DE19623289B4 - Verwendung von Polymethylmethacrylat zur Herstellung eines Augenimplantats - Google Patents

Abstract

Verwendung von Polymethylmethacrylat, welches mit einem wenigstens zwei funktionelle Gruppen aufweisenden Vernetzer mit dreidimensionalem Netzwerk polymerisiert ist, zur Herstellung eines Augenimplantats.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Polymethylmethacrylat (PMMA) zur Herstellung eines Augenimplantats.
• Aus der DE 36 26 869 A1 ist es bekannt, PMMA für die Herstellung von Intraocularlinsen einzusetzen. Jedoch fehlt jeglicher Hinweis darauf, dass das PMMA eine dreidimensionale Struktur für besondere physikalische Eigenschaften aufweisen soll.
• Aus der Druckschrift J. Polymer Sci. 43, S. 215–222, 1960 ist lediglich die Herstellung von PMMA in dreidimensionaler Struktur bekannt. Es fehlt jeglicher Hinweis auf die Verwendbarkeit als Augenimplantat so wie auch dafür vorteilhafte Eigenschaften.
• Die Am. Soc. 75, S. 3544–3550, 1953 zeigt die Verwendung von Ethylenglykoldimethacrylat (EGDMA) als Vernetzer. Auch hier fehlt jeglicher Hinweis auf die Verwendung von PMMA in dreidimensionaler Struktur als Augenimplantat.
• Die Druckschriften Methoden der organischen Chemie (Houben-Weyl), 4. Auflage, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Teil 1, Georg-Thieme Verlag, S. 1042, 1077, 1961 und Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S. 22–23, 1980 befassen sich lediglich mit besonderen Maßnahmen bei der Herstellung von PMMA.
• Aus der DE 37 07 177 A1 ist es bekannt, quellfähige Hydrogele zur Herstellung weicher Kontaktlinsen zu verwenden, die auf die Außenseite der Augenhornhaut aufgesetzt werden. Diese Kontaktlinsen besitzen nur eine geringe thermische Widerstandsfähigkeit.
• Aufgabe der Erfindung ist es, Augenimplantate, insbesondere Intraocularlinsen herzustellen, die autoklavierbar sind, d.h. überhitzten Wasserdampf mit Temperaturen von mindestens 120°C ohne Änderung ihrer Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen aushalten.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
• Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Sterilisation der erfindungsgemäß hergestellten Augenimplantate ohne weiteres durch überhitzten Wasserdampf in Autoklaven erfolgen kann. Insbesondere kann eine Sterilisation mit Ethylenoxid (EO) erübrigt werden, welches zu starker Adsorption an PMMA neigt und dessen Rückstände die Gefahr biologischer Auswir kungen mit sich bringen, wie Reizung, Schädigung von Organen, Mutagenität bei Mensch und Tier, Beeinflussung der Fortpflanzungstätigkeit sowie Karzinogenität bei Tieren.
• Das dreidimensionale Netzwerk des Polymerisats aus Methylmethacrylat enthält einen Vernetzer in einem Anteil bis zu 30 Gew.-%. In bevorzugter Weise beträgt der Anteil an Vernetzer 5 bis 15 Gew.-%. Vor allem erreicht man dabei ein Polymethylmethacrylat mit dreidimensionalem Netzwerk, das eine hohe Transparenz (Lichtdurchlässigkeit) in einem Wellenlängenbereich über 400 nm aufweist. Auch bei hoher Temperaturbelastung während des Autoklavierens, insbesondere zur Sterilisation von aus diesem durchsichtigen Material hergestellten Produkten, z. B. Intraokularlinsen, ergibt sich keine Beeinträchtigung der optischen Qualität, z. B. Transparenz und Formstabilität.
• Ein geeigneter Vernetzter ist Ethylenglykoldimethacrylat (EGDMA). Es eignen sich jedoch auch andere Vernetzer mit zwei und mehr funktionellen Gruppen.
• Für die Polymerisation werden als Ausgangsstoffe Methylmethacylat (MMA), insbesondere mit hoher Reinheit (99,9 %), der Vernetzer, insbesondere Ethylenglykoldimethacrylat ebenfalls mit hoher Reinheit (insbesondere 98 %) sowie gegebenenfalls zur Andickung des dünnflüssigen MMA Polymethylmethacrylat (PMMA) verwendet.
• Der Polymerisationsmechanismus beruht auf radikalischer Polymerisation. Hierzu wird von einer mit PMMA angedickten MMA-Lösung ausgegangen, welcher ein Vernetzer, insbesondere EGDMA in einem Anteil von bis zu 30 Gew.-% zugegeben wird. Zur Initiierung der Polymerisation können wahlweise ein chemischer Starter, UV-Licht, Metallkomplexe, ein thermischer Start, Röntgenstrahlen, Elektrolyse und radioaktive Strahlen in herkömmlicher Weise zum Einsatz gebracht werden. Ein geeigneter chemischer Starter ist beispielsweise α,α'-Azoisobutyronitiril (AIBN). Die Startersubstanz wird in einem Anteil von etwa 0,1 % gegeben. Es wird so lange gerührt, bis sich alles gelöst hat.
• Die auf diese Weise angesetzte Reaktionsmischung wird in eine Form, insbesondere Plattenform, eingebracht und in dieser bei erhöhter Temperatur, insbesondere bei ca. 40° C etwa 48 Stunden durchpolymerisiert. Eine Nachtemperung des Polymerisats etwa fünf Stunden bei 70°C ist vorteilhaft. Nach Entfernen des Polymerisats aus der Gießform kann eine Nachbehandlung erfolgen, um vorhandenes Restmonomer zu entfernen. Diese Nachbehandlung kann in einem Vakuumtrockenschrank bei Temperaturen zwischen 70 und 110° C, z. B. bei 50 mbar, erfolgen.
• Herkömmliches unvernetztes PMMA hat folgende Struktur:
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• Um die Polymerisation zu initiieren, wird, wie schon erläutert, ein chemischer Starter, Energiezufuhr, z. B. UV-Strahlung oder ein oder mehrere Metallkomplexe eingesetzt. Für die vorliegende Erläuterung wird ein chemischer Starter, nämlich AIBN (α,α'-Azoisobutyronitril) verwendet. Der Zerfall des Starters AIBN erfolgt nach folgendem Mechanismus:

  
• Das Kettenwachstum der Methylmethacrylat-Monomere erfolgt nach folgendem Mechanismus:

  
• Dieses Kettenwachstum findet solange statt, wie Methylmethacrylat-Monomere vorhanden sind oder ein Kettenabbruch erfolgt.
• Das Kettenwachstum wird abgebrochen, sobald zwei Radikale miteinander reagieren, also z. B.
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• Gemäß der Erfindung wird ein Vernetzer mit wenigstens zwei aktiven Reaktionszentren eingesetzt, um ein Polymerisat mit dreidimensionalem Netzwerk zu erhalten. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wird als Vernetzer EGDMA mit folgender Formel

  

  eingesetzt. Da EGDMA zwei aktive Reaktionszentren hat, kann es mit zwei PMMA- Ketten, die völlig unabhängig voneinander sind, reagieren. Die PMMA-Ketten werden auf diese Weise miteinander verbunden, so daß ein dreidimensionales Netzwerk folgender Struktur entsteht:

  
• Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für die Herstellung einer Platte aus vernetztem PMMA erläutert. Die Form, in welcher die Polymerisation durchgeführt wird, besteht im wesentlichen aus zwei Platten, insbesondere Glasplatten, die staub- und fettfrei sind. Die beiden Platten werden durch eine entlang der Ränder verlaufende Dichtung, beispielsweise einen PVC-Schlauch im Abstand voneinander gehalten. Die Dichtung bildet eine flüssigkeitsdichte Umrandung des Polymerisationsraumes, in welchen die Reaktionsmischung eingebracht wird. Die Polymerisationsform wird in einem Trockenschrank bei etwa 60° C getempert. Mit Hilfe von beispielsweise Schraubwerkzeugen kann auf die Glasplatten ein zusätzlicher Druck zur hermetischen Abdichtung des Reaktionsraumes ausgeübt werden. Die Form wird dann anschließend in einem Trockenschrank auf etwa 40° C abgekühlt.
• Für den Ansatz der Reaktionsmischung wird frisch destilliertes MMA unter Erwärmung auf ca. 40° C bis 60°C durch Auflösen von PMMA-Granulat in einem Magnetrührer angedickt. Das Gewichtsverhältnis von PMMA-Granulat zu MMA beträgt 1/9. Die warme Lösung wird filtriert und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Der abgekühlten MMA/PMMA-Mischung werden als Starter AIBN und als Vernetzer EGDMA zugegeben. Die zugegebene Startermenge beträgt 0,1 Gew.-%, und die zugegebene Menge an Vernetzer beträgt 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, insbesondere ca. 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung. Die Gesamtmischung wird so lange gerührt, bis sich alles gelöst hat.
• Die so gewonnene Reaktionsmischung wird in die vorbereitete auf 40° C erwärmte Form eingefüllt und in einem Trockenschrank bei 40° C 48 Stunden lang durchpolymerisiert. Anschließend wird eine Nachtemperung bei 70° C fünf Stunden lang durchgeführt.
• Nach Entfernen der Glasplatten erfolgt eine Nachbehandlung der gewonnenen PMMA-Platte im Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von 50 mbar bei 75° C bis ca. 24 Stunden oder auch länger. Durch die Nachbehandlung wird vorhandenes Restmonomer entfernt.
• Die gewonnene PMMA-Platte hat eine hohe Lichtdurchlässigkeit für Wellenlängen von 400 nm und höher. Dieses Material kann durch Autoklavieren (Dampfsterilisation bei 120° C und mehr entsprechend 1 bar Überdruck) sterilisiert werden, ohne daß das PMMA-Material spröde wird und ohne daß es seine optischen Eigenschaften, z. B. Lichtdurchlässigkeit, verliert.
• In der beigefügten 1 ist die Lichtdurchlässigkeit (Ordinate) in Prozent für Wellenlängen von 190 bis 800 nm (Abszisse) vor und nach einem Autoklaviervorgang für eine 5 mm dicke Platte aufgetragen. Die strichlierte Linie stellt die Lichtdurchlässigkeit vor dem Autoklaviervorgang dar und die punktierte Linie stellt die Lichtdurchlässigkeit nach dem Autoklaviervorgang dar.
• Insbesondere, wenn ein Vernetzeranteil von etwa 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% verwendet wird, eignet sich das daraus gewonnene Methylmethacrylat-Polymerisat mit dem dreidimensionalen Netzwerk für Augenimplantate, insbesondere für Intraokularlinsenrohlinge, wobei diese Rohlinge für die Herstellung des optischen Teils und der Haptik der Intraokularlinsen verwendet werden können. Das Polymerisat behält nämlich auch nach der Sterilisation im Autoklaven seine Transparenz und Härte (keine Versprödung) bei.
• In vorteilhafter Weise enthält das für Augenimplantate verwendete Polymethylmethacrylat einen UV-Absorber. Dieser kann in der Polymermatrix gelöst und beispielsweise Bumetrizol (INN) sein. Bumetrizol hat die Formel.
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• Es ist jedoch auch möglich, einen UV-Absorber aufgrund seiner ähnlichen Bauweise, wie das Methacrylatmonomer, vollständig in die Polymermatrix einzubauen. Ein Beispiel hierfür ist 4-Methacryloxy-2-hydroxybenzophenon mit der Formel

  
• Dieser UV-Absorber enthält ein Reaktionszentrum (= CH₂), welches den Einbau in die Polymermatrix ermöglicht.
• Ferner können Farbstoffe in der Polymermatrix gelöst sein. Beispielsweise zur Kenntlichmachung der insbesondere aus feinen Fäden bestehenden Haptik von Intraokularlinsen sind eingelagerte Farbstoffe (Handhabungsfarbstoffe) von Vorteil.
• Das erfindungsgemäße Polymethylmethacrylat mit dem dreidimensionalen Netzwerk kann aufgrund seiner Sterilisierbarkeit in einem Autoklaven für die Herstellung von Medizinprodukten verwendet werden.

Claims (10)

1. Verwendung von Polymethylmethacrylat, welches mit einem wenigstens zwei funktionelle Gruppen aufweisenden Vernetzer mit dreidimensionalem Netzwerk polymerisiert ist, zur Herstellung eines Augenimplantats.
2. Verwendung nach Anspruch 1, mit einem Anteil des Vernetzers bis zu 30 Gew.-%.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Anteil des Vernetzers von etwa 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Ethylenglykoldimethacrylat als Vernetzer.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Herstellung des Polymethylmethacrylat, in einer monomeren Methylmethacrylat-Lösung ein Vernetzer gelöst wird und anschließend bei erhöhter Temperatur (ca. 40°C) eine radikalische Polymerisation in einer Form durchgeführt wird.
6. Verwendung nach Anspruch 5, wobei die monomere Methylacrylat-Lösung mit Polymethylmethacrylat angedickt wird.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung einer Intraokularlinse.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Polymethylmethacrylat einen UV-Absorber enthält.
9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei der UV-Absorber aufgrund wenigstens eines Reaktionszentrums (= CH₂) in die Polymermatrix eingebaut ist.
10. Verwendung nach Anspruch 8, wobei der UV-Absorber in der Polymermatrix gelöst ist.