CS216245B2

CS216245B2 - Method of making the soft contact lens

Info

Publication number: CS216245B2
Application number: CS772288A
Authority: CS
Inventors: Charles L Sieglaff; Charles J Hora; Joseph P Tiefenbach
Original assignee: Diamond Shamrock Corp
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1977-04-06
Publication date: 1982-10-29
Also published as: US4128318A; NL7703730A; FR2347403B1; NO771245L; BE853294A; DD130380A5; DE2715514A1; ZA772063B; SU1053761A3; AR222961A1; AU512324B2; CA1097859A; NO149096B; FR2347403A1; YU39282B; IT1080038B; BR7702164A; YU91377A; IL51835A; MX144328A

Description

Způsob výroby měkké kontaktní čočky odo-lné proti difúzi a hromadění látek, které podporují oponování a změnu barvy při používání, vyznačující se tím, že se na polymerní hydrogel z esteru kyseliny akrylové pro měkkou kontaktní čočku působí alifatickým diaminem se 2 až 12 atomy uhlíku po dobu 3 minut až 3 hodin při teplotě v rozmezí 0 až 100 °C.

Vynález se týká hydrofilních plastických materiálů vhodných pro měkké kontaktní čacky a zvláště se týká zpracování těchto hydrofilních měkkých kontaktních čoček, •aby se dosáhlo větší odolnosti proti osočování a změně barvy při používání.

Dlouhou dobu je známa výroba kontaktních čoček z pevných materiálů, jako je sklo nebo čiré plastické hmoty, například typu, jako základní hydrofóbní polymery akrylového typu, jako polymethylmethakrylát a podobně. Ačkoli se tyto hmoty bezpečněji zpracovávají a používají než sklo, hydrofóbní plastické látky jsou pouze v omezeném rozsahu úspěšné jako kontaktní čočky, protože jsou příliš tvrdé a nepohodlné к nošení. Později se směsi pro kontaktní čočky vyráběly z hydrofilních typů polymerů, -které jsou měkčí a snáze přizpůsobitelné oku a tak použití hydrofilních polymerních směsí pro čočky nabylo větší důležitosti v ophtalmologické praxi.

Hydrofilní polymery vhodné jako měkké kontaktní čočky jsou obvykle slabě zesíťované kopolymery odvozené alespoň od jednoho monomeru obsahujícího hydroxylovou skupinu. V jejich hydratovaném stavu jsou tyto polymery obecně známé v oboru pod názvem „hydrogely“. Hydrogely jsou zvláště vymezeny jako koherentní trojrozměrné polymerní struktury nebo síťové struktury, které jsou schopné absorbovat (pohlcovat) velká množství vody, aniž by došlo к rozpuštění. Až dosud specifickou třídu polymerních hydrogelů, které jsou zvláště komerčně vhodné jako měkké kontaktní čočky, tvoří deriváty esterů kyseliny akrylové. Použití hydrogelů na bázi esterů kyseliny akrylové pro výrobu měkkých kontaktních čoček popisují základní americké patenty 2 976 576 a 3 220 960 udělené O. Wichtěrlemu a D. Límovi dne 28. března 1961 a 30. listopadu 1965. Byla publikována řada dalších patentů, stejně jako technických článků, které uvádějí výrobu řady jiných hydrogelů typu esterů kyseliny akrylové odlišujících se především typem a/nebo procentuálním obsahem obsažených komonomerů.

Především hydrogely esterů kyseliny n· krylové se vždy získávají kopolymerací většího- množství monoesteru kyseliny akrylové nebo methakrylové rozpustného ve vodě, kde esterová část obsahuje alespoň ;ednu hydrofilní skupinu, a menšího množství bifunkčního diesteru kyseliny akrylové nebo methakrylové, který příčně váže hydrofilní skupiny obsažené v monomeru při polymeraci.

Ačkoli nyní používané kontaktní čočky vyráběné z polymerních hydrogelů jsou mnohem měkčí než původní tvrdé kontaktní čočky a mohou se přizpůsobovat uživateli s relativně malým nepohodlím, přesto mají nevýhodné vlastnosti a nejsou zcela uspokojivé. Hydrogelové čočky podporují růst pathogenních bakterií a hub na svém povr chu. Pokud se čočky pravideině nečistí a nesterilizují, nebo pokud se uskladňují ve znečištěných roztocích, mohou se pathogenní organizmy snadno- sorbovat na materiálu čočky, což je způsobeno jeho- pružnou hydrofilní polymerní strukturou. Chemické usazeniny poškozují rohovku z nesprávnéhočeštění a/nebo sterilizace se mohou podobně tímto způsobem dostat do materiálu čočky. Stejně tak proteiny a další normální látky z okolí oka mohou snadno difundovat do použité čočky v důsledku pružné hydrofilní polymerní struktury. Hromadění těchto látek v čočce způsobuje změnu její barvy a opocování a opakovaným čištěním a sterilizací poškození. Kromě toho čočky mohou ztrácet značné množství vody během používání, co-ž škodlivě působí na jejich rozměrovou stálost a optickou ostrost.

Účinek tohoto- vynálezu proto spočívá v získávání měkkých kontaktních čoček, které jsou odolné proti pronikání patologických organizmů a chemikálií poškozujících oko, a současně propouštějí jiné látky, u kterých je to prospěšné.

Další výhodou vynálezu je získávání měkkých kontaktních čoček, do kterých je difúze proteinů a jiných migračních látek z oka podstatně potlačena, tak že se prodlužuje jejich životnost a optická účinnnost.

Účinkem tohoto vynálezu dále je získávání měkkých kontaktních čoček, které zadržují dostatečné množství vody během používání, aby se udržela rozměrová stálost a optická ostrost.

Toho se podle vynálezu dosahuje tím, že se na polymerní hydrcgel z esteru kyseliny akrylové pro· měkkou kontaktní čočku působí alifatickým diaminem se 2 až 12 atomy uhlíku po dobu 5 minut až 3 hodin při teplotě v rozmezí 0 až 100 °C.

Čočky vyrobené způsobem podle vynálezu jsou významně odolné proti opocování a změně barvy při používání a doba jejich životnosti se podstatně prodlužuje. Způsob podle vynálezu a s tím související zlepšení vyráběných kontaktních čoček představuje úsporu -nákladů pro uživatele čoček.

Obecně se může podle vynálezu zpracovat kterýkoli polymerní hydrogel obsahující polární funkční skupinu schopnou reagovat s vhodnou funkční skupinou modifikující sloučeniny, jako je popsáno dále. Avšak z komerčního hlediska se dává přednost akrylátovým hydrogelům, které obsahují polární funkční esterové skupiny. V následujícím popise vynálezu se jednotlivé odkazy zvláště týkají hydrogelů z esterů kyseliny akrylové.

Výroba hydrofilních polymerů z esterů kyseliny akrylové kopolymerací, například hydroxyethylmethakrylátu a ethylenglykoldimethakrylátu je dlouho známa a je popsána ve svrchu zmíněných amerických patentech čís. 2 976 576 a 3 220 760. Novější z těchto dvou patentů popisuje různé módi2 162.,4 5 fikace starších základních kopolymerů, mimo jiné kopolymerů hydroxyalkyl-methakrylátů s - vinylpyrrolidonem, jak popisuje například v řadě amerických patentů počínaje číslem 3 503 942 Selderman. Avšak je třeba rozumět, že zatímco mnohé hydrofilní polymery upravené pro výrobu měkkých kontaktních čoček obsahují vhodné polární funkční skupiny a tak se mohou výhodně zpracovávat podle vynálezu, žádný z těchto hydrofilních -polymerů sám o· sobě ani jejich příprava -a/nebo· zpracování na čočky netvoří součást tohoto vynálezu.

Pro dosažení požadované -strukturní mod ‘ fikace - polymerního· hydrogelu -se používá sloučeniny s alespoň jednou a výhodně se dvěma vhodnými funkčními skupinami Takové vhodné sloučeniny zahrnují například mono- a polymočoviny a jejich odpovídající thiomcčovinová analoga, diepoxidy, aldehydy -a dialdehydy, aminoalkoholy, alifatické dioly a dithioly, arylen(mono- a dihalogenidy) a alifatické aminy, stejně jako jiné funkční sloučeniny, které jako vhodné pro tc-to použití snadno rozpoznají -odborníci v oboru. Pro zpracování hydrogelů z esterů kyseliny akrylové jsou zvláště výhodné aminy, -protože tvoří -stabilněji modifikované vazby mezi aminem a funkčními skupinami.

Vhodné -aminy jsou buď monoamíny nebo polyaminy, ve kterých organická část obsahuje 2 až 12 -atomů uhlíku. S výhodou tyto sloučeniny nemají jinou funkční skupinu. Zvláště vhodné polyaminy jsou z -e-thylenaminových řad, například ethylendiamin, diethylentriamin, triethylentetramin, tetraetbylenpentamin nebo pentaethylenhexamin a komerčně dostupné -vyšší homology uvedených ethylenaminů jako- propylendi amin (nebo 1,2--ropandiamlnj, 1,3-diaminopropan, tetramethylendiamin, hexamethylendiamin a podobně. S výhodou se používá ethylen diamin -pro jeho bifunkčnost a -porovnáte lne vyšší reaktivitu. Z této příčiny -a také z důvodu zjednodušení dále jmenovité odkazy budou na ethylendiamin. Takové jmenovité odkazy však nejsou míněny žádným způsobem jako- omezení vynálezu pro použití pouze tohoto· jednotlivého- aminu.

Jak již bylo· popsáno, způsob podle vynálezu spočívá ve styku polymerního hydrogelu -s některými svrchu uvedenými modifikačnírni sloučeninami, například -s aminem, po dobu dostatečně dlouhou pro dosažení požadované modifikace -polymeru. Při -provádění postupu se materiál měkké kontaktní čočky jednoduše ponoří a udržuje ve vybrané sloučenině při teplotě obecně v rozmezí od teploty místnosti asi do 100 -°C po- dobu asi 5 minut až 3 hodin. Je- třeba samozřejmě rozumět, že pro některé jednotlivé modifikační zpracování nejlépe uspokojující doba reakce je v obráceném poměru k teplotě, to je doba vyžadovaná pro dosažení -potřebného stupně modifikace obvykle bude kratší, když -vzroste reakční teplota. Zvláště uspokojivé výsledky -se -dosahují při použití re akční teploty 40 až 70 °C po- dobu 1 až 2 hodin. Pokud se používá ethylendiamin optimální výsledky -se dosahují při použití teploty 60 °C po dobu asi 2 hodin.

Při výhodném provedení tohoto- vynálezu u používaného aminu jako modífikátoru není v -podstatě rozhodující poměr použitého aminu a polymerního- materiálu. Je výhodné používat přebytku aminu, avšak pro· zajištění požadované - reakce stačí nejmenší možný násobek. - Podobně se dává přednost použití nezředěného- aminu -i když se podle potřeby mohou používat vodné roztoky, které obsahují alespoň přibližně 15 objemových dílů aminu na -díl vody.

I když si autoři nepřejí vynález, spojovat s jakoukoli jednotlivou teorií, modifikace- polymeru se nyní považuje za uskutečnění postupu podle vynálezu, při -kterém -se vazba funkčních skupin doplňuje modifikující -sloučeninou na po-lymerním řetězci. Zvláště když se hydrogel -z esteru- kyseliny akrylové zpracovává s aminem za popsaných reakčních podmínek, zdá se že dochází přednostně k vzájemné reakci esteru -s aminem za vzniku kovalentních C-N vazeb v polymerní struktuře. - Tato' domněnka je odvozena· od studie zpracování -polymeru, která ukazuje, že polymer - se nepřetržitě při reakci mění, jako touto stabilní vazbou. Případná modifikace vodíkovými vazbami naproti tomu by způsobovala hlavně nestabilní vazby a nepřetržitou modifikaci polymeru.

Pc- ukončení modifikace reakce -se zpracovaný polymerní materiál čočky oddělí od modifikační sloučeniny, například -aminu a opláchne dobře vodou, - 1% salinickým (fyziologickým) roztokem nebo· podobně. Podobně se ekvilibruje alespoň 12 hodin v salinickém roztoku (pH 7,4), načež -polymerní materiál -obvykle opět získá ohebnost, kterou ztratil během -modifikačního zpracování. Pokud se jako .modifikačních -chemikádí použije - aminů, ekvilibrovaný -polymer se nakonec namočí do vhodného prostředí, například do vody nebo· roztoku podobného- lidským slzám, (při fyziologickém -pH), -až z něho nevyluhuje žádné stanovitelné množství aminu.. Snadno -se pochopí, že shora uvedený vyluhovací postup s čočkou je nezbytný, aby se z ní odstranil veškerý nezreagovaný nebo -zbytkový amin, který může poškodit nebo podráždit oko.

Postup podle vynálezu umožňující - modifikovat povrch -materiálu čočky je opodstatněn vyluhovacími studiemi polymerního materiálu zpracovaného s radioaktivními aminy, jak bude ukázáno· dále -na -jednotlivých příkladech. Zlepšení schopnosti modifikovaného -polymeru zabránit difúzi, například proteinů a bakterií ve -srovnání s nezpracovaným materiálem čočky se. podobně může zjistit -studií difúze proteinů při prodlouženém ponoření ošetřených čoček do -roztoku podobného lidským slzám nebo· jiného- vhodného prostředí bosahujícího značné enzymy a/nebo proteiny.

Při významném potlačení přenosu látek způsobujících neprůhlednost a/nebo zabarvených látek do materiálu pro měkké kontaktní čočky, postup podle tohoto vynálezu umožňuje získávat čočky, které jsou podstatně zlepšené proti nyní dostupným čočkám. Zpracované prc-dukty podle vynálezu zůstávají čiré, transparentní a opticky užitečné pro uživatele po delší časové období než je možné při současnem používání čoček a je zapotřebí je vyměňovat mnohem méně často. Podobně modifikované produkované čočky podle vynálezu se zdá, že zadržují vodu během používání účinnější než nyní používané čočky, přičemž jsou mimořádně odolné prcti smršťování a jiným rozměrovým změnám a poskytují optimální optickou ostrost uživateli.

Pro další porozumění povaze a předmětům tohoto vynálezu se uvádějí jednotlivé příklady. Tyto příklady jsou míněny toliko jako ilustrace vynálezu a nelze je chápat v omezujícím smyslu. Všechna procenta poměry a množství jsou uvedena v těchto příkladech hmotnostně, pokud není uvedeno nic jiného.

Příklad 1

Polymerní hydrogel z esteru kyseliny akrylové se připraví nejprve vzájemným smíšením 15 ml ethylenglykolu, jako rozpouštědla, 15 ml monomerní směsi obsahující (hmotnostně) 95% hydroxyethylmethakrylátu a 5 proč, ethylenglykoldimethakrylátu s 0,05 ml 6i% vodného roztoku persíranu amonného' a 0,06 ml 1.2% vodného roztoku pyrosiřičitanu sodného-. Výsledná směs se nanese na skleněnou desku v síle 0,009 cm. Deska se uzavře jinou deskou a umístí ve vakuové peci, kde se kopolymeruje přibližně při 70° Celsia 12 hodin. Po ochlazení se výsledný hydroxyethylmethakrylátový polymerní film oddělí, zváží a potom ponoří do fyziologického salinického roztoku na 15 hodin. Opětovným zvážením filmu osušeného na povrchu se stanoví, že absorboval 36,0 % vody, což je srovnatelné s procentuálním množstvím vody absorbovaným komerčně dostupným hydroxyethylmethakrylátovým polymerem pro měkkou kontaktní čočku zkoušeným podobným způsobem.

Příklad 2

Radioaktivní ethylendiamin se připraví rozpuštěním 300 ^Ci¹⁴C-ethylendiaminu v 50 mililitrech neznačeného ethylendiaminu. Hydroxyethylmethakrylátový hydrogelový materiál na čočky, vyrobený jako v příkladě 1 se nařeže na vzorky tvaru čtverce o hraně 1,27 cm, které se potom ponoří do 50 ml ra dioaktivního roztoku ethylendiaminu na 2 hodiny při teplotě místnosti. Čiré transparentní zpracované vzorky materiálu pro· čočky se odstraní, promývají destilovanou vodou 30 minut a potom ekvilibrují v 1% salinickém roztoku přibližně 15 hodin. Poměrně křehké vzorky materiálu pro čočky po zpracování s ethylendiaminem přejdou po ekvilibraci opět na ohebné.

Ekvilibrované vzorky se umístí v scintllační tekutině pro stanovení značeného ethylendiaminu. Průměr 831 rozpadů za minutu korigovaný na pozadí a přerušovací účinek, který se zjistí ukazuje, že došlo к reakci a diamin se dostal do polymeru.

Příklad 3

Tento příklad ilustruje, že diamin se chemicky váže v polymerním materiálu pro čočky při postupu podle vynálezu. Ro-ztok podobný lidským slzám (fyziologické pH) se připraví tak, že ve 100 ml vodného roztoku obsahuje tyto složky:

1,00 % chlorid sodný

0,06 % lysozym

0,06 % albumin

0,04 % močovina 0,04 % у-globu lin 0,04 % a-globulin 0,004 % glukóza.

Ekvilibrované vzorky materiálu pro čočky se individuálně umístí do oddělených vzorkovnic, z nichž každá obsahuje 2,5 -ml roztoku slz. Vzorkovnice se potom umístí a udržují na třepačce ve vodní lázni 24 hodiny při 37 °C. Na konci tohoto časového období se odebere 1 ml vzorku z každého roztoku slz a měří se ¹⁴C-ethylendiamin. Vzorky materiálu pro čočky se odstraní ze vzorkovnic a postupně čistí čisticím roztokem pro komerční čočky a sterilují vroucím salinickým roztokem 20 minut způsobem běžně prováděným denně uživatelem kontaktních čoček. Některé sterilované vzorky se umístí ve scintilační tekutině a měří se obsah značeného· uhlíku. Zbývající sterilované vzorky čoček se umístí v čerstvém 2,5 ml podílu roztoku slz a zopakuje se shora popsaný skladovací postup při 37 °C po dobu 24 hodin, potom se měří ¹⁴C-ethylendiamin v každém roztoku slz, čistí a steriluje vzorek čočky a stanoví značený uhlík v některých ze vzorků. Stejný postup provádí alespoň 40 dnů při použití čerstvého roztoku slz v každém vyluhováním cyklu, vzorky čoček se čistí a sterilují po každém cyklu. Při použití tohoto postupu se stanoví ¹⁴C-ethylendiamin ve vzorcích čočky a zjistí tyto výsledky:

TABULKA 1

Počet dnů v roztoku slz	Průměrný obsah ^uhlíku ve vzorku čočky (rozpady za minutu]
1	225
2	150
3	78
4	. 62
5	54
10	51
15	37
20	35
40	36

Shora uvedené výsledky ukazují, že větší část nezreagovaného volného diaminu se odstraní ze vzorků čočky ponořením v salinickém roztoku do 48 hodin. Potom se zbývající extrahovatelný amin odstraňuje po. rnalu vyluhováním materiálu pro čočky během doby 12 až 13 dnů. Po celkem 15 dnech vyluhování je průměrný obsah HC-ethylendiamlnu ve vzorcích čočky 35 rozpadu za minutu na . čočku, přičemž tento počet zůstává konstantní při pokračujícím vyluhování dalších 24 dnů. Tento počet představuje množství diaminu trvale vázaného v materiálu pro čočky.

Příklad 4

Slabě zesíťovaný hydrofilní hydroxyethylmethakrylátový polymer se vyrobí v řadě pokusů prováděných jako je obecně naznačeno· v příkladu 1 shora. V těchto reakcích se však použije směs monomeru obsahující 15 ml 99% hydrcxyethylmethakrylátu a 1,5 mililitru ethylenglykoldimethakrylátu. Redox iniciátor potřebný v každém pokusu se doplňuje vždy 0,2 ml roztoku persíranu amonného a pyrosiřičitanu sodného popsaného v příkladě 1. Každá kopolymerační reakce se provádí 7 hodin při 65 · až 75 °C.

Po pečlivém sušení při 45 °C po dobu 2 hodin se zváží a potom ekvilibruje v salinickém roztoku 15 hodin. Připravený hydrof.ilní polymer se převede na polymerní hydrogel absorbováním 35,9 % vody. Komerční měkké kontaktní čočky (SOFLENS, čočky z polymeru hydroxyethylmethakrylátového typu, vyrábí firma Bausch a Lomb, lne.) se podobně suší, váží, ekvilibrují v salinickém roztoku .pro· zjištění množství vody absorbovaného· v komerční měkké kontaktní čočce. Bylo shledáno, že tento· materiál pro čočky absorboval 37,3 % vody, podobné množství vody absorboval polymerní hydrogel podle toho-to· příkladu.

Příklad 5

Podle obecného postupu jako je naznačen v příkladě 2 svrchu vyrobené vzorky hydroxyethylmeťhakrylátového polymerního hydrogelu z příkladu 4 se ponoří dc· radioaktivního' roztoku ethylendiaminu na různou dobu při odlišných teplotách.

Po zpracování se stanoví obsah ¹⁴C-ethylendiamínu ve vzorcích vytouženého materiálu pro· čočky, po ekvilibraci a varu v salinickém roztoku po dobu 2 hodin. Získají se tyto výsledky:

TABULKA .2

Působení 14c-aminu	Průměrný obsah ^uhlíku ve vyluhovaném vzorku čočky (rozpady za minutu)
Teplota °C	Čas h
40	30	20,338
	60	31,019
	120	56,082
60	30	40,810
	60	52,316
	120	70,760
70	30	42,432
	120	29,394

Zpracované vzorky pro . čočky se potom podrobí prodlouženému vyluhování v roztoku podobném slzám, jako je popsáno v příkladě 3. Během doby vyluhování se měří roztok slz denně a periodicky se měří materiál pro čočky. Po 15 dnech vyluhování je obsah 44c-ethylendiaminu v materiálech pro čočky tento:

TABULKA 3

Působení ¹⁴C-aminu Průměrný obsah ¹⁴uhlíku vyluhováním

Teplota °C Čas hod. ve vzorku čočky [rozpady za minutu)

40	30	50
	60	68
	^; 120	68
60	30	88
	60	71
	1,20	150
70	30	140
	120	34

Předchozí výsledky ukazují, že polymer se skutečně modifikoval zpracováním s aminem· a mimoto, že největší stupeň modifika ce se dosahuje při působení aminu během asi 2 hodin při 60 °C.

Claims

1. Způsob výroby měkké kontaktní čočky odolné proti difúzi a hromadění látek, které podporují opocování a změnu barvy při používání, vyznačující se tím, že se na polymerní hydrogel z esteru kyseliny akrylové pro měkkou kontaktní čočku působí alifatickým diaminem se 2 až 12 atomy uhlíku po dobu 5 minut až 3 hodin při teplotě v rozmezí O až 100 °C.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se provádí při teplotě 40 až 70 °C.

3. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se jako· ahfatického diaminu použije ethylendiaminu.

4. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se ethylendiaminem působí při teplotě 60¹ °C po dobu 2 hodin.