DE69426432T2

DE69426432T2 - Ophthalmische Linse auf Basis von mit Saccharidderivaten vernetzten Polymeren

Info

Publication number: DE69426432T2
Application number: DE69426432T
Authority: DE
Inventors: Laura D. Elliott; James D. Ford; Frank F. Molock; Ivan M. Nunez
Original assignee: Johnson and Johnson Vision Products Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: FI941658A0; NZ260260A; NO941299L; FI941658L; AU5940194A; HU9401040D0; UY23756A1; BR9401462A; NO941299D0; IL109221A0; EP0620455A3; PH31547A; DE69426432D1; JPH06345982A; HK1002902A1; CN1100110A; AU693777B2; CZ82894A3; ZA942478B; HU214634B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein vernetztes Polymer, das aus der Polymerisation eines hydrophilen Monomers und eines vernetzenden Mittels abgeleitet ist. Insbesondere bezieht sie sich auf solch ein Polymer, das die gewünschten Eigenschaften für ophthalmische Linsen aufweist, insbesondere weiche Hydrogelkontaktlinsen.
Weiche Hydrogelkontaktlinsen sind gegenwärtig der Linsenaufbau der Wahl für ausgedehnte Trageanwendungen. Diese Linsen sind von der Polymerisation eines hydrophilen Monomers wie Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) abgeleitet. Andere hydrophile Monomeren können verwendet werden, wie N,N-Dimethylacrylamid (DMA) und N-Vinylpyrrolidon (NVP), obwohl diese alternativen Monomeren noch nicht eine so weit verbreitete Akzeptanz wie HEMA zur Herstellung kommerziell lebensfähiger Kontaktlinsen für tägliche oder ausgedehnte Trageanwendungen gefunden haben.
Eine Kontaktlinse, die aus dem Polymerisations-Reaktionsprodukt von HEMA (polyHEMA) zusammengesetzt ist, ist in Wasser gequollen, um ein Hydrogel herzustellen. Für stärker Wasser enthaltende Hydrogele ist der Wassergehalt der Hydrogellinse ein wichtiger Faktor für den Patientenkomfort, da die Durchlässigkeit von Sauerstoff durch die Linse von ihrem Wassergehalt abhängt. Da das Hornhautgewebe des Auges eines Kontaktlinsenträgers Sauerstoff benötigt, um zu "atmen", sind der Wassergehalt der Linse und folglich ihre Sauerstoffdurchlässigkeit wichtige Faktoren beim Erzielen eines annehmbaren Grades an Tragekomfort und Gesundheit der Hornhaut.
Obwohl polyHEMA-Linsen mit Wasser gequollen werden können, um Hydrogele mit minimal annehmbaren Wassergehalten und Sauerstoffdurchlässigkeit herzustellen, weisen solche Linsen, die aus polyHEMA allein zusammengesetzt sind, keine ausreichenden mechanischen Eigenschaften für die Routinehandhabung und -pflege auf. Entsprechend sind kommerziell erhältliche Kontaktlinsen aus der Polymerisation von nicht allein HEMA abgeleitet, sondern auch einem vernetzenen Monomer, um die mechanischen Eigenschaften der fertigen Linse zu verstärken. Das vernetzende Monomer, das herkömmlicherweise verwendet wird, ist Ethylenglykoldimethacrylat (EGDMA). Während das vernetzende Monomer die mechanischen Eigenschaften der fertiggestellten Linse verbessert und daher die Handhabbarkeit der Linse verstärkt, hat es auch abträgliche Folgen. Hohe Gehalte an herkömmlichen vernetzenden Mitteln dienen dazu, den Wassergehalt der fertiggestellten Linse herabzusetzen und ihre Brüchigkeit zu vergrößern. Der verminderte Wassergehalt setzt die Durchlässigkeit von Sauerstoff durch die Linse herab, was wiederum den Patientenkomfort und die Gesundheit der Hornhaut über eine ausgedehnte Tragedauer vermindert. Die Erhöhung der Brüchigkeit der Linse macht die Linse zerbrechlicher und daher empfindlicher gegen Reißen.
Da weder polyHEMA allein noch das Reaktionsprodukt von HEMA mit einem vernetzenden Mittel optimale Eigenschaften für eine weiche Kontaktlinse erzeugt hat, enthalten kommerziell erhältliche Linsen typischerweise zusätzliche monomere Bestandteile, aus denen die Linse abgeleitet ist. Zum Beispiel werden häufig anionische Monomeren, so wie Methacrylsäure (MAA) zugesetzt, um den Wassergehalt der Linse weiter zu erhöhen und hydrophobe Monomeren, wie Alkylacrylate oder -methacrylate werden zugesetzt, um die mechanischen Eigenschaften der fertiggestellten Linse weiter zu verstärken. Unglücklicherweise gibt es noch reichlich Raum, um die erwünschten Eigenschaften für ophthalmische Linsen zu verbessern, insbesondere weiche Hydrogelkontaktlinsen, und so wurden daher vielzählige Versuche unternommen, um solche Linsen aus neuen Polymersystemen zu entwickeln.
Vielzählige Beispiele sind in der Literatur über Versuche, Hydrogelkontaktlinsen aus einmaligen Polymersystemen herzustellen, im Überfluß vorhanden. Was folgt, ist eine Diskussion einiger der bedeutenderen Lehren hinsichtlich dieser alternativen Polymeren zur Verwendung bei der Herstellung ophthalmischer Linsen.
Das US Patent 3,988,274 beschreibt weiche Kontaktlinsen, die aus einer Vielzahl monomerer Bestandteile hergestellt sind, die ausgelegt sind, um die Sauerstoffdurchlässigkeit und Festigkeit zu optimieren. Das vorherrschende Monomer ist ein Alkylenglykolmonomethacrylat wie HEMA oder ein Monomethacrylat von Polyethylenglykol (Monoester von PEG). Das vernetzende Monomer ist ein herkömmliches polyfunktionelles Monomer wie EGDMA oder ein Vernetzer höheren Molekulargewichtes, wie Polyethylenglykoldimethacrylat. Acryl- oder Methacrylsäure wird zugegeben, um den Wassergehalt zu erhöhen und ein Alkylester von Acryl- oder Methacrylsäure, wie N-Hexylmethacrylat, wird zugegeben, um die Festigkeit zu verbessern.
Das US Patent 5,034,461 beschreibt Kontaktlinsen, die aus Copolymeren herkömmlicher ethylenisch reaktiver Monomeren wie HEMA oder fluorierten Analoga dieser Monomeren und einem Präpolymer hergestellt sind. Das Präpolymer wird schrittweise hergestellt, indem zunächst ein Polyol mit endständigem Isocyanat mit einem Polyalkylenglykol umgesetzt wird und dann diese Reaktionsprodukt mit HEMA endverschlossen wird.
Das US Patent 4,780,488 beschreibt die Herstellung eine Kontaktlinsenmaterials aus einem vernetzten Polymer aus einem polyfunktionellen Monomer. In einer Ausführungsform wird das polyfunktionelle Monomer durch zunächst Endverschließen eines Polyalkylenglykoles, z. B. Polypropylenglykol (PFG), mit einem Diisocyanat und dann Funktionalisieren des endverschlossenen Polyoles mit ethylenischer Ungesättigtheit durch seine Umsetzung mit HEMA hergestellt. Die dimensionale Stabilität kann durch Zugeben eines herkömmlichen vernetzenden Mittels verbessert werden.
Die europäische Patentanmeldung 321 403 beschreibt Kontaktlinsen, die aus vernetztem Polyvinylalkohol (PVA) hergestellt sind. In einer Ausführungsform wird ein PVA-Derivat durch Umsetzen von PVA mit Glycidylmethacrylat (GMA) hergestellt. Das PVA/GMA kann mit einer vinylischen Monomerzusammensetzung copolymerisiert werden, die eine vorherrschende Menge eines hydrophoben Monomers und eine geringere Menge eines hydrophilen Monomers enthält.
Das US Patent 4,921,956 beschreibt das Herstellen eines reaktiven Modifikationsmittels, das verwendet werden kann, um den Wassergehalt einer weichen Kontaktlinse zu erhöhen, die aus hydrophilen Polymeren hergestellt ist. Das Modifikationsmittel enthält in einer Ausführungsform eine Cyanatfunktionalität, die mit dem hydrophilen Monomer umgesetzt werden kann, das polymerisiert wird, um die Linse zu bilden.
Die JP 59-193846 beschreibt Vernetzer niedrigen Molekulargewichts, die verwendet werden können, um hydrophile vernetzte Polymeren für Kontaktlinsen herzustellen.
Kürzlich wurde ein Versuch unternommen, eine Kontaktlinse aus einem Polymer zu entwickeln, das ein Glukose- oder Saccharosederivat enthält. Das US Patent Nr. 5,196,458 offenbart die Herstellung einer Kontaktlinse aus einem Polymer, das solch ein Glukose- oder Saccharosederivat enthält. Ein Präpolymer wird durch Umsetzen einer alkoxylierten Glukose oder Saccharose mit einem endverschlossenen freien radikalischen reaktiven Isocyanat, z. B. einem mit Ultraviolettlicht härtbaren (UV-härtbaren) Isocyanat, hergestellt. Das freie radikalische reaktive Isocyanat wird zunächst durch seine Umsetzung mit einem Polyalkylether, wie PEG oder PPG, endverschlossen und dann Umsetzen dieses Zwischenproduktes mit einem Diisocyanat. In einer verwandten Offenbarung, der europäischen Patentanmeldung 394,496, am 31. Oktober 1990 veröffentlicht, werden Saccharidderivate gelehrt, die polymerisiert werden können, um ein Polymer für biomedizinische Anwendungen zu bilden. In einer Ausführungsform ist das Saccharidderivat ein Glyhosidderivat, das durch Umsetzen eines Alkylglykosides, wie Methylglykosid, mit einem Ester von Acryl- oder Methacrylsäure, wie HEMA, hergestellt wird.
Ein anderer Versuch, ophthalmische Linsen aus alternativen Polymersystemen herzustellen, insbesondere weiche Hydrogelkontaktlinsen,, wird in der europäischen Patentanmeldung 493,320, am 20. Dezember 1990 veröffentlicht, beschrieben. Diese Veröffentlichung lehrt das Herstellen von Linsen aus dem folgenden Reaktionsprodukt: a) einem Polyalkylether, endverschlossen mit einem UV-härtbaren Isocyanat (tri- oder tetrafunktionelle Polyalkylether enthaltend), b) einem Fluormonomer mit ethylenischer Funktionalität, c) einem hydrophilen Monomer wie HEMA oder DMA und d) einem herkömmlichen Vernetzer wie EGDMA.
Während vielzählige Versuche unternommen wurden, um die Eigenschaften ophthalmischer Linsen zu optimieren, insbesondere weicher Kontaktlinsen, versagten diese Versuche vor dem endgültigen Ziel, ophthalmische Linsen, mit nicht nur idealen Eigenschaften, die für den Patientenkomfort und die Gesundheit der Hornhaut während ausgedehnten Tragens geeignet sind, sondern auch hervorragenden mechanischen Eigenschaften herzustellen. Was wirklich erforderlich ist, ist ein Polymer, das die erforderlichen Eigenschaften aufweist, um den höchsten Grad an Patientenkomfort und. Gesundheit der Hornhaut zu erzielen, ohne seine mechanischen Eigenschaften bemerkenswert zu opfern, wenn das Polymer in eine ophthalmische Linse umgearbeitet wird, insbesondere eine weiche Hydrogelkontaktlinse.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einer Hinsicht ist die Erfindung ein vernetztes Polymer. Das vernetzte Polymer umfaßt das Reaktionsprodukt aus einem hydrophilen Monomer und einer vernetzenden Menge einer polyfunktionellen Verbindung, die einen Saccharidrest enthält.
In anderer Hinsicht ist die Erfindung eine ophthalmische Linse. Die ophthalmische Linse umfaßt das oben beschriebene vernetzte Polymer.
Das vernetzte Polymer dieser Erfindung weist die erforderliche Reihe an Eigenschaften auf, die insbesondere für ophthalmische Linsen, insbesondere weiche Hydrogelkontaktlinsen erwünscht ist. In bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung verstärkt überraschenderweise das Einbauen der polyfunktionellen Verbindung als einen Vernetzer in das Polymer, aus dem die weichen Hydrogellinsen abgeleitet sind, tatsächlich nicht nur seine mechanischen Eigenschaften, sondern auch seine Eigenschaften, die mit dem Patientenkomfort und der Gesundheit der Hornhaut für ausgedehnte Trageanwendungen in Verbindung stehen. Dies steht im Gegensatz zu den erwarteten Veränderungen der Eigenschaften, wenn ein vernetzendes Monomer oder Präpolymer in ein Polymer eingebaut ist, von dem die Linse abgeleitet ist.
Besonders ist eine der Verbesserungen, die durch den Einbau der polyfunktionellen Verbindung in die Linse beobachtet wird, daß ihr Modul ansteigt und sich daher ihre Handhabungseigenschaften entsprechend verbessern. Aber die zuträglichen Verbesserungen, die in den Eigenschaften der Linse aufgewiesen werden, gehen über das verbesserte Modul hinaus. Zusätzlich vergrößert sich der Wassergehalt der Linse unerwarteterweise mit dem Einbau der polyfunkionellen Verbindung, so daß sich die Sauerstoffdurchlässigkeit ähnlich erhöht, um den Patientenkomfort und Gesundheit der Hornhaut zu verstärken. Der erhöhte Wassergehalt der Linse wird erreicht, während ihre Streckung beibehalten wird, was bedeutet, daß die Linse nicht brüchiger und daher zerbrechlicher wird. Alle diese beachtenswerten Veränderungen der Eigenschaften stehen im Gegensatz zu den Eigenschaften, die gezeigt werden, wenn herkömmliche vernetzende Monomeren, wie EGDMA, in der Monomersystem eingebaut werden, von dem die polymerisierte Linse abgeleitet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform tritt die Polymerisation des hydrophilen Monomers und der polyfunkionellen Verbindung in Gegenwart eines inerten Verdünnungsmittels in einer Form für eine ophthalmische Linse auf. Wenn bevorzugte Verdünnungsmittel in Zusammenstellung mit einer monomeren Mischung verwendet werden, die eine bevorzugte polyfunkionelle Verbindung als den Vernetzer enthalten, ist das Schrumpfen der polymerisierten Linse, wenn sie sich in der Form bildet, im Verhältnis zu dem herkömmlicher Monomer-Verdünnungsmittel-Systeme, die zuvor im ophthalmischen Fachgebiet verwendet wurden, wesentlich herabgesetzt.
Das vernetzte Polymer dieser Erfindung kann für jede Anwendung verwendet werden, die von der optimalen Ausgewogenheit der Eigenschaften profitieren könnten, die es bietet. Vorteilhafterweise wird das Polymer für biomedizinische Anwendungen verwendet, insbesondere zur Herstellung ophthalmischer Linsen, wie weicher Hydrogelkontaktlinsen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die polyfunkionelle Verbindung ist ein vernetzendes Mittel, das wenigstens zwei reaktive Polymerisationsstellen enthält. Die Anzahl reaktiver Stellen wird von dem besonderen ausgewählten Saccharid abhängen, von dem die Verbindung abgeleitet ist. Die Polymerisationsstellen sind vorzugsweise Stellen ethylenischer Ungesättigtheit und jede solcher Stellen wird bevorzugterweise am Ende eines Astes der Molekülkette der Verbindung gezeigt.
Die Verbindung kann ein polyfunktionelles Monomer oder Oligomer sein, jedoch ist sie vorzugsweise ein polyfunktionelles Präpolymer, das ein im Vergleich mit herkömmlichen vernetzenden Mitteln, die zur Herstellung ophthalmischer Linsen verwendet werden, verhältnismäßig hohes Molekulargewicht aufweist, wie EGDMA. Vorzugsweise liegt die durchschnittliche Molekulargewichtszahl eines solchen Präpolymers zwischen etwa 700 bis etwa 50000. Die bevorzugteste durchschnittliche Molekulargewichtszahl ist zwischen etwa 9000 bis etwa 20000. Falls das Molekulargewicht des Präpolymers weniger als etwa 700 betrüge, dann könnte die Vernetzungsdichte unerwünscht hoch sein, die erhalten wird, wenn das Präpolymer mit dem hydrophilen Monomer polymerisiert wird, um das vernetzte Polymer zu bilden. Diese erhöhte Vernetzungsdichte könnte abträglich den Wassergehalt des gequollenen Polymers vermindern, und folglich seine Sauerstoffdurchlässigkeit. Zusätzlich könnte das Polymer eine verminderte Streckung der einem unerwünschten Anstieg seiner Brüchigkeit aufweisen. Hinsichtlich der Molekulargewichte oberhalb von etwa 50000 könnte es schwierig sein, solche Präpolymeren zur Herstellung der erwünschten ophthalmischen Linsen zu verarbeiten, obwohl es möglich ist, Präpolymeren mit diesen höheren Molekulargewichten zu verwenden.
Für den Zweck, diese Erfindung zu definieren, ist ein "Saccharidrest" ein Rest eines Monosaccharids, eines Oligosaccharids oder eines Polysaccharids. Vorzugweise ist der Saccharidrest ein Monosaccharid oder ein Oligosaccharid mit 1 bis 6 einschließlich, bevorzugter 1 bis 5 einschließlich, bevorzugter 1 bis 3 einschließlich Zuckereinheiten. Beispiele einiger der bevorzugten Saccharide, die verwendet werden können, sind in der europäischen Patentanmeldung 394 496, am 31. Oktober 1990 veröffentlicht, hierin durch Bezugnahme enthalten, dargelegt. Die bevorzugtesten Saccharidreste sind von Monosacchariden und Disacchariden abgeleitet. Von diesen sind die bevorzugtesten Glukose und Saccharose.
Polysaccharide können auch zur Herstellung des polyfunkionellen Präpolymers verwendet werden. Zusätzlich können Carboxyl-enthaltende Polysaccharide verwendet werden. Beispiele dieser schließen Alginsäure, Pectin und bestimmte Glukosaminoglycane ein. Auch können Saccharide wie Maltose, Laktose, Methyl-β-D-galactosid oder Methyl-β-Dgalactopyranosid und methylierte Deoxyribose verwendet werden.
Zusätzlich zu dem Saccharidrest haben die bevorzugten polyfunkionellen Präpolymere dieser Erfindung nicht nur ein verhältnismäßig hohes Molekulargewicht im Vergleich mit herkömmlichen vernetzenden Mitteln, sondern enthalten auch eine Vielzahl von Carbamat- oder Carbamidresten. Für den Zweck, diese Erfindung zu definieren, können diese Carbamat- oder Carbamidreste durch die folgende Formel dargestellt werden:
wobei R&sub1; O oder Nil ist.
Die bevorzugten polyfunkionellen Präpolymere sind durch die folgende Formel dargestellt:
[S-(A)n]y
wobei
S der Rest eines fünf oder sechsgliedrigen Saccharidringes ist;
A = - (CH&sub2;)b-O-R&sub2;-(R&sub3;)-(R&sub4;)t-(CONH-R&sub5;)u;
n zwischen 2 und 4 einschließlich liegt;
y zwischen 1 und 4 einschließlich liegt;
b 1 oder 0 ist; vorausgesetzt, daß für wenigstens ein A b gleich 1 ist;
c 0 oder 1 ist;
R&sub2; = -(CH&sub2;CHR&sub6;O)x-;
R&sub6; Wasserstoff oder Methyl ist;
x zwischen 8 und 250 einschließlich liegt;
R&sub3; = -OCONH-R&sub7;-NHOCO-;
R&sub7; ein divalentes Radikal ist;
R&sub4; = -(CH&sub2;(CHR&sub6;)aX)zCH&sub2;(CHR&sub6;)aX, wenn c 1 ist oder alternativ,
R4 = -O-R&sub8;, wenn c 0 ist;
t 0 oder 1 ist;
X = O oder NH;
a zwischen 0 und 3 einschließlich liegt;
z zwischen 10 und 180 einschließlich liegt;
R&sub8; -(CHR&sub6;CH&sub2;O)f(CH&sub2;)e(C(R&sub9;)&sub2;)dC(R&sub9;)&sub3;;
R&sub9; = H oder F ist;
d zwischen 0 und 30 einschließlich liegt;
e zwischen 1 und 69 einschließlich liegt;
f zwischen 0 und 50 einschließlich liegt;
R&sub5; eine freie radikalische reaktive Endgruppe ist; und
u 0 oder 1 ist, vorausgesetzt, daß u nur 0 ist, wenn c und t jeweils gleich 0 sind und weiter vorausgesetzt, daß für wenigstens ein A u 1 ist.
Vorzugsweise ist S der Rest eines Saccharose- oder Glukoseringes; n ist 3 oder 4, vorzugsweise 4; y liegt zwischen 1 und 3 einschließlich, vorzugsweise 1 oder 2; c ist 1; und x liegt zwischen 15 und 125 einschließlich, vorzugsweise zwischen 25 und 60 einschließlich. In der bevorzugten Ausführungsform ist R7 der Rest von IsophoronDiisocyanat (IPDI) oder Toluol- Diisocyanat (TDI); und R&sub5; ist der Rest von Styrolisocyanat, Isocyanatethylmethacrylat oder das Reaktionsprodukt von HEMA mit IPDI oder TDI. In einer bevorzugten Ausführungsform, wenn c gleich 1 ist, ist a 1 oder 2, vorzugsweise 1; und z liegt zwischen 25 und 145 einschließlich, vorzugsweise zwischen 80 und 120 einschließlich. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform, wenn c gleich 0 ist, liegt d zwischen 0 und 16 einschließlich, vorzugsweise 0; e liegt zwischen 15 und 50 einschließlich, vorzugsweise 21 und 33 einschließlich; und f ist 0.
Die bevorzugtesten Präpolymere sind diejenigen, die in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0537877 beschrieben sind. Die bevorzugten Präpolymeren werden durch Umsetzen einer ethoxylierten oder propoxyhierten Glukose oder Saccharose mit einem endverschlossenen freien radikalischen reaktiven Isocyanat hergestellt. Das freie radikalische reaktive Isocyanat wird durch zunächst Umsetzen eines freien radikalischen reaktiven Isocyanates mit PEG oder PPG und dann weiter Umsetzen dieses Zwischenproduktes mit einem Diisocyanat endverschlossen.
Für den Zweck, diese Erfindung zu definieren, bezieht sich "hydrophiles Monomer" auf jedes Monomer oder Mischung von Monomeren, die, wenn polymerisiert, ein hydrophiles Polymer ergibt, das in der Lage ist, ein Hydrogel zu bilden, wenn es mit Wasser in Kontakt gebracht wird. Beispiele hydrophiler Monomeren schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Hydroxyester von Acryl- oder Methacrylsäure, DMA, NVP, Styrolsulfon- oder carboxylsäuren und andere hydrophile Monomere, die im Fachgebiet bekannt sind.
Beispiele von Hydroxyestern von Acryl- oder Methacrylsäure schließen HEMA, Hydroxyethylacrylat, Glycerylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und Hydroxytrimethylenacrylat ein. Der bevorzugte Hydroxyester ist HEMA.
Die bevorzugtesten hydrophilen Monomere sind diejenigen, die aus dem Reaktionsprodukt eines freien radikalischen reaktiven Monoisocyanates mit einem Monoalkoxypolyalkylether abgeleitet sind. Der Polyalkylether ist wünschenswerterweise ein Polyalkylenglycol, wie PEG oder PPG, oder ein Polyalkylenglycol mit Aminoenden. Das freie radikalische reaktive Monoisocyanat kann jedes Monoisocyanat mit einer polymerisierbaren ethylenischen Funktionalität sein. Beispielse solcher Isocyanate schließen Isocyanatethylmethacrylat (IEPM), Styrolisocyanat und das Reaktionsprodukt von HEMA mit entweder IsophoronDiisocyanat (IPDI) oder ToluolDiisocyanat (TDI) ein. Um die Beschreibung dieser Erfindung zu vereinfachen, werden diese bevorzugten hydrophilen Monomere als "einfach endverschlossenes PEG" in Bezug genommen.
Einfach endverschlossenes PEG sind die bevorzugten hydrophilen Monomeren, da solche Monomeren dem vernetzten Polymer hervorragende physikalische Eigenschaften in Verbindung mit dem polyfunktionellen Präpolymer verleihen, das als das vernetzende Mittel wirkt. Besonders bedeutend tragen diese hydrophilen Monomeren zum Erhöhen des Moduls des vernetzten Polymers bei, ohne die Dehnung zu opfern. Die Verwendung dieser Monomeren trägt bemerkenswert zur Herstellung ophthalmischer Linsen bei, die eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeit und verminderte Brüchigkeit aufweisen.
Die bevorzugten einfach endverschlossenen PEG-Monomeren werden durch die folgende Formel dargestellt:
CH&sub3;(CH&sub2;)wO(CH&sub2;CHR&sub1;&sub0;)vCONHR&sub1;&sub1;
wobei
w zwischen 0 und 20 einschließlich liegt;
v zwischen 20 und 135 einschließlich liegt,
R&sub1;&sub0; Wasserstoff oder Methyl ist; und
R&sub1;&sub1; von einem der folgenden dargestellt wird:
Die bevorzugtesten einfach endverschlossenen PEGs werden dargestellt, wenn v zwischen 85 und 110 einschließlich liegt; w zwischen 0 und 3 einschließlich liegt; R&sub1;&sub0; Wasserstoff ist; und R&sub1;&sub1; von der folgenden Formel dargestellt wird:
Der bevorzugteste einfach ungesättigte Polyalkylether ist das Reaktionsprodukt von IEM mit Methoxy PEG, da es relativ einfach zu synthetisieren ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hydrophile Momoner eine Mischung hydrophiler Monomeren. Die bevorzugte Mischung ist eine Mischung aus einfach endverschlossenem PEG mit DMA. Das Gewichtsverhältnis des einfach endverschlossenen PEG zu DMA in der hydrophilen Monomermischung ist wünschenswerterweise zwischen 1,5 : 1 bis etwa 4 : 1, vorzugsweise zwischen etwa 1,5 : 1 bis etwa 2,5 : 1. Zusätzlich kann es wilnschenwert sein, eine geringe Menge HEMA zu der hydrophilen Monomermischung hinzuzufügen.
Die hydrophilen Monomeren werden vorzugsweise mit Comonomeren in einer Reaktionsmischung von Monomeren copolymerisiert, um spezifische Verbesserungen der chemischen und physikalischen Eigenschaften zu verleihen, abhängig von der besonderen gewünschten Anwendung. Zum Beispiel kann der Wassergehalt im Gleichgewicht einer ophthalmischen Linse erhöht werden, wenn MAA als ein Comonomer verwendet wird. In ähnlicher Weise können andere Bestandteile für besondere Anwendungen zugefügt werden, zum Beispiel, um der fertigen Linse UV-absorbierende oder Handhabungs-, Verstärkungs- oder kosmetische Tönungseigenschaften zu verleihen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein fluoriertes Monomer als Coreaktant zu der Reaktionsmischung hinzugegeben. Die bevorzugte Klasse fluorierter Monomeren sind diejenigen, die von einem Reaktionsprodukt eines freien radikalischen reaktiven Monoisocyanates mit einem fluorierten Alkohol abgeleitet sind. Der fluorierte Alkohol ist vorzugsweise ein einwertiger Alkohol, vorzugsweise ein aliphatischer Alkohol. Der bevorzugte einwertige aliphatische Alkohol ist ein C&sub6;&submin;&sub3;&sub0;-Alkohol. Der bevorzugteste fluorierte Alkohol ist Perfluoroktanol. Mit Blick auf das freie radikalische reaktive Monoisocyanat kann dies jedes der zuvor beschriebenen Monoisocyanate sein. Jedoch ist das bevorzugteste unter diesen IEM und so ist daher das bevorzugteste Fluormonomer das Reaktionsprodukt von IEM mit Perfluoroktanol.
Vorteilhafterweise ist die Menge fluorierten Monomers, die zu der reaktiven Monomermischung zugegeben wird, zwischen etwa 2 bis etwa 9 Gewichtsprozent der reaktiven Bestandteile, vorzugsweise zwischen etwa 5 bis etwa 7. Der Einbau des fluorierten Monomers ist besonders für die Herstellung ophthalmischer Linsen gewünscht, da das fluorierte Monomer die Oberflächenenergie der fertigen Linse herabsetzt, um ihre Widerstandskraft gegen die Ablagerung okulärer Tränenbestandteile, wie Lipide und Proteine, zu verbessern. Falls die Menge fluorierten Monomers, die zu der Reaktionsmischung zugegeben wird, geringer als etwa 2% wäre, dann könnte die Verminderung der Oberflächenenergie einer fertigen ophthalmischen Linse nicht realisiert werden. Umgekehrt, wenn die Menge fluorierten Monomers größer als etwa 9% wäre, dann könnten die optischen Eigenschaften einer fertigen Linse vermindert sein und der Wassergehalt könnte auch abfallen.
In einer weiteren bevorzugte Ausführungsform wird ein zweites vernetzendes Mittel zu der Reaktionsmischung zugegeben, um das Modul einer fertigen ophthalmischen Linse, die von dem vernetzten Polymer abgeleitet ist, weiter zu erhöhen. Obwohl dieses vernetzende Mittel jedes mehrfach ungesättigte Monomer, wie EGDMA, sein kann, hat es vorzugsweise eine durchschnittliche Molekularlgewichtszahl zwischen etwa 500 bis etwa 2000, vorzugsweise etwa 750-1500. Das bevorzugte vernetzende Mittel ist von dem Reaktionsprodukt eines aromatischen oder cykloaliphatischen Polyols, z. B. Bisphenol A, mit einem freien radikalischen reaktiven Monoisocyanat, z. B. IEM, abgeleitet. Seine Konzentration in der reaktiven Mischung liegt zwischen etwa 5 bis etwa 25 Gewichtsprozent der reaktiven Verbindungen, vorzugsweise etwa 13 bis etwa 17 Prozent. Eine Konzentration von unterhalb etwa 5 Prozent kann dabei versagen, das Modul der Linse zu erhöhen und eine Konzentration oberhalb von etwa 25 Prozent kann den Wassergehalt negativ beeinflussen.
In einer anderen Ausführungsform kann es wünschenswert sein, fluorierte Analoga der oben beschriebenen hydrophilen Monomeren und Organosilikon-Monomeren zu der Reaktionsmischung hinzuzugeben, um die Eigenschaften weiter zu verstärken. Beispiele für diese Monomeren werden in US-Patent 5,034,461 gegeben, das hier durch Bezugnahme enthalten ist.
Die Reaktionsmischung aus Monomeren enthält auch einen Initiator, üblicherweise von etwa 0,05 bis 1 Prozent eines freien radikalischen Initiators, der thermisch aktiviert wird. Typische Beispiele solcher Initiatoren schließen Lauroylperoxid, Benzoylperoxid, Isopropylpercarbonat, Azobisisobutyronitril und bekannte Redoxsysteme, wie die Ammoniumpersulfat- Natriummetabisulfit-Kombination und dergleichen ein. Bestrahlung durch ultraviolettes Licht, elektronische Strahlen oder eine radioaktive Quelle können auch verwendet werden, um die Polymerisationsreaktion zu starten, wahlweise mit der Zugabe eines Polymerisationsinitiators, z. B. Benzoin und seine Ether, als auch Ladungsübertrager-Initiatoren, wie die im Fachgebiet bekannten Benzophenon/Amin-Systeme.
Die Menge der polyfunktionellen Verbindung, die mit dem hydrophilen Monomer und anderen Coreaktanten, so vorhanden, copolymersiert wird, hängt von vielzähligen Faktoren ab. Diese Menge kann auf einfache Weise empirisch bestimmt werden. Die gewählte Menge wird vom Molekulargewicht der polyfunktionellen Verbindung, ihrem Grad an Funktionalisierung und den erwünschten endgültigen Eigenschaften des vernetzten Polymers abhängen. Wenn die gewählte polyfunktionelle Verbindung ein Präpolymer mit einem Molekulargewicht zwischen 9000 und 20.000 ist und einen Glucose- oder Saccharoserest enthält, dann ist die Konzentration an Präpolymer in der Reaktionsmischung wünschenswerterweise zwischen etwa 0,002 bis etwa 0,02 Mol Präpolymer pro 100 Gramm reaktiver Monomerbestandteile, bevorzugter zwischen etwa 0,003 bis etwa 0,0045 Mol Präpolymer pro 100 Gramm reaktiver Monomerbestandteile.
Die Polymerisation der reaktiven Monomermischung, um das vernetzte Polymer zu bilden, wird geeigneterweise in Gegenwart eines inerten Verdünnungsmittels durchgeführt. Die Auswahl eines geeigneten Verdünnungsmittels ist wichtig, um die reaktiven Bestandteile der Mischung zu solubilisieren, insbesondere diejenigen monomeren Bestandteile, die verhältnismäßig hohe Molekulargewichte haben. Geeignete Verdünnungsmittel für die Polymerisation der reaktiven Monomeren, die hierin beschrieben sind, sind in US Patent 4,889,664 offenbart. Die bevorzugten Verdünnunsmittel sind die Borsäureester zweiwertiger Alkohole. Die bevorzugtesten Borsäureester sind diejenigen Ester von Polyethylenglycolen, insbesondere der Borsäureester von Polyethylenglycol 400. Die bevorzugte Menge des Borsäureesters von Polyethylenglycol ist zwischen etwa 25 bis etwa 65 Gewichtsprozent der reaktiven Bestandteile und die bevorzugteste Menge ist zwischen 35 bis 50 Gewichtsprozent.
Für die Zwecke, diese Erfindung zu beschreiben, ist eine "ophthalmische Linse" jede Linse, die zur Plazierung auf der Hornhaut oder im Auge angepaßt ist. Beispiele solcher Linsen schließen Sklerallinsen, Kontaktlinsen, intraokuläre Linsen und Hornhautbandagenlinsen ein. Die bevorzugteste ophthalmische Linse ist eine Kontaktlinse. Die bevorzugteste Kontaktlinse ist eine weiche Hydrogellinse. Eine Hydrogellinse kann durch Quellen des vernetzten Polymers dieser Erfindung hergestellt werden, das in Form der Linse geformt worden ist, mit einer beträchtlichen Menge an Wasser.
Die bevorzugten Verfahren zum Bilden der erwünschten Linse in Gegenwart eines geeigneten inerten Verdünnungsmittels schließen die gut bekannten Verfahren des Schleudergusses und Gießens, zum Beispiel unter Verwendung von Gußformen, die in US Patent 4,568,348 beschrieben sind, ein.
Wenn die Polymerisationsreaktion zum Herstellen der Linse ausreichend vollständig ist, kann die Linse auf ihren Wassergehalt im Gleichgewicht hydratisiert werden. Vorzugsweise wird der Wassergehalt der Linse im Bereich von etwa 35 bis etwa 85 Gewichtsprozent, bevorzugter zwischen etwa 55 bis etwa 75 Gewichtsprozent betragen. Dieser Bereich wird als ideal für ausgedehnte Trageanwendungen angesehen, bei dem der Patientenkomfort, die Gesundheit der Hornhaut und Handhabungseigenschaften kritische Eigenschaften sind.
Die folgenden Beispiele legen die bevorzugtesten Ausführungsformen dieser Erfindung dar. Diese Beispiele sind nur erläuternd und sollten nicht so ausgelegt werden, daß sie den Umfang dieser Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen dargelegt ist, begrenzen. Vielzählige zusätzliche Ausführungsformen innerhalb des Umfanges und Geistes der beanspruchten Erfindung werden dem Fachmann leicht bei einer genauen Durchsicht dieser Beschreibung ersichtlich werden.

Testverfahren 1

Durchlässigkeit für Sauerstoff (Dk)

Die Durchlässigkeit für Sauerstoff durch die Linse wird als der Dk-Wert, mit 10&supmin;¹¹ multipliziert in Einheiten von cm² mL O&sub2;/s mL mm Hg ausgedrückt. Er wird mit einer polarographisehen Sauerstoffelektrode gemessen, die aus einer Goldkathode mit 4 mm Durchmesser und einer Silber-Silberchlorid-Ringanode besteht.

Testverfahren 2

Zugfestigkeitseigenschaften (Modul, Streckung und Festigkeit)

Die zu testende Linse wird auf die gewünschte Probengröße und -form geschnitten und die Querschnittsfläche gemessen. Die Probe wird dann an der oberen Klemme eines Testgerätes des Typs mit konstanter Geschwindigkeit der Querhauptbewegung, mit einer Wägezelle ausgerüstet, befestigt. Das Querhaupt wird auf die anfängliche Meßlänge gesenkt und die Probe wird an der feststehenden Klemme befestigt. Die Probe wird dann bei einer konstanten Belastungsrate gestreckt und die erhaltene Zug-Belastungskurve wird aufgezeichnet. Die Streckung wird in Prozent ausgedrückt und das Zugmodul und die -festigkeit in kPa (psi = Pfund pro Quadratinch) ausgedrückt.

Testverfahren 3

Gravimetrischer Wassergehalt (Wassergehalt im Gleichgewicht - WGG)

Es werden flache Scheiben hergestellt, die annähernd 5-8 Gramm wiegen. Diese Scheiben werden in physiologischer Kochsalzlösung equilibriert, gewogen und dann dehydriert und gewogen. Der gravimetrische Wassergehalt wird als eine prozentuale Differenz ausgedrückt, nachdem ein konstantes Gewicht verzeichnet wird.

Beispiell 1

(Synthese von Glucam E-20-Polyethylenglycol (PEG) 1000)

Insgesamt 100 g (0,100 Mol) trockenes PEG 1000 wird in einen dreihalsigen 1 L-Kolben, ausgerüstet mit einem mechanischen Rührer und Gaseinlaßschlauch, gefüllt. Das System wird mit trockenem Stickstoff und dann trockenem Sauerstoff gespült. Zu dem PEG 1000 werden 375 g trockenes Acetonitril zugegeben und mischen gelassen, bis das PEG 1000 vollständig aufgelöst ist. Anschließend werden 2 Tropfen Zinnoctoat und 500 ppm MEHQ zugegeben.
Über einen Tropftrichter werden 15,20 g (0,098 Mol) Isocyanatethylmethacrylat hinzugegeben. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 24-28 Stunden fortschreiten gelassen. Der Fortschritt der Reaktion wird durch Verschwinden der NOC-Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ im Infrarotspektrum verfolgt. Wenn der Spitzenwert bei 2270 cm&supmin;¹ vollständig verschwunden ist, wird die obige Reaktionsmischung in einen Tropftrichter überführt. Der Inhalt des Tropftrichters wird langsam zu einer Lösung gegeben, die 200 g trockenes Acetonitril und 17,42 g (0,100 Mol) 2,4-Toluoldiisocyanat enthält. Die Reaktion wird wieder durch Infrarot verfolgt, wobei die Reduktion, die vorn Verschwinden des Hydroxyl-Spitzenwertes bei etwa 3400 cm&supmin;¹ gefolgt wird. Zu der obigen Mischung werden 27,5 g (0,025 Mol) Glucam E-20 hinzugegeben. Nachdem die Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ weggegangen ist, wird das Acetonitril unter vermindertem Druck entfernt und das erhaltene weiße, wachsartige, feste Glucam E-20-PEG 1000 wird verwendet, wie es ist.

Beispiel 2

Eine Mischung wird mit 94,60% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 5,0% des Glucam-E- 20-PEG 1000, in Beispiel 1 hergestellt, und 0,40% Darocur 1173 hergestellt. Die obige Mischung wird für 30 Minuten bei 40ºC unter vermindertem Druck (< 10 mm Hg) gemischt und dann in eine Gußform für Kontaktlinsen überführt. Die gefüllte Gußform wird UV-Licht ausgesetzt (Wellenlänge 300-380 nm, Dosis = 1,2 - 1,6 Joule/cm²) für zwanzig Minuten bei etwa 60ºC. Die Linsengrußformen werden dann getrennt und bei 50ºC für drei bis vier Stunden in destilliertes Wasser gelegt. Nach der anfänglichen Hydratationsdauer werden die Linsen in physiologischer Kochsalzlösung equilibrieren gelassen. Die Linsen werden nun gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 3

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 84,60% HEMA, 15,00% des Glucam E-20-PEG 1000 und 0,40% Darocur 1173 zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird dann analog derjenigen von Beispiel 2 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beisipiel 4

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 74,60% HEMA, 25,00% des Glucam E-20-PEG 1000 und 0,40% Darocur 1173 zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 2 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beisipiel 5

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 64,60% HEMA, 35,00% des Glucam E-20-PEG 1000 und 0,40% Darocur 1173 zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 2 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 gestestet. Tabelle 1 Eigenschaften weicher Hydrogel-Kontaktlinsen
Wie aus Tabelle 1 gesehen werden kann, steigen der Wassergehalt, das Modul und die Durchlässigkeit für Sauerstoff der Linse so, wie das Glucam E-20-PEG 1000-Derivat ansteigen gelassen wird.

Beispiel 6

(Synthese von Glucam P-20-Derivat)

Insgesamt 200 g (0,1515 Mol) trockenes Glucam P-20 wird in einen dreihalsigen 1 L-Kolben, ausgerüstet mit mechanischem Rührer und Gaseinlaßschlauch, gefüllt. Das System wird mit trockenem Stickstoff und darin trockenem Sauerstoff gespült. Zu dem Glucam E-20 werden 600 g trockenes Acetonitril zugegeben und mischen gelassen, bis das Glucam P-20 vollständig gelöst ist. Anschließend werden 2 Tropfen Zinnoctoat und 500 ppm MEHQ hinzugegeben. Über einen Tropftrichter werden 42,91 g (0,277 Mol) Isocyanatethylmethacrylat hinzugegeben. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 24-28 Stunden fortschreiten gelassen. Der Fortschritt der Reaktion wird durch Verschwinden der NCO-Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ im Infrarotspektrum verfolgt. Das Acetonitril wird unter vermindertem Druck entfernt und das viskose Glucam P-20-Derivat wird verwendet, wie es ist.

Beispiel 7

Eine Mischung wird unter Verwendung von 94,60% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 5,0 % des Glucam P-20-Derivates, in Beispiel 6 hergestellt, und 0,40% Darocur 1173 hergestellt. Die obige Mischung wird bei 40ºC für 30 Minuten unter vermindertem Druck (< 10 mm Hg) gemischt und dann in eine Gußform für Kontaktlinsen überführt. Die gefüllte Gußform wird UV-Licht (Wellenlänge 300-380 nm, Dosis = 1,2 - 1,6 Joule/cm²) für zwanzig Minuten bei annähernd 60ºC ausgesetzt. Die Linsengußformen werden dann getrennt und in destilliertes Wasser bei 50ºC für drei bis vier Stunden gelegt. Nach der anfänglichen Hydratationsdauer werden die Linsen in physiologischer Kochsalzlösung equilibrieren gelassen. Die Linsen werden nun gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 8

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 84,60% HEMA, 15,00% des Glucam P-20-Derivates zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 7 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 9

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 74,60% HEMA, 25,00% des Glucam P-20-Derivates zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 7 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 10

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 59, 60% HEMA, 40,00% des Glucam P-20-Derivates zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 7 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet. Tabelle 2 Eigenschaften weicher Hydrogel-Kontaktlinsen
Wie aus Tabelle 2 gesehen werden kann, erniedrigen sich der Wassergehalt und Dk und das Modul erhöht sich, wenn das Glucam P-20-Derivat ansteigen gelassen wird.

Beispiel 11

(Synthese von Glucam E-20-Polyethylenglycol (PEG)4500)

Insgesamt 100 g (0,0220 Mol) trockenes PEG 4500 wird in einen dreihalsigen 1 L-Kolben, mit mechanischem Rührer und Gaseinlaßschlauch ausgerüstet, gegeben. Das System wird mit trockenem Stickstoff und dann trockenem Sauerstoff gespült. Zu dem PEG 4500 werden 375 g trockenes Acetonitril zugegeben und mischen gelassen, bis das PEG 4500 vollständig gelöst ist. Anschließend werden 2 Tropfen Zinnoctoat und 500 ppm MEHQ hinzugegeben. Über einen Tropftrichter werden 3,41 g (0,022 Mol) Isocyanatethylmethacrylat hinzugegeben. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 24-28 Stunden fortschreiten gelassen. Der Fortschritt der Reaktion wird durch Verschwinden der NOC-Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ im Infrarotspektrum verfolgt. Wenn der Spitzenwert bei 2270 cm&supmin;¹ vollständig verschwunden ist, wird die obige Reaktionsmischung in einen Tropftrichter überführt. Der Inhalt des Tropftrichters wird langsam einer Lösung hinzugegeben, die 200 g trockenes Acetonitril und 3,83 g (0,0220 Mol) 2,4-ToluolDiisocyanat enthält. Die Reaktion wird wieder durch Infrarot verfolgt, wobei die Reduktion durch das Verschwinden des Hydroxyl-Spitzenwertes bei etwa 3400 cm&supmin;¹ verfolgt wird. Der obigen Mischung werden 6,0 g (0,006 Mol) Glucam E-20 hinzugegeben. Nachdem die Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ verschwunden ist, wird das Acetonitril unter vermindertem Druck entfernt und der erhaltene weiße wachsartige Glucam E-20-PEG 4500-Feststoff wird verwendet, wie er ist.

Beispiel 12

(Synthese vom inerten Verdünnungsmittel PEG 400-BSE (Borsäureester))

Insgesamt 400 g (1 Mol) Polyethylenglycol 400 (PEG 400) wird in einen 2 L- Rotationsverdampferkolben gefüllt. In den obigen Kolben werden 108,2 g (1,75 Mol) Borsäure hinzugegeben. Der Kolben wird an einen Rotatiosverdampfer angeschlossen und der Druck wird langsam vermindert (< 0,05-1 mm Hg). Nachdem vollständiges Vakuum anliegt, wird die Temperatur des Bades langsam auf 92ºC angehoben. Wasser wird aus der Reaktion gewonnen, wie der Borsäureester gebildet wird. Das klare, viskose, flüssige PEG 400-BSE wird verwendet, wie es ist.

Beispiel 13

Eine Mischung wird mit 58,56% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 1,20% des Glucam E- 20-PEG 4500, hergestellt in Beispiel 11 0,24% Darocur 1173 und 40% des inerten Verdünnungsmittels PEG 400-BSE, in Beispiel 12 hergestellt, hergestellt. Die obige Mischung wird bei 40ºC für dreißig Minuten unter vermindertem Druck gemischt (< 10 mm Hg), dann in eine Gußform für Kontaktlinsen überführt. Die gefüllte Gußform wird für zwanzig Minuten UV-Licht (Wellenlänge = 300 - 380 nm, Dosis = 1,2 - 1,6 Joule/cm²) bei etwa 60ºC ausgesetzt. Die Linsengußformen werden dann getrennt und in destilliertes Wasser bei 50ºC für drei bis vier Stunden gelegt. Nach der anfänglichen Hydratationsdauer werden die Linsen in physiologischer Kochsalzlösung equilibrieren gelassen. Die Linsen werden nun gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 14

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 55,56% HEMA, 4,20% des Glucam E-20-PEG 4500, in Beispiel 11 hergestellt, 0,24% Darocur 1173 und 40% des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 13 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 15

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 55,56% HEMA, 6,60% des Glucam E-20-PEG 4500, das in Beispiel 11 hergestellt wurde, 0,24% Darocur 1173 und 40 % des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 13 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 16

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 45,36% HEMA, 14,40% des Glucam E-20-PEG 4500, das in Beispiel 11 hergestellt wurde, 0,24% Darocur 1173 und 40 % des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 13 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 17

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 36,36% HEMA, 23,40% des Glucam E-20-PEG 4500, das in Beispiel 11 hergestellt wurde, 0,24% Darocur 1173 und 40% des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 13 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 18

Kontaktlinsen werden aus einer Mischung hergestellt, die aus 29,76% HEMA, 23,40% des Glucam E-20-PEG 4500, das in Beispiel 11 hergestellt wurde, 0,24% Darocur 1173 und 40 % des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, zusammengesetzt ist. Diese Mischung wird analog derjenigen von Beispiel 13 behandelt und gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet. Tabelle 3 Eigenschaften weicher Hydrogel-Kontaktlinsen
Wie in Tabelle 3 gesehen werden kann, steigen der WGG, das Modul und Dk so, wie das Glucam E-20-PEG 4500-Derivat ansteigen gelassen wird.

Beispiel 19

(Synthese von zweiseitig verschlossenem Bisphenol A (BPA) 890)

Insgesamt 200 g (0,345 Mol) trockenes Photonol 7025 wird in einen dreihalsigen 1 L-Kolben, mit mechanischem Rührer und Gaseinlaßschlauch ausgerüstet, gegeben. Das System wird mit trockenem Stickstoff und dann trockenem Sauerstoff gespült. Zu dem BPA werden 375 g trockenes Acetonitril hinzugegeben und mischen gelassen, bis das BPA vollständig gelöst ist. Anschließend werden 2 Tropfen Zinnoctoat und 500 ppm MEHQ hinzugegeben. Über einen Tropftrichter werden 107,1 g (0,690 Mol) Isocyanatethylmethacrylat hinzugegeben. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 24-28 Stunden fortschreiten gelassen. Der Fortschritt der Reaktion wird durch das Verschwinden der NCO-Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ im Infrarotsprektrum verfolgt. Das Acetonitril wird unter vermindertem Druck entfernt und das erhaltene, viskose, flüssige, beidseitig verschlossene BPA 890 wird verwendet, wie es ist.

Beispiel 20

(Synthese von Fluormonomer (FM))

Insgesamt 200 g (0,050 Mol) trockenes 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Pentadecafluor-1-octanol wird in einen dreihalsigen 1 L-Kolben, mit mechanischer Rührung und Gaseinlaßschlauch ausgerüstet, gefüllt. Das System wird mit trockenem Stickstoff und dann trockenem Sauerstoff gespült. Zu diesem Fluoralkohol werden 375 g trockenes Acetonitril hinzugegeben und für fünfzehn Minuten mischen gelassen. Anschließend werden zwei Tropfen Zinnoctoat zu der Mischung aus Acetonitril/2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Pentadecafluor-1-octanol hinzugegeben. Über einen Tropftrichter werden 15,52 g (0,100 Mol) Isocyanatethylmethacrylat hinzugegeben. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 24-28 Stunden fortschreiten gelassen. Der Fortschritt der Reaktion wird durch Verschwinden der NCO-Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ im Infrarotspektrum verfolgt. Das Acetonitril wird unter vermindertem Druck entfernt und das erhaltene weiße wachsartige Fluormonomer wird verwendet, wie es ist.

Beispiel 21

(Synthese von einfach verschlossenem Monomethoxypolyethylenglycol (mPEG) 2000)

Insgesamt 200 g (0,10 Mol) trockenes mPEG 2000 wird in einen dreihalsigen 1 L-Kolben, mit mechanischem Rührer und Gaseinlaßschlauch ausgerüstet, gefüllt. Das System wird mit trockenem Stickstoff und dann trockenem Sauerstoff gespült. Zu diesem mPEG 2000 wird 600 g trockenes Acetonitril hinzugegeben und mischen gelassen, bis sich das mPEG 2000 vollständig gelöst hat. Anschließend werden zwei Tropfen Zinnoctoat und 500 ppm MEHQ hinzugegeben. Über einen Tropftrichter werden 15,51 g (0,10 Mol) Isocyanatethylmethacrylat hinzugegeben. Die Reaktion wird bei Raumtemperatur für 24-48 Stunden fortschreiten gelassen. Der Fortschritt der Reaktion wird durch das Verschwinden der NCO-Absorption bei 2270 cm&supmin;¹ im Infrarotspektrum verfolgt. Das Acetonitril wird unter vermindertem Druck entfernt und das weiße, wachsartige, einfach verschlossene mPEG 2000 wird verwendet, wie es ist.

Beispiel 22

Eine Mischung wird mit 9,36% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 21,0% des Glucam E 20-PEG 4500, das in Beispiel 11 hergestellt wurde, 15% des mPEG 2000, das in Beispiel 21 hergestellt wurde, 10,2% des BPA 890, das in Beispiel 19 hergestellt wurde, und 4,20% des Fluormonomers, das in Beispiel 20 herstellt wurde, 0,24% Darocur 1173 und 40% des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, hergestellt. Die obige Mischung wird bei 40ºC für dreißig Minuten unter vermindertem Druck gehalten (< 10 mm Hg) und dann in eine Gußform für Kontaktlinsen überführt. Die gefüllte Gußform wird UV-Licht (Wellenlänge = 300-380 nm, Dosis = 1,2-1,6 Joule/cm²) für zwanzig Minuten bei etwa 60ºC ausgesetzt. Die Linsengußformen werden dann getrennt und in destilliertes Wasser bei 50ºC für drei bis vier Stunden gelegt. Nach der anfänglichen Hydratationsdauer werden die Linsen in physiologischer Kochsalzlösung equilibrieren gelassen. Die Linsen werden nun gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet.

Beispiel 23

Eine Mischung wird mit 3,36% Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 21,0% des Glucam E- 20-PEG 4500, das in Beispiel 11 hergestellt wurde, 21,0% des mPEG 2000, das in Beispiel 21 hergestellt wurde, 10,2% des BPA 890, das in Beispiel 19 hergestellt wurde, und 4,20% des Fluormonomers, das in Beispiel 20 herstellt wurde, 0,24% Darocur 1173 und 40% des inerten Verdünnungsmittels, das in Beispiel 12 hergestellt wurde, hergestellt. Die obige Mischung wird bei 40ºC für dreißig Minuten unter vermindertem Druck (< 10 mm Hg) gehalten und dann in eine Gußform für Kontaktlinsen überführt. Die gefüllte Gußform wird UV-Licht (Wellenlänge = 300-380 nm, Dosis = 1,2-1,6 Joule/cm²) für zwanzig Minuten bei etwa 60ºC ausgesetzt. Die Linsengußformen werden dann getrennt und in destilliertes Wasser bei 50ºC für drei bis vier Stunden gelegt. Nach der anfänglichen Hydratationsdauer werden die Linsen in physiologischer Kochsalzlösung equilibrieren gelassen. Die Linsen werden nun gemäß den Testverfahren 1, 2 bzw. 3 getestet. Tabelle 4 Eigenschaften weicher Hydrogel-Kontaktlinsen
Wie aus Tabelle 4 gesehen werden kann, werden verschiedene Zusammenstellungen der Monomeren und Vernetzungsmittel, die innerhalb offenbart sind, Materialien für Kontaktlinsen mit einer überlegenen Durchlässigkeit für Sauerstoff und mechanischen Eigenschaften ergeben.

Claims

1. Vernetztes Polymer, das das Reaktionsprodukt aus einem hydrophilen Monomer und einer vernetzenden Menge einer polyfunktionalen Verbindung umfaßt, die die folgende Formel aufweist: [S-(A)n]y, wobei

S der Rest eines fünf oder sechsgliedrigen Saccharidringes ist;

A = -(CH&sub2;)b-O-R&sub2;-(R&sub3;)C-(R&sub4;)t-(CONH-R&sub5;)u;

n zwischen 2 und 4 einschließlich liegt;

y zwischen 1 und 4 einschließlich liegt;

b 0 oder 1 ist; vorausgesetzt, daß für wenigstens ein A ein b 1 ist;

c 0 oder 1 ist;

R&sub2; = -(CH&sub2;CHR&sub6;O)x-;

R&sub6; Wasserstoff oder Methyl ist;

x zwischen 8 und 250 einschließlich liegt;

R&sub3; = -OCONH-R&sub7;-NHOCO-;

R&sub7; ein divalentes Radikal ist;

R&sub4; = (CH&sub2;(CHR&sub6;)aX)zCH&sub2;(CHR&sub6;)aX wenn c 1 ist, oder alternativ,

R&sub4; = -O-R&sub8; wenn c 0 ist;

t 0 oder 1 ist;

X = O oder NH;

a zwischen 0 und 3 einschließlich liegt;

z zwischen 10 und 180 einschließlich liegt;

R&sub8; = -(CHR&sub6;CH&sub2;O)f(CH&sub2;)e(C(R&sub9;)&sub2;)dC(R&sub9;)&sub3;;

R&sub9; = H oder F ist;

d zwischen 0 und 30 einschließlich liegt;

e zwischen 1 und 69 einschließlich liegt;

f zwischen 0 und 50 einschließlich liegt;

R&sub5; eine freie radikalische reaktive Endgruppe ist; und

u 0 oder 1 ist, vorausgesetzt, daß u nur 0 ist, wenn c und t je gleich 0 sind und weiter vorausgesetzt, daß für wenigstens ein A das u 1 ist.

2. Polymer nach Anspruch 1, bei dem die polyfunktionelle Verbindung ein Präpolymer mit einer durchschnittlichen Molekulargewichtszahl zwischen etwa 700 bis etwa 50.000 ist.

3. Polymer nach Anspruch 2, bei dem das Präpolymer eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl zwischen etwa 9000 bis etwa 20.000 hat.

4. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Präpolymer einen Monosaccharid- oder Oligosaccharidrest mit 1 bis 6 Zuckereinheiten enthält.

5. Polymer nach Anspruch 4, bei dem das Monosaccharid oder Oligosaccharid zwischen 1 bis 5 Zuckereinheiten hat.

6. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Präpolymer eine Vielzahl von Carbamatresten oder Carbamidresten aufweist.

7. Polymer nach Anspruch 1, bei dem S der Rest eines Saccharid-oder Glukoseringes ist; n 3 oder 4 ist; y zwischen 1 und 3 einschließlich liegt; c 1 ist; und x zwischen 15 und 125 einschließlich liegt.

8. Polymer nach Anspruch 7, bei dem n 4 ist; y 1 oder 2 ist; und x zwischen 25 und 60 einschließlich liegt.

9. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das hydrophile Monomer einfach endverschlossenes PEG, ein Hydroxyester oder Acryl- oder Methacrylsäure, DMA, NVP, Styrolsulfon- oder carboxylsäure oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser hydrophilen Monomere ist.

10. Polymer nach Anspruch 9, bei dem das hydrophile Monomer eine Mischung des einfach endverschlossenen PEG und DMA ist.

11. Polymer nach Anspruch 10, bei dem das Gewichtsverhältnis des einfach endverschlossenen PEGs zu DMA zwischen etwa 1,5 : 1 bis etwa 4 : 1 liegt.

12. Polymer nach Anspruch 11, bei dem das Gewichtsverhältnis des einfach endverschlossenen PEGs zu DMA zwischen etwa 1,5 : 1 bis etwa 2,5 : 1 liegt.

13. Polymer nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das einfach endverschlossene PEG durch die folgende Formel dargestellt wird:

CH&sub3;(CH&sub2;)wO(CH&sub2;CHR&sub1;&sub0;)vCONHR&sub1;&sub1;,

wobei

w zwischen 0 und 20 einschließlich liegt;

v zwischen 20 und 135 einschließlich liegt;

R&sub1;&sub0; ein Wasserstoff oder Methyl ist; und

R&sub1;&sub1; von einem der folgenden dargestellt wird:

14. Polymer nach Anspruch 13, bei dem v zwischen 85 und 110 einschließlich liegt; w zwischen 0 und 3 einschließlich liegt; R&sub1;&sub0; Wasserstoff ist; und R&sub1;&sub1; von der folgenden Formel dargestellt wird:

15. Polymer nach Anspruch 9, bei dem der Hydroxyester HEMA, Hydroxyethylacrylat, Glycerinmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat oder Hydroxytrimethylenacrylat ist.

16. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, das weiterhin das Reaktionsprodukt eines fluorierten Monomers umfaßt.

17. Polymer nach Anspruch 16, bei dem das fluorierte Monomer von dem Reaktionsprodukt eines freien radikalisch reaktiven Monoisocyanates und eines fluorierten Alkoholes abgeleitet ist.

18. Polymer nach Anspruch 17, bei dem die Menge des fluorierten Monomers in der reaktiven Monomermischung, aus der das Polymer abgeleitet ist, zwischen etwa 2 bis etwa 9% des Gewichtes der reaktiven Bestandteile ausmacht, die polymerisieren, um das Polymer zu bilden.

19. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, das weiterhin das Reaktionsprodukt eines zweiten vernetzenden Mittels umfaßt.

20. Polymer nach Anspruch 19, bei dem das zweite vernetzende Mittel von dem Reaktionsprodukt eines aromatischen oder cykloaliphatischen Polyols mit einem freien radikalischen reaktiven Monoisocyanat abgeleitet ist.

21. Polymer nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, bei dem die Menge des zweiten vernetzenden Mittels in der reaktiven Monomermischung, von der das Polymer abgeleitet ist, zwischen etwa 5 bis etwa 25% des Gewichtes der reaktiven Bestandteile ausmacht, die polymerisieren, um das Polymer zu bilden.

22. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem die vernetzende Menge des polyfunktionellen Präpolymers in der reaktiven Monomermischung, von der das Polymer abgeleitet ist, zwischen etwa 0,002 bis etwa 0,020 Mol Präpolymer pro 100 Gramm reaktiver Monomerbestandteile ausmacht, die polymerisieren, um das Polymer zu bilden.

23. Polymer nach Anspruch 22, bei dem die vernetzende Menge des polyfunktionellen Präpolymers in der reaktiven Monomermischung, von der das Polymer abgeleitet ist, zwischen etwa 0,003 bis etwa 0,045 Mol Präpolymer pro 100 Gramm reaktiver Monomerbestandteile ausmacht, die polymersieren, um das Polymer zu bilden.

24. Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei dem das Polymer in Gegenwart eines inerten Verdünnungsmittels hergestellt wird.

25. Polymer nach Anspruch 24, bei dem das inerte Verdünnungsmittel ein Borsäureester eines zweiwertigen Alkohols ist.

26. Ophthalmische Linse, die das vernetzte Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 25 umfaßt.

27. Linse nach Anspruch 26, wobei die Linse eine Kontaktlinse, intraokuläre Linse oder Hornhautbandagenlinse ist.

28. Linse nach Anspruch 27, wobei die Linse eine Kontaktlinse ist.

29. Linse nach Anspruch 28, wobei die Linse hydratisiert ist, um eine weiche Hydrogel- Kontaktlinse zu bilden.

30. Linse nach einem der Ansprüche 26 bis 29, bei der der Wassergehalt der Linse zwischen etwa 35 bis etwa 85 Gewichtsprozent ausmacht.

31. Linse nach Anspruch 30, bei der der Wassergehalt der Linse zwischen etwa 55 bis etwa 75 Gewichtsprozent ausmacht.