CN109790243B - 三嵌段预聚物及其在有机硅水凝胶中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种具有化学结构[A]‑[B]‑[C]的三嵌段预聚物，其包含至少一个单价反应性基团，其中链段[A]和[C]独立地包含基于第一亲水性单体以及任选的第二亲水性单体的聚合物链段，所述第一单体包含选自羟烷基、烷基胺、以及它们的混合物的官能团，并且[B]包含至少一种含有机硅大分子单体和任选的第三亲水性单体以及任选的含有机硅单体的聚合物链段，所述第三亲水性单体包含选自羟烷基、烷基胺、以及它们的混合物的官能团。这些预聚物可单独使用或与反应性单体混合物中的其它组分组合使用，以用于制备有机硅水凝胶和由其制备的眼科装置，包括接触镜片。

Description

三嵌段预聚物及其在有机硅水凝胶中的用途
本专利申请要求于2017年8月31日提交的美国专利申请15/691,829和2016年10月6日提交的美国临时专利申请62/404,817的优先权，其全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及由包含三嵌段预聚物的反应性单体混合物制备的有机硅水凝胶，以及由该有机硅水凝胶制备的眼科装置，其显示出优异组合的物理、机械和生物特性，包括对泪膜组分增强的渗透性。
背景技术
软质接触镜片基于水凝胶。许多使用者发现软质接触镜片足以舒适地全天佩戴。存在两类主要的软质接触镜片材料，即由不含有机硅的水凝胶形成的常规软质接触镜片，以及由有机硅水凝胶形成的软质接触镜片。
有机硅水凝胶是具有较高透氧度的水溶胀聚合物网络。这些镜片为许多镜片佩戴者提供良好的舒适度，但是有些佩戴者会感觉不适且有过多的眼部沉积物，导致在使用这些镜片时，特别是在长时间诸如连续数天(例如多至约30天)佩戴期间视敏度降低。此类不适及沉积物是由镜片表面的疏水性质以及这些表面与眼睛的蛋白质、脂质和粘蛋白以及亲水性表面相互作用所引起的。
有机硅水凝胶通常通过将含有至少一种含有机硅单体或大分子单体和至少一种亲水性单体的混合物聚合而制成。该类镜片材料是所希望的，因为其减少了与常规水凝胶镜片相关的角膜水肿和高密度血管分布。然而，此类材料可能难以产生，因为有机硅组分和亲水性组分不相容。
有机硅水凝胶由反应性单体混合物合成，所述反应性单体混合物由以下构成：亲水性单体、有机硅单体、引发剂、交联剂、稀释剂、以及用于特定效果或特性的其它成分，诸如染料、紫外线阻断剂和润湿剂。这些复杂混合物必须均匀并且是化学稳定的。在一些情况下，加入顺序和混合条件是至关重要的。大分子单体已经被用来制备有机硅水凝胶之内的接枝共聚物链段，以赋予或增强特定物理和机械性能。此外，出于同样的原因，也使用了高分子量交联剂或多官能预聚物。
然而，随着组分数目增加，形成均匀而稳定的反应性单体混合物的机会减少，这继而使得接触镜片的形成不可预测或不可重现。即使反应性单体混合物在聚合时相当的均匀且稳定，所得的有机硅水凝胶作为软质接触镜片使用也可能并未表现出诸如透射率和低模量的特性。因此，本领域内需要开发出与反应性单体混合物中的其它组分相容的反应性组分，并且在所得的有机硅水凝胶的各域之间形成持久界面，从而导致独特的物理、机械和生物特性。
基团转移聚合(GTP)是使用三甲基甲硅烷基烯酮缩二醇作为引发剂并使用亲核阴离子作为催化剂，对(甲基)丙烯酸酯单体所进行的活性阴离子聚合过程(参见美国专利4,414,372；4,417,034；4,508,880；4,524,196；和4,581,428)。GTP已示出制备宽泛的聚合物和嵌段共聚物范围的能力，同时对分子量及其分布有良好的控制。然而，GTP对于含有活性氢原子的单体诸如甲基丙烯酸2-羟乙酯或甲基丙烯酸不起作用，并且制备高分子量聚合物有时由于尾咬反应或其它链终止事件而颇成问题(参见J.American Chem.Society 1983,105,5706-5707；Macromolecules 1987,20,1473-1488；和Adv.Poly Sci.2004,167,1-34)。
GTP已经用于制备直链、支链、嵌段和星形大分子单体或预聚物。预聚物是通过如下合成的：在GTP聚合中使用2-三甲基甲硅烷氧基乙基甲基丙烯酸酯，之后用含水酸性甲醇去保护，并且用酰化剂例如异丙烯基α,α-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)对侧羟基进行酰化。这些预聚物已作为相容性组分被引入制造接触镜片的反应性单体混合物中(参见美国专利4,659,782、4,659,783、4,771,116、5,244,981、5,314,960、5,331,067和5,371,147)。美国专利6,367,929公开了三嵌段预聚物及其在制造接触镜片中的用途。该三嵌段预聚物通过如下制备：依次加入反应性单体混合物，从而产生具有由甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的无规共聚物所构成的末端嵌段，以及由HEMA、单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(mPDMS)和3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)的无规三元共聚物所构成的中间嵌段的三嵌段聚合物，之后使用异丙烯基α,α-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)进行酰化步骤。接触镜片由包含该三嵌段预聚物、二甲基丙烯酰胺(DMA)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、TRIS和mPDMS的反应性单体混合物制备而成。对由此类反应性单体混合物制成的接触镜片的评价并不一致，这可能是因为用于使三嵌段共聚物中的2-三甲基甲硅烷氧基乙基甲基丙烯酸酯重复单元去保护的反应条件可能也水解一部分TRIS重复单元，并且此类水解程度可在批次之间有所不同。因此，已经显示出GTP缺少制备特定三嵌段共聚物(尤其是由甲硅烷基保护的单体及其它含有机硅单体制备的那些)的可再现方法。
另选地，存在几种活性自由基聚合(LRP)或受控自由基聚合(CRP)技术，它们可避免与(甲基)丙烯酸酯的GTP相关的一些副反应或使这些副反应最小化，并由此允许可再现的合成三嵌段预聚物。这些方法包括硝基氧介导的LRP(参见Chem.Rev.2001,101,3661-3688)；金属催化的LRP(参见Chem.Rev.2001,101,3689-3745和Chem.Rev.2009,109,4963-5050)；原子转移自由基聚合(ATRP)(参见Chem.Rev.2001,101,2921-2990)；可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合(参见Acc.Chem.Res.2008,9,1133-1142)；以及有机碲介导的活性自由基聚合(TERP)(参见Chem.Rev.2009,109,5051-5068)(参见美国专利7,276,569；7,291,690；7,615,601；和7,662,899)。
TERP对于所用单体和所存在官能团的类型是通用的并且相对不敏感。特别地，与GTP不同，可以使用含有活性氢原子的单体。通常，在采用或不采用热自由基引发剂或光引发剂的情况下，将感兴趣的单体连同有机碲链转移剂在常见的聚合条件下进行混合，以在良好的分子量控制之下产生聚合物(参见JACS 2002,124,13666-13667和JACS 2003,125,8720-8721)。嵌段共聚物通过依次加入单体混合物或通过光引发的自由基偶合反应来制备(参见J.Poly.Sci.Pt.A Polym.纯应用化学2006,44,1-12和JACS2012,134,5536-5539)。由TERP制得的聚合物具有可例如通过使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)减少的有机碲端基，以形成也能够聚合的亚乙烯基端基，从而使聚合物转化为大分子单体(参见Reactive&Functional Polymers 2009,69,416-423)。
已经研究了聚二甲基硅氧烷(PDMS)共聚物(参见Chem.Rev.2010,110,1233-1277)。已通过各种大分子引发剂方法制备了具有HEMA的PDMS嵌段共聚物(参见PolymerJ.2012,44,1087-1097)。还描述了使用mPDMS大分子单体所得的mPDMS接枝共聚物(参见Macromolecules2002,35,5953-5962和Macromolecules 2003,36,4772-4778)。此类接枝共聚物因为缺乏任何可聚合基团而不适于作为预聚物。
本领域需要长期佩戴型接触镜片，从而需要对泪膜组分表现出增强的渗透性的长期佩戴型有机硅水凝胶。还需要提供与用于制造有机硅接触镜片的反应性单体混合物相容的含有机硅预聚物。
发明内容
三嵌段预聚物具有[A]-[B]-[C]结构，包含至少一个单价反应性基团，其中[A]和[C]独立地包含基于含有选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的第一亲水性单体的聚合物链段，并且[B]包含至少一种含有机硅大分子单体和任选的另一种含有机硅单体以及含有选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的任选的第二亲水性单体的聚合物链段。在三嵌段共聚物的合成期间，可例如通过如下方式形成至少一个单价反应性基团：在有机碲介导的活性自由基聚合(TERP)之后进行端基改性，并且/或者随后使三嵌段共聚物与合适的酰化剂诸如甲基丙烯酰氯之间发生后续酰化反应。单价反应性基团含量可在初始或酰化前羟烷基或氨基烷基含量的约1摩尔％至约25摩尔％之间变化。
三嵌段预聚物的特性通过三嵌段预聚物的组成，尤其是包含链段的三嵌段预聚物的组成、分子量和重复单元次序分布，以及单价反应性基团的含量进行控制。通过调节这些变量，三嵌段预聚物可被设计成使特定反应性单体混合物相容，并且赋予此类反应性单体混合物的聚合所形成的所得的有机硅水凝胶特定的物理、机械和生物特性。这些三嵌段预聚物可单独使用或与反应性单体混合物中的其它组分组合使用，以用于制备有机硅水凝胶和由其制备的眼科装置。本发明的有机硅水凝胶显示出独特的物理、机械和生物特性的组合，包括对泪膜组分，尤其是蛋白质增强的渗透性。
在第一方面，用于制备生物医疗装置的三嵌段预聚物包括式[A]-[B]-[C]，其中[A]和[C]独立地为由第一亲水性单体以及任选的一种或多种第二亲水性单体形成的聚合物链段，所述第一亲水性单体包含选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团；[B]是由以下形成的聚合物链段：含有机硅大分子单体；任选的第三亲水性单体，所述第三亲水性单体包含选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团；以及任选的含有机硅单体；并且其中所述三嵌段预聚物包含至少一个单价反应性基团。
在另一方面，由反应性单体混合物形成的有机硅水凝胶包含：(a)三嵌段预聚物(根据本文所公开的任何三嵌段预聚物)；(b)独立于链段[A]、[B]和[C]的亲水性单体的至少一种其它第四亲水性单体；以及(c)独立于三嵌段预聚物以及[B]的任选的含有机硅单体的至少一种含有机硅组分。
另一个方面是由包含以下的反应性单体混合物形成的有机硅水凝胶：(a)式[A]-[B]-[C]的三嵌段预聚物，其中[A]和[C]是基于(甲基)丙烯酸羟烷基酯的均聚物链段，并且[B]是数均分子量在约500道尔顿至约1500道尔顿范围内的基于(甲基)丙烯酸羟烷基酯和单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷的重复单元的共聚物链段，其中所述三嵌段预聚物包括选自(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基醚、O-乙烯基碳酸酯和O-乙烯基氨基甲酸酯、以及它们的混合物的至少一个单价反应性基团；(b)至少一种亲水性单体；(c)至少一种含有机硅组分；(d)至少一种带电单体；(e)至少一种聚酰胺；(f)至少一种交联剂；(g)至少一种光引发剂；以及(h)以下项中的一种或多种：紫外线吸收剂、可见光吸收剂、光致变色化合物、药物、营养药、抗微生物物质、调色剂、颜料、可共聚染料、非聚合染料、脱模剂、以及它们的组合。
还提供了由本文所述的有机硅水凝胶制备的接触镜片。
另一个方面是制备有机硅水凝胶的方法，该方法包括：(a)获得本文所公开的任何三嵌段预聚物；(b)由三嵌段预聚物与任选的其它组分制备反应性单体混合物；(c)将反应性单体混合物转移到第一模具上；(d)将第二模具放置于填充有反应性单体混合物的第一模具的顶部；以及(e)通过自由基共聚作用使反应性单体混合物固化，以形成接触镜片形状的有机硅水凝胶。
附图说明
图1示出通过TERP并随后用甲基丙烯酰氯进行酰化来示例性合成本文所公开的三嵌段预聚物的化学方案和化学式。
具体实施方式
用于制备生物医疗装置的三嵌段预聚物具有以下结构：[A]-[B]-[C]，其中[A]和[C]独立地为基于含有选自羟烷基和氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的第一亲水性单体以及任选的一种或多种第二亲水性单体的聚合物链段；并且[B]是基于含有机硅大分子单体；包含选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的任选的第三亲水性单体；任选的含有机硅单体的聚合物链段；并且其中所述三嵌段预聚物包含至少一个单价反应性基团。三嵌段预聚物通常包含可聚合的端基。三嵌段预聚物还可包含单价反应性侧基。还提供了制备和使用三嵌段预聚物的方法。三嵌段预聚物用于制备有机硅水凝胶，该有机硅水凝胶继而用于制备接触镜片。
在描述本发明的多个示例性方面之前，应当理解，本发明不限于在以下描述中所提及的构造细节和工序。本发明能够具有其它实施方案，并且能够以多种方式实践或实施。
定义
相对于本公开中使用的术语，提供了以下一般定义。聚合物定义符合由RichardG.Jones,Jaroslav Kahovec,Robert Stepto,Edward S.Wilks,Michael Hess,TatsukiKitayama和W.Val Metanomski编辑，2008年IUPAC推荐的Compendium of PolymerTerminology and Nomenclature,IUPAC Recommendations 2008中所公开的那些。
“个体”包括人和脊椎动物。
“生物医疗装置”是被设计成在哺乳动物组织或体液之内或之上并且优选地在人体组织或体液之内或之上使用的任何制品。这些装置的示例包括但不限于伤口敷料、密封胶、组织充填物、药物递送系统、涂层、防粘阻隔物、导管、植入物、支架、手术缝合线和眼科装置(如眼内透镜和接触透镜)。生物医疗装置可为眼科装置，诸如接触镜片，包括由有机硅水凝胶制成的接触镜片。
“眼部表面”包括角膜、结膜、泪腺、副泪腺、鼻泪管和睑板腺的表面和腺上皮细胞及其顶部和基部基质、泪小点和相邻或相关的结构，包括由上皮细胞的连续性、神经支配以及内分泌系统和免疫系统连接为功能系统的眼睑。
“眼科装置”是指位于眼内或眼上或眼睛任何部位(包括眼部表面)的任何装置。这些装置可以提供光学校正、美容增强作用、改善视力、治疗有益效果(例如用作绷带)或递送活性成分，如药物和类药剂营养成分，或者上述功能的任何组合。眼科装置的示例包括但不限于镜片、光学和眼部插入物(包括但不限于泪点塞等)。“镜片”包括软质接触镜片、硬质接触镜片、混合接触镜片、眼内镜片和覆盖镜片。眼科装置可包括接触镜片。
“接触镜片”是指能够被置于个体眼睛角膜上的眼科装置。接触镜片可提供矫正、美容、或治疗有益效果，包括伤口愈合、药物或营养保健品递送、诊断性评价或监测、或紫外光阻隔以及可见光或眩光减少、或它们的组合。接触镜片可为本领域已知的任何适当材料，并且可为软质镜片、硬质镜片、或包含具有不同特性诸如模量、水含量、吸光特征或它们的组合的至少两个不同部分的混合镜片。
本发明的生物医疗装置、眼科装置和镜片可由有机硅水凝胶构成。这些有机硅水凝胶通常含有在固化装置中彼此共价键合的有机硅组分以及亲水性和/或疏水性单体。
“有机硅水凝胶接触镜片”是指包含至少一种有机硅水凝胶材料的接触镜片。相比于常规水凝胶，有机硅水凝胶接触镜片通常具有提高的透氧度。有机硅水凝胶接触镜片利用其水和聚合物内容物两者向眼睛传输氧气。
如本文所用，术语“约”是指数字在+/-5％的范围内被修改。例如，短语“约10”将包括9.5和10.5两者。
如本文所用，术语“(甲基)”是指任选的甲基取代。因此，诸如“(甲基)丙烯酸酯”的术语既指甲基丙烯酸酯，也指丙烯酸酯。
无论在哪里提供化学结构，应当理解，对于取代基在所述结构上所公开的供选择的替代方案可以任何组合结合。因此，如果结构含有取代基R*和R**，它们中的每一个含有三个可能基团的列表，公开了九种组合。对于特性的组合同样适用。
当如通式[***]n中的“n”下标用于描述聚合物的化学式中重复单元的数目时，所述下标是最能表示大分子的数均分子量的整数。所述下标也被称为“聚合度(DP)”。
“重复单元”或“重复化学单元”是单体和大分子单体聚合所产生的聚合物中最小的重复原子团。
“大分子”是分子量大于1500的有机化合物，并且可为反应性或非反应性的。
如本文所用，“目标大分子”是由包含单体、大分子单体、预聚物、交联剂、引发剂、添加剂、稀释剂等的反应性单体混合物合成的预期大分子。
“聚合物”是共同连接成链或网络结构的重复化学单元的大分子的样品，并由衍生自反应性混合物中所包括的单体和大分子单体的重复单元构成。聚合物具有一定的分子量分布。
“均聚物”是由一种单体或大分子单体制成的聚合物；“共聚物”是由两种或更多种单体、大分子单体或它们的组合制成的聚合物；“三元共聚物”是由三种单体、大分子单体或它们的组合制成的聚合物。“嵌段共聚物”由组成上不同的嵌段或链段构成。二嵌段共聚物具有两个嵌段。三嵌段共聚物具有三个嵌段。“梳状或接枝共聚物”由至少一种大分子单体制成。
“可聚合”意指化合物包含能够发生链增长聚合诸如自由基聚合的至少一个单价反应性基团。“不可聚合的”意指化合物不包含此类单价反应性基团。可聚合化合物是反应性组分。可聚合化合物可为单体、大分子单体、预聚物、交联剂、以及它们的混合物。
“单价反应性基团”是能够发生链增长聚合，诸如自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合的基团。单价反应性基团的常见示例是烯键式不饱和基团。单价基团的非限制性示例包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯基醚、(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基氨基甲酸酯、O-乙烯基碳酸酯、其它乙烯基基团、以及它们的混合物。
可使用任何类型的自由基聚合，包括但不限于本体、溶液、悬浮液和乳液，以及任何受控的自由基聚合方法，诸如稳定的自由基聚合、硝基氧介导的活性聚合、原子转移自由基聚合，可逆加成断裂链转移聚合、有机碲介导的活性自由基聚合等。
“引发剂”是可分解成自由基的分子，所述自由基可随后与单体反应以引发自由基聚合反应。根据温度，热引发剂以一定速率分解；典型的示例为偶氮化合物，诸如1,1'-偶氮二异丁腈和4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)，过氧化物，诸如过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯和过氧化月桂酰，过酸，诸如过乙酸和过硫酸钾以及各种氧化还原体系。通过光化学方法分解的光引发剂；典型的示例为苯偶酰、安息香、苯乙酮、二苯甲酮、樟脑醌、以及它们的混合物以及各种一酰基和双酰基氧化膦、以及它们的组合的衍生物。
“单体”是包含单价反应性基团的分子，其可以经过链增长聚合，并且尤其是自由基聚合，从而形成了在目标大分子的化学结构中的重复单元。某些单体具有可充当交联剂的二官能掺杂物。“亲水性单体”为当在25℃下以5重量％的浓度与去离子水混合时，产生澄清单相溶液的单体。
“亲水性组分”为引发剂、单体、大分子单体、交联剂、预聚物、添加剂或聚合物，当在25℃下以5重量％的浓度与去离子水混合时，其产生澄清单相溶液。
“大分子单体”或“单体”是具有一个端基的大分子，其可以经过链增长聚合，并且尤其是自由基聚合，从而形成了在目标大分子的化学结构中的重复单元。通常，大分子单体的化学结构不同于目标大分子的化学结构，换言之，大分子单体的侧基的重复单元不同于目标大分子或其主链的重复单元。单体与大分子单体之间的差异仅仅为化学结构、分子量、以及侧基的分子量分布之一。因此如本文所用，专利文献有时将单体定义为具有约1,500道尔顿或更小的相对较低分子量的可聚合化合物，其本质上包括某些大分子单体。具体地，单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(分子量＝500-1500g/mol)(mPDMS)和单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙醚封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量＝500-1500g/mol)(OH-mPDMS)可被称为单体或大分子单体。此外，专利文献有时将大分子单体定义为具有一个或多个反应性基团，使大分子单体的通用定义基本扩展至包括预聚物。
“交联剂”是能够在分子上的两个或更多个位置处发生自由基聚合，从而形成分枝点和聚合物网络的二官能或多官能单体。常见的示例为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、亚甲基双丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙酯等。
“预聚物”是能够通过单价反应性基团进一步聚合的二官能或多官能大分子或低聚物，从而对目标大分子的至少一种类型的链贡献出多于一个重复单元。交联剂与预聚物之间的差异仅仅为化学结构、分子量、以及分子量分布之一。例如，双-3-丙烯酰氧基-2-羟丙基丙氧基聚二烷基硅氧烷(ac-PDMS)常常使用二官能硅氧烷交联剂，其也为根据前述定义的预聚物。
本发明的三嵌段预聚物为如下三嵌段共聚物：具有一个单价反应性基团通常作为端基，使得此类三嵌段预聚物也为大分子单体；或具有多于一个单价反应性基团，通常作为多个侧基和端基。
“聚合物网络”是交联的大分子，它可以溶胀，但不能溶于有效溶剂中，因为聚合物网络实质上为一个大分子。“水凝胶”是在水或水溶液中溶胀的聚合物网络，通常吸收至少10重量％的水。“有机硅水凝胶”为由至少一种含有机硅组分与至少一种亲水性组分制成的水凝胶。亲水性组分也可包括非反应性聚合物。
“常规水凝胶”是指由不含任何甲硅烷氧基、硅氧烷或碳硅氧烷基团的单体以及其它反应性组分制成的聚合物网络。常规水凝胶由主要含有亲水性单体诸如甲基丙烯酸2-羟乙酯(“HEMA”)、N-乙烯基吡咯烷酮(“NVP”)、N,N-二甲基丙烯酰胺(“DMA”)或乙酸乙烯酯的反应性单体混合物制备。美国专利4,436,887、4,495,313、4,889,664、5,006,622、5,039,459、5,236,969、5,270,418、5,298,533、5,824,719、6,420,453、6,423,761、6,767,979、7,934,830、8,138,290和8,389,597公开了常规水凝胶的形成。市售的常规水凝胶包括但不限于依他菲康、艮菲康、hilafilcon、林尼菲康、nesofilcon、omafilcon、polymacon和维菲康，包括所有它们的变型。
“有机硅水凝胶”是指通过至少一种含有机硅的组分与至少一种亲水性组分的共聚作用获得的水凝胶。亲水性组分也可包括非反应性聚合物。含有机硅组分和亲水性组分可各自为单体、大分子单体、交联剂、预聚物、或它们的组合。含含有机硅组分包含至少一种甲硅烷氧基、硅氧烷或碳硅氧烷基团。可商购获得的有机硅水凝胶的示例包括巴拉菲康、阿夸菲康、lotrafilcon、佰视明、delefilcon、enfilcon、fanfilcon、formofilcon、galyfilcon、塞诺菲康、narafilcon、falcon II、asmofilcon A、samfilcon、riofilcon、stenfilcon、somofilcon，包括所有它们的变型，以及如美国专利4,659,782、4,659,783、5,244,981、5,314,960、5,331,067、5,371,147、5,998,498、6,087,415、5,760,100、5,776,999、5,789,461、5,849,811、5,965,631、6,367,929、6,822,016、6,867,245、6,943,203、7,247,692、7,249,848、7,553,880、7,666,921、7,786,185、7,956,131、8,022,158、8,273,802、8,399,538、8,470,906、8,450,387、8,487,058、8,507,577、8,637,621、8,703,891、8,937,110、8,937,111、8,940,812、9,056,878、9,057,821、9,125,808、9,140,825、9156,934、9,170,349、9,244,196、9,244,197、9,260,544、9,297,928、9,297,929以及WO 03/22321、WO2008/061992和US 2010/0048847中所制备的有机硅水凝胶。这些专利据此全文以引用方式并入本文。
“互穿聚合物网络”或“IPN”是包含两种或更多种聚合物网络的聚合物，所述聚合物网络至少部分地以分子级交错，但彼此不共价键合并且除非化学键断裂，否则不可分离。
“半-互穿聚合物网络”或“半-IPN”是包括一种或多种聚合物网络以及一种或多种直链或支链聚合物的聚合物，其特征在于至少一种网络在分子尺度上被至少一些直链或支链渗透。
“反应性混合物”、“反应混合物”和“反应性单体混合物”(RMM)是指混合在一起并在经受聚合反应条件时形成本发明的有机硅水凝胶和镜片的组分(反应性和非反应性两者)的混合物。反应性单体混合物包含活性组分，例如单体、大分子单体、预聚物、交联剂、引发剂、稀释剂，以及附加组分，例如润湿剂、脱模剂、染料、吸光化合物(如UV吸收剂)、颜料、染料和光致变色化合物，它们中的任何一种可以是活性的或非活性的，但能够保留在所得的生物医疗装置中；以及药物和类药剂营养化合物及任何稀释剂。应当理解可基于所制得的生物医疗装置及其预期用途而添加广泛范围的添加剂。反应性混合物组分的浓度以反应性混合物中的除稀释剂之外的所有组分的重量百分比表示。当使用稀释剂时，它们的浓度以基于反应混合物和稀释剂中的所有组分的量的重量百分比表示。
“反应性组分”是通过共价键合、氢键合或形成互穿聚合物网络而变为所得的有机硅水凝胶的聚合物网络的化学结构的一部分的反应性混合物中的组分。不变成聚合物结构的一部分的稀释剂和加工助剂不是反应性组分。
如本文所用，“含有机硅组分”是具有通常呈甲硅烷氧基基团、硅氧烷基团、碳硅氧烷基团、以及它们的混合物形式的至少一个硅氧键的反应性混合物中的引发剂、单体、大分子单体、交联剂、预聚物、聚合物或添加剂。
可用于本发明的含有机硅的组分的示例可存在于美国专利3,808,178、4,120,570、4,136,250、4,153,641、4,740,533、5,034,461、5,070,215、5,244,981、5,314,960、5,331,067、5,371,147、5,760,100、5,849,811、5,962,548、5,965,631、5,998,498、6,367,929、6,822,016、6,943,203、6,951,894、7,052,131、7,247,692、7,249,848、7,396,890、7,461,937、7,468,398、7,473,735、7,538,146、7,553,880、7,572,841、7,666,921、7,691,916、7,786,185、7,825,170、7,915,323、7,956,131、7,994,356、8,022,158、8,163,206、8,273,802、8,399,538、8,415,404、8,420,711、8,450,387、8,487,058、8,568,626、8,686,099、8,662,663、8,772,367、8,772,422、8,835,583、8,937,110、8,937,111、8,940,812、8,974,775、8,980,972、9,056,878、9,125,808、9,140,825、9,156,934、9,170,349、9,200,119、9,217,813、9,244,196、9,244,197、9,255,199、9,260,544、9,296764、9,297,928、9,297,929以及欧洲专利080539和WO2014/123959中。这些专利据此全文以引用方式并入本文。
三嵌段预聚物
用于制造生物医疗装置的三嵌段预聚物具有式：
[A]-[B]-[C]，其中
[A]和[C]独立地为基于含有选自羟烷基和氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的第一亲水性单体以及任选的一种或多种第二亲水性单体的聚合物链段；并且
[B]是基于含有机硅大分子单体；含有选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的任选的第三亲水性单体；以及任选的含有机硅单体；并且其中所述三嵌段预聚物包含至少一个单价反应性基团。
单价反应性基团可为(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基醚、O-乙烯基碳酸酯、O-乙烯基氨基甲酸酯、以及它们的组合。
三嵌段预聚物的聚合物链段[A]和[C]可独立地由包括以下的第一亲水性单体形成：C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸二羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸三羟烷基酯、N-C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
三嵌段预聚物的聚合物链段[A]和[C]可独立地由包括以下的第一亲水性单体形成：(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
聚合物链段[A]和[C]可均为聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEMA)，并且[B]是聚(单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷)(聚[mPDMS])，即mPDMS的接枝均聚物。
聚合物链段[A]和[C]可均为聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)(PHEMA)，并且[B]是聚(单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷-共-甲基丙烯酸2-羟乙酯)(聚[mPDMS-共-HEMA])，即mPDMS与甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)的接枝共聚物。
三嵌段预聚物的聚合物链段[A]和[C]可由独立地包含第一亲水性单体以及独立地选自以下的第二亲水性单体的反应性单体混合物形成：丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基乙酰胺(NVA)、N-乙烯基N-甲基乙酰胺(VMA)、N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇单丙烯酸酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N-[(乙烯氧基)羰基]-β-丙氨酸、3-丙烯酰胺丙酸(ACA1)、5-丙烯酰胺丙酸(ACA2)、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵(METAC或Q盐)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、N-(2-羧乙基)-N,N-二甲基-3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]-1-丙烷铵内盐(CBT)；N,N-二甲基-N-[3-[(1-氧-2-丙烯-1-基)氨基]丙基]-3-磺基-1-丙烷铵内盐(SBT)；4-羟基-N,N,N-三甲基-9-氧代-4-氧化物3,5-二氧杂-8-氮杂-4-磷杂十一-10-烯-1-铵内盐(9CI)(PBT)、以及它们的混合物。
三嵌段预聚物的聚合物链段[A]和[C]独立地包含第二亲水性单体，该第二亲水性单体的量在约0摩尔％至约50摩尔％的[A]和[C]范围内；量在约0摩尔％至约25摩尔％的[A]和[C]范围内；量在约0摩尔％至约15摩尔％的[A]和[C]范围内；量在约0摩尔％至约10摩尔％的[A]和[C]范围内；并且最优选地不含有任何其它亲水性单体。
三嵌段预聚物的聚合物链段[B]可由包含选自以下的一种单价反应性基团的含有机硅大分子单体形成：(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基醚、O-乙烯基碳酸酯和O-乙烯基氨基甲酸酯，该含有机硅大分子单体具有介于约1和约200个之间二价二取代的硅氧烷重复单元并且被C1至C8直链、支链或环状的烷基封端。
含有机硅大分子单体可包括式I所示的化学结构：
Figure GDA0003305443620000151
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；其中R1为氢原子或甲基；其中n为介于1和200之间，或介于1和100之间，或介于1和50之间，或介于1和20之间的整数；其中R3为亚烷基链段(CH2)y，其中y为1至6、1至4、或2至4的整数，并且每个亚甲基基团可任选进一步且独立地被选自醚、胺、酯、酮、羰基、羧酸酯和氨基甲酸酯的基团取代，或者当y为2或更大时，非末端亚甲基基团任选地被氨基甲酸酯基取代；或者其中R3是氧化亚烷基链段O(CH2)z，其中z为1至3的整数，或者其中R3为亚烷基和氧化亚烷基链段的混合物，并且y和z之和介于1和9之间；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、烷基-硅氧烷基-烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、含有介于一和六个碳原子之间的单-、二-或三-羟基烷基基团、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代。
这些含有机硅大分子单体的非限制性示例包括单正烷基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷，如式II所示，其中n介于3和50之间；介于3和25之间；以及介于3和15之间，并且R5为含有介于1和8个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基；单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(mPDMS)，如式III所示，其中n介于3和50之间；介于3和25之间；或介于3和15之间；以及具有如式IV至XI所示的化学结构的大分子单体，其中R1为氢原子或甲基基团；R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且R5为含有介于1和8个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团；并且其中n介于3和50之间；介于3和25之间；或介于3和15之间。
Figure GDA0003305443620000161
Figure GDA0003305443620000171
Figure GDA0003305443620000181
合适的单烷基封端的单(甲基)丙烯酰氧基烷基封端的聚二烷基硅氧烷的示例包括单正丁基封端的单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、单正甲基封端的单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、单正丁基封端的单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二乙基硅氧烷、单正甲基封端的单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的聚二乙基硅氧烷、单烷基封端的单(甲基)丙烯酰氨基烷基封端的聚二烷基硅氧烷、单烷基封端的单(甲基)丙烯酰氧基烷基封端的聚二芳基硅氧烷、以及它们的混合物。
含有机硅大分子单体可包括具有式XII中所示的化学结构的单官能羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)
Figure GDA0003305443620000182
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；其中R1为氢原子或甲基；其中n为介于1和200之间的整数；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代。
含羟基大分子单体的示例包括单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)丙基醚封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(OH-mPDMS)，如式XIII所示，其中n介于4和30之间；介于4和8之间；或介于10和20之间；以及具有如式XIV和XV所示的化学结构的大分子单体，其中R1为氢原子或甲基基团；其中n介于4和30之间；介于4和8之间；或介于10和20之间；其中R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代。
Figure GDA0003305443620000191
Figure GDA0003305443620000201
含有机硅大分子单体可包括式XVI所示的化学结构。
Figure GDA0003305443620000202
其中R1为氢原子或甲基；其中n为介于1和200之间的整数；其中R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代；并且其中R6为亚烷基链段(CH2)y，其中y为0至6、0至4、以及0至2的整数，并且每个亚甲基基团可任选进一步且独立地被选自醚、胺、醇、酯、羰基、羧酸酯和氨基甲酸酯的基团所取代。
含有机硅大分子单体可为具有式I至XVI所示的化学结构的大分子单体的混合物。
优选地，含有机硅大分子单体选自单烷基封端的单(甲基)丙烯酸酯封端的聚(二烷基硅氧烷)、单烷基封端的单烷基封端的单(甲基)丙烯酸酯封端的聚(二芳基硅氧烷)、单烷基封端的单(甲基)丙烯酸酯封端的聚(烷基芳基硅氧烷)、以及它们的混合物。
最优选地，含有机硅大分子单体选自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(式III)、单正丁基封端的单-(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(式XIII)、以及它们的混合物。
三嵌段预聚物的聚合物链段[B]可由含有机硅大分子单体和另一种组分形成，该另一种组分选自含有选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的第三亲水性单体以及含有机硅单体。
具体地，第三亲水性单体可选自C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸二羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸三羟烷基酯、N-C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
更具体地，第三亲水性单体可选自(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。最优选地，第三亲水性单体是甲基丙烯酸2-羟乙酯。
三嵌段预聚物的聚合物链段[B]包含第三亲水性单体，该第三亲水性单体的量在约0摩尔％至约50摩尔％的[B]范围内；量在约0摩尔％至约25摩尔％的[B]范围内；量在约0摩尔％至约15摩尔％的[B]范围内；量在约0摩尔％至约10摩尔％的[B]范围内；量在约0摩尔％至约5摩尔％的[B]范围内；并且最优选地量在约1摩尔％至约5摩尔％的[B]范围内。
三嵌段预聚物的聚合物链段[B]还可包括选自以下的含有机硅单体：3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基苯乙烯、2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯、N-(2,3-二羟基丙基)N-(3-四(二甲基甲硅烷氧基)二甲基丁基硅烷)丙基)丙烯酰胺、以及它们的混合物。
优选地，三嵌段预聚物由介于约30重量％和约80重量％之间；介于约30重量％和约70重量％之间；以及介于约40重量％和约70重量％之间的含有机硅大分子单体的重复单元构成。
更优选地，三嵌段预聚物的聚合物链段[B]包含共聚物，其中共聚物具有占[B]约75重量％至约99重量％；占[B]约85重量％至约99重量％；占[B]约90重量％至约99重量％；占[B]约50摩尔％至约99摩尔％；占[B]约50摩尔％至约75摩尔％；以及占[B]约60摩尔％至约75摩尔％的含有机硅大分子单体的重复单元。
聚合物链段[B]还可包含含有机硅单体的重复单元，其量在约1摩尔％至约50摩尔％[B]的范围内；量在约1摩尔％至约25摩尔％的[B]范围内；量在约1摩尔％至约15摩尔％的[B]范围内；并且量在约1摩尔％至约10摩尔％的[B]范围内。
三嵌段预聚物的聚合物链段[A]、[B]和[C]可都为均聚物；或者三嵌段预聚物的聚合物链段[A]、[B]和[C]可都为共聚物；三嵌段预聚物的聚合物链段[A]、[B]和[C]可独立地选自均聚物、共聚物和三元共聚物。最优选地，聚合物链段[A]和[C]是均聚物，并且聚合物链段[B]是共聚物。
特别地，聚合物链段[A]和[C]可均为(甲基)丙烯酸羟烷基酯的均聚物，并且聚合物链段[B]是包括衍生自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(mPDMS)或单正丁基封端的单-(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(OH-mPDMS)以及如用于制备链段[A]和[C]的相同(甲基)丙烯酸羟烷基酯的重复单元的共聚物。
最优选地，聚合物链段[A]和[C]是甲基丙烯酸2-羟乙酯的均聚物，并且聚合物链段[B]链段是包括衍生自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(mPDMS)和甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)的重复单元的共聚物。
聚合物链段[A]和[C]可为甲基丙烯酸2-羟乙酯的均聚物，并且聚合物链段[B]链段是包括衍生自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、单正丁基封端的单-(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、以及甲基丙烯酸2-羟乙酯的重复单元的三元共聚物。
三嵌段预聚物可具有在约10kDa至约100kDa范围内；在约20kDa至约80kDa范围内，在约20kDa至约60kDa范围内，在约20kDa至约50kDa范围内的重均分子；并且能够被用来增容用于制备眼科装置的反应性单体混合物的组分。此类相容性反应性单体混合物在暴露于聚合条件时形成了有效形成眼科装置的有机硅水凝胶。
三嵌段预聚物可在有机碲介导的活性自由基聚合(TERP)调节剂存在下形成，并任选地随后在包括(甲基)丙烯酰氯、(甲基)丙烯酸酐、(甲基)丙烯酸2-异氰酸根合乙酯、3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯、以及它们的混合物在内的酰化剂的存在下形成，其具有初始酰化前羟烷基或氨基烷基含量的约1摩尔％至约25摩尔％的范围内的酰化剂所形成的单价反应性基团的含量，或者优选地具有约1摩尔％至约10摩尔％的初始酰化前羟烷基或氨基烷基含量范围内的单价反应性基团的含量。
本发明的三嵌段预聚物的代表性合成示意性地示于图1中，其中采用偶氮二异丁腈(AIBN)，使用“碲调节剂”来控制TERP的共聚。相继添加A、B和C所代表的三种不同的反应性单体混合物以形成对应的链段Ax、By和Cz，其中x、y和z表示聚合度或链段中重复单元的数目。通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)或类似的试剂移除“含碲共聚物”的碲端基，以形成具有可聚合端基的“三嵌段预聚物1”。三嵌段预聚物1是本发明的三嵌段预聚物的单官能或大分子单体型式。图1所示的可聚合端基是与甲基丙烯酸2-羟乙酯所形成的重复单元相关的可聚合端基，并且仅用于示例目的；不同的单体形成不同的重复单元和端基。前体共聚物还可通过各种酰化反应被进一步官能化，该酰化反应涉及到例如可聚合酰化剂(例如，如图1所示的甲基丙烯酰氯)和三嵌段预聚物1的羟基，以形成本发明的三嵌段预聚物的多官能型式(即“三嵌段预聚物2”)。
有机硅水凝胶
由反应性单体混合物形成的有机硅水凝胶包含：本文所公开的任何三嵌段预聚物[A]-[B]-[C]，其中[A]和[C]独立地为基于含有选自羟烷基和氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的第一亲水性单体以及任选的一种或多种第二亲水性单体的聚合物链段；[B]是基于含有机硅大分子单体；含有选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团的任选的第三亲水性单体；以及任选的含有机硅单体；并且其中所述三嵌段预聚物包含至少一个单价反应性基团。独立于三嵌段预聚物中的[A]、[B]和[C]链段的亲水性单体的至少一种其它第四亲水性单体；以及独立于三嵌段预聚物以及[B]的任选的含有机硅单体的至少一种含有机硅组分。有机硅水凝胶可任选地包含一种或多种以下组分：至少一种带电单体、至少一种聚酰胺、以及至少一种交联剂。
三嵌段预聚物能够以约1重量％至约99重量％范围内，优选地约5重量％至约40重量％范围内的量；并且最优选地约10重量％至约30重量％范围内的量存在于反应性单体混合物中。
第四亲水性单体可为已知可用于制备水凝胶的任何亲水性单体。合适类型的亲水性单体的示例包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯基醚、(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、N-乙烯基酰亚胺、N-乙烯基脲、O-乙烯基氨基甲酸酯、O-乙烯基碳酸酯、其它亲水性乙烯基化合物、以及它们的混合物。
亲水性(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺单体的非限制性示例包括：丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸3-氨基丙酯、(甲基)丙烯酸2-氨基丙酯、N-2-氨基乙基(甲基)丙烯酰胺)、N-3-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-2-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双-2-氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双-3-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺)、N,N-双-2-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、甘油甲基丙烯酸酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、乙酸乙烯酯、丙烯腈、以及它们的混合物。
亲水性单体也可为离子型，包括阴离子、阳离子、两性离子、甜菜碱、以及它们的混合物。此类带电单体的非限制性示例包括(甲基)丙烯酸、N-[(乙烯氧基)羰基]-β-丙氨酸(VINAL)、3-丙烯酰胺丙酸(ACA1)、5-丙烯酰胺丙酸(ACA2)、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵(Q盐或METAC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、N-(2-羧乙基)-N,N-二甲基-3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]-1-丙烷铵内盐(CBT)、N,N-二甲基-N-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]丙基]-3-磺基-1-丙烷铵内盐(SBT)、4-羟基-N,N,N-三甲基-9-氧代-4-氧化物3,5-二氧杂-8-氮杂-4-磷杂十一碳-10-烯-1-铵内盐(9CI)(PBT)、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱、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)、以及甲基丙烯酰氧基)丙基)二甲基铵基)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)。
亲水性N-乙烯基内酰胺和N-乙烯基酰胺单体的非限制性示例包括：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-乙烯基乙酰胺(NVA)、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(VMA)、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-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、1-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；1-乙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-N-丙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-N-丙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-异丙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-异丙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、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-乙烯基异丙基酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基咪唑、以及它们的混合物。
亲水性O-乙烯基氨基甲酸酯和O-乙烯基碳酸酯单体的非限制性示例包括N-2-羟乙基乙烯基氨基甲酸酯以及N-羧基-β-丙氨酸N-乙烯基酯。亲水性碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体的其它示例公开于美国专利5,070,215中。亲水性唑酮单体公开于美国专利4,910,277中。
其它亲水性乙烯基化合物包括乙二醇乙烯基醚(EGVE)、二(乙二醇)乙烯基醚(DEGVE)、烯丙醇、以及2-乙基噁唑啉。
第四亲水性单体也可为直链或支链的聚(乙二醇)、聚(丙二醇)的大分子单体或预聚物、或环氧乙烷和环氧丙烷在统计学上的无规或嵌段共聚物，其具有可聚合部分诸如(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯基醚、(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺等。这些聚醚的大分子单体具有一个单价反应性基团；预聚物具有两个或更多个反应性基团。
优选的本发明的第四亲水性单体是DMA、NVP、HEMA、VMA、NVA、以及它们的混合物。其它合适的亲水性单体对于本领域的技术人员将显而易见。
通常，对于反应性单体混合物中所存在的第四亲水性单体的量没有特别限制。亲水性单体的量可基于所得水凝胶的期望特征，包括水含量、透光率、可润湿性、蛋白质吸收率等进行选择。可润湿性可通过接触角测量，并且所需的接触角小于约100°，小于约80°，以及小于约60°。亲水性单体能够以基于反应性单体混合物中反应性组分的总重量计约0.1重量％至约80重量％范围内，包括约5重量％至约65重量％范围内，以及约10重量％至约45重量％范围内的量存在。
含有机硅组分
含有机硅组分可为单体或大分子单体，并且可包含至少一个单价反应性基团和至少一个甲硅烷氧基、硅氧烷或碳硅氧烷基团。含有机硅的组分可具有至少四个重复硅氧烷单元，这些单元可为以下定义的基团中的任一个。含有机硅的组分还可含有至少一个氟原子。
含有机硅组分可选自式XVII的聚二取代的硅氧烷大分子单体，
Figure GDA0003305443620000271
其中至少一个R7为单价反应性基团，并且其余的R7基团独立地选自单价反应性基团；单价烷基基团；或单价芳基基团；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、氨基甲酸根、碳酸根、卤素或它们的组合的官能团；氟代烷基烷基或芳基基团；部分氟化的烷基或芳基基团；卤素；直链、支链或环状的烷氧基或芳氧基基团；直链或支链的聚乙烯氧基烷基基团、聚丙烯氧基烷基基团、或聚(乙烯氧基-共-丙烯氧基烷基基团)；以及含有1至100个硅氧烷重复单元的一价硅氧烷链，所述重复单元还可包含选自烷基、烷氧基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；其中n为0至500或0至200、或0至100、或0至20，其中应当理解，当n不为零时，n为最能表示大分子单体的数均分子量的众数。
在式XVII中，一至三个R7部分可包含单价反应性基团。合适的单价烷基和芳基基团包括未取代和取代的直链、支链或环状的C1至C6烷基基团(诸如取代和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基)、取代或未取代的C6-C14芳基基团、或取代或未取代的C6芳基基团，其中取代基包括酰氨基、醚、氨基、卤素、羟基、羧基、羰基基团；或苯基或苄基基团、它们的组合等。
当一个R7为单价反应性基团时，含有机硅化合物可选自式I的聚二取代的硅氧烷大分子单体、或式XI的聚二取代的碳硅烷大分子单体、或式XVI的苯乙烯基聚二取代的硅氧烷大分子单体。
Figure GDA0003305443620000281
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；其中R1为氢原子或甲基；其中n为介于1和200之间；介于1和100之间；介于4和50之间；或介于5和25之间的整数；其中R3为亚烷基链段(CH2)y，其中y为1至6、1至4、以及2至4的整数，并且每个亚甲基基团可任选进一步且独立地被选自醚、胺、酯、酮、羰基、羧酸酯和氨基甲酸酯的基团取代；或者其中R3是氧化亚烷基链段O(CH2)z，其中z为1至3的整数，或者其中R3为亚烷基和氧化亚烷基链段的混合物，并且y和z之和介于1和9之间；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代；并且其中R6为亚烷基链段(CH2)y，其中y为0至6、0至4、以及0至2的整数，并且每个亚甲基基团可任选进一步且独立地被选自醚、胺、醇、酯、羰基、羧酸酯和氨基甲酸酯的基团取代。
当一个R7为单价反应性基团时，附加的含有机硅化合物可选自式XVIII-XX的聚二取代的硅氧烷大分子单体。
Figure GDA0003305443620000291
Figure GDA0003305443620000301
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；其中R1为氢原子或甲基；其中n1和n2独立地介于1和200之间；介于1和100之间；介于4和50之间；或介于5和25之间的整数；其中n3为介于1和50之间；介于1和20之间；或介于1和10之间的整数；其中q为介于1和50之间；介于5和30之间；或介于10和25之间的整数；其中R3为亚烷基链段(CH2)y，其中y为1至6、1至4、以及2至4的整数，并且每个亚甲基基团可任选进一步且独立地被选自醚、胺、酯、酮、羰基、羧酸酯和氨基甲酸酯的基团所取代；或者其中R3是氧化亚烷基链段O(CH2)z，其中z为1至3的整数，或者其中R3为亚烷基和氧化亚烷基链段的混合物，并且y和z之和介于1和9之间；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代。
这些含有机硅大分子单体的非限制性示例包括单正烷基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷，如下式II所示，其中n介于3和50之间；介于3和25之间；以及介于3和15之间，并且R5为含有介于1和8个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团；单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(mPDMS)，如式III所示，其中n介于3和50之间；介于3和25之间；以及介于3和15之间。以及具有如式IV至XI以及式XXI所示的化学结构的大分子单体，其中R1为氢原子或甲基基团；R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且R5为含有介于1和8个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团；并且其中n介于3和50之间；介于3和25之间；或介于3和15之间，并且m介于1和50之间；介于1和20之间；或介于1和10之间。
Figure GDA0003305443620000311
Figure GDA0003305443620000321
Figure GDA0003305443620000331
Figure GDA0003305443620000341
合适的单(甲基)丙烯酰氧基烷基聚二烷基硅氧烷的示例包括单(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、单(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、单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二乙基硅氧烷、单(甲基)丙烯酰氧基丙基封端的单正甲基封端的聚二乙基硅氧烷、单(甲基)丙烯酰胺基烷基聚二烷基硅氧烷、单(甲基)丙烯酰氧基烷基封端的单烷基聚二芳基硅氧烷、以及它们的混合物。
苯乙烯基大分子单体的示例示于以下化学式XXII-XXVII中，其中n为介于1和200之间；介于1和100之间；介于4和50之间；或介于5和25之间的整数。
Figure GDA0003305443620000342
Figure GDA0003305443620000351
不含羟基的硅氧烷组分可为二官能(交联剂)或多官能(预聚物)的。此类二官能硅氧烷组分的示例示于化学式XXVIII-XXXII中，其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；其中R1为氢原子或甲基；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、或氟原子；其中n1和n2独立地选自4至100；4至50；或4至25；其中n3选自1至50；或1至20；其中m选自1至100；1至50；1至20；或1至10；并且其中q选自1至50；5至30；或10至25。
Figure GDA0003305443620000361
Figure GDA0003305443620000371
式XVII中的一至四个R7可包括具有如式XXXIII所示的化学结构的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯部分，其中Y代表O、S或NH，并且R1代表氢原子或甲基基团；并且p为0或1。
Figure GDA0003305443620000372
含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体包括1,3-双[4-(乙烯氧基羰氧基)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酯乙烯酯；碳酸三甲基甲硅烷基甲基乙烯酯，和式XXXIV的交联剂。
Figure GDA0003305443620000381
另一合适的含有机硅的大分子单体为通过氟代醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰酸根合乙酯的反应而形成的式XXXV中所示的化合物(其中x和y之和为在10至30范围内的数)。
Figure GDA0003305443620000382
不含羟基的含有机硅组分可选自美国专利8,415,405的不含羟基的丙烯酰胺有机硅。适用于本发明中的其它有机硅组分包括描述于WO 96/31792中的那些，诸如含有聚硅氧烷、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，其中极性氟化接枝或侧基具有连接到末端二氟代碳原子上的氢原子。美国专利申请公布2002/0016383描述了含醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含聚醚和聚硅氧烷基团的可交联单体。上述聚硅氧烷中的任一种还可用作本发明中的含有机硅组分。
不含羟基的硅氧烷组分可选自单甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正烷基封端的直链聚二烷基硅氧烷、二甲基丙烯酰氧基丙基封端的直链聚二烷基硅氧烷、以及它们的混合物。不含羟基的硅氧烷组分也可选自单甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷；以及它们的混合物。不含羟基的有机硅组分可具有约400道尔顿至约4000道尔顿的平均分子量。
含有机硅组分能够以基于反应性单体混合物中反应性组分的总重量计约0.1重量％至约60重量％，并优选约10重量％至约50重量％范围内的量存在。
含羟基硅氧烷组分中的Si元素含量为大于约20重量％；约20重量％至约38重量％的含羟基硅氧烷组分的总分子量。
含羟基硅氧烷组分包括式XII的单官能羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)，
Figure GDA0003305443620000391
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；其中R1为氢原子或甲基；其中n为1至200的整数；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代。
含羟基硅氧烷组分的示例包括式X、XIII、XIV和XV中所示的大分子单体。一种优选的大分子单体是单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)丙基醚封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(OH-mPDMS)，如式XIII所示。含羟基硅氧烷大分子单体的其它非限制性示例示于式XXXVI-XXXX中，其中R1为氢原子或甲基基团；其中n1、n2和n3独立地为4至100；4至50；或4至25；R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、苯基基团、苄基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、部分氟化的烷基基团、全氟烷基基团、氟原子、选自具有式CfHg(OH)h(其中f＝1-8且g+h＝2f+1)的直链或支链C1至C8基团以及具有式CfHg(OH)h(其中f＝1-8且g+h＝2f-1)的环状C1至C8基团的多羟基基团、以及它们的组合；或者R5可选自甲基、丁基或羟基取代的C2-C5烷基，包括羟乙基、羟丙基、羟丁基、羟戊基以及2,3-二羟基丙基，并且其中a和b为4-100；4-50；4-25；或4-8。
Figure GDA0003305443620000411
Figure GDA0003305443620000421
含有机硅组分也可为如示意性地示于式XXXXI的二官能羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)，以及它们的混合物，
Figure GDA0003305443620000422
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；其中R1独立地为氢原子或甲基基团；对于Z＝O和S，不需要R2；其中R2、R4、R8、R9和R10独立地为氢原子；含有一至八个碳原子的直链、支链、或环状的烷基基团，其中任一者可进一步被至少一个羟基取代，其可任选地被酰氨基、醚、氨基、羧基、羰基基团以及组合取代；直链或支链的亚烷氧基，尤其是亚乙氧基[CH2CH2O]r，其中r为1至200、或1至100、或1至50、或1至25、或1至20，其任选地被一个或多个羟基、氨基、酰氨基、醚、羰基、羧基、以及它们的组合取代；C1-C6直链或支链的氟代烷基基团，其任选地被一个或多个羟基、氨基、酰胺基、醚、羰基、羧基、以及它们的组合取代；取代或未取代的芳基基团，尤其是苯基基团，其中取代基选自卤素、羟基、烷氧基、烷基羰基、羧基，以及直链或支链或环状的烷基基团，其可进一步被卤素、羟基、烷氧基、烷基羰基和羧基基团、以及它们的组合取代；并且其中a、b、c、x、y和z独立地为0至100、0至50、0至20、0至10、或0至5，并且可按任何分子次序排序以形成广泛的取代的羟基-氧杂-亚烷基链；并且其中n为硅氧烷重复单元的数目并且为10至500；10至200；10至100；10至50；或10至20。
更具体地，硅氧烷组分可包括式VIII(其中n为4至8个硅氧烷重复单元)的第一单官能羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)和第二羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)的混合物，所述第二羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)选自式VIII(其中n为10至20个硅氧烷重复单元)的单官能羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)、式XXXXII的二官能羟基取代的聚(二烷基硅氧烷)、以及它们的混合物，
Figure GDA0003305443620000431
其中R1独立地为氢原子或甲基基团；其中R4独立地为含有一至八个碳原子的直链、支链、或环状的烷基基团，其中任一者可进一步被至少一个羟基取代，并且其可任选地被酰氨基、醚、氨基、羧基、羰基基团以及它们的组合取代；其中n选自10至500；10至200；10至100；10至50；10至20。
多官能团的含羟基有机硅的示例包括α-(2-羟基-1-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基)-ω-丁基-十甲基五硅氧烷和式XXXXIII和XXXXV的双官能聚硅氧烷，其中n、n1、n2、n3、a、b和c独立地为0至200；0至100；0至50；或0至20；其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；对于Z＝O和S，不需要R2；其中R1独立地为氢原子或甲基基团；其中R2独立地为氢原子；含有一至八个碳原子的直链、支链、或环状的烷基基团，其中任一者可进一步被至少一个羟基取代，其可任选地被酰氨基、醚、氨基、羧基、羰基基团以及组合取代；直链或支链的亚烷氧基，尤其是亚乙氧基[CH2CH2O]r，其中r为1至200、或1至100、或1至50、或1至25、或1至20，其任选地被一个或多个羟基、氨基、酰氨基、醚、羰基、羧基、以及它们的组合取代；C1-C6直链或支链的氟代烷基基团，其任选地被一个或多个羟基、氨基、酰胺基、醚、羰基、羧基、以及它们的组合取代；取代或未取代的芳基，尤其是苯基，其中取代基选自卤素、羟基、烷氧基、烷基羰基、羧基，以及直链或支链或环状的烷基，其可进一步被卤素、羟基、烷氧基、烷基羰基和羧基、以及它们的组合取代。
Figure GDA0003305443620000441
含有机硅组分能够以基于反应性单体混合物中反应性组分的总重量计约0.1重量％至约60重量％，并优选约10重量％至约50重量％范围内的量存在。
含有机硅的组分还可包括具有支链硅氧烷基团的含有机硅的单体。示例包括三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基苯乙烯(苯乙烯基-TRIS)、甲基丙烯酸-3-三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基酯(TRIS)、N-[3-三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基丙烯酰胺(TRIS-Am)、甲基丙烯酸-2-羟基-3-[3-甲基-3,3-二(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙氧基]丙酯(SiMAA或SiGMA)，以及其它体积大的硅氧烷单体，诸如式XXXXVI-LIV中的那些，其中R11独立地为含有介于一个和八个碳原子之间的支链、支链或环状的烷基基团，或三甲基甲硅烷氧基基团。
Figure GDA0003305443620000451
Figure GDA0003305443620000461
Figure GDA0003305443620000471
Figure GDA0003305443620000481
聚酰胺
反应性单体混合物可包含至少一种聚酰胺。如本文所用，术语“聚酰胺”是指包括含有酰胺基基团的重复单元的聚合物和共聚物。聚酰胺可包括环状酰胺基、无环酰胺基以及它们的组合，并且可为本领域的技术人员已知的任何聚酰胺。
无环聚酰胺包含无环酰胺侧基并且能够与羟基基团结合。环状聚酰胺包含环状酰胺基基团并且能够与羟基基团结合。
合适的无环聚酰胺的示例包括包含式LV和LVI的重复单元的聚合物和共聚物，
Figure GDA0003305443620000482
Figure GDA0003305443620000491
其中X是直接键、-(CO)-、或–(CONHR16)-，其中R16是C1至C3烷基基团；R12选自H、直链或支链、取代或未取代的C1至C4烷基基团；R13选自H、直链或支链、取代或未取代的C1至C4烷基基团、具有多至两个碳原子的氨基基团基团、具有多至四个碳原子的酰胺基、以及具有多至两个碳基的烷氧基基团；R14选自H、直链或支链、取代或未取代的C1至C4烷基基团；或甲基、乙氧基、羟乙基、以及羟甲基；R15选自H、直链或支链、取代或未取代的C1至C4烷基基团；或甲基、乙氧基、羟乙基、以及羟甲基；其中R12和R13中的碳原子数加在一起为8个或更少，包括7个、6个、5个、4个、3个、或更少；并且其中R14和R15中的碳原子数加在一起为8个或更少，包括7个、6个、5个、4个、3个、或更少。R12和R13中的碳原子数加在一起可为6个或更少，或4个或更少。R14和R15中的碳原子数加在一起可为6个或更少。如本文所用，取代的烷基基团包括被胺、酰胺、醚、羟基、羰基或羧基基团或它们的组合取代的烷基基团。
R12和R13可独立地选自H、取代或未取代的C1至C2烷基基团。X可为直接键，并且R16和R17可独立地选自H、取代或未取代的C1至C2烷基基团。
R14和R15可独立地选自H、取代或未取代的C1至C2烷基基团、甲基、乙氧基、羟乙基、以及羟甲基。
本发明的无环聚酰胺可包括大部分的式LV或式LVI的重复单元，或者无环聚酰胺可包含至少50摩尔％(包括至少70摩尔％以及至少80摩尔％)的式LV或式LVI的重复单元。
式LV和式LVI的重复单元的具体示例包括衍生自以下各项的重复单元：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、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺以及式LVII和LVIII的无环酰胺：
Figure GDA0003305443620000501
可用于形成环状聚酰胺的合适的环状酰胺的示例包括α-内酰胺、β-内酰胺、γ-内酰胺、δ-内酰胺和ε-内酰胺。合适的环状聚酰胺的示例包括包含式LIX的重复单元的聚合物和共聚物：
Figure GDA0003305443620000502
其中R1为氢原子或甲基基团；其中f为1至10的数；其中X是直接键、-(CO)-、或–(CONHR16)-，其中R16是C1至C3烷基基团。在式LIXI中，f可为8或更小，包括7、6、5、4、3、2、或1。在式LIX中，f可为6或更小，包括5、4、3、2、或1。在式LIX中，f可为2至8，包括2、3、4、5、6、7、或8。在式LIX中，f可为2或3。
当X为直接键时，f可为2。在此类情况下，环状聚酰胺可PVP。
本发明的环状聚酰胺可包括50摩尔％或更多的式LIX重复单元，或者环状聚酰胺可包括至少50摩尔％的式LIX重复单元，包括至少70摩尔％，以及至少80摩尔％。
式LIX的重复单元的具体示例包括衍生自聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的重复单元。
聚酰胺也可为包括环状和无环酰胺重复单元的共聚物。附加的重复单元可由选自以下的单体形成：(甲基)丙烯酸羟烷基酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、其它亲水性单体以及硅氧烷取代的(甲基)丙烯酸酯。列出为合适的亲水性单体的任一单体可用作共聚单体以形成另外的重复单元。能够被用来形成聚酰胺的附加单体的具体示例包括(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸二羟丙酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等，以及它们的混合物。还可包含离子单体。离子单体的示例包括(甲基)丙烯酸、N-[(乙烯氧基)羰基]-β-丙氨酸(VINAL，CAS#148969-96-4)、3-丙烯酰胺丙酸(ACA1)、5-丙烯酰胺丙酸(ACA2)、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵(Q盐或METAC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、N-(2-羧乙基)-N,N-二甲基-3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]-1-丙烷铵内盐(CBT，羧基甜菜碱；CAS 79704-35-1)、N,N-二甲基-N-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]丙基]-3-磺基-1-丙烷铵内盐(SBT，磺基甜菜碱，CAS 80293-60-3)、4-羟基-N,N,N-三甲基-9-氧代-4-氧化物3,5-二氧杂-8-氮杂-4-磷杂十一碳-10-烯-1-铵内盐(9CI)(PBT，磷酸甜菜碱，CAS 163674-35-9)、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱、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)。
反应性单体混合物可包含无环聚酰胺和环状聚酰胺或它们的共聚物。无环聚酰胺可为本文所述的那些无环聚酰胺中的任一种或它们的共聚物，并且环状聚酰胺可为本文所述的那些环状聚酰胺中的任一种或它们的共聚物。聚酰胺可选自包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯基甲基乙酰胺(PVMA)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMA)、聚乙烯基乙酰胺(PNVA)、聚(羟乙基(甲基)丙烯酰胺)、聚丙烯酰胺、以及它们的共聚物和混合物。
反应性混合物中所有聚酰胺的总量为基于反应性单体混合物的总重量计大于15重量％。在所有情况下，反应性单体混合物可包括基于反应性单体混合物中反应性组分的总重量计15.1重量％至约35重量％范围内，包括约16重量％至约30重量％范围内，以及约20重量％至约30重量％范围内的量的聚酰胺。
尽管无意于受理论的束缚，聚酰胺在所得的有机硅水凝胶中用作内润湿剂。本发明的聚酰胺可为不可聚合的，并且在这种情况下作为半互穿网络引入有机硅水凝胶中。聚酰胺被截留或物理地保留于有机硅水凝胶之内。另选地，本发明的聚酰胺例如作为聚酰胺大分子单体或预聚物而为可聚合的，并且在这种情况下被共价地引入有机硅水凝胶中。
聚酰胺提高了有机硅水凝胶镜片的可润湿性而无需表面处理。在现有技术的有机硅水凝胶制剂中，由于疏水性硅氧烷组分与亲水性且重均分子量超过100,000道尔顿(通常1,000,000道尔顿)的润湿剂的固有不相容性，包括量超过15％的润湿剂很困难。该不相容性对于期望大于约80巴勒、90巴勒、或100巴勒的透氧度(Dk)的制剂尤其具有挑战性。发明人令人惊奇地发现，包含至少两种羟基官能化聚二烷基硅氧烷的混合物提供了具有极高浓度的内润湿剂的有机硅水凝胶。在一些情况下，较低分子量的羟基官能化聚二烷基硅氧烷可以用含有机硅单体而非聚二烷基硅氧烷大分子单体所取代。
如本文所用，短语“不具有表面处理”意指本发明的装置(例如有机硅水凝胶、接触镜片)的外表面没有被独立地处理以改善装置的可润湿性。可预先进行的处理包括等离子处理、移植、涂布等。然而，提供具有除改善的可润湿性之外的特性(诸如但不限于抗污染、上色、着色、图案、或其它美容增强作用)的涂层可被应用到本发明的装置。
当聚酰胺引入反应性单体混合物时，其重均分子量为至少100,000道尔顿；大于约150,000道尔顿；约150,000道尔顿至约2,000,000道尔顿；约300,000道尔顿至约1,800,000道尔顿。
聚酰胺也可包含至少一个单价反应性基团。对于分子量为10,000道尔顿的聚酰胺，可包含单一单价反应性基团。对于分子量大于约10,000道尔顿、大于约30,000道尔顿、或大于约100,000道尔顿的聚酰胺，可包含多于一个单价反应性基团。也可使用可聚合、反应性和非反应性聚酰胺的混合物。
交联剂
通常希望将一种或多种交联剂(也称为交联单体、多官能大分子单体以及预聚物)添加到反应混合物中。交联剂可选自双官能交联剂、三官能交联剂、四官能交联剂，以及它们的混合物，包括含有机硅及不含有机硅的交联剂。不含有机硅的交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、四乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、氰尿酸三烯丙酯(TAC)、甘油三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸氧乙基乙烯基碳酸酯(HEMAVc)、甲基丙烯酸烯丙酯、亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、以及聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(其中聚乙二醇具有多至约5000道尔顿的分子量)。交联剂可以通常的量使用，例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，如果亲水性单体和/或含有机硅组分因分子设计或由于掺杂物而为多功能，将交联剂添加至反应混合物是任选的。可充当交联剂且在存在情况下不需要将附加的交联剂添加至反应混合物的亲水性单体和大分子单体的示例包括(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺封端的聚醚。
其它交联剂将是本领域的技术人员已知的，并且可用于制备本发明的有机硅水凝胶。
可能有利的是选择具有反应性基团的交联剂，该反应性基团的反应速率与形成有机硅水凝胶网络的其它组分的那些类似。因此，可能有利的是选择具有至少一个与其它反应性组分中所包括的反应性基团相同的反应性基团的交联剂。所得有机硅水凝胶的结构和形态也可受所使用的稀释剂和固化条件的影响。
多官能含有机硅组分(包括大分子单体、交联剂和预聚物)也可包括在内，以进一步增大模量并保持拉伸强度。含有机硅交联剂可单独使用或与其它交联剂组合使用。可充当交联剂并且当其存在时不需要在反应混合物中加入交联单体的含有机硅单体的示例包括α,ω-双甲基丙烯酰基丙基聚二甲基硅氧烷。
硅氧烷交联剂的非限制性示例示于式XXVIII-XXXII、XXXIV、XXXV和XXXXI-XXXXV，以及以下化学式LX-LXX，其中n为1至200，优选地n为50至150，更优选地50至100，并且最优选地n为10至50。
Figure GDA0003305443620000551
Figure GDA0003305443620000561
Figure GDA0003305443620000571
前述硅氧烷交联剂也可具有丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、O-乙烯基碳酸酯或甲基丙烯酰胺单价反应性基团。这些单价反应性基团可以被任何其它能够经历自由基聚合的单价反应性基团替换，诸如苯乙烯、乙烯基醚、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、N-乙烯基酰亚胺、N-乙烯基脲、O-乙烯基氨基甲酸酯和其它乙烯基化合物。在一些实施方案中，优选的是具有苯乙烯基反应性基团的有机硅交联剂。
可也使用具有刚性化学结构和发生自由基聚合的单价反应性基团的交联剂。合适的刚性结构的非限制性示例包括包含苯基和苄基环的交联剂，诸如1,4-亚苯基二丙烯酸酯、1,4-亚苯基二甲基丙烯酸酯、2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基苯基)-丙烷、2,2-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基)苯基]丙烷和4-乙烯基苄基甲基丙烯酸酯以及它们的组合。刚性交联剂能够以基于所有反应性组分的总重量计约0.5至约15，或2至10，3至7的量被包含在内。
通过调节反应性混合物中的组分，可以针对特定用途优化本发明的有机硅水凝胶的物理和机械性质。
另外的组分
反应性单体混合物可包含附加的组分，例如但不限于稀释剂、紫外线吸收剂、可见光吸收剂、光致变色化合物、药物、营养剂、抗菌物质、调色剂、颜料、可共聚合染料、不可聚合染料、脱模剂以及它们的组合。
适用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个碳原子的醇、具有10至20个碳原子的衍生自伯胺和具有8至20个碳原子的羧酸的酰胺。稀释剂可为伯醇、仲醇和叔醇。
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。适用于有机硅水凝胶的稀释剂在WO 03/022321和US6020445中有所公开，它们的公开内容以引用方式并入本文。
适用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和具有8至20个碳原子的羧酸的酰胺。可使用伯醇和叔醇。优选类别包括具有5至20个碳的醇和具有10至20个碳原子的羧酸。
可以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-羟基丙氧基)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。
如果存在稀释剂，通常对所存在稀释剂的量没有特别限制。当使用稀释剂时，稀释剂能够以基于反应性混合物(包括反应性及非反应性组分)的总重量计约2重量％至约70重量％，包括约5重量％至约50重量％范围内，以及约15重量％至约40重量％范围内的量存在。可以使用稀释剂的混合物。
聚合引发剂可用于反应混合物中。聚合引发剂可包括在适度的高温下生成自由基的过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈等中的至少一种，以及光引发剂体系，诸如芳族α-羟基酮、烷氧基氧代苯偶姻、苯乙酮、酰基氧化膦、二酰基氧化膦以及叔胺加二酮、它们的混合物等。光引发剂的示例性示例为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、苯偶姻甲基酯以及樟脑醌和4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸乙酯的组合物、以及它们的组合。
可商购获得的可见光引发剂体系包括
Figure GDA0003305443620000591
819、
Figure GDA0003305443620000592
1700、
Figure GDA0003305443620000593
1800、
Figure GDA0003305443620000594
819、
Figure GDA0003305443620000595
1850(均得自汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals))和
Figure GDA0003305443620000596
TPO引发剂(得自巴斯夫(BASF))。可商购获得的紫外线光引发剂包括
Figure GDA0003305443620000597
1173和
Figure GDA0003305443620000598
2959(Ciba Specialty Chemicals)。可使用的这些和其它光引发剂公开在第III卷，Photoinitiators for Free Radical Cationic&AnionicPhotopolymerization，第2版，J.V.Crivello&K.Dietliker所著；edited by G.Bradley；John Wiley and Sons；New York；1998中。在反应混合物中按照引发该反应混合物光聚合的有效量使用引发剂，例如每100重量份的反应性单体混合物约0.1至约2重量份的引发剂。可以根据所用的聚合反应引发剂，使用适当选择的热或可见光或紫外光或其它方法来引发反应混合物的聚合反应。另选地，引发可在不具有光引发剂的情况下用电子束进行。然而，当使用光引发剂时，优选的引发剂为二酰基氧化膦，诸如双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(
Figure GDA0003305443620000601
819)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。
有机硅水凝胶的固化以及镜片的制造
接触镜片包含由含有本文所公开的任何三嵌段预聚物的反应性单体混合物制得的有机硅水凝胶。机硅水凝胶可具有至少80巴勒；至少85巴勒的透氧度(Dk)。
反应性混合物可通过本领域已知的任何方法来形成，诸如震动或搅动，并且通过已知的方法用于形成聚合物的制品或装置。在具有或不具有稀释剂的情况下，将反应性组分(亲水性单体、含羟基有机硅组分、交联剂、聚酰胺等)混合在一起以形成反应性混合物。
例如，有机硅水凝胶可通过以下方式制备：将反应性组分和任选的一种或多种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。另选地，反应混合物可被放置在模具中，并随后固化成适当的制品。
制备有机硅水凝胶接触镜片的方法包括：获得三嵌段预聚物；由三嵌段预聚物与任选的其它组分制备反应性单体混合物；将反应性单体混合物转移到第一模具上；将第二模具放置于填充有反应性单体混合物的第一模具的顶部；并且通过自由基共聚作用使反应性单体混合物固化，以形成接触镜片形状的有机硅水凝胶。
反应性混合物可通过用于在制备接触镜片时模铸反应混合物的任何已知方法固化，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，静模铸造法在美国专利4,113,224和4,197,266中有所公开。本发明的接触镜片可通过直接模铸硅树脂水凝胶形成，该方法既经济，又允许精确控制水合镜片的最终形状。对于该方法，将反应混合物置于具有最终所需有机硅水凝胶的形状的模具中，并且使反应混合物经受使单体聚合的条件，由此产生具有最终所需产品的大概形状的聚合物。
固化之后，可对镜片进行提取，以移除未反应的组分并使镜片脱离镜片模具。提取可采用常规提取液(例如醇之类的有机溶剂)进行，或者可以使用水溶液提取。
水性溶液为包含水的溶液。本发明的水溶液可包含至少约20重量％的水、或至少约50重量％的水、或至少约70重量％的水、或至少约95重量％的水。水溶液也可包含附加的水溶性组分，诸如无机盐或脱模剂、润湿剂、增滑剂、药物和营养物组分、它们的组合等。脱模剂是这样的化合物或化合物的混合物：当与水混合时，相比使用不含脱模剂的水溶液将接触镜片脱离模具所需的时间，脱模剂会缩短将接触镜片脱离模具所需的时间。水溶液可能不需要专门处理，诸如纯化、回收利用或特殊的处置工序。
可通过(例如)将镜片浸入水溶液或暴露于流动的水溶液中来实现提取。提取也可包括例如如下中的一种或多种：加热水性溶液；搅拌水性溶液；将水溶液中的脱模助剂的含量增加至足以使镜片脱离的含量；对镜片进行机械或超声搅拌；以及将至少一种滤去助剂掺入水溶液中，直至足以促进从镜片中充分去除未反应的组分的水平。上述操作可以分批或连续进行，同时进行加热、搅拌或两者，或者不进行。
可能期望应用物理搅拌来促进浸提和脱模。例如，可以在水性溶液中振动或前后移动粘附着镜片的镜片模具部件。其它方法可以包括通过水溶液的超声波。
镜片可通过已知方式(包括但不限于高压消毒法)来消毒。
除了具有理想的稳定性，本发明的镜片还能够与人泪组分相容。
应当理解，本文规定的所有测试都具有一定程度的固有测试误差。因此，本文所提供的结果不应视为绝对数，而应是基于具体测试的精度的数值范围。
测试方法
应当理解，本文规定的所有测试都具有一定程度的固有误差。因此，本文所报告的结果不应视为绝对数，而应是基于具体测试的精度的数值范围。
聚合物分子量用尺寸排阻色谱法和多角度光散射(SEC-MALS)进行测定。典型的SEC-MALS设置采用合适的溶剂例如含有(或不含有)10mM LiBr(或另一种常用盐)的1-丙醇(或THF)作为流动相(65℃，流速为0.6mL/min)。使用三个串联的Tosoh Biosciences TSK-凝胶柱[SuperAW3000 4um，6.0mm ID×15cm(PEO/DMF排阻限＝60,000g/摩尔)，SuperAW4000 6um，6.0mm ID×15cm(PEO/DMF排阻限＝400,000g/摩尔)和SuperAW50007um，6.0mm ID×15cm(PEO/DMF排阻限＝4,000,000g/摩尔)]，其具有在线Agilent 1200UV/VIS二极管阵列检测器，Wyatt Optilab rEX干涉式折射计，以及Wyatt mini-DAWN Treos多角度激光散射(MALS)检测器(λ＝658nm)。30℃(λ＝658nm)下0.0.074mL/g的dη/dc值用于绝对分子量测定。用Wyatt ASTRA 6.1.1.17SEC/LS软件包计算了绝对分子量和多分散性。
雾度通过在环境温度下，在平坦的黑色背景上方，将水化测试镜片放置在透光的玻璃比色槽中的硼酸盐缓冲盐水里，用光纤灯(Dolan-Jenner PL-900光纤灯，该光纤灯具有0.5英寸直径光导)以66°角垂直于镜片比色槽从下方照明，并且用放置在镜片夹持器上方14cm的摄像机(配备有合适摄像机变焦镜头的DVC 1310C RGB摄影机或等同物)垂直于玻璃比色槽从上方捕获测试镜片的图像。通过使用EPIX XCAP V 3.8软件减去含有硼酸盐缓冲盐水(基线)的空白比色槽的图像，从而将背景散射从测试镜片散射中减去。通过将光强度调节在900至910平均灰度之间来获得高端散射(磨砂玻璃)的值。使用盐水填充的玻璃池测量背景散射(BS)的值。通过对测试镜片中央10mm进行积分，对于减除后的散射光图像作定量分析，然后与毛玻璃标准进行比较。光强度/功率设置被调节成对于毛玻璃标准实现900-910范围内的平均灰度值；在该设置下，基线平均灰度值在50-70的范围内。对基线和毛玻璃标准的平均灰度值进行记录并且分别用于产生0至100的级别。在灰度分析中，记录基线、毛玻璃、以及每个测试镜片的平均值和标准偏差。对于各个镜片，根据以下公式计算换算值：换算值等于平均灰度值(镜片减去基线)除以平均灰度值(毛玻璃减去基线)，乘以100。分析三至五个测试镜片，并且对结果求平均值。
水含量利用重量分析法测定。使镜片在润湿溶液中平衡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，并将其放在用润湿溶液浸湿的吸水巾上。镜片的两个面都与吸水巾接触。用镊子将测试镜片放入配衡秤盘中称重。制备另外两组试样，并称重。所有重量测量一式三份进行，并且那些值的平均值用于计算。湿重定义为盘和湿镜片的总重量减去单独称重盘的重量。
通过将样品盘放置于已预热至60℃达30分钟的真空烘箱中测量干重。施加真空，直至获得达到至少1英寸汞柱的压力。允许较低的压力。关闭真空阀和泵，并且将镜片干燥至少12小时；通常过夜。打开放气阀，允许干燥的空气或干燥的氮气进入。使烘箱达到大气压。取出盘子，并称重。干重定义为盘和干镜片的总重量减去单独称重盘的重量。如下计算测试镜片的水含量：含水量％＝(湿重-干重)/湿重×100。计算水含量的平均值和标准偏差，并且将平均值报告为测试镜片的水含量％。
接触镜片的折射率(RI)通过Leica ARIAS 500Abbe折射计按手动模式或通过Reichert ARIAS 500Abbe折射计按自动模式以100微米的棱镜间隙进行测量。用去离子水在20℃(+/-0.2℃)下校准仪器。打开棱镜组件并将测试镜片放置于最靠近光源的磁点之间的下部棱镜上。如果棱镜干燥，将几滴盐水施加于底部棱镜。镜片的前曲面抵靠底部棱镜。然后关闭棱镜组件。调节对照以使得明暗交界线出现于十字线区之后，测量折射率。对五个测试镜片进行RI测量。五次测量所计算的平均RI记录为折射率及其标准偏差。
通过ISO 9913-1:1996和ISO 18369-4:2006中大体描述的，但具有以下变动的极谱法来确定透氧度(Dk)。测量在含有2.1％氧气的环境进行，该环境是通过在测试腔室配备适当比率下的氮和空气输入来创建的，例如1800毫升/分钟的氮气和200毫升/分钟的空气。使用调节的氧气浓度来计算t/Dk。使用硼酸缓冲盐溶液。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。在测量前并未吸干镜片。堆叠四个镜片，而不是使用具有以厘米测量的不同厚度(t)的镜片。使用弧形传感器，而不是平传感器；半径为7.8mm。对7.8mm半径的传感器和10％(v/v)气流的计算如下：
Dk/t＝(测量的电流–暗电流)×(2.97×10-8mL O2/(μA-sec-cm2-mm Hg)
边缘校正与材料的Dk有关。
对于小于90巴勒的所有Dk值：
t/Dk(校正的边缘)＝[1+(5.88×t)]×(t/Dk)
对于介于90巴勒和300巴勒之间的Dk值：
t/Dk(校正的边缘)＝[1+(3.56×t)]×(t/Dk)
对于大于300巴勒的Dk值：
t/Dk(校正的边缘)＝[1+(3.16×t)]×(t/Dk)
根据线性回归分析数据获得的斜率的倒数来计算未边缘校正的Dk，其中x变量是以厘米计的中心厚度，并且y变量为t/Dk值。另一方面，根据线性回归分析数据获得的斜率的倒数来计算边缘校正的Dk，其中x变量是以厘米计的中心厚度，且y变量为边缘校正的t/Dk值。所得Dk值以巴勒为单位报告。
镜片的可湿性通过改良的威廉米(Wilhelmy)平板法，在室温(23±4℃)下使用校准的Kruss K100张力计，并使用不含表面活性剂的硼酸盐缓冲盐水作为探针溶液来确定。所有设备必须干净和干燥；在测试期间，仪器周围振动必须在最小。润湿性通常作为前进接触角(DCA)报告。张力仪配备有湿度发生器，并将温度和湿度计放置于张力仪室中。相对湿度保持在70±5％。该实验通过将已知周长的镜片标本浸入已知表面张力的润湿溶液中进行，同时通过灵敏的天平测量因润湿而施加在样品上的力。根据样品浸渍期间所收集的力数据，确定润湿溶液在镜片上的前进接触角。后退接触角由力数据确定，同时从液体取出样品。Wilhelmy板法基于下式：Fg＝γρcosθδ-δ,其中F＝液体与镜片之间的润湿力(mg)，g＝重力加速度(980.665cm/秒2)，γ＝探针液体的表面张力(达因/cm)，ρ＝液体/镜片弯液面处接触镜片的周长(cm)，θ＝动态接触角(度)，并且B＝浮力(mg)。浸渍深度为零时，B为零。通常，从接触镜片的中心区域切割测试条。每个条为大约5mm宽和14mm长，使用塑料镊子将其附接到金属夹具上，用金属线钩刺穿，并且在润湿溶液中平衡至少3小时。随后，每个样品循环四次，并且取结果的平均值，得到镜片的前进接触角和后退接触角。典型的测量速度为12mm/分钟。将样品在数据采集和分析期间保持完全浸没在润湿溶液中，而不接触金属夹子。平均五个单个镜片的值以获得所报告的实验镜片的前进和后退接触角。
接触镜片的机械性能通过使用拉伸试验机，例如配备有测力传感器和气动抓持控制装置的Instron型号1122或5542进行测量。负一屈光度的镜片因其中心均一的厚度分布而为优选的镜片几何形状。将具有0.522英寸长、0.276英寸“耳”宽和0.213英寸“颈”宽的取自-1.00度镜片的狗骨形试样切片装入夹具中并以2英寸/分钟的恒定应变速率拉伸至其断裂为止。在测试之前，使用电子测厚仪测量狗骨样品的中心厚度。测量样品的初始计量长度(Lo)和断裂时的长度(Lf)。测量每种组合物的至少五个标本，并且使用平均值计算断裂伸长百分比：伸长百分比＝[(Lf–Lo)/Lo]×100。拉伸模量计算为应力-应变曲线的初始线性部分的斜率；模量单位为磅每平方英寸或psi。拉伸强度由峰值载荷和初始横截面积计算：拉伸强度＝峰值载荷除以初始横截面积；拉伸强度的单位为psi。韧性由断裂能和初始样品的体积计算：韧性＝断裂能除以初始样品体积；韧性的单位为in-lbs/in3。
PQ1吸收率通过色谱法进行测量。用具有以下浓度的一系列标准PQ1溶液校准HPLC：2μg/mL、4μg/mL、6μg/mL、8μg/mL、12μg/mL和15μg/mL。将镜片放入具有3mL OptifreeReplenish或类似的镜片溶液(PQ1浓度＝10微克/mL，可从爱尔康(Alcon)购得)的聚丙烯接触镜片盒中。还准备含有3mL溶液但未放入对照镜片的对照镜片盒。将镜片和对照溶液在室温下储存72小时。从各个样品和对照中取1mL溶液，并与三氟乙酸(10μL)混合。使用HPLC/ELSD和Phenomenex Luna C5(4.6mm×5mm；5μm粒度)柱，采用以下设备和条件进行分析：Agilent 1200HPLC或等同物和ELSD，操作于T＝100℃，增益值(Gain)＝12，压力＝4.4巴，过滤＝3s；ELSD参数可随仪器不同而变化；使用流动相A水(0.1％TFA)以及流动相B乙腈(0.1％TFA)，柱温为40℃且进样量为100μL。使用洗脱曲线并列于表A。将峰面积值作为PQ1标准溶液浓度的函数作图来创建校准曲线。然后，通过求解代表校准曲线的二次方程来计算样品中PQ1的浓度。对三个镜片进行各项分析，结果取平均值。PQ1吸收报告为在浸渍后含镜片的PQ1相对于不含镜片的对照物中的PQ1的损失百分比。
表A：HPLC洗脱方案
时间(分钟) ％A ％B 流速(mL/分钟)
0.00 100 0 1.2
1.00 100 0 1.2
5.00 0 100 1.2
8.50 0 100 1.2
8.60 100 0 1.2
11.00 100 0 1.2
接触镜片所吸收胆固醇的量用LC-MS方法进行测定(数据表中的脂质吸收率)。将镜片浸泡于胆固醇溶液中，随后用二氯甲烷提取。对二氯甲烷提取物进行蒸发并用庚烷/异丙醇混合物重构，以供LC-MS后续分析。结果报告为每个镜片的胆固醇微克数。氘代胆固醇内标物用于提高该方法的准确度和精度。
胆固醇原液通过如下方式制备：将15.0±0.5毫克的胆固醇置入10mL广口玻璃容量瓶中，然后用异丙醇稀释。
胆固醇浸泡液通过如下方式制备：将0.430±0.010克的溶菌酶(纯度＝93％)、0.200±0.010克的白蛋白和0.100±0.010克的β-乳球蛋白置入200mL玻璃容量瓶中，将约190毫升的PBS添加至烧瓶，并涡旋以溶解内容物。然后，添加2毫升的胆固醇原液并用PBS稀释至容积。将容量瓶加盖并充分摇动。胆固醇浸泡液的浓度为约15μg/mL。注意：可调节这些组分的质量以考虑批量间的纯度波动，使得可实现目标浓度。
将六个接触镜片从其包装件取出，用不起毛的纸巾吸干以除去过量的润湿溶液。将镜片置入六个独立的8mL玻璃小瓶中(每个小瓶一个镜片)，并且将3.0mL的胆固醇浸泡液添加到各个小瓶中。将小瓶加盖并置入37℃和100rpm的New Brunswick Scientific培养箱-摇动器中72小时。在温育之后，将各镜片用PBS在100mL烧杯中冲洗三次并置入20-mL闪烁小瓶中。
向各含有镜片的闪烁小瓶中添加5mL的二氯甲烷和100μL的内标溶液。在最少16小时的提取时间之后，将上清液体转移到5mL的一次性玻璃培养管中。将该管置入Turbovap中，并且使溶剂完全蒸发。将1mL稀释剂置入培养管中并重新溶解内容物。前述稀释剂为70:30(v/v)的庚烷与异丙醇混合物。稀释剂也为流动相。将所得的溶液小心地转移到自动取样瓶中以备LC-MS分析。
内标原液通过如下方式制备：将约12.5+2mg的氘代胆固醇(2,2,3,4,4,6-d6-胆固醇)称取到25mL容量瓶中，然后用稀释剂进行稀释。内标原液的浓度为约500μg/mL。
内标原液通过如下方式制备：通过将1.0mL的内标原液置入50mL容量瓶中，然后用稀释剂稀释至容积。该中间内标溶液的浓度为约10μg/mL。
参考标准原液通过如下方式制备：将约50+5mg的胆固醇称取到100mL容量瓶中，然后用稀释剂进行稀释。该参考原液中胆固醇的浓度为约500μg/mL。
然后，通过将适当量的标准溶液置入所列的25mL、50mL或100mL容量瓶中，根据表B制备工作标准溶液。在标准溶液添加至容量瓶之后，用稀释剂将混合物稀释至容积，并且充分漩涡。
表B：工作标准溶液制剂
Figure GDA0003305443620000671
进行以下LC-MS分析：
注射6次“标准物4”，以评价系统适用性。工作标准物和内标物的峰面积的RSD％必须<5％，并且它们峰面积比的RSD(％)必须<7％以通过系统适用性。
注射工作标准物1-6，以创建校准曲线。相关系数的平方(r2)必须>0.99。
注射测试样品，然后注射划界标准物(标准物4)。划界标准物的峰面积比必须在系统适用性注射的平均峰面积比的±10％之内。
通过将对应于各工作标准溶液的浓度的峰面积比(参考标准物/内标物)值作图，来构建校准曲线。通过求解二次方程来计算样品中胆固醇的浓度。用于LC-MS分析的典型设备及其设置列于下文并示于表C和D中。每次调谐质谱仪时，仪器调谐参数的值可能改变。
Turbovap条件：
温度：45℃
时间：30分钟或更久至干燥
气体：氮气@5psi
HPLC条件：
HPLC：Thermo Accela HPLC仪器或等同物
HPLC柱：Agilent Zorbax NH2(4.6mm×150mm；5μm粒度)
流动相：70％庚烷和30％异丙醇
柱温：30℃
进样量：25μL
流速：1000μL/分钟
表C：质谱条件
Figure GDA0003305443620000681
表D：调谐参数
Figure GDA0003305443620000682
Figure GDA0003305443620000691
接触镜片对溶菌酶的吸收量通过HPLC-UV方法进行测量。溶菌酶吸收率确定为接触镜片浸没之前磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)中的溶菌酶含量与镜片于37℃浸没72小时之后测试溶液中浓度的差值。
溶菌酶浸泡液通过如下方式制备：将0.215±0.005克的溶菌酶(纯度＝93％)置入100mL容量瓶中，然后添加50mL的PBS以经涡旋溶解溶菌酶，接着用PBS稀释至容积。使用Millipore Stericup过滤装置对所得的溶菌酶浸泡液进行过滤/灭菌。溶菌酶浸泡液的浓度为约2000μg/mL。可调节溶菌酶的质量以考虑批量间的纯度波动，使得可实现2000μg/mL的浓度。
将三个接触镜片从其包装件取出，并且用不起毛的纸巾吸干以除去过量的润湿溶液。将镜片置入三个独立的8mL玻璃小瓶中(每个小瓶一个镜片)。将1.5mL的胆固醇浸泡液添加到各个小瓶中。将小瓶加盖并检查以确保各镜片完全浸入浸泡液中。作为对照样品，将1.5mL的溶菌酶浸泡液添加到三个独立的8mL玻璃小瓶中。然后，在37℃和100rpm下，使样品在New Brunswick Scientific培养箱-摇动器上温育72小时。
通过使900mL水、100mL乙腈和1mL三氟乙酸在1L玻璃瓶中混合，来制备稀释剂。
溶菌酶原液通过如下方式制备：将0.240±0.010克的溶菌酶(纯度＝93％)置入100mL容量瓶中，之后用稀释剂稀释至容积。溶菌酶原液的浓度为约2200μg/mL。
如表E所示，使用5mL容量瓶使适当量的溶菌酶原液与稀释剂混合，制备一系列工作标准溶液。
表E：工作标准物
Figure GDA0003305443620000692
Figure GDA0003305443620000701
通过将1mL的三氟乙酸添加到10mL玻璃容量瓶中，然后用HPLC水进行稀释，来制备10％(v/v)溶液。用于HPLC-UV分析的样品如下制备：(1)通过将1000μL的测试样品和10μL的10％TFA溶液置入自动取样瓶中，或者(2)通过将1000μL的参考标准物和10μL的参考标准稀释剂置入自动取样瓶中。
该分析涉及下列步骤：
注射6次“标准物4”，以评价系统适用性。峰面积和保留时间的RSD％必须<0.5％，以通过系统适用性。
注射工作标准物1-6，以创建校准曲线。相关系数的平方(r2)必须>0.99。
注射测试样品，然后注射划界标准物(标准物4)。划界标准物的峰面积必须为系统适用性注射的平均峰面积的±1％。
通过将对应于各溶菌酶工作标准溶液的浓度的峰面积值作图，来构建校准曲线。通过求解线性方程来计算测试样品中溶菌酶的浓度。典型的设备及其设置列于下文或示于表F中。
仪器：Agilent 1200HPLC，具有UV检测(或等同形式HPLC-UV)
检测：UV@280nm(5nm带宽)
HPLC柱：Phenomenex Luna C5(50×4.6mm)或Agilent PLRP-S(50×4.6mm)
流动相A：H2O(0.1％TFA)
流动相B：乙腈(0.1％TFA)
柱温：40℃
进样量：10μL
表F：HPLC运行条件
Figure GDA0003305443620000702
Figure GDA0003305443620000711
另选地，如下所述测量溶菌酶吸收率。在补充有1.37g/L碳酸氢钠和0.1g/L D-葡萄糖的磷酸盐缓冲液中，以2mg/mL的浓度由鸡蛋白(Sigma，L7651)制备溶菌酶溶液。
使用每个蛋白质溶液测试用于每个测试样品的三个镜片，并使用PBS作为对照溶液测试三个镜片。测试镜片在无菌纱布上吸干以移除润湿溶液并使用无菌钳无菌地转移至无菌的每个凹槽包含2mL的溶菌酶溶液的24个凹槽细胞培养板上(每个凹槽一个镜片)。各个镜片被完全浸入溶液中。作为对照，将2mL的溶菌酶溶液放置在凹槽中而没有接触镜片。
使用石腊膜将板密封以阻止蒸发和脱水，并且放置在轨道式震荡器上并在35℃下以100rpm的搅拌温育72小时。在72小时温育期后，镜片通过浸渍镜片至200mL的PBS中被冲洗3至5次。将镜片在纸巾上吸湿，以移除过量的PBS，并将其转移到无菌锥形管(每个管中1个镜片)中，每个管中包含一定量的PBS，PBS的量是根据所吸收的溶菌酶的估计值(基于每个镜片的组成预计)确定的。在每个管中要被测试的溶菌酶浓度必须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)。将已知每个镜片吸收低于100μg溶菌酶的样品稀释5倍。将已知每个镜片吸收高于500μg溶菌酶的样品稀释20倍。
溶菌酶吸收率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，并且通过从在溶菌酶溶液中浸湿的镜片所测定的光密度减去在PBS中浸湿的镜片所测量的光密度进行计算。光密度使用能够在562nm处读数光密度的Synergy II微板读数器测量。
现在本发明结合以下示例进行描述。在描述本发明的多个示例性实施方案之前，应当理解，本发明不限于在以下描述中所提及的构造细节和工序。本发明能够具有其它实施方案，并且能够以多种方式实践或实施。
以下缩写将在整个制备和实施例中使用，并且具有以下含义。
BC：后曲面塑料模具
FC：前曲面塑料模具
Da：道尔顿或g/摩尔
kDa：千道尔顿或等于1,000道尔顿的原子质量单位
NVP：N-乙烯基吡咯烷酮(Acros或Aldrich)
DMA：N,N-二甲基丙烯酰胺(Jarchem)
MMA：甲基丙烯酸甲酯
HEMA：甲基丙烯酸2-羟乙酯(Bimax)
HPMA：甲基丙烯酸2-羟丙酯
HEA：丙烯酸2-羟乙酯
HEAA：2-羟基乙基丙烯酰胺
Bis-HEAA：N,N-双(2-羟乙基)丙烯酰胺
GMMA：甲基丙烯酸2,3-二羟丙酯
HBMA：甲基丙烯酸2-羟丁酯
VMA：N-乙烯基N-甲基乙酰胺(Aldrich)
AA：丙烯酸
MAA：甲基丙烯酸(Acros)
VINAL：N-[(乙烯氧基)羰基]-β-丙氨酸；CAS#148969-96-4
ACA1：3-丙烯酰胺丙酸
ACA2：5-丙烯酰胺丙酸
Q盐或METAC：2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵
AMPS：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸
CBT：N-(2-羧乙基)-N,N-二甲基-3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]-1-丙烷铵内盐；羧基甜菜碱；CAS 79704-35-1
SBT：N,N-二甲基-N-[3-[(1-氧-2-丙烯-1-基)氨基]丙基]-3-磺基-1-丙烷铵内盐；磺基甜菜碱；CAS 80293-60-3
PBT：4-羟基-N,N,N-三甲基-9-氧代-4-氧化物3,5-二氧杂-8-氮杂-4-磷杂十一-10-烯-1-铵内盐(9CI)；磷酸甜菜碱；CAS 163674-35-9
蓝色HEMA：1-氨基-4-[3-(4-(2-甲基丙烯酰氧基-乙氧基)-6-氯三嗪-2-基氨基)-4-磺苯基氨基]蒽醌-2-磺酸，如美国专利5,944,853中所述
苯乙烯基-TRIS：三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基苯乙烯(Melrob)
PVMA：聚(N-乙烯基N-甲基乙酰胺)
PVP：聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(ISP Ashland)
EGDMA：乙二醇二甲基丙烯酸酯(Esstech)
TEGDMA：四乙二醇二甲基丙烯酸酯(Esstech)
TMPTMA：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(Esstech)
MBA：亚甲基双丙烯酰胺(Aldrich)
TAC：氰尿酸三烯丙酯(Polysciences)
Tegomer V-Si 2250：二丙烯酰氧基聚二甲基硅氧烷(Evonik)
Irgacure 819：双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(BASF或Ciba SpecialtyChemicals)
Irgacure 1870：双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦与1-羟基-环己基-苯基-酮的共混物(BASF或Ciba Specialty Chemicals)
AIBN：偶氮二异丁腈
Te-Me＝2-甲基-2-(甲基碲烷基)丙酸乙酯
Te-Bu：2-甲基-2-(丁基碲烷基)丙酸乙酯
TEMPO：(2,2,6,6-四甲基-哌啶-1-基)-氧基自由基；CAS 2564-83-2
TERP：有机碲介导的活性自由基聚合
MCL：甲基丙烯酰氯
TMI：异丙烯基α,α-二甲基苄基异氰酸酯
IEM：甲基丙烯酸2-异氰根合乙酯
mPDMS：单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷(800-1000MW)(Gelest)
ac-PDMS：双-3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基丙基聚二甲基硅氧烷
HO-mPDMS：单正丁基封端的单(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)(Ortec或DSM-Polymer Technology Group)
TRIS：3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷
ac-TRIS：3-丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷
am-TRIS：3-丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷
SiMAA：2-丙烯酸，2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯(Toray)或甲基丙烯酸3-(3-(1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)丙氧基)-2-羟丙酯或甲基丙烯酸2-羟基-3-[3-甲基-3,3-二(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙氧基]丙酯
SA2：N-(2,3-二羟基丙基)N-(3-四(二甲基甲硅烷氧基)二甲基丁基硅烷)丙基)丙烯酰胺或N-3-(丁基-五二甲基硅氧烷基)丙基-N-(2,3二羟丙基)丙烯酰胺
mPEG 950：聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(Aldrich)
D3O：3,7-二甲基-3-辛醇(Vigon)
TAM：叔戊醇(BASF)
3E3P：3-乙基3-戊醇
THF：四氢呋喃
TPME：三丙二醇单甲基醚
DA：癸酸
DI水：去离子水
MeOH：甲醇
IPA：异丙醇
Norbloc：2-(2'-羟基-5-甲基丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑(Janssen)
K-KAT 348：羧酸铋催化剂
PP：聚丙烯，即丙烯的均聚物
TT：Tuftec，即氢化苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(Asahi Kasei Chemicals)
Z：Zeonor，即聚环烯烃热塑性聚合物(Nippon Zeon Co Ltd)
TL03光照：Phillips TLK 40W/03灯泡
硼酸盐缓冲润湿溶液：将18.52克(300mmol)的硼酸，3.7克(9.7mmol)的硼酸钠十水合物和28克(197mmol)的硫酸钠溶解于足够的去离子水中以装满2升的容量瓶。
TS：拉伸强度(psi)
M：模量(psi)
ETB：断裂伸长率(％)
T：韧性(in-lbs/in3)
实施例
制备物1—2-甲基-2-(甲基碲烷基)丙酸乙酯(Te-Me)的合成
使50.0克(39.2mmol)的碲粉末与14.4mL的3.0M甲基锂溶液(43.1mmol)在无水THF中反应，以形成碲酸酯(tellurolate)中间体，使该中间体与8.82克(45.1mmol)的α-溴异丁酸酯反应，以形成TERP调节剂2-甲基-2-甲基碲烷基-丙酸酯。对于金属交换步骤，采用冰浴进行反应。在添加α-溴异丁酸乙酯之后，使反应混合物温热并维持于室温，直至反应完成(约2小时)。然后，在旋转蒸发仪中减压去除THF。使粗产物在50-55℃(1-2毫巴)下真空蒸馏，得到TERP调节剂Te-Me，并且通过质子核磁共振光谱学进行表征。用丁基锂替换甲基锂，使用类似的过程制备2-甲基-2-(丁基碲烷基)丙酸乙酯(Te-Bu)。通过在80-85℃(1-2毫巴)下真空蒸馏对Te-Bu进行纯化，并且通过质子核磁共振光谱学进行表征。
实施例1-13
实施例1：将13.5克(103.7mmol)HEMA、907毫克(3.5mmol)Te-Me以及578毫克(3.5mmol)AIBN添加到1L反应器中并且溶解到80克的1-丙醇中。在室温下，通过将氮气鼓泡通过体系15分钟使溶液脱气。然后，将反应混合物在氮气气氛下于60-62℃加热约3小时，直至所有的反应物被耗尽。将3.0克(23mmol)HEMA和30.0克(33.3mmol)mPDMS溶解到30克的1-丙醇中，通过使氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于70-72℃加热约6小时，直至所有的反应物被耗尽。最终，将13.5克(103.7mmol)的HEMA溶解到30克的1-丙醇中，通过使氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于60-62℃加热约4小时，直至所有的反应物被耗尽。在旋转蒸发仪中减压除去反应混合物的挥发性组分。将粗产物于60℃重新溶解到400mL的甲苯中并使其冷却。通过旋转蒸发除去混合的溶剂体系，得到不含1-丙醇的粗产物。粗产物包含甲基碲端基(“含碲共聚物”)。为了移除该有机金属端基，使粗产物溶解到含有一定量的TEMPO-自由基的250mL甲苯中，该量表示甲基碲理论摩尔量的3.5倍。将该溶液在88℃下加热4小时。使反应混合物冷却，然后使挥发性组分在旋转蒸发仪上于60-65℃蒸发，得到深橙色残余物。将残余物在72℃下溶解到1000mL的乙腈中30分钟，从而形成浑浊溶液。使浑浊溶液冷却至室温并使其静置至少1小时。滗出溶剂。将该纯化过程重复三次。随后，将“三嵌段预聚物1”在60-70℃下真空干燥。使用多角度激光散射检测器，通过质子核磁共振光谱学和尺寸排阻色谱法对“三嵌段预聚物1”进行表征。在合成期间取出等分试样，以测定嵌段的组成和平均分子量。另外采用元素分析(电感耦合等离子体质谱)来测定移除有机碲端基的有效性，平均超过90％的碲减少。在一些情况下，碲移除效率大于95％。任选地，可通过在悬浮的碳粉末和硅藻土存在下，将“三嵌段预聚物1”以1克前体共聚物每5mL THF的浓度溶解到THF中至少2小时，对“三嵌段预聚物1”进一步纯化。“三嵌段预聚物1”与碳粉末的重量比为5:1，并且“三嵌段预聚物1”与硅藻土的重量比为10:1。随后，将混合物真空过滤，并用少量的THF对滤饼进行洗涤。在剧烈搅动下，将滤液逐滴添加到一升的去离子水中，以沉淀析出经纯化的“三嵌段预聚物1”。通过真空过滤来分离出经纯化的“三嵌段预聚物1”，用去离子水洗涤，并在60-65℃下真空干燥至恒重。
如图1所示，有机碲端基的移除产生可聚合双键；可聚合双键的确切化学结构取决于末端重复单元；图1示出可聚合双键(假设HEMA是末端重复单元)。如表1所列出，使用类似的过程来制备含有不同的理论分子量或聚合度(DP，即链段中重复单元的数目)的聚(HEMA)末端嵌段和聚(mPDMS-共-HEMA)中间嵌段的其它“三嵌段预聚物1”。在所有情况下，末端嵌段被设计成相当的数均分子量，产生对称三嵌段共聚物；然而，本发明包括具有不同的数均分子量的末端嵌段的“三嵌段预聚物1”。如由SEC-MALS所测量的“三嵌段预聚物1”的实际数均分子量(Mn)和多分散性(PD＝Mw/Mn)列于表2中。
表1
Figure GDA0003305443620000761
Figure GDA0003305443620000771
*注意：实施例7和8中的碲端基未通过TEMPO移除。
因此，实施例7和8为“含碲共聚物”。
表2
Figure GDA0003305443620000772
*注意：实施例7和8中的碲端基未通过TEMPO移除。
因此，实施例7和8为“含碲共聚物”。
实施例14-26
实施例14—用甲基丙烯酰氯进行乙酰化：将68.0克(包含261.4mmol羟基)的三嵌段预聚物1PHEMA-b-聚[HEMA-共-mPDMS]-b-PHEMA以及2.90克的三乙胺(28.7mmol)溶解到400mL的无水THF中，并且在冰浴中冷却。缓慢地添加2.73克(26.1mmol)的甲基丙烯酰氯(MCL)，目标是有10摩尔％酰化有甲基丙烯酸酯侧基。将溶液在冰浴温度下搅拌附加15分钟，随后温热至室温。将反应混合物搅拌最少3小时以完成反应。
用300mL的IPA稀释反应混合物。添加32克的碳粉末以及50克的硅藻土，并将所得的悬浮液在室温下搅拌至少2小时。过滤反应混合物，并用50mL的IPA洗涤滤饼。通过旋转蒸发将滤液浓缩。在剧烈搅拌下，将经浓缩的反应混合物缓慢添加到两升去离子水中。从溶液沉淀出三嵌段预聚物2，通过过滤进行分离。在过滤漏斗中用500mL去离子水洗涤三嵌段预聚物2并在60-65℃下真空干燥。使用多角度激光散射检测器，通过质子核磁共振光谱学和尺寸排阻色谱法对三嵌段预聚物2进行表征(Mw＝43.1kDa；Mw/Mn＝1.08)。
使用类似的合成方案制备各种三嵌段预聚物2并且列于表3中。
表3
Figure GDA0003305443620000781
*注意：实施例7和8中的碲端基未通过TEMPO移除。
因此，实施例7和8为“含碲共聚物”。
可使用其它酰化剂来官能化前体共聚物，包括但不限于甲基丙烯酸酐、异丙烯基α,α-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)以及2-甲基丙烯酸异氰根合乙酯(IEM)连同任何标准共反应剂和催化剂。
实施例25——将1.51克(15.1mmol)甲基丙烯酸甲酯、10.3克(79.1mmol)HEMA、922毫克(3.56mmol)Te-Me和587毫克(3.57mmol)AIBN添加到1L反应器中并且溶解于236克的1-丙醇中。在室温下，通过将氮气鼓泡通过体系15分钟使溶液脱气。然后，将反应混合物在氮气气氛下于60-62℃加热约3小时，直至所有的反应物被耗尽。将2.01克(20.1mmol)甲基丙烯酸甲酯、13.7克(105mmol)HEMA和39.5克(43.9mmol)mPDMS溶解到30克的1-丙醇中，通过使氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于75℃加热约6小时，直至所有的反应物被耗尽。最终，将10.3克(79.1mmol)的HEMA溶解到30克的1-丙醇中，通过使氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于60-62℃加热约4小时，直至所有的反应物被耗尽。在旋转蒸发仪中减压除去反应混合物中的挥发性组分。将粗产物于60℃重新溶解到400mL的甲苯中并使其冷却。通过旋转蒸发除去混合的溶剂体系，得到不含1-丙醇的粗产物。粗产物包含甲基碲端基(“含碲共聚物”)。为了移除该有机金属端基，使粗产物溶解到含有一定量的TEMPO-自由基的250mL甲苯中，该量表示甲基碲理论摩尔量的5.5倍(2.99克或19.1mmol)。将该溶液在88℃下加热4小时。使反应混合物冷却，然后使挥发性组分在旋转蒸发仪上于60-65℃蒸发，得到深橙色残余物。将残余物在72℃下溶解到1000mL的乙腈中30分钟，形成浑浊溶液。使浑浊溶液冷却至室温并使其静置至少1小时。滗出溶剂。将该纯化过程重复三次。将三嵌段预聚物1在60-70℃下真空干燥，得到49克产物。使用多角度激光散射检测器，通过质子核磁共振光谱学和尺寸排阻色谱法对三嵌段预聚物1进行表征[Mn＝46kDa；Mw＝57kDa]。
将23.6克的三嵌段预聚物1、2.46克(11.9mmol)的TMI、以及15毫克的K-KAT 348溶解到200mL甲苯中并加热至85-88℃持续3小时。使反应混合物冷却，并且在旋转蒸发仪上于60℃除去溶剂。随后，将粗产物于68-70℃溶解到500mL的乙腈中，并且在冷藏机中于4℃冷却，以沉淀出三嵌段预聚物。滗出并弃去上清液。将残余物在60-65℃下真空干燥，得到TMI封端的三嵌段预聚物2。
实施例26——将5.0克的实施例25所制备的三嵌段预聚物1、389毫克(2.51mmol)的IEM、以及2.1毫克的K-KAT 348溶解到25mL的无水THF中并加热至60-65℃持续3小时。使反应混合物冷却至室温，随后在剧烈搅拌下缓慢倾注到400mL的去离子水中。将所得的悬浮液在室温下搅拌30分钟，通过真空过滤分离粗产物。用去离子水洗涤滤饼并且于60℃真空干燥至恒重，得到IEM封端的三嵌段预聚物2。
实施例27-34
反应性单体混合物母料通过混合表4中所列出的反应性组分来形成。将各种量的甲基丙烯酸添加到约10mL等分试样的该母料中，以获得表5所列的具有0.5重量％至3.0重量％范围内的不同重量％的MAA的制剂。这些制剂随后通过3μm过滤器过滤，使用加热过的或未加热的不锈钢或玻璃注射器，并且在环境温度下通过施加真空(约40毫米汞柱)脱气，保持约10分钟。在具有氮气气氛和少于0.1-0.2％氧气的手套箱中，在室温下用Eppendorf吸移管将约75-100μL的这些制剂投配到通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的FC中。然后，将通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的BC放置到FC上。通常，FC由55:45(w/w)的Z:PP共混物制成，而BC仅由Z制成。在投配之前，使模具在手套箱中平衡最少十二小时。将板转移到维持于60-65℃的相邻手套箱中，并且使用强度为5.0-5.5mW/cm2的TL03光照，从顶部使镜片固化15-20分钟。光源处于托盘上方约六英寸处。
对镜片手动脱模，且大部分镜片粘附于FC并通过使镜片悬浮于约一升的70％IPA中约一小时或两小时，然后用70％IPA洗涤两次，任选地用25％IPA洗涤两次，用DI洗涤两次，并且最终用硼酸盐缓冲润湿溶液洗涤两次而脱离下来。各洗涤步骤持续约30分钟。本领域的普通技术人员认识到，就异丙醇水溶液的浓度、用各溶剂洗涤的次数，以及各步骤的持续时间而言，确切的镜片脱离过程可根据镜片制剂和模塑材料而变化。镜片脱离过程的目的在于使所有镜片脱离而无缺陷，并且从稀释剂溶胀的网络转变为润湿溶液溶胀的水凝胶。将镜片转移到小瓶中，并随后以122℃高压灭菌30分钟进行灭菌。测量无菌镜片的物理和机械性能并列于表5中。
表4
Figure GDA0003305443620000801
Figure GDA0003305443620000811
表5
Figure GDA0003305443620000812
含水量和溶菌酶吸收率随着制剂中MAA的重量分数线性地增大。脂质吸收率也增大。实施例29-31具有良好的物理、机械和生物特性平衡。
实施例35-38
使用如表7所示的不同三嵌段预聚物2，通过混合表6所列的反应性组分来形成反应性混合物。这些制剂通过3μm过滤器过滤，使用加热过的或未加热的不锈钢或玻璃注射器，并且在环境温度下通过施加真空(约40毫米汞柱)脱气，保持约10分钟。在具有氮气气氛和少于0.1-0.2％氧气的手套箱中，在室温下用Eppendorf吸移管将约75-100μL的反应性混合物投配到通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的FC中。然后，将通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的BC放置到FC上。通常，FC由55:45(w/w)的Z:PP共混物制成，而BC仅由Z制成。在投配之前，使模具在手套箱中平衡最少十二小时。将板转移到维持于60-65℃的相邻手套箱中，并且使用强度为5.0-5.5mW/cm2的TL03光照，从顶部使镜片固化15-20分钟。光源处于托盘上方约六英寸处。
对镜片手动脱模，且大部分镜片粘附于FC并通过使64个镜片悬浮于约一升的70％IPA中约一小时或两小时，然后用70％IPA洗涤两次，任选地用25％IPA洗涤两次，用DI洗涤两次，并且最终用硼酸盐缓冲润湿溶液洗涤两次而脱离下来。各洗涤步骤持续约30分钟。本领域的普通技术人员认识到，就异丙醇水溶液的浓度、用各溶剂洗涤的次数，以及各步骤的持续时间而言，确切的镜片脱离过程可根据镜片制剂和模塑材料而变化。镜片脱离过程的目的在于使所有镜片脱离而无缺陷，并且从稀释剂溶胀的网络转变为润湿溶液溶胀的水凝胶。将镜片转移到小瓶中，并随后以122℃高压灭菌30分钟进行灭菌。测量无菌镜片的物理和机械性能并列于表7中。
表6
Figure GDA0003305443620000821
Figure GDA0003305443620000831
表7
Figure GDA0003305443620000832
实施例35-38表现出良好的物理、机械和生物特性的平衡，其中随着三嵌段预聚物的分子量增大，Dk和PQ1吸收率减小。实施例38特别具有卓越的特性平衡。
实施例39-45
反应性单体混合物母料通过混合表8中所列出的反应性组分来形成。将各种量的MAA和METAC添加到约10克等分试样的该母料中，获得表9所列的具有不同摩尔比的这两种单体的制剂，保持MAA的浓度恒定在1重量％并且改变METAC的量来实现期望的摩尔比。这些制剂随后通过3μm过滤器过滤，使用加热过的或未加热的不锈钢或玻璃注射器，并且在环境温度下通过施加真空(约40毫米汞柱)脱气，保持约10分钟。在具有氮气气氛和少于0.1％氧气的手套箱中，在室温下用Eppendorf吸移管将约75-100μL的反应性混合物投配到通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的FC中。然后，将通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的BC放置到FC上。通常，FC由55:45(w/w)的Z:PP共混物制成，而BC仅由Z制成。在投配之前，使模具在手套箱中平衡最少十二小时。将板转移到维持于60-65℃的相邻手套箱中，并且使用强度为5.0-5.5mW/cm2的TLO3光照，从顶部使镜片固化15-20分钟。光源处于托盘上方约六英寸处。
对镜片手动脱模，且大部分镜片粘附于FC并通过使64个镜片悬浮于约一升的70％IPA中约一小时或两小时，然后用70％IPA洗涤两次，任选地用25％IPA洗涤两次，用DI洗涤两次，并且最终用硼酸盐缓冲润湿溶液洗涤两次而脱离下来。各洗涤步骤持续约30分钟。本领域的普通技术人员认识到，就异丙醇水溶液的浓度、用各溶剂洗涤的次数，以及各步骤的持续时间而言，确切的镜片脱离过程可根据镜片制剂和模塑材料而变化。镜片脱离过程的目的在于使所有镜片脱离而无缺陷，并且从稀释剂溶胀的网络转变为润湿溶液溶胀的水凝胶。将镜片转移到小瓶中，并随后以122℃高压灭菌30分钟进行灭菌。测量无菌镜片的物理和机械性能并列于表中。
表8
Figure GDA0003305443620000841
Figure GDA0003305443620000851
表9
Figure GDA0003305443620000852
通过改变引发剂或使用羟基-硅氧烷大分子单体，物理和机械性能并未受到显著影响。实施例40使用不同的引发剂I819；实施例41使用不同的引发剂I819和不同的硅氧烷大分子单体，即如式II所示的OH-mPDMS(Mn＝1000g/mol)。溶菌酶吸收率随着反应性单体混合物中甲基丙烯酸的量而增大。
实施例46
将0.254克(2.56mmol)DMA、2.12克(13.3mmol)bis-HEAA、164毫克(0.64mmol)Te-Me和104毫克(0.64mmol)AIBN添加到250mL反应器中并且溶解于28.7克的1-丙醇。在室温下，通过将氮气鼓泡通过体系15分钟使溶液脱气。然后，将反应混合物在氮气气氛下于60-62℃加热约3.5小时，直至所有的反应物被耗尽。使1.42克(8.92mmol)bis-HEAA和6.18克(10.3mmol)SA2通过将氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于70-72℃加热约14小时，直至所有的反应物被耗尽。最终，使0.255克(2.56mmol)DMA和2.11克(13.3mmol)bis-HEAA通过将氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于65℃加热约4小时，直至所有的反应物被耗尽。在旋转蒸发仪中减压除去反应混合物中的挥发性组分。将粗产物于60℃重新溶解到100mL的甲苯中并使其冷却。通过旋转蒸发除去混合的溶剂体系，得到不含1-丙醇的粗产物。将粗产物溶解到含有150毫克(0.96mmol)TEMPO-自由基的25mL甲苯中。将该溶液在88℃下加热3.5小时。使反应混合物冷却，然后使挥发性组分在旋转蒸发仪上于60-65℃蒸发。将残余物溶解到较小体积的IPA中，用150mL乙腈稀释，剧烈搅拌15分钟，并且使其静置至少30分钟。滗出溶剂。将该纯化过程重复三次。随后，使三嵌段预聚物1(其中所有三个嵌段为共聚物)在60-70℃下真空干燥至恒重。
实施例47
将0.25克(2.56mmol)DMA、2.13克(13.4mmol)bis-HEAA、160毫克(0.62mmol)Te-Me和100毫克(0.60mmol)AIBN添加到250mL反应器中并且溶解于28.4克的1-丙醇。在室温下，通过将氮气鼓泡通过体系15分钟使溶液脱气。然后，将反应混合物在氮气气氛下于60-62℃加热约3.5小时，直至所有的反应物被耗尽。使1.26克(7.90mmol)bis-HEAA和6.20克(6.2mmol)mPDMS通过将氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于70-72℃加热约14小时，直至所有的反应物被耗尽。最终，使0.254克(2.56mmol)DMA和2.13克(13.4mmol)bis-HEAA通过将氮气在室温下鼓泡通过体系15分钟进行脱气，装入反应容器中，并且在恒定搅拌下于65℃加热约4小时，直至所有的反应物被耗尽。在旋转蒸发仪中减压除去反应混合物的挥发性组分。将粗产物于60℃重新溶解到100mL的甲苯中并使其冷却。通过旋转蒸发除去混合的溶剂体系，得到不含1-丙醇的粗产物。将粗产物溶解到含有375毫克(2.40mmol)TEMPO-自由基的50mL甲苯中。将该溶液在88℃下加热3小时。使反应混合物冷却，然后使挥发性组分在旋转蒸发仪上于60-65℃蒸发。将残余物溶解到5mL的IPA中，用150mL乙腈稀释，剧烈搅拌15分钟，并且使其静置至少30分钟。滗出溶剂。将该纯化过程重复三次。随后，使三嵌段预聚物1(其中所有三个嵌段为共聚物)在60-70℃下真空干燥至恒重。
实施例46-47汇总于表10中。
表10
Figure GDA0003305443620000871
实施例48
将2.87克的得自实施例46的三嵌段预聚物1、257毫克(1.3mmol)的TMI、以及1毫克的K-KAT 348溶解到25mL甲苯中并加热至85-88℃持续4小时。使反应混合物冷却，并且在旋转蒸发仪上于60℃除去溶剂。随后，将粗产物于68-70℃溶解于约50mL的乙腈中，并且在冷藏机中于4℃冷却，以沉淀出三嵌段预聚物。滗出并弃去上清液。将残余物在60-65℃下真空干燥，得到TMI封端的三嵌段预聚物2。
实施例49
将6.28克的得自实施例47的三嵌段预聚物1、553毫克(2.75mmol)的TMI、以及2毫克的K-KAT 348溶解到50mL甲苯中并加热至85-88℃持续4小时。使反应混合物冷却，并且在旋转蒸发仪上于60℃除去溶剂。随后，将粗产物于68-70℃溶解于约50mL的乙腈中，并且在冷藏机中于4℃冷却，以沉淀出三嵌段预聚物。滗出并弃去上清液。为了移除一些不溶性颗粒，随后将粗产物溶解在50mL的1-丙醇中，并且添加5克的碳粉末以及5克的硅藻土。将该悬浮液搅拌并真空过滤。将滤液转移到圆底烧瓶中，并通过旋转蒸发移除溶剂。将固体残余物在60-65℃下真空干燥，得到TMI封端的三嵌段预聚物2。实施例48和49汇总于表11中，示出了所测量重均分子量(如由SEC-MALS所测)。
表11
Figure GDA0003305443620000881
实施例50-51
通过混合表12中列出的反应性组分来形成反应性混合物。这些制剂通过3μm过滤器过滤，使用加热过的或未加热的不锈钢或玻璃注射器，并且在环境温度下通过施加真空(约40毫米汞柱)脱气，保持约10分钟。在具有氮气气氛和少于0.1-0.2％氧气的手套箱中，在室温下用Eppendorf吸移管将约75-100μL的反应性混合物投配到通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的FC中。然后，将通常由Zeonor、Tuftec、聚丙烯或它们的共混物制成的BC放置到FC上。通常，FC由55:45(w/w)的Z:PP共混物制成，而BC仅由Z制成。在投配之前，使模具在手套箱中平衡最少十二小时。将板转移到维持于60℃的相邻手套箱中，并且使用强度为5.0mW/cm2的TL03光照，从顶部使镜片固化15分钟。光源处于托盘上方约六英寸处。
对镜片手动脱模，且大部分镜片粘附于FC并通过使64个镜片悬浮于约一升的70％IPA中约一小时或两小时，然后用70％IPA洗涤两次，用DI洗涤两次，最终用硼酸盐缓冲润湿溶液洗涤两次而脱离下来。各洗涤步骤持续约30分钟。本领域的普通技术人员认识到，就异丙醇水溶液的浓度、用各溶剂洗涤的次数，以及各步骤的持续时间而言，确切的镜片脱离过程可根据镜片制剂和模塑材料而变化。镜片脱离过程的目的在于使所有镜片脱离而无缺陷，并且从稀释剂溶胀的网络转变为润湿溶液溶胀的水凝胶。将镜片转移到小瓶中，并随后以122℃高压灭菌30分钟进行灭菌。测量无菌镜片的物理和机械性能并列于表13中。
表12
组分 实施例50的重量％ 实施例51的重量％
三嵌段预聚物2—实施例48 18 0
三嵌段预聚物2—实施例49 0 18
mPDMS 38 38
DMA 27.4 27.4
HEMA 4.95 4.95
MAA 1 1
METAC 1 1
PVP K90 7 7
TEGDMA 0.9 0.9
Norbloc 1.5 1.5
蓝色HEMA 0.02 0.02
CGI 1870 0.23 0.23
稀释剂D3O 30 30
表13
Figure GDA0003305443620000891

Claims (86)

1.一种用于制备生物医疗装置的三嵌段预聚物，包括式
[A]-[B]-[C]，其中
[A]和[C]独立地为由第一亲水性单体以及任选的一种或多种第二亲水性单体形成的聚合物链段，所述第一亲水性单体包含选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团；并且
[B]是由以下形成的聚合物链段：含有机硅大分子单体；任选的第三亲水性单体，所述第三亲水性单体包含选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团；以及任选的含有机硅单体；并且
其中所述三嵌段预聚物包含至少一个单价反应性基团，且使用有机碲介导的活性自由基聚合(TERP)调节剂来形成。
2.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述至少一个单价反应性基团是端基。
3.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其包含多个单价反应性基团，所述多个单价反应性基团包括单价反应性端基以及一个或多个单价反应性侧基。
4.根据权利要求3所述的三嵌段预聚物，其中所述单价反应性基团的含量在酰化前羟烷基和/或氨基烷基含量的1摩尔％至25摩尔％的范围内。
5.根据权利要求4所述的三嵌段预聚物，其中所述单价反应性侧基的含量在1摩尔％至10摩尔％的范围内。
6.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其具有在10kDa至100kDa范围内的重均分子量。
7.根据权利要求6所述的三嵌段预聚物，其具有在20kDa至80kDa范围内的重均分子量。
8.根据权利要求7所述的三嵌段预聚物，其具有在20kDa至60kDa范围内的重均分子量。
9.根据权利要求8所述的三嵌段预聚物，其具有在20kDa至50kDa范围内的重均分子量。
10.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]和[C]均包含第一亲水性单体以及任选的一种或多种第二亲水性单体，所述第一亲水性单体包含选自羟烷基、氨基烷基、以及它们的混合物的官能团。
11.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述第一亲水性单体与所述第三亲水性单体相同。
12.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述单价反应性基团选自(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基醚、O-乙烯基碳酸酯、O-乙烯基氨基甲酸酯、以及它们的混合物。
13.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述第一亲水性单体包括C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸二羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸三羟烷基酯、N-C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
14.根据权利要求13所述的三嵌段预聚物，其中所述第一亲水性单体包括(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
15.根据权利要求10所述的三嵌段预聚物，其中链段[A]和[C]的所述第一亲水性单体均为(甲基)丙烯酸2-羟乙酯。
16.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中[A]和[C]还独立地包含所述第二亲水性单体，所述第二亲水性单体包括：丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基N-甲基乙酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇单丙烯酸酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-[(乙烯氧基)羰基]-β-丙氨酸、3-丙烯酰胺丙酸、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、N-(2-羧乙基)-N,N-二甲基-3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]-1-丙烷铵内盐；N,N-二甲基-N-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]丙基]-3-磺基-1-丙烷铵内盐；4-羟基-N,N,N-三甲基-9-氧代-4-氧化物3,5-二氧杂-8-氮杂-4-磷杂十一-10-烯-1-铵内盐，或它们的混合物。
17.根据权利要求16所述的三嵌段预聚物，其中所述第二亲水性单体的重复单元以1摩尔％至50摩尔％的范围独立地存在于链段[A]和[C]中。
18.根据权利要求17所述的三嵌段预聚物，其中所述第二亲水性单体的重复单元以1摩尔％至25摩尔％的范围独立地存在于链段[A]和[C]中。
19.根据权利要求18所述的三嵌段预聚物，其中所述第二亲水性单体的重复单元以1摩尔％至15摩尔％的范围独立地存在于链段[A]和[C]中。
20.根据权利要求19所述的三嵌段预聚物，其中所述第二亲水性单体的重复单元以1摩尔％至10摩尔％的范围独立地存在于链段[A]和[C]中。
21.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中[B]还包含第三亲水性单体，所述第三亲水性单体包括C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸二羟烷基酯、C2-C8直链或支链的(甲基)丙烯酸三羟烷基酯、N-C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C6直链或支链的羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的二羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N-C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双C2-C8直链或支链的三羟烷基(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
22.根据权利要求21所述的三嵌段预聚物，其中所述第三亲水性单体包括(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
23.根据权利要求22所述的三嵌段预聚物，其中所述第一亲水性单体和所述第三亲水性单体均包括(甲基)丙烯酸2-羟乙酯。
24.根据权利要求21所述的三嵌段预聚物，其中所述第三亲水性单体的重复单元以1摩尔％至70摩尔％的范围存在于链段[B]中。
25.根据权利要求24所述的三嵌段预聚物，其中所述第三亲水性单体的重复单元以10摩尔％至60摩尔％的范围存在于链段[B]中。
26.根据权利要求25所述的三嵌段预聚物，其中所述第三亲水性单体的重复单元以20摩尔％至60摩尔％的范围存在于链段[B]中。
27.根据权利要求26所述的三嵌段预聚物，其中所述第三亲水性单体的重复单元以30摩尔％至50摩尔％的范围存在于链段[B]中。
28.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体包含选自(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基醚、O-乙烯基碳酸酯和O-乙烯基氨基甲酸酯的可聚合官能团。
29.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体包含式I中所示的化学结构：
Figure FDA0003305443610000051
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；当Z＝O或S时，不需要R2；
其中R1为氢原子或甲基；其中n为介于1和200之间的整数；其中R3为亚烷基链段(CH2)y，其中y为1至6的整数，并且每个亚甲基基团可任选地进一步且独立地被选自醚、胺、酯、酮和羰基的基团取代，或者当y为2或更大时，非末端亚甲基基团任选地被氨基甲酸酯基取代；或者其中R3为氧化亚烷基链段O(CH2)z，其中z为1至3的整数，或者其中R3为亚烷基和氧化亚烷基链段的混合物，并且y和z之和介于1和9之间；其中R2和R4独立地为氢原子、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷基基团、含有介于一和六个碳原子之间的直链、支链或环状的烷氧基基团、直链或支链的聚亚乙氧基烷基基团、烷基-硅氧烷基-烷基基团、取代或未取代的芳基基团、氟代烷基基团、氟原子、含有介于一和六个碳原子之间的单-、二-或三-羟基烷基基团、或它们的组合；并且其中R5为具有1至8个碳原子的取代或未取代的直链、支链、或环状的烷基基团、或芳基基团，其中任一者可进一步被一个或多个氟原子或三甲基甲硅烷氧基基团取代。
30.根据权利要求29所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体选自单烷基封端的单(甲基)丙烯酸酯封端的聚(二烷基硅氧烷)、单烷基封端的单(甲基)丙烯酸酯封端的聚(二芳基硅氧烷)、单烷基封端的单(甲基)丙烯酸酯封端的聚(烷基芳基硅氧烷)、以及它们的混合物。
31.根据权利要求30所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体是单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷。
32.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体包含式VIII中所示的化学结构：
Figure FDA0003305443610000061
其中Z选自O、N、S或NCH2CH2O；其中R1独立地为氢原子或甲基基团；其中R2、R3和R4独立地为氢原子或含有一至八个碳原子的直链、支链或环状的烷基基团，其中任一者可进一步被至少一个羟基基团取代，并且其可任选地被酰氨基、醚、氨基、羧基、羰基基团以及它们的组合取代；对于Z＝O和S，不需要R2；其中n为硅氧烷重复单元的数目并且为4至200；并且其中R5选自直链或支链的C1至C8烷基基团。
33.根据权利要求32所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体是单正丁基封端的单-(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。
34.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体选自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、单正丁基封端的单-(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、以及它们的混合物。
35.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体具有大于500道尔顿的数均分子量。
36.根据权利要求35所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体具有介于500道尔顿和20,000道尔顿之间的数均分子量。
37.根据权利要求36所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体具有介于500道尔顿和10,000道尔顿之间的数均分子量。
38.根据权利要求37所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体具有介于500道尔顿和5,000道尔顿之间的数均分子量。
39.根据权利要求38所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体具有介于500道尔顿和2,000道尔顿之间的数均分子量。
40.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以所述三嵌段预聚物的总重量的30重量％和80重量％的范围存在。
41.根据权利要求40所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以所述三嵌段预聚物的总重量的30重量％和70重量％的范围存在。
42.根据权利要求41所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以所述三嵌段预聚物的总重量的40重量％和70重量％的范围存在。
43.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中链段[B]是所述含有机硅大分子单体和所述第三亲水性单体的共聚物，并且所述含有机硅大分子单体的重复单元以链段[B]的总重量的75重量％和99重量％的范围存在。
44.根据权利要求43所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以链段[B]的总重量的85重量％和99重量％的范围存在。
45.根据权利要求44所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以链段[B]的总重量的90重量％和99重量％的范围存在。
46.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中链段[B]是所述含有机硅大分子单体和所述第三亲水性单体的共聚物，并且所述含有机硅大分子单体的重复单元以链段[B]的30摩尔％和99摩尔％的范围存在。
47.根据权利要求46所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以链段[B]的40摩尔％和75摩尔％的范围存在。
48.根据权利要求47所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅大分子单体的重复单元以链段[B]的55摩尔％和75摩尔％的范围存在。
49.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅单体选自：3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基苯乙烯、2-丙烯酸2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯、以及它们的混合物。
50.根据权利要求49所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅单体的重复单元以1摩尔％至50摩尔％的范围存在于链段[B]中。
51.根据权利要求50所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅单体的重复单元以1摩尔％至25摩尔％的范围存在于链段[B]中。
52.根据权利要求51所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅单体的重复单元以1摩尔％至15摩尔％的范围存在于链段[B]中。
53.根据权利要求52所述的三嵌段预聚物，其中所述含有机硅单体的重复单元以1摩尔％至10摩尔％的范围存在于链段[B]中。
54.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]、[B]和[C]都是均聚物。
55.根据权利要求54所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]和[C]是相同的均聚物。
56.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]、[B]和[C]都是共聚物。
57.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]、[B]和[C]独立地选自均聚物和共聚物。
58.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]和[C]是均聚物，并且链段[B]是共聚物。
59.根据权利要求58所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]和[C]是相同的均聚物。
60.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其中所述链段[A]和[C]是(甲基)丙烯酸羟烷基酯的均聚物，并且链段[B]选自单烷基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷的均聚物、单烷基封端的单-(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的均聚物、包括衍生自单烷基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷和(甲基)丙烯酸羟烷基酯的重复单元的共聚物、以及包括衍生自单烷基封端的单-(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和(甲基)丙烯酸羟烷基酯的重复单元的共聚物。
61.根据权利要求60所述的三嵌段预聚物，其中链段[A]和[C]是(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的均聚物，并且所述[B]链段是包括衍生自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷和(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的重复单元的共聚物。
62.根据权利要求60所述的三嵌段预聚物，其中链段[A]和[C]是(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的均聚物，并且所述[B]链段是包括衍生自单正丁基封端的单-(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和(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的重复单元的共聚物。
63.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其用于增容用于制备眼科装置的反应性单体混合物的组分。
64.根据权利要求1所述的三嵌段预聚物，其在暴露于交联条件时形成了用于形成眼科装置的有机硅水凝胶。
65.根据权利要求3所述的三嵌段预聚物，其中所述一个或多个单价反应性侧基包括(甲基)丙烯酸酯侧基，其为包括以下的酰化剂的残基：(甲基)丙烯酰氯、(甲基)丙烯酸酐、(甲基)丙烯酸2-异氰酸根合乙酯、3-异丙烯基-αα-二甲基苄基异氰酸酯、以及它们的混合物。
66.根据权利要求65所述的三嵌段预聚物，其中所述酰化剂是甲基丙烯酰氯。
67.一种由反应性单体混合物形成的有机硅水凝胶，所述反应性单体混合物包含：
(a)根据权利要求1至66中任一项所述的三嵌段预聚物；
(b)独立于链段[A]、[B]和[C]的亲水性单体的至少一种其它第四亲水性单体；以及
(c)独立于所述三嵌段预聚物以及[B]的任选的含有机硅单体的至少一种含有机硅组分。
68.根据权利要求67所述的有机硅水凝胶，其中所述第四亲水性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、或它们的混合物。
69.根据权利要求67所述的有机硅水凝胶，其中所述第四亲水性单体包括选自以下的一种或多种烷基胺单体：(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯、(甲基)丙烯酸3-氨基丙酯、(甲基)丙烯酸2-氨基丙酯、N-2-氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-3-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-2-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双-2-氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双-3-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双-2-氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的混合物。
70.根据权利要求67所述的有机硅水凝胶，其中所述至少一种含有机硅组分选自：单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、单正丁基封端的单-(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、甲基丙烯酸2-羟基-3-[3-甲基-3,3-二(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙氧基]-丙酯、3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基苯乙烯、以及它们的混合物。
71.根据权利要求67所述的有机硅水凝胶，其包括至少80巴勒的透氧度(Dk)。
72.根据权利要求71所述的有机硅水凝胶，其中所述透氧度(Dk)为至少85巴勒。
73.根据权利要求67所述的有机硅水凝胶，其中除任何稀释剂之外，所述反应性单体混合物包含如下重量百分比的所述反应性单体混合物的组分：
(a)所述三嵌段预聚物，其量在1％至99％的范围内；
(b)所述至少一种其它第四亲水性单体，其量在0.1％至80％的范围内；以及
(c)所述至少一种含有机硅组分，其量在0.1％至60％的范围内。
74.根据权利要求73所述的有机硅水凝胶，其中除任何稀释剂之外，所述反应性单体混合物包含如下重量百分比的所述反应性单体混合物的组分：
(a)所述三嵌段预聚物，其量在5％至40％的范围内；
(b)所述至少一种其它第四亲水性单体，其量在5％至65％的范围内；
(c)所述至少一种含有机硅组分，其量在10％至50％的范围内。
75.根据权利要求74所述的有机硅水凝胶，其中除任何稀释剂之外，所述反应性单体混合物包含如下重量百分比的所述反应性单体混合物的组分：
(a)所述三嵌段预聚物，其量在10％至30％的范围内；
(b)所述至少一种其它第四亲水性单体，其量在10％至45％的范围内；
(c)所述至少一种含有机硅组分，其量在10％至40％的范围内。
76.一种由反应性单体混合物形成的有机硅水凝胶，所述反应性单体混合物包含：
(a)式[A]-[B]-[C]的三嵌段预聚物，其中[A]和[C]是基于(甲基)丙烯酸羟烷基酯的均聚物链段，并且[B]是数均分子量在500Da至1500Da范围内的基于(甲基)丙烯酸羟烷基酯和单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷的重复单元的共聚物链段，其中所述三嵌段预聚物包含选自以下的至少一个可聚合基团：(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、O-乙烯基醚、O-乙烯基碳酸酯和O-乙烯基氨基甲酸酯、以及它们的混合物，且其中所述三嵌段预聚物使用有机碲介导的活性自由基聚合(TERP)调节剂来形成；
(b)至少一种其它第四亲水性单体；
(c)至少一种含有机硅组分；
(d)至少一种带电单体；
(e)至少一种聚酰胺；
(f)至少一种交联剂；
(g)至少一种光引发剂；以及
(h)以下中的一者或多者：紫外线吸收剂、可见光吸收剂、光致变色化合物、药物、营养物、抗微生物物质、调色剂、颜料、可共聚染料、非聚合染料、脱模剂、以及它们的组合。
77.根据权利要求76所述的有机硅水凝胶，其中所述聚酰胺选自聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)、聚(N-乙烯基N-甲基乙酰胺)、以及它们的混合物。
78.根据权利要求76所述的有机硅水凝胶，其中所述聚酰胺是包含两种或更多种单体的共聚物，所述单体选自：N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基N-甲基乙酰胺和N-乙烯基乙酰胺。
79.根据权利要求76所述的有机硅水凝胶，其中所述其它第四亲水性单体选自：N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3-二羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、N-(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟乙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(3-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)(甲基)丙烯酰胺、以及它们的混合物。
80.根据权利要求76所述的有机硅水凝胶，其中所述含有机硅组分选自单正丁基封端的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、单正丁基封端的单-(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、甲基丙烯酸2-羟基-3-[3-甲基-3,3-二(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙氧基]-丙酯、3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、3-丙烯酰胺基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、以及它们的混合物。
81.根据权利要求76所述的有机硅水凝胶，其中所述带电单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、N-[(乙烯氧基)羰基]-β-丙氨酸、3-丙烯酰胺丙酸、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、N-(2-羧乙基)-N,N-二甲基-3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]-1-丙烷铵内盐；N,N-二甲基-N-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]丙基]-3-磺基-1-丙烷铵内盐；4-羟基-N,N,N-三甲基-9-氧代-4-氧化物3,5-二氧杂-8-氮杂-4-磷杂十一碳-10-烯-1-铵内盐、以及它们的混合物。
82.一种接触镜片，包含根据权利要求67至81中任一项所述的有机硅水凝胶。
83.根据权利要求82所述的接触镜片，包含大于100μg/镜片的溶菌酶吸收率。
84.根据权利要求82所述的接触镜片，包含小于15％的脂质吸收率。
85.根据权利要求82所述的接触镜片，包含小于100度的前进接触角。
86.一种制备有机硅水凝胶的方法，包括：
(a)获得根据权利要求1至66中任一项所述的三嵌段预聚物；
(b)由所述三嵌段预聚物与任选的其它组分制备反应性单体混合物；
(c)将所述反应性单体混合物引入到第一模具上；
(d)将第二模具放置于填充有所述反应性单体混合物的第一模具的顶部；以及
(e)通过自由基共聚作用使所述反应性单体混合物固化，以形成接触镜片形状的有机硅水凝胶。
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