JP2012530281A - バイオメディカルデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
1.技術分野
本発明は一般に眼科用レンズなどのバイオメディカルデバイスに関する。
コンタクトレンズなどのバイオメディカルデバイスは、硬質ガス透過性材料、軟質エラストマー材料及びソフトヒドロゲル材料を含む様々なポリマー材料から作られている。現在販売されてコンタクトレンズの多くは、ソフトヒドロゲル材料から作られている。ヒドロゲルは水を吸収しそして保持する架橋ポリマー系であって、通常、10〜80質量%、特に20〜70質量%の水を吸収しそして保持する。ヒドロゲルレンズは、一般に、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニル−2−ピロリドン、グリセロールメタクリレート及びメタクリル酸などの少なくとも1種の親水性モノマーを含むレンズ形成性モノマー混合物を重合することによって調製される。シリコーンヒドロゲルレンズの場合には、シリコーン含有モノマーは、親水性モノマーと共重合される。水分含量に関係なく、ヒドロゲル及び非ヒドロゲルシロキシ及び/又はフッ素化コンタクトレンズの両方は比較的疎水性で非湿潤性の表面を有する傾向がある。
本発明の1つの実施形態によると、親水性単位及び疎水性単位を含み、可逆的付加開裂連鎖移動(「RAFT」)剤の少なくとも1つのチオカルボニルチオ断片を有する1種以上のランダムコポリマーを含む混合物の重合生成物を含むバイオメディカルデバイスが提供される。
本発明は生体組織又は体液と直接的に接触することが意図されたバイオメディカルデバイスに関する。本開示中に使用される際に、「バイオメディカルデバイス」とは、哺乳動物の組織又は体液の中又はその上で、そして好ましくはヒトの組織又は体液の中又はその上で使用されるように設計された任意の物品である。バイオメディカルデバイスの代表的な例として、限定するわけではないが、人工尿管、横隔膜、子宮内デバイス、心臓弁、カテーテル、義歯ライナー、プロテーゼデバイス、レンズが目の中又はその上に直接的に配置されることが意図された眼科レンズアプリケーション、たとえば、眼内デバイス及びコンタクトレンズが挙げられる。好ましいバイオメディカルデバイスは眼科デバイス、特にコンタクトレンズ、そして最も特にはヒドロゲルで作られたコンタクトレンズである。
E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E’ (II) 又は
E(*D*G*D*A)a *D*A*D*E’ (III)
Gはアルキル二価基、シクロアルキル二価基、アルキルシクロアルキル二価基、アリール二価基又はアルキルアリール二価基であり、1〜約40個の炭素原子を有し、そしてそれは、エーテル、チオ又はアミン結合を主鎖に含むことができ、
*はウレタン又はウレイド結合基であり、
aは少なくとも1であり、
Aは式IVの二価ポリマー基であり、
m’は少なくとも1であり、pは約400〜約10,000の部分分子量を提供する数であり、
各E及びE’は独立に式Vにより表される重合性不飽和有機基であり、
R9は、独立に、水素、1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、又は、−CO−Y−R11基であり、ここで、Yは−O−、−S−又は−NH−であり、
R10は1〜約10個の炭素原子を有する二価のアルキレン基であり、
R11は1〜約12個の炭素原子を有するアルキル基であり、
Xは−CO−又は−OCO−であり、
Zは−O−又は−NH−であり、
Arは約6〜約30個の炭素原子を有する芳香族基であり、
wは0〜6であり、xは0又は1であり、yは0又は1であり、zは0又は1である。
DMA:N,N−ジメチルアクリルアミド
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
NVP:N−ビニル−2−ピロリドン
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル(VazoTM64)
TRIS:3−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
HEMAVC:メタクリルオキシエチルビニルカーボネート
IMVT:1,4−ビス(4−(2−メタクリルオキシエチル)フェニルアミノ)アントラキノン
S−sec-プロピオン酸−O−エチルキサンテートの調製
1000mL3つ口丸底フラスコはフリードリッヒコンデンサー、マグネティックスターリングバー、窒素インレット及び温度プローブを装備していた。2-ブロモプロピオン酸及び600mLの無水エタノールを合わせ、窒素下に20分間攪拌した。粉末漏斗を用いてカリウムO−エチルキサンテートを反応フラスコにゆっくりと添加し、追加量の50mLのエタノールで濯いだ。反応フラスコを穏やかな還流下に一晩攪拌し、その後、250mLの脱イオン水でクエンチした。混合物をHClで酸性化し、その後、250mLのエーテルで3回抽出した。合わせた有機層を硫酸マグネシウム上で乾燥し、フラッシュ蒸発によりろ液から溶剤を除去し、26.3gの粗生成物である薄オレンジ色液体を残した。この反応を下記スキームIVに概略的に示す。
α-エチルキサンチルフェニル酢酸の調製
1000mL3つ口丸底フラスコはマグネティックスターラ、窒素インレット及び温度プローブを装備していた。α-ブロモフェニル酢酸(21.5g)及び300mLのエタノールを添加した。粉末漏斗を用いてカリウムO−エチルキサンテートをゆっくりと添加し、追加量の100mLの無水エタノールとともに反応フラスコ中に濯いだ。反応フラスコを6O℃でさらに24時間攪拌し、その後、精製水250mLを添加した。粗混合物を、クロロホルム200mLで4回抽出し、有機層を残した。合わせた有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、ろ過し、そして溶剤を減圧下に除去し、5.18gの生成物である粘性液体を生じた。この反応を下記スキームVに概略的に示す。
2(ドデシルチオカルボニルチオール)プロパン酸の調製
反応フラスコはマグネティックスターラ、氷浴、滴下漏斗及び窒素インレットを装備していた。このフラスコに、エチルエーテル(150ml)及び60%水素化ナトリウム(6.3g)を装填した。攪拌しながら、ドデシルメルカプタン(30.76g)を冷たいスラリー(温度5〜10℃)にゆっくりと添加した。灰色がかったスラリーは激しくH2ガスを放出しながら濃厚な白色スラリー(ナトリウムチオデシレート(sodium thiodecylate))に転化した。混合物を0℃に冷却し、二硫化炭素(12g)を添加した。添加の後に、氷浴を取り除き、反応物を室温に到達させ、2−ブロモプロパン酸(23.3g)を添加し、次いで、一晩攪拌した。溶液をろ過して、塩を除去し、そしてヘプタンからの再結晶により、21gの淡黄色針状物を提供した。この反応を下記スキームVIに概略的に示す。
エチルα−(O−エチルキサンチル)プロプリオネートの調製
500mL3つ口丸底ラスコはフリードリヒコンデンサー、マグネティックスターリングバー、窒素インレット及び温度プローブを装備していた。エチル-2-ブロモプロピオネート及び500mLの無水エタノールを添加し、窒素下で20分間撹拌した。反応フラスコを0°±3℃の氷浴中に入れた。粉体漏斗を用いてカリウムO−エチルキサンテートを反応フラスコにゆっくり加え、追加量の50mLのエタノールで濯いだ。反応フラスコを24時間かけて撹拌し、室温に平衡化させた。脱イオン水(250mL)を添加して反応をクエンチした。200mLの2:1のヘキサン:エチルエーテルで、粗混合物を4回抽出し、有機層を残した。合わせた有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、ろ過し、溶剤を減圧下に除去した。
エチルα-(エチルキサンチル)フェニルアセテートの調製
500mL3つ口丸底フラスコはマグネティックスターラ、窒素インレット、フリードリヒコンデンサー及び温度プローブを装備していた。エチル(2-ブロモ-2-フェニル)アセテート及び250mLの無水エタノールを添加し、窒素下に20分間撹拌した。反応フラスコを0℃の氷/水浴中に入れた。粉末漏斗を用いてカリウムO−エチルキサンテートをゆっくりと添加し、そして追加量の50mLのエタノールとともに反応フラスコ中に濯いだ。反応フラスコを室温でさらに24時間攪拌した。その後、脱イオン水(250 mL)を反応フラスコに添加した。200mLの2:1のヘキサン:エチルエーテルで粗混合物を4回抽出し、有機層を残した。合わせた有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、ろ過し、溶剤を減圧下に除去した。収率96%。
エチル2-(ドデシルトリチオカルボニル)プロプリオネートの調製
250mL3つ口丸底フラスコはメカニカルスターラ、フリードリヒコンデンサー及び温度プローブを装備していた。二硫化炭素及びドデカンチオールを65 mLのクロロホルムとともにフラスコに添加した。トリエチルアミンを10mLのクロロホルムとともに添加漏斗を用いて滴下して加えた。反応物を室温で3時間撹拌した。エチル-α-ブロモプロプリオネートを25mLのクロロホルムとともに添加漏斗を用いて滴下して加えた。反応フラスコを室温でさらに24時間撹拌した。粗混合物を、250mLの脱イオン水、5%HCl及び5%ブラインでそれぞれ2回洗浄し、有機層を残した。有機層を硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、溶剤を圧力下に除去した。生成物をヘキサン:酢酸エチルを用いてシリカゲル上でカラムクロマトグラフィーによりさらに精製した。
エチル-α-(ドデシルトリチオカルボニル)フェニルアセテートの調製
250mL3つ口丸底フラスコはメカニカルスターラ、フリードリヒコンデンサー及び温度プローブを装備していた。二硫化炭素及びドデカンチオールを、65 mLのクロロホルムとともにフラスコに加えた。10mLのクロロホルムとともに、添加漏斗を使用してトリエチルアミンを滴下して加えた。反応物を室温で3時間撹拌した。エチル-α-ブロモフェニルアセテートを35 mLのクロロホルムとともに添加漏斗を用いて滴下して加えた。反応フラスコを室温でさらに24時間攪拌した。粗混合物を250mlの脱イオン水、5%HCl(水溶液)及び5%ブラインで2回洗浄し、有機層を残した。有機層を硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、溶剤を圧力下に除去した。生成物をヘキサン:酢酸エチルを用いてシリカゲル上でカラムクロマトグラフィーによりさらに精製した。
N-ビニル-2-ピロリジノン(NVP)及びオクタフルオロペンチルビニルカーボネート(80/20)のランダムコポリマーの調製
セプタム、マグネティックスターラ及び温度コントローラを装備した丸底反応フラスコを炉乾燥した。フラスコに、NVP(20.8g)、無水1,4-ジオキサン(50ml)、例1のRAFT剤(0.156g, 7x10-4moles)及びオクタフルオロペンチルビニルカーボネート(14.14g, 0.0468moles)を装填した。この反応混合物を適切な時間攪拌して、均一溶液を提供した。次に、AIBN(1.52×10-4moles=0.025g)を均一混合物に添加した。乾燥窒素を、溶存酸素を除去するために30分間反応混合物を通してバブリングさせた。その後、容器を窒素のパッシブブランケット下に60℃で一晩加熱した。ランダムコポリマーを、大量(3L)のエチルエーテル中に沈殿させることにより分離した。ランダムコポリマーの分離収量は31.08g(89%)であった。ランダムコポリマーは下記の特性を有した:Mn=90401ダルトン、Mw =131886ダルトン、Mz=154686ダルトン、Mp=168248及び多分散度1.46であった。この反応を下記のスキームVIIに概略的に示す。
ランダムコポリマーの調製
これらの例のランダムコポリマーを、例1のRAFT剤を用いて例12と実質的に同様にして調製した。各例の試薬及び量を下記の表1に示す。
コンタクトレンズの調製
質量基準の量で表3に示す下記成分を混合することにより混合物を製造する。
親水性単位及び疎水性単位を含み、可逆的付加開裂連鎖移動(「RAFT」)剤の少なくとも1つのチオカルボニルチオ断片を有する1種以上のランダムコポリマーを含む混合物の重合生成物を含むバイオメディカルデバイスであって、さらに、親水性単位はメタクリル酸、アクリル酸、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、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクトン、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート及びそれらの混合物からなる群より選ばれる親水性モノマーから得られる、バイオメディカルデバイス。
Claims (15)
- 親水性単位及び疎水性単位を含み、可逆的付加開裂連鎖移動(「RAFT」)剤の少なくとも1つのチオカルボニルチオ断片を有する1種以上のランダムコポリマーを含む混合物の重合生成物を含むバイオメディカルデバイス。
- 前記チオカルボニルチオ断片はジチオエステル基、キサンテート基、ジチオカルバメート基又はトリチオカーボネート基を含む、請求項1記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記親水性単位は不飽和カルボン酸、アクリルアミド、ビニルラクタム、エチレン系不飽和ポリ(アルキレンオキシド)、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシル含有(メタ)アクリレート、親水性ビニルカーボネート、親水性ビニルカルバメートモノマー、親水性オキサゾロンモノマー及びそれらの混合物からなる群より選ばれる親水性モノマーから得られる、請求項1又は2記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記親水性単位はポリエチレングリコール(PEG)-200メタクリレート、PEG-400メタクリレート、PEG-600メタクリレート、PEG-1000メタクリレート及びそれらの混合物からなる群より選ばれるエチレン系不飽和重合性アルコキシル化ポリマーから得られる、請求項1〜3のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記ランダムコポリマーは数平均分子量が約1000〜約300,000である、請求項1〜4のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記ランダムコポリマーは数平均分子量が約10,000〜約100,000である、請求項1〜5のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記疎水性単位はエチレン系不飽和重合性フッ素含有モノマー、エチレン系不飽和重合性脂肪酸エステル含有モノマー、エチレン系不飽和重合性ポリシロキサニルアルキル含有モノマー、開環反応性官能基を有するエチレン系不飽和重合性モノマー、アミノ官能基のすべて又は一部が窒素保護基によりブロックされているアミノ官能基を含むエチレン系不飽和重合性窒素保護モノマー及びそれらの混合物からなる群より選ばれる疎水性モノマーから得られる、請求項1〜6のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記エチレン系不飽和重合性フッ素含有モノマーは2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、オクタフルオロペンチルビニルカーボネート、オクタフルオロペンチルn−ビニルカルバメート、ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロフェニル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロヘキシル(メタ)アクリレート及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項7記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記エチレン系不飽和重合性脂肪酸エステル含有モノマーはビニルラウレート、ビニルノナノエート(vinyl nononoate)、ビニルピバレート、ビニルクロトネート(vinyl crotanate)、アリルクロトネート(ally crotanate)、ビニルステアレート及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項7記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記エチレン系不飽和重合性ポリシロキサニルアルキル含有モノマーは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、3−(トリメチルシリル)プロピルビニルカーボネート、3−(ビニルオキシカルボニルチオ)プロピル−[トリス(トリメチルシロキシ)シラン]、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルビニルカルバメート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルアリルカルバメート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルビニルカーボネート、トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルメタクリルアミド、M1−MCR−C12及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項7記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記開環反応性官能基を有するエチレン系不飽和重合性モノマーはグリシジルメタクリレート、無水マレイン酸、無水イタコン酸及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項7記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記混合物は1種以上のバイオメディカルデバイス形成性モノマーをさらに含む、請求項1〜12のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記混合物は親水性モノマー、疎水性モノマー又はその両方をさらに含む、請求項1〜12のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記バイオメディカルデバイスは、コンタクトレンズ、硬質ガス透過性コンタクトレンズ、ソフトコンタクトレンズ、ヒドロゲルコンタクトレンズ、眼内レンズ及び角膜インプラントからなる群より選ばれる、請求項1〜13のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
- 前記バイオメディカルデバイスはヒドロゲルである、請求項1〜13のいずれか1項記載のバイオメディカルデバイス。
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