CN104364070B - 含氮杂环丁烷鎓的共聚物及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含氮杂环丁烷鎓的共聚物和乙烯类单体以及它们在硅酮水凝胶接触透镜上形成非硅酮水凝胶涂层的用途。

Description

含氮杂环丁烷鎓的共聚物及其用途
本发明一般性地涉及适于以具有成本效率和时间效率的方式将水凝胶涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体和共聚物。另外，本发明提供了眼用透镜产品。
背景
软硅酮水凝胶接触透镜由于其高氧透过率和舒适性而变得日益流行。但是，硅酮水凝胶材料通常具有这样的表面或其表面上的至少一部分面积：是疏水性(不可润湿)的且易于吸附来自眼睛环境的脂质或蛋白质并可附着于眼睛上。因此，硅酮水凝胶接触透镜通常需要表面改性。
改进相对疏水性接触透镜材料的亲水性的已知方式是通过使用等离子体处理，例如市售透镜如Focus NIGHT&DAYTM和O2OPTIXTM(CIBA VISION)和PUREVISIONTM(Bausch&Lomb)在其制造方法中使用该方式。等离子体涂层，例如可在Focus NIGHT&DAYTM中发现的那些的优点是它的耐久性、相对高亲水性/润湿性，和对脂质和蛋白质沉积和吸附的低敏感性。但是，硅酮水凝胶接触透镜的等离子体处理可能不是成本有效的，因为通常在等离子体处理以前必须将预形成的接触透镜干燥，以及因为与等离子体处理设备有关的相对高资本投资。
提出和/或使用了各种其它方式来改进硅酮水凝胶接触透镜的表面亲水性。这类其它方式的实例包括将润湿剂(亲水性聚合物)并入用于制备硅酮水凝胶接触透镜的透镜配制剂中(参见例如美国专利Nos.6367929、6822016、7052131和7249848)；逐层(LbL)聚阴离子材料沉积技术(参见例如美国专利Nos.6451871；6719929；6793973；6884457；6896926；6926965；6940580；和7297725，以及美国专利申请公开Nos.2007/0229758A1；2008/0174035A1和2008/0152800A1)；共有未决美国专利申请公开Nos.2008/0226922 A1和2009/0186229 A1中提出了接触透镜上LbL涂层的交联；以及亲水性聚合物根据各种机制于接触透镜上的附着(参见例如美国专利No.6099122、6436481、6440571、6447920、6465056、6521352、6586038、6623747、6730366、6734321、6835410、6878399、6923978、6440571和6500481，美国专利申请公开Nos.2009/0145086A1、2009/0145091A1、2008/0142038A1和2007/0122540A1)。尽管那些技术可用于使硅酮水凝胶材料可润湿，但那些技术中存在一些缺点。例如，润湿剂可能赋予所得透镜浊度，这是因为它们与透镜配制剂中的其它硅氧烷组分不相容，且不能提供对于延长佩戴目的而言的耐久亲水性表面。LbL涂层不能与等离子体涂层一样耐久，且可能具有相对高的表面电荷密度；其可干扰接触透镜清洗和消毒溶液。交联的LbL涂层可具有比起初LbL涂层(交联以前)更差的亲水性和/或润湿剂，且仍具有相对高的表面电荷密度。另外，它们对于大规模生产环境中实施而言可能不是成本有效和/或时间有效的，因为它们通常需要相对长的时间和/或涉及费力的多个步骤以得到亲水性涂层。
目前，美国专利申请公开No.2012/0026457 A1(通过引用将其全部内容并入本文)中描述了将非硅酮水凝胶涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上的新的成本有效的方式。该出版物中报道了衍生自聚酰胺基胺表氯醇(PAE)的部分交联亲水性聚合物材料和润湿剂用于在接触透镜上形成非硅酮水凝胶涂层。尽管该新方式可提供其上具有耐久亲水性涂层的硅酮水凝胶接触透镜，它的适用性和优点可能由于部分交联亲水性聚合物材料的亲水性水平和/或反应性官能团含量的多样性和可控性缺乏而受限。
因此，仍需要用于将非硅酮水凝胶涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上的具有所需亲水性水平和/或官能团含量的反应性共聚物。
发明概述
第一方面，本发明提供含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体。
第二方面，本发明提供含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其包含衍生自至少一种本发明含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元和衍生自至少一种乙烯类单体的单体单元，所述乙烯类单体选自含羧基乙烯类单体、含氨基乙烯类单体、疏水性乙烯类单体及其组合。
第三方面，本发明提供制备各自其上具有交联的亲水涂层的经涂覆硅酮水凝胶接触透镜的方法，本发明方法包括步骤：(a)得到硅酮水凝胶接触透镜；(b)将锚定聚合物底涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上，其中锚定聚合物为含羧基乙烯类单体的均聚物或共聚物和/或本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物；和(c)将硅酮水凝胶接触透镜在水溶液中在包含氮杂环丁烷鎓、羧基、氨基和/或硫羟基团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热至约40℃至约140℃的温度并在该温度加热足以引发一个氮杂环丁烷鎓基团与一个氨基或羧基之间的分子间和分子内的交联反应的时间，由此在硅酮水凝胶接触透镜上形成耐久非硅酮水凝胶涂层，条件是锚定聚合物和水溶性可热交联的亲水性聚合物材料中的至少一种包含氮杂环丁烷鎓基团。
第四方面，本发明提供制备各自其上具有交联的亲水涂层的硅酮水凝胶接触透镜的方法，本发明方法包括步骤：(a)由包含本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物的透镜形成组合物得到硅酮水凝胶接触透镜；(b)将硅酮水凝胶接触透镜在水溶液中在包含氮杂环丁烷鎓、羧基、氨基和/或硫羟基团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热至约40℃至约140℃的温度并在该温度加热足以引发一个氮杂环丁烷鎓基团与一个氨基或羧基之间的分子间和分子内的交联反应的时间，由此在硅酮水凝胶接触透镜上形成耐久非硅酮水凝胶涂层。
第五方面，本发明提供其上包含非硅酮水凝胶涂层的硅酮水凝胶接触透镜，其中非硅酮水凝胶涂层通过热引发可热交联的亲水性聚合物材料的分子间和分子内交联而得到，所述可热交联的亲水性聚合物材料包含衍生自至少一种含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元、衍生自具有氨基或羧基的乙烯类单体的反应性单体单元，和衍生自亲水性乙烯类单体的亲水性单体单元，其中硅酮水凝胶接触透镜具有至少约40barrers的氧透过率、通过约100°或更小的水接触角表征的表面润湿性和通过经得住手指摩擦试验表征的良好涂层耐久性。
第六方面，本发明提供包含灭菌且密封的透镜包装的眼用产品，其中透镜包装包含：压热处理后的透镜包装溶液和浸入其中的即用硅酮水凝胶接触透镜，其中即用硅酮水凝胶接触透镜包含交联的亲水涂层，该涂层通过将具有在初始硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或表面附近的氨基和/或羧基的初始硅酮水凝胶接触透镜在包含水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的压热处理前包装溶液中压热处理而得到，所述水溶性可热交联的亲水性聚合物材料包含0.001％至约25摩尔％的衍生自至少一种含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元，其中该亲水性聚合物材料通过各自在硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或表面附近的一个氨基或羧基与该亲水性聚合物材料的一个氮杂环丁烷鎓基团之间形成的第二共价连接键共价连接在硅酮水凝胶接触透镜上，其中压热处理后的包装溶液包含足以保持约6.0至约8.5的pH的量的至少一种缓冲剂，以及包含亲水性聚合物材料的水解产物，且具有约200至约450毫渗透分子(mOsm)的张力和约1厘泊至约10厘泊的粘度。
本发明的这些和其它方面由本发明优选实施方案的以下描述获悉。详细描述仅为对本发明的说明，不限制本发明范围，本发明范围由所附权利要求书及其等同方案限定。对本领域技术人员显然的，可在不偏离本公开内容的新概念的精神和范围的情况下进行本发明的许多变化和改进。
附图简要说明
图1显示各种接触透镜的聚六亚甲基双胍(PHMB)吸收和释放。
本发明实施方案的详细描述
除非另外定义，本文所用所有技术和科学术语具有与本发明所属的领域中技术人员通常理解相同的含义。一般而言，本文所用命名和实验室程序是熟知的且是本领域中常用的。常规方法用于这些程序，例如本领域中提供的那些和各种一般参考文献。如果术语以单数提供，则发明人还考虑了该术语的复数。本文所用命名和下文所述实验室程序为本领域中熟知且常用的那些。另外，除非上下文中另外明确指出，说明书(包括所附权利要求书)中对单数形式的提及，例如“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括复数，且对特定数值的提及至少包括该特定值。本文所用“约”意指由“约”限制的数包含所提及的数加上或减去该提及数的1-10％。
“硅酮水凝胶接触透镜”是指包含硅酮水凝胶材料的接触透镜。“硅酮水凝胶”是指交联的含酮聚合物材料，其在完全水合时可吸收至少10重量％水，并通过包含至少一种含硅酮乙烯类单体或至少一种含硅酮乙烯类大分子单体或至少一种具有烯键式不饱和基团的含硅酮预聚物的可聚合物组合物共聚而得到。
如本申请中所用，术语“水凝胶”或“水凝胶材料”是指不溶于水且可在完全水合时在其聚合物基体内包含至少10重量％水的交联的聚合物材料。
如本申请中所用，术语“非硅酮水凝胶”是指理论上不含硅的水凝胶。
如文所用，“乙烯类单体”是指具有一个唯一的烯键式不饱和基团并可光化或热聚合的化合物。
术语“烯属不饱和基团”或“烯键式不饱和基团”以宽泛的含义用于本文中并意欲包括任何含有至少一个>C＝C<基团的基团。示例性烯键式不饱和基团包括但不限于(甲基)丙烯酰基：甲基丙烯酰基(和/或)、烯丙基、乙烯基苯乙烯基或其它含C＝C基团。
术语“(甲基)丙烯酰胺”是指甲基丙烯酰胺和/或丙烯酰胺。
术语“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。
如本文所用，“亲水性乙烯类单体”是指，形成均聚物时，通常得到水溶性或可吸收至少10重量％水的聚合物的乙烯类单体。
如文所用，“疏水性乙烯类单体”是指，形成均聚物时，通常得到不溶于水并可吸收小于10重量％水的聚合物的乙烯类单体。
如本申请中所用术语“大分子单体”或“预聚物”是指含有两个或更多个烯键式不饱和基团的中和高分子量化合物或聚合物。中和高分子量通常意指大于700道尔顿的平均分子量。
如本申请中所用术语“交联剂”是指具有至少两个烯键式不饱和基团的化合物。“交联剂”是指分子量为约700道尔顿或更小的交联剂。
如本申请中所用术语“聚合物”意指通过使一种或多种单体或大分子单体或预聚物聚合/交联形成的材料。
如本申请中所用术语聚合物材料(包括单体或大分子单体材料)的“分子量”是指重均分子量，除非另外具体指出或除非另外指出试验条件。
如本申请中所用术语“氨基”是指式–NHR’的伯或仲氨基，其中R’为氢或C1-C20未取代或取代的线性或支化烷基，除非另外具体指出。
术语“含羧基乙烯类单体”是指具有羧基(–COOH)的乙烯类单体。
术语“含氨基乙烯类单体”是指具有氨基的乙烯类单体。
术语“氮杂环丁烷鎓”是指的带正电的三价基团，其中T1、T2和T3为直接键。
术语“磷酰胆碱”是指的两性离子基团，其中n为1-5的整数，且R1、R2和R3相互独立地为C1-C8烷基或C1-C8羟基烷基。
术语“二氢噁唑酮”是指式的单价基团，其中p为0或1；T4和T5相互独立地为具有1-14个碳原子的烷基、具有3-14个碳原子的环烷基、具有5-12个环原子的芳基、具有6-26个碳和0-3个硫、氮和/或氧原子的芳烃基，或者T4和T5与它们连接的碳一起可形成包含5-8个环原子的碳环。
如本申请中所用术语“非反应性亲水性乙烯类单体”是指不含羧基或氨基的亲水性乙烯类单体。
术语“聚硅氧烷链段”是指具有式的二价基团，其中R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11相互独立地为C1-C10烷基、C1-C4烷基-或C1-C4烷氧基取代的苯基、C1-C10氟代烷基、C1-C10氟代醚、C6-C18芳基，–alk–(OC2H4)n1–OR9，其中alk为C1-C6亚烷基二价基团，R9为H或C1-C4烷基，且n1为1-10的整数，m1和m2相互独立地为0-50的整数，且(m1+m2)为1-100。
就聚合物而言的术语“水溶性”意指聚合物可溶于水中至足以在室温(例如约22℃至约28℃)下形成浓度为约0.05％至约30重量％的聚合物水溶液的程度。
“水接触角”是指平均水接触角(即通过座滴法(Sessile Drop method)测定的接触角)，其通过至少3个单独接触透镜的接触角测量求平均值而得到。
就硅酮水凝胶接触透镜上的涂层而言的术语“完整性”意欲描述接触透镜在如实施例1中所述的苏丹黑染色试验中可被苏丹黑染色的程度。硅酮水凝胶接触透镜上的涂层的良好完整性意指接触透镜实际上没有苏丹黑染色。
就硅酮水凝胶接触透镜上的涂层而言的术语“耐久性”意欲描述硅酮水凝胶接触透镜上的涂层经得住手指摩擦试验。
如本文所用，就接触透镜上的涂层的“经得住手指摩擦试验”或“经得住耐久性试验”意指在根据实施例1中所述的程序手指摩擦透镜以后，手指摩擦的透镜上的水接触角仍为约100°或更小，优选约90°或更小，更优选约80°或更小，最优选约70°或更小。
材料的固有“氧透过率”Dk为氧气穿过材料的速率。如本申请中所用，就水凝胶(硅酮或非硅酮)或接触透镜而言的术语“氧透过率(Dk)”意指测量的氧透过率(Dk)，其根据2012/0026457 A1(通过引用将其全部内容并入本文中)的实施例1中所述程序对由边界层效应导致的氧气通量的表面耐性校正。氧透过率惯常地以Barrer单位表示，其中“barrer”定义为[(cm3氧)(mm)/(cm2)(sec)(mm Hg)]×10-10。
透镜或材料的“输氧率(oxygen transmissibility)”Dk/t为氧气在测量的面积上通过平均厚度为t[以mm为单位]的具体透镜或材料的速率。输氧率惯例地以Barrer/mm单位表示，其中“barrer/mm”定义为[(cm3氧)/(cm2)(sec)(mm Hg)]×10-9。
透过透镜的“离子渗透率”与Ionoflux扩散系数相关。通过应用如下菲克定律测定Ionoflux扩散系数：
D＝-n’/(A×dc/dx)
其中n’＝离子传输速率[mol/min]；A＝暴露的透镜面积[mm2]；dc＝浓度差[mol/L]；dx＝透镜厚度[mm]。
如本文所用，“眼用相容”是指可与眼睛环境密切接触长时间而不显著损害眼睛环境且不具有显著使用者不适的材料或材料的表面。
就用于消毒或储存接触透镜的包装溶液而言的术语“眼用安全”意指储存在该溶液中的接触透镜在压热处理以后无冲洗而直接置于眼睛上是安全的，且该溶液是安全的并对通过接触透镜与眼睛的每日接触而言是足够舒适的。压热处理以后的眼用安全包装溶液具有与眼睛相容的张力和pH且基本不含根据国际ISO标准和美国FDA规定的眼睛刺激或眼睛细胞毒性材料。
“有机基溶液”是指为由有机基溶剂和溶于有机基溶剂中的一种或多种溶质组成的均匀混合物的溶液。有机基涂覆溶液指溶液中包含至少一种聚合物涂覆材料作为溶质的有机基溶液。
“有机基溶剂”意欲描述由一种或多种有机溶剂和任选相对于溶剂体系的重量约40％或更少，优选约30％或更少，更优选约20％或更少，甚至更优选约10％或更少，特别是约5重量％或更少的水组成的溶剂体系。
总体上，本发明涉及含氮杂环丁烷鎓的共聚物和它们在硅酮水凝胶(SiHy)接触透镜上形成非硅酮水凝胶涂层的用途。本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物可调至具有所需程度的亲水性/疏水性和/或氮杂环丁烷鎓含量。这类含氮杂环丁烷鎓的共聚物可作为锚定聚合物和/或反应性亲水性聚合物用于形成水凝胶涂层，所述水凝胶涂层的形成根据如方案I所示的涉及氮杂环丁烷鎓基团的热引发反应机制进行。
方案I
其中T1、T2和T3相互独立地为直接键；X1为–S–、–OC(＝O)–、–O–或–NR’–，其中R’为氢、C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基；T6为聚合物链或者C1-C20烷基未取代或取代、线性或支化烷基。该反应可在透镜包装中在压热处理(即将具有在包装溶液中的透镜的透镜包装在压力下在约118℃至约125℃加热约20-40分钟)期间方便且直接地进行，所述压热处理为接触透镜工业中常用的灭菌方法。
一方面，本发明提供一类式(1)的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体：
其中：R”为氢或甲基；T7和T8相互独立地为C1-C14烷基；Y1、Y2和Y3相互独立地为选自如下的连接键：直接键、–O–、–NR’–、–C(O)–NR’–、–NR’–C(O)–、–O–C(O)–NH–、–NH–C(O)–O–、–NR’–C(O)–NH–、–NH–C(O)–NR’–、–C(O)–O–、–O–C(O)–、–NH–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–NH–、–O–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–O–、–O–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–NH–和–NH–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–O–；R’为氢，C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基；Z0为线性或支化C2-C12亚烷基二价基团或者其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C5-C45脂环族或脂族-脂环族二价基团，R’如上文所定义；Z1、Z2和Z3相互独立地为直接键，其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C1-C20未取代或取代、线性或支化亚烷基二价基团，C1–C7亚烷氧基C1–C7亚烷基二价基团，–(CH(R”)CH2O)r1–CH(R”)CH2–二价基团，其中R”如上文所定义且r1为1-20的整数，未取代亚苯基二价基团，C1-C4烷基或C1-C4烷氧基取代的亚苯基二价基团，或C7-C12亚芳烷基二价基团，其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C5-C45脂环族或脂族-脂环族二价基团，C6-C24芳族或芳脂族二价基团，或其组合。
本发明的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体可根据两步法制备。在第一步骤中，可使二烷基胺(HNT7T8)与表氯醇反应，形成式的氮杂环丁烷鎓化合物，其中T7和T8相互独立地为C1-C14烷基。第二步骤中，使所得氮杂环丁烷鎓化合物在不存在偶联剂下与烯键式官能化乙烯类单体在已知的一个羟基与一个其它官能团(酰卤基团、酸酐基团、环氧基团、异氰酸酯基团、氮杂环丙烷基团或二氢噁唑酮基团)之间的偶联反应条件下反应，所述烯键式官能化乙烯类单体选自(甲基)丙烯酰卤(酰氯、酰溴或酰碘)、(甲基)丙烯酸酐、马来酸酐、含环氧的乙烯类单体、(甲基)丙烯酸C2-C6异氰酸酯基烷基酯、含氮杂环丙烷的乙烯类单体和含二氢噁唑酮的乙烯类单体。或者，使所得氮杂环丁烷鎓化合物在偶联剂(例如二异氰酸酯化合物、二酰卤化合物、二-二氢噁唑酮化合物或二-环氧化合物)的存在下与烯键式官能化乙烯类单体在已知的偶联反应条件下反应，所述烯键式官能化乙烯类单体选自(甲基)丙烯酸C2-C6羟基烷基酯、C2-C6羟基烷基(甲基)丙烯酰胺、烯丙醇、烯丙基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯、乙烯基胺、氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺、丙烯酸和C1-C4烷基丙烯酸(例如甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、丁基丙烯酸)。
“偶联反应”意欲描述一对匹配官能团之间在存在或不存在偶联剂下在本领域技术人员熟知的各种反应条件如氧化-还原条件、脱水缩合条件、加成条件、取代(或置换)条件、迪尔斯阿尔德反应条件、阳离子交联条件、开环条件、环氧硬化条件及其组合条件下形成共价键或连接键的任何反应。下面给出一对共反应性官能团之间在各种反应条件下的偶联反应的非限制性实例用于说明。例如，羟基与酰氯或酰溴基团或者与酸酐基团反应形成酯连接键(–C(O)–O–)；羟基与异氰酸酯反应形成氨基甲酸酯连接键；羟基与环氧或氮杂环丙烷反应形成含有OH或NH2的醚连接键(–CH(OH)–CH2–O–或–CH(NH2)–CH2–O–)；羟基与二氢噁唑酮基团在催化剂的存在下反应形成酰胺基亚烷基羧基连接键(–OC(O)–(CH2)p–CT4T5–C(O)–NH–)；氨基与醛基团反应形成席夫碱，所述席夫碱可进一步被还原；氨基–NHR’与酰氯或酰溴基团或者与酸酐基团反应形成酰胺连接键(-CO-NR’-)；氨基–NHR’与异氰酸酯基团反应形成脲连接键(-NR”-C(O)-NH-)；氨基–NHR’与环氧或氮杂环丙烷基团反应形成含有OH或NH2的胺键((–CH(OH)–CH2–NR’–或–CH(NH2)–CH2–NR’–)；氨基–NHR’与二氢噁唑酮基团反应(开环)形成亚烷基-二酰胺连接键(–C(O)NR’–(CH2)p–CT4T5–C(O)–NH–)；氨基–NHR’与羧酸基团在偶联剂—碳二亚胺(例如1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)、N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)、1-环己基-3-(2-吗啉乙基)碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺或其混合物)的存在下反应形成酰胺连接键；羧基与环氧反应形成酯连接键。
任何合适的C4-C24二异氰酸酯可用于本发明中。优选的二异氰酸酯的实例包括但不限于异佛尔酮二异氰酸酯、六甲基-1,6-二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4-亚苯基4,4'-联苯二异氰酸酯、1,3-双-(4,4'-异氰酸甲酯基)环己烷、环己烷二异氰酸酯及其组合。
任何合适的二酰卤可用于本发明中，优选的二酰卤的实例包括但不限于富马酰氯、辛二酰氯、丁二酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、癸二酰氯、己二酰氯、三甲基己二酰氯、壬二酰氯、十二烷二酰氯、琥珀酰氯、戊二酰氯、草酰氯、二聚酸酰氯及其组合。
任何合适的二-环氧化合物可用于本发明中。优选的二-环氧化合物的实例为新戊二醇二缩水甘油基醚、1,4-丁二醇二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、二甘醇二缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、二丙二醇二缩水甘油基醚及其组合。这类二-环氧化合物为市售的(例如来自Nagase ChemteX Corporation的那些DENACOL系列二-环氧化合物)。
任何合适的C10-C24二-二氢噁唑酮化合物可用于本发明中。这类二-二氢噁唑酮化合物的实例为美国专利No.4,485,236(通过引用将其全部内容并入本文)中所述的那些。
含氮杂环丙烷的乙烯类单体的优选实例包括但不限于(甲基)丙烯酸3-(1-氮杂环丙烷基)丙酯、(甲基)丙烯酸4-(1-氮杂环丙烷基)丁酯、(甲基)丙烯酸6-(1-氮杂环丙烷基)己酯和(甲基)丙烯酸8-(1-氮杂环丙烷基)辛酯。
含环氧的乙烯类单体的优选实例包括但不限于(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、乙烯基缩水甘油基醚和烯丙基缩水甘油基醚。
含二氢噁唑酮的乙烯类单体的优选实例包括但不限于2-乙烯基-4,4-二甲基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4,4-二甲基-1,3-唑啉-5-酮、2-乙烯基-4-甲基-4-乙基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4-甲基-4-丁基-1,3-唑啉-5-酮、2-乙烯基-4,4-二丁基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4-甲基-4-十二烷基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4,4-二苯基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4,4-五亚甲基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4,4-四亚甲基-1,3-唑啉-5-酮、2-乙烯基-4,4-二乙基-1,3-唑啉-5-酮、2-乙烯基-4-甲基-4-壬基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4-甲基-4-苯基-1,3-唑啉-5-酮、2-异丙烯基-4-甲基-4-苄基-1,3-唑啉-5-酮、2-乙烯基-4,4-五亚甲基-1,3-唑啉-5-酮和2-乙烯基-4,4-二甲基-1,3-唑啉-6-酮(其中2-乙烯基-4,4-二甲基-1,3-唑啉-5-酮(VDMO)和2-异丙烯基-4,4-二甲基-1,3-唑啉-5-酮(IPDMO)为优选的含二氢噁唑酮的乙烯类单体)。
上述偶联反应的反应条件教导于教科书中且是本领域技术人员熟知的。
本发明的这一方面还涉及由式(2)表示的另一类本发明的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体：
其中：p1、p2和p3相互独立地为0或1；R”为氢或甲基；Y4为选自如下的连接键：直接键、–O–、–NR’–、–C(O)–NR’–、–NR’–C(O)–、–O–C(O)–NH–、–NH–C(O)–O–、–NR’–C(O)–NH–、–NH–C(O)–NR’–、–C(O)–O–、–O–C(O)–，R’为氢，C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基；Z4为直接键，其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C1-C20未取代或取代、线性或支化亚烷基二价基团，C1–C7亚烷氧基C1–C7亚烷基二价基团，或者–(CH(R”)CH2O)r1–CH(R”)CH2–二价基团，其中R”如上文所定义且r1为1-20的整数；且Z5为C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基，–(CH2)r2–O–(CH2CH2O)r1–Z6，其中r1如上文所定义，r2为0或1-7的整数，且Z6为C1-C5烷基。
这类含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体可通过表氯醇与具有仲胺基团(–NH–)的乙烯类单体在本领域技术人员已知的反应条件下直接反应而制备。乙烯类单体的实例包括但不限于：N-烯丙基C1-C12烷胺(例如N-乙基-2-甲基烯丙胺、N-乙基烯丙胺、N-烯丙基甲胺、N-烯丙基-1-戊胺、N-烯丙基-2-甲基-1-戊胺、N-烯丙基-2,3-二甲基-1-戊胺、N-烯丙基-1-己胺、N-烯丙基-2-甲基-1-己胺、N-烯丙基-1-庚胺、N-烯丙基-1-辛胺、N-烯丙基-1-癸胺、N-烯丙基-1-十二烷胺)；含有仲胺的乙烯类单体，其通过在本领域技术人员熟知的偶联反应条件下使具有唯一一个环氧基团的环氧化合物(例如1,2-环氧C3-C12烷烃或单环氧封端聚乙二醇)与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺反应，或者使C1-C12烷胺或氨基-C2-C12链烷醇与含环氧基团的乙烯类单体(例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、乙烯基缩水甘油基醚或烯丙基缩水甘油基醚)反应而得到。
本发明的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体可特别用于制备适于在SiHy接触透镜上形成非硅酮水凝胶涂层和/或在SiHy接触透镜上形成锚定底涂层的共聚物。
另一方面，本发明提供含氮杂环丁烷鎓的共聚物，该共聚物包含衍生自至少一种具有氮杂环丁烷鎓基团的乙烯类单体(优选衍生自如上所述式(1)或(2)的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体)的含氮杂环丁烷鎓单体单元和衍生自至少一种选自含羧基乙烯类单体、含氨基乙烯类单体、疏水性乙烯类单体及其组合的乙烯类单体的单体单元。
优选的含羧基乙烯类单体的实例包括但不限于丙烯酸、C1-C4烷基丙烯酸(例如甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、丁基丙烯酸)、N,N-2-丙烯酰氨基羟基乙酸、β甲基-丙烯酸(巴豆酸)、α-苯基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、当归酸、肉桂酸、1-羧基-4-苯基丁二烯-1,3、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸及其组合。
优选的含氨基乙烯类单体的实例包括(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺(例如N-乙基-2-甲基烯丙胺、N-乙基烯丙胺、N-烯丙基甲胺、N-烯丙基-1-戊胺、N-烯丙基-2-甲基-1-戊胺、N-烯丙基-2,3-二甲基-1-戊胺、N-烯丙基-1-己胺、N-烯丙基-2-甲基-1-己胺、N-烯丙基-1-庚胺、N-烯丙基-1-辛胺、N-烯丙基-1-癸胺、N-烯丙基-1-十二胺)，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物(例如1,2-环氧C3-C12烷烃或单环氧封端聚乙二醇)与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体(例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、乙烯基缩水甘油基醚或烯丙基缩水甘油基醚)的偶联反应产物，及其组合。
优选的疏水性乙烯类单体的实例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸2-乙基己酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、苯乙烯、氯丁二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、1-丁烯、丁二烯、甲基丙烯腈、乙烯基甲苯、乙烯基乙基醚、全氟己基乙基-硫代羰基-氨基乙基-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、含硅氧烷乙烯类单体、含聚硅氧烷乙烯类单体(具有约3至约40个硅原子)，及其组合。
优选的含硅氧烷乙烯类单体的实例包括N-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基]-(甲基)丙烯酰胺、N-[三(二甲基丙基-甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基](甲基)丙烯酰胺、N-[三(二甲基苯基甲硅烷氧基)-甲硅烷基丙基](甲基)丙烯酰胺、N-[三(二甲基乙基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基](甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟基-3-(3-(双(三甲基-甲硅烷氧基)甲基甲硅烷基)丙氧基)丙基)-2-甲基丙烯酰胺、N-(2-羟基-3-(3-(双(三甲基-甲硅烷氧基)甲基甲硅烷基)丙氧基)丙基)丙烯酰胺、N,N-双[2-羟基-3-(3-(双(三甲基甲硅烷氧基)甲基甲硅烷基)丙氧基)丙基]-2-甲基丙烯酰胺、N,N-双[2-羟基-3-(3-(双(三甲基-甲硅烷氧基)甲基甲硅烷基)丙氧基)丙基]丙烯酰胺、N-(2-羟基-3-(3-(三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基)-丙氧基)丙基)-2-甲基丙烯酰胺、N-(2-羟基-3-(3-(三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基)丙氧基)-丙基)丙烯酰胺、N,N-双[2-羟基-3-(3-(三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基)丙氧基)丙基]-2-甲基丙烯酰胺、N,N-双[2-羟基-3-(3-(三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基)丙氧基)丙基]丙烯酰胺、N-[2-羟基-3-(3-(叔丁基二甲基甲硅烷基)丙氧基)丙基]-2-甲基丙烯酰胺、N-[2-羟基-3-(3-(叔丁基二甲基甲硅烷基)丙氧基)丙基]丙烯酰胺、N,N-双[2-羟基-3-(3-(叔丁基二甲基甲硅烷基)-丙氧基)丙基]-2-甲基丙烯酰胺、N,N-双[2-羟基-3-(3-(叔丁基二甲基甲硅烷基)丙氧基)-丙基]丙烯酰胺、3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷、甲基丙烯酸三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基酯(TRIS)、(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)、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基-2-(2-羟基乙氧基)-丙氧基)丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、N-2-甲基丙烯酰氧基乙基-O-(甲基-双-三甲基甲硅烷氧基-3-丙基)甲硅烷基氨基甲酸酯、3-(三甲基甲硅烷基)-丙基乙烯基碳酸酯、3-(乙烯氧基羰硫基)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]丙基乙烯基氨基甲酸酯、3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯、3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基碳酸酯、叔丁基二甲基-甲硅烷氧基乙基乙烯基碳酸酯、三甲基甲硅烷基乙基乙烯基碳酸酯、三甲基甲硅烷基甲基乙烯基碳酸酯及其组合。
“含聚硅氧烷乙烯类单体”是指包含唯一一个烯键式不饱和基团和至少一个聚(二-C1-C6烷基取代硅氧烷)链段的乙烯类单体。优选的具有约3至约40个硅原子的含聚硅氧烷乙烯类单体的实例包括具有各种分子量的单-(甲基)丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷(例如单-3-甲基丙烯酰氧基丙基封端的、单-C1-C4烷基封端的聚二甲基硅氧烷，或者单-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基封端的、单-C1-C4烷基封端的聚二甲基硅氧烷)、单-乙烯基-封端的聚二甲基硅氧烷、单-(甲基)丙烯酰胺-封端的聚二甲基硅氧烷、单-乙烯基氨基甲酸酯-封端的聚二甲基硅氧烷、单-乙烯基碳酸酯-封端的聚二甲基硅氧烷，及其组合。或者，单烯键式官能化聚硅氧烷可通过如上所述单官能化聚硅氧烷(即具有唯一一个末端官能团，例如-NH2、-OH、-COOH、环氧基团、卤素等)的烯键式官能化得到。合适的单官能化聚硅氧烷例如由Aldrich，ABCR GmbH&Co.，Fluorochem，或Gelest，Inc，Morrisville，PA市售。
据报道，聚丙烯酸的氢离解常数(pKa)为约4.0，聚甲基丙烯酸为约5.3，聚乙基丙烯酸为约6.3，聚丙基丙烯酸为约6.7，聚丁基丙烯酸为约7.4(参见H.Dong，J.Phys.Chem.A112(49)：12687-12694(2008)；F.Mitsuko，R.Grubbs，和J.D.Baldeschwieler，J.ColloidInterface Sci.185：210-216(1997)；S.J.Grainger和E.H.El-Sayed，Biologically-Responsive Hybrid Biomaterials：A Reference for Material Scientists andBioengineers，E.Jabbari et A.Khademhosseini，Eds.，Boston，MA：Artech Publishing(2010)，第7章，第171-190页)。由于pKa的差别，那些聚合物的羧基在中性pH下的电离程度可明显不同，并可具有对存在于透镜护理液中的带正电抗菌剂(例如PHMB、aldox、POLYQUAD等)的不同吸收水平。认为，如果用于SiHy接触透镜上的涂层的含氮杂环丁烷鎓聚合物主要由甲基丙烯酸或乙基丙烯酸组成，则可使存在于透镜护理液中的那些带正电抗菌剂的吸收最小化。
在一个优选实施方案中，本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物优选包含：衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元；和衍生自含羧基乙烯类单体(优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸，及其组合，更优选选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合，甚至更优选衍生自甲基丙烯酸)的含羧基单体单元；和任选的，衍生自至少一种含氨基乙烯类单体[优选选自(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺(例如N-乙基-2-甲基烯丙胺、N-乙基烯丙胺、N-烯丙基甲胺、N-烯丙基-1-戊胺、N-烯丙基-2-甲基-1-戊胺、N-烯丙基-2,3-二甲基-1-戊胺、N-烯丙基-1-己胺、N-烯丙基-2-甲基-1-己胺、N-烯丙基-1-庚胺、N-烯丙基-1-辛胺、N-烯丙基-1-癸胺、N-烯丙基-1-十二胺)，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物(例如1,2-环氧C3-C12烷烃或单环氧封端聚乙二醇)与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体(例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、乙烯基缩水甘油基醚或烯丙基缩水甘油基醚)的偶联反应产物，及其组合]的含氨基单体单元。
在另一优选实施方案中，本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物优选包含：衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元；衍生自含羧基乙烯类单体的含羧基单体单元，所述含羧基乙烯类单体优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸及其组合(更优选选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合，甚至更优选衍生自甲基丙烯酸)；和衍生自至少一种疏水性乙烯类单体(优选选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸2-乙基己酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、苯乙烯、氯丁二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、1-丁烯、丁二烯、甲基丙烯腈、乙烯基甲苯、乙烯基乙基醚、全氟己基乙基-硫代-羰基-氨基乙基-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、含硅氧烷乙烯类单体、具有约3至约40个硅原子的含聚硅氧烷乙烯类单体及其组合，更优选选自至少一种含硅氧烷乙烯类单体、至少一种含聚硅氧烷乙烯类单体及其组合)的疏水性单体单元；和任选的，衍生自至少一种含氨基乙烯类单体[优选选自(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺(例如N-乙基-2-甲基烯丙胺、N-乙基烯丙胺、N-烯丙基甲胺、N-烯丙基-1-戊胺、N-烯丙基-2-甲基-1-戊胺、N-烯丙基-2,3-二甲基-1-戊胺、N-烯丙基-1-己胺、N-烯丙基-2-甲基-1-己胺、N-烯丙基-1-庚胺、N-烯丙基-1-辛胺、N-烯丙基-1-癸胺、N-烯丙基-1-十二胺)，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物(例如1,2-环氧C3-C12烷烃或单环氧封端聚乙二醇)与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体(例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、乙烯基缩水甘油基醚或烯丙基缩水甘油基醚)的偶联反应产物，及其组合]的含氨基单体单元。
在另一优选实施方案中，本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物优选包含：衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元；衍生自至少一种疏水性乙烯类单体(优选选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸2-乙基己酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、苯乙烯、氯丁二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、1-丁烯、丁二烯、甲基丙烯腈、乙烯基甲苯、乙烯基乙基醚、全氟己基乙基-硫代-羰基-氨基乙基-甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、含硅氧烷乙烯类单体、具有约3至约40个硅原子的含聚硅氧烷乙烯类单体，及其组合，更优选选自至少一种含硅氧烷乙烯类单体、至少一种含聚硅氧烷乙烯类单体，及其组合)的疏水性单体单元；和任选的，衍生自至少一种含氨基乙烯类单体[优选选自(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺(例如N-乙基-2-甲基烯丙胺、N-乙基烯丙胺、N-烯丙基甲胺、N-烯丙基-1-戊胺、N-烯丙基-2-甲基-1-戊胺、N-烯丙基-2,3-二甲基-1-戊胺、N-烯丙基-1-己胺、N-烯丙基-2-甲基-1-己胺、N-烯丙基-1-庚胺、N-烯丙基-1-辛胺、N-烯丙基-1-癸胺、N-烯丙基-1-十二胺)，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物(例如1,2-环氧C3-C12烷烃或单环氧封端聚乙二醇)与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体(例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、乙烯基缩水甘油基醚或烯丙基缩水甘油基醚)的偶联反应产物，及其组合]的含氨基单体单元。
在另一优选实施方案中，本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物优选包含：(1)衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元；(2)反应性单体单元，其为含羧基单体单元和/或含氨基单体单元，其中含羧基单体单元衍生自至少一种含羧基乙烯类单体(上述那些中的任一种)，其中含氨基乙烯类单体单元衍生自至少一种含氨基乙烯类单体(上述那些中的任一种)；和(3)至少约50％，优选至少约60％，更优选至少约70％，甚至更优选至少约75摩尔％的衍生自至少一种选自如下的亲水性乙烯类单体的非反应性亲水性单体单元：(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、3-丙烯酰氨基-1-丙醇、N-羟基乙基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]-丙烯酰胺、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、重均分子量为至多1500道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基异丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、烯丙醇、乙烯醇(共聚物中的乙酸乙烯酯的水解形式)、含磷酰胆碱的乙烯类单体(包括(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和美国专利No.5,461,433中所述那些，通过引用将其全部内容并入本文)、含糖乙烯类单体(例如赤藓醇(甲基)丙烯酸酯、阿糖醇(甲基)丙烯酸酯、甘露糖醇(甲基)丙烯酸酯、卫矛醇(甲基)丙烯酸酯(ducitol(meth)acrylate)、岩藻糖醇(甲基)丙烯酸酯、艾杜糖醇(甲基)丙烯酸酯、肌醇(甲基)丙烯酸酯(innositol(meth)acrylate))、木糖醇(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇(甲基)丙烯酸酯、葡萄糖(甲基)丙烯酸酯、果糖(甲基)丙烯酸酯、半乳糖(甲基)丙烯酸酯，及其组合(优选选自(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、3-丙烯酰基氨基-1-丙醇、N-羟基乙基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]-丙烯酰胺、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、重均分子量为至多1500道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、烯丙醇、含磷酰胆碱乙烯类单体(包括(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和美国专利No.5,461,433中所述那些，通过引用将其全部内容并入本文)、赤藓醇(甲基)丙烯酸酯、阿糖醇(甲基)丙烯酸酯、甘露糖醇(甲基)丙烯酸酯、卫矛醇(甲基)丙烯酸酯、岩藻糖醇(甲基)丙烯酸酯、艾杜糖醇(甲基)丙烯酸酯、肌醇(甲基)丙烯酸酯、木糖醇(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇(甲基)丙烯酸酯、葡萄糖(甲基)丙烯酸酯、果糖(甲基)丙烯酸酯、半乳糖(甲基)丙烯酸酯，及其组合)。更优选，共聚物包含至多约50％，优选约2.5％至约40％，更优选约5％至约30％，甚至更优选约7.5％至约25摩尔％的含氮杂环丁烷鎓单体单元和反应性单体单元。
本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物的重均分子量Mw为至少约10,000道尔顿，优选至少约50,000道尔顿，更优选至少约100,000道尔顿，甚至更优选约200,000至约1,000,000道尔顿。
本领域技术人员已知如何根据任何已知的聚合技术制备本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物。
本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物特别可用于在SiHy接触透镜上形成交联的亲水涂层。
另一方面，本发明提供制备各自其上具有交联的亲水涂层的经涂覆硅酮水凝胶接触透镜的方法，本发明方法包括步骤：(a)得到硅酮水凝胶接触透镜；(b)将锚定聚合物底涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上，其中锚定聚合物为含羧基乙烯类单体的均聚物或共聚物和/或含氮杂环丁烷鎓的共聚物，该含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含衍生自至少一种含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体(优选如上所述式(1)或(2))的第一含氮杂环丁烷鎓单体单元和选自如下的单体单元：衍生自至少一种含羧基乙烯类单体(上述那些中的任一种)的含羧基单体单元、衍生自至少一种含氨基乙烯类单体(上述那些中的任一种)的含氨基单体单元、衍生自至少一种疏水性乙烯类单体(上述那些中的任一种)的疏水性单体单元，及其组合；和(c)将硅酮水凝胶接触透镜在水溶液中在包含选自氮杂环丁烷鎓基团、羧基、氨基、硫羟基团及其组合的反应性官能团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热至约40℃至约140℃的温度并在该温度加热足以引发一个氮杂环丁烷鎓基团与一个氨基或羧基之间的分子间和分子内交联反应的时间，由此在硅酮水凝胶接触透镜上形成耐久非硅酮水凝胶涂层，条件是锚定聚合物和可热交联的亲水性聚合物材料中的至少一种包含氮杂环丁烷鎓基团。
本领域技术人员非常熟悉如何制备接触透镜。例如，接触透镜可以在例如如美国专利No.3,408,429中所述的常规“旋转浇铸模具”中制造，或通过如美国专利Nos.4,347,198；5,508,317；5,583,463；5,789,464；和5,849,810所述的静态形式的全铸塑方法制造，或者如用于制备定制接触透镜那样通过车床切割硅酮水凝胶扣状物而制造。在铸塑中，通常将透镜配制剂分散于模具中并在模具中固化(即聚合和/或交联)以制备接触透镜。对于硅酮水凝胶(SiHy)接触透镜的制造，用于铸塑或旋转铸塑或者用于制备车床切割接触透镜中所用SiHy棒的SiHy透镜形成组合物(或SiHy透镜配制剂)通常包含本领域技术人员熟知的至少一种选自如下的组分：含硅酮乙烯类单体、含硅酮乙烯类大分子单体、含硅酮预聚物、亲水性乙烯类单体、疏水性乙烯类单体、交联剂(具有约700道尔顿或更小的分子量且包含至少两个烯键式不饱和基团的化合物)、自由基引发剂(光引发剂或热引发剂)、亲水性乙烯类大分子单体/预聚物及其组合。SiHy接触透镜配制剂还可包含本领域技术人员已知的其它必需组分，例如UV吸收剂、能见度着色剂(例如染料、颜料或其混合物)、抗微生物剂(例如优选银纳米颗粒)、生物活性试剂、可浸出润滑剂、可浸出眼泪稳定剂及其混合物。如本领域技术人员已知的，然后可使所得SiHy接触透镜经受用萃取溶剂萃取以从所得透镜除去未聚合的组分和经受水合方法。另外，预成型的SiHy接触透镜可以为有色接触透镜(即如本领域技术人员所知其上印有至少一种有色图案的SiHy接触透镜)。
包括上述组分的各种组合的大量SiHy透镜配制剂已描述于在本申请提交日期以前公开的大量专利和专利申请中。它们中的所有都可用于得到待涂覆的SiHy透镜。用于制备商业SiHy透镜的SiHy透镜配制剂，例如lotrafilcon A、lotrafilcon B、delefilcon A、balafilcon A、galyfilcon A、senofilcon A、narafilcon A、narafilcon B、comfilcon A、enfilcon A、asmofilcon A等也可用于制备本发明中待涂覆的SiHy接触透镜。
根据本发明，底涂层通过使(待涂覆的)SiHy接触透镜与锚定聚合物溶液接触而形成。接触透镜与锚定聚合物溶液的接触可通过将它浸入涂覆溶液中或者通过将它用涂覆溶液喷雾而进行。一种接触方法涉及仅将接触透镜浸入锚定聚合物溶液浴中一段时间或作为选择将接触透镜顺序地浸入一系列锚定聚合物溶液浴中，对各浴而言浸入固定的较短时间。另一接触方法涉及仅喷雾锚定聚合物溶液。然而，大量可选方案涉及可由本领域技术人员设计的喷雾和浸渍步骤的各种组合。
接触透镜与锚定聚合物溶液的接触时间可持续至多约10分钟，优选约5至约360秒，更优选约5至约250秒，甚至更优选约5至200秒。
根据本发明，锚定聚合物为线性或支化或交联的聚合物，条件是它可溶于水、有机溶剂、两种或更多种有机溶剂的混合物、水与一种或多种有机溶剂的混合物中。
含羧基乙烯类单体、含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体、含氨基乙烯类单体、疏水性乙烯类单体、非反应性亲水性乙烯类单体和含氮杂环丁烷鎓的共聚物的所有实施方案和优选实施方案已如前所述且可用于本发明这一方面中。
在一个优选实施方案中，本发明锚定聚合物优选包含衍生自含羧基乙烯类单体的含羧基单体单元，所述含羧基乙烯类单体优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸及其组合，更优选选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合，甚至更优选衍生自甲基丙烯酸。
在另一优选实施方案中，锚定聚合物为：聚丙烯酸(PAA)；聚甲基丙烯酸(PMAA)；聚乙基丙烯酸、聚丙基丙烯酸；至少两种选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸和丙基丙烯酸的乙烯类单体的共聚物；聚马来酸(即部分或完全水解的聚马来酸酐)；马来酸和一种或多种乙烯类单体(例如乙烯、甲基乙烯基醚、乙酸乙烯酯和/或异丁烯)的共聚物；由约0.05％至约20摩尔％(优选约0.1％至约15％，更优选约0.5％至约10％)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体(优选如上所述式(1)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体)和约80％至约99.95摩尔％一种或多种含羧基乙烯类单体组成的共聚物，所述含羧基乙烯类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸及其组合；式的氮杂环丁烷鎓化合物(其中T7和T8如上文所定义)与聚马来酸酐或者与马来酸酐和一种或多种乙烯类单体(例如乙烯、甲基乙烯基醚、乙酸乙烯酯和/或异丁烯)的共聚物的反应产物，其中氮杂环丁烷鎓化合物与马来酸酐的摩尔当量比为约0.25或更小(优选约0.2或更小，更优选约0.15或更小，甚至更优选约0.1或更小)；及其组合。
在另一优选实施方案中，本发明锚定聚合物优选包含：衍生自含羧基乙烯类单体的含羧基单体单元，所述含羧基乙烯类单体优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸，及其组合(更优选选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合，甚至更优选衍生自甲基丙烯酸)；和衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元。
在另一优选实施方案中，本发明锚定聚合物优选包含：衍生自含羧基乙烯类单体的含羧基单体单元，所述含羧基乙烯类单体优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸，及其组合(更优选选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合，甚至更优选衍生自甲基丙烯酸)；衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元；和衍生自至少一种疏水性乙烯类单体(优选衍生自至少一种含硅氧烷乙烯类单体和/或至少一种含聚硅氧烷乙烯类单体)的疏水性单体单元。
在另一优选实施方案中，本发明锚定聚合物优选包含：衍生自至少一种(如上所述)式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元；和衍生自至少一种疏水性乙烯类单体(优选衍生自至少一种含硅氧烷乙烯类单体和/或至少一种含聚硅氧烷乙烯类单体)的疏水性单体单元。
在另一优选实施方案中，本发明锚定聚合物优选包含：衍生自含羧基乙烯类单体的含羧基单体单元，所述含羧基乙烯类单体优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸，及其组合(更优选选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合，甚至更优选衍生自甲基丙烯酸)；和衍生自至少一种疏水性乙烯类单体(优选衍生自至少一种含硅氧烷乙烯类单体和/或至少一种含聚硅氧烷乙烯类单体)的疏水性单体单元。
用于形成锚定底涂层的锚定聚合物的重均分子量Mw为至少约10,000道尔顿，优选至少约50,000道尔顿，更优选至少约100,000道尔顿，甚至更优选约200,000至约1,000,000道尔顿。
用于在接触透镜上形成底涂层的锚定聚合物溶液可通过将一种或多种锚定聚合物溶于水、水与水溶混性有机溶剂的混合物、有机溶剂或者一种或多种有机溶剂的混合物中而制备。优选，将锚定聚合物溶于水与一种或多种有机溶剂的混合物、有机溶剂或者一种或多种有机溶剂的混合物中。认为，含有至少一种有机溶剂的溶剂体系可使硅酮水凝胶接触透镜溶胀使得一部分锚定聚合物可渗透到硅酮水凝胶接触透镜中并提高底涂层的耐久性。
锚定聚合物溶液的制备中可使用任何有机溶剂。有机溶剂的实例包括但不限于四氢呋喃、三丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙二醇正丁基醚、酮(例如丙酮、甲乙酮等)、二甘醇正丁基醚、二甘醇甲醚、乙二醇苯醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇正丁基醚、丙二醇正丁基醚、二丙二醇正丁基醚、三丙二醇正丁基醚、丙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、聚乙二醇、聚丙二醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、1-或2-丙醇、1-或2-丁醇、叔丁醇、叔戊醇、薄荷醇、环己醇、环戊醇和外降冰片、2-戊醇、3-戊醇、2-己醇、3-己醇、3-甲基-2-丁醇、2-庚醇、2-辛醇、2-壬醇、2-癸醇、3-辛醇、降冰片、2-甲基-2-戊醇、2,3-二甲基-2-丁醇、3-甲基-3-戊醇、1-甲基环己醇、2-甲基-2-己醇、3,7-二甲基-3-辛醇、1-氯-2-甲基-2-丙醇、2-甲基-2-庚醇、2-甲基-2-辛醇、2-2-甲基-2-壬醇、2-甲基-2-癸醇、3-甲基-3-己醇、3-甲基-3-庚醇、4-甲基-4-庚醇、3-甲基-3-辛醇、4-甲基-4-辛醇、3-甲基-3-壬醇、4-甲基-4-壬醇、3-甲基-3-辛醇、3-乙基-3-己醇、3-甲基-3-庚醇、4-乙基-4-庚醇、4-丙基-4-庚醇、4-异丙基-4-庚醇、2,4-二甲基-2-戊醇、1-甲基环戊醇、1-乙基环戊醇、1-乙基环戊醇、3-羟基-3-甲基-1-丁烯、4-羟基-4-甲基-1-环戊醇、2-苯基-2-丙醇、2-甲氧基-2-甲基-2-丙醇、2,3,4-三甲基-3-戊醇、3,7-二甲基-3-辛醇、2-苯基-2-丁醇、2-甲基-1-苯基-2-丙醇和3-乙基-3-戊醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基丙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及其混合物。
根据本发明这一方面，其中水溶性可热交联的亲水性聚合物材料可以为任何水溶性聚合物，只要其包含选自氮杂环丁烷鎓基团、羧基、氨基、硫羟基团及其组合的反应性基团。优选，水溶性可热交联的亲水性聚合物材料为：(i)本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物(如上所述那些并可用于此处)，其包含至少约50％，优选至少约60％，更优选至少约70％，甚至更优选至少约75摩尔％的衍生自至少一种亲水性乙烯类单体(上述那些中的任一种)的非反应性亲水性单体单元；(ii)不含任何硅酮的含氮杂环丁烷鎓的共聚物(如上所述那些并可用于此处)与至少一种具有至少一个选自如下的反应性官能团的亲水性增强剂的反应产物：氨基、羧基、硫羟基及其组合；(iii)聚氨基酰胺-表氯醇与至少一种具有至少一个选自如下的反应性官能团的亲水性增强剂的反应产物：氨基、羧基、硫羟基及其组合；和(iv)具有至少一个选自如下的反应性官能团的水溶性亲水性聚合物：氨基、羧基、硫羟基及其组合。
术语“亲水性增强剂”是指可与本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物反应形成产物的亲水性有机化合物，其中亲水性增强剂作为亲水性结构部分和/或亲水性链共价并在产物中。任何合适的亲水性增强剂可用于本发明中，只要它们包含至少一个氨基、至少一个羧基和/或至少一个硫羟基团。
一类优选的亲水性增强剂包括但不限于：含氨基、含羧基或含硫羟的单糖(例如3-氨基-1,2-丙二醇、1-硫羟甘油、5-酮-D-葡糖酸、半乳糖胺、葡糖胺、半乳糖醛酸、葡糖酸、葡糖胺酸、甘露糖胺、葡糖二酸1,4-内酯、糖酸、Ketodeoxynonulosonic acid、N-甲基-D-葡糖胺、1-氨基-1-脱氧-β-D-半乳糖、1-氨基-1-脱氧山梨糖醇、1-甲基氨基-1-脱氧山梨糖醇、N-氨基乙基葡糖酰胺)；含氨基、含羧基或含硫羟二糖(例如软骨素二糖钠盐、二(β-D-吡喃木糖基)胺、二半乳糖醛酸、肝素二糖、透明质酸二糖、乳糖酸)；和含氨基、含羧基或含硫羟低聚糖(例如羧甲基-β-环糊精钠盐、三半乳糖醛酸)；及其组合。
另一类优选的亲水性增强剂为具有一个或多个氨基、羧基和/或硫羟基的亲水性聚合物。更优选，作为亲水性增强剂的亲水性聚合物中的具有氨基(–NHR’，其中R’如上所定义)、羧基(–COOH)和/或硫羟(–SH)基团的单体单元的含量基于亲水性聚合物的总重量为小于约40％，优选小于约30％，更优选小于约20％，甚至更优选小于约10重量％。
作为亲水性增强剂的一类优选的亲水性聚合物为含氨基或含羧基多糖，例如羧甲基纤维素(具有约40％或更少的羧基含量，其基于重复单元─[C6H10-mO5(CH2CO2H)m]─的组成估算，其中m为1-3)、羧乙基纤维素(具有约36％或更少的羧基含量，其基于重复单元─[C6H10-mO5(C2H4CO2H)m]─的组成估算，其中m为1-3)、羧丙基纤维素(具有约32％或更少的羧基含量，其基于重复单元─[C6H10-mO5(C3H6CO2H)m]─的组成估算，其中m为1-3)、透明质酸(具有约11％的羧基含量，其基于重复单元─(C13H20O9NCO2H)─的组成估算)、硫酸软骨素(具有约9.8％的羧基含量，其基于重复单元─(C12H18O13NS CO2H)─的组成估算)，或其组合。
作为亲水性增强剂的另一类优选的亲水性聚合物包括但不限于：具有单-氨基、羧基或硫羟基的聚(乙二醇)(PEG)(例如PEG-NH2、PEG-SH、PEG-COOH)；H2N-PEG-NH2；HOOC-PEG-COOH；HS-PEG-SH；H2N-PEG-COOH；HOOC-PEG-SH；H2N-PEG-SH；具有一个或多个氨基、羧基或硫羟基的多臂PEG；具有一个或多个氨基、羧基或硫羟基的PEG树枝状聚合物；非反应性亲水性乙烯类单体的二氨基-或二羧基封端的均聚物或共聚物；非反应性亲水性乙烯类单体的单氨基-或单羧基封端的均聚物或共聚物；为包含如下组分的组合物的聚合产物的共聚物：(1)约60重量％或更少，优选约0.1％至约30％，更优选约0.5％至约20％，甚至更优选约1％至约15重量％的一种或多种反应性乙烯类单体和(2)至少一种非反应性亲水性乙烯类单体和/或至少一种含磷酰胆碱乙烯类单体；及其组合。反应性乙烯类单体和非反应性亲水性乙烯类单体为前文所述那些。
更优选，作为亲水性增强剂的亲水性聚合物为PEG-NH2；PEG-SH；PEG-COOH；H2N-PEG-NH2；HOOC-PEG-COOH；HS-PEG-SH；H2N-PEG-COOH；HOOC-PEG-SH；H2N-PEG-SH；具有一个或多个氨基、羧基或硫羟基的多臂PEG；具有一个或多个氨基、羧基或硫羟基的PEG树枝状聚合物；选自如下的非反应性亲水性乙烯类单体的单氨基-、单羧基-、二氨基-、二羧基封端的均聚物或共聚物：丙烯酰胺(AAm)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、N-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺、重均分子量为至多400道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙烯醇、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱及其组合；为包含如下组分的组合物的聚合产物的共聚物：(1)约0.1％至约30％，优选约0.5％至约20％，更优选约1％至约15重量％的(甲基)丙烯酸、C2-C12烷基丙烯酸、乙烯基胺、烯丙基胺和/或(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯，和(2)(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和/或至少一种选自如下的非反应性亲水性乙烯类单体：丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、N-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺、重均分子量为至多400道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙烯醇及其组合。
最优选，作为亲水性增强剂的亲水性增强剂为PEG-NH2；PEG-SH；PEG-COOH；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚乙烯基吡咯烷酮；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚丙烯酰胺；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚(DMA)；单氨基-或单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚(DMA-co-NVP)；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚(NVP-co-(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯))；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚(乙烯醇)；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚[(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱]均聚物或共聚物；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚(NVP-co-乙烯醇)；单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的聚(DMA-co-乙烯醇)；具有约0.1％至约30％，优选约0.5％至约20％，更优选约1％至约15重量％的(甲基)丙烯酸的聚[(甲基)丙烯酸-co-丙烯酰胺]；具有约0.1％至约30％，优选约0.5％至约20％，更优选约1％至约15重量％的(甲基)丙烯酸的聚[(甲基)丙烯酸-co-NVP)；为包含如下组分的组合物的聚合产物的共聚物：(1)(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和(2)约0.1％至约30％，优选约0.5％至约20％，更优选约1％至约15重量％的含羧酸乙烯类单体和/或含氨基乙烯类单体；及其组合。
具有官能团的PEG和具有官能团的多臂PEG可由多个供应商如Polyscience和Shearwater Polymers，Inc.等得到。
一种或多种非反应性亲水性乙烯类单体或含磷酰胆碱乙烯类单体的单氨基-、单羧基-、二氨基-或二羧基封端的均聚物或共聚物可根据美国专利No.6,218,508中所述的程序制备，通过引用将其全部内容并入本文中。例如，为制备非反应性亲水性乙烯类单体的二氨基或二羧基封端均聚物或共聚物，使非反应性乙烯类单体、具有氨基或羧基的链转移剂(例如2-氨基乙硫醇、2-巯基丙酸、巯基乙酸、硫羟乳酸或其它羟基硫醇、氨基硫醇或含羧基硫醇)和任选其它乙烯类单体与反应性乙烯类单体(具有氨基或羧基)在自由基引发剂的存在下(热或光化)共聚。通常，链转移剂与不同于反应性乙烯类单体的所有乙烯类单体的摩尔比为约1:5至约1:100，而链转移剂与反应性乙烯类单体的摩尔比为1:1。在该制备中，具有氨基或羧基的链转移剂用于控制所得亲水性聚合物的分子量并形成所得亲水性聚合物的末端，以提供给所得亲水性聚合物一个末端氨基或羧基，同时反应性乙烯类单体提供给所得亲水性聚合物另一末端羧基或氨基。类似地，为制备非反应性亲水性乙烯类单体的单氨基-或单羧基封端均聚物或共聚物，使非反应性乙烯类单体、具有氨基或羧基的链转移剂(例如2-氨基乙硫醇、2-巯基丙酸、巯基乙酸、硫羟乳酸或其它羟基硫醇、氨基硫醇或含羧基硫醇)和任选其它乙烯类单体在不存在任何反应性乙烯类单体的情况下(热或光化)共聚。
如本申请中所用，非反应性亲水性乙烯类单体的共聚物指非反应性亲水性乙烯类单体与一种或多种其它乙烯类单体的聚合产物。包含非反应性亲水性乙烯类单体和反应性乙烯类单体(例如含羧基乙烯类单体)的共聚物可根据任何熟知的自由基聚合方法制备或由供应商得到。包含甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和含羧基乙烯类单体的共聚物可由NOPCorporation得到(例如和-AF)。
具有至少一个氨基、羧基或硫羟基的亲水性聚合物(作为亲水性增强剂)的重均分子量Mw优选为约500至约1,000,000，更优选约1,000至约500,000。
聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)(或聚酰胺-多胺-表氯醇或聚酰胺-表氯醇)是市售的，例如来自Hercules的或树脂(表氯醇-官能化己二酸-二亚乙基三胺共聚物)或者来自Servo/Delden的或树脂。或者，PAE可通过使表氯醇与聚(酰胺胺)反应而得到，所述聚(酰胺胺)为衍生自多胺和二羧酸的缩聚物(例如己二酸-二亚乙基三胺共聚物)。聚酰胺基胺聚合物的表氯醇官能化反应条件教导于EP1465931(通过引用将其全部内容并入本文)中。
根据本发明，亲水性增强剂与本发明的含氮杂环丁烷鎓的共聚物(或聚酰胺基胺-表氯醇)之间的反应在约40℃至约100℃的温度下进行足够的时间(约0.3小时至约24小时，优选约1小时至约12小时，甚至更优选约2小时至约8小时)以形成包含反应性官能团(氮杂环丁烷鎓、羧基、氨基和/或硫羟基团)的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料。
在一个优选实施方案中，可热交联的亲水性聚合物材料为本发明氮杂环丁烷鎓共聚物，其包含：(1)至多约50摩尔％(优选约2.5％至约40％，更优选约5％至约30％，甚至更优选约7.5％至约25％)含氮杂环丁烷鎓单体单元(衍生自至少一种如上文所定义的式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体)和反应性单体单元；和(2)至少约50％，优选至少约60％，更优选至少约70％，甚至更优选至少约75摩尔％的衍生自至少一种选自如下的亲水性乙烯类单体的非反应性亲水性单体单元：(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、3-丙烯酰基氨基-1-丙醇、N-羟基乙基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]-丙烯酰胺、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、重均分子量为至多1500道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基异丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、烯丙醇、乙烯醇(共聚物中乙酸乙烯酯的水解形式)、含磷酰胆碱乙烯类单体(包括(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和美国专利No.5,461,433中所述那些，通过引用将其全部内容并入本文)、含糖乙烯类单体(例如赤藓醇(甲基)丙烯酸酯、阿糖醇(甲基)丙烯酸酯、甘露糖醇(甲基)丙烯酸酯、卫矛醇(甲基)丙烯酸酯、岩藻糖醇(甲基)丙烯酸酯、艾杜糖醇(甲基)丙烯酸酯、肌醇(甲基)丙烯酸酯、木糖醇(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇(甲基)丙烯酸酯、葡萄糖(甲基)丙烯酸酯、果糖(甲基)丙烯酸酯、半乳糖(甲基)丙烯酸酯)，及其组合。
根据本发明这一方面，加热步骤优选通过将浸在密封透镜包装中的包装溶液(即缓冲水溶液)中的硅酮水凝胶接触透镜在约118至约125℃的温度下压热处理约20-90分钟而进行。根据本发明这一实施方案，包装溶液为在压热处理以后眼用安全的缓冲水溶液。
透镜包装(或容器)是本领域技术人员熟知的用于压热处理和储存软接触透镜的。任何透镜包装可用于本发明中。优选，透镜包装为泡罩包装，其包括基底和覆盖物，其中覆盖物可分离地密封基底，其中基底包括用于接收灭菌包装溶液和接触透镜的腔。
在分配给使用者以前将透镜封装在单独的包装中，密封并灭菌(例如在约120℃或更高下在压力下压热处理至少30分钟)。本领域技术人员能理解如何将透镜包装密封和灭菌。
根据本发明，包装溶液含有至少一种缓冲剂和一种或多种本领域技术人员已知的其它成分。其它成分的实例包括但不限于张力剂、表面活性剂、抗菌剂、防腐剂和润滑剂(例如纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮)。
包装溶液含有足以保持包装溶液的pH在所需范围内，优选在约6至约8.5的生理可接受范围内的量的缓冲剂。可使用任何已知的生理相容性缓冲剂。作为本发明接触透镜护理组合物组分的合适缓冲剂是本领域技术人员已知的。实例为硼酸、硼酸盐如硼酸钠、柠檬酸、柠檬酸盐如柠檬酸钾、碳酸氢盐如碳酸氢钠、TRIS(2-氨基-2-羟基甲基-1,3-丙二醇)、双-三(双-(2-羟乙基)-亚氨基-三-(羟甲基)-甲烷)、双-氨基多元醇、三乙醇胺、ACES(N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸)、BES(N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸)、HEPES(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)、MES(2-(N-吗啉基)乙磺酸)、MOPS(3-[N-吗啉基]-丙磺酸)、PIPES(哌嗪-N,N’-双(2-乙磺酸)、TES(N-[三(羟甲基)甲基]-2-氨基乙磺酸)、其盐、磷酸盐缓冲剂如Na2HPO4、NaH2PO4和KH2PO4或其混合物。优选的双氨基多元醇为1,3-双(三[羟甲基]-甲基氨基)丙烷(双-TRIS-丙烷)。包装溶液中各缓冲剂的量优选为0.001-2％，优选0.01-1％；最优选约0.05至约0.30重量％。
包装溶液具有约200至约450毫渗透分子(mOsm)，优选约250至约350mOsm的张力。包装溶液的张力可通过加入影响张力的有机或无机物质调整。合适的眼睛可接受张力剂包括但不限于氯化钠、氯化钾、甘油、丙二醇、多元醇、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇及其混合物。
本发明包装溶液具有在25℃下约1厘泊至约8厘泊，更优选约1.5厘泊至约5厘泊的粘度。
在一个优选实施方案中，包装溶液包含优选约0.01％至约2％，更优选约0.05％至约1.5％，甚至更优选约0.1％至约1％，最优选约0.2％至约0.5重量％的本发明可热交联的亲水性聚合物材料。
在另一优选实施方案中，本发明方法可进一步包括在加热步骤以前的如下步骤：在室温下使硅酮水凝胶接触透镜与可热交联的亲水性聚合物材料的水溶液接触以在硅酮水凝胶接触透镜表面上形成可热交联的亲水性聚合物材料顶层(即LbL涂层)，将具有可热交联的亲水性聚合物材料顶层的硅酮水凝胶接触透镜浸入透镜包装中的包装溶液中；密封透镜包装；和将其中具有硅酮水凝胶接触透镜的透镜包装压热处理以在硅酮水凝胶接触透镜上形成交联的亲水涂层。由于带正电，可热交联的亲水性聚合物材料被认为能够通过物理相互作用在硅酮水凝胶接触透镜的底涂层上形成非共价结合层。
根据本发明方法得到的硅酮水凝胶接触透镜具有由如下平均水接触角表征的表面亲水性/润湿性：优选约90°或更小，更优选约80°或更小，甚至更优选约70°或更小，最优选约60°或更小。
所有各个实施方案(包括含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的优选实施方案)描述于上文中并可用于本发明的这一方面中。
应当理解，尽管本发明的各个实施方案(包括优选实施方案)可如上分别描述，但它们可以以任何理想的方式组合和/或一起用于本发明这一方面中。
另一方面，本发明提供制备各自其上具有交联的亲水涂层的硅酮水凝胶接触透镜的方法，本发明方法包括步骤：(a)由包含含氮杂环丁烷鎓的共聚物(如上所述)和/或如上文所定义的式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的透镜形成组合物得到硅酮水凝胶接触透镜；(b)将硅酮水凝胶接触透镜在水溶液中在包含选自氮杂环丁烷鎓基团、羧基、氨基、硫羟基团及其组合的反应性基团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热至约40℃至约140℃的温度并在该温度下加热足以引发一个氮杂环丁烷鎓基团与一个氨基或羧基之间的分子间和分子内交联反应的时间，由此在硅酮水凝胶接触透镜上形成耐久非硅酮水凝胶涂层，其中非硅酮水凝胶涂层通过在硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或附近的含氮杂环丁烷鎓的共聚物的氮杂环丁烷鎓基团锚定在硅酮水凝胶接触透镜上。
认为，一部分含氮杂环丁烷鎓的共聚物和/或含氮杂环丁烷鎓单体单元可位于由包含含氮杂环丁烷鎓的共聚物的透镜形成组合物得到的硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或附近。在透镜表面上和/或附近的那些氮杂环丁烷鎓基团可用作附着非硅酮水凝胶涂层的锚定部位。
在一个优选实施方案中，含氮杂环丁烷鎓的共聚物与透镜形成组合物中的可聚合组分相容，并包含衍生自如上文所定义的式(1)或(2)含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元和衍生自疏水性乙烯类单体的疏水性单体单元。更优选，含氮杂环丁烷鎓的共聚物基本不含(优选不含)任何烯键式不饱和基团。
关于含氮杂环丁烷鎓的共聚物的术语“与透镜形成组合物中的可聚合组分相容”意指包含含氮杂环丁烷鎓的共聚物和可聚合组分的透镜形成组合物具有至少约85％，更优选至少约90％，甚至更优选至少约95％，最优选至少约98％的光透射率(400-700nm)。
在一个优选实施方案中，该方法进一步包括步骤：将锚定聚合物底涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上。如前所述的锚定聚合物的所有实施方案(包括优选实施方案)可用于这一方面的本发明方法的这一优选实施方案中。
优选，加热步骤通过将浸在密封透镜包装中的包装溶液(即缓冲水溶液)中的硅酮水凝胶接触透镜在约118℃至约125℃的温度下压热处理约20-90分钟而进行。
优选，包装溶液包含约0.01％至约2％，优选约0.05％至约1.5％，更优选约0.1％至约1％，甚至更优选约0.2％至约0.5重量％可热交联的亲水性聚合物材料。
硅酮水凝胶接触透镜、SiHy透镜配制剂、含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体、锚定聚合物及其在形成底涂层中的用途、水溶性可热交联的亲水性聚合物材料、在水溶液中在水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热硅酮水凝胶接触透镜的步骤、透镜包装溶液及其组分、透镜包装的所有各个实施方案(包括优选实施方案)如上文所述，且可组合和/或一起用于本发明这一方面中。
又一方面，本发明提供包含由硅酮水凝胶材料制成的透镜体和其上的非硅酮水凝胶涂层的硅酮水凝胶接触透镜，其中非硅酮水凝胶涂层通过热引发可热交联的亲水性聚合物材料的分子间和分子内交联得到，所述可热交联的亲水性聚合物材料包含衍生自至少一种含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体(优选上述式(1)或(2)单体)的含氮杂环丁烷鎓单体单元和衍生自具有氨基或羧基的乙烯类单体的反应性单体单元，其中硅酮水凝胶接触透镜具有至少约40barrers的氧透过率，由约100°或更小的水接触角表征的表面润湿性和通过经得住手指摩擦试验表征的良好涂层耐久性。
根据本发明，透镜体是指待涂覆的预成型硅酮水凝胶接触透镜，由如上所述硅酮水凝胶透镜配制剂(组合物)得到。
在一个优选实施方案中，硅酮水凝胶接触透镜具有至少一种选自如下的性能：至少约50barrers，优选至少约60barrers，更优选至少约70barrers的氧透过率；约1.5MPa或更小，优选约1.2MPa或更小，更优选约1.0或更小，甚至更优选约0.3MPa至约1.0MPa的弹性模量；在完全水合时，优选约18％至约70％，更优选约20％至约60重量％的水含量；及其组合。
待涂覆的硅酮水凝胶接触透镜、含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体和可热交联的亲水性聚合物材料的各个实施方案(包括优选实施方案)描述于上文中，并可组合和/或一起用于本发明这一方面中。
硅酮水凝胶接触透镜的水含量可根据如US5,849,811中公开的Bulk Technique测量。
在又一方面中，本发明提供包含灭菌且密封的透镜包装的眼用产品，其中透镜包装包含：压热处理后的透镜包装溶液和浸入其中的即用硅酮水凝胶接触透镜，其中即用硅酮水凝胶接触透镜包含通过将在初始硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或附近具有氨基和/或羧基的初始硅酮水凝胶接触透镜在含有水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的压热处理前包装溶液中压热处理而得到的交联的亲水涂层，所述亲水性聚合物材料包含0.001％至约25摩尔％的衍生自至少一种含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元，其中亲水性聚合物材料通过各自在硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或附近的一个氨基或羧基与亲水性聚合物材料的一个氮杂环丁烷鎓基团之间形成的第二共价连接键共价连接在硅酮水凝胶接触透镜上，其中压热处理后的包装溶液包含足以保持约6.0至约8.5的pH的量的至少一种缓冲剂和亲水性聚合物材料的水解产物，且具有约200至约450毫渗透分子(mOsm)的张力和约1厘泊至约10厘泊的粘度。
硅酮水凝胶接触透镜、SiHy透镜配制剂、含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体、锚定聚合物及其在形成底涂层中的用途、水溶性可热交联的亲水性聚合物材料、在水溶液中在水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热硅酮水凝胶接触透镜的步骤、透镜包装溶液及其组分、透镜包装的所有各个实施方案(包括优选实施方案)描述于上文中，并可组合和/或一起用于本发明的这一方面中。
先前的公开内容能使本领域技术人员实施本发明。可对本文所述各个实施方案进行各种改进、变化和组合。为了更好地使读者理解具体实施方案及其优点，建议参考以下实施例。说明书和实施例意欲被认为是示例性的。
尽管已使用了具体术语、器件和方法描述了本发明的各个实施方案，但这种描述仅用于说明目的。所用措辞为描述而不是限制性措辞。应当理解本领域技术人员可在不偏离以下权利要求书所体现的本发明精神或范围的情况下作出改变和变化。另外，应当理解各个实施方案的方面可全部或部分地互换或可以以任何方式组合和/或一起使用。因此，所附权利要求书的精神和范围应不限于本文所包括的优选方式的描述。
实施例1
氧透过率测量
透镜和透镜材料的表观氧透过率(Dkapp)、表观输氧率(Dk/t)、固有(或边缘校准的)氧透过率(Dkc)根据美国专利申请公开No.2012/0026457 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例1中所述的程序测定。
润滑性评估
润滑性评定是定性评级方案，其中0指定为涂有聚丙烯酸(PAA)的对照透镜，1指定为OasysTM/TruEyeTM商业透镜，5指定为商业Air OptixTM透镜。在评估以前将试样用过量DI水冲洗至少3次，然后转移至PBS中。在评估以前，用肥皂溶液冲洗手，用DI水充分冲洗，然后用毛巾弄干。在手指之间触摸试样，并如前所述的相对于如上标准透镜对各试样指定数值。例如，如果确定透镜仅稍微好于Air OptixTM透镜，则将它们指定为数字4。为了一致，所有评定值独立地由相同的两个操作员收集以避免偏好，评估中的数据在一定程度上显示非常好的定性一致性和连贯性。
表面亲水性/润湿性试验
接触透镜上的水接触角是接触透镜的表面亲水性(或润湿性)的通用量度。具体地，低水接触角对应于更亲水的表面。接触透镜的平均接触角(座滴法)使用来自位于Massachusetts，Boston的AST，Inc.的VCA 2500XE接触角测量设备测量。该设备能够测量前进或后退接触角或固着(静)接触角。测量在全水合接触透镜上进行且在吸干以后如下所述立即进行。将接触透镜从小瓶中取出并在～200ml新鲜DI水中洗涤3次以从透镜表面上除去不牢固结合的包装添加剂。然后将透镜放在无绒清洁布(Alpha Wipe TX1009)上，适当轻擦以除去表面水，安装在接触角测量台架上，用干空气鼓风吹干，最后使用制造商提供的软件自动测量座滴接触角。用于测量接触角的DI水具有>18MΩcm的电阻率，且所用液滴体积为2μl。通常，未涂覆的硅酮水凝胶透镜(在压热处理以后)具有约120°的座滴接触角。在与接触透镜接触以前将镊子和台架用异丙醇充分洗涤并用DI水冲洗。
水破裂时间(WBUT)试验
透镜(在压热处理以后)的润湿性还通过测定在透镜表面上的水膜开始破裂所需的时间而测定。简言之，将透镜从小瓶中取出并在～200ml新鲜DI水中洗涤3次以从透镜表面上除去不牢固结合的包装添加剂。将透镜从溶液中取出并对着明亮的光源保持。视觉上记录水膜破裂(脱湿)暴露出下面的透镜材料所需的时间。未涂覆的透镜通常在从DI水中取出时立即破裂并指定WBUT为0秒。显示出WBUT≥5秒的透镜被认为是可润湿并预期显示出足够的眼上润湿性(能支持泪膜)。
涂层完整性试验
接触透镜表面上涂层的完整性可如下根据苏丹黑染色试验测试。将具有涂层(LbL涂层、等离子体涂层或任何其它涂层)的接触透镜浸入苏丹黑染料溶液(苏丹黑在维生素E油中)中。苏丹黑染料为疏水性的，且具有被疏水性材料吸附或吸附到疏水透镜表面或疏水透镜(例如硅酮水凝胶接触透镜)的部分涂覆表面上的疏水点上的很大倾向。如果疏水透镜上的涂层是完整的，则在透镜上或透镜中应观察不到染色点。所有试验透镜是完全水合的。
涂层耐久性试验
将透镜用多功能透镜护理液手指摩擦30次(佩戴一次性无粉胶乳手套)，然后用盐水冲洗。将以上程序重复给定次数，例如1-30次(即模拟清洁和浸泡循环的连续手指摩擦试验的数目)。然后使透镜经受苏丹黑试验(即上述涂层完整性试验)以检查涂层是否仍完整。为经得住手指摩擦试验，不存在显著提高的染色点(例如染色点覆盖总透镜表面积的不大于约5％)。测量水接触角以测定涂层耐久性。
用接触透镜分析仪在低pH下测试透镜(低pH CLAN)
使用疏水性(尼罗红，也称为Nile Blue Oxazone)染料的关于透镜表面上涂层覆盖率的低pH CLAN试验。透镜上的任何暴露的疏水表面会结合疏水性染料。如果透镜上的均匀涂层是完整的，则在透镜上或透镜中应观察不到染色点。试验如下进行：将接触透镜浸入1N HCl(aq)中约30秒，其后浸入尼罗红溶液(1-丙醇/正庚烷)中2秒，最后浸入DI水中30秒以冲洗掉过量染料。然后将透镜放入CLAN(通过放大光学器件和滤光器的固定焦距的数码相机)，其中然后将透镜用蓝色荧光激发光照射。对于疏水表面吸附的疏水性荧光染料，捕获图像并通过图像加工软件分析图像。如果亮像素数目的一半和暗像素数目的一半之和大于5000，则认为透镜是失败的。
液珠试验
液珠试验用于测定接触透镜表面上的负电荷。对于透镜表面上的电荷，50或更小的液珠试验值是可接受的。更高的值还反映出包装涂层是否能覆盖PAA/PMAA涂覆的透镜，所述PAA/PMAA涂覆的透镜通常具有>200的液珠值。在该方法中，在离心杯中测量0.2g的Dovex 1×4氯化物形式50-100目(CAS 69011-19-4)，其后加入4ml PBS(磷酸盐缓冲盐水)。将透镜放在管的背面并将管以300rpm摇动1分钟。此后，将管冲洗并用5ml的PBS替代，其后以300rpm摇动1分钟以除去任何表面液珠。然后在显微镜下分析透镜并计数液珠。
TBO检验
制备磷酸氢二钠储液(0.2％wt/wt,pH 2)。制备碳酸氢钠储液(0.2％wt/wt,pH10)。制备Toluidine Blue O(缩写TBO，2000ppm)在水中的储液。将两个数字干式加热器(block heater)设置为35和50℃。制备pH2和pH 10缓冲的新鲜稀释的0.1％(wt/wt)溶液。由TBO储液(2000ppm)制备50ppm TBO溶液。将各待测试透镜在100mL的DI水中冲洗约5分钟。使用Alpha wipe合成擦巾吸干各透镜以除去过量的水。将透镜放入24孔TCPS板中(每个孔中一个透镜)。将1.5ml的50ppm染色溶液用吸液管移入各孔中并将板放在50℃的加热块上30分钟。在以上染色步骤完成以后，取出透镜并将它们放在24孔TCPS板的新孔中。用吸液管加入新鲜的1.5ml的0.1％pH 10缓冲溶液并将透镜在室温下保持5分钟。在以上冲洗步骤完成以后，取出透镜并将它们放在24孔TCPS板的新孔中。用吸液管加入新鲜的1.5ml的0.1％pH 10缓冲溶液。将板保持在设置为35℃的干式加热器上30分钟。将透镜从孔中取出并使用Alpha wipe合成擦巾温和地吸去过量染料。将透镜放入新的24孔TCPS板的孔中并用吸液管加入1.5ml的0.1％pH 2溶液。将板保持在设置为50℃的干式加热器上30分钟。结合的染料在该步骤中从透镜中释放出来。将透镜从孔中取出。溶液用于UV-VIS分析和量化。制备0-100ppm的TBO在0.1％pH 2溶液中的校准标准。在波长625、630和635测量标准TBO溶液、来自涂覆的透镜的未知溶液和来自未涂覆透镜的溶液的光谱。从涂覆的透镜溶液的吸收值减去未涂覆透镜溶液的吸收值，然后使用校准曲线测定TBO的量。
PHMB方法
通过将7.85g NaCl、0.773g磷酸氢一钠和4.759g磷酸氢二钠溶于净化水中而制备1升磷酸盐缓冲盐水(PBS)。根据需要将pH调整至7.1-7.3。通过将4.500g NaCl、0.074g氯化钙二水合物、0.550g柠檬酸一水合物、1.400g柠檬酸钠和493.475g净化水结合而制备ATS溶液。调整至pH 7.0。制备10ppm PHMB的PBS溶液。将各透镜放入3mL的10ppm PHMB溶液中整夜(>16小时)。取出透镜，然后吸干以除去过量PBS溶液。将2个吸干的透镜放入2mL的ATS溶液中。使用定轨振荡器以250rpm搅动2小时。在2小时以后小心地将透镜从溶液中取出以使溶液损失最小化。制备PHMB的PBS标准溶液(0.5、1、2、4、8和10ppm)。使用1cm石英池测量标准、吸收和释放试样在240nm下的吸收以测定PHMB的浓度。
实施例2
二乙基氮杂环丁烷鎓甲基丙烯酸酯氯化物盐(AZM)单体
2a.二乙基羟基氮杂环丁烷鎓氯化物的合成
将二乙胺(50g，0.686摩尔)在氩气下溶于25mL无水乙腈中。将溶液在冰浴中冷却至0℃。向该溶液中加入在20mL无水乙腈中的表氯醇(63.248g，0.684摩尔)。在将混合物在0℃下搅拌约5小时以后，然后在室温下进行反应另外约27小时。通过过滤收集固体产物并用冷乙腈洗涤数次。典型收率为30-50％。
2b.二乙基氮杂环丁烷鎓甲基丙烯酸酯氯化物盐(AZM)的合成
在装配有氮气流的Schlenk烧瓶中，将所得羟基氮杂环丁烷鎓氯化物盐(60g，0.362摩尔)溶于336mL无水乙腈中。在室温下向该溶液中，经约5分钟加入甲基丙烯酸酐(45.73g，0.297摩尔)和二-叔丁基-4-甲基苯酚(7mg)。然后将反应混合物在室温下搅拌约18小时。将乙腈蒸发并将残余物悬浮于1L乙腈/乙醚(1:1)溶剂混合物中。通过过滤收集固体产物并干燥。典型收率为约55％。
实施例3
包装内涂覆(IPC)共聚物的合成
3a.制备用于IPC的含AZM/APMA/PEG/DMA的共聚物
在500mL玻璃反应釜中，将5.0g的甲氧基聚乙二醇2000甲基丙烯酸酯(PEG2000-MA)溶液(在水中50％)、1.0g氨基丙基甲基丙烯酰胺(APMA)、1.0g的实施例2中制备的AZM、5.47g的N,N’-二甲基丙烯酰胺(DMA)和3.00mL的Irgacure 2959溶液(在水中1％)溶于184.53g的33.75mM柠檬酸盐缓冲液(pH 4)中。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖。一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于氮气入口，一个用于取样口。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将四个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启约1小时。在约1小时以后，将溶液通过定性滤纸真空过滤。然后将共聚物溶液使用50kDa透析膜使用约40mL/min的水流速用水提纯24小时。测定固体含量，如果需要的话稀释至2％。
3b.制备用于IPC的含AZM/APMA/丙烯酰胺的共聚物
在500mL玻璃反应釜中，将1.5g氨基丙基甲基丙烯酰胺(APMA)、1.5g在实施例2中制备的AZM、6.97g丙烯酰胺和3.00mL的Irgacure 2959溶液(在水中1％)溶于187.03g的33.75mM柠檬酸盐缓冲液(pH 4)中。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖，一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于氮气入口，一个用于取样口。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将四个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启1小时。在1小时以后，将溶液通过定性滤纸真空过滤。然后将共聚物溶液使用50kDa透析膜使用约40mL/min的水流速用水提纯24小时。测定固体含量，如果需要的话稀释至2％。
3c.制备用于IPC的含AZM/APMA/PEG/AGA的共聚物
在500mL玻璃反应釜中，将5.0g的50％PEG2000-MA水溶液、1.0g氨基丙基甲基丙烯酰胺(APMA)、1.0g的在实施例2中制备的AZM、5.47g丙烯酰基葡萄糖胺(AGA)和3.00mL的1％Irgacure 2959水溶液溶于184.53g的33.75mM柠檬酸盐缓冲液(pH 4)中。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖，一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于氮气入口，一个用于取样口。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将四个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启1小时。在约1小时以后，将溶液通过定性滤纸真空过滤。然后将共聚物溶液使用50kDa透析膜相用水提纯24小时。测定固体含量，如果需要的话稀释至2％。
3d.制备用于IPC的含AZM/APMA/AA/丙烯酰胺的共聚物
在500mL玻璃反应釜中，将1.5g氨基丙基甲基丙烯酰胺(APMA)、1.5g的在实施例2中制备的AZM、0.2g丙烯酸、6.77g丙烯酰胺和3.00mL的1％Irgacure 2959水溶液溶于187.03g的33.75mM柠檬酸盐缓冲液(pH 4)中。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖，一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于氮气入口，一个用于取样口。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将四个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启约1小时。在约1小时以后，将溶液通过定性滤纸真空过滤。然后将共聚物溶液使用50kDa透析膜相使用约40mL/min的流速用水提纯24小时。测定固体含量，如果需要的话稀释至2％。
实施例4
两亲共聚物(ACP)的合成
4a.制备含AZM/AA/PDMS/DMA的共聚物
在1L玻璃反应釜中加入6.0g单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(Gelest目录号MCR-M11)(PDMS1000-MA)。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖，一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于真空和氮气入口，一个用于200mL均衡加料漏斗，一个用于取样口。施加2毫巴真空以对PDMS1000-MA脱气10分钟。在约10分钟以后，反应釜中填充氮气。该脱气和氮气填充程序重复6次。在200mL均衡加料漏斗中，将3.0g的在实施例2中制备的AZM、6.0g丙烯酸(AA)、14.91g的DMA和3.00mL的1％Irgacure 2959的叔戊醇溶液溶于100.3g叔戊醇和33.3g甲醇中。对加料漏斗中的溶液施加100毫巴真空约10分钟。在约10分钟以后，将漏斗用氮气填充。该脱气和氮气填充程序重复3次。在将PDMS1000-MA和溶液都脱气以后，将溶液加入具有PDMS1000-MA的釜中。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将两个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启约1小时。然后将共聚物溶液使用25kDa透析膜用1-PrOH提纯约35小时，包括在该时间期间两次更换1-PrOH(1-丙醇)。测定固体含量，如果需要的话稀释至10％。
4b.制备含AZM/AA/大体积(bulky)TRIS/DM A的共聚物
程序与4a相同，不同之处在于使用6.0g大体积TRIS(Gelest目录号MCT-M11)代替PDMS1000-MA。
4c.制备含AZM/AA/POSS-MA/DMA的共聚物
在1L玻璃反应釜中，加入6.0g甲基丙烯酰基异丁基(Hybrid Plastics目录号MA0702，CAS#307531-94-8)(下文中，“POSS-MA)、3.0g的在实施例2中制备的AZM、6.0g丙烯酸(AA)、14.91g的DMA、3.00mL的1％Irgacure 2959的叔戊醇溶液、100.3g叔戊醇和33.5g甲醇。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将两个UV灯泡开启45分钟。然后将共聚物溶液使用25kDa透析膜用1-PrOH提纯约35小时。测定固体含量，如果需要的话稀释至10％。
4d.制备含AZM/AA/TRIS/DMA的共聚物
程序与4c相同，不同之处在于使用6.0g的TRIS代替6.0g的POSS-MA。
4e.制备含AZM/AA/PDMS/DMA的共聚物
在1L玻璃反应釜中加入3.0g单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(Gelest目录号MCR-M11)(PDMS1000-MA)。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖子，一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于真空和氮气入口，一个用于200mL均衡加料漏斗，一个用于取样口。施加2毫巴真空以PDMS1000-MA脱气10分钟。在约10分钟以后，将反应釜中填充氮气。该脱气和氮气填充程序重复6次。在200mL均衡加料漏斗中，将3.0g的在实施例2中制备的AZM、12.0g丙烯酸(AA)、11.91g的DMA和3.00mL的1％Irgacure 2959的叔戊醇溶液溶于67g叔戊醇和67g甲醇中。对加料漏斗中的溶液施以175毫巴真空约10分钟。在约10分钟以后，将漏斗用氮气填充。该脱气和氮气填充程序重复3次。在将PDMS1000-MA和溶液脱气以后，将溶液加入具有PDMS1000-MA的釜中。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。将两个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启约1小时。然后将共聚物溶液使用25kDa透析膜用1-PrOH提纯约35小时，该时间期间包括两次更换1-PrOH(1-丙醇)。测定固体含量，如果需要的话稀释至10％。
实施例5
制备磷酸盐/柠檬酸盐缓冲浓缩液
缓冲浓缩液通过将0.484重量％柠檬酸钠二水合物、0.708重量％磷酸氢二钠、0.088重量％磷酸氢一钠一水合物和1.486重量％氯化钠溶于DI水中而制备。如果需要的话将pH调整至约7.2。
制备具有含AZM的共聚物的IPC盐水溶液
包装内涂覆溶液(IPC-5A至IPC-5D)由2％含AZM的共聚物的溶液(实施例3的3a-3d)和如上所制备的缓冲浓缩液制备且具有下表所示组成。如果需要的话，将IPC-5A至IPC-5D的pH调整至pH 7.2-7.4。
制备IPC-5E
聚(AAm-co-AA)(90/10)偏钠盐(～90％固体含量，聚(AAm-co-AA)90/10，Mw 200,000)购自Polysciences，Inc.并直接使用。聚酰胺基胺表氯醇(PAE)(Kymene，用NMR分析为0.46的氮杂环丁烷鎓含量)作为水溶液购自Ashland并直接使用。IPC-5E通过将约0.07％w/w聚(AAm-co-AA)(90/10)和约0.15％PAE(约8.8毫摩尔的初始氮杂环丁烷鎓毫摩尔当量)溶于磷酸盐缓冲盐水(PBS)(约0.044w/w％NaH2PO4·H2O、约0.388w/w/％Na2HPO4·2H2O、约0.79w/w％NaCl)中并将pH调整至7.2～7.4而制备。然后将IPC-5E在约60℃下热预处理约6小时(热预处理)。在该热预处理期间，聚(AAm-co-AA)和PAE相互部分地交联(即未消耗掉PAE的所有氮杂环丁烷鎓基团)，在IPC-5E中的支化聚合物网络内形成包含氮杂环丁烷鎓基团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料。在热预处理以后，将IPC-5E冷却至室温，然后使用0.22μm PES薄膜过滤器过滤。
实施例6
其上具有PAA涂层的硅酮水凝胶接触透镜根据美国专利申请公开No.2012/0026458 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例19中所述程序(透镜配制剂、模具、铸塑条件、透镜萃取、PAA涂覆溶液、PAA涂覆程序等)制备。
PAA涂覆溶液
聚丙烯酸(PAA)涂覆溶液通过该将一定量的PAA(M.W.：450kDa，来自Lubrizol)溶于给定体积的1-丙醇(1-PrOH)中以具有约0.44重量％的浓度而制备并将pH用甲酸调整至约2.0。
将其上具有PAA涂层的接触透镜封装在各自包含0.55mL以下包装盐水之一的聚丙烯透镜包装壳/泡罩中(每壳一个透镜)：磷酸盐缓冲盐水(PBS)和IPC-5A至IPC-5D(实施例5中制备)。然后将泡罩用箔密封并在121℃下压热处理约30分钟。在压热处理期间在浸入含有含氮杂环丁烷鎓的共聚物或聚合物材料的包装盐水中的那些透镜上形成交联的涂层。表征压热处理后的所得透镜，结果报道于下表中。
PBS IPC-5A IPC-5B IPC-5C IPC-5D
WBUT(s) 10+ 9 10 1 14
润滑性 0 0.5 0.5 0.5 0.5
液珠试验 >250 2 121 42 117
低pH CLAN 合格 合格 合格 合格 合格
实施例7
制备透镜
硅酮水凝胶接触透镜根据美国专利申请公开No.2012/0026458 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例19中所述的程序(透镜配制剂、模具、铸塑条件等)通过铸塑制备。
PMAA-涂覆溶液
聚甲基丙烯酸(PMAA)溶液通过将PMAA(Mn～418K)和甲酸溶于给定体积的水/1-丙醇混合物中而制备，然后用水和1-丙醇稀释以形成具有以下组成的PMAA涂覆溶液：
1.40x PMAA：PMAA(0.011％w/w)；1-丙醇(86.19％w/w)；水(9.63％w/w)；和甲酸(3.74％w/w)
2.FS PMAA：PMAA(0.44％w/w)；1-丙醇(86.63％w/w)；水(9.63％w/w)；和甲酸(3.74％w/w)。
PMAA涂覆的透镜
将如上文所得到的铸塑接触透镜通过浸入一系列以下浴中而萃取和涂覆：DI水浴约56秒；3个甲乙酮(MEK)浴，分别约22、78、226秒；一个DI水浴约56秒；一个PMAA涂覆溶液(如上所制备)浴约100秒；一个水/1-丙醇50％/50％混合物浴约56秒；一个水浴约56秒；一个磷酸盐缓冲盐水浴约56秒；和一个DI水浴约56秒。
施涂交联的涂层
将其上具有PMAA涂层的接触透镜封装在各自包含0.55mL以下包装盐水之一的聚丙烯透镜包装壳/泡罩中(每壳一个透镜)：PBS(作为对照)、IPC-5A(实施例5中制备)和IPC-5B(实施例5中制备)。然后将泡罩用箔密封并在约121℃下压热处理约30分钟。在压热处理期间在浸入包含含氮杂环丁烷鎓的共聚物或聚合物材料的包装盐水中的那些透镜上形成交联的涂层。
SiHy透镜的表征
表征压热处理以后的所得透镜，结果报道于下表中。
包装盐水 PBS IPC-5A IPC-5B
接触角(度) 103 46 36
WBUT(s) NA 3 6
润滑性 NA 0.5 0.5
NA＝未收集数据
实施例8
该实施例说明使用AZM(如实施例2中所制备)和丙烯酸制备两亲共聚物(ACP)以提供用于与IPC共聚物反应的可交联的初级涂层。
该共聚物的结构如下所示。
AZM为亲电子试剂，丙烯酸是共聚物中的亲核试剂。二者都可与加入盐水溶液中的可交联共聚物反应以将包装内交联的涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上。共聚物还并入了聚二甲基硅氧烷链段(PDMS)以提供疏水相互作用以使共聚物附着在疏水透镜(例如硅酮水凝胶接触透镜)表面上。DMA用于提供亲水性和高分子量共聚物。共聚物具有与聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸(PMAA)均聚物相比少得多的丙烯酸含量(浓度)。
用于制备本发明共聚物的反应混合物中所用的单体的优选重量百分数范围列于下表1中。共聚物根据类似于实施例4中所述制备共聚物4a的程序制备。
AZM 丙烯酸 PDMS DMA
范围 10-15％ 10-40％ 10-60％ 其余％
制备透镜
硅酮水凝胶接触透镜根据美国专利申请公开No.2012/0026458 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例19中所述的程序(透镜配制剂、模具、铸塑条件等)通过铸塑制备。
制备ACP涂覆溶液
两亲共聚物溶液(下文中，ACP涂覆溶液I-IV)各自通过将实施例4中制备的ACP共聚物4a-4e(约10％溶液)中的一种溶于1-丙醇(85％)和水(15％)的混合物中而制备。ACP浓度为约1重量％。
ACP涂覆的透镜
将如上所述的铸塑接触透镜通过浸入一系列以下浴中萃取和用ACP涂覆：一个DI水浴约56秒；3个MEK浴，分别约22、78和224秒；一个DI水浴约56秒；一个在1-丙醇/水混合物(85％/15％)中的ACP涂覆溶液(约1重量％)浴约180秒；一个水/1-丙醇(58％/42％)混合物浴约180秒；一个水/1-丙醇(72％/28％)混合物浴约180秒；和一个DI水浴约180秒。ACP-I涂覆的透镜使用ACP涂覆溶液I(包含ACP共聚物4a)得到；ACP-II涂覆的透镜使用ACP涂覆溶液II(包含ACP共聚物4b)得到；ACP-III涂覆的透镜使用ACP涂覆溶液II(包含ACP共聚物4c)得到；ACP-IV涂覆的透镜使用ACP涂覆溶液IV(包含ACP共聚物4d)得到。对照A透镜根据以上程序得到，不同之处在于浴6不含ACP且仅包含溶剂混合物。
施涂交联的涂层
将如上制备的ACP涂覆的接触透镜封装在各自包含0.55mL以下包装盐水之一的聚丙烯透镜包装壳/泡罩中(每壳一个透镜)：PBS(作为对照)和IPC-5E(实施例5中制备)。将对照A透镜封装在各自包含0.55mLPBS的聚丙烯透镜包装壳/泡罩中(每壳一个透镜)。对照B透镜为封装在各自包含0.55mL PBS的聚丙烯透镜包装壳/泡罩中(每壳一个透镜)的ACP涂覆的透镜。然后将泡罩用箔密封并在约121℃下压热处理30分钟。在压热处理期间在浸入包含含氮杂环丁烷鎓的共聚物或聚合物材料的包装盐水中的那些透镜上形成交联的涂层。
SiHy透镜的表征
表征压热处理以后的所得透镜，结果显示于下表中。
实施例9
制备透镜
其上具有PAA涂层的硅酮水凝胶接触透镜根据美国专利申请公开No.2012/0026458 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例19中所述的程序(透镜配制剂、模具、铸塑条件、透镜萃取、PAA涂覆溶液、PAA涂覆程序等)制备。
制备含AZM/APMA/DMA的共聚物
在500mL玻璃反应釜中，将1.0g氨基丙基甲基丙烯酰胺(APMA)、2.5g的在实施例2中制备的AZM、6.47g的N,N’-二甲基丙烯酰胺(DMA)和3.00mL的Irgacure 2959溶液(在水中1％)溶于187.0g的33.75mM柠檬酸盐缓冲液(pH 4)中。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖。一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于氮气入口，一个用于取样口。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的Rayonet UV反应器中。四个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启约1小时。在约1小时以后，将溶液通过定性滤纸真空过滤。然后将共聚物溶液使用50kDa透析膜使用约40mL/min的水流速用水提纯24小时。测定固体含量，如果需要的话稀释至2％。
使用AZM/APMA/DMA共聚物制备IPC盐水
IPC 9A通过制备如上所制备的AZM/APMA/DMA共聚物的0.5％w/w溶液而制备。用实施例5中的PBS浓缩物(50％w/w)和水(25％w/w)将2％共聚物溶液稀释以得到0.5w/w％的最终浓度。聚(AAm-co-AA)(90/10)偏钠盐(～90％固体含量，聚(AAm-co-AA)90/10，Mw 200,000)购自Polysciences，Inc.并直接使用。IPC 9B通过将约0.1％w/w的聚(AAm-co-AA)(90/10)和约0.5％w/w的AZM/APMA/DMA共聚物溶解而制备。IPC 9C通过将约0.3％w/w的聚(AAm-co-AA)(90/10)和约0.5％w/w的AZM/APMA/DMA共聚物溶解而制备。将IPC 9B和9C都通过添加约0.044w/w％NaH2PO4·H2O、约0.388w/w/％Na2HPO4·2H2O和约0.79w/w％NaCl而调整至pH 7.2-7.4。其后，将IPC 9B和9C在70℃下预热10小时。在该热预处理期间，聚(AAm-co-AA)和AZM共聚物相互部分地反应(即未消耗掉共聚物的所有氮杂环丁烷鎓基团)以在IPC 9B和9C中的支化聚合物网络内形成包含氮杂环丁烷鎓基团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料。在热预处理以后，将IPC使用0.22μm PES薄膜过滤器过滤。
施涂交联的涂层
将PAA涂覆的透镜封装在包含0.65ml的IPC 9A、9B或9C的聚丙烯壳中(每壳一个透镜)。将泡罩密封并在121℃下压热处理45分钟。
透镜的表征
在透镜上进行试验以测定涂覆盐水的效力。如可以看出的那样，AZM/APMA/DMA共聚物本身不能提供在透镜上的良好润滑性，但聚(AAm-co-AA)的加入极大地改进了润滑性。
包装盐水 IPC 9A IPC 9B IPC 9C
WBUT(s) 9 8-10 10-11
润滑性 4 0.5 0
低pH CLAN 合格 合格 合格
液珠试验 合格(2) 合格(2) 合格(0)
实施例10
制备透镜
其上具有PAA涂层的硅酮水凝胶接触透镜根据美国专利申请公开No.2012/0026458 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例19中所述的程序(透镜配制剂、模具、铸塑条件、透镜萃取、PAA涂覆溶液、PAA涂覆程序等)制备。
制备甲基丙烯酸、丙烯酸和AZM的共聚物
在500mL玻璃反应釜中，加入甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)、158g的25％脱水柠檬酸钠水溶液，实施例2中制备的AZM，和2.65mL的Irgacure 2959溶液(在水中1％)。使用5NNaOH将pH调整至5.5。加水至265g。在包含至少4个磨口玻璃接头的反应釜上放上盖。一个用于玻璃搅拌杆，一个用于热电偶，一个用于氮气入口，一个用于取样口。将溶液用氮气以约200mL/min鼓泡20分钟。将氮气流速降至约150mL/min。搅拌速度设置为150rpm。将反应釜放入具有RPR-3500UV灯泡的RayonetUV反应器中。两个UV灯泡以约2.0mW/cm2的强度开启约1小时。在约1小时以后，将溶液通过定性滤纸真空过滤。然后将共聚物溶液通过使用10kDa膜超滤而提纯直至溶液导电率达到小于10uS/cm。测定固体含量，如果需要的话稀释至0.8％。以下表中给出的比例制备各种共聚物。
10A 10B 10C 10D 10E
MAA(g) 26.5 21.2 18.5 23.85 23.85
AA(g) - 5.3 5.3 - 1.33
AZM(g) - - 2.65g 2.65 1.33
5N NaOH(mL) 39 43 37.5 35 41
DI水(g) 38.9 37.4 40.4 40.7 38.0
实施例11
制备透镜
硅酮水凝胶接触透镜根据美国专利申请公开No.2012/0026458 A1(通过引用将其全部内容并入本文)的实施例19中所述的程序(透镜配制剂、模具、铸塑条件等)通过铸塑制备。
PMAA共聚物涂覆溶液
聚甲基丙烯酸(PMAA)共聚物涂覆溶液由实施例10中制备的PMAA共聚物制备以具有以下组成：PMAA共聚物(0.011％w/w)，其为实施例10中制备的PMAA 10A至10E中的一种；1-丙醇(86.63％w/w)；水(9.63％w/w)；和甲酸(3.74％w/w)。
PMAA共聚物涂覆的透镜
将如上所得的铸塑接触透镜通过浸入一系列以下浴中而萃取和涂覆：DI水浴约56秒；3个甲乙酮(MEK)浴，分别约22、78、226秒；一个DI水浴约56秒；一个PMAA共聚物涂覆溶液(如上所制备)浴约100秒；一个水/1-丙醇50％/50％混合物浴约56秒；一个水浴约56秒；一个磷酸盐缓冲盐水浴约56秒；和一个DI水浴约56秒。立即通过如实施例1所述TBO分析测试透镜的酸基团含量。数据显示于下文中。
10A 10B 10C 10D 10E
TBO分析(纳摩尔/透镜) 12.4+/-1.0 29.9+/-1.1 5.0+/-2.6 4.9+/-1.5 7.1+/-1.0
实施例12
将13.0g甲基丙烯酸和1.2mg巯基乙醇溶于243.0g水中并通过添加氢氧化钠水溶液(33％)而将pH调整至3.0。将溶液在圆底烧瓶中随着搅拌用氮气温和鼓泡1小时。在脱气以后将溶液加热至90℃。将3.6mg 2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺](VA-086，Wako)单独地溶于5mL水中，用氮气鼓泡1小时，装入注射器中并加入合成溶液中以起动聚合。合成在90℃下在搅拌下进行20小时。在聚合以后，通过添加硫酸将合成溶液的pH调整至pH＝3，并将PMAA通过用10kDa纤维素膜含水超滤(12x溶剂交换)而提纯。最后通过冷冻干燥将PMAA干燥。
实施例13
将15.0g甲基丙烯酸和3.4mg巯基乙醇溶于285.0g水中并通过添加氢氧化钠水溶液(33％)而将pH调整至3.5。将溶液在圆底烧瓶中随着搅拌用氮气温和鼓泡1小时。在脱气以后将溶液加热至50℃。将9.1mg 2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷](VA-061，Wako)单独溶于5mL水中，用氮气温和地鼓泡1小时，装入注射器中并加入合成溶液中以起动聚合。合成在50℃下在搅拌下进行20小时。在聚合以后，通过添加硫酸将合成溶液的pH调整至pH＝3，并将PMAA通过用10kDa纤维素膜含水超滤(12x溶剂交换)而提纯。最后通过冷冻干燥将PMAA干燥。
实施例14
根据实施例1所述程序测试各透镜(来自Bausch&Lamb的来自Johnson&Johnson的如实施例7中所制备的其上具有FS PMAA/IPC-5A涂层的SiHy透镜；如实施例7中所制备的其上具有40x PMAA/IPC-5A涂层的SiHy透镜；如根据实施例8中所述程序并使用实施例4中制备的ACP-4e作为底涂层和在形成交联的涂层时使用实施例5中制得的IPC盐水IPC-5A而制备的其上具有ACP-4e/IPC-5A涂层的SiHy透镜)的聚六亚甲基双胍(PHMB)吸收和释放。试验结果显示于图1中。具有ACP底涂层的透镜的PHMB吸收是最少的。

Claims (18)

1.含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其包含：
(a)衍生自至少一种选自含羧基乙烯类单体、含氨基乙烯类单体及其组合的乙烯类单体的单体单元；和
(b)衍生自至少一种式(1)或(2)的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的含氮杂环丁烷鎓单体单元：
其中：
R”为氢或甲基；
T7和T8相互独立地为C1-C14烷基；
Y1、Y2和Y3相互独立地为选自如下的连接键：直接键、–O–、–NR’–、–C(O)–NR’–、–NR’–C(O)–、–O–C(O)–NH–、–NH–C(O)–O–、–NR’–C(O)–NH–、–NH–C(O)–NR’–、–C(O)–O–、–O–C(O)–、–NH–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–NH–、–O–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–O–、–O–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–NH–和–NH–C(O)–NH–Z0–NH–C(O)–O–；
R’为氢、C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基；
Z0为其中任选含有一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的线性或支化C2-C12亚烷基二价基团或C5-C45脂环族或脂族-脂环族二价基团，R’如上文所定义；
Z1、Z2和Z3相互独立地为直接键，其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C1-C20未取代或取代、线性或支化亚烷基二价基团，C1–C7亚烷氧基C1–C7亚烷基二价基团，–(CH(R”)CH2O)r1–CH(R”)CH2–二价基团，其中R”如上文所定义且r1为1-20的整数，未取代亚苯基二价基团，C1-C4烷基或C1-C4烷氧基取代的亚苯基二价基团或者C7-C12亚芳烷基二价基团，其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C5-C45脂环族或脂族-脂环族二价基团，C6-C24芳族或芳脂族二价基团，或其组合；
p1、p2和p3相互独立地为0或1；
Y4为选自如下的连接键：直接键、–O–、–NR’–、–C(O)–NR’–、–NR’–C(O)–、–O–C(O)–NH–、–NH–C(O)–O–、–NR’–C(O)–NH–、–NH–C(O)–NR’–、–C(O)–O–、–O–C(O)–，R’为氢、C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基；
Z4为直接键，其中任选包含一个或多个–O–、–NR’–和–C(O)–连接键的C1-C20未取代或取代、线性或支化亚烷基二价基团，C1–C7亚烷氧基C1–C7亚烷基二价基团，或者–(CH(R”)CH2O)r1–CH(R”)CH2–二价基团，其中R”如上文所定义且r1为1-20的整数；且
Z5为C1-C20未取代或取代、线性或支化烷基，–(CH2)r2–O–(CH2CH2O)r1–Z6，其中r1如上文所定义，r2为0或1-7的整数且Z6为C1-C5烷基。
2.根据权利要求1的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其中含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含式(1)的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的单体单元。
3.根据权利要求1的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其中含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含式(2)的含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体的单体单元。
4.根据权利要求1的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，
其中含羧基乙烯类单体选自丙烯酸、C1-C4烷基丙烯酸、N,N-2-丙烯酰氨基羟基乙酸、β甲基-丙烯酸、α-苯基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、当归酸、肉桂酸、1-羧基-4-苯基丁二烯-1,3、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸及其组合，
其中含氨基乙烯类单体选自(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体的偶联反应产物，及其组合。
5.根据权利要求1-4中任一项的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其中含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含衍生自含羧基乙烯类单体的含羧基单体单元，该含羧基乙烯类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、马来酸，及其组合。
6.根据权利要求1-4中任一项的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其中含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含衍生自至少一种含氨基乙烯类单体的含氨基单体单元，该至少一种含氨基乙烯类单体选自(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体的偶联反应产物，及其组合。
7.根据权利要求1的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其中含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含：反应性单体单元，其为含羧基单体单元和/或含氨基单体单元，其中含羧基单体单元衍生自至少一种含羧基乙烯类单体，选自丙烯酸、C1-C4烷基丙烯酸、N,N-2-丙烯酰氨基羟基乙酸、β甲基-丙烯酸、α-苯基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、当归酸、肉桂酸、1-羧基-4-苯基丁二烯-1,3、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸及其组合，且其中含氨基乙烯类单体单元衍生自至少一种含氨基乙烯类单体，选自(甲基)丙烯酸氨基-C2-C4烷基酯、烯丙基胺、乙烯基胺、氨基-C1-C4烷基(甲基)丙烯酰胺、N-烯丙基C1-C12烷胺，具有唯一一个环氧基团的环氧化合物与烯丙基胺、乙烯基胺、(甲基)丙烯酸氨基-C2-C6烷基酯或氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酰胺的偶联反应产物，C1-C12烷胺或C2-C12氨基链烷醇与含环氧的乙烯类单体的偶联反应产物，及其组合；和
至少50摩尔％的非反应性亲水性单体单元，其衍生自至少一种选自如下的亲水性乙烯类单体：(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、3-丙烯酰基氨基-1-丙醇、N-羟基乙基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]-丙烯酰胺、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、重均分子量为至多1500道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基异丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、烯丙醇、乙烯醇、含磷酰胆碱乙烯类单体、赤藓醇(甲基)丙烯酸酯、阿糖醇(甲基)丙烯酸酯、甘露糖醇(甲基)丙烯酸酯、卫矛醇(甲基)丙烯酸酯、岩藻糖醇(甲基)丙烯酸酯、艾杜糖醇(甲基)丙烯酸酯、肌醇(甲基)丙烯酸酯、木糖醇(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇(甲基)丙烯酸酯、葡萄糖(甲基)丙烯酸酯、果糖(甲基)丙烯酸酯、半乳糖(甲基)丙烯酸酯及其组合。
8.根据权利要求7的含氮杂环丁烷鎓的共聚物，其中含氮杂环丁烷鎓的共聚物包含至少75摩尔％的非反应性亲水性单体单元。
9.制备其上各自具有交联的亲水涂层的经涂覆硅酮水凝胶接触透镜的方法，其包括步骤：
(a)得到硅酮水凝胶接触透镜；
(b)将锚定聚合物底涂层施涂于硅酮水凝胶接触透镜上，其中锚定聚合物为根据权利要求1的含氮杂环丁烷鎓的共聚物；和
(c)将硅酮水凝胶接触透镜在水溶液中在包含选自氮杂环丁烷鎓基团、羧基、氨基、硫羟基团及其组合的反应性官能团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热至40℃至140℃的温度并在该温度下加热足以引发一个氮杂环丁烷鎓基团与一个氨基或羧基之间的分子间和分子内交联反应的时间，由此在硅酮水凝胶接触透镜上形成耐久非硅酮水凝胶涂层。
10.根据权利要求9的方法，其中锚定聚合物为由0.05至20摩尔％含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体和80％至99.95摩尔％一种或多种选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸及其组合的含羧基乙烯类单体组成的共聚物。
11.根据权利要求10的方法，其中可热交联的亲水性聚合物材料为：
(i)权利要求7的含氮杂环丁烷鎓的共聚物；
(ii)权利要求7的含氮杂环丁烷鎓的共聚物与至少一种亲水性增强剂的反应产物，所述亲水性增强剂具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团；
(iii)聚氨基酰胺-表氯醇与至少一种亲水性增强剂的反应产物，所述亲水性增强剂具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团；
(iv)水溶性亲水性聚合物，其具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团；或者
(v)其组合。
12.根据权利要求11的方法，其中加热步骤通过将浸在密封透镜包装中的包装溶液中的硅酮水凝胶接触透镜在118℃至125℃的温度下压热处理20-90分钟而进行。
13.制备其上各自具有交联的亲水涂层的硅酮水凝胶接触透镜的方法，其包括步骤：
(a)通过使包含权利要求1的含氮杂环丁烷鎓的共聚物的透镜形成组合物在模具中聚合而得到硅酮水凝胶接触透镜；
(b)将所得硅酮水凝胶接触透镜在水溶液中在包含选自氮杂环丁烷鎓基团、羧基、氨基、硫羟基团及其组合的反应性官能团的水溶性可热交联的亲水性聚合物材料的存在下加热至40℃至140℃的温度并在该温度下加热足以引发一个氮杂环丁烷鎓基团与一个氨基或羧基之间的分子间和分子内交联反应的时间，由此在硅酮水凝胶接触透镜上形成耐久非硅酮水凝胶涂层，其中非硅酮水凝胶涂层通过在硅酮水凝胶接触透镜表面上和/或附近的含氮杂环丁烷鎓的共聚物的氮杂环丁烷鎓基团锚定在硅酮水凝胶接触透镜上。
14.根据权利要求13的方法，其进一步包括步骤：在硅酮水凝胶接触透镜上施涂锚定聚合物底涂层，其中锚定聚合物为：聚丙烯酸；聚甲基丙烯酸；聚乙基丙烯酸、聚丙基丙烯酸；至少两种选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸和丙基丙烯酸的乙烯类单体的共聚物；部分水解的聚马来酸酐；完全水解的聚马来酸酐；马来酸和一种或多种选自乙烯、甲基乙烯基醚、乙酸乙烯酯、异丁烯及其组合的乙烯类单体的共聚物；由0.05％至20摩尔％含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体和80％至99.95摩尔％一种或多种选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸及其组合的含羧基乙烯类单体组成的共聚物；其中T7和T8相互独立地为C1-C14烷基的式的氮杂环丁烷鎓化合物与聚马来酸酐或者与马来酸酐和一种或多种选自乙烯、甲基乙烯基醚、乙酸乙烯酯、异丁烯及其组合的乙烯类单体的共聚物的反应产物，其中氮杂环丁烷鎓化合物与马来酸酐的摩尔当量比为0.25或更小；或其组合。
15.根据权利要求14的方法，其中锚定聚合物为：聚甲基丙烯酸；聚乙基丙烯酸；甲基丙烯酸和乙基丙烯酸的共聚物；部分水解的聚马来酸酐；完全水解的聚马来酸酐；由0.05％至20摩尔％含氮杂环丁烷鎓的乙烯类单体和80％至99.95摩尔％一种或多种选自甲基丙烯酸、乙基丙烯酸及其组合的含羧基乙烯类单体组成的共聚物；或其组合。
16.根据权利要求14的方法，其中可热交联的亲水性聚合物材料为：
(i)权利要求7的含氮杂环丁烷鎓的共聚物；
(ii)权利要求7的含氮杂环丁烷鎓的共聚物与至少一种亲水性增强剂的反应产物，所述亲水性增强剂具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团；
(iii)聚氨基酰胺-表氯醇与至少一种亲水性增强剂的反应产物，所述亲水性增强剂具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团；
(iv)水溶性亲水性聚合物，其具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团；或者
(v)其组合。
17.根据权利要求16的方法，其中加热步骤通过将浸在密封透镜包装中的包装溶液中的硅酮水凝胶接触透镜在118℃至125℃的温度下压热处理20-90分钟而进行。
18.根据权利要求17的方法，其中包装溶液包含0.01％至2重量％可热交联的亲水性聚合物材料。
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