DE60316315T2 - Lbl-beschichtete kontaktlinsen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kontaktlinse mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung darauf. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kontaktlinse mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung, die mindestens eine Doppelschicht von einem geladenen Polymermaterial und einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden ist, umfasst. Zusätzlich stellt diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung der Erfindung bereit.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Viele in biomedizinischen Anwendungen verwendete Vorrichtungen erfordern, dass der Hauptteil der Vorrichtung eine Eigenschaft und die Oberflächen der Vorrichtung eine andere Eigenschaft aufweisen. Zum Beispiel können Kontaktlinsen relativ hohe Sauerstoffdurchlässigkeit durch den Hauptteil der Linse erfordern, um eine gesunde Hornhaut beizubehalten. Jedoch sind Materialien, die ausgesprochen hohe Sauerstoffdurchlässigkeit zeigen (z.B. Polysiloxane), typischerweise hydrophob, und werden Lipid oder Protein aus der Okularumgebung aufnehmen, und können an dem Auge anhaften, wenn sie nicht behandelt oder oberflächenmodifiziert werden. Somit wird eine Kontaktlinse im Allgemeinen ein Kern- oder Hauptteilmaterial aufweisen, das stark Sauerstoff-durchlässig und hydrophob ist, und eine Oberfläche, die behandelt oder beschichtet wurde, um hydrophile Eigenschaften zu erhöhen. Diese hydrophile Oberfläche erlaubt der Linse, sich auf dem Auge ohne Absorbieren übermäßiger Mengen an Tränenlipid und Protein relativ frei zu bewegen.
  • Um die hydrophile Beschaffenheit von einem relativ hydrophoben Kontaktlinsenmaterial zu modifizieren, wurden verschiedene Schicht-für-Schicht-(LbL)-Polyelektrolytabscheidungstechniken durch den Anmelder der vorliegenden Erfindung entwickelt (z.B. PCT Veröffentlichungs-Nummern WO 01/57118 , WO 99/35520 ). Diese Schicht-für-Schicht-Techniken verändern wirksam die Oberflächen der verschiedenen Materialien, wie Kontaktlinsen. Eine Schicht-für-Schicht-(LbL)-Beschichtungstechnik beinhaltet folglich Eintauchen eines Substrats in entgegengesetzt geladene Polymermaterialien, bis eine Beschichtung von gewünschter Dicke gebildet wird. Außerdem ist eine weitere Technik, die zu einer Schicht-für-Schicht-Beschichtung führt, während die zeitraubenden Vorgänge des aufeinander folgenden Tauchens vermieden werden, das Einzeleintauchverfahren in WO 01/57118 offenbart, welches geladenes Polymermaterial auf das Substrat mit nur einer einzelnen Tauchung aufträgt. Bei dieser Technik wird ein im Allgemeinen hydrophober Gegenstand, wie eine Kontaktlinse, in eine einzelne geladene Polymerlösung, die mindestens ein polykationisches Material und mindestens ein polyanionisches Material enthält, getaucht. Das polykationische Material kann eine positiv geladene Einheit, wie Poly(allyl-aminhydrochlorid) einschließen, und das polyanionische Material kann eine negativ geladene Einheit, wie Polyacrylsäure, einschließen. Typischerweise werden die geladenen Polymerkomponenten in nicht stöchiometrischen Mengen angewendet, sodass eine der Komponenten in der Lösung in einer größeren Menge als die andere Komponente vorliegt.
  • Jede von diesen LbL-Beschichtungstechniken ist zum Herstellen eines Gegenstands mit einer Oberfläche, die sich von dem Rest des Gegenstands unterscheidet, wirksam. Jedoch erfordern diese LbL-Beschichtungstechniken mindestens zwei entgegengesetzt geladene Polymermaterialien, und ein Gegenstand mit einer LbL-Beschichtung, der daraus hergestellt ist, kann eine stark geladene Oberfläche aufweisen. Eine Kontaktlinse mit einer stark geladenen Oberfläche kann für Abscheidungen von einigen Proteinen auf der Linsenoberfläche anfällig sein und/oder kann unerwünschte Nebenwirkungen auf die Annehmlichkeit und/oder die Okulargesundheit des Trägers ausüben. Deshalb würde es erwünscht sein, wenn ein LbL-Beschichtungsverfahren entwickelt werden kann, um beschichtete Gegenstände mit einer wesentlich erhöhten Ladungsdichte herzustellen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Polymergegenstands mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung herzustellen, die mindestens eine Ladung/Nichtladung-Doppelschicht umfasst, wobei die Ladung/Nichtladung-Doppelschicht zusammengesetzt ist, ohne bestimmte Reihenfolge, aus einer Schicht von einem geladenen Polymermaterial und einer Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Polymergegenstand mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung bereitzustellen, die eine relativ niedrige Ladungsdichte und eine relativ hohe Hydrophilizität und Gleitfähigkeit aufweist.
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die verschiedenen Aspekte der hierin beschriebenen Erfindung gelöst.
  • Die Erfindung stellt in einem Aspekt einen Polymergegenstand, vorzugsweise eine Kontaktlinse, bereit, umfassend ein Kernmaterial und eine bioverträgliche LbL-Beschichtung, die nichtkovalent an das Kernmaterial gebunden ist, wobei die bioverträgliche LbL-Beschichtung mindestens eine Ladung/Nichtladung-Doppelschicht umfasst, wobei die Ladung/Nichtladung-Doppelschicht zusammengesetzt ist aus, ohne bestimmte Reihenfolge, einer Schicht eines geladenen Polymermaterials und ei ner Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden sein kann.
  • Die Erfindung stellt in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Polymergegenstands, vorzugsweise einer Kontaktlinse, mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung bereit, umfassend die Schritte von wechselweisem Aufbringen einer Schicht eines geladenen Polymermaterials und einer Schicht eines ungeladenen Polymermaterials auf die Oberfläche eines Polymergegenstands. Das vorstehend genannte Verfahren umfasst insbesondere die Schritte von:
    • (a) In-Kontakt-Bringen einer Kontaktlinse mit einer Lösung von einem geladenen Polymermaterial, um eine Schicht eines geladenen Polymermaterials zu bilden;
    • (b) gegebenenfalls Spülen der Kontaktlinse durch In-Kontakt-Bringen der Kontaktlinse mit einer Spüllösung;
    • (c) In-Kontakt-Bringen der Kontaktlinse mit einer Lösung von einem ungeladenen Polymermaterial, um eine Schicht des ungeladenen Polymermaterials auf dem Oberen der Schicht des geladenen Polymermaterials zu bilden, wobei das ungeladene Polymermaterial sich nichtkovalent an das geladene Polymermaterial in der bioverträglichen LbL-Beschichtung bilden kann; und
    • (d) gegebenenfalls Spülen der Kontaktlinse durch In-Kontakt-Bringen der Kontaktlinse mit der Spüllösung, wobei das Verfahren Wiederholen von Schritten (a) bis (d) zwischen 3- bis 20-fach umfasst.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung, umfassend die Schritte von:
    • (a) Bilden einer Form zur Herstellung der Kontaktlinse, wobei die Form einen ersten Formteil mit einer ersten optischen Oberfläche und einen zweiten Formteil mit einer zweiten optischen Oberfläche umfasst, wobei der erste Formteil und der zweite Formteil konfiguriert sind, um einander derart aufzunehmen, dass der die Kontaktlinse bildende Hohlraum zwi schen der ersten optischen Oberfläche und der zweiten optischen Oberfläche gebildet wird;
    • (b) Auftragen einer übertragbaren bioverträglichen LbL-Beschichtung, unter Anwendung einer Schicht-für-Schicht-Abscheidungstechnik, auf mindestens eine von der optischen Oberfläche, wobei die übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung mindestens eine Ladung/Nichtladung-Doppelschicht umfasst, wobei die Ladung/Nichtladung-Doppelschicht zusammengesetzt ist, ohne bestimmte Reihenfolge, aus einer Schicht von einem geladenen Polymermaterial und einer Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, das sich nichtkovalent an das geladene Polymermaterial binden kann;
    • (c) Positionieren des ersten Formteils und des zweiten Formteils derart, dass die Formteile einander aufnehmen und die optischen Oberflächen den die Kontaktlinse bildenden Hohlraum definieren;
    • (d) Dosieren einer polymerisierbaren Zusammensetzung in den die Kontaktlinse bildenden Hohlraum; und
    • (e) Härten der polymerisierbaren Zusammensetzung innerhalb des die Kontaktlinse bildenden Hohlraums, sodass die Kontaktlinse gebildet wird, wobei sich die übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung von der mindestens einen optischen Oberfläche des Formteils löst und erneut an der gebildete Kontaktlinse anhaftet, sodass die Kontaktlinse mit der bioverträglichen LbL-Beschichtung beschichtet wird.
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen deutlich.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM EINZELNEN
  • Sofern nicht anders ausgewiesen, haben alle technischen und wissenschaftlichen Begriffe, die hierin verwendet werden, die gleiche Bedeutung wie üblicherweise durch den Fachmann, zu dessen Fach diese Erfindung gehört, verstanden wird. Im Allgemeinen sind die hierin verwendete Nomenklatur und die Labor verfahren gut bekannt und werden üblicherweise auf dem Fachgebiet angewendet. Übliche Verfahrensweisen werden für diese Verfahren verwendet, wie jene, die auf dem Fachgebiet und verschiedenen allgemeinen Literaturstellen bereitgestellt werden. Wenn der Begriff in der Einzahl bereitgestellt wird, erwägen die Erfinder auch die Mehrzahl des Begriffs. Wie innerhalb der gesamten Offenbarung verwendet, sollen die nachstehenden Begriffe, sofern nicht anders ausgewiesen, so verstanden werden, dass sie die nachstehenden Bedeutungen aufzuweisen.
  • Ein "Gegenstand" bezieht sich auf eine medizinische Vorrichtung oder eine Form zur Herstellung einer medizinischen Vorrichtung.
  • Eine "ophthalmische Vorrichtung", wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Kontaktlinse (hart oder weich), eine Intraokularlinse, ein corneales Onlay, andere ophthalmische Vorrichtungen (z.B. Stents oder dergleichen), die auf oder über dem Auge oder in okularer Nachbarschaft verwendet werden, Taschen oder Behälter zum Lagern ophthalmischer Vorrichtungen oder ophthalmischer Lösungen.
  • "Bioverträglich", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Material oder auf die Oberfläche eines Materials, das in innigem Kontakt mit Gewebe, Blut oder anderen Körperflüssigkeiten eines Patienten für einen längeren Zeitraum, ohne wesentliche Schädigung der Okularumgebung und ohne wesentlichen Unannehmlichkeiten für den Anwender sein kann.
  • "Ophthalmisch kompatibel", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Material oder auf eine Oberfläche eines Materials, das in innigem Kontakt mit der Okularumgebung über einen längeren Zeitraum, ohne wesentliche Schädigung der Okularumgebung und ohne wesentlichen Nachteil für den Anwender, vorliegen kann. Somit wird eine ophthalmisch verträgliche Kontaktlinse kein wesentliches Quellen der Cornea erzeugen, wird sich auf dem Auge mit Blinzeln hinreichend bewegen, um hinreichenden Tränenaustausch zu fördern, wird keinen wesentlichen Grad an Protein- oder Lipidadsorption aufweisen, und wird keine wesentlichen Unannehmlichkeiten für den Träger während des vorbeschriebenen Tragezeitraums verursachen.
  • "Okularumgebung", wie hierin verwendet, bezieht sich auf Okularflüssigkeiten (z.B. Tränenflüssigkeit) und Okulargewebe (z.B. die Cornea), die in engem Kontakt mit einer für die Sichtkorrektur verwendeten Kontaktlinse, Arzneimittelfreisetzung, Wundheilung, Augenfarbenmodifizierung oder anderen ophthalmischen Anwendungen kommen kann.
  • Ein "Monomer" bedeutet eine Verbindung mit niederem Molekulargewicht, die polymerisiert werden kann. Niederes Molekulargewicht bedeutet typischerweise mittlere Molekulargewichte von weniger als 700 Dalton.
  • Ein "Makromer" bezieht sich auf eine Verbindung oder ein Polymer mit mittlerem und hohem Molekulargewicht, das funktionelle Gruppen enthält, welche weitere Polymerisation ausführen können. Mittleres und hohes Molekulargewicht bedeuten typischerweise durchschnittliche Molekulargewichte größer als 700 Dalton.
  • "Polymer" bedeutet ein Material, das durch Polymerisieren von einem oder mehreren Monomeren gebildet wurde.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet "Oberflächenmodifizierung", dass ein Gegenstand in einem Oberflächenbehandlungsverfahren (oder einem Oberflächenmodifizierungsverfahren) behandelt wurde, wobei mit Hilfe von Kontakt mit einem Dampf oder einer Flüssigkeit und/oder mit Hilfe der Anwendung einer Energiequelle (1) eine Beschichtung auf die Oberfläche eines Gegenstands aufgetragen wird, (2) chemische Spezies auf der Oberfläche eines Gegenstands adsorbiert werden, (3) die chemische Beschaffenheit (z.B. elektrostatische Ladung) von chemischen Gruppen auf der Oberfläche eines Gegenstands verändert wird, oder (4) die Oberflächeneigenschaften eines Gegenstands andersartig modifiziert sind. Beispielhafte Oberflächenbehandlungsverfahren schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, eine Oberflächenbehandlung durch Energie (z.B. ein Plasma, eine statische elektrische Ladung, Reizung oder andere Energiequelle), chemische Behandlungen, das Pfropfen von hydrophilen Monomeren oder Makromeren auf der Oberfläche von einem Gegenstand, und Schicht-für-Schicht-Abscheidung von Polyelektrolyten. Eine bevorzugte Klasse von Oberflächenbehandlungsverfahren sind Plasmaverfahren, wobei ein ionisiertes Gas auf die Oberfläche eines Gegenstands angewendet wird. Plasmagase und Verarbeitungsbedingungen werden ausführlicher in US-Patent Nummern 4 312 575 und 4 632 844 beschrieben. Das Plasmagas ist vorzugsweise ein Gemisch von niederen Alkanen und Stickstoff, Sauerstoff oder einem Inertgas.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich "LbL-Beschichtung" auf eine Beschichtung, die durch eine alternative, physikalische Schicht-für-Schicht-("LbL")-Abscheidung von zwei entgegengesetzt geladenen Polymermaterialien oder von einem geladenen Polymermaterial und einem ungeladenen Polymermaterial auf einen Gegenstand erhalten wurde. In einer LbL-Beschichtung ist jede Schicht von einem Material nichtkovalent an eine weitere Schicht von einem verschiedenen Material gebunden. Jede geeignete Abscheidungstechnik kann in dem LbL-Beschichten verwendet werden. Beispielhafte Abscheidungstechniken schließen – ohne Begrenzung – Tauchen eines Substrats in eine Beschichtungslösung und Sprühen eines Substrats mit einer Beschichtungslösung ein. Ein "geladenes Polymermaterial" oder ein polyionisches Material bezieht sich auf ein geladenes Polymer, das eine Vielzahl von geladenen Gruppen in einer Lösung aufweist, oder ein Gemisch von geladenen Polymeren, wobei jedes davon eine Vielzahl von geladenen Gruppen in einer Lösung aufweist. Beispielhafte geladene Polymere schließen Polyelektrolyte, dotierte Ladungspolymere vom p- und n-Typ ein. Geladene Polymermaterialien schließen sowohl polykationische (mit positiven Ladungen), als auch polyanionische (mit negativen Ladungen) Polymermaterialien ein.
  • Der Begriff "Doppelschicht" wird hierin in einem breiten Sinn angewendet, und ist vorgesehen, eine Beschichtungsstruktur zu umfassen, die durch abwechselndes Auftragen, in keiner bestimmten Reihenfolge, von einer Schicht von einem ersten geladenen Polymermaterial und einer Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial oder einem zweiten geladenen Polymermaterial gebildet wird. Es sollte verstanden werden, dass die Schichten des ersten geladenen Polymermaterials und des ungeladenen Polymermaterials (oder zweiten geladenen Polymermaterials) miteinander in der Doppelschicht verflochten sind.
  • Eine wie hierin verwendete "innerste Schicht" bezieht sich auf die erste Schicht einer LbL-Beschichtung, die auf die Oberfläche einer medizinischen Vorrichtung aufgetragen wird.
  • Eine wie hierin verwendete "Abdeckschicht" bezieht sich auf die letzte Schicht einer LbL-Beschichtung, die auf die Oberfläche einer medizinischen Vorrichtung aufgetragen wird.
  • Ein wie hierin verwendetes "Polyquat" bezieht sich auf eine polymere, quaternäre Ammoniumgruppen enthaltende Verbindung.
  • Ein "durchschnittlicher Wert des Reibungskoeffizienten" bezieht sich auf einen Wert, der durch Durchschnittsmessungen von mindestens 3 einzelnen medizinischen Vorrichtungen, wie in Beispiel 10 beschrieben, erhalten wird. Der Reibungskoeffizient (hierin nachstehend CoF) kann einer von wichtigen Parametern sein, die eine Auf-dem-Auge-Bewegung und dabei die Annehmlichkeit des Trägers beeinflussen können. Hoher CoF-Wert kann die Wahrscheinlichkeit der mechanischen Schädigung der Okularepithelia erhöhen und/oder kann zu okularer Unannehmlichkeit führen.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet "erhöhte Gleitfähigkeit", in Bezug auf eine beschichtete medizinische Vorrichtung, z.B. eine beschichtete Kontaktlinse, dass die medizinische Vorrichtung einen verminderten Durchschnittswert von CoF, bezogen auf eine unbeschichtete medizinische Vorrichtung, aufweist, wobei sowohl beschichtete als auch unbeschichtete medizinische Vorrichtung aus dem gleichen Kernmaterial hergestellt werden.
  • Ein "mittlerer Kontaktwinkel" bezieht sich auf einen Kontaktwinkel (gemessen durch Sessile Drop Verfahren), der durch Durchschnittsmessungen von mindestens 3 einzelnen medizinischen Vorrichtungen erhalten wird.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet "erhöhte Oberflächenhydrophilizität" oder "erhöhte Hydrophilizität", in Bezug auf eine beschichtete ophthalmische Vorrichtung, dass die beschichtete ophthalmische Vorrichtung einen verminderten Durchschnittskontaktwinkel, bezogen auf eine unbeschichtete medizinische Vorrichtung, aufweist, wobei sowohl beschichtete als auch unbeschichtete medizinische Vorrichtung aus dem gleichen Kernmaterial hergestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt in einem Aspekt ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse mit einem Kernmaterial und einer bioverträglichen LbL-Beschichtung, umfassend mindestens eine Schicht von einem geladenen Polymermaterial und eine Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, die nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden sein kann, bereit. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst abwechselndes In-Kontakt-Bringen, in keiner bestimmten Reihenfolge, mit einer Lösung eines geladenen Polymermaterials, um eine Schicht von dem geladenen Polymermaterial zu bilden, und mit einer Lösung von einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden sein kann, um eine Schicht von dem ungeladenen Polymermaterial zu bilden.
  • Es wurde früher gefunden und in WO 99/35520 offenbart, dass komplexe und zeitverbrauchende Vorbehandlung eines Kernmaterials (medizinische Vorrichtung) vor dem Binden eines geladenen Polymermaterials an das Kernmaterial nicht erforderlich ist. Durch einfaches und wechselseitiges In-Kontakt-Bringen eines Kernmaterials von einer medizinischen Vorrichtung, zum Beispiel einer Kontaktlinse, mit einer Lösung eines ersten geladenen Polymermaterials und einer Lösung von einem zweiten geladenen Polymermaterial mit Ladungen, entgegengesetzt zu den Ladungen des ersten geladenen Polymermaterials, kann eine mehrfach geschichtete LbL-Beschichtung auf einer medizinischen Vorrichtung gebildet werden, um die Oberflächeneigenschaften des Kernmaterials der medizinischen Vorrichtung zu modifizieren.
  • Es wurde hier gefunden, dass eine Schicht von einem geladenen Polymermaterial und eine Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, die eines der zwei entgegengesetzt geladenen Polymermaterialien ersetzen, abwechselnd auf einem Substrat abgeschieden werden können, um eine bioverträgliche LbL-Beschichtung gemäß einem unbekannten Mechanismus zu bilden. Solche Beschichtung kann eine relativ niedrige Oberflächenladungsdichte bereitstellen. Es war sehr unerwartet, zu finden, dass das Polymermaterial, das keine geladenen Gruppen enthält, auch physikalisch (d.h. nichtkovalent) an das geladene Polymermaterial gebunden sein kann, um eine trageresistente Mehrschicht-LbL-Beschichtung auf einem Substrat zu erzeugen. Obwohl die beanspruchte Erfindung nicht auf die Stütze dieses unerwarteten Ergebnisses begrenzt ist, wird hierin eine vorgeschlagene Theorie angeboten, um dem Leser das bessere Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es wird angenommen, dass es hier einige molekulare Wechselwirkungen zwischen den geladenen Gruppen des geladenen Polymermaterials und den ungeladenen funktionellen Gruppen des ungeladenen Polymermaterials gibt, sodass Komplexierung/Ausfällung einer Schicht von dem ungeladenen Polymermaterial auf der Schicht des geladenen Polymermaterials auf einem Substrat stattfinden kann.
  • Das ungeladene Polymermaterial gemäß der Erfindung ist ein Homopolymer von einem Vinyllactam; ein Copolymer von mindestens einem Vinyllactam, in Gegenwart oder in Abwesenheit von einem oder mehreren hydrophilen Vinyl-Comonomeren, oder Gemischen davon.
  • Das Vinyllactam hat z.B. eine Struktur der Formel (I)
    Figure 00120001
    wobei
    R einen Alkylen-di-Rest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt,
    R1 Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Aralkyl oder Alkaryl, vorzugsweise Wasserstoff oder Alkyl, mit bis zu 7 und bevorzugter bis zu 4 Kohlenstoffatomen darstellt, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl oder Propyl; Aryl mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, und auch Aralkyl oder Alkaryl mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen; und
    R2 Wasserstoff oder Alkyl mit bis zu 7 und bevorzugter bis zu 4 Kohlenstoffatomen darstellt, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl oder Propyl.
  • Einige N-Vinyllactame, entsprechend der vorstehenden Strukturformel (I), sind N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-piperidon, N-Vinyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-3-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-4-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-5-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-5,5-dimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,3,5-trimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-5-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,4,5-trimethyl-3-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-6-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-6-ethyl-2-piperidon, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-4,4-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-7-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-7-ethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4,6-dimethyl-2-caprolactam und N-Vinyl-3,5,7-trimethyl-2-caprolactam.
  • Ein bevorzugtes ungeladenes Polymermaterial ist ein Polymer, Copolymer, abgeleitet von einem Vinyllactam, das ein heterocyclisches Monomer der Formel (I) darstellt, welches 4 bis 6 Kohlenstoffatome in dem heterocyclischen Ring enthält, oder ein Gemisch davon.
  • Ein bevorzugteres ungeladenes Polymermaterial ist ein Polymer, Copolymer, abgeleitet von einem Vinyllactam, das ein heterocyclisches Monomer der Formel (I) darstellt, welches 4 Kohlenstoffatome in dem heterocyclischen Ring enthält, oder ein Gemisch davon.
  • Ein bevorzugteres ungeladenes Polymermaterial ist ein Polymer, Copolymer, abgeleitet von einem Vinyllactam, das ein heterocyclisches Monomer der Formel (I) darstellt, welches 4 Kohlenstoffatome in dem heterocyclischen Ring enthält, und wobei R1 und R2 jeweils unabhängig von dem anderen Wasserstoff oder Niederalkyl oder ein Gemisch davon darstellen.
  • Ein besonders bevorzugtes ungeladenes Polymermaterial ist ein Polymer, Copolymer, abgeleitet von einem Vinyllactam, welches N-Vinyl-2-pyrrolidon darstellt oder ein Gemisch davon.
  • Geeignete hydrophile vinylische Comonomere schließen, ohne Begrenzung, Hydroxy-substituierte Niederalkylacrylate und -methacrylate, Acrylamid, Methacrylamid, Niederalkylacrylamide und -methacrylamide, ethoxylierte Acrylate und Methacrylate, Hydroxy-substituierte Niederalkylacrylamide und -methacrylamide, Hydroxy-substituierte Niederalkylvinylether, Natriumethylensulfonat, Natriumstyrolsulfonat, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, N-Vinylpyrrol, N-Vinylsuccinimid, N-Vinylpyrrolidon, 2- oder 4-Vinylpyridin, Acrylsäure, Methacrylsäure, Amino- (wobei der Begriff "Amino" auch quaternäres Ammonium einschließt), Mononiederalkylamino- oder Diniederalkylaminoniederalkylacrylate und -methacrylate, Allylalkohol und dergleichen, ein. Bevorzugung wird z.B. Hydroxy-substituierten C2-C4-Alkyl(meth)acrylaten, fünf- bis siebengliedrigen N-Vinyllactamen, N,N-Di-C1-C4-alkylmethacrylamiden und vinylisch ungesättigten Carbonsäuren mit insgesamt 3 bis 5 Kohlenstoffatomen gegeben.
  • Wenn ein Homopolymer von einem Vinyllactam; ein Copolymer von mindestens einem Vinyllactam, in Gegenwart oder in Abwesenheit von einem oder mehreren hydrophilisch vinylischen Comonomeren; oder Gemischen davon, als ein ungeladenes Poly mermaterial verwendet wird, um Ladung/Nichtladung-Doppelschichten der Erfindung aufzubauen, ist ein geladenes Polymermaterial vorzugsweise ein polyanionisches Polymer oder ein Gemisch von polyanionischem Polymer. Beispiele für geeignete polyanionische Polymere schließen zum Beispiel ein synthetisches Polymer, ein Biopolymer oder modifiziertes Biopolymer, umfassend Carboxy-, Sulfo-, Sulfato-, Phosphono- oder Phosphatogruppen oder Gemische davon, oder ein Salz davon, zum Beispiel ein biomedizinisch verträgliches Salz, und insbesondere ein ophthalmisch verträgliches Salz davon, wenn der zu beschichtende Gegenstand eine ophthalmische Vorrichtung ist, ein.
  • Beispiele für synthetische polyanionische Polymere sind: eine lineare Polyacrylsäure (PAA), eine verzweigte Polyacrylsäure, eine Polymethacrylsäure (PMA), ein Polyacrylsäure- oder Polymethacrylsäure-Copolymer, ein Malein- oder Fumarsäure-Copolymer, eine Poly(styrolsulfonsäure) (PSS), eine Polyamidosäure, ein Carboxy-beendetes Polymer von einem Diamin und einer Di- oder Polycarbonsäure (z.B. Carboxy-beendete StarburstTM PAMAM-Dendrimere von Aldrich), eine Poly(2-acrylamido-2-methylpropansulfonsäure) (Poly-(AMPS)), ein Alkylenpolyphosphat, ein Alkylenpolyphosphonat, ein Kohlenhydratpolyphosphat oder Kohlenhydratpolyphosphonat (z.B. eine Teichonsäure). Beispiele für verzweigte Polyacrylsäure schließen einen Carbophil®- oder Carbopol®-Typ von Goodrich Corp. ein. Beispiele für ein Copolymer von Acryl- oder Methacrylsäure schließen ein Copolymerisationsprodukt von einer Acryl- oder Methacrylsäure mit einem Vinylmonomer ein, einschließlich zum Beispiel Acrylamid, N,N-Dimethylacrylamid oder N-Vinylpyrrolidon.
  • Beispiele für polyanionische Biopolymere oder modifizierte Biopolymere sind: Hyaluronsäure, Glycosaminglycane, wie Heparin oder Chondroitinsulfat, Fucoidan, Polyasparaginsäure, Polyglutaminsäure, Carboxymethylcellulose, Carboxymethyldextrane, Alginate, Pektine, Gellan, Carboxyalkylchitine, Carboxymethylchitosane, sulfatierte Polysaccharide.
  • Ein bevorzugtes polyanionisches Polymer ist eine lineare oder verzweigte Polyacrylsäure oder ein Acrylsäure-Co-polymer. Ein bevorzugteres anionisches Polymer ist eine lineare oder verzweigte Polyacrylsäure. Eine verzweigte Polyacrylsäure in diesem Zusammenhang ist in der Bedeutung einer Polyacrylsäure, erhältlich durch Polymerisieren von Acrylsäure, in Gegenwart geeigneter (geringer) Mengen von einer Di- oder Polyvinylverbindung, zu verstehen.
  • Ein geeignetes polykationisches Polymer, als Teil der Doppelschicht, ist zum Beispiel ein synthetisches Polymer, Biopolymer oder modifiziertes Biopolymer, umfassend primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen oder ein geeignetes Salz davon, vorzugsweise ein ophthalmisch verträgliches Salz davon, zum Beispiel ein Hydrohalogenid, wie ein Hydrochlorid davon, in dem Gerüst oder als Substituenten. Polykationische Polymere, die primäre oder sekundäre Aminogruppen umfassen, oder ein Salz davon sind bevorzugt.
  • Beispiele für synthetische polykationische Polymere sind:
    • (i) ein Polyallylamin-(PAH)-Homo- oder -Copolymer, gegebenenfalls umfassend Modifizierungseinheiten;
    • (ii) ein Polyethylenimin (PEI);
    • (iii) ein Polyvinylamin-Homo- oder -Copolymer, gegebenenfalls umfassend Modifizierungseinheiten;
    • (iv) ein Poly(vinylbenzyl-tri-C1-C4-alkylammoniumsalz), zum Beispiel ein Poly(vinylbenzyl-tri-methylammoniumchlorid);
    • (v) ein Polymer von einem aliphatischen oder araliphatischen Dihalogenid und einem aliphatischen N,N,N',N'-Tetra-C1-C4-alkyl-alkylendiamin, zum Beispiel ein Polymer von (a) Propylen-1,3-dichlorid oder -dibromid oder p-Xylylendichlorid oder -dibromid und (b) N,N,N',N'-Tetramethyl-1,4-tetramethylendiamin;
    • (vi) ein Poly(vinylpyridin)- oder Poly(vinylpyridiniumsalz)-Homo- oder -Copolymer;
    • (vii) ein Poly-(N,N-diallyl-N,N-di-C1-C4-alkyl-ammoniumhalogenid), umfassend Einheiten der Formel
      Figure 00160001
      wobei R2 und R2' jeweils unabhängig C1-C4-Alkyl, insbesondere Methyl, darstellen, und An– ein Anion, zum Beispiel ein Halogenidanion, wie das Chloridanion, darstellt;
    • (viii) ein Homo- oder Copolymer von einem quaternisierten Di-C1-C4-alkyl-aminoethylacrylat oder -methacrylat, zum Beispiel ein Poly(2-hydroxy-3-methacryloylpropyltri-C1-C2-alkylammoniumsalz)-Homopolymer, wie ein Poly(2-hydroxy-3-methacryloylpropyltri-methylammoniumchlorid), oder ein quaternisiertes Poly-2-dimethylaminoethylmethacrylat oder ein quaternisiertes Poly(vinylpyrrolidon-co-2-dimethylaminoethylmethacrylat);
    • (ix) POLYQUAD(R), wie in EP-A-456 467 offenbart; oder
    • (x) ein Polyaminoamid (PAMAM), zum Beispiel ein lineares PAMAM oder ein PAMAM-Dendrimer, wie ein Amino-beendetes StarbustTM PAMAM-Dendrimer (Aldrich).
  • Die vorstehend erwähnten Polymere umfassen in jedem Fall das freie Amin, ein geeignetes Salz davon, zum Beispiel ein biomedizinisch verträgliches Salz oder insbesondere ein ophthalmisch verträgliches Salz davon, sowie jede quaternisierte Form, falls nicht anders ausgewiesen.
  • Geeignete Comonomere, die gegebenenfalls in die Polymere gemäß (i), (iii), (vi) oder (viii) vorstehend eingearbeitet sind, sind zum Beispiel hydrophile Monomere, wie Acrylamid, Methacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und dergleichen.
  • Geeignete Modifizierungsmitteleinheiten von dem Polyallylamin (i) sind bekannt, zum Beispiel aus WO 00/31150 und umfassen zum Beispiel Einheiten der Formel
    Figure 00170001
    wobei L C2-C6-Alkyl darstellt, das mit zwei oder mehreren, gleichen oder verschiedenen Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxy, C2-C5-Alkanoyloxy und C2-C5-Alkylaminocarbonyloxy, substituiert ist.
  • Bevorzugte Substituenten von dem Alkylrest L sind Hydroxy, Acetyloxy, Propionyloxy, Methylaminocarbonyloxy oder Ethylaminocarbonyloxy, insbesondere Hydroxy, Acetyloxy oder Propionyloxy und ganz besonders Hydroxy.
  • L ist vorzugsweise lineares C3-C6-Alkyl, bevorzugter lineares C4-C5-Alkyl und besonders bevorzugt n-Pentyl, das in jedem Fall, wie vorstehend definiert, substituiert ist. Ein besonders bevorzugter Rest L ist 1,2,3,4,5-Pentahydroxy-n-pentyl.
  • Beispiele für polykationische Biopolymere oder modifizierte Biopolymere, die in der erfindungsgemäßen Doppelschicht angewendet werden können, schließen ein: basische Peptide, Proteine oder Glucoproteine, zum Beispiel ein Poly-ε-lysin, Albumin oder Collagen, aminoalkylierte Polysaccharide, wie Chitosan oder Aminodextrane.
  • Besondere polykationische Polymere zum Bilden der erfindungsgemäßen Doppelschicht schließen ein Polyallylamin-Homopolymer; ein Polyallylamin, umfassend Modifizierungseinheiten der vorstehenden Formel (II); ein Polyvinylamin-Homo- oder -Copolymer oder ein Polyethylenimin-Homopolymer, insbesondere ein Polyallylamin- oder Polyethylenimin-Homopolymer, oder ein Poly(vinylamin-co-acrylamid)-Copolymer ein.
  • Die vorangehenden Listen sind als beispielhaft, jedoch nicht als abschließend vorgesehen. Ein Fachmann würde bei gegebener Offenbarung und Lehren darin in der Lage sein, eine Vielzahl von anderen verwendbaren geladenen Polymermaterialien auszuwählen.
  • Um verschiedene Eigenschaften der Beschichtung, wie die Dicke, zu verändern, kann das Molekulargewicht der geladenen Polymermaterialien und ungeladenen Polymermaterialien variiert werden. Insbesondere erhöht sich, wenn sich das Molekulargewicht erhöht, im Allgemeinen die Beschichtungsdicke. Jedoch, wenn die Erhöhung in der Molekulargewichtserhöhung zu wesentlich ist, kann sich auch die Schwierigkeit beim Handhaben erhöhen. Als solche werden Beschichtungsmaterialien, einschließlich geladener Polymere und ungeladener Polymermaterialien, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, typischerweise ein Molekulargewicht Mn von 2 000 bis 150 000 aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das Molekulargewicht 5 000 bis 100 000 und in anderen Ausführungsformen 75 000 bis 100 000.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Kernmaterial einer medizinischen Vorrichtung jedes von einer breiten Vielzahl von Polymermaterialien sein. Beispielhafte Kernmaterialien schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Hydrogele, Silikon-enthaltende Hydrogele, Polymere und Copolymere von Styrol und substituierten Styrolen, Ethylen, Propylen, Acrylate und Methacrylate, N-Vinyllactame, Acrylamide und Methacrylamide, Acrylnitril, Acryl- und Methacrylsäure.
  • Eine bevorzugte Gruppe von zu beschichtenden Kernmaterialien sind jene, die üblicherweise bei der Herstellung von biomedizinischen Vorrichtungen, z.B. Kontaktlinsen, insbesondere Kontaktlinsen zum längeren Tragen, die an sich nicht hydrophil sind, verwendet werden. Solche Materialien sind dem Fachmann bekannt und können zum Beispiel Polysiloxane, Perfluoralkylpolyether, fluorierte Poly(meth)acrylate oder äquivalente fluorierte Polymere, abgeleitet von z.B. anderen polymerisierbaren Carbonsäuren, Polyalkyl(meth)acrylaten oder äquivalente Alkylesterpolymere, abgeleitet von anderen polymerisierbaren Carbonsäuren, oder fluorierte Polyolefine, wie fluo riertes Ethylen oder Propylen, zum Beispiel Tetrafluorethylen, vorzugsweise in Kombination mit speziellen Dioxolen, wie Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol, umfassen. Beispiele für geeignete Massematerialien sind z.B. Lotrafilcon A, Neofocon, Pasifocon, Telefocon, Silafocon, Fluorsilfocon, Paflufocon, Silafocon, Elastofilcon, Fluorofocon oder Teflon RF-Materialien, wie Teflon AF 1600 oder Teflon AF 2400, die Copolymere von etwa 63 bis 73 Mol% von Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und etwa 37 bis 27 Mol% von Tetrafluorethylen, oder von etwa 80 bis 90 Mol% von Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und etwa 20 bis 10 Mol% Tetrafluorethylen darstellen.
  • Eine weitere Gruppe von bevorzugten, zu beschichtenden Kernmaterialien ist amphiphil-segmentierte Copolymere, die mindestens ein hydrophobes Segment und mindestens ein hydrophiles Segment umfassen, die durch eine Bindung oder ein Brückenglied verbunden sind. Beispiele sind Silikonhydrogele, zum Beispiel jene, offenbart in PCT-Anmeldungen WO 96/31792 von Nicolson et al. und WO 97/49740 von Hirt et al.
  • Eine besonders bevorzugte Gruppe von zu beschichtenden Kernmaterialien umfasst organische Polymere, ausgewählt aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyacrylamiden, Poly(N,N-di-methylacrylamiden), Polymethacrylamiden, Polyvinylacetaten, Polysiloxanen, Perfluoralkylpolyethern, fluorierten Polyacrylaten oder -methacrylaten, und amphiphil segmentierten Copolymeren, umfassend mindestens ein hydrophobes Segment, zum Beispiel ein Polysiloxan- oder ein Perfluoralkylpolyethersegment oder ein gemischtes Polysiloxan/Perfluoralkylpolyethersegment, und mindestens ein hydrophiles Segment, zum Beispiel ein Polyoxazolin, Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Polyacrylamid, Poly(N,N-dimethylacrylamid), Polyvinylpyrrolidon, Polyacryl- oder Polymethacrylsäuresegment, oder ein copolymeres Gemisch von zwei oder mehreren der darunterliegenden Monomere.
  • Das zu beschichtende Kernmaterial kann auch jedes Blutkontaktierende Material, das in üblicher Weise für die Herstellung von Nierendialysemembranen, Blutlagerungsbeuteln, Pa cemakerführungen und vaskulären Pfropfungen verwendet wird, sein. Zum Beispiel kann das auf seiner Oberfläche zu modifizierende Material ein Polyurethan, Polydimethylsiloxan, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid, DacronTM oder SilasticTM-Typ-Polymer oder ein daraus hergestelltes Composit sein.
  • Das In-Kontakt-Bringen der medizinischen Vorrichtung mit einer Lösung von entweder einem geladenen Polymermaterial, einem ungeladenen Polymermaterial oder einer Spüllösung kann durch eine Vielzahl von Verfahren stattfinden. Zum Beispiel kann die medizinische Vorrichtung in eine Lösung getaucht werden. Alternativ wird die medizinische Vorrichtung auf eine Lösung in einer Sprüh- oder Nebelform aufgesprüht. Eine Beschichtungsverfahren-Ausführungsform beinhaltet nur Tauchbeschichten und gegebenenfalls Tauch-Spülungs-Schritte. Eine weitere Beschichtungsverfahren-Ausführungsform beinhaltet nur Sprühbeschichtungs- und gegebenenfalls Sprüh-Spülungs-Schritte. Natürlich beinhaltet eine Anzahl von Alternativen verschiedene Kombinationen von Sprüh- und Tauchbeschichtung und gegebenenfalls können Sprüh- und Tauch-Spülungs-Schritte durch den Fachmann aufgebaut werden.
  • Zum Beispiel beinhaltet ein nur Tauchbeschichtungsverfahren die Schritte: Eintauchen einer medizinischen Vorrichtung in eine Lösung eines geladenen Polymermaterials; gegebenenfalls Spülen der medizinischen Vorrichtung durch Eintauchen der medizinischen Vorrichtung in eine Spüllösung; Eintauchen der medizinischen Vorrichtung in eine Lösung von einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial auf der medizinischen Vorrichtung gebunden ist; und gegebenenfalls Spülen der medizinischen Vorrichtung in einer Spüllösung, wodurch eine Doppelschicht des geladenen Polymermaterials und des ungeladenen Polymermaterials gebildet wird. Dieses Doppelschichtbildungsverfahren kann eine Vielzahl von Malen wiederholt werden, um eine Verdickungsmittel-LbL-Beschichtung herzustellen.
  • Die Eintauchzeit für jede der Beschichtungs- und gegebenenfalls Spülschritte kann in Abhängigkeit von einer Anzahl von Faktoren variieren. Vorzugsweise findet das Eintauchen des Kernmaterials in eine Beschichtungslösung über einen Zeitraum von 1 bis 30 Minuten, bevorzugter 1 bis 20 Minuten und besonders bevorzugt 1 bis 5 Minuten, statt. Das Spülen kann mit einer Vielzahl von Spülschritten ausgeführt werden, jedoch kann ein einzelner Spülschritt, falls erforderlich, sehr effizient sein.
  • Eine weitere Ausführungsform des Beschichtungsverfahrens beinhaltet eine Reihe von Sprühbeschichtungstechniken. Das Verfahren schließt im Allgemeinen die Schritte ein: Besprühen eines Kernmaterials von einer medizinischen Vorrichtung mit einer Lösung von einem geladenen Polymermaterial; gegebenenfalls Spülen der medizinischen Vorrichtung durch Besprühen der medizinischen Vorrichtung mit einer Spüllösung und dann gegebenenfalls Trocknen der medizinischen Vorrichtung; Besprühen der medizinischen Vorrichtung mit einer Lösung von einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial auf der medizinischen Vorrichtung gebunden sein kann; gegebenenfalls Spülen der medizinischen Vorrichtung durch Besprühen der medizinischen Vorrichtung mit einer Spüllösung, wodurch eine Doppelschicht des geladenen Polymermaterials und des ungeladenen Polymermaterials gebildet wird. Dieses Doppelschichtbildungsverfahren kann eine Vielzahl von Malen wiederholt werden, um eine dickere LbL-Beschichtung herzustellen.
  • Die Sprühbeschichtungsauftragung kann über ein Verfahren ausgeführt werden, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem luftunterstützten Zerstäubungs- und Dosierungsverfahren, einem Ultraschall-unterstützten Zerstäubungs- und Verteilungsverfahren, einem piezo-elektrisch unterstützten Zerstäubungs- und Verteilungsverfahren, einem elektromechanischen Strahldruckverfahren, einem piezo-elektrischen Strahldruckverfahren, einem piezo-elektrischen, mit hydrostatischem Druck Strahldruckverfahren und einem thermischen Strahldruckverfahren; und einem Computersystem, das das Positionieren des Verteilungskopfes der Sprühvorrichtung auf der ophthalmischen Linse steuern kann, und Verteilung der Beschichtungsflüssigkeit. Jene Sprühbeschichtungsverfahren werden in EP-A-1 262 307 beschrieben. Durch Anwenden solcher Sprühbeschichtungsverfahren kann ein asymmetrisches Beschichten auf eine medizinische Vorrichtung angewendet werden. Zum Beispiel kann die Rückfläche einer Kontaktlinse mit einem hydrophilen und/oder gleitfähigen Beschichtungsmaterial beschichtet werden und die Vorderfläche der Kontaktlinse kann mit einem antimikrobiellen Material beschichtet werden. Es ist ebenfalls möglich, eine Beschichtung auf einer Kontaktlinse herzustellen, wobei die Beschichtung ein funktionelles Muster aufweist, um gleichzeitig mehrere Vorteile für einen Träger bereitzustellen.
  • Eine bevorzugte Anzahl von Doppelschichten in einer bioverträglichen LbL-Beschichtung der Erfindung sind 5 bis 20 Doppelschichten. Während mehr als 20 Doppelschichten möglich sind, wurde es gefunden, dass Delaminierung in einigen LbL-Beschichtungen, die eine übermäßige Anzahl an Doppelschichten aufweisen, auftreten kann.
  • Eine bioverträgliche LbL-Beschichtung der Erfindung kann 2 bis 20 Ladung/Nichtladung-Doppelschichten, insbesondere 4 bis 10 Ladung/Nichtladung-Doppelschichten, umfassen.
  • Eine bioverträgliche LbL-Beschichtung der Erfindung kann mindestens eine Schicht von einem ersten geladenen Polymermaterial und mindestens eine Schicht von einem zweiten geladenen Polymermaterial umfassen, wobei das erste und zweite geladene Polymermaterial das gleiche Ladungszeichen aufweisen.
  • Eine erfindungsgemäße bioverträgliche LbL-Beschichtung kann mindestens eine Schicht von einem ersten ungeladenen Material und mindestens eine Schicht von einem zweiten ungeladenen Polymermaterial umfassen, wobei jedes von den ersten und zweiten ungeladenen Polymermaterialien nichtkovalent an be nachbarte Schichten eines geladenen Polymermaterials gebunden sein kann.
  • Eine erfindungsgemäße bioverträgliche LbL-Beschichtung kann eine oder mehrere Doppelschichten von einem ersten geladenen Polymermaterial und einem zweiten geladenen Polymermaterial mit Ladungen, entgegengesetzt zu den Ladungen des ersten geladenen Polymermaterials, umfassen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können Beschichtungslösungen auf einer Vielzahl von Wegen hergestellt werden. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Beschichtungslösung durch Auflösen eines geladenen Polymermaterials oder eines ungeladenen Polymermaterials in Wasser oder jedem anderen Lösungsmittel, das die Materialien lösen kann, gebildet werden. Wenn ein Lösungsmittel verwendet wird, kann jedes Lösungsmittel, das den Komponenten innerhalb der Lösung erlaubt, in Wasser stabil zu bleiben, geeignet sein. Zum Beispiel kann ein auf Alkohol basierendes Lösungsmittel verwendet werden. Geeigneter Alkohol kann einschließen, ist jedoch nicht darauf begrenzt, Isopropylalkohol, Hexanol, Ethanol, usw. Es sollte selbstverständlich sein, dass andere Lösungsmittel, die üblicherweise auf dem Fachgebiet angewendet werden, in der vorliegenden Erfindung auch in geeigneter Weise verwendet werden können.
  • Ob in Wasser oder in einem Lösungsmittel gelöst, kann die Konzentration eines Beschichtungsmaterials (d.h. ein geladenes Polymermaterial oder ein ungeladenes Polymermaterial) in einer Lösung der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen, in Abhängigkeit von den besonderen anzuwendenden Materialien, der gewünschten Beschichtungsdicke und einer Anzahl von anderen Faktoren, variieren.
  • Es kann typisch sein, eine relativ verdünnte wässrige Lösung von geladenem Polymermaterial zu formulieren. Zum Beispiel kann eine Konzentration von einem geladenen Polymermaterial zwischen 0,0001% bis 0,25 Gewichtsprozent, zwischen 0,005% bis 0,10 Gewichtsprozent oder zwischen 0,01% bis 0,05 Gewichtsprozent, liegen.
  • Wenn jedoch eine Beschichtungslösung, die ein erstes geladenes Polymermaterial enthält, verwendet wird, um eine innerste Schicht einer erfindungsgemäßen bioverträglichen LbL-Beschichtung auf der Oberfläche einer medizinischen Vorrichtung zu bilden, ist es erwünscht, dass die Konzentration des ersten geladenen Polymermaterials in der Lösung ausreichend hoch genug ist, um die Hydrophilizität der LbL-Beschichtung zu steigern. Es wurde gefunden, dass die Konzentration eines geladenen Polymermaterials in einer Lösung zum Bilden der innersten Schicht einer LbL-Beschichtung einen direkten, wesentlichen Einfluss auf die Hydrophilizität der LbL-Beschichtung auf einer Kontaktlinse aufweist. Wenn sich die Konzentration des geladenen Polymermaterials erhöht, erhöht sich die Hydrophilizität der LbL-Beschichtung. Vorzugsweise ist die Konzentration von dem geladenen Polymermaterial in einer Lösung zum Bilden der innersten Schicht einer LbL-Beschichtung mindestens dreimal höher als die Konzentration eines Beschichtungsmaterials in einer Beschichtungslösung zum Bilden anschließender Schichten der LbL-Beschichtung. Bevorzugter ist die Konzentration des geladenen Polymermaterials in einer Lösung zum Bilden der innersten Schicht von einer LbL-Beschichtung mindestens zehnfach höher als die Konzentration eines Beschichtungsmaterials in einer Beschichtungslösung zum Bilden anschließender Schichten der LbL-Beschichtung.
  • Im Allgemeinen können die vorstehend erwähnten, geladenen Polymerlösungen durch jedes auf dem Fachgebiet zum Herstellen von Lösungen gut bekannte Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform eine polyanionische Lösung durch Auflösen einer geeigneten Menge des polyanionischen Materials, wie Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von 90 000, in Wasser hergestellt werden, sodass eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration gebildet wird. In einer Ausführungsform ist die erhaltene Lösung eine 0,001 M PAA-Lösung. Einmal gelöst, kann der pH-Wert der polyanionischen Lösung auch durch Zusetzen eines basischen oder sauren Materi als eingestellt werden. In der vorstehenden Ausführungsform kann zum Beispiel eine geeignete Menge von 1 N Salzsäure (HCl) zugegeben werden, um den pH-Wert auf 2,5 einzustellen.
  • Lösungen von einem polykationischen Material oder ungeladenem Polymermaterial können auch in einer wie vorstehend beschriebenen Weise gebildet werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform Poly(allylaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von 50 000 bis 65 000 in Wasser gelöst werden, um eine 0,001 M PAH-Lösung zu bilden. Anschließend kann der pH-Wert durch Zusetzen einer geeigneten Menge Salzsäure auch auf 2,5 eingestellt werden.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Beschichtungsverfahren zum Bilden einer bioverträglichen LbL-Beschichtung auf einer medizinischen Vorrichtung: Auftragen direkt auf das Kernmaterial einer medizinischen Vorrichtung von einer oder mehreren Doppelschicht(en) von einem ersten geladenen Polymermaterial und einem zweiten geladenen Polymermaterial mit Ladungen, entgegengesetzt zu den Ladungen des ersten geladenen Polymermaterials; und dann Auftragen von einer mehreren Doppelschicht(en) des ersten (oder zweiten) geladenen Polymermaterials und eines ungeladenen Polymermaterials, das nichtkovalent an das erste (oder zweite) geladene Polymermaterial gebunden sein kann.
  • Wenn eine bioverträgliche LbL-Beschichtung mindestens eine Doppelschicht von einem ersten geladenen Polymermaterial und ein zweites geladenes Polymermaterial mit Ladungen, entgegengesetzt zu den Ladungen des ersten geladenen Polymermaterials, umfasst, kann es erwünscht sein, eine Lösung anzuwenden, die sowohl die ersten als auch zweiten geladenen Polymermaterialien innerhalb einer einzelnen Lösung enthält. Zum Beispiel kann eine polyanionische Lösung wie vorstehend beschrieben gebildet werden und dann mit einer polykationischen Lösung, die auch wie vorstehend beschrieben gebildet wird, vermischt werden. Die Lösungen können dann langsam gemischt werden, um eine Beschichtungslösung zu bilden. Die Menge von jeder Lösung, die auf das Gemisch angewendet wird, hängt von dem erwünschten molaren Ladungsverhältnis ab. Zum Beispiel, wenn eine 10:1 (Polyanion:Polykation)-Lösung erwünscht ist, kann 1 Teil (auf das Volumen) der PAH-Lösung in 10 Teilen der PAA-Lösung vermischt werden. Nach Vermischen kann die Lösung auch, falls erwünscht, filtriert werden.
  • Eine erfindungsgemäße LbL-Beschichtung kann besondere Anwendung bei Kontaktlinsen zum längeren Tragen finden. Die erfindungsgemäße LbL-Beschichtung kann minimale negative Wirkungen auf die erwünschten Masseneigenschaften der Linse, wie Sauerstoffpermeabilität, Ionenpermeabilität und auf die optischen Eigenschaften, aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt in einem weiteren Aspekt eine medizinische Vorrichtung mit einem Kernmaterial und einer darauf gebildeten LbL-Beschichtung und einer Oberflächenhydrophilizität bereit, die durch einen mittleren Kontaktwinkel von etwa 80 Grad oder weniger gekennzeichnet ist, wobei die LbL-Beschichtung mindestens eine Doppelschicht, zusammengesetzt aus einer Schicht von einem geladenen Polymermaterial und einer Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, umfasst, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden sein kann. Vorzugsweise hat die beschichtete medizinische Vorrichtung eine erhöhte Gleitfähigkeit, die durch einen mittleren CoF von etwa 3,5 oder weniger gekennzeichnet ist.
  • Eine erfindungsgemäße medizinische Vorrichtung kann durch Auftragen einer bioverträglichen LbL-Beschichtung auf eine vorgebildete medizinische Vorrichtung gemäß einem vorstehend beschriebenen Verfahren der Erfindung hergestellt werden.
  • Eine erfindungsgemäße medizinische Vorrichtung kann auch durch zuerst Auftragen einer bioverträglichen LbL-Beschichtung auf eine Form zur Herstellung einer medizinischen Vorrichtung und dann Übertragungspfropfen der bioverträglichen LbL-Beschichtung zu der medizinischen Vorrichtung, die aus der Form hergestellt ist, in im Wesentlichen gemäß den Lehren von US-A-2001-0045676 hergestellt werden.
  • Die Verfahren zum Bilden von Formabschnitten für das Gießformen einer Kontaktlinse sind dem Durchschnittsfachmann im Allgemeinen gut bekannt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf jedes einzelne Verfahren zum Bilden einer Form begrenzt. Tatsächlich kann jedes Verfahren zum Bilden einer Form in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Jedoch für erläuternde Zwecke wurde die nachstehende Diskussion als eine Ausführungsform zum Bilden einer übertragbaren bioverträglichen LbL-Beschichtung in eine Form und dann Herstellen einer Kontaktlinse mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung darauf von der beschichteten Form gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
  • Im Allgemeinen umfasst eine Form mindestens zwei Formabschnitte (oder Teile) oder Formhälften; d.h. erste und zweite Formhälfte. Die erste Formhälfte definiert eine erste optische Oberfläche und die zweite Formhälfte definiert eine zweite optische Oberfläche. Die erste und zweite Formhälfte sind konfiguriert, um jede andere aufzunehmen, sodass ein die Kontaktlinse bildender Hohlraum zwischen der ersten optischen Oberfläche und der zweiten optischen Oberfläche gebildet wird. Die erste und zweite Formhälfte können durch verschiedene Techniken, wie Spritzformen, gebildet werden. Diese Halbabschnitte können später miteinander verbunden werden, sodass ein die Kontaktlinse formender Hohlraum dazwischen gebildet wird. Anschließend kann eine Kontaktlinse innerhalb des die Kontaktlinse formenden Hohlraums, unter Verwendung verschiedener Verarbeitungstechniken, wie Ultravioletthärten, gebildet werden.
  • Beispiele für geeignete Verfahren zum Bilden der Formhälften werden in US 4 444 711 , Schad; US 4 460 534 , Boehm et al., US 5 843 346 , Morrill; und US 5 894 002 , Boneberger et al., offenbart.
  • Tatsächlich können alle auf dem Fachgebiet zum Herstellen von Formen bekannte Materialien verwendet werden, um Formen zur Herstellung von Kontaktlinsen herzustellen. Zum Bei spiel können Polymermaterialien, wie Polyethylen, Polypropylen und PMMA, verwendet werden. Andere Materialien, die W-Lichtdurchlässigkeit erlauben, können verwendet werden, wie Quarzglas.
  • Ist einmal eine Form gebildet, kann eine übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung, die mindestens eine Doppelschicht von einem geladenen Polymermaterial und einem ungeladenen Polymermaterial umfasst, auf die optische Oberfläche (innere Oberfläche) von einem oder beiden Formteilen, durch Anwenden der vorstehend beschriebenen LbL-Abscheidungstechniken, angewendet werden. Die innere Oberfläche eines Formteils ist die den Hohlraum bildende Oberfläche der Form und in direktem Kontakt mit Linsen-bildendem Material. Eine übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung kann auf den Formteil, der die hintere (konkave) Oberfläche einer Kontaktlinse definiert, oder auf den Formteil, der die vordere Oberfläche einer Kontaktlinse definiert, oder auf beide Formteile, angewendet werden.
  • Ist einmal eine übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung auf die optische Oberfläche von einer oder beiden Formteilen aufgetragen, dann kann ein Linsenmaterial in den Kontaktlinsen-bildenden Hohlraum, der durch die zusammen gefügten Formhälften definiert wird, dosiert werden. Im Allgemeinen kann ein Linsenmaterial aus jeder polymerisierbaren Zusammensetzung hergestellt werden. Insbesondere beim Bilden einer Kontaktlinse kann das Linsenmaterial ein Sauerstoff-permeables Material, wie ein Fluor- oder Siloxan-enthaltendes Polymer, sein. Zum Beispiel schließen einige Beispiele von geeigneten Substratmaterialien die Polymermaterialien, offenbart in US 5 760 100 , Nicolson et al. ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Das Linsenmaterial kann dann innerhalb des Kontaktlinsen-bildenden Hohlraums gehärtet werden; d.h. polymerisiert werden, um die Kontaktlinse zu bilden, wobei mindestens ein Teil der übertragbaren bioverträglichen LbL-Beschichtung sich von der optischen Oberfläche löst und an der gebildeten Kontaktlinse erneut anbindet.
  • Das thermische Härten oder Photohärtungsverfahren können zum Härten einer polymerisierbaren Zusammensetzung in einer Form verwendet werden, um eine ophthalmische Linse zu bilden. Solche Härtungsverfahren sind einem Fachmann gut bekannt.
  • Zusätzlich zu geladenen und ungeladenen Polymermaterialien kann eine Beschichtungslösung zum Bilden einer Doppelschicht oder eines Teils von ihr, auch Additive enthalten. Wie hierin verwendet, kann ein Additiv im Allgemeinen jede Chemikalie oder jedes Material einschließen. Zum Beispiel können Wirkstoffe, wie antimikrobielle Mittel und/oder antibakterielle Mittel, zu einer Lösung, die die Doppelschicht bildet, gegeben werden, insbesondere, wenn in biomedizinischen Anwendungen verwendet. Einige antimikrobielle geladene Polymermaterialien schließen polyquaternäre Ammoniumverbindungen, wie jene, beschrieben in US 3 931 319 , Green et al. (z.B. POLYQUAD®), ein.
  • Darüber hinaus sind andere Beispiele für Materialien, die zu einer Beschichtungslösung gegeben werden können, Materialien, die für ophthalmische Linsen verwendbar sind, wie Materialien mit Strahlung absorbierenden Eigenschaften. Solche Materialien können zum Beispiel Sicht-Tönungsmittel, Irisfarbe modifizierende Farbstoffe und Ultraviolett-(UV)-Licht-tönende Farbstoffe einschließen.
  • Ein weiteres Beispiel für ein Material, das zu einer Beschichtungslösung gegeben werden kann, ist ein Material, das das Zellwachstum hemmt oder einleitet. Zellwachstumshemmer können in Vorrichtungen verwendbar sein, die menschlichem Gewebe für einen längeren Zeitraum ausgesetzt sind, mit der letztendlichen Absicht, sie wieder zu entfernen (z.B. Katheter oder Intra-Okular-Linsen (IOL's), wo Zellenüberwuchs unerwünscht ist), während Zellwachstum-einleitende geladene Polymermaterialien in Dauerimplantatvorrichtungen (z.B. künstliche Cornea) verwendbar sein können.
  • Wenn Additive zu einer Beschichtungslösung gegeben werden, haben solche Additive vorzugsweise eine Ladung. Durch Aufweisen einer positiven oder negativen Ladung kann das Additiv gegen das geladene Polymermaterial in Lösung bei dem gleichen Molverhältnis ausgetauscht werden. Zum Beispiel haben polyquaternäre Ammoniumverbindungen typischerweise eine positive Ladung. Als solche können diese Verbindungen gegen eine erfindungsgemäße Lösung für die polykationische Komponente ausgetauscht werden, sodass das Additiv auf das Kernmaterial eines Gegenstands, in einer Weise ähnlich dazu, wie ein polykationisches Material aufgetragen werden würde, aufgetragen wird.
  • Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass ungeladene Additive auch auf das Kernmaterial von einem Gegenstand durch Einfangen aufgetragen werden können.
  • Darüber hinaus kann das zu beschichtende Kernmaterial auch ein anorganisches oder metallisches Basenmaterial sein, ohne geeignete reaktive Gruppen, z.B. Keramik, Quarz oder Metalle, wie Silizium oder Gold, oder andere polymere oder nichtpolymere Substrate, z.B. für implantierbare biomedizinische Anwendungen, sind Keramiken verwendbar. Zusätzlich, z.B. für Biosensorzwecke, wird von hydrophil beschichteten Grundmaterialien erwartet, dass sie nichtspezifische Bindungseffekte vermindern, wenn die Struktur der Beschichtung gut gesteuert ist. Biosensoren können eine spezifische Kohlenhydratbeschichtung auf Gold, Quarz oder anderen nichtpolymeren Substraten erfordern.
  • Die Form des zu beschichtenden Materials kann innerhalb breiter Grenzen variieren. Beispiele sind Teilchen, Granulate, Kapseln, Fasern, Röhren, Filme oder Membranen, vorzugsweise Formlinge, von allen solchen Arten, wie ophthalmische Formlinge, zum Beispiel Intraokularlinsen, künstliche Cornea oder insbesondere Kontaktlinsen.
  • Die vorangehende Offenbarung wird den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Um dem Leser besser zu ermöglichen, spezielle Ausführungsformen und deren Vorteile zu verstehen, wird Bezug auf die nachstehenden Beispiele vorgeschlagen.
  • BEISPIEL 1
  • Messungen von CoF von beschichteten Kontaktlinsen
  • CoF kann einer von Parametern sein, die die Leichtigkeit der Auf-dem-Auge-Bewegung einer Kontaktlinse messen. Hoher CoF kann die Wahrscheinlichkeit von mechanischer Schädigung der okularen Epithelia erhöhen. CoF einer Kontaktlinse kann durch einen Reibungstester vom Sled-on-block-Typ, wie nachstehend, gemessen werden. Unter einer bestimmten Last (z.B. etwa 2,0 g) wird eine Kontaktlinse bei einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit gegen ein biologisch relevantes Substrat zurück und vorwärts gleiten lassen und sowohl die Normalkraft (N) als auch die Tangentialkraft (FT) werden gemessen. Der CoF der Kontaktlinse wird, basierend auf der Gleichung von μ = FT/N, berechnet.
  • Ein bevorzugter Reibungstester umfasst: eine stationäre Linsenhalteranordnung, ein biologisch relevantes Substrat, eine horizontal bewegliche Plattform und eine Vielzahl von Kraftmessmitteln.
  • Die stationäre Linsenhalterungsanordnung umfasst vorzugsweise eine "A-förmige" Halterungsklammer und eine Linsenhalterung mit einer Linsen-tragenden Oberfläche. Die Linsentragende Oberfläche der Linsenhalterung hat eine konvexe Krümmung, die die hintere (konkave) Oberfläche einer Kontaktlinse anpassen kann. Die Linsenhalterung wird vorzugsweise mit Hilfe in der Mitte von der "A-förmigen" Halterungsklammer gehalten. Das Kopfende von der "A-förmigen" stationären Probenhalterungsklammer ist mit einer ersten Kraftmessvorrichtung verbunden (z.B. einer Beladungszelle von Transducer Techniques), zum Beispiel von einer Kevlar®-Faser. Die zwei Fußenden von der "A-förmigen" Halterungsklammer sind durch Nylonfaden, angebracht mit zwei 1/2''-Stahlausdehnungsfedern, verbunden. Die erste Kraftmessvorrichtung und die Stahlausdehnungsfedern werden an dem Rahmen des Testers befestigt.
  • Die horizontal bewegliche Plattform kann zum Beispiel eine Tafelplattform (x-Tafel) sein, die sich uniaxial bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bewegt. Die x-Tafel hat vorzugsweise eine Abmessung von 163 mm lang und 19,1 mm breit und kann eine Testfläche mit etwa 140 mm Länge und etwa 14,7 mm Breite bereitstellen. Ein Beispiel für die x-Tafel ist ein Modell 41 Linear Positionierer, der durch einen ZETA Drive Compumotor (Parker Hannifin Corporation), welcher unidirektional bei maximaler Geschwindigkeiten von 1800 mm/min und Beschleunigungen von 9000 mm/s2 arbeitet, gespeist wird.
  • Das biologisch relevante Substrat kann jedes Material sein und ist vorzugsweise ein pulverfreier Operationshandschuh mit „Biogel®-Beschichtung" von Regent®. Vorzugsweise ist der Finger des Handschuhs in einen einzelnen rechtwinkligen Streifen geschnitten und verstreckt, und an der x-Tafel durch ein physikalisches Mittel, zum Beispiel großen Büroklammern, befestigt. Vor dem Testen wird das an der x-Tafel befestigte Substrat mit zwei Tropfen eines gewünschten Gleitmittels, zum Beispiel ultrareinem Wasser oder Softwear® Salzlösung (CIBA Vision), gleiten lassen. Jede Luft zwischen dem Substrat und der x-Tafel sollte entfernt werden. Das gewünschte Gleitmittel kann gleichmäßig auf das Substrat aufgetragen werden. Das Substrat sollte gleichmäßig und durch und durch konsistent sein.
  • Vorzugsweise gibt es ein Drei-Kraft-Messmittel, ein erstes, ein zweites und ein drittes Kraftmessmittel. Jedes geeignete bekannte Kraftmessmittel kann verwendet werden. Ein Beispiel ist eine 100-Gramm-Lastzelle von Transducer Techniques. Das erste Kraftmessmittel wird an den Probenhalter angebracht, um Tangentialkräfte (Reibungskräfte, FT) in den zwei entgegengesetzten Richtungen zu messen. Die zweiten und dritten Kraftmessmittel bleiben unter der x-Tafel, um normale Kraft (N) in der Abwärtsrichtung zu messen. Die anderen Lastzellwerte, die durch die normalen Lastzellen ausgestoßen werden, wer den zu Gramm durch eine Versatile Amplifier/Conditioner (Transducer Techniques) umgewandelt.
  • Die Messungen von CoF werden an einem bevorzugten Reibungstester wie nachstehend ausgeführt. Eine Kontaktlinse wird auf einer Linsenhalterung mit der Rückoberfläche der Kontaktlinse gegen die Linsen-tragende Oberfläche der Linsenhalterung angeordnet. Die Linsenhalterung mit der Kontaktlinse wird in der "A-förmigen" Halterungsklammer angeordnet und dann in Kontakt mit einem gewünschten gleitenden Substrat gebracht. Dieses Substrat wird auf einer horizontal beweglichen Tafelplattform befestigt, die sich uniaxial bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bewegen kann. Etwa 3 g Gewicht werden auf den Linsenhalter geladen. Diese Last kann die Kraft wiedergeben, die auf eine Kontaktlinse durch ein Augenzwinkern gedrückt wird. Das Drei-Kraft-Messmittel (3 Lastzellen von Transducer Techniques) misst gleichzeitig die normalen (N) und Reibungs-(FT)-Kräfte, die von der Wechselwirkung zwischen der Kontaktlinse und dem Substrat, das mit dem gewünschten Gleitmittel gleitet, erzeugt werden. Mehrfachdatenpunkte werden während einer Messung von Gleitfähigkeit/Gleitzug/Reibungskoeffizient einer Kontaktlinse genommen. Bei jedem Datenpunkt wird CoF μ wie nachstehend berechnet: μ = FT/N,wobei FT tatsächliche Datenablesung bei jedem Punkt, erhalten durch das erste Kraftmessmittel, nach Korrigieren der Vorderlast, die durch die Federn bereitgestellt wird (Tangentiallastzelle), während des Gleitens des Substrats gegen die Kontaktlinse, wiedergeben, und vorzugsweise eine Einheit von Gramm aufweist; N die Summe von N1 und N2 darstellt; N1 tatsächliche Datenablesungen an jedem Punkt wiedergibt, erhalten durch das zweite Kraftmessmittel nach Korrigieren für jegliche Vorbeladung durch die Testanordnung (Normallastzelle # 1), während des Gleitens von Substrat gegen die Kontaktlinse, und hat vorzugsweise eine Einheit von Gramm; und N2 gibt tatsächliche Datenablesung bei jedem Punkt, erhalten durch das dritte Kraftmessmittel nach Korrigieren, um jegliche Vorbeladung durch die Testanordnung (Normallastzelle # 2), während des Gleitens von Substrat gegen die Kontaktlinse, wieder, und hat vorzugsweise eine Einheit von Gramm. Der Durchschnitt (μAve) von allen μ's bei jedem Datenpunkt wird verwendet, um den Wert von CoF für eine Kontaktlinse wiederzugeben.
  • Bevorzugter umfasst der Reibungstester weiterhin ein Computersystem, das den Tester steuert, Ablesungen von den normalen und Tangentialkräften sammelt, gleichzeitig, wie das biologisch relevante Substrat mit der Kontaktlinse in Wechselwirkung tritt, wird CoF berechnet und aufgezeichnet, und Kräfte (FT und N) und CoF (μ) bei jedem Datenpunkt während des Testens werden tabellarisch zusammengetragen.
  • BEISPIEL 2
  • Messungen von Kontaktwinkeln von beschichteten Kontaktlinsen
  • Durchschnittliche Kontaktwinkel (Sessile Drop) von Kontaktlinsen werden unter Verwendung von VCA 2500 XE Kontaktwinkelmessungsvorrichtung von AST, Inc., Wohnsitz in Boston, Massachusetts, gemessen. Diese Ausrüstung ist in der Lage, die fortschreitenden und zurückbleibenden Kontaktwinkel oder sessile (statische) Kontaktwinkel zu messen. Die Messungen werden vorzugsweise an vollständig hydratisierten Materialien ausgeführt.
  • Der Kontaktwinkel ist ein allgemeines Maß für die Oberflächenhydrophilizität einer Kontaktlinse. Insbesondere entspricht ein niedriger Kontaktwinkel einer hydrophileren Oberfläche. Der durchschnittliche Kontaktwinkel einer Kontaktlinse, die aus Lotrafilcon A und ohne beliebige Beschichtung (LbL oder Plasma) hergestellt wird, ist etwa 112 Grad.
  • BEISPIEL 3
  • Polyacrylsäure-(PAA)-Lösung: Eine Lösung von Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000, von PolyScience, wird durch Auflösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser, um eine 0,001 M PAA-Lösung zu bilden, hergestellt. Die PAA-Konzentration wird, basierend auf der wiederkehrenden Einheit in PAA, berechnet. Einmal gelöst, wird der pH-Wert der polyanionischen PAA-Lösung durch Zugeben von 1 N Salzsäure, bis der pH-Wert etwa 2,5 ist, eingestellt.
  • Poly(allylaminhydrochlorid)-(PAH)-Lösung: Eine Lösung von Poly(allylaminhydrochlorid) (PAH) mit einem Molekulargewicht von etwa 70 000, von Aldrich, wird durch Auflösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser, um eine 0,001 M PAH-Lösung zu bilden, hergestellt. Die Konzentration wird, basierend auf dem Molekulargewicht der wiederkehrenden Einheit in PAH, berechnet. Anschließend wird der pH-Wert der polykationischen PAH-Lösung gemessen und aufgezeichnet. Der pH-Wert ist rund 4,5.
  • Polyvinylpyrrolidon-(PVP)-Lösung: Eine Lösung von Polyvinylpyrrolidon (PVP, von Aldrich) mit einem Molekulargewicht von 55 000 wird durch Auflösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser, um eine 0,01 M PVP-Lösung zu bilden, hergestellt. Die Konzentration wird, basierend auf der wiederkehrenden Einheit in PVP, berechnet. Einmal gelöst, wird der pH-Wert der PVP-Lösung durch Zusetzen von 1 N Salzsäure, bis der pH-Wert etwa 2,5 ist, eingestellt.
  • Beschichtung: Eine LbL-Beschichtung mit einer Abdeckschicht von PVP wird auf einem Siliziumwafer wie nachstehend gebildet. Anfänglich wird ein Siliziumwafer in eine PAH-Lösung (0,001 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, gegebenenfalls mit einer Spüllösung (Wasser oder angesäuertes Wasser bei pH 2,5) für 1 Minute gespült, in die PAA-Lösung (0,001 M, pH 2,5) für 5 Minuten getaucht, gegebenenfalls mit der Spüllösung für 1 Minute gespült, in die PAH-Lösung für 5 Minuten getaucht und gegebenenfalls mit der Spüllösung für 1 Minute gespült. Der Siliziumwafer mit einer Beschichtung, zusammengesetzt aus drei Schichten (PAH/PAA/PAH), wird in die PAA-Lösung für 5 Minuten getaucht, gegebenenfalls mit der Spüllösung für 1 Minute gespült, in die PVP-Lösung getaucht, gegebenenfalls mit der Spüllösung gespült. Durch Wiederholen der vorstehenden Tauch- und gegebenenfalls Spülschritte für eine gewünschte Anzahl von Malen, um die gewünschte Anzahl an Doppelschichten von PAA/PVP mit einer Abdeckschicht von PVP zu bilden.
  • Tabelle 1 teilt die Dicke einer Beschichtung auf Siliziumwafer mit. Die Dicke der Beschichtung auf einem Si-Wafer erhöht sich von etwa 9 nm (5 Schichten) auf etwa 30 nm (11 Schichten), was anzeigt, dass PAA und PVP selbst in Mehrfachschichten anordenbar sind. Es wird auch gefunden, dass die Mehrfach-Doppelschichten von PAA/PVP mit oder ohne Wasserspülungsschritte angeordnet werden können. TABELLE 1
    Beschichtung Anzahl von Schichten Dicke (nm)1 Dicke (nm)2 Dicke (nm)3
    PAH/PAA/PAH/(PAA/PVP) 5 8,5 ± 0,5 8,0 ± 1,3 9,7 ± 0,6
    PAH/PAA/PAH/(PAA/PVP)2 7 14,3 ± 0,6 16,8 ± 3,1 15,7 ± 1,4
    PAH/PAA/PAH/(PAA/PVP)3 9 21,8 ± 1,3 30,5 ± 5,4 20,6 ± 4,6
    PAH/PAA/PAH/(PAA/PVP)4 11 29,1 ± 2,3 31,1 ± 4,4 27,4 ± 2,9
    • 1 Es gibt einen Spülschritt durch Tauchen in Wasser (neutral) zwischen zwei Tauchschritten.
    • 2 Es gibt einen Spülschritt durch Tauchen in Wasser (pH 2,5) zwischen zwei Spülschritten.
    • 3 Es gibt keinen Spülschritt zwischen zwei Tauchschritten.
  • Wenn ein Siliziumwafer mit einer LbL-Beschichtung, bestehend aus fünf Schichten (PAH/PAA/PAH/PAA/PVP), einem angesäuerten Wasser (pH 2,5) für 30 Minuten ausgesetzt wird, gibt es keine wesentliche Änderung in der Dicke der Beschichtung auf einem Siliziumwafer (d.h. die Dicke ändert sich von 8,5 ± 0,5 bis 8,6 ± 1,5).
  • Wenn ein Siliziumwafer mit einer LbL-Beschichtung, bestehend aus sieben Schichten (PAH/PAR/PAH/PAA/PVP/PAA/PVP), einem Autoklavenverfahren in ausgeglichener Salzlösung (BSS) (pH 7,2) unterzogen wird, kann ein Flickenmuster auf dem erhaltenen Si-Wafer beobachtet werden und die Dicke der Beschichtung auf einem Siliziumwafer erhöht sich von 14,3 ± 0,6 bis 20,4 ± 1,0.
  • Wenn ein Siliziumwafer mit einer LbL-Beschichtung, bestehend aus neun Schichten (PAH/PAA/PAH/PAA/PVP/PAA/PVP/PAA/PVP), einem Autoklavenverfahren in Wasser unterzogen wird, gibt es keine wesentliche Änderung in der Dicke der Beschichtung auf einem Siliziumwafer (d.h. die Dicke ändert sich von 21,8 ± 1,3 bis 19,1 ± 2,9).
  • Wenn ein Siliziumwafer mit einer LbL-Beschichtung, bestehend aus elf Schichten (PAH/PAA/PAH/PAA/PVP/PAA/PVP/PAA/PVP/PAA/PVP), einer Phosphat-gepufferten Salzlösung (PBS) (ca. pH 7,2) ausgesetzt wird, sinkt die Dicke der Beschichtung auf einem Siliziumwafer von 29,1 ± 2,3 bis 3,3 ± 0,3. Wenn jedoch dieser Siliziumwafer weiter einem Autoklavenverfahren in PBS-Puffer unterzogen wird, erhöht sich die Dicke der Beschichtung auf einem Siliziumwafer von 3,3 ± 0,3 bis 51,9 ± 10,6.
  • BEISPIEL 4
  • PAA- und PVP-Lösungen: PAA- und PVP-Lösungen werden wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt.
  • Beschichtung: Eine LbL-Beschichtung mit einer Abdeckschicht von PVP wird auf einer weichen Kontaktlinse, hergestellt aus einem Fluorsiloxanhydrogelmaterial, Lotrafilcon A (CIBA Vision), gebildet. Die Kontaktlinse wird anfänglich in die PAA-Lösung (0,001 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, gege benenfalls mit einer Spüllösung (angesäuertes Wasser bei pH 2,5) für 1 Minute gespült, dann in die PVP-Lösung (0,01 M, ca. pH 2,5) für 5 Minuten getaucht und gegebenenfalls mit der Spüllösung für 1 Minute gespült. Die vorstehend beschriebenen Tauch- und Spülschritte werden für eine gewünschte Anzahl von Malen wiederholt, um auf der Linse eine bioverträgliche LbL-Beschichtung zu bilden. Jede der beschichteten Linsen wird in einem Glasfläschchen, gefüllt mit PBS-Puffer, angeordnet und verschlossen und Autoklaven-behandelt. Nach dem Autoklaven werden die eine beschichtete Linse enthaltenden Fläschchen bis zur Linsencharakterisierung nicht geöffnet.
  • Die beschichteten Kontaktlinsen werden durch Sudan-Schwarz (SB) nicht angefärbt, was anzeigt, dass die Kontaktlinse vollständig von der Beschichtung bedeckt ist. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich wird, wurden PAA/PVP-Mehrfachschichten ebenfalls erfolgreich verwendet, um Kontaktlinsen zu beschichten. Nach nur 6 Tauchungen haben die beschichteten Linsen Kontaktwinkel von etwa 75 bis 85 Grad und CoF von etwa 3,4 (wie verglichen mit etwa einem CoF von ≈4 für unbeschichtete Linsen). TABELLE 2
    Beschichtung Kontaktwinkela CoF SB–Anfärben
    Unbeschichtete Kontaktlinse (Kontrolle) 110 –4,0 Anfärben
    PAA/PVP/PAA/PVP/PAA/PVPd 75 ± 10b 76 ± 10c 3,46 ± 0,28 klar
    PAA/PVP/PAA/PVP/PAA/PVPe 80 ± 3b 85 ± 10c 3,44 ± 0,14 klar
    • a Ein Wert, erhalten durch Durchschnittbilden der Messungen von drei Kontaktlinsen.
    • b Bestimmt vor der Autoklavenbehandlung.
    • c Bestimmt nach der Autoklavenbehandlung.
    • d Es gibt einen Spülschritt (Tauchen in Wasser bei pH 2,5 für 1 Minute) zwischen zwei Tauchschritten.
    • e Es gibt keinen Spülschritt zwischen zwei Tauchschritten.
  • BEISPIEL 5
  • PAA- und PVP-Lösungen: PAA- und PVP-Lösung werden wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt.
  • PAAm-co-PAA-Lösung: Eine Lösung von PAAm-co-PAA-Copolymer (80% PAAm zu 20% PAA, von Advanced Research Unit, Ciba Vision Schweiz) wird durch Auflösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser zur Bildung einer 0,0001 M Lösung hergestellt. Die PAAm-co-PAA-Copolymerkonzentration wird, basierend auf dem Molekulargewicht von wiederkehrender Einheit, berechnet. Einmal gelöst, wird der pH-Wert der PAAm-co-PAA-Lösung auf pH 2,5 durch Zugeben von 1 N Salzsäure eingestellt.
  • Beschichtung A: Eine Beschichtung mit Mehrfachdoppelschichten von PVP/PAAm-co-PAA wird auf einem Siliziumwafer oder einer weichen Kontaktlinse, hergestellt aus einem Fluorsiloxanhydrogelmaterial, Lotrafilcon A (CIBA Vision), gebildet. Die Kontaktlinse (oder der Siliziumwafer) wird in die PAA-Lösung (0,001 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, um eine erste Schicht auf der Linse zu bilden. Die Linse (oder der Siliziumwafer) mit einer ersten Schicht von PAA wird dann in die PVP-Lösung (0,0001 M, pH 2,5) für 5 Minuten getaucht und dann in die PAAm-co-PAA-Lösung für 5 Minuten getaucht. Schließlich werden die Schritte des Tauchens in die PVP-Lösung für 5 Minuten wiederholt, gefolgt von Tauchen in die PAAm-co-PAA-Lösung für 5 Minuten, für eine gewünschte Anzahl von Malen, um eine gewünschte Anzahl von Doppelschichten von PVP/PAAm-co-PAA auf der Linse (oder dem Siliziumwafer) aufzubauen. Es gibt keinen Spülschritt, der in das vorstehende Beschichtungsverfahren einbezogen ist. Jede von den beschichteten Linsen wird in einem Glasfläschchen, gefüllt mit PBS-Puffer, angeordnet und verschlossen und Autoclaven-behandelt. Nach Autoklavenbehandlung wird ein, eine beschichtete Linse enthaltendes Fläschchen bis zur Linsencharakterisierung nicht geöffnet.
  • Siliziumwafer und Kontaktlinsen mit LbL-Beschichtungen, die zwei oder mehrere Doppelschichten von PVP/PAAm-co-PAA enthalten, werden charakterisiert und die Ergebnisse werden in Tabelle 3 mitgeteilt. TABELLE 3
    Beschichtung Dicke (nm)a Kontaktwinkelb
    PAA/PVP/PAAm-co-PAA/PVP/PAAm-co-PAA 6,0 ± 1,2 58 ± 10
    PAA/PVP/PAAm-co-PAA/PVP/PAAm-co-PAA/PVP/PAAm-co-PAA/PVP/PAAm-co-PAA 8,7 ± 2,1 29 ± 2
    • a Bestimmt auf Si-Wafern
    • b bestimmt auf Linsen
  • Die experimentellen Ergebnisse bestätigen, dass eine LbL-Beschichtung, umfassend Mehrfach-Doppelschicht von PVP/PAAm-co-PAA, erfolgreich auf einen Siliziumwafer oder eine Kontaktlinse aufgetragen werden kann. Die beschichteten Linsen haben einen Kontaktwinkel von etwa 58 Grad, wenn sie eine Schicht PAA und 2 Doppelschichten von PVP/PAAm-co-PAA aufweisen, und haben einen Kontaktwinkel von etwa 30 Grad, wenn sie eine Schicht von PAA und 4 Doppelschichten von PVP/PAAm-co-PAA aufweisen. Die unbeschichteten Kontaktlinsen haben einen Kontaktwinkel von etwa 110 Grad.
  • BEISPIEL 6
  • PAA-Lösung: Eine PAA-Lösung wird wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt.
  • PVP-Lösung: Eine PVP-Lösung wird gemäß einem Verfahren, ähnlich zu jenem, das in Beispiel 3 beschrieben wurde, hergestellt. Die Konzentration von PVP ist 0,001 M (pH 2,5).
  • PVP-co-PAA-Lösung: Eine Lösung von PVP-co-PAA-Copolymer (75% PVP zu 25% PAA, von Aldrich) wird durch Auflösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser, um eine 0,001 M Lösung zu bilden, hergestellt. Die PVP-co-PAA-Copolymer-Konzentration wird, basierend auf dem Molekulargewicht von wiederkehrender Einheit, berechnet. Einmal gelöst, wird der pH-Wert der PVP-co-PAA-Lösung auf pH 2,5 eingestellt.
  • PQ6-10-Lösung: Eine Lösung von Polyquat (PQ6-10) der nachstehenden Formel
    Figure 00410001
    wobei R1, R2, R3 und R4 Methylreste darstellen und A und B Hexamethylen- bzw. Decamethylengruppen darstellen, wird durch Auflösen einer geeigneten Menge PQ6-10 in Wasser, damit eine Konzentration von 300 ppm vorliegt, hergestellt. Einmal gelöst, wird der pH-Wert der PQ6-10-Lösung auf pH 5,6 eingestellt.
  • Beschichtung A: Eine Beschichtung mit der innersten Schicht von PAA, 4 Doppelschichten von PVP/PVP-co-PAA und einer Abdeckdoppelschicht von PVP/PAA (d.h. PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PAA) wird auf einem Siliziumwafer oder einer weichen Kontaktlinse, hergestellt aus einem Fluorsiloxanhydrogelmaterial, Lotrafilcon A (CIBA Vision), gebildet. Die Kontaktlinse (oder der Siliziumwafer) wird in die PAA-Lösung (0,001 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, um die innerste Schicht der Beschichtung auf der Linse zu bilden. Die Linse (oder der Siliziumwafer) mit der innersten Schicht von PAA wird dann in die PVP-Lösung (0,0001 M, pH 2,5) für 5 Minuten getaucht und dann in die PVP-co-PAA-Lösung für 5 Minuten getaucht. Die Schritte des Tauchens in die PVP-Lösung für 5 Minuten, gefolgt von Tau chen in die PVP-co-PAA-Lösung für 5 Minuten, werden 4-mal zum Aufbauen von 4 Doppelschichten von PVP/PVP-co-PAA auf der Linse (oder dem Siliziumwafer) wiederholt. Die Linse (oder der Siliziumwafer) mit der innersten Schicht von PAA und 4 Doppelschichten von PVP/PVP-co-PAA wird in die PVP-Lösung für 5 Minuten getaucht und dann in die PAA-Lösung getaucht. Es gibt keinen Spülschritt, der in das vorstehende Beschichtungsverfahren einbezogen ist. Jede von den beschichteten Linsen wird in einem Glasfläschchen, gefüllt mit PBS-Puffer, angeordnet und verschlossen und Autoklaven-behandelt. Nach Autoklavenbehandlung werden die, eine beschichtete Linse enthaltenden Fläschchen bis zur Linsencharakterisierung nicht geöffnet.
  • Beschichtung B: Eine Beschichtung mit der innersten Schicht von PAA, 4 Doppelschichten von PVP/PVP-co-PAA, einer Doppelschicht PVP/PAA und einer Abdeckschicht von PQ6-10 (d.h. PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PAA/PQ6-10) wird auf einem Siliziumwafer oder einer weichen Kontaktlinse, hergestellt aus einem Fluorsiloxanhydrogelmaterial, Lotrafilcon A (CIBA Vision), gebildet. Die Kontaktlinse (oder der Siliziumwafer) wird in die PAA-Lösung (0,001 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, um die innerste Schicht der Beschichtung auf der Linse zu bilden. Die Linse (oder der Siliziumwafer) mit der innersten Schicht von PAA wird dann in die PVP-Lösung (0,0001 M, pH 2,5) für 5 Minuten getaucht und dann in die PVP-co-PAA-Lösung für 5 Minuten getaucht. Die Schritte des Tauchens in die PVP-Lösung für 5 Minuten, gefolgt von Tauchen in die PVP-co-PAA-Lösung für 5 Minuten, werden 4-mal wiederholt, um 4 Doppelschichten von PVP/PVP-co-PAA auf der Linse (oder dem Siliziumwafer) aufzubauen. Die Linse (oder der Siliziumwafer) mit der innersten Schicht von PAA und 4 Doppelschichten von PVP/PVP-co-PAA wird in die PVP-Lösung für 5 Minuten getaucht, dann in die PAA-Lösung getaucht und schließlich in die PQ6-10-Lösung getaucht. Es gibt keinen Spülschritt, der in das vorstehende Beschichtungsver fahren einbezogen ist. Jede der beschichteten Linsen wird in einem Glasfläschchen, gefüllt mit PBS-Puffer, angeordnet und verschlossen und Autoklaven-behandelt. Nach Autoklavenbehandlung werden die, eine beschichtete Linse enthaltenden Fläschchen bis zur Linsencharakterisierung nicht geöffnet.
  • Siliziumwafers und Kontaktlinsen mit LbL-Beschichtungen werden charakterisiert und die Ergebnisse werden in Tabelle 4 mitgeteilt. TABELLE 4
    Beschichtung Dicke (nm)a Kontaktwinkelb
    A (PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PAA) 7 36 ± 3
    B (PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PVP-co-PAA/PVP/PAA/PQ6-10) 17 25 ± 4
    • a bestimmt auf Si-Wafern
    • b bestimmt auf Linsen
  • Die experimentellen Ergebnisse bestätigen, dass eine LbL-Beschichtung (Beschichtung A oder Beschichtung B) erfolgreich auf einen Siliziumwafer oder eine Kontaktlinse aufgetragen werden kann. Die beschichteten Linsen haben eine im Wesentlichen erhöhte Hydrophilizität, die durch einen Kontaktwinkel von etwa 36 Grad für Beschichtung A und einen Kontaktwinkel von etwa 25 Grad für Beschichtung B gekennzeichnet ist. Die unbeschichteten Kontaktlinsen haben einen Kontaktwinkel von etwa 110 Grad.
  • BEISPIEL 7
  • PAA-Lösungen: Drei PAA-Lösungen (pH 2,5), enthaltend 0,0001 M, 0,001 M bzw. 0,01 M PAA, werden wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt.
  • PVP-Lösung: Eine PVP-Lösung wird gemäß einem Verfahren, ähnlich zu jenem, das in Beispiel 3 beschrieben wurde, hergestellt.
  • Beschichtung: Eine LbL-Beschichtung mit einer Mehrfach-Doppelschicht von PAA/PVP wird auf einer weichen Kontaktlinse, hergestellt aus einem Fluorsiloxanhydrogelmaterial, Lotrafilcon A (CIBA Vision), gebildet. Die Kontaktlinse wird anfänglich in eine erste PAA-Lösung (0,0001 M, 0,001 M oder 0,01 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, um die innerste Schicht der Beschichtung zu bilden. Die Linse mit der innersten Schicht von PAA wird in die PVP-Lösung (0,0001 M, etwa pH 2,5) für 5 Minuten getaucht und dann in eine PAA-Lösung (0,0001 M, pH 2,5) getaucht. Die Schritte des Tauchens in die PVP-Lösung (0,0001 M, etwa pH 2,5) und Tauchen in die PAA-Lösung (0,0001 M, etwa pH 2,5) werden 4-mal wiederholt. Eine Abdeckschicht von PVP wird auf die beschichtete Linse durch Tauchen in die PAA-Lösung (0,0001 M, etwa pH 2,5) aufgetragen. Jede der beschichteten Linsen wird in einem Glasfläschchen, gefüllt mit PBS-Puffer, angeordnet und verschlossen und Autoklaven-behandelt. Nach Autoklavenbehandlung wird ein, eine beschichtete Linse enthaltendes Fläschchen bis zur Linsencharakterisierung nicht geöffnet.
  • Es wird gefunden, dass die PAA-Konzentration, die bei der Bildung der innersten Schicht verwendet wurde, eine signifikante Wirkung auf die Hydrophilizität von beschichteten Kontaktlinsen aufweist. Der durch die, den Durchschnitt bildenden Messungen von 10 Kontaktlinsen (vor Autoklavenbehandlung) erhaltene Kontaktwinkel sinkt von 59 ± 8 Grad auf 43 ± 7 Grad und auf 38 ± 9 Grad, wenn die Konzentration von PAA sich von 0,0001 M auf 0,001 M auf 0,01 M erhöht. In ähnlicher Weise sinkt der durch Durchschnittsbildungsmessungen von 10 Kontaktlinsen (nach Autoklavenbehandlung) erhaltene Kontaktwinkel von 65 ± 7 Grad auf 54 ± 5 Grad und auf 52 ± 7 Grad, wenn die Konzentration an PAA sich von 0,0001 M auf 0,001 M auf 0,010 M erhöht. Die unbeschichteten Kontaktlinsen haben einen Kontaktwinkel von etwa 110 Grad.
  • BEISPIEL 8
  • PAA-, PAH- und PVP-Lösungen: PAA-, PAH-, PVP-Lösungen werden wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt.
  • Ein LbL-Beschichtungsverfahren wird versucht, um Mehrfach-Doppelschichten von PAH/PVP auf einem Siliziumwafer aufzubauen. Der Siliziumwafer wird in die PAH-Lösung (0,0001 M, pH 2,5) für 30 Minuten getaucht, gegebenenfalls mit einer Spüllösung (angesäuertes Wasser, pH 2,5) für 1 Minute gespült, in die PVP-Lösung (0,0001 M, ungefähr pH 2,5) für 5 Minuten getaucht, und gegebenenfalls mit der Spüllösung für 1 Minute gespült. Die 5-Minuten-Tauch-Beschichtungsschritte werden wiederholt, zuerst in die PAH-Lösung und dann in die PVP-Lösung, und gegebenenfalls 1-Minuten-Spülungsschritt zwischen zwei Tauch-Beschichtungs-Schritten für eine Anzahl von Malen (3-, 5-, 7-, 9-mal). Nachdem das LbL-Beschichtungsverfahren vollständig ist, wird die Dicke der Beschichtung auf dem Siliziumwafer bestimmt und die Ergebnisse werden in Tabelle 5 mitgeteilt. Tabelle 5 zeigt, dass die Dicke einer Beschichtung auf dem Siliziumwafer sich nicht erhöht, wie sich die Anzahl an iterativen Tauchbeschichtungen erhöht, was anzeigt, dass Mehrfach-Doppelschichten von PAH/PVP einen Siliziumwafer unter den Beschichtungsbedingungen in der Studie nicht wirksam aufbauen können. TABELLE 5
    Aufeinanderfolgende Beschichtungslösungen Beschichtungsdicke(nm)a
    PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP 2,7 ± 0,4
    PAH/PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP 2,4 ± 0,2
    PAH/PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP 3,2 ± 0,6
    PAH/PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP, PAH, PVP 3,2 ± 0,5
    • a Im Durchschnitt gebildete Beschichtungsdicke auf einem Si liziumwafer wird durch Durchschnittsbilden der Messungen von 4 Siliziumwafern bestimmt.

Claims (18)

  1. Kontaktlinse, umfassend ein Kernmaterial und eine bioverträgliche Schicht-für-Schicht-(LbL)-Beschichtung, die nichtkovalent an das Kernmaterial gebunden ist, wobei die bioverträgliche LbL-Beschichtung 2 bis 20 Ladung/Nichtladung-Doppelschichten umfasst, wobei die Ladung/Nichtladung-Doppelschichten zusammengesetzt sind aus, ohne bestimmte Reihenfolge, einer Schicht von einem geladenen Polymermaterial, wobei das geladene Polymermaterial ein erstes polyanionisches Polymer oder ein Gemisch von zwei oder mehreren polyanionischen Polymeren ist, und einer Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, das ein Homopolymer von einem Vinyllactam der Formel (I), ein Copolymer, umfassend mindestens ein Vinyllactam der Formel (I) oder ein Gemisch davon
    Figure 00470001
    ist, wobei R einen Alkylen-di-Rest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, R1 Wasserstoff, C1-C10-Alkyl, Aryl mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, Aralkyl oder Alkaryl mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen darstellt, und R2 Wasserstoff oder C1-C10-Alkyl darstellt.
  2. Kontaktlinse nach Anspruch 1, wobei R einen C2-C4-Alkylen-di-Rest darstellt, und wobei R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder C1-C7-Alkyl darstellen.
  3. Kontaktlinse nach Ansprüchen 1 oder 2, wobei das ungeladene Polymermaterial ein Homopolymer von N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-piperidon, N-Vinyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-3-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-4-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-5-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-5,5-dimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,3,5-trimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-5-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,4,5-trimethyl-3-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-6-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-6-ethyl-2-piperidon, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-4,4-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-7-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-7-ethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4,6-dimethyl-2-caprolactam und N-Vinyl-3,5,7-trimethyl-2-caprolactam darstellt.
  4. Kontaktlinse nach Anspruch 3, wobei das ungeladene Material ein Copolymer von zwei oder mehreren von N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-piperidon, N-Vinyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-3-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-4-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-5-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-5,5-dimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,3,5-trimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-5-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,4,5-trimethyl-3-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-6-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-6-ethyl-2-piperidon, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-4,4-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-7-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-7-ethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4,6-dimethyl-2-caprolactam und N-Vinyl-3,5,7-trimethyl-2-caprolactam darstellt.
  5. Kontaktlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das geladene Polymermaterial ein erstes polyanionisches Poly mer darstellt, welches ein Copolymerisationsprodukt von Acrylsäure, Methacrylsäure, oder Gemisch davon mit Acrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-piperidon, N-Vinyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-3-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-4-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-5-methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-5,5-dimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,3,5-trimethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-5-methyl-5-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-3,4,5-trimethyl-3-ethyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-6-methyl-2-piperidon, N-Vinyl-6-ethyl-2-piperidon, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-4,4-dimethyl-2-piperidon, N-Vinyl-7-methyl-2-caprolactam, N-Vinyl-7-ethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3,5-dimethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-4,6-dimethyl-2-caprolactam, N-Vinyl-3,5,7-trimethyl-2-caprolactam oder Gemischen davon ist.
  6. Kontaktlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die bioverträgliche LbL-Beschichtung weiterhin mindestens eine Schicht von einem polykationischen Polymer oder von einem Gemisch von polykationischen Polymeren umfasst.
  7. Kontaktlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die bioverträgliche LbL-Beschichtung weiterhin mindestens eine Schicht von zweitem polyanionischem Polymer umfasst.
  8. Kontaktlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kernmaterial ein Hydrogel, insbesondere ein Siloxanenthaltendes Polymer, darstellt.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse nach Anspruch 1, umfassend die Schritte von: (a) In-Kontakt-Bringen der Kontaktlinse mit einer Lösung von einem geladenen Polymermaterial, um eine Schicht des geladenen Polymermaterials zu bilden, wobei das geladene Polymermaterial ein erstes polyanionisches Polymer oder ein Gemisch von zwei oder mehreren polyanionischen Polymeren darstellt; und (c) In-Kontakt-Bringen der Kontaktlinse mit einer Lösung von einem ungeladenen Polymermaterial, um eine Schicht von dem ungeladenen Material auf dem Oberen der Schicht des geladenen Polymermaterials zu bilden, wobei das ungeladene Polymermaterial nichtkovalent an das geladene Polymermaterial in der biovertraglichen LbL-Beschichtung gebunden ist; und wobei das ungeladene Material ein Homopolymer von einem Vinyllactam der Formel (I) gemäß Anspruch 1, ein Copolymer, umfassend mindestens ein Vinyllactam der Formel (I), oder ein Gemisch davon, darstellt, wobei Schritte (a) und (c) zwischen 3- bis 20-fach wiederholt werden.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse nach Anspruch 9, wobei nach Schritten (a) und/oder (c) die Kontaktlinse mit einer Spüllösung gespült wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei mindestens eines von dem In-Kontakt-Bringen durch Eintauchen der Kontaktlinse in eine Lösung stattfindet.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei mindestens eines von dem In-Kontakt-Bringen durch Sprühen einer Lösung auf die Kontaktlinse stattfindet.
  13. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse mit einer bioverträglichen LbL-Beschichtung, umfassend die Schritte von: (a) Herstellen einer Form zur Fertigung der Kontaktlinse, wobei die Form einen ersten Formteil mit einer ersten optischen Oberfläche und einen zweiten Formteil mit einer zweiten optischen Oberfläche umfasst, wobei der erste Formteil und der zweite Formteil konfiguriert sind, um jeden von dem anderen aufzunehmen, sodass ein Kontaktlinsen bildender Hohlraum zwischen der ersten optischen Oberfläche und der zweiten optischen Oberfläche gebildet wird; (b) Auftragen einer übertragbaren bioverträglichen LbL-Beschichtung, unter Anwendung einer Schicht-für-Schicht-Abscheidungstechnik, auf mindestens eine von der optischen Oberfläche, wobei die übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung mindestens eine Ladung/Nichtladung-Doppelschicht umfasst, wobei die Ladung/Nichtladung-Doppelschicht zusammengesetzt ist, ohne bestimmte Reihenfolge, aus einer Schicht von einem geladenen Polymermaterial, wobei das geladene Polymermaterial ein erstes polyanionisches Polymer oder ein Gemisch von zwei oder mehreren polyanionischen Polymeren umfasst, und einer Schicht von einem ungeladenen Polymermaterial, das nichtkovalent an das geladene Polymermaterial gebunden ist, wobei das ungeladene Material ein Homopolymer von einem Vinyllactam der Formel (I) nach Anspruch 1, ein Copolymer, umfassend mindestens ein Vinyllactam der Formel (I) oder ein Gemisch davon ist; (c) Positionieren des ersten Formteils und des zweiten Formteils derart, dass die Formteile einander aufnehmen und die optischen Oberflächen den die Kontaktlinse bildenden Hohlraum definieren; (d) Dosieren einer polymerisierbaren Zusammensetzung in den die Kontaktlinse bildenden Hohlraum; und (e) Härten der polymerisierbaren Zusammensetzung innerhalb des die Kontaktlinse bildenden Hohlraums, sodass die Kontaktlinse gebildet wird, wobei die übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung sich von der min destens einen optischen Oberfläche des Formteils ablöst und erneut an der gebildeten Kontaktlinse anhaftet, sodass die Kontaktlinse mit der bioverträglichen LbL-Beschichtung beschichtet wird; wobei Schritte (a) bis (d) zwischen 3- bis 20-fach wiederholt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die übertragbare bioverträgliche LbL-Beschichtung auf mindestens eine von den optischen Oberflächen in einem Verfahren aufgetragen wird, umfassend die Schritte von: (a) In-Kontakt-Bringen der mindestens einen von den optischen Oberflächen mit einer Lösung des geladenen Polymermaterials, um eine Schicht des geladenen Polymermaterials zu bilden; und (c) In-Kontakt-Bringen der mindestens einen von den optischen Oberflächen mit einer Lösung des ungeladenen Polymermaterials, um eine Schicht des ungeladenen Polymermaterials auf dem Oberen der Schicht des geladenen Polymermaterials zu bilden, wobei das ungeladene Polymermaterial nichtkovalent an das geladene Polymermaterial in der bioverträglichen LbL-Beschichtung gebunden ist.
  15. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse nach Anspruch 14, wobei nach Schritten (a) und/oder (c) die Kontaktlinse mit einer Spüllösung gespült wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei mindestens eines von dem In-Kontakt-Bringen durch Eintauchen der mindestens einen von den optischen Oberflächen in eine Lösung stattfindet.
  17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei mindestens eines von dem In-Kontakt-Bringen durch Sprühen einer Lösung auf die mindestens eine von den optischen Oberflächen stattfindet.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Abdeckschicht der übertragbaren biokompatiblen LbL-Beschichtung eine Schicht des geladenen Polymermaterials ist.
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