DE60219318T2

DE60219318T2 - Verfahren zur beschichtung von hydrogel gegenständen in der form

Info

Publication number: DE60219318T2
Application number: DE60219318T
Authority: DE
Inventors: David C. Jacksonville TURNER; Lenora C. Jacksonville COPPER; Dominic Jacksonville GOURD; Shivkumar 1801 Orange Park MAHADEVAN; Frank F Orange Park MOLOCK; Kevin P. Jacksonville MCCABE; Dharmesh K. Jacksonville DUBEY; Jeffrey S. Jacksonville LONGO; Jonathan P. Jacksonville ADAMS; Andrew J. Jacksonville WAGNER; Xiaoping Jacksonville LIN
Original assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: EP1412154B1; JP2005520703A; EP1412154A1; WO2003011551A1; CN1564732A; CN1289277C; BR0211644A; AU2002322750B2; CA2456036A1; CA2456036C; AR035263A1; DE60219318D1; KR20040029392A; JP4387189B2; HK1063611A1; US20030052424A1; TW590868B; BR0211644B1; US7879267B2; KR100886580B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft beschichtete Gegenstände, die ohne Begrenzung Kontaktlinsen einschließen. Insbesondere betrifft die Erfindung beschichtete Hydrogel- und Silikonhydrogel-Gegenstände, die durch Härten einer Reaktionsmischung eines Materials zum Bilden des Gegenstands in einer Gießform gebildet werden, deren Formungsfläche einen Film des Überzugs aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Hydrogelen, um Gegenständen, wie Kontaktlinsen, zu bilden, ist gut bekannt. Es ist ferner bekannt, die Sauerstoffpermeabilität von Hydrogelen durch Zugabe von Silikon-enthaltenden Monomeren zu den Hydrogelzubereitungen, um Silikonhydrogele herzustellen, zu erhöhen.
Typischerweise ist es wünschenswert, die Oberflächenbenetzbarkeit der Hydrogel- und Silikonhydrogelgegenstände durch Überziehen der Gegenstände mit einem hydrophilen Überzug zu erhöhen. Zahlreiche hydrophile Überzüge und Verfahren für deren Anwendung sind bekannt. Beispielsweise ist bekannt, einen Überzug auf eine Silikonhydrogellinse unter Verwendung von Gasplasma aufzutragen. Dieses Überzugsverfahren ist nachteilig, als es eine Dehydratation der Linse vor der Beaufschlagung der Plasmabehandlung erfordert, welche Behandlung unter Vakuumbedingungen durchgeführt werden muß.
Alternativ ist es bekannt, Lösungsüberzüge oder Überzuge auf Lösungsmittelbasis zu verwenden, um Linsen zu beschichten. Jedoch fügen diese Überzugsverfahren, wie die Plasmabehandlung, Schritte zum Linsenherstellungsverfahren zu und resultieren ebenfalls in der Herstellung großer Mengen an Abfall. Ferner erfordert eine einheitliche Auftragung eines Überzugs auf Lösungsmittelbasis über einer Linsenoberfläche eine äußerst genaue Verfahrenskontrolle.
Eine Auftragung eines Überzugs auf eine Gießform, in welcher ein Linsenmaterial abgeschieden wird, ist ebenfalls offenbart worden. Jedoch ist dieses Verfahren lediglich erfolgreich für Nicht-Silikonhydrogelmaterialien demonstriert worden. Daher besteht eine Notwendigkeit für ein Überzugsverfahren zum Überziehen von Hydrogel- und Silikonhydrogellinsen, das ein oder mehrere dieser Nachteile überwindet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen
Ein Verfahren zum Überziehen von Hydrogel- und Silikonhydrogelgegenständen und durch das Verfahren hergestellte Gegenstände werden bereitgestellt, wobei ein nicht-gehärteter Überzug zunächst auf die Formungsfläche einer Gießform aufgetragen wird, in welcher ein Material zum Bilden des Gegenstands um den Gegenstand zu bilden, gehärtet werden wird. Daher wird der Gegenstand während des Verlaufs des Härten des Materials, aus dem er gebildet wird, überzogen, was die Notwendigkeit für zusätzliche Verarbeitungsschritte eliminiert, nachdem das Härten vollständig ist. Zusätzlich erlaubt das Verfahren, daß die Dicke und Einheitlichkeit des Überzugs leichter als in bekannten Überzugsverfahren gesteuert werden kann. Da schließlich das Verfahren nicht auf spezifischen Reaktionschemien zur Anfügung des Überzugs an die Linse beruht, wie es andere bekannte Überzugsmethoden erfordern, wird eine breite Vielzahl von Überzügen möglich gemacht, die nicht adäquat unter Verwendung bekannter Überzugsverfahren erreicht werden kann.
Die Erfindung liefert ein Verfahren zum Überziehen von Gegenständen, wobei das Verfahren umfaßt, im wesentlichen besteht aus und besteht aus: a.) Beschichten einer Formungsfläche einer Gießform oder einer Gießformhälfte mit einer für einen Überzug effektiven Menge einer Überzugszusammensetzung mit hohem Molekulargewicht; b.) Abgeben einer Mischung umfassend ein Hydrogelmonomer, ein Silikon-enthaltendes Hydrogelmonomer oder eine Kombination derselben in die Gießform oder Gießformhälfte; und c.) Härten unter Bedingungen, die geeignet sind, um einen mit der Überzugszusammensetzung beschichteten Gegenstand zu bilden.
Die Erfindung kann verwendet werden, um irgendeinen einer großen Vielzahl an beschichteten Gegenständen herzustellen. Bevorzugt wird die Erfindung verwendet, um ophthalmische Linsen herzustellen, einschließend ohne Begrenzung Kontakt-, Intraokular- und Onlay-Linsen. Bevorzugter wird die Erfindung verwendet, um Kontaktlinsen herzustellen.
Für die Zwecke der Erfindung ist mit "Formungsfläche" eine Oberfläche gemeint, die verwendet wird, um eine Oberfläche eines Gegenstands zu bilden. Typischerweise werden geformte Gegenstande innerhalb einer Gießform oder zwischen zwei Gießformhälften gebildet. Die Gießform oder die Gießformhälften, die verwendet werden, um einen Gegenstand zu bilden, weisen einer innere Oberfläche, die Formungsfläche, und eine äußere Nicht-Formungsfläche auf. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, daß die Formungsfläche von den Abmessungen und von dem Oberflächentyp sein wird, die zum Bilden des gewünschten geformten Gegenstands erforderlich sind.
Mit "hohem Molekulargewicht" ist ein durchschnittliches Molekulargewicht ("Mw") gemeint, das ausreichend hoch ist, um eine Auflösung des Überzugs in der verwendeten Monomermischung zu vermeiden. Zu Zwecken der Erfindung wird das Molekulargewicht bevorzugt unter Verwendung von Gelpermeationschromatographie ("GPC") mit einem Lichtstreudetektor und einem Brechungsindexdetektor hoher Empfindlichkeit bestimmt, beispielsweise Modell PL-RI, erhältlich von Polymer Labs. Die GPC wird durchgeführt unter Verwendung einer 5 μm linearen Phenogelsäule, ausgerüstet mit einer Führungssäule der gleichen Komponenten und einer Lösung von 0,5 Gew.-% Lithiumbromid in Dimethylformamid als dem Eluenten. Fließgeschwindigkeiten sind 0,5 ml pro Minute mit Injektionsvolumen von etwa 10 bis etwa 20 μl. Das verwendete genaue Mw wird abhängen von dem ausgewählten Überzug und der verwendeten Monomermischung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mw des Überzugs größer als 300 kD.
Als eine Alternative weisen geeignete Überzugszusammensetzungen eine Viskosität von größer als etwa 1 cP, bevorzugt wenigstens etwa 4 cP, bei 25°C auf. Zu Zwecken der Erfindung wird die Viskosität bevorzugt bestimmt durch Auflösen der Monomer- oder der Polymerkomponente in einem geeigneten Lösungsmittel und Messen der Viskosität bei einer Schergeschwindigkeit von 40/s. Bevorzugt verwendet, wenn das den Gegenstand bildende Material ein Silikonhydrogel ist, ist 1,00 Gew.-% in einer 1:1 Lösungsmittelmischung aus Ethanol:Ethyllactat oder Isopropanol:Isopropyllactat.
Mit "Hydrogelmonomer" ist ein Material gemeint, das nach Härten und Hydratation elastomer ist und einen Wassergehalt von etwa 20 Gew.-% oder mehr aufweist. Mit "Silikonenthaltendem Hydrogelmonomer" ist ein Hydrogelmonomer gemeint, das eine oder mehrere Silikongruppen enthält.
Zu Zwecken der Erfindung bezieht sich der Begriff "Monomer" auf Verbindungen mit Zahlenmittelmolekulargewichten von kleiner als etwa 700, die polymerisiert werden können, und auf Verbindungen oder Polymere mit mittlerem bis hohem Molekulargewicht, manchmal bezeichnet als Makromonomere oder Makromere, mit Zahlenmittelmolekulargewichten von größer als etwa 700, enthaltend funktionelle Gruppen, die zur weiteren Polymerisation in der Lage sind. Der Begriff "Monomer" schließt Monomere, Makromonomere, Makromere und Prepolymere ein. Prepolymere sind teilweise polymerisierte Monomere oder Monomere, die zur weiteren Polymerisation in der Lage sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten von Hydrogel- und Silikon-enthaltenden Hydrogelgegenständen bereit, wobei das Verfahren umfaßt, im wesentlichen besteht aus und besteht aus: a.) Beschichten einer Formungsfläche einer Gießform oder einer Gießformhälfte mit einer für einen Überzug effektiven Menge einer hydrophilen Überzugszusammensetzung mit hohem Molekulargewicht; b.) Abgeben einer Mischung umfassend ein Hydrogelmonomer, ein Silikon-enthaltendes Hydrogelmonomer oder eine Kombination derselben in die Gießform oder Gießformhälfte; und c.) Härten unter Bedingungen, die geeignet sind, um einen mit der Überzugszusammensetzung beschichteten Gegenstand zu bilden. Zu Zwecken dieser Erfindung ist mit "hydrophil" ein Material gemeint, daß, wenn es polymerisiert wird, einen dynamischen Voreilkontaktwinkel (advancing dynamic contakt angle) von kleiner als etwa 100° in physiologischer Salzlösung zeigt.
In einer bevorzugteren Ausführungsform wird die Erfindung verwendet, um physiologisch kompatible Kontaktlinsen herzustellen und liefert daher ein Verfahren zum Beschichten von Kontaktlinsen, wobei das Verfahren umfaßt, im wesentlichen besteht aus und besteht aus: a.) Beschichten einer Formungsfläche einer Gießform oder einer Gießformhälfte mit einer für einen Überzug effektiven Menge einer hydrophilen Überzugszusammensetzung mit hohem Molekulargewicht: b.) Abgeben einer Mischung umfassend ein Hydrogelmonomer, ein Silikon-enthaltendes Hydrogelmonomer oder eine Kombination derselben in die Gießform oder Gießformhälfte; und c.) Härten unter Bedingungen, die geeignet sind, um eine mit der Überzugszusammensetzung beschichtete Kontaktlinse zu bilden, wobei die Linse physiologische Kompatibilität zeigt.
Mit "physiologischer Kompatibilität" oder "physiologisch kompatibel" ist gemeint, daß die Linse klinische Leistung zeigt, in bezug auf Benetzbarkeit am Auge und Widerstandsfähigkeit gegenüber Oberflächenablagerungen, die gleich oder besser ist als diejenige einer Etafilcon A-Linse. Benetzbarkeit am Auge wird bestimmt durch Messen der nicht-invasiven Tränenaufbrechzeit unter Verwendung eines Tränemneßgeräts, das zwischen einem Schlitzlampenmikroskop und einem Auge des Linsenträgers angeordnet ist. Der Linsenträger blinkt und hält das Auge offen, während das Auge durch die Schlitzlampe beobachtet wird, typischerweise bei einer Vergrößerung bei 16x bis 20x. Die Zeit zwischen dem Blinken und dem ersten beobachteten Nicht-Benetzen der Linsenoberfläche ist die nicht-invasive Tränenaufbrechzeit. Die nicht-invasive Tränenaufbrechzeit für die Linsen der Erfindung ist gleich oder größer als diejenigen einer Etafilcon A-Linse oder gleich oder größer als etwa 5 bis etwa 10 Sekunden. Bevorzugt zeigt die Linse der Erfindung eine nicht-invasive Tränenaufbrechzeit von etwa 7 bis etwa 10 Sekunden.
Oberflächenabscheidungswiderstandsfähigkeit wird sowohl für die vordere als auch hintere Linsenoberfläche gemessen durch Scannen der gesamten Linse am Auge unter Verwendung einer Schlitzlampe mit einer Vergrößerung von etwa 16x bis etwa 20x und einer Strahlbreite und -höhe, die eingestellt sind bei etwa der Hälfte des Hornhautdurchmessers, typischerweise mit einer Breite von etwa 2 mm und einer Strahlhöhe von etwa 6 mm. Abscheidungen können als einzelne Abscheidungen auftreten, wie Gallertbeulen, oder als ölige Stellen oder Film, und werden mit der Linse während des Blinkens oder durch den Josephson-Push-Up-Test bewegt. Keine beobachtbare Abscheidung ist Qualität 0; Qualität 1 ist etwa 1 bis etwa 5 % der Linsenoberfläche mit Abscheidung; Qualität 2 ist etwa 6 bis etwa 15 % Abscheidung; Qualtität 3 ist etwa 16 bis etwa 25 % Abscheidung und Qualität 4 ist größer als etwa 26 % Abscheidung. Die Oberflächenablagerung für die Linsen der Erfindung ist gleich oder größer als diejenige einer Etafilcon A-Linse, was bedeutet, daß weniger als etwa 15 % einer klinischen Population Qualität 3 oder höher nach Tragen für eine Woche aufweisen.
Überzugszusammensetzungen, die in der Erfindung geeignet sind, können irgendeines einer großen Vielzahl an Monomeren und Polymeren enthalten, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Bevorzugt sind Poly(vinylalkohol), Polyethylenoxid, Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(methylmethacrylat), Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(maleinsäure), Poly(itaconsäure), Poly(acrylamid), Polymethacrylamid), Poly(dimethylacrylamid), Poly(glycerolmethacrylat), Polystyrolsulfonsäure, Polysulfonatpolymere, Poly(vinylpyrrolidon), carboxymethylierte Polymere, wie Carboxymethylzellulose, Polysaccharide, Glukoseaminoglycane, Polymilchsäure, Polyglykolsäure, Block- oder statistische Copolymere der zuvor genannten und dergleichen und Mischungen derselben. Bevorzugt wird Poly(2- hydroxyethylmethacrylat), Poly(vinylpyrrolidon), Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(meth)acrylamid oder Poly(acrylamid) verwendet. Bevorzugter wird Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) verwendet.
Die Überzugszusammensetzung kann, und tut dies für Spinnbeschichtungszwecke bevorzugt, ein Lösungsmittel mit einem niedrigen Siedepunkt, oder kleiner als etwa 90°C, und ein Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt, oder größer als etwa 100°C, einschließen. Geeignete Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt schließen ohne Begrenzung n-Methylpyrrolidon, Aceton, Chloroform und Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, tert-Butanol und dergleichen ein. Geeignete Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt schließen ohne Begrenzung Methyl, Ethyl- und Isopropyllactat, Ethylen- und (Poly)ethylenglykol, Propylenglykol, n-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Tetrahydrogeraniol, 1-Butanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Octanol, 3-Methyl-3-pentanol, Dimethyl-3-octanol, 3-Methoxy-1-butanol, 1,2- und 1,4-Butandiol, 1,3-Hexandiol, Wasser und dergleichen ein. Typischerweise wird das Verhältnis von Lösungsmittel mit niedrigem zu Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt etwa 1:1 bei Raumtemperatur sein.
Zusätzlich kann die Überzugszusammensetzung einschließen und schließt bevorzugt wenigstens ein oberflächenaktives Mittel ein. Geeignete oberflächenaktive Mittel schließen ohne Begrenzung anionische oberflächenaktive Mittel, wie Carbonsäuresalze, Sulfonsäuresalze, Schwefelsäuresalze, Phosphor- und Polyphosphorsäureester, kationische oberflächenaktive Mittel, wie langkettige Amine und deren Salze, Diamine und Polyamine und deren Salze, quartäre Ammoniumsalze, Aminoxide, nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, wie polyoxyethylenierte Alkylphenole, Alkylphenolethoxylate, polyoxyethylenierte geradkettige Alkohole, polyethoxylierte Polyoxypropylenglykole, polyethoxylierte Polydimethylsiloxancopolymere, fluorierte Alkanethoxylatcopolymere und langkettige Carbonsäureester, zwitterionische oberflächenaktive Mittel, wie pH-empfindliche und pH-unempfindliche oberflächenaktive Mittel und dergleichen und Kombinationen derselben ein. Die spezifische Art und die Menge an verwendeten oberflächenaktiven Mitteln wird abhängen von den anderen Komponenten der Überzugszusammensetzung und der verwendeten Formungsfläche. Typischerweise werden mehr als oder gleich etwa 0,001 Gew.-% und weniger als oder gleich etwa 5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Überzugszusammensetzung, verwendet.
In einem ersten Schritt des Verfahrens der Erfindung wird eine für einen Überzug effektive Menge einer geeigneten Überzugszusammensetzung auf die Formungsfläche einer Gießform oder Gießformhälfte beschichtet. Bevorzugt werden alle äußeren Flächen des Gegenstands beschichtet und daher bevorzugt die gesamten oder im wesentlichen die gesamten Formungsflächen beider Gießformhälften beschichtet. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, daß eine der Formungsflächen der Gießform mit einem Überzug beschichtet werden kann, der gleich oder verschieden ist zu demjenigen, der für die Formungsfläche der anderen Gießformhälfte verwendet wird.
Die Dicke der Überzugszusammensetzung, wenn sie trocken ist, auf der Formungsfläche der Gießform muß so sein, daß ein Gegenstand mit einer annehmbaren Oberflächenrauhigkeit resultiert. In Ausführungsformen, in denen der Gegenstand eine Kontaktlinse ist, ist bevorzugt eine Peak-zu-Peak-Oberflächenrauhigkeit der hydrierten Linse kleiner als etwa 500 nm. Mit einer für einen Überzug effektiven Menge ist gemeint eine Menge der Überzugszusammensetzung, die ausreichend ist, um eine trockene Filmdicke der Überzugszusammensetzung auf der Formungsfläche bereitzustellen, die in einem hydratisierten Gegenstand mit einer annehmbaren Oberflächenrauhigkeit und für Kontaktlinsen bevorzugt einer hydratisierten Linse mit einer Peak-zu-Peak-Oberflächenrauhigkeit der Linse von kleiner als etwa 500 nm resultiert. Bevorzugter ist für Kontaktlinsenausführungsformen die Menge der Überzugszusammensetzung, die verwendet wird, eine Menge, die ausreichend ist, um eine trockene Filmdicke von wenigstens etwa 5 nm und nicht mehr als etwa 70 nm, bevorzugt wenigstens als etwa 5 nm und nicht mehr als etwa 50 nm, bevorzugter wenigstens etwa 20 nm und nicht mehr als etwa 40 nm herzustellen.
Die Überzugszusammensetzung kann auf die Formungsfläche durch irgendein geeignetes Verfahren aufgetragen werden, einschließend ohne Begrenzung Kompression, Tupfen, Sprühbeschichten, Tintenstrahldrucken, Aerosolbildung, Nebelbildung, Eintauchbeschichten, Spinnbeschichten und dergleichen und Kombinationen derselben. Bevorzugt wird Spinnbeschichten verwendet. Ebenfalls bevorzugt wird der Überzug getrocknet oder nicht klebrig gemacht vor der Einführung des den Gegenstand bildenden Materials in die Gießform. Ein Trocknen kann durchgeführt werden unter Verwendung geeigneter Verfahren, wird jedoch bevorzugt durchgeführt bei Temperaturen bis etwa zur Glasübergangstemperatur ("Tg") des Gießformmaterials in Luft oder unter Vakuum, gefolgt von einer Äquilibrierung unter einer Stickstoffhülle bei irgendeiner Temperatur bis etwa zur Tg des Gießformmaterials. Während des Vakuumexpositionsverfahrens werden Kühlfallen oder andere Filter bevorzugt verwendet, um eine Kontamination der Gießform zu vermeiden.
In einem Spinnbeschichtungsverfahren weist die Überzugszusammensetzung bevorzugt eine geringere Oberflächenspannung als diejenige der Oberflächenenergie der Formungsfläche auf. Bevorzugt ist die Oberflächenspannung der Überzugszusammensetzung mehr als etwa 3 dynes/cm unterhalb derjenigen der Oberflächenenergie der Formungsfläche, auf die sie aufgetragen wird, wenn sie bei der Überzugsauftragungstemperatur gemessen wird. Am bevorzugtesten ist die Oberflächenspannung der Überzugszusammensetzung mehr als 8 dynes/cm unterhalb derjenigen der Oberflächenenergie der Formungsfläche.
In einem bevorzugten Spinnbeschichtungsverfahren zur Verwendung in der Bildung von Kontaktlinsen wird Spinnbeschichten verwendet, um einen Überzug einer trockenen Dicke von etwa 5 bis etwa 70 nm auf eine Formungsfläche einer Gießform abzuscheiden. Wenn die Oberflächenspannung des Überzugs sich von der Oberflächenenergie der Gießform um mehr als etwa 8 dynes/cm unterscheidet, wenn bei der Überzugsauftragungstemperatur gemessen wird, ist ein geeignetes Spinnprofil wenigstens etwa 6.000 und nicht mehr als etwa 8.000 Upm unter Verwendung von wenigstens etwa 2 und nicht mehr als etwa 20 μl der Überzugszusammensetzung und Spinnen für wenigstens etwa 3 Sekunden. Wenn der Oberflächenspannungsunterschied kleiner als etwa 8 dynes/cm ist, wird die Gießform wenigstens etwa 3.000 und nicht mehr als etwa 5.000 Upm unter Verwendung von wenigstens 2 und nicht mehr als etwa 10 μl Überzugzusammensetzung gesponnen und dann die Gießform bei wenigstens etwa 7.000 und mehr als etwa 10.000 Upm für wenigstens etwa 3 Sekunden vor der Beendigung gesponnen.
Jeglicher überschüssiger Überzug, der sich an den Gießformrändern ansammelt, muß entfernt werden, und das Entfernen kann durchgeführt werden durch irgendein herkömmliches Verfahren, welches ohne Begrenzung Abtupfern des Überschusses, Entfernen des Überschusses unter Vakuum, Lösungsmittel, Waschen oder Druckluftstrahl einschließt. Bevorzugt wird der Überschuß unter Verwendung eines Luftstrahls entfernt. Bei Verwendung des Luftstrahls ist es entscheidend, daß das Spinnen gestartet wird, bevor der Strahl angeschaltet wird, und bevorzugt ist der Luftstrahldruck gleich oder größer als etwa 10 psi.
Im zweiten Schritt des Verfahrens der Erfindung wird ein den Gegenstand bildenden Material, d. h. eine Mischung umfassend ein Hydrogelmonomer, ein Silikon-enthaltendes Hydrogelmonomer oder Kombinationen derselben, in die Gießform oder Gießformhälfte abgegeben. Geeignete Hydrogelmonomere sind bekannt und schließen ohne Begrenzung hydrophile Monomere, bevorzugt Acryl- oder Vinyl-enthaltend, ein. Hydrogelmonomere, die verwendet werden können, schließen ohne Begrenzung Polyoxyethylenpolyole mit einer oder mehreren der terminalen Hydroxygruppen ersetzt durch eine funktionelle Gruppe enthaltend eine polymerisierbare Doppelbindung ein. Geeignete Monomere schließen ohne Begrenzung Polyethylenglykol, ethoxyliertes Alkylglukosid und ethoxyliertes Bisphenol A, umgesetzt mit einem oder mehreren Äquivalenten einer Endkappungsgruppe, wie Isocyanatoethylmethacrylat, Methacrylsäureanhydrid, Methacryloylchlorid, Vinylbenzoylchlorid oder dergleichen ein, um ein Polyethylenglykol mit einer oder mehreren, polymerisierbaren olefinischen Endgruppen herzustellen, gebunden an das Polyethylenpolyol durch Verknüpfungseinheiten, wie Carbamat- oder Estergruppen. Zusätzliche Beispiele an Hydrogelmonomeren schließen ohne Begrenzung hydrophile Vinylcarbonat- oder Vinylcarbamatmonomere ein, wie sie in der US 5,070,215 offenbart werden, und die hydrophilen Oxazolonmonomere, die in der US 4,910,277 offenbart werden, welche beide hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Der Begriff "vinylartige" oder "Vinyl-enthaltende" Monomere bezieht sich auf Monomere, die die Vinylgruppierung (-CH=CH₂) enthalten und im allgemeinen hochreaktiv sind. Solche hydrophilen, Vinyl-enthaltenden Monomere sind bekannt, um verhältnismäßig leicht zu polymerisieren. „Acrylartige" oder „Acryl-enthaltende" Monomere sind solche Monomere, die die Acrylgruppe: (CH₂=CRCOX) enthalten, wobei R H oder CH₃ ist und X O oder N ist und welche bekannt sind, um leicht zu polymerisieren, ohne Begrenzung N,N-Dimethylacrylamid (DMA), 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), Glycerolmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, Polyethylenglykolmonomethracrylat, Methacrylsäure und Acrylsäure.
Die verwendeten bevorzugten Hydrogelmonomere, um das Silikon-enthaltende Hydrogel herzustellen, die in der Erfindung geeignet sind, können entweder Aryl- oder Vinylenthaltend sein, und die Monomere können selbst Vernetzer sein. Geeignete Vinylenthaltende Monomere schließen ohne Begrenzung N-Vinyllactame, wie N-Vinylpyrrolidon („NVP"), N-Vinyl-N-methylacetamid, N-Vinyl-N-ethylacetamid, N-Vinyl-N-ethylformamid und N-Vinylformamid ein, wobei N-Vinylpyrrolidon bevorzugt ist.
Besonders geeignete Silikon-enthaltende Hydrogelmonomere schließen solche ein, die wenigstens zwei [-Si-O-]-Wiederholungseinheiten enthalten. Bevorzugt sind die gesamten Si und die angefügten O in dem Silikon-enthaltenden Monomer in einer Menge größer als etwa 20 Gew.-% und bevorzugter größer als etwa 30 Gew.-% des gesamten Molekulargewichts des Silikon-enthaltenden Monomers vorhanden.
Bevorzugte Silikon-enthaltende Hydrogelmonomere sind von der folgenden Struktur I:
wobei R₅₁ H oder CH₃ ist, q 1, 2 oder 3 ist und für jedes q R₅₂, R₅₃ und R₅₄ unabhängig ein Alkyl oder ein Aromat sind, bevorzugt Ethyl, Methyl, Benzyl, Phenyl, oder eine Siloxankette umfassend 1 bis 100 Wiederholungseinheiten Si-O, p 1 bis 10 ist, r = (3-q) ist, X O oder NR₅₅ ist, wobei R₅₅ H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffen ist, a 0 oder 1 ist und L eine divalente Verknüpfungsgruppe ist, die bevorzugt 2 bis 5 Kohlenstoffe umfaßt, die ebenfalls optional Ether- oder Hydroxylgruppen umfassen kann, beispielsweise eine Polyethylenglykolkette. Beispiele solcher Monomere schließen ohne Begrenzung Methacryloxypropylbis(trimethylsiloxy)methylsilan, Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)methylsilan, Methacryloxypropylpentamethyldisiloxan und (3-Methacryloxy-2-hydroxypropyloxy)propylbis(trimethylsiloxy)methylsilan ein.
Es ist bevorzugter, lineare Monoalkyl-terminierte Polydimethylsiloxane („mPDMS") zu verwenden, wie solche, die in der folgenden Struktur II gezeigt sind:
wobei b eine Verteilung mit einem am häufigsten auftretenden b-Wert ist und dieser b-Wert 0 bis 100, bevorzugt 8 bis 10 ist; R₅₈ eine Gruppe enthaltend eine freiradikalisch polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Einheit ist, bevorzugt Methacrylat, Methacrylamid, Styryl, N-Vinylamid, N-Vinyllactame, Vinylcarbonate, Vinylcarbamate, Maleat oder Fumerat; jedes R₅₉ unabhängig eine Alkyl- oder Arylgruppe ist, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, bevorzugt unsubstituierte Alkyl- oder Arylgruppe, bevorzugter Methyl; und R₆₀ eine Alkyl- oder Arylgruppe ist, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, bevorzugt unsubstituierte Alkyl- oder Arylgruppen, bevorzugt eine C₁-C₆-aliphatische oder aromatische Gruppe, die Heteroatome einschließen kann, bevorzugter C_3-8-Alkylgruppen, am bevorzugtesten Butyl.
Zusätzliche Silikon-enthaltende Hydrogelmonomere können mit den Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomeren der Strukturen I und II kombiniert werden, um die durch das Verfahren der Erfindung hergestellten Gegenstände zu bilden. Jedes bekannte Silikon-enthaltende Hydrogelmonomer, das zur Herstellung von Silikon-enthaltenden Hydrogelen geeignet ist, kann verwendet werden in Kombination mit dem Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomer der Struktur I und II, um die Gegenstände dieser Erfindung zu bilden. Viele Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomere, die für diesen Zweck geeignet sind, werden in der US 6,020,445 , offenbart, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Geeignete Zusätzliche Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomere kombiniert mit den Silikon-enthaltenden Monomeren der Struktur I, um die Silikonhydrogele dieser Erfindung zu bilden, sind die Hydroxyalkylamin-funktionellen, Silikon-enthaltenden Monomere, die in der US 5,952,548 offenbart werden, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die bevorzugten linearen oder verzweigten, Hydroxyalkylamin-funktionellen, Silikonenthaltenden Monomere umfassen ein Block- oder statistisches Monomer der folgenden Struktur:
Struktur III wobei:
wo n und m jeweils eine Verteilung mit einem am häufigsten auftretenden n- und m-Wert sind und der n-Wert 0 bis 500 ist und der m-Wert 0 bis 500 ist und (n+m) = 10 bis 500 ist und bevorzugter 20 bis 250; R₂, R₄, R₅, R₆ und R₇ unabhängig eine Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton, Carbonsäure- oder Ethergruppen, bevorzugt unsubstituierte Alkyl- oder Arylgruppen; und R₁, R₃ und R₈ unabhängig eine Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit einer Alkohol-, Ester- Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppe, bevorzugt unsubstituierte Alkyl- oder Arylgruppen, oder die folgende, Stickstoff-enthaltende Struktur sind:
Struktur IV mit der Maßgabe, daß wenigstens eines von R₁, R₃ und R₈ gemäß Struktur IV sind, wobei R₉ eine zweiwertige Alkylgruppe, wie -(CH₂)_s- ist, wobei s von 1 bis 10, bevorzugt 3 bis 6 und am bevorzugtesten 3 ist;
R₁₀ und R₁₁ unabhängig H, eine Alkyl- oder Arylgruppe sind, die weiter substituiert sein kann mit einer Alkohol-, Ester- Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppe, oder die folgende Struktur aufweist:
Struktur V wobei R₁₄ H oder eine polymerisierbare Gruppe umfassend Acryloyl, Methacryloyl, Styryl, Vinyl, Allyl oder N-Vinyllactam, bevorzugt H oder Methacryloyl ist; R₁₆ entweder H, eine Alkyl- oder Arylgruppe, die weiter substituiert sein kann mit Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-Carbonsäure- oder Ethergruppen, oder eine polymerisierbare Gruppe umfassend Acrylat, Methacrylat, Styryl, Vinyl, Allyl oder N-Vinyllactam, bevorzugt Alkyl substituiert mit einem Akohol oder Methacrylat ist; R₁₂, R₁₃ und R₁₅ unabhängig H, ein Alkyl oder Aryl sind, die weiter substituiert sein können mit Alkohol-, Ester-, Amin-, Keton-, Carbonsäure- oder Ethergruppen, oder R₁₂ und R₁₅, oder R₁₅ und R₁₃ zusammengebunden sein können, um eine Ringstruktur zu bilden, mit der Maßgabe, daß wenigstens einige der Gruppen gemäß Struktur IV auf dem Monomer polymerisierbare Gruppen umfassen. R₁₂, R₁₃ und R₁₅ sind bevorzugt H.
In alternativen Ausführungsformen können die Silikon-enthaltenden Hydrogelmischungen, die in dieser Erfindung geeignet sind, zusammengesetzt aus den Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomeren aus einer oder beiden Strukturen I und Strukturen II, ebenfalls hydrophile Monomere enthalten. Die hydrophilen Monomere, die optional verwendet werden, können irgendwelche der bekannten hydrophilen Monomere sein, die bei der Herstellung von Hydrogelen geeignet sind.
Die bevorzugten verwendeten hydrophilen Monomere, um die Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomere dieser Erfindung herzustellen, können entweder Acryl- oder Vinylenthaltend sein. Solche Monomere können selbst verwendet werden als Vernetzungsagentien. Hydrophile, Vinyl-enthaltende Monomere, die in die Silikon-enthaltenden Hydrogele der vorliegenden Erfindung integriert werden können, schließen Monomere ein, wie N-Vinyllactame (z. B. NVP), N-Vinyl-N-methylacetamid, N-Vinyl-N-ethylacetamid, N-Vinyl-N-ethylformamid, N-Vinylformamid, wobei NVP bevorzugt ist.
Andere hydrophile Monomere, die in der Erfindung eingesetzt werden können, schließen Polyoxyethylenpolyole mit einer oder mehreren der endständigen Hydroxylgruppen ausgetauscht mit einer funktionellen Gruppe enthaltend eine polymerisierbare Doppelbindung ein. Beispiele schließen Polyethylenglykol, ethoxyliertes Alkylglucosid und ethoxyliertes Bisphenol A umgesetzt mit einem oder mehreren molaren Äquivalenten einer Endkappungsgruppe, wie Isocyanatoethylmethacrylat („IEM"), Methacrylsäureanhydrid, Methacryloylchlorid, Vinylbenzoylchlorid oder dergleichen ein, um Polyethylenpolyol mit einer oder mehreren endständigen, olefinischen, polymerisierbaren Gruppen herzustellen, gebunden an das Polyethylenpolyol durch Verknüpfungseinheiten, wie Carbamat- oder Estergruppen.
Noch weitere Beispiele sind die hydrophilen Vinylcarbonat- oder Vinylcarbamatmonomere, die in den US 5,070,215 offenbart werden, und die hydrophilen Oxazolonmonomere, die in der US 4,910,277 offenbart werden, die beide hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Andere geeignete hydrophile Monomere werden Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein.
Bevorzugtere hydrophile Monomere, die in das Polymer der vorliegenden Erfindung integriert werden können, schließen hydrophile Monomere ein, wie N,N-Dimethylacrylamid, („DMA"), 2-Hydroxyethylmethacrylat („HEMA"), Glycerolmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylamid, NVP, Polyethylenglykolmonomethacrylat, Methacrylsäure und Acrylsäure, wobei DMA das bevorzugteste ist.
Andere Monomere, die in der Reaktionsmischung vorhanden sein können, die verwendet wird, um die Hydrogel- oder Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomermischungen zu bilden, die in dieser Erfindung geeignet sind, schließen ultraviolett-absorbierende Monomere, reaktive Tinten, Pigmente und dergleichen ein. Zusätzliche Verarbeitungshilfen, wie Trennmittel oder Benetzungsagentien, können ebenfalls zur Reationsmischung zugegeben werden.
Ein Polymerisationsinitiator wird bevorzugt mit der Hydrogel- oder Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomermischung eingeschlossen. Ein Initiator kann ebenfalls in der Über zugszusammensetzung verwendet werden, ist jedoch nicht bevorzugt. Die Initiatoren der Überzugszusammensetzung und der Monomermischung können die gleichen sein oder verschieden sein. Die verwendeten Polymerisationsinitiatoren können Initiatoren für sichtbares Licht, thermische Initiatoren, Ultraviolettinitiatoren oder der gleichen oder eine Kombination derselben sein. Diese Initiatoren sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und kommerziell erhältlich. Der Initiator kann in katalytisch effektiven Mengen verwendet werden, welches eine Menge ist, die ausreichend ist, um die gewünschte Polymerisationsreaktion zu initiieren. Im allgemeinen werden etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsteile pro 100 Teilen des Hydrogel- oder Silikonhydrogels verwendet.
Die Monomermischung wird in die beschichtete Gießform abgegeben. Die Hydrogel- oder Silikon-enthaltende Hydrogelmonomermischung kann in die Gießform oder Gießformhälfte durch irgendein herkömmliches Mittel abgegeben werden, einschließend ohne Begrenzung Pipettieren, Abgeben über eine Spritze, Pumpen über eine automatisierte oder manuelle Pumpe und dergleichen und Kombinationen derselben. Im nächsten Schritt der Erfindung wird die Hydrogel- oder Silikon-enthaltende Hydrogelmonomermischung gehärtet oder polymerisiert, um einen beschichteten Gegenstand zu bilden. Verweilzeit oder die abgelaufene Zeit, von welcher die Monomermischung in die Gießform abgegeben wird, bis Harten stattfindet, ist entscheidend, da die Überzugszusammensetzung in den Hydrogel- und Silikon-enthaltenden Hydrogelmonomermischungen löslich ist. Verweilzeit muß kleiner als etwa 5 Minuten sein, und ist bevorzugt kleiner als etwa 45 Sekunden.
Das Harten wird zusätzlich durchgeführt unter Bedingungen, die geeignet sind zum Harten des zu formenden beschichteten Gegenstands. Geeignete Bedingungen werden abhängig sein von einer Anzahl von Faktoren, die ohne Begrenzung die Menge und die Art der Überzugszusammensetzung und der verwendeten Monomermischung, den zu formenden Gegenstand und die Natur, d. h. sichtbares Licht oder Wärme, der verwendeten Härtung einschließen. Die Bestimmung der genauen Bedingungen, die erforderlich sind, liegen innerhalb der Fähigkeit eines Fachmanns auf dem Gebiet.
Das Härten der Monomermischung kann initiiert werden unter Verwendung der geeigneten Auswahl von Wärme, sichtbarem oder ultraviolettem Licht oder anderen Mitteln, und wird bevorzugt durchgeführt in der Gegenwart eines Polymerisationsinitiators. Zur Kontaktlinsenherstellung ist der bevorzugte Initiator eine 1:1-Mischung aus 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid, und das bevorzugte Verfahren zur Polymerisationsinitiierung ist sichtbares Licht. Für einige Monomerreaktionsmischungen ist es bevorzugt, die Reaktionsmischungen bei Temperaturen leicht oberhalb von Raumtemperatur, wie 25-90°C, zu härten, um eine Phasenseparation der Komponenten zu vermeiden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Kontaktlinsenherstellung wird die Reaktionsmischung bei etwa 45°C vorgehärtet, gefolgt von einer Durchhärtung bei etwa 70°C.
Der resultierende Gegenstand wird mit der Überzugszusammensetzung, beschichtet auf der Formungsfläche der Gießform, beschichtet. Nach dem Härten der Monomermischung und der Überzugszusammensetzung kann der resultierende Gegenstand mit einem Lösungsmittel behandelt werden, um jegliche verwendete Verdünnungsmittel oder jegliche Spuren an nicht umgesetzten Komponenten zu entfernen, und um das Polymer zu hydratisieren, um das Hydrogel zu bilden. Für Kontaktlinsen kann das verwendete Lösungsmittel Wasser oder irgendeine wäßrige Lösung, wie physiologische Salzlösung, sein.
Alternativ und abhängig von den Löslichkeitseigenschaften des verwendeten Verdünnungsmittels, um die Linse herzustellen, und den Löslichkeitseigenschaften jeglicher restlichen, nicht polymerisierten Monomere, kann das anfänglich verwendete Lösungsmittel eine organische Flüssigkeit sein, wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Mischungen derselben oder dergleichen oder eine Mischung einer oder mehrerer solcher organischen Flüssigkeiten mit Wasser, gefolgt von einer Extraktion mit reinem Wasser (oder physiologischer Salzlösung), um eine Hydrogel- oder Silikonhydrogellinse aufgequollen mit Wasser herzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Silikon-enthaltende Hydrogellinse hergestellt durch Abgeben in die Gießform oder Gießformhälfte und anschließendes Härten eines Makromers mit einer Reaktionsmischung, die Silikon-enthaltende Monomere und hydrophile Monomere einschließt. Diese Methode liefert einen hohen Grad an Steuerung der Struktur des fertigen Produkts.
Die Makromere können, und sind bevorzugt, hergestellt sein durch Kombination eines (Meth)acrylats und eines Silikons in der Gegenwart eines Gruppentransferpolymerisationskatalysators („GTP"). Diese Makromere umfassen typischerweise Copolymere verschiedener Monomere. Sie können in einer solchen Weise gebildet sein, daß die Monomere in einzelnen Blöcken zusammenkommen, oder in einer im allgemeinen statistischen Verteilung. Diese Makromere können ferner linear, verzeigt oder sternförmig sein. Verzweigte Strukturen werden beispielsweise gebildet, wenn Polymethacrylate oder vernetzbare Monomere, wie 3-(Trimethylsiloxy)propylmethacrylat, in dem Makromer eingeschlossen werden. Initiatoren, Reaktionsbedingungen, Monomere und Katalysatoren, die verwendet werden können, um GTP-Polymere herzustellen, sind bekannt, wie beispielsweise beschrieben in „Group-Transfer Polymerization" von O.W. Webster, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Herausgeber (John Wiley & Sons), S. 580, 1987. Diese Polymerisationen werden unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt. Funktionelle Hydroxylmonomere, wie HEMA, können als ihre Trimethylsiloxyester integriert werden, mit Hydrolyse, um freie Hydroxylgruppe nach der Polymerisation zu bilden. GTP bietet die Möglichkeit, Makromere mit Steuerung der Molekulargewichtsverteilung und der Monomerverteilung in den Ketten zusammenzusetzen. Dieses Makromer wird dann mit einer Reaktionsmischung umfassend vorherrschend Polydimethylsiloxan (bevorzugt mPDMS) und hydrophile Monomeren umgesetzt.
Bevorzugte Makromerkomponenten schließen mPDMS, 3-Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan („TRIS"), Methylmethacrylat, HEMA, DMA, Methacrylonitril, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Hydroxypropyl-1-methacrylat, 2-Hydroxyethylmethacryamid und Methacrylsäure ein. Es ist sogar noch bevorzugter, daß das Makromer gemacht wird aus einer Reaktionsmischung umfassend HEMA, Methylmethacrylat, TRIS und mPDMS. Es ist am bevorzugtesten, daß das Makromer gemacht ist aus einer Reaktionsmischung umfassend, bestehend im wesentlichen aus oder bestehend aus etwa 19,1 Mol des Trimethylsilylethers von HEMA, etwa 2,8 Mol Methylmethacrylat, etwa 7,9 Mol TRIS und etwa 3,3 Mol Mono-Methacryloxypropyl-terminiertes, Mono-Butyl-terminiertes Polydimethylsiloxan, und wird vervollständigt durch Umsetzung des zuvor genannten Materials mit etwa 2,0 Mol pro Mol an 3-Isopropenyl-ω,ω-dimethylbenzylisocyanat unter Verwendung von Dibutylzinndilaurat als einem Katalysator.
Silikon-enthaltende Hydrogele können hergestellt werden durch Umsetzung von Mischungen von Makromeren, Monomeren und anderen Additiven, wie UV-Blockern, Tinten, internen Benetzungsagentien und Polymerisationsinitiatoren. Die reaktiven Komponenten dieser Mischungen umfassen typischerweise eine Kombination aus hydrophobem Silikon mit hydrophilen Komponenten. Da diese Komponenten häufig unmischbar sind aufgrund ihrer unterschiedlichen Polarität ist es besonders vorteilhaft, eine Kombination aus hydrophoben Silikonmonomeren mit hydrophilen Monomeren zu integrieren, insbesondere solchen mit Hydroxylgruppen, in dem Makromer. Das Makromer kann dann dazu dienen, die zusätzlichen Silikon- und hydrophilen Monomere zu kompatibilisieren, die in der endgültigen Reaktionsmischung integriert werden. Diese Mischungen enthalten typischerweise ebenfalls Verdünnungsmittel, um alle Komponenten weiter zu kompatibilisieren und löslich zu machen. Bevorzugt werden die Hydrogele auf Silikonbasis gemacht durch Umsetzung der folgenden Monomermischung: Makromer; ein Si_8-10-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan; und hydrophile Monomere zusammen mit kleinen Mengen an Additiven und Photoinitiatoren. Es ist bevorzugter, daß die Hydrogele hergestellt werden durch Umsetzung von Makromer; einem Si_8-10-Monomethacryloxy-terminierten Polydimethylsiloxan; TRIS; DMA, HEMA; und Tetraethylenglycoldimethacrylat ("TEGDMA"). Es ist am bevorzugtesten, daß die Hydrogele hergestellt werden aus der Reaktion von (alle Mengen berechnet als Gew.-% des Gesamtgewichts der Kombination) Makromer (etwa 18 %); einem Si_8-10-Monomethacryloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (etwa 28 %); TRIS (etwa 14 %); DMA (etwa 26 %); HEMA (etwa 5 %), TEGDMA (etwa 1 %), Polyvinylpyrrolidon ("PVP") (etwa 5 %); wobei der Rest kleinere Mengen an Additiven und Photoinitiatoren umfaßt, und wobei die Reaktion in der Gegenwart von 20 Gew.-% Dimethyl-3-octanol als Verdünnungsmittel durchgeführt wird.
Der bevorzugte Bereich des kombinierten Silikon-enthaltenden Monomers nach Struktur I und zusätzlicher Silikon-enthaltender Monomere, wenn sie in der Reaktionsmischung vorhanden sind, ist wenigstens etwa 5 bis etwa 100 Gew.-%, bevorzugter wenigstens etwa 10 und nicht mehr als etwa 90 % Gew.-% und am bevorzugtesten wenigstens etwa 15 und nicht mehr als etwa 80 Gew.-% der reaktiven Komponenten in der Reaktionsmischung. Der bevorzugte Bereich des optionalen hydrophilen Monomers, wenn es vorhanden ist in der obigen Erfindung, ist wenigstens etwa 5 und nicht mehr als etwa 80 Gew.-%, bevorzugter wenigstens etwa 10 und nicht mehr als etwa 60 Gew.-% und am bevorzugtesten wenigstens etwa 20 und nicht mehr als etwa 50 Gew.-% der reaktiven Komponenten in der Reaktionsmischung. Der bevorzugte Bereich des Verdünnungsmittels ist von etwa 0 bis nicht mehr als etwa 70 Gew.-%, bevorzugter etwa 0 bis nicht mehr als etwa 50 Gew.-% und am bevorzugtesten etwa 0 bis nicht mehr als etwa 20 Gew.-% der gesamten Reaktionsmischung. Die Menge an Verdünnungsmittel, die erforderlich ist, variiert abhängig von der Natur und den reaktiven Mengen der reaktiven Komponenten.
In einer bevorzugten Kombination der reaktiven Komponenten sind wenigstens etwa 10 und nicht mehr als etwa 60, bevorzugter wenigstens etwa 15 und nicht mehr als etwa 50 Gew.-% der reaktiven Komponenten Silikon-enthaltendes Monomer, wenigstens etwa 20 und nicht mehr als etwa 50 Gew.-% der reaktiven Komponenten sind Silikon-enthaltendes Monomer nach Struktur I, wenigstens etwa 10 und nicht mehr als etwa 50 % der reaktiven Komponenten ist ein hydrophiles Monomer, bevorzugter DMA, wenigstens etwa 0,1 und nicht mehr als etwa 1,0 % der reaktiven Komponenten ist ein UV- oder bevorzugt ein für sichtbares Licht aktiver Photoinitiator und etwa 0 bis nicht mehr als etwa 20 Gew.-% der gesamten Reaktionsmischung ist ein sekundärer oder tertiärer Alkohol als Verdünnungsmittel, bevorzugter ein tertiärer Alkohol.
Gießformmaterialien, die in der Erfindung geeignet sind, sind solche, die gegenüber der Überzugszusammensetzung und der verwendeten Monomermischung nicht reaktiv sind. Bevorzugte Gießformmaterialien sind Polyolefine, wie Polypropylen, und cyclische Polyolefine, wie solche, die unter der Marke TOPAS^® erhältlich sind.
Die Erfindung kann weiter durch eine Berücksichtigung der folgenden, nicht begrenzenden Beispiele geklärt werden.
Beispiele
In den folgenden Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet:

Blue-HEMA: Produkt der durch Base geförderten Ersetzung eines Chlorids von Reaktive Blue #4 Farbstoff durch Hydroxyethylmethacrylat.
CGI 1850: 1:1 (Gewicht)-Mischung aus 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphospinoxid
DMA: N,N-Dimethylacrylamid
DOE-120: Polyethylenglykol 120-Methylglukosedioleat
EtOH: Ethanol
HEMA: 2-Hydroxyethylmethacrylat
IPA: Isopropanol
mPDMS: Monomethacryloxypropyl-terminiertes Polydimethylsiloxan
Norbloc: 2-(2'-Hydroxy-5-methacrylyloxyethylphenyl)-2H-benzotriazol
PVP: Poly(N-vinylpyrrolidon)
TEGDMA: Tetraethylenglykoldimethacrylat
TBACB: Tetrabutylammonium-m-chlorbenzoat
THF: Tetrahydrofuran
TMI: 3-Isopropenyl-α,α-dimethylbenzylisocyanat
TRIS: 3-Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan

Beispiel 1
Ein Prepolymer aus überwiegend Poly-DMA ("pDMA") aus DMA:HEMA von n = 70:n = 4 wurde hergestellt unter Gruppentransferpolymerisation und mit n = 3 Moläquivalenten an TMI wie folgt funktionalisiert. 40 g THF, Tetrabutylammonium-3-chlorbenzoat (TBACB, 1M-Lösung in THF, 0,31 ml, 0,00031 Mol), 0,09 g Bis(dimethylamino)-methylsilan, 0,7 g p-Xylol und 20,23 g (0,1 Mol) 2-Trimethylsiloxyethylmethacrylat wurden in einem trockenen Drei-Hals-Kolben unter Stickstoff eingefüllt. 4,36 g (0,025 Mol) Methyltrimethylsilyldimethylketenacetal wurden zu der Mischung zugegeben, während gerührt wurde. Die Reaktion konnte dann einen exothermen Peak erreichen und dann auf 24°C abkühlen. Die Lösung wurde mit 82 g THF verdünnt, und 173,5 g (1,75 Mol) DMA wurden durch eine 100 ml Spritze über eine Dauer von 2 Stunden zugegeben. Die exotherme Zunahme wurde auf unter 55°C durch Reduzierung der Zuführgeschwindigkeit von DMA und Kühlen des Kolbens mit Eis kontrolliert. Zusätzliches TBACB (1M Lösung in THF, 0,94 ml, 0,00094 Mol), verdünnt mit 9 ml THF, wurde langsam während der Reaktion zugeführt. 160 g trockenes THF wurden zu der Lösung zugegeben, nachdem die Temperatur zurück auf 36°C gefallen war. Die Reaktion wurde mit einer Mischung aus 3,6 g deionisiertem Wasser, 6,40 g Methanol und 0,06 g Dichloressigsäure bei 24°C nach 4 ½ Stunden Gesamtreaktionszeit gequencht. Die gequenchte Lösung konnte bei 65°C für 5 Stunden unter Rückfluß kochen, und dann wurden die Lösungsmittel abdestilliert, während Toluol zugegeben wurde, bis die Dampftemperatur 110,3°C erreichte. Zu der Toluollösung wurde eine Mischung aus 15,1 g (0,08 Mol) TMI und 0,98 g Dibutylzinnlaurat zugegeben, und die Mischung wurde bei 115°C für 3 Stunden unter Rückfluß gekocht. Die resultierende Lösung konnte abkühlen, wurde dann durch eine Membran filtriert und das Lösungsmittel unter Vakuum bei 30-45°C verdampft.
Zwei Überzugszubereitungen wurden hergestellt durch Auflösen des Prepolymers in IPA mit 25 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Lösung, zusammen mit 0,1 Gew.-% DOE-120 (oberflächenaktives Mittel). Die Überzüge wurden jeweils auf die Formungsflächen von komplementären Gießformhälften von Linsengießformen, hergestellt aus TOPAS^® 5013, aufgetragen. Eine Auftragung des Überzugs erfolgte durch Kompressionsformen von etwa 3 μl Überzugslösung auf die Formungsfläche mit einem Silikonkissen. Für die Vorderkrümmungsformungsfläche wurde das Kissen in Kontakt gebracht mit dem Überzug, auf die Formungsfläche abgesenkt für etwa 0,5 Sekunden kompressiert, für eine 1 Sekunde gehalten, und über eine Dauer von 2 Sekunden freigegeben. Für die Hinterkrümmungsformungsfläche wurde das Kissen auf die Formungsfläche abgesenkt, kompressiert und über eine Dauer von etwa 0,5 Sekunden freigegeben. Der Überzug wurde bei Raumtemperatur für 30 Minuten getrocknet. Mittlere Trockenüberzugsdicken wurden abgeschätzt, um zwischen 1 und 2 Mikrometer zu variieren, basierend auf Dickemessungen auf flachen TOPAS-Oberflächen unter Verwendung von Atomkraftmikroskopie (atomic force microscopy) ("AFM").
Linsen wurden unter Verwendung der Gießformen gegossen, durch Abgeben in die Gießformen eines Silikonhydrogellinsenmaterials mit der folgenden Zubereitung: Tabelle 1

Gewichtsprozent

Makromer 18,95

TRIS 14,74

DMA 27,37

MPDMS 29,47

NORBLOC 2,11

CGI 1850 1,05

TEGDMA 1,05

HEMA 5,26
100 Gewichtsteile der oben aufgeführten Zubereitung wurden mit 20 Teilen 3,7-Dimethyl-3-octanol als Verdünnungsmittel vermischt.
Makromerherstellung
Zu einem trockenen Behälter, der in einer Trockenbox aufgenommen ist, wurden unter Stickstoff bei Umgebungstemperatur 30,0 g (0,277 mol) Bis(dimethylamino)methylsilane, eine Lösung von 13,75 ml einer 1M Lösung von TBACB (386,0 g TBACB in 1.000 ml trockenem THF), 61,39 g (0,578 Mol) an p-Xylol, 154,28 g (1,541 Mol) Methylmethacrylat (1,4 Äquivalente relativ zum Initiator), 1.892,13 (9,352 Mol) 2-(Trimethylsiloxy)-ethylmethacrylat (8,5 Äquivalente relativ zum Initiator) und 4.399,78 g (61,01 Mol) THF zugegeben. Zu einem trockenen Drei-Hals-Rundkolben ausgerüstet, mit einem Thermoelement und einem Kondensator, alle verbunden an eine Stickstoffquelle, wurde die obige Mischung, die in der Trockenbox hergestellt wurde, zugegeben.
Die Reaktionsmischung wurde auf 15°C gekühlt, während gerührt und mit Stickstoff gespült wurde. Nachdem die Lösung 15°C erreichte, wurden 191,75 g (1,100 Mol) 1-Trimethylsiloxy-1-methoxy-2-methylpropen (1 Äquivalent) in den Reaktionsbehälter injiziert. Die Reaktion konnte exotherm sein, um sich 62°C anzunähern, und dann wurden 30 ml einer 0,40 M Lösung von 154,4 g TBACB in 11 ml trockenem THF zum gesamten Rest der Reaktion eingemessen. Nachdem die Temperatur der Reaktion 30°C erreichte und das Abmessen begann, wurde eine Lösung aus 467,56 g (2,311 Mol) 2-(Trimethylsiloxy)ethylmethacrylat (2,1 Äquivalente relativ zum Initiator), 3.636,6 g (3,463 Mol) n-Butylmonomethacryloxypropyl-polydimethylsiloxan (3,2 Äquivalente relativ zum Initiator), 3.673,84 g (8,689 Mol) TRIS (7,9 Äquivalente relativ zum Initiator) und 20,0 g Bis(dimethylamino)methylsilan zugegeben.
Die Mischung konnte auf etwa 38-42°C exotherm sein und konnte dann auf 30°C abkühlen. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Lösung von 10,0 g (0,076 Mol) Bis(dimethylamino)methylsilan, 154,26 g (1,541 Mol) Methylmethacrylat (1,4 Äquivalente relativ zum Initiator) und 1.892,13 g (9,352 Mol) 2-(Trimethylsiloxy)ethylmethacrylat (8,5 Äquivalente relativ zum Initiator) zugegeben, und die Mischung konnte wiederum exotherm bis etwa 40°C sein. Die Reaktionstemperatur fiel auf etwa 30°C, und zwei Gallonen THF wurden zugegeben, um die Viskosität abzusenken. Eine Lösung von 439,69 g Wasser, 740,60 g Methanol und 8,8 g (0,068 Mol) Dichloressigsäure wurde zugegeben und die Mischung für 4,5 Stunden unter Rückfluß gekocht, um die Schutzgruppen am HEMA zu entblockieren. Flüchtige Bestandteile wurden dann entfernt und Toluol zugegeben, um beim Entfernen des Wassers zu helfen, bis eine Dampftemperatur von 110°C erreicht wurde.
Der Reaktionskolben wurde bei etwa 110°C gehalten und eine Lösung von 443 g (2,201 Mol) TMI und 5,7 g (0,010 Mol) Dibutylzinnlaurat wurde zugegeben. Die Mischung wurde umgesetzt, bis der Isocyanat-Peak mittels IR verschwunden war. Das Toluol wurde unter vermindertem Druck verdampft, um ein schmutzig weißes, wasserfreies, wachsartiges, reaktives Monomer zu erhalten. Das Makromer wurde in Aceton in einer Gewichtsbasis von etwa 2:1 Aceton zu Makromer angeordnet. Nach 24 Stunden wurde Wasser zugegeben, um das Makromer auszufällen, und das Makromer wurde filtriert und unter Verwendung eines Vakuumofens zwischen 45 und 60°C für 20-30 Stunden getrocknet.
Das Linsenmaterial wurde in den Gießformen unter Verwendung von sichtbarem Licht für etwa 30 Minuten bei 45°C gehärtet, woraufhin die Linsen entformt wurden, unter Verwendung von 100 % IPA gebleicht wurden und mit frischer Borat-gepufferter Salzlösung ausgetauscht wurden. Die Zeit zwischen der Abgabe des Linsenmaterials in die Gießformen und der Initiierung der Härtung, oder die Verweilzeit, war kleiner als 5 Minuten in allen Fällen.
Linsenbenetzbarkeit wurde unter Verwendung des dynamischen Kontaktwinkels wie folgt gemessen. 5 Proben jedes Linsentyps wurden hergestellt durch Ausschneiden eines Mittelstreifens von etwa 5 mm Breite und Äquilibrieren des Streifens in Borat-gepufferter Salzlösung für mehr als 30 Minuten. Kontaktwinkel der Streifen wurden unter Verwendung einer Cahn DCA-315 Mikrowaage bestimmt. Jede Probe wurde 4-mal in Borat-gepufferter Salzlösung cycliert und die Cyclen gemittelt, um die Voreil- und Rückeilkontaktwinkel für jede Linse zu erhalten. Die Kontaktwinkel der fünf Kontaktlinsen wurden dann gemittelt, um den mittleren Kontaktwinkel für den Satz zu erhalten.
Die Voreilkontaktwinkel für die Linsen aus den beschichteten Gießformen waren 65 ± 4°. Der vordere Kontaktwinkel für die nicht-beschichtete Kontrolle war 99 ± 8°. Dies zeigt, daß die Gießformtransferbeschichtung dramatisch die Benetzbarkeit der Silikonhydrogellinsen verbessert.
Beispiele 2–5
Satistische Copolymere aus DMA und HEMA (n = 272 für DMA und n = 23 für HEMA) wurden unter Verwendung einer freien Radikalpolymerisation wie folgt hergestellt. HEMA (300 mg, 2,31 mmol), DMA (29,7 g, 300 mmol) und 100 mg CGI 1850 wurden in 120 ml 3-Methyl-3-pentanol aufgelöst. Die Mischung wurde gründlich durch Evakuieren für 10 bis 15 Minuten entgast, gefolgt von einem Spülen mit Stickstoff. Das Evakuieren/Spülen wurde 3- bis 4-mal wiederholt und dann die Mischung unter einer Stickstoffumgebung angeordnet und zu einer Kristallisationsschale überführt und mit einem Uhrglas abgedeckt. Die Mischung wurde gegenüber sichtbarem Licht, Phillips TL20 W/03T-Glühlampen, exponiert, für eine Dauer von 1 Stunde, und dann die Polymerisation durch Exponieren des Systems gegenüber Sauerstoff terminiert.
Das resultierende Polymer wurde durch Verdünnen der Mischung mit Hexanen ausgefällt. Eine weitere Reinigung wurde durchgeführt durch Auflösen des Polymers in Aceton und Wiederausfällen mit Hexanen. Die Aceton/Hexane-Sequenz wurde wiederholt und das weiße Polymer gründlich mit Hexanen gewaschen und an einem Rotationsverdampfer getrocknet, wobei das Produkt in mehrere kleine Stücke vor der vollständigen Trocknung geschnitten wurde. Die Ausbeute war 27,0 g (90 %) eines weißen, schaumartigen Produkts.
Ein Teil des obigen Produkts wurde als sein Methacrylat unter Verwendung der folgenden Vorgehensweise derivatisiert. Ein 50 ml Drei-Hals-Rundkolben wurde unter Vakuum wärmegetrocknet, unter Stickstoff angeordnet und mit 10 ml THF gefüllt. Pyridin, 5 ml, wurde zum Kolben zugegeben, gefolgt von 645 mg (7,5 mmol) Methacrylsäure. Das System wurde unter 5°C gekühlt und 1,026 g (9 mmol) Methansulfonylchlorid zu der Lösung tropfenweise zugegeben über eine Dauer von 5 bis 10 Minuten. Die Mischung wurde für weitere 10 Minuten gerührt, während sie sich auf Raumtemperatur erwärmen konnte.
Ein 250 ml Drei-Hals-Kolben wurde mit 9 g HEMA/DMA-Copolymer und 9 mg Phenothiazin befüllt. Das System wurde mit Stickstoff gespült und 50 ml THF wurden zugegeben, um die Verbindungen aufzulösen. Die gemischte Anhydridlösung wurde zum Kolben über eine Spritze zugegeben und die Reaktionsmischung über Nacht bei Umgebungstemperatur gerührt.
Die Lösung wurde durch einen gesinterten Glastrichter in 200 ml gerührte Hexane filtriert. Die Lösungsmittel wurden dekantiert und das Produkt durch Auflösen desselben in Isopropylacetat gereinigt, gefolgt von der Zugabe von Hexanen. Das Polymer wurde mit 2 × 50 ml an Hexanen gewaschen und in einem Rotationsverdampfer getrocknet. Eine weitere Reinigung wurde aufgrund des hohen Gehalts an Methacrylsäure erforderlich. Das Produkt wurde in Aceton gelöst, gefolgt von einer Ausfällung unter Verwendung von Hexanen.
Eine Überzugszubereitung aus 20 Gew.-% pDMA/HEMA und 0,1 Gew.-% DOE-120 in IPA wurde auf TOPAS 5013 Gießformen wie in Beispiel 1 aufgetragen. Trockene Überzugsdicke war größer als 1 μm, wie gemessen durch AFM. Sowohl das native Polymer als auch das (mit Methacrylat) funktionalisierte wurden als Überzüge untersucht. Linsen wurden hergestellt unter Verwendung des Silikonhydrogellinsenmaterials nach Beispiel 1, außer daß die Verweilzeit wie in Tabelle 2 unten dargelegt war. Zusätzlich ist in Tabelle 2 die Benetzbarkeit für die Überzüge gezeigt. Tabelle 2

Beispiel Methacrylat-Kappung Verweilzeit Vorderer Kontaktwinkel

2 Ja 15 Min. 87

3 Ja 2,5 Min. 58

4 Ja 45 Sek. 62

5 Nein 45 Sek. 82
Die Ergebnisse zeigen, daß die annehmbare Benetzbarkeit oder ein vorderer Kontaktwinkel (Voreilwinklel, advanced contact angle) von kleiner als 90° erhalten werden kann mit oder ohne die Methacrylatgruppe. Ferner zeigen die Ergebnisse, daß der Kontaktwinkel abhängig ist von Verweilzeit, wobei Zeiten von kleiner als 2,5 Min. die benetzungsfähigsten Linsen erzeugen.
Beispiele 6–9
Poly-HEMA-Überzüge wurden bezüglich der Effizienz und Benetzbarkeit untersucht. Die Überzüge wurden hergestellt durch Exponieren einer Lösung aus HEMA, Blue HEMA und IRGACURE 1850 in Ethylenglykol gegenüber sichtbarem Licht geringerer Intensität, Phillips TL20 W/03T-Glühlampen, unter Verwendung von Härtungszeiten im Bereich von 1 bis 2 Stunden. Die Polymere wurden nach wässriger Aufarbeitung isoliert, gefolgt von mehreren wässrigen Wäschungen, um nicht umgesetzte Komponenten zu entfernen. Polymermolekulargewichte von kleiner als etwa 300 kD wurden als inadäquat zur Verwendung als ein Überzugspolymer mit dem Linsenmaterial nach Beispiel 1 gefunden. Ein Poly-HEMA von 360 kD MW, erhältlich von Aldrich Chemical Company, wurde erfolgreich als ein Überzug verwendet. Überzugszubereitungen mit unterschiedlichen Konzentrationen an Poly-HEMA wurden wie folgt hergestellt:
Poly-HEMA: Wasser:Ethanol:DOE-120 = 10:20:70:0,1 w/w
Poly-HEMA: Wasser:Ethanol:DOE-120 = 15:20:65:0,1 w/w
Poly-HEMA: Wasser:Ethanol:DOE-120 = 20:20:60:0,1 w/w
Die Überzüge wurden auf die Formungsflächen von TOPAS 5013 Gießformen gemäß dem Vorgehen nach Beispiel 1 aufgetragen, außer daß vor dem Beschichten die Gießformen für < 0,5 Sekunden mit einem Luftplasma behandelt wurden, um die Verteilung der Überzugslösung auf der Gießform zu verbessern. Die Linsen wurden hergestellt unter Verwendung der Vorgehensweisen und des Silikonhydrogellinsenmaterials nach Beispiel 1, außer daß die Verweilzeit 45 Sekunden war.
Die resultierenden beschichteten Linsen wurden bezüglich der Benetzbarkeit unter Verwendung des dynamischen Kontaktwinkels und bezüglich der Oberflächenrauhigkeit unter Verwendung von AFM getestet. AFM-Bilder wurden mit Kontaktmodus AFM unter Verwendung eines 0,06 N/m SiN₄-Trägerbildes in Borat-gepufferter Salzlösung aufgenommen. Die Bildgebung wurde minimiert, bevor Daten aufgenommen wurden, und war typischerweise < 10 nN. Bilder waren von 20 × 20 μm, innerhalb der optischen Zone und auf der vorderen Fläche jeder Linse. Zwei Linsen wurden für insgesamt 6 Bilder untersucht. Mittlere Peak-zu-Peak-Rauhigkeitswerte wurden unter Verwendung von 24 10 × 10 μm-Bereichen aus diesen Bildern berechnet. Peak-zu-Peak-Rauhigkeit wurde als der Unterschied der Höhe zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Punkt im getesteten Bereich definiert. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse gezeigt. Tabelle 3

Beispiele Poly-HEMA im Überzug (%) Vorderer Kontaktwinkel (°) Mittlere Peak-zu-Peak-Rauhigkeit (nm)

6 0 107 < 100

7 10 65 1425

8 15 46 3276

9 20 48 N/A
Die Ergebnisse zeigen, daß die Benetzbarkeit mit zunehmenden Gehalten an Poly-HEMA in der Überzugslösung verbessert wird. Zusätzlich nahm die Oberflächenrauhigkeit mit zunehmendem Poly-HEMA-Gehalt zu, wobei die Linse mit 20 Gew.-% Poly-HEMA zu rauh und fehlgeformt war, um analysiert zu werden. Der Überzug mit 10 Gew.-% Poly-HEMA erzeugte eine trockene Überzugsdicke auf der Gießform von etwa 200 nm. Ziel-Peak-zu-Peak-Rauhigkeit für eine geeignete Linse ist < 500 nm, und daher muß die trockene Überzugsdicke beträchtlich kleiner als 200 nm sein, um eine annehmbare Oberflächenrauhigkeit zu erhalten, während eine gewünschte Benetzbarkeit bewahrt wird.
Beispiele 10–13
Das Silikonhydrogellinsenmaterial nach Beispiel 1 erzeugte Linsen mit einem Wassergehalt von etwa 31 %. Eine weitere ähnliche Linsenzubereitung, mit einem Wassergehalt von 39 %, ist wie folgt: Tabelle 4

Gewichtsprozent

MAKROMER 18

TRIS 14

DMA 26

MPDMS 28

TEGDMA 1

HEMA 5

PVP 5

Norblock 2

CGI 1850 1
Der Rest der Zubereitung waren Additive und Verdünnungsmittel. Das Verhältnis von Monomer zu Verdünnungsmittel war 100:20, das Verdünnungsmittel war 3,7-Dimethyl-3-octanol. Die Linsen dieses Materials wurden mit dem Poly-HEMA-Überzug von 300 kD beschichtet, jedoch waren resultierende Benetzbarkeit und Oberflächenrauhigkeit nicht annehmbar.
Ein Poly-HEMA mit höherem Molekulargewicht, enthaltend mehr als 1,6 Gew.-% Blue HEMA, wurde synthetisiert unter Verwendung von sichtbarem Licht, initiiert durch CGI 1850, und das resultierende Polymer wies ein Molekulargewicht von > 1.000.000 auf. Eine Mischung von 900 mg blue HEMA, 44,1 g HEMA, 615 mg CGI 1850 und 150 ml Ethylenglykol wurde gerührt, bis es homogen war, und das System wurde wie in Beispielen 2-5 entgast. Die Mischung wurde zu einer großen Kristallisationsschale überführt und mit einem Uhrglas abgedeckt. Die Polymerisation der olefinischen Einheiten wurde unter sichtbarem Licht für etwa 1 Stunde durchgeführt. Beim Quenchen der Polymerisation unter Verwendung von Sauerstoff wurde die Mischung in 500 ml Borat-gepufferte Salzlösung gegossen und für mehrere Stunden gerührt, bis das Material in eine festere Form überführt war. Die Flüssigkeiten wurden dekantiert und das Produkt mit weiteren 500 ml Boratgepufferter Salzlösung gewaschen. Das Polymer wurde in mehrere kleinere Stücke geschnitten und in 500 ml deionisiertem Wasser für mehr als 1 Stunde bis zu dem Punkt gerührt, an dem das Produkt gelartig wird und sparsam im Lösungsmittel löslich war. Die Mischung wurde dann mit einer kleinen Menge an Borat-gepufferter Salzlösung verdünnt, um eine bessere Ausfällung des Polymers zu erlauben. Die Mischung wurde filtriert und in deionisiertem Wasser gewaschen, bis das Material nicht mehr löslich erschien. Die Suspension wurde filtriert, getrocknet in einem Rotationsverdampfer, in kleinere Stücke geschnitten und weiter getrocknet, bis sie kristallin und wasserfrei erschien. Das dunkelblaue Polymer wurde darin in feine Teilchen zermahlen und weiteren Wäschen mit deionisiertem Wasser unterzogen, begleitet von einem 1- bis 2-stündigen Rühren bei jeder Wäsche. Das Waschen wurde fortgeführt, bis keine oder eine geringe blaue Färbung in der Lösung sichtbar war und das Produkt wurde filtriert, bei reduziertem Druck getrocknet und in einem Mischer zermahlen. Das Molekulargewicht dieses Überzugspolymer wurde als 1,2 Millionen g/Mol unter Verwendung von GPC gemessen, und eine 2 %ige Lösung des Polymers in einem 1:1 Ethanol:Ethyllactat-Lösungsmittel wies eine Viskosität von 17,7 cP bei 25°C mit einer Schergeschwindigkeit von 40/s auf.

Dieser Überzug wurde verwendet, um TOPAS 5013 Gießformen über Spinnbeschichten gemäß der folgenden Vorgehensweise zu beschichten. Lösungen des Polymers aus 0,5 bis 2 Gew.-% pro Schritte, wenn 0,5 Gew.-% in einem gemischten Lösungsmittelsystem aus einem Teil ETOH und 1 Teil Ethyllactat aufgelöst wurden. Der Überzug wurde auf die Formungsfläche der Gießform durch Abgeben der Lösung auf die Mitte eines Teils, das mit etwa 6.000 Upm spinnt, aufgetragen, und das Teil konnte für 5 Sekunden vor dem Stop spinnen. Linsen wurden mit diesen beschichteten Gießformen unter Verwendung des oben beschriebnen Linsenmaterials und einer Verweilzeit von 30 Sekunden beschichtet. In Tabelle 5 ist die Benetzbarkeit und die Oberflächenrauhigkeit der resultierenden Linsen gezeigt. Tabelle 5

Beispiele	Poly-HEMA im Überzug (%)	Vorderer Kontaktwinkel (°)	Trockene Filmdicke (nm)*	Mittlere Peakzu-Peak-Rauhigkeit (nm)
10	0,5	100	21	113
11	1,0	81	67	401
12	1,5	72	78	790
13	2,0	78	125	1170

* Gemessen mit AFM auf TOPAS-Tellern

Die Ergebnisse zeigen, daß eine Änderung der trockenen Filmdicke simultan eine annehmbare Benetzbarkeit und Oberflächenrauhigkeit erreichen kann.
Beispiel 14
Mit blue Poly-HEMA beschichtete Silikonhydrogellinsen mit hohem Molekulargewicht mit der in Tabelle 6 aufgeführte Zubereitung wurden gebildet. Tabelle 6

Gewichtsprozent

Macromer 17,98

TRIS 14,00

DMA 26,00

MPDMS 28,00

TEGDMA 1,00

HEMA 5,00

PVP 5,00

NORBLOC 2,00

Blue HEMA 0,02

CGI 1850 1,00
Der Rest der Zubereitung waren Additive und Verdünnungsmittel. Das Verhältnis von Monomer zu Verdünnungsmittel war 100:20, das Verdünnungsmittel war 3,7-Dimethyl-3-octanol. Essigsäure, 1 % der fertigen Mischung, wurde verwendet, um das Monomer zu stabilisieren.
Vorder- und Hinterkrümmungsgießformen aus TOPAS 5013 wurden mit einer 1,25 gew.-%igen Lösung aus blue-Poly-HEMA beschichtet und Linsen wie in Beispielen 10-13 beschrieben hergestellt. Überschüssiger Überzug, der sich nahe des Randes der vorderen Flächengießform sammelte, wurde unter Verwendung eines Textiltupfers während des Spinnverfahrens entfernt.
Die Linsen wurden bezüglich der Benetzbarkeit und der Oberflächenrauhigkeit vor der klinischen Einschätzung getestet. Mittlere Peak-zu-Peak-Vorderflächenrauhigkeit war 291 nm und mittlerer vorderer Kontaktwinkel war 83°. Fünf Linsen von –0,50 Dioptrien wurden in eine Kontra-Lateral-Untersuchung für einen 30 minütigen Trageplan eingepasst. Die Linsenoberfläche war äquivalent bezüglich der Benetzbarkeit am Auge oder der Tränenaufbrechzeit und der Ablagerungsresistenz zu Linsen aus ACUVUE^® Etafilcon A, was zeigt, daß eine Beaufschlagung des Überzugs auf die Linse in einer physiologisch kompatiblen Linse resultiert.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands, welches die Schritte umfaßt: a) Beschichten einer Formungsfläche einer Gießform oder einer Gießformhälfte mit einer für einen Überzug effektiven Menge einer Überzugzusammensetzung mit hohem Molekulargewicht; b) Abgeben einer Mischung umfassend ein Hydrogelmonomer, ein Silikon-enthaltendes Hydrogelmonomer oder eine Kombination derselben in die Gießform oder Gießformhälfte; und c) Härten der Monomermischung und der Überzugzusammensetzung unter Verwendung einer Verweilzeit von weniger als etwa 5 Minuten und unter Bedingungen, die geeignet sind, um einen mit der Überzugzusammensetzung beschichteten Gegenstand zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand eine Kontaktlinse ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Monomermischung ein Hydrogel umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Monomermischung ein Silikonhydrogelmonomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molekulargewicht der Überzugzusammensetzung größer als etwa 300 kD ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verweilzeit kleiner als etwa 45 Sekunden ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Verweilzeit kleiner als etwa 45 Sekunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überzugzusammensetzung ferner ein Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Beschichten der Formungsfläche durch Spin-Beschichten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Spin-Beschichten durchgeführt wird unter Verwendung von wenigstens etwa 2 μl und nicht mehr als etwa 20 μl der Überzugzusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend, nach dem Spin-Beschichtungsschritt, ein Anwenden eines unter Druck stehenden Luftstrahls auf einen Rand der Gießform.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überzugzusammensetzung mit hohem Molekulargewicht eine hydrophile Überzugzusammensetzung mit hohem Molekulargewicht ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Gegenstand eine Kontaktlinse ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Monomermischung ein Hydrogelmonomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Monomermischung ein Silikonhydrogelmonomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verweilzeit kleiner als etwa 45 Sekunden ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Silikonhydrogelmonomermischung ein Reaktionsprodukt eines Makromer-Gruppentransferpolymerisationsprodukts auf Silikonbasis und einer polymerisierbaren Mischung umfassend Si_8-10-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan, anderes Polydimethylsiloxan als Si_8-10-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan und ein hydrophiles Monomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Silikonhydrogelmonomermischung das Makromer in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Gew.-%, das Si_8-10-Monomethacryloxyterminierte Polydimethylsiloxan in einer Menge von etwa 20 bis etwa 30 Gew.-%; Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Gew.-%; N,N-Dimethylacrylamid in einer Menge von etwa 20 bis etwa 30 Gew.-%; 2-Hydroxyethylmethacrylat in einer Menge von etwa 2 bis etwa 7 Gew.-%; Tetraethylenglykoldimethacrylat in einer Menge von etwa 0 bis etwa 5 Gew.-% und Poly(N-vinylpyrrolidinon) in einer Menge von etwa 0 bis etwa 5 Gew.-% umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, 13, 14, 15, 16, 17 oder 18, wobei die Überzugzusammensetzung Poly(vinylalkohol), Polyethylenoxid, Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(maleinsäure), Poly(itaconsäure), Poly(acrylamid), Poly(dimethylacrylamid), carboxymethylierte Polymere, Polystyrolsulfonsäure, polysulfonierte Polymere, Polysaccharide, Glukoseaminoglycane, Block- oder statistische Copolymere derselben oder Mischungen derselben umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Überzugzusammensetzung Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Überzugzusammensetzung ferner ein Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Beschichten der Formungsoberfläche durchgeführt wird durch Spin-Beschichten.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Spin-Beschichten durchgeführt wird unter Verwendung von wenigstens etwa 2 μl und nicht mehr als etwa 20 μl der Überzugzusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 23, weiter umfassend, nach dem Spin-Beschichtungsschritt, ein Anwenden eines unter Druck stehenden Luftstrahls auf einen Rand der Gießform.
Verfahren zum Herstellen von Kontaktlinsen nach Anspruch 1, wobei die Überzugzusammensetzung mit hohem Molekulargewicht eine hydrophile Überzugzusammensetzung mit einem Molekulargewicht von größer als etwa 300 kD ist; wobei in (C) eine Verweilzeit von weniger als etwa 45 Sekunden verwendet wird und der gebildete Gegenstand eine Kontaktlinse ist, die physiologische Kompatibilität zeigt.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Monomermischung Hydrogelmonomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Monomermischung Silikonhydrogelmonomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Silikonhydrogelmonomermischung ein Reaktionsprodukt eines Makromer-Gruppentransferpolymerisationsprodukts auf Silikonbasis und einer polymerisierbaren Mischung umfassend Si_8-10-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan, anderes Polydimethylsiloxan als Si_8-10-Monomethacryloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan und ein hydrophiles Monomer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Silikonhydrogelmonomermischung das Makromer in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Gew.-%, das Si_8-10-Monomethacryloxyterminierte Polydimethylsiloxan in einer Menge von etwa 20 bis etwa 30 Gew.-%; Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan in einer Menge von etwa 15 bis etwa 25 Gew.-%; N,N-Dimethylacrylamid in einer Menge von etwa 20 bis etwa 30 Gew.-%; 2-Hydroxyethylmethacrylat in einer Menge von etwa 2 bis etwa 7 Gew.-%; Tetraethylenglykoldimethacrylat in einer Menge von etwa 0 bis etwa 5 Gew.-% und Poly(N-vinylpyrrolidinon) in einer Menge von etwa 0 bis etwa 5 Gew.-% umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 25, 26, 27, 28 oder 29, wobei die Überzugzusammensetzung Poly(vinylalkohol), Polyethylenoxid, Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(maleinsäure), Poly(itaconsäure), Poly(acrylamid), Poly(dimethacrylamid), carboxymethylierte Polymere, Polystyrolsulfonsäure, polysulfonierte Polymere, Polysaccharide, Glucoseaminoglycane, Block- oder statistische Copolymere derselben oder Mischungen derselben umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Überzugzusammensetzung Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Überzugzusammensetzung ferner ein Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Beschichten der Formungsoberfläche durch Spin-Beschichten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei Spin-Beschichten durchgeführt wird unter Verwendung von wenigstens etwa 2 μl und nicht mehr als etwa 20 μl der Überzugzusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 34, weiter umfassend, nach dem Spin-Beschichtungsschritt, ein Anwenden eines unter Druck stehenden Luftstrahls auf einen Rand der Gießform.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von etwa 17,7 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von wenigstens etwa 4 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von größer als etwa 1 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt Ethanol umfaßt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt Ethyllactat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt einen Siedepunkt von kleiner als etwa 90°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt Ethanol umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus N-Methylpyrrolidon, Aceton, Chloroform, Methanol, Ethanol, Isopropanol, tert-Butanol und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt einen Siedepunkt von größer als etwa 100° C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt Ethyllactat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Methyllactat, Ethyllactat, Isopropyllactat, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Dimethylformamid, Tetrahydrogeraniol, 1-Butanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Octanol, 3-Methyl-3-pentanol, Dimethyl-3-octanol, 3-Methoxy-1-butanol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Hexandiol, Wasser und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von etwa 17,7 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von wenigstens etwa 4 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von größer als etwa 1 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt Ethanol umfaßt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt Ethyllactat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt einen Siedepunkt von kleiner als etwa 90°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt Ethanol umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus N-Methylpyrrolidon, Aceton, Chloroform, Methanol, Ethanol, Isopropanol, tert-Butanol und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt einen Siedepunkt von größer als etwa 100°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt Ethyllactat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Methyllactat, Ethyllactat, Isopropyllactat, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Dimethylformamid, Tetrahydrogeraniol, 1-Butanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Octanol, 3-Methyl-3-pentanol, Dimethyl-3-octanol, 3-Methoxy-1-butanol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Hexandiol, Wasser und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von etwa 17,7 cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von wenigstens etwa 4cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Überzugzusammensetzung eine Viskosität von größer als etwa 1cP bei 25°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt Ethanol umfaßt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt Ethyllactat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt einen Siedepunkt von kleiner als etwa 90°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt Ethanol umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus N-Methylpyrrolidon, Aceton, Chloroform, Methanol, Ethanol, Isopropanol, tert-Butanol und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt einen Siedepunkt von größer als etwa 100°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt Ethyllactat umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Methyllactat, Ethyllactat, Isopropyllactat, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Dimethylformamid, Tetrahydrogeraniol, 1-Butanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1-Octanol, 3-Methyl-3-pentanol, Dimethyl-3-octanol, 3-Methoxy-1-butanol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Hexandiol, Wasser und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt und das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorliegen.