JP2009522434A - ペンダント状陽イオンおよび重合可能基を含有するシロキサンプレポリマー - Google Patents

Abstract

本発明は、生体適合性医療機器の製造に有用な高分子組成物に関する。さらに詳細には、本発明は、眼科用機器の製造に有用な望ましい物理的特性を有する高分子組成物を形成するための重合が可能なある種の陽イオンランダムコポリマーに関する。こうした特性には、重合医療機器を水で抽出する能力が挙げられる。これは、技術上一般的であるように、有機溶媒の使用を避ける。ポリマー組成物は、ペンダント状陽イオンおよび重合可能基を含有する重合シロキサンプレポリマーを含む。

Description

本出願は、参考のため本明細書に包含される、２００６年１月９日出願の特許仮出願第６０／７５６，６３８号の利益を主張する。

本発明は、生体適合性医療機器の製造に有用な高分子組成物に関する。さらに詳細には、本発明は、眼科用機器の製造に有用な望ましい物理的特性を有する高分子組成物を形成するための重合が可能なある種の陽イオンランダムコポリマーに関する。こうした特性には、重合医療機器を水で抽出する能力が挙げられる。これは、技術上一般的であるように、有機溶媒の使用を避ける。ポリマー組成物は、ペンダント状陽イオンおよび重合可能基を含有する重合シロキサンプレポリマーを含む。

生体用機器を含む種々の物品は、有機ケイ素化合物含有材料から形成される。ソフトコンタクトレンズなどの生体用機器に有用な有機ケイ素化合物材料の一つの部類は、ケイ素含有ヒドロゲル材料である。ヒドロゲルは、平衡状態で水を含有する、水和し架橋した高分子系である。ヒドロゲルコンタクトレンズは、比較的高い酸素透過性ならびに望ましい生体適合性および快適さを提供する。ヒドロゲル配合物中のケイ素含有材料の包含は、一般に、ケイ素系の材料が水よりも高い酸素透過性を有するので、より高い酸素透過性を提供する。

有機ケイ素化合物材料の別の部類は、ハードコンタクトレンズ用に用いられる硬質のガス透過性材料である。こうした材料は、一般に、ケイ素またはフルオロケイ素コポリマーから形成される。これらの材料は酸素透過性であり、ソフトコンタクトレンズ用に用いられる材料よりも硬い。コンタクトレンズを含む、生体用機器に有用な有機ケイ素化合物含有材料は、以下の米国特許：米国特許第４，６８６，２６７号明細書（エリス（Ｅｌｌｉｓ）ら）、米国特許第５，０３４，４６１号明細書（ライ（Ｌａｉ）ら）、および米国特許第５，０７０，２１５号明細書（バンベリ（Ｂａｍｂｕｒｙ）ら）に開示されている。

加えて、従来型のシロキサン型のモノマーは疎水性であり、それらにより製造されるレンズは、しばしば、親水性表面を提供するための追加の処理を必要とする。特定の理論により縛られようとは望まないが、発明者らは、本明細書において開示される４級シロキサン型ランダムコポリマーなどの荷電シロキサン型ランダムコポリマーを提供することが、親水性シロキサン型ランダムコポリマーをもたらすことを信じる。親水性４級基が極性水分子の陰性部分と相互作用することは信じられる。

ソフトコンタクトレンズ材料は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、およびそれらの組合せなどの重合性および架橋性の親水性モノマーにより製造される。これらの親水性モノマーを重合させることにより製造されるポリマーは、それら自身で有意な親水性の性格を示すと共に、それらの高分子マトリクス中に有意な量の水を吸収することができる。それらの水を吸収する能力のせいで、これらのポリマーは、多くの場合、「ヒドロゲル」と呼ばれる。これらのヒドロゲルは、光学的に透明であり、それらの高いレベルの水和物水のせいで、ソフトコンタクトレンズを製造するための特に有用な材料である。シロキサン型モノマーが水ならびに親水性溶媒およびモノマー中に溶解しにくいことは周知であり、従って、それらは標準ヒドロゲル技術を用いて共重合し加工することも困難である。従って、ヒドロゲルレンズを製造するために用いられる材料、特に希釈剤中での改善された溶解性を有する新規のシロキサン型ランダムコポリマーに対する必要性が存在する。さらに、従来技術において用いられる有機溶媒の代わりに水中で抽出可能である重合医療機器をもたらすランダムコポリマーに対する必要性が存在する。

本発明は、コンタクトレンズを含む生体用機器などの物品において有用である新奇の陽イオン有機ケイ素化合物含有ランダムコポリマーを提供する。

第１態様において、本発明は式（Ｉ）で表されるランダムコポリマーに関する：

式中、Ｒ１は以下の式で表されるものの一つから選択される：

ｘは０〜１０００であり、ｙは１〜３００であり、Ｌは同じかまたは異なることができると共に、ウレタン、カーボネート、カルバメート、カルボキシル・ウレイド、スルホニル、直鎖または分岐鎖Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０フルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０エステル基、アルキルエーテル、シクロアルキルエーテル、シクロアルケニルエーテル、アリールエーテル、アリールアルキルエーテル、ポリエーテル含有基、ウレイド基、アミド基、アミン基、置換または非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキル基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルケニル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリール基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリールアルキル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０複素環式環、置換または非置換Ｃ４〜Ｃ３０複素環アルキル基、置換または非置換Ｃ６〜Ｃ３０ヘテロアリールアルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０フルオロアリール基、またはヒドロキシル置換アルキルエーテルおよびそれらの組合せからなる群から選択される。

Ｘ^-は少なくとも単一荷電対イオンである。単一荷電対イオンの例には、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、ＣＦ₃ＣＯ₂ ^-、ＣＨ₃ＣＯ₂ ^-、ＨＣＯ₃ ^-、ＣＨ₃ＳＯ₄ ^-、ｐ−トルエンスルホン酸、ＨＳＯ₄ ^-、Ｈ₂ＰＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-、およびＣＨ₃ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ₂ ^-からなる基が挙げられる。２荷電対イオンの例には、ＳＯ₄ ^2-、ＣＯ₃ ^2-およびＨＰＯ₄ ^2-が挙げられるであろう。他の荷電対イオンは当業者に明らかであるであろう。対イオンの残留量が水和生成物の形態で存在することが可能であることは理解されるべきである。従って、毒性対イオンの使用は阻止されるべきである。同様に、単一荷電対イオンに対して、対イオンと４級シロキサニルの比率が１：１であることは理解されるべきである。より大きな負の荷電の対イオンは、対イオンの全体荷電に対して異なる比率をもたらす。

各Ｒ２、Ｒ３およびＲ５は、独立に、水素、直鎖または分岐鎖Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０フルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０エステル基、アルキルエーテル、シクロアルキルエーテル、エーテル、シクロアルケニルエーテル、アリールエーテル、アリールアルキルエーテル、ポリエーテル含有基、ウレイド基、アミド基、アミン基、置換または非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルケニル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリール基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリールアルキル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０複素環式環、置換または非置換Ｃ４〜Ｃ３０複素環アルキル基、置換または非置換Ｃ６〜Ｃ３０ヘテロアリールアルキル基、フッ素、Ｃ５〜Ｃ３０フルオロアリール基、またはヒドロキシル基である。各Ｒ４は独立に水素またはメチル基である。

本明細書における使用のためのウレタンの代表的な例には、一例として、またアルキル基などのさらなる基に連結することが可能であるカルボキシル基に連結される２級アミンが挙げられる。同様に、２級アミンは、また、アルキル基などのさらなる基に連結することが可能である。

本明細書における使用のためのカーボネートの代表的な例には、一例として、炭酸アルキル、および炭酸アリールなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのカルバメートの代表的な例には、一例として、カルバミン酸アルキル、およびカルバミン酸アリールなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのカルボキシル・ウレイドの代表的な例には、一例として、アルキルカルボキシル・ウレイド、およびアリールカルボキシル・ウレイドなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのスルホニルの代表的な例には、一例として、アルキルスルホニル、およびアリールスルホニルなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのアルキル基の代表的な例には、一例として、分子の残部に対して不飽和ありまたはなしでの１〜約１８個の炭素原子の炭素および水素原子を含有する直鎖または分岐鎖炭化水素鎖ラジカル、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、１−メチルエチル（イソプロピル）、ｎ−ブチル、およびｎ−ペンチル基などが挙げられる。

本明細書における使用のためのフルオロアルキル基の代表的な例には、一例として、炭素原子に結合する１以上のフッ素原子を有する上に定義されるような直鎖または分岐鎖アルキル基、例えば、−ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＨ２ＣＦ２Ｈ、および−ＣＦ２Ｈなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのエステル基の代表的な例には、一例として、１〜２０個の炭素原子を有するカルボン酸エステルなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのエーテルまたはポリエーテル含有基の代表的な例には、一例として、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、およびアリールアルキル基が上に定義される、アルキルエーテル、シクロアルキルエーテル、シクロアルケニルエーテル、アリールエーテル、アリールアルキルエーテル、例えば、エチレン・オキシド、プロピレン・オキシド、ブチレン・オキシド、ポリ（エチレン・オキシド）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレン・オキシド）、ポリ（ブチレン・オキシド）およびそれらの混合物またはコポリマーなどのアルキレン・オキシド、ポリ（アルキレン・オキシド）、Ｒ８が上に定義される結合基、アルキル、シクロアルキルまたはアリール基であり、Ｒ９が上に定義されるアルキル、シクロアルキルまたはアリール基である一般式−Ｒ８ＯＲ９で表されるエーテルまたはポリエーテル基、例えば、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣ６Ｈ５および−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣ２Ｈ５などが挙げられる。

本明細書における使用のためのアミド基の代表的な例には、一例として、Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２が独立にＣ１〜Ｃ３０炭化水素である、例えば、Ｒ１０がアルキレン基、アリーレン基、シクロアルキレン基であることができ、およびＲ１１およびＲ１２が本明細書において定義されるアルキル基、アリール基、およびシクロアルキル基であることができる一般式−Ｒ１０Ｃ（Ｏ）ＮＲ１１Ｒ１２で表されるアミドなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのアミン基の代表的な例には、一例として、Ｒ１３がＣ２〜Ｃ３０アルキレン、アリーレン、またはシクロアルキレン基であり、およびＲ１４およびＲ１５が、独立に、例えば、本明細書において定義されるアルキル基、アリール基、またはシクロアルキル基などのＣ１〜Ｃ３０炭化水素である一般式−Ｒ１３ＮＲ１４Ｒ１５で表されるアミンなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのウレイド基の代表的な例には、一例として、１以上の置換基を有するウレイド基または非置換ウレイド基が挙げられる。ウレイド基は、好ましくは、１〜１２個の炭素原子を有するウレイド基である。置換基の例には、アルキル基およびアリール基が挙げられる。ウレイド基の例には３−メチルウレイド、３，３−ジメチルウレイド、および３−フェニルウレイド基が挙げられる。

本明細書における使用のためのアルコキシ基の代表的な例には、一例として、分子の残部に酸素連鎖を介して結合される上に定義されるアルキル基、すなわち、Ｒ２０が上に定義されるアルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、またはアリールアルキル基、例えば、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、または−ＯＣ６Ｈ５である一般式−ＯＲ２０で表されるアルキル基などが挙げられる。

本明細書における使用のためのシクロアルキル基の代表的な例には、一例として、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ペルヒドロナフチル、および任意に１以上のヘテロ原子、例えば、ＯおよびＮを含有する、環式基またはスプリオ２環式基、例えば、スプリオ−（４，４）−ノン−２−イルを架橋したアダマンチルおよびノルボルニル基などの置換または非置換、非芳香族の約３〜約１８個の炭素原子の単環または多環式環系などが挙げられる。

本明細書における使用のためのシクロアルケニル基の代表的な例には、一例として、例えば、環式環が任意に１以上のヘテロ原子、例えば、ＯおよびＮを含有することができる、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル基などの少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する約３〜約１８個の炭素原子を含有する置換または非置換の環式環含有ラジカルなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのアリール基の代表的な例には、一例として、例えば、任意に１以上のヘテロ原子、例えば、ＯおよびＮを含有する、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、インデニル、およびビフェニル基などの約５〜約２５個の炭素原子を含有する置換または非置換の単環芳香族または多環芳香族ラジカルなどが挙げられる。

本明細書における使用のためのアリールアルキル基の代表的な例には、一例として、アリール基が任意に１以上のヘテロ原子、例えば、ＯおよびＮを含有することができる、上に定義されるアルキル基に直接結合される上に定義される置換または非置換のアリール基、例えば、−ＣＨ２Ｃ６Ｈ５、および−Ｃ２Ｈ５Ｃ６Ｈ５などが挙げられる。

本明細書における使用のためのフルオロアリール基の代表的な例には、一例として、アリール基に結合される１以上のフッ素原子を有する上に定義されるアリール基が挙げられる。

本明細書における使用のための複素環式環基の代表的な例には、一例として、炭素原子および１〜５個のヘテロ原子、例えば、窒素、リン、酸素、硫黄およびそれらの混合物を含有する、置換または非置換の安定な３〜約１５員環ラジカルが挙げられる。本明細書における使用のために適する複素環式環ラジカルには、縮合、架橋またはスピロ環系を含むことが可能である単環、２環または３環系を挙げることが可能であり、複素環式環ラジカル中の窒素、リン、炭素、酸素または硫黄原子は、任意に、種々の酸化状態に酸化することが可能である。加えて、窒素原子は、任意に４級化することが可能であると共に、環ラジカルは部分的にまたは完全に飽和することが可能である（すなわち、複素環式芳香族化合物または複素環式アリール芳香族化合物）。こうした複素環式環ラジカルの例には、アゼチジニル、アクリジニル、ベンゾジオキソリル、ベンゾジオキサニル、ベンゾフルニル、カルバゾリル、シノリニル、ジオキソラニル、インドリジニル、ナフチリジニル、ペルヒドロアゼピニル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、フタラジニル、ピリジル、プテリジニル、プリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、キノリニル、イソキノリニル、テトラゾイル、イミダゾリル、テトラヒドロイソウイノリル（tetrahydroisouinolyl）、ピペリジニル、ピペラジニル、２−オキソピペラジニル、２−オキソピペリジニル、２−オキソピロリジニル、２−オキソアゼピニル、アゼピニル、ピロリル、４−ピペリドニル、ピロリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、オキサゾリル、オキサゾリニル、オキサソリジニル、トリアゾリル、インダニル、イソキサゾリル、イソキサソリジニル、モルホリニル、チアゾリル、チアゾリニル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、キヌクリジニル、イソチアゾリジニル、インドリル、イソインドリル、インドリニル、イソインドリニル、オクタヒドロインドリル、オクタヒドロイソインドリル、キノリル、イソキノリル、デカヒドロイソキノリル、ベンズイミダゾリル、チアジアゾリル、ベンゾピラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フリル、テトラヒドロフルチル、テトラヒドロピラニル、チエニル、ベンゾチエニル、チアモルホリニル、チアモルホリニル・スルホキシド、チアモルホリニル・スルホン、ジオキサホスホラニル、オキサジアゾリル、クロマニル、およびイソクロマニルなど、およびそれらの混合物が挙げられるがそれらに限定されない。

本明細書における使用のためのヘテロアリール基の代表的な例には、一例として、上に定義される置換または非置換複素環式環ラジカルが挙げられる。ヘテロアリール環ラジカルは、あらゆるヘテロ原子または炭素原子で主構造に結合することが可能であり、これは安定な構造の形成をもたらす。

本明細書における使用のためのヘテロアリールアルキル基の代表的な例には、一例として、上に定義されるアルキル基に直接結合される、上に定義される置換または非置換ヘテロアリール環ラジカルが挙げられる。ヘテロアリールアルキルラジカルは、アルキル基からのあらゆる炭素原子で主構造に結合することが可能であり、これは安定な構造の形成をもたらす。

本明細書における使用のための複素環基の代表的な例には、一例として、上に定義される置換または非置換複素環式環ラジカルが挙げられる。複素環式環ラジカルは、あらゆるヘテロ原子または炭素原子で主構造に結合することが可能であり、これは安定な構造の形成をもたらす。

本明細書における使用のための複素環アルキル基の代表的な例には、一例として、上に定義されるアルキル基に直接結合される、上に定義される置換または非置換複素環式環ラジカルが挙げられる。複素環アルキルラジカルは、アルキル基中の炭素原子で主構造に結合することが可能であり、これは安定な構造の形成をもたらす。

「重合可能エチレン性不飽和有機ラジカル」の代表的な例には、一例として、（メタ）アクリレート含有ラジカル、（メタ）アクリルアミド含有ラジカル、炭酸ビニル含有ラジカル、カルバミン酸ビニル含有ラジカル、およびスチレン含有ラジカルなどが挙げられる。一つの実施形態において、重合可能エチレン性不飽和有機ラジカルは、以下の一般式により表すことができる：

式中、Ｒ２１は水素、フッ素またはメチル基であり、Ｒ２２は、独立に、水素、フッ素、１〜６個の炭素原子を有するアルキルラジカル、またはＹが−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−であり、Ｒ２４が１〜約１０個の炭素原子を有する２価のアルキレンラジカルである−ＣＯ−Ｙ−Ｒ２４ラジカルである。

「置換アルキル」、「置換アルコキシ」、「置換シクロアルキル」、「置換シクロアルケニル」、「置換アリールアルキル」、「置換アリール」、「置換複素環式環」、「置換ヘテロアリール環」、「置換ヘテロアリールアルキル」、「置換複素環アルキル環」、「置換環式環」および「置換カルボン酸誘導体」中の置換基は、同じかまたは異なることが可能であり、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、カルボキシル、シアノ、ニトロ、オキソ（＝Ｏ）、チオ（＝Ｓ）、置換または非置換アルキル、置換または非置換アルコキシ、置換または非置換アルケニル、置換または非置換アルキニル、置換または非置換アリール、置換または非置換アリールアルキル、置換または非置換シクロアルキル、置換または非置換シクロアルケニル、置換または非置換アミノ、置換または非置換アリール、置換または非置換ヘテロアリール、置換複素環アルキル環、置換または非置換へテロアリールアルキル、置換または非置換複素環式環、置換または非置換グアニジン、以下の基それぞれにおけるＲｘ、ＲｙおよびＲｚが同じかまたは異なることができると共に、水素原子、置換または非置換アルキル、置換または非置換アルコキシ、置換または非置換アルケニル、置換または非置換アルキニル、置換または非置換アリール、置換または非置換アリールアルキル、置換または非置換シクロアルキル、置換または非置換シクロアルケニル、置換または非置換アミノ、置換または非置換アリール、置換または非置換ヘテロアリール、置換複素環アルキル環、置換または非置換へテロアリールアルキル、または置換または非置換複素環式環であることができる−ＣＯＯＲｘ、−Ｃ（Ｏ）Ｒｘ、−Ｃ（Ｓ）Ｒｘ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲｘＲｙ、−Ｃ（Ｏ）ＯＮＲｘＲｙ、−ＮＲｘＣＯＮＲｙＲｚ、−Ｎ（Ｒｘ）ＳＯＮＲｙ、−Ｎ（Ｒｘ）ＳＯ２Ｒｙ、−（＝Ｎ−Ｎ（Ｒｘ）Ｒｙ）、−ＮＲｘＣ（Ｏ）ＯＲｙ、−ＮＲｘＲｙ、−ＮＲｘＣ（Ｏ）Ｒｙ−、−ＮＲｘＣ（Ｓ）Ｒｙ、−ＮＲｘＣ（Ｓ）ＮＲｙＲｚ、−ＳＯＮＲｘＲｙ−、−ＳＯ２ＮＲｘＲｙ−、−ＯＲｘ、−ＯＲｘＣ（Ｏ）ＮＲｙＲｚ、−ＯＲｘＣ（Ｏ）ＯＲｙ−、−ＯＣ（Ｏ）Ｒｘ、−ＯＣ（Ｏ）ＮＲｘＲｙ、−ＲｘＮＲｙＣ（Ｏ）Ｒｚ、−ＲｘＯＲｙ、−ＲｘＣ（Ｏ）ＯＲｙ、−ＲｘＣ（Ｏ）ＮＲｙＲｚ、−ＲｘＣ（Ｏ）Ｒｘ、−ＲｘＯＣ（Ｏ）Ｒｙ、−ＳＲｘ、−ＳＯＲｘ、−ＳＯ２Ｒｘ、−ＯＮＯ２などの１以上の置換基が挙げられる。

本明細書において開示される新奇の陽イオンケイ素含有ランダムコポリマーを製造するための合成法の略図は以下に提供される：

ペンダント状重合可能陽イオン基を担持するポリ（ジメチルシロキサン）のための合成図式は以下に提供される：

ペンダント状陽イオン基およびペンダント状重合可能陽イオン基を担持するポリ（ジメチルシロキサン）のための合成図式は以下に提供される：

ペンダント状重合可能基およびペンダント状陽イオン基を担持するポリ（ジメチルシロキサン）のための合成図式は以下に提供される：

第２態様において、本発明は式（Ｉ〜ＩＶ）のランダムコポリマーを含むモノマー混合物を形成する機器の形状をなす物品を包含する。好ましい実施形態により、物品は前述のランダムコポリマーおよび少なくとも一つの第２モノマーを含む混合物の重合製品である。好ましい物品は光学的に透明でありコンタクトレンズとして有用である。

本発明は、また、心臓弁、フィルム、手術用用具、血管代替品、子宮内器具、膜、ダイアフラム、手術による移植片、血管、人工尿管、人工乳房組織および体外で体液に接触させるように意図される膜、例えば、腎臓透析および心臓／肺機械用などの膜、カテーテル、マウス・ガード、義歯ライナー、眼科用機器、および特にコンタクトレンズなどの医療機器を提供する。

これらの材料により製造される有用な物品は、疎水性、できればケイ素含有モノマーを必要とすることが可能である。好ましい組成物は、親水性および疎水性両方のモノマーを有する。本発明は、硬質または軟質いずれかの多種多様な高分子材料に適用される。生体材料を含むすべての高分子材料が本発明の範囲内にあると考えられるが、特に好ましい高分子材料は、コンタクトレンズ、有水晶体および無水晶体の眼内レンズを包含するレンズおよび角膜移植片である。特に好ましいものはケイ素含有ヒドロゲルである。

ケイ素含有ヒドロゲルは、少なくとも一つのケイ素含有モノマーおよび少なくとも一つの親水性モノマーを含有する混合物を重合することにより調製される。ケイ素含有モノマーは、架橋剤（多重合性官能基を有するモノマーとして定義される架橋剤）として機能することが可能であるか、または別の架橋剤は用いることが可能である。

ケイ素含有コンタクトレンズ材料の前の例は、米国特許第４，１５３，６４１号明細書（ダイチャート（Ｄｅｉｃｈｅｒｔ）ら、ボシュロム（Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）に委譲される）に開示されている。レンズは、２価炭化水素基を通して重合活性化不飽和基にα、ω末端結合されるポリ（オルガノシロキサン）モノマーから製造される。１，３−ビス（メタクリルオキシアルキル）−ポリシロキサンなどの種々の疎水性ケイ素含有プレポリマーは、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）などの公知の親水性モノマーと共重合された。

米国特許第５，３５８，９９５号明細書（ライら）には、かさばったポリシロキサニルアルキル（メタ）アクリレートモノマー、および少なくとも一つの親水性モノマーと重合したアクリル酸エステル封止ポリシロキサンプレポリマーからなるケイ素含有ヒドロゲルが記載されている。ライらはボシュロムに委譲され、全体の開示内容は本明細書において参考のため包含される。Ｍ₂Ｄ_Xとして一般的に知られるアクリル酸エステル封止ポリシロキサンプレポリマーは、二つのアクリル酸エステル末端基および「ｘ」数の反復ジメチルシロキサン単位からなる。好ましいかさばったポリシロキサニルアルキル（メタ）アクリレートモノマーは、アクリル酸−またはビニル−含有のいずれかである親水性モノマーを有するＴＲＩＳタイプ（メタクリルオキシプロピル・トリス（トリメチルシロキシ）シラン）である。

ケイ素含有ランダムコポリマーは、多様な親水性モノマーと共重合してケイ素ヒドロゲルレンズを製造することが可能である。好ましい親水性モノマーは、アクリル酸−またはビニル含有のいずれかであることが可能である。用語「ビニル−タイプ」または「ビニル含有」モノマーはビニル基（ＣＨ₂＝ＣＨＲ）を含有するモノマーを指し、一般に反応性である。こうした親水性ビニル含有モノマーは、容易に重合することが知られている。アクリル酸含有モノマーは、容易に重合することが知られている、Ｒ＝ＨまたはＣＨ₃およびＸ＝０またはＮＨであるアクリル酸基（ＣＨ₂＝ＣＲＣＯＸ）を含有するモノマーである。

この発明により用いることが可能であるケイ素含有モノマー混合物の他の例には以下が挙げられる：それらのすべてが共通に本明細書における譲受人ボシュロムに委譲されると共に、それらの全体の開示内容が本明細書において参考のため包含される米国特許第５，０７０，２１５号明細書および第５，６１０，２５２号明細書（バンベリら）に開示されている炭酸ビニルおよびカルバミン酸ビニルモノマー混合物、米国特許第５，３２１，１０８号明細書、第５，３８７，６６２号明細書および第５，５３９，０１６号明細書（クンツラー（Ｋｕｎｚｌｅｒ）ら）に開示されているフルオロケイ素モノマー混合物、米国特許第５，３７４，６６２号明細書、第５，４２０，３２４号明細書および第５，４９６，８７１号明細書（ライら）に開示されているフマル酸エステルモノマー混合物、および米国特許第５，４５１，６５１号明細書、第５，６４８，５１５号明細書、第５，６３９，９０８号明細書および第５，５９４，０８５号明細書（ライら）に開示されているウレタンモノマー混合物。

非ケイ素疎水性材料の例には、アクリル酸およびメタクリル酸アルキルが挙げられる。

陽イオンケイ素含有ランダムコポリマーは、多種多様な親水性モノマーと共重合してケイ素ヒドロゲルレンズを製造することが可能である。適する親水性モノマーには、メタクリル酸およびアクリル酸などの不飽和カルボン酸、２−ヒドロキシエチルメタクリレートおよび２−ヒドロキシエチルアクリレートなどのアクリル置換アルコール、Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）および１−ビニルアゾナム−２−オンなどのビニルラクタム、およびメタクリルアミドおよびＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）などのアクリルアミドが挙げられる。

なおさらなる例には、米国特許第５，０７０，２１５号明細書に開示されている親水性炭酸ビニルまたはカルバミン酸ビニルモノマー、および米国特許第４，９１０，２７７号明細書に開示されている親水性オキサゾロンモノマーがある。他の適する親水性モノマーは当業者に明白である。

疎水性架橋剤には、ジメタクリル酸エチレングリコール（ＥＧＤＭＡ）およびメタクリル酸アリル（ＡＭＡ）などのメタクリル酸エステルが挙げられるであろう。従来型のケイ素ヒドロゲルモノマー混合物とは対照的に、本明細書における本発明の４級化ケイ素ランダムコポリマーを含有するモノマー混合物は水溶性である。この態様は、かすんだレンズをもたらす不適合相分離のリスクがより少なく、重合材料が水により抽出可能であることにおいて、従来型のケイ素ヒドロゲルモノマー混合物に対する利点を提供する。しかし、望ましい場合に、従来型の有機抽出法もまた用いることが可能である。加えて、抽出されるレンズは、酸素透過係数（Ｄｋ）および低弾性率の良好な組合せ、望ましいコンタクトレンズを得るために重要であることが知られている特性を実証する。さらに、本明細書における本発明の４級化ケイ素ランダムコポリマーにより調製されるレンズは、表面処理なしでも湿潤性であり、乾いた離型を提供し、モノマー混合物中の溶媒を必要とせず（グリセロールなどの溶媒は用いることが可能であるが）、抽出される重合材料は細胞毒でなく、表面は接触に対して潤滑性である。本明細書における本発明の４級化ケイ素ランダムコポリマーを含有する重合モノマー混合物が望ましい引裂強度を実証しない場合において、ＴＢＥ（メタクリル酸４−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシシクロヘキシル）などの強化剤は、モノマー混合物に添加することが可能である。他の強化剤は当業者に周知であり、必要とされる場合にまた用いることが可能である。

本明細書において開示される陽イオンケイ素含有ランダムコポリマーの利点は、それらが比較的水溶性であり、またそれらのコモノマー中に溶解できることであるが、有機希釈剤は初期モノマー混合物中に含むことが可能である。本明細書において用いられる用語「有機希釈剤」は、初期モノマー混合物中の成分の不適合性を最小化すると共に、実質的に初期混合物中の成分とは反応しない有機化合物を包含する。加えて、有機希釈剤はモノマー混合物の重合により製造される重合製品の相分離を最小化するために役立つ。また、有機希釈剤は一般に比較的不燃性である。

熟慮された有機希釈剤には、ｔ−ブタノール（ＴＢＡ）、エチレングリコールなどのジオールおよびグリセロールなどのポリオールが挙げられる。好ましくは、有機希釈剤は、抽出段階間の硬化物品からのその除去を容易にするために、抽出溶媒中に十分に溶解するものである。他の適する有機希釈剤は当業者に明白であるであろう。

有機希釈剤は望ましい効果を提供するために有効な量で含まれる。一般に、希釈剤はモノマー混合物の５〜６０質量％で含まれ、１０〜５０質量％が特に好ましい。

本方法により、少なくとも一つの親水性モノマー、少なくとも一つの陽イオンケイ素含有ランダムコポリマーおよび任意に有機希釈剤を含むモノマー混合物は、静鋳造法または回転成形法などの従来法により成形され硬化される。

レンズ形成は、開始剤を用い、参考のため本明細書において包含される米国特許第３，８０８，１７９号明細書に記されているような条件下での、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）および過酸化物触媒などのフリーラジカル重合によることができる。技術上周知であるモノマー混合物重合の光開始も、また、本明細書において開示される物品を形成する方法において用いることが可能である。着色剤などはモノマー重合の前に添加することが可能である。

続いて、十分な量の未反応モノマー、および、存在する場合に、有機希釈剤は、物品の生体適合性を改善するために硬化物品から除去される。レンズ取り付けの際の眼中への非重合モノマーの放出は、炎症および他の問題を引き起こすことができる。本明細書において開示される新奇な４級化シロキサンランダムコポリマーの特性のせいで、イソプロピルアルコールなどの可燃性溶媒により抽出されなければならない他のモノマー混合物と違って、水を含む不燃性溶媒は抽出工程用に用いることが可能である。

一旦、本明細書において開示される陽イオンケイ素含有ランダムコポリマーを含有する重合モノマー混合物から形成される生体材料が形成されると、それらは、次に、包装および恒久的使用用にそれらを調製するために抽出される。抽出は、重合材料を、種々の時間帯にわたり、水、ｔ−ブタノールなどの種々の溶媒にさらすことにより達成される。例えば、一つの抽出法は、重合材料を約３分間にわたり水中に浸漬し、水を除去し、次に重合材料を約３分間にわたり別の分取水中に浸漬し、その分取水を除去し、次に、重合材料を水または緩衝液中でオートクレーブ処理することである。

未反応モノマーおよびあらゆる有機希釈剤の抽出に続いて、成形物品、例えばＲＧＰレンズは、技術上公知の種々の方法により任意に機械加工される。機械加工段階は、レンズ表面旋盤切削加工、レンズ縁旋盤切削加工、レンズ縁バフ研磨、またはレンズ縁または表面研磨を含む。本方法は、表面が粘着性かまたはゴム状である場合に、レンズ表面の機械加工が特に難しいので、レンズ表面が旋盤切削加工される方法に対して特に有利である。

一般に、こうした機械加工法は、物品が金型部分から離される前に行われる。機械加工操作後、レンズは金型部分から離し水和することができる。あるいは、物品は金型部分からの除去後機械加工し、次に水和することができる。

機械的性質および酸素透過性：弾性率および伸び試験を、ヒドロゲル膜試料がホウ酸緩衝生理食塩水中に浸漬されるインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）（モデル４５０２）装置を用いてＡＳＴＭ・Ｄ−１７０８ａに従って行った；膜試料の適切なサイズはゲージ長さ２２ｍｍおよび幅４．７５ｍｍであると共に、試料は、さらに、インストロン装置のクランプによる試料の握りに合わせるために犬用の骨形状、および厚さ２００＋５０ミクロンを形成する末端を有する。

酸素透過係数（Ｄｋとも呼ばれる）を以下の手順により測定した。そこから得られる酸素透過係数値が記載の方法と等価である限り、他の方法および／または装置は用いることが可能である。シリコンヒドロゲルの酸素透過係数を、その末端での中心円形金陰極および陰極から絶縁される銀陽極を含有するプローブを有するＯ２パーメオメーター（Ｐｅｒｍｅｏｍｅｔｅｒ）モデル２０１Ｔ装置（米国カリフォルニア州、アルバニーのクレアテック（Ｃｒｅａｔｅｃｈ））を用いて、ポーラログラフ法（ＡＮＳＩ・Ｚ８０．２０−１９９８）により測定する。測定は、１５０〜６００ミクロン範囲にある三つの異なる中心厚さの、予備検査したピンホールなしの平坦なシリコンヒドロゲル膜試料上だけで行う。膜試料の中心厚さ測定は、レーダー（Ｒｅｈｄｅｒ）ＥＴ−１隙間ゲージを用いて測定することが可能である。一般に、膜試料は円板形状を有する。測定は、膜試料およびプローブを３５℃＋／−０．２°で平衡化した循環リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を含有する浴槽中に浸漬して行う。プローブおよび膜試料をＰＢＳ浴槽中に浸漬する前に、膜試料を平衡化ＰＢＳで前もって濡らした陰極上に置いて集中化し、気泡または過剰のＰＢＳが陰極と膜試料間に全く存在しないことを確実にすると共に、次に、プローブの陰極部分を膜試料にのみ接触させて、膜試料を取り付けキャップによりプローブに固定する。シリコンヒドロゲル膜に対して、プローブ陰極と膜試料間に、例えば円板形状を有するテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）ポリマー膜を用いることは、多くの場合に有用である。こうした場合に、テフロン（登録商標）膜は最初に前もって濡らした陰極上に置かれ、次に、膜試料がテフロン（登録商標）膜上に置かれ、気泡または過剰のＰＢＳがテフロン（登録商標）膜または膜試料の下に全く存在しないことを確実にする。一旦測定値が集められると、０．９７以上の相関係数値（Ｒ２）を有するデータだけをＤｋ値の計算に入れることが好ましい。厚さ当りの少なくとも二つのＤｋ測定値、および合致するＲ２値が得られる。公知の回帰分析を用いて、少なくとも三つの異なる厚さを有する膜試料から酸素透過係数（Ｄｋ）を計算する。ＰＢＳ以外の溶液により水和されるあらゆる膜試料を最初に精製水中に浸漬し、放置して少なくとも２４時間にわたり平衡化し、次に、ＰＨＢ中に浸漬し、放置して少なくとも１２時間にわたり平衡化する。装置は規則的に洗浄され、ＲＧＰ標準を用いて規則的に校正される。上限および下限値は、その開示内容について本明細書においてその全体が包含されるＷｉｌｌｉａｍ Ｊ．Ｂｅｎｊａｍｉｎ，ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ Ｏｘｙｇｅｎ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｏｐｔｏｍ Ｖｉｓ Ｓｃｉ ７（１２ｓ）：９５（１９９７）により確立される包括値の＋／−８．８％を計算することにより確立される：
材料名 包括値 下限 上限
フルオロパーム３０ ２６．２ ２４ ２９
メニコンＥＸ ６２．４ ５６ ６６
クアンタムＩＩ ９２．９ ８５ １０１

特記のない限り、またはその使用法により明確にされない限り、
本出願書において用いられるすべての数は、用語「約」により修飾されると考えることが好ましい。

膜をガラス板から除去し、最小４時間にわたり脱イオンＨ₂Ｏ中で水和／抽出し、新鮮脱イオンＨ２Ｏ中に移し、１２１℃で３０分オートクレーブ処理した。次に、冷却膜について、表２に記載されるように眼科材料における対象の選択された特性を分析した。機械試験を、上述のＡＳＴＭ・Ｄ−１７０８ａに従ってホウ酸緩衝生理食塩水中で行った。Ｄｋ（またはバーラー）単位で報告される酸素透過係数を、上述のように三つの異なる厚さを有する許容可能な膜を用いて、３５℃でリン酸緩衝生理食塩水中において測定した。

元々提供され、且つそれらを修正することが可能であるクレームは、現在予期しえないかまたは理解されていないもの、および例えば、出願者／特許権者および他から生じることが可能であるものを含む変形、代替、修正、改善、同等物、および本明細書において開示される実施形態および教示の実質的な同等物を包含する。

Claims (20)

1. 式（Ｉ）で表されるランダムコポリマー：
   

   

   式中、Ｒ１およびＲ５は同じかまたは異なり、以下のラジカルからなる群から選択される：
   

   

   式中、ｘは０〜１０００であり、ｙは１〜３００であり、Ｌは同じかまたは異なることができると共に、ウレタン、カーボネート、カルバメート、カルボキシル・ウレイド、スルホニル、直鎖または分岐鎖Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０フルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０エステル基、アルキルエーテル、シクロアルキルエーテル、シクロアルケニルエーテル、アリールエーテル、アリールアルキルエーテル、ポリエーテル含有基、ウレイド基、アミド基、アミン基、置換または非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキル基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルケニル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリール基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリールアルキル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０複素環式環、置換または非置換Ｃ４〜Ｃ３０複素環アルキル基、置換または非置換Ｃ６〜Ｃ３０ヘテロアリールアルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０フルオロアリール基、またはヒドロキシル置換アルキルエーテルおよびそれらの組合せからなる群から選択され；
   Ｘ^-は少なくとも単一荷電対イオンであり；ｎは１〜約３００の整数であり；各Ｒ２、Ｒ３およびＲ５は、独立に、水素、直鎖または分岐鎖Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０フルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０エステル基、アルキルエーテル、シクロアルキルエーテル、シクロアルケニルエーテル、アリールエーテル、アリールアルキルエーテル、ポリエーテル含有基、ウレイド基、アミド基、アミン基、置換または非置換Ｃ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキル基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルケニル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリール基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリールアルキル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換または非置換Ｃ３〜Ｃ３０複素環式環、置換または非置換Ｃ４〜Ｃ３０複素環アルキル基、置換または非置換Ｃ６〜Ｃ３０ヘテロアリールアルキル基、フッ素、Ｃ５〜Ｃ３０フルオロアリール基、またはヒドロキシル基であり；各Ｒ４は独立にＨまたはメチル基であり、Ｘは、独立に、直鎖または分岐鎖Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０フルオロアルキル基、置換または非置換Ｃ５〜Ｃ３０アリールアルキル基、エーテル、ポリエーテル、硫化物、またはアミノ含有基であり、およびＶは、独立に、重合可能エチレン性不飽和有機ラジカルである。
2. Ｘ^-がＣｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、ＣＦ₃ＣＯ₂ ^-、ＣＨ₃ＣＯ₂ ^-、ＨＣＯ₃ ^-、ＣＨ₃ＳＯ₄ ^-、ｐ−トルエンスルホネート、ＨＳＯ₄ ^-、Ｈ₂ＰＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-、ＣＨ₃ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ₂ ^-、ＳＯ₄ ^2-、ＣＯ₃ ^2-、ＨＰＯ₄ ^-およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載のモノマー。
3. Ｘ^-が少なくとも単一荷電対イオンであり、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、ＣＦ₃ＣＯ₂ ^-、ＣＨ₃ＣＯ₂ ^-、ＨＣＯ₃ ^-、ＣＨ₃ＳＯ₄ ^-、ｐ−トルエンスルホネート、ＨＳＯ₄ ^-、Ｈ₂ＰＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-、およびＣＨ₃ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ₂ ^-およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載のモノマー。
4. モノマーが以下の式を有するモノマーからなる群から選択される請求項１に記載のモノマー：
   

   

   
5. 請求項１に記載の少なくとも一つのランダムコポリマー、および少なくとも一つの第２モノマーを含む、重合生体材料を製造するために有用なモノマー混合物。
6. さらに、第２モノマーに加えて疎水性モノマーおよび親水性モノマーを含む請求項５に記載のモノマー混合物。
7. 第２モノマーが、不飽和カルボン酸；メタクリル酸、アクリル酸；アクリル置換アルコール；２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート；ビニルラクタム；Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）、Ｎ−ビニルカプロラクトン；アクリルアミド；メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、メタクリレート；ジメタクリル酸エチレングリコール、メタクリル酸メチル、メタクリル酸アリル；親水性炭酸ビニル、親水性カルバミン酸ビニルモノマー；親水性オキサゾロンモノマー、メタクリルオキシプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、ジメタクリル酸エチレングリコール（ＥＧＤＭＡ）、メタクリル酸アリル（ＡＭＡ）およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項５に記載のモノマー混合物。
8. 重合コモノマーとして請求項１に記載のランダムコポリマーを含む機器。
9. 機器がコンタクトレンズである請求項８に記載の機器。
10. コンタクトレンズが硬質ガス透過性コンタクトレンズである請求項８に記載の機器。
11. レンズがソフトコンタクトレンズである請求項８に記載の機器。
12. レンズがヒドロゲルコンタクトレンズである請求項８に記載の機器。
13. レンズが眼球内レンズである請求項８に記載の機器。
14. レンズが有水晶体眼球内レンズである請求項１３に記載の機器。
15. レンズが無水晶体眼球内レンズである請求項１３に記載の機器。
16. 機器が角膜移植片である請求項８に記載の機器。
17. 機器が、心臓弁、眼球内レンズ、フィルム、手術用用具、血管代替品、子宮内器具、膜、ダイアフラム、手術による移植片、血管、人工尿管、人工乳房組織、腎臓透析機械用の膜、心臓／肺機械用の膜、カテーテル、マウス・ガード、義歯ライナー、眼科用機器、およびコンタクトレンズからなる群から選択される請求項８に記載の機器。
18. 請求項１に記載のランダムコポリマーおよび少なくとも一つの第２モノマーを含むモノマー混合物を提供し、
    モノマー混合物を重合および成形条件にさらして重合機器を提供し、
    重合機器を抽出し、および
    重合機器を包装し滅菌すること、
    を含む機器を製造する方法。
19. 抽出段階が不燃性溶媒により行われる請求項１８に記載の方法。
20. 抽出溶媒が水である請求項１９に記載の方法。

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