DE2751215A1

DE2751215A1 - Kontaktlinsen aus einem hydrogel

Info

Publication number: DE2751215A1
Application number: DE19772751215
Authority: DE
Inventors: Stanley J Gordon
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2751215C2; GR63678B; IL53458A0; US4123407A; NL7712888A; PH14089A; ES464477A1; AU514538B2; NZ185639A; GB1593659A; FR2372451A1; NL192011C; IT1090582B; JPS6148134B2; NL192011B; ZA776698B; AU3077077A; PT67320A; IL53458A; CH638901A5

Description

Die Erfindung betrifft Kontaktlinsen konkav-konvetfer Form aus einem Hydrogel, deren konkave Oberfläche der Hornhaut des Auges im wesentlichen angepaßt ist.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Anstrengungen unternommen, Kontaktlinsen aus Hydrogel polymerer Zusammensetzung herzustellen. Derartige aus Hydrogel hergestellte Kontaktlinsen sollen gute physikalische und optische Eigenschaften aufweisen und mit der Hornhaut des Auges verträglich sein.

Hydrogele Materialien, die zur Herstellung von Kontaktlinsen geeignet sind, sind beispielsweise in der US-PS 3 532 679 beschrieben. Solche Hydrogele werden erhalten von bestimmten Relativbeträgen eines heterozyklischen

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N-Vinylmonomers, das eine Carbonylfunktion benachbart dem Stickstoff im heterozyklischen Ring aufweist, wie beispielsweise N-Vinyl-2-Pyrrolidon, einem Vinylester oder einem Acrylester, und einem Vernetzungszusatz, bestehend aus einem Polyäthylenglykoldimethacrylat. Gemäß dem vorgenannten Patent, ist es notwendig, das vorgenannte Vernetzungsmittel zu verwenden, damit ein Hydrogel entsteht, welches Eigenschaften aufweist, die es für die Herstellung von Kontaktlinsen geeignet machen. In dem vorerwähnten Patent wird erwähnt, daß zahlreiche Untersuchungen vorgenommen wurden an Hydrogelen, bei denen als Vernetzungsmittel entweder Ä'thylenglykoldimethacrylat oder Polyäthylenglykoldimethacrylat verwendet wurde. Beispielsweise sind in den US-PSen 2 976 576 und 3 220 960 sowie in einem Artikel von M. F. Refojo im "Dournal of Applied Polymer Science", Band 9, Seiten 2425-35 (1965) zahlreiche Hydrogelpolymere beschrieben, bei denen zur Herstellung des Hydrogels ein Vernetzungsmittel, bestehend aus Ä'thylenglykoldimethacrylat verwendet wird.

Gemäß den US-PSen 3 639 524, 3 721 657, 3 767 731 und 3 792 028 werden Hydrogele vorgeschlagen, bei denen Polymerzusammensetzungen von N-Vinyl-2-Pyrrolidon verwendet werden, wobei als Vernetzungsmittel Diester gemäß den US-PSen 3 532 679 und 3 220 960 oder bestimmte Säuren verwendet werden.

In der GB-PS 1 391 438 sind weiterhin Hydrogele mit bestimmten Polymerzusammensetzungen von N-Vinyl-2-Pyrrolidon beschrieben, bei denen als Vernetzungsmittel ein Alkylenglykoldimethacrylat (z.B. Ä'thylenglykoldimethacrylat), Divinylbenzol, Diäthylenglykol-2-(Alkylkar-

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bonat) oder Alkylmethacrylat verwendet wird. Obwohl die Verwendung von Divinylbenzol als Vernetzungsmittel bei bestimmten Polymeren vorgeschlagen wird, erfolgte ein solcher Vorschlag bis jetzt nicht im Zusammenhang mit einer Kontaktlinse. Die in der GB-PS erwähnten Zusammensetzungen (Beispiele 7 bis 10) für die Herstellung von Kontaktlinsen schließen die Verwendung von Divinylbenzol aus. Bei denjenigen Beispielen (Beispiele 1 und 2) bei denen die Verwendung von Divinylbenzol vorgeschlagen wird, wird bezüglich des erhaltenen Ergebnisses erwähnt, daß es leicht verzeichnet. Demgemäß sind diese Beispiele nicht geeignet für die Herstellung von Kontaktlinsen, da optische Verzeichnungen bei Kontaktlinsen nicht vorkommen dürfen. Außerdem entnimmt der Fachmann der GB-PS 1 391 ^38, daß Divinylbenzol als Vernetzungsmittel nicht zu bevorzugen ist, insbesondere, wenn das Polymer erhalten wird von einer Mischung, welche entsprechende Alkylenglykolmonoester enthält. Diese handelsüblich erhältlichen Monoester enthalten einen beträchtlichen Anteil von Diestern. Der GB-PS ist nicht entnehmbar, daß eine Trennung der Diester von den Monoestern erfolgen soll. Es ist daher anzunehmen, daß bei der Verwendung einer Zusammensetzung mit Alkylenglykolmonoester (Beispiele 11 und 12) die entsprechenden Diester als Vernetzungsmittel dienen.

In der US-PS 3 700 761 ist die Herstellung von Kontaktlinsen aus Hydrogelen beschrieben, welche erhalten werden von Polyvinylpyrrolidon, Monoester von bestimmten Glykole«, wie beispielsweise Hydroxyäthylmethacrylat_t und von nicht mehr als etwa 0,2 Gew.% Dimethacrylat. In dieser US-PS wird zum Ausdruck gebracht, daß es wlch-

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in

tig ist, daß die Bestandteile rein und den richtigen relativen Anteilen vorliegen, damit Kontaktlinsen gefertigt werden können. Die Bedeutung der Bestandteile und ihrer relativen Anteile für die Herstellung von Kontaktlinsen aus einem Hydrogel, damit bestimmte optische und physikalische Eigenschaften erhalten werden, ist beispielsweise beschrieben in der US-PS 3 Θ07 398.

Neben den notwendigen physikalischen Eigenschaften muß · das Hydrogel, damit es geeignet für die Herstellung von Kontaktlinsen ist, eine Anzahl von wichtigen optischen Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise muß das Hydrogel transparent und farblos sein und einen gleichförmigen Brechungsindex aufweisen. Weiterhin ist erforderlich, daß das gequollene Material die Form seiner optischen Oberflächen für längere Zeit beibehält. Die Kontaktlinse aus einem Hydrogel muß ihre optischen Eigenschaften beibehalten, wenn sie auf das Auge aufgesetzt wird. Letztlich soll die gewünschte Form beibehalten werden, wenn die Kontaktlinse vom nicht gequollenen Zustand in den gequollenen Zustand übergeht. Das hydrogele Material muß gegenüber Licht stabil sein.

Letztlich sollte das Linsenmaterial die Eigenschaft haben, daß Augenflüssigkeit durch das Material hindurchdringt, wenn seine äußere Oberfläche trocknet, damit keine Unverträglichkeiten von der Linse beim Tragen ausgehen.

Es besteht die Aufgabe, die Polymermischung so auszubilden, daß die vorerwähnten Eigenschaften vorhanden sind.

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Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Im wesentlichen enthält die polymerisierbare Mischung folgende vier Bestandteile:

1. polymerisierbaren Monoester einer Acryl- und/oder Methacrylsäure und Polyalkohol;

2. ein Alkylacrylat und/oder Alkylmethacrylat und/oder Vinylester;

3. ein heterozyklischer N-Vinyl-Bestandteil mit einer Car.bonylf unktion benachbart dem Stickstoff im Ring und

Ί·. als Vernetzungsmittel Divinylbenzol und/oder Divi nyltoluol.

Der Vorschlag der Verwendung von Divinylbenzol und/oder Divinyltoluol als Vernetzungsmittel bei einem Hydrogei für Kontaktlinsen in Verbindung mit den anderen polymerisierbaren Materialien ist überraschend im Hinblick auf die bekannten Vorschläge bezüglich der Vernetzungsmittel für Kontaktlinsenhydrogele. Obwohl in der US-PS 3 220 960 als Vernetzungsmittel Divinylbenzol vorgeschlagen wird, so wird jedoch dieses Vernetzungsmittel ausgeschlossen für die Herstellung von Kontaktlinsenhydrogelen. Der Ausschluß von von Divinylbenzol als Vernetzungsmittel zur Herstellung von Kontaktlinsen geht insbesondere aus der US-PS 3 577 512 hervor. In

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der US-PS 3 520 9W9 werden unter anderem Kontaktlinsen behandelt, jedoch wird dort Divinylbenzol als Vernetzungsmittel nicht erwähnt, vielmehr wird vorgeschlagen, hierfür polyfunktionelle Monoroerester .zu verwenden, wie beispielsweise A'thylenglykoldimethacrylat.

In der US-PS 3 72Θ 317 wird wohl Divinylbenzol als Vernetzungsmittel vorgeschlagen, jedoch bei Polymeren, die unterschiedlich zu denjenigen gemäß der vorliegenden Erfindung sind (z.B. Polymere von Methylmethacrylat und Acrylsäure), wobei sich Produkte ergeben, die offensichtlich etwas hart sind (siehe Beispiel 4). Folglich wird wird auch Divinylbenzol als Vernetzungsmittel für Kontaktlinsenhydrogele ausgeschlossen, da das sich ergebende Produkt zu hart ist und ungeeignet ist, auf das Auge aufgesetzt werden zu können.

Im Gegensatz zu den Anregungen aus dem Stand der Technik wurde gefunden, daß es nicht nur möglich, sondern geradezu erwünscht ist, Diester als Vernetzungsmittel für Kontaktlinsenhydrogele auszuschließen und dafür Divinylbenzol und/oder Divlnyltoluol zusammen mit den anderen Materialien gemäß der Erfindung zu verwenden. Die Verwendung von Divinylbenzol und/oder Divinyltoluol ist vorteilhaft, da alle handelsüblichen Hydroxyäthylmethacrylate einen gewissen Anteil von Diester (Äthylenglykoldimethacrylat) enthalten, der sehr schwer erfaßbar ist. Die Beseitigung des Diesters und das Hinzufügen einer bekannten Menge von Divinylbenzol und/oder Divinyltoluol zu der zu polymerisierenden Mischung führt dazu, daft eine von Charge zu Charge reproduzierbare Polymerisation stattfindet. Ein weiterer Vorteil der Verwen-

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dung von Divinylbenzol ist darin zu sehen, daß es als Vernetzungsmittel in Kombination mit den anderen Materialien der zu polymerisierenden Mischung wirksamer ist als beispielsweise Athylenglykoldimethacryjlat. Dies führt wiederum dazu, daß geringere Anteile von Divinylbenzol und/oder Divinyltoluol in Vergleich zu einem Diester verwendet werden können, so daß das Material mehr eine Gelform besitzt, trotzdem jedoch eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Ein weiterer Vorteil der ;■ Verwendung von Divinylbenzol und/oder Divinyltoluol besteht darin, daß das Endprodukt eine höhere Festigkeit bei größerer Elastizität aufweist im Vergleich zu einem Endprodukt, bei welchem ein Diester, wie beispielsweise Athylenglykoldimethacrylat als Vernetzungsmittel -verwendet wird. Der Grund hierfür dürfte zumindest teilweise in einer Verminderung des Abstandes zwischen den Vernetzungsketten zu sehen sein.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß sich beim Tragen der Kontaktlinsen im Auge nur ein geringer Betrag von Protein aufbaut. Weiterhin ist das Hydrogel gemäß der vorliegenden Erfindung sehr flexibel und elastisch.

Vorklinische Versuche mit Hasen haben ergeben, daß beim Tragen der Kontaktlinsen gemäß der vorliegenden Erfindung keine Irritationen des Auges oder sonstige nachteilige Effekte auftraten. Auch experimentelle klinische Versuche haben ergeben, daß keine nachteiligen Effekte bei mehrjährigem Tragen der Kontaktlinsen beim Menschen auftraten.

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Weitere Patentschriften, die sich mit Kontaktlinsen befassen, sind die US-PSen 3 621 079, 3 647 736 und 3 503 942, Die Schwierigkeit der Auswahl des Vernetzungsmittels in Verbindung mit den anderen Bestandteilen ist deutlich beschrieben in den US-PSen 3 787 380, 3 758 448 und 3 772 235.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.

Die polymerisierbaren Honoester gemäß A 1 zur Herstellung eines Polymers gemäß der vorliegenden Erfindung müssen wasserlöslich sein und die Eigenschaft einer Homopolymer, risation zu einem wasserlöslichen Material haben. Derartige polymerisierbar Honoester sind Honoester entweder der Acryl- und/oder Methacrylsäure und ein Polyalkohol, vorzugsweise ein Dihydridalkohol. Geeignete Dihydridalkohole, die zur Bildung der Ester gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen unter an* derem Xthylenglykol, 1,3-Propandiol, die Üialkylenglykole, wie beispielsweise Diäthylenglykol und Dipropylenglykol, und die Pol'yalkylenglykole, wie beispielsweise Polyäthylenglykol und Polypropylenglykol, 1,6-Hexamethylenglykol und 1,4-Butandiol. Einige geeignete Polyalkohole, die drei bis sechs Alkoholgruppen enthalten und welche geeignet zur Bildung der Ester entsprechend der vorliegenden Erfindung sind, umfassen Glyzerin, Trimethylolpropan, Trimethylethan, Pentaerythrit und Hexltole, wie beispielsweise Mannit und Sorbit. Beispiele einiger geeigneter polymerisierbarer Honoester sind beispielsweise Hydroxyäthylmethacrylat, Hydroxyäthylacrylat, Hydroxy« propylmethacrylat, Diäthylenglykolmonomethacrylat, Diä^hy-

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lenglykolmonoacrylat, Glycerylmethacrylat und Pentaerythritmethacrylat, wobei der bevorzugte polymerisierbare Monoester Hydroxyäthylmethacrylat ist.

Der Monoester muß im wesentlichen frei von Diestern sein, beispielsweise soll der Anteil der Diester weniger als 0,05 Gew.% sein. Die handelsüblich erhältlichen Monoester enthalten üblicherweise einen beträchtlichen Anteil von Diestern. Beispielsweise wurde gefunden, daß bei den \ üblichen Hydroxyathylmethacrylaten bis zu 1 % Äthylenglykoldimethacrylat vorhanden war. Ein Verfahren, um den notwendigen Reinheitsgrad der Monoester zu erhalten, besteht darin, das Hydroxyäthylmethacrylat einer ' mehrfachen Vakuumdestillation bei einem Druck von unter 1 mm Quecksilbersäule zu unterwerfen. Der Anteil des verwendeten Monoesters liegt etwa zwischen 93,8 und etwa 51,8 Gew.%, vorzugsweise zwischen etwa 63,8 und etwa 87,8 Gew.%.

Die monoäthylenischen ungesättigten Ester gemäß A 2 zur Herstellung der Polymere gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen Alkylmethacrylate, die Alkylacrylate, die Vinylester gesättigter Monocarboxylsäuren und Mischungen davon.

Üblicherwelse weist das Alkylradikal des Methacrylate oder Acrylate bis zu ZZ Kohlenstoffatome auf. Vorzugsweise enthält es 1 bis 5 Kohlenstoffatome. Beispiele geeigneter Methacrylate sind Methylmethacrylat, A*thylmethacrylat, Isopropylmethacrylate, Butylmethacrylat, Caprylmethacrylat, Plamitylmethaorylate, Stearylmethacrylat und Laurylmethacrylate, Einige geeignete Acry- ;

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latester sind Äthylacrylat, Methylacrylat, Isopropylacrylat, Butylacrylat und Laurylacrylat.

Geeignete Vinylester umfassen Vinylester νςη Monokarboxylseuren, bei denen die Säure bis zu 22 Kohlenstoffatome aufweist. Einige geeignet Vinylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylstearat und der Vinylester der "Versatic" 911 Säure, bei welcher es sich um eine gesättigte synthetische tertiäre Monocarboxyl- ■ säure handelt mit einer C₉, C._Q und C., Kettenlänge. Der am meisten bevorzugte Vinylester ist Vinylacetat.

Die bevorzugten ungesättigten Ester sind die Methacrylate, wobei insbesondere Methylmethacrylat bevorzugt ..wird. Der Anteil der monoäthylenischen ungesättigten Ester beträgt etwa 1 bis etwa 6 Gew.X, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 4 Gew.X.

Die heterozyklischen Monomere gemäß A 3 müssen wasserlöslich sein und eine Carbonylfunktion benachbart dem Stickstoff im heterozyklischen Ring aufweisen. Zusätzlichen müssen diese Monomere eine Vinylgruppe enthalten, die an das Stickstoffatom des heterozyklischen Rings angebunden is-t. Weiterhin soll das heterozyklische Monomere geeignet sein zu einer Homopolymerisation eines wasserlöslichen Materials.

Beispiele eines geeigneten heterozyklischen Monomers mit einer Carbonylfunktion benachbart dem Stickstoff im heterozyklischen Ring und einer Vinylgruppe, angebunden an den Stickstoff im heterozyklischen Ring sind die Vinyllactame,

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ORIGINAL INSPECTED

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H C

R₁-CH C=O

CH = CH₂

Hierin ist R eine Alkylenbruckengruppe mit 2 bis k Koh< lenstoffatomen und R. ist ein Bestandteil gewählt von der Gruppe, die Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Aralkyl und Aralkylgruppen enthält, vorzugsweise Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe, wie beispielsweise Methyl, Ä'thyl oder Propyl. Andere heterozyklische Monomere, •die verwendbar sind, sind N-Vinylimidazolidon, N-Vinyl· succinimid, N-Vinyldiglykolylimid, N-Vinylglutarimid, N-Vinyl-3-Morpholinon, N-Vinyl-5-Methyl-3-Morphollnon. Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten heterozyklischen Monomere enthalten allgemein etwa 3 bis Kohlenstoffatome oder mehr im heterozyklischen Ring und üblich sind davon 5 bis 7.

Einige N-Vinyllactame entsprechend der vorstehenden Strukturformel sind N-Vinyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-2-Piperiodon, N-Vinyl-2-Caprolactam, N-Vinyl-3-Methyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-3-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-3-Methyl-2-Caprolactam, N-Vinyl-4-Methyl-2-Pyrrolidon, N-Viüyl-^-Methyl^-Caprolactaffl* W-Vinyl-5-Methyl-2-Pyrrolidon, N-Vinvl-5-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-3-Äthyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-*,5-D imethyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-5,5-Dimethy1-2-Pyrrol!don, N-Vinyl-3,3,5-Tri-

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methyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-5-Methyl-S-Xthyl-2-Pyrrolidon, N -Vinyl -3, 4,5 -Tr imet hy 1-3 -Äthyl -2 -Pyrrolidon,
N-Vinyl-e-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-6-Xthyl-2-Piperidon, N-Vinyl-3,5-Dimethyl-2-Piperidon, N-Vinyl-4,4-Dimethyl-2-Piperidon, N-Vinyl^-Methyl^-Caprolactam,
N-Vinyl^-Xthyl^-Caprolactam, N-Vinyl-3,5-Dimethyl-2-Caprolactam, N-Vinyl-4,6-Dimethyl-2-Caprolactam und
N-Vinyl-3,5,T-Trimethyl-Z-Caprolactam. Falls gewünscht,
können auch Mischungen davon verwendet werden. Ein be- :
vorzugtes heterozyklisches Monomer ist N-Vinyl-2-Pyrrolidon.

In Abhängigkeit des verwendeten heterozyklischen Materials kann es wünschenswert sein, das heterozyklische ; Material, vorzubehandeln, um seine Reinheit zu erhöhen,
beispielsweise durch eine Destillation, um beispielsweise Natriumhydroxyd zu entfernen, welches in einigen ' handelsüblich erhältlichen Vinylpyrrolidonen vorhanden
ist. Eine geeignete Destillation wird bei Drücken von ^ etwa unter 1 mm Quecksilbersäule und einer Temperatur f unter etwa 90° durchgeführt. [

Der Anteil des heterozyklisohen Monomers liegt bei etwa j

5 bis etwa 40 Gew.X, vorzugsweise bei etwa 10 bis etwa ι.

30 Gew.X. I

Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Vernet- . , zer ist Divinylbenzol und/oder Divinyltoluol, Vorzugs-

weise pivinylbenzol. In einigen Anwendungsfällen ist es >

wünschenswert, das Divinylbenzol und Divinyltoluol zur '

Steigerung seiner Reinheit durch eine Destillation vor- , *^;

zubehandeln, um den Anteil verunreinigender Material!- ι

en, wie beispielsweise Xthylbenzol, Xthylvinylbenzol, , [

809822/0671 , , i

/ '■ ■■■■■;· »■-■■■■■-.[

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Diäthylbenzol und Naphtalen zu vermindern, die In einigen handelsüblich erhältlichen Divinylbenzolen oder Divinyltoluolen vorliegen. Die Destillation wird vorzugsweise bei einem Druck von unter 1 mm Quecksilbersäule und Temperaturen von unter 80° C ausgeführt. Der Anteil des Vernetzers liegt von etwa 0,2 bis etwa 2,2 Gew.%, vorzugsweise zwischen etwa 0,2 und etwa 1,2 Gew.X.

Die Hydrogele gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten allgemein etwa 30 bis etwa 80 Gew.% Polymer und etwa 70 bis etwa 20 Gew.% der wäßrigen Lösung, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers und der wäßrigen Lösung· Werden die bevorzugten Polymere verwendet, dann weisen die Hydrogele üblicherweise etwa 40 bis etwa 70 Gew.% Polymer-und etwa 60 bis etwa 30 Gew.% wäßrige Lösung bezogen auf das Gesamtgewicht von Polymer und wäßriger Lösung auf. Bei der wäßrigen Lösung handelt es sich vorzugsweise um ein physiologische Kochsalzlösung (0,9 K NaCl).

Die Linsen gemäß der vorliegenden Erfindung können auch pharmakologische Zusätze zur Behandlung des Auge« aufweisen. Einige pharmakologische Zusätze sind beispielsweise Chlorhexidin, Pilocarpin, Belladonnaalkaloide, Dibenzylin, Hydergin, Methacholln, Carbacholin und Bethanecholin.

Die Polymere werden vorzugsweise erzeugt unter Anwendung einer Blockpolymerisation.

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Als Polymerisationskatalysator können irgendwelche Katalysatoren verwendet werden, die geeignet sind, Stoffe zu polymerisieren, die äthylenisch ungesättigt sind» Von besonderem Interesse sind die Peroxidkatalysatoren. Einge Beispiele geeigneter Peroxidkatalysatoren sind Wasserstoffperoxid, Benzoylperoxid, Tert-Butylperoctoat, Phthälsäureperoxid, Bernsteinsäureperoxid, Benzoylsäureperoxid, Cocosnußölsäureperoxid, Laurinsäureperoxid, Stearinsäureperoxid, Ölsäureperoxid, Tert-Butylhydroperoxid, Tetralinhydroperoxid, Tert-Butyldiperphthalat, Kumolhydroperoxid, Tert-Butylperbenzoat,Acetyl peroxid, 2,4-Dichlorobenzoylperoxid, Harnstoffperoxid, Caprylylperoxid, p-Chlorobenzoylperoxid, Ditert-Butylperoxid, 2,2-bis(Tert-Butylperoxy)Butan, Hydroxyheptylperoxid, die Dip.eroxlde des Bezaldehyd, Di-sec-butyl)peroxidicarbonate, t-Butylperoxypivalat, Di(2-Sthylbutyl)peroxydicar bonate und Oi-n-propylperoxydicarbonate. Ein evorzugter Katalysator ist ein solcher, welcher bei relativ niederen Temperaturen, wie beispielsweise zwischen 20 und 80⁰C wirksam wird, wie beispielsweise Tert-Butylperocotat, Benzoylperoxid und Di(sec-Butyl)peroxiddicarbonat.

Die Polymerisation wird im wesentlichen ausgeführt bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und etwa 150° C. Bevorzugt soll die Polymerisation bei relativ niederen Temperaturen beginnen, wie beispielsweise bei etwa 20 bis etwa 85° C. Vorzugsweise soll der Temperaturbereich zu Beginn der Polymerisation zwischen etwa 25 und 7O⁰C liegen.

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Üblicherweise wird die Polymerisation ausgeführt unter autogenem Druck in einem geschlossenen Reaktorbehälter. Es können geeignete Mittel angewendet werden, um ein spürbares Verdampfen irgendwelcher Monomere zu verhindern.

Üblicherweise ist die Polymerisation vollendet in einem Zeitraum zwischen etwa einer und Zh Stunden, vorzugsweise in einem Zeitraum zwischen etwa 2 und 12 Stunden. Es ■' ist natürlich klar, daß Temperatur und Reaktionsdauer einander umgekehrt beeinflussen. Das heißt also, daß eine Polymerisation, die im oberen Temperaturbereich ausgeführt wird, entsprechend kurz dauert.

•Zusätzlich kann es wünschenswert sein, die Copolymere einer Nachvulkanisation bei Temperaturen zu unterwerfen, die etwas höher sind als die bei der Polymerisation verwendeten Temperaturen. Die Nachvulkanisation kann beispielsweise in einem Temperaturbereich von etwa 90° bis etwa 150 C ausgeführt werden. Üblicherweise genügen hierfür weniger als 5 Stunden. Bevorzugt ist die Nachvulkanisation ausgeführt in etwa 1 bis 3 Stunden. Die Linsen können direkt gegossen werden oder es ist möglich, daß bei der Polymerisation kleine Zylinder erhalten werden, welche sodann bearbeitet werden. Die Polymerisation wird vorzugsweise in einem Behälter oder einer Gußform ausgeführt, deren Material sich inert gegenüber den Bestandteilen der Polymerisationsmischung verhält und dessen Oberfläche ein einfaches Entfernen des Polymers ermöglicht. Beispiele derartiger Materialien sind Glas, Polypropylen, Silikonkautschuk, Polyvinylchlorid und Polytctrafluoräthylen.

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ΖΛ

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Nach der Polymerisation kann das Polymer zu einer Linsenform verarbeitet werden. Danach wird das Polymer in Kontakt mit einer wäßrigen Lösung gebracht, so daß ein Hydrogel erhalten wird. Während dieses Schritts werden wasserlösliche Materialien, falls vorhanden, ausgewaschen,

Nachdem die Polymerisation und eine eventuelle Nachvulkanisation vollendet ist, erhält man ein festes, formstabiles und klares Copolymer. Das Polymer weist außerdem andere wichtige Eigenschaften, wie beispielsweise eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und Polierbarkeit auf.

Die von den Polymeren erhaltenen Hydrogele sind klar, widerstandsfähig und haben eine gute Berstdruckfähig-Jceit. Außerdem sind die Hydrogele elastisch und flexibel. Sie besitzen die notwendigen optischen Eigenschaften, wie sie für Kontaktlinsen erforderlich sind. Werden die Kontaktlinsen im Auge getragen, dann baut sich, wenn überhaupt, nur ein geringer Anteil v*>n Proteinen auf.

Nachfolgend werden einige Beispiele erläutert, wobei alle Angaben bezogen auf das Gewicht sind, außer es wäre Gegenteiliges angegeben.

Beispiel 1

Etwa 42,116 Gramm (80,42 % der Polymerisationsmischung) von gereinigtem 2-Hydroxyäthylmethacrylat, etwa 7,521 Gramm (14,36 % der Polymerisationsmischung) von gereinigtem N-Vinyl-2-Pyrrolidon, etwa 2.038 Gramm (3,89 % der Polymerisationsmischung) von Methylmethacrylat und

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etwa 0,497 Gramm (0,95 % der Polymerisationsmischung) von gereinigtem Divinylbenzol wurden gemischt mit etwa 0,201 Gramm (0,38 % der Polymerisationsmischung) von t-Butylperoctoat als Katalysator.

Das Hydroxyäthylmethacrylat wurde bezogen von der Firma Alcolac Chemical Company unter der Handelsbezeichnung HEMA-HP. Das Hydroxyäthylmethacrylat wurde einer Vakuumdestillation bei einem Druck von etwa 0,6 mm Quecksilbersäule unter Verwendung einer Destillationssäule von 45 cm unterworfen. Die Flüssigkeitstemperatur bei der Destillation betrug etwa 77 C und die Dampftemperatur etwa 68° C. Das Anfangsdestillat von etwa 15 % wurde gesammelt und entfernt. Die nächste Fraktion von etwa 70 % wurde als gereinigtes 2-Hydroxyäthylniethacrylat gesammelt und die restliche im Topf befindliche Flüssigkeit beseitigt. Die Reinigung dient zur Beseitigung der Diester, Gleichzeitig wurde der Methoxyphenolstabilisator entfernt, der in einer Menge von etwa 1000 ppm im Ursprungsmaterial vorlag.

Das im Beispiel verwendete N-Vinylpyrrolidon wurde von GAF bezogen und enthielt als Stabilisator Natriumhydroxid. Das Natriumhydroxid wurde entfernt durch Destillation der N-Vinylpyrrolidon in einer 45 cm langen Kolonne bei etwa 0,18 mm Hg. Die Flüssigkeitstemperatur bei der Destillation betrug etwa 62 C und die Dampftemperatur etwa 46 C. Der Vorlauf von etwa 15 Gew.% wurde entfernt. Die nächste Fraktion von etwa 70 % wurde gesammelt und zur weiteren Behandlung bereitgestellt. Die 70 % Fraktion wurde abgekühlt, bis etwa 60 % davon in Kristallform überging. Die restliche Flüssigkeit wurde entfernt. Der in Kristallen ausgefällte Anteil wurde anschließend

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wieder verflüssigt und für die Polymerisation verwendet. Das noch im Destillationskolben enthaltene Material wurde entfernt.

Bei dem verwendeten Divinylbenzol handelt e's sich Um ein solches der Firma Dow Chemical Company mit der Handelsbezeichnung Divinylbenzol-55. Das Divinylbenzol wurde gereinigt durch Destillation in einer 45 cm langen Destillationssäule bei einem Druck von etwa 0,1 mm Hg. Die Tem« peratur des Kolbens betrug 65°C und die Dampftemperatur etwa 45°C. Der Vorlauf von etwa 30 Cew.% wurde gesammelt und entfernt. Die nächste Fraktion von etwa 50 Gew.% wurde gesammelt und für die Polymerisation bereitgestellt. Die restliche Flüssigkeit im Destillationskolben wurde entfernt.

Das Methylmethacrylat und das t-Butylperoctoat wurden ohne weitere Reinigung verwendet.

Die Polymerisationsmischung wurde zu einer einheitlichen Mischung verrührt. Diese Mischung wurde sodann in mehrere stationäre Gußformen eingegeben, von ..denen Jede etwa 0,8 Gramm der Mischung aufnahm. Die Gußformen wurden sodann in einen Trockner gebracht, der viermal mit getrocknetem Stickstoffgas durchströmt wurde. Der Trockner mit der trockenen Stickstoffatmosphäre wurde in einen Ofen gesetzt. Es wurde sodann 15 Minuten lang aufgeheizt auf eine Temperatur von 65°C, welche weitere 15 Minuten bei-behalten wurde, danach wurde die Temperatur erhöht auf 70⁰C und 11 1/2 Stunden bei dieser Temperatur belassen.

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Der Trockner und die Gußformen wurden sodann dem Ofen entnommen und abgekühlt. Das Polymerisationsprodukt in Form von kleinen Zylindern wurde aus den Gußformen entfernt. Das Produkt war klar und ein harter Körper, Die Teilchen wurden sodann in einem Ofen bei 100°+10°C etwa zwei Stunden lang nachvulkanisiert um sicherzustellen, daß die Polymerisation vollständig vollzogen ist und damit irgendwelche Spannungen, die während der Polymerisation entstanden sein können, beseitigt werden. Nach der Beendigung der Polymerisation wird ein klares, festes und steifes Polymer erhalten. Das polymerisierte Material wird sodann mechanisch zu einer üblichen Kontaktlinse verarbeitet, wobei eine Drehbank der Firma Hardinge Brothers, Elmira, New York, verwendet wurde. Die Linsen wurden abschließend poliert. Das Polymer wies ausgezeichnete ßearbeitungs- und Poliereigenschaften auf. Die Kontaktlinsen wurden sodann mit physiologischer Kochsalzlösung benetzt, bis ein osmotisches Gleichgewicht zwischen der physiologischen Koch· salzlösung und den hydrogelen Kontaktlinsen herrschte.

Die hydrogelen Kontaktlinsen waren klar, flexibel und elastisch, wiesen ausgezeichnete optische Eigenschaften auf und hatten einen Wasseranteil von etwa 37,1 % beim osmotischen Gleichgewicht. Der Brechungsindex der Linsen betrug etwa 1,43 und die lineare Ausdehnung etwa ZO,k %. Das Polymerisationsmaterial hatte eine Härte von 90 Durometer (Typ D). Das polymerisierte Material in nichthydrierter Form hatte einen Brechungsindex von etwa 1,51.

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Beispiel 2

Es wurde entsprechend Beispiel 1 verfahren, jedoch enthielt die zu polymerisierende Mischung etwa 77,1 Gew.% gereinigtes Hydroxyäthylmethacrylat, etwa 20 Gew.% gereinigtes N-Vinyl-2-Pyrrolidon, etwa 2 Gew.% Methylmethacrylat, etwa 0,5 Gew.% gereinigtes Oivinylbenzol und etwa 0,4 Gew.% t-Butylperoctoat als Katalysator. Die erhaltenen Kontaktlinsen entsprachen denjenigen nach Beispiel 1 mit Ausnahme, daß die lineare Expansion 24,1 % und der Wasseranteil 43,7 % betrug.

Beispiel 3

Es wurde entsprechend Beispiel 1 verfahren, mit dem Unterschied, daß die zu polymerisierende Mischung enthielt etwa 82,1 Gew.% gereinigtes Hydroxyäthylmethacrylat, etwa 15 Gew.% gereinigtes N-Vinyl-2-Pyrrolidon, etwa 2 Gew.% Methylmethacrylat, etwa 0,5 Gew.% gereinigtes Divinylbenzol, etwa 0,3 Gew.% Di(sec-Butyl)peroxyddicarbonat und etwa 0,1 Gew.% t-Butylperoxypivalat. Das Di(sec-Butyl)peroxydicarbonat stammte von der Firma Pennwalt und trug die Bezeichnung Lupersol 225. Das t-Butylperoxypivalat von der gleichen Firma trug die Bezeichnung Lupersol 11. Die Polymerisation wurde ausgeführt bei einer Temperatur von etwa 36°C während einer Dauer von etwa 12 Stunden bei einer inerten Stickstoffatmosphäre von etwa 2 psi. Die erhaltenen Kontaktlinsen entsprachen denjenigen nach Beispiel 1.

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Beispiel

Das Beispiel 1 wurde wiederholt mit Ausnahme, daß die zu polymerisierende Mischung etwa 82,1 Gew.% gereinigtes Hydroxyathylmethacrylat, etwa 15 Gew.% gereinigtes N-Vinyl-2-Pyrrolidon, etwa 2 Gew.% Methylmethacrylat, etwa 0,5 Gew.% gereinigtes Divinylbenzol und etwa 0,4 Gew.% Di(sec-Butyl)peroxydicarbonat enthielt. Die Polymerisation fand statt bei Raumtemperatur (etwa 24 ) unter einer inerten Stickstoffatmosphäre von etwa 2 psi über eine Dauer von 68 Stunden. Die polymerisiert ten Teile wurden nachvulkanisiert über eine Dauer von vier Stunden bei einer Temperatur von etwa 80°C und einem anschließenden Erhitzen auf 120 C über eine Dauer von 2,5 Stunden. Die erhaltenen Linsen entsprachen denjenigen nach Beispiel 1.

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Claims

Patentanwalt

Augsburg 31 ■ Postfach 242

Rehlingenstraße 8
Telefon: 0821 /36015

po^hcckkomo:Münzen Nr I547W-801 Anm.: American Optical Corporation

7*5^/01/Ch/Fr Augsburg, 15. November 1977

Ansprüche

1. Kontaktlinse konkav-konvexer Form aus einem Hydrogel,, deren konkave Oberfläche der Hornhaut des Auges im wesentlichen angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrogel im wesentlichen besteht aus

(A) einem wasserunlöslichen, jedoch in Wasser quellbarem polymerisieren Polymer, hergestellt von einer polymerisierbaren Mischung, welche im wesentlichen besteht aus

(1) einem polymerisierbaren MonoQster einer Säure, gewählt von der Acrylsäure, mit Acrylsäure und Mischungen davon aufweisenden'Gruppe und einem Polyalkohol,

(2) monoäthylenisch ungesättigte Ester, gewählt von der Alkylacrylat, Alkylmethacrylat, Vinylester von gesättigten Monokarbonsäuren mit bis zu

22 Kohlenstoffatomen und Mischungen davon aufweisenden Gruppe, wobei die Alkylgruppen des Methacry· lats oder Acrylate 1 bis 22 Kohlenstoffatome aufweisen.

ORIGINAL INSFECTED

7454/01/Ch/Fr - 2 - 15. November 1977

(3) Heterozyklische N-vinylpolymerisierbare Bestandteile mit mindestens einem Stickstoffatom im Ring und einer Carbonylfunktion benachbart dem Stickstoff im heterozyklischen Ring,

ein Divinylbestandteil, gewählt von der Divinylbenzol, Divinyltoluol oder Mischungen davon aufweisenden Gruppe,

wobei diese polymerisierbare Mischung ungefähr 93,8 bis ungefähr 51,8 Gew.« des Bestandteiles (1), ungefähr 1 bis ungefähr 6 Gew.% des Bestandteils (2), ungefähr 5 bis ungefähr 40 Gew.X des Bestandteils (3) und ungefähr 0,2 bis ungefähr 2,2 Gew.% des Bestandteiles (Ό enthält, berechnet auf das Gesamtgewicht der Bestandteile (1) bis (4) der polymer!sierbaren Mischung und es weiterhin enthält

(B) eine physiologisch verträgliche wäßrige Lösung,

wobei das Hydrogel einen Gewichtsanteil von etwa 30 bis 80 % des Gesamtgewichts von (A) und (B) ausmacht.

2. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der polymer!sierbare Monoester gewählt wird von der Gruppe, die aus Hydroxyäthylmethacrylat, Hydroxyäthylacrylat, HydroxypropyJ-methacrylat, Diäthylenglykolmonomethacrylat, Diäthylenglykolmonoacrylat, Glycerylmethacrylat, Pentaerythritolmethacrylat und Mischungen davon besteht.

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7f54/01/Ch/Fr - 3 - 15. November 1977

3. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der polymerisierbare Monoester Hydroxyäthylmethacrylat ist.

k. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der monoäthylenisch ungesättig-

aus te Ester gewählt ist aus der Gruppe, welche Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat, Caprylmethacrylat, Palmitylraethacrylat, Stearylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Äthylacrylat, Methylacrylat, Isopropylacrylat, Butylacrylat, Laurylacrylat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat,Vinylstearat und dem Vinylester einer gesättigten synthetischen tertiären Monokarboxylsäure mit einer Kett.enlänge Cq, C₁₀ und C,, und Mischungen davon besteht.

5. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der monoäthylenisch ungesättigte Ester Methylmethacrylat ist.

6. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeic hnet, daß der monoäthylenisch ungesättigte Ester Vinylacetat ist.

7. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heterozyklische N-vinylpolymerisierbare Bestandteil gewählt ist aus der Gruppe, welche Vinyllactam, N-Vinylimidazolidon, N-Vinylsuccinimid, N-Vinyldiglykolimid, N-Vinylglutarimid, N-Vihyl-3-Morpholinon, N-Vinyl-5-Methyl-3-Morpholinon und Mischungen davon aufweist.

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7454/Ol/Ch/Fr - <f - 15. November 1977

8. Kontaktlinse nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß das Vinyllactam gewählt wird aus der Gruppe, welche N-Viny1-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-2-Piperiodon, N-Vinyl-2-Caprolactam , N-Vinyl-3-Methyl 2-Pyrrolidon, N -Vinyl-3-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-3-Me thy1-2-Caρro lactarn, N-Viny1-^-Methyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-4-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-4--Methyl -2 Caprolactam, N-Viny1-5-Methyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-5-Methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-3-Äthyl-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-4,5-Dimethy1-2-Pyrrolidon, N-Vinyl-5,5-Di methyl-2-Pyrrolido η, N-Vinyl-3,3,5-Trimethyl-2-Pyrro Ii do η, N-Vinyl-5-Methyl-5-Äthyl-2-Pyrrt1idon, N-Viny1-3,4,5-Tr imethyl-3-Äthyl-2-Pyrrolidon, N-VinyΙό -Methy 1-2-Pi peridon, N-Vinyl-6-Äthyl-2-Piperidon, N-Vinyl-^,5-Di methyl-2-Piperidon, N-Vinyl-4,4-Dimethyl-2-Piperidon, N-Viny1-7-Methy1-2-Caprolactam, N-Vinyl-7-Äthyl-2-Caprolactam, N-Vinyl-3,5-Dimethy1-2-Caprolactam, N-Vinyl -k,6-Dimethyl-2-Caprolactam, N-Vinyl-3,5 , 7-Trimethy1-2-Caprolactam und Mischungen davon aufwei st.

' Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heterozyklisch N-vinylpolymerisierbare Bestandteil N-Vinyl-2-Pyrrolidon ist.

10. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Divinylbestandteil Divinylbenzol ist.

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11. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der polymerisierbare Monoester Hydroxyäthylmethacrylat, der monoäthylenisch ungesättigte Ester Methylmethacrylat, der heterozyklisch N-vinylpolymerisierbare Bestandteil N-Vinyl-2-Pyrrolidon und der Divinylbestandteil Divinylbenzol ist.

12. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbare Mischung' etwa 63,8 bis etwa 87,8 Gew.X von (A) (1), etwa 2 bis etwa 4 Gew.% des Bestandteils (A) (2), etwa 10 bis etwa 30 Gew.% des Bestandteils (A) (3) und etwa 0,2 bis etwa 2,2 Gew.% des Bestandteils (A) (4) aufweist.

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