CN104334596A - 聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法 - Google Patents

聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本文提供了组合物，其包含下式的嵌段共聚物：[A]-B-[Q]，其中[A]为对基材具有亲和力的聚合物；B为连接基团，所述连接基团包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且[Q]包含半交联的未胶凝聚合物，所述聚合物来源于烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。所述嵌段共聚物经由所述[Q]链段交联，但未宏观胶凝。所述[Q]链段为亲水性的并且具有在约10至约10,000范围内的聚合度。所述[A]链段位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上，包含介于约1和约200个之间的重复单元。所述嵌段共聚物经由所述线性基材缔合型链段与包含至少一个疏水性位点的表面例如有机硅水凝胶缔合。所述聚合物可结合到用于制备所述有机硅水凝胶的制剂，或可在所述有机硅水凝胶形成后再与其接触。

Description

聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法
相关专利申请
本专利申请要求2012年5月25日提交的、名称为“Polymers andnanogel materials and Methods for Making and Using the Same”的美国临时专利申请61/651767的优先权，该专利申请的内容以引用方式并入。
技术领域
本发明涉及交联但未宏观胶凝的嵌段共聚物，其具有至少一个可与聚合物基材缔合的末端链段。此类嵌段共聚物可为两亲性的或亲水性的。还提供了纳米凝胶材料。这些嵌段共聚物和纳米凝胶材料可结合到包括医疗装置的各种基材中，以改善其可润湿性和润滑性并且抑制其蛋白质和/或类脂吸收率。
背景技术
自20世纪50年代起，接触镜片就已被商业化利用以改进视力。第一种接触镜片由硬质材料制得。尽管目前使用这些镜片，但由于其不佳的初始舒适度和相对较低的透氧度，这些镜片未被广泛使用。后来随着本领域的发展进步，出现了基于水凝胶的软性接触镜片。许多使用者发现软性镜片更舒适，并且增加的舒适水平允许软性接触镜片使用者比硬质接触镜片的使用者佩戴镜片长数小时。
另一类可用的接触镜片为有机硅水凝胶接触镜片。将含有机硅组分与常规水凝胶组分混合以形成有机硅水凝胶，其与常规水凝胶相比表现出增加的透氧度。然而，一些有机硅水凝胶与常规水凝胶镜片相比表现出不利地高的接触角和蛋白质吸收率。
已公开各种适用于处理预成型有机硅水凝胶接触镜片的化合物，其包括表面活性分段型嵌段共聚物、基本上水溶性的含有机硅表面活性剂、官能化混合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)丙烯酸酯化聚乙烯吡咯烷酮。美国专利申请序列No.2011/0275734涉及“non-reactive，hydrophilic polymers having terminalsiloxanes”，其具有直链或支化的亲水性链段。仍然需要用于改善接触镜片，特别是有机硅水凝胶接触镜片的性质的方法。
发明内容
本发明提供了赋予优异的可润湿性和润滑性以及降低的蛋白质和/或类脂吸收率的组合物，以及与其缔合的聚合物制品。还公开了制备和使用这些组合物的方法。组合物包含下式的嵌段共聚物：[A]-B-[Q]，其中[A]为对医疗装置具有亲和力的聚合物链段；B为连接基团，其包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且[Q]包含半交联的未胶凝聚合物，所述聚合物来源于烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。此类嵌段共聚物可用作为纳米凝胶组合物，所述纳米凝胶组合物包含至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述稳定嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含聚合度在约10至约10,000范围内的亲水性链段和位于所述聚合物的至少一个末端上的线性基材缔合链段，其中所述基材缔合链段包含介于约6和约10,000个之间的重复单元。表面包含至少一个疏水性聚合物位点的眼科装置可与所述嵌段共聚物缔合。所述缔合经由线性基材缔合型链段与所述装置的表面进行，并且改善所述眼科装置的至少一种性质，例如相比于仅所述基材或含有机硅聚合物，其类脂吸收率降低至少约20％。含有机硅聚合物的非限制性例子为有机硅水凝胶。所述嵌段共聚物可为两亲性的或亲水性的。所述缔合型链段可为亲水性的或疏水性的。
还提供了抑制含有机硅的接触镜片的类脂吸收率的方法，这些方法包括将所述接触镜片与包含至少一种稳定嵌段共聚物的溶液接触，所述嵌段共聚物包含具有约10至约10,000的聚合度的亲水性链段和位于嵌段共聚物的至少一个末端上的基材缔合链段，其中所述基材缔合链段包含介于约1和约200个之间的甲硅烷氧基单元，并且所述嵌段共聚物经由所述基材缔合链段和包含聚合物或制品(例如有机硅水凝胶)的至少一个疏水性位点的表面缔合。
本发明还提供了一种组合物，其包含下式的水溶性嵌段共聚物：
[A]-B-[Q]，其中
[A]为对医疗装置具有亲和力的链段；
B为连接基团，其包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且
[Q]包含半交联的未胶凝链段，所述链段来源于至少一种烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。
本发明还涉及一种组合物，其包含具有由下式表示的一级链ζ的水溶性嵌段共聚物：
其中R1、A、X、R6、G、D、E、R15、R’15、t、p、m、α、β、γ如本文所定义，并且R24为能够控制聚合的任何剂，以及在一些实施例中，R24选自单价RAFT剂、ATRP剂、TERP剂和NMP剂。
附图说明
图1示出现有技术的类脂吸收率的性能相对于数均分子量的关系；
图2示出根据制备例3使用渐增量的交联剂，即(XL：ζ-PC值从0至0.95)制备的一系列PDMA-硅氧烷嵌段共聚物和根据制备例4的比较性直链PDMA-硅氧烷的GPC重叠折射率迹线；
图3示出类脂吸收率相对于XL∶ζ-PC的关系，其中DPnQ-链段值不同，[A]∶[Q]的恒定摩尔比为0.1；
图4示出类脂吸收率相对于XL∶ζ-PC的关系，其中DPnQ-链段值不同，[A]∶[Q]的恒定摩尔比为0.55；
图5示出类脂吸收率相对于XL∶ζ-PC的关系，其中DPnQ-链段值不同，[A]∶[Q]的恒定摩尔比为1.0；
图6示出类脂吸收率相对于DPnQ-链段的关系，其中XL∶ζ-PC不同，[A]∶[Q]的恒定摩尔比为0.1；
图7示出类脂吸收率相对于DPnQ-链段的关系，其中XL∶ζ-PC不同，[A]∶[Q]的恒定摩尔比为0.55；
图8示出类脂吸收率相对于DPnQ-链段的关系，其中XL∶ζ-PC不同，[A]∶[Q]的恒定摩尔比为1.0；
具体实施方式
在描述本发明的多个示例性实施例之前，应当理解本发明不限于在以下描述中所述的构造细节和方法步骤。本发明能够具有其它实施例，并能够以各种方式实践或实施。
已经发现的是，虽然使用此前开发的具有末端硅氧烷的非反应性亲水性聚合物(其具有直链、支化或梳状亲水性链段)，在降低接触镜片的类脂和/或蛋白质吸收率以及增强其润滑性和可润湿性方面有所进步，但随着分子量增加，达到了改善的性质的极限。图1示出相对于分子量的此极限。从图1中的图线可明显地看出，对于经分子量渐增的PVP-硅氧烷共聚物处理的senofilcon A镜片，当亲水性PVP链段的分子量达到约80kDa时，其类脂吸收率降低至约15微克/镜片的最低水平。对于经分子量高于80kDa的PVP-硅氧烷共聚物处理的镜片，并未观察到senofilcon A上的类脂吸收率有进一步的降低。意外地，已经发现的是，通过采用具有末端基材缔合链段和交联或“桥联”的亲水性链段的聚合物纳米凝胶，相比于同样包含末端基材缔合链段且具有类似分子量的类似非交联聚合物，可抑制更大程度的类脂吸收率。例如，图1示出用直链非交联PDMA-硅氧烷共聚物(数均分子量Mn为约23,000克/摩尔)处理senofilcon A接触镜片使所述基材的类脂吸收率从约30微克/镜片增加至约52微克/镜片。另选地，用具有相等Mn(约23,050克/摩尔)的交联PDMA-硅氧烷材料(例如PDMA-Sil 100-0.55-1.0)处理senofilcon A导致类脂吸收率从30.0显著下降至约12.5微克/镜片。
半交联的未胶凝链段的存在可致使接触镜片具有改善的性质，例如降低的类脂和蛋白质吸收率以及较低的摩擦。另外，据认为交联剂的选择和交联度可根据所需应用和具体基材材料调整。
如本文所用，“缔合”是指半交联嵌段共聚物在无需共价键合的情况下被保持在基材中或其上。缔合可包括物理保持(诸如缠结或锚固)或者氢键合、范得瓦尔(van der Waals)力、偶极-偶极相互作用、静电吸引，以及这些作用的组合。已意外地发现，半交联嵌段共聚物与基材之间的缔合是持续的，并且甚至使用手指摩擦来保持。当基材为接触镜片时，半交联嵌段共聚物在所需配戴周期内保持在所述接触镜片中和/或其上，包括在其中所述接触镜片为可重复配戴型镜片的实施例中，在经过手指摩擦清洗后仍保持在所述接触镜片中和/或其上。
如本文所用，“缔合型链段”是指聚合物末端链段的一部分，其保持或缔合在基材的表面、区域或链段中或其上。所述缔合型链段可为亲水性的或疏水性的。
如本文所用，“非反应性”是指半交联嵌段共聚物缺乏在反应、储存以及使用条件下形成共价键的官能团。例如，当亲水性聚合物与基材(例如接触镜片)在高压灭菌前接触时，只有很少(少于1重量％)的半交联嵌段共聚物含有残余反应性基团。即使有残余基团存在，接触条件也缺乏催化自由基反应所需的引发剂。因此，半交联嵌段共聚物不能与所述基材形成共价键。本领域技术人员将理解，虽然非常少量的半交联嵌段共聚物(少于5重量％及少于1重量％)可具有残余反应性基团，但残余反应性基团的量太少以致无法将所需量或功能量的半交联嵌段共聚物与基材缔合。使半交联嵌段共聚物保持与基材缔合的最主要作用是半交联嵌段共聚物的至少一部分的截留。
术语“交联的”是指聚合物链通过一个桥基或多个桥基与一个或多个聚合物链连接，所述桥基由元素、基团或化合物构成，其通过主价键(包括共价键、离子键和氢键)来接合链上的某些碳原子。在本文所公开的本发明的各种实施例中，交联可经由共价键合、离子键合、氢键合等进行。共价交联的示例性实施例将包括单乙烯基单体与含有多个(即2或更多个)乙烯基取代基的单体在自由基共聚期间原位形成交联。此类聚合将导致多个聚合物链彼此共价交联以及(根据单体转化程度与交联剂的摩尔量)形成宏观胶凝。
聚合物链的离子交联可在原位进行(即在聚合期间)或在聚合后进行。后者可能在将包含聚合物阳离子材料的水溶液添加至包含聚合物阴离子材料的水溶液中时进行。当混合二种离子聚合物时，发生聚合物-聚合物络合和小抗衡离子释放，导致形成离子性交联聚合物-聚合物络合物。此类络合物的溶解度主要由正电荷和负电荷的化学计量决定。在溶液中的多阴离子和多聚阳离子材料之间形成此类离子交联为本领域技术人员所熟知。前一种离子交联的情况可在单乙烯基单体与二乙烯基交联剂共聚时进行，所述二乙烯基交联剂由两个烯键式不饱和单体构成且所述两个烯键式不饱和单体经由离子键彼此连接。此类“离子交联剂”可通过如下来形成：简单的酸/碱化学作用将包含酸性(例如羧酸)部分的烯键式不饱和单体与包含碱性部分(例如叔胺)的烯键式不饱和单体混合，以形成单体-单体络合物或二乙烯基共价有机盐。
在本发明的上下文中，经由氢键合的交联可在当具有多个质子提供部分的聚合物在溶液中与具有多个质子接受部分的聚合物组合时进行。在此类实施例中，所述二种聚合物能够形成可溶性或不可溶性络合物，具体取决于所述络合物中质子提供基团与质子接受基团的比率，以及存在于聚合物链上的额外可溶性或不可溶性部分的丰度。
如本文所用，“纳米凝胶”是指在室温下可溶或无限期分散于水性溶液中的亚微米水凝胶颗粒。在一个或多个实施例中，溶液为澄清的。在一个实施例中，所述水溶液中至少约50重量％为水或镜片润湿溶液，在一些实施例中为至少约70重量％，在其它实施例中为至少约90重量％，在其它实施例中为至少约99重量％，以及在其它实施例中为至少约99.5重量％。
所述聚合物纳米凝胶宏观上呈未胶凝状态，使得它们可溶于水溶液(包括眼科溶液和组合物)中。这些聚合物在其缔合或结合到眼科溶液或组合物中的温度下通常呈未胶凝状态。就眼科装置如接触镜片而言，一旦聚合物结合到接触镜片中或与接触镜片缔合后就可不需要保持凝胶。然而，对于眼科溶液，所述聚合物通常在储存过程中以及在一些实施例中在使用过程中保持未胶凝。少量胶凝聚合物(少于约5重量％)可能是可接受的，并且在一些溶液中，如果胶凝聚合物的量过大，则可通过所述领域已知的方法(诸如过滤)来除去。
本文提供的聚合物的实施例是在聚合物的亲水性链段之间以及沿着其无规交联。用于交联的剂称为交联剂。
如本文所用，“至少部分疏水性的聚合物基体”是指那些包含来源于疏水性组分(诸如疏水性单体、大分子单体和预聚物)的重复单元。疏水性组分为不溶于水的组分，并且当其仅与他疏水性组分均聚或聚合时，其具有相对于例如眼科溶液如润湿液的大于约90°的接触角。至少部分疏水性的聚合物基体的例子包括由PMMA形成的接触镜片、有机硅、有机硅水凝胶(涂布的和未涂布的)、支架、导管等。疏水性单体、大分子单体和预聚物的例子是已知的并且包括包含有机硅基团、硅氧烷基团、未取代的烷基基团、芳基基团等的单体、大分子单体和预聚物。具体例子包括含有机硅组分，例如一甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(800-1000MW)(mPDMS)、一甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正甲基封端的聚二甲基硅氧烷、TRIS、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯等。
如本文所用，“稳定”是指化合物在经过121℃长达30分钟的单一高压灭菌周期期间不发生不利地影响润湿剂或润湿剂与聚合物基材组合的所需性质的变化。例如，硅氧烷链段与聚合物链段之间的酯键在一些实施例中是不可取的。所述高压灭菌可在干燥条件下或在眼科相容性盐水溶液(例如但不限于硼酸盐或磷酸盐缓冲盐水)存在下进行。
如本文所用，“近单分散”是指多分散性指数(PDI)为1.5或更小并且是指在交联的两亲性一级链的簇内个别一级链的聚合度和/或分子量。在一些实施例中，聚合物表现出小于约1.3的多分散性，并且在其它实施例中在约1.05至约1.3的范围内。本领域技术人员应理解，个别近单分散一级链在聚合期间在统计学上彼此交联，因此所得的两亲性交联嵌段共聚物簇将具有超过1.5的多分散性值。
如本文所用，“聚合度”是指每个聚合物分子或聚合物链段的重复单元的数量。例如，在一个或多个实施例中，亲水性链段[Q](根据式I)的聚合度范围为约10至约10,000(或约50至约5000、或约300至约5000、或约500至约2000、或约100至约1000、或约100至约500、或约100至约300)
如本文所用，“交联剂与一级链摩尔比”(XL∶ζ-PC)是指在制备嵌段共聚物所使用的交联剂摩尔数与制备时所使用的一级链摩尔数的比率。一级链的数量由存在的受控自由基聚合(CRP)剂或控制剂的摩尔量决定。具体的实施例包括摩尔比范围为约0.005至约10(或约0.1至约5，或约0.1至约1.5，或约0.1至约1.25)的交联剂与一级链。示例性CRP剂包括但不限于：可逆加成断裂转移(RAFT)剂；原子转移自由基聚合(ATRP)剂；碲化物介导的聚合(TERP)剂；和/或硝基氧介导的活性自由基聚合(NMP)剂。
如本文所用，“链段”或“嵌段”是指具有类似性质(诸如组成或亲水性)的重复单元的聚合物的一部分。
如本文所用，“有机硅链段”是指-[SiO]-。在每个-[SiO]-重复单元中的Si原子可经烷基或芳基取代，优选地C1-4烷基取代，并且在一个实施例中经甲基取代以形成二甲基硅氧烷重复单元。
如本文所用，“线性有机硅链段”是指聚合物主链中具有硅和氧原子的硅氧烷重复单元。例如：聚二甲基硅氧烷为线性有机硅链段的例子，因为-SiO-基团包含于主链中。PolyTRIS并非为线性有机硅链段，因为硅氧烷基团侧接于碳-碳主链。
如本文所用，“亲水性缔合型链段”为亲水性的，但可经由氢键合或离子键合与基材缔合。例如，对于包含质子受体(诸如DMA、NVP或PVP)的接触镜片，亲水性缔合型链段包含质子提供基团。合适的质子提供基团包括4-丙烯酰胺基丁酸(ACAII)(3-丙烯酰胺基苯基)硼酸(APBA)或乙烯基苯甲酸。
如本文所用，“络合链段”或“络合基团”包括表现出强烈非共价相互作用的官能团对，例如与二醇官能团或生物素及抗生物素蛋白结合强烈相互作用的烷基或芳基硼酸。在一个实施例中，络合链段可包含单体例如(4-乙烯基苯基)硼酸、(3-丙烯酰胺基苯基)硼酸，或(4-丙烯酰胺基苯基)硼酸或N-(2-丙烯酰胺基乙基)-5-(-(3aS，4S，6aR)-2-氧代六氢-1H-噻吩[3，4-d]咪唑-4-基)戊酰胺。
如本文所用，“刺激响应性组分”包括响应于环境条件的变化而发生物理或化学变化的组分。可引起变化的条件包括pH、光、盐浓度、温度，它们的组合等。可用于制备刺激反应性组分的单体的例子包括但不限于N-异丙基丙烯酰胺、乙烯基苯甲酸或丙烯酰胺基丁酸(ACAII)等。
如本文所用，“基材”是指制品，例如片材、膜、管或更复杂的形式，例如生物医学装置。
如本文所用，“生物医学装置”为设计为在哺乳动物组织或流体中或在哺乳动物组织或流体上使用的任何制品。这些装置的例子包括但不限于导管、植入物、支架、缝合线、绷带和眼科装置，例如眼内镜片和接触镜片等。
如本文所用，术语“镜片”指位于眼睛中或位于眼睛上的眼科装置。这些装置可提供光学矫正、美容增强作用、紫外线阻隔和可见光或眩光降低、治疗效果(包括伤口愈合、递送药物或营养物、诊断评估或监测)，或它们的任何组合。术语镜片包括但不限于软性接触镜片、硬质接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物和光学插入物。
如本文所用，“含有机硅的聚合物”为任何包含有机硅或硅氧烷重复单元的聚合物。含有机硅的聚合物可为均聚物，如有机硅弹性体，或共聚物例如氟-有机硅和有机硅水凝胶。如本文所用，“有机硅水凝胶”是包含含有机硅的重复单元以及在一些实施例中含水量为至少约10％，并且在一些实施例中为至少约20％的聚合物。
如本文所用，RAFT聚合或RAFT是指可逆加成断裂链转移聚合。
如本文所用，“反应性组分”为在聚合反应混合物中的在聚合反应时成为聚合物结构的一部分的组分因此，反应性组分包括与聚合物网络共价结合的单体和大分子单体。未成为聚合物结构的一部分的稀释剂和加工助剂不为反应性组分。
如本文所用，“取代的”是指可包含卤素、酯基、芳基、烯烃基、炔烃基、酮基、醛基、醚基、羟基、酰胺基、胺基以及它们的组合的烷基基团。
如本文所用，“自由基源”是指生成自由基的任何适合的方法，诸如合适的化合物(热引发剂，如过氧化物、过氧化酯或偶氮化合物)的热致均裂、来自单体(例如苯乙烯)的自发性生成、氧化还原引发体系、光化学引发体系或高能辐射，例如电子束、X-辐射或γ-辐射。本领域技术人员通常将充当“自由基源”的化学物质称为引发剂，出于本发明的目的同样称为引发剂。
如本文所用，“质子提供链段”或“质子提供基团”为在镜片形成、高压灭菌或储存条件下能够给质子接受链段或基团提供质子的官能团。质子提供官能团包括醇、酸、伯酰胺等。
如本文所用，“质子接受链段”或“质子接受基团”为在镜片形成、高压灭菌或储存条件下能够接受质子的官能团。质子接受基团包括胺基、酰胺基、羰基等。
在一个实施例中，本发明的嵌段共聚物为稳定的聚合物润湿剂并且包含亲水性链段和位于所述聚合物的至少一个末端上的基材缔合型链段。所述聚合物由至少一个[A]嵌段和至少一个[Q]嵌段构成，所述[A]嵌段包含n个重复单元和合适的含碳基团，所述[Q]嵌段包含m个重复单元和合适的含碳基团，然而[A]和[Q]经由连接基团B以任何顺序彼此连接(即[A]连接至[Q]或[Q]连接至[A])。如果需要，可使用多个[A]和/或[Q]嵌段，只要B连接基团位于[A]和[Q]嵌段的任何组合之间。在此实施例中，A被定义为对医疗装置的至少一部分具有亲和力的材料或聚合物；B为连接基团，其包含分子量(MW)不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且[Q]包含半交联的未胶凝聚合物，所述聚合物来源于烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。以下结构为本发明的一个实施例的通用非限制性表示：
[A]-B-[Q]
其中[Q]可包含或不包含能够控制自由基聚合的剂。[A]选自对给定基材或医疗装置具有亲和力的材料。[A]可选自包含直链或支化的硅氧烷、具有4至24个碳的疏水性烷基基团、质子提供官能团、质子接受官能团、离子性官能团、硼酸官能团、刺激响应性官能团、它们的组合等的聚合物和共聚物链段。对于具有多个间距相近的A链段的嵌段共聚物而言，具有2个或更多个碳的疏水性烷基基团可为合适的。在一个实施例中，[A]包含含聚二甲基硅氧烷(PDMS)的结构、由其组成或基本上由其组成，并且对包含至少一种疏水性材料的医疗装置具有亲和力。例如，PDMS可经由包含在[A]内的PDMS与包含在有机硅水凝胶接触镜片内的PDMS之间的疏水性-疏水性相互作用与所述接触镜片缔合。[A]的其它实施例包括以下结构，所述结构包含质子提供官能团和质子接受官能团、由其组成或基本上由其组成。在一个此类实施例中，[A]可包含多个质子提供官能团(例如醇)、由其组成或基本上由其组成，并由此对接受质子的医疗装置或其它表面具有亲和力。反之，[A]可包含多个质子接受官能团(诸如酰胺)、由其组成或基本上由其组成，并由此对提供质子的医疗装置或其它表面具有亲和力。在其它实施例中，[A]可包含多个离子性官能团(诸如羧酸盐、磺酸盐、铵盐或盐)、由其组成或基本上由其组成，并由此对带有与缔合链段[A]中的给定离子基团相反的电荷的医疗装置具有亲和力。[A]的其它实施例可包括以下那些，其包含能够与医疗装置或表面上的其它互补官能团发生络合的官能团、由其组成或基本上由其组成；例如，[A]可包含多个硼酸官能团、由其组成或基本上由其组成，并且可与包含多个羟基基团的医疗装置或表面缔合。在一个可供选择的实施例中，羟基基团可包含在[A]内并且可与包含多个硼酸官能团的表面缔合。在一些实施例中，[A]为刺激响应性的，并且由在结合到聚合物形式时可导致所得聚合物在不同溶液条件下呈水溶性或水不溶性的官能团构成。例如，[A]可包含在32℃的水中发生相变的温度响应性聚合物或共聚物(诸如聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM))、由其组成或基本上由其组成。因此，在低于32℃的溶液温度下，所述PNIPAM[A]嵌段为水溶性的和亲水性的，而在较高的溶液温度(即高于32℃)下，其为水不溶性的、疏水性的并且能够与包含至少一种疏水物的医疗装置或表面缔合。
B被定义为连接基团，所述连接基团将[A]与[Q]以任何顺序彼此连接并且可作为MW小于约1000克/摩尔的任何任选地取代的多价结构存在。B的实施例包括任选地取代的多价脂族结构、任选地取代的多价芳基结构、任选地取代的多价亚烷基结构或直接键。
结构[Q]由半交联的未胶凝聚合物构成，所述聚合物来源于烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。在一个实施例中，导致[Q]形成的聚合由包含在结构B内的碳原子引发。在此类实施例中，形成半交联的未胶凝聚合物，并且本领域的技术人员将理解所得的聚合物将在给定聚合物分子中包含多个[A]、B和[Q]结构，因为在多个传播[A]-B-[Q]链之间进行交联。
聚合物润湿剂可有利地与基材以单一步骤缔合，而无需先前预处理。此外，因为[A]链段处于末端，可实现聚合物润湿剂的持续缔合，而无需与镜片共价键合、无需在基材本体中采用特殊单体如胺、羧酸盐或硫醇。
在一个实施例中，聚合物润湿剂具有如式IA所示的通式结构和一级链指示符ζ。
其中R6、R15、R’15、X、G、D、E、Z、ζ、ζi、α、β、γ、n、m、t和p定义如下，并且可通过使以下物质进行接触来形成：
至少一种具有式H2C＝UV的亲水性单体，
链转移常数大于0.1的至少一种式II的RAFT剂；
(iii)由自由基源(即引发剂)产生的自由基；以及
(iv)交联剂，H2C＝UR’15
在上式中，A选自具有6至1,000、6至200、6至60、6至50、6至20、6至15，并且在一些实施例中6至12个重复单元的线性二烷基或二芳基聚硅氧烷和具有2至25个碳原子的亚烷基，所述碳原子可任选地被选自S、O、N、P以及它们的组合的原子取代；
R1、R6、X、Z、t和p定义如下。
在可称为疏水性-亲水性嵌段共聚物的一个实施例中，其中[A]为有机硅或含PDMS的聚合物或低聚物，聚合物润湿剂具有如式Ia所示的通式结构和一级链指示符ζ。
其中R1至R6、R15、R’15、X、G、D、E、Z、ζ、ζi、α、β、γ、n、m、t和p定义如下，并且可通过使以下物质进行接触来形成：
至少一种具有式H2C＝UV的亲水性单体，
链转移常数大于0.1的至少一种式IIa的聚硅氧烷RAFT剂；
(iii)由自由基源(即引发剂)产生的自由基；以及
(iv)交联剂，H2C＝UR’15
在上式中，R1选自取代的和未取代的C1-24烷基；在一些实施例中，为取代的和未取代的C1-10烷基，并且在其它实施例中，为取代或未取代的C1- 6烷基、C1-4烷基、甲基或正丁基；
R2至R5独立地选自H、C1-4烷基和C6-10芳基以及它们的组合，并且在一个实施例中，R2-R5独立地选自C1-C4烷基以及它们的组合；并且在另一个实施例中，R2至R5为甲基；
n＝DPnA-链段，并且为6至1,000、6至200、6至60、6至50、6至20、6至15，并且在一些实施例中为6至12；
m＝DPnQ-链段并且为10至10,000、50至1000、50至500，并且在一些实施例中为100至500，并且X、Z、p和t如下所定义。
在式II的聚硅氧烷RAFT剂中，R6为引发自由基聚合的自由基离去基团。R6选自由以下组成的二价基团：任选地取代的亚烷基；任选地取代的饱和的、不饱和的或芳族碳环或杂环；任选地取代的烷硫基；任选地取代的烷氧基；或任选地取代的二烷基氨基。在一个实施例中，R6选自任选地取代的苄基、任选地取代的苯基、醋酸酯、任选地取代的丙酸酯、4-氰戊酸酯或异丁酯官能团。在针对式II使用聚硅氧烷RAFT剂的实施例中，选择所使用的聚硅氧烷RAFT剂％以提供与基材的所需缔合水平，但可防止嵌段共聚物凝胶。
X选自-O-(CO)-、-(CO)O-、-NR8-(CO)-、-(CO)NR8-、-O-、C1-12亚烷基、C1-4亚烷基或直接键，并且在一些实施例中，R8选自H、甲基、乙基或丙基；
Z选自氢、氯、氟、任选地取代的烷基、任选地取代的芳基、任选地取代的杂环基、任选地取代的烷硫基、任选地取代的烷氧基、任选地取代的烷氧基羰基、任选地取代的芳基氧基羰基(-COOR”)、羧基(-COOH)、任选地取代的酰氧基(-O2CR”)、任选地取代的氨基甲酰基(-CONR”2)、氰基(-CN)、二烷基-或二芳基-膦酸酯基[-P(＝O)(OR”)2]、二烷基-或二芳基-亚膦酸酯基[-P(＝O)(OR”)2]以及由任何机制形成的聚合物链；在其它实施例中，Z可包含“可转换”官能团，其对溶液pH敏感而可调整RAFT剂的反应性。在其中采用“可转换”Z基团的一个实施例中，Z包含以下非限制性结构：
p为1或大于1的整数、1至5、3至5，并且在一些实施例中为1或2。当p≥2时，则R1选自来源于硅、硫、氧、氮、任选地取代的亚烷基、任选地取代的芳基、聚合物链或其组合中任一者的p价部分。此类实施例公开于以下式I和II的结构类似物(即式III和IV)：
其中R1-R6、X、Z和n如上所定义并且t为1或大于1的整数。当t≥2时，则R6为p价，并且可连接至不止一个硫代羰基硫代官能团。此类实施例公开于以下式I和II的结构类似物(即式V和VI)：
ζi为与一级链ζ交联的另一个一级链，如上所公开。一个或多个ζi一级链可连接到ζ一级链，并且ζi一级链可进一步连接到或交联至附加ζk一级链等。本领域的技术人员应当理解，ζ一级链与其它ζi一级链的交联以及ζi一级链与ζk一级链和ζl一级链与ζl一级链等的进一步交联为统计学上交联的([A]-B-[Q]形式的)嵌段共聚物的形成的广义描述，这些嵌段共聚物经由其亲水性Q-链段彼此无规交联。出于本发明的目的，在各种ζ-、ζi-和ζk-...一级链的亲水性链段之间的所有交联情况有可能实现，如上所述的经由交联彼此连接的ζ-、ζi-和ζk...一级链嵌段共聚物的群组将被称为ζ-簇。在不受理论的约束下，以下在ζ-一级链之间交联的非限制性实例可在半交联的ζ-簇的形成期间进行：ζ-ζi、ζ-ζk、ζk-ζi、ζi-ζi、ζk-ζk...等。在单一簇中彼此连接的ζ-一级链的数量随着若干变量变化，其中的一个变量包括交联剂与一级链的理论摩尔比(XL∶ζ-PC)。在给定聚合中，例如N，N-二甲基丙烯酰胺与N，N’-亚甲基双丙烯酰胺之间的共聚，如果单体与交联剂之间的反应性类似，则可假设交联剂将无规结合到ζ-一级链中。这种沿着ζ-一级链对潜在交联位点的无规结合以及这些侧交联位点与其它传播ζ-一级链或ζ-簇的碰撞频率被认为在很大程度上控制ζ-簇的数量和每个簇中一级链的平均数量。
R′15为包含能够与其它ζ-链形成共价键、离子键或氢键的至少一个基团的任何含碳结构，并且在一个实施例中选自与一级链ζ、ζi或ζk连接的烯键式不饱和部分。
R15为包含在两个ζ-链之间的交联的任何含碳结构，并且来源于R′15。R′15任选地包含一个或多个不饱和键；
亲水性链段O包含具有下式的G、D和E的统计学分布的重复单元：
术语α、β和γ表示构成亲水性链段Q的G、D和E的相对摩尔量(以摩尔分数表示)。在一些实施例中，α等于约0.85至约0.999、约0.92至约0.999、约0.95至约0.999和约0.97至约0.999，而对于α的各相应范围而言，β和γ的总和将等于约0.15至约0.001、约0.08至约0.001、约0.05至约0.001和约0.025至约0.001。出于所公开的发明的目的，在ζ-一级链的亲水性链段Q中，D的摩尔分数(即β)相比于E的摩尔分数(即γ)旨在最大化，从而最大化Q与其它ζ-一级链的Q-链段的交联数量，即剩余非常少的未反应的R’15部分。α、β和γ的所有摩尔分数范围基于一个给定实施例的单体进料中所采用的单体和交联剂的相对量，并且假设所述单体和交联剂上的乙烯基取代基的反应性差异最小，即发生接近统计学的结合。在一个实施例中，本发明的纳米凝胶基本上不含未反应的R′15基团。当R′15包含双键时，这可经由FTIR或其它能够检测双键存在的方法来证实。
U选自氢、卤素、可被羟基任选地取代的C1-C4烷基、烷氧基、芳氧基(OR”)、羧基、酰氧基、芳酰氧基(O2CR”)、烷氧基-羰基、芳氧基-羰基(CO2R”)，以及它们的组合；并且在一些实施例中选自H和甲基。
V独立地选自氢、R”、CO2H、CO2R”、COR”、CN、CONH2、CONHR”、CONR”2、O2CR”、OR”和卤素；以及环状的和无环的N-乙烯基酰胺以及它们的组合；
R”独立地选自任选地取代的C1-C18烷基、C2-C18烯基、芳基、杂环基、烷芳基，其中所述取代基独立地选自环氧基、羟基、烷氧基、酰基、酰氧基、羧基和羧酸酯基、磺酸和磺酸酯基、烷氧基-或芳氧基-羰基、异氰酸酯基、氰基、甲硅烷基、卤素和二烷基氨基；磷酸。在一个实施例中，R”选自甲基、吡咯烷酮基、-N-(CH3)2、-N(CH3)-COCH3(N-乙烯基乙酰胺)、-CH2CH2-COOH、-CH2CH2CH2-COOH、-CH2CH2CH2CH2-COOH、-(CH3)2-CH2-SO3H、-(CH3)2-CH2-CO2H、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2，以及它们的组合。在另一个实施例中，V选自-N-(CH3)2。
在一个实施例中，取代基R2至R5是相同的。在另一个实施例中，R2至R5是相同的且选自甲基、乙基或苯基。在另一个实施例中，R2至R5是相同的且选自甲基或乙基。在另一个实施例中，R2至R5中的每一者为甲基。
稳定嵌段共聚物的实例在下面的式VIII中示出，其中取代基R1、X和R6以括号标示。
在另一个实施例中，X选自乙烯基或-O(C＝O)-，其中乙烯基由于其水解稳定性而为优选的。
在另一个实施例中，R6为亚烷基，选自：
腈烷基，选自：
或芳族基团，选自：
R6的选择将取决于所选择的硫代羰基化合物和用于下一个步骤中聚合的单体。
在一个实施例中，R6选自以下结构，其中Q和X如上所定义：
R6聚硅氧烷官能的RAFT剂(右)最终共聚物(左)的结构
在其中R6为p价的一个实施例中，其可由以下结构构成：
其中R1和X如上所定义，并且Z选自任选地取代的烷氧基、任选地取代的烷硫基、任选地取代的芳基或任选地取代的苄基。在一个实施例中，Z为任选地取代的烷硫基，并且在另一个实施例中，Z为任选地取代的烷氧基。
应当理解，上述的取代可以任意组合方式进行组合。例如，上述说明包括具有三个单独定义的Z取代基家族的化合物家族。这些取代基家族的任一者可与所公开的其它取代基的取代基家族组合。
嵌段共聚物的亲水性链段的聚合度通常在约10至约10,000的范围内。在一些实施例中，聚合度为至少约100，或至少约300，或甚至在其它实施例中至少约500。在另外的实施例中，嵌段共聚物的亲水性链段具有在以下范围内的聚合度：约300至约10,000、约300至约5,000、约500至约10,000、约500至约5,000、约500至约2000和约700至约2000。聚合度可获自MALDI-TOF、SEC-MALLS、NMR或它们的组合。
每个ζ-一级链的亲水性链段Q为交联的或半交联的。即，不像此前公开的仅具有直链、支化或梳状结构的技术，所述亲水性链段沿着形成亲水性链段的嵌段共聚物经由共价键、离子键或氢键无规交联。交联剂具有一个或多个反应性或缔合型官能团以使得本发明的两亲性共聚物经由其亲水性链段彼此反应和/或缔合。示例性共价交联剂包括：N，N′-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺；N，N′-亚乙基双(甲基)丙烯酰胺；N，N′-亚丙基双(甲基)丙烯酰胺；N，N′-亚丁基双(甲基)丙烯酰胺；N，N′-五亚甲基双(甲基)丙烯酰胺；N，N′-六亚甲基双(甲基)丙烯酰胺；所有其它N，N′-亚烷基双(甲基)丙烯酰胺；所有聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯，包括但不限于乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；和所有聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酰胺，包括但不限于N，N′-(氧基双(乙烷-2，1-二基))二丙烯酰胺、N，N′-(((氧基双(乙烷-2，1-二基))双(氧基))双(乙烷-2，1-二基))二丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙酯(TAC)、1，3-二乙烯基咪唑烷-2-酮和3，3″亚烷基双(1-乙烯基吡咯烷-2-酮)，其中亚烷基具有1至12个碳原子。
也可使用在主链上具有官能团且可被可逆断裂或裂解的交联剂。例如，可使用N，N’-胱胺二(甲基)丙烯酰胺作为交联剂。在半交联嵌段共聚物与基材缔合后，胱胺中的二硫键可被裂解并且再成形以产生与基材基体更紧密缠结的互穿网络。
在交联反应混合物中RAFT剂与交联剂的摩尔比大于约0.1、大于约0.2、大于约0.3、大于约0.5、大于约0.75、大于约1、大于约2、大于约5并且在一些情况下大于约10。在一个实施例中，交联剂不含有机硅并且交联反应混合物中RAFT剂与交联剂的摩尔比大于约0.1。在其中交联剂包含硅氧烷的实施例中，所述交联反应混合物中RAFT剂与交联剂的摩尔比大于约0.3。在交联反应混合物中，交联剂与理论性一级链的摩尔量的摩尔比(“XL∶ζ-PC”)可介于0.01∶1.0和6.0∶1.0之间，其中优选的是XL∶ζ-PC的以下非限制性值：0.1∶1.0、0.2∶1.0、0.25∶1.0、0.3∶1.0、0.4∶1.0、0.5∶1.0、0.55∶1.0、0.6∶1.0、0.7∶1.0、0.75∶1.0、0.8∶1.0、0.9∶1.0、1.0∶1.0、1.2∶1.0、1.25∶1.0、1.5∶1.0 3.0∶1.0、5.0∶1.0、7.0∶1.0，或甚至10.0∶1.0。在一些实施例中，可能有利的是选择能在广泛的温度和溶液条件下提供可溶性嵌段共聚物的XL∶ζ-PC，以允许容易地结合到不同的制品和溶液中。例如，包含作为亲水性链段的PDMA(聚(N，N-二甲基丙烯酰胺))和有机硅链段的嵌段共聚物可有利地具有小于约1.25∶1的XL∶ζ-PC，以防止聚合物的宏观胶凝。在其它实施例中，可能有利的是选择向经处理的基材的类脂吸收率提供所需降低的XL∶ζ-PC值，其中XL∶ζ-PC可降低类脂吸收量。
本领域技术人员将理解，在可控自由基聚合(CRP)体系中形成的一级链的数量由受控自由基聚合(CRP)剂或控制剂的浓度来决定。就RAFT聚合而言，控制剂将为硫代羰基硫代官能团控制剂。就ATRP而言，所述控制剂将为铜配体络合物。就本文公开的本发明的目的而言，可采用任何CRP剂。在其它实施例中，可能不需要CRP剂，只要可形成纳米凝胶并且不造成宏观胶凝即可。
在本发明的一些实施例中，可能有利的是改变每个ζ-簇的缔合链数量，或每个亲水性链段[Q]的缔合型链段[A]平均数目(即[A]∶[Q]的比率)以改善所得交联、未胶凝、两亲性共聚物的溶解度。这可通过在相同的聚合反应中使用两种CRP剂(即包含至少一种CRP剂的[A]链段([A]-CRP)和不包含缔合[A]链段的CRP剂)以形成交联的未胶凝缔合型嵌段共聚物来实现。在其中采用RAFT聚合的实施例中，在相同的聚合反应中一起使用理想比率的式II和不含有机硅的结构类似物(即不含缔合型链段的CRP剂)，以产生交联但未经凝胶的两亲性共聚物，其中每个ζ-簇或每个亲水性[Q]链段具有减少量的有机硅[A]链段。下式X详示基于RAFT的CRP剂的结构，其可用于控制每个ζ-簇中的缔合型有机硅[A]链段的数量的此类实施例中。
为了减少给定实施例中每个亲水性[Q]链段的有机硅[A]链段的数量并从而将每个ζ-簇的有机硅的数量减少至所需水平，式XA和XB可一起用于形成最终交联、未胶凝的嵌段共聚物。对本领域技术人员将显而易见的是，如此形成的ζ-簇包含具有基材缔合型链段的一级链和不具基材缔合型链段的一级链。考虑式XA和XB的摩尔量允许发展理论条件以定量每个亲水性[Q]链段的基材缔合型链段的数量，即缔合型[A]链段与亲水性[Q]链段([A]∶[Q])的比率。在希望改变[A]∶[Q]比率的实施例中，可采用在0.001∶1至10∶1范围内的目标值，其中0.01∶1、0.2∶1、0.25∶1、0.3∶1、0.4∶1、0.5∶1、0.55∶1、0.6∶1、0.7∶1、0.75∶1、0.8∶1、0.9∶1和甚至0.99∶1的范围用于希望将每个亲水性[Q]链段的基材缔合型[A]链段的量减少至低于一致性的实施例。例如，在其中所述基材缔合型[A]链段为有机硅的实施例中，每个亲水性[Q]链段的基材缔合型有机硅[A]链段的量将增加至1以上，可使用1.1∶1、1.5∶1、2.0∶1.0、3.0∶1.0或甚至10.0∶1.0的范围；然而，这需要使用与式XA所示不同的有机硅官能RAFT剂，即需要具有多种有机硅的RAFT剂以超过1.0的[A]∶[Q]比率。对本领域技术人员应显而易见的是1.0∶1.0的[A]∶[Q]比率可在不存在式XB的情况下使用式XA来实现。
在一个实施例中，亲水性[Q]链段可由已知亲水性单体形成。亲水性单体是在25℃以10重量％的浓度与水混合时产生澄清的单相的那些。合适的亲水性单体家族的例子包括：乙烯基酰胺、乙烯基酰亚胺、乙烯基内酰胺、亲水性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基碳酸酯、乙烯基氨基甲酸酯、乙烯基脲，以及它们的混合物。
合适的亲水性单体的例子包括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、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、2-乙基唑啉、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-(二甲基(4-乙烯基苄基)铵基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS)、3-((3-(丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、甲基丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)、N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、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，亲水性单体包含：N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、(甲基)丙烯酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟丙基甲基丙烯酰胺、单甲基丙烯酸甘油酯、2-羟乙基丙烯酰胺、双羟乙基丙烯酰胺和2，3-二羟丙基(甲基)丙烯酰胺等，以及它们的混合物。在一些实施例中，所述亲水性链段也可包含带电单体，包括但不限于：甲基丙烯酸、丙烯酸、3-丙烯酰胺基丙酸(ACA1)、4-丙烯酰胺基丁酸、5-丙烯酰胺基戊酸(ACA2)、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯基氧基羰基-α-丙氨酸、N-乙烯基氧基羰基-β-丙氨酸(VINAL)、2-乙烯基-4，4-二甲基-2-唑啉-5-酮(VDMO)、反应性磺酸盐，包括2-(丙烯酰胺基)-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)、3-磺丙基(甲基)丙烯酸钾盐、3-磺丙基(甲基)丙烯酸钠盐、双3-磺丙基衣康酸二钠、双3-磺丙基衣康酸二钾、乙烯基磺酸钠盐、乙烯基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐、甲基丙烯酸磺乙酯，其组合等。在其中亲水性链段包含至少一带电亲水性单体的实施例中，可能有利的是包含非带电亲水性单体以作为在所述亲水性链段中的共聚单体。在另一个实施例中，所述带电亲水性单体无规地分布在整个[Q]链段中。
亲水性链段与线性基材缔合型链段的聚合度(DP)比率介于约1∶1和约1000∶1之间，在其它实施例中，其介于约3∶1和约200∶1之间、介于约10∶1和约100∶1之间，并且在其它实施例中，介于约10∶1和50∶1之间。
嵌段共聚物可经由多个聚合过程来形成。在一个实施例中，嵌段共聚物利用RAFT聚合形成。在其它实施例中，嵌段共聚物利用ATRP形成。然而在另一个实施例中，嵌段共聚物利用TERP形成。在其它实施例中，嵌段共聚物利用任何已知的受控自由基聚合机制形成。在另一个实施例中，嵌段共聚物通过常规自由基聚合反应形成。
在一个实施例中，其可被称为亲水性-亲水性嵌段共聚物或甚至仿生亲水性-亲水性嵌段共聚物，亲水性-亲水性嵌段共聚物包含对镜片不具亲和力的一个亲水性嵌段(即“非缔合型”[Q]链段)和对存在于镜面表面上和/或本体内的化学部分具高度亲和力的另一种亲水性嵌段(即“缔合型”[A]链段)。在本发明的实施例中，所述嵌段共聚物彼此间的交联是在非缔合型亲水性嵌段的主链上进行的，因此使缔合型亲水性链段可用于与制品或装置的表面连接。此类缔合型亲水性-亲水性嵌段共聚物的示例性实施例可包括聚(4-丙烯酰胺基丁酸-嵌段-N，N-二甲基丙烯酰胺)(聚(ACAII-b-DMA))、聚((3-丙烯酰胺基苯基)硼酸-嵌段-N，N-二甲基丙烯酰胺)(聚(APBA-b-DMA))和聚(3-((3-甲基丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯-嵌段-N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺)(聚(MAMPDAPS-b-HPMA))和聚(3-((3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯-嵌段-N，N-二甲基丙烯酰胺)(聚(AMPDAPS-b-DMA))。实施例可用于处理常规或有机硅水凝胶材料，前提条件是缔合型嵌段的亲和力受到调控，以适应要处理的镜面或装置表面。具有合适功能性和建构的非缔合型亲水性嵌段共聚物可高度模拟在角膜上皮表面上的结合粘蛋白的行为，可非常适合用于对接触镜片医疗装置的表面进行改性以改善其润滑性、沉积物吸收率以及可能改善舒适度。不受理论的约束，据推测非缔合型亲水性链段的交联特性可高度模拟经由二硫键交联、氢键合和分子缠结所发生的粘蛋白-粘蛋白相互作用。
聚硅氧烷RAFT剂
式II的聚硅氧烷RAFT剂可通过将至少一种反应性有机硅与正交反应性化合物上的至少一个反应性基团反应而形成。在相继或同步反应中，反应性硫代羰基硫代亲核物质与正交反应性化合物上的至少一个其它反应性基团反应。正交反应性化合物包含至少两个反应性基团，其具有不同的反应性或反应机制，使得一个基团处的反应不需其它反应性基团中的至少一者的反应即可完成或接近完成。正交反应性化合物具有如下结构：
RG1-R6-RG2
其中R6为如上定义的自由基离去基团，并且RG1和RG2独立地选自正交反应性基团，例如但不限于酰基卤和烷基卤、活性酯和烷基卤、烷基卤和不饱和双键，以及它们的混合物等。烷基卤的例子包括C1-20溴化物、C1-20氯化物和C1-20碘化物，并且更具体地为甲基溴、乙基溴、甲基氯、乙基氯、甲基碘、乙基碘、苄基溴、苄基氯或苄基碘。
酰基卤的例子包括乙酰氯、乙酰溴、乙酰碘、苄基氯、苄基溴、苄基碘、丙酰氯、丙酰溴和丙酰碘。不饱和双键的例子包括乙烯基双键和丙烯基双键。活性酯的例子包括N-羟基琥珀亚胺基-、对硝基苯酚-和全氟化酚羰基酯。正交反应性化合物的具体例子包括但不限于：对氯甲基苯乙烯、4-(溴甲基)苯甲酰基溴化物(4-BBB)、2-溴丙酰基溴化物、2-溴乙酰基溴化物，以及它们的组合等。其它组合对于本领域技术人员将是显而易见的。
合适的硫代羰基硫代部分可包括黄原酸酯、二硫酯、二硫代氨基甲酸酯、三硫代碳酸酯等。具体的和优选的硫代羰基硫代官能团在以下结构中示出：
其中w为1至12的整数，R10、R11和R12可为任选地取代的烷基或芳基基团，并且在一些实施例中为被氨基基团任选地取代的烷基或芳基。在一个实施例中，R10为C1-C6烷基(最优选的是C1)并且R11为苯基基团或杂环基团。在其它实施例中，R10为C1-6烷基并且R11为碳连接的芳族杂环(例如4-吡啶基)。在其它实施例中，R12为苯基或苄基，并且优选苯基。
在一个实施例中，聚合剂为至少一种含硫代羰基硫代的化合物，并且在一个实施例中，为至少一种黄原酸酯。在另一个实施例中，含硫代羰基硫代的化合物为二硫代氨基甲酸酯。在另一个实施例中，使用至少一种三硫代碳酸酯。在另一个实施例中，使用二硫代酯。
合适的反应性硫代羰基硫代亲核物质的例子包括但不限于O-烷基-黄原酸盐、N-烷基-氨基二硫代甲酸盐、S-烷基-三硫代碳酸盐、N-烷基-氨基二硫代甲酸盐以及苯基、苄基或烷基二硫酸盐。优选的硫代羰基硫代亲核物质包括O-烷基-黄原酸盐和S-烷基-三硫代碳酸盐。具体例子包括以下的第I和II族碱金属盐：二钾三硫代碳酸酯、O-乙基二硫代碳酸酯、O-丙基二硫代碳酸酯、O-丁基二硫代碳酸酯、O-戊基二硫代碳酸酯、O-己基二硫代碳酸酯、O-癸基二硫代碳酸酯、O-十二烷基二硫代碳酸酯、O-(2，3-二羟丙基)二硫代碳酸酯、乙基三硫代碳酸酯、丙基三硫代碳酸酯、丁基三硫代碳酸酯、戊基三硫代碳酸酯、己基三硫代碳酸酯、癸基三硫代碳酸酯、十二烷基三硫代碳酸酯、2，3-二羟丙基三硫代碳酸酯、甲基(苯基)氨基二硫代甲酸酯、甲基(吡啶-4-基)氨基二硫代甲酸酯、苯并二硫代酸酯和2-苯基二硫代乙烷酯。
正交反应性化合物与硫代羰基硫代亲核物质的反应形成与基材缔合型[A]链段结合的链转移剂。为了进行示意性的说明，将针对基材缔合型[A]链段使用反应性线性聚硅氧烷来对本发明进行描述。这些反应的顺序并非绝对关键，并且组分可以上述顺序反应，同在一个反应釜中，或硫代羰基硫代亲核物质与正交反应性组分可预反应以形成链转移剂，所述链转移剂然后与反应性线性聚硅氧烷反应。
当R1为单价时，反应线性聚硅氧烷一端以R1(如上所定义)封端，另一端以能够与正交反应性基团RG1和RG2中的至少一种者反应的基团封端。例如，当RG1或RG2中的至少一种者为乙烯基时，聚硅氧烷反应性基团可为硅烷在RG1或RG2中的至少一者为活性酯的另一个实例中，聚硅氧烷反应性基团可为亲核部分，如伯醇或伯胺，其可选自氨基丙基或羟基丙基。聚硅氧烷可选自C1-C4聚烷基和聚芳基硅氧烷。合适的聚硅氧烷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。反应线性聚硅氧烷可选自下式的化合物：
其中R1至R5为如上所定义，并且n为约6至约200、约6至约60、约6至约50、约6至约20、约6至约15、约6至约12，并且在一些实施例中，为约10至约12个硅氧烷重复单元。例如，应当理解，在一些实施例中，n表示范围。例如，其中n为10的反应性线性聚硅氧烷可包含具有8至12个重复单元(10个左右)的聚硅氧烷，并且在一些实施例中为聚二烷基硅氧烷，并且在另一个实施例中为聚二甲基硅氧烷。在一些实施例中，R1为C1- 4烷基基团并且R2至R5为甲基。在另一个实施例中，R1选自甲基、乙基、丙基或丁基。
ω独立地选自H、未取代的C1-12烷基、被羟基、氨基等取代的C1-12基，并且在一些实施例中，ω选自未取代的C1-4烷基、被羟基、氨基等取代的C1-4烷基以及它们的组合。
反应性直链聚硅氧烷的具体例子包括
在一个实施例中，q为0至9、0至5，并且在一些实施例中为0至3，并且在一些实施例中为0或3。
当聚硅氧烷官能的RAFT剂经由与包含酰基卤和烷基卤两者的正交反应性化合物(例如4-BBB)进行酯化或酰胺化而形成时，所述反应可在至少一种酸清除剂的存在下进行。这描述于以下的反应方案I中。酸清除剂包括碳酸盐，例如Na2CO3或Li2CO3、叔胺例如三乙胺(TEA)，或非亲核受阻仲胺例如2，2，6，6-四甲基哌啶(TMP)。为防止聚硅氧烷在反应过程中的非受控置乱(scrambling)，TMP与碳酸盐相比是优选的。另外，在一些实施例中，TMP比TEA是优选的，由于其与烷基卤和酰基卤的低反应性。可使用空间位阻叔胺，例如乙基-二(2-甲基丙基)胺，只要其与烷基卤和酰基卤的反应性非常低即可。
当聚硅氧烷官能的RAFT剂采用与包含反应性双键和烷基卤的正交反应性化合物经由氢化硅烷化化学作用而制备时(例如1-(氯甲基)-4-乙烯基苯)，反应在Pt催化剂(例如Karstedt催化剂)的存在下进行。反应方案II所示的反应路径优选的是酯化或酰胺化，因为所需的反应步骤较少并且聚硅氧烷的置乱较轻。此外，此反应路径的最终产物在R6与聚二烷基硅氧烷链之间产生更加水解稳定的键合(即X)。在最终的RAFT聚合物中，这在聚二烷基硅氧烷链段与聚合物之间产生纯含碳二价连接部分。
与正交反应性化合物反应的聚二烷基硅氧烷基团和硫代羰基硫代部分的数量取决于反应性硅的性质、正交反应性组分上特定官能团的性质和数量，和用于形成感兴趣的最终化合物的硫代羰基硫代亲核物质的反应性质，即聚二烷基硅氧烷官能的RAFT剂。例如，如果羟基丙基末端正丁基聚二甲基硅氧烷与4-(溴甲基)苯甲酰基溴化物(4-BBB)在TMP(参见反应方案I)的存在下反应，则本领域技术人员应可预期在羟基丙基末端正丁基聚二甲基硅氧烷与4-BBB的酰基溴之间观察到酯形成。预期硫代羰基硫代亲核物质盐不与4-BBB上的氯化酸反应；相反，预期4-BBB上的酰基溴将被所述硫代羰基硫代亲核物质盐置换。如果使用包含一种酰基卤和两种烷基卤的正交反应性化合物而非4-BBB，例如3，5-双(溴甲基)苯甲酰基溴化物，则应可期待获得包含两种分离但共价连接的硫代羰基硫代部分的聚二烷基硅氧烷官能的RAFT剂。当在亲水性单体的存在下进行聚合时，此特定聚硅氧烷官能的RAFT剂将产生聚合物结构，其在链的一端包含单一聚硅氧烷链段，而在另一端包含两个亲水性链段。本领域技术人员将理解，利用上述氢化硅烷化化学作用并产生具有两个或更多个亲水性链段和一个直链有机硅链段的结构或具有两个或更多个线性有机硅链段和一个亲水性链段的结构的类似合成路径是适用的。
反应可在0℃至约100℃下进行。在一个实施例中，反应在约环境温度下进行。反应可进行约1分钟至约24小时的时间，并且在一些实施例中为约1小时至约3小时。反应产物为聚硅氧烷RAFT剂或有机硅官能的[A]-CRP剂。
反应可在无添加情况下进行或在至少一种极性非质子溶剂中进行，所述溶剂能够溶解官能的聚硅氧烷、硫代羰基化合物和正交反应性化合物及其反应所形成的中间体。合适的溶剂包括乙腈、丙酮、DMF、NMP，以及它们的组合等。
在一个实施例中，使聚二甲基硅氧烷RAFT剂与适当选择的单体、自由基引发物质(即自由基引发剂，如CGI-819或AIBN)，和任选的能够使反应中所使用或产生的所有反应物和产物溶剂化的溶剂接触。此步骤的反应时间为约1分钟至约12小时，并且在一些实施例中为约1小时至约6小时。反应温度包括介于约0℃和约150℃之间的温度。，
聚合条件
在通过使聚硅氧烷官能的RAFT剂或缔合型[A]-CRP剂和非有机硅官能的RAFT剂(需要时)与至少一种亲水性单体、自由基引发剂和交联剂接触所产生的给定聚合中，每个ζ-一级链的数均分子量Mnz-PC可利用以下公式计算：
M n ζ - PC = M n M + M n XL + ϵ + φ
其中
MnM、MnXL、ε和φ表示(当总和时)等于ζ-一级链的数均分子量(即Mnz-PC)的单体、交联剂、有机硅官能的RAFT剂和非有机硅官能的RAFT剂的各个分子量贡献。ψ为交联剂上的反应性官能团数量，[M]为反应性单体浓度，[XL]为交联剂浓度，X为以分数形式表示的转化程度，[CTA有机硅]为有机硅官能的RAFT剂的浓度，[CTAStd]为非有机硅RAFT剂的浓度(如果有使用)，和MW单体、MWXL、MWCTA有机硅和MWCTAStd分别为反应性单体、交联剂、有机硅官能的RAFT剂和非有机硅RAFT剂的分子量。
通过重排此公式可得亲水性聚合物链段DPQ-链段在给定转换率下的预计聚合度(DP)。如果X为1(即聚合达100％转化率)并且MWCTA有机硅和MWCTAStd可在计算中忽略，因为它们不是Q-链段的部分，则公式被缩减至这样的表达式，其预计在达到100％转换率的给定聚合所得到的单一ζ-一级链中的亲水性Q链段的目标数均DP，DPnQ-链段：
求解DPnQ-链段得到：
公式2
对本领域技术人员应显而易见的是，虽然这些公式预计ζ-一级链的数均分子量Mnz-PC和亲水性[Q]链段的数均聚合度，即DPnQ-链段，但其无法预计由交联剂参与RAFT聚合所形成的ζ-簇的总DP或整体平均分子量，因为ζ-一级链彼此之间无规交联而并且与其它生长的ζ-簇交联。给定ζ-簇的分子量远高于在ζ-簇内的个别ζ-一级链的分子量，并且可能是也可能不是给定聚合的平均Mnz-pC的整倍数。
一种目标DPnQ-链段在10至10,000，优选50至1500，更优选50至1000，最优选50至500的范围内。
使亲水性单体在适当的聚二烷基硅氧烷RAFT剂和交联剂存在下聚合以形成嵌段共聚物的聚合条件基于使用的引发剂体系进行选择，以提供链生长与终止之间所需的平衡。其它聚合组分如溶剂、引发剂和添加剂也可加以选择，使得它们对链传播自由基具有低转移常数并且可与所有其它聚合组分完全可混溶。
交联剂可在反应开始时就加入聚合溶液或等到反应后期添加以调控所形成的纳米凝胶材料的建构，使其具有所需的结构或特性。另选地，交联剂上的反应性基团可经选择，使其不太无规地结合到传播的聚合物主链中，因此形成交联剂密度分布较不均匀的聚合物纳米凝胶。如果希望聚合物纳米凝胶“非均质(blocky)”结合，则可使用对于传播的单乙烯基单体具有不同反应性的交联剂例如，二甲基丙烯酰化交联剂可用于以丙烯酰胺基、单乙烯基单体形成的纳米凝胶。对于采用CRP的一些实施例，这导致交联剂“递变(tapered)”结合到Q-链段主链中，即，各Q链段的一端比另一端富含二乙烯基单体。另选地，对于希望交联剂无规分布于整个Q链段中的实施例，可选择使得两个反应位点均与传播的单乙烯基单体具有类似反应性(或相同官能团)的交联剂。在一些实施例中，可采用包含不同反应性的官能团的交联剂，例如2-(丙烯酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯或N-(2-丙烯酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺。本领域技术人员可预期，相比于包含所有反应性官能团具有相符反应性的类似体系，此类结构也可以不太无规的方式结合到整个Q-链段中。
在嵌段共聚物经由RAFT制备的实施例中，引发体系的选择应使得在反应条件下，引发剂或引发自由基与转移剂无实质的不利相互作用。引发剂也应具有在反应介质或单体混合物中的必要溶解度。基于所选的亲水性单体选择引发剂。例如，使用自由基反应性亲水性单体时，引发剂可为任何能够提供自由基源的引发剂，例如光引发剂、热引发剂、氧化还原引发剂和γ引发剂。合适的光引发剂包括下述的UV和可见光引发剂。热引发剂选择为在聚合温度下具有适当的半衰期。这些引发剂可包括以下化合物中的一种或多种：2，2’-偶氮双(异丁腈)、2，2’-偶氮双(2-氰基-2-丁烷)、二甲基2，2’-偶氮双二甲基异丁酸酯4，4’-偶氮双(4-氰基戊酸)、1，1’-偶氮双(环己烷甲腈、2-(叔丁基偶氮)-2-氰基丙烷、2，2’-偶氮双[2-甲基-N-(1，1)-双(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺、2，2’-偶氮双[2-甲基-N-羟乙基)]-丙酰胺、2，2’-偶氮双(N，N’-二甲基烯异丁基脒基)二盐酸盐、2，2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2，2’-偶氮双(N，N’-二甲基烯异丁基胺)、2，2’-偶氮双(2-甲基-N-[1，1-双(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺)、2，2’-偶氮双(2-甲基-N-[1，1-双(羟甲基)乙基]丙酰胺)、2，2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、2，2’-偶氮双(异丁基酰胺)二水合物、2，2’-偶氮双(2，2，4-三甲基戊烷)、2，2’-偶氮双(2-甲基丙烷)、过氧乙酸叔丁酯、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧辛酸叔丁酯、过氧新癸酸叔丁酯、过氧异丁酸叔丁酯、过氧新戊酸叔戊基酯、过氧新戊酸叔丁酯、过氧二碳酸二异丙基酯、过氧二碳酸二环己基酯、二枯基过氧化物、二苯酰过氧化物、二月桂酰过氧化物、过氧二硫酸钾、过氧二硫酸铵、次硝酸二叔丁酯、次硝酸二异丙苯酯。在一个实施例中，热引发剂选自在适度升高的温度下产生自由基的引发剂，例如月桂基过氧化物、苯甲酰过氧化物、过碳酸异丙酯、偶氮双异丁腈，它们的组合等。
氧化还原引发剂的例子包括以下氧化剂与还原剂的组合：
氧化剂：过氧二硫酸钾、过氧化氢、叔丁基过氧化氢。
还原剂：铁(II)、钛(III)、硫代硫酸钾、硫酸氢钾。
在一个实施例中，引发剂选自光引发剂，所述光引发剂在反应介质或单体混合物中具有必要溶解度，并且在聚合条件下具有适当的自由基产生量子产率。例子包括安息香衍生物、二苯甲酮、酰基氧化膦和光氧化还原体系。在另一个实施例中，引发剂选自可见光引发剂，所述可见光引发剂选自1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(Irgacure 819)、2，4，6-三甲基苄基二苯基氧化膦和2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、安息香甲酯，和樟脑醌与4-(N，N-二甲基氨基)苯甲酸乙酯的组合，它们的组合等。在另一个实施例中，引发剂包含至少一种含氧化膦的光引发剂，并且在另一个实施例中，为双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦。当使用光引发剂时，使用选定光引发剂的激发波长内的辐射来照射反应混合物。
聚合可在溶液、悬浮液或乳液中以间歇模式、连续模式或进料模式进行。在一个实施例中，通过将聚合剂加入到包含聚硅氧烷末端链转移剂的反应混合物中来进行所述工艺。其它条件也可使用并且是本领域所已知的。
嵌段共聚物
本文提供的嵌段共聚物可经由已知方法纯化，例如溶剂沉淀和/或后续溶剂萃取，或通过渗析或相关纯化技术(例如但不限于切向流过滤(TFF))。
本文提供的嵌段共聚物具有至少一个末端基材缔合型链，并且在一些利用RAFT聚合并且使用前未移除RAFT剂的实施例中，RAFT聚合剂位于嵌段共聚物的末端。
通常，RAFT聚合剂不是热稳定或水解稳定的，因此本发明实施例的有益效果在于RAFT聚合剂位于末端，因此结合到聚合物基材之前可被容易地裂解或取代。在其最终使用前，嵌段共聚物可经分离并用于与另一合适的单体的后续“链延伸”聚合中。另选地，RAFT聚合剂可留存于嵌段共聚物上，并且在结合到聚合物基材中或使用期间(如果RAFT和/或其降解剂为无毒的、非刺激性的)发生裂解。在一个实施例中，在嵌段共聚物结合到基材中之前或溶液与基材接触之前移除RAFT聚合剂。移除末端基团的合适方法包括但不限于与胺反应，诸如US7109276、US6794486、US7807755、US2007232783、US2010137548、US5385996和US5874511中所公开。其它端基移除技术如热解或自由基还原也可在一些实施例中使用。
在一个实施例中，嵌段共聚物具有如上式I的结构。
在另一个实施例中，嵌段共聚物可通过常规自由基反应形成。在此实施例中，可经由US2010/0099829和共同提交的专利申请USSN 61/482,260中所述的方法通过至少一种亲水性单体与偶氮型大分子引发剂的自由基反应来形成嵌段共聚物，所述偶氮型大分子引发剂的疏水性链段的分子量介于约300和约1800之间。
疏水性或部分疏水性基材
本文所公开的嵌段共聚物可与各种疏水性、部分疏水性、亲水性或两亲性基材，诸如由聚硅氧烷、有机硅水凝胶、常规水凝胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、玻璃、金属，它们的混合物和共聚物等形成的聚合物制品非共价地缔合。发生缔合的前提条件是嵌段共聚物的[A]嵌段内所包含的官能团与给定基材之上或之中存在的官能团之间具有有足够的亲和力。可经处理以与本发明的嵌段共聚物的基材缔合的实例包括用于植入式装置、缝合线、移植基材、泪点塞、导管、支架、伤口敷料、外科器械、眼科装置等的聚合物和金属。
至少部分疏水性聚合物基材的另外的例子包括用于可植入装置(诸如进行关节置换)的高度交联的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其分子量通常为至少约400,000，并且在一些实施例中为约1,000,000至约10,000,000，这由大致为0的熔融指数(ASTM D-1238)和大于8并且在一些实施例中介于约25和30之间的降低比重所界定。
适用作制备缝合线中的纱线以及伤口敷料的可吸收聚合物包括但不限于：脂族聚酯，其包括但不限于以下各项的均聚物和共聚物及其聚合物共混物：丙交酯(其包括乳酸、d-丙交酯、l-丙交酯和内消旋丙交酯)、乙交酯(包括乙醇酸)、ε-己内酯、对二氧杂环己酮(1，4-二氧杂环己烷-2-酮)、三亚甲基碳酸酯(1，3-二氧杂环己烷-2-酮)、三亚甲基碳酸酯的烷基衍生物、δ-戊内酯、β-丁内酯、γ-丁内酯、ε-癸内酯、羟基丁酸酯、羟基戊酸酯、1，4-二氧杂环庚烷-2-酮(包括其二聚体1，5，8，12-四氧杂环十四烷-7，14-二酮)、1，5-二氧杂环庚烷-2-酮、6，6-二甲基-1，4-二氧杂环己烷-2-酮，以及它们的聚合物共混物。
非可吸收的聚合物材料诸如但不限于聚酰胺(聚己二酰己二胺(尼龙66)、聚癸二酰己二胺(尼龙610)、聚己酰胺(尼龙6)、聚十二酰胺(尼龙12)和聚六亚甲基间苯二甲酰胺(尼龙61)、它们的共聚物和共混物)、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁酯、它们的共聚物和共混物)、含氟聚合物(如聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯)、聚烯烃(如聚丙烯，包括全同立构和间同立构聚丙烯及其共混物，以及主要由与杂同立构聚丙烯共混的全同立构或间同立构聚丙烯构成的共混物(例如于1985年12月10日公布的转让给爱惜康公司(Ethicon，Inc.)的美国专利4,557,264中所描述，所述专利据此以引用方式并入)，以及聚乙烯，例如于1985年12月10日公布的转让给爱惜康公司的美国专利4,557,264中所描述)，以及它们的组合。
泪点塞的主体可由任何合适的生物相容性聚合物制成，包括但不限于有机硅、有机硅共混物、有机硅共聚物(例如PHEMA(聚羟乙基甲基丙烯酸酯)、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和甘油的亲水性单体)。其它合适的生物相容性材料包括例如氟化聚合物，诸如例如聚四氟乙烯(“PTFE”)、聚偏二氟乙烯(“PVDF”)和特氟隆；聚丙烯；聚乙烯；尼龙；乙烯-乙烯醇(“EVA”)。
超声外科器械的聚合物部件可以由聚酰亚胺、氟化乙烯丙烯(FEP特氟隆)、PTFE特氟隆、有机硅橡胶、EPDM橡胶制成，其中的任何一种可填充诸如特氟隆或石墨等材料，也可不填充。实例在US20050192610和US6458142中有所公开。对于这些实施例而言，可将嵌段共聚物与使至少部分疏水性聚合物基体溶胀的溶剂混合，然后与聚合物基体接触。
在一个实施例中，使嵌段共聚物与预成型制品结合，这些制品包括有机硅眼科装置，例如镜片或泪点塞、有机硅水凝胶制品，例如有机硅水凝胶镜片。在此实施例中，据信末端聚硅氧烷与包含疏水性聚合物组分的基材缔合。在此实施例中，将嵌段共聚物溶解在也使基材溶胀的溶剂中。将聚合物基材与包含嵌段共聚物的溶液接触。当基材为有机硅水凝胶制品(例如接触镜片)时，合适的溶剂包括润湿溶液、储存液和清洁溶液。以此实施例为例，将有机硅水凝胶镜片置于包含嵌段共聚物的润湿溶液中。基于溶液中的所有组分计，存在于溶液中的嵌段共聚物的量介于约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。
润湿溶液可为任何用于储存接触镜片的水性溶液。典型溶液包括但不限于盐水溶液、其它缓冲溶液和去离子水。优选的含水溶液为包含盐(包括但不限于氯化钠、硼酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或它们的相应钾盐)的盐水溶液。这些成分一般组合以形成包含酸及其共轭碱的缓冲溶液，使得添加酸和碱仅引起pH相对小的变化。缓冲溶液可附加地包括2-(N-吗啉)乙磺酸(MES)、氢氧化钠、2，2-双(羟甲基)-22′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、乙酸钠、乙二胺四乙酸等，以及它们的组合。优选地，溶液为硼酸盐缓冲盐水溶液或磷酸盐缓冲盐水溶液。溶液还可包含已知的附加组分，例如粘度调节剂、抗微生物剂、润湿剂、抗粘剂、防腐剂、高分子电解质、稳定剂、螯合剂、抗氧化剂，它们的组合等。
嵌段共聚物也可用有机溶剂(使用或不用水作为共溶剂)来与镜片缔合。在一个实施例中，有机溶剂用于使医疗装置(例如接触镜片医疗装置)溶胀和溶解嵌段共聚物，使得嵌段共聚物可被吸收。可选择合适的溶剂以使医疗装置溶胀和溶解嵌段共聚物或实现两者。在另一个实施例中，溶剂也可为生物相容性的，以简化制备。在足以结合润滑和表面润湿有效量的嵌段共聚物的条件下使基材与嵌段共聚物接触。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(例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可润湿性所必需的量，这种可润湿性通过已知的接触角测量技术(即静滴法、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的嵌段共聚物就可以提供改善的镜片“触感”和用静滴法测得的减小的表面接触角。在加工润湿溶液、储存溶液或清洁溶液中，大于约50ppm，并且更优选大于约100ppm的嵌段共聚物的量将更明显地改善触感。因此，在此实施例中，嵌段共聚物在溶液中的浓度可以为最多约50,000ppm，在一些实施例中，介于约10和5000ppm之间，并且在一些实施例中，介于约10和约2000ppm之间。在一个实施例中，包含嵌段共聚物的溶液没有可见雾度(澄清)。可以对润湿镜片进行热处理，以增加渗透并缠结在镜片中的嵌段共聚物的量。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，并可以在高压釜中进行。如果不使用热灭菌，则可以单独对润湿镜片进行热处理。单独热处理的合适温度包括至少约40℃，并优选地介于约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，更高的温度将需要更短的处理时间。
本发明的有益效果是，使半交联嵌段共聚物与所需基材缔合的步骤可以单一步骤进行而无需预处理、共价反应或粘结层。然而，在一些实施例中，可能有利的是将基材/半交联嵌段共聚物结构体与附加的聚合物或纳米凝胶接触以形成层状涂层。附加的聚合物可为线性的、支化的或交联的，并且可具有位于聚合物的一个末端或位于整个聚合物上的缔合基团每种附加的聚合物包含能够与前层聚合物中所包含的基团缔合或反应的基团。因此，对于初始用[Q]链段中包含质子提供基团的半交联嵌段共聚物处理的基材而言，附加聚合物将包含质子接受基团、由其组成或基本上由其组成。可施加若干个WSC和额外聚合物的交替的层。包含质子接受基团的聚合物的例子包括但不限于聚-N-乙烯基吡咯烷酮、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-吡咯烷酮和聚-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、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚-2-乙基-唑啉、肝素多醣、多糖，它们的混合物和共聚物(包括嵌段的或无规的、支化的、多链的、梳状的或星状)。可使用聚-N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚-N-N-二甲基丙烯酰胺的聚合物和共聚物。
第二溶液可为上述用于使基材与半交联嵌段共聚物接触的任何溶液。至少一种第二聚合物在溶液中的浓度为最多约50,000ppm、介于约10和5000ppm之间，或介于约10和2000ppm之间。因为两种聚合物均为非离子聚合物，所以可在介于约6和8之间的pH(并且在一些实施例中为约7的pH)下进行附加处理步骤
许多有机硅水凝胶材料都是已知的并可以使用，包括但不限于senofilcon、galyfilcon、lotrafilcon A和lotrafilcon B、delefilcon、balafilcon、comfilcon、osmofilcon、enfilcon、filcon II、filcon IV等等。几乎任何有机硅水凝胶聚合物都可用本发明的嵌段共聚物处理，包括但不限于US6,637,929、WO03/022321、WO03/022322、US5,260,000、US5,034,461、US6,867,245、WO2008/061992、US 5,760,100、US7,553,880、US20100048847、US2006/0063852中所公开的那些。
可将类似的方法用于由有机硅水凝胶之外的聚合物制成的基材主要的变化是溶剂的选择，溶剂应溶解嵌段共聚物并使基材溶胀。可以使用溶剂的混合物，如果需要，也可以包括附加组分，例如表面活性剂。例如，在制品为有机硅制品的情况下，例如有机硅接触镜片或有机硅泪点塞，则可将嵌段共聚物溶解在诸如脂族醇、水以及它们的混合物的溶剂中。具体实例包括异丙醇、正丙醇等，浓度如上文所述。
在另一个实施例中，可以将嵌段共聚物包含在制备聚合物制品的反应混合物中。在此类实施例中，嵌段共聚物的有效量可占所有镜片组分总重量的约0.1％至50％，优选地为约1％至20％，最优选地为约2％至15％。例如，在制品为有机硅水凝胶接触镜片的情况下，在具有一种或多种含有机硅组分和一种或多种亲水性组分的接触镜片反应混合物中可包含最多约20重量％的嵌段共聚物。用于制备本文所公开的聚合物的含有机硅组分和亲水性组分可为现有技术中用于制备有机硅水凝胶的任何已知组分。这些术语，具体而言，含有机硅组分和亲水性组分不是互斥的，这在于含有机硅组分可在一定程度上亲水性的，而亲水性组分可包含一些有机硅，因为含有机硅组分可以具有亲水性基团，而亲水性组分可具有有机硅基团。
本文所公开的嵌段共聚物的一个优点是，在非反应性嵌段共聚物由RAFT形成的实施例中，易于根据所选制品的制造要求来控制分子量(MW)和分子量分布(MWD)。例如，在嵌段共聚物结合到低粘度反应性单体混合物(例如用于形成浇注模塑的接触镜片的那些)中的一个实施例中，嵌段共聚物的MW可保持低于约100,000g/mol。在采用可控聚合的一个实施例中，z-一级链的多分散性小于约1.3。ζ-簇将具有大于1.3的多分散性值。与市售的聚合物例如PVP相比，具有较低MW的嵌段共聚物允许添加更高浓度的根据本发明实施例的嵌段共聚物。常规的聚合物例如PVP具有较高的多分散性，这会形成极粘稠的单体混合物，从而由于粘性而往往会产生加工方面的问题。
使用RAFT制备本发明的纳米凝胶允许形成纳米尺寸的凝胶，而不形成宏观上胶凝的共聚物。除此之外，相比于具有相等分子量的相同线性聚合物，此类纳米凝胶表现出显著较低的粘度。如上所提及的，具有较低粘度的高分子量聚合物对许多加工应用而言较为理想，包括使给定反应性单体混合物制剂的粘度和“粘性”最小化。
含有机硅组分是在单体、大分子单体或预聚物中含有至少一个[-Si-O-]基团的组分。在一个实施例中，Si和所连接的O以大于20重量％，并且在另一个实施例中大于含有机硅组分总分子量的30重量％的量存在于含有机硅组分中。可用的含有机硅组分包含可聚合的官能团，例如(甲基)丙烯酸酯、(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。可用的含有机硅组分的例子可见于美国专利3,808,178；4,120,570；4,136,250；4,153,641；4,740,533；5,034,461、5,760,100、4,139,513、5,998,498、US2006/0063852和5,070,215以及EP080539中。本文列举的所有专利的全部内容据此全文以引用方式并入。这些参考文献公开了烯属含有机硅组分的多个例子。
合适的含有机硅组分包括下式的化合物：
其中R7独立地选自一价反应性基团、一价烷基基团或一价芳基基团，上述任何基团还可以包含选自羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；并且一价硅氧烷链包含1至100个SiO重复单元，所述重复单元还可以包含选自烷基、羟基、氨基、氧杂基、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；
其中b＝0至500，其中应当理解，当b不为0时，b为众数等于指定值的分布；
其中至少一个R7包含一价反应性基团，并且在一些实施例中，1至3个R7包含一价反应性基团。
如本文所用，“一价反应性基团”为可经历自由基和/或阳离子聚合的基团。自由基反应性基团的非限制性例子包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、取代或未取代的C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基、C1-6烷基、O-乙烯基氨基甲酸酯以及O-乙烯基碳酸酯。所述C1-6烷基的合适取代基包括醚基、羟基、羧基、卤素以及它们的组合。阳离子反应性基团的非限制性例子包括乙烯基醚或环氧基团，以及它们的混合物。在一个实施例中，自由基反应性基团包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺，以及它们的混合物。
合适的一价烷基基团和芳基基团包含未取代的一价C1-C16烷基基团、C6-C14芳基基团，诸如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧基丙基，它们的组合等。
在一个实施例中，R7选自C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯和C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺，其可被羟基、亚烷基醚或它们的组合未取代或取代。在另一个实施例中，R7选自丙基(甲基)丙烯酸酯和丙基(甲基)丙烯酰胺，其中所述丙基可任选地被羟基、亚烷基醚或它们的组合取代。
在一个实施例中，b为0，一个R7为一价反应性基团，并且至少3个R7选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团，并且在另一个实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。本实施例的有机硅组分的非限制性例子包括2-甲基，2-羟基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[(三甲基硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙酯(“SiGMA”)、
2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、
3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(“TRIS”)、
3-甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷和
3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。
在另一个实施例中，b为2至20、3至15，或者在一些实施例中为3至10；至少一个末端R7包含一价反应性基团，并且剩余的R7选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团，并且在另一个实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。在另一个实施例中，b为3至15，一个末端R7包含选自取代或未取代的C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、取代或未取代的C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺的一价反应性基团，另一个末端R7包含具有1至6个碳原子的一价烷基基团，并且剩余的R7包含具有1至3个碳原子的一价烷基基团。本实施例的有机硅组分的非限制性例子包括(单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙基醚封端的聚二甲基硅氧烷(400-1000MW))(“OH-mPDMS”)、一甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(800-1000MW)、(“mPDMS”)、N-(2，3-二羟基丙烷)-N’-(丙基四(二甲基甲硅烷氧基)二甲基丁基硅烷)丙烯酰胺和式(s1)至(s6)的甲基丙烯酰胺有机硅；
在另一个实施例中，b为5至400或10至300，两个末端R7包含一价反应性基团，并且剩余的R7独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基基团，所述一价烷基基团在碳原子之间可具有醚键并且还可包含卤素。
在另一个实施例中，1至4个R7包含乙烯基碳酸酯或如下式所示的乙烯基氨基甲酸酯：
其中：Y表示O、S或NH；
R代表氢或甲基；并且q为0或1。
含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体地包含：1，3-双[4(乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基二硅氧烷；3-(乙烯氧基羰基硫基)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；碳酸三甲基甲硅烷基乙基乙烯酯；碳酸三甲基甲硅烷基甲基乙烯酯，并且
在期望生物医学装置的模量在约200以下的情况下，只有一个R7应包含一价反应性基团，并且剩余的R7基团中不超过两个将包含一价硅氧烷基团。
在一个需要有机硅水凝胶镜片的实施例中，所述镜片将由反应性混合物制成，其中基于制备聚合物的反应性单体组分的总重量计，所述反应性混合物包含至少约20重量％，在一些实施例中介于约20重量％和70重量％之间的含有机硅组分。
另一类含有机硅组分包括以下式的聚氨酯大分子单体：
(*D*A*D*G)a*D*D*E1；
E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1或；
E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1
式XIV-XVI
其中：
D代表具有6至30个碳原子的烷二基、烷基环烷二基、环烷二基、芳二基或烷基芳二基，
G代表具有1至40个碳原子并且主链中可包含醚、硫代键或胺键的烷二基、环烷二基、烷基环烷二基、芳二基或烷基芳二基；
*代表氨基甲酸酯或脲基键；
a为至少1；
A代表下式的二价聚合基团：
R17独立地代表具有1至10个碳原子并且碳原子之间可包含醚键的烷基基团或氟代烷基基团；y为至少1；并且b提供400至10,000的部分重量；E和E1的每一个独立地代表可聚合的不饱和有机基，其由下式表示：
其中：R16为氢或甲基；R13为氢、具有1至6个碳原子的烷基基团或-CO-Y-R20基团，其中Y为-O-、-S-或-NH-；R20为C1-6一价烷基，并且在一些实施例中为未取代的C1-3烷基；R14为具有1至12个碳原子的二价基团；R14为具有1至12个碳原子的二价基团；R18代表-CO-或-OCO-；R19代表-O-或-NH-；Ar代表具有6至30个碳原子的芳基；d为0至6；x为0或1；y为0或1；并且z为0或1。
在一个实施例中，含有机硅组分包含由下式表示的聚氨酯大分子单体：
其中R21为移除异氰酸酯基团后的二异氰酸酯的双自由基，例如异佛乐酮二异氰酸酯的双自由基，c为1至5，k为3至4并且i为10至200或10至100。其它合适的含有机硅的大分子单体为由氟醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛乐酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰基乙酯反应形成的式XIX的化合物(其中f+g为在10至30范围内的数值，h为在20至30、22至26或25范围内的数值)。
其它适用的含有机硅组分包括描述于WO 96/31792中的那些，例如含有聚硅氧烷、聚亚烷基醚、二异氰酸酯、聚氟代烃、聚氟醚和多糖基团的大分子单体。另一类合适的含有机硅组分包括通过GTP制备的含有机硅的大分子单体，诸如美国专利5,314,960、5,331,067、5,244,981、5,371,147和6,367,929中所公开的那些。美国专利5,321,108、5,387,662和5,539,016描述了具有极性氟化接枝或侧基的聚硅氧烷，所述极性氟化接枝或侧基具有连接至末端二氟取代的碳原子的氢原子。US 2002/0016383描述了含有醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含有聚醚基团和聚硅氧烷基团的可交联单体。上述任何聚硅氧烷也可用作含有机硅组分。
在其中需要小于约120psi的模量的本发明的一个实施例中，镜片制剂中所用的含有机硅组分的质量分数的大部分应该仅含有一个可聚合的官能团(“单官能的含有机硅组分”)。在该实施例中，为了确保氧气传递率和模量的所需平衡，优选的是所有具有超过一个可聚合的官能团的组分(“多官能组分”)构成反应性组分的不超过10mmol/100g，并且优选构成反应性组分的不超过7mmol/100g。
在另一个实施例中，反应混合物基本上不含包含三甲基甲硅烷氧基基团的含有机硅组分。
含有机硅组分可以基于所有反应性组分计最多约85重量％，在一些实施例中介于约10和约80重量％之间，并且在其它实施例中介于约20和约70重量％之间的量存在。
亲水性组分包括与剩余反应性组分结合时能够为所得镜片提供至少约20％，并且在一些实施例中为至少约25％的水含量的那些。合适的亲水性组分包括亲水性单体、预聚物和聚合物，所述亲水性组分可以基于所有反应性组分的重量计介于约10至约60重量％之间，在一些实施例中介于约15至约50重量％之间，并且在其它实施例中介于约20至约40重量％之间的量存在。可用于制备所述聚合物的亲水性单体具有至少一个可聚合双键和至少一个亲水性官能团。可聚合双键的例子包括丙烯酸、异甲基丙烯酸、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、富马酸、马来酸、苯乙烯基、异丙烯基苯基、O-乙烯基酯、O-乙烯基氨基甲酸酯、烯丙基、O-乙烯基乙酰基和N-乙烯基内酰胺以及N-乙烯基酰胺基双键。此类亲水性单体本身可用作交联剂。“丙烯酸型”或“含丙烯酸的”单体为包含以下丙烯酸基团的那些单体
其中R为H或CH3、R22为H、烷基或羰基，并且R23为O或N，还已知其易于聚合，例如N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羟乙基甲基丙烯酰胺、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、它们的混合物等。
可结合到水凝胶中的亲水性含乙烯基单体包括诸如以下的单体：N-乙烯基内酰胺(例如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、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)；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、乙烯基咪唑，其中在一个实施例中NVP是优选的。
可使用的附加亲水性单体包括丙烯酰胺、N，N-双(2-羟乙基)丙烯酰胺、丙烯腈、N-异丙基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、2-乙基唑啉、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-(二甲基(4-乙烯基苄基)铵基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS)、3-((3-(丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、甲基丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)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，合适的亲水性单体包括N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、(甲基)丙烯酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟丙基甲基丙烯酰胺、单甲基丙烯酸甘油酯、2-羟乙基丙烯酰胺、双羟乙基丙烯酰胺和2，3-二羟丙基(甲基)丙烯酰胺等，以及它们的混合物
在一些实施例中，亲水性单体也可包含带电单体，包括但不限于：甲基丙烯酸、丙烯酸、3-丙烯酰胺基丙酸(ACA1)、4-丙烯酰胺基丁酸、5-丙烯酰胺基戊酸(ACA2)、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯基氧基羰基-α-丙氨酸、N-乙烯基氧基羰基-β-丙氨酸(VINAL)、2-乙烯基-4，4-二甲基-2-唑啉-5-酮(VDMO)、反应性磺酸盐，包括2-(丙烯酰胺基)-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)、3-磺丙基(甲基)丙烯酸钾盐、3-磺丙基(甲基)丙烯酸钠盐、双3-磺丙基衣康酸二钠、双3-磺丙基衣康酸二钾、乙烯基磺酸钠盐、乙烯基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐、甲基丙烯酸磺乙酯，它们的组合等。
可被使用的其它亲水性单体包括末端羟基基团中的一个或多个由含有可聚合双键的官能团取代的聚氧乙烯多元醇。例子包括末端羟基中的一个或多个由含有可聚合双键的官能团取代的聚乙二醇。例子包括聚乙二醇，其与一种或多种等当量的封端基团(如甲基丙烯酸异氰酸根合乙酯(“IEM”)、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酰氯、乙烯基苯甲酰氯等)反应，以产生聚乙烯多元醇，所述聚乙烯多元醇具有通过连接部分(如氨基甲酸酯或酯基)键合至聚乙烯多元醇的一个或多个末端可聚合的烯属基团。
另外的例子为公开于美国专利5,070,215中的亲水性乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体，以及公开于美国专利4,190,277中的亲水性唑酮单体。其它合适的亲水性单体对于本领域技术人员而言是显而易见的。
在一个实施例中，可结合到本文所公开的聚合物中的亲水性单体包括诸如以下的亲水性单体：N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、2-羟乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羟乙基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基甲基丙烯酰胺、HEMA和聚乙二醇单甲基丙烯酸酯。
在另一个实施例中，亲水性单体包括DMA、NVP、HEMA以及它们的混合物。
用于形成基材例如接触镜片的反应性混合物还可包含一种或多种聚合物型润湿剂作为亲水性组分。如本文所用，用于反应混合物中的此类聚合物型润湿剂是指重均分子量不小于约5,000道尔顿的物质，其中所述物质与有机硅水凝胶制剂结合后增加固化的有机硅水凝胶的可润湿性。在一个实施例中，这些聚合物型润湿剂的重均分子量大于约30,000；在另一个实施例中介于约150,000至约2,000,000道尔顿之间，在一个实施例中介于约300,000至约1,800,000道尔顿之间，并且在另一个实施例中介于约500,000至约1,500,000道尔顿之间。
另选地，聚合物型润湿剂的分子量也可以用基于运动粘度测量的K值表示，如Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，N-Vinyl AmidePolymers，&，第二版，第17卷，第198-257页，John Wiley Sons Inc.)中所述。以此方式表示时，亲水性单体的K值大于约46，在一个实施例中，K值介于约46和约150之间。反应混合物中的聚合物型润湿剂的合适的量基于所有反应性组分的总量计包括约1至约20重量％，在一些实施例中为约5至约20％，并且在其它实施例中为约6至约17％。
聚合物型润湿剂的例子包括但不限于聚酰胺、聚内酯、聚酰亚胺、聚内酰胺以及官能化的聚酰胺、聚内酯、聚酰亚胺、聚内酰胺，例如通过使DMA与较低摩尔量的羟基官能化单体(如HEMA)共聚，然后使所得共聚物的羟基与包含可自由基聚合基团的材料(如异氰酸乙酯基甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酰氯)反应而官能化的DMA。也可以使用由DMA或n-乙烯基吡咯烷酮与甲基丙烯酸缩水甘油酯制成的聚合物型润湿剂。可将甲基丙烯酸缩水甘油酯的环打开而得到可与其它亲水性预聚物结合用于混合体系中的二醇，以提高反应性混合物中的组分的相容性。在一个实施例中，聚合物型润湿剂在其主链中包含至少一个环状部分，例如但不限于环状酰胺或环状酰亚胺。聚合物型润湿剂包括但不限于聚-N-乙烯基吡咯烷酮、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-吡咯烷酮和聚-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、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚-2-乙基-唑啉、肝素多醣、多糖，它们的混合物和共聚物(包括嵌段的或无规的、支化的、多链的、梳状的或星状)，其中聚-N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)在一个实施例中是特别优选的。也可使用共聚物，例如PVP的接枝共聚物。
用于反应混合物中的聚合物型润湿剂改善了医疗装置的可润湿性，特别是体内可润湿性。不受任何理论的约束，据信聚合物型润湿剂为氢键受体，其在水性环境中与水形成氢键合，从而有效地变得更具亲水性。不存在水有利于反应混合物中聚合物型润湿剂的结合。除了具体指定的聚合物型润湿剂外，预期任何聚合物都可用，前提条件是当将所述聚合物加入制剂中时，所述聚合物(a)基本上不与反应混合物发生相分离，和(b)赋予所得固化聚合物网络以可润湿性。在一些实施例中，优选的是在反应温度下将聚合物型润湿剂溶于稀释剂中。
还可使用相容剂。在一些实施例中，相容组分可为任何官能化的含有机硅单体、大分子单体或预聚物，其在聚合和/或形成最终制品时与所选亲水性组分相容。可使用WO03/022321中公开的相容性测试选择合适的相容剂。在一些实施例中，反应性混合物中包含还含有羟基的有机硅单体、预聚物或大分子单体。例子包括3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、单-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基封端的单-丁基封端的聚二甲基硅氧烷(MW 1100)、含羟基官能化的有机硅的GTP大分子单体、含聚二甲基硅氧烷的羟基官能化的大分子单体，它们的组合等。在另一个实施例中，聚合物型润湿可用作相容组分。
含羟基组分也可在形成基材(例如接触镜片)期间用作交联剂。
相对于制备诸如接触镜片的基材而言，通常需要向反应混合物中添加一种或多种交联剂(也称为交联单体)，例如乙二醇二甲基丙烯酸酯(“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(其中聚乙二醇优选地具有最多例如约5000的分子量)以及其它聚(甲基)丙烯酸酯(例如上述包含两个或更多个末端甲基丙烯酸酯部分的封端的聚氧乙烯多元醇)。交联剂可以常用量使用，如在反应混合物中约0.000415至约0.0156摩尔每100克反应性组分。另选地，如果在亲水性单体和/或含有机硅的单体用作交联剂时，向反应混合物中添加交联剂是任选的。亲水性单体可用作交联剂并且当存在时不需要向反应混合物中添加另外的交联剂的例子包括上文所述的包含两个或更多个末端甲基丙烯酸酯部分的聚氧乙烯多元醇。
可用作交联剂，并且当存在时，不需要向反应混合物中添加交联性单体的含有机硅单体的例子包括α，ω-双甲基丙烯酰丙基聚二甲基硅氧烷。
反应混合物可包含附加组分，例如但不限于紫外线吸收剂、光致变色化合物、药物和营养化合物、抗微生物化合物、活性调色剂、颜料、可共聚和非聚合染料、脱模剂，以及它们的组合。
通常将反应性组分混合在稀释剂中，以形成反应混合物。合适的稀释剂是本领域已知的。适于有机硅水凝胶的稀释剂在WO03/022321、US6,020,445中有所公开，其公开内容以引用方式并入本文。
适于有机硅水凝胶反应混合物的稀释剂类别包括具有2至20个碳的醇、具有10至20个碳原子的衍生自伯胺的酰胺和具有8至20个碳原子的羧酸。在一些实施例中，优选伯醇和叔醇。优选的类别包括具有5至20个碳原子的醇和具有10至20个碳原子的羧酸。
可使用的具体稀释剂包括1-乙氧基-2-丙醇、二异丙基氨基乙醇、异丙醇、3，7-二甲基-3-辛醇、1-癸醇、1-十二烷醇、1-辛醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、3-甲基-3-戊醇、叔戊醇、叔丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-丙醇、1-丙醇、乙醇、2-乙基-1-丁醇、(3-乙酰氧基-2-羟丙基氧基)丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、1-叔丁氧基-2-丙醇、3，3-二甲基-2-丁醇、叔丁氧基乙醇、2-辛基-1-十二烷醇、癸酸、辛酸、十二烷酸、2-(二异丙基氨基)乙醇，它们的混合物等。
优选的稀释剂包括3，7-二甲基-3-辛醇、1-十二烷醇、1-癸醇、1-辛醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、3-甲基-3-戊醇、2-戊醇、叔戊醇、叔丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、乙醇、3，3-二甲基-2-丁醇、2-辛基-1-十二烷醇、癸酸、辛酸、十二烷酸，它们的混合物等。
更优选的稀释剂包括3，7-二甲基-3-辛醇、1-十二烷醇、1-癸醇、1-辛醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、1-十二烷醇、3-甲基-3-戊醇、1-戊醇、2-戊醇、叔戊醇、叔丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3，3-二甲基-2-丁醇、2-辛基-1-十二烷醇，它们的混合物等。
适于不合有机硅的反应混合物的稀释剂包括甘油、乙二醇、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、聚乙二醇、聚丙二醇、低分子量PVP(例如US4,018,853、US 4,680,336和US 5,039,459中所公开，包括但不限于二元醇的硼酸酯)，它们的组合等。
可使用稀释剂的混合物。基于反应性混合物中全部组分的总重量计，稀释剂可以最多约55重量％的量使用。更优选地，基于反应性混合物中全部组分的总重量计，稀释剂可以小于约45重量％，更优选介于约15和约40重量％之间的量使用。
在用于形成诸如与接触镜片的基材的反应混合物中优选地包含聚合引发剂。聚合引发剂包括在适当地升高的温度下产生自由基的化合物(例如月桂基过氧化物、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈等)，以及光引发剂体系(例如芳族α-羟基酮、烷氧基氧基安息香、苯乙酮、酰基氧化膦、双酰基氧化膦，和叔胺加上二酮，它们的混合物等)。光引发剂的示例性例子为1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(Irgacure 819)、2，4，6-三甲基苄基二苯基氧化膦和2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、安息香甲酯，和莰醌与4-(N，N-二甲基氨基)苯甲酸乙基酯的组合。可商购获得的可见光引发剂体系包括Irgacure819、Irgacure 1700、Irgacure 1800、Irgacure 819、Irgacure 1850(所有均得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))和Lucirin TPO引发剂(购自巴斯夫公司(BASF))。市售的UV光引发剂包括Darocur 1173和Darocur 2959(汽巴特殊化学品公司)。可被使用的这些和其它光引发剂在Volume III，Photoinitiators for Free Radical Cationic & AnionicPhotopolymerization、2nd Edition by J.V.Crivello & K.Dietliker；edited by G.Bradley；John Wiley and Sons；New York；1998年(第III卷，用于自由基阳离子和阴离子光聚合的光引发剂》，第二版，J.V.Crivello与K.Dietliker著；G.Bradley编辑；纽约约翰威立国际出版公司；1998年)中有所公开，其以引用方式并入本文。在反应混合物中使用有效量(例如，按重量计每100份反应单体约0.1份至约2份)的引发剂以引发反应混合物的光聚合。可取决于所用的聚合引发剂，使用热或可见光或紫外光或其它方式的适当选择来引发反应混合物的聚合。作为另外一种选择，引发可在没有使用光引发剂下进行，例如，e-照射。然而，当使用光引发剂时，优选的引发剂为双酰基氧化膦，如双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(Irgacure)或1-羟基环己基苯基酮与双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)的组合，聚合引发的优选方法是经由可见光。最优选的是双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(Irgacure)。
反应混合物中存在的含有机硅单体的优选范围为反应混合物中反应性组分的约5至95重量％，更优选约30至85重量％，最优选约45至75重量％。存在的亲水性单体的优选范围为反应混合物中反应性组分的约5至80重量％，更优选约10至60重量％，最优选约20至50重量％。存在的稀释剂的优选范围为总反应混合物(包括反应性和非反应性组分)的约2至70重量％，更优选约5至50重量％，最优选约15至40重量％。
反应混合物可通过本领域技术人员已知的任何方法来形成，诸如摇振或搅动，并且通过已知的方法用于形成聚合物制品或装置。
例如，生物医学装置可通过将反应性组分和稀释剂与聚合引发剂混合，并通过适当的条件固化以形成可随后通过车床加工、切割等成型为适当形状的产品而制备。作为另外一种选择，反应混合物可被放置在模具中，并随后固化成适当的制品。
已知多种方法用于在接触镜片制造中加工反应混合物，包括旋模成型和静模铸造。旋模成型法在美国专利3,408,429和3,660,545中有所公开，而静模铸造法在美国专利4,113,224和4,197,266中有所公开。制备接触镜片的优选方法是通过模塑有机硅水凝胶而实施，该方法是经济的，并且能够精确地控制含水镜片的最终形状。对于该方法，将反应混合物放入具有最终所需有机硅水凝胶，即水-溶胀聚合物的形状的模具中，并且使反应混合物经受使单体聚合的条件，从而产生最终所需的产品形状中的聚合物/稀释剂混合物。然后，用溶剂处理所述聚合物/稀释剂混合物，以移除稀释剂，并最终用水替代它，从而形成最终尺寸和形状与原始模塑聚合物/稀释剂制品的尺寸和形状非常相似的有机硅水凝胶。此方法可用于形成接触镜片，并在美国专利4,495,313；4,680,336；4,889,664；和5,039,459中有进一步的描述，这些专利以引用方式并入本文。
本发明的生物医学装置(特别是眼科镜片)的各种性质均衡，这使得它们特别有用。此类性质包括透明度、水含量、透氧度和接触角。根据本发明实施例的至少一种的嵌段共聚物的结合提供了具有非常理想的与溶液的可润湿性/接触角的制品，和改善的生物性能，如通过降低的脂质运载蛋白、类脂和粘蛋白吸收量所表明。结合嵌段共聚物的有机硅水凝胶接触镜片将表现出小于约60°，并且在一些实施例中小于约40°的接触角，以及使接触角减小40％，并且在一些实施例中减小50％或更多。可使类脂吸收率降低50％或更多，并且可制备具有约12μg、10μg或甚至5μg或更少的有机硅水凝胶镜片。在一个实施例中，生物医学装置为水含量大于约17％，优选地大于约20％并且更优选地大于约25％的接触镜片。
适于含有机硅镜片的透氧度优选地大于约40巴勒，并且更优选地大于约60巴勒。
在一些实施例中，本发明的制品具有上述透氧度、水含量和接触角的组合。上文范围的所有组合被认为是在本发明的范围内。
以下非限制性实例对本发明进行进一步的描述。
在室温下使用KRUSS DSA-100 TM器械，用去离子水作为探测剂溶液，通过静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/样品)，以移除残留的润湿溶液。将每个测试镜片置于用润湿溶液浸湿的不含棉绒的吸收擦拭物上。使镜片的两侧与擦拭物接触以移除表面水分，而不干燥镜片为了确保适当整平，将镜片“碗面向下”置于接触镜片塑料模具上的凸形表面上。将塑料模具和镜片置于静滴器械夹持器上，确保注射器正确的居中对齐并且注射器对应指定的液体。用DSA 100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。释放液滴后立即将针头撤走。使液滴在镜片上平衡5至10秒，根据在液滴图像与镜片表面之间测得的接触角计算接触角。
可如下方法测量水含量：使待测试的镜片在润湿溶液中放置24小时。用棉签从润湿溶液中取出三个测试镜片中的每一个，并将其置于用润湿溶液浸湿的擦拭物上。使镜片的两侧均与擦拭物接触。用镊子将测试镜片放入称重盘中称重。如上所述制备另外两组样品并称重。将盘称量三次，其平均值即为湿重。
通过将样品盘置于预热至60℃的真空烘箱中达30分钟，从而测量干重。施加真空，直至达到至少0.4英寸的汞柱。关闭真空阀和泵，并且将镜片干燥4小时。打开放气阀，使烘箱达到大气压。移出盘并称重。如下计算水含量：
湿重＝盘和镜片的组合湿重-称重盘的重量
干重＝盘和镜片的组合干重-称重盘的重量
计算样品的水含量的平均值和标准偏差并记录。
可用ISO 18369-4：2006(E)中大致描述的极谱法测定透氧度(Dk)，但进行以下变型。在含2.1％氧气的环境下进行测量。通过为测试室配备以合适比率设置的氮气和空气输入创建此环境，例如1800ml/min的氮气和200ml/min的空气。用所调整的pO2计算t/Dk。使用硼酸盐缓冲盐水。通过使用加湿的纯氮气环境而不施加MMA镜片来测量暗电流。在测量之前不吸干镜片。在测量区域中堆叠四个具有均匀厚度的镜片，而非使用不同厚度的镜片。测量具有明显不同的厚度值的4个样品的L/Dk，并将L/Dk相对于厚度作图。回归斜率的倒数为样品的初测Dk。如果样品的初测Dk小于90巴勒，则对初测L/Dk值施加(1+(5.88(以cm表示的CT))的边缘校正。如果样品的初测Dk大于90巴勒，则对初测L/Dk值施加(1+(3.56(以cm表示的CT))的边缘校正。将4个样品的经边缘校正的L/Dk值对厚度作图。回归斜率的倒数为样品的Dk。使用弧形传感器而非平传感器。所得的Dk值以巴勒为单位记录。
脂质运载蛋白吸收率可使用以下溶液和方法测量。得自牛乳，包含B乳球蛋白(脂质运载蛋白)的脂质运载蛋白溶液(Sigma，L3908)以2mg/mL的浓度溶解于磷酸盐缓冲盐水溶液中(Sigma，D8662)，用1.37g/1的碳酸氢钠和0.1g/l的D-葡萄糖来补充。
对于每个实例的三个镜片使用脂质运载蛋白溶液测试，并且使用PBS作为对照溶液测试三个。测试镜片在无菌纱布上吸干以移除润湿溶液并使用无菌镊子无菌地转移至无菌的每个孔包含2mL的脂质运载蛋白溶液的24孔细胞培养板上(每个孔一个镜片)。将每个镜片完全浸入溶液中。对照镜片使用PBS作为浸泡溶液代替脂质运载蛋白来制备。包含镜片浸入在脂质运载蛋白溶液的板以及包含对照镜片浸入在PBS中的板被保鲜膜蒙上以防止蒸发和脱水，放置在具有以100rpm搅拌的轨道式震荡器上并在35℃下温育72小时。在72小时温育期后，镜片通过浸渍镜片至三个(3)单独的包含约200mL体积PBS的小瓶中被冲洗3至5次。镜片在纸巾上吸干以移除过量的PBS溶液并转移至每个孔包含1mL的PBS溶液的无菌24孔板中。
脂质运载蛋白吸收率可使用镜片上的二喹啉甲酸法测定，所述方法使用QP-BCA试剂盒(Sigma，QP-BCA)，遵循由制造商所述的步骤(标准物制备在试剂盒中有所描述)，并且通过从在脂质运载蛋白溶液中浸湿的镜片所测定的光密度减去在PBS中浸湿的镜片(背景)所测量的光密度进行计算。光密度使用能够在562nm处读取光密度的SynergyII微板读数器测量。
粘蛋白吸收率可使用以下溶液和方法测量。得自牛颌下腺，包含粘蛋白的粘蛋白溶液(Sigma，M3895-型1-S)以2mg/mL的浓度溶解于磷酸盐缓冲盐水溶液中(Sigma，D8662)，用1.37g/l的碳酸氢钠和0.1g/l的D-葡萄糖来补充。
对于每个实例的三个镜片使用粘蛋白溶液测试，并且使用PBS作为对照溶液测试三个。测试镜片在无菌纱布上吸干以移除润湿溶液并使用无菌镊子无菌地转移至无菌的每个孔包含2mL的粘蛋白溶液的24孔细胞培养板上(每个孔一个镜片)。将每个镜片完全浸入溶液中。对照镜片使用PBS作为浸泡溶液代替脂质运载蛋白来制备。
包含镜片浸入在粘蛋白的板以及包含对照镜片浸入在PBS中的板被保鲜膜蒙上以防止蒸发和脱水，放置在具有以100rpm搅拌的轨道式震荡器上并在35℃下温育72小时。在72小时温育期后，镜片通过浸渍镜片至三个(3)单独的包含约200mL体积PBS的小瓶中被冲洗3至5次。镜片在纸巾上吸干以移除过量的PBS溶液并转移至每个孔包含1mL的PBS溶液的无菌24孔板中。
粘蛋白吸收率可使用镜片上的二喹啉甲酸法测定，所述方法使用QP-BCA试剂盒(Sigma，QP-BCA)，遵循由制造商所述的步骤(标准物制备在试剂盒中有所描述)，并且通过从在粘蛋白溶液中浸湿的镜片所测定的光密度减去在PBS中浸湿的镜片(背景)所测量的光密度进行计算。光密度使用能够在562nm读取光密度的SynergyII微板读数器测量。
用重组角膜上皮组织构建体在体外评估细胞活力。组织构建体为全层角膜上皮(得自Skinethics的角膜上皮组织)，其在聚碳酸酯插件上在空气-液体界面处体外重组和生长，形成完全分层的上皮构建体。
为了评估镜片，将镜片钻孔活组织检查(0.5cm2)局部施加到组织上，然后在37℃和5％的CO2条件下进行24小时温育。移除镜片活组织检查，并用PBS洗涤组织。然后使用MTT比色测定(Mosman，T.Rapid colorimetricassay for cellular growth and survival：application to proliferation andcytotoxicity assays.J.Immunol.Methods，65；55-63(1983)(Mosman，T.，对细胞生长和生存的快速比色测定：用于增殖和细胞毒性测定，《免疫学方法杂志》，第65卷第55-63页，1983年))测量细胞活力：在MTT的存在下，在37℃和5％的CO2条件下对组织进行3小时的温育，然后在异丙醇中提取组织。然后使用微板读数器测量异丙醇提取物在550nm处的吸光度。结果用PBS对照的百分比表示(将用PBS处理过的组织与用镜片处理过的组织进行对比)。
为了对溶液进行评估，将30μg溶液局部施加到组织上。细胞活力的测试如针对镜片所述。各评估均一式三份进行。
用如下方法测量类脂吸收率：
为进行研究的每个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ζ-2-氧杂-1，3-二唑-4-基]，CH-NBD；Avanti，Alabaster，AL))在35℃下溶于1mg/mL的类脂的甲醇储备溶液中。从所述储备溶液中获取等分试样，在pH 7.4的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中以0至100micg/mL范围内的浓度制作标准曲线。
将每种浓度的一毫升的标准品放入24孔细胞培养板的孔中。将每种类型的10个镜片放入另一个24孔板中，与标准曲线样品一起在浓度为20micg/ml的1mL的CH-NBD中浸泡。将另一组镜片(5个镜片)浸泡在不含类脂的PBS中，以校正镜片本身产生的任何自体荧光。所有浓度均在pH 7.4的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中形成。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)均包裹在铝箔中保持黑暗，并在35℃下在搅拌下温育24小时。24小时后，从培养箱中取出标准曲线板、测试板和对照板。立即在微板荧光读数器(SynergyHT)上读取标准曲线板。
通过将每个单独的镜片在容纳有大约100ml的PBS的3个连续小瓶中浸渍3至5次以冲洗测试板和对照板上的镜片，从而确保只测定结合的类脂，而无携带的类脂。然后将镜片放入新的24孔板中，其中每个孔包含1mL的PBS，然后在荧光读数器上读取。读取试验样品之后，移除PBS，并如前所述将相同浓度的1mL的CH-NBD新鲜溶液放到镜片上，然后放回35℃的培养箱中，摇动，直至下一个周期。将此工序重复15天，直至镜片上的类脂完全饱和。仅记录饱和时所获得的类脂量。
如下所述测量溶菌酶吸收率：用于溶菌酶吸收率测试的溶菌酶溶液包含得自鸡肉蛋白的溶菌酶(Sigma，L7651)，以2mg/mL的浓度溶于补充有1.37g/l的碳酸氢钠和0.1g/l的D-葡萄糖的磷酸盐缓冲盐水中。
脂质运载蛋白溶液包含来自牛乳(Sigma，L3908)的B乳球蛋白(脂质运载蛋白)，其中B乳球蛋白以2mg/ml的浓度溶于补充有1.37g/l的碳酸氢钠和0.1g/l的D-葡萄糖的磷酸盐缓冲盐水中。
对于每个实例，使用每种蛋白溶液测试3个镜片，并使用PBS作为对照溶液测试3个镜片。测试镜片在无菌纱布上吸干以移除润湿溶液并使用无菌镊子无菌地转移至无菌的每个孔包含2mL的溶菌酶溶液的24孔细胞培养板上(每个孔一个镜片)。将每个镜片完全浸入溶液中。将2mL的溶菌酶溶液放置在孔中而不接触镜片作为对照。
包含镜片的板和仅包含蛋白质溶液并且镜片在PBS中的对照板被保鲜膜蒙上以防止蒸发和脱水，放置在具有以100rpm搅拌的轨道式震荡器上并在35℃下温育72小时。在72小时温育期后，镜片通过浸渍镜片至三个(3)单独的包含约200mL体积PBS的小瓶中被冲洗3至5次。镜片在纸巾上吸干以移除过量的PBS溶液，并转移至无菌锥形管中(每根管1个镜片)，包含一定体积的PBS的每根管基于期望的基于每个镜片组合物估计的溶菌酶吸收率测定。在每个管中欲被测量的溶菌酶浓度需要在如制造商所述的白蛋白标准物范围内(0.05微克至30微克)。已知吸收溶菌酶程度低于100μg每个镜片的样品被稀释5倍。已知溶菌酶吸收程度高于500μg每个镜片的样品(诸如依他菲康A镜片)被稀释20倍。
PBS的1mL等分试样被用于所有样品之外的依他菲康。20mL用于依他菲康A镜片。用相同的方式处理每个对照镜片，不同的是孔板包含PBS，而非溶菌酶或脂质运载蛋白溶液。
按照制造商所描述的程序(在试剂盒中描述了标准制备方法)，使用QP-BCA试剂盒(Sigma，QP-BCA)，使用镜片上双辛丁酸法测定溶菌酶和脂质运载蛋白吸收率，并通过从在溶菌酶溶液中浸泡的镜片上测得的光密度减去在PBS中浸泡过的镜片(背景)上测得的光密度算出。
光密度可使用能够在562nm处读取光密度的SynergyII微板读数器测量。
以下缩写将用于整个制备例和实例中并且具有以下含义。
ACAl          3-丙烯酰胺基丙酸；
ACA2          5-丙烯酰胺基戊酸；
4-BBB         4-(溴甲基)苯甲酰基溴(Sigma-Aldrich)；
DMA           N，N-二甲基丙烯酰胺
Irgacure-819  双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(汽巴特殊化学品公司)；
KX            O-乙基乙基黄原酸钾；
mPDMS         一甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(800-1000MW)；
NaHTTC        己基三硫代碳酸钠；
HBTTC         S-己基-S’-苄基-三硫代碳酸酯
XG1996TTC     S-己基-S’-4-(2-(正丁基聚二甲基甲硅烷氧基二甲基甲硅烷基)乙基)苄基三硫代碳酸酯；
nBPDMS-H      3-(正丁基四甲基甲硅烷氧基二甲基甲硅烷基)丙醇
MBA           N，N’-亚甲基双丙烯酰胺
NVP           N-乙烯基吡咯烷酮(Acros化学公司(AcrosChemical))，其通过真空蒸馏进一步纯化；
NRPTHP        制备例3中制备的聚硅氧烷封端的嵌段共聚物对比物；
PTHPWCL       制备例3中制备的具有交联的聚硅氧烷封端的嵌段共聚物；
HO-mPDMS      单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙基醚封端的聚二甲基硅氧烷(400-1000MW))；
SBX           3-(正丁基四甲基甲硅烷氧基二甲基甲硅烷基)丙基4-((乙氧基硫代甲酰硫)甲基)苯甲酸酯；
SiGMA         2-甲基-，2-羟基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧化]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯；
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；
V2D25         含有机硅的乙烯基碳酸酯，在US5,260,000的第4栏第33-42行中有所描述
XG-1996         4-(2-(正丁基聚二甲基甲硅烷氧基二甲基甲硅烷基)乙基)苄基氯，MW～1000；
XG1996HTTC      S-己基-S’-4-(2-(正丁基聚二甲基甲硅烷氧基甲硅烷基)乙基)苄基三硫代碳酸酯(制备例1)；以及
D3O             3，7-二甲基-3-辛醇
硼酸盐缓冲液为包含以下组分的眼科溶液
制备例1：有机硅-官能团大分子RAFT剂的合成：S-己基-S’-4-(2-(正丁基聚二甲基甲硅烷氧基二甲基甲硅烷基)乙基)苄基三硫代碳酸酯(XG1996TTC)。
XG-1996(示出于下式XX中，Mw分布以约1000克/摩尔为中心，对应于平均重复，m为10至12)(10g，10摩尔)，溶解于1L的圆底烧瓶中约250mL的丙酮中。将己基三硫代碳酸钠(NaHTTC)溶解于100mL的丙酮中并且加入到反应混合物中。将反应混合物搅拌过夜。亮黄色溶液中沉淀出白色固体。经由旋转蒸发移除丙酮，将粗产物在250mL的去离子水与250mL的己烷之间分配。分离出己烷层并且用己烷(3×200mL)萃取水层。合并所有的有机层，用盐水(250mL)清洗，并经Na2SO4干燥。使己烷中的粗产物通过硅胶塞以除去浊度。经由旋转蒸发去除己烷，留下澄清黄色油状产物S-己基-S’-4-(2-(正丁基聚二甲基甲硅烷氧基甲硅烷基)乙基)苄基三硫代碳酸酯(XG1996HTTC)。1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ(ppm)0.00-0.05(m，60H)，0.52(t，2H)，0.83-0.91(m，8H)，1.22-1.44(m，10H)，1.63-1.73(m，2H)，2.61(t，2H)，3.34(t，2H)，4.56(s，2H)，7.14(d，2H)，7.21(d，2H)。
XG-1996：-(2-(正丁基聚二甲基甲硅烷氧基二甲基甲硅烷基)乙基)苄基氯，MW～1000克/摩尔
制备例2：标准非有机硅RAFT剂的合成：S-己基-S’苄基-三硫代碳酸酯(HBTTC)
将煤油中的钠块(Sigma Aldrich批号13322HH)在氮气下缓慢加入20mL的甲醇以形成甲醇钠。将所得溶液以若干等分试样加入到包含1-己硫醇(Sigma Aldrich批号#09818LE)的烧瓶中。经由注射器滴加二硫化碳(Sigma Aldrich批号04897JJ)。溶液立刻变成黄色。使溶液反应15分钟。然后经由注射器滴加苄基溴(Sigma Aldrich批号#14714PD)。随即形成沉淀。使反应继续进行2小时。最终在烧瓶底部形成黄色油状物。利用旋转蒸发移除甲醇，并用去离子水和己烷使产物与钠盐分离。水层为大约50mL并且用50mL的己烷萃取三次。合并己烷，经Na2SO4干燥，并经由旋转蒸发减压干燥。1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ(ppm)0.875-1.125(t，3H)，1.25-1.63(m，6H)，1.63-1.95(m，2H)，3.25-3.63(t，2H)，4.63-4.8(s，2H)，7.25-7.5(m，5H)
制备例3：在XG1996TTC和HBTTC的存在下具有交联PTHPWCL的聚DMA基聚硅氧烷封端的嵌段共聚物的合成
一系列的PDMA基PTHPWCL经由RAFT聚合制备，其中目标DPnQ-链 段、交联剂与ζ-一级链比率(XL∶ζ-PC)以及有机硅链段与亲水性Q链段的比率([A]∶[Q])存在变化。
DMA得自嘉化学公司(Jarchem)，并经由真空蒸馏进一步纯化。XG1996TTC根据上述制备例1合成，HBTTC根据制备例2合成。Irgacure819以10mg/mL的浓度溶于正丙醇中。
对于实例A的合成而言，通过将30g的DMA、0.101g的XG1996TTC、0.260g的HBTTC和0.017g的CGI-819溶解到20mL的琥珀色璃瓶内的30g的正丙醇中来制备聚合溶液。然后，向聚合溶液中加入0.157g的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。在室温条件下搅拌所得的溶液直至均匀。将容纳有最终聚合溶液的琥珀色小瓶用橡胶隔片封口，并用N2吹扫20分钟以移除溶液中的O2。最后将密封的广口瓶置于N2手套箱中储存。
将聚合溶液在N2气氛下用4颗标准Phillips TL 20W/03 RS灯泡以2.0mW/cm2的强度照射45分钟来将聚合溶液固化至转化率ρ为0.96或96％。在固化前，将聚合溶液倒入直径80mm的结晶盘，然后置于反射玻璃表面上。
固化后，将所得高度粘稠的聚合材料以5mL的乙醇稀释。搅拌聚合的溶液，然后将其滴加至500mL剧烈搅拌的冷二乙醚中以沉淀产物。将沉淀的聚合物真空干燥若干小时。
实例B至P根据实例A制备，其中成分量经调节以满足表1所列出的所需目标DPnQ-链段、XL∶z-PC比率和[A]∶[Q]比率。制备各实例所使用的具体的量可见下表2中。具体实例的单体转化率r在表1中示出。
经由SEC-RI分析所得聚合物的MW和MWD。图2示出交联PDMA-硅氧烷的A-P实例的尺寸排阻色谱法-折射率(SEC-RI)结果，并与根据制备例3制备的比较性直链PDMA-硅氧烷比较。亲水性链段的聚合度连同多分散性指数一起测量。
下面示出经由RAFT聚合的PTHPWCL的通用合成：
所得的分子量、多分散性指数(PDI)和转化率(ρ)提供于表1中。
表1
表2
制备例4a-c
对比物：聚DMA基聚硅氧烷封端的聚合物NRPTHP的合成。
制备例19-21：在XG1996TTC的存在下经由RAFT聚合合成多种分子量的PDMA基非反应性聚硅氧烷封端的亲水性聚合物
通过使用如下表3所列出的组分和量根据以下工序来制备一系列具有不同分子量的含DMA的NRPTHP。对于所有制备例，有机硅链段的长度保持恒定在10至12个重复单元，即所有的聚合物均由相同的制备例5的XG1996HTTC制备。标定三种DMA∶XG1996HTTC比率以改变亲水性聚合物的分子量，包括300、600和1000。
将蒸馏的DMA加入120mL的琥珀色玻璃广口瓶中。然后，将稀释剂(D3O或戊醇)、XG1996HTTC和Irgacure-819加入到单体中，加温并搅拌以确保均质性。将容纳有最终聚合溶液的琥珀色广口瓶置于N2气氛中，用N2吹扫20分钟以移除溶液中的O2。将广口瓶密封，置于N2手套箱中直至使用。
经由SEC-MALLS分析聚合物的MW和MWD，如下所述。结果示在下表14中示出。
表3
制备例编号 4a 4b 4c
DP 300 600 1000
材料 (g) (g) (g)
XG1996HTTC 9.67 0.58 0.290
DMA 250.0 30.0 25.0
CGI-819 0.176 0.0021 0.0053
D3O 0.0 30.0 25.0
戊醇 250.0 0 0.0
表4
制备例编号 样品类型 Mn(克/摩尔) Mw(克/摩尔) PDI
4a PDMA-Sil 23,720 27,790 1.17
4b PDMA-Sil 44,830 49,480 1.10
4c PDMA-Sil 92,180 102,700 1.11
比较例1-3
将三个senofilcon镜片从其包装中取出并移至容纳有润湿溶液的玻璃小瓶中，所述润湿溶液包含500ppm的制备例4a-c中制备的非反应性聚硅氧烷封端的亲水性聚合物(NRPTHP)。将镜片在NRPTHP润湿溶液中重新润湿，以121℃高压灭菌28分钟，消毒后使其浸泡于环境温度下的NRPTHP润湿溶液中至少24小时。测量镜片的静滴接触角，并记录于表5中。
表5
实例编号 制备例 DP 类脂吸收率(微克/镜片) 接触角(°)
比较例1 4a PDMA-Sil-23K 222 52.1(6.6) 55.7(5.0)
比较例2 4b PDMA-Sil-44K 434 35.5(7.8) 50.5(1.7)
比较例3 4c PDMA-Sil-92K 918 14.1(3.0) 43.7(3.4)
实例A-P
对于各实例，将生产质量的senofilcon A镜片从其包装中取出并移至容纳有润湿溶液的玻璃小瓶中，所述润湿溶液包含制备例2中制备的具有交联的聚硅氧烷封端的嵌段共聚物(“PTHPWCL”)，浓度在30/70体积/体积IPA/硼酸盐缓冲液混合物中为5000ppm。将镜片在PTHPWCL润湿溶液中重新润湿，使其浸泡于环境温度下的PTHPWCL润湿溶液中至少24小时。然后将处理过的镜片在新鲜润湿溶液中重新润湿，随后在124℃灭菌30分钟。
*类脂吸收率＝CH-NBD吸收率。可使用+/-0.4微克/镜片的合并标准差来评估统计学显著性。
图3、4和5示出对于所有[A]∶[Q]比率和目标DPnQ-链段值，类脂吸收率随着XL∶ζ-PC增加而显著降低。
图6、7和8也示出对于所有的[A]∶[Q]比率，类脂吸收率随着XL∶ζ-PC增加而显著降低。图6至8也示出DPnQ-链段对于经嵌段共聚物处理的镜片的类脂吸收率的影响不如交联剂与一级链的比率XL∶ζ-PC的影响那么大。这表明紧密网目是理想的。
图9、10和11示出不同聚合度和[A]∶[Q]比率下的类脂吸收率表面反应，其中交联剂与一级链的比率XL∶ζ-PC恒定。
从这些图可看出，使用较高量的交联剂来形成本发明的纳米凝胶材料可导致形成这样的结构，所述结构在用于处理接触镜片医疗装置时可显著降低装置的类脂和蛋白质吸收特征。
在整个本说明书中关于“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”意指与实施例相关描述的具体特征、结构、材料或特性包括于本发明的至少一个实施例中。因此，诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”的短语在整个说明书中各个位置的出现不必指本发明的同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、结构、材料或特性可以任何合适的方式组合。
尽管本文已结合具体实施例进行了描述，但应当理解，这些实施例仅为本发明的原理和应用的示例性描述。对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离本发明的实质和范围的情况下对本发明的方法和装置进行多种修改和变型。因而，本发明旨在包括落入随附的权利要求书及其等同物的范围内的修改和变型。

Claims (90)

1. 一种组合物，其包含下式的水溶性嵌段共聚物：
[A]-B-[Q]，其中
[A]为对医疗装置具有亲和力的链段；
B为连接基团，其包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且
[Q]包含半交联的未胶凝链段，所述链段来源于至少一种烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其中：
所述嵌段共聚物为稳定的、水溶性的并且交联但未宏观胶凝的；
[Q]包含多个交联的一级聚合物链，每个一级聚合物链具有在约10至约10,000范围内的聚合度；并且
[A]包含位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述基材缔合型链段包含介于约1和约1000个之间的重复单元，并且所述嵌段共聚物经由所述线性基材缔合型链段与所述医疗装置的表面缔合。
3. 根据权利要求2所述的组合物，其中所述基材缔合型链段选自疏水性链段、亲水性基材缔合型链段、质子提供链段、质子接受链段、离子性链段、络合链段和刺激响应性链段。
4. 根据权利要求3所述的组合物，其中所述疏水性链段包含甲硅烷氧基基团。
5. 根据权利要求3所述的组合物，其中所述质子提供链段包含一种或多种醇。
6. 根据权利要求3所述的组合物，其中所述质子接受链段包含一种或多种酰胺。
7. 根据权利要求3所述的组合物，其中所述离子性链段包含以下中的一种或多种：羧酸盐、磺酸盐、铵盐和                                               盐。
8. 根据权利要求3所述的组合物，其中所述络合链段包含一个或多个硼酸官能团和/或羟基官能团。
9. 根据权利要求3所述的组合物，其中所述刺激响应性链段包含选自以下的聚合物：温度响应性聚合物、pH响应性聚合物、电解质响应性聚合物、光响应性聚合物，以及它们的混合物。
10. 根据权利要求9所述的组合物，其中所述温度响应性聚合物为聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)。
11. 一种组合物，其包含两亲性纳米凝胶材料，所述两亲性纳米凝胶材料包含一种或多种交联的共聚物，其中所述共聚物包含具有在约10至约10,000范围内的聚合度的一个或多个亲水性链段，并且其中所述一个或多个亲水性链段在至少一个末端上包含线性有机硅链段，其中所述线性有机硅链段包含介于约1和约200个之间的甲硅烷氧基单元，并且所述两亲性纳米凝胶材料经由所述线性有机硅链段与包含至少一种部分疏水性基材的表面缔合。
12. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在约50至约5,000范围内的聚合度。
13. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在约100至约1000范围内的聚合度。
14. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在约100至约500范围内的聚合度。
15. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在约100至约300范围内的聚合度。
16. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述亲水性链段和所述线性有机硅链段基于所述聚合度以约1:1至约500:1范围内的重量比存在于所述纳米凝胶中。
17. 根据权利要求16所述的组合物，其中所述亲水性链段与所述线性有机硅链段的重量比基于所述聚合度在约1:1至约200:1的范围内。
18. 根据权利要求17所述的组合物，其中所述亲水性链段与所述线性有机硅链段的重量比基于所述聚合度在约1:1至约10:1的范围内。
19. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述亲水性链段的交联剂与一级链的摩尔比在约0.01至约1.5的范围内。
20. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述亲水性链段与所述两亲性共聚物的具有小于约1.5的多分散性指数(PDI)的其它亲水性链段交联。
21. 根据权利要求20所述的组合物，其中所述亲水性链段通过共价键合、离子键合、氢键合或它们的组合进行交联。
22. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述有机硅链段包含聚二烷基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷，以及它们的混合物。
23. 根据权利要求22所述的组合物，其中所述烷基选自C1-C4烷基。
24. 根据权利要求22所述的组合物，其中所述聚二烷基硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷或聚二乙基硅氧烷。
25. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述亲水性链段由选自以下的单体形成：乙烯基酰胺、乙烯基内酯、乙烯基酰亚胺、乙烯基内酰胺、亲水性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺，以及它们的混合物。
26. 根据权利要求20所述的组合物，其中所述亲水性链段通过选自以下的交联剂进行交联：N,N'-亚烷基双(甲基)丙烯酰胺、聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酰胺，以及它们的组合。
27. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述包含至少一种部分疏水性基材的表面包含有机硅水凝胶，所述有机硅水凝胶在所述表面经所述两亲性纳米凝胶材料处理后具有不超过约50°的接触角。
28. 一种制备交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物的方法，所述方法包括：
(a) 使末端官能化的聚二烷基硅氧烷与能够控制不饱和单体的聚合的官能部分反应，以形成聚硅氧烷官能的受控自由基聚合(CRP)剂；
(b) 使所述聚硅氧烷官能的CRP剂与至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触；
(c) 在所述聚硅氧烷官能的CRP剂的存在下聚合所述至少一种亲水性单体，以在所述聚硅氧烷官能的CRP剂上形成亲水性链段，使得所述CRP化合物的活性部分位于所述亲水性链段的末端上，并且有机硅链段位于相对的末端上；以及
(d) 在聚合期间使所述亲水性链段交联。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中所述CRP剂为可逆加成断裂转移(RAFT)剂。
30. 根据权利要求28所述的方法，其中所述CRP剂为原子转移自由基聚合(ATRP)剂。
31. 根据权利要求28所述的方法，其中所述CRP剂为碲化物介导的聚合(TERP)剂。
32. 根据权利要求28所述的方法，其中所述CRP剂为硝基氧介导的活性自由基聚合(NMP)剂。
33. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述嵌段共聚物通过以下步骤形成：
(a) 使羟基烷基封端的聚二烷基硅氧烷与4-(溴甲基)苯甲酰基溴在至少一种受阻非亲核胺的存在下反应，并随后使硫代羰基硫代阴离子反应以形成聚硅氧烷官能的RAFT剂，其具有有机硅链段和位于所述有机硅链段的一个末端上的二硫化合物；
(b) 使所述聚硅氧烷官能的RAFT剂与至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触；
(c) 在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂的存在下聚合所述至少一种亲水性单体，以在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂上形成亲水性链段，使得所述二硫化合物位于所述亲水性链段的末端上，并且所述有机硅链段位于相对的末端上；以及
(d) 在聚合期间使所述亲水性链段与交联剂交联。
34. 根据权利要求11所述的组合物，其中所述嵌段共聚物通过以下步骤形成：
(a) 使硅烷封端的聚二烷基硅氧烷与1-(氯甲基)-4-乙烯基苯在铂催化剂的存在下反应，并随后使硫代羰基硫代阴离子反应以形成聚硅氧烷官能的RAFT剂，所述聚硅氧烷官能化RAFT剂具有有机硅链段和位于所述有机硅链段的一个末端上的硫代羰基硫代化合物；；
(b) 使所述聚硅氧烷官能的RAFT剂与至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触；以及
(c) 在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂的存在下聚合至少一种亲水性单体，以在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂上形成亲水性链段，使得所述二硫化合物位于所述亲水性链段的末端上，并且所述有机硅链段位于相对的末端上；以及
(d) 在聚合期间使所述亲水性链段交联。
35. 一种方法，其包括在适于使嵌段共聚物与含有机硅的接触镜片缔合的接触条件下，使所述含有机硅的接触镜片与溶液接触，所述溶液以有效抑制所述镜片的类脂吸收率的量包含至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含具有在约10至约10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述基材缔合型链段包含介于约1和约200个之间的重复单元。
36. 根据权利要求35所述的方法，其中所述接触镜片包括有机硅水凝胶接触镜片。
37. 根据权利要求35所述的方法，其中所述亲水性链段的交联剂与一级链的摩尔比在约0.01至约1.5的范围内。
38. 根据权利要求35所述的方法，其中所述有效量为至少约10ppm。
39. 根据权利要求35所述的方法，其中所述有效量为约10ppm至约10,000ppm。
40. 根据权利要求35所述的方法，其中所述镜片的类脂吸收率不超过约10微克/镜片。
41. 一种方法，其包括：
(a) 形成反应混合物，所述反应混合物包含至少一种含有机硅组分、至少和至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含具有在约10至约10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性有机硅链段，其中所述有机硅链段包含介于约1和约200个之间的甲硅烷氧基单元，以及
(b) 固化所述反应混合物以形成接触镜片。
42. 根据权利要求41所述的方法，其中所述反应混合物还包含至少一种亲水性组分。
43. 根据权利要求41所述的方法，其中所述反应混合物包含约0.1至约50重量%的所述嵌段共聚物。
44. 根据权利要求43所述的方法，其中所述反应混合物包含约1至约20重量%的所述嵌段共聚物。
45. 根据权利要求44所述的方法，其中所述反应混合物包含约2至约15重量%的所述嵌段共聚物。
46. 一种眼科装置，其包含含有机硅聚合物和至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述嵌段共聚物的主链中包含具有在约10至约10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述有机硅链段包含介于约1和约200个之间的甲硅烷氧基单元，其中所述嵌段共聚物经由所述线性基材缔合型链段与包含至少一个疏水性位点的表面缔合，并且向所述眼科装置提供与所述含有机硅聚合物相比降低至少约20%的类脂吸收率。
47. 根据权利要求46所述的眼科装置，其中所述类脂吸收率小于约12微克/镜片。
48. 根据权利要求47所述的眼科装置，其中所述类脂吸收率为约10微克/镜片或更少。
49. 根据权利要求46所述的眼科装置，其中所述亲水性链段的交联剂与一级链的摩尔比在约0.01至约1.5的范围内。
50. 根据权利要求46所述的眼科装置，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至60个甲硅烷氧基重复单元。
51. 根据权利要求46所述的眼科装置，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在约50至约5,000范围内的聚合度。
52. 根据权利要求51所述的眼科装置，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在约100至约1000范围内的聚合度。
53. 根据权利要求46所述的眼科装置，其中亲水性链段和包含线性有机硅的所述线性基材缔合型链段基于所述聚合度以约1:1和约500:1范围内的重量比存在于所述嵌段共聚物中。
54. 根据权利要求53所述的眼科装置，其中所述亲水性链段与所述线性有机硅的重量比基于聚合度在约1:1和约200:1的范围内。
55. 根据权利要求46所述的眼科装置，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至60个甲硅烷氧基重复单元。
56. 根据权利要求55所述的眼科装置，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至20个甲硅烷氧基重复单元。
57. 一种眼科溶液，其包含至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含具有在约10至约10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述聚合物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述线性基材缔合型链段包含介于约1和约200个之间的甲硅烷氧基单元，其中所述嵌段共聚物以有效降低眼科装置与所述溶液接触时的类脂吸收率的量存在，并且所述眼科溶液为透明的。
58. 根据权利要求57所述的眼科溶液，其中所述亲水性链段的交联剂与一级链的摩尔比在约0.01至约1.5的范围内。
59. 根据权利要求57所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至60个甲硅烷氧基重复单元。
60. 根据权利要求59所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至20个甲硅烷氧基重复单元。
61. 根据权利要求57所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物以约0.005和约2重量%范围内的量存在。
62. 根据权利要求61所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物以约0.01和约0.5重量%范围内的量存在。
63. 根据权利要求57所述的眼科溶液，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在约50至约1,000范围内的聚合度。
64. 根据权利要求63所述的眼科溶液，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在约100至约500范围内的聚合度。
65. 根据权利要求57所述的眼科溶液，其中所述亲水性链段和包含线性有机硅链段的所述线性基材缔合型链段基于所述聚合度以约1:1至约500:1范围内的重量比存在于所述嵌段共聚物中。
66. 根据权利要求65所述的眼科溶液，其中所述亲水性链段与所述线性有机硅链段的重量比基于所述聚合度在约1:1至约200:1的范围内。
67. 根据权利要求57所述的眼科溶液，其中所述眼科装置为由包含至少一种疏水性组分的反应混合物形成的接触镜片。
68. 根据权利要求58所述的眼科溶液，其中所述接触镜片包含有机硅氢。
69. 根据权利要求68所述的眼科溶液，其中所述接触镜片为未涂布的。
70. 一种制备交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物的方法，所述方法包括：
(a) 使(i)大分子受控自由基聚合(CRP)剂与(ii)至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触，所述CRP剂具有下式
[A]-CRP
其中[A]为对医疗装置具有亲和力的聚合物链段，并且CRP为能够控制不饱和单体的聚合的官能末端部分；
(b) 在所述[A]-CRP剂的存在下聚合所述至少一种亲水性单体，以在所述[A]-CRP剂上形成亲水性链段，使得所述大分子CRP剂的活性部分位于所述亲水性链段的末端上，并且所述[A]链段位于相对的末端上；以及
(c) 在聚合期间或之后使所述亲水性链段交联。
71. 一种制备交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物的方法，所述方法包括：
(a) 使基材缔合型聚合物自由基引发剂与至少一种亲水性单体、能够传播和链转移的单体以及任选的溶剂接触；
(b) 引发至少一种亲水性单体与能够传播和链转移的单体的聚合，以在所述基材缔合型聚合物的至少一个末端上形成亲水性链段；以及
(c) 在聚合期间经由单体链转移使所述亲水性链段交联。
72. 根据权利要求35所述的方法，其中所述接触镜片在所述接触步骤之前未预处理。
73. 根据权利要求35所述的方法，其还包括在适于使第二聚合物与所述嵌段共聚物键合或缔合的条件下，使所述接触镜片与包含所述第二聚合物的第二溶液接触。
74. 根据权利要求73所述的方法，其中所述第二聚合物选自直链的、支化的或交联的聚合物，所述直链的、支化的或交联的聚合物包含能够与所述嵌段共聚物键合或缔合的基团。
75. 根据权利要求74所述的方法，其中所述嵌段共聚物在所述亲水性链段中包含质子提供基团，并且所述第二聚合物包含质子接受基团。
76. 根据权利要求75所述的方法，其中所述第二聚合物选自聚-N-乙烯基吡咯烷酮、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-吡咯烷酮和聚-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、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚-2-乙基-唑啉、肝素多醣、多糖，以及它们的混合物和共聚物。
77. 根据权利要求74所述的方法，其中所述嵌段共聚物在所述亲水性链段中包含质子接受基团，并且所述第二聚合物包含质子提供基团。
78. 根据权利要求74所述的方法，其中所述至少一种第二聚合物以最多约50,000ppm的浓度存在于所述溶液中。
79. 根据权利要求74所述的方法，其中所述至少一种第二聚合物以介于约10ppm和5000ppm之间的浓度存在于所述溶液中。
80. 根据权利要求74所述的方法，其中所述第二接触步骤在介于约6和约8的pH下进行。
81. 根据权利要求1所述的组合物，其中嵌段共聚物具有由下式表示的一级链ζ：
其中
R1选自取代的和未取代的C1-24烷基；
A选自具有6至1,000个重复单元的线性二烷基或二芳基聚硅氧烷和具有2至25个碳原子的亚烷基，所述碳原子可任选地被选自S、O、N、P以及它们的组合的原子取代；
R6为引发自由基聚合的自由基离去基团；
X选自–O-(CO)-、-(CO)O-、-NR8-(CO)-、-(CO)NR8-、-O-、C1-12亚烷基、C1-4亚烷基或直接键；
G为至少一种亲水性单体的聚合残基；
D为包含至少一个反应性基团R’15的聚合残基；
E为包含R15的聚合残基，R15为与另一聚合物链段ζi聚合的交联剂的残基；
α、β、γ为G、D和E的相对摩尔量（以摩尔分数为单位）；
Z选自氢、氯、氟、任选地取代的烷基、任选地取代的芳基、任选地取代的杂环基、任选地取代的烷硫基、任选地取代的烷氧基、任选地取代的烷氧基羰基、任选地取代的芳基氧基羰基(-COOR”)、羧基(-COOH)、任选地取代的酰氧基(-O2CR”)、任选地取代的氨基甲酰基(-CONR”2)、氰基(-CN)、二烷基-或二芳基-膦酸酯基[-P(=O)(OR”)2]、二烷基-或二芳基-亚膦酸酯基[-P(=O)(OR”)2]以及由任何机制形成的聚合物链；
ζi为与一级链ζ交联的另一个一级链；
t为1或大于1的整数；并且p为1或大于1的整数。
82. 根据权利要求81所述的组合物，其中G为选自以下的至少一种亲水性单体的残基：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、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、2-乙基唑啉、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-(二甲基(4-乙烯基苄基)铵基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS)、3-((3-(丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、甲基丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、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。
83. 根据权利要求81所述的组合物，其中G为选自以下的至少一种亲水性单体的残基：N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、(甲基)丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-羟丙基甲基丙烯酰胺、单甲基丙烯酸甘油酯、2-羟乙基丙烯酰胺、双羟乙基丙烯酰胺和2,3-二羟丙基(甲基)丙烯酰胺等，以及它们的混合物。
84. 根据权利要求82或83所述的组合物，其中G还包含选自以下的至少一种带电单体的残基：甲基丙烯酸、丙烯酸、3-丙烯酰胺基丙酸(ACA1)、4-丙烯酰胺基丁酸、5-丙烯酰胺基戊酸(ACA2)、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯基氧基羰基-α-丙氨酸、N-乙烯基氧基羰基-β-丙氨酸(VINAL)、2-乙烯基-4,4-二甲基-2-唑啉-5-酮(VDMO)、反应性磺酸盐，包括2-(丙烯酰胺基)-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)、3-磺丙基(甲基)丙烯酸钾盐、3-磺丙基(甲基)丙烯酸钠盐、双3-磺丙基衣康酸二钠、双3-磺丙基衣康酸二钾、乙烯基磺酸钠盐、乙烯基磺酸盐、苯乙烯磺酸盐、甲基丙烯酸磺乙酯，以及它们的组合。
85. 根据权利要求81所述的组合物，其中G、D和E为下式的重复单元：
其中U选自氢、卤素、可被羟基任选地取代的C1-C4烷基、烷氧基、芳氧基(OR”)、羧基、酰氧基、芳酰氧基(O2CR”)、烷氧基-羰基、芳氧基-羰基(CO2R”)，以及它们的组合；
V选自氢、R”、CO2H、CO2R”、COR”、CN、CONH2、CONHR”、CONR”2、O2CR”、OR”和卤素；环状的N-乙烯基酰胺和无环的N-乙烯基酰胺以及它们的组合；
R”独立地选自任选地取代的C1-C18烷基、C2-C18烯基、芳基、杂环基、烷芳基，其中所述取代基独立地选自：环氧基、羟基、烷氧基、酰基、酰氧基、羧基和羧酸酯基、磺酸和磺酸酯基、烷氧基-或芳氧基-羰基、异氰酸酯基、氰基、甲硅烷基、卤素和二烷基氨基；磷酸；
R15为包含在两个ζ-链之间的交联的任何含碳结构，并且来源于R'15；并且
R’15为包含能够与其它ζ-链形成共价键、离子键或氢键的至少一个基团的任何含碳结构。
86. 根据权利要求85所述的组合物，其中
R1选自取代的和未取代的C1-10烷基；
A选自具有6至200个的线性二烷基或二芳基聚硅氧烷；
R6选自二价基团，所述二价基团选自任选地取代的亚烷基；任选地取代的饱和的、不饱和的或芳族碳环或杂环；任选地取代的烷硫基；任选地取代的烷氧基；或任选地取代的二烷基氨基；
U选自H、甲基；
R”选自甲基、吡咯烷酮基、-N-(CH3)2、-N(CH3)-COCH3（N-乙烯基乙酰胺）、–CH2CH2-COOH、–CH2CH2CH2-COOH、–CH2CH2CH2CH2-COOH、-(CH3)2-CH2-SO3H、-(CH3)2-CH2-CO2H、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2，以及它们的组合；并且
R'15包含一个或多个不饱和键。
87. 根据权利要求85所述的组合物，其中
R1选自取代的或未取代的C1-6烷基基团；
A选自具有6-20个重复单元的线性二烷基或二芳基聚硅氧烷；
R6选自任选地取代的苄基、任选地取代的苯基、醋酸酯、任选地取代的丙酸酯、4-氰戊酸酯或异丁酯官能团；
V选自-N-(CH3)2。
88. 根据权利要求81所述的组合物，其中Z包含可转换官能团
。
89. 根据权利要求1所述的组合物，其中嵌段共聚物具有由下式表示的一级链ζ：
其中
R1选自取代的和未取代的C1-24烷基；
A选自具有6-1,000个重复单元的线性二烷基或二芳基聚硅氧烷和具有2至25个碳原子的亚烷基，所述碳原子可任选地被选自S、O、N、P以及它们的组合的原子取代；
R6为引发自由基聚合的自由基离去基团；
X选自–O-(CO)-、-(CO)O-、-NR8-(CO)-、-(CO)NR8-、-O-、C1-12亚烷基、C1-4亚烷基或直接键；
G为至少一种亲水性单体的聚合残基；
D为包含至少一个反应性基团R’15的聚合残基；
E为包含R15的聚合残基，R15为与另一聚合物链段ζi聚合的交联剂的残基；
R24为能够控制聚合的任何剂；
α、β、γ为G、D和E的相对摩尔量（以摩尔分数为单位）；并且
t为1或大于1的整数；并且p为1或大于1的整数。
90. 根据权利要求89所述的组合物，其中R24选自单价RAFT剂、ATRP剂、TERP剂和NMP剂。
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