DE60024066T2

DE60024066T2 - Hydrophile makromolekulare verbindungen

Info

Publication number: DE60024066T2
Application number: DE60024066T
Authority: DE
Inventors: Kenneth A. Caer-Estyn HODD; Alfred Keith DILLINGHAM; Jaqueline De Groot; Henrik Haitjema
Original assignee: AMO Groningen BV
Current assignee: AMO Groningen BV
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2002539295A; US6767934B1; HK1045849B; MXPA01009331A; HUP0200399A2; WO2000055212A1; ZA200108162B; EA005340B1; SE9900935D0; CA2365469A1; EP1161463A1; TR200103234T2; CA2365466C; NZ514598A; AU3292200A; CN1590440A; US6849669B1; NO20014516L; PL350516A1; EA004863B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Photovernetzern unter Vorsehung einer Kombination von Photoinitiierungs- und Vernetzungsprozessen, die in einer wässrigen Umgebung aktiv werden können und durch sichtbares Licht aktiviert werden können, für die Herstellung einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges.
Hintergrund der Erfindung
Die UV-Härtung der Harzformulierungen wird in breitem Umfang in der Industrie als Verfestigungsverfahren für Beschichtungen, Klebstoffe und neuerdings Anstriche bzw. Lacke angewandt. Solche Formulierungen können eine Kombination von Vinyl, in der Regel Acrylat, Monomeren und Vernetzern zusammen mit einem Photoinitiator umfassen. Andere mögliche Bestandteile der Formulierungen schließen Vernetzer und Vehikel ein. Im Allgemeinen ist ein Vorteil von photohärtbaren Formulierungen, dass die Monomere als ihr eigenes Vehikel dienen und der Einsatz von Lösungsmittel umgangen wird, was Umweltvorteile mit sich bringt.
Fortschritte in der Technologie des Photohärtens, Verbesserungen wie jene bei UV-Lampen, kationischen Initiatoren für Formulierungen auf Epoxidbasis, Beschichtungen auf Wasserbasis und zahlreichen neuen Monomeren ermöglichen, dass dieses Herstellungsverfahren in einer Reihe bedeutender Herstellungsbereiche Einzug hält. Die Photopolymerisation wird nun in Photoresists für gedruckte Schaltungen und Mikroelektronik, für Photolitographie, magnetische Aufzeichnungsmedien, Glasfaserlaminate und für medizinische Geräte, insbesondere für dentale und ophthalmische Anwendungen, angewandt.
Das europäische Patent 0 800 657 beschreibt einen Photoinitiator, der mit einer Makromerstruktur verbunden ist, welche zusammen mit einem copolymerisierbaren Monomer und einem Vernetzer zur Bildung eines Polymerisationsprodukts, wie einer Augenlinse, das das Photoinitiator-Radikal in dem resultierenden Netzwerk zurückbehält, fähig ist. Dies ist vorteilhaft bei medizinischen Anwendungen, in welchen solche potenziell schädlichen Radikale sorgfältig kontrolliert werden müssen. Allerdings wäre diese System nicht für die Herstellung eines polymerisierten Produkts direkt im Kapselsack im Auge anwendbar, da es nicht auf durch Licht im sichtbaren Bereich aktivierte Photoinitiatoren abstellt.
Für die medizinischen Anwendungen der Photopolymerisation ist es üblich, sichtbares Licht, und kein UV-Licht, zur Bewirkung der Härtung der Harzformulierung einzusetzen. Die Anwendung von sichtbarem, in der Regel blauem Licht umgeht die Exposition des Patienten und Zahnarztes oder Chirurgen an schädliche Strahlung. In zunehmendem Maße wird der Nutzen dieser Methode für die industrielle Praxis erkannt, wo die dort Tätigen auch gegen eine längere Exposition an schädliche UV-Strahlung geschützt werden müssen.
Es ist für fast alle, wenn nicht alle, Formulierungen, die für die vorgenannten Anwendungstypen verwendet werden, kennzeichnend, dass sie vernetzt werden. Das Vernetzen der polymeren Basismaterialien, welche die Beschichtungen bilden, oder der Artefakte der vorgenannten industriellen Produkte stattet diese mit wichtigen Vorteilen aus. Vernetzte Polymere besitzen eine größere Umweltbeständigkeit (z. B. Temperatur und Feuchtigkeit), Lösungsmittelbeständigkeit und Dimensions- und mechanische Stabilität als äquivalente lineare Polymere. Dies trifft insbesondere dort zu, wo die äquivalenten linearen Polymere durch Photopolymerisation gebildet werden und eine ataktische, nichtkristalline Struktur aufweisen.
Die Vernetzung wird in die photopolymerisierten Produkte durch Einschließen in der Formulierung für das Harz-, Beschichtungs- oder das Geliersystem eines Acrylats oder von Ähnlichem, eines Vernetzers, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er zwei oder mehr vernetzbare Acrylat- oder Vinylfunktionen aufweist, eingeführt. Bei einigen Formulierungen ist diese Vernetzungsspezies ein Polymer mit geringem Molekularge wicht. Der Vernetzer copolymerisiert mit den Monomeren der Formulierung unter Bildung einer Netzwerkstruktur.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, makromolekulare Verbindungen, welche als hydrophile Photovernetzer für eine große Anzahl an unterschiedlichen polymeren Systemen, die mit funktionellen Gruppen zum Vernetzen oder mit Vinyl-, Acryl- und Methacrylmonomeren in wässriger Lösung versehen sind, und dadurch das photoaktive Radikal in dem vernetzten Netzwerk zurückzubehalten, bei der Herstellung von ophthalmischen Zusammensetzungen zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges zu verwenden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, stabile hydrophile Photovernetzer einzuschließen, welche bei Wellenlängen von größer als 305 nm in ophthalmischen Zusammensetzungen aktiviert werden können.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Photovernetzer mit der Fähigkeit, in wässrigen Lösungen zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges, insbesondere auf hydrophilen Polymeren oder daraus gebildeten wasserlöslichen makromolekularen Teilchen mit funktionellen Gruppen zum Vernetzen aktiv zu sein, einzuschließen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ophthalmische Zusammensetzungen bereitzustellen, die Photovernetzer mit einer erhöhten Photoaktivität (100 % Umwandlung von Monomer zu Polymer in wässriger Lösung) einzuschließen, was Photoinitiatorrückstände auf ein Minimum reduziert, insbesondere Vinylmodifikationen der Photoinitiatorkomponente, und dadurch einen Drift der Zusammensetzung (compositional drift), „Draize" und andere Umweltrisiken reduziert.
Die Erfindung wie weiter unten dargelegt erläutert, wie die genannten Ziele erreicht werden, unter Erörterung weiterer eindeutiger Vorteile.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern bei der Herstellung einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges, wobei die Photovernetzer die allgemeine Formel (A)_n(B)_m(C)_p aufweisen, worin

(i) A, B und C Einheiten von substituierten Ethylengruppen in der makromolekularen Struktur sind;
(ii) A, B und C statistisch verteilt sind und die Einheit C eine photoaktive Gruppe trägt;
(iii) n = 0 – 98 Mol-%, m = 0 – 98 Mol-%, n + m = 50 – 98 Mol-% und p = 0,5 – 50 Mol-%.

Wenn die photoaktiven Gruppen von Einheiten C mit Licht mit bestimmten Wellenlängen über 305 nm bestrahlt werden, werden Radikale erzeugt, die auf den makromolekularen Photovernetzern zurückbehalten werden und reagieren unter Bildung einer vernetzten Netzwerkstruktur einer intraokularen Linse. Der Photovernetzer umfasst vorzugsweise weiter funktionelle Gruppen zum Vernetzen. Solche Gruppen sind herkömmlicherweise Vinyl-, Acryl- oder Methacrylgruppen und ihre Natur und Einführung auf dem Polymergrundgerüst sind jenen mit Erfahrung auf dem Gebiet allgemein bekannt und werden als "funktionelle Gruppen zum Vernetzen" bezeichnet.
Eine wässrige Zusammensetzung des Photovernetzers in einer geeigneten Menge kann direkt in das Feststoffendprodukt bei einer ausreichenden Bestrahlung vernetzt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die wässrige Zusammensetzung zum Vernetzen in einen festen Artikel geeignete Mengen des Photovernetzers und ein hydrophiles Polymer, welches funktionelle Gruppen zum Vernetzen trägt. Der Photovernetzer in einem solchen System ersetzt dadurch die herkömmliche Kombination von Vernetzer und Photoinitiator. Anwendbare hydrophile Polymere mit geeigneten funktionellen Gruppen können durch jemanden mit Erfahrung auf dem Gebiet zum Zwecke der Vernetzung leicht bereitgestellt werden, zum Beispiel wäre es denkbar, Polymere mit einem ausreichend hohen Brechungsindex einzusetzen, um als intraokulare Linsen annehmbar zu sein. Als ein weiteres geeignetes Beispiel können wässrige Zusammensetzungen von wasserlöslichen vorgebildeten funktionalisierten Teilchen von hydrophilen Polymeren gemäß der internationalen Patentanmeldung PCT/EP99/04715 als Photovernetzer in einer Zusammensetzung, vorzugsweise einer wässrigen Zusammensetzung, die weiter mindestens ein copolymerisierbares Vinyl-, Acryl- oder Methacrylmonomer umfasst, verwendet werden. Solche Monomere und Kombinationen davon sind im Fachbereich wohlbekannt und werden hierin nicht ausführlicher beschrieben. Es ver steht sich jedoch, dass der Photovernetzer herkömmliche Vernetzungsmittel und ihre Kombination mit Photoinitiatoren in solchen Systemen ersetzt.
Es ist stark bevorzugt, dass die photoaktiven Gruppen der Photovernetzer ein Phosphinoxid umfassen, um die erforderlichen Radikale zum Vernetzen durch die Bestrahlung mit sichtbarem Licht zu erzeugen. Stärker bevorzugt ist die photoaktive Gruppe ein Acyl- oder Aroylphosphinoxid.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die photoaktive Gruppe mit den Ethylengruppen der Einheiten der Photovernetzer durch eine Bindungsgruppe, welche eine Phenylengruppe umfasst, verbunden. Gegebenenfalls ist eine solche Phenylengruppe substituiert, um mehr Stabilität zu erhalten. Die photoaktive Gruppe kann auch mit den Ethylengruppen mittels einer Bindungsgruppe, welche eine Gruppe der Struktur -O-C(O)-NH-, d. h. eine Urethan-Brücke, umfasst, verbunden werden. Vorzugsweise besitzt eine solche Verbindungsgruppe die Struktur -O-C(O)-NH-Ph-, worin Ph eine wahlweise substituierte Phenylengruppe bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Photovernetzer substituierte Ethyleneinheiten A, B, C eines makromolekularen Photovernetzers gemäß:
A = -CH₂-C(R¹R²)-, B = -CH₂-C(R¹R³)-, C = -CH₂-C(R¹R⁴)-, worin
R¹ Wasserstoff oder Methyl ist;
R² -CON(Me)₂, -CO₂CH₂CH₂OH, -OCOCH₃, -OCOCH₂CH₂Ph, -OH oder eine Lactamgruppe ist,
R³ -CON(Me)₂, -CO₂CH₂CH₂OH, -OCOCH₃, -OCOCH₂CH₂Ph, -OH oder eine Lactamgruppe ist, wenn B -CH₂-C(R¹R³)- ist, mit der Maßgabe, dass R² und R³ nicht gleich sind, es sein denn, R² und R³ ist -OH; und
R⁴-R⁵C(O)P(O)R⁶R⁷ oder -R⁵P(O)R⁶OC(O)R⁷ ist, worin R⁵, R⁶ und R⁷ unter gleichen oder verschiedenen Arylgruppen gewählt wird, welche Phenyl-, Methylphenyl-, Dimethylphenyl-, Trimethylphenyl-, Methoxyphenyl-, Dimethoxyphenyl-, Trimethoxyphe nyl-, Methylolphenyl-, Dimethylolphenyl-, Trimethylolphenyl- oder Styrylreste umfassen, oder
R⁴-R⁸C(O)P(O)R⁹R¹⁰ ist, worin R⁹ und R¹⁰ gleich sind wie R⁵, R⁶ und R⁷ weiter oben, aber R⁸ eine Gruppe -O-C(O)-NH-R¹¹ ist, worin R¹¹ gleich ist wie R⁹ und R¹⁰.
In der allgemeinen Formel weiter oben bezeichnet -OH eine Hydroxylgruppe, Me eine Methylgruppe und Ph ist eine Phenylgruppe. Die Lactamgruppe ist typischerweise eine heterocyclische Ringstruktur von 4 bis 7 Atomen, von denen mindestens eines Stickstoff ist. Eine geeignete derartige Lactamgruppe liefert eine N-Vinylpyrrolidon-Struktur als eine der Einheiten A oder B auf dem ethylenischen Grundgerüst. Es versteht sich ebenfalls, dass neben den genannten Substituenten funktionelle Gruppen zum Vernetzen dem Makromolekül gemäß herkömmlichen Verfahren hinzugefügt werden können.
Vorteilhafterweise werden die Photovernetzer R² und R³ von weiter oben so gewählt, um ein wasserlösliches Molekül zu bilden.
Geeignete Einheiten A und B in der allgemeinen Formel (A)_n(B)_m(C)_p werden gewählt aus N-Vinylpyrrolidon (NVP), 2-Hydroxyethylmethacrylat, N,N-Dimethylacrylamid und Vinylacetat, ohne auf diese beschränkt zu sein. Das genannte Vinylacetat wird vorzugsweise herkömmlicherweise zu Vinylalkohol hydrolysiert. Es wird ebenfalls auf die unten stehende Tabelle 1 in dem Beispiel-Erläuterungsteil der Beschreibung zu einer Reihe von spezifischen Photovernetzern auf Basis solcher Einheiten (oder Comonomere) und 4-Vinylbenzoyldiphenylphosphinoxid (VBPO) als photoinitiierende Gruppe hingewiesen. Demzufolge bilden VBPO-Einheiten Einheiten C in der genannten allgemeinen Formel weiter oben. Einige besonders geeignete wasserlösliche, durch blaues Licht aktivierte Photovernetzer gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen NVP zusammen mit Vinylacetateinheiten, N,N-Dimethylacrylamideinheiten allein oder zusammen mit 2-Hydroxyethylethacrylateinheiten, alle kombiniert mit VBPO-Einheiten. Diese Photovernetzer zeigen eine hohe Umwandlungsrate (Monomer zu Polymer) und geeigneterweise eine hohe Stabilität in wässriger Lösung. Dieser Typ von Photovernetzern kann durch herkömmliche Radikalpolymerisation hergestellt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Einheiten C der allgemeinen Formel ist das Radikal R⁴ -O-C(O)-NH-R⁸-C(O)R⁹R¹⁰, worin R⁸, R⁹ und R¹⁰ wie weiter oben sind. Das Radikal R⁴ wurde in diesem Zusammenhang vorzugsweise durch Umsetzen von Isocyanat-substituierten photoaktiven Verbindungen der Formel O=C=N-R⁸-C(O)P(O)R⁹R¹⁰ mit Hydroxylgruppen auf einem makromolekularen Grundgerüst (A)_n(B)_m(C)_p, worin Einheiten C als Einheiten A und B wie weiter oben gewählt wurden, eingeführt. Typischerweise umfasst ein solches Grundgerüst Vinylalkoholeinheiten, abgeleitet von einem Monomer oder Copolymer von Vinylacetat, welches einem herkömmlichen Hydrolyseschritt unterzogen wurde. Ein Beispiel für ein solches makromolekulares Grundgerüst ist ein Copolymer von NVP und Vinylacetat oder Poly(vinylacetat).
Wie zuvor erwähnt, kann eine Zusammensetzung, einschließlich der angeführten Photovernetzer, weiter ein oder mehrere copolymerisierbare Vinyl-, Acryl- oder Methacrylmonomer(e) oder ein hydrophiles Polymer, das mit funktionellen Vinyl-, Acryl- oder Methacrylgruppen versehen ist, oder Kombinationen solcher Monomere und Polymere umfassen.
Folglich werden die Photovernetzer bei der Herstellung von intraokularen Linsen verwendet, die direkt im Kapselsack des Auges gebildet werden, nachdem chirurgisch eine defekte natürliche Linse entfernt wurde. Der Photovernetzer ist dann Teil einer augenverträglichen Zusammensetzung mit einer geeigneten Viskosität und Fluidcharakteristika für das Einspritzen in das Auge mit einer herkömmlichen Gerätschaft.
Die mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Photovernetzer sehen eine Kombination von Photoinitiierungs- und Vernetzungsverfahren durch Verknüpfen von photoaktiven Gruppen mit einer polymeren oder makromolekularen Struktur vor. Die photoaktiven Gruppen erfahren bei einer Bestrahlung mit Licht mit der geeigneten Wellenlänge eine photoinduzierte Spaltung und es werden Radikale erzeugt, welche auf der polymeren oder makromolekularen Struktur zurückgehalten werden. Diese zurückgehaltenen Radikale initiieren, beenden oder haben dann auf irgendeine andere Weise an dem Gelbildungsprozess teil, welches das Ziel der Bestrahlungshärtung des Photomaterials ist. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Photovernetzer vermittelt ganz klare Vorteile, sowohl chemische als auch in Bezug auf die Umwelt, im Vergleich mit der Kombi nation eines separaten Photoinitiators und Vernetzers. In einem chemischen Kontext ergibt der Einsatz eines Photovernetzers Möglichkeiten zur Bildung von Netzwerken, die homogener sind als jene, die durch Photohärten herkömmlicher photohärtbarer Systeme gebildet werden. Die letztgenannten Systeme, wie sie Kombinationen von Monomeren beinhalten, weisen Strukturen in Abhängigkeit von den Reaktivitätsverhältnissen der Monomere und Vernetzer auf. Häufig wird zum Beispiel bei einer Beschichtung, die in hohen Produktionsraten hergestellt wird, ein Vernetzer gewählt aufgrund von dessen hoher Reaktivität. Unterschiede in den Reaktivitäten der Komponenten einer Formulierung führen zu einem Drift der Zusammensetzung, der Veränderung der durchschnittlichen Einheitszusammensetzung im Verlauf einer Polymerisation, und dies bedeutet im Verhältnis zu einem reaktiven Vernetzer, dass Abschnitte eines sich später bildenden Netzwerks in dem Härtungsverfahren eine geringere Vernetzungsdichte aufweisen als früher gebildete Abschnitte. Das Verbessern der Homogenität von vernetzten Netzwerken ist ein Thema, das größere Aufmerksamkeit in dem Maße erhält, wie die technischen Anforderungen an industrielle Produkte zunehmen. Homogene Netzwerke besitzen zum Beispiel eine höhere Bruchzähigkeit und heterogene Netzwerke mit besseren optischen Eigenschaften. Die während ihrer Bildung auftretende Schrumpfung ist gleichmäßiger, was beim Gießen mehr Präzision ermöglicht. Die Vorteile der Verwendung eines Photovernetzers als Netzwerkbildner im Vergleich mit einer Kombination von Photoinitiator und Vernetzer entstehen daher, weil die Radikalspezies, die sie bilden, als Vernetzer via der Polymerkette fungieren, mit welcher sie verbunden sind. Weitere solche Radikale werden während der ganzen Verfestigungsphase erzeugt, wobei deren Konzentration durch die Quantenausbeute der photoinitiierenden Spezies und die Lichtstärke, welche während des Verfestigens moduliert werden können, zusätzlich zu deren Konzentration geregelt werden. Dieser Unterschied führt zur Bildung von Netzwerken mit einer stärker geregelten und homogenen Struktur.
Das Zurückhalten von Photoinitiatorrückständen in dem Netzwerk eines medizinischen Produkts, wie einer Kontaktlinse oder einer Zahnfüllung, hat erwünschte physiologischen Auswirkungen. Weitere Photovernetzer sind aufgrund ihrer polymeren oder makromolekularen Natur vom Umweltstandpunkt her annehmbarer als viele herkömmlichen Vernetzer, die dafür bekannt sind, dass sie Haut- und Lungenreizungen verursachen.
Innerhalb des Kontextes der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Photovernetzer entweder vollständig oder teilweise für eine Kombination eines herkömmlichen Photoinitiators und eines herkömmlichen Vernetzers zu substituieren. Alternativ können die erfindungsgemäßen Photovernetzer in Kombination mit einem herkömmlichen Photoinitiator oder einem herkömmlichen Vernetzer verwendet werden, wie sich für jene, die in der Formulierung von Systemen zur Vernetzung praktische Erfahrung haben, versteht.
Fachleute auf dem Gebiet werden ebenfalls erkennen, dass die erfindungsgemäßen Photovernetzer wie für photoaktive Systeme hierin beschrieben, welche auf sichtbares Licht ansprechen, genauso auf Systeme angewandt werden können, die auf UV-Licht ansprechen, sodass die vorliegende Erfindung eine sehr allgemeine Anwendbarkeit besitzt.
Ausführliche und durch Beispiele belegte Beschreibung der Erfindung
Beispiel 1 PHOTOVERNETZERPOLYMER-HERSTELLUNGEN Tabelle 1
Die folgenden Beispiele beschreiben die Herstellung von P32-1(3), P40-3 & P41-1 (Vergleich) bzw. P40-4. Weiterhin werden Beispiele, welche Photovernetzer von DMA und 4-Vinyl-2,6-dimethylcbenzoylphosphinoxid erläutern, hinzugefügt (Beispiele 1E und 1F).
Beispiel 1A
Photovernetzercopolymer unter Verwendung von N-Vinylpyrrolidon und Vinylacetat
Diese Herstellung im 8-g-Monomer-Maßstab verwendete Monomere in folgendem Mol-verhältnis: 86,5 Teile N-Vinylpyrrolidon (VP); 10 Teile Vinylacetat (Vac): 3,5 Teile Vinylbenzoyldiphenylphosphinoxid (VBPO).
Methoxydiphenylphosphin, 0,520 g, wurde in einem getrockneten 100-ml-Doppelhalskolben eingewogen, wobei ein Hals mit Septum versiegelt war, und in Aluminiumfolie eingehüllt, um Licht auszuschließen. Toluol, 3 ml, und ein Magnetrührstab kamen hinzu und der Kolben wurde mit trockenem Stickstoff durchspült. Der Absperrhahn wurde kurz entfernt und 4-Vinylbenzoylchlorid, 0,409 g, wurde hinzugegeben, der Kolben wurde erneut mit trockenem Stickstoff durchspült und danach in ein Bad bei 65°C gestellt, unter Rühren mit einem magnetischen Rührer.
Nach 15 Minuten wurden die anderen Monomere: VP, 6,620 g, und Vac, 0,595 g, mit einer zuvor zubereiteten Lösung von Azobisisobutyronitril (AIBN), 0,080 g in 8 ml Toluol, verdünnt und die Mischung wurde in den Kolben eingespritzt und mit weiteren 4 ml Toluol eingespült. Die Polymerisationsmischung wurde bei 65°C unter magnetischem Rühren während 8 Stunden erwärmt, wodurch eine klare, blaßgelbe Lösung erhalten wurde, die unter gedämpftem Licht zu Diethylether ausgefällt wurde. Der Überstand wurde weggeschüttet und das blasse schlammartige Präzipitat wurde in 30 ml Methanol aufgenommen und erneut zu Ether als käsiger Niederschlag ausgefällt. Der Überstand wurde dekantiert und das Polymerprodukt wurde auf ein konstantes Gewicht unter Vakuum bei 35°C getrocknet. Die Ausbeute war 5,751 g (72 %) bröckeliges blaßgelbes Polymer. Eine Elementaranalyse ergab 0,65 % P, was 6,9 % w/w VBPO-Einheiten (0,209 mMol/g) entspricht, und 10,70 % N, was 84,5 % w/w VP-Einheiten entspricht, und mithin eine mittlere Einheitsmasse von 115 Daltons. Eine SEC ergab: Mn 32.000, Mw 103.000. Dies bedeutet eine zahlenmittlere Kettenlänge von ca. 280 Einheiten, mit ca. 7 photoaktiven Einheiten pro Kette.
Beispiel 1B
Photovernetzercopolymer unter Verwendung von N-Dimethylacrylamid (I)
In diesem Beispiel wurde 4-Vinylbenzoyldiphenylphosphinoxid (VBPO), 4 Mol-%, mit N,N-Dimethylacrylamid (DMA), 96 Mol-%, im 6-g-Maßstab copolymerisiert.
Methoxydiphenylphosphin, 0,481 g, wurden in einer getrockneten 24 × 150-mm-Quickfit-Röhre eingewogen und es wurden 2,5 ml trockenes Toluol zugegeben. Die Röhre wurde dann in Aluminiumfolie eingewickelt, um Licht auszuschließen. 4-Vinylbenzoylchlorid, 0,368 g, und ein magnetischer Rührstab kamen hinzu, und die Röhre wurde mit Septum versiegelt, mit N₂ gespült und in ein Bad bei 65°C unter Rühren gestellt. Nach 15 Minuten wurde eine Lösung von DMA, 5,26 g, und AIBN, 0,060 g, in Toluol, 5 ml, mit einer Spritze eingespritzt und mit weiteren 3,6 ml Toluol eingespült. Die Mischung wurde 6 h bei 65°C umgerührt, wodurch eine viskose orange-gelbe Lösung erhalten wurde, welche mit Methanol verdünnt wurde und in Diethylether ausgefällt wurde. Das Produkt wurde erneut aus Methanol zu Ether ausgefällt, und unter Vakuum bei Raumtemperatur entfeuchtet. Die Ausbeute war 2,56 g (43 %) bröckeliges blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,82 % P, was 8,8 % w/w VBPO-Einheiten (0,265 mMol/g) entspricht. Eine GPC unter Verwendung von Poly(ethylenglykol)-Standards ergab: Mn 25.000, Mw 100.000.
Beispiel 1C
Photovernetzercopolymer unter Verwendung von N-Dimethylacrylamid (II)
Das Beispiel 2B wurde im 12-g-Maßstab wiederholt, aber mit einem Monomerverhältnis von 6 Mol-% VBPO (2,12 g), 94 Mol-% DMA (9,89 g), mit 0,120 g AIBN, 22,3 ml Toluol und einer auf 8 h verlängerten Polymerisationszeit bei 65°C. Die Ausbeute war 7,17 g (60 %) gelbes Polymer, Analyse: 1,49 % P, was 16,0 % w/w VBPO (0,481 mMol/g) entspricht. Eine GPC ergab: Mn 12.000, Mw 88.000.
Beispiel 1D
Photovernetzercopolymer unter Verwendung von 2-Phenylethylmethacrylat
In diesem Beispiel wurde 4-Vinylbenzoyldiphenylphosphinoxid (VBPO), 4 Mol-%, mit 2-Phenylethylmethacrylat (PEMA), 96 Mol-%, im 6-g-Maßstab copolymerisiert.
Methoxydiphenylphosphin, 0,271 g, wurden in einer getrockneten 24 × 150-mm-Quickfit-Röhre eingewogen und es wurden 2,5 ml trockenes Toluol zugegeben. Die Röhre wurde dann in Aluminiumfolie eingewickelt, um Licht auszuschließen. 4-Vinylbenzoylchlorid, 0,204 g, und ein magnetischer Rührstab kamen hinzu, und die Röhre wurde mit Septum versiegelt, mit N₂ gespült und in ein Bad bei 65°C unter Rühren gestellt. Nach 15 Minuten wurde eine Lösung von PEMA 5,60 g, und AIBN, 0,060 g, in Toluol, 5 ml, mit einer Spritze eingespritzt und mit weiteren 3,6 ml Toluol eingespült. Die Mischung wurde 6 h bei 65°C umgerührt, wodurch eine ziemlich viskose blaßgelbe Lösung erhalten wurde, welche mit Chloroform verdünnt wurde und zu Methanol ausgefällt wurde. Das Produkt wurde erneut aus Chloroform (unter Zugabe von THF zur Klärung der Lösung) ausgefällt, und unter Vakuum bei Raumtemperatur entfeuchtet. Ausbeute: 4,67 g (78 %) bröckeliges blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,48 % P, was 5,2 % w/w VBPO-Einheiten (0,155 mMol/g) entspricht. Eine GPC in THF unter Verwendung von Polystyrol-Standards ergab: Mn 49.300, Mw 108.500.
Beispiel 1E
In diesem Beispiel wurde 4-Vinyl-2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (VDMBPO), 4 Mol-%, mit N,N-Dimethylacrylamid (DMA), 96 Mol-%, im 12-g-Maßstab copolymerisiert.
Methoxydiphenylphosphin, 0,979 g, wurden in einem getrockneten Kolben eingewogen und es wurden 5 ml trockenes Toluol zugegeben. Der Kolben wurde in Aluminiumfolie eingewickelt, um Licht auszuschließen. 4-Vinyl-2,6-dimethylbenzoylchlorid, 0,885 g, und ein magnetischer Rührstab wurden hinzugefügt, und der Kolben wurde mit Septum versiegelt, mit N₂ gespült und in ein Bad bei 65°C unter Rühren gestellt. Nach 15 Minuten wurde eine Lösung von DMA 10,426 g, und AIBN, 0,121 g, in Toluol, 9,3 ml, mit einer Spritze eingespritzt und mit weiteren 8 ml Toluol eingespült. Die Mischung wurde 8 h bei 65°C umgerührt, wodurch eine viskose blaßgelbe Lösung erhalten wurde, welche mit 20 ml Ethanol verdünnt wurde und in Diethylether ausgefällt wurde. Das Produkt wurde erneut aus Ethanol zu Hexan ausgefällt, und unter Vakuum bei Raumtemperatur entfeuchtet. Ausbeute: 8,53 g (71 %) bröckeliges blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,58 P, was 6,75 % w/w (1,95 Mol-%) VDMBPO-Einheiten (0,187 mÄqu./g) entspricht.
Das Polymer war wasserlöslich und zeigte eine hervorragende hydrolytische Stabilität; das über ein Jahr getestete Produkt zeigte keine messbare Abnahme der Photoaktivität. Eine GPC ergab: Mn 6000; Mw 26.000.
Beispiel 1F
Das Beispiel 1E wurde unter Verwendung von VDMBPO, 5 Mol-%, und DMA, 95 Mol-%, wiederholt. Die Ausbeute war 43 % blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,86 % P, was 10,0 % w/w (2,97 Mol-%) VDMBPO-Einheiten (0,278 mÄqu./g) entspricht. Die GPC ergab: Mn 7000; Mw 32.500.
Beispiel 1G
Das Beispiel 1F wurde unter Verwendung von VDMBPO, 5 Mol-%, und DMA, 95 Mol-%, wiederholt. Die Ausbeute war 55 % blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,73 % P, was 8,5 % ww (2,49 Mol-%) VDMBPO-Einheiten (0,236 mÄqu./g) entspricht. Die GPC ergab: Mn 5600; Mw 24.000.
Beispiel 1H
1,3,5-Trimethylbenzoylstyrylphenylphosphinoxid (TMBSPO), 4 Mol-%, wurde mit N,N-Dimethylacrylamid (DMA), 96 Mol-%, im 12-g-Maßstab copolymerisiert.
Zuerst wurde Methoxystyrylphenylphosphin, 0,800 g, in einem getrockneten Kolben eingewogen, und es wurden 5 ml trockenes Toluol zugegeben. Der Kolben wurde in Aluminiumfolie eingewickelt, um Licht auszuschließen. 1,3,5-Trimethylbenzoylchlorid, 1,061 g, und ein magnetischer Rührstab kamen hinzu und der Kolben wurde mit Sep tum versiegelt, mit N₂ gespült und in ein Bad bei 65°C unter Rühren gestellt. Nach 15 Minuten wurde anschließend eine Lösung von DMA, 10,241 g in 15 ml Toluol, und AIBN, 0,120 g in 5,0 ml Toluol mit einer Spritze eingespritzt. Die Mischung wurde 8 h bei 65°C umgerührt, wodurch eine viskose blaßgelbe Lösung erhalten wurde, welche mit 20 ml Methanol verdünnt wurde und in Diethylether ausgefällt wurde. Das Produkt wurde erneut aus Methanol zu Diethylether ausgefällt, und unter Vakuum bei Raumtemperatur entfeuchtet. Die Ausbeute war 55 % blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,87 % P, was 10,4 % w/w (2,40 Mol-%) TMBSPO-Einheiten (0,227 mÄqu./g) entspricht. Eine GPC ergab: Mn 9000; Mw 35.000.
Das Experiment wurde unter Verwendung von TMBSPO, 2,5 Mol-%, und DMA, 97,5 Mol-%, wiederholt. Die Ausbeute war 79 % blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,43 % P, was 5,1 % w/w (1,19 Mol-%) TMBSPO-Einheiten (0,112 mÄqu./g) entspricht. Eine GPC ergab: Mn 15.000; Mw 94.000.
Schließlich wurde das Experiment unter Verwendung von TMBSPO, 4 Mol-%, und PEMA, 96 Mol-%, wiederholt. Die Ausbeute war 68 % bröckeliges blaßgelbes Polymer, Analyse: 0,56 % P, was 5,4 % w/w TMBSPO-Einheiten (0,149 mMol/g) entspricht. Eine GPC ergab: Mn 19.000; Mw 165.000.
Beispiel 1I
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Photovernetzern mit einem photoaktiven Mittel, das an das Ethylen-Grundgerüst durch eine Gruppe gebunden ist, welche eine Urethanbindung umfasst.
1 Hydrolyse von Poly(N-vinylpyrrolidon-vinylacetat) 60:40]
Für diese Herstellung wurde Poly(NVP-co-VaA) 60:40 (Polysciences Inc., Mw 100.000; 40 g, 0,16 Mol Acetatgruppen) unter Stickstoff in Methanol (200 ml) gelöst und auf 40°C erwärmt. Dieser Lösung wurde NaOH (6,4 g, 0,16 Mol) in destilliertem Wasser (8,0 ml) zugegeben. Nach einer Nacht der Umsetzung wurde die Lösung auf RT gekühlt und mit Salzsäure (33 % wässrige Wasserlösung) neutralisiert. Die Polymerlösung wurde von den ausgefällten Salzen abgeschieden und zwei Tage lang dialysiert (Spectrapor 6- Dialyseröhren, MWCO: 1000) gegen häufig aufgefrischtes destilliertes Wasser. Nach der Dialyse wurde die Polymerlösung mit einem Rotationsverdampfer konzentriert und mit Methanol (150 ml) verdünnt. Diese wurde zu 1 Liter Diethylether ausgefällt. Das ausgefällte Poly(NVC-co-VA) 60:40 wurde pulverisiert und über SICAPENT (Merck) eine Woche lang bei 40°C in einem Vakuumofen, der mit einer Ölpumpe verbunden war, getrocknet, bis ein konstantes Gewicht erreicht wurde.
2 Synthese von 4-Isocyanafobenzoyldiphenylphosphinoxid (IBPO)
Diese Reaktion wurde unter gedämpftem Licht unter einer inerten Stickstoffatmosphäre durchgeführt. In einen ofengetrockneten Dreihalskolben wurde Methoxydiphenylphosphinoxid (0,177 g, 6,65 × 10^–4 Mol) gegeben, gefolgt von trockenem Tetrahydrofuran (THF, 10 ml). Der Kolben wurde in Aluminiumfolie eingewickelt, um die Reaktion von Außenlicht abzuschirmen. Die Temperatur wurde auf 65°C erhöht. Nun wurde 4-Isocyanatobenzoylchlorid (Aldrich; 0,116 g, 6,98 × 10^–4 Mol, 1,05 Äqu.) in trockenes THF (10 ml) gegeben. Nach einer Reaktionszeit von 1 Stunde wurde das Lösungsmittel verdampft, und das Produkt wurde als blaßgelber Feststoff zurückgewonnen. Ausbeute: 0,192 g, 83 %. Die Analyse mit ¹H-NMR in DMSO-d6 zeigte ein typisches Muster für den Photoinitiator (PI) im aromatischen Bereich des Spektrums, während die Absorptionen für die Ausgangsprodukte praktisch verschwunden waren. Dieses Produkt wurde direkt ohne weitere Reinigung im nächsten Schritt verwendet.
3 Synthese von 4-Isocyanato-3,5-dimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid
Die Reaktion in Beispiel 2 wurde mit 4-Isocyanato-3,5-dimethylbenzoylchlorid an Stelle von 4-Isocyanatobenzoylchlorid wiederholt.
4 Synthese von Photovernetzer durch Modifikation von Poly(NVP-co-VA) 60:40 mit IBPO
Diese Reaktion wurde unter gedämpftem Licht unter einer inerten Stickstoffatmosphäre durchgeführt. In einen ofengetrockneten Dreihalskolben wurden 2 g Poly(NVP-co-VA) 60:40 gegeben und in 50 ml Dimethylacetamid (DMAA) bei 40°C gelöst. Nun wurden 10 ml DMAA in den Reaktionskolben mit dem zuvor hergestellen IBPO gegeben, und die resultierende blaßgelbe Lösung wurde der Poly(NVP-co-VA) 60:40-Lösung zugegeben. Nach einer Reaktionszeit von einer Nacht wurde diese zu Diethylether (350 ml) ausgefällt. Das hellbgelbe klebrige Polymer wurde erneut in 30 ml Methanol gelöst und zu 300 ml Diethylether erneut ausgefällt. Das Polymer wurde über einem Buchner-Trichter gewonnen und eine Nacht lang in einem Vakuumofen bei 35°C getrocknet. Ein blaßgelbes gummiartiges Polymer wurde zurückgewonnen. Ausbeute: 1,824 g (91 %). Mit ¹H-NMR in DMSO-d6 wurde festgestellt, dass das IBDPPO mit dem Copolymer reagiert hatte, und es wurde dessen Gehalt mit 2,7 Mol-% geschätzt. Es bildete sich ein vernetztes wasserquellbares elastisches Material nach einer Blaulichtbestrahlung in einem Experiment, in welchem es in Wasser zusammen mit einem polymeren Vernetzer gelöst wurde.
5 Synthese von Photovernetzer durch Modifikation von Poly(NVP-co-VA) 60; 40 mit IDMBPO
Die Reaktion in Beispiel 4 wurde mit IDMBPO an Stelle von IBPO wiederholt. Ähnliche Ausbeuten und Resultate konnten erzielt werden.
Beispiel 2
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf die Photopolymerisation einschließlich der erfindungsgemäßen Photovernetzer, verglichen mit der Photopolymerisation mit kommerziell verfügbaren Photoinitiatoren.
Beispiel 2A
Der Photoinitiator Irgacure 1800 des Stands der Technik (von Ciba-Geigy, 10,0 mg) wurde bei gedämpftem Licht in 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA, ophthalmische Güteklasse von Polysciences, 970 mg) und 1,6-Dihydroxyhexandiacrylat (HDDA, ex, 20,0 mg) gelöst und eine 10,0-mg-Probe wurde in eine offene DSC-Aluminium-Probenpfanne pipettiert. Die Probenpfanne, bedeckt mit einer Überstülphaube aus dünnem Glas, wurde in die Probenposition des Kopfes eines Differenzialphotokalorimeters (DPC) von TA Instruments platziert. Die Temperatur des Kopfes wurde unter N₂ bei 37°C (oder in einigen Fällen 23°) sich stabilisieren gelassen, und die Probe wurde mit blauem Licht mit einer Stärke von 8 – 9 mWcm^–2 bestrahlt.
Die Fläche der Polymerisationsexotherme wurde durch herkömmliche Berechnung ermittelt und es wurde der Jg^–1 des Monomers berechnet. Aus dem Jg^–1 wurde die prozentmäßige Umwandlung von Monomer zu Polymer mit Hilfe eines Literaturwertes für die latente Polymerisationswärme des Monomers, ΔHp, errechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gesammelt.
Es wurde die gleiche Zusammensetzung wie für die DPC-Testscheiben (2 mm Dicke × 16 mm Durchmesser) von Poly-HEMA verwendet in PTFE-Gießzellen gegossen. Etwa 500 mg der Mischung von Monomeren und Photoinitiator wurden in die Zelle eingeführt, welche mit einem Objektglas verschlossen wurde und mit blauem Licht 3 min lang entweder von einer Blaulicht-Dentalstrahler oder von einem Marken-Lichtgenerator (Efos Novacure) bestrahlt wurde.
Beispiel 2B
Das in Beispiel 2A beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung des Photoinitiators Lucirin TPO des Stands der Technik (von BASF, 10,0 mg) an Stelle von Irgacure 1800 wiederholt.
Beispiel 2C
Das in Beispiel 2A beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung von HEMA (900,0 mg), ohne HDDA, und an Stelle von Irgacure 1800, eines Photovernetzers gemäß der vorliegenden Erfindung (P31-1, siehe Tabelle 1 zu der Zusammensetzung, 100,0 mg) wiederholt.
Beispiel 2D
Das in Beispiel 2C beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung eines Photovernetzers gemäß der vorliegenden Erfindung (P32-1, siehe Tabelle 1 zu der Zusammensetzung, 100,0 mg) wiederholt.
Beispiel 2E
Das in Beispiel 2C beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung eines Photovernetzers gemäß der vorliegenden Erfindung (P40-3, siehe Tabelle 1 zu der Zusammensetzung, 100,0 mg) wiederholt.
Beispiel 2F
Das in Beispiel 2C beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung eines Photovernetzers gemäß der vorliegenden Erfindung (P41-1, siehe Tabelle 1 zu der Zusammensetzung, 100,0 mg) wiederholt.
Beispiel 2G
Das in Beispiel 2A beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung eines Photovernetzers gemäß der vorliegenden Erfindung (P32-1, 100,0 mg) an Stelle von Irgacure 1800, HEMA (600,0 mg), Wasser (300 mg) und ohne HDDA wiederholt.
Beispiel 2H
Wie Beispiel 2G, unter Verwendung von P40-3 (50,0 mg), um P32-1 zu ersetzen, und HEMA (500,0 mg) und Wasser (450,0 mg).
Beispiel 2I
Wie Beispiel 2H, unter Verwendung von P41-1 (50,0 mg), um P40-3 zu ersetzen.
Beispiel 2J
Das in Beispiel 2A beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung von 2-Phenylethylacrylat (PEA, 990,0 mg, von Polymer & Dajac Laboratories) an Stelle von HEMA und ohne NDDA wiederholt.
Beispiel 2K
Das in Beispiel 2A beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung von Irgacure 1800, eines Photovernetzers (P40-4, siehe Tabelle 1 zur Zusammensetzung, 100,0 mg) und von PEA (900 mg), aber ohne NDDA oder HEMA wiederholt.
Die %-Umwandlungen von Monomer zu Polymer in Tabelle 2, den Beispielen 2A und 2B, die kommerziellen Photoinitiatoren und die Photovernetzer, Beispiele 2C bis 2E, sind vergleichbar und zeigen, dass die Photovernetzer sich wie wirksame Photoinitiatoren verhalten, insbesondere im Hinblick auf die Konzentrationen von photoaktiver Spezies, dem Acylphosphinoxid (in Tabelle 1 gezeigt). Weiterhin, wenn diese Ergebnisse mit den Beispielen 2G bis 2I verglichen werden, ergibt der Vergleich, dass korrekt designte Photovernetzer (Beispiele 2H und 2I) 100 %ige Umwandlungen in Lösung in Wasser zeigen.
Für das 2-Phenylethylacrylatmonomer ist der Photovernetzer P40-4, auf Basis von 2-Phenylethylmethacrylat, ebenfalls sehr wirksam als ein Photoinitiator (im Vergleich der Beispiele 2J und 2K), wodurch eine 100 %ige Umwandlung von Monomer zu Polymergel erzielt wird, wie anhand der Polymerisationswärme bewertet (auf Basis des experimentell ermittelten ΔHp).
Tabelle 2. Ein Vergleich der Vollständigkeit der Blaulicht-Photopolymerisation von HEMA, HEMA in Wasser & PEA unter Verwendung von niedermolekulargewichtigen Photoinitiatoren und Photovernetzern

^aPhotovernetzer und Monomer HEMA, wie Tabelle 1: kommerzielle Photoinitiatoren I1800, Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-trimethylpentylphosphinoxid (25 %) + 1-Hydroxycyclohexylphenylketon (75 %) (Irgacure 1800 von Ciba Geigy) TPO, 1,3,5-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Lucirin TPO von BASF): Monomer PEA, 2-Phenylethylacrylat: Vernetzer HDDA, Hexan-1,6-dioldiacrylat
^bmÄqu. Acylphosphinoxid/100 g Formulierung.

Beispiel 3
Beispiele für Gelierungstests:
Beispiele 3A und 3B
Unter Verwendung der weiter oben in den Beispielen 2J und 2K und das in Beispiel 2A beschriebenen Gießverfahrens wurden Scheiben hergestellt.
Beispiel 3C
Irgacure 2959 (von Ciba Geigy, 10,0 mg) wurde unter gedämpftem Licht in 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA, ophthalmische Güteklasse von Polysciences, 550,0 mg) und Wasser (440,0 mg) gelöst. Testscheiben (2 mm Dicke × 16 mm Durchmesser) aus Polymer wurden in PTFE-Gießzellen gegossen. Etwa 800 mg der Mischung von Monomeren und Photoinitiator wurden in die Zelle eingeführt, welche mit einem Objektglas verschlossen wurde und mit Licht von einem Marken-Lichtgenerator (Efos Novacure) 3 min lang bestrahlt wurde.
Beispiel 3D
Wie Beispiel 3C mit Irgacure 2959 (30,0 mg), HEMA (540,0 mg) und Wasser (430,0 mg).
Beispiel 3E
Wie Beispiel 3C mit P40-3 (100,0 mg), das Irgacure 2959 ersetzt, HEMA (500,0 mg) und Wasser (400,0 mg).
Beispiel 3F
Wie Beispiel 3C mit P41-1 (70,0 mg), das Irgacure 2959 ersetzt, HEMA (510,0 mg) und Wasser (420,0 mg).
Beispiel 3G
Wie Beispiel 4C mit P40-4 (50,0 mg), das Irgacure 1800 ersetzt, PEA (900,0 mg) und zusätzlichem Vernetzer, CE7-2 (2-Phenylethylmethacrylat/2-Hydroxy-3-acryloxypropylmethacrylat-Copolymer [0,9:0,1 Molverhältnis], 50,0 mg).
Beispiel 3H
Wie Beispiel 3G mit Irgacure 1800 (21,0 mg), das P40-4 ersetzt, PEA (940,0 mg) und Vernetzer, CE7-2 (2-Phenylethylmethacrylat/2-Hydroxy-3-acryloxypropylmethacrylat-Copolymer [0,9:0,1 Molverhältnis], 60,0 mg).
Beispiel 3I
Wie Beispiel 3B mit PEA (750,0 mg) und Photovernetzer, P40-4 (250,0 mg)
In Tabelle 3 sind die Tests gesammelt, die zur Überprüfung der Gelierung der unterschiedlichen Formulierungen durchgeführt wurden. Wo eine Zusammensetzung geliert ist, löst sie sich nicht in Lösungsmittel, sondern quillt in einem Maße im Verhältnis zu deren Vernetzungsdichte auf. Unvernetzte (Sol)Polymere lösen sich auf.
Beispiele für Monomere, die mit herkömmlichen Photoinitiatoren mit niedrigem Molekulargewicht photopolymerisiert werden, Nr. 4A, 4C und 4D, die leicht in dem geeigneten Lösungsmittel, Wasser für Poly-HEMA und Aceton für Poly-PEA, gelöst wurden. Das Beispiel Nr. 4B zeigte ein Zwischenverhalten und löste sich teilweise in Aceton, wobei etwas Restgel zurückblieb. Eine Erhöhung des Anteils von Photovernetzer auf 25 % (3,9 mÄqu. Acylphosphinoxid, Beispiel 41, oder die Zusetzung von extra Vernetzer, CE7-2 (Beispiel 4G, siehe unten) lieferte in Aceton unlösliches Gel.
CE7-2, ein Poly-PEMA, welches ungesättigt und mit PEA mischbar ist, bei dem es sich um ein Copolymer von 2-Phenylethylmethacrylat/2-Hydroxy-3-acryloxypropylmethacrylat handelte [0,9:0,1 Molverhältnis], wurde als Zusatzvernetzer zu dem Photovernetzer P40-4 in den Beispielen 4G und 4H eingesetzt. Dass CE7-2 ein wirksamer Vernetzer für photopolymerisiertes PEA ist, wird in Beispiel Nr. 4H nachgewiesen, wo dieses in Kombination mit Irgacure 1800 ebenfalls ein geliertes Produkt bei Bestrahlung ergibt. Die Produkte bei Bestrahlung sind transparente gelierte Elastomere mit einem hohen Brechungsindex (RI >1,54), mit ähnlichen Eigenschaften wie PEA/PEMA-Copolymere.
Die Beispiele 3E und 3F, die Photovernetzer verwendeten, um herkömmliche Photoinitiatoren für HEMA/Wasser-Zusammensetzungen zu ersetzen, wurden geliert und lösten sich nicht in Wasser, im Unterschied zu den Beispielen 4D und 4E.
Tabelle 3. Gelierungstests mit photopolymerisierten Materialien, welche die Wirkung von Photovernetzern zeigten

¹Siehe die Tabellen 1 & 2 und den Erläuterungstext zu einer Erläuterung der Materialiencodes
²[2959, 2-Hydroxy-4'-hydroxyethoxy-2-propiophenon (UV-Härtung)

Die vernetzte Struktur der in Wasser aufgequollenen Hydrogele (4E und 4F) wurde durch Spannungsrelaxationstests nachgewiesen.
Beispiel 4
Das in Beispiel 2A beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung der folgenden Formulierungen wiederholt:
Formulierungen (Gew.-%)

4A. Wasser (80)/Photovernetzer gemäß Beispiel 1F(20)
4B. Wasser (80)/Photovernetzer gemäß Beispiel 1H(20)
4C. HEMA (45)/Wasser(35)/Photovernetzer gemäß Beispiel 1C(20)
4D. HEMA (45)/Wasser(35)/Photovernetzer gemäß Beispiel 1F(20)
4E. HEMA (45)/Wasser(35)/Photovernetzer gemäß Beispiel 1H(20)
4F. HEMA(45)/H20(35)

Die kohärenten und klaren Gele resultierten aus der Bestrahlung der Formulierungen mit blauem Licht, und deren relative vernetzte Beschaffenheit wurde auf zwei Wegen charakterisiert. Das erste Verfahren bestand im Messen der Spannungsrelaxation der Netzwerke mit Hilfe eines Rheometrics RDA-11 und das zweite angewandte Verfahren bestand im Messen des Glänzens (smiling) der Gele in Wasser.
Spannungsrelaxationstestverfahren
Das RDA-11 wurde mit der gelierten 16-mm-Probe aufgebaut, die zwischen Parallelplatten von 25 mm angefeuchtet wurde, auf 35°C erwärmt wurde und auf welche eine Spannung von 30 % angewandt wurde. Während des Tests misst das Instrument die augenblickliche Spannung, die erforderlich ist, um 35 % beizubehalten, und trägt den augenblicklichen Schermodul (Gi) gegen log t auf. In Tabelle 3 werden die prozentmäßigen Verringerungen des Moduls Gi für die Formulierungen 4A bis 4F zwischen i = 10 und 100 s als (G(10)-G(100)/G(10) × 100 sowohl vor als auch nach der Aufquellen in Wasse verglichen. Die Ergebnisse bestätigen, dass das photovernetzte Gel kohärente Netzwerkstrukturen besitzt.
Tabelle 3. Durchschnittliche Spannunasrelaxationen der photovernetzten Formulierungen 4A bis 4F, gemessen bei 35°C
Quelltestverfahren
Probenscheiben aus den Formulierungen 4A bis 4F wurden gewogen, 24 Stunden bei 20°C in Wasser eingetaucht, getrocknet und erneut gewogen. Die Tabelle 4 vergleicht das durch jede Formulierung absorbierte Wasser auf Prozentbasis.
Tabelle 4 Prozentwert an Wasser, das bei 25°C durch photovernetzte Gele absorbiert wurde
Es wurde festgestellt, dass bei einer Bestrahlung mit blauem Licht die ohne einen Vernetzer hergestellte Formulierung (4F) nicht gelierte und dass keine für etwaige Messungen geeignete Scheiben gebildet wurden. Zufriedenstellende Scheiben wurden aus anderen Formulierungen hergestellt und die Spannungsrelaxationsresultate und die Wasserabsorptionsresultate entsprachen der Abfolge: am stärksten vernetzt 4A > 4C < 4E am geringsten vernetzt.

Claims

Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern mit der allgemeinen Formel: (A)_n(B)_m(C)_p, die nach Bestrahlen mit Licht vernetzte Netzwerke erzeugen, wobei in der Formel (i) A, B und C Einheiten aus substituiertem Ethylen in der makromolekularen Struktur sind; (ii) A, B und C statistisch verteilt sind und C eine photoaktive Gruppe trägt, die ein Phosphinoxid umfaßt; (iii) n = 0 – 98 Mol-%, m = 0 – 98 Mol-%, n + m = 50 – 98 Mol-% und p = 0,5 – 50 Mol-%, zur Herstellung einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges, wobei die photoaktive Gruppe bei der Bestrahlung mit Licht mit bestimmten Wellenlängen über 305 nm Radikale erzeugt, die auf den makromolekularen Photovernetzern zurückbehalten werden und nachfolgend reagieren, um eine vernetzte Netzwerkstruktur zu bilden.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Gruppe ein Acylphosphinoxid ist.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Gruppe mit den Ethylengruppen der Einheit C durch eine eine Phenylengruppe umfassende Bindungsgruppe verbunden ist, wobei die Phenylengruppe gegebenenfalls substituiert ist.
Verwendung der makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Gruppe mit den Ethylengruppen der Einheit C durch eine Bindungsgruppe mit der Struktur -O-C(O)-NH- verbunden ist.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 4, wobei die Bindungsgruppe die Struktur -O-C(O)-NH-Ph aufweist, wobei Ph eine gegebenenfalls substituierte Phenylengruppe darstellt.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 1, wobei die Ethyleneinheiten A, B, C der makromolekularen Struktur Substituenten gemäß: A = -CH₂-C(R¹R²)-, B = -CH₂-C(R¹R³)-, C = -CH₂-C(R¹R⁴)- umfaßt, wobei R¹ Wasserstoff oder Methyl ist; R² -CON(Me)₂, -CO₂CH₂CH₂OH, -OCOCH₃, -OCOCH₂CH₂Ph, -OH oder eine Lactam-Gruppe ist; R³ -CON(Me)₂, -CO₂CH₂CH₂OH, -OCOCH₃, -OCOCH₂CH₂Ph, -OH oder eine Lactam-Gruppe ist, wenn B -CH₂-C(R¹R³)- ist, unter der Maßgabe, dass R² und R³ nicht gleich sind, es sei denn, R² und R³ sind -OH; und R⁴ -R⁵C(O)P(O)R⁶R⁷ oder -R⁵P(O)R⁶C(O)R⁷ ist, wobei R⁵, R⁶ und R⁷ ausgewählt sind unter gleichen oder unterschiedlichen Arylgruppen, umfassend Phenyl-, Methylphenyl-, Dimethylphenyl-, Trimethylphenyl-, Methoxyphenyl-, Dimethoxyphenyl-, Trimethoxyphenyl-, Methylolphenyl-, Dimethylolphenyl-, Trimethylolphenyl- oder Styryl-Reste, oder R⁴ -R⁸C(O)P(O)R⁹R¹⁰ ist, wobei R⁹ und R¹⁰ gleich sind wie die obigen R⁵, R⁶ und R⁷, R⁸ jedoch eine -O-C(O)-NH-R¹¹-Gruppe ist, wobei R¹¹ gleich ist wie R⁹ und R¹⁰.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 6, wobei R² und R³ so ausgewählt sind, dass ein wasserlösliches Molekül gebildet wird.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 6, wobei die Lactam-Einheiten zusammen mit den Einheiten A oder B N-Vinylpyrrolidon-Einheiten bilden.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 6, wobei wenigstens einer von R² und R³ eine Hydroxylgruppe ist.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 6, wobei A N-Vinylpyrrolidon und B Vinylalkohol sind.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 6, wobei R⁴ -O-C(O)-NH-R¹¹-C(O)P(O)R⁹R¹⁰ ist.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovernetzer mit funktionellen Gruppen zum Vernetzen versehen sind.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach Anspruch 12, wobei die Photovernetzer mit aus Vinyl-, Acryl- und Methacryl-Gruppen ausgewählten, funktionellen Gruppen versehen sind.
Verwendung von makromolekularen hydrophilen Photovernetzern in einer augenverträglichen Zusammensetzung zum Einspritzen in den Kapselsack des Auges nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung einer Augenlinse.