DE3889657T2

DE3889657T2 - Oberflächlich modifizierte linse und verfahren.

Info

Publication number: DE3889657T2
Application number: DE3889657T
Authority: DE
Inventors: Amitava Gupta
Original assignee: Ioptex Research Inc
Current assignee: AMO Puerto Rico Inc
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2008-11-02
Also published as: CA1318754C; ATE105843T1; EP0348462A1; DE3889657D1; JPH02502134A; WO1989004330A1; EP0348462A4; EP0348462B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei künstlichen optischen Linsen, wie etwa Kontaktlinsen, intraokuläre Linsen und Hornhautimplantate, und genauer auf solche optischen Linsen mit einer äußersten Oberfläche, die in der molekularen Struktur modifiziert ist, um medizinisch erwünschte Linsenoberflächeneigenschaften zu liefern, wie etwa eine verbesserte biologische Inertheit, Schmutzfestigkeit, Blendverminderung, Absorption ultravioletten Lichts und ausgewählte zytotoxische und bakterizide Eigenschaften.
Auf dem Gebiet der künstlichen optischen Linsen besteht ein anerkanntes Bedürfnis nach Linsen mit Oberflächen, die durch Eigenschaften einer biologischen Inertheit gekennzeichnet sind. Außerdem ist es erwünscht, daß derartige Oberflächen schmutzfest, blendfrei, zum Absorbieren ultravioletten Lichts befähigt sind und zytotoxische und bakterizide Eigenschaften besitzen.
Dementsprechend ist in meinem kürzlich erteilten Patent 4 655 770 der Vereinigten Staaten der angegebene Hauptgegenstand, ein verbessertes biologisches Implantatmaterial insbesondere zur Verwendung als intraokuläre Linse zur Verfügung zu stellen, bei welcher das Material zum wesentlichen Verringern oder Ausschalten entzündlicher Reaktionen mit dem umgebenden Gewebe oder Zellen ausgelegt ist.
Genauer lege ich in meinem früheren Patent ein Verfahren zum Passivieren oder Modifizieren der Oberfläche eines durchsichtigen, eine intraokuläre Linse bildenden Polymermaterials durch chemisches Binden einer Schicht aus einem verhältnismäßig inerten Fluorkohlenstoff an die äußere Oberfläche des Polymermaterials im einzelnen dar. Vorzugsweise ist das Polymermaterial Polymethylmethacrylat (PMMA). Bei dem Bindungsverfahren wird das PMMA zuerst mit einem Oxidationsmittel unter Erzeugen einer hohen Hydroxylgruppenkonzentration an der Oberfläche des PMMA behandelt. Die Hydroxylgruppen binden den Fluorkohlenstoff an das PMMA und schaffen dadurch die gewünschte inerte Oberfläche, welche entzündliche Reaktionen mit umgebenden Gewebe oder Zellen verringert oder ausschaltet.
Das Patent Nr. US-A-4 761 436 der Vereinigten Staaten offenbart ein Kontaktlinsensubstrat, welches ein Polymer auf Triorganovinylsilangrundlage umfaßt.
Das Patent Nr. US-A-4 734 475 der Vereinigten Staaten offenbart eine Kontaktlinse, die aus einem hydrophoben Additionspolymer hergestellt ist, das Oxiran-substituierte Einheiten in dessen Grundgerüst enthält. Die äußere Oberfläche der Linse enthält Oxiraneinheiten, die mit einem wasserlöslichen Amin, Alkohol, Thiol, Harnstoff oder Thioharnstoff oder einem Sulfit, Bisulfit oder Thiosulfat in einer Menge substituiert sind, die zum Erhöhen des Kontaktwinkels um wenigstens 5% ausreicht.
Das Patent Nr. US-A-4 687 816 der Vereinigten Staaten offenbart ein Verfahren zur Behandlung einer Linse, die durch Veresterung der Hydroxylgruppen einer Acrylesterlinse unter Verwendung eines organischen Säureanhydrids bewirkt wird.
Das Patent Nr. US-A-4 616 045 der Vereinigten Staaten offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktlinsenmaterials und unter Verwenden dieses Materials hergestellte Linsen. Das Linsenmaterial wird durch Copolymerisieren eines Gemischs hergestellt, welches einen Styrolbestandteil, einen Vinylalkoholesterbestandteil, einen Polyethylenglykolmonoesterbestandteil und ein substituiertes Polysiloxan oder einen substituierten Silanbestandteil umfaßt.
Das Patent Nr. US-A-4 550 139 der Vereinigten Staaten offenbart eine Linse, die aus einem Gemisch eines Polyacrylatharzes und eines Siloxan-Styrol-Copolymers hergestellt ist.
Das Patent Nr. US-A-4 419 505 der Vereinigten Staaten offenbart einer Copolymerzusammensetzung zur Verwendung beim Herstellen von Kontaktlinsen. Die Zusammensetzung umfaßt ein Hydroxyestersilan, ein Alkyl-Alkoxysilan und einen Alkanolester von Acrylmethacrylsäure.
Das Patent Nr. US-A-4 332 922 der Vereinigten Staaten offenbart ein Verfahren, um Silikonkautschuk-Kontaktlinsen durch zuerst Umsetzen des Silikonkautschuks mit einem oligomeren, SiH- Gruppen enthaltenden Siloxan und anschließend Unterziehen des sich daraus ergebenden äquilibrierten Silikonkautschuks entweder einer Reaktion mit einer wäßrigen Base oder einer Silanadditionsreaktion mit C-C-Doppelbindungen enthaltenden Verbindungen hydrophil zu machen. Unter den für die Silanadditionsreaktion geeigneten Verbindungen sind Methacrylsäureglycidylester, Acrylsäurealkylester und Methacrylsäurealkylester. Die Verwendung dieser Verbindungen erfordert einen dritten Schritt, eine Veresterungsumwandlung, um die Kontaktlinsen hydrophil zu machen.
Das Patent Nr. US-A-4 312 725 der Vereinigten Staaten offenbart eine Kontaktlinse, die durch Polymerisation von Monomeren gebildet sind, welche wenigstens ein Alkylstyrolmonomer mit wenigstens einer C&sub1;- oder höheren Alkylgruppe am aromatischen Ring umfassen und deren Oberfläche durch chemische Behandlung mit ultraviolettem Licht modifiziert ist, um deren Benetzungswinkel zu erniedrigen.
Das Patent Nr. US-A-4 260 725 der Vereinigten Staaten offenbart eine Kontaktlinse, die ein Polysiloxan umfaßt, welches an den α,ω-Enden über zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppen an polymerisierbar aktivierte, ungesättigte Gruppen gebunden ist und welches hydrophile Seitenketten enthält.
Die Patente Nr. US-A-3 957 740 und US-A-3 927 206 der Vereinigten Staaten offenbaren Copolymere, die Acryl- oder Methacrylsäure und ein Methacrylat oder Methylacrylat umfassen, welche durch den Zusatz cyclischer Imine neutralisiert sind. Die offenbarten Copolymere sind bei der Bildung von Kontaktlinsen brauchbar.
Das Patent Nr. US-A-3 949 021 der Vereinigten Staaten offenbart eine Kontaktlinse, die aus einem Polymer eines vernetzten, polymerisierten N-Vinylpyrrolidons in Anwesenheit einer wasserunlöslichen, in dem Vinylmonomer gelösten, linearen Polymers hergestellt wurde.
Das Patent Nr. US-A-3 029 228 der Vereinigten Staaten offenbart ein Verfahren zur Hydrolyse teilchenförmigen Methylmethacrylats und anderer Methacrylate mittels Alkalien wie etwa Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxiden. Die Hydrolyse wird in einem Medium durchgeführt, das ein organisches Lösungsmittel enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Isopropanol und Gemischen von Isopropanol und Ethylenglykol besteht.
Das Patent Nr. US-A-4 500 695 der Vereinigten Staaten offenbart eine Zusammensetzung, die zur Herstellung von Kontaktlinsen geeignet ist, welche im wesentlichen aus einem Copolymer aus Vinylsiloxan und Vinylacetat besteht.
Das Patent Nr. US-A-4 487 905 der Vereinigten Staaten offenbart eine gehärtete Polysiloxanzusammensetzung, die im wesentlichen aus einer acrylatfunktionellen Polysiloxanzusammensetzung besteht, welche acrylatfunktionelle Siloxaneinheiten, ein siliziumorganisches Vernetzungsmittel und einen Katalysator enthält.
Die europäische Patentanmeldung Nr. EP-0 192 831 offenbart ein Verfahren zum Modifizieren einer Oberfläche einer weichen Kontaktlinse mittels eines Diazoalkans, Dimethylformamiddialkylketals oder des Reaktionsprodukts eines Alkylendiisocyanats und Polyethylenglykolmonomethylether. Die europäische Patentanmeldung Nr. EP-0 068 800 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der Oberfläche eines Acrylat- oder Methacrylatpolymers durch Behandeln mit heißem Wasser, heißer, wäßriger Alkalilösung oder heißer, wäßriger Säurelösung, offenbart aber nicht das weitere Überziehen der Oberfläche.
Kürzlich habe ich eine oberflächenaktivierende Hydrolysereaktion entdeckt, die, wenn sie auf ein Acrylpolymer angewandt wird, hohe Konzentrationen sowohl durch die Hydrolysereaktion gebildeter, mit Perfluorgruppen reaktionsfähiger Carboxylgruppen als auch verschiedener anderer chemischer Gruppen bildet, die nicht mit Hydroxylgruppen reaktionsfähig sind, aber im Zusammenhang mit optischen Linsen besonders erwünschte chemische Eigenschaften besitzen. Insbesondere, wenn mein Oberflächenmodifizierungsverfahren auf optische Linsenkörper aus Acrylpolymeren angewandt wird, liefert es einen in der moleklaren Struktur modifizierten Linsenkörper, unter Besitzen der gewünschten Eigenschaften einer verbesserten biologischen Inertheit, Schmutzfestigkeit und Blendverringerung oder einer Absorption ultravioletten Lichts oder zytotoxischer oder antibakterieller Eigenschaften.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Allgemein ausgedrückt ist in meiner Erfindung ein Linsenkörper aus einem Acrylpolymer durch eine äußerste Oberfläche gekennzeichnet, die zum Besitzen einer gewünschten Eigenschaft, wie etwa biologische Inertheit, niedrige Blendung, Schmutzfestigkeit, UV-Absorption und zytotoxische und antibakterielle Eigenschaften, in der molekularen Struktur modifiziert ist. Die modifizierte Oberfläche schließt eine ausgewählte chemische Gruppe mit der gewünschten Eigenschaft ein, welche durch Silangruppen an reaktionsfähige Carboxylgruppen an Polymerketten des Acrylpolymers an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers gebunden ist. Eine derartige Modifikation wird durch Umsetzen eines Reagenzes, das die ausgewählte chemische Gruppe enthält, mit reaktionsfähigen Carboxylgruppen an Polymerketten an der äußersten Oberfläche des Acrylpolymers unter Binden der ausgewählten chemischen Gruppe an die und Modifizieren der molekularen Struktur der Linsenoberfläche bewerkstelligt. Üblicherweise werden die reaktionsfähigen Carboxylgruppen durch einen Aktivierungsschritt gebildet, wobei eine die Oberfläche aktivierende Hydrolysereaktion an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers aus Acrylpolymer unter Erzeugen einer hohen Konzentration aktiver Carboxylgruppen an Polymerketten an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers auftritt. Der Aktivierungsschritt wird von einem Oberflächenmodifizierungschritt gefolgt, wobei die aktivierte, äußerste Oberfläche des Linsenkörpers mit einem Reagenz, das die ausgewählte chemische Gruppe enthält, mit der gewünschten Linsenoberflächeneigenschaft umgesetzt wird. In der Praxis besitzen einige Acrylpolymere von Natur aus eine hohe Konzentration von Carboxylgruppen an ihrer äußersten Oberfläche. Bei derartigen Acrylpolymeren kann mein Oberflächenmodifizierungsverfahren nur den Reaktionsschritt der Oberflächenmodifizierung umfassen oder kann, falls es gewünscht wird, die natürlich auftretende Konzentration der Carboxylgruppen zu verstärken, sowohl den Aktivierungs- als auch den Modifizierungsschritt einschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein Ablaufdiagramm in Blockform, welches die Anwendungsgebiete des Verfahrens meiner Erfindung auf Acrylmaterialien verschiedener Typen und die den äußeren Oberflächen von optischen Linsen aus derartigen Acrylmaterialien verliehenen, gewünschten Eigenschaften darstellt.
Figur 2a ist ein Ablaufdiagramm in Blockform des Oberflächenaktivierungsschritts in dem Verfahren meiner Erfindung.
Figur 2b stellt eine chemische Reaktion gemäß dem Aktivierungsschritt von Figur 2a dar.
Figur 3a ist ein Ablaufdiagramm in Blockform eines Oberflächenaktivierungsschritts in dem Verfahren meiner Erfindung zum Herstellen einer äußersten Oberfläche auf einem Linsenkörper aus Acrylpolymer mit den Eigenschaften der biologischen Inertheit, niedrigen Blendung und Schmutzfestigkeit.
Figur 3b stellt chemische Reaktionen gemäß dem oberflächenmodifizierenden Schritt von Figur 3a dar, wobei die letzte Reaktion eine diagrammartige Veranschaulichung der auf dem Linsenkörper gebildeten Oberfläche darstellt.
Figur 4 stellt eine chemische Reaktion eines Silanreagenzes und einer Perfluoralkylcarbonsäure gemäß Figur 3a dar, welche drei dadurch gebildete Reaktionsprodukte veranschaulicht, wovon jedes in der oberflächenmodifizierenden Reaktion eingesetzt wird.
Figur 5 ist ein Ablaufdiagramm in Blockform eines oberflächenmodifizierenden Schritts in dem Verfahren meiner Erfindung zum Herstellen einer äußersten Oberfläche auf einem Linsenkörper aus Acrylmaterial mit der Eigenschaft einer Zytotoxizität.
Figur 5b stellt eine chemische Reaktion gemäß dem oberflächenmodifizierenden Schritt von Figur 5a dar.
Figur 5c ist eine diagrammartige Darstellung der chemischen Reaktion von 5b, welche das Binden der ausgewählten chemischen Gruppe Penicillin-N an die äußerste Oberfläche eines optischen Linsenkörpers veranschaulicht.
Figur 5d stellt die chemische Formel von Polymyxin-B dar, das bei der Reaktion von 5b anstelle von Penicillin-N verwendet werden kann, wenn es gewünscht wird, eine Linsenoberfläche mit antibakteriellen Eigenschaften herzustellen.
Figur 6a ist ein Ablaufdiagramm in Blockform eines oberflächenmodifizierenden Schritts in dem Verfahren meiner Erfindung zum Herstellen einer äußersten Oberfläche auf einem Linsenkörper aus Acrylmaterial mit der Eigenschaft des Absorbierens von ultraviolettem Licht.
Figur 6b stellt die chemische Reaktion gemäß dem oberflächenmodifizierenden Schritt von Figur 6a dar.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung stellen wir eine optische Linse bereit, umfassend:
einen Linsenkörper aus einem Acrylpolymer und eine äußerste Oberfläche des Linsenkörpers mit Carboxylgruppen an Polymerketten des Acrylpolymers, bei welchem die Oberfläche durch Binden einer chemischen Gruppe, die aus einer Perfluoralkylgruppe, einer Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12 ist, einer Siloxylgruppe, Cyclohexyl, einem UV-Absorber oder einem zytotoxischen Polypeptid ausgewählt ist, an die Carboxylgruppen modifiziert worden ist, wobei die chemische Gruppe durch einen Silylester an die Oberfläche des Linsenkörpers gebunden ist.
Die Modifizierung der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers wird durch Umsetzen eines Reagenzes, das die ausgewählte chemische Gruppe enthält, mit reaktionsfähigen Carboxylgruppen an Polymerketten an der äußersten Oberfläche des Acrylpolymers unter Binden der ausgewählten chemischen Gruppe an und Modifizieren der molekularen Struktur der Oberfläche des Linsenkörpers bewerkstelligt. Üblicherweise werden die reaktionsfähigen Carboxylgruppen durch einen Aktivierungsschritt gebildet, wobei eine die Oberfläche aktivierende Hydrolysereaktion an der äußersten Oberfläche des Acrylpolymers unter Erzeugen einer hohen Konzentration reaktionsfähiger Carboxylgruppen an Polymerketten an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers auftritt. Der Aktivierungsschritt wird von einem oberflächenmodifizierenden Schritt gefolgt, wobei die aktivierte äußerste Oberfläche des Linsenkörpers mit einem Reagenz, das die ausgewählte chemische Gruppe enthält, umgesetzt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Modifizieren der äußersten Oberfläche eines optischen Linsenkörpers aus Acrylpolymer bereit, um ausgewählte und gewünschte Oberflächeneigenschaften zu besitzen, umfassend:
(1) das Aktivieren der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers durch eine die Oberfläche aktivierende Hydrolysereaktion unter Erzeugen einer hohen Konzentration von Carboxylgruppen an den Polymerketten des Acrylpolymers an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers und
(2) das Modifizieren der aktivierten, äußersten Oberfläche des Linsenkörpers durch Reagierenlassen eines Reagenzes, das eine chemische Gruppe einschließt, die aus einer Perfluoralkylgruppe, einer Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12, einer Siloxylgruppe, Cyclohexyl, einem UV-Absorber oder einem zytotoxischen Polypeptid ausgewählt ist, mit den Carboxylgruppen unter Binden der chemischen Gruppe an die und Modifizieren der molekularen Struktur der Oberfläche des Linsenkörpers, wobei die chemische Gruppe durch einen Silylester an die Oberfläche des Linsenkörpers gebunden wird.
Figur 1 stellt in Blockform das Anwendungsgebiet des Verfahrens meiner Erfindung auf Acrylmaterialien verschiedener Typen und die der äußersten Oberfläche von optischen Linsen aus derartigen Acrylmaterialien verliehenen gewünschten Eigenschaften dar. Genauer ist das Oberflächenmodifizierungsverfahren meiner Erfindung auf jedes Acrylpolymer oder Copolymer anwendbar, außer denjenigen, welche aus einer Acryl- oder Methacrylsäure in Konzentrationen über 50% bestehen. Wie in Figur 1 dargestellt, schließen die Acrylpolymere, auf welche mein Aktivierungsverfahren anwendbar ist, (1) thermoplastische Materialien, die bei 50ºC und darunter glasartig sind, einschließlich Polymethylmethacrylat (PMMA), Polysulfone und Polycarbonate, (2) wärmehärtbare Materialien, wie etwa Hydrogele, vernetzte Hartacrylmaterialien und Epoxide, die bei 50ºC und darunter glasartig sind, und (3) wärmehärtbare Materialien ein, die bei 50ºC und darüber elastomer sind, wie etwa Weichacrylmaterialien, Polyacrylamide, Polyacrylsäuren und Cellulose.
Bei jedem Typ Acrylpolymer erzeugt der Oberflächenaktivierungsschritt eine äußerste Oberfläche auf dem Linsenkörper mit einer hohen Konzentration reaktionsfähiger Carboxylgruppen. Wie zuvor angegeben umfaßt der Oberflächenaktivierungsschritt wie in den Figuren 2a und 2b dargestellt eine die Oberfläche aktivierende Hydrolysereaktion. Wie dort veranschaulicht, wird der Linsenkörper aus Acrylpolymer in ein oberflächenaktivierendes Reagenz eingetaucht, um die äußerste Oberfläche des Acrylpolymers der Hydrolyse zu und der Bildung einer hohen Konzentration reaktionsfähiger Carboxylgruppen an Polymerketten an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers zu unterziehen. Auf das Tauchverfahren folgend wird der Linsenkörpers aus dem Reagenz entnommen, gewaschen und in einem Ofen mehrere Stunden erhitzt. Bei der in Figur 2b dargestellten chemischen Reaktion wird das Acrylpolymer mit einem Tetraalkylammoniumhydroxid bei Raumtemperatur etwa 60 Minuten umgesetzt. Vorzugsweise umfaßt das Reagenz eine hochkonzentrierte (z.B. 35%) wäßrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung. Der Linsenkörper wird in ein derartiges Reagenz etwa 60 Minuten bei 50ºC eingetaucht. Nach dem Eintauchen wird die Linse der Lösung entnommen, mit entionisiertem oder destilliertem Wasser gewaschen und anschließend 4 Stunden bei etwa 60ºC in einem Konvektionsofen mit Umluft erhitzt und getrocknet. Wie in Figur 2b dargestellt hydrolysiert das Eintauchverfahren die Estergruppen auf der Oberfläche des Acrylpolymers und bildet ein Ammoniumsalz. Der Erhitzungs- und Trokkenvorgang treibt Ammoniak aus und hinterläßt die Oberfläche mit einer hohen Konzentration an freier und reaktionsfähiger Carbonsäure (Carboxylgruppen). In einem derartigen Aktivierungsschritt werden Carboxylgruppen an den Polymerketten an der Oberfläche des Acrylpolymers gebildet ohne eine Kettenspaltung hervorzurufen oder das Eindringen des Aktivierungsreagenzes in das Innere des Acrylpolymers zu gestatten. Dies folgt aus der Aktivierungsreaktion, welche unter milden Bedingungen und über einen kurzen Zeitraum ausgeführt wird.
Wie in dem Diagramm von Figur 1 ebenfalls dargestellt ist, besitzen einige Acrylpolymere von Natur aus eine hohe Carboxylgruppenkonzentration auf ihrer Oberfläche. Derartige Polymere sind in jedem der drei Typen Acrylpolymere eingeschlossen, auf welche sich die Oberflächenmodifikation meiner Erfindung richtet. Bei derartigen Polymeren kann die Carboxylgruppenkonzentration von Natur aus genügen, um direkt mit dem oberflächenmodifizierenden Schritt des Verfahrens meiner Erfindung fortzufahren. Es kann jedoch erwünscht sein, die Carboxylgruppenkonzentration weiter zu erhöhen. In diesem Fall wird der oberflächenaktivierende Schritt wie in Figur 1 dargestellt angewandt, um ein Polymer mit einer noch höheren Carboxylgruppenkonzentration auf der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers aus Acrylpolymer zu erzeugen.
Wenn eine Oberflächenaktivierung entweder durch die Hydrolysereaktion oder durch Verwendung eines Polymers mit einer von Natur aus auftretenden hohen Carboxylgruppenkonzentration auf seiner äußersten Oberfläche erzielt worden ist, ist der Linsenkörper für den oberflächenmodifizierenden Schritt meiner Erfindung bereit. Allgemein ausgedrückt, wird der oberflächenmodifizierende Schritt durch Umsetzen eines Reagenzes, das die ausgewählte chemische Gruppe enthält, mit den reaktionsfähigen Carboxylgruppen an den Polymerketten der äußersten Oberfläche des Acrylpolymers unter Binden der ausgewählten chemischen Gruppe an und Modifizieren der molekularen Struktur der Linsenoberfläche bewerkstelligt. Üblicherweise wird bei dem oberflächenaktivierenden Schritt die zum Enthalten einer hohen Carboxylgruppenkonzentration aktivierte Acrylmaterialoberfläche mit einem Silanreagenz zum Vervollständigen des Oberflächenmodifizierungsvorgangs umgesetzt. Ein typisches Reagenz für den oberflächenmodifizierenden Schritt umfaßt ein Molekül, das eine reaktionsfähige Silangruppe und eine Gruppe enthält, deren Anwesenheit auf der Oberfläche des Acrylmaterials gewünscht wird. Somit kann das typische Reagenz eine Formel R&sub1;-X-R&sub2; besitzen, worin R&sub1; eine Silangruppe ist, R&sub2; eine Gruppe ist, deren Anwesenheit auf der Oberfläche gewünscht wird, und X eine Verbindungsgruppe ist, die benötigt werden kann oder nicht. Silane sind vielseitige Reagenzien, da sie unter Einbauen vieler verschiedener Gruppen R&sub2; derivatisiert werden können. Silanendgruppen und verschiedene Gruppen R&sub2; tragende Reagenzien können leicht aus einem im Handel erhältlichen Silan (R&sub1;A) und geeigneten, Gruppen R&sub2; tragenden Reagenzien (R&sub2;B) synthetisiert werden. Es ist jedoch anzumerken, daß Silanreagenzien mit Carboxylgruppen nicht wirkungsvoll reagieren, solange sie nicht unmittelbar vor Gebrauch mit Wasser unter Überführen der Alkoxysilangruppen in ein Silanol umgesetzt werden. Auf diese Weise wird das oberflächenmodifizierende Reagenz bis unmittelbar vor Gebrauch als Alkoxyderivat erhalten. Anschließend sind die durch die Wasseranlagerung gebildeten Silanolgruppen gegenüber der Oberfläche (COOH-Gruppen) und miteinander reaktionsfähig. Insbesondere reagieren die Silanolgruppen mit Carboxylgruppen auf der aktivierten Oberfläche des Acrylmaterials unter Bilden von Silylestern.
Tabelle 1 nachstehend führt verschiedene Silanreagenzien R&sub1;A, geeignete Gruppen R&sub2; tragende Reagenzien (R&sub2;B) und die mit den äußersten Oberflächen verbundenen Oberflächendicken und -eigenschaften optischer Linsen aus Acrylpolymer auf, welche durch den oberflächenmodifizierenden Schritt gebildet wurden, der derartige Reagenzien R&sub1;A und R&sub2;B umfaßt. TABELLE 1 Oberflächendicke Eigenschaften Trialkoxyaminosilane Perfluoralkylreagenzien biologische Inertheit, hoher Kontaktwinkel mit Wasser niedrige Blendung oder Reflexion, biologische Inertheit, Antiverschmutzungseigenschaften Trialkoxysilane, Chlorsilane Trialkoxyacryloxysilane zytotoxische Polypeptide Benzophenon Benzotriazol Cytotoxin, antibakterielles Mittel Absorbieren von UV (≤ 430 nm)
Für die Reagenzien R&sub1;A kann das Trialkoxyaminosilanreagenz durch die Formel
(OMe)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;NH(CH&sub2;)&sub3;NH&sub2;
dargestellt werden, das Trialkoxysilanreagenz kann durch die Formel
(OMe)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;NH&sub2;
dargestellt werden, das Chlorsilanreagenz kann durch die Formel
ClSi(CH&sub3;)&sub2;(CH&sub2;)&sub2;CH&sub2;C&sub6;H&sub5;
dargestellt werden und kann von Union Carbide erhältliches Z6076 sein, und das Trialkoxyacryloxysilanreagenz kann durch die Formel
CH&sub2;=C(CH&sub3;)COO(CH&sub2;)&sub3;Si(OCH&sub3;)&sub3;
dargestellt werden.
Für das Reagenz R&sub2;B können die Perfluoralkylderivate durch die Formel
COOH(CF&sub2;)xCF&sub3; worin x = 2-12
dargestellt werden, die zytotoxischen Polypeptide können durch die Formel
dargestelltes Penicillin-N oder in Figur 4 veranschaulichtes Polymyxin-B sein und wo das Benzophenon ein 2-Hydroxy-4-(ethoxyacryloxy)derivat ist und Benzotriazol ein 2-Hydroxy-5-ethoxyacryloxyderivat ist, werden sie allgemein durch die Formeln BENZOPHENON BENZOTRIAZOL
dargestellt.
Wie in Figur 1 und Tabelle 1 dargestellt, führt der oberflächenmodifizierende Schritt zu einem Linsenkörper mit einer biologischen Inertheit wenn die ausgewählte chemische Gruppe eine verhältnismäßig dünne Schicht ist, und besitzt die Eigenschaften der biologischen Inertheit, der verminderten Blendung und der Schmutzfestigkeit, wenn die Oberflächenschicht verhältnismäßig dick ist. In derartigen Fällen kann die ausgewählte chemische Gruppe ein Fluorkohlenwasserstoff sein, wie etwa ein Perfluorderivat, das durch die vorangehende Formel COOH(CF&sub2;)xCF&sub3; definiert ist. Wahlweise kann die ausgewählte chemische Gruppe eine Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12, eine Siloxangruppe (SiOR)&sub3; sein und R ist eine Methyl-, Ethyl- oder Alkyl- (CH&sub2;)xCH&sub3;-Gruppe, worin x = 1 bis 8, oder worin die äusgewählte chemische Gruppe eine Cyclohexylgruppe C&sub6;H&sub1;&sub1; ist.
Es wird auch ein Verfahren zum Modifizieren der äußersten Oberfläche einer optischen Linse aus Acrylpolymer bereitgestellt, um ausgewählte und gewünschte Oberflächeneigenschaften zu besitzen, umfassend:
das Umsetzen eines Reagenzes, das eine chemische Gruppe einschließt, die aus einer Perfluoralkylgruppe, einer Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12, einer Siloxylgruppe, Cyclohexyl, einem UV-Absorber oder einem zytotoxischen Polypeptid ausgewählt ist, mit Carboxylgruppen an Polymerketten einer äußersten Oberfläche des Acrylpolymers unter Binden der chemischen Gruppe an die und Modifizieren der molekularen Struktur der Oberfläche des Linsenkörpers, wobei das Reagenz weiter eine reaktionsfähige Silangruppe zum Binden der chemischen Gruppe durch einen Silylester an die Oberfläche des Linsenkörpers einschließt.
Die Figuren 3a und 3b stellen die chemische Reaktion für den oberflächenmodifizierenden Schritt dar, wenn die ausgewählte chemische Gruppe eine Perfluorgruppe ist. Reagenzien für die Alkyl-, Siloxyl- und Cyclohexylgruppen sind in der Technik gut bekannt und können auf die durch das Ablaufdiagramm von Figur 3a veranschaulichte Weise unter Erzeugen der modifizierten Oberfläche der Acrylpolymerlinse wie nachstehend beschrieben mit den mit der Perfluorgruppe verbundenen Eigenschaften der biologischen Inertheit, der Blendverringerung und der Schmutzfestigkeit verwendet werden. Genauer und durch Beispiele kann ein mit der Perfluorgruppe besonders nützliches oberflächenmodifizierendes Reagenz durch Reaktion von n-Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan, das im Handel von Dow Corning Corporation als Z-6020 erhältlich ist, mit Perfluordecansäure in wasserfreiem Methanol unter Rückfluß in einer Stickstoffgasatmosphäre während 24 Stunden hergestellt werden. Die Konzentration von Z- 6020 sollte in dem Bereich von 5 x 10&supmin;² Mol je Liter bis 1 x 10&supmin;&sup4; Mol je Liter und vorzugsweise 1 x 10&supmin;³ Mol je Liter liegen. Eine derartige Konzentration liefert eine oberflächenmodifizierte Schicht einer Dicke von 50 bis 100 Ångström (50 bis 100 10&supmin;¹&sup0; m). Für dickere Schichten werden höhere Konzentratioen benötigt. Die molare Konzentration der Perfluordecansäure kann entweder der von Z-6020 gleich sein oder kann ein ganzzahliges Vielfaches davon sein. Vorzugsweise ist sie die gleiche wie Z- 6020.
Wie in Figur 4 veranschaulicht kann das Reaktionsprodukt ein Amid sein. Tatsächlich sind drei verschiedene Bindungsweisen zwischen den beiden Reagenzien möglich, ein Amid, ein Siloxan und ein sekundäres Amid. Jede trägt zur biologischen Inertheit der Oberfläche bei und jede ist an der Oberflächenmodifizierungsreaktion beteiligt. Wenn die Reaktion vollständig ist, kann das Reaktionsprodukt gekühlt, in einen Kolben überführt und bis zu 24 Stunden in einer verschlossenen Flasche aufbewahrt werden.
Zu jedem Zeitpunkt vor der Verwendung des Reagenzes beim Eintauchen des oberflächenaktivierten Linsenkörpers wie in Figur 3a dargestellt, kann die Wirksamkeit der Lösung mittels einer Glastestplatte getestet werden. Bei einem solchen Verfahren ist der erste Schritt das Herstellen einer Anzahl von Glassobjektträgern durch ihr Eintauchen in eine 20 gew.-%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung während 10 Minuten und anschließend ihr gründliches Spülen mit destilliertem oder entionisiertem Wasser. Der zweite Schritt ist, ein Ende eines Glasobjektträgers oder mehrerer mindestens 30 Sekunden in das oberflächenmodifizierende Reagenz einzutauchen. Der dritte Schritt ist, den behandelten Glasobjektträger in Methanol zu waschen und 10 Minuten in einem Ofen zu trocknen. Schließlich wird der Kontaktwinkel auf dem behandelten Teil des Glasobjektträgers mit einem Wassertropfen in einem Goniometer gemessen. Die Lösung ist gut und zur Verwendung geeignet, wenn der Kontaktwinkel 78º überschreitet.
Nach Vervollständigung der Reaktion des Silanreagenzes mit der Perfluordecansäure oder nachdem die Wirksamkeit der sich daraus ergebenden Lösung bestimmt worden ist, kann der oberflächenaktivierte Linsenkörper in eine Teflonhaltevorrichtung verbracht und in das oberflächenmodifizierende Reagenz eingetaucht werden. Wie in Figur 3a veranschaulicht und zu den zuvor beschriebenen Zwecken wird der Lösung entionisiertes Wasser in einer Konzentration von 1 Vol.-% des oberflächenmodifizierenden Reagenzes zugesetzt. Der Linsenkörper wird in das oberflächenmodifizierende Reagenz 16 Stunden unter Rückfluß eingetaucht. Der Linsenkörper wird anschließend aus dem oberflächenmodifizierenden Reagenz herausgezogen, mehrmals in trockenem, wasserfreiem Methanol ungefähr 30 Sekunden je Waschvorgang gewaschen und anschließend in einem Ofen etwa 4 Stunden bei 60ºC getrocknet. In der Praxis wurden die Ergebnisse eines derartigen Verfahrens durch Messung des Kontaktwinkels auf einem Goniometer unter Verwenden von 0,1 ml-Tropfen entionisierten Wassers getestet. An einer Anzahl von 30 intraokulären, aus PMMA hergestellten Linsen gemessene Kontaktwinkel reichten von 98 bis 106º, mit einem Mittel von 100º.
Wie zuvor angegeben besitzt die oberflächenmodifizierte Schicht, die durch die Reaktionsverfahren der Figuren 3a und 3b hergestellt wurde, für die vorstehend bezeichneten Konzentrationsbereiche eine Dicke zwischen 50 und 100 Ångström (50 bis 100 10&supmin;¹&sup0; m). In vielen Fällen und insbesondere in den Fällen ausgewählter, eine biologische Inertheit erzeugender chemischer Gruppen, hängen die von der modifizierten Oberfläche gezeigten Eigenschaften von der Dicke der modifizierten Schicht ab. Die Dicke der von einem Silanreagenz entwickelten oberflächenmodifizierten Schicht wird durch Einstellen der Konzentrationen des oberflächenmodifizierenden Reagenzes und des Zeitraums der Eintauchreaktion ab. Da das Silanreagenz mehrfache (3) Silangruppen je Molekül Reagenz besitzt, bleiben zwei Silanolgruppen an jedem Reagenzmolekül nach seiner Reaktion mit den reaktionsfähigen Carboxylgruppen an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers übrig. Das verankerte Silanmolekül kann mit einem freien Silanmolekül in Lösung unter Bilden einer Siloxanbindung reagieren. Das freie Silanmolekül wird auf diese Weise an einem ersten gebundenen Silanmolekül verankert und dient zum Aufbauen vielfacher Schichten aus Silanderivaten, von denen jede wie in Figur 3b gezeigt eine Perfluornonylgruppe trägt. Die Reaktion des gebundenen Silanmoleküls mit freien Silanmolekülen in Lösung konkurriert bei seiner Reaktion mit einem gebundenen Nachbar, somit wird ein wesentlicher Aufbau der modifizierten Schicht nur bei hohen Konzentrationen an freiem Silanreagenz in Lösung erreicht. Wenn die freien Silane erschöpft sind, reagieren die gebundenen Silane mit einander und brauchen alle Silanolgruppen unter Bilden von Siloxanbindungen auf. Diese Reaktion kann erhöhte Temperaturen (60ºC) und beträchtliche Zeit (4 Stunden) benötigen. Die Siloxanbindungen dienen zum Vernetzen der oberflächenmodifizierten Schicht, Erhöhen ihrer Dichte, Vermindern ihrer Hydrophilie und Erhöhen ihrer Härte. Auf diese Weise erzeugen die durchgeführten oberflächenmodifizierenden Reaktionen, welche unter Verwenden hoher Konzentrationen freier Silane durchgeführt wurden, außer an ihren obersten Schichten eine dicke Oberflächenmodifizierungsschicht, die nicht vernetzt, weich und hydrophil ist, wohingegen die Verwendung verdünnter Lösungen des oberflächenmodifizierenden Reagenzes eine dünne, vernetzte, harte Schicht erzeugen.
Es ist gefunden worden, daß zum Herstellen einer Oberflächenmodifizierung, welche durch biologische Inertheit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschmutzen gekennzeichnet ist, die Dicke der Oberflächenmodifizierungsschicht vorzugsweise in einem Bereich von 2000 bis 6000 Ångström (2000 bis 6000 10&supmin;¹&sup0; m) liegen sollte. Es ist gefunden worden, daß in diesem Dickenbereich eine wesentliche Blendverringerung auftritt. Insbesondere ist es bekannt, daß der Brechungsindex eines Acrylmaterials mit langen Ketten von Perfluoralkylsubstituenten niedriger ist, als der von Acrylmaterialien wie etwa PMMA. Falls somit die oberflächenmodifizierte Schicht bis zu einer von 2000 bis 6000 Ångström (2000 bis 6000 10&supmin;¹&sup0; m) reichenden Dicke aufgebaut ist, verringert der niedrigere Brechungsindex der Oberfläche das Reflexionsvermögen der Oberfläche. Das Oberflächenreflexionsvermögen erreicht ein Minimum und beträgt nicht mehr als 0,5%, wenn der Brechungsindex der Oberflächenschicht das geometrische Mittel des Brechungsindex des den Linsenkörper bildenden Acrylpolymers und desjenigen des umgebenden Mediums ist. Da der Brechungsindex des Acrylpolymers wie etwa PMMA 1,493 ist und derjenige des Augenmediums, in welches die optische Linse verbracht wird, etwa 1,36 beträgt, ist der gewünschte Brechungsindex der Oberflächenschicht 1,423. Der Brechungsindex kann durch Binden von Perfluoralkanketten mit einem von 1,40 bis 1,42 reichenden Brechungsindex erreicht werden. Eine derartige Verringerung der Oberflächenreflexion führt zu einer verringerten Blendung von der Oberfläche der optischen Linse. Untersuchungen legen nahe, daß die Blendung von einer herkömmlichen PMMA-Linse mit einer 6 mm-Optik um mehr als 50% durch Verwenden einer optimalen Dicke von 6000 Ångström (6000 10&supmin;¹&sup0; m) einer durch das Verfahren meiner Erfindung gebildeten Perfluoralkylschicht verringert werden kann.
Wie zuvor angegeben ist eine der mit der oberflächenmodifizierten optischen Linse aus Acrylpolymer meiner Erfindung verbundene Eigenschaften eine zytotoxische oder antibakterielle Eigenschaft. Figur 5a veranschaulicht in Blockform den oberflächenmodifizierenden Schritt zum Herstellen einer derartigen Oberflächenmodifizierung eines Linsenkörpers aus Acrylpolymer. Figur 5b und 5c stellen die chemische Reaktion und die Weise, in welcher die ausgewählte chemische Gruppe an die äußerste Oberfläche des Linsenkörpers aus Acrylpolymer gemäß der chemischen Reaktion von Figur 5b gebunden ist, dar.
Genauer können für die physikalische Eigenschaft der Zytotoxizität zytotoxische Peptide als ausgewählte chemische Gruppe verwendet werden. Zum Beispiel wird wie in Figur 5b und 5c dargestellt ein Bariumsalz von 9-Penicillin (Penicillin-N) in wasserfreiem Methanol in einer von 1 x 10&supmin;&sup4; Mol je Liter bis 1 x 10&supmin;³ Mol je Liter reichenden Konzentration gelöst. Ein Trialkoxysilan wird in derselben Konzentration in wasserfreiem Methanol gelöst. Gleiche Volumina der beiden Lösungen werden zusammengemischt und in einem Wasserbad 1 Stunde bei ungefähr 40ºC in Abwesenheit von Feuchtigkeit oder Luft gerührt. Nach Ablauf einer Stunde ist die Reaktion vollständig und gewünschtenfalls kann das oberflächenmodifizierende Reagenz (R&sub6;) mehrere Stunden in Abwesenheit von Luft oder Feuchtigkeit aufbewahrt werden.
Um die oberflächenmodifizierende Lösung fertigzustellen, wird sie unmittelbar vor Gebrauch mit 1% destilliertem Wasser hydratisiert (0,026 Mol je Liter). Der oberflächenmodifizierte Linsenkörper aus Acrylpolymer wird zur Oberflächenmodifikation und zum Auftreten der Bindung der ausgewählten chemischen Gruppe anschließend 30 Minuten bei 25ºC in die Lösung eingetaucht. Eine Schicht von etwa 5000 bis 1000 Ångström (5000 bis 1000 10&supmin;¹&sup0; m) Dicke mit der als R&sub7; in Figur 5c dargestellten Struktur wird durch das vorangehende Verfahren dauerhaft an die Oberfläche gebunden.
Das vorangehende Verfahren ist auf alle Polypeptide einschließlich in Figur 5d veranschaulichtem Polymyxin-B allgemein anwendbar. Polymyxin-B ist ein Gemisch von Polymyxin B&sub1; und B&sub2;. Polymyxin B&sub1; ist C&sub5;&sub6;H&sub9;&sub6;N&sub1;&sub6;O&sub1;&sub3;, worin R = (+)-6-Methyloctanoyl, X = Phenylalanin, Y = Leucin und Z = L-DAB. Polymyxin B&sub2; ist C&sub5;&sub5;H&sub9;&sub6;N&sub1;&sub6;O&sub1;&sub3;, worin R = 6-Methylheptanoyl, X = Phenylalanin, Y = Leucin und Z = L-DAB. Im Fall von Penicillin-N ist die sich daraus ergebende äußerste Oberfläche des Linsenkörpers zytotoxisch und verhindert ein Bakterienwachstum und verhindert somit Ophthalmitis. Im Fall von Polymyxin-B zeigt die Oberfläche eine antibakterielle Eigenschaft, die hauptsächlich gegen gramnegative Bakterien wirksam ist.
Wie zuvor angegeben ist eine der gewünschten Eigenschaften der äußersten Oberfläche einer optischen Linse aus Acrylpolymer, daß sie UV-Licht absorbiert. Der oberflächenmodifizierende Schritt meiner Erfindung zum Herstellen einer derartigen Oberfläche wird in Figur 6a und 6b veranschaulicht. Wie dargestellt ist dies ein Zweischrittverfahren. Zuerst wird ein geeignetes Silanreagenz mit Methanol gemischt. Destilliertes Wasser wird der Lösung zugesetzt, wodurch sie zum Aufnehmen des oberflächenaktivierten Linsenkörpers aus Acrylpolymer vorzugsweise ungefähr 4 Stunden bei Raumtemperatur fertiggestellt wird. Getrennt wird ein geeigneter UV-Absorber mit einem inerten Lösungsmittel und einem Polymerisationsinitiator gemischt und der oberflächenmodifizierte Linsenkörper wird aus der Lösung des Silanreagenzes entnommen und zur Polymerisation 6 Stunden bei etwa 60ºC in die UV-Absorberlösung eingetaucht. Die sich daraus ergebende Linse wird gewaschen und anschließend getrocknet.
Genauer ist das Silanreagenz im ersten Schritt vorzugsweise ein Trialkoxyacryloxyderivat. Es wird auf eine solche Weise mit Methanol gemischt, daß die sich daraus ergebende Lösung eine Konzentration des Silanreagenzes von ungefähr 2 x 10&supmin;² Mol je Liter besitzt. Wie zuvor angegeben wird die Lösung vor Gebrauch mit destilliertem Wasser (eine 1%ige Lösung) hydratisiert. Die Reaktion des oberflächenaktivierten Linsenkörpers aus Acrylpolymer mit der Silanlösung geschieht 4 Stunden bei Raumtemperatur. Die führt zu einer Schicht aus Acryloxysilangruppen, die an die äußere Oberfläche des aktivierten Linsenkörpers aus Acrylpolymer gebunden sind. Die Schichtdicke liegt in einem Bereich von 1000 bis 5000 Ångström (1000 bis 5000 10&supmin;¹&sup0; m), wobei 2000 Ångström (2000 10&supmin;¹&sup0; m) das Optimum sind. Von einem derartigen Bereich ist gefunden worden, daß er für die UV-Absorption und für eine minimale Lichtstreuung optimal ist.
Die durch den ersten Schritt gebildete, Acryloxysilangruppen tragende Oberfläche ist für den zweiten Schritt bereit, welcher die Polymerisation eines Acryloxyderivats des UV-Absorbers mit oberflächengebundenen Acryloxysilangruppen umfaßt. Der Chromophor des UV-Absorbers kann ein Benzophenon oder Benzotriazol sein. Die den UV-Absorber einschließende Polymerisationsreaktion wird in einer Hexanlösung durchgeführt. Zum Beispiel kann eine Lösung von 0,1 Mol je Liter Lösung durch Lösen von 3 Gramm des UV-Absorberderivats 2-Hydroxy-4-ethoxyacryloxybenzophenon in 1 Liter n-Hexan hergestellt werden. 100 mg eines Freiradikalinitiators wie etwa im Handel von Union Carbide Corporation erhältlichem USP-245 wird der Lösung zugesetzt. Der optische Linsenkörper wird in die Lösung getaucht, welche anschließend entlüftet wird. Die Lösung wird 6 Stunden bei etwa 60ºC gehalten. Die sich daraus ergebende Schicht von Acryloxygruppen an der Oberfläche des Linsenkörpers wird mit dem Acryloxyderivat des UV-Absorbers wie in Figur 6b gezeigt copolymerisiert. Die Verwendung einer niedrigeren Polymerisationstemperatur, einer höheren Katalysatorkonzentration und einer längeren Reaktionszeit führt gewünschtenfalls zu einer Verlängerung der Oberflächenpolymerisationsraktion und einer dickeren Schicht des polymerisierten UV-Absorberderivats.
Nachdem die Polymerisationsreaktion vollständig ist, wird der Linsenkörper zum Entfernen etwaigen in Lösung gebildeten, aber auf der Linsenkörperoberfläche niedergeschlagenen, polymeren UV-Absorbers gründlich in kaltem Methanol gewaschen. Der Linsenkörper wird danach in einem Vakuumofen getrocknet und sein Absorptionsspektrum wird aufgezeichnet. Zum Beispiel besitzt eine Schicht von 7000 Ångström (7000 10&supmin;¹&sup0; m) bei 360 nm eine optische Dichte von 3,5 und besitzt bei 380 nm eine Absorption von 90% des UV-Lichts. Andere Typen von UV-Absorberderivaten, unter ihnen Acryloxyderivate von 2-Hydroxyphenylbenzotriazol, können auf ähnliche Weise gebunden werden.
Es wird ein Verfahren zum Modifizieren der äußersten Oberfläche eines optischen Linsenkörpers aus Acrylpolymer bereitgestellt, so daß er ausgewählte und gewünschte Eigenschaften des Absorbierens ultravioletten Lichts besitzt, umfassend:
das Eintauchen des Linsenkörpers in ein wäßriges Gemisch eines Trialkoxyacryloxysilanreagenzes und Methanol und Polymerisieren eines Acryloxyderivats eines UV-Absorbers mit an die Oberfläche des Linsenkörpers gebundenen Acryloxysilangruppen und
ein Verfahren zum Aktivieren der Oberfläche eines Linsenkörpers aus Acrylpolymer, welches das Reagierenlassen der Acrylpolymeroberfläche des Linsenkörpers mit einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid, Waschen und anschließend Erhitzen des Linsenkörpers zum Austreiben von Ammoniak umfaßt, wodurch reaktionsfähige Carboxylgruppen hinterlassen werden, die an eine Polymerkette an der äußersten Oberfläche des Acrylpolymers gebunden sind.
Aus dem Vorangehenden ist zu erkennen, daß meine vorliegende Erfindung einen Linsenkörper aus einem Acrylpolymer bereitstellt, welcher durch eine äußerste Oberfläche gekennzeichnet ist, die zum Besitzen erwünschter Eigenschaften, wie etwa biologische Inertheit, niedrige Blendung, Schmutzfestigkeit, UV- Absorption und zytotoxische und antibakterielle Eigenschaften, modifiziert ist.

Claims

1. Optische Linse umfassend:

einen Linsenkörper aus einem Acrylpolymer und eine äußerste Oberfläche des Linsenkörpers mit Carboxylgruppen an Polymerketten des Acrylpolymers, bei welchem die Oberfläche durch Binden einer chemischen Gruppe, die aus einer Perfluoralkylgruppe, einer Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12 ist, einer Siloxylgruppe, Cyclohexyl, einem UV-Absorber oder einem zytotoxischen Polypeptid ausgewählt ist, an die Carboxylgruppen modifiziert worden ist, wobei die chemische Gruppe durch einen Silylester an die Oberfläche des Linsenkörpers gebunden ist.

2. Optische Linse wie in Anspruch 1 beansprucht, worin der UV-Absorber ein Benzophenon oder ein Benzotriazol ist und worin ein Acryloxysilan an die Carboxylgruppen gebunden ist und der UV-Absorber durch Polymerisation eines Acryloxyderivats des UV- Absorbers mit dem gebundenen Acryloxysilan an das Acryloxysilan gebunden ist.

3. Optische Linse gemäß Anspruch 1, umfassend:

einen Linsenkörper aus einem Acrylpolymer und eine Oberfläche des Linsenkörpers, die zum Besitzen einer gewünschten Eigenschaft in der molekularen Struktur modifiziert wurde, indem man ein Reagenz, das eine ausgewählte chemische Gruppe mit der gewünschten Eigenschaft der Linsenoberfläche einschließt und reaktionsfähige Silangruppen zum Binden der ausgewählten chemischen Gruppe an reaktionsfähige Carboxylgruppen an Polymerketten an einer äußersten Oberfläche des Acrylmaterials einschließt, unter Binden der ausgewählten chemischen Gruppe an die und Modifizieren der molekularen Struktur der Linsenoberfläche reagieren läßt.

4. Optische Linse wie in Anspruch 2 beansprucht, worin das Acryloxysilan ein Trialkoxyacryloxysilan ist.

5. Optische Linse wie in einem der voranstehenden Ansprüche beansprucht, worin die äußerste Oberfläche des Linsenkörpers eine Dicke zwischen 5000 und 10000 Ångström (5000 und 10000 10&supmin;¹&sup0; m) besitzt.

6. Optische Linse von Anspruch 1, worin die chemische Gruppe eine Perfluoralkylgruppe ist und die äußerste Oberfläche zum Versehen des Linsenkörpers mit einer biologisch inerten Oberfläche eine Dicke zwischen 50 und 100 Ångström (50 und 100 10&supmin;¹&sup0; m) besitzt.

7. Optische Linse von Anspruch 1, worin die chemische Gruppe eine Perfluoralkylgruppe ist und die äußerste Oberfläche zum Versehen des Linsenkörpers mit einer biologisch inerten, blendarmen und schmutzfesten Oberfläche eine Dicke zwischen 2000 und 6000 Ångström (2000 und 6000 10&supmin;¹&sup0; m) besitzt.

8. Optische Linse von Anspruch 1, worin die chemische Gruppe ein zytotoxisches Polypeptid ist.

9. Optische Linse von Anspruch 8, worin das Polypeptid Penicillin-N oder Polymyxin-B ist.

10. Verfahren zum Modifizieren der äußersten Oberfläche eines optischen Linsenkörpers aus einem Acrylpolymer, um ausgewählte und gewünschte Oberflächeneigenschaften zu besitzen, umfassend:

(1) das Aktivieren der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers durch eine die Oberfläche aktivierende Hydrolysereaktion unter Erzeugen einer hohen Konzentration von Carboxylgruppen an den Polymerketten des Acrylpolymers an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers und

(2) das Modifizieren der aktivierten, äußersten Oberfläche des Linsenkörpers durch Reagierenlassen eines Reagenzes, das eine chemische Gruppe einschließt, die aus einer Perfluoralkylgruppe, einer Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12, einer Siloxylgruppe, Cyclohexyl, einem UV-Absorber oder einem zytotoxischen Polypeptid ausgewählt ist, mit den Carboxylgruppen unter Binden der chemischen Gruppe an die und Modifizieren der molekularen Struktur der Oberfläche des Linsenkörpers, wobei die chemische Gruppe durch einen Silylester an die Oberfläche des Linsenkörpers gebunden wird.

11. Verfahren von Anspruch 10, bei welchem die Carboxylgruppen in Schritt (1) durch Reagierenlassen des Acrylpolymers an der äußersten Oberfläche des Linsenkörpers mit einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid, anschließend Waschen und Erhitzen des Linsenkörpers zum Austreiben von Ammoniak mit den Polymerketten verbunden werden.

12. Verfahren von Anspruch 11, bei welchem das Reagenz in Schritt (2) weiter reaktionsfähige Silangruppen zum Binden der chemischen Gruppe an die Carboxylgruppen enthält.

13. Verfahren von Anspruch 12, bei welchem die chemische Gruppe in Schritt (2) eine Perfluoralkyl-, Alkyl-, Siloxan- oder Cyclohexylgruppe ist.

14. Verfahren von Anspruch 13, in welchem die chemische Gruppe in Schritt (2) die Perfluoralkylgruppe ist und bei welchem das Reagenz ein mit einem Silanreagenz und Methanol gemischtes Perfluoralkylreagenz ist, der Linsenkörper in das Reagenz getaucht, gewaschen und getrocknet wird, um eine Fluoralkylschicht zu liefern, deren Dicke durch die Konzentration des Silanreagenzes gesteuert wird und zum Versehen des Linsenkörper mit einer biologisch inerten Oberfläche zwischen 50 und 100 Ångström (50 und 100 10&supmin;¹&sup0; m) beträgt oder zum Versehen des Linsenkörpers mit einer biologisch inerten, blendarmen und schmutzfesten zwischen 2000 und 6000 Ångström (2000 und 6000 10&supmin;¹&sup0; m) beträgt.

15. Verfahren von Anspruch 14, bei welchem das Silanreagenz ein Trialkoxyaminosilanreagenz ist.

16. Verfahren von Anspruch 12, bei welchem die chemische Gruppe in Schritt (2) ein zytotoxisches Polypeptid ist und das Reagenz ein Gemisch eines Silanreagenzes und Methanol ist, das Reagenz mit Wasser hydratisiert wird und der Linsenkörper in das Reagenz getaucht wird.

17. Verfahren von Anspruch 16, bei welchem das Polypeptid Penicillin-N oder Polymyxin-B ist.

18. Verfahren von Anspruch 17, bei welchem das Silanreagenz ein Trialkoxysilan oder ein Chlorsilan ist.

19. Verfahren von Anspruch 10, bei welchem Schritt (2) das Eintauchen des Linsenkörpers in ein wäßriges Gemisch eines Trialkoxyacryloxysilanreagenzes und Methanol und das Polymerisieren eines Acrylderivats eines UV-Absorbers mit an die Oberfläche des Linsenkörpers gebundenen Acryloxysilangruppen umfaßt.

20. Verfahren zum Modifizieren der äußersten Oberfläche eines optischen Linsenkörpers aus Acrylpolymer, um ein ausgewähltes und gewünschtes Oberflächenmerkmal zu erhalten, umfassend das Reagierenlassen eines Reagenzes, das eine chemische Gruppe enthält, die aus einer Perfluoralkylgruppe, einer Alkylgruppe (CH&sub2;)xCH&sub3;, worin x = 2 bis 12, einer Siloxylgruppe, Cyclohexyl, einem UV-Absorber oder einem zytotoxischen Polypeptid ausgewählt ist, mit den Carboxylgruppen an den Polymerketten an einer äußersten Oberfläche des Acrylpolymers unter Binden der chemischen Gruppe an die und Modifizieren der molekularen Struktur der Oberfläche des Linsenkörpers, wobei das Reagenz weiter eine reaktionsfähige Silangruppe zum Binden der chemischen Gruppe an die Oberfläche des Linsenkörpers durch einen Silylester einschließt.

21. Verfahren von Anspruch 20, bei welchem die chemische Gruppe eine Perfluoralkyl, Alkyl-, Siloxan- oder Cyclohexylgruppe ist.

22. Verfahren von Anspruch 21, bei welchem die chemische Gruppe die Perfluoralkylgruppe ist und bei welchem das Reagenz ein mit einem Silanreagenz und Methanol gemischtes Perfluoralkylreagenz ist, und wobei das Verfahren weiter das Einstellen der Konzentration des Silanreagenzes zum Steuern der Dicke der modifizierten Oberfläche einschließt, um zum Versehen des Linsenkörper mit einer biologisch inerten Oberfläche zwischen 50 und 100 Ångström (50 und 100 10&supmin;¹&sup0; m) zu betragen oder um zum Versehen des Linsenkörpers mit einer biologisch inerten, blendarmen und schmutzfesten Oberfläche zwischen 2000 und 6000 Ångström (2000 und 6000 10&supmin;¹&sup0; m) zu betragen.

23. Verfahren von Anspruch 20, bei welchem die chemische Gruppe ein zytotoxisches Polypeptid ist und das Reagenz ein Gemisch eines Silanreagenzes und Methanol ist.

24. Verfahren zum Modifizieren der äußersten Oberfläche eines optischen Linsenkörpers aus Acrylpolymer, so daß er ausgewählte und gewünschte Eigenschaften des Absorbierens ultravioletten Lichts besitzt, umfassend:

das Eintauchen des Linsenkörpers in ein wäßriges Gemisch eines Trialkoxyacryloxysilanreagenzes und Methanol und Polymerisieren eines Acryloxyderivats eines UV-Absorbers mit an die Oberfläche des Linsenkörpers gebundenen Acryloxysilangruppen.

25. Verfahren zum Aktivieren der Oberfläche eines Linsenkörpers aus Acrylpolymer, welches das Reagierenlassen der Acrylpolymeroberfläche des Linsenkörpers mit einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid, Waschen und anschließend Erhitzen des Linsenkörpers zum Austreiben von Ammoniak umfaßt, wodurch reaktionsfähige Carboxylgruppen hinterlassen werden, die an eine Polymerkette an der äußersten Oberfläche des Acrylpolymers gebunden sind.