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Die
vorliegende Erfindung betrifft Polyurethankontaktlinsen.
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Kontaktlinsen
wurden durch eine Vielzahl von Verfahren, einschließlich Drehen
und Gießformen,
hergestellt. Drehen kann nicht die Erfordernisse von kostengünstiger,
hochvolumiger und schneller Produktion erfüllen. Die Bemühungen zum
Vermindern der innewohnenden Kostennachteile von Drehen haben zu
einem Verfahren geführt,
das ein Hybrid aus Drehen und Gießformen ist. Beispielsweise
können
Linsen durch Gießen auf
einer Seite der Linse und Drehen der anderen Seite hergestellt werden.
Dieses Verfahren ist billiger als Drehen, jedoch nicht so billig
wie ein vollständiges
Gießformverfahren.
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Gießformen
erfordert die Anwendung von zwei komplementären Formen. Diese Formen sind
häufig wegwerfbar
und die Kosten zum Ersetzen der Form für jede neue Linse ist ein wesentlicher
Teil der Gesamtkosten der fertigen Linse. Weiterhin erfahren Linsen,
die durch Gießformen
hergestellt wurden, während
der in situ-Polymerisation aufgrund von Schrumpfung auch an eine
Vielzahl von Qualitätsmängeln. Beispielsweise kann
Schrumpfung Oberflächenhohlräume und
das Nichtanhaften von dem Endprodukt an dem Linsenaufbau verursachen.
Andere haben versucht, das Schrumpfen zu beseitigen, wodurch Gießformtechniken
verbessert werden.
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In
der Kontaktlinsenindustrie wurden Versuche unternommen, die Spritzgießformverfahren
zur Herstellung von Kontaktlinsen aus Polymethylmethacrylat (PMMA)
anzuwenden. PMMA-Linsen
sind hart und nicht sauerstoffpermeabel, d.h. sie sind mit der Qualität von Hydrogellinsen
nicht vergleichbar. Während
somit spritzgießgeformte
Verfahren, wie sie typischerwei se in der Kunststoffindustrie angewendet
werden, hohe Geschwindigkeit, hohes Durchsatzvolumen, konsistente
Qualitätsmassenproduktion
erzeugen können,
gibt es keine gute Kontaktlinsenmaterialien, die von jenen Kunststofffertiungsverfahren
profitieren könnten.
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Ein üblicher
Kontaktlinsentyp wird aus einem Hydrogel, typischerweise einem vernetzten
Hydroxyethylmethacrylatpolymer oder -copolymer, das 37–75% Wasser
enthält,
hergestellt. Diese Linsen sind Weichgele, die gute Sauerstofftransporteigenschaften
aufweisen, und im Allgemeinen als „weiche Linsen" bekannt sind. Diese
Linsen sind für
die Träger
sehr komfortabel, haben jedoch keine idealen optischen Eigenschaften. Andere
Linsen wurden aus Silikonkautschuk, ebenfalls einem Material für weiche
Linsen, hergestellt; oder Silikon oder Fluor enthaltenden Acrylat-
oder Methacrylatpolymeren unter Bilden einer starren gaspermeablen (RPG)
Linse. Diese Linsen haben eine hydrophobe Oberfläche, die den Komfort für den Träger vermindert
und können
auch schwierig herzustellen sein.
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Polyurethanpolymere
und -copolymere wurden für
Kontaktlinsen angewendet. Beispiele werden in US-Patent Nrn. 3 786
034; 4 255 550; 4 359 558; 4 454 309; 4 886 866; 5 039 458 und 5
674 942; sowie japanische Patentveröffentlichung 11255859; internationale
PCT-Veröffentlichung
Nrn. WO 98/42497 und WO 98/00205 beschrieben. Einige von diesen
beschreiben Polyurethanhydrogele. Zusätzlich werden auch Polyurethanhydrogele
in US-Patent Nrn. 4 118 354; 4 644 033; 4 668 564; und 5 354 835
beschrieben.
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Es
gibt einen Bedarf für
ein Polyurethanhydrogel zum Reaktionsformen von Kontaktlinsen, wobei
das Reaktionsspritzgießformen
die größten wirtschaftlichen
Vorteile bietet. Diese Linsen sollten weich sein, benetzbare Oberflächen, hohe
Sauerstoffdurchlässigkeitseigenschaften
und physikalische Festigkeit aufweisen. Weiterhin sollten die Linsen
in der Lage sein, durch Autoklavenbehandlung oder Chemikalien sterilisiert
zu werden.
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In
einem ersten Aspekt ist die Erfindung ein Prepolymer, hergestellt
durch Umsetzen eines Gemisches, enthaltend (a) mindestens eine multifunktionelle
Verbindung, (b) mindestens ein Diisocyanat, und (c) mindestens ein
Diol. Das Diol hat ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von maximal
7000. Das Prepolymer hat eine Viskosität von maximal 100 000 cP bei
70°C und
wenn mit einem Wasserüberschuss
umgesetzt, bildet es ein Hydrogelpolymer.
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In
einem zweiten Aspekt ist die Erfindung ein Prepolymer, hergestellt
durch Umsetzen eines Gemisches, enthaltend (a) mindestens ein Triisocyanat,
(b) mindestens ein Diisocyanat und (c) mindestens ein Polyalkylenoxid.
Das Molverhältnis
von (a) : (b) : (c) in dem Gemisch ist 0,9–1,1 : 1,8–3,3 : 1,8–3,3. Das mindestens eine Polyalkylenoxid
hat ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von maximal 7000 und,
wenn mit einem Wasserüberschuss
umgesetzt, bildet es ein Hydrogelpolymer.
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In
einem dritten Aspekt ist die Erfindung ein Prepolymer, hergestellt
durch Umsetzen eines Gemisches, enthaltend (a) mindestens ein Triol,
(b) mindestens ein Diisocyanat und (c) mindestens ein Polyalkylenoxid.
Das Molverhältnis
von (a) : (b) : (c) in dem Gemisch ist 0,9–1,1 : 1,8–2,2 : 4,5–5,5. Das mindestens eine Polyalkylenoxid
hat ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von maximal 6000 und,
wenn mit einem Wasserüberschuss
umgesetzt, bildet es ein Hydrogelpolymer.
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In
einem vierten Aspekt ist die Erfindung ein Prepolymer der Formel
I:
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X
stellt eine dreiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Y
stellt eine zweiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Z
stellt ein Oligomer, bestehend aus Monomereinheiten, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-,
-(CH(CH3)-CH2-O)-,
-(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- und -(CH(CH3)-CH(CH3)-O)-, dar und
Z weist ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht von maximal 6000 auf.
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In
einem fünften
Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Prepolymer der Formel II:
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X
stellt eine dreiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Y
stellt eine zweiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Z
stellt ein Oligomer, bestehend aus Monomereinheiten, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-,
-(CH(CH3)-CH2-O)-,
-(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- und -(CH(CH3)-CH(CH3)-O)-, dar und
Z weist ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht von maximal 6000 auf.
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In
einem sechsten Aspekt ist die Erfindung ein Gemisch, enthaltend
(i) Wasser und (ii) ein Prepolymer.
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In
einem siebten Aspekt ist die Erfindung ein Polyurethanhydrogel,
hergestellt durch Umsetzen eines Prepolymers mit einem Wasserüberschuss.
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In
einem achten Aspekt ist die Erfindung ein Polyurethanhydrogel, enthaltend
Einheiten der Formel III
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X
stellt eine dreiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Y
stellt eine zweiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Z
stellt ein Oligomer, bestehend aus Monomereinheiten, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-,
-(CH(CH3)-CH2-O)-,
-(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- und -(CH(CH3)-CH(CH3)-O)-, dar und
Z weist ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht von maximal 6000 auf.
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In
einem neunten Aspekt ist die Erfindung ein Polyurethanhydrogel,
enthaltend Einheiten der Formel VI
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X
stellt eine dreiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Y
stellt eine zweiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, dar;
Z
stellt ein Oligomer, bestehend aus Monomereinheiten, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-,
-(CH(CH3)-CH2-O)-,
-(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- und -(CH(CH3)-CH(CH3)-O)-, dar und
Z weist ein gewichtsmittleres
Molekulargewicht von maximal 6000 auf.
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In
einem zehnten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Kontaktlinse,
die ein Polyurethan enthält.
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In
einem elften Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Formen einer Kontaktlinse, einschließlich Spritzgießformen
eines Gemisches, um eine Kontaktlinse zu bilden.
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In
einem zwölften
Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Formen einer
Kontaktlinse, einschließlich
Spritzgießformen
eines Gemisches, das (a) ein Prepolymer und (b) Wasser zum Bilden
einer Kontaktlinse enthält.
Die Kontaktlinse enthält
ein Polyurethanhydrogel und wird in einem vollständig hydratisierten Zustand
gebildet.
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Die
vorliegende Erfindung schließt
ein Hydrogelpolyurethan ein, das durch ein Prepolymerverfahren hergestellt
wird. In einem Prepolymerverfahren werden zuerst mindestens ein
Polyol und/oder Polyamin und mindestens ein Polyisocyanat (und gegebenenfalls
ein Katalysator) umgesetzt, um ein Prepolymer herzustellen. Das
Prepolymer wird dann mit mindestens einem Kettenverlängerer (und
gegebenenfalls einem Katalysator) umgesetzt, um ein Polymer zu bilden.
Dieses ist im Gegensatz zu einem Einstufenverfahren (One-shot), worin
mindestens ein Polyol und/oder Polyamin mindestens ein Polyisocyanat
und mindestens ein Kettenverlängerer
(und gegebenenfalls ein Katalysator) gleichzeitig miteinander vermischt
werden, um ein Polymer zu bilden. Die Eigenschaften eines durch
ein Einstufenverfahren hergestellten Polymers sind gewöhnlich verschieden
von einem durch ein Prepolymerverfahren hergestellten Polymer, auch
wenn die Polyole, Polyisocyanate und Kettenverlängerer ansonsten die gleichen
sind.
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Das
Prepolymer wird aus mindestens einer multifunktionellen Verbindung,
mindestens einem Diisocyanat und mindestens einem Diol hergestellt.
Die multifunktionelle Verbindung schließt mindestens 3 funktionelle
Gruppen ein, kann jedoch 4, 5 oder auch mehrere funktionelle Gruppen
aufweisen. Vorzugsweise ist die multifunktionelle Verbindung eine
trifunktionelle Verbindung (3 funktionelle Gruppen). Die funktionellen
Gruppen sind ausgewählt
aus Amin-, Alkohol- oder Isocyanatgruppen. Vorzugsweise ist die
multifunktionelle Verbindung ein Triol oder Triisocyanat. Beispiele
für Triole
und Triisocyanate schließen
Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbit, Triethanolamin, das Isocyanurattrimer
von Hexamethylendiisocyanat, 2,4,6-Toluoltriisocyanat, p,p',p''-Triphenylmethantriisocyanat, das trifunktionelle
Trimer (Isocyanurat) von Isophorondiisocyanat und das trifunktionelle
Biuret von Hexamethylendiisocyanat ein.
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Das
Diisocyanat ist vorzugsweise ein aliphatisches Diisocyanat. Beispiele
für Diisocyanate
schließen Methylendicy lohexyldiisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Toluol-2,4-diisocyanat,
Toluol-2,6-diisocyanat, Gemische von Toluol-2,4- und -2,6-diisocyanaten,
Ethylendiisocyanat, Ethylidendiisocyanat, Propylen-1,2-diisocyanat,
Cyclohexylen-1,2-diisocyanat,
Cyclohexylen-l,4-diisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, 3,3''-Diphenyl-4,4''-biphenylendiisocyanat,
4,4''-Biphenylendiisocyanat, 4,4''-Diphenylmethandiisocyanat, 3,3''-Dichlor-4,4''-biphenylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat,
1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,10-Decamethylendiisocyanat, Cumol-2,4-diisocyanat,
1,5-Napthalindiisocyanat, 1,4-Cyclohexylendiisocyanat, p-Tetramethylxylylendiisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat, 4-Methoxy-1,3-phenylendiisocyanat, 4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanat,
4-Brom-1,3-phenylendiisocyanat, 4-Ethoxy-1,3-phenylendiisocyanat, 2,4-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat,
5,6-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat, 2,4-Diisocyanatdiphenylether, 4,4'-Diisocyanatdiphenylether,
Benzidindiisocyanat, 4,6-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat, 9,10-Anthracendiisocyanat,
4,4'-Diisocyanatdibenzyl,
3,3'-Dimethyl-4,4'diisocyanatdiphenylmethan,
2,6-Dimethyl-4,4'-diisocyanatdiphenyl,
2,4-Diisocyanatstilben, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-diisocyanatdiphenyl, 1,4-Anthracendiisocyanat, 2,5-Fluorendiisocyanat,
1,8-Naphthalindiisocyanat, 2,6-Diisocyanatbenzofuran, polymeres
4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
Xylylendiisocyanat und m-Tetramethylxylylendiisocyanat ein.
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Das
Diol ist vorzugsweise ein Polyalkylenoxid. Das Polyalkylenoxid hat
ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von maximal 7000, vorzugsweise
600–6000,
bevorzugter 800–4000,
besonders bevorzugt 1000–2000.
Beispiele schließen
Polymere und Oligomere von Epoxiden, wie Ethylenoxid, Propylenoxid,
Butylenoxid und deren Copolymere (beispielsweise statistische Copolymere
von Ethylenoxid und Propylenoxid, oder von Ethylenoxid, Propylenoxid
und Butylenoxid) und Copolymere von Ethylenglycol und Propylenglycol ein.
Vorzugsweise ist das Diol in Wasser löslich.
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Das
Prepolymer wird durch Umsetzen eines Gemisches, enthaltend mindestens
eine multifunktionelle Verbindung, mindestens ein Diisocyanat und
mindestens ein Diol, hergestellt. Andere Komponenten können gegebenenfalls
in dem Gemisch während
der Reaktion vorliegen, beispielsweise ein Dialkylzinnkatalysator, wie
Dioctylzinndilaurat, oder ein Lösungsmittel,
wie ein aprotisches organisches Lösungsmittel. Da das gebildete
Prepolymer mit Wasser reaktiv sein wird, ist es bevorzugt, die multifunktionellen
Verbindungen und die Diole vor dem Bilden des Gemisches zu trocknen.
Wenn beispielsweise das Triol Trimethylolpropan ist und das Diol
Poly(ethylenglycol) ist, könnten
diese durch zuerst Schmelzen derselben (durch Erhitzen auf etwa
65°C) und
Lagern derselben über
Molekularsieben getrocknet werden, wobei das Trimethylolpropan und
das Poly(ethylenglycol) zur Reaktion zuerst in dem gewünschten
Verhältnis
vor dem Schmelzen vermischt werden.
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Das
Prepolymer ist vorzugsweise ein Isocyanat beendetes Prepolymer und
hat deshalb im Wesentlichen vorzugsweise keine nicht umgesetzten
Hydroxylgruppen; ausreichend Diisocyanat wird zum Sichern der vollständigen Reaktion
verwendet. In dem Fall, wenn die mindestens einen multifunktionellen
Verbindungen nur Triole einschließen, enthält das Gemisch zum Bilden des
Prepolymers ein Verhältnis
der multifunktionellen Verbindungen : den Diolen : den Diisocyanaten
von vorzugsweise 0,9–1,1
: 1,8–2,2
: 4,5–5,5;
bevorzugter 0,97–1,03
: 1,94–2,06
: 4,85–5,15;
besonders bevorzugt 0,99–1,01
: 1,98–2,02
: 4,95–5,05;
und idealerweise 1 : 2 : 5. Im Fall, wenn die mindestens eine multifunktionellen
Verbindungen nur Triisocyanate einschließen, enthält das Gemisch zum Bilden des
Prepolymers ein Verhältnis
der multifunktionelle Verbindung : den Diolen : den Diisocyanaten
von vorzugsweise 0,9–1,1
: 1,8–3,3
: 1,8–3,3;
bevorzugter 0,97–1,03
: 1,94–2,06
: 1,94–2,06;
besonders bevorzugt 0,99–1,01
: 1,98–2,02
: 1,98–2,02;
und idealerweise 1 : 2 : 2. Das Gemisch wird vorzugsweise auf 50–100°C für vorzugsweise
1 Stunde bis 4 Tage zur vollständigen
Reaktion er hitzt. Die Reaktion wird vorzugsweise fortgesetzt bis
der Gehalt an freiem Isocyanat auf einen Wert abgefallen ist, der mit
einer im Wesentlichen vollständigen
Reaktion übereinstimmt.
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Das
Prepolymer hat vorzugsweise eine Viskosität von maximal 100 000, vorzugsweise
1000–50
000, Centipoise (cP) bei 50–70°C. Vorzugsweise
hat das Prepolymer einen Schmelzpunkt von maximal 70°C, bevorzugter
maximal 55°C.
Der letztendliche Gehalt an freien Isocyanatgruppen des Prepolymers
ist vorzugsweise maximal 2,83, da eine Menge von freiem Isocyanat
größer als
dieser Wert ausreichend CO2-Freisetzung während der
Polymerbildung ergibt, das in dem Polymer als Blasen eingefangen
sein wird.
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Zwei
Ausführungsformen
des Prepolymers werden in nachstehenden Formeln I und II erläutert:
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In
Formeln I und II ist X eine dreiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome
enthält
(worin dreiwertig bedeutet, dass sie durch drei Bindungen an den
Rest des Moleküls
gebunden ist); Y ist eine zweiwertige organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome
enthält
(worin zweiwertig bedeutet, dass es durch zwei Bindungen an den
Rest des Moleküls
gebunden ist); und Z ein Oligomer darstellt, das aus Monomereinheiten besteht,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-, -(CH(CH3)-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- und -(CH(CH3)-CH(CH3)-O)-, und
Z ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von maximal 6000 aufweist.
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Vorzugsweise
hat Z ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 600–6000, bevorzugter
800–4000, besonders
bevorzugt 1000–2000.
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Vorzugsweise
ist X eine organische Gruppe, die gegebenenfalls Heteroatome, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Halogenen,
bevorzugter ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Sauerstoff und Stickstoff, enthält. X kann
eine cyclische oder acyclische Alkylgruppe sein und kann gesättigt oder
ungesättigt
sein. Bevorzugter ist X eine verzweigte gesättigte acyclische Alkylgruppe,
bevorzugter eine verzweigte gesättigte
acyclische Alkylgruppe, die ein quaternäres Kohlenstoffatom umfasst,
noch bevorzugter ist X CH3CH2-C-(CH2-)3, auch bevorzugter
ist X eine cyclische Alkylgruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, auch
bevorzugter eine cyclische Alkylgruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, und
mindestens ein Heteroatom, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Sauerstoff und Stickstoff, noch bevorzugter ist X eine 6-gliedrige
cyclische Alkylgruppe, die mindestens ein Stickstoff enthält, noch
bevorzugter ist X eine Gruppe der Formel (V):
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Y
ist eine organische Gruppe, die 3–20 Kohlenstoffatome enthält, bevorzugter
eine organische Gruppe, die mindestens einen Cycloalkylring enthält, noch
bevorzugter eine organische Gruppe, die mindestens einen Cyclohexylring
enthält.
Besonders bevorzugt ist Y ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Formeln (VI) und (VII):
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Z
ist ein Oligomer, bestehend aus Monomereinheiten, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-, -(CH(CH3)-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- und -(CH(CH3)-CH(CH3)-O)-, und
Z hat ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von maximal 7000.
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Das
Polymer wird aus dem Prepolymer durch Reaktion mit mindestens einem
Kettenverlängerer
gebildet. Kettenverlängerer
schließen
Polyole, Polyamine, Polyanhydride und vorzugsweise Wasser ein. Um
das Polymer zu bilden, wird das Prepolymer vorzugsweise in ein Gemisch
oder eine Lösung
mit mindestens einem Kettenverlängerer,
gegebenenfalls zusammen mit mindestens einem Lösungsmittel und gegebenenfalls
zusammen mit mindestens einem Katalysator, gebildet. Das Vorliegen
eines Lösungsmittels
ist weniger bevorzugt, weil es entfernt werden muss, bevor das Polymer
in einer Kontaktlinse angewendet wird, die mit dem Auge in Kontakt
kommen wird. Dieses Gemisch oder diese Lösung fließt leicht und geliert dann
schnell. Vorzugsweise findet Gelieren in 1 Minute bis 1 Tag statt.
Der Kettenverlängerer
wird vorzugsweise im Überschuss verwendet
und im Fall von Wasser als Kettenverlängerer ist das Gewichtsverhältnis von
Wasser zu Prepolymer vorzugsweise 0,1 : 1 bis 10 : 1 und be sonders
bevorzugt ist eine Wassermenge, die ausreicht, um das Polymer in
einer vollständig
hydratisierten Form zu bilden.
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Das
Lösungsmittel
ist vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel, bevorzugter ein
aprotisches organisches Lösungsmittel.
Je mehr Lösungsmittel
zugegeben wird, umso mehr Zeit ist erforderlich, um ein Gel zu bilden,
und umso weniger viskos ist das Gemisch oder die Lösung. Vor
dem Bilden eines Gels kann das Polymer geformt werden. Das Lösungsmittel
kann nach Bildung des Gels oder Polymers entweder durch Verdampfung
oder durch Waschen mit Wasser entfernt werden. Vorzugsweise ist
die Viskosität
des Gemisches oder der Lösung
15 bis 500 cP, bevorzugter 85–115
cP bei 50°C.
Beispiele für
Lösungsmittel
schließen
Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dichlormethan,
Aceton, Butyrolacton, Acetonitril und Methylethylketon oder Gemische
davon ein. Diese gleichen Lösungsmittel
können
während
der Bildung des Prepolymers angewendet werden.
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Das
Polymer ist ein Hydrogel und wenn vollständig hydratisiert (d.h. der
Wassergehalt ist im Gleichgewicht mit einer Salzlösung, die
typischerweise innerhalb von 45 Minuten für ein Kontaktlinsen geformtes Stück Polymer
erreicht wird), einen Wassergehalt von 20–85%, vorzugsweise 37–75%, auf
das Gewicht aufweist. Vorzugsweise hat das Polymer eine Sauerstoffpermeabilität von mindestens
10 Barrers bis 35°C,
bevorzugter 10 bis 100 Barrers, bei 35°C für ein Kontaktlinsen geformtes
Stück Polymer.
Vorzugsweise hat das Polymer, wenn vollständig hydratisiert, einen Kontaktwinkel
von 0–45°, bevorzugter
0–15°. Die Hydrophilizität (Kontaktwinkel)
wird durch Messen des Winkels, der zwischen dem Polymer und einer
unter dem Polymer eingefangenen Luftblase gebildet wird, bestimmt,
wenn das Polymer in eine Salzlösung
eingetaucht wird. Der Winkel wird mit einem Goniometer gemessen.
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Das
Polymer, wenn vollständig
hydratisiert, ist vorzugsweise optisch klar mit einer Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von mindestens 90%, bevorzugter mindestens 95%, be sonders
bevorzugt mindestens 99%. Das Polymer, wenn vollständig hydratisiert,
hat eine Zugfestigkeit von vorzugsweise mindestens 0,03 N/mm2. Eine aus dem vollständig hydratisierten Polymer
gebildete Kontaktlinse hat typischerweise einen Durchmesser von
13–15,5
mm und eine Dicke von 50–200 μm.
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Zwei
Ausführungsformen
des Polymers schließen
Einheiten ein, ausgewählt
aus jeder in den nachstehenden Formeln III und IV gezeigten Einheiten:
worin
X, Y und Z die gleichen wie vorstehend beschriebenen Bedeutungen
aufweisen. Die Einheiten in dem Polymer würden aneinander über eine
andere Gruppe C=O gebunden sein.
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Das
Polymer wird vorzugsweise durch Gießformen, Thermoformen, Druckformen
oder bevorzugter Spritzgießformen
geformt. Besonders bevorzugtes Spritzgießformen ist Reaktionsspritzgießformen.
Vorzugsweise wird kein Lösungsmittel
verwendet und die in dem Gemisch oder der Lösung vorliegende Wassermenge ist
ausreichend zum vollständigen
Hydratisieren des Polymers, sodass sofort nachdem das Formen vollständig ist,
das Polymer in einem vollständig
hydratisierten Zustand gebildet wird, d.h. es gibt weniger als 0,1% Änderung
in den Abmessungen zwischen dem geformten Polymer und dem gleichen
Polymer im Gleichgewicht mit einer Salzlösung.
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Der
Spritzgießformvorgang
wird vorzugsweise unter Verwendung einer kreisförmigen Drehtischeinrichtung
mit einer Vielzahl von Formstationen ausgeführt. Die einzelnen Formen sind
muschelförmig.
Während der
Drehtisch rotiert, wird das Gemisch oder die Lösung in jede Form gespritzt,
das Polymer härtet
und bildet die beabsichtigte Struktur und dann wird der geformte
Gegenstand derart entfernt, dass die Form wieder verwendet werden
kann. Im Fall des Bildens von Kontaktlinsen erlaubt die vorliegende
Erfindung eine vollständig hydratisierte
Linse direkt in der Form zu bilden unter Entfernen des Bedarfs für einen
Hydratationsschritt. Eine kreisförmige
Drehtischeinrichtung mit einer Vielzahl von Formstationen ist auf
dem Fachgebiet zum Bilden von Schuhsohlen aus Polyurethanen gut
bekannt und kann zum Bilden anderer Strukturen, wie Kontaktlinsen, durch
Auswählen
einer Formungsform, die der fertigen Kontaktlinsenform entspricht,
angepasst werden. Beispiele für
diese Vorrichtungen für
Schuhsohlen sind von KLÖCKNER
DESMA Schuhmaschinen GmbH, Achim, Deutschland, erhältlich und
schließen
die DESMA S764 ein.
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Beispiele
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Beispiel 1
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100
g Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht von 1500 (CARBOWAX
1450) werden mit 12,86 g Isophorondiisocyanat und 16,16 g LUXATETM HT 2000 (Isocyanattrimer von Hexamethylentriisocyanat)
bei 70°C
umgesetzt, bis das freie Isocyanat zu dem theoretischen Wert von
2,21 vermindert ist. Dieses Prepolymer hat eine Viskosität von weniger
als 10 000 cP bei 50°C.
Das Prepolymer vermischt sich leicht mit Wasser bei der Temperatur.
Es wird dann mit der geeigneten Wassermenge in einem LIQUID CONTROLS
CORPORATION POSI-DOTTM-Verteiler/Mischer
vermischt und die geeignete Menge des Gemisches wird in eine Kontaktlinsenform
abgegeben. Das zu einem hydratisierten Polymer in Form einer Kontaktlinse
gehärtete
Gemisch hat einen Wassergehalt von 74%.
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Beispiel 2
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Ein
Gemisch von 58,045 Gramm Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht
von 1500 (CARBOWAX 1450), 11,187 Gramm Polyethylenoxid mit einem
Molekulargewicht von 8000 (CARBOWAX 8000) und 2,971 Gramm Trimethylolpropan
wurde über
3 Å Molekularsieben
für eine
Woche getrocknet. Ein stickstoffgespülter, gerührter Reaktor wurde mit 71,131
Gramm dieser Formulierung zusammen mit 33,056 Gramm 4,4'-Methylenbis(cyclohexylisocyanat)
angeordnet. Die Reaktion wurde in einem thermostatisierten Bad bei
55°C ausgeführt. Nach
260 Minuten wurde die Reaktion viskos. Zu dieser Zeit wurden 61,316
Gramm Acetonitril zugesetzt. Nach 22 Stunden Gesamtreaktionszeit
wurden weitere 43,255 Gramm Acetonitril zugegeben. Die Reaktion wurde
dann von dem Heizbad entfernt.
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Ungefähr 3,6 Gewichtsprozent
destilliertes Wasser wurden in Portionen von dieser Prepolymerlösung gerührt. Das
Gemisch wurde in Polypropylengießbecher dispergiert; 300 Becher
wurden unter Verwendung von vier Chargen Material gefüllt. Die
gefüllten
Becher wurden übernacht
bei Raumtemperatur härten
lassen, dann geöffnet.
Das erhaltene vernetzte Material wurde aus dem Gießbecher
entfernt, in Salzlösung
gegeben und übernacht
hydratisieren lassen. Die Linsen wurden zu Fläschchen mit Verpackungslösung überführt und in
einem Autoklaven bei 121°C
für Stunde
sterilisiert. Dies erzeugte eine Kontaktlinse mit einem Wassergehalt (wie
gemäß STM#358
gemessen) von 71% mit einer annehmbaren Klarheit.
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Beispiel 3
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100
Gramm Carbowax 1450 (Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht
von etwa 1500) und 4,47 Gramm Trimethylolpropan wurden miteinander
verschmolzen und mit 43,7 Gramm Methylendi cyclohexyldiisocyanat
vermischt. Dieses Gemisch wurde für etwa 100 Stunden auf 79°C erhitzt,
wobei während
der Zeit der gemessene freie Isocyanatgehalt auf einen Ausgangswert
von 9,46% bis 2,84 sank, welcher der theoretische Gehalt für das Prepolymer
ist, worin alle Hydroxylgruppen mit Isocyanat reagiert haben. Dieses
Prepolymer wurde mit Wasser vermischt und während eines Zeitraums von etwa
5 Minuten umgesetzt unter Bildung eines Hydrogelpolymers mit einem
Gleichgewichtswassergehalt von etwa 70%. Das Gemisch wurde zum Bilden
einer Kontaktlinse in eine Form gegossen.
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Beispiel 4
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Zu
23,287 Gramm UCON 75-H-1400, einem statistischen Copolymer von 75%
Ethylenglycol und 25% Propylenglycol mit einem Molekulargewicht
von 2500 Gramm/Mol, wurden 4,046 Gramm Luxate HT 2000 (Isocyanurattrimer
von Hexamethylendiisocyanat) und 3,007 Gramm Isophorondiisocyanat
gegeben. Das Gemisch wurde für
144 h auf 70°C
erhitzt, wobei zu der Zeit die freie Isocyanatkonzentration auf
unter den theoretischen Wert von 4,13% abgefallen war. Dieses Prepolymer
wurde mit Wasser vermischt, auf Kontaktlinsenformen aufgetragen
und unter Gewinnung von Kontaktlinsen mit einem Wassergehalt von
70% härten
lassen.
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Beispiel 5
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Alle
nachfolgenden Proben geben typische Carbowax-Formulierungen wieder. Die Reaktanten
werden vermischt und in einem verschlossenen Gefäß auf 70°C erhitzt. Alle Einheiten sind
auf das Gewicht in Gramm.
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In
Tabelle 3 bezieht sich CW auf Carbowax, TMP bezieht sich auf Trimethylolpropan,
TPEG bezieht sich auf trifunktionelles Polyethylenglycol (Polyethylenglycoltriol),
DesW bezieht sich auf Methylendicyclohexyldiisocyanat, IPDI bezieht
sich auf Isophorondiisocyanat, HT 2000 bezieht sich auf Isocyanurattrimer
von Hexamethylendiisocyanat und TMXDI bezieht sich auf Tetramethylxylyldiisocyanat.
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Beispiel 6
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Eine
Studie wurde zum Testen der in Beispiel 2 hergestellten Linsen durchgeführt.
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Tabelle
4. Übersicht über die
Studie
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Subjektives Linsenhandhabung
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Die
mittlere (median) Handhabungseinstufung der Testlinse ist 9,0 (auf
einer 10-Punkteskale), ausgezeichnet annehmbar, „Linse hält konkave Form auf Zeigefinger,
klebt nicht aneinander, keine Probleme mit Linseneinschub und/oder
Entfernung" (siehe
Tabelle 6). Neun der zehn Probanden stuften das Linsenhandhaben als „6" ein. Bezogen auf
das gesamte Linsenhandhaben waren 100 der Studienlinsen annehmbar.
(Siehe Tabelle 8)
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Subjektiver Linsenkomfort
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Unmittelbar
nach dem Linseneinschub ist die mittlere Komfortbewertung der Testlinse
9,0 (auf einer 10-Punkteskale), ausgezeichneter perfekter Komfort,
keine Linsenwahrnehmung, „Ich
kann diese Linse nicht fühlen,
auch wenn ich über
sie nachdenke".
Bei 15, 30, 45 und 60 Minuten Tragen ist die mittlere Komforteinstufung
der Testlinse 9,0 (siehe Tabelle 6). Bezogen auf Gesamtkomfort waren
100% der Studienlinse annehmbar. (Siehe Tabelle 8)
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Ein
Proband stufte den Linsenkomfort als „8", annehmbar, unmittelbar nach dem Linseneinschub
und bei 15 Minuten Tragen, jedoch bei 30 Minuten Tragen senkte sich
das Einstufen auf „3" unannehmbar ein.
Ein Proband empfand eine „juckende
Empfindung"; dies
wurde einer gegenwärtigen
milden Jahreszeitallergie zugerechnet. Die Linse wurde entfernt
und der Proband wurde von der klinischen Bewertung abgezogen.
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Linsenpasseigenschaften
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Die
mittlere Linsenbewegung ist 0,25 mm beim primären Scharfsehen und 0,37 mm
beim Aufwärtsscharfsehen,
annehmbar, unmittelbar nach Linseneinschub. Die mittlere (median)
Linsenbewegung ist 0,25 mm beim primären und Aufwärtsscharfsehen,
annehmbar, bei 15, 30, 45 und 60 Minuten Tragen. (Siehe Tabelle
6)
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Der
Aufschubtest wird ausgeführt,
um die Linsendichtheit zu bewerten. Unmittelbar nach dem Linseneinschub
ist die mittlere Aufschubbewertung 2,0 [auf einer 5-Punkt (0–4) Skale],
ausgezeichnete Freiheit der Bewegung zwischen 0,25–0,50 mm.
Bei 15 Minuten Tragen ist die mittlere (median) Aufschubbewertung
1,50, annehmbar. Bei 30, 45 und 60 Minuten Tragen ist die mittlere
Aufschubbewertung 2,0, annehmbar. (Siehe Tabelle 6)
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Die
mittlere (median) Zentrierungseinstufung für die Testlinse ist 5,0, zentriert,
0 mm Linsenverschub, unmittelbar nach Linseneinschub und bei 15,
30, 45 und 60 Minuten Tragen. (Siehe Tabelle 6)
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Der
mittlere (median) Linsenmangel, der für die Testlinse beobachtet
wird, ist 1,0, optimale Linsenverzögerung, minimale Linsenverschiebung
bezüglich
der Cornea während
lateralen und Aufwärtsaugenbewegungen,
unmittelbar nach Linseneinschub und bei 15, 30, 45 und 60 Minuten
Tragen. (Siehe Tabelle 6)
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Vorderlinsenoberflächenbenetzbarkeit
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Die
mittlere (median) Vorlinsentränenfilm
(PLTF)-Qualitätseinstufung
war 0, Tränenfilm
regelmäßig und
glatt für
gesamte Linsenoberfläche,
keine Debris haftet an der Linsen vorderfläche, unmittelbar nach Linseneinschub
und bei 15, 30, 45 und 60 Minuten Tragen. (Siehe Tabelle 6)
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Vor-Einpassen- und Nach-Einpassen-Schlitzlampenprüfung (SLEX)
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Vor-Einpassen-SLEX:
die Cornea und palpebralen Konjunktivagewebe waren für alle 10
Probanden unmerkbar. Spur (Stufe 1) gesamte bulbare Konjunktivainjektion
war an dem Testauge für
zwei Probanden nachweisbar; innerhalb normaler Grenzen. Die bulbare
Konjunktiva war normal für
die verbleibenden acht Probanden. (Siehe Tabelle 7)
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Nach-Einpassen-SLEX:
nach 60 Minuten Linsentragen lag oberflächliches spurenweises mikropunktuelles
Verflecken auf der 5–7
Uhr-Stellung auf dem cornealen Gewebe auf dem rechten Auge von einem
Probanden vor. Die Cornea des Probanden wurde 3 Stunden später erneut
bewertet und das Gewebe vollständig entfernt.
Spur (Stufe 1) gesamte bulbare Konjuktivainjektion war noch nachweisbar
auf dem Testauge für
zwei Probanden innerhalb normaler Grenzen. (Siehe Tabelle 7)
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Aus
dieser unentbehrlichen Studie haben wir gefunden, dass die sphärische weiche
Linsenleistung bezüglich
aller Schlüsselleistungsmessungen
während
der Dauer der Versuchsperiode klinisch annehmbar ist. Bezüglich Linseneinschub
und Entfernung schätzte
die gesamte Probandengruppe das Handhaben der Linsen mit annehmbar
ein. Neun von zehn Teilnehmern schätzte den Linsenkomfort als
ausgezeichnet/perfekt komfortabel nach 60 Minuten Tragen ein. Jedoch
nach 30 Minuten Tragen stufte ein Proband den Komfort der Linsen
als viel versprechend/leicht komfortabel, leicht unkomfortable Linsenwahrnehmung
ein, was klinisch unannehmbar ist. Die Reaktion des Probanden war
sekundär
zu einem milden jahreszeitlichen allergischen Zustand.
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Bezüglich der
Gesamtanpassungsleistung bewegte sich die Mehrheit der Linsen optimal
0,25 mm bis 0,37 mm bei geradem Vorwärts- und überlegenem Scharfsehen. Die
Linsen zeigten ausgezeichnete Freiheit der Bewegung während des
Aufschubvor gangs. Bezüglich
Linsenzentrierung zeigten 100% annehmbaren Linsenersatz bezüglich des
cornealen Limbus. Bezüglich
Linsenmangel zeigten alle Linsen einen annehmbaren angepassten/optimalen
Mangel. Minimaler Linsenersatz wurde beobachtet und die Linsen folgten
der Cornea während
lateralen und vertikalen Augenbewegungen. Ein voller und stabiler
Tränenfilm
wurde auf der Vorderoberfläche
für alle
Testlinsen beobachtet.
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Tabelle
6. Zusammenfassung der Statistik
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Tabelle
7. Schlitzlampenprüfungsergebnisse
(% Augen)
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Tabelle
8. Annehmbarkeit von Linsenkomfort und Handhabung (Linsen wurden
annehmbar gefunden)
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Gewöhnlich sind
zahlreiche Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung
im Lichte der vorstehenden Lehren möglich. Es ist deshalb selbstverständlich,
dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als
speziell hierin beschrieben ausgeführt werden kann.
