ES2350120T3 - Materiales para dispositivos oftálmicos y otorrinolaringológicos. - Google Patents
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Abstract
Un material polimérico para un dispositivo oftálmico y otorrinolaringológico que comprende a) un monómero monofuncional de acrilato o metacrilato [1], b) un monómero bifuncional reticulante de acrilato o metacrilato [2] y c) un macrómero de poliestireno con terminación de acrilato o metacrilato [3] o un macrómero de poliestireno con terminación de diacrilato o dimetacrilato [4]. **(Ver fórmula)**en las que R, R', independientemente = H, CH3 o CH2CH3; B = O(CH2)n, NH(CH2)n o NCH3(CH2)n; X = O(CH2)n, NH(CH2)n, NCH3(CH2)n o nada; n=0-6; Y = fenilo, (CH2)mH, (CH2)mC6H5, OH, CH2CH(OH)CH2OH, (OCH2CH2)mOCH3 o (OCH2CH2)mOCH2CH3; m=0-12; Z = (CH2)a, (CH2CH2O)b, O o nada; D = (CH2)a, O(CH2CH2O)b, O o nada; a=1 -12; b =1-24; y A = CH3&8211;, CH3CH2&8211;, CH3CH2CH2&8211;, CH3CH2CH2CH2&8211; o CH3CH2CH(CH3)&8211;.
Description
Campo de la invención
La presente invención está dirigida a materiales mejorados para dispositivos oftálmicos y otorrinolaringológicos. En particular, la presente invención versa acerca de materiales acrílicos blandos, con elevado índice de refracción, para dispositivos que tienen una resistencia mejorada.
Antecedentes de la invención
Con los recientes avances en cirugía de cataratas con incisiones pequeñas, se ha venido haciendo un hincapié creciente en el desarrollo de materiales blandos plegables para su uso en lentes artificiales. En general, estos materiales están comprendidos en una de tres categorías: hidrogeles, siliconas y acrílicos.
En general, los materiales de hidrogel tienen un índice de refracción relativamente pequeño, lo que los hace menos deseables que otros materiales, debido a la óptica más gruesa de la lente necesaria para lograr un poder de refracción dado. Los materiales de silicona tienen generalmente un índice de refracción más elevado que los hidrogeles, pero tienden a desplegarse de manera explosiva después de ser colocados en el ojo en posición plegada. Potencialmente, el despliegue explosivo puede dañar el endotelio corneal y/o romper la cápsula del cristalino. Son deseables los materiales acrílicos, porque, típicamente, tienen un elevado índice de refracción y se despliegan más lentamente, o de manera controlada, que los materiales de silicona.
La patente estadounidense nº 5.290.892 da a conocer materiales acrílicos con elevado índice de refracción adecuados para su uso como material de una lente intraocular (“LIO”). Estos materiales acrílicos contienen, como componentes principales, dos monómeros acrílicos de arilo. Las LIO fabricadas de estos materiales acrílicos pueden enrollarse o plegarse para su inserción a través de pequeñas incisiones. La patente estadounidense nº 5.331.073 también da a conocer materiales acrílicos blandos para LIO. Estos materiales contienen como componentes principales dos monómeros acrílicos que están definidos por las propiedades de sus homopolímeros respectivos. El primer monómero está definido como aquel cuyo homopolímero tiene un índice de refracción de al menos aproximadamente 1,50. El segundo monómero está definido como aquel cuyo homopolímero tiene una temperatura de transición vítrea menor de aproximadamente 22°C. Estos materiales para LIO también contienen un componente reticulante. Además, estos materiales pueden contener, de manera opcional, un cuarto constituyente, diferente de los tres primeros constituyentes, que se deriva de un monómero hidrófilo. Preferentemente, estos materiales tienen un total de menos de aproximadamente el 15% en peso de un componente hidrófilo. La patente estadounidense nº 5.693.095 da a conocer materiales plegables con un índice elevado de refracción para lentes oftálmicas que contienen al menos aproximadamente el 90% en peso de únicamente dos componentes principales: un monómero hidrófobo acrílico de arilo y un monómero hidrófilo. El monómero hidrófobo acrílico de arilo tiene la fórmula
en laque:X esH oCH3;
m es 0-6;
10 Y es nada, O, S o NR, en la que R es H, CH3, CnH2n+1 (n=1-10), iso-OC3H7, C6H5 o CH2C6H5; y Ar es cualquier anillo aromático que pueda ser sustituido o no con CH3, C2H5, n-C3H7, iso-C3H7, OCH3, C6H11, Cl, Br, C6H5 o CH2C6H5. Preferentemente, los materiales para lentes descritos en la patente nº 5.693.095 tienen una temperatura de transición vítrea (“Tg”) entre aproximadamente –20 y +25°C.
15 Las lentes intraoculares flexibles pueden ser plegadas e insertadas a través de una pequeña incisión. En general, un material más blando puede ser deformado en mayor medida, de modo que puede ser insertado a través de una incisión cada vez menor. Típicamente, los materiales acrílicos o metacrílicos blandos no tienen la combinación apropiada de resistencia, flexibilidad ni las propiedades de una superficie no pegajosa como para permitir que las LIO sean
20 insertadas a través de una incisión tan pequeña como la requerida para las LIO de silicona. Las propiedades mecánicas de los elastómeros de silicona mejoran con la adición de una carga inorgánica, típicamente sílice tratada en superficie. La sílice tratada en superficie también mejora las propiedades mecánicas de los cauchos acrílicos blandos, pero reduce la claridad óptica del producto final. Se necesitan materiales alternativos de carga que tengan un índice de
25 refracción más cercano al del caucho acrílico blando. Se sabe que la adición de cargas de refuerzo a polímeros blandos mejora la resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro. El refuerzo endurece el polímero y mejora su rigidez, restringiendo la libertad local de movimiento de las cadenas poliméricas, y robustece la estructura introduciendo una red de puntos fijos débiles. La capacidad de refuerzo de una
30 carga particular depende de sus características (por ejemplo, el tamaño y la química superficial), del tipo de elastómero con el cual se usa y de la cantidad de carga presente. Las cargas convencionales incluyen el negro de carbón y cargas de silicatos, en los que el tamaño de la partícula (para la máxima área superficial) y la humectabilidad (para la fuerza de cohesión) son de importancia fundamental. Generalmente, no se requiere un enlace químico covalente entre la matriz y la carga para un refuerzo efectivo. Para una solicitud y una reseña recientes, véanse: Boonstra, “Role of particulate fillers in elastomer reinforcement: a review” Polymer 1979, 20, 691, y Gu, et al., “Preparation of high strength and optically transparent silicone rubber” Eur. Polym. J. 1998, 34, 1727.
Resumen de la invención
Se han descubierto materiales acrílicos mejorados blandos y plegables para dispositivos que son particularmente aptos para su uso como LIO, pero que son también útiles como dispositivos oftálmicos u otorrinolaringológicos diversos, como lentes de contacto, queratoprótesis, anillos o implantes corneales, tubos otológicos de ventilación e implantes nasales. Estos materiales poliméricos contienen dominios separados por microfases similares a los encontrados en los copolímeros convencionales de bloque. La presencia de los dominios separados por microfases mejora la resistencia e influye en las propiedades superficiales de los materiales poliméricos sin necesidad de materiales de carga añadidos. Las propiedades de los materiales de la presente invención son diferentes a las de los copolímeros estadísticos (aleatorios) con idénticas proporciones de materias primas.
Descripción detallada de la invención
A no ser que se indique lo contrario, todas las cantidades de los componentes se presentan como un porcentaje % (p/p) (“% en peso”).
Las materiales para dispositivos de la presente invención son materiales poliméricos autorreforzados. Los materiales se fabrican por polimerización de a) un monómero monofuncional de acrilato o metacrilato [1], b) un reticulante bifuncional de acrilato o metacrilato
[2] y c) un poliestireno con terminación de acrilato o metacrilato [3] o un poliestireno con
terminación de diacrilato o dimetacrilato [4], en los que R, R’, independientemente = H, CH3 o CH2CH3; B = O(CH2)n, NH(CH2)n o NCH3(CH2)n; X = O(CH2)n, NH(CH2)n, NCH3(CH2)n o nada; n=0-6; Y = fenilo, (CH2)mH, (CH2)mC6H5, OH, CH2CH(OH)CH2OH, (OCH2CH2)mOCH3 o (OCH2CH2)mOCH2CH3; m=0-12; Z = (CH2)a, (CH2CH2O)b, O o nada; D = (CH2)a, O(CH2CH2O)b, O o nada;
a=1 -12;
b=1-24; y
A = CH3–, CH3CH2–, CH3CH2CH2–, CH3CH2CH2CH2– o CH3CH2CH(CH3)–.
Los monómeros preferidos de fórmula (1) son aquellos en los que:
R = H, B = O(CH2)2, Y = fenilo;
R = H, B = O(CH2)3, Y = fenilo; y
R = CH3, B = O(CH2)4, Y = fenilo.
Los monómeros preferidos de fórmula (2) son aquellos en los que:
R = H,X =OCH2, D=(CH2)2
R = CH3,X =OCH2, D=nada; y
R = CH3, X = nada, D = O(CH2CH2O)b, cuando b es > 10.
Los macrómeros preferidos de fórmula (3) son aquellos en los que:
R = CH3, R’ = H, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3); y
R = CH3, R’ = CH3, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3).
Los macrómeros preferidos de fórmula (4) son aquellos en los que:
R = CH3, R’ = H, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3); y
R = CH3, R’ = CH3, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3).
Los monómeros de fórmula (1) son conocidos y pueden fabricarse mediante procedimientos conocidos. Véanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses nos 5.331.073 y 5.290.892. Muchos monómeros de fórmula (1) están disponibles comercialmente en una variedad de fuentes.
Los monómeros de fórmula (2) son conocidos y pueden fabricarse mediante procedimientos conocidos, y están disponibles comercialmente. Los monómeros preferidos de fórmula (2) incluyen dimetilacrilato de etilenglicol; dimetilacrilato de dietilenglicol; dimetilacrilato de 1,6– hexanodiol; dimetilacrilato de 1,4–butanodiol; dimetilacrilato de poli(óxido de etileno) (promedio numérico del peso molecular 600 -1000); y sus correspondientes acrilatos.
Los macrómeros de fórmulas (3) y (4) son conocidos. Están disponibles comercialmente en algunos casos y pueden fabricarse mediante procedimientos conocidos. Los macrómeros de fórmulas (3) y (4) pueden fabricarse uniendo de forma covalente un grupo polimerizable a un grupo funcional extremo de un poliestireno lineal o ramificado. Por ejemplo, puede sintetizarse poliestireno con terminación de hidroxilo mediante polimerización aniónica de estireno, y funcionalizarse a continuación mediante terminación con óxido de etileno para producir poliestireno con terminación de hidroxilo. Los grupos terminales hidroxilo están bloqueados en uno o ambos extremos terminales de la cadena con un acrilato, un metacrilato o un grupo estirénico. Los finales de cadena bloqueados se unen de manera covalente mediante procedimientos conocidos, por ejemplo la esterificación con cloruro de metacriloílo o la reacción con un isocianato para formar un enlace carbamato. Véanse, en general, las patentes estadounidenses nos 3.862.077 y 3.842.059, cuyo contenido, en su totalidad, se incorpora por referencia.
De forma alternativa, los macrómeros de fórmulas (3) y (4) pueden prepararse también usando condiciones de polimerización de radicales por transferencia de átomos (ATRP). Por ejemplo, un iniciador de terminal hidroxilo (bromoisobutirato de hidroxietilo) puede combinarse con haluro de cobre (I) y un ligando solubilizante de amina. Esto puede usarse para iniciar la polimerización del monómero de estireno en condiciones adecuadas. Véanse, en general, las patentes estadounidenses nos 5.852.129, 5.763.548 y 5.789.487. A continuación, puede hacerse reaccionar el poli(estireno) resultante con terminación hidroxilo con cloruro de metacriloílo o metacrilato de isocianatoetilo para producir un macromonómero con terminación de metacrilato.
La flexibilidad del material copolimérico de la presente invención depende fundamentalmente de la temperatura de transición vítrea del homopolímero formado a partir del monómero (1) y de la miscibilidad del macrómero de poliestireno en la red polimérica resultante. La concentración del monómero (1) es típicamente de al menos el 50%, y preferentemente del 6585% en peso de la concentración total (monómero + macrómero + reticulante). La concentración del reticulante bifuncional (2) es típicamente del 10 al 15% en peso de la concentración total cuando R = CH3, X = nada, D = O(CH2CH2O)b cuando b > 5, y, preferentemente, menor que aproximadamente el 3% en peso para reticulantes bifuncionales de peso molecular menor, por ejemplo cuando R = H, X = OCH2 y D = (CH2)2. La concentración total de los macrómeros (3) y (4) depende de la temperatura de transición vítrea del homopolímero formado a partir del monómero (1). Los macrómeros (3) y (4) tenderán a incrementar el módulo y a disminuir la flexibilidad del material copolimérico resultante en función de su peso molecular. Con un peso molecular menor, los macrómeros (3) y (4) pueden ser miscibles con la red polimérica resultante, y el efecto sobre Tg será más semejante a un copolímero convencional. Con un peso molecular mayor o una concentración total de macrómeros más elevada, puede ocurrir una mayor separación de fases y dar lugar a una fase diferencia del macrómero de poliestireno y dos Tg. La concentración total de macrómeros (3) y
(4) en el material copolimérico de la presente invención está, típicamente, entre 5-40% en peso.
La claridad del copolímero depende de la concentración total de macrómeros y del peso molecular del macrómero en la serie copolimérica de feniletilacrilato. Los copolímeros de feniletilacrilato que contienen un 20% en peso de macrómero de poliestireno con un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 51.000 y una polidispersión menor de 1,03 no fueron ópticamente claros. Los copolímeros que contenían un macrómero de poliestireno de menor peso molecular y menor polidispersión mostraron una calidad óptica excelente. En consecuencia, los materiales copoliméricos de la presente invención contienen, preferentemente, macrómeros (3) o (4) que tienen un Mn inferior a 51.000.
El material copolimérico para dispositivos de la presente invención contiene opcionalmente uno o más ingredientes seleccionados del grupo constituido por un absorbente polimerizable de luz UV y un colorante polimerizable. Preferentemente, el material para dispositivos de la presente invención no contiene ningún otro ingrediente fuera de los monómeros de fórmulas (1) y (2), los macrómeros (3) y/o (4), y de los absorbentes polimerizables de luz UV y los colorantes.
El material para dispositivos de la presente invención contiene opcionalmente absorbentes reactivos de luz UV o colorantes reactivos. Un absorbente reactivo preferido de luz UV es 2– (2’–hidroxi–3’–metalil–5’–metilfenil)benzotriazol, disponible comercialmente como o-Methallyl Tinuvin P (“oMTP”) en Polysciences, Inc., Warrington, Pensilvania. Típicamente, los absorbentes de luz UV están presentes en una cantidad desde aproximadamente el 0,1-5% (en peso). Los compuestos absorbentes reactivos adecuados de la luz azul incluyen los descritos en la patente estadounidense nº 5.470.932. Los absorbentes de luz azul están presentes típicamente en una cantidad desde aproximadamente el 0,01-0,5% (en peso). Cuando se usan para fabricar LIO, los materiales para dispositivos de la presente invención contienen, preferentemente, tanto un absorbente reactivo de luz UV como un colorante reactivo.
Para formar el material para dispositivos de la presente invención, se combinan y polimerizan los ingredientes elegidos (1) y (2), y o bien (3) o (4), o tanto (3) como (4) usando un iniciador de radicales para iniciar la polimerización por la acción ya sea del calor o de la radiación. Preferentemente, el material para dispositivos se polimeriza en moldes de polipropileno sin gases bajo nitrógeno o en moldes de vidrio.
Los iniciadores adecuados de la polimerización incluyen los iniciadores térmicos y los fotoiniciadores. Los iniciadores térmicos preferidos incluyen los iniciadores de radicales libres con peroxi, como t–butil (peroxi–2–etil)hexanoato y di–(terc–butilciclohexil) peroxibicarbonato (disponible comercialmente como Perkadox® 16, de Akzo Chemicals Inc., Chicago, Illinois). Particularmente en casos en los que los materiales de la presente invención no contienen un cromóforo que absorba la luz azul, los fotoiniciadores preferidos incluyen los iniciadores de óxido de benzoilfosfina, como el óxido de 2,4,6–trimetil–benzoildifenil–fosfina, disponible comercialmente como Lucirin® TPO, de BASF Corporation (Charlotte, Carolina del Norte).
Típicamente, los iniciadores están presentes en una cantidad igual a aproximadamente el 5% o menos del peso total de la formulación, y, más preferentemente, menor que el 2% del total de la formulación. Como se acostumbra con fines del cálculo de las cantidades de los componentes, el peso del iniciador no se incluye en el cálculo del porcentaje de pesos de la formulación.
La combinación particular de los ingredientes descritos en lo que antecede y la identidad y la cantidad de cualquier componente adicional son determinadas por las propiedades deseadas del material para dispositivos acabado. En una realización preferida, los materiales para dispositivos de la presente invención se usan para fabricar LIO que tienen un diámetro óptico de 5,5 o 6 mm que están diseñadas para ser comprimidas o estiradas e insertadas a través de incisiones quirúrgicas de 2 mm o menores.
Preferentemente, el material para dispositivos tiene un índice de refracción en el estado seco de al menos aproximadamente 1,47, y, más preferentemente, de al menos aproximadamente 1,50, medido por un refractómetro Abbe’ a 589 nm (fuente de luz de Na) a 25°C. Las ópticas fabricadas con materiales que tienen un índice de refracción inferior a 1,47 son necesariamente más gruesas que las ópticas de la misma potencia que estén fabricadas con materiales que tengan un índice de refracción mayor. Por ello, las ópticas de las LIO fabricadas con materiales con propiedades mecánicas comparables y un índice de refracción inferior a aproximadamente 1,47 requieren, generalmente, incisiones relativamente mayores para la implantación de la LIO.
La morfología o la estructura de fases del material dependerá dela concentración de los macrómeros, de su peso molecular, de su miscibilidad en la red copolimérica (que también depende del peso molecular) y del procedimiento de polimerización. Puede observarse el comportamiento con separación de microfases mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC). Los materiales separados en microfases presentarán dos temperaturas de transición vítrea (“Tg”). Tanto la fase continua como la fase no continua presentarán una Tg separada. La Tg de la fase continua determinará fundamentalmente las propiedades de flexibilidad del material, y las características de pliegue y de despliegue, y es, preferentemente, menor de aproximadamente +25°C, y, más preferentemente, menor de aproximadamente 0°C. La Tg de la fase no continua tiene un impacto menor en la flexibilidad de los materiales que la de la fase continua. La Tg se mide por medio de calorimetría de barrido diferencial a 10°C/min., y se determina generalmente en el punto medio de la transición del flujo calorífico con respecto a la curva de temperaturas.
Preferentemente, el material para dispositivos tiene una elongación de al menos el 150%, más preferentemente de al menos el 300% y un módulo de Young de menos de 6,0 MPa, más preferentemente de menos de 5,0 MPa. Estas propiedades indican que, generalmente, una lente fabricada de tal material se doblará con mayor facilidad y no se agrietará, desgarrará ni partirá cuando se doble. Las propiedades de tensión de las muestras poliméricas se determinan con muestras de ensayo de tensión con forma de mancuerna con una longitud total de 20 mm, longitud en la zona de sujeción de 4,88 mm, anchura global de 2,49 mm, anchura de 0,833 mm en la sección estrecha, un radio de chaflán de 8,83 mm y un espesor de 0,9 mm. El ensayo se lleva a cabo con muestras en condiciones estándar de laboratorio de 23 ± 2°C y 50 ± 5% de humedad relativa usando un aparato de pruebas Instron para materiales, modelo 4400, con una celda de carga de 50 N. La distancia de sujeción es de 14 mm y la velocidad de una cruceta es de 500 mm/minuto, y se tracciona la muestra hasta la ruptura. La elongación (deformación) se presenta como una fracción del desplazamiento en el momento de la ruptura con respecto a la distancia original de sujeción (“Elongación” o “Deformación en la ruptura”). El módulo se calcula como la pendiente instantánea de la curva de tensión-deformación con un 0% de tensión (“módulo de Young”), un 25% de tensión (“módulo al 25%”) y un 100% de tensión (“módulo al 100%”). La resistencia al desgarro se midió en muestras angulosas no melladas (Troquel C) a 90°C según ASTM D624-91 “Standard Test Method for Tear Strength of Conventional Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers”. Las muestras del ensayo tenían una longitud total de 20 mm, 9,0 mm de anchura y un espesor de 0,9 mm. El ensayo se llevó a cabo con muestras en condiciones estándar de laboratorio de 23 ± 2°C usando un aparato de pruebas Instron para materiales, modelo 4400, con una celda de carga de 50 N. La distancia de sujeción fue de 9,0 mm y la velocidad de cruceta fue de 500 mm/minuto, y se traccionó la muestra hasta la ruptura. El aguante al desgarro (“Resistencia al desgarro”) se calculó a partir de la fuerza máxima obtenida durante el ensayo dividida por el espesor de la muestra.
Las LIO construidas de los materiales para dispositivos de la presente invención pueden ser de cualquier diseño capaz de ser estirado o comprimido a una sección transversal pequeño que pueda pasar por una incisión de 2 mm. Por ejemplo, las LIO pueden ser de lo que se denomina diseño de una pieza o diseño de múltiples piezas, y comprender componentes ópticos y hápticos. La óptica es la porción que sirve de lente y los componentes hápticos están unidos a la óptica y son como brazos que mantienen la óptica en el debido lugar dentro del ojo. Los elementos óptico y el o los hápticos pueden ser el mismo material o de materiales diferentes. Una lente de piezas múltiples se denomina así porque el elemento óptico y el o los elementos hápticos se fabrican por separado, y, a continuación, los elementos hápticos se unen al elemento óptico. En una lente de una sola pieza, el elemento óptico y los hápticos se forman de un solo trozo de material. Dependiendo del material, los elementos hápticos son recortados o torneados del material para producir la LIO.
Además de LIO, los materiales de la presente invención son también adecuados para su uso como otros tipos de dispositivos oftálmicos u otorrinolaringológicos, como lentes de contacto, queratoprótesis, implantes o anillos corneales, tubos otológicos de ventilación e implantes nasales.
La invención será ilustrada de forma adicional por los siguientes ejemplos, que se contempla que sean ilustrativos, pero no limitantes.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 1,3999 g de poli(estireno) con terminación de metacrilato, 5,6535 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,0347 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. La mezcla de monómeros se filtró a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros, luego a través de un filtro de PTFE de 0,45 micrómetros. La formulación fue desgasificada burbujeando N2 a través de la mezcla de monómeros. Se añadió peroxi-2-etilhexanoato de t-butilo (t-BPO) (0,0601 g) y se mezcló por completo la solución. La mezcla de monómeros se distribuyó, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. A continuación, los moldes rellenos se colocaron en un horno de convección mecánica y se curaron a 70°C durante 1 hora; después se poscuraron durante 2 horas a 110°C. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente. El polímero extraído se secó al vacío a 60°C. El porcentaje de extraíbles en acetona se determinó gravimétricamente. La Tabla 1 enumera las propiedades representativas.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 2,0096 g de estireno, 7,9588 g de acrilato de 2– feniletilo (PEA) y 0,0565 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). La mezcla de monómeros se mezcló y después se filtró a través de un filtro de PTFE de 0,45 micrómetros. La formulación fue desgasificada burbujeando N2 a través de la mezcla de monómeros. Se añadió peroxi-2etilhexanoato de t-butilo (t-BPO) (0,1050 g) y se mezcló por completo la solución. La mezcla de monómeros se distribuyó en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. A continuación, los moldes rellenos se colocaron en un horno de convección mecánica y se curaron a 70°C durante 1 hora; después se poscuraron durante 2 horas a 110°C. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 1 enumera las propiedades representativas.
Tabla 1. Comparación del copolímero de injerto de poli(estireno) con terminación de metacrilato con acrilato de 2-feniletilo y poli(estireno-co-acrilato de 2-feniletilo)
- Ejemplo PEA (% en peso) Estireno (% en peso) Poli(estireno)MA (% en peso) Poli(estireno)MA Mn %BDDA Iniciador Iniciador (% en peso)
- 1 79,76 -19,74 13.000 0,49 t-BPO 0,85 2 79,39 20,05 --0,56 t-BPO 1,05
- Índice de refracción (25°C) Resistencia a la tracción (MPa) Deformación en la ruptura (%) Módulo de Young Módulo al 25% Módulo al 100% Resistencia al desgarro (N/mm)
- 1,5617 ± 0,0003 8,62 ± 0,79 957 ± 65 3,23 ± 0,49 2,61 ± 0,52 1,68 ± 0,11 6,20 ± 0,87 1,5605 ± 0,0007 3,81 ± 0,73 783 ± 150 6,02 ± 2,14 6,73 ± 2,08 2,12 ± 0,49 4,54 ± 0,67
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 2,0045 g de poliestireno con terminación de metacrilato (Mn 13.000), 7,9528 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,0519 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora
10 para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1– fenilpropan–1–ona (Darocur® 1173) (0,1050 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se filtró a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros, luego a través de un filtro de PTFE de 0,45 micrómetros. La formulación fue desgasificada burbujeando N2, y luego distribuida, en una atmósfera de N2, en moldes de
15 polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 2 enumera las propiedades representativas.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 0,6002 g de poliestireno con terminación de metacrilato (Mn 23.300), 2,3937 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,0172 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1– fenilpropan–1–ona (Darocur® 1173) (0,0323 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se filtró a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros. La formulación fue desgasificada, en una atmósfera de N2, burbujeando N2, y luego distribuida en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 2 enumera las propiedades representativas.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 1,0002 g de poliestireno con terminación de metacrilato (Mn 51.000), 3,9897 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,0289 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1– fenilpropan–1–ona (Darocur® 1173) (0,0518 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se filtró a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros. La formulación fue desgasificada burbujeando N2, y luego distribuida, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 2 enumera las propiedades representativas.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 0,6005 g de poliestireno con terminación de dimetacrilato y 2,4159 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. La mezcla de monómeros se filtró a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros, y se desgasificó burbujeando N2. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1–fenil–propan–1– ona (Darocur® 1173) (0,0285 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se distribuyó, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con
5 acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 2 enumera las propiedades representativas.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 0,6015 g de poliestireno con terminación de
10 dimetacrilato, 2,3960 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,0164 g de diacrilato de 1,4– butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. La mezcla de monómeros se filtró a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros y se desgasificó burbujeando N2. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1–fenil–propan–1–ona (Darocur® 1173) (0,0310 g) y la solución
15 se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se distribuyó, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej.
1. La Tabla 2 enumera las propiedades representativas.
20 Tabla 2. Copolímeros de poli(estireno) con terminación de metacrilato y dimetacrilato con acrilato de feniletilo y diacrilato de 1,4-butanodiol
- Ejemplo
- 3 4 5 6 7
- PEA (% en peso)
- 79,45 79,50 79,50 80,09 79,50
- Poli(estireno) MA (% en peso)
- 20,03 19,93 19,93 - -
- Poli(estireno) MA Mn
- 13.000 23.300 51.000 - -
- Poli(estireno) DM A (% en peso)
- - -7 - 19,91 19,96
- Poli(estireno) DM A Mn
- - - - 6.200 6.200
- %BDDA
- 0,52 0,57 0,57 - 0,54
- Iniciador
- Darocur® 1173 Darocur® 1173 Darocur® 1173 Darocur® 1173 Darocur® 1173
- Iniciador (% en peso)
- 1,02 1,07 1,03 0,94 1,03
- Índice de refracción (25 °C)
- 1,5616 ± 0,0009 1,5632 ± 0,0003 1,5615 ± 0,0005 1,5613 ± 0,0008 1,5602 ± 0,0006
- Resistencia a la tracción (MPa)
- 5,62 ± 0,84 9,85 ± 0,78 933±0,13 8,25±0,91 7,91 ± 0,93
- Deformación en la ruptura (%)
- 918 ± 90 792 ± 63 642 ± 23 1084 ± 107 774 ± 63
5
10
15
20
25
13
- Ejemplo
- 3 4 5 6 7
- Módulo de Young
- 1,28 ± 0,18 2,23 ± 0,21 423 ± 0,52 4,38 ± 0,52 4,93 ± 0,80
- Módulo al 25%
- 1,09 ± 0,25 1,52 ± 0,21 2,03 ± 0,50 4,53 ± 0,45 4,91 ± 1,31
- Módulo al 100%
- 0,84 ± 0,03 1,46 ± 0,05 2,50 ± 0,08 2,23 ± 0,16 2,57 ± 0,45
- Resistencia al desgarro (N/mm)
- 3,99 ± 0,18 7,08 ± 1,50 6,26 ± 0,98 3,85 ± 0,27 3,74 ± 0,33
- Tg (°C)
- 1 -1, 90 -2, 102 - -
- Aspecto
- claro claro turbio claro claro
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 1,2005 g de poliestireno con terminación de metacrilato, 4,7472 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,0597 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. La mezcla de monómeros se filtró usando una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros, luego a través de un filtro de PTFE de 0,45 micrómetros, y se desgasificó burbujeando N2. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1–fenil–propan–1– ona (Darocur® 1173) (0,0581 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se distribuyó, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 3 enumera las propiedades representativas.
Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 1,2008 g de poliestireno con terminación de metacrilato, 4,6929 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,1225 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. La mezcla de monómeros se filtró usando una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros, luego a través de un filtro de PTFE de 0,45 micrómetros, y se desgasificó burbujeando N2. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1–fenil–propan–1– ona (Darocur® 1173) (0,0561 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se distribuyó, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 3 enumera las propiedades representativas.
5 Se cargó un vial de centelleo de 20 mL con 1,2008 g de poliestireno con terminación de metacrilato, 4,6929 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA) y 0,1824 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cerró y la mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora para permitir que el componente de poliestireno se disolviera. La mezcla de monómeros se filtró usando una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros, luego a través de un filtro de PTFE de 0,45
10 micrómetros, y se desgasificó burbujeando N2. Se añadió 2–hidroxi–2–metil–1–fenil–propan–1– ona (Darocur® 1173) (0,0580 g) y la solución se mezcló completamente. La mezcla de monómeros se distribuyó, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos fueron expuestos a luz UV durante 20 min. Se sacó el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se eliminó mediante extracción con
15 acetona a temperatura ambiente, tal como se indica en el Ej. 1. La Tabla 3 enumera las propiedades representativas.
Tabla 3. Copolímeros de poliestireno con terminación de metacrilato con acrilato de 2feniletilo y diacrilato de 1,4-butanodiol
- Ejemplo PEA (% en peso) Poli(estireno)MA (% en peso) Poli(estireno)MA Mn BDDA (% en peso) Iniciador Iniciador (% en peso)
- 8 79,02 19,98 13.000 0,99 Darocur® 1173 0,97 9 78,00 19,96 13.000 2,04 Darocur® 1173 0,93 10 77,03 19,94 13.000 3,03 Darocur® 1173 0,96
- Claridad hidratada (22°C) Claridad hidratada (22°C) Resistencia a la tracción (MPa) Deformación en la ruptura (%) Módulo de Young Módulo al 25% Módulo al 100% Índice de refracción (25 °C)
- claro turbio 9,27 ± 0,67 750 ± 48 2,74 ± 0,17 1,95 ± 0,20 1,70 ± 0,09 1,5634 ± 0,0002 claro algo turbio 8,33 ± 0,58 420 ± 25 3,38 ± 0,16 2,54 ± 0,43 2,37 ± 0,08 1,5631 ± 0,0002 claro claro 7,87 ± 0,38 279 ± 16 4,96 ± 0,62 4,18 ± 0,57 3,23 ± 0,10 1,5630 ± 0,0001
La adición del macrómero de poliestireno mejora las propiedades de resistencia de los polímeros acrílicos blandos, permitiendo una mayor distorsión sin fractura. Por ejemplo, en la Tabla 1, un copolímero de poliestireno-acrilato de 2–feniletilo injertado de metacrilato (Ej. 1) tiene una resistencia a la tracción, una deformación en la ruptura y una resistencia al desgarro mayores, y un módulo menor en comparación con un copolímero estadístico de acrilato de 2– feniletilo y de estireno de idéntica proporción de suministro de monómeros. Además, la adición del componente de estireno da como resultado un aumento en el índice de refracción en comparación con las formulaciones completamente acrílicas, lo que permite la fabricación de lentes de masa menor de idéntico poder de refracción.
El peso molecular del macrómero de poliestireno también tiene su impacto en las propiedades del polímero. En la Tabla 2, el Ej. 4 contiene un poliestireno con terminación de metacrilato con mayor Mn, y esto da como resultado una resistencia a la tracción y una resistencia al desgarro mayores con solo un aumento moderado en el módulo en comparación con un copolímero injertado sintetizado con poliestireno con terminación de metacrilato de menor peso molecular. La DSC confirmó la morfología con separación de fases en este copolímero (Ej. 4). Un aumento adicional del PM del macrómero de poliestireno dio como resultado propiedades de tracción mejoradas (Ej. 5); sin embargo, este copolímero no era ópticamente claro, ya que los dominios separados en fases resultaban ahora lo bastante grandes como para dispersar la luz. El poliestireno con terminación de dimetacrilato puede usarse también con o sin reticulante adicional de bajo peso molecular (Tabla 2, Ej. 6 y 7) para ajustar a la medida la deformación en la ruptura.
Todos estos polímeros tienen una claridad excelente al fundirse. Sin embargo, la claridad óptica tras la hidratación y el calentamiento es función de la concentración del reticulante (Tabla 3). Los copolímeros con mayor concentración de BDDA (Ej. 9, 10) mostraron una claridad óptica mejorada cuando se hidrataron a 40°C en comparación con una concentración más baja de BDDA (Ej. 8).
Se carga un vial de centelleo de 20 mL con 0,80 g de poliestireno con terminación de metacrilato, 2,56 g de acrilato de 2–feniletilo (PEA), 0,60 g de metacrilato de 2–(2– metoxietoxi)etilo (MEEMA) y 0,04 g de diacrilato de 1,4–butanodiol (BDDA). El vial se cierra y se agita para permitir que el componente de poliestireno se disuelva. La mezcla de monómeros se filtra a través de una membrana de fibra de vidrio de 1,0 micrómetros. La formulación se desgasifica burbujeando N2 a través de la mezcla de monómeros. Se añade bi(4–terc– butilciclohexil)peroxibicarbonato (Perkadox 16S) (0,02 g) y la solución se mezcla completamente. La mezcla de monómeros se distribuye, en una atmósfera de N2, en moldes de polipropileno desgasificado al vacío. Los moldes rellenos se colocan en un horno de
5 convección mecánica a 70°C durante 1 hora; después se poscuran durante 2 horas a 110°C. Se saca el producto de los moldes de polipropileno, y el monómero residual se elimina mediante extracción con acetona a temperatura ambiente. El polímero del producto se seca al vacío a 60°C.
Estos copolímeros injertados también muestran una adherencia superficial reducida en 10 comparación con los copolímeros estadísticos de idéntica composición de suministro, y esto mejora la fabricabilidad y la manipulación de las LIO.
La presente invención se ha descrito con referencia a ciertas realizaciones preferidas; sin embargo, debiera entenderse que puede ser plasmada con otras formas o variaciones específicas de la misma sin apartarse de sus características especiales o esenciales. Por lo
15 tanto, debe considerarse que las realizaciones descritas en lo que antecede son ilustrativas en todos los sentidos, y no restrictivas, quedando indicado el alcance de la invención por las reivindicaciones adjuntas, en vez de por la anterior descripción.
Claims (20)
- Reivindicaciones1. Un material polimérico para un dispositivo oftálmico y otorrinolaringológico que comprende a) un monómero monofuncional de acrilato o metacrilato [1], b) un monómero bifuncional reticulante de acrilato o metacrilato [2] y5 c) un macrómero de poliestireno con terminación de acrilato o metacrilato [3] o un macrómero de poliestireno con terminación de diacrilato o dimetacrilato [4].
imagen1 en las que R, R’, independientemente = H, CH3 o CH2CH3; B = O(CH2)n, NH(CH2)n o NCH3(CH2)n;10 X = O(CH2)n, NH(CH2)n, NCH3(CH2)n o nada; n=0-6; Y = fenilo, (CH2)mH, (CH2)mC6H5, OH, CH2CH(OH)CH2OH, (OCH2CH2)mOCH3 o (OCH2CH2)mOCH2CH3; m=0-12; Z = (CH2)a, (CH2CH2O)b, O o nada;15 D = (CH2)a, O(CH2CH2O)b, O o nada; a=1 -12; b =1-24; y A = CH3–, CH3CH2–, CH3CH2CH2–, CH3CH2CH2CH2– o CH3CH2CH(CH3)–. - 2. El material polimérico para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el monómero de20 fórmula (1) está seleccionado del grupo que consiste en aquellos en los que R = H, B = O(CH2)2, Y = fenilo; y R = CH3, B = O(CH2)4, Y = fenilo.
- 3. El material polimérico para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el monómero de fórmula (2) está seleccionado del grupo que consiste en aquellos en los que25 R = H, X = OCH2, D = (CH2)2; R = CH3,X =OCH2, D=nada; y R = CH3, X= nada, D = O(CH2CH2O)b cuando b es > 10.
-
- 4.
- El material polimérico para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el monómero de fórmula (2) está seleccionado del grupo que consiste en dimetilacrilato de etilenglicol; dimetilacrilato de dietilenglicol; dimetilacrilato de 1,6–hexanodiol; dimetilacrilato de 1,4– butanodiol; dimetilacrilato de poli(óxido de etileno) (peso molecular promedio en número: 600 -1000); y sus correspondientes acrilatos.
-
- 5.
- El material polimérico para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el macrómero de
fórmula (3) está seleccionado del grupo que consiste en aquellos en los que R = CH3, R’ = H, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3); y R = CH3, R’ = CH3, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3). -
- 6.
- El material polimérico para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el macrómero de
fórmula (4) está seleccionado del grupo que consiste en aquellos en los que R = CH3, R’ = H, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3); y R = CH3, R’ = CH3, X = O(CH2)2, Z = nada, A = CH3CH2CH(CH3). -
- 7.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el material para dispositivos comprende un monómero de fórmula (1), un monómero de fórmula (2), un macrómero de fórmula (3) y un macrómero de fórmula (4).
-
- 8.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que la cantidad total de monómero de fórmula (1) es al menos el 50% (p/p).
-
- 9.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 8 en el que la cantidad total de monómero de fórmula (1) es del 65-85% (p/p).
-
- 10.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que la cantidad total de monómero de fórmula (2) no supera el 15% (p/p).
-
- 11.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 10 en el que la cantidad total de monómero de fórmula (2) es menor del 3% (p/p).
-
- 12.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que la cantidad total de los macrómeros (3) y (4) es del 5-40% (p/p).
-
- 13.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el macrómero de fórmula (3) y el macrómero de fórmula (4) tienen un peso molecular promedio en número menor de
- 51.000.
-
- 14.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el material para dispositivos comprende, además, un ingrediente seleccionado del grupo que consiste en un absorbente polimerizable de luz UV y un colorante polimerizable.
-
- 15.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el material para dispositivos tiene un índice de refracción en estado seco de al menos 1,47.
-
- 16.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el material para el dispositivo tiene una temperatura de transición vítrea en fase continua de menos de 25°C.
-
- 17.
- El material para un dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el material para el
dispositivo tiene una elongación de al menos el 150% y un módulo de Young de menos de 5 6,0 MPa. - 18. Un dispositivo oftálmico u otorrinolaringológico que comprende el material para el dispositivo de la Reivindicación 1 en el que el dispositivo oftálmico u otorrinolaringológico está seleccionado del grupo que consiste en lentes intraoculares, lentes de contacto, queratoprótesis, implantes o anillos corneales, tubos otológicos de ventilación e implantes10 nasales.
- 19. Una lente intraocular que comprende el material para un dispositivo de la Reivindicación 1.
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