DE2954522C2

DE2954522C2 -

Info

Publication number: DE2954522C2
Application number: DE2954522A
Authority: DE
Inventors: Edward Joseph Rowley Mass. Us Ellis; Joseph Charles Marblehead Mass. Us Salamone
Original assignee: Polymer Technology Corp
Current assignee: Polymer Technology Corp
Priority date: 1978-01-05
Filing date: 1979-01-04
Publication date: 1989-03-02
Also published as: AU527065B2; AU4316979A; JPS63246718A; FR2414207A1; DE2900270C2; DE2900270A1; FR2414207B1; JPH0261017B2; US4321261A; AU9067082A; US4168112A; GB2012070B; JPS54116947A; AU567665B2; CA1152259A; JPS6339882B2; GB2012070A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Lösung aus einem ionischen Polymer zur Behandlung von Kontaktlinsenoberflächen aus einem Polymermaterial mit ionischen Gruppen.

Kontaktlinsenoberflächen sollen hydrophil sein, damit sie von den Tränen benetzt werden und unverschleierte Sicht gewähren. Zu diesem Zweck hat man bereits Kontaktlinsen an ihrer Oberfläche mit einem Überzug aus Proteinen und/oder Polysacchariden bedeckt (DE-AS 11 64 120).

Aus der US-PS 39 87 163 ist weiterhin bekannt, daß man wäßrige Lösungen von Polystyrolsulfonat als ophthalmische Lösungen verwenden kann, um eine Schmierwirkung im Auge bei Kontaktlinsenträgern zu bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verwendung einer Lösung zur Behandlung von Kontaktlinsenoberflächen zu zeigen, wobei an der Oberfläche der Kontaktlinsen dadurch eine dünne Schicht aus einem Polyelektrolyt-Komplex ausgebildet wird und dieser Komplex elektrostatisch an die Linsenoberfläche gebunden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Lösung aus einem ionischen Polymer in Wasser, worin das Polymer in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.% der Lösung enthalten ist, wobei die Lösung steril ist und einen physiologisch annehmbaren pH-Wert aufweist, zur Behandlung von Kontaktlinsenoberflächen aus einem Polymermaterial mit ionischen Gruppen.

Je nach der Konzentration der ionischen Stellen auf der Linsenoberfläche und der Konzentration der die Gegenladung tragenden ionischen Polymeren, mit dem die Oberfläche umgesetzt wird, können entweder benetzende, eintauchende oder schmierende Lösungen hergestellt werden, um optimalen Tragekomfort zu gewährleisten. Mischt man Reinigungsmittel mit der ionischen Polymerlösung, so können Mucos, Schmutz und andere unerwünschte Ablagerungen von der entstehenden Polyelektrolyt-Komplex-Oberfläche entfernt werden.

Erfindungsgemäß werden Kontaktlinsenoberflächen aus einem Polymermaterial mit ionischen Gruppen mit einer ein ionisches Polymer enthaltenden Lösung behandelt. Die Kontaktlinsen werden so hergestellt, daß diese ionische Stellen an der Linsenoberfläche haben, und diese Stellen können dann mit der "Linsenlösung", die ein entgegengesetzt geladenes, hydrophiles Polymer enthält, behandelt werden.

Falls die Oberfläche der Linse polyanionisch ist, kann die Oberfläche mit einem hydrophilen Polykation umgesetzt werden, wodurch sich ein hydrophiler Polyelektrolyt-Komplex bildet. Polyelektrolyt-Komplexe haben gleiche Mengen an Kationen und Anionen, die jeweils von einer verschiedenen Quelle erhalten wurden. Diese insgesamt elektrisch neutralen Komplexe liegen außerdem als ionisch vernetzte Hydrogele vor, die wirksam Hydrationswasser zurückhalten. Mit den ein ionisches Polymer in Wasser enthaltenden Lösungen ist es möglich, durch die Umsetzung von ionischen Stellen auf einer Polymeroberfläche oder von potentiellen ionischen Stellen, die gleichzeitig einen niedrigmolekulargewichtigen Elektrolyt, wie Natriumchlorid, Chlorwasserstoff, Natriumsulfat, Natriummethylsulfat oder irgendeinen anderen ähnlichen Elektrolyten abgeben, eine einschichtige Beschichtung mit einem Polyelektrolyt-Komplex auszubilden.

Der Polyelektrolyt-Komplex auf der Linsenoberfläche kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Ist eine anionische Oberfläche erwünscht, so kann man diese schaffen, indem man in eine Linsenformulierung ein Monomer oder mehrere Monomere einbringt aus der Gruppe der Acrylat- oder Methacrylatsalze, Vinylsulfonatsalzen, Allyl- oder Methallylsulfonat- oder -sulfatsalz, Styrolsulfonatsalz, Acryloyloxyäthyl- oder Methacryloyloxyäthylsulfatsalz, einem substituierten Acrylamido- oder Methacrylamidosulfonatsalz oder von entsprechenden Phosphonat-, Phosphat- und Phosphitsalzen von polymerisierbaren Monomeren. Alternativ kann man eine potentielle anionische Oberfläche für eine anschließende Behandlung mit einem Polykation nach der Eliminierung einer niedrigmolekulargewichtigen Säure (wie Chlorwasserstoffsäure) schaffen oder durch anschließende Behandlung mit einem neutralen basischen Polymer, wodurch man eine Säure-Base-Neutralisationsreaktion erhält. Solche anionische Monomere schließen Verbindungen ein, wie Acryl- und Methacrylsäure, Vinylsulfonsäure, Allyl- und Methallylsulfonsäure oder Schwefelsäure, Styrolsulfonsäure, Acrylamido- oder Methacrylamidosulfonsäure oder eine polymerisierbare Phosphon- oder Phosphorsäure.

Wird eine kationische Oberfläche gewünscht, so wird diese dadurch hergestellt, daß man in die Linsenzusammensetzung irgendein quaternäres oder protoniertes Monomer oder Monomere einbringt aus der Gruppe der Acrylat- oder Methacrylatsalze, Vinylpyridiniumsalze, Vinylimidazoliumsalze, Vinylimidazoliniumsalze, Vinylthiazoliumsalze, Vinylbenzylammoniumsalze, Diallyldialkylammoniumsalze oder ähnlichen alkylierten oder protonierten polymerisierbaren Sulfonium- oder Phosphoniumsalzen. Alternativ kann man eine potentiell kationische Oberfläche schaffen, die dann anschließend mit einer Polysäure behandelt wird unter Ausbildung einer Säure-Base-Neutralisationsreaktion. Solche potentiellen kationischen Monomeren schließen Verbindungen ein, wie Dialkylaminoäthylacrylat oder -methacrylat, Vinylpyridin, Vinylimidazol, Vinylbenzylamin, einen Vinylalkyläther oder ein -sulfid oder ein polymerisierbares Vinylphosphin.

Es ist auch möglich, ionische Ladungen auf der Linsenoberfläche durch chemische oder elektrische Modifizierung einer neutralen wiederkehrenden Monomereinheit auszubilden. Beispielsweise erhält man eine anionische Oberfläche indem man einen polymeren Ester, wie Polymethylmethacrylat, mit einer wäßrigen Base, wie Natriumhydroxid, behandelt, wodurch man Natriumethacrylat-Einheiten auf der Linsenoberfläche bildet. Alternativ kann ein polymerer Ester mit einer Säure hydrolysiert werden unter Ausbildung von Methacrylsäureeinheiten auf der Linsenoberfläche, die als potentielle anionische Stellen wirken. In ähnlicher Weise kann man eine kationische Oberfläche erhalten, indem man die Linsenoberfläche alkyliert oder nukleophile Amine, Sulfide oder Phosphin-Einheiten protoniert.

Vorzugsweise ist das Polymermaterial für die Kontaktlinse aus einem Monomeren der Formel

worin R₁ = H, CH₃, CH₂COOH, CH₂COOCH₃ oder CH₂COOC₆H₅ bedeutet und R₂

bedeutet und a eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, b und c ganze Zahlen zwischen 0 und 2 sind, d eine ganze Zahl zwischen 0 und 1 ist, A eine Gruppe ausgewählt aus Methyl und Phenyl ist, B eine Gruppe ausgewählt aus Methyl und Phenyl ist, C und D keine Gruppen (zyklische Ringe von c zu d) oder Methyl- oder Phenylgruppen bedeuten, hergestellt, wobei auf der Kontaktlinsenoberfläche ionische Gruppen erzeugt wurden.

Die erfindungsgemäß verwendeten Lösungen sind sterile, wäßrige Lösungen, die in Linsenlösungen übliche Bestandteile enthalten und die 0,001 bis 10 Gew.% eines wasserlöslichen ionischen Polymeren oder Polymere enthalten, wie:

Kationische Polymere und Homopolymere von
N,N-Dimethylaminoäthylacrylat und Methacrylat,
2-Methacryloyloxyäthyltrimethylammoniumchlorid und -methylsulfat,
2-, 4-, und 2-Methyl-5-vinylpyridin,
2-, 4-, und 2-Methyl-5-vinylpyridiniumchlorid und -methylsulfat,
N-(3-Methacrylamidopropyl)-N,N-dimethylamin,
N-(3-Methacrylamidopropyl)-N,N,N-trimethylammoniumchlorid,
1-Vinyl- und 2-Methyl-1-vinylimidazol,
1-Vinyl- und 2-Methyl-1-vinylimidazoliumchlorid und -methylsulfat,
N-(3-Acrylamido-3-methylbutyl)-N,N-dimethylamin,
N-(3-Acrylamido-3-methylbutyl)-N,N,N-trimethylammoniumchlorid,
N-(3-Methacryloyloxy-2-hydroxylpropyl)-N,N,N-trimethylammoniumchlori-d,
Diallyldimethylammoniumchlorid und -methylsulfat,
Vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid

kationische Stärke,
kationische Zellulose,
ionomere Polymere,

anionisch
Natriumcarboxymethylzellulose,
Natriumcarboxymethylhydroäthylzellulose,
Natriumcarboxymethylstärke,
Natriumcarboxymethylhydroxyäthylstärke,
hydrolysiertes Polyacrylamid und Polyacrylnitril,

Homopolymere und Copolymere von:
Acryl- und Methacrylsäure,
Natriumacrylat und -methacrylat,
Vinylsulfonsäure,
Natriumvinylsulfonat,
p-Styrolsulfonsäure,
Natrium-p-styrolsulfonat,
2-Methacryloyloxyäthylsulfonsäure,
3-Methacryloyloxy-2-hydroxypropylsulfonsäure,
2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure,
Allylsulfonsäure,
2-Phosphatäthylmethacrylat.

Konservierungsmittel, wie Benzylalkoniumchlorid, Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA), Quecksilberverbindungen und Chlorbutanol können verwendet werden. Befeuchtungsmittel wie Polyvinylalkohol, Hydroxypropylmethylzellulose und Methylzellulose können auch verwendet werden. Schmiermittel, wie die vorher genannten Befeuchtungsmittel, aber in höheren Konzentrationen, können verwendet werden. Ebenso auch Einweich- und Reinigungsmittel, wie neutrale Detergentien, einschließend Natriumdodecylsulfat und neutrale oberflächenaktive Mittel auf Basis von Nonylphenol können verwendet werden; und ebenso übliche Puffer, Biocide und Viskositätsmodifizierungsmittel. Die Additive werden in einem weiten Konzentrationsbereich, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, verwendet. Vorzugsweise liegt der pH der Lösungen so nah wie möglich am pH des Körpers und immer im Bereich von pH 6 bis 8.

Obwohl man vorzugsweise die Linsen mit der Lösung bei Raumtemperatur tränkt, kann man die Lösungen auch auf die Linsenoberfläche aufreiben oder auftropfen.

Beispiel I

Proben von harten Polymeren wurden aus Methylmethacrylat (MMA) und aus einer Comonomer-Mischung aus Methylmethacrylat (MMA) und Methacrylsäure (MA) hergestellt. Eine geringe Menge an Tetraäthylenglykoldimethacrylat (TEGDM) wurde zu beiden Formulierungen als Vernetzungsmittel zugegeben. Als freiradikalischer Katalysator wurde 2,2′-Azobisisobutyronitril (AIBN) zur Auslösung der Polymerisation verwendet. Die Zusammensetzungen für die Formulierung (in Tabelle I in Gewichtsprozent gezeigt) wurden gründlich vermischt, in Reagenzgläser übergeführt, die verschlossen und entgast wurden, worauf dann Stickstoff aufgefüllt wurde. Die Reagenzgläser wurden in ein Wasserbad bei 40°C gestellt, und während 2 Tagen wurde die Polymerisation durchgeführt. Dann wurden die Gläser weitere 3 Tage in einen Ofen von 60°C gestellt, und dann wurden die polymerisierten Stangen aus den Reagenzgläsern entnommen. Die Stangen wurden ungefähr 15 Stunden bei 100°C im Vakuum konditioniert, um den Polymerisationsprozeß zu beenden und um alle mechanischen Spannungen auszugleichen. Probestücke in Form von 3/16" bis 1/2" Scheiben wurden aus den Stangen herausgeschnitten. Die flache bearbeitete Oberfläche der Scheiben wurde hochpoliert, um eine geeignete Oberfläche für Kontaktwinkelmessungen zu schaffen.

Die Kontaktwinkel wurden an hydratisierten Proben nach dem Eintauchen in H₂O während 2 Tagen bestimmt, indem man die Werte für die Winkel maß, die Wassertropfen auf der polierten Oberfläche bildeten. Niedrige Winkel sind ein Zeichen für benetzbare Materialien und sind einer polareren Oberfläche zuzuschreiben, entweder als Ergebnis von vorhandenen chemischen Gruppen oder von vorhandenen gebundenen Wassermolekülen.

Der erheblich niedrigere Kontaktwinkel an der Oberfläche B zeigt deutlich das Ergebnis der vorliegenden Erfindung. Die kationische Hydroxyäthylzellulose ist ionisch gebunden an die Carboxylatgruppen (anionisch) an der Oberfläche unter Ausbildung eines Polyelektrolyt-Komplexes, der Wasser gebunden enthält.

Tabelle I

Beispiel II

Man arbeitet wie in Beispiel I und stellt harte polymere Proben aus Methylmethacrylat (MMA), Methacryloyloxypropyl-tris- (trimethylsilyl)-siloxan (TRIS) und Methacrylsäure (MA) her. Ein kleiner Anteil an Tetraäthylenglykoldimethacrylat (TEGDM) wurde als Vernetzungsmittel zugegeben. Zur Auslösung der Polymerisation wurde als freiradikalischer Initiator 2,2′-Azobisisobutyronitril (AIBN) verwendet. Die Konzentration der verwendeten Reagenzien, die Oberflächenbehandlung und die Kontaktwinkelwerte sind in Tabelle II angegeben. Diese spezielle Formulierung wurde gewählt als typisch für die zur Zeit bei der Herstellung von harten, sauerstoffdurchlässigen Kontaktlinsen verwendete.

Die Proben mit den niedrigeren Kontaktwinkeln waren nach den Methoden B oder C behandelt worden, und dies zeigt, daß die Erfindung auf polymere Materialien für harte, sauerstoffdurchlässige Kontaktlinsen anwendbar ist.

Tabelle II

Beispiel III

Man arbeitet wie in Beispiel I und stelle harte polymere Proben her aus Methylmethacrylat (MMA), Methacryloyloxypropyltris- (trimethylsilyl)-siloxan (TRIS) und Dimethylaminoäthylmethacrylat (DMAEM). Als Vernetzungsmittel wird eine geringe Menge an Tetraäthylenglykoldimethacrylat (TEGDM) verwendet. Als freiradikalischer Katalysator zur Bewirkung der Polymerisation wird 2,2′-Azobisisobutyronitril (AIBN) verwendet. Die Konzentration der verwendeten Reagenzien, die Oberflächenbehandlung und die gemessenen Kontaktwinkel werden in Tabelle III angegeben. Die jeweiligen Zusammensetzungen sind typisch für Materialien, wie sie zur Herstellung von hochsauerstoffdurchlässigen harten Kontaktlinsen verwendet werden können.

Dieses Beispiel zeigt den Einbau eines kationischen Monomeren in eine polymere Formulierung, die einer Behandlung mit einem anionischen Polymeren unter Bildung einer Oberflächenschicht eines Polyelektrolyt-Komplexes zugängig ist. Dieses Verhalten zeigt die Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, bei der man entweder ein anionisches (Beispiele I und II) oder ein kationisches (Beispiel III) Monomer in eine polymere Formulierung einbauen kann, welches in der Lage ist, einen Polyelektrolyt- Komplex mit einem Polyion entgegengesetzter Ladung zu bilden.

Tabelle III

Claims

1. Verwendung einer Lösung aus einem ionischen Polymer in Wasser, worin das Polymer in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.% der Lösung enthalten ist, die Lösung steril ist und einen physiologisch annehmbaren pH-Wert aufweist, zur Behandlung von Kontaktlinsenoberflächen aus einem Polymermaterial mit ionischen Gruppen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ionische Polymer ein kationisches Polymer ist.

3. Verwendung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial für die Kontaktlinse aus einem Monomeren der Formel worin R₁ = H, CH₃, CH₂COOH, CH₂COOCH₃ oder CH₂COOC₆H₅ bedeutet und R₂ bedeutet und a eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, b und c ganze Zahlen zwischen 0 und 2 sind, d eine ganze Zahl zwischen 0 und 1 ist, A eine Gruppe ausgewählt aus Methyl und Phenyl ist, B eine Gruppe ausgewählt aus Methyl und Phenyl ist, C und D keine Gruppen (zyklische Ringe von c zu d) oder Methyl- oder Phenylgruppen bedeuten, hergestellt worden ist, und auf der Kontaktlinsenoberfläche ionische Gruppen erzeugt wurden.