DE4123893A1

DE4123893A1 - Kontaktlinsenwerkstoff

Info

Publication number: DE4123893A1
Application number: DE4123893A
Authority: DE
Inventors: Shuji Sakuma; Kiminori Atsumi; Akira Inose
Original assignee: Sangi Co Ltd
Current assignee: Sangi Co Ltd
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1992-01-23
Also published as: FR2664986A1; US5213801A; GB9115300D0; DE4123893C2; FR2664986B1; GB2247421B; JPH0476518A; GB2247421A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktlinsenwerkstoff mit anti bakterieller Wirksamkeit, bei dem ein antibakteriell wirksamer keramischer Werkstoff, der mindestens ein antibakteriell wirk sames Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ag, Cu und Zn besteht, durch ein Knetverfahren mit einem Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff vermischt oder auf einen Hydro gel-Linsenkörperwerkstoff aufgetragen bzw. aufgebracht wird.

Es ist bekannt, daß Kontaktlinsen bzw. Haftschalen anstelle von Brillen verwendet werden können. Es werden harte Kontaktlinsen, die als Hauptbestandteil Poly(methacrylsäuremethylester) ent halten, weiche Kontaktlinsen, die als Hauptbestandteil Poly(2- hydroxyethylmethacrylate) enthalten, oder Kontaktlinsen, die natürliche Polymere wie z. B. Kollagen, Glas oder keramische Werkstoffe enthalten, bereitgestellt.

Wenn eine Kontaktlinse an einer Hornhaut (Cornea) angebracht bzw. auf diese aufgepaßt wird, bleibt zwischen der Linse und der Hornhaut ein dünner Film aus Tränenflüssigkeit. Ferner steht die äußere Oberfläche der Kontaktlinse mit der Atmosphäre in Berührung. Sobald die Linse am Auge angebracht ist, ist es wahrscheinlich, daß sie durch unerwünschte Substanzen wie z. B. Bakterien und Staub, die in der Luft enthalten sind, angegrif fen wird; dies bringt eine Vermehrung von Bakterien entlang den Oberflächen der Kontaktlinse mit sich, so daß die Gefahr auf tritt, daß sich eine Verletzung der Augenoberfläche entwickelt. Ferner ist die Zuführung frischer Luft zu der Hornhaut unter halb der Kontaktlinse notwendig, um den Stoffwechsel des Horn hautgewebes zu fördern. Aus diesen Gründen sind verschiedene Werkstoffe bereitgestellt und auf ihre Eignung als Kontaktlin senwerkstoffe geprüft worden. Werkstoffe, die die Zuführung von frischer Luft zu der Hornhaut erlauben, eine Schädigung der Hornhaut verhindern und unerwünschten Substanzen ausschließen, sind jedoch bisher nicht entwickelt worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontaktlinsen werkstoff bereitzustellen, der die Vermehrung von Bakterien verhindert, um das Hornhautgewebe zu schützen.

Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen haben die Erfinder erkannt, daß ein Kontaktlinsenwerkstoff für eine Verhinderung der Vermehrung von Bakterien zum Schutz des Hornhautgewebes er halten wird, indem ein antibakteriell wirksamer keramischer Werkstoff, der mindestens ein antibakteriell wirksames Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ag, Cu und Zn besteht, durch ein Knetverfahren mit einem Hydrogel-Linsen körperwerkstoff, der üblicherweise für Kontaktlinsen verwendet wird, vermischt wird oder der antibakteriell wirksame kerami sche Werkstoff auf Oberflächen des Linsenkörper-Grundwerkstoffs aufgetragen bzw. aufgebracht wird.

Es ist notwendig, daß der im Rahmen der Erfindung zu verwenden de keramische Werkstoff in dem Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff gleichmäßig dispergiert bzw. fein verteilt wird und für das Ge webe unschädlich ist. Demzufolge können im Rahmen der Erfindung keramische Werkstoffe auf Siliciumdioxidbasis wie z. B. Zeolithe und Silicate, keramische Werkstoffe auf Calciumcarbonatbasis und keramische Werkstoffe auf Phosphatbasis wie z. B. Calcium phosphat und Apatit verwendet werden.

Im Hinblick auf die Affinität des antibakteriell wirksamen Me talls zum lebenden Körper, die Dispergierbarkeit des antibakte riell wirksamen Metalls in den Hydrogel-Linsenkörperwerkstoffen und die Nichtauflösung des antibakteriell wirksamen Metalls in dem dünnen Film aus Tränenflüssigkeit, der um die Kontaktlinse herum vorhanden ist, wird es bevorzugt, daß als keramischer Werkstoff keramische Werkstoffe auf Apatitbasis wie z. B. Hydro xylapatit und Fluorapatit verwendet werden. Andererseits wird es bevorzugt, daß die keramischen Werkstoffe auf Siliciumdi oxidbasis verwendet werden, wenn die Durchsichtigkeit berück sichtigt wird, die für einwandfreie Sicht erforderlich ist. Als Verfahren zum Zurückhalten des antibakteriell wirksamen Metalls wie z. B. Ag, Cu und Zn an dem keramischen Werkstoff, ohne daß sich das Metall in Wasser oder Flüssigkeit löst, wird vorzugs weise das Ionenaustauschverfahren angewandt. Wenn das antibak teriell wirksame Metall durch das Ionenaustauschverfahren an den keramischen Werkstoff adsorbiert oder gebunden wird, wird der keramische Werkstoff durch einen etwaigen möglichen Einfluß des Anions auf das Metallsalz, das für den Ionenaustausch ver wendet wird, nicht beeinflußt. Wenn antibakteriell wirksame ke ramische Werkstoffe, die durch das Ionenaustauschverfahren her gestellt worden sind, mit keramischen Werkstoffen verglichen werden, bei denen das Metallsalz lediglich adsorbiert ist, ist die Menge, in der das Metall aus dem durch das Ionenaustausch verfahren hergestellten antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff in Wasser oder Flüssigkeit gelöst wird, äußerst ge ring, weil das Metall aus dem durch das Ionenaustauschverfahren hergestellten keramischen Werkstoff nicht desorbiert wird.

Die vorstehend erwähnten keramischen Werkstoffe haben die Ei genschaft des Austausches anorganischer Ionen, weshalb der an tibakteriell wirksame keramische Werkstoff, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, leicht durch das Ionenaustauschver fahren hergestellt werden kann. Das Verfahren zur Herstel lung des antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoffs, der im Rahmen der Erfindung zu verwenden ist, wird nachstehend nä her erläutert, wobei als keramischer Werkstoff hauptsächlich Hydroxylapatite verwendet werden. Feines Pulver aus Hydroxyl apatit, der durch das übliche Verfahren synthetisiert worden ist, oder aus natürlichem Hydroxylapatit wird gleichmäßig in eine Säule eingefüllt, und eine wäßrige Lösung des Metallsalzes wie z. B. Silbernitrat und Kupferchlorid wird in die Säule ein gegossen, oder die wäßrige Lösung des Metallsalzes wird einer Suspension des feinen Hydroxylapatitpulvers zugesetzt und meh rere Stunden lang stark gerührt. Dann werden die antibakteriell wirksamen Hydroxylapatite hergestellt, bei denen ein Teil des Ca⁺⁺ in dem Kristallgitter der Hydroxylapatite durch das Me tallion des verwendeten Metallsalzes substituiert bzw. ersetzt ist. Die Mengen, in denen Ca⁺⁺ durch das Metallion substitu iert wird, können wahlweise durch die Einflußgrößen Temperatur und Zeitdauer und entsprechend der Art und der Mengen eines Me tallsalzes festgelegt werden. Die antibakteriell wirksamen Hy droxylapatite, die durch dieses Verfahren erhalten worden sind, werden danach gründlich mit Wasser gewaschen, um etwaige nicht adsorbierte Salze oder ersetztes Calcium zu entfernen, und wer den dann getrocknet, zerkleinert und verwendet. Vorstehend ist das Verfahren zum Adsorbieren des Metalls an Hydroxylapatite durch das Ionenaustauschverfahren gezeigt worden; es versteht sich jedoch für den Fachmann, daß die antibakteriell wirksamen Hydroxylapatite hergestellt werden können, indem Hydroxylapati te in einer Lösung des wasserlöslichen Metallsalzes gefällt werden.

Das Metall, das so in dem keramischen Werkstoff enthalten ist, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, wird in Wasser oder in Tränenflüssigkeit faktisch nicht gelöst. Der antibakteriell wirksame keramische Werkstoff ist hitzebeständig, und die anti bakterielle Wirksamkeit geht durch ein etwaiges Brennverfahren nicht verloren. Tatsächlich nimmt die Binde- bzw. Haftfestig keit des in dem antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff enthaltenen Metalls zu, wenn der keramische Werkstoff gebrannt wird. Der antibakteriell wirksame keramische Werkstoff kann in folgedessen nach dem Brennen und Zerkleinern verwendet werden. Ferner können antibakteriell wirksame Mittel auf Siliciumdi oxidbasis, die das Metall enthalten, durch ein ähnliches Ver fahren erhalten werden, indem keramische Werkstoffe auf Sili ciumdioxidbasis anstelle von Hydroxylapatiten verwendet werden.

Die substituierenden Mengen des Metalls wie z. B. Ag, Cu und Zn, die in dem antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff, der durch dieses Verfahren erhalten worden ist, enthalten sind, können durch übliche analytische Verfahren leicht gemessen wer den.

Es wird bevorzugt, daß feine Keramikpulver, vorzugsweise mit einer Größe von 5 µm oder weniger, verwendet werden, und eine ausreichende antibakterielle Wirksamkeit wird erhalten, wenn die Menge des in dem keramischen Werkstoff enthaltenen Metalls mindestens 0,0001 Masse% beträgt.

Andererseits wird es nicht bevorzugt, daß in dem keramischen Werkstoff große Mengen Metall enthalten sind, weil in diesem Fall die Kristallstruktur des keramischen Werkstoffs beeinflußt bzw. beeinträchtigt wird und die physikalischen Eigenschaften des keramischen Werkstoffs verändert werden können. Die Mengen des substituierenden Metalls betragen im allgemeinen 10 Masse% oder weniger und vorzugsweise 0,0001 bis 5 Masse%.

Der durch dieses Verfahren hergestellte antibakteriell wirksame keramische Werkstoff wird durch ein Knetverfahren gleichmäßig mit einem Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff, wie er üblicherweise verwendet wird, z. B. Poly(siloxanylmethacrylat) oder Poly(2-hy droxyethylmethacrylat), vermischt, und die Kontaktlinse wird durch spanende Bearbeitung und Polieren fertiggestellt. Die Me tallsalze in dem antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff sind an den Oberflächen der Kontaktlinse freiliegend. Der Zu satz zu großen Mengen des antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoffs zu dem Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff wird nicht be vorzugt, weil die physikalischen Eigenschaften der Kontaktlinse wie z. B. die Lichtdurchlässigkeit und die Elastizität für die Berührung mit den Augen in diesem Fall beeinträchtigt werden. Der Zweck der antibakteriellen Wirksamkeit wird im allgemeinen durch Zusatz von 0,001 bis 10% des antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoffs zu dem Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff erzielt.

Wenn die Kontaktlinse, die den antibakteriell wirksamen kerami schen Werkstoff enthält, der durch das vorstehend erwähnte Ver fahren hergestellt worden ist, an der Hornhaut angebracht wird, werden die Lichtdurchlässigkeit und die Empfindung beim Tragen nicht beeinträchtigt, und es wird eine starke antibakterielle Wirksamkeit bereitgestellt. D. h., der mit dem Kontaktlinsen werkstoff vermischte antibakteriell wirksame keramische Werk stoff erzeugt exocyclische Sauerstoffatome oder Hyperoxid-Radi kale oder die Atmungsfunktion störende Enzyme, die ein Abster ben von Bakterien und Pilzen verursachen, siehe Band 18, Nummer 4 (1989), "The Molecular Mechanisms of Copper and Silver ion disinfection of Bacteria and Viruses", (Sanuni u. a.).

In der Luft sind immer Bakterien und Pilze vorhanden und kommen infolgedessen immer mit den Augen in Berührung, während in dem Fall, daß an dem Auge eine Kontaktlinse aus dem erfindungsgemä ßen Kontaktlinsenwerkstoff angebracht ist, die antibakterielle Wirksamkeit kontinuierlich gezeigt wird.

Vorstehend ist der Zusatz des antibakteriell wirksamen kera mischen Werkstoffs zu dem Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff durch ein Knetverfahren erläutert worden, jedoch ist es natürlich klar, daß der Zweck der Erfindung auch erzielt werden kann, in dem die Oberflächen des Linsenkörpers mit einem Bindemittel be schichtet werden, das eine Emulsion auf Acrylbasis und den an tibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff enthält, oder in dem die Oberflächen des Linsenkörpers durch ein Zerstäubungs- bzw. Sprühverfahren mit dem antibakteriell wirksamen kerami schen Werkstoff beschichtet werden. Die Kontaktlinse gemäß der Erfindung ist leicht erhältlich, indem der antibakteriell wirk same keramische Werkstoff dem üblicherweise verwendeten Hydro gel-Linsenkörperwerkstoff zugesetzt wird. Die Mengen des in dem antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff enthaltenen Me talls können wahlweise derart verändert werden, daß sie dem Zweck der Erfindung dienen, und das Metall, das auf dem anti bakteriell wirksamen keramischen Werkstoff getragen wird, wird aus dem keramischen Werkstoff nicht in Wasser oder Flüssigkeit herausgelöst. Infolgedessen kann eine Kontaktlinse, die die bei einer Kontaktlinse erwünschte antibakterielle Wirksamkeit hat, hergestellt werden, und außerdem wird der lebende Körper nicht beeinträchtigt, weil sich das Metall, das in dem antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoff enthalten ist, nicht in der Tränenflüssigkeit löst.

Nähere Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen Beispiel 1

Antibakteriell wirksamer Hydroxylapatit, der 2 Masse% Ag und 2 Masse% Zn enthielt, wurde bei 1200°C gebrannt und pulveri siert, um feines Keramikpulver zu erhalten. Das feine Pulver wurde drei Mischungen aus 2-Hydroxyethylmethacrylat und Ethy lenglykoldimethacrylat in einem Anteil von 0,01; 0,3 bzw. 1,5 Masse% zugesetzt. Die Polymerisation wurde in einem Wasserbad mit konstanter Temperatur durchgeführt, wobei die Hydrogel-Lin senkörperwerkstoffe erhalten wurden. Aus den erhaltenen Hydro gel-Linsenkörperwerkstoffen wurde eine knopfförmige Gestalt ge bildet, und die Kontaktlinse mit antibakterieller Wirksamkeit wurde durch spanendes Bearbeiten und Polieren der knopfförmigen Gestalt erhalten. Die Ergebnisse, die durch Prüfung der Men ge des in Wasser gelösten antibakteriell wirksamen Metalls, der Lichtdurchlässigkeit, der Sauerstoffdurchlässigkeit, der anti bakteriellen Wirksamkeit und der Reizwirkung der Kontaktlinsen gemäß der Erfindung erhalten wurden, sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Beispiel 2

Antibakteriell wirksamer Hydroxylapatit, der 2 Masse% Ag und 2 Masse% Cu enthielt, wurde pulverisiert, um feines Keramikpul ver zu erhalten. Das feine Pulver wurde Monomermischungen aus Siloxanylmethacrylat, Methylmethacrylat und Ethylenglykoldi methacrylat in einem Anteil von 0,01; 0,1 bzw. 1,0 Masse% zuge setzt. Die Polymerisation wurde in dem Wasserbad mit konstanter Temperatur durchgeführt, wobei die Hydrogel-Linsenkörperwerk stoffe erhalten wurden. Aus den erhaltenen Hydrogel-Linsenkör perwerkstoffen wurde die knopfförmige Gestalt gebildet, und drei Kontaktlinsen mit antibakterieller Wirksamkeit und Sauer stoffdurchlässigkeit wurden durch spanendes Bearbeiten und Po lieren der knopfförmigen Gestalt erhalten. Die Menge des gelö sten Metalls, die Lichtdurchlässigkeit, die Sauerstoffdurchläs sigkeit, die antibakterielle Wirksamkeit und die Reizwirkung der erhaltenen Kontaktlinsen sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Beispiel 3

Antibakteriell wirksames Siliciumdioxid, das 2 Masse% Ag und 1 Masse% Zn enthielt, wurde pulverisiert, um feines Pulver zu bilden. Das feine Pulver wurde Monomermischungen aus 2-Hydro xyethylmethacrylat, N-Vinylpyrrolidon, Methylmethacrylat und Ethylenglykoldimethacrylat in einem Anteil von 0,01; 0,1 bzw. 1,0 Masse% zugesetzt. Die Polymerisation wurde in dem Wasserbad mit konstanter Temperatur durchgeführt, wobei die Hydrogel-Lin senkörperwerkstoffe erhalten wurden. Aus den Linsenkörperwerk stoffen wurde die knopfförmige Gestalt gebildet, und drei Kon taktlinsen mit antibakterieller Wirksamkeit wurden durch spa nendes Bearbeiten und Polieren der knopfförmigen Gestalt erhal ten. Die Menge des in Wasser gelösten Metalls, die Lichtdurch lässigkeit, die Sauerstoffdurchlässigkeit, die antibakterielle Wirksamkeit und die Reizwirkung der erhaltenen Kontaktlinsen sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Beispiel 4

Antibakteriell wirksames Siliciumdioxid, das 2 Masse% Ag und 1 Masse% Cu enthielt, wurde pulverisiert, um feines Pulver zu er halten. Das feine Pulver wurde Monomermischungen aus Siloxanyl methacrylat, Trifluormethylmethacrylat, Methylmethacrylat und Ethylenglykoldimethacrylat in einem Anteil von 0,01; 0,1 bzw. 1,0 Masse% zugesetzt. Die Polymerisation wurde in dem Wasserbad mit konstanter Temperatur durchgeführt, wobei die Hydrogel-Lin senkörperwerkstoffe erhalten wurden. Aus den Hydrogel-Linsen körperwerkstoffen wurde die knopfförmige Gestalt gebildet, und Kontaktlinsen mit antibakterieller Wirksamkeit und Sauerstoff durchlässigkeit wurden durch spanendes Bearbeiten und Polieren der knopfförmigen Gestalt erhalten. Die Menge des in Wasser ge lösten Metalls, die Lichtdurchlässigkeit, die Sauerstoffdurch lässigkeit, die antibakterielle Wirksamkeit und die Reizwirkung der erhaltenen Kontaktlinsen sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Beispiel 5

Scheibenförmiger antibakteriell wirksamer Hydroxylapatit, der 3 Masse% Ag enthielt und 5 h lang bei 1000°C gebrannt worden war, wurde in einer Hochfrequenz-Zerstäubungsvorrichtung ver wendet. Die Hochfrequenz-Zerstäubungsvorrichtung wurde 30 min lang unter folgenden Bedingungen betrieben: Ar-Gas: 0,53 Pa; Temperatur des Substrats: 40°C; elektrische Leistung: 200 W.

Der antibakteriell wirksame Hydroxylapatit aus der Scheibe wur de durch die Zerstäubungsvorrichtung auf die Oberflächen ei nes Hydrogel-Linsenkörperwerkstoff aufgebracht, der als Haupt bestandteile Poly(siloxanylmethacrylat) und Poly(methylmeth acrylat) enthielt, und es wurden drei Linsen hergestellt. Die Menge des in Wasser gelösten Metalls, die Lichtdurchlässigkeit, die Sauerstoffdurchlässigkeit, die antibakterielle Wirksamkeit und die Reizwirkung der Hydrogel-Kontaktlinsen sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Kontrollprüfung 1

Eine Monomermischung aus 2-Hydroxyethylmethacrylat und Ethylen glykoldimethacrylat wurde in ein Reagenzglas gegossen und in dem Wasserbad mit konstanter Temperatur polymerisiert. Aus den erhaltenen Polymeren wurden Kontaktlinsen hergestellt. In der nachstehenden Tabelle sind die Lichtdurchlässigkeit, die Sauer stoffdurchlässigkeit, die antibakterielle Wirksamkeit und die Reizwirkung der Kontaktlinsen angegeben.

Kontrollprüfung 2

Eine Monomermischung aus Siloxanylmethacrylat, Methylmethacry lat und Ethylenglykoldimethacrylat wurde in ein Reagenzglas ge gossen und in dem Wasserbad mit konstanter Temperatur polymeri siert. Aus den erhaltenen Polymeren wurden Kontaktlinsen herge stellt. In der nachstehenden Tabelle sind die Lichtdurchlässig keit, die Sauerstoffdurchlässigkeit, die antibakterielle Wirk samkeit und die Reizwirkung der erhaltenen Kontaktlinsen ange geben.

Tabelle (Prüfungsergebnisse)

Claims

1. Kontaktlinsenwerkstoff, gekennzeichnet durch einen Hydrogel- Linsenkörperwerkstoff und einen darin enthaltenen antibakteri ell wirksamen keramischen Werkstoff, wobei der antibakteriell wirksame keramische Werkstoff mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Zink und Kupfer besteht.

2. Kontaktlinsenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Menge des durch ein Knetverfahren eingemisch ten antibakteriell wirksamen keramischen Werkstoffs 0,001 bis 10 Masse% beträgt.

3. Kontaktlinsenwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der keramische Werkstoff Hydroxylapatit ist.

4. Kontaktlinsenwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Werkstoff ein keramischer Werkstoff auf Siliciumdioxidbasis ist.

5. Kontaktlinsenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der antibakteriell wirksame keramische Werkstoff auf die äußeren Oberflächen des Hydrogel-Linsenkörperwerkstoffs aufgebracht bzw. aufgetragen ist.

6. Kontaktlinsenwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der keramische Werkstoff Hydroxylapatit ist.

7. Kontaktlinsenwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der keramische Werkstoff ein keramischer Werkstoff auf Siliciumdioxidbasis ist.