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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf die Oberflächenbehandlung von ophthalmischen
Linsen gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf
ein einfaches, kostengünstiges
Verfahren zum Modifizieren der Oberfläche einer Linse gerichtet,
um ihre Fähigkeit
zum Sorbieren von kationischen Antimikrobiotika herabzusetzen.
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HINTERGRUND
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Medizinische
Vorrichtungen wie ophthalmische Linsen können allgemein in zwei Hauptklassen
unterteilt werden, nämlich
Hydrogele und Nicht-Hydrogele. Nicht-Hydrogele absorbieren keine
nennenswerten Mengen an Wasser, wogegen Hydrogele Wasser in einem
Gleichgewichtszustand absorbieren und zurückhalten können.
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Hydrogele
werden in großem
Umfang als Materialien für
weiche Kontaktlinsen verwendet. Es ist bekannt, dass das Erhöhen der
Hydrophilie der Kontaktlinsenoberfläche die Benetzbarkeit der Kontaktlinsen
verbessert. Dies wiederum ist mit einem verbesserten Tragekomfort
der Kontaktlinsen verbunden. Außerdem kann
die Oberfläche
der Linse die Anfälligkeit
der Linse insgesamt für
die Ablagerung von Proteinen und Lipiden aus der Tränenflüssigkeit
während
des Tragens der Linse beeinflussen. Akkumulierte Ablagerungen können zu
Augenbeschwerden oder sogar zu einer Entzündung führen. Im Fall von Linsen mit
verlängerter
Tragedauer (d. h. Linsen, die ohne das tägliche Entnehmen der Linse
vor dem Schlafen verwendet werden) ist die Oberfläche besonders
wichtig, da Linsen mit verlängerter
Tragedauer für
hohe Standards des Komforts und der Bioverträglichkeit über einen längeren Zeitraum ausgelegt sein
müssen.
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Sowohl
Linsen, die nur am Tag getragen werden (daily-wear lenses), als
auch Linsen mit verlängerter Tragedauer
müssen
regelmäßig gereinigt
und desinfiziert werden. Das Formulieren von Mehrzwecklösungen, welche
nicht nur reinigen und desinfizieren, sondern auch ophthalmisch
verträglich
sind, stellt eine bedeutende technische Herausforderung dar. Es
wurde auch festgestellt, dass einige Kontaktlinsen nach wiederholten
Zyklen des Tragens und Reinigens ophthalmisch weniger verträglich werden.
Während
das Vorhandensein von Lipid- und Proteinablagerungen wichtige Faktoren
bei der Vorhersage des Komforts sind, genügt das Vorhandensein oder die
Abwesenheit dieser Ablagerungen allein nicht, um die Beobachtung
zu erklären,
dass frische Kontaktlinsen typischerweise im Auge angenehmer bzw.
komfortabler sind als Linsen, die einen oder mehrere Reinigungs-/Desinfektionszyklen
durchgemacht haben. Somit scheint der Reinigungs- und Desinfektionszyklus
dazu zu führen,
dass Linsen zunehmend weniger angenehm werden, und die Verringerung
des Augenkomforts scheint nicht auf eine unvollständige Reinigung
zurückzuführen zu
sein.
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Auf
dem Gebiet der Kontaktlinsenbenetzungs-/Konditionierlösungen wurde
festgestellt, dass Polyelektrolyte an eine Linsenoberfläche mit
entgegengesetzter Ladung binden und Polyelektrolytkomplexe bilden können. Es
wurde kommerziell gezeigt, dass solche Polyelektrolytkomplexe aufgrund
der größeren Absorption von
oberflächengebundenem
Wasser angenehmere Linsenmaterialien ergeben. Beispiele für Materialien,
die zum Bilden solcher Polyelektrolytkomplexe brauchbar sind, sind
in den US-Patenten 4,321,261 von Ellis et al.; 4,436,730 von Ellis
et al.; 5,401,327 von Ellis et al.; 5,405,878 von Ellis et al.;
5,500,144 von Potini et al.; 5,604,189 von Zhang et al.; 5,711,823
von Ellis et al.; 5,773,396 von Zhang et al.; und 5,872,086 von
Ellis et al. beschrieben.
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Die
folgenden Literaturstellen liefern Beispiele für typische Kontaktlinsenpflegelösungen.
Das britische Patent 1,432,345 offenbart Kontaktlinsendesinfektionszusammensetzungen,
die ein polymeres Biguanid und einen gemischten Phosphatpuffer enthalten.
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Das
US-Patent 4,758,595 von Ogunbiyi et al. offenbart, dass eine Kontaktlinsenlösung, die
ein Polyaminopropylbiguanid (PAPB) enthält, eine erhöhte Wirksamkeit
aufweist, wenn sie mit einem Boratpuffer kombiniert wird. Solche
Lösungen
sind sowohl mit nicht-weichen
als auch mit weichen Linsen verträglich und können zur Verwendung mit praktisch
allen üblicherweise
bekannten Desinfektionsmethoden, wozu auch "kaltes" Einwei chen unter Umgebungstemperaturbedingungen
gehört,
sowie mit Hochtemperaturdesinfektionsverfahren angepasst werden.
Diese desinfizierenden und konservierenden Lösungen sind insbesondere bemerkenswert
wegen ihres breiten Spektrums der bakteriziden und fungiziden Aktivität bei niedrigen
Konzentrationen im Verbund mit einer sehr niedrigen Toxizität, wenn
sie mit weichen Kontaktlinsen verwendet werden. Ogunbiyi et al.
gaben an, dass Biguanidpolymere in den höheren Molekulargewichtsbereichen
gewöhnlich
niedrigere Toxizitätswerte
aufweisen als die Materialien mit niedrigerem Molekulargewicht.
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Das
US-Patent Nr. 5,453,435 von Raheja et al. offenbart ein Konservierungsmittelsystem,
welches eine Kombination aus Chlorhexidin und dem Biguanidpolymer
Polyhexamethylenbiguanid umfasst. Es wurde festgestellt, dass dieses
Konservierungsmittelsystem, das in kommerziellen Produkten für harte
gasdurchlässige
Linsen verwendet wird, eine Kombination aus verbesserter Wirksamkeit
und relativ geringer Augenreizung aufweist.
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Zusammensetzungen,
die PAPB und Borat oder andere phosphatfreie Puffer enthalten, sind
in verschiedenen Produkten auf den Markt gebracht worden, aber mit
Gehalten von ungefähr
1 ppm oder weniger zur Verwendung mit weichen Kontaktlinsen. Es
ist allgemein wünschenswert,
den unter Beibehaltung des wünschenswerten
Maßes
an Desinfektionswirksamkeit niedrigstmöglichen Gehalt eines Bakterizids
bereitzustellen, um einen großzügigen Spielraum
für Sicherheit
und Komfort bereitzustellen.
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Einige
der populärsten
Produkte zum Desinfizieren von Linsen sind Mehrzwecklösungen,
welche zum Reinigen, Desinfizieren und Benetzen von Kontaktlinsen
verwendet werden können,
gefolgt vom direkten Einsetzen (Aufbringen auf das Auge) ohne Spülen. Die
Fähigkeit,
eine einzige Lösung
für die
Kontaktlinsenpflege zu verwenden, ist ein Vorteil. Eine solche Lösung muss
jedoch besonders sanft zu dem Auge sein, da sich ein Teil der Lösung auf
der Linse befindet, wenn sie eingesetzt wird, und mit dem Auge in
Kontakt kommt.
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Kontaktlinsenlösungen,
die sich als "chemische
Desinfektionslösung" eignen, erfordern
kein Reiben, um die von der US Food and Drug Administration (FDA)
unter dem Premarket Notifrcation (510 k) Guidance Document For Contact
Lens Care Produce, May 1, 1997 aufgestellten Leistungskriterien
zum Zerstören
von Bakterien und Pilzen zu erfüllen.
Sie erfordern jedoch im Allgemeinen ein wirksameres oder stärkeres Antimikrobiotikum
als eine Lösung,
welche ein Reiben erfordert. Es gilt allgemein, dass je stärker die
bakterizide Wirkung einer Lösung
ist, desto wahrscheinlicher es ist, dass sie toxische Wirkungen
aufweist oder den Komfort des Linsenträgers nachteilig beeinflusst.
In der Tat sind viele sehr wirksame Bakterizide, die in anderen
Zusammenhängen,
wie in Mundwässern,
Kosmetika oder Shampoos, verwendet werden und für die Verwendung in solchen
Produkten ausreichend sicher sind, für eine ophthalmische Verwendung
zu toxisch, insbesondere für
eine Verwendung mit weichen Linsen aufgrund der vorstehend erwähnten Tendenz
von weichen Linsen, Chemikalien zu binden, und der Empfindlichkeit
der Augengewebe. Entsprechend kann es sein, dass die Konzentrationen
von bestimmten Bakteriziden in Lösungen
zur Verwendung mit weichen Kontaktlinsen unterhalb geringerer Grenzwerte
sein müssen
als in anderen Produkten oder in Lösungen für andere Arten von Linsen, insbesondere,
wenn solche Lösungen
nicht von der Kontaktlinse abgespült werden, bevor die Linse
in das Auge eingebracht wird. Somit ist eine Art und Weise, die
Augenreizung herabzusetzen, das Verwenden einer niedrigeren Konzentration
des Antimikrobiotikums in Lösung,
vorausgesetzt, dass die damit einhergehende Verringerung der antimikrobiellen
Wirksamkeit akzeptabel ist. Es wäre
auch wünschenswert,
die Augenreizung zu verringern, ohne die Konzentration des Antimikrobiotikums
in Lösung
oder seine Desinfektionswirksamkeit zu verringern.
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Es
wurde festgestellt, dass bestimmte antibakterielle Wirkstoffe mit
Kontaktlinsen verträglicher
sind und eine geringere Bindung an Linsenoberflächen aufweisen. In einem Fall
wurde festgestellt, dass Chlorhexidin, ein Biguanid, an weiches
Linsenmaterial siebenmal weniger bindet als Benzalkoniumchlorid,
aber das Vorhandensein von proteinartigen öligen Tränenfilmablagerungen auf einer
Linse kann die auf der Linse absorbierte Menge an Chlorhexidin im
Vergleich zu einer reinen Linse verdoppeln. Das US-Patent 4,354,952
offenbart sehr verdünnte
Desinfektions- und Reinigungslösungen,
die Chlorhexidin oder seine Salze in Kombination mit bestimmten
amphoteren und nichtionischen oberflächenaktiven Substanzen enthalten.
Es wurde festgestellt, dass diese Lösungen das Ausmaß der Bindung
von Chlorhexidin an hydrophilen weichen Kontaktlinsen verringern.
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Somit
wäre es
wünschenswert,
das Ausmaß,
in dem Kontaktlinsen, insbesondere Hydrogel-Kontaktlinsen, zunehmend
Antimikrobiotika während
wiederholter Reinigungs-/Desinfektionsschritte sorbieren, zu begrenzen.
Das Hemmen der Sorption von Antimikrobiotika durch die Kontaktlinse
während
des Reinigungs-/Desinfektionsschritts würde dann die Menge des Antimikrobiotikums
verringern, die zur Desorption von den Kontaktlinsen in den Tränenfilm
zur Verfügung
steht, wenn die Linsen wieder auf die Augen des Trägers gebracht
werden. Eine solche Verbesserung würde den Langzeitkomfort von
Biomaterialien (wie Kontaktlinsenmaterialien) erhöhen, welche
in regelmäßigen Zeitabständen gereinigt
und desinfiziert werden müssen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung stellt ein Verfahren zum Reinigen und Desinfizieren einer
ophthalmischen Linse bereit, welche die Fähigkeit aufweist, reversibel
kationische Antimikrobiotika zu sorbieren. Linsen scheinen Antimikrobiotika
zu akkumulieren, wenn sie in Kontakt mit einer Lösung sind, die eine Antimikrobiotikakonzentration
aufweist, die ausreicht, um die Sorption des Antimikrobiotikums
an den Linsen voranzutreiben. Wenn die Linsen dann mit einer wässrigen
Lösung
mit niedrigeren Antimikrobiotikakonzentrationen in Kontakt kommen, desorbieren
sie das Antimikrobiotikum über
einen Zeitraum, da das positiv geladene, ionisch gebundene Antimikrobiotikum
durch Verdrängung
durch endogene Ionen in dem Tränenfilm
aus der Linse freigesetzt wird. Das Antimikrobiotikum-Sorptionsverhalten
von Hydrogelmaterialien ist von besonderem Interesse, da Hydrogele üblicherweise
als Biomaterialien, insbesondere als Kontaktlinsenmaterialien verwendet
werden.
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Diese
Erfindung stellt ein Verfahren zum Hemmen der Fähigkeit einer Linse zum Sorbieren
von kationischen Antimikrobiotika bereit. In einer Ausführungsform
umfasst das Verfahren der Erfindung das Behandeln der Oberfläche des
biomedizinischen Materials mit einem kationischen Polysaccharid.
Die Oberfläche
des Biomaterials ist vorzugsweise wenigstens ein bisschen anionisch.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung kann die Oberfläche
der Linse eine neutrale Nettoladung oder eine kationische Nettoladung
tragen und die Linse kann mit einem Verbindungsmittel behandelt
werden, um zunächst
die Oberfläche
des Biomateri als zu beschichten, um eine anionische Nettoladung
vor der Behandlung mit dem kationischen Polysaccharid bereitzustellen.
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Somit
stellt die Erfindung ein Verfahren zum Hemmen der Fähigkeit
einer Linse zum Sorbieren von Antimikrobiotika bereit, umfassend
das Binden eines kationischen Polysaccharids an die Oberfläche des
Biomaterials. So wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff "Binden" auf das Bilden eines
relativ stabilen Komplexes oder einer anderen relativ stabilen Anziehung
zwischen der Oberfläche
einer Linse und einem Polysaccharid mit oder ohne die Zugabe eines
Verbindungsmittels, und ist nicht auf einen bestimmten Mechanismus
beschränkt.
Somit kann "Binden" kovalente Bindungen,
Wasserstoffbrückenbindungen,
hydrophobe Wechselwirkungen oder andere molekulare Wechselwirkungen
einschließen,
welche das kationische Polysaccharid der Erfindung in die Lage versetzen,
eine relativ zähe
Oberflächenbeschichtung
auf einer Linse auszubilden. Wenngleich der Umfang der vorliegenden
Erfindung nicht durch die Angabe einer Theorie beschränkt werden
soll, scheint das Verfahren zum Hemmen der Ablagerung des Antimikrobiotikums
auf der Linse durch kationisches Polysaccharid damit zusammenzuhängen, dass
das Polykation aufgrund seiner größeren Ladungsdichte an vorhandene
anionische Stellen auf dem Biomaterial gebunden wird und somit die
Sorption der kationischen Antimikrobiotika mit niedrigerem Molekulargewicht
verhindert. Wenn das kationische Antimikrobiotikum an die anionische
Linse sorbiert ist, ist es außerdem
oder möglicherweise
möglich,
dass das kationische Polysaccharid das kationische Antimikrobiotikum
aufgrund seiner größeren Bindungswirkung,
die durch seine größere Ladungsdichte
verursacht wird, verdrängt.
Beide Situationen würden
somit die Konzentration von sorbiertem kationischen Antimikrobiotikum
auf einer Linse verringern.
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Das
Verfahren kann ferner das Behandeln der Oberfläche der Linse umfassen, um
eine anionische Nettoladung auf der Oberfläche bereitzustellen, bevor
diese Oberfläche
mit dem kationischen Polysaccharid in Kontakt gebracht wird. In
einer Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung trägt
die Linse eine anionische Nettooberflächenladung und es ist kein
Zwischenbehandlungsschritt zum Modifizieren der Oberflächenladung
vor dem Binden des Polysaccharids an die Oberfläche der Linse erforderlich.
In einer anderen Ausführungsform
schließt
das Verfahren das Inkontaktbringen der Oberfläche der Linse mit einem Verbindungsmittel ein.
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Das
Verfahren kann verschiedene Mechanismen zum Binden des kationischen
Polysaccharids auf der Oberfläche
der Linse einsetzen. Zu Beispielen für Bindungsmechanismen gehören Bindungen
wie ionische Wechselwirkungen, Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen, hydrophobe
Wechselwirkungen und kovalente Wechselwirkungen. Wenn das kationische
Polysaccharid an die Oberfläche
der Linse durch ionische Wechselwirkungen gebunden ist, treten diese
ionischen Wechselwirkungen geeigneterweise zwischen entgegengesetzt
geladenen ionischen Gruppen auf der Linse und dem in einer wässrigen
Lösung
enthaltenen Polysaccharid auf. Wenn die Oberfläche der Linse eine negative
Nettoladung aufweist, kann die negative Ladung von wenigstens einer
Gruppe, ausgewählt
aus Carboxylatgruppen, Sulfonatgruppen, Sulfatgruppen, Phosphatgruppen,
Phosphinatgruppen und Phosphonatgruppen herrühren. Die kationische Ladung
an dem kationischen Polysaccharid kann von Ammoniumgruppen, quaternären Ammoniumgruppen,
Sulfoniumgruppen, Phosphoniumgruppen und anderen positiv geladenen
funktionellen Gruppen herrühren.
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Das
Verfahren der Efrindung kann auch das kationische Polysaccharid
durch Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen
an die Oberfläche
der Linse binden. Diese Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen können zwischen
Wasserstoffbrücken
akzeptierenden Oberflächen
und Wasserstoffbrücken
donierenden Lösungen
oder zwischen Wasserstoffbrücken
donierenden Oberflächen
und Wasserstoffbrücken
akzeptierenden Lösungen
erfolgen. Zu Beispielen für
Wasserstoffbrücken
akzeptierende Gruppen gehören
Pyrrolidongruppen, N,N-disubstituierte Acrylamidgruppen und Polyethergruppen.
Zu Beispielen für
geeignete Polyethergruppen gehören
Poly(ethylenglycol) oder Poly(ethylenoxid). Zu Beispielen für geeignete
Wasserstoff donierende Gruppen gehören Carbonsäuren, Phosphorsäuren, Phosphorsäuren und
phenolische Gruppen.
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Das
kationische Polysaccharid kann auch durch Wechselwirkungen zwischen
hydrophoben Stellen auf der Biomaterialoberfläche und wechselwirkenden hydrophoben
Gruppen auf dem kationischen Polysaccharid an die Oberfläche der
Linse binden. Es können
auch kovalente Wechselwirkungen zwischen der Linsenoberfläche und
dem wasserlöslichen
kationischen Polysaccharid vorhanden sein, so dass das kationische Polysaccharid
an die Linsenoberfläche
gebunden ist.
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Die
ophthalmische Linse kann z. B. eine intraokulare Linse oder eine
Kontaktlinse sein. Die Linse wird vorzugsweise aus einem Material
mit einer anionischen Nettooberflächenladung, entweder durch
Einschluss von anionischen Stellen in der Substanz oder durch Oberflächenbehandlung
hergestellt.
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Zu
Beispielen für
brauchbare kationische Polysaccharide gehören die Polysaccharide, die
abgeleitet sind von den Familien auf der Basis von Celluloseverbindungen,
Guargummi, Stärke,
Dextran, Chitosan, Johannisbrotgummi, Tragantgummi, Curdlan, Pullulan
und Scleroglucan. Von besonderem Interesse sind die kationischen
Polymere, die von Cellulosematerialien abgeleitet sind. Es wird
angenommen, dass das Ausmaß der
Hemmaktivität
mit der Stärke
der Ionenbindung zwischen der polymeren Oberflächenbeschichtung und der Linsenoberfläche zusammenhängt. Somit
wird angenommen, dass stärkere
Bindungen die gewünschten Hemmwirkungen
erhöhen.
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Die
Erfindung kann eine Lösung
zum Desinfizieren und/oder Reinigen von Kontaktlinsen einsetzen. Die
Lösung
umfasst vorzugsweise 0,1 bis 20 ppm eines Biguanid-Antimikrobiotikums;
0,05 bis 2,5 Gew.-% eines Puffers wie Borat, Phosphat, Citrat, Hydrogencarbonat,
Tromethamin und Gemische davon; 0,01 bis 15 Gew.-% einer oberflächenaktiven
Substanz wie ein Poloxamer, Poloxamin, Polysorbat-20 und Tyloxapol.
Alternativ ist die maximale Konzentration des Puffers in Lösung eine
Menge, die ausreicht, um unter Beibehaltung einer akzeptablen Tonizität der Lösung die
notwendige Pufferwirkung zu ergeben.
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Die
Lösung
umfasst außerdem
ein oder mehrere Mittel zum Einstellen der Tonizität, ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus anorganischen Salzen, Polyolen mit niedrigem
Molekulargewicht, Mono- und Disacchariden in einer Konzentration,
die ausreicht, um eine Osmolalität
der Lösung
von ungefähr
200 bis ungefähr
400 mOsm/kg bereitzustellen.
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Die
Lösung
zur Verwendung in der Erfindung umfasst vorzugsweise 0,2 bis 10
ppm eines Biguanid-Antimikrobiotikums; 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines
Puffers; 0,1 bis 5 Gew.-% einer oberflächenaktiven Substanz; und ein
oder mehrere Mittel zum Einstellen der Tonizität in einer Konzentration, die
ausreicht, um eine Osmolalität der
Lösung
von 250 bis 350 mOsm/kg bereitzustellen.
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Die
Lösung
zur Verwendung in der Erfindung umfasst mehr bevorzugt 0,3 bis 5
ppm eines Biguanid-Antimikrobiotikums; 0,15 bis 1 Gew.-% eines Puffers;
0,4 bis 2 Gew.-% einer oberflächenaktiven
Substanz; und ein oder mehrere Mittel zum Einstellen der Tonizität in einer
Konzentration, die ausreicht, um eine Osmolalität der Lösung von 280 bis 320 mOsm/kg
bereitzustellen.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Beispiele
für Linsen,
die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, beschreiben die
US-Patente 5,908,906 von Künzler
et al.; 5,714,557 von Künzler
et al.; 5,710,302 von Künzler
et al.; 5,708,094 von Lai et al.; 5,616,757 von Bambury et al.;
5,610,252 von Bambury et al.; 5,512,205 von Lai; 5,449,729 von Lai; 5,387,662
von Künzler
et al. und 5,310,779 von Lai.
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Harte
gasdurchlässige
Materialien (RGP-Materialien) umfassen typischerweise ein hydrophobes
vernetztes Polymersystem, das weniger als 5 Gew.-% Wasser enthält. Zu RGP-Materialien,
die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, gehören die
Materialien, die in US-Patent Nr. 4,826,936 von Ellis; 4,463,149
von Ellis; 4,604,479 von Ellis; 4,686,267 von Ellis et al.; 4,826,936
von Ellis, 4,996,275 von Ellis et al.; 5,032,658 von Baron et al.;
5,070,215 von Bambury et al.; 5,177,165 von Valint et al.; 5,177,168
von Baron et al.; 5,219,965 von Valint et al.; 5,336,797 von McGee
und Valint; 5,358,995 von Lai et al.; 5,364,918 von Valint et al.;
5,610,252 von Bambury et al.; 5,708,094 von Lai et al.; und 5,981,669
von Valin et al. beschrieben sind. Das US-Patent 5,346,976 von Ellis et al. beschreibt
ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines RGP-Materials.
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Die
Erfindung ist auf eine große
Vielfalt von Kontaktlinsenmaterialien anwendbar und anionische Kontaktlinsenmaterialien,
sowohl harte als auch weiche, sind besonders bevorzugt. Hydrogele
umfassen hydratisierte, vernetzte polymere Systeme, die Wasser in
einem Gleichgewichtszustand enthalten. Solche Hydrogele könnten Siliconhydrogele
sein, welche allgemein einen Wassergehalt von mehr als ungefähr 5 Gew.-%
und häufiger
zwischen ungefähr
10 bis ungefähr
80 Gew.-% aufweisen. Solche Materialien werden gewöhnlich durch
Polymerisieren eines Gemisches hergestellt, das wenigstens ein siliconhaltiges
Monomer und wenigstens ein hydrophiles Monomer enthält. Anwendbare
siliconhaltige monomere Einheiten zur Verwendung bei der Bildung
von Siliconhydrogelen sind im Fachgebiet wohlbekannt und zahlreiche
Beispiele sind in den US-Patenten Nr. 4,136,250; 4,153,641; 4,740,533;
5,034,461; 5,070,215; 5,260,000; 5,310,779 und 5,358,995 angegeben.
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Mit
besonderem Bezug auf Kontaktlinsen hat sich gezeigt, dass die Fluorierung
von bestimmten Monomeren, die bei der Bildung von Siliconhydrogelen
verwendet werden, die Akkumulierung von Ablagerungen aus daraus
hergestellten Kontaktlinsen verringert, wie in den US-Patenten 4,954,587,
5,079,319 und 5,010,141 beschrieben ist. Außerdem wurde festgestellt,
dass die Verwendung von siliconhaltigen Monomeren mit bestimmten
fluorierten Seitengruppen, d. h. -(CF2)-H,
die Verträglichkeit
zwischen den hydrophilen und siliconhaltigen monomeren Einheiten
verbessert, wie es in US-Patent Nr. 5,387,662 und 5,321,108 beschrieben ist.
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Andere
Nicht-Siliconhydrogele, die für
Anwendungen mit verlängerter
Tragedauer verwendet werden, sind ebenfalls anwendbar, vorausgesetzt,
dass eine Bindung des kationischen Polysaccharids an die Oberfläche erzielt
werden kann. Harte gasdurchlässige
Linsen sind von Interesse, da viele von diesen Materialien Methacrylsäureeinheiten
zum Benetzen verwenden. Diese Säureeinheiten
erzeugen eine anionische Oberfläche, welche
ein kationisches Polysaccharid komplexieren kann.
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Zu
Oberflächenbeschichtungsmaterialien,
die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, gehören kationische
Polysaccharide, z. B. kationische Cellulosepolymere. Zu speziellen
Beispielen gehören
Cellulosepolymere, die N,N-Dimethylaminoethylgruppen (entweder protoniert
oder quaternisiert) enthalten, und Cellulosepolymere, die N,N-Dimethylamino-2-hydroxypropylgruppen
(entweder protoniert oder quaternisiert) enthalten. Kationische
Cellulosepolymere sind kommerziell erhältlich oder können durch
im Fachgebiet bekannte Verfahren hergestellt werden. Als ein Beispiel
können
quaternären
Stickstoff enthaltende ethoxylierte Glucoside durch Umsetzen von
Hydroxyethylcellulose mit einem Trimethylammonium-substituierten
Epoxid hergestellt werden. Verschiedene bevorzugte kationische Cellulosepolymere
sind kommerziell erhältlich,
z. B. wasserlösliche
Polymere, die unter der CTFA(Cosmetic, Toiletry, and Fragrance Association)-Bezeichnung "Polyquaternium-10" erhältlich sind.
Solche Polymere sind unter dem Handelsna men UCARE®-Polymer
von Amerchol Corp., Edison, NJ, USA kommerziell erhältlich.
Diese Polymere enthalten quaternisierte N,N-Dimethylaminogruppen
entlang der Cellulosepolymerkette.
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Die
kationische Cellulosekomponente kann in den Zusammensetzungen in
einer Menge von ungefähr 0,01
bis ungefähr
zehn (10) Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise in einer Menge
von ungefähr
0,02 bis ungefähr
fünf (5)
Gew.-% eingesetzt werden, wobei ungefähr 0,05 bis ungefähr ein (1)
Gew.-% besonders bevorzugt sind. Geeignete kationische Cellulosematerialien
haben die folgende Formel:
worin R
1,
R
2 und R
3 ausgewählt sind
aus H, Derivaten von C
1-C
20-Carbonsäure, C
1-C
20-Alkylgruppen, einwertigen
und zweiwertigen C
1 bis C
3-Alkanolen,
Hydroxyethylgruppen, Hydroxypropylgruppen, Ethylenoxidgruppen, Propylenoxidgruppen,
Phenylgruppen, "Z"-Gruppen und Kombinationen davon. Wenigstens
eines von R
1, R
2 und
R
3 ist eine Z-Gruppe.
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Die
Beschaffenheit der "Z"-Gruppen ist:
wobei:
R', R'' und R''' H, CH
3,
C
2H
5, CH
2CH
2OH und
sein können,
x = 0–5,y = 0–4 und z
= 0–5
X
– =
Cl
–,
Br
–,
I
–,
HSO
4 –, CH
3SO
4 –, H
2PO
4 –, NO
3 –.
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Das
US-Patent Nr. 5,645,827 von Marlin et al. (durch Bezugnahme aufgenommen,
als ob es in dieser Anmeldung ausführlich dargelegt wäre für eine Erörterung
von kationischen Polysacchariden) offenbart die Verwendung von Zusammensetzungen,
die ein kationisches Polysaccharid in Kombination mit einem anionischen
therapeutischen Mittel, z. B. Hyaluronsäure oder ihrem Salz, welche
ein bekanntes Milderungsmittel für die
Behandlung eines trockenen Auges ist, umfassen. Die europäische Anmeldung
088770 A1 von Marlin et al. offenbart kationische Cellulosepolymere
zum Verabreichen von kationischen therapeutischen Mitteln, insbesondere
für die
Behandlung eines Glaukoms.
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Die
US-Patente Nr. 4,436,730 und 5,401,327 von Ellis et al. (welche
durch Bezugnahme aufgenommen sind, als ob sie in dieser Anmeldung
ausführlich
dargelegt wären)
offenbaren die Verwendung von kationischen Cellulosederivaten in
Kontaktlinsenbehandlungslösungen,
einschließlich
der Kombination eines kationischen Cellulosepolymers und einer ethoxylierten
Glucose wie Glucam.
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Wahlweise
können
ein oder mehrere zusätzliche
polymere oder nichtpolymere Milderungsmittel mit den vorstehend
genannten Inhaltsstoffen kombiniert werden. Milderungsmittel sind
dafür bekannt,
dass sie benetzende, befeuchtende und/oder schmierende Wirkungen
ergeben, die zu einem erhöhten
Komfort bzw. Wohlbefinden führen.
Polymere Milderungsmittel können
auch als wasserlösliche
Viskositäts-Builder
wirken. Zu den wasserlöslichen
Viskositäts-Buildern
gehören
die nichtionischen Cellulosepolymere wie Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose,
Hydroxypropylcellulose und Carboxymethylcellulose, Poly(N-vinylpyrrolidon),
Poly(vinylalkohol) und dergleichen. Solche Viskositäts-Builder
oder Milderungsmittel können
in einer Gesamtmenge im Bereich von ungefähr 0,01 bis ungefähr 5,0 Gew.-%
oder weniger eingesetzt werden. Geeigneterweise beträgt die Viskosität der am
Ende erhaltenen Formulierung 2 bis 200 cp. Dem Komfort bzw. Wohlbefinden
dienende Mittel wie Glycerin oder Propylenglycol können ebenfalls
zugegeben werden.
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Die
zum Behandeln der Kontaktlinsen gemäß der Erfindung verwendete
Lösung
enthält
eine desinfizierende Menge von einem oder mehreren kationischen
antimikrobiellen Mitteln. Antimikrobielle Mittel sind definiert
als organische Chemikalien, welche ihre antimikrobielle Aktivität durch
eine chemische oder biochemische Wechselwirkung mit den mikrobiellen
Organismen ausüben.
Zu Beispielen für
kationische Antimikrobiotika gehören
diejenigen, die allgemein in ophthalmischen Anwendungen eingesetzt
werden und schließen
quaternäre
Ammoniumsalze wie Benzalkoniumhalogenide, Biguanide wie freie Basen
oder Salze von Alexidin und Chlorhexidin, Hexamethylenbiguanide
und ihre Polymere, Polyquaternium 1, cytolytische Peptide wie Dermaseptin,
Ceropin und Melittin und Kombinationen der vorstehenden ein, sind
aber nicht darauf beschränkt.
Die Salze von Alexidin und Chlorhexidin können entweder organisch oder
anorganisch sein und sind typischerweise Gluconate, Nitrate, Acetate,
Phosphate, Sulfate, Halogenide und dergleichen. Das bevorzugte Antimikrobiotikum
ist Biguanid und das bevorzugte Biguanid ist das Hexamethylenbiguanid,
das von Zeneca, Wilmington, DE unter der Handelsmarke CosmocilTM CQ kommerziell erhältlich ist. Allgemein weisen
die Hexamethylenbiguanidpolymere, die auch als Polyaminopropylbiguanid
(PAPB) bezeichnet werden, Molekulargewichte von bis zu ungefähr 100000
auf.
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Wenn
es in der erfindungsgemäßen Lösung verwendet
wird, sollte das antimikrobielle Mittel in einer Menge verwendet
werden, welche die Mikroorganismenpopulation in den eingesetzten
Formulierungen zumindest teilweise verringert. Vorzugsweise ist
eine desinfizierende Menge eine Menge, welche die mikrobielle Biobelastung
um zwei logarithmische Größenordnungen
in vier Stunden und mehr bevorzugt um eine logarithmische Größenordnung
in einer Stunde verringert. Am meisten bevorzugt ist eine desinfizierende
Menge eine Menge, welche die mikrobielle Belastung an einer Kontaktlinse
eliminiert, wenn sie in einer Pflegeroutine für die empfohlene Einweichzeit
verwendet wird (FDA Chemical Disinfection Efficacy Test-July, 1985,
Contact Lens Solution Draft Guidelines). Typischerweise sind solche
Mittel in Konzentrationen im Bereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,5%
(Gew./Vol.) und mehr bevorzugt von ungefähr 0,00003 bis ungefähr 0,05%
(Gew./Vol.) vorhanden.
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Die
in dieser Erfindung eingesetzten wässrigen Lösungen können zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen
Wirkstoffen eine oder mehrere andere Komponenten enthalten, die üblicherweise
in ophthalmischen Lösungen
vorhanden sind, z. B. Puffer, Stabilisatoren, Tonizitätsmittel
und dergleichen, welche dazu beitragen, ophthalmische Zusammensetzungen
für den
Anwender angenehmer bzw. komfortabler zu machen. Die wässrigen
Lösungen
der vorliegenden Erfindung werden typischerweise mit Tonizitätsmitteln
auf ungefähr die
Tonizität
von normalen Tränenflüssigkeiten
eingestellt, welche einer 0,9%igen Lösung von Natriumchlorid oder
einer 2,8%igen Glycerinlösung
entspricht. Die Lösungen
werden mit physiologischer Kochsalzlösung, die allein oder in Kombination
verwendet wird, im Wesentlichen isotonisch gemacht; andernfalls
würden
die Linsen ihre wünschenswerten
optischen Parameter einbüßen, wenn
sie einfach mit sterilem Wasser vermischt und hypotonisch oder hypertonisch
gemacht würden.
Entsprechend können überschüssiges Salz
oder andere Tonizitätsmittel
zur Bildung einer hypertonischen Lösung führen, welche ein Brennen und
eine Augenreizung verursacht. Eine Osmolalität von ungefähr 250 bis 350 mOsm/kg ist
bevorzugt, mehr bevorzugt 280 bis 320 mOsm/kg.
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Der
pH der Lösungen
der vorliegenden Erfindung sollte im Bereich von 5,0 bis 8,0, vorzugsweise
ungefähr
6,0 bis 8,0, mehr bevorzugt ungefähr 6,5 bis 7,5 gehalten werden;
geeignete Puffer wie Borat, Phosphat, Citrat, Hydrogencarbonat,
Tromethamin und Gemische davon können
zugegeben werden. Boratpuffer sind bevorzugt, insbesondere zum Erhöhen der
Wirksamkeit von PAPB. Im Allgemeinen werden Puffer in Mengen verwendet,
die im Bereich von ungefähr
0,05 bis 2,5 Gew.-% und vorzugsweise von 0,1 bis 1,5% und mehr bevorzugt
von 0,15 bis 1 Gew.-% liegen.
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In
manchen Fällen
kann es wünschenswert
sein, zusätzlich
zu Puffersubstanzen Maskierungsmittel in die Lösungen der vorliegenden Erfindung
aufzunehmen, um Metallionen zu binden, welche andernfalls mit der Linse
und/oder Proteinablagerungen reagieren und sich auf der Linse ansammeln
könnten.
Ethylendiamintetraessigsäure
(EDTA) und ihre Salze (Dinatrium) sind bevorzugte Beispiele. Sie
werden gewöhnlich
in Mengen im Bereich von ungefähr
0,01 bis ungefähr
0,2 Gew.-% zugegeben.
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Die
in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Lösungen können durch eine Reihe von Methoden hergestellt
werden. Ein Verfahren setzt zweiphasige Compoundierprozeduren ein.
In der ersten Phase werden ungefähr
30% des destillierten Wassers verwendet, um das kationische Polysaccharid
durch ungefähr
30 Minuten langes Mischen bei ungefähr 50°C aufzulösen. Die Lösung der ersten Phase wird
dann 30 Minuten bei ungefähr
120°C autoklaviert.
In einer zweiten Phase werden Alkalimetallchloride, Maskierungsmittel,
Konservierungsmittel und Puffersubstanzen in ungefähr 60% des
destillierten Wassers unter Rühren
aufgelöst,
gefolgt vom Rest des destillierten Wassers. Die Lösung der
zweiten Phase kann dann in die Lösung
der ersten Phase steril zugegeben werden, indem sie mittels Druck
durch ein 0,22 μm-Filter
geleitet wird, gefolgt vom Abpacken in sterilisierten Kunststoffbehältern.
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Wie
vorstehend angegeben ist die vorliegende Erfindung brauchbar zum
Verbessern des Komforts bzw. der Annehmlichkeit und der Tragbarkeit
für Kontaktlinsen
mit verlängerter
Tragedauer. Zu diesem Zweck können
Zusammensetzungen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung als
Augentropfen formuliert und in einer großen Vielfalt von kleinvolumigen
Behältern
mit einer Größe von 1
bis 30 ml verkauft werden. Solche Behälter können aus HDPE (Polyethylen
hoher Dichte), LDPE (Polyethylen niedriger Dichte), Polypropylen, Poly(ethylenterephthalat)
und dergleichen hergestellt werden. Weichflaschen mit herkömmlichen
Aufsätzen zur
Abgabe von Augentropfen sind zur Verwendung mit der vorliegenden
Erfindung besonders geeignet. Die Augentropfenformulierung der Erfindung
wird durch Einträufeln
von z. B. ungefähr
einem (1) oder drei (3) Tropfen in das Auge bzw. die Augen je nach
Bedarf verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch als eine Komponente einer reinigenden,
desinfizierenden oder konditionierenden Lösung brauchbar. Die Erfindung
kann auch oberflächenaktive
Substanzen, entweder amphotere oder nichtionische, enthalten, die
dafür bekannt
sind, dass sie brauchbare Komponenten von konditionierenden und/oder
reinigenden Lösungen
für Kontaktlinsen
sind. Beispiele für
geeignete Formulierungen für
reinigende und/oder desinfizierende Lösungen sind im US-Patent 5,858,937
von Richard und Heiler beschrieben, welches durch Bezugnahme so
aufgenommen ist, als ob es in dieser Anmeldung ausführlich dargelegt
wäre.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Bindungswirkung des kationischen Cellulosepolymers
auf hydrophilen Kontaktlinsen. Drei Surevue®-Linsen
(hergestellt von Johnson & Johnson,
New Brunswick, NJ) in drei verschiedenen Lösungen wurden einem Vergleich
durch Rasterkraftmikroskopie-Analyse (AFM-Analyse) unterzogen. Die
Lösung
1, für
einen Vergleich, war eine boratgepufferte Kochsalzlösung als
Blindprobe. Die Lösung
2 war die Lösung
1 mit 0,1% Polymer JR. Die Lösung
3, für
einen weiteren Vergleich, war ReNu® MPS (hergestellt
von Bausch & Lomb,
Rochester, NY). Die Linsen wurden über Nacht behandelt und dann
aus den Gefäßen entnommen
und in Wasser mit HPLC-Qualität auf statische
Weise mindestens 15 Minuten lang entsalzt. Alle Linsen wurden mit
einem sauberen Skalpell auf einem sauberen Glassubstrat geschnitten.
Die Proben wurden getrocknet, geschnitten und auf ein sauberes Substrat
gegeben. Drei topografische Bilder mit einer Größe von 50 × 50 μm wurden für jede Seite (Vorderseite und
Rückseite)
der Linsen erhalten, wobei AFM verwendet wurde. Die in dieser Untersuchung
verwendete AFM war die Dimension 3000 und wurde im Kontakt-Modus
betrieben. Die AFM funktioniert durch Messen von Kräften im
Nanomaßstab
(10–9 N)
zwischen einer spitzen Sonde und Atomen auf der Linsenoberfläche. Die
resultierenden AFM-Bilder
zeigten, dass die vorderseitigen und rückseitigen Oberflächen der
in der boratgepufferten Kochsalzlösung als Blindprobe (Lösung 1)
sowie in ReNu® MPS
(Lösung
3) aufbewahrten Linsen keine signifikante topografische Veränderung
aufwiesen. Die vorderseitigen und rückseitigen Oberflächen der
in Polymer JR-Lösung
(Lösung
2) aufbewahrten Linsen wiesen eine signifikant veränderte Topografie
auf. Die Oberfläche
ist mit einem dünnen
Film bedeckt, wobei Hohlräume
mit unterschiedlicher Größe und Form
sowohl die vorderseitigen als auch die rückseitigen Oberflächen bedecken.
Diese Hohlräume
wiesen eine mittlere Tiefe von 40 ± 10 nm auf. Diese hohlraumartigen
Anomalien waren in den Linsen, die in Lösung 1 oder in Lösung 3 aufbewahrt
wurden, nicht vorhanden. Die Hohlräume hatten eine Auswirkung
auf die mittlere quadratische (RMS) Rauhigkeit für die in der Polymer JR-Lösung aufbewahrten
Linsen.
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Die
RMS-Oberflächenrauhigkeit
wurde unter Verwendung der Nanoscope-Software berechnet (in nachstehender
Tabelle gezeigt). Die in Lösung
1 oder Lösung
3 aufbewahr ten Linsen hatten eine glattere vorderseitige und rückseitige
Oberfläche,
verglichen mit der Vorderseite und Rückseite von Linsen, die in
der Polymer JR-Lösung
aufbewahrt wurden.
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Tabelle
1 RMS-Rauhigkeit für
jeden Satz von AFM-Bildern
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Die
vorstehend gezeigten AFM-Ergebnisse zeigen an, dass das kationische
Cellulosepolymer (Polymer JR) eine Auswirkung auf die Morphologie
der Linsenoberfläche
hat, was einen dünnen
Filmüberzug
mit großen
Hohlräumen
mit unterschiedlicher Form und Größe auf der Vorderseite und
Rückseite
der Linse anzeigt.
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Beispiel 2
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Beispiel
2 bewertet, ob die Zugabe eines kationischen Polysaccharids, Polymer
JR, zu einer konservierten Lösung
die Aufnahme dieses Konservierungsmittels in Surevue®-Kontaktlinsen verringern
konnte. Es wurden zwei Konservierungsmittel untersucht: Alexidin
und PHMB. Es wurde eine UV-Analyse durchgeführt.
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Verfahren
und Materialien UV-VIS-Extinktionsspektren der Proben wurden an
einem Perkin Elmer Lambda 9 UV-VIS-NIR-Spektralfotometer bestimmt.
Die in dem Instrument verwendete Schlitzbreite führte zu einer Strahlgröße mit einer
Höhe von
10 mm und einer Breite von 2 mm in dem Probenabschnitt. Quarz-Mikroküvetten mit
einer Weglänge
von 10 mm und einer Wegbreite von 4 mm wurden verwendet, um die
kleinen Probenvolumina unterzubringen. Die entsprechende Lösung wurde
in beiden Küvetten
für die
Aufnahme des Hintergrunds und in der Referenzküvette für die Probenmessungen verwendet.
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Das
Perkin Elmer Lambda 9 UV-VIS-NIR-Spektralfotometer wurde unter den
in Tabelle 2 nachstehend gezeigten Bedingungen betrieben.
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Es
werden zwei Puffer untersucht, deren Zusammensetzungen nachstehend
aufgeführt
sind:
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Phosphatpuffer
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- 0,016% Mononatriumphosphat
- 0,066% Dinatriumphosphat
- 0,88% Natriumchlorid
- pH = 7,26
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Boratpuffer
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- 1,0% Borsäure
- 0,4% Natriumchlorid
- 0,11% Natriumborat
- pH = 7,2
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Ergebnisse und Diskussion
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Die
UV-Analyse wurde verwendet, um die Extinktion der Alexidin- und
PHMB-Kontrolllösungen
zu messen. Beide Konservierungsmittel wiesen einen λmax =
235 nm auf. Es gab zwei Alexidin-Kontrolllösungen. Die erste Kontrolllösung enthielt
nur Alexidin in einer Menge von 0,004%. Sie wies eine Extinktion
von 1,43 auf. Die zweite Kontrolllösung enthielt Alexidin in einer
Menge von 0,004% und Polymer JR in einer Menge von 0,1% auf. Sie
wies eine Extinktion von 1,67 auf. Zwölf Surevue®-Linsen
wurden zu 10 ml von jeder Kontrolllösung zugegeben. Nach vierstündigem Einweichen
wurde die UV-Extinktion erneut gemessen. Die Kontrolllösung, die
nur Alexidin und 12 Surevue®-Linsen enthielt, wies eine Extinktion
von 0,13 auf. Die Kontrolllösung, die
Alexidin, Polymer JR und 12 Linsen enthielt, wies eine Extinktion
von 0,28 auf. Es gab auch zwei PHMB-Kontrolllösungen. Die erste Kontrolllösung enthielt
PHMB in einer Menge von 0,002% und Polymer JR in einer Menge von
0,1%. Sie wies eine Extinktion von 1,2 auf. Die zweite Lösung enthielt
nur PHMB. Sie wies ebenfalls eine Extinktion von 1,2 auf. Zwölf Surevue®-Linsen
wurden zu 10 ml von jeder Kontrolllösung zugegeben. Nach vierstündigem Einweichen
wurde die UV-Extinktion erneut gemessen. Die Kontrolllösung, die
nur PHMB und zwölf
Surevue®-Linsen
enthielt, wies eine Extinktion von 0,23 auf. Die Kontrolllösung, die
PHMB, Polymer JR und 12 Linsen enthielt, wies eine Extinktion von
0,46 auf. Tabelle 3 rechnet die UV-Extinktion in Mikrogramm in Gegenwart
von zwölf
Linsen in der 10 ml-Lösung
um.
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Schlussfolgerung
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Die
Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von Polymer JR zu einer konservierten
Lösung
die Aufnahme von PHMB und Alexidin in Surevue®-Linsen
verringerte.
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Viele
weitere Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung
sind im Lichte der Lehren in dieser Anmeldung möglich. Es versteht sich deshalb,
dass innerhalb des Umfangs der Ansprüche die vorliegende Erfindung
auf andere Weise praktisch durchgeführt werden kann, als es in
dieser Anmeldung speziell beschrieben ist.