CN112679651A - 一种光敏感型防蓝光光学材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光敏感型防蓝光光学材料及其应用，所述光敏感型防蓝光光学材料由单体、引发剂、交联剂和光致变色剂混合制成；按质量百分比，光致变色剂含量为0.01％～0.1％。本发明提供的光敏感型防蓝光光学材料可用于制备光敏感型人工晶状体或角膜接触镜，该光学材料中含有光致变色剂，在室外强光下可吸收蓝光成黄色，变黄时间小于10s，在正常光线下成无色透明状态。
Description
技术领域
本发明涉及智能材料领域，具体涉及一种用于眼科的光敏感型防蓝光光学材料及其应用。
背景技术
人工晶状体是一种用于替代白内障患者浑浊的天然晶体植入式医疗器械。目前，人工晶状体植入术是临床上最主要的治疗白内障方法。
角膜接触镜是一种用于矫正屈光不正的医疗器械，使用时佩戴于眼表，可用于矫正近视、远视及散光等。
随着电子产品使用频率增大等多因素影响，屈光不正患者逐渐增多。角膜接触镜的需求也越来越大。与传统框架眼镜相比，具有美观、佩戴方便等优势。临床数据表明，某些特殊光学设计的角膜接触镜，对近视进展具有一定控制作用。
上世界80年代以来，科学界及临床上逐渐重视蓝光对视网膜的潜在的伤害作用。一般来讲，目前有两种理论用于描述与蓝光相关的光诱发视网膜伤害。一种是低水平光线长时间暴露，另一种是高水平光线短时间暴露。人们一直在寻找方法来减少视网膜对蓝光的暴露，Alcon Laboratories公司开发了一种疏水性的可折叠人工晶状体产品，该产品含有蓝光吸收剂，可实现对蓝光的吸收，从而减少其对视网膜色素上皮细胞造成的伤害。然而，研究发现，对蓝光的滤过，会存在潜在的副作用。例如，对佩带者的节律有潜在的影响、对色彩的感知力有一定影响等。
基于以上情况，如果能研制出一种在强光下具有防蓝光作用，而在正常的环境中无防蓝光作用，使患者具有正常的色彩感知力，且节律不受较大的影响的角膜接触镜，将是一种更理想的选择。
Johnson&Johnson Vision Care,Inc开发了一种光敏感的角膜接触镜AcuvueOasys，该产品在阳光下会变暗，起到一定遮光的作用。当外界光线变暗或回到室内环境，产品又会变回透明状态。然后，这种变暗的效果对光谱无选择性，会影响患者视觉效果。
美国专利US6,224,945公开了一种交联透明的亲水性光敏感高分子材料的加工工艺，根据其专利描述，首先将光致变剂溶解至一种或几种混合溶剂中，得到光致变剂溶液；再将交联透明的亲水性聚合物溶解至光致变剂溶液中，使光致变剂浸渍于材料中；再用水溶液洗脱材料，将溶剂置换出来。然而，这种方法容易造成溶剂残留及排放，如果处理过程不当，对材料的光学性能会产生一定影响；同时，这种浸渍方法不利于光致变剂稳定存在于材料中，最重要的是，对于疏水性材料很难实现。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的之一在于提供一种光敏感型防蓝光光学材料及其应用。
本发明的目的之二在于提供一种利用光敏感型防蓝光光学材料制备人工晶体及角膜接触镜的方法。
为达上述目的，本发明提供一种光敏感型防蓝光光学材料，由单体、引发剂、交联剂和光致变色剂混合制成；按质量百分比，光致变色剂含量为0.01％～0.1％。
可选地，所述单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙稀酸六氟异丙酯、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷的一种或二种以上的组合。
可选地，所述引发剂选自偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和邻苯甲酰苯甲酸甲酯的一种或二种以上的组合。
可选地，所述交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丙二醇二甲基丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯的一种或二种以上的组合。
可选地，所述光致变色剂是在被光源激发状态下最大吸收峰位于410～470nm波长范围内的材料。
本发明还提供光敏感型防蓝光光学材料在制备眼科医疗器械中的应用。
可选地，所述眼科医疗器械为人工晶状体或角膜接触镜。
可选地，利用上述光敏感型防蓝光光学材料并采用模压法制备标准人工晶状体或标准角膜接触镜，方法如下：按上述的光敏感型防蓝光光学材料的组方备料；在氮气保护下，将单体、引发剂、交联剂和光致变色剂于室温下搅拌10～12h，混合均匀后，加入无水金属盐，继续搅拌，得预聚物混合溶液；将所得预聚物混合溶液经微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡后注入人工晶状体形状的标准模具中或角膜接触镜形状的标准模具中，在光强50mw/cm2～300mw/cm2下照射0.1～1h，得粗产品；或先在60℃±3℃下固化4～6h，再在120℃±3℃下固化5～15h，自然降温至室温，得粗产品；将标准模具中的粗产品取出置于蒸馏水或醇类溶剂中，常温浸泡24h，制得标准人工晶状体或标准角膜接触镜。
可选地，利用上述光敏感型防蓝光光学材料并采用切削法制备所需人工晶状体或所需角膜接触镜，方法如下：按上述的光敏感型防蓝光光学材料的组方备料；在氮气保护下，将单体、引发剂、交联剂和光致变色剂于室温下搅拌10～12h，混合均匀后，加入无水金属盐，继续搅拌，得预聚物混合溶液；将所得预聚物混合溶液经微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡后注入人工晶状体形状的模具中或角膜接触镜形状的模具中，在光强50mw/cm2～300mw/cm2下照射0.1～1h，得圆柱状材料片的粗产品；或先在60℃±3℃下固化4～6h，再在120℃±3℃下固化5～15h，自然降温至室温，得圆柱状材料片的粗产品，将圆柱状材料片的粗产品利用精密车床，通过切削加工成所需人工晶状体或角膜接触镜。
可选地，所述无水金属盐是无水硫酸镁、无水氯化钙或无水硫酸铜。
本发明的有益效果是：
本发明提供的光敏感型防蓝光光学材料，其材质为硬质硅水凝胶聚合物或亲水性聚合物，作为生物材料可用于制备人工晶状体或角膜接触镜。并且，所述光敏感型防蓝光光学材料中含有光致变色剂，在室外强光下可吸收蓝光成黄色，变黄时间小于10s，在正常光线下成无色透明状态。本发明提供的光敏感型防蓝光光学材料，由于光致变色剂在材料合成时即加入，可以较稳定地在材料内部存在而不易析出；同时，也大大降低了后续着色处理过程中引进的有机溶剂以及对产品光学性能的潜在影响。此外，由于光致变色剂的加入，角膜接触镜可以在室外强光下吸收蓝光，防止蓝光对视网膜的伤害；在室内可以变为透明无色状态，避免过多的蓝光滤过带来的对节律及视感知力方面的副作用。
具体实施方式
实施例1
切削法制备人工晶状体。
(一)制备方法如下：
在250ml平底烧瓶中，加入98.89g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、1.0g乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.1g偶氮二异庚腈(ABVN)和12mg光致变色剂(所述光致变色剂是指在被光源激发状态下最大吸收峰位于410～470nm波长范围内的材料)。在氮气保护下，室温搅拌10h，混合均匀充分溶解后，加入0.2g无水硫酸镁，继续搅拌5min除去水分，得预聚物混合溶液。将所得预聚物混合溶液经0.8μm微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡15分钟后，注入具有人工晶状体形状的模具中，放入烘箱中，先在60℃±3℃下固化4h，再在120℃±3℃下固化6h，自然降温至室温，得圆柱状的粗产品材料片；将模具中的圆柱状的粗产品材料片取出，置于蒸馏水中常温浸泡24h以去除残留单体。再通过精密车床切削，加工成厚度为0.4mm的人工晶状体。
(二)性能
通过“蓝光辐射伤害降低程度”计算公式：
Eλ:采用的辐射体相对光谱辐射分布函数
B(λ):蓝光损伤加权函数(蓝光危害函数)
T(λ):人工晶状体的光谱透过率
△λ:波长间隔，取值不大于5nm
计算得到“蓝光辐射伤害降低程度”为19％(行业标准15％～45％)符合标准。
实施例2
模压法制备人工晶状体。
(一)制备方法如下：
在250ml平底烧瓶中，加入49.6g甲基丙稀酸六氟异丙酯(HFPMA)、7.5g甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、6.7g甲基丙烯酸(MAA)、4.3g双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、1.8g乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.12g偶氮二异庚腈(ABVN)和10mg光致变色剂(所述光致变色剂是指在被光源激发状态下最大吸收峰位于410～470nm波长范围内的材料)。在氮气保护下，室温搅拌10h，混合均匀充分溶解后，加入0.2g无水硫酸镁，继续搅拌5min除去水分，得预聚物混合溶液。将所得预聚物混合溶液经0.8μm微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡15分钟后，注入具有人工晶状体形状的标准模具中，放入烘箱中，先在60℃±3℃下固化5.5h，再在120℃±3℃下固化14h，自然降温至室温，得粗产品；将模具中的粗产品取出置于乙醇中于60℃下浸泡24h以去除残留单体，然后真空干燥除去乙醇，制得厚度为0.4mm的标准人工晶状体。
(二)性能
通过“蓝光辐射伤害降低程度”计算公式，计算的到蓝光辐射伤害降低程度值为21％(行业标准15％～45％)符合标准。
实施例3
光致变色剂的加入量对人工晶状体性能的影响。
制备方法如下：
在6个250ml平底烧瓶中，分别加入98.89g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、1.0g乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和0.1g偶氮二异庚腈(ABVN)，然后分别加入5mg、10mg、50mg、80mg、100mg、200mg光致变色剂(所述光致变色剂是指在被光源激发状态下最大吸收峰位于410～470nm波长范围内的材料)。在氮气保护下，室温搅拌10h，混合均匀充分溶解后，加入0.2g无水硫酸镁，继续搅拌5min除去水分，分别得预聚物混合溶液。将所得预聚物混合溶液经0.8μm微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡15分钟后，分别注入具有人工晶状体形状的模具中，放入烘箱中，先在60℃±3℃下固化4h，再在120℃±3℃下固化6h，自然降温至室温，得圆柱状的粗产品材料片；将模具中的圆柱状的粗产品材料片取出，置于蒸馏水中常温浸泡24h以去除残留单体。再通过精密车床切削，加工成厚度为0.4mm的人工晶状体。结果如表1所示。
表1
| 光致变色剂加入量mg | 光致变色剂含量％ | 蓝光辐射伤害降低程度％ | |
| 1 | 5 | 0.005 | 12％ |
| 2 | 10 | 0.01 | 18％ |
| 3 | 50 | 0.05 | 29％ |
| 4 | 80 | 0.08 | 36％ |
| 5 | 100 | 0.1 | 42％ |
| 6 | 200 | 0.2 | 54％ |
由表1可见，光致变色剂浓度为0.005％和0.2％时“蓝光辐射伤害降低程度”都不符合行业标准值，只有在光致变剂浓度0.01％～0.1％内“蓝光辐射伤害降低程度”符合行业标准15％～45％。
实施例4
模压法制备角膜接触镜。
(一)制备方法如下：
在250ml平底烧瓶中，加入96.89g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、2.0g甲基丙烯酸(MAA)、1.0g乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.1g偶氮二异庚腈(ABVN)和100mg光致变色剂(所述光致变色剂是指在被光源激发状态下最大吸收峰位于410～470nm波长范围内的材料)。在氮气保护下，室温搅拌10h，混合均匀充分溶解后，加入0.2g无水硫酸镁，继续搅拌5min除去水分，得预聚物混合溶液。将所得预聚物混合溶液经0.8μm微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡15分钟后，注入一定屈光度数中心厚度为0.07mm的标准角膜塑形镜模具内，放入烘箱中，先在60℃±3℃下固化4h，再在120℃±3℃下固化6h，自然降温至室温，取出镜片置于蒸馏水中常温浸泡24h以去除残留单体，得到角膜接触镜。
(二)性能
通过“蓝光辐射伤害降低程度”计算公式，计算得到蓝光辐射伤害降低程度值为23％(行业标准15％～45％)符合标准。
Claims (10)
1.一种光敏感型防蓝光光学材料，其特征在于，由单体、引发剂、交联剂和光致变色剂混合制成；按质量百分比，光致变色剂含量为0.01％～0.1％。
2.根据权利要求1所述的光敏感型防蓝光光学材料，其特征在于，所述单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙稀酸六氟异丙酯、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、甲基丙烯酸、双-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷的一种或二种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的光敏感型防蓝光光学材料，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和邻苯甲酰苯甲酸甲酯的一种或二种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的光敏感型防蓝光光学材料，其特征在于，所述交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丙二醇二甲基丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯的一种或二种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的光敏感型防蓝光光学材料，其特征在于，所述光致变色剂是在被光源激发状态下最大吸收峰位于410～470nm波长范围内的材料。
6.权利要求1～5任意一项所述的光敏感型防蓝光光学材料在制备眼科医疗器械中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述眼科医疗器械为人工晶状体或角膜接触镜。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，方法如下：按权利要求1～5任意一项所述的光敏感型防蓝光光学材料的组方备料；在氮气保护下，将单体、引发剂、交联剂和光致变色剂于室温下搅拌10～12h，混合均匀后，加入无水金属盐，继续搅拌，得预聚物混合溶液；将所得预聚物混合溶液经微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡后注入人工晶状体形状的标准模具中或角膜接触镜形状的标准模具中，在光强50mw/cm2～300mw/cm2下照射0.1～1h，得粗产品；或先在60℃±3℃下固化4～6h，再在120℃±3℃下固化5～15h，自然降温至室温，得粗产品；将标准模具中的粗产品取出置于蒸馏水或醇类溶剂中，常温浸泡24h，制得标准人工晶状体或标准角膜接触镜。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，方法如下：按权利要求1～5任意一项所述的光敏感型防蓝光光学材料的组方备料；在氮气保护下，将单体、引发剂、交联剂和光致变色剂于室温下搅拌10～12h，混合均匀后，加入无水金属盐，继续搅拌，得预聚物混合溶液；将所得预聚物混合溶液经微孔过滤器抽滤，滤液超声除气泡后注入人工晶状体形状的模具中或角膜接触镜形状的模具中，在光强50mw/cm2～300mw/cm2下照射0.1～1h，得圆柱状材料片的粗产品；或先在60℃±3℃下固化4～6h，再在120℃±3℃下固化5～15h，自然降温至室温，得圆柱状材料片的粗产品；将圆柱状材料片的粗产品利用精密车床，通过切削加工成所需人工晶状体或角膜接触镜。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述无水金属盐是无水硫酸镁、无水氯化钙或无水硫酸铜。
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