ES2291545T3

ES2291545T3 - Elementos opticos reajustables.

Info

Publication number: ES2291545T3
Application number: ES02806254T
Authority: ES
Inventors: Jagdish M. Jethmalani; Shiao H. Chang
Original assignee: Calhoun Vision Inc
Current assignee: RxSight Inc
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2008-03-01
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: WO2003058287A8; CN1622969A; AU2002357390A8; US20030174375A1; AU2002357390A1; US6851804B2; WO2003058287A2; EP1468044B1; JP2005514495A; EP1468044A2; WO2003058287A3; EP1468044A4; DE60221902D1; CN100497455C; DE60221902T2; ATE370189T1

Abstract

Uso de una mezcla de un absorbedor de estímulo y un iniciador de estímulo en un elemento óptico para retrasar la iniciación de la polimerización de una composición modificadora (MC) hasta que se alcance un nivel predeterminado de intensidad del estímulo, en donde el elemento óptico comprende una primera matriz de polímero y dicha MC dispersa en ella, siendo capaz dicha MC de someterse a polimerización inducida por estímulo.

Description

Elementos ópticos reajustables.

Breve sumario de la invención

La invención se refiere a elementos ópticos cuyas propiedades ópticas pueden reajustarse durante períodos extensos de tiempo. En una realización, se utiliza una lentilla intraocular cuyas propiedades ópticas pueden cambiarse múltiples veces después de la implantación.

Antecedentes de la invención

En los Estados Unidos se realizan anualmente alrededor de dos millones de operaciones de cirugía de cataratas. La operación implica generalmente hacer una incisión en la cápsula anterior del cristalino para eliminar el cristalino con cataratas e implantar una lentillas intraocular en su lugar. La potencia de la lentilla implantada se selecciona (sobre la base de mediciones preoperatorias de la longitud ocular y de la curvatura corneal) para permitir que el paciente vea sin medidas correctoras adicionales (por ejemplo, gafas o lentes de contacto). Desafortunadamente, debido a errores en la medición y/o al posicionamiento variable de la lentilla y a la curación de la herida, aproximadamente la mitad de todos los pacientes que se someten a esta operación no disfrutarán de visión óptima sin corrección después de la cirugía. Brandser et al, Acta Ophthalmol Scand 75:162-165 (1997); Oshika et al., J. Cataract Refract Surg 24:509-514 (1998). Debido a que la potencia de las lentillas intraoculares de la técnica anterior no puede ajustarse generalmente una vez que se han implantado, el paciente debe elegir típicamente entre sustituir la lentilla implantada por otra lentilla de una potencia diferente o resignarse al uso de lentes correctoras adicionales, tales como gafas o lentes de contacto. Dado que los beneficios no superan típicamente los riesgos de lo anterior, esto casi nunca se hace.

Recientemente, se ha descrito un nuevo tipo de lentilla intraocular que permite la manipulación preoperatoria de las propiedades ópticas de la lentilla. Esto permite el ajuste postoperatorio de la lentilla a fin de conseguir una calidad de visión óptima para el paciente. La manipulación postoperatoria se realiza a través de la polimerización de una composición modificadora ("MC") en regiones específicas de la lentilla por estímulos externos, tales como luz. Polimerizando la MC en regiones específicas, las cualidades ópticas de la lente pueden ajustarse hasta que se consigan las propiedades ópticas deseadas. Sin embargo, para impedir cambios adicionales en las propiedades ópticas, se polimeriza después cualquier MC restante en toda la lentilla, "confinando" las propiedades.

Desafortunadamente, esto impide el ajuste adicional de la lentilla en un momento posterior. Por ejemplo, si la lentilla fue implantada en un niño, no sería posible reajustar la lente para compensar los cambios en la visión debidos al envejecimiento o similar. En este caso, el paciente tendría que elegir entre cirugía para sustituir la lentilla o utilizar dispositivos correctores, por ejemplo gafas.

Así, existe una necesidad de una lentilla intraocular cuyas propiedades ópticas puedan ajustarse en más de una ocasión.

Sumario de la invención

La invención se refiere a elementos ópticos cuyas propiedades ópticas pueden modificarse después de la fabricación y ajustarse múltiples veces. En una realización específica se utiliza una lentilla intraocular cuyas propiedades ópticas pueden ajustarse más de una vez después de la implantación. En particular, la presente invención proporciona el uso de una mezcla de un absorbedor de estímulos y un iniciador de estímulos en un elemento óptico para retrasar el inicio de la polimerización de una composición modificadora (MC) hasta que se alcance un nivel predeterminado de intensidad de estímulo, en donde el elemento óptico comprende una primera matriz de polímero y dicha MC dispersa en él, siendo capaz dicha MC de someterse a polimerización inducida por estímulo.

Las propiedades ópticas de los elementos son ajustadas por la polimerización inducida por estímulo localizada de una composición modificadora ("MC") que se dispersa en el elemento óptico. Cuando se polimeriza la MC en una región específica del elemento, se cambian las propiedades ópticas del elemento. Esto se materializa cambiando el índice de refracción del elemento en el área en la que ha ocurrido la polimerización o cambiando la forma del elemento o ambos. Un aspecto clave de la invención es que esto se consigue sin la adición o retirada de material del elemento.

Como se menciona anteriormente, la polimerización de la MC es inducida por estímulo. Típicamente, esto se refiere a fotopolimerización; sin embargo, pueden usarse otros estímulos externos. La polimerización inducida por estímulo es provocada por la presencia de uno o más iniciadores que, cuando se exponen al estímulo apropiado, inducen o inician la polimerización de la MC.

La invención se refiere al control de las condiciones bajo las cuales los iniciadores comienzan la polimerización de la MC. Se ha encontrado que por el uso de diversos compuestos absorbedores de estímulos combinados con los compuestos iniciadores, es posible controlar las condiciones bajo las cuales tiene lugar la reacción de polimerización. Así, es posible controlar las condiciones de tal modo que cualquier estímulo externo presente en el ambiente normal encontrado por el elemento no provocará la polimerización de la MC.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de intensidad de luz frente a longitud de onda que muestra los niveles para la luz solar ambiente y el nivel ANSI MPE.

La figura 2 es un diagrama de absorbedor de UV frente a la longitud de onda para una combinación de absorbedor de UV e iniciador útil en la práctica de la invención.

La figura 3 es una sección transversal de una porción de un elemento óptico para uso en la invención.

La figura 4 es una sección transversal de un elemento óptico para uso en la presente invención durante la exposición a luz UV.

La figura 5 es una sección transversal de una porción de un elemento óptico para uso en la invención después de la exposición a luz UV.

Descripción detallada de la invención

La invención se refiere a elementos ópticos cuyas propiedades ópticas pueden modificarse o ajustarse continuamente a lo largo de su vida útil. Este ajuste se realiza en un sistema autocontenido, esto es, sin la adición o retirada de material del elemento.

Los elementos ópticos típicos para uso en la invención incluyen elementos de almacenamiento de datos, que comprenden discos compactos, discos de vídeo digital; lentes, que incluyen lentes de gafas, pero no se limitan a éstas; lentes de contacto, lentillas intraoculares; espejos, prismas y similares. En una realización preferida, el elemento óptico es una lentilla intraocular.

El elemento óptico se prepara típicamente a partir de una primera matriz de polímero que da forma al elemento, así como a muchas de sus propiedades físicas, tales como dureza, flexibilidad y similares.

El elemento óptico contiene también una MC dispersa en él. Esta MC puede ser un único compuesto o una combinación de compuestos que sean capaces de una polimerización inducida por estímulo, preferiblemente fotopolimerización.

La naturaleza de la primera matriz de polímero y la MC variará dependiendo del uso final contemplado para el elemento óptico. Sin embargo, como regla general, la primera matriz de polímero y la MC se seleccionan de tal modo que los componentes que comprende la MC sean capaces de difundirse dentro de la primera matriz de polímero. Dicho de otra forma, una primera matriz de polímero suelta tenderá a emparejarse con componentes de MC de mayor tamaño y una primera matriz de polímero apretada tenderá a emparejarse con componentes de MC más pe-
queños.

Durante su exposición a una energía apropiada (por ejemplo, calor o luz), la MC forma típicamente una segunda matriz de polímero en la región expuesta del elemento óptico. La presencia de la segunda matriz de polímero cambia las características materiales de esta porción del elemento óptico para modular sus capacidades de refracción. En general, la formación de la segunda matriz de polímero incrementa típicamente el índice de refracción de la porción afectada del elemento óptico. Después de la exposición, la MC en la región no expuesta migrará hacia la región expuesta a lo largo del tiempo. La cantidad de migración de MC hacia la región expuesta depende del tiempo y puede controlarse con precisión. Si se deja suficiente tiempo, los componentes de MC se reequilibrarán y se redistribuirán en todo el elemento óptico (es decir, la primera matriz de polímero, incluyendo la región expuesta). Cuando la región se reexpone a la fuente de energía, la MC que ha migrado mientras tanto hacia la región (que puede ser menos que si se permitiera a la MC reequilibrarse) se polimeriza para incrementar adicionalmente la formación de la segunda matriz de polímero. Este proceso (exposición seguida por un intervalo de tiempo apropiado para permitir la difusión) puede repetirse hasta que la región expuesta del elemento óptico haya alcanzado la propiedad deseada (por ejemplo, potencia, índice de refracción o forma). En este punto, debido a la presencia del absorbedor de UV, no tiene lugar una polimerización adicional hasta que el elemento se exponga a la longitud de onda e intensidad específicas. Así, en el caso de una lentilla intraocular, la lentilla puede exponerse a luz natural y similar sin cambios adicionales en la lentilla. Si se necesitan ajustes debido al envejecimiento o cambios en la salud del paciente, por ejemplo, la lentilla puede ajustarse por exposición a una fuente de energía apropiada.

La primera matriz de polímero es una estructura covalente o físicamente enlazada que funciona como un elemento óptico y se forma a partir de una primera composición de matriz de polímero ("FPMC"). En general, la primera composición de matriz de polímero comprende uno o más monómeros que, por polimerización, formarán la primera matriz de polímero. La primera composición de matriz de polímero puede incluir opcionalmente cualquier número de auxiliares de formulación que modulen la reacción de polimerización o mejoren cualquier propiedad del elemento óptico. Ejemplos ilustrativos de monómeros de FPMC adecuados incluyen acrílicos, metacrilatos, fosfacenos, siloxanos, vinilos, homopolímeros y copolímeros de los mismos. Como se utiliza aquí, un "monómero" se refiere a cualquier unidad (que puede ser ella misma un homopolímero o copolímero) que pueda enlazarse consigo misma para formar un polímero que contiene unidades repetidas de ella. Si el monómero de FPMC es un copolímero, éste puede comprender el mismo tipo de monómeros (por ejemplo, dos siloxanos diferentes) o puede comprender diferentes tipos de monómeros (por ejemplo, un siloxano y un acrílico).

En una realización, uno o más monómeros que forman la primera matriz de polímero se polimerizan y reticulan en presencia de la MC. En otra realización, el material de partida polimérico que forma la primera matriz de polímero es reticulado en presencia de la MC. En cualquier escenario, los componentes de MC deben ser compatibles con la formación de la primera matriz de polímero y no interferir apreciablemente con ésta. Análogamente, la formación de la segunda matriz de polímero deberá ser compatible con la primera matriz de polímero existente. Dicho de otra forma, la primera matriz de polímero y la segunda matriz de polímero no se deberán separar por fases y la transmisión de la luz por el elemento óptico no deberá verse afectada.

Como se describe anteriormente, la MC puede ser un solo componente o múltiples componentes mientras que: (i) sea compatible con la formación de la primera matriz de polímero; (ii) siga siendo capaz de polimerización inducida por estímulo después de la formación de la primera matriz de polímero; y (iii) pueda difundirse libremente dentro de la primera matriz de polímero. En realizaciones preferidas, la polimerización inducida por estímulo es polimerización fotoinducida.

En general, hay dos tipos de lentillas intraoculares ("IOLs"). El primer tipo de una lentilla intraocular sustituye al cristalino natural del ojo. La razón más común para tal operación son las cataratas. El segundo tipo de lentilla intraocular complementa al cristalino existente y funciona como una lentilla correctora permanente. Este tipo de lentilla (algunas veces referido como lentilla intraocular fácica) se implanta en la cámara anterior o posterior para corregir cualquier error refractivo del ojo. En teoría, puede calcularse con precisión la potencia para cualquier tipo de lentillas intraoculares requeridas para emetropía (es decir, enfoque perfecto sobre la retina de luz a distancia infinita). Sin embargo, en la práctica, debido a errores en la medición de la curvatura corneal y/o al posicionamiento variable de la lentilla y a la curación de la herida, se estima que sólo aproximadamente la mitad de todos los pacientes que se someten a la implantación de IOL disfrutarán de la mejor visión posible sin necesidad de corrección adicional después de la cirugía. Debido a que las IOLs de la técnica anterior son generalmente incapaces de una modificación de potencia postquirúrgica, los pacientes restantes deben recurrir a otros tipos de corrección de visión, tales como lentes externas (por ejemplo, gafas o lentes de contacto) o cirugía de la córnea. La necesidad de estos tipos de medidas correctoras adicionales se obvia con el uso de las lentillas intraoculares utilizadas en la presente invención.

La lentilla intraocular utilizada en la presente invención comprende una primera matriz de polímero y una MC dispersa en ella. La primera matriz de polímero y la MC son como se describe anteriormente, con el requisito adicional de que la lentilla resultante sea biocompatible.

Ejemplos ilustrativos de una primera matriz de polímero adecuada incluyen: poliacrilatos, tales como polialquilacrilatos y pohidroxialquilacrilatos; polimetacrilatos, tales como polimetilmetacrilato ("PMMA"), un polihidroxietilmetacrilato ("PHEMA") y un polihidroxipropilmetacrilato ("HPMA"); polivinilos, tales como poliestireno y polivinilpirrolidona ("NVP"); polisiloxanos, tales como polidimetilsiloxano; polifosfacenos y copolímeros de los mismos. La patente U.S. nº 4.260.725 y las patentes y referencias citadas en ella proporcionan más ejemplos específicos de polímeros adecuados que pueden usarse para formar la primera matriz de polímero.

En realizaciones preferidas, la primera matriz de polímero posee generalmente una temperatura de transición vítrea relativamente baja ("T_{g}"), de tal modo que la IOL resultante tiende a exhibir un comportamiento similar a fluido y/o elastomérico. En aplicaciones en las que la flexibilidad es importante (por ejemplo, lentillas intraoculares o lentes de contacto), la T_{g} será generalmente menor de 25ºC, preferiblemente menor de 20ºC. Cuando la rigidez sea importante, la T_{g} será mucho mayor, por ejemplo de 25ºC a 50ºC.

La primera matriz de polímero se forma típicamente por reticulación de uno o más materiales de partida poliméricos, en los que cada material de partida polimérico incluye al menos un grupo reticulable. Ejemplos ilustrativos de grupos reticulables adecuados incluyen hidruro, acetoxi, alcoxi, amino, anhídrido, ariloxi, carboxi, enoxi, epoxi, haluro, isociano, olefínico y oxina, pero no se limitan a éstos. En realizaciones más preferidas, cada material de partida polimérico incluye monómeros terminales (denominados también remates extremos) que son los mismos o diferentes de uno o más monómeros que constituyen el material de partida polimérico, pero incluyen al menos un grupo reticulable. En otras palabras, los monómeros terminales comienzan y terminan el material de partida polimérico e incluyen al menos un grupo reticulable como parte de su estructura. Aunque no es necesario para la práctica de la presente invención, el mecanismo de reticulación del material de partida polimérico es preferiblemente diferente del mecanismo para la polimerización inducida por estímulo de los componentes que constituyen la MC. Por ejemplo, si se polimeriza la MC por polimerización fotoinducida, entonces se prefiere que los materiales de partida poliméricos tengan grupos reticulables que sean polimerizados por cualquier mecanismo distinto de la polimerización fotoinducida.

Una clase especialmente preferida de materiales de partida poliméricos para la formación de la primera matriz de polímero son los polisiloxanos (conocidos también como "siliconas") rematados con un monómero terminal que incluye un grupo reticulable seleccionado del grupo que consta de acetoxi, amino, alcoxi, haluro, hidroxi y mercapto. Debido a que las IOLs de silicona tienden a ser flexibles y plegables, generalmente pueden usarse incisiones más pequeñas durante la operación de implantación de la IOL. Un ejemplo de un material de partida polimérico especialmente preferido es el bis(diacetoximetilsilil)-polidimetilsiloxano (que es un polimetilosiloxano que está rematado con un monómero terminal de diacetoximetilsililo).

La MC que se utiliza en la fabricación de IOLs es como se describe anteriormente, excepto en que satisface el requisito adicional de la biocompatibilidad. La MC es capaz de polimerización inducida por estímulo y puede ser un solo componente o múltiples componentes mientras que: (i) sea compatible con la formación de la primera matriz de polímero; (ii) siga siendo capaz de polimerización inducida por estímulo después de la formación de la primera matriz de polímero; y (iii) pueda difundirse libremente dentro de la primera matriz de polímero. En general, el mismo tipo de monómeros que se utiliza para formar la primera matriz de polímero puede usarse como un componente de la MC. Sin embargo, debido al requisito de que los monómeros de la MC deben poder difundirse dentro de la primera matriz de polímero, los monómeros de MC tienden generalmente a ser más pequeños (es decir, tienen pesos moleculares menores) que los monómeros que forman la primera matriz de polímero. Además del uno o más monómeros, la MC puede incluir otros componentes, tales como iniciadores y sensibilizadores, que faciliten la formación de la segunda matriz de polímero.

Debido a la preferencia por IOLs flexibles y plegables, una clase especialmente preferida de monómeros de MC son los polisiloxanos rematados con un resto de siloxano terminal que incluye un grupo fotopolimerizable. Una representación ilustrativa de tal monómero es:

X - Y - X^{1}

en donde Y es un siloxano que puede ser un monómero, un homopolímero o un copolímero formado a partir de cualquier número de unidades de siloxano, y X y X^{1} pueden ser iguales o diferentes y son cada uno de ellos independientemente un resto de siloxano terminal que incluye un grupo fotopolimerizable. Ejemplos ilustrativos de Y incluyen:

1

2

en donde: m y n son cada uno de ellos independientemente un número entero y R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, alquilo (primario, secundario, terciario, ciclo), arilo o heteroarilo. En realizaciones preferidas, R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} es un alquilo C_{1}-C_{10} o fenilo. Debido a que se ha encontrado que los monómeros de la MC con un contenido de arilo relativamente alto producen grandes cambios en el índice de refracción de la lentilla para uso en la invención, se prefiere generalmente que al menos uno de R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} sea un arilo, particularmente fenilo. En realizaciones más preferidas, R^{1}, R^{2}, R^{3} son iguales y son metilo, etilo o propilo, y R^{4} es fenilo.

Ejemplos ilustrativos de X y X^{1} (o de X^{1} y X dependiendo de la forma en que se represente el polímero de la MC) son:

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en donde, respectivamente: R^{5} y R^{6} son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, alquilo, arilo o heteroarilo; y Z es un grupo fotopolimerizable.

En realizaciones preferidas, R^{1} y R^{6} son cada uno de ellos independientemente un alquilo C_{1} y C_{10} o fenilo y Z es un grupo fotopolimerizable que incluye un resto seleccionado del grupo que consta de acrilato, aliloxi, cinamoilo, metacrilato, estibenilo y vinilo. En realizaciones más preferidas, R^{5} y R^{6} son metilo, etilo o propilo y Z es un grupo fotopolimerizable que incluye un resto de acrilato o metacrilato.

En realizaciones especialmente preferidas, un monómero de MC es de la siguiente fórmula:

4

en donde X y X^{1} son iguales y R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son como se definen anteriormente. Ejemplos ilustrativos de tales monómeros de MC incluyen un copolímero de dimetilosiloxano-difenilsiloxano rematado con un grupo de vinildimetilsilano; un copolímero de dimetilosiloxano-metilfenilsiloxano rematado con un grupo de metacriloxipropildimetilsilano; y dimetilsiloxano rematado con un grupo de metacriloxipropildimetilsilano. Aunque puede usarse cualquier método adecuado, se ha encontrado que una reacción de apertura de anillo de uno o más siloxanos cíclicos en presencia de ácido tríflico es un método particularmente eficiente para preparar una clase de monómeros de MC para uso en la invención. Brevemente, el método comprende poner en contacto un siloxano cíclico con un compuesto de la fórmula:

5

en presencia de ácido tríflico, en donde R^{5}, R^{6} y Z son como se definen anteriormente. El siloxano cíclico puede ser un monómero, homopolímero o copolímero de siloxano cíclico. Alternativamente, puede usarse más de un siloxano cíclico. Por ejemplo, un tetrámero de dimetilsiloxano cíclico y un trímero de metilfenilsiloxano cíclico son puestos en contacto con bismetacriloxipropiltetrametildisiloxano en presencia de ácido tríflico para formar un copolímero de dimetilsiloxano-metilfenilsiloxano, esto es, un copolímero rematado con un grupo de metacriloxilpropil-dimetilsilano, un monómero de MC especialmente preferido.

Como se expone anteriormente, la polimerización inducida por estímulo requiere la presencia de un iniciador. El iniciador es tal que por exposición a estímulos específicos induce o inicia la polimerización de la MC. En la realización preferida, el iniciador es un fotoiniciador. El fotoiniciador puede asociarse también con un sensibilizador. Ejemplos de fotoiniciadores adecuados para uso en la práctica de la invención son acetofenonas (por ejemplo, haloacetofenonas sustituidas y dietoxiacetofenona); 2,4-diclorometil-1,3,5-triacinas; éter benzoínmetílico; y O-benzoiloximinocetona.

Sensibilizadores adecuados incluyen p-(dialquilaminoaldehído); n-alquilindolilideno; y bis[p-(dialquilamino) benciliden]cetona.

Alternativamente, la MC para uso en la invención puede comprender monómeros multifuncionales basados en acrilato que tienen la fórmula general:

X-(A)_{m}-Q-(A)_{m}-X^{1}

X-(A)_{n}-(A^{1})_{m}-Q-(A)_{m}-(A^{1})_{n}-X^{1}

en donde Q es un compuesto basado en acrilato utilizado para crear un monómero de acrilato; A y A^{1} son iguales o diferentes y tienen la estructural general:

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en donde R^{7} y R^{8} son alquilo, haloalquilo, arilo, haloarilo, y X y X^{1} contienen restos capaces de polimigración inducida por estímulo, preferiblemente grupos fotopolimerizables, y n y m son números enteros.

En una realización, el macrómero tiene la estructura general:

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en donde R^{9}, R^{10} y R^{11} se seleccionan independientemente del grupo que consta de alquilos, haloalquilos, arilos y haloarilos, n y m son números enteros y X y X^{1} son como se definen anteriormente.

Otro componente clave para uso en la invención es un compuesto absorbedor de estímulos. Estos compuestos regulan el nivel de estímulo externo necesario para iniciar la polimerización de la MC.

En la realización preferida, el compuesto absorbedor de estímulos es un compuesto absorbedor de luz, más preferiblemente un absorbedor de UV. Los absorbedores de UV útiles en la práctica de esta invención incluyen compuestos de benzotriazol que tienen la fórmula general:

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y mezclas de los mismos, en donde X se selecciona del grupo que consta de H, radicales alcoxi que contienen preferiblemente 1 a aproximadamente 6 átomos de carbono, y halógeno, R_{1} se selecciona del grupo que consta de H y radicales alquilo que contienen preferiblemente 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono, siempre que al menos uno de X y R_{1} sea distinto de H, y R_{2} sea un radical orgánico, preferiblemente un radical alquenilo, con un doble enlace terminal. El radical alcoxi se selecciona preferiblemente del grupo que consta del radical metilo y radicales t-alquilo que contienen 4 a aproximadamente 6 átomos de carbono. Las presentes composiciones, que incluyen el componente absorbedor de luz ultravioleta covalentemente enlazado son capaces preferiblemente de absorber luz ultravioleta en el intervalo de aproximadamente 300 nm a aproximadamente 400 nm.

Al igual que con el fotoabsorbedor, los fotoiniciadores preferidos útiles en la práctica de la invención son los fotoiniciadores sensibles a UV. Fotoiniciadores particularmente preferidos son x-alquil/benzoínas que tienen la fórmula o estructura general:

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en donde R^{1} es H, un radical alquilo, un radical arilo, un radical alquilo sustituido o arilo sustituido, y R^{2} es H, un radical alquilo, un radical arilo, un radical alquilo sustituido o arilo sustituido; R^{3} y R^{4} son fenilo o fenilo sustituido. Ejemplos específicos de grupos R^{4} y R^{2} incluyen metilo, fenilo, trifluoropropilo, etilo y cianopropilo. Los sustituyentes de fenilo en los grupos R^{3} y R^{4} pueden incluir alquilo, alcoxi, halógeno, alquiarilo, cianoalquilo, haloalquilo y N,N-dialquilamino. Un fotoiniciador útil en la práctica de la invención incluye Irgacure 819, Irgacure 184, Irgacure 369 e Irgacure 651, todos ellos disponibles en Ciba Specialty Chemicals Inc. Cuando se requiere claridad, tal como en elementos ópticos, se prefiere Irgacure 651.

Asimismo, son útiles en la práctica de la invención los fotoiniciadores que tienen dos iniciadores enlazados por un corto esqueleto de polímero. Un compuesto de esta clase es Benzoína-polidimetilsiloxano-Benzoína (B-pdms-B), en donde dos restos de benzoína están enlazados por un puente de dimetilsiloxano. El compuesto tiene la fórmula general:

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En la patente de Estados Unidos nº 4.477.326 se describe la síntesis de estos compuestos.

Las cantidades relativas de absorbedor de UV e iniciador variarán dependiendo del grado deseado de absorbencia para la aplicación específica. Generalmente, la relación de fotoiniciador a absorbedor de UV oscilará de aproximadamente 6:1 a aproximadamente 25:1. Generalmente, las cantidades relativas de fotoiniciador y absorbedor de UV pueden calcularse utilizando la fórmula:

cos T = A = \epsilon_{1}b_{1}c_{1} + \epsilon_{2}b_{2}c_{2}

en donde T es la transmitancia, A es la absorbencia, \epsilon_{1} es el coeficiente de extinción para el absorbedor de UV, b_{1} es la longitud de trayectoria de la luz y c_{1} es la concentración del absorbedor UV. \epsilon_{2}, b_{2} y c_{2} son como se definen anteriormente, excepto en que se refieren al fotoiniciador. En la práctica, se ha encontrado que la absorbencia real es generalmente menor que los valores predichos, de tal modo que la cantidad de uso deberá ser generalmente al menos de 1,5 veces la cantidad calculada.

El fotoiniciador y el absorbedor de UV se combinan con los polímeros, monómeros o macrómeros que han de polimerizarse o reticularse. En una realización, el fotoiniciador está enlazado a los macrómeros. En otras realizaciones, el fotoiniciador permanece libre en la mezcla.

Aunque la ilustración anterior se establece en términos de iniciadores y absorbedores basados en ultravioleta, los mismos principios se aplican a otras combinaciones de iniciador/absorbedor. Por ejemplo, el iniciador puede activarse por radiación infrarroja. En este caso, debe usarse un compuesto absorbedor de infrarrojos para controlar la activación. Lo mismo es cierto para otras fuentes de estímulo, tal como luz.

Una ventaja clave del elemento óptico utilizado en la presente invención es que puede modificarse una propiedad del elemento después de la fabricación. En el caso de una IOL, por ejemplo, la modificación puede hacerse después de la implantación dentro del ojo. Por ejemplo, en una operación ambulatoria posquirúrgica, puede modificarse cualquier error en el cálculo de la potencia debido a mediciones corneales imperfectas y/o al posicionamiento variable de la lentilla y a la curación de la herida. Adicionalmente, pueden hacerse también correcciones debidas a cambios físicos en el paciente a lo largo del tiempo.

Además del cambio en el índice de refracción del elemento, se ha encontrado que la formación inducida por estímulo de la segunda matriz de polímero afecta a la potencia del elemento, alterando la forma del elemento de una manera predecible. Por ejemplo, en una realización, la formación de la segunda matriz de polímero cambia el equilibrio termodinámico en este elemento. Esto a su vez promueve la migración de la MC, lo que, a su vez, puede provocar un cambio en la curvatura de la lentilla. Como resultado, ambos mecanismos pueden explotarse para modular una propiedad de la IOL, tal como la potencia, después de se la haya implantado dentro del ojo. En general, el método para implementar un elemento óptico para uso en la invención que tiene una primera matriz de polímero y una MC dispersa en ella comprende:

(a): exponer al menos una porción del elemento óptico a un estímulo, con lo que el estímulo induce la polimerización de la MC. Este paso puede omitirse si el elemento posee las propiedades iniciales deseadas;

(b): determinar que se requiere o se desea un cambio en las propiedades ópticas;

(c): exponer o reexponer al menos una porción del elemento a un estímulo, con lo que el estímulo induce la polimerización de la MC para provocar un cambio en las propiedades ópticas del elemento;

(d): esperar un periodo de tiempo;

(e): evaluar las prestaciones del elemento.

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Después de la exposición a un estímulo externo, el elemento puede necesitar ser reexpuesto a un estímulo hasta que se consigan las propiedades ópticas deseadas.

En otra realización, en la que las propiedades del elemento óptico necesitan modificarse, un método para modificar el elemento comprende:

(a): exponer una primera porción del elemento óptico a un estímulo, con lo que el estímulo induce la polimerización de la MC; y

(b): exponer una segunda porción de la lentilla al estímulo.

La primera porción del elemento y la segunda porción del elemento representan diferentes regiones de la lentilla, aunque éstas pueden solaparse. Opcionalmente, el método puede incluir un intervalo de tiempo entre las exposiciones de la primera porción del elemento y la segunda porción del elemento. Además, el método puede comprender también la reexposición de la primera porción del elemento y/o de la segunda porción del elemento cualquier número de veces (con o sin un intervalo de tiempo entre exposiciones) o puede comprender también la exposición de porciones adicionales del elemento (por ejemplo, una tercera porción del elemento, una cuarto porción del elemento, etc.).

En general, la ubicación de una o más porciones expuestas variará dependiendo del tipo de error refractivo que se corrige. Por ejemplo, en una realización, la porción expuesta de la IOL es la zona óptica, que es la región central de la lentilla (por ejemplo, entre aproximadamente 4 mm y aproximadamente 5 mm de diámetro). Alternativamente, la una o más porciones de lentilla expuestas pueden estar a lo largo del reborde exterior de la IOL o a lo largo de un meridiano particular. En otra realización, diferentes regiones de una lente de gafas pueden exponerse a un estímulo, creando así unas gafas bifocales. En realizaciones preferidas, el estímulo es la luz. En realizaciones más preferidas, la luz es de una fuente de láser.

Una vez que se hace la corrección deseada, no es necesaria una exposición adicional al estímulo para "confinar" la forma o las propiedades. La presencia del compuesto absorbedor impedirá cambios adicionales en el elemento hasta que el elemento se exponga a un estímulo de la frecuencia e intensidad correctas. Esto permite que el elemento óptico se utilice una vez que se hace el ajuste inicial y, si fuera necesario, las propiedades ópticas pueden reajustarse in situ. En el caso de una lentilla intraocular, esto significa que, después del ajuste inicial, el paciente puede volver para un ajuste futuro debido a factores, tales como la edad o similares, a lo largo de la vida de la lentilla. En otra realización, pueden crearse gafas cuyas cualidades correctoras pueden ajustarse repetidamente, eliminando la necesidad de nuevas lentes cuando cambia la visión del paciente.

Por medio del uso enfocado del estímulo externo, tal como luz UV, es posible provocar la polimigración de la MC en regiones específicas del elemento óptico. Esto incluye controlar la profundidad de la segunda matriz, así como el sitio en el que está situada la matriz en relación con el centro del elemento. Las figuras 3 a 5 ilustran este concepto.

La figura 3 muestra una porción de una sección transversal de un elemento óptico para uso en la invención que muestra la primera matriz de polímero 11 y la composición modificable 12 dispersa dentro de la primera matriz de polímero.

La figura 4 refleja la exposición del elemento óptico a luz UV en un patrón, duración e intensidad predeterminados. El absorbedor de UV en la región expuesta impide la polimerización de la MC hasta que se excede el nivel de absorción del absorbedor de UV. Se dispara entonces el inhibidor dando como resultado la polimerización de la MC para formar una segunda matriz de polímero. Sin embargo, la formación de la matriz solamente tiene lugar cuando se ha excedido la capacidad de absorbencia de la UV. Es posible aquí limitar la profundidad de la segunda matriz de polímero restringiendo la intensidad y la duración de la exposición a luz UV. La figura 5 representa tal formación de matriz limitada. La segunda matriz de polímero sólo se expande en parte a través del elemento óptico con propiedades ópticas diferentes de las que tienen las regiones no modificadas. Se pueden usar a continuación exposiciones adicionales de los elementos ópticos a luz UV para alternar aún más las propiedades ópticas.

Como se anota anteriormente, esos ajustes pueden hacerse durante el curso del ajuste inicial o pueden tener lugar semanas o años más tarde. Así, cuando las necesidades de los usuarios cambien a lo largo del tiempo, las propiedades ópticas pueden ajustarse sin necesidad de cirugía o similar.

Las propiedades reajustables del elemento óptico pueden llevarse también a nuevos dispositivos de almacenamiento de datos. Controlando la región en la que se encuentra la segunda matriz de polímero, es posible grabar datos en tres dimensiones y añadir o cambiar a continuación los datos almacenados en un momento posterior.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos se ofrecen a modo de ejemplo y no están destinados a limitar el alcance de la invención de ninguna manera.

Se preparó una serie de planchas de siloxano como se refleja en las siguientes tablas. En los experimentos de control, la pieza A constaba de un polímero de silicona Silicona MED 6820. La pieza B se preparó mezclando Silicona 6820 con un complejo catalizador de Pt-diviniltetrametildisiloxano. Las piezas A y B se desgasificaron por separado para eliminar cualquier porción de aire y, a continuación, se mezclaron entre ellas. La mezcla se desgasificó a continuación y se colocó en un molde de 1 mm de grueso, en donde se la mantuvo en una prensa Carver durante 48 a aproximadamente 1000 psi y a 40ºC.

Las secciones experimentales se prepararon de la misma manera excepto en que se preparó primero una mezcla de composición modificadora, absorbedor de UV e iniciador de UV y se la añadió a continuación a la pieza A. Las proporciones de los componentes eran las que se enumeran en la Tabla I. La composición modificadora (identificada como CalAdd en la Tabla I) era un copolímero de dimetilsiloxano-difenilsiloxano rematado por metacrilato con Mn en una proporción de 700 a 1000.

En la tabla siguiente, los iniciadores utilizados constaban generalmente de los siguientes compuestos: Irganox 651, un iniciador de UV comercialmente disponible fabricado por Ciba Specialty Chemicals, Inc.; Iniciador B-pdms-B que es una mezcla de estructuras de benzoína dobles que tienen la estructural general

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en donde n oscila de 2 a 28, y B-L4-B, que tiene la misma estructura general que antes excepto con n=2 solamente. Se prefiere el uso de estos iniciadores para aplicaciones en las que la claridad es esencial, tal como en elementos ópticos. En otras aplicaciones en las que la claridad no es esencial, es aceptable el uso de otros iniciadores, tales como Irgacure 369. De nuevo, la clave es utilizar un iniciador que se dispare en el rango deseado de longitudes de ondas y no requiera una intensidad en exceso de los estándares de seguridad prescritos.

En los experimentos mencionados en la tabla siguiente, el compuesto absorbente de ultravioleta utilizado es UVAM (2-(2'-hidroxi-3'-terc-butil-5'-vinilfenilo)-5-cloro-2H-benzotriazol), un absorbedor comercialmente disponible. Aunque se prefiere el uso de UVAM, pueden usarse otros compuestos absorbentes de ultravioleta.

En los experimentos recogidos en la Tabla I, se prepararon planchas de polímero como se describe anteriormente. Se tomaron secciones de la plancha y se expusieron a luz a 365 nm durante 30 a 120 minutos, a intensidades de 0,0 a 8 milivatios por centímetro cuadrado. La transmisión y absorbencia de la luz UV a través de la sección fueron determinadas por un analizador fotocalorimétrico de diferencial y se recogieron en la tabla como 10% de transmitancia y \DeltaH (calor de polimerización).

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(Tabla pasa a página siguiente)

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Claims

1. Uso de una mezcla de un absorbedor de estímulo y un iniciador de estímulo en un elemento óptico para retrasar la iniciación de la polimerización de una composición modificadora (MC) hasta que se alcance un nivel predeterminado de intensidad del estímulo, en donde el elemento óptico comprende una primera matriz de polímero y dicha MC dispersa en ella, siendo capaz dicha MC de someterse a polimerización inducida por estímulo.

2. Uso según la reivindicación 1, en el que dicho estímulo es la luz.

3. Uso según la reivindicación 2, en el que dicho absorbedor de estímulo es un compuesto absorbedor de luz y dicho iniciador de estímulo es un fotoiniciador.

4. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho elemento óptico es una lentilla intraocular.

5. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho elemento óptico es una lente de contacto.

6. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho elemento óptico es una lente de gafas.

7. Uso según la reivindicación 3, en el que dicho compuesto absorbedor de luz es un absorbedor de UV y dicho fotoiniciador es un iniciador de UV.

8. Uso según la reivindicación 7, en el que dicho absorbedor de UV tiene la fórmula general:

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en donde X es H, un radical alcoxi o un halógeno; R^{1} es H o un radical alquilo; siempre que al menos uno de X y R^{1} sea distinto de H; y R^{2} es un radical orgánico con un enlace doble terminal;

y en el que dicho iniciador de UV tiene la fórmula general:

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en donde R^{1} es un radical orgánico que tiene una insaturación terminal; R^{2} es alquilo, arilo, alquilo sustituido o arilo sustituido; y R^{3} y R^{4} se seleccionan independientemente de fenilos o fenilos sustituidos.

9. Uso según la reivindicación 8, en el que dicho radical alcoxi contiene de 1 a 6 átomos de carbono.

10. Uso según la reivindicación 8 o 9, en el que dicho radical alquilo contiene de 1 a 8 átomos de carbono.