可为式(A)或(B)的材料:
(T1-Y1)k-G1(Y2-Z)l (A) [(T1)k-Y3(Z)u]v-G1-R24 (B)
其中
T1为可聚合的基团;
每个Y1和Y2独立为选自以下的连接基团:键、C1-12亚烷基、C2-12亚烯基、C2-12亚炔基、C3-12环亚烷基、C3-12环亚烯基、C2-12杂亚烯基、C2-12杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基、-C(O)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(O)O-C1-12亚烷基、-C(O)S-C1-12亚烷基、-C(O)N(RM)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(S)O-C1-12亚烷基、-C(S)S-C1-12亚烷基、-C(S)N(RM)-C1-12亚烷基、-(CH2)qq(OCH2CH2)rr-和-(CH2CH2O)rr(CH2)qq-,其中RM为氢或C1-4烷基,qq为1-10的整数,rr为1-10的整数,其中在所述C1-12亚烷基基团中的一个或多个碳原子可任选被选自S和O的杂原子替代,且所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立地选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O;
Y3为连接基团;
R24为可任选被一个或多个RN取代的C1-12烷基;
G1为含有硅氧烷基团的组分;
Z为两性离子基团;
k为1-10的整数;
l为1-3的整数;
u为1-3的整数;和
v为1-3的整数。
在本发明的这些实施方案中,包含硅氧烷基团的单体在相同的分子内包括可聚合的基团、硅氧烷官能团和两性离子官能团。这是有利的,因为任何相分离可在分子水平,因此不会对肉眼可见。此外,在分子水平上组合官能团使之可能对于给定的水含量提供具有比可预期更高的透氧性的材料。
虽然不指明任何具体的立体化学地表示式(A)和式(B)(和此后的化学式),但技术人员应理解许多异构体为可能的。在这方面,本发明将描绘的化学结构的所有可能的立体异构体包括在其范围内。
可聚合的基团T1不受限,而且其可为能够在聚合条件下反应以形成聚合物的任何基团。在本发明的材料中可聚合基团的存在意味着有可能形成聚合物,并最终由本发明的材料形成隐形眼镜。在某些实施方案中,可聚合基团包括至少一个碳-碳不饱和键。在这些实施方案中,所述基团能够加成聚合反应。备选或补充地,能够反应形成聚合物的基团为能够缩聚的多官能衍生物。这包括例如以下材料:诸如二醇、二胺、二酸和它们的衍生物。
在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(A)的材料。在备选实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(B)的材料。
在一个实施方案中,可聚合的基团T1包括选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯基和乙烯基的基团。适合的乙烯基的实例包括烯丙基衍生物、N-乙烯基内酰胺衍生物,例如适合地被取代的N-乙烯基吡咯烷酮衍生物,以及N-乙烯基衍生物和O-乙烯基衍生物。
在一个实施方案中,可聚合基团T1为甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯基团。优选,可聚合基团T1为甲基丙烯酸酯基团。
参考以上式(A)和式(B),k为限定可聚合基团(T1,存在于可聚合材料中)的数量的整数。k可为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。优选,k为1或2。
Y1为连接基团,其在式(A)的可聚合材料中形成可聚合基团T1和包含硅氧烷基团的组分G1之间的连接。Y2为连接基团,其在式(A)的可聚合材料中形成包含硅氧烷基团的组分G1和两性离子基团Z之间的连接。每个Y1和Y2独立选自:键、C1-12亚烷基、C2-12亚烯基、C2-12亚炔基、C3-12环亚烷基、C3-12环亚烯基、C2-12杂亚烯基、C2-12杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基、-C(O)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(O)O-C1-12亚烷基、-C(O)S-C1-12亚烷基、-C(O)N(RM)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(S)O-C1-12亚烷基、-C(S)S-C1-12亚烷基、-C(S)N(RM)-C1-12亚烷基、-(CH2)qq(OCH2CH2)rr-和-(CH2CH2O)rr(CH2)qq-,其中RM为氢或C1-4烷基,qq为1-10的整数,rr为1-10的整数,其中在所述C1-12亚烷基基团中的一个或多个碳原子可任选被选自S和O的杂原子替代,且所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立地选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O。Y1和Y2可为相同或不同的。在一个实施方案中,Y1和Y2为相同的。在备选实施方案中,Y1和Y2为不同的。
在一个实施方案中,Y1和Y2各自独立为C1-12亚烷基。在备选实施方案中,Y1为式-(CH2)q(OCH2CH2)r-的基团而Y2为式-(CH2CH2O)rr(CH2)qq-的基团,其中rr为1-10的整数,优选4-6,而qq为1-10的整数,在一个实施方案中,为2-4,优选3。
Y3为连接基团,其在式(B)的可聚合材料中,形成可聚合基团T1和硅氧烷基团G1之间的连接。在本发明的这个实施方案中,两性离子基团Z为在连接基团Y3上的取代基。Y3的特性不特别受限,在一个优选实施方案中,Y3选自:键、C1-12亚烷基、C2-12亚烯基、C2-12亚炔基、C3-12环亚烷基、C3-12环亚烯基、C1-12杂亚烷基、C2-12杂亚烯基、C2-12杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基、-C(O)-、-C(S)-、-C(O)O-、-C(O)S-、-C(O)N(RM)-、-C(S)-、-C(S)O-、-C(S)S-和-C(S)N(RM)-,其中RM为氢或C1-4烷基。所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烷基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立地选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O。作为连接基团Y3的取代基,基团Z的位置不受限制。在这方面,基团Z可为在形成连接基团Y3骨架的一部分的任一碳原子上的取代基。
在一个实施方案中,Y3为C1-12亚烷基或杂亚烷基,特别是式-(CH2)qq(OCH2CH2)rr-或-(CH2CH2O)rr(CH2)qq-的杂亚烷基,其中qq为1-10的整数且rr为1-10的整数。在一个优选实施方案中,Y3为-(CH2)3-O-(CH2)3-。在本发明一个优选实施方案中,Z基团在Y3基团上的取代位置使得基团-Y3(Z)-为-(CH2CH(Z)CH2)-O-(CH2)3-。
G1为该实施方案包含硅氧烷基团的单体的包含硅氧烷基团的组分。如前所述,在包含硅氧烷基团的单体中包括硅氧烷官能团提供具有良好透气性的材料。包含硅氧烷基团的组分的特性不特别受限且技术人员应熟悉适合的组分。硅氧烷基团为包括具有通用结构-[Si(R)2O]-的残基的那种,其中每个R独立选自氢或C1-12亚烷基、C2-12亚烯基、C2-12亚炔基、C3-12环亚烷基、C3-12环亚烯基、C1-12杂亚烷基、C2-12杂亚烯基、C2-12杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基,任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O。R基团可为相同或不同的。在一个实施方案中,所有R基团为相同的。在备选实施方案中,R基团为不同的。优选R为C1-12亚烷基,优选C1-6亚烷基。优选,Si和连接的O存在于硅氧烷中的量大于包含硅氧烷基团的组分的总分子量的20重量%,和更优选大于30重量%。
在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的组分具有式(a):
其中R如前限定且w为1-500的整数。
在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的组分具有式(b):
其中R如前限定且w1和w2独立为1-500的整数。
在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的组分具有式(c):
其中R如前限定且w3、w4和w5各自独立为1-500的整数。
在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的组分具有式(d):
其中R如前限定且w6、w7、w8和w9各自独立为1-500的整数。
Z为如前限定的两性离子基团。当包含硅氧烷基团的单体具有式(A)时,Z键合于Y2。当包含硅氧烷基团的单体具有式(B)时,Z为连接基团Y3上的取代基。
优选,Z为式(IVB)的基团,特别地,式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。在这个实施方案中,两性离子基团为磷酰胆碱(PC)基团。
l为限定存在于式(A)的包含硅氧烷基团的单体中的两性离子基团数量的整数。l可为1、2或3。优选,l为1或2。
u为限定存在于式(B)的包含硅氧烷基团的单体中的两性离子基团数量的整数。u可为1、2或3。优选,u为1或2。
v为限定存在于式(B)的包含硅氧烷基团的单体中[(T1)k-Y3(Z)u]基团数量的整数。u可为1、2或3。优选,u为1或2。
式(A)的示例性的包含硅氧烷基团的单体
在一个实施方案中,本发明的包含硅氧烷基团的单体具有式(AA):
其中“OPC”为式(IVB)的两性离子基团,其中所有R4基团为甲基且b为2,w为1-500的整数,r’和r’’可为相同或不同的,且各自独立为0-10的整数,优选4-6。
因此,在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(A)的材料,其中T1为甲基丙烯酸酯基团,Y1为(CH2CH2O)r’(CH2)3,G1为式(c)的基团,w为1-500的整数,Y2为(CH2)3(CH2CH2O)r’’,Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基,且b为2,k为1,l为1而r’和r’’可为相同或不同的,且各自独立为0-10的整数,优选4-6。
在本发明的一个实施方案中,可聚合材料为式(AB)的材料:
(AB)
其中“OPC”为式(IVB)的两性离子基团,其中所有R4基团为甲基和b为2和w为0-15。
因此,在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(A)的材料,其中T1为甲基丙烯酸酯基团,Y1为(CH2)3,w为0-15,优选2-4,Y2为(CH2)3,Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基,且b为2,k为1而l为2。
式(B)的示例性的包含硅氧烷基团的单体
在本发明的一个实施方案中,本发明的可聚合单体具有式(BB):
其中“OPC”为式(IVB)的两性离子基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。
因此,在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(B)的材料,其中T1为甲基丙烯酸酯基团,Y3为-(CH2)3-O-(CH2)3-,Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2,W为式(c)的基团,R24为甲基,u为1且v为1。
在本发明的备选实施方案中,包含硅氧烷基团的单体具有式(BC)。
其中“OPC”为式(IVB)的两性离子基团,其中所有R4基团为甲基且b为2。
因此,在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(B)的材料,其中T1为甲基丙烯酸酯基团,Y3为-(CH2)3-O-(CH2)3-,Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2,G1为式(a)的基团,R24为(CH2)4CH3,u为1且v为1。
在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体具有式(BD):
其中“OPC”为式(IVB)的两性离子基团,其中所有R4基团为甲基且b为2且w为1-500的整数。
因此,在一个实施方案中,包含硅氧烷基团的单体为式(B)的材料,其中T1为丙烯酸酯基团,Y3为-(CH2)-(CH(OZ))-CH2-O-(CH2)3-,Z为式(IVB)的基团,其中所有R4基团为甲基且b为2,G1为式(a)的基团,R24为甲基,u为1且v为2。
适用于本发明的其它包含硅酮的组分包括WO 96/31792中描述的那些,例如包含聚硅氧烷、聚亚烷基醚、二异氰酸酯、聚氟化烃、聚氟化醚和聚糖基团的大分子单体。US 5,321,108、US 5,387,662和US 5,539,016,全部描述了具有极性氟化接枝或侧基的聚硅氧烷,其具有与末端二氟取代的碳原子连接的氢原子。这样的聚硅氧烷还可用作共溶剂体系内包含硅氧烷基团的单体。
或者,包含硅氧烷基团的单体可为羟基官能化的包含硅氧烷基团的单体。实例包括2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙酯(其还可命名为(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷)、3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、双-3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、3-甲基丙烯酰氧基-2-(2-羟乙氧基)丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷、N-2-甲基丙烯酰氧基乙基-O-(甲基-双-三甲基硅氧基-3-丙基)甲硅烷基氨基甲酸酯和N,N,N',N'-四(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基)-[α],[ω]-双-3-氨基丙基-聚二甲基硅氧烷和它们的混合物。
在一个实施方案中,所述乙烯属不饱和两性离子单体以约1-约75重量%的量添加到共聚单体体系中,在一个实施方案中,约2-约70重量%,在一个实施方案中,约5-约65重量%,在一个实施方案中,约10-约60重量%,基于可聚合溶液的重量。在一个实施方案中,按以下量包含所述乙烯属不饱和两性离子单体:约1重量%或更多,约2重量%或更多,约5重量%或更多,约7重量%或更多,约10重量%或更多,基于可聚合溶液的重量。在一个实施方案中,按以下量包含所述乙烯属不饱和两性离子单体:约75重量%或更少,约70重量%或更少,约60重量%或更少,约50重量%或更少,约40重量%或更少,约30重量%或更少,约20重量%或更少,基于可聚合溶液的重量。
在一个实施方案中,所述官能化的乙烯属不饱和溶解性单体可按约20-约90重量%的量包含在共聚单体体系中,在一个实施方案中,约25-约85重量%,在一个实施方案中,约30-约80重量%,基于可聚合溶液的重量。在一个实施方案中,按以下量包含所述官能化的乙烯属不饱和溶解性单体:可聚合溶液的约20重量%或更多,约25重量%或更多,约30重量%或更多,约35重量%或更多。在一个实施方案中,按以下量包含所述官能化的乙烯属不饱和溶解性单体:约90重量%或更少,约85重量%或更少,约80重量%或更少,约75重量%或更少,约70重量%或更少,约60重量%或更少,约50重量%或更少,基于可聚合溶液的重量。
在一个实施方案中,所述包含硅氧烷基团的单体或大分子单体可按约1-约50重量%的量包括在共聚单体体系中,在一个实施方案中,约5-约45重量%,在一个实施方案中,约10-约40重量%,在一个实施方案中,约20-约30重量%,基于可聚合溶液的重量。在一个实施方案中,按以下量包含所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体:约1重量%或更多,约5重量%或更多,约10重量%或更多,约15重量%或更多,约20重量%或更多,基于可聚合溶液的重量。在一个实施方案中,按以下量包含所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体:可聚合溶液的约50重量%或更少,约45重量%或更少,约40重量%或更少,约35重量%或更少,约30重量%或更少。
在一个实施方案中,按以下量包含所述乙烯属不饱和两性离子单体:可聚合溶液的约1-约75重量%,在一个实施方案中,约2-约70重量%,在一个实施方案中,约5-约65重量%,在一个实施方案中,约10-约60重量%,且可按以下量包含所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体:约1-约50重量%,在一个实施方案中,约5-约45重量%,在一个实施方案中,约10-约40重量%,约20-约30重量%,基于可聚合溶液的重量。
在一个实施方案中,按以下量包含所述乙烯属不饱和两性离子单体:约1-约75重量%,在一个实施方案中,约2-约70重量%,在一个实施方案中,约5-约65重量%,在一个实施方案中,约10-约60重量%,基于可聚合溶液的重量;可按以下量包含所述官能化的乙烯属不饱和溶解性单体:约20-约90重量%,在一个实施方案中,约25-85重量%,在一个实施方案中,约30-约80重量%,基于可聚合溶液的重量,且可按以下量包含所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体:约1-约50重量%,在一个实施方案中,约5-约45重量%,在一个实施方案中,约10-约40重量%,在一个实施方案中,约20-约30重量%,基于可聚合溶液的重量。
在一个实施方案中,乙烯属不饱和两性离子单体与包含硅氧烷基团的单体或大分子单体在可聚合溶液中的比率为约0.1-约5,在一个实施方案中,约0.15-约4,在一个实施方案中,约0.2-约3。有利地,当乙烯属不饱和两性离子单体与包含硅氧烷基团的单体或大分子单体在可聚合溶液中的比率控制在该范围内时,所述可聚合溶液为澄清的,在水合前后衍生的聚合物也如此。
形成共聚单体体系(所述乙烯属不饱和两性离子单体溶解在其中)的一部分的交联剂可为技术人员熟悉的任何交联剂。适合的交联剂的实例包括二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三甲基丙烯酸甘油酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和其它聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯。可按以下量包含所述交联剂:约0.1-约10重量%,在一个实施方案中,约0.2-约8重量%,在一个实施方案中约0.5-约7重量%,在一个实施方案中,约1-约6重量%,基于可聚合溶液的重量。
所述共聚单体体系(乙烯属不饱和两性离子单体溶解在其中)可进一步包含附加组分,包括亲水单体、大分子单体、UV吸收剂、着色剂、抗菌剂、治疗剂、颜料、非反应性稀释剂和它们的组合。
术语“亲水”用于描述可形成共聚单体体系的一部分的单体,旨在具有它通常意义,具体地,其用于描述对水有亲和力的单体。亲水单体为包含可聚合的双键和至少一个亲水基团的单体。亲水基团的实例包括丙烯酸系、甲基丙烯酸系、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、富马酸系、马来酸系、苯乙烯基、异丙烯基、O-乙烯基碳酸酯、O-乙烯基氨基甲酸酯、烯丙基系、O-乙烯基乙酰基、N-乙烯基内酰胺和N-乙烯基酰胺基双键。在一个实施方案中,所述共溶剂体系还包含选自以下的亲水单体:N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸、单甲基丙烯酸甘油酯、二甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟丙酯和异构体,和2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯(HEMA)。当存在时,可按以下量包含亲水单体:约0.1-约75重量%,在一个实施方案中,约1-约70重量%,在一个实施方案中,约5-约60重量%,在一个实施方案中,约10-约15重量%,基于可聚合溶液的重量。
当存在时,非反应性稀释剂通常以少量包含在均匀的可聚合溶液中,通常大约为约1-约25重量%,优选约2-约10重量%,基于可聚合溶液的重量。技术人员应熟悉适合的非反应性稀释剂。原则上,适合的稀释剂为将存在于可聚合溶液中的其它单体溶解的全部溶剂,例如,水;醇例如甲醇、乙醇和乙二醇;羧酸酰胺例如二甲基甲酰胺;偶极非质子溶剂例如二甲基亚砜或甲基乙基酮;酮例如丙酮或环己酮;烃例如甲苯;醚例如THF、二甲氧基乙烷或二噁烷;和卤代烃例如三氯乙烷;以及它们的组合。
将乙烯属不饱和两性离子单体溶解在所述共溶剂体系中得到的溶液为均匀的可聚合溶液。因此,在第二方面,本发明提供一种可聚合溶液,其包含乙烯属不饱和两性离子单体、官能化的乙烯属不饱和溶解性单体(所述两性离子单体可溶于其中)、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。所述可聚合溶液可还包含一种或多种选自以下的组分:亲水单体、大分子单体、UV吸收剂、着色剂、抗菌剂、治疗剂、颜料、稀释剂和它们的组合。因此,在一个实施方案中,所述可聚合溶液基本由以下组成或由以下组成:乙烯属不饱和两性离子单体、官能化的乙烯属不饱和溶解性单体(所述两性离子单体可溶于其中)、含硅氧烷基团的单体或大分子单体、交联剂和任选选自亲水单体、大分子单体、UV吸收剂、着色剂、抗菌剂、治疗剂、颜料、稀释剂和它们的组合的一种或多种组分。有利地,本发明的可聚合溶液为均匀和澄清的。这意味着所述可聚合溶液可随后聚合以形成澄清的聚合物,其中所述两性离子组分有助于高水含量、提高的润湿性、更低的模量和减少的在其上形成的表面沉积物的倾向,与无两性离子组分的类似制剂相比。
本文使用的术语“澄清”是指对目视显得透明和非不透明的可聚合溶液。在一个实施方案中,这些溶液的光学透射率为约80%或更高,约85%或更高,约90%或更高,约95%或更高,约99%或更高。
本发明的方法可包含将所述均匀的可聚合溶液聚合以产生聚合物的另一步骤。
所述聚合步骤可为常规聚合反应,例如通过热或光化学聚合。对于热聚合,可使用40-100℃的温度,通常50-80℃。对于光化学聚合,可使用光化辐射例如γ、UV、可见光或微波辐射。通常使用波长200-400nm的UV辐射。
在一个实施方案中,聚合可在溶剂存在下进行,在使用的聚合条件下,存在于所述单体内的基团不会与所述溶剂反应,例如水;醇,例如乙醇、甲醇和乙二醇;还有羧酸酰胺,例如二甲基甲酰胺;偶极非质子溶剂,例如二甲基亚砜或甲基乙基酮;酮例如丙酮或环己酮;烃例如甲苯;醚,例如THF、二甲氧基乙烷或二噁烷;和卤代烃,例如三氯乙烷;以及适合的溶剂的混合物,例如水和醇的混合物,例如水/乙醇或水/甲醇混合物。可使用这些溶剂的任何混合物。虽然本发明的方法的优点为不必使用这些另外的溶剂,但在一些情况下可能期望包含它们。例如,少量(例如2-10重量%)非反应性溶剂的添加可帮助脱模,其中聚合直接在模具中进行,当模塑镜片水合时,可帮助提取不需要的组分和/或减少镜片尺寸上的变化。
聚合可在一种或多种聚合引发剂存在下进行,例如过氧苯甲酰,2,2'-偶氮-二(2-甲基丙睛)或苯偶姻甲醚。其它的可使用的聚合引发剂公开于“(Polymer Handbook)聚合物手册”,第三版,J.Brandrup和E.H.Immergut主编,Wiley-Interscience出版,纽约1989。
通常,所述聚合步骤的持续时间取决于用于形成最终制品的技术。例如,在所述聚合物用于形成眼镜片时,所述镜片可由铸模或通过形成较大的本体材料然后切割成镜片而形成。在前一情况下,聚合时间可为1秒-1小时。在后一情况下,聚合时间可为0.1-72小时,在一个实施方案中,0.1-1小时,在备选实施方案中,8-48小时,例如16-24小时和在例如氮或氩的惰性气氛下。
通过本发明的方法可获得的聚合物(即通过使包含乙烯属不饱和两性离子单体、官能化的乙烯属不饱和溶解性单体(所述两性离子单体可溶于其中)、含硅氧烷基团的单体或大分子单体和交联剂的可聚合溶液聚合)为对眼部应用特别有用的交联聚合物。在这方面,本发明还提供通过本文描述的方法可获得的聚合物。
在一个实施方案中,本发明提供包含通过本发明的方法获得的聚合物的干凝胶,且其基本无水。
在聚合物(或干凝胶)已合成之后,本发明的方法可包含将所述聚合物水合以形成硅酮水凝胶的另一步骤。形成的聚合物可通过本领域技术人员熟悉的标准技术水合。例如,所述聚合物可通过浸入磷酸盐缓冲盐水来水合。因此,本发明还提供硅酮水凝胶,其包含通过本发明的方法获得的聚合物和量为水凝胶重量的30-80%的水。
本发明的聚合物具有性质的平衡,例如澄清度、透气性和水含量,这使得它们特别有用。
在一个实施方案中,本发明的聚合物具有以下平衡水含量:10%或更多,15%或更多,20%或更多,25%或更多,30%或更多,35%或更多,40%或更多,45%或更多,50或更多,55%或更多,60%或更多,65%或更多,70%或更多,75%或更多,80%或更多,85%或更多,90或更多,95%或更多。在一个实施方案中,聚合物的水含量为约20-约60%,优选约30-约50%。
备选或附加地,本发明的聚合物可具有低于约3MPa的拉伸模量(弹性模量E)。在一个实施方案中,拉伸模量为0.2-约2.5MPa,在一种情况下约0.3-1.5MPa,优选约0.4-约1MPa。
备选或附加地,本发明的聚合物的光学透射率可为约80%或更高,约85%或更高,约90%或更高,约95%或更高,约99%或更高。在一个优选实施方案中,本发明的聚合物为透明的和/或澄清的,这在它们用于形成眼部装置时特别有利。
本发明的聚合物的性质意味着它们特别适用于眼部应用。因此,在另一个方面,本发明提供包含如本文限定的聚合物的制品,特别是眼部装置。优选,所述眼部装置为眼镜片,优选为隐形眼镜。
眼镜片为镜片,其在使用时,将放置为与眼睛或泪液紧密接触。术语“眼镜片”旨在包括用于视力矫正的隐形眼镜、用于改变眼睛颜色的隐形眼镜、眼科给药装置和眼睛组织保护装置。
本发明的眼镜片可通过将可聚合溶液转移至镜片模腔并引发聚合而制造。包括市售可得的光引发剂的引发剂可加入到混合物以帮助引发聚合。如前所述,聚合可通过许多熟知的技术引发,取决于混合物的确切特性。适合的技术的实例包括施加辐射,例如微波,电子束或紫外线。或者,聚合可为热引发的。当眼镜片以这种方式制造时,在均匀的可聚合溶液中包括稀释剂可为有利的,因为这有助于从模具中提取。当其水合形成硅酮水凝胶时,这还帮助保证所述模塑的聚合物维持相同形状和尺寸。
或者,本发明的眼镜片可通过使均匀的可聚合混合物聚合形成产物来制备,然后所述产物可通过切割和车床加工形成为适当的形状。
与其它的从血流中接收氧的组织相反,角膜主要从暴露于环境的角膜表面接收氧。因此,预期在长期时间段内戴在眼睛上的眼镜片必须允许足够的氧渗透过镜片,以维持角膜健康。当角膜接收到不足够的氧供应时有可能检测到,因为其会膨胀。优选,本发明的眼镜片的透氧性足以阻止任何临床上显著的角膜膨胀发生。在一个实施方案中,经过至少8小时观察到的角膜膨胀的程度为约10%或更少,经过至少8小时约8%或更少,经过至少8小时约6%或更少,经过至少8小时约4%或更少,经过至少8小时约2%或更少,经过至少8小时约1%或更少。
在这方面,优选本发明的眼镜片适于长期佩戴。有利地,本发明的眼镜片可被用户佩戴最多4天或更多,在一个实施方案中,7天或更多,在一个实施方案中14天或更多,在一个实施方案中30天或更多,而不导致实质性的角膜损害或用户不适。
因此,在一个实施方案中,本发明的制品的透氧性为约30阻隔度(barrier)或更高,优选约40阻隔度或更高,优选约50阻隔度或更高,优选约60阻隔度或更高。
备选或附加地,本发明的制品具有以下平衡水含量:10%或更高,15%或更高,20%或更高,25%或更高,30%或更高,35%或更高,40%或更高,45%或更高,50或更高,55%或更高,60%或更高,65%或更高,70%或更高,75%或更高,80%或更高,85%或更高,90或更高,95%或更高。在一个实施方案中,聚合物的水含量为约20-约60%,优选约30-约50%。
备选或补充地,本发明的制品可具有低于约3MPa的拉伸模量(弹性模量E)。在一个实施方案中,拉伸模量为0.2-约2.5MPa,在一种情况下约0.3-1.5MPa,优选约0.4-约1MPa。
备选或补充地,本发明的制品可具有约80%或更高的光学透射率,约85%或更高,约90%或更高,约95%或更高,约99%或更高。在一个优选实施方案中,本发明的制品为透明和/或澄清的,在所述制品为眼部装置时这是特别有利的。
备选或补充地,本发明的制品的散射可见光(雾度)%可为<100%,在一个实施方案中,<80%,在一个实施方案中,<60%,在一个实施方案中,<50%,根据标准ASTM D 1003测量。
本发明的若干说明性实施方案通过以下列举的条款描述:
1. 一种生产可聚合溶液的方法,所述方法包含将乙烯属不饱和的两性离子单体溶解在共聚单体体系中,所述共聚单体体系包含所述两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
2. 根据条款1的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(I)的单体:
其中:
J选自
价键;
-W-X-Y-,其中W为(CR1 2)n;X为O、S或NR2且Y为连接基团;和
-K-X-Y-,其中K为(CR1 2)nC(O)且X和Y如以上限定;
Z为两性离子基团;
每个R1独立选自H、卤素或C1-4烷基;
R2为H或C1-4烷基;
n为0-6的整数;和
m为0-6的整数。
3. 根据条款2的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(ID)的单体:
4. 根据条款3的方法,其中R1为甲基,X为O且m为2。
5. 根据条款1的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(III)的单体:
其中J选自
价键;
-W-X-Y-,其中W为(CR1 2)n;X为O、S或NR2且Y为连接基团;和
-K-X-Y-,其中K为(CR1 2)nC(O)且X和Y如以上限定;
Z为两性离子基团;
每个R1独立选自H、卤素或C1-4烷基;
R2为H或C1-4烷基;
n为0-6的整数;和
m为1-20的整数。
6. 根据条款2-5中任一项的方法,其中Z为式(IVB)的基团:
其中每个R4和R4A独立选自氢和C1-4烷基且b为1-4的整数;
7. 根据前述条款中任一项的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为2-甲基丙烯酰氧基乙基-2'-(三甲基铵乙基)磷酸盐内盐(MPC)。
8. 根据前述条款中任一项的方法,其中所述两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体为HEMA或GMA。
9. 根据条款8的方法,其中所述两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体为HEMA。
10. 根据前述条款中任一项的方法,其中所述含硅氧烷基团的单体为式(A)或(B)的材料:
(T1-Y1)k-G1(Y2-Z)l (A) [(T1)k-Y3(Z)u]v-G1-R24 (B)
其中
T1为可聚合基团;
Y1和Y2各自独立为选自以下的连接基团:键、C1-12亚烷基、C2-12亚烯基、C2-12亚炔基、C3-12环亚烷基、C3-12环亚烯基、C2-12杂亚烯基、C2-12杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基、-C(O)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(O)O-C1-12亚烷基、-C(O)S-C1-12亚烷基、-C(O)N(RM)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(S)O-C1-12亚烷基、-C(S)S-C1-12亚烷基、-C(S)N(RM)-C1-12亚烷基、-(CH2)qq(OCH2CH2)rr-和-(CH2CH2O)rr(CH2)qq-,其中RM为氢或C1-4烷基,qq为1-10的整数,rr为1-10的整数,其中在所述C1-12亚烷基基团中的一个或多个碳原子可任选被选自S和O的杂原子替代,且所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立地选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O;
Y3为连接基团;
R24为可任选被一个或多个RN取代的C1-12烷基;
G1为含有硅氧烷基团的组分;
Z为两性离子基团;
k为1-10的整数;
l为1-3的整数;
u为1-3的整数;和
v为1-3的整数。
11. 根据前述条款中任一项的方法,其中所述共聚单体体系还包含一个或多个选自以下的组分:亲水单体、大分子单体、UV吸收剂、着色剂、抗菌剂、治疗剂、颜料、稀释剂和它们的组合。
12. 根据条款11的方法,其中所述共聚单体体系还包含亲水单体。
13. 根据条款12的方法,其中所述亲水单体选自二甲基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酸酯和N-乙烯基吡咯烷酮。
14. 根据前述条款中任一项的方法,其中包括所述乙烯属不饱和两性离子单体的量使得在所述可聚合溶液中的乙烯属不饱和两性离子单体与含硅氧烷基团的单体或大分子单体的比率为约0.1-约5。
15. 根据前述条款中任一项的方法,其中将所述乙烯属不饱和两性离子单体预溶于它在其中可溶的所述官能化的乙烯属不饱和单体,然后与所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及所述交联剂混合。
16. 根据前述条款中任一项的方法,其中所述可聚合溶液为均匀的,其中所述方法包含将所述均匀的可聚合溶液聚合的另一步骤。
17. 根据前述条款中任一项的方法,其中所述共聚单体体系还包含非反应性稀释剂。
18. 根据条款17的方法,其中所述非反应性稀释剂为水或醇。
19. 根据条款17或条款18的方法,其中所述可聚合溶液为均匀的,其中所述方法包含在所述均匀的可聚合混合物已经聚合之后去除所述非反应性稀释剂的另一步骤。
20. 根据条款16-19中任一项的方法,其包含在聚合之后使获得的聚合物水合的另一步骤。
21. 一种可聚合溶液,其包含乙烯属不饱和两性离子单体、所述两性离子单体可溶于其中的官能化的乙烯属不饱和单体、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
22. 生产聚合物的方法,其包含将如条款21限定的可聚合溶液聚合。
23. 通过条款16-20中任一项的方法可获得的聚合物。
24. 通过聚合可聚合溶液可获得的聚合物,其中所述可聚合溶液包含乙烯属不饱和两性离子单体、所述两性离子单体可溶于其中的官能化的乙烯属不饱和单体、包含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
25. 包含如条款23或条款24定义的聚合物的干凝胶,其无水。
26. 包含如条款23或条款24定义的聚合物的硅酮水凝胶,水的量为水凝胶的30-80%重量。
27. 根据条款23或条款24的聚合物,其具有30-50%的平衡水含量。
28. 根据条款20-23中任一项的的聚合物,其具有0.5-1.0MPa的模量。
29. 包含如条款23-28中任一项定义的聚合物的制品。
30. 根据条款29的制品,其为隐形眼镜。
31. 根据条款30的隐形眼镜,其具有约30阻隔度或更高的透氧性。
32. 根据条款30或条款31的隐形眼镜,其具有30-50%的平衡水含量。
化学基团
卤
术语“卤素”(或“卤”)在此用于指代氟,氯,溴和碘。
羰基和羧基
术语“羰基”在此用于指代用双键连接至氧原子的碳,和它们的互变异构形式。羰基还可表示为-C(O)-。包含羰基的部分的实例包括但不限于:醛-C(O)H、酮-C(O)-(C1-C10烷基)-、羧酸-CO2H和酰胺-C(O)NH2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)和酯-C(O)-O(C1-C10烷基)。
硫代羰基和硫代羧基
术语“硫代羰基”和“硫代羧基”在此用于指代经由双键连接至硫原子的碳,和它们的互变异构形式。
烷基、烯基、环烷基等
术语“烷基”在此用于指代单价直链或支化的饱和非环烃基。在一个实施方案中,烷基为C1-10烷基,在另一个实施方案中为C1-6烷基,在另一个实施方案中为C1-4烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基或异丁基、正丁基、仲丁基或叔丁基。
术语“环烷基”在此用于指代单价、饱和的环状烃基。在一个实施方案中,环烷基为C3-10环烷基,在另一个实施方案中,为C3-6环烷基,例如环戊基和环己基。
术语“烯基”在此用于指代具有至少一个碳-碳双键的单价直链或支化的不饱和非环烃基,且在一个实施方案中,无碳-碳三键。在一个实施方案中,烯基为C2-10烯基,在另一个实施方案中,为C2-6烯基,在另一个实施方案中,为C2-4烯基。
术语“环烯基”在此用于指代单价不饱和的环状烃基。在一个实施方案中,环烯基为C3-10环烃基,在另一个实施方案中,为C3-6环烃基,例如环戊烯基和环已烯基。
术语“炔基”在此用于指代具有至少一个碳-碳三键的单价直链或支化的不饱和非环烃基。在一个实施方案中炔基为C2-10炔基,在另一个实施方案中,为C2-6炔基,在另一个实施方案中为C2-4炔基。
杂烷基、杂环基等
术语“杂烷基”在此用于指代以下单价烷基:其中最多三个碳原子,在一个实施方案中最多两个碳原子,在另一个实施方案中一个碳原子,各自独立地被O、S(O)q或N替代,只要保留至少一个烷基碳原子。杂烷基可为C连接或杂连接的,即,其可通过碳原子或通过O、S(O)q或N连接至分子的剩余部分,其中q独立为0、1或2。
术语“杂环基”或“杂环”在此用于指代以下单价环烷基或二价环亚烷基:其中最多三个碳原子,在一个实施方案中最多两个碳原子,在另一个实施方案中一个碳原子,各自独立地被O,S(O)q或N替代,只要保留至少一个环烷基碳原子。
杂环基的实例包括氧杂环丙基、硫杂环丙基、氮杂环丙基、氧杂环丁基、硫杂环丁基、氮杂环丁基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、吡咯烷基、吡唑烷基、咪唑烷基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、哌啶基、1,4-二氧杂环己基、1,4-氧硫杂环己基、吗啉基、1,4-二硫杂环己基、哌嗪基、1,4-氮硫杂环己基、氧杂环庚基、硫杂环庚基、氮杂环庚基、1,4-二氧杂环庚基、1,4-氧硫杂环庚基、1,4-氧氮杂环庚基、1,4-二硫杂环庚基、1,4-硫氮杂环庚基和1,4-二氮杂环庚基。其它实例包括环酰亚胺,环酸酐和噻唑烷二酮。杂环基可为C连接或N连接的,即其可通过碳原子或通过氮原子连接到分子的剩余部分。
芳基等
术语“芳基”在此用于指代单价芳族环状烃基,例如苯基或萘基(例如1-萘基或2-萘基)。通常,芳基可为单环或多环的稠环芳基。优选芳基为C6-C14芳基。
芳基的其它实例为衍生自以下的单价基团:醋蒽烯、苊烯、醋菲烯、蒽、、、、萤蒽、芴、不对称引达省、对称引达省、茚、萘、卵苯、、非那烯、菲、、七曜烯、芘、皮蒽和玉红省。
杂芳基等
术语“杂芳基”在此用于指代单价杂原子环状烃基,另外包含一个或多个独立选自O、S、N和NRN的杂原子,其中RN优选为H、烷基(例如C1-6烷基)或环烷基(例如C3-6环烷基)。
通常,杂芳基可为单环或多环(例如二环)的稠环杂原子基团。在一个实施方案中,杂芳基包含5-13个环成员(优选5-10元)和1、2、3或4个独立选自O、S、和NRN的环杂原子。在一个实施方案中,杂芳基可为5、6、9或10元的,例如5元单环,6元单环,9元稠环二环或10元稠环二环。
单环杂原子基团包括包含5-6个环成员和1、2、3或4个选自O、S、N或NRN的杂原子的杂原子基团。
在一个实施方案中,5元单环杂芳基包含1个环成员,其为-NRN-基团、-O-原子或-S-原子,和任选1-3个环成员(例如1或2个环成员)为=N-原子(其中5个环成员的剩余部分为碳原子)。
5元单环杂芳基的实例为:吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异噁唑基、噁唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3三唑基、1,2,4三唑基、1,2,3噁二唑基、1,2,4噁二唑基、1,2,5噁二唑基、1,3,4噁二唑基、1,3,4噻二唑基和四唑基。
6元单环杂芳基的实例为吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、1,3,5三嗪基、1,2,4三嗪基和1,2,3三嗪基.
在一个实施方案中,6元单环杂芳基包含为=N-原子的1或2个环成员(其中6个环成员的剩余部分为碳原子)。
二环杂原子基团包括包含9-13个环成员和选自O、S、N或NRN的1、2、3、4或更多个杂原子的稠环杂原子基团。
在一个实施方案中,9元二环杂芳基包含为-NRN-基团、-O-原子或-S-原子的1个环成员,和任选1-3个环成员(例如1或2个环成员)为=N-原子(其中9个环成员的剩余部分为碳原子)。
9元稠环二环杂芳基的实例为苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、苯并咪唑基、吲唑基、苯并三唑基、吡咯并[2,3-b]吡啶基、吡咯并[2,3-c]吡啶基、吡咯并[3,2-c]吡啶基、吡咯并[3,2-b]吡啶基、咪唑并[4,5-b]吡啶基、咪唑并[4,5-c]吡啶基、吡唑并[4,3-d]吡啶基、吡唑并[4,3-c]吡啶基、吡唑并[3,4-c]吡啶基、吡唑并[3,4-b]吡啶基、异氮茚基、吲唑基、嘌呤基、吲哚啉基(indolininyl)、咪唑并[1,2-a]吡啶基、咪唑并[1,5-a]吡啶基、吡唑并[1,2-a]吡啶基、吡咯基[1,2-b]哒嗪基和咪唑并[1,2-c]嘧啶基。
在一个实施方案中,10元二环杂芳基包含为=N-原子的1-3个环成员(其中10个环成员的剩余部分为碳原子)。
10元稠环二环杂芳基的实例为喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、1,6-萘啶基、1,7-萘啶基、1,8-萘啶基、1,5-萘啶基、2,6-萘啶基、2,7-萘啶基、吡啶并[3,2-d]嘧啶基、吡啶并[4,3-d]嘧啶基、吡啶并[3,4-d]嘧啶基、吡啶并[2,3-d]嘧啶基、吡啶并[2,3-b]吡嗪基、吡啶并[3,4-b]吡嗪基、嘧啶并[5,4-d]嘧啶基、吡嗪并[2,3-b]吡嗪基和嘧啶并[4,5-d]嘧啶基。
在一些实施方案中,杂环基可与芳基或杂芳基稠合以形成包含5-13个成员的双环体系。这样的基团的实例包括二氢异吲哚基、二氢吲哚基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基或2,3-二氢-吡咯基-[2,3-b]吡啶。
烷氧基
术语“烷氧基”和“烷基氧基”在此用于指代-O-烷基,其中烷基如上所述。示例性的烷氧基包括甲氧基(-OCH3)和乙氧基(-OC2H5)。
亚烷基
术语“亚烷基”在此用于指代二价-烷基-基团,其中烷基如先前定义。示例性的亚烷基包括-CH2-、-(CH2)2-和-C(CH3)HCH2-。
亚烯基
术语“亚烯基”在此用于指代二价-烯基-基团,其中烯基如先前定义。示例性的亚烯基包括-CH=CH-、-CH=CHCH2-和-CH2CH=CH-。
亚炔基
术语“亚炔基”在此用于指代二价-炔基-基团,其中-炔基-是指在链中具有2-12个,便利地为2-6个碳原子和一个碳-碳三键的直链或支链烃基。示例性的亚炔基包括乙炔基和炔丙基。
亚芳基
术语“亚芳基”在此用于指代二价的-芳基-基团,其中芳基为如上所述的,连接至两个或更多个其它基团。亚芳基的实例包括亚苯基。
“亚苯基”指-苯基-基团。示例性的基团为1,3-亚苯基和1,4-亚苯基。
杂亚芳基
术语“杂亚芳基”在此用于指代-杂芳基-基团,其中杂芳基如上所述,其连接至两个或更多个其它基团。示例性的基团包括2,5-呋喃基、2,5-噻吩基、2,4-噻唑基、2,5-噻唑基和2,6-吡啶基。
测量方法
拉伸模量
镜片材料的杨氏模量使用TA-XT2材质分析仪测定,和通过画出应力-应变曲线初始的直线部分的切线和将拉伸应力除以相应的应变而获得该值。测量对500μm厚度的膜进行,所述膜由所述制剂制备并切成10mm×50mm的样品。
平衡水含量
根据本发明生产的原型水凝胶镜片的平衡水含量(EWC)通过重量分析方法测定。在室温下在水中平衡整夜之后首先测量镜片的湿重。然后将镜片在70℃的烘箱中干燥至恒重,其为干重。然后镜片的EWC如下计算。
EWC (重量%) = [(湿重–干重)/湿重]*100
透氧性
根据本发明的方法生产的原型镜片的透氧性(阻隔度)通过在ISO 9913-1:1996(E)中概要描述的极谱法测定。
实施本发明的方式
以下实施例描述本发明的方法和使用该方法获得的聚合物。这些实例旨在说明本发明而且不应理解为对其限制。
实施例1
用于制造结合了两性离子单体的聚合物体系的通用程序;在相应的表格中说明的制剂组分经混合、过滤、使用氩排气并加热到70℃经过1小时,以得到衍生自所述单体/大分子单体原料的交联聚合物体系。将两性离子单体预溶解于特定共聚单体通常是有用的,以帮助溶解过程。
实施例所用的组分的缩写和相应的全称在下表1中列出。
表1
实施例2
结合有两性离子甲基丙烯酸酯单体MPC的聚合物使用实施例1的通用方法制备,显示在表2中。
表2
实施例3
使用实施例1的通用方法制造的结合了反应性两性离子预聚物S-PC的聚合物显示在表3中。
表3
实施例4
使用实施例1的通用方法制造的结合了两性离子型N-乙烯基、O-乙烯基和PEG甲基丙烯酸酯体系的聚合物显示在表4中。
表4
实施例5
使用实施例1的通用方法制造的结合了两性离子硅氧烷甲基丙烯酸酯单体SIMA-PC的聚合物显示在表5中。
表5
实施例6
本实施例说明了用于制备可聚合材料和相应的隐形眼镜的通用程序(表6)。除非另有说明,否则全部材料如收到那样使用。
将每一种包括单体、交联剂(EGDMA)和引发剂(PD16)的可聚合体系的组分称重和加入到玻璃小瓶。所述小瓶用盖密封,然后在室温下放置在滚轴混合器上直到所有组分完全溶解。溶解之后,所述混合物通过0.45微米的过滤器过滤,并将所述溶液通过温和地将干氩气鼓泡通过所述制剂来脱氧。
聚丙烯隐形眼镜模具通过在水中用20%Decon 90漂洗来清洁,然后在烘箱中在70℃下干燥30分钟。将制剂填入阴模(female mold)和将阳模加入到阴模。然后将模具放置在预热至70℃的烘箱内1小时。
冷却之后,将所述模具浸入纯化水整夜以使所述镜片脱模。
表5
实施例7
评价多种材料作为隐形眼镜制剂的组分。
使用MPC组合其它的组分,生产澄清的水合镜片。所述组合物在表7中列出。
表7
实施例8
可聚合溶液、聚合过的溶液和水合隐形眼镜的外观通过目视观察评定。水合镜片的柔性和弹性通过轻柔折叠和拉伸而手动评价。
结果显示在表8中。
表8
实施例9
某些镜片的平衡水含量(EWC)通过重量分析方法测定。在室温下在水中平衡整夜之后首先测量镜片的湿重。然后将镜片在70℃的烘箱中干燥至恒重,其为干重。镜片的水含量如下计算。
EWC (重量%) = [(湿重-干重)/湿重]*100
表9显示了原型PC硅酮水凝胶隐形眼镜的EWC。
表9
样品 | 平衡水含量/ % (n=3) |
LN007/2/141 | 48.85 ± 0.76 |
LN007/2/145 | 44.18 ± 0.45 |
LN007/2/155 | 53.30 ± 0.72 |
LN007/2/156 | 47.60 ± 0.44 |
LN007/2/157 | 48.85 ± 0.86 |
LN007/2/53 | 46.38 ± 0.55 |
LN007/2/63 | 49.47 ± 2.57 |
LN007/2/59 | 50.18 ± 0.26 |
LN007/2/50 | 60.24 ± 2.35 |
LN007/2/367 | 52.29 ± 1.50 |
实施例10
某些镜片材料的杨氏模量使用TA-XT2材质分析仪测量,并通过画出应力-应变曲线的初始直线部分的切线和将拉伸应力除以相应的应变获得该值。从这些制剂制备500μm厚度的膜,并切成10mm×50mm的样品。
测试两种原型PC硅酮水凝胶隐形眼镜材料,且结果在表10中列出。
表10
样品 | 模量/ MPa (n=3) |
LN007/2/155 | 0.62 ± 0.17 |
LN007/2/156 | 0.62 ± 0.13 |
实施例11
类似于实施例7,评价结合有新的两性离子单体的多种材料作为隐形眼镜制剂的组分。
一些组合物和它们的性质在表11a和11b中列出。
表11a
表11b
实施例12
类似于实施例7,评价结合有PC-硅氧烷甲基丙烯酸酯大分子单体SIMA-PC的多种材料作为隐形眼镜制剂组分。
一些组合物和它们的性质在表12a和12b中列出。
表12a
表12b
实施例13
2-(3-氧乙基-1-乙烯基吡咯烷-2-酮)-2’-(三甲基铵)-乙基磷酸盐,内盐(HEVP-PC)的制备
在实施例13中进行的反应概括在以下方案1中:
方案1
(i) (2-碘乙氧基)-叔丁基二甲基硅烷
向2-碘乙醇(17.2g;100mmol)和咪唑(8.17g;120mmol)在二氯甲烷(100ml)中的经搅拌溶液中,在反应温度不会升高到30℃以上的这样的速率下,添加叔丁基二甲基甲硅烷基氯化物(15.83g;105mmol)。在完全添加后,将所述溶液留置搅拌17h,然后用水(2×50ml)和盐水(50mL)洗涤并在MgSO4上干燥。将溶剂蒸发,提供目标化合物(28.0g;97.8mmol;98%),为无色液体。
1H-NMR (400 MHz) (CDCl3): δ = 3.83 (t, 2H, J = 7.0 Hz), 3.83 (t, 2H, J = 7.0 Hz), 3.20 (t, 2H, J = 7 Hz), 0.90 (s, 9H), 0.08 (s, 6H) ppm。
(ii) 3-[2-(叔丁基二甲基硅烷基氧基)-乙基]-1-乙烯基吡咯烷-2-酮(TBSE-VP)
向二异丙胺(0.46mL;3.3mmol;1.1当量)在干燥四氢呋喃(20mL)中的经搅拌、冰冷冻的溶液中,在氩气氛下逐滴添加2.5M正丁基锂溶液(1.32mL;3.3mmol;1.1当量)。在完全添加后,将所述溶液留置搅拌10分钟,然后冷却至约-80至-70℃。逐滴添加1-乙烯基吡咯烷-2-酮(0.32mL;3.0mmol),并将所述溶液留置搅拌20分钟。添加六甲基磷酰胺(0.57mL;3.3mmol;1.1当量)并将所述溶液留置搅拌又20分钟。向所述溶液中逐滴添加(2-碘乙氧基)-叔丁基二甲基硅烷(859mg;3.0mmol)并将所述溶液在约-80至-70℃下留置搅拌17h。将反应混合物温热至环境温度并用NH4Cl的饱和水溶液(15mL)骤冷。所述含水相用二乙醚(2×15mL)萃取,组合的有机萃取物在MgSO4上干燥和在降低的压力下浓缩。柱色谱法(乙酸乙酯/石油醚(沸点40-60℃)=1:9)提供副产物3,3-双-[2-(叔丁基二甲基硅烷基氧基)-乙基]-1-乙烯基吡咯烷-2-酮([TBSE]2-VP)(49mg;0.115mmol;4%),为无色液体。进一步使用乙酸乙酯/石油醚(沸点40-60℃)(1:4)洗提,提供目标化合物3-[2-(叔丁基二甲基硅烷基氧基)-乙基]-1-乙烯基吡咯烷-2-酮(TBSE-VP)(621mg;2.30mmol;77%),为无色液体。
1H-NMR (400 MHz) (CD3OD: δ = 7.01 (dd, 1H, -CH=CH2, J cis = 9.1 Hz, J trans = 16.0 Hz), 4.53 (d, 1H, =CH2, J trans = 16.0 Hz), 4.49 (d, 1H, =CH2, J cis = 9.1 Hz), 3.83 – 3.70 (m, 2H, -CH2O-), 3.57 (td, 1H, -CH2N-, J = 9.9 Hz, 3.0 Hz), 3.48 – 3.40 (m, 1H, -CH2N-), 2.76 – 2.65 (m, 1H, -CH-(C=O)-), 2.39 - 2.28和1.90 – 1.79 (2x m, 2H, -CH 2-CH2N-), 2.10 – 2.00和1.63 – 1.52 (2x m, 2H, -CH 2-CH2O-), 0.90 (s, 9H, -C(CH3)3), 0.07 (s, 6H, -Si(CH3)2-) ppm。
(iii) 3-(2-羟乙基)-1-乙烯基吡咯烷-2-酮(HE-VP)的制备
向3-[2-(叔丁基二甲基硅烷基氧基)-乙基]-1-乙烯基吡咯烷-2-酮(TBSE-VP)(269mg;1.0mmol)在干燥四氢呋喃(10mL)中的经搅拌和冰冷冻的溶液中,在氩气氛下逐滴添加1.0M四丁基氟化铵溶液(2.0mL;2.0mmol;2.0当量)。在添加完成后,将反应混合物在0℃下留置搅拌5分钟,使其经过5分钟温热至环境温度并留置搅拌另外40分钟。反应混合物在水(5mL)和乙酸乙酯(10mL)之间分配,并用乙酸乙酯(3×5mL)萃取含水相。组合的有机萃取物在MgSO4上干燥和在降低的压力下浓缩。柱色谱法(乙酸乙酯)提供目标化合物(135mg;0.87mmol;87%),为浅黄色液体。
1H-NMR (400 MHz) (CD3OD): δ = 7.02 (dd, 1H, -CH=CH2, J cis = 9.1 Hz, J trans = 16.0 Hz), 4.54 (d, 1H, =CH2, J trans = 16.0 Hz), 4.50 (d, 1H, =CH2, J cis = 9.1 Hz), 3.75 – 3.62 (m, 2H, -CH2O-), 3.59 (td, 1H, -CH2N-, J = 9.8 Hz, 3.0 Hz), 3.44 (dt, 1H, -CH2N-, J = 10.2 Hz, 8.2 Hz), 2.70 (qd, 1H, -CH-(C=O)-, J = 9.1 Hz, 5.0 Hz), 2.36 (dddd, 1H, -CH 2-CH2N-, J = 15.7 Hz, 8.8 Hz, 7.9 Hz, 2.9 Hz), 2.06 (dddd, 1H, -CH 2-CH2O-, J = 19.1 Hz, 7.8 Hz, 6.6 Hz, 5.0 Hz), 1.80 (ddd, 1H, -CH 2-CH2N-, J = 17.8 Hz, 12.8 Hz, 9.2 Hz), 1.56 (ddt, 1H, -CH2-CH2O-, J = 13.8 Hz, 9.2 Hz, 5.7 Hz) ppm。
(iv)2-(3-氧乙基-1-乙烯基吡咯烷-2-酮)-2’-(三甲基铵)-乙基磷酸盐,内盐(HEVP-PC)的制备
向2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(4.58g;32.1mmol;1.04当量)在乙腈(3g)中的经搅拌和冷冻的(-10℃)溶液中逐滴添加3-2-(羟乙基)-1-乙烯基吡咯烷-2-酮(4.80g;30.9mmol)和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(1.98g;17.1mmol;0.55当量)在乙腈(7g)中的溶液。在添加完成后,将反应混合物留置搅拌15分钟,在氩气氛下过滤并将N,N,N',N'-四甲基乙二胺二盐酸化物沉淀物用干燥乙腈(7g)洗涤,以得到包含2-(3-氧乙基-1-乙烯基吡咯烷-2-酮)-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷在乙腈中的溶液的滤液。
向经搅拌和经冷冻的磷杂环戊烷溶液中添加4-甲氧基苯酚(4mg;0.029mmol)、乙腈(30g)和三甲胺(3.7g;62.6mmol;2.02当量),并将所述反应混合物在封闭系统中(装有球囊的水冷凝器)在70℃下加热19h.。所述反应混合物在真空下浓缩(去除约10-20ml的乙腈和过量的三甲胺)和使产物在5℃下从溶液中结晶出来,并使其温热至环境温度。
结晶产物在氩气氛下过滤,随后用乙腈(6mL)和乙酸乙酯(3×6mL)洗涤,并在真空中在环境温度下干燥以提供2.95g包含目标化合物(2.83g;8.83mmol;29%)和残余乙腈(0.12g;2.94mmol)的白色粉末。
1H-NMR (400 MHz) (CD3OD): δ = 7.01 (dd, 1H, -CH=CH2, J cis = 9.1 Hz, J trans = 16.0 Hz), 4.54 (d, 1H, =CH2, J trans = 16.0 Hz), 4.49 (d, 1H, =CH2, J cis = 9.1 Hz), 4.31 – 4.23 (m, 2H, -OCH 2-CH2N+-), 4.10 – 3.93 (m, 2H, -CH-CH2-CH 2O-), 3.67 – 3.62 (m, 2H, -CH2N+-), 3.62 – 3.55和3.49 – 3.40 (2x m, 2H, -CH2N-), 3.23 (s, 9H, -N+(CH3)3), 2.81 – 2.72 (m, 1H, -CH-(C=O)-), 2.39 - 2.28和1.90 – 1.79 (2x m, 2H, -CH 2-CH2N-), 2.10 – 2.00和1.63 – 1.52 (2x m, 2H, -CH-CH 2-CH2O-) ppm. 13C-NMR (100 MHz) (CD3OD): δ = 176.39 (-(C=O)-), 129.38 (-CH=CH2), 95.00 (=CH2), 66.69 (-CH2N+-), 63.86和63.80 (-CH-CH2-CH2O-), 59.56和59.51 (-OCH2-CH2N+-), 53.91, 53.87和53.81 (-N+(CH3)3), 43.47 (-CH2N-), 39.90 (-CH-(C=O)-), 32.51和32.42 (-CH-CH2-CH2O-), 24.82 (-CH 2-CH2N-) ppm. 31P-NMR (162 MHz) (CD3OD): δ = -0.14 ppm. C13H26N2O5P的HRMS (ESI) [M+H]+:计算: 321.1574。
实施例14
2-(三甲基铵)乙基-2-(乙烯基氧基羰基氨基)乙基磷酸盐,内盐(HEVC-PC)的制备
在实施例14中进行的反应概括在以下方案2中:
方案2
向2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(5.00g;35.1mmol)在乙腈(3g)中的经搅拌和冷冻的(-10℃)溶液中逐滴添加N-羟乙基-O-乙烯基氨基甲酸酯(HEVC)(4.60g;35.1mmol)和N,N,N',N'-四甲基乙二胺(2.24g;19.3mmol;0.55当量)在乙腈(7.5g)中的溶液。在添加完成后,将反应混合物留置搅拌1h,在氩气氛下过滤并将N,N,N',N'-四甲基乙二胺二盐酸化物沉淀物用干燥乙腈(8g)洗涤,以得到包含2-(N-氧基乙基-O-乙烯基氨基甲酸酯)-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷在乙腈中的溶液的滤液。
向经搅拌和冷冻的的磷杂环戊烷溶液中添加4-甲氧基苯酚(20mg;0.161mmol)、乙腈(35g)和三甲胺(3.67g;61.4mmol;1.75当量)和将所述反应混合物在封闭系统中(装有球囊的水冷凝器)在70℃下加热17h.。将反应混合物在真空下浓缩(去除约10ml乙腈和过量三甲胺),并使所述产物在约-25℃下从溶液中结晶出来。
将结晶产物在真空中在环境温度下快速过滤和干燥,以提供目标化合物(1.08g;3.65mmol;10%),为灰白色固体。
1H-NMR (400 MHz) (CD3OD): δ = 7.16 (dd, 1H, -CH=CH2, J cis = 6.3 Hz, J trans = 14.0 Hz), 4.71 (dd, 1H, =CH2, J gem = 1.4 Hz, J trans = 14.0 Hz), 4.41 (dd, 1H, =CH2, J gem = 1.4 Hz, J cis = 6.3 Hz), 4.32 – 4.23 (m, 2H, -OCH 2-CH2N+-), 3.93和3.91 (2x t, 2H, -NH-CH2-CH 2O-, J = 5.5 Hz), 3.68 – 3.60 (m, 2H, -CH2N+-), 3.37 (t, 2H, -NH-CH 2-, J = 5.5 Hz), 3.22 (s, 9H, -N+(CH3)3) ppm. 31P-NMR (162 MHz) (CD3OD): δ = -0.12 ppm。
实施例15
单甲基丙烯酰氧基丙基取代、[2-(三甲基铵乙基)磷酸盐,内盐]-3'-氧丙基封端的聚(二甲基硅氧烷)(SIMA-PC)的制备(m+n≈5;平均M≈990g/mol)
实施例15中进行的反应概括在以下方案3中;
方案3
向2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(19.77g;139mmol;2.0当量)在乙腈(24g)中的经搅拌和冷冻(-10℃)的溶液中逐滴添加单甲基丙烯酰氧基丙基取代、羟丙基封端的聚(二甲基硅氧烷)(SIMA)(45.80g;平均M≈660g/mol;69.4mmol)和NN,N',N'-四甲基乙二胺(8.47g;72.9mmol;1.05当量)在乙腈(60g)中的溶液。在完成添加后,将反应混合物留置搅拌15分钟,在氩气氛下过滤和用干燥乙腈(90g)洗涤N,N,N',N'-四甲基乙二胺二盐酸化物沉淀物,以得到包含中间体双-二氧磷杂环戊烷在乙腈中的溶液的滤液。
向经搅拌和冷冻的磷杂环戊烷溶液中添加2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)(30mg;0.136mmol)、乙腈(260g)和三甲胺(14.4g;243mmol;3.5当量),且所述反应混合物在70℃的封闭系统(装有球囊的水冷凝器)内加热17h。将反应混合物在真空下浓缩(去除约100ml乙腈和过量三甲胺)并使产物在约-25℃下从溶液中结晶出来。
所述结晶产物在氩气氛下快速过滤和在环境温度下在真空中干燥以提供目标化合物(16.30g;16.5mmol;24%)(Rf(MeOH)=0.02),为白色固体(熔点215-220℃)。平均组成:C34H82N2O15P2Si6 (平均M≈989.48 g/mol)。
1H-NMR (400 MHz) (CD3OD): δ = 6.08 (s, 1H, =CH2), 5.64 – 5.58 (m, 1H, =CH2), 4.30 – 4.19 (m, 4H, -OCH 2-CH2N+-), 4.14 – 4.07 (m, 2H, -(C=O)-O-CH2-), 3.84和3.82 (2x t 如 1x q, 4H, -O-(-O-)P(=O)-O-CH 2-CH2-CH2-Si-, J = 6.7 Hz), 3.67 – 3.60 (m, 4H, -CH2N+-), 3.25, 3.24和3.22 (3x s, 18H, -N+(CH3)3), 1.93 (s, 3H, -C(CH 3)=CH2), 1.80 – 1.61 (m, 6H, -Si-CH2-CH 2-), 0.65 – 0.51 (m, 6H, -Si-CH2-), 0.14 – 0.04 (m, 33H, -Si-CH3) ppm. 31P-NMR (162 MHz) (CD3OD): δ = -0.08 ppm。
实施例16
(3-甲基丙烯酰氧基-2-[三甲基铵乙基]-磷酸盐,内盐,丙氧基)丙基-双(三甲基硅氧基)甲基硅烷的制备
实施例16中进行的反应概括在以下方案4中:
方案4
向2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(2.10g;14.8mmol;1.25当量)在乙腈(1.0g)中的经搅拌和冷冻(-10℃)的溶液中逐滴添加(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙氧基)丙基-双(三甲基硅氧基)甲基硅烷(5.00g;11.8mmol)和N,N,N',N'-四甲基乙二胺(0.91g;7.81mmol;0.66当量)在乙腈(3.0g)中的溶液。在完成添加后,将反应混合物留置搅拌17h,在氩气氛下过滤和用干燥乙腈(3.0g)洗涤沉淀物,以得到包含中间体二氧磷杂环戊烷在乙腈中的溶液的滤液。
向经搅拌和冷冻的磷杂环戊烷溶液中添加2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)(3mg;14μmol)、乙腈(11g)和三甲胺(1.4g;23.7mmol;2.00当量),且反应混合物在70℃的封闭系统(装有球囊的水冷凝器)内加热24小时。将反应混合物在真空下浓缩(去除约5ml乙腈和过量三甲胺),并使产物在约-25℃下从溶液中结晶出来。
所述粗产物从乙腈(2ml)中重结晶,在氩气氛下快速过滤,用乙腈(1ml)和乙酸乙酯(3×1ml)洗涤和在环境温度下在真空中干燥,以提供目标化合物(1.9g;3.2mmol;27%),为白色固体。
1H-NMR (400 MHz) (CD3OD): δ = 6.14 (s, 1H, =CH2), 5.67 – 5.62 (m, 1H, =CH2), 4.55 – 4.46 (m, 1H), 4.46 – 4.39 (m, 1H), 4.35 – 4.22 (m, 3H, -OCH 2-CH2N+-和另1个H), 4.14 – 3.99 (m, 1H), 3.70 – 3.60 (m, 4H, -CH2N+-和另外2个H), 3.45 (t, 2H, -O-CH 2-CH2-CH2-Si-, J = 6.9 Hz), 3.22 (s, 9H, -N+(CH3)3), 1.95 (s, 3H, -C(CH 3)=CH2), 1.66 – 1.52 (m, 2H, -CH 2-CH2-Si-), 0.52 – 0.43 (m, 2H, -CH2-Si-), 0.10 (2x s, 18H, -Si(CH3)3), 0.04 – 0.00 (m, 3H, -Si(CH3)(OMe3)2 ppm. 31P-NMR (162 MHz) (CD3OD): δ = -1.39, -2.03 ppm。
Claims (32)
1. 一种生产可聚合溶液的方法,所述方法包含将乙烯属不饱和的两性离子单体溶解在共聚单体体系中,所述共聚单体体系包含所述两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
2. 权利要求1的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(I)的单体:
(I)
其中:
J选自
价键;
-W-X-Y-,其中W为(CR1 2)n;X为O、S或NR2且Y为连接基团;和
-K-X-Y-,其中K为(CR1 2)nC(O)且X和Y如以上限定;
Z为两性离子基团;
每个R1独立选自H、卤素或C1-4烷基;
R2为H或C1-4烷基;
n为0-6的整数;和
m为0-6的整数。
3. 权利要求2的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(ID)的单体:
(ID)。
4. 权利要求3的方法,其中R1为甲基,X为O且m为2。
5. 权利要求1的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为式(III)的单体:
(III)
其中J选自
价键;
-W-X-Y-,其中W为(CR1 2)n;X为O、S或NR2且Y为连接基团;和
-K-X-Y-,其中K为(CR1 2)nC(O)且X和Y如以上限定;
Z为两性离子基团;
每个R1独立选自H、卤素或C1-4烷基;
R2为H或C1-4烷基;
n为0-6的整数;和
m为1-20的整数。
6. 权利要求2-5中任一项的方法,其中Z为式(IVB)的基团:
(IVB)
其中每个R4和R4A独立选自氢和C1-4烷基且b为1-4的整数。
7. 前述权利要求中任一项的方法,其中所述乙烯属不饱和两性离子单体为2-甲基丙烯酰氧基乙基-2'-(三甲基铵乙基)磷酸盐内盐(MPC)。
8. 前述权利要求中任一项的方法,其中所述两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体为HEMA或GMA。
9. 权利要求8的方法,其中所述两性离子单体可溶于其中的官能化乙烯属不饱和单体为HEMA。
10. 前述权利要求中任一项的方法,其中所述含硅氧烷基团的单体为式(A)或(B)的材料:
(T1-Y1)k-G1(Y2-Z)l (A) [(T1)k-Y3(Z)u]v-G1-R24 (B)
其中
T1为可聚合基团;
Y1和Y2各自独立为选自以下的连接基团:键、C1-12亚烷基、C2-12亚烯基、C2-12亚炔基、C3-12环亚烷基、C3-12环亚烯基、C2-12杂亚烯基、C2-12杂亚炔基、亚芳基、杂亚芳基、-C(O)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(O)O-C1-12亚烷基、-C(O)S-C1-12亚烷基、-C(O)N(RM)-C1-12亚烷基、-C(S)-C1-12亚烷基、-C(S)O-C1-12亚烷基、-C(S)S-C1-12亚烷基、-C(S)N(RM)-C1-12亚烷基、-(CH2)qq(OCH2CH2)rr-和-(CH2CH2O)rr(CH2)qq-,其中RM为氢或C1-4烷基,qq为1-10的整数,rr为1-10的整数,其中在所述C1-12亚烷基基团中的一个或多个碳原子可任选被选自S和O的杂原子替代,且所述亚烷基、亚烯基、亚炔基、环亚烷基、环亚烯基、杂亚烯基、杂亚炔基、亚芳基和杂亚芳基可任选被一个或多个RN取代,其中每个RN独立地选自:-H、-OH、-CN、-NO2、-CF3、-OCF3、-CO2H、-NH2、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、-O(C1-C10烷基)、-O(C2-C10烯基)、-O(C2-C10炔基)、卤素、-C(O)H、-C(O)-(C1-C10烷基)、-C(O)-O(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)、-N(C1-C10烷基)2、-C(O)-NH(C1-C10烷基)、-C(O)-N(C1-C10烷基)2、-NH-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH(C1-C10烷基)-C(O)-(C1-C10烷基)、-NH-S(O)2-(C1-C10烷基)、-NH-(C1-C10烷基)-S(O)2-(C1-C10烷基)、-(C0-C10)-SH、-S(O)-(C1-C10烷基)、-S(O)2-(C1-C10烷基)、-S(O)2-NH2、-S(O)2-NH-(C1-C10烷基)、-S(O)2-N(C1-C10烷基)2和=O;
Y3为连接基团;
R24为可任选被一个或多个RN取代的C1-12烷基;
G1为含有硅氧烷基团的组分;
Z为两性离子基团;
k为1-10的整数;
l为1-3的整数;
u为1-3的整数;和
v为1-3的整数。
11. 前述权利要求中任一项的方法,其中所述共聚单体体系还包含一个或多个选自以下的组分:亲水单体、大分子单体、UV吸收剂、着色剂、抗菌剂、治疗剂、颜料、稀释剂和它们的组合。
12. 权利要求11的方法,其中所述共聚单体体系还包含亲水单体。
13. 权利要求12的方法,其中所述亲水单体选自二甲基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酸酯和N-乙烯基吡咯烷酮。
14. 前述权利要求中任一项的方法,其中包括所述乙烯属不饱和两性离子单体的量使得在所述可聚合溶液中的乙烯属不饱和两性离子单体与含硅氧烷基团的单体或大分子单体的比率为约0.1-约5。
15. 前述权利要求中任一项的方法,其中将所述乙烯属不饱和两性离子单体预溶于它在其中可溶的所述官能化的乙烯属不饱和单体,然后与所述含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及所述交联剂混合。
16. 前述权利要求中任一项的方法,其中所述可聚合溶液为均匀的,其中所述方法包含将所述均匀的可聚合溶液聚合的另一步骤。
17. 前述权利要求中任一项的方法,其中所述共聚单体体系还包含非反应性稀释剂。
18. 权利要求17的方法,其中所述非反应性稀释剂为水或醇。
19. 权利要求17或权利要求18的方法,其中所述可聚合溶液为均匀的,其中所述方法包含在所述均匀的可聚合混合物已经聚合之后去除所述非反应性稀释剂的另一步骤。
20. 权利要求16-19中任一项的方法,其包含在聚合之后使获得的聚合物水合的另一步骤。
21. 一种可聚合溶液,其包含乙烯属不饱和两性离子单体、所述两性离子单体可溶于其中的官能化的乙烯属不饱和单体、含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
22. 生产聚合物的方法,其包含将权利要求21的可聚合溶液聚合。
23. 通过权利要求16-20中任一项的方法可获得的聚合物。
24. 通过聚合可聚合溶液可获得的聚合物,其中所述可聚合溶液包含乙烯属不饱和两性离子单体、所述两性离子单体可溶于其中的官能化的乙烯属不饱和单体、包含硅氧烷基团的单体或大分子单体以及交联剂。
25. 包含权利要求23或权利要求24的聚合物的干凝胶,其无水。
26. 包含权利要求23或权利要求24的聚合物的硅酮水凝胶,水的量为水凝胶的30-80%重量。
27. 权利要求23或权利要求24的聚合物,其具有30-50%的平衡水含量。
28. 权利要求20-23中任一项的的聚合物,其具有0.5-1.0MPa的模量。
29. 包含权利要求23-28中任一项的聚合物的制品。
30. 权利要求29的制品,其为隐形眼镜。
31. 权利要求30的隐形眼镜,其具有约30阻隔度或更高的透氧性。
32. 权利要求30或权利要求31的隐形眼镜,其具有30-50%的平衡水含量。
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PB01 | Publication | ||
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20140924 |