DE10055762A1

DE10055762A1 - Hydrogelkontaktlinsen mit hoher Biokompatibilität

Info

Publication number: DE10055762A1
Application number: DE10055762A
Authority: DE
Inventors: Kurt Polzhofer; Birgit Kollosche; Roland Fromme; Lothar Haase; Kerstin Herter
Original assignee: Woehlk Contact Linsen GmbH
Current assignee: Woehlk Contact Linsen GmbH
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2002-06-06
Also published as: EP1205773A2; EP1205773B1; ATE288591T1; DK1205773T3; DE50105238D1; SI1205773T1; US6733123B2; EP1205773A3; US20020180927A1; ES2237522T3

Abstract

Es wird eine Hydrogel-Kontaktlinse beschrieben, deren HEMA-Basismaterial mit SPE und Aminosäuren copolymerisiert ist. Die resultierende Kontaktlinse hat ein ähnliches Wasserrückhaltevermögen und einen ähnlichen Brechungsindex wie die natürliche Cornea.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydrogel-Kontaktlinse mit einer hohen Sauerstoffdurchlässigkeit, ein hierfür geeignetes Po lymermaterial, sowie dessen Verwendung zur Herstellung der artiger Linsen.

Die natürliche Cornea des Auges weist auf ihrer Innenseite ei ne endotheliale Zellschicht auf, deren Sauerstoffversorgung aus der Umgebungsluft durch die Cornea hindurch erfolgt. Um dies zu ermöglichen muss sie daher eine hohe Sauerstoffdurch lässigkeit aufweisen. Ein dauerndes Aussetzen der Cornea mit der Umgebungsluft würde jedoch zu ihrem Austrocknen führen. Um dies zu vermeiden wird daher die Cornea durch Lidschlag perma nent mit einer als Tränen bezeichneten Flüssigkeit benetzt, die Proteine, Lipoproteine, Lipide und Mucine gelöst enthält. Durch die dauernde Neuzufuhr dieser Flüssigkeit und deren Ver dunstung auf der Augenoberfläche müssten sich diese in der Tränenflüssigkeit gelösten Stoffe auf der Cornea ablagern und diese eintrüben. Damit dies nicht geschieht hat die Natur Schutzmechanismen entwickelt, die jedoch noch nicht gänzlich aufgeklärt sind.

Es besteht daher ein Bedürfnis, eine Kontaktlinse bereitzu stellen, die eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeit aufweist, gut verträglich ist und die Eigenschaften der Cornea nachahmt.

Der Wassergehalt der Cornea liegt üblicherweise bei ca. 65 bis 75 Gew.-%. Dabei zeigt die Cornea selbst ein außerordentlich hohes Wasserrückhaltevermögen. Auch hierdurch wird eine zu starke Abnahme der Oberflächenfeuchtigkeit auch in trockener Luft vermieden, wie etwa in kalter Polarluft, sowie auch in klimatisierten Räumen, wie etwa Flugzeugen, wo die Wasserver dunstung besonders stark ist. Dieses hohe Wasserrückhaltever mögen verhindert auch, dass die Konzentration der Tränenflüs sigkeit zu stark ansteigt und die darin gelösten Stoffe aus kristallisieren.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, dass für das Wasser rückhaltevermögen der natürlichen Cornea Sulfoverbindungen eine Rolle spielen, insbesondere Keratansulfate und Chondroi tinsulfate.

Es ist außerdem bekannt, dass in der Natur die Ablagerung der oben genannten Substanzen auf der Corneaoberfläche durch eine Betainstruktur innerhalb des Collagens vermieden wird. Dabei enthält das Collagen der Cornea als Aminosäuren Glycin, Pro lin, Glutamin, Alanin, Arginin, Asparagin, Lysin, Leucin, Se rin, Isoleucin sowie andere.

Aus der US 5,311,223 ist eine Hydrogel-Kontaktlinse bekannt, deren Polymerzusammensetzung aus einem Reaktionsprodukt eines hydrophilen Methacrylamids sowie eines Acrylmonomers besteht, das in einer bevorzugten Ausführungsform ein zwitterionisches Monomer, wie z. B. ein Sulfobetain, z. B. N-(3-Sulfopropyl)-N- methacryloxyethyl-N,N-dimethylammoniumbetain (SPE) enthält, um das Wasserrückhaltevermögen zu verbessern. Darüber hinaus ist es aus der US 4,663,409 bekannt, das Wasserrückhaltevermögen dadurch zu verbessern, dass in die Matrix einer Hydrogel- Kontaktlinse Aminosäuremonomere einpolymerisiert werden. Das Wasserrückhaltevermögen war jedoch in vielen Fällen immer noch nicht zufriedenstellend.

Eine weitere wichtige Eigenschaft von Hydrogel-Kontaktlinsen ist deren Brechungsindex. Die natürliche Cornea zeigt einen Brechungsindex von 1,37, und die gesamte Augenlinse einen Bre chungsindex von insgesamt 1,42. Der Brechungsindex der Kon taktlinse sollte daher dem der Cornea angenähert sein, ohne aber das Wasserrückhaltevermögen herabzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hydrogel-Kontaktlinse anzugeben, die eine außerordentlich hohe Sauerstoffdurchläs sigkeit zeigt und deren Wasserrückhaltevermögen und deren Brechungsindex der natürlichen Cornea angenähert ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Hydrogel-Kon taktlinse vorgeschlagen, deren Basismaterial mit Aminosäuren modifizierte Monomere und mit Betain modifizierte zwitterioni sche Monomere copolymerisiert enthält. Dabei sind die modifi zierten Monomere vorzugsweise statistisch verteilt in das Ba sismaterial einpolymerisiert.

Überraschenderweise wurde erfindungsgemäß gefunden, dass die ses Copolymerisat nicht nur ein besonders ausgeprägtes Wasser rückhaltevermögen aufweist, sondern dass sich damit auch ein Brechungsindex einstellen läßt, der jenem der natürlichen Cornea von 1,37 sehr nahe kommt.

Auch der Wassergehalt entspricht in etwa jenem der natürlichen Cornea. Im gequollenen Zustand enthält das Kontaktlinsenmate rial nämlich 55 bis 60% Wasser. Hierbei ist der Wassergehalt durch eine entsprechende Verwendung der Betaine bzw. der Ami nosäuren relativ genau einstellbar, so daß je nach Wunsch Lin sen mit höherem oder etwas niedrigerem Wassergehalt und damit auch unterschiedlichem Quellvermögen erhalten werden können.

Die Aminosäuren werden erfindungsgemäß direkt in das Polymer mit einpolymerisiert. Dazu werden sie vorzugsweise an ein mit der Polymerkette verknüpfbares Monomer gebunden. Erfindungsge mäß sind dabei solche Monomere bevorzugt, die sich direkt mit dem Basismaterial der Linse copolymerisieren lassen, d. h. di rekt in die Polymerkette eingebaut werden. Erfindungsgemäß be sonders bevorzugt sind α,β-ungesättigte Carbonylverbindungen (Carbonylmodifizierer). Auf diese Weise werden die zur Copoly merisation verwendeten modifizierten Aminosäuren erhalten. Auch die erfindungsgemäß verwendeten Betaine werden auf diese Weise in die Polymermatrix copolymerisiert.

Bevorzugt handelt es sich bei der Aminosäure um eine im natür lichen Collagen der Cornea vorkommende Aminosäure, wie oben angegeben, oder ein Gemisch davon, bevorzugt aber Glycin. Grundsätzlich verwendbar sind aber alle natürlichen oder syn thetischen Aminosäuren, wie etwa β-Alanin, γ-Aminobuttersäure, ω-Aminocapronsäure, ω-Aminododecansäure, β-Cyanalanin, ε-Me thylhistidin, Canavanin, Djenkolsäure, 1-Azaserin, γ-Methylen glutaminsäure, N-Methyltyrosin, Glycin, Alanin, Serin, Cystin, Cystein, Lanthoinin, Phenylalanin, Tyrosin, Dijodotyrosin, Tryptophan, Histidin, Aminobuttersäure, Methionin, Valin, Nor valin, Leucin, Isoleucin, Norleucin, Arginin, Ornithin, Lysin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Threonin, Hydroxyglutaminsäure, Prolin, Hydroxyprolin, Asparagin, Glutamin, Desmosin, Isodes mosin und 5-Hydroxylysin.

α,β-ungesättigte Carbonylmodifizierer für die modifizierten Aminosäuren sind Acrylsäure, Crotonsäure, Methacrylsäure, Mal einsäure, Fumarinsäure, Itaconsäure und ihre funktionellen De rivate, wie Säurechloride, Anhydride, Amide und Ester.

Vorzugsweise liegt die in das Basismaterial der Kontaktlinse einpolymerisierte Aminosäure als Methacryloyl-Aminosäure vor.

Vorzugsweise ist das Aminosäuremonomer und das Betainmonomer mit einer Hauptkette oder/und Seitenkette des Matrixmaterials copolymerisiert.

Der im Hinblick auf das Wasserrückhaltevermögen und den Bre chungsindex bevorzugte Aminosäureanteil in dem Polymer beträgt 0,5 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% und be sonders bevorzugt ca. 3 Gew-.%.

Das in die Matrix einpolymerisierte Betain liegt bevorzugt als Sulfobetain vor, insbesondere als N-(3-Sulfopropyl)-N-meth acryloxyethyl-N,N-dimethylammoniumbetain (SPE) oder/und als Carboxybetain, welches mit dem Basismaterial ein blockfreies Mischpolymerisat bildet.

Der im Hinblick auf das Wasserrückhaltevermögen und den Bre chungsindex bevorzugte Betainanteil in dem Polymer beträgt 0,5 bis 22 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% und besonders be vorzugt ca. 3 Gew.-%.

Als Basismaterial für die erfindungsgemäße Kontaktlinse sind sämtliche durchsichtige Polymere geeignet. Zweckmäßige Polyme re sind z. B. Acrylate und/oder Polyvinyle, insbesonders Poly vinylpyrrolidon.

Ein besonders bevorzugtes Basismaterial der Kontaktlinse ent hält Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) oder/und Hydroxypropyl methacrylat (HPMA) sowie Vinylpyrrolidon (VP) oder einem Ge misch davon. Für das Basismaterial verwendbar sind auch Acryl amidderivate, bevorzugt Dimethylacrylamid.

Bevorzugt beträgt der Anteil des Basismaterials im Polymer 53 bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt 80 bis 99 Gew.-% und besonders bevorzugt ca. 94 Gew.-%.

Je nach Mischungsverhältnis und Auswahl der Aminosäuremonomere und Betainmonomere weicht der Brechungsindex des Kontaktlin senmaterials von jenem der natürlichen Cornea, 1,37, um nicht mehr als 10% ab, bevorzugt nicht mehr als 4%, und reicht besonders bevorzugt von 1,370-1,441. Vorzugsweise werden diese Werte im zumindest teilweise, insbesonders im völlig gequolle nen Zustand erreicht.

Im wesentlichen wird der Brechungsindex des Kontaktlinsenma terials von dem oder den Hauptmonomeren bestimmt. Dabei be trägt beispielsweise der Brechungsindex von dem besonders be vorzugten HEMA-Polymer im reinen Zustand 1,442. Durch Einpoly merisieren der Aminosäuren bzw. der Betainderivate läßt sich die Feinjustierung der Brechungsindizes beliebig auf Werte zwischen 1,370-1,441 einstellen. Dabei ist zu beachten, dass eine Erhöhung der Konzentration der Aminosäure bzw. Betainde rivate in den Polymeren zu einer Verringerung des Brechungs index führt. Durch die dabei gleichzeitig bewirkte Erhöhung des Wassergehalts im Polymer nähert sich der Brechungsindex dabei auch mehr oder weniger demjenigen des reinen Wassers von 1,333.

Im gequollenen Zustand enthält die erfindungsgemäße Kontakt linse über 50 Gew.-% Wasser, bevorzugt 55 bis 60 Gew.-%.

Mit dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kontaktlinsen material lassen sich insbesonders Sauerstoffdurchlässigkeiten mit einem DK-Wert von < 8 × 10^-11, bevorzugt < 15 × 10^-11 und besonders bevorzugt von ca. 23 × 10^-11 erreichen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines für Hydrogel-Kontaktlinsen geeigneten Polymermaterials angegeben, gekennzeichnet durch die Schritte: Mischen von Methacrylat-Monomeren mit Aminosäuren modifizier ten Monomeren und mit Betainen modifizierten Monomeren und Polymerisieren dieser Materialien mit einem Starter und einem Vernetzer, insbesondere durch radikalische Polymerisation.

Bevorzugte Starter sind Azoverbindungen und Peroxoverbindungen oder/und photochemische Reaktionsstarter. Weitere geeignete Starter sind Peroxide, Azoverbindungen, UV-Bestrahlung, Oxida tions-Reduktions-Systeme und ähnliche Starter. Beispiele hier geeigneter freier radikalischer Starter sind Bis-(isopropyl)- peroxydicarbonat, 2,2'-Azobis-(isobutyronitril), Acetylper oxid, Benzoinmethylether, Lauroylperoxid, Decanoylperoxid, Benzoylperoxid, 2,2'Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), Tert.- Butylperoctoat, Phthalperoxid, Cumolhydroperoxid, Diethoxyace tophenon sowie Tert.-Butylperoxypivalat.

Bevorzugt liegt der Vernetzer in einer Menge von 0,01 bis 3 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-% vor. Hier geeignete Vernetzer sind polyfunktionale Derivate verschiedener α,β-ungesättigter Säuren, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itacon säure, Maleinsäure und Fumarsäure, Acrylamid, Methacrylamid und multivinylsubstituierte Benzole. Besonders geeignet sind z. B. Ethylenglykoldiacrylat oder -dimethacrylat, Diethylengly koldiacrylat oder -dimethylacrylat, Tetraethylenglykoldiacry lat oder -dimethacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat oder -di methacrylat, Trimethylolpropantriacrylat oder -trimethacrylat, Bisphenol-A-diacrylat oder -dimethacrylat, ethoxyliertes Bisphenol-A-diacrylat oder -dimethacrylat, Pentaerythrioltri- und -tetraacrylat oder -methacrylat, Tetramethylendiacrylat oder -dimethacrylat, Methylenbis-acrylamid oder -methacryl amid, Dimethylenbisacrylamid oder -methacrylamid, N,N'-Dihy droxyethylenbisacrylamid oder -methacrylamid, Hexamethylenbis acrylamid oder -methacrylamid, Decamethylenbisacrylamid oder -methacrylamid, Divinylbenzol, Vinylmethadrylat und Allyl methacrylat. Weiter in Frage kommen Vernetzer auf Siloxan-Ba sis sowie resonanzfreie cyclische Di(alkylen-tert. Amin)-Verbindungen, z. B. N,N'-Divinylethylenharnstoff, oder auch Di- oder Polyvinylether, di- oder polyvalente Alkohole, wie etwa Ethylenglykol-divinylether.

Die Kontaktlinse kann einzeln als Formgußlinse hergestellt werden, mit einer Polymerisationszeit von weniger als 1 Stun de, bevorzugte weniger als 30 Minuten. Hierbei wird bevorzugt 0,2 bis 0,5 Gew.-% Reaktionsstarter eingesetzt.

Nach einer weiteren Möglichkeit wird das Gemisch zunächst zu einen blockförmigen, vorzugsweise stangenförmigen Material temperaturgesteuert über eine längere Zeit, etwa 1 bis 3 Tage, polymerisiert, und dann werden aus diesem Blockmaterial die einzelnen Kontaktlinsen mechanisch herausgearbeitet, z. B. herausgedreht. Hierbei werden bevorzugt 0,05 bis 0,2 Gew.-% Reaktionsstarter eingesetzt.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei der Polymerisation bis zu 20 Gew.-% Glycerin zugesetzt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel der Synthese einer erfindungsgemäßen Kontaktlinse;

Fig. 2 die Dehydratisierung und Rehydratisierung von erfindungsgemäßen und herkömmlichen Kontaktlinsen; und

Fig. 3 das Dehydrationsprofil von erfindungsgemäßen und herkömmlichen Kontaktlinsen.

Fig. 1 zeigt eine Polymerisation von erfindungsgemäßem Kon taktlinsenmaterial aus in Collagen enthaltenen Aminosäuren. Dabei wird von ihrer Modifizierung zu Methacryloylaminosäuren ausgegangen. Ebenso gezeigt wird die Struktur von SPE (N-(3- Sulfopropyl)-N-methacryloxyethyl-N,N-dimethylammoniumbetain) und HEMA (Hydroxymethylmethacrylat) als Basismaterial. Diese Stoffe werden miteinander polymerisiert. Die Polymerisations menge von X (Methacryloylaminosäuren) zu Y (SPE) zu Z (HEMA) beträgt hier X = 0,5 bis 10 Gew.-%, Y = 0,5 bis 10 Gew.-% und Z = 80 bis 99 Gew.-%. Bei Y-Werten ab 9 Gew.-% können jedoch je nach Bedingungen unter Umständen bereits Mischungsprobleme auftreten, die sich jedoch mittels Zusätzen wie z. B. Glycerin vermeiden lassen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die ganze Polymerisation im Beisein von 0 bis 20% Glycerin und den restlichen Polymerisa tionspartnern durchzuführen. In diesem Fall bilden die restli chen Polymerisationspartner (im folgenden auch als Festkörper bezeichnet) einen Anteil von X = 0,5 bis 25 Gew.-%, Y = 0,5 bis 22 Gew.-% und Z = 99 bis 53 Gew.-%. Im Normalfall wirkt das HEMA selbst als Lösungsmittel für die Methacryloylamino säure (X) sowie für SPE (Y).

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der erfindungsgemäßen Linsen besteht darin, SPE dadurch abzuwandeln, daß die Sulfat gruppe durch eine Carbonsäuregruppe ersetzt wird. Grundsätz lich können auch andere Betaine in Betracht gezogen werden, die an eine Methacrylatverbindung als Basismaterial anheftbar sind, so daß diese in die Methacrylpolymerkette eingebaut wer den. Vorzugsweise soll hierbei kein Blockpolymer entstehen, sondern ein vollständiges Mischpolymerisat ohne Blockbildung.

Anstatt HEMA ist erfindungsgemäß auch HPMA (Hydroxypropylmeth acrylat) und Mischungen dieser Substanz als Polymerisationsba sis verwendbar. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als Basismaterial Vinylpyrolidon (VP) zu verwenden. Dabei müssen die Aminosäuren sowie die betainartigen Zwitterionen zur Copolymerisation entsprechend modifiziert werden. Ebenfalls geeig net sind Acrylamidderivate, wie Dimethylacrylamid.

Allgemein werden die Aminosäure modifizierten Monomere durch Umsetzen der Aminosäure mit einem an einer nicht polymerisier baren Stelle reaktiven Monomer erhalten. Für die Acrylate sind bevorzugte Monomere, beispielsweise Acryloylchlorid-Derivate, zu verwenden.

Die Erfindung soll im folgenden anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.

BEISPIEL 1 Vergleichsbeispiel

Es werden 98,5 g HEMA, 1,5 g Methacrylsäure sowie 0,37 g 2,2'- Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) und in Förmchen aus Polypro pylen gefüllt und bei 100°C 30 Minuten lang polymerisiert. Die so erhaltenen ausgehärteten Kontaktlinsen werden in gepuffer ter, physiologischer Kochsalzlösung gequollen, verpackt und sterilisiert. Der Wassergehalt der so erhaltenen Kontaktlinse beträgt ca. 40%.

BEISPIEL 2 Herstellung von N-Methacryloylglycin

Glycin (7,5 g, 0,1 Mol) wird in 30 ml wäßriger Natronlauge (8 g, 0,2 Mol) gelöst und unter Eiskühlung mit Methacryloyl chlorid (10,45 g, 0,1 Mol), gelöst in 10 ml Chloroform, unter Rühren tropfenweise zugesetzt. Danach läßt man bei Raumtempe ratur während einer Stunde weiterreagieren. Die Lösung wird unter Eiskühlung in 5 normaler wäßriger Salzsäure auf pH 2 eingestellt und mit Ethylacetat erschöpfend extrahiert. Die organische Lösung wird über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft. Man erhält dann 10 g (70%) eines kristallinen Produkts von N-Methacryloylglycin mit einem Schmelzpunkt von 104 bis 105 C.

Analog lassen sich auch N-Methacryloylderivate von Alanin, Va lin, Leucin, Prolin, Glutaminsäure, Asparaginsäure und dgl. herstellen.

BEISPIEL 3 (erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus 93,28 g 2-Hydroxyethylenmethacrylat (HEMA), 3 g N-Methacryloylglycin (MA-Gly) (Beispiel 2), 3 g N,N-Di methyl-N-(2-methacrylolyethyl)-N-(3-sulfopropyl)ammoniumbetain (SPE), 0,35 g Ethylenglykoldimethacrylt (EGDMA), 0,37 g 2,2'- Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) und 0,005 g Macrolex® (er hältlich von Bayer AG, Leverkusen) Grün G werden in Förmchen aus Polypropylen gefüllt und bei 100 C während 30 Minuten po lymerisiert. Die ausgehärteten Kontaktlinsen werden in gepuf ferter physiologischer Kochsalzlösung gequollen, verpackt und sterilisiert. Der Wassergehalt der vollständig gequollenen Kontaktlinse beträgt dann ca. 55%.

Analog dieser Vorgehensweisen wurden weitere erfindungsgemäße Kontaktlinsen polymerisiert und gequollen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Das Wasser kann inner halb der Linsen unterschiedlich absorptiv gebunden vorliegen. Dabei ist zwischen direkt gebundenem Wasser und dem freien Wasser zu unterscheiden. Das direkt gebundene Wasser wird an die funktionellen Gruppen mittels ionischer Wechselwirkungen elektrostatisch gebunden, wohingegen das freie Wasser zwischen den einzelnen Molekülgruppen eingelagert wird. Dieses freie Wasser wird generell leichter wieder abgegeben als das direkt an die funktionellen Gruppen gebundene Wasser.

Eine Kurve hierzu ist in Fig. 2 dargestellt. Bei diesem Ver such wurden erfindungsgemäße (gemäß Beispiel 3, Tabelle I BK 70-91) und herkömmliche Kontaktlinsen (gemäß Beispiel 1) zu nächst in einer zu 95% mit Feuchtigkeit gesättigten Luft de hydratisiert, dann wurde stufenartig der Luftfeuchtegehalt auf 40% gesenkt und anschließend stufenartig wieder auf 95% erhöht, um das Dehydratisierungs- und Rehydratisierungsver halten erfindungsgemäßer und herkömmlicher Linsen zu messen. Die linke Ordinate gibt den Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der Linse an, und die rechte Ordinate die vorgegebene Luftfeuch tigkeit. Die Untersuchung wurde 35°C durchgeführt, entspre chend der typischen Temperatur der Augenlinse bzw. der Cornea. Die obere Kurve zeigt das Verhalten des erfindungsgemäßen Lin senmaterials, und die untere Kurve zeigt das Verhalten des herkömmlichen Linsenmaterials. Aus dem Diagramm ist deutlich, daß der Feuchtegehalt des erfindungsgemäßen Linsenmaterials bei Dehydratisierung im gleichen Zeitraum wesentlich weniger abnimmt als bei herkömmlichem Linsenmaterial, und daß beim Re hydratisierungsversuch das erfindungsgemäße Linsenmaterial im gleichen Zeitraum deutlich mehr Wasser aufnimmt als das her kömmliche Linsenmaterial.

Einen weiteren Vergleich zeigt das Dehydratationsprofil von Fig. 3, worin der prozentuale Wasserverlust über die Zeit bei Raumtemperatur und trockener Umgebungsluft aufgetragen ist für erfindungsgemäße Kontaktlinsen (BK7091a und BK7091b) sowie herkömmlichen Hydrogel-Kontaktlinsen (CD30T und CD30T2). Auch hier wird deutlich, daß die erfindungsgemäßen Kontaktlinsen im Vergleich zu herkömmlichen langsamer dehydratisieren.

Auch die Sauerstoffpermeabilität des erfindungsgemäßen Linsen materials ist besser als von herkömmlichem Hydrogel-Kontakt linsenmaterial. Die Sauerstoffpermeabilität wird mit dem soge nannten Dk-Wert angegeben, der eine Materialkonstante für das Linsenmaterial ist und das Produkt von Diffusionskoeffizient und Löslichkeitskonstante von Sauerstoff im Polymer darstellt.

Dieser Dk-Wert ist daher unabhängig von der Geometrie der Kontaktlinse wie z. B. der Dicke.

Wird nun der Dk-Wert durch die Linsendicke dividiert, so er hält man die tatsächliche Sauerstoffdurchlässigkeit bzw. die Sauerstofftransmissibilität, d. h. die tatsächliche Sauerstoff menge, welche durch die Kontaktlinse bis zum Auge gelangt. Der Dk-Wert wird wie folgt bestimmt: Dk = 2 × e^{0,041 × Wassergehalt} × 10^-11, mit der Einheit ([cm²/sec.] × [ml Sauerstoff/ml × hPa]). Herkömmliches Poly-HEMA hat eine Sauerstoffpermeabilität von 8 × 10^-11, während die neuen erfindungsgemäßen Materialien eine Sauerstoffpermeabilität von ca. 23 × 10^-11 aufweisen.

Zur Herstellung der Linsen besteht einerseits die Möglichkeit, das noch nicht polymerisierte Gemisch in kontaktlinsenförmige Förmchen zu füllen, z. B. aus Polypropylen, und darin das Ge misch auspolymerisieren zu lassen, zum Erhalt sogenannter Formgußlinsen. Andererseits besteht die Möglichkeit, eine grö ßere Menge an Polymerisationsgemisch herzustellen und dieses als einen größeren Block auspolymerisieren zu lassen, z. B. als Stange, aus der dann die Kontaktlinsen z. B. mittels einer Drehbank herausgedreht werden. Je nachdem, ob die Kontaktlin sen als Formgußlinsen oder aus einer auspolymerisierten Stange herausgearbeitet werden sollen, sind die Anteile der Vernetzer und Polymerisationsinitiatoren sowie die Polymerisationszeiten unterschiedlich.

Bei der Herstellung von Stangenmaterial erfolgt die Polymeri sation über ein temperaturgesteuertes Verfahren über 1 bis 2 oder 3 Tage hinweg, und das Produkt wird anschließend getem pert, bevor die einzelnen Linsen daraus gefertigt werden, wo hingegen die Formpolymerisation zu Formgußlinsen, bei der nur winzige Mengen, d. h. wenige Mikroliter verarbeitet werden, in wenigen Minuten, üblicherweise innerhalb 30 Minuten erfolgt.

Die Polymerisation erfolgt in beiden Fällen, d. h. bei Formguß linsen und Polymerisation als Stange, bevorzugt als radikali sche Polymerisation, durch Auslösung mittels radikalischer Starter, wie etwa Azoverbindungen und Peroxoverbindungen, so wie mit photochemischen Reaktionsstartern. Sowohl bei Stangen polymerisation als auch bei der Formlinsenpolymerisation wer den etwa zwischen 0,01 und 3 Gew.-% Vernetzer eingesetzt, be vorzugt 0,5 bis 2 Gew.-5 und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-%. Durch die hohe Vernetzung wird der Wassergehalt und das Wasserrückhaltevermögen verringert. Dies läßt sich jedoch durch einen erhöhten Zusatz von Aminosäuren kompensie ren.

Bei der Stangenpolymerisation wird nur eine geringe Menge an Reaktionsstartern eingesetzt, nämlich 0,05 bis 0,2 Gew.-%, da eine höhere Konzentration zu Unebenheiten und größerem Schrumpf des fertigen Produkts führt. Bei der Formlinsenpoly merisation, die in sehr viel kürzerer Zeit erfolgt, muß eine höhere Menge an Reaktionsstartern eingesetzt werden. Der Schrumpf ist bei diesen geringen Massen ohne Bedeutung. Die bei Formlinsenpolymerisation verwendete Menge an Reaktions startern beträgt z. B. 0,2 bis 0,5 Gew.-%. Hier lassen sich auch die reaktiven Reaktionsstarter verwenden, wie oben im Beispiel angegeben. Bei der Stangenpolymerisation läßt sich z. B. 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) verwenden.

Claims

1. Hydrogel-Kontaktlinse, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Basismaterial mit Aminosäuren modifizierte Monomere und mit Betain modifizierte Monomere copolymerisiert enthält.

2. Hydrogel-Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Aminosäure aus in natürlichem Collagen der Cornea vorkommenden Aminosäuren ausgewählt ist, insbesondere Glycin, Prolin, Glutamin, Alanin, Arginin, Asparagin, Lysin, Leucin, Serin, Isoleucin, bevorzugt Glycin.

3. Hydrogel-Kontaktlinse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Aminosäure modifizierte Monomer eine Methacryloylaminosäure ist.

4. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminosäure modifi zierte Monomer mit einer Haupt- und/oder Seitenkette des Ba sismaterials der Kontaktlinse copolymerisiert ist.

5. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aminosäurenanteil im Polymer 0,5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% und be sonders bevorzugt ca. 3 Gew.-% beträgt.

6. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betain ein Sulfobe tain, bevorzugt N-(3-Sulfopropyl)-N-methacryloxyethyl-N,N-di methylammoniumbetain (SPE) oder/und ein Carboxybetain ist, welches mit dem Basismaterial ein blockfreies Mischpolymerisat bildet.

7. Hydrogel-Kontaktlinse nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Betainanteil im Polymer 0,5 bis 22 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt ca. 3 Gew.-% beträgt.

8. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial der Kontaktlinse Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) oder/und Hydroxy propylmethacrylat (HPMA) oder/und Vinylpyrrolidon (VP) oder/ und Acrylamidderivate, bevorzugt Dimethylacrylamid, enthält.

9. Hydrogel-Kontaktlinse nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Basismaterial im Polymer 53 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 99 Gew.-% und besonders bevorzugt 94 Gew.-% beträgt.

10. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex der Kontaktlinse 1,22-1,51 beträgt.

11. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlinse im ge quollenen Zustand mehr als 50 Gew.-% Wasser, insbesondere 55 bis 60 Gew.-% Wasser enthält.

12. Hydrogel-Kontaktlinse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die O₂-Durchlässigkeit einen Dk-Wert von < 8 × 10^-11, bevorzugt < 15 × 10^-11 und be sonders bevorzugt von ca. 23 × 10^-11 besitzt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Polymermaterials für eine Hydrogel-Kontaktlinse, insbesondere nach einem der vorherge henden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
Mischen von Methacrylat-Monomeren, Monomeren auf Aminosäu rebasis und Monomeren auf Betainbasis und
Polymerisieren dieser Materialien mit einem Starter und einem Vernetzer.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Starter radikalische Starter, bevorzugt Azoverbindungen oder/und Peroxyverbindungen oder/und photochemische Reaktions starter verwendet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich net, dass der Vernetzer in einer Menge von 0,01 bis 3 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,5 Gew.-% hinzugefügt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kontaktlinse einzeln als Formgußlinse mit einer Polymerisationszeit von weniger als 1 Stunde poly merisiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsstarter in einer Menge von 0,2 bis 0,5 Gew.-% hinzugefügt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass das Materialgemisch zunächst zu einem blockförmigen, bevorzugt stangenförmigen Material temperatur gesteuert über ca. 1 bis 3 Tage hinweg polymerisiert wird und dann aus dem Blockmaterial die einzelnen Kontaktlinsen mecha nisch herausgearbeitet werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsstarter in einer Menge von 0,05 bis 0,2 Gew.-% hinzugefügt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Polymerisation bis zu 20% Glycerin hinzugefügt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von Glycerin der Anteil der Monomere auf Aminosäurebasis 0,5 bis 25 Gew.-%, der Anteil der Monomere auf Betainbasis 0,5 bis 22 Gew.-% und der Anteil der Methacrylat- Monomere 99 bis 53 Gew.-% beträgt.