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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktlinse aus einem
Polymer auf der Basis von 2,3-Dihydroxypropylmethacrylat
(GMA) mit hohem Wassergehalt und hohem Wassergleichgewicht. Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf Verfahren zur Herstellung
und Verwendung solcher Kontaktlinsen. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich weiter auf Polymere und Hydrogele aus GMA und auf Verfahren
zur Herstellung und Verwendung solcher Polymere.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Die
Literatur lehrt, dass Linsen mit hohem Wassergehalt beim Tragen
Dimensionsveränderungen
unterliegen, da sie dazu neigen, einen höheren Prozentanteil Wasser
zu verlieren (dehydratisieren) als Linsen mit niedrigerem Wassergehalt.
Ferner ist die Fähigkeit,
abgegebenes Wasser wieder aufzunehmen (rehydratisieren) wichtig
für die
Formbeständigkeit
einer Kontaktlinse. Wenn ein Linsenmaterial Wasser schneller aufnimmt,
kehrt die Linse bei jedem Lidschlag näher zum wassergesättigten
Zustand zurück,
wenn sie in Tränenflüssigkeit
eingetaucht wird. Wenn eine Linse auszutrocknen beginnt, ist eine
schnelle Rehydratisierung daher eine äusserst vorteilhafte Eigenschaft
zur Aufrechterhaltung der Sättigung
und einer maximalen Stabilität.
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Leider
wurde bei der Entwicklung herkömmlicher
Kontaktlinsen der Einfluss der Rehydratisierungsgeschwindigkeit
auf Linsen nicht berücksichtigt
oder es wurden Linsen aus Materialien hergestellt, deren Rehydratisierungsgeschwindigkeit
nicht optimal ist.
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Im
US-Patent Nr. 5 532 289, welches hiermit als Ganzes durch Bezug
eingefügt
wird, ist eine Familie von Copolymeren beschrieben, die sich zur
Herstellung von Kontaktlinsen eignen. Diese Copolymere sind besser
in der Lage, beim Tragen im wassergesättigten Zustand zu bleiben.
In diesem Patent wird von den Erfindern der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktlinsen mit verbesserter
Formbeständigkeit
auf der Basis von Copolymeren aus 2,3-Dihydroxypropylmethacrylat (GMA) und
2-Hydroxyethylmethacrylat
(HEMA) beschrieben. Die Polymere enthalten zwischen 20 und 90 Molprozent
GMA und weisen einen Wassergehalt von ca. 40 bis ca. 70 Gewichtsprozent
auf. Die Formbeständigkeit
dieser Linsen beruht auf der ausgeprägten Fähigkeit dieser Hydrogele zur
Bindung von Wasser.
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Im
Patent '289 wird
gezeigt, dass Linsen aus dieser Materialfamilie unter In-vitro-Bedingungen
langsamer dehydratisieren und schneller rehydratisieren als alle
anderen Materialien für
weiche Linsen. Die für
die Dehydratisierung einer Linse auf 10% ihres Wassergewichts und
die zur Rehydratisierung bis zur Sättigung erforderlichen Zeiten
wurden in einem als "Wassergleichgewicht" bezeichneten Faktor
kombiniert. Dieser Wert für
das "Wassergleichgewicht" kann dazu dienen, handelsübliche Linsenmaterialien
unabhängig
von deren Wassergehalt zu vergleichen, sowie als Richtlinie für den Praktiker
bei der Auswahl eines geeigneten Linsenmaterials für einen
Patienten. Auch wird in diesem Patent betont, dass die Fähigkeit
zur Erhaltung des gesättigten
oder annähernd
gesättigten
Zustands für
die Formbeständigkeit
einer weichen Kontaktlinse ausschlaggebend ist.
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Klinische
Studien von Businger in Contact Lens Spectrum, August 1995, S. 19–25 und
in Die Kontaktlinsen 7–8,
4 (1997) stützen
die Laborergebnisse bezüglich
Wasserrückhaltevermögen und
Linsenstabilität.
In diesen Studien wird berichtet, dass Linsen aus Hioxifilcon A
(p-GMA/HEMA, 59%
Wassergehalt) vom grössten Teil
der Testpersonen wegen des Komforts und der Sehschärfe bevorzugt
wurden. Diese Linsen zeigten in Tragzyklen von 14 Stunden während 30
Tagen eine höhere
Formbeständigkeit
und Sehschärfe
sowohl bei niedrigem als auch bei hohem Kontrast als andere herkömmliche
Kontaktlinsen unabhängig
vom Wassergehalt.
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Aus
der Literatur geht hervor, dass der Wassergehalt von GMA/HEMA-Copolymeren
ausgehend von anfänglich
38% p-HEMA mit zunehmenden GMA-Anteil ansteigt. Siehe Yasuda et
al., Journal of Polymer Science: Teil A1, 4, 2913–27 (1966)
und Macret et al., Polymer, 23 (5) 748–753 (1982), worin Hydrogele
auf HEMA- und GMA-Basis beschrieben sind.
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Refojo,
Journal of Applied Polymer Science, 9, 3161–70 (1965), beschreibt Hydrogele
mit hohem Wassergehalt aus GMA. Die Polymere werden durch Masse-Polymerisation
oder durch Polymerisation in Wasserlösung hergestellt. Auch Hydrogele mit
hohem Wassergehalt aus Copolymeren aus GMA und Glycidylmethacrylat
werden beschrieben.
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Wichterle
et al. beschreiben im Patent
GB
2 196 973 A die Verwendung von hydrophilen Lösungsmitteln
wie Glycerol, Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid in 2-HEMA-Mischungen
vorwiegend für
das Zentrifugalgiessen von Kontaktlinsen.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Bezeichnenderweise
fehlen in der Literatur Beispiele für p-GMA-Homopolymer und -Copolymere mit einem
GMA-Gehalt von über
80 Molprozent zur Verwendung in Kontaktlinsenanwendungen. Während in
einigen der oben erwähnten
Schriften Hydrogele auf der Basis von GMA-Polymeren behandelt werden, wird die Herstellung
von Kontaktlinsen aus Polymer mit hohem GMA-Gehalt in der Literatur
nicht vorgeschlagen, und bestimmt wird in keiner der Schriften angedeutet,
dass Kontaktlinsen bestehend aus Polymeren mit mindestens 80 Molprozent
GMA die von den Erfindern entdeckten besonderen und unerwarteten
Eigenschaften einschliesslich langsamer Dehydratisierung und schneller
Rehydratisierung, d.h. ein hohes Wassergleichgewicht aufweisen könnten.
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Da
Polymere, welche 2,3-Dihydroxypropylmethacrylat (GMA) enthalten,
ein verbessertes Wasserrückhaltevermögen aufweisen
(siehe Pescossolido et al., Contactologia, 15D, 64–7 (1993)
und Benz et al., Contact Lens Spectrum, Juli 1997, S. 40–46), nahmen
die Erfinder der vorliegenden Erfindung an, dass ein mehrheitlich
aus GMA bestehendes Polymer eine Kontaktlinse mit ausserordentlicher
Formbeständigkeit
und ausserordentlichem Wasserrückhaltevermögen ergeben
sollte. Insgesamt würde
die Linse bezüglich
Stabilität
und Wasserrückhaltevermögen jedes
auf dem Markt erhältliche
Linsenmaterial übertreffen.
Bis heute wurden jedoch weder Kontaktlinsen aus Polymeren mit mindestens
80 Molprozent GMA noch ein Verfahren zur Herstellung solcher Linsen
vorgeschlagen.
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Demgemäss besteht
ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, Kontaktlinsen aus einem
vorwiegend aus GMA bestehenden Material anzugeben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Verfahren zur Herstellung
und Verwendung solcher Kontaktlinsen anzugeben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Polymere mit verbesserten
Bearbeitungseigenschaften zur Verwendung für eine sphärische Kontaktlinse, eine torische
Kontaktlinse, eine multifokale Kontaktlinse und eine Verbandlinse
anzugeben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine sphärische Kontaktlinse,
eine torische Kontaktlinse, eine multifokale Kontaktlinse und eine
Verbandlinse mit besserer Formbeständigkeit anzugeben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine sphärische Kontaktlinse,
eine torische Kontaktlinse, eine multifokale Kontaktlinse und eine
Verbandlinse mit besserem Wasserrückhaltevermögen und Wassergleichgewicht
anzugeben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine sphärische Kontaktlinse,
eine torische Kontaktlinse, eine multifokale Kontaktlinse und eine
Verbandlinse für
ganztägiges
und permanentes Tragen anzugeben.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht auch darin, Rohlinge für Kontaktlinsen
sowie fertige und unfertige Kontaktlinsen mit verbesserten Eigenschaften
wie hohem Wassergehalt und Wassergleichgewicht anzugeben.
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Eine
Kontaktlinse, ein Hydrogel und ein Verfahren zur Herstellung von
Rohlingen für
eine Kontaktlinse, welche die jeweiligen Aufgaben erfüllen, sind
in den unabhängigen
Ansprüchen
angegeben. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Insbesondere
beinhaltet die vorliegende Erfindung in Übereinstimmung mit diesen und
anderen Zielsetzungen eine Kontaktlinse bestehend aus einem Copolymer
aus mehr als 80 Molprozent, im allgemeinen mehr als 90 Molprozent
2,3-Dihydroxypropylmethacrylat
und bis zu 20 Molprozent, im allgemeinen von 0,05 bis 10 Molprozent
eines reaktiven Pyrrolidons wie N-Alkenylpyrrolidon oder N-Vinylpyrrolidon,
oder Alkoxyalkylmethacrylat der Formel R1-O-R2-MA, worin R1 und
R2 unabhängig
voneinander Alkylgruppen aus 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind und
MA Methacrylat ist.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet ebenfalls ein Hydrogel mit mehr
als 90 Molprozent Einheiten aus 2,3-Dihydroxypropylmethacrylat und bis zu
10 Molprozent N-Vinylpyrrolidon
oder Alkoxyalkylmethacrylat der Formel R1-O-R2-MA,
worin R1 und R2 unabhängig voneinander
Alkylgruppen aus 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind und MA Methacrylat
ist, wobei das Polymer einen Wassergehalt von mindestens 60 Gewichtsprozent
des Polymers aufweist.
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Es
wird auch eine Kontaktlinse bestehend aus einem Homopolymer aus
2,3-Dihydroxypropylmethacrylat angegeben, wobei das Polymer einen
Wassergehalt von mindestens 60% und ein Wassergleichgewicht von über ca.
8 bezogen auf dasjenige von p-HEMA aufweist.
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In
der vorliegenden Erfindung wird weiter ein Verfahren zur Herstellung
eines Polymers mit mehr als 90 Molprozent Einheiten aus 2,3-Dihydroxypropylmethacrylat
angegeben, das die Polymerisation von 2,3-Dihydroxypropylmethacrylat
in Anwesenheit eines polaren aprotischen Verdünnungsmittels beinhaltet.
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Es
wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse
angegeben, welches die Polymerisation von GMA und eines Comonomers
in Anwesenheit eines polaren aprotischen Verdünnungsmittels zur Bildung eines
Copolymers und das Formen einer Kontaktlinse aus dem Copolymer beinhaltet.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen
aus der nachfolgenden näheren
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
hervor.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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1 zeigt
die Viskositätsänderung
für Mischungen
aus 2-HEMA mit GMA
und NVP.
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2 zeigt
die Viskosität
von GMA in unterschiedlichen Verdünnungsmitteln.
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3 zeigt
die Viskosität
von GMA in unterschiedlichen Verdünnungsmitteln.
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Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet eine Familie nichtionischer Materialien
mit hohem Wassergehalt, welche eine hervorragende Formbeständigkeit,
ein hohes Wassergleichgewicht und verbesserte Dreheigenschaften
(Bearbeitbarkeit) aufweisen und zur Herstellung von Kontaktlinsen
geeignet sind. Das Material ist ein Homopolymer oder Copolymer (bestehend
aus 2 oder mehreren Monomertypen) mit mehr als 80 Molprozent, vorzugsweise
mehr als 90 Molprozent GMA. Das Homopolymer enthält ca. 100 Molprozent des GMA.
Als Comonomere, die mit dem GMA polymerisiert werden können, sind
jegliche Comonomere geeignet, die mit GMA polymerisierbar sind.
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Die
erfindungsgemässen
Homopolymere und Copolymere weisen im allgemeinen einen Wassergehalt von
mindestens ca. 60 Prozent, beispielsweise mehr als ca. 65 Gewichtsprozent
oder mehr als ca. 70 Gewichtsprozent auf. Zudem weisen sie ein Wassergleichgewicht
von über
ca. 8 auf, im allgemeinen über
9 und sogar über
10 bezogen auf dasjenige von p-HEMA. Das Wassergleichgewicht ist
im US-Patent Nr. 5 532 289 und in der Anmeldung 08/674 275, angemeldet
am 1. Juli 1996 beschrieben, welche hiermit beide in ihrer Gesamtheit
zitiert werden.
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Aus
den erfindungsgemässen
Polymeren können
Hydrogele, Kontaktlinsenrohlinge, halbfertige Kontaktlinsen oder
fertige Kontaktlinsen hergestellt werden. Dabei kann es sich um
Kontaktlinsen beliebiger Art handeln, einschliesslich sphärische,
torische, multifokale und Verbandkontaktlinsen.
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Die
Erfinder haben entdeckt, dass Alkoxyalkylmethacrylate der Formel
R1-O-R2-MA, worin
R1 und R2 unabhängig voneinander
Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind und MA Methacrylat
ist, und reaktive Pyrrolidone wie N-Vinylpyrrolidon besonders geeignete
Comonomere sind.
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Die
Polymere aus GMA können
mit Polymerisationstechniken hergestellt werden, die dem Fachmann wohlbekannt
sind. Beliebige Vernetzungsmittel oder Initiatoren können in
wirksamen Mengen eingesetzt werden. Zu den geeigneten Vernetzungsmitteln
gehört
Ethylenglycoldimethacrylat. Vernetzungsmittel werden gewöhnlich in
Mengen unter 5 Gewichtsprozent eingesetzt, im allgemeinen unter
2 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Polymers. Als Initiatoren
sind die Azoinitiatoren geeignet, wie sie in den Beispielen verwendet werden.
Die Polymerisation erfolgt bei einer beliebigen Temperatur, jedoch
vorzugsweise oberhalb der Raumtemperatur, beispielsweise bei über 30°C oder über ca.
40°C.
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Da
konzentrierte GMA-Lösungen
sehr zähflüssig sind,
haben die Erfinder auch ein Verfahren zur Herstellung von Polymeren
mit einem hohen GMA-Gehalt entwickelt. Wie beim Glycerin ist die
hohe Viskosität
von GMA teilweise darauf zurück
zu führen,
dass die benachbarten -OH-Gruppen ein dichtes Netzwerk (aus Wasserstoffbindungen)
bilden und die Polymerisation bedeutend beeinflussen, da die Molekularbewegung
erheblich eingeschränkt
ist.
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Die
Auswirkung von GMA auf die Viskosität ist in 1 ersichtlich. 1 zeigt
die abweichende Auswirkung auf die Viskosität von 2-HEMA, wenn dieses mit
Monomeren wie GMA und NVP gemischt wird. Die Zugabe von GMA steigert
die Viskosität
der HEMA-Mischung, während
NVP die gegenteilige Wirkung zeigt. NVP vermindert die Viskosität von HEMA-Mischungen unter
anderem deswegen, weil es keine Hydroxylgruppen enthält (d.h.
aprotisch ist) und das innere Netzwerk aus Wasserstoffbindungen
aufbricht, da der Lactamstickstoff eine schwächere Wasserstoffbindung aufweist.
Wenn GMA in Anwesenheit von NVP polymerisiert wird, werden durch
die Unterbrechung des intermolekularen Netzwerks aus Wasserstoffbindungen
des GMA die Viskosität
vermindert und die Polymerisationsbedingungen und die Konsistenz
verbessert. Während der
Anfangsphase der Polymerisation mit GMA wirkt das NVP-Comonomer
als reaktives Verdünnungsmittel, welches
die Mobilität
des dihydroxyhaltigen Comonomers verbessert und einen höheren Polymerisationsgrad vor
dem Gelieren gestattet.
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Somit
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung
von GMA-Polymeren durch Polymerisation in Anwesenheit eines reaktiven
polaren aprotischen Verdünnungsmittels
wie N-Vinylpyrrolidon und/oder eines nichtreaktiven polaren aprotischen
Verdünnungsmittels.
Protische Verdünnungsmittel können zusammen
mit den aprotischen Verdünnungsmitteln
verwendet werden. Im allgemeinen sollten mindestens 50 Gewichtsprozent
aller Verdünnungsmittel
aus einem aprotischen polaren Verdünnungsmittel bestehen, welches
reaktiv oder nichtreaktiv ist.
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Wie
oben besprochen, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf GMA-Homopolymere
und -Copolymere für
Kontaktlinsen. Die Homopolymere und Copolymere werden nachstehend
besprochen.
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GMA-Homopolymer:
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Zur
Herstellung eines GMA-Homopolymers wird das GMA mit einem oder mehreren
nichtreaktiven polaren aprotischen Verdünnungsmitteln oder einem Gemisch
aus solchen Verdünnungsmitteln
und einem protischen Verdünnungsmittel
kombiniert und polymerisiert. Nichtreaktive Verdünnungsmittel sind solche, die
mit dem GMA nicht copolymerisieren und damit gewährleisten, dass ein Homopolymer
aus GMA gebildet wird. Das oder die nichtreaktiven polaren Verdünnungsmittel
unterbricht bzw. unterbrechen das intra-intermolekulare Netzwerk
aus Wasserstoffbindungen des GMA-Monomers und vermindert bzw. setzen
die Viskosität
des Gemischs herab, wodurch die Mobilität der Reaktionspartner erhöht wird
und eine wunschgemässere
und zufälligere
Polymerisation ermöglicht
wird. Die Wahl des Verdünnungsmittels
ist wichtig, da dieses inert sein, den Polymerisationsprozess verbessern
und während
der Hydratisierung wirksam entfernt werden sollte.
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Zwei
grundlegende, in Polymerisationen verwendbare Arten von Verdünnungsmitteln
sind protische und aprotische Verdünnungsmittel. In den erfindungsgemässen Verfahren
wird ein aprotisches Verdünnungsmittel
verwendet. Polare aprotische Verdünnungsmittel können allein
oder zusammen mit protischen Verdünnungsmitteln wie Wasser verwendet
werden.
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Die 2 und 3 zeigen
die Viskosität
von GMA mit unterschiedlichen Verdünnungsmitteln. Protische Verdünnungsmittel
sind Verdünnungsmittel
mit für
Wasserstoffbindungen zur Verfügung
stehenden Hydroxylgruppen; dazu gehören Wasser, Ethylenglycol (EG)
und Gemische aus diesen. Diese Verdünnungsmittel verändern die
Viskosität
und beeinflussen das Netzwerk aus Wasserstoffbindungen des GMA,
können
jedoch auch stark zum Netzwerk aus Wasserstoffbindungen beitragen.
Aprotische Verdünnungsmittel
sind Verdünnungsmittel,
in welchen keine Wasserstoffteile für Wasserstoffbindungen zur
Verfügung
stehen, beispielsweise N-Methylpyrrolidon (NMP), N,N-Dimethylformamid
(DMF), Tetrahydrofuran (THF) und dergleichen. Die aprotischen Verdünnungsmittel
sind vorzugsweise polar. Die aprotischen Verdünnungsmittel unterbrechen das Netzwerk
aus Wasserstoffbindungen stärker,
tragen wenig zum Netzwerk bei und vermindern die Viskosität des GMA-Monomers.
In der vorliegenden Erfindung werden folglich polare aprotische
Verdünnungsmittel
wie NMP verwendet. Doch wie bereits erwähnt, können protische Verdünnungsmittel
mit aprotischen Verdünnungsmitteln
kombiniert werden. Ausser NMP und NVP kann jedes Alkyl- oder Alkenyl-N-substituierte
Lactam als polares aprotisches Verdünnungsmittel verwendet werden.
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Die 2 und 3 zeigen
die durch das Mischen des GMA-Monomers
sowohl mit nichtreaktiven Verdünnungsmitteln
wie NMP und EG als auch mit reaktiven polaren Verdünnungsmitteln
wie HEMA und NVP bewirkte Verminderung der Viskosität des GMA
bei unterschiedlichen Temperaturen. Die 2 und 3 zeigen
ebenfalls, dass die Viskositätsunterschiede
der Gemische erwartungsgemäss
mit der Temperatur abnehmen. Um bei Raumtemperatur einen Viskositätsbereich
(< 20 cps) wie
denjenigen von HEMA zu erreichen, sind im allgemeinen Verdünnungsmittelanteile
von über
15 Gewichtsprozent notwendig. Bei Temperaturen über 45°C nehmen die Viskositätsunterschiede
der unterschiedlichen Gemische jedoch ab, wodurch geringere Verdünnungsmittelkonzentrationen
möglich
sind.
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GMA-Copolymere & -Terpolymere:
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Ausser
dem GMA-Homopolymer betrifft die vorliegende Erfindung auch GMA-Copolymere
und -Terpolymere. Die Erfinder haben eine Vorgehensweise entwickelt,
um bei einem vorwiegend aus GMA bestehenden Hydrogel einen hohen
Wassergehalt zu erreichen. Diese Vorgehensweise besteht darin, das
GMA entweder mit einem Monomer oder einem Gemisch aus Monomeren
zu kombinieren, welche während
der Polymerisation ebenfalls als Verdünnungsmittel wirken und das
intra-intermolekulare Netzwerk aus Wasserstoffbindungen des GMA-Monomers
und die Viskosität
des Gemischs verändern
und so einen hohen Verfestigungsgrad vor dem Gelieren gestatten.
Die Copolymere oder Terpolymere enthalten im allgemeinen mehr als
ca. 80 Molprozent GMA, vorzugsweise mehr als 90 Molprozent GMA,
und bestehen beispielsweise zu 90 bis 99 Molprozent aus GMA. Die
Comonomere können
in Anteilen von bis zu 20 Molprozent enthalten sein, beispielsweise
zwischen 0,05 und 20 Molprozent, oder zwischen 0,5 und 10 Molprozent
oder zwischen 1 und 8 Molprozent.
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Es
können
beliebige Comonomere oder Mischungen aus Comonomeren verwendet werden,
die mit GMA polymerisierbar sind, sofern das sich ergebende Copolymer/Terpolymer
für Kontaktlinsen
geeignete physikalische, optische und Bearbeitungseigenschaften
aufweist. Der Begriff Copolymere bezeichnet Polymere aus mindestens
zwei Monomeren, einschliesslich Terpolymere aus drei Monomeren und
aus mehr als drei Monomeren zusammengesetzte Polymere.
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Geeignete
Comonomere umfassen Pyrrolidonderivate wie NVP (N-Vinylpyrrolidon)
und Alkoxyalkylmethacrylate der Formel R1-O-R2-MA,
worin R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6, vorzugsweise
1–4 Kohlenstoffatomen
wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, und R2 eine
Alkylgruppe mit 1 bis 6, vorzugsweise 1–4 Kohlenstoffatomen wie Ethyl
und Propyl ist, und MA Methacrylat.
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Die
Zugabe von N-Vinylpyrrolidon (NVP) und Alkoxyalkylmethacrylaten
wie Ethoxyethylmethacrylat (EOEMA) ergibt eine verbesserte Bearbeitbarkeit,
während
die hohen Wassergehalts- und Wassergleichgewichtswerte der Copolymere
erhalten bleiben. Während
der Polymerisation zur Herstellung der Copolymere kann die Viskosität der Monomergemische
durch die Zugabe von protischen oder aprotischen Verdünnungsmitteln
wie NMP, EG oder Wasser weiter optimiert werden. Während der
Polymerisation sollte ein reaktives und/oder nichtreaktives aprotisches
Verdünnungsmittel
verwendet werden. NMP und NVP verändern die Viskosität und steigern
die Reaktivität
des Gemischs (siehe Kloosterboer et al., Phillips Tech. Rev., 40,
298 (1982)). Auch das EOEMA verändert
die Viskosität
des Gemischs und verbessert so die Mobilität der Reaktionspartner.
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Mit
Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, können aus den erfindungsgemässen GMA-Homo- und
Copolymeren Kontaktlinsenrohlinge, halbfertige Linsen und Kontaktlinsen
hergestellt werden. Siehe beispielsweise US-A-5 532 2890, welche
hiermit als Ganzes zitiert wird.
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Die
erfindungsgemässen
Kontaktlinsen weisen geringe Proteinablagerungen, ein hohes Wassergleichgewicht
(niedrige Wasserverdunstungs- und hohe Rehydratisierungsgeschwindigkeit)
und eine wesentlich geringere Tendenz zur Austrocknung der Hornhaut
bei Patienten mit permanent getragenen weichen Kontaktlinsen auf.
Durch die Verwendung eines polaren aprotischen Verdünnungsmittels
bzw. polarer aprotischer Verdünnungsmittel
können
Wassergehalte von über
70% oder über
72 oder 74% erzielt werden. Bei der Herstellung der Kontaktlinse
können
ein oder mehrere UV-absorbierende(s) Monomer(e) sowie ein oder mehrere farbgebende(s)
Pigment(e) verwendet werden, wie dies dem Fachmann geläufig ist.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele illustriert, welche
die Erfindung veranschaulichen, jedoch nicht einschränken.
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BEISPIEL 1
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Herstellung eines GMA-Homopolymers
mit 74% Wassergehalt
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91,7
Gramm GMA wurden mit 8,2 Gramm NMP und 0,03 Gramm 1,1'-Azobiscyclohexancarbonitril als Initiator
gemischt. Der Gesamtgehalt an Diester wurde mit Ethylenglycoldimethacrylat
(EGDMA) auf 0.07 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde
unter kräftigem
Rühren
entgast. Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Das Polymer wurde dann ausgeformt und zu Kontaktlinsenrohlingen
(buttons) geformt. Die mechanische Formgebung beinhaltete das Schneiden
des Polymers in Zylinder von 0,5 bis 0,65 Zoll (1,27 bis 1,65 cm)
Durchmesser und 0,1 bis 0,2 Zoll (0,25 bis 0,51 cm) Dicke.
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Die
Rohlinge wurden während
5 Stunden bei 100°C
weiter gehärtet.
Nach dem Aushärten
wurden die ebenen parallelen Flächen
der Buttons (Rohlinge) senkrecht zu den Zylinderwänden auf
die gewünschten
Abmessungen zugeschliffen.
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BEISPIEL 2
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Herstellung eines GMA/NVP-Copolymers
mit 69% Wassergehalt
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91,8
Gramm GMA wurden mit 3,4 Gramm NVP und 4,8 Gramm Wasser gemischt.
Es wurden 0,03 Gramm 2,2-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) zum Gemisch hinzugefügt und der
Gesamtgehalt an Diester mit Ethylenglycoldimethacrylat (EGDMA) auf
0.3 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde unter kräftigem Rühren entgast.
Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 30°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Das Polymer wurde dann ausgeformt und zu Kontaktlinsenrohlingen
geformt. Die mechanische Formgebung beinhaltete das Schneiden des
Polymers in Zylinder von 0,5 bis 0,65 Zoll (1,27 bis 1,65 cm) Durchmesser
und 0,1 bis 0,2 Zoll (0,25 bis 0,51 cm) Dicke. Die Rohlinge wurden
während
5 Stunden bei 100°C
weiter gehärtet.
Das Polymer wurde dann ausgeformt und wie zuvor beschrieben zu Kontaktlinsenrohlingen
geformt.
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BEISPIEL 3
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Herstellung eines GMA/NVP-Copolymers
mit 74% Wassergehalt
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90,1
Gramm GMA wurden mit 3,3 Gramm NVP und 6,5 Gramm NMP gemischt. Dem
Gemisch wurden 0,03 Gramm 1,1'- Azobiscyclohexancarbonitril
zugegeben. Der Gesamtgehalt an Diester wurde mit Ethylenglycoldimethacrylat
(EGDMA) auf 0.08 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde
unter kräftigem
Rühren entgast.
Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Dann wurde das Polymer ausgeformt und wie im Beispiel 1 beschrieben
zu Kontaktlinsenrohlingen geformt.
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BEISPIEL 4
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Herstellung eines GMA/NVP-Copolymers
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90,1
Gramm GMA wurden mit 3,3 Gramm NVP und 6,5 Gramm DMF gemischt. Dem
Gemisch wurden 0,03 Gramm 1,1'-Azobiscyclohexancarbonitril
zugegeben. Der Gesamtgehalt an Diester wurde mit Ethylenglycoldimethacrylat
(EGDMA) auf 0,07 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde
unter kräftigem
Rühren entgast.
Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Dann wurde das Polymer ausgeformt und wie im Beispiel 1 beschrieben
zu Kontaktlinsenrohlingen geformt.
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BEISPIEL 5
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Herstellung eines GMA/NVP-Copolymers
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90,1
Gramm GMA wurden mit 3,3 Gramm NVP und 6,5 Gramm Ethylenglycol gemischt.
Dem Gemisch wurden 0,03 Gramm 1,1'-Azobiscyclohexancarbonitril
zugegeben. Der Gesamtgehalt an Diester wurde mit Ethylenglycoldimethacrylat
(EGDMA) auf 0,07 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde
unter kräftigem
Rühren
entgast. Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C polymerisiert
und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Dann wurde das Polymer ausgeformt und wie im Beispiel 1 beschrieben
zu Kontaktlinsenrohlingen geformt.
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BEISPIEL 6
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Herstellung eines GMA/EOEMA-Copolymers
mit 72% Wassergehalt
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89.6
Gramm GMA wurden mit 4,6 Gramm EOEMA und 5,7 Gramm NMP gemischt.
Dem Gemisch wurden 0,03 Gramm 1,1'-Azobiscyclohexancarbonitril zugegeben
und der Gesamtgehalt an Diester mit Ethylenglycoldimethacrylat (EGDMA)
auf 0,07 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde unter kräftigem Rühren entgast.
Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Dann wurde das Polymer ausgeformt und wie im Beispiel 1 beschrieben
zu Kontaktlinsenrohlingen geformt.
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BEISPIEL 7
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Herstellung eines GMA/NVP-Copolymers
mit 74% Wassergehalt
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90,1
Gramm GMA wurden mit 3,3 Gramm NVP und 6,5 Gramm NMP gemischt. Dem
Gemisch wurden 0,03 Gramm 1,1'-Azobiscyclohexancarbonitril
zugegeben. Der Gesamtgehalt an Diester wurde mit Ethylenglycoldimethacrylat
(EGDMA) auf 0,07 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde
unter kräftigem
Rühren entgast.
Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Dann wurde das Polymer ausgeformt und wie im Beispiel 1 beschrieben
zu Kontaktlinsenrohlingen geformt.
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BEISPIEL 8
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Herstellung eines GMA/NVP/EOEMA-Terpolymers
mit 73% Wassergehalt
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87,0
Gramm GMA wurden mit 3,3 Gramm NVP, 2,0 Gramm EOEMA und 6,5 Gramm
NMP gemischt. Dem Gemisch wurden 0,03 Gramm 1,1'-Azobiscyclohexancarbonitril
zugegeben und der Gesamtgehalt an Diester mit Ethylenglycoldimethacrylat
(EGDMA) auf 0,08 Gewichtsprozent eingestellt. Das Gemisch wurde unter
kräftigem
Rühren
entgast. Das Gemisch wurde in zylindrische Formen gegossen, während 10
Stunden bei 50°C
polymerisiert und während
5 Stunden bei 100°C
nachgehärtet.
Das Polymer wurde dann ausgeformt und wie zuvor beschrieben zu Kontaktlinsenrohlingen
geformt.
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Die
Formulierungen der Beispiele 1–8
sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Eigenschaften sind in Tabelle
2 aufgeführt.
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Das
Wassergleichgewicht wurde wie folgt ermittelt.
- 1.
Zweck: Diese Prüfung
bezweckte die Ermittlung der Wassergleichgewichtsfähigkeit
der Hydrogel-Linsen mittels gravimetrischer Techniken. Das Wassergleichgewicht
ist definiert als das Verhältnis
zwischen der Zeit, die vergeht, bis eine Linse um 10% ihres Wassergewichts
dehydratisiert ist, und der Zeit, die vergeht, bis sie wieder gesättigt ist.
Die Werte beziehen sich auf p-HEMA (Polymacon, 38%), welches als
Kontrolle diente.
Es ist wichtig, dass die Umgebungsbedingungen
für die
Prüfung
genau gleich bleiben und dass alle Proben unter den gleichen kontrollierten
Bedingungen gemessen werden. Die festgelegten Bedingungen sind 21° ± 2°C und 40 ± 5% RH.
- 2. Testgeräte:
Hochpräzise,
geeichte Waage (beispielsweise Sartorius, Mettler usw.) mit einer
Genauigkeit von 0,0001 Gramm. Die Waage sollte in einer Umgebung
mit kontrollierter Temperatur und relativer Feuchte von 21°C ± 2° und 40 ± 5% relativer
Feuchte aufgestellt sein.
- 3. Herstellung von Probelinsen: Für jedes Material wurden Linsen
gleichmässiger
Dicke auf der Basis von Ausdehnungsfaktoren erstellt, um eine Linse
mit einer (gleichmässigen)
Dicke von 0,1 mm im feuchten Zustand zu erhalten. Die fertigen trockenen
Linsen wurden gereinigt und über
Nacht in gepufferter Salzlösung hydratisiert.
BENZ gepufferte Salzlösung
besteht aus 8,01 Gramm NaHBO3, 2,47 Gramm
H3BO3 und 0,14 Gramm
Na2B4O7:
10H2O in 1 l destilliertem Wasser, mit einem
pH = 7,26 und einer Osmolarität
von 295 mOs bei 22,5°C.
- 4. Verfahren zur Linsendehydratisierung. Eine saubere Probelinse
wird einem Salzröhrchen
entnommen, an einem Haltedraht befestigt und mit einem flusenfreien
Papier sanft abgetupft. Der Haltedraht wird an einer Waagschale
aufgehängt
und das Gewicht gewogen und aufgezeichnet. Die Linse wird um 10%
ihres gesamten Wassergewichts dehydratisiert, wobei das Gewicht
und die kumulierte Zeit alle 20 Sekunden aufgezeichnet werden, bis
der Gewichtsverlust von 10% erreicht ist. Nachdem die Prüfung abgeschlossen
ist, wird die Linse wieder in das Salzröhrchen gegeben und bis zur
Sättigung
rehydratisiert, wonach der Trocknungsvorgang noch mindestens zweimal
wiederholt wird, um einen mittleren Gewichtsverlust zu erhalten.
- 5. Verfahren zur Linsenrehydratisierung. Eine saubere Probelinse
wird einem Salzröhrchen
entnommen, an einem Haltedraht befestigt und mit einem flusenfreien
Papier sanft abgetupft. Der Haltedraht wird an einer Waagschale
aufgehängt
und die Linse gewogen, um das Gewicht der gesättigten Linse zu bestimmen.
Das Gewicht wird aufgezeichnet. Die Linse wird um 10% ihres Wassergewichts
(gesättigtes
Gewicht × Wassergehalt × 10%) dehydratisiert.
Das Gewicht wird aufgezeichnet. Der Haltedraht wird von der Waage
abgenommen und die Linse während
10 Sekunden in gepufferte Salzlösung
eingetaucht. Die Linse wird aus der Salzlösung entnommen, mit einem flusenfreien
Papier sanft abgetupft und gewogen. Das Gewicht und die Hydratisierungszeit
werden aufgezeichnet. Nachdem das Gewicht aufgezeichnet wurde, wird
die Linse nochmals 10 Sekunden eingetaucht. Nach dem Abtupfen werden
das Gewicht und die kumulierte Hydratisierungszeit aufgezeichnet.
Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das gesättigte Gewicht der Linse erreicht ist.
Der vollständige
Vorgang wird dreimal wiederholt, um eine mittlere Gewichtszunahme
zu erhalten.
- 6. Ergebnisse: Das Wassergleichgewichtsverhältnis eines Materials ergibt
sich durch Teilen der Zeit (in Minuten) zur Dehydratisierung um
10% ausgehend von der Sättigung
durch die Zeit (in Minuten) zur Rehydratisierung ausgehend von 90%
Sättigung.
Diese Verhältniszahl
wird mit dem p-HEMA als Kontrolle verglichen.
-
Mit
Ausnahme von Beispiel 2 (69%) weisen alle Beispiele einen Wassergehalt
von über
70% und höhere
relative Wassergleichgewichtswerte als p-GMA/2-HEMA auf (Wassergehalt
von 69%, im US-Patent Nr. 5 532 289 beschrieben).
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Die
erfindungsgemässen
Kontaktlinsen haben ein unerwartet hohes Wassergleichgewicht, d.h. über ca.
8. Dieses hohe Wassergleichgewicht war sehr unvorhergesehen und
wurde von den Erfindern erst nach der Herstellung von Kontaktlinsen
aus den beschriebenen GMA-Materialien entdeckt. Kontaktlinsen aus
den erfindungsgemässen
Materialien gestatten zahlreiche Verbesserungen, einschliesslich:
hohes Wassergleichgewicht, hoher Wassergehalt, geringere Trübung der
Linsen, einfache Linsenbearbeitung und höhere Materialfestigkeit.
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Während mehrere
Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, sind weitere Änderungen
derselben selbstverständlich
möglich,
und diese Anmeldung soll alle Abwandlungen, Anwendungen oder Anpassungen
der Erfindung umfassen, die allgemein den Prinzipien der Erfindung
entsprechen, und auch solche Abweichungen von der vorliegenden Beschreibung
einschliessen, die im Fachgebiet der Erfindung bekannt oder gebräuchlich
sind und auf die vorangehend dargelegten und im Umfang der Erfindung
oder in den Grenzen der beigefügten
Ansprüche
enthaltenen wesentlichen Merkmale anwendbar sind.