JP6516147B2 - 抗菌性コンタクトレンズ及びその使用方法並びにその製造方法 - Google Patents
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消毒方法の一つとして煮沸消毒があるが、この方法では、コンタクトレンズに熱をかけるため、含水性コンタクトレンズ自体が変形したり、タンパク質の変性による白濁を引き起こしたりすることから、昨今ではほとんど用いられておらず、現在では、過酸化水素や塩化ポリドロニウム等を用いた化学消毒が主流となっている。
しかし、このような化学消毒剤による消毒は、消毒力が弱いために十分な殺菌がなされない場合があり、感染症を発生させてしまう恐れがある。また、中和やこすり洗いが必要となるため、洗浄作業が煩雑である。
そのため、コンタクトレンズの消毒処理を不要とするために、コンタクトレンズ自体に抗菌効果を付与した、いわゆる抗菌性コンタクトレンズの研究開発が進められている。例えば、抗菌成分として銀ナノ粒子や酸化亜鉛粒子をレンズに含有させることで、コンタクトレンズ自体に抗菌性を持たせる技術が開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
また、特許文献2においては、抗菌剤として酸化亜鉛を用いているが、この酸化亜鉛は、水中で紫外線を照射すると、発生した正孔が自身を酸化し溶解し、光触媒反応が失われてしまうことが知られている。したがって、安定した抗菌殺菌効果が得られず、また、眼の中で亜鉛が溶出してしまう可能性があり、安全性を低下させてしまう恐れがある。
また、特許文献4においては、水系媒体中に酸化チタンの微粒子を分散させた消毒液にコンタクトレンズを浸漬させ、紫外線を照射することによってレンズを消毒し、長期にわたり、優れた消毒効果を発揮することができる。しかし、消毒後にレンズの表面に付着した酸化チタンの微粒子を十分に洗い流す必要があり、洗浄が不十分な場合、酸化チタンが眼に入ってしまい、角膜に悪影響を与えたり、異物感や装用感低下を引き起こしたりする恐れがある。
請求項2の発明は、当該抗菌性コンタクトレンズの構成成分にカルボキシル基を有する化合物を含むこと、を特徴とする請求項1に記載の抗菌性コンタクトレンズである。
請求項3の発明は、カルボキシル基を有する化合物と光触媒作用を有する酸化チタンとを予め混合した後に、当該抗菌性コンタクトレンズ用成分原料と紫外線吸収剤とを添加して重合させたこと、を特徴とする抗菌性コンタクトレンズである。
請求項4の発明は、前記紫外線吸収剤は、350nm未満の波長域の紫外線を吸収すること、を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の抗菌性コンタクトレンズである。
請求項5の発明は、前記抗菌性コンタクトレンズに紫外線を照射して、前記酸化チタンに光触媒作用を発揮させる紫外線照射手段を備えること、を特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の抗菌性コンタクトレンズの使用方法である。
請求項6の発明は、カルボキシル基を有する化合物に前記酸化チタンを混合する混合工程と、前記混合工程によって前記酸化チタンが混合された前記化合物に、前記抗菌性コンタクトレンズ用成分原料と紫外線吸収剤とを混合してモノマーを調整するモノマー調整工程と、前記モノマー調整工程によって調整された前記モノマーを成形型に流し込み、前記抗菌性コンタクトレンズを成形する成形工程と、を備える請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の抗菌性コンタクトレンズの製造方法である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
コンタクトレンズは、使用者の眼球の表面に装用されるレンズであり、使用者の眼の角膜上に涙の表面張力により密着させることによって装用される。
コンタクトレンズは、眼球の表面に沿うようにして曲面状に形成された透明な基材から構成されている。本発明の抗菌性コンタクトレンズに用いることができる主原材料は、一般的にコンタクトレンズに使用されるヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルピロリドン、アクリル酸、メタクリル酸等の親水性モノマーを主成分とし、エチレングリコールジメタクリレート等の二官能性モノマーを架橋成分として用いるが、本発明では親水性モノマーの中、カルボキシ基を有する化合物(例えば、アクリル酸、メタクリル酸)を適量配合して用いることが好ましい。
また、本発明の抗菌性コンタクトレンズには、上記主原材料の他、酸化チタン及び紫外線吸収剤が添加されている。
ここで、本発明で添加する酸化チタンは、紫外線が照射されることによって、光触媒反応を起こすことが知られている。具体的には、酸化チタンは、380nm以下の波長の紫外線により光触媒反応を起こし始め、吸収が最大となる300nm以下の波長で光触媒反応効果を最も強く発揮する。本発明の抗菌性コンタクトレンズは、含有される酸化チタンに紫外線が照射され、光触媒反応を起こすことによって抗菌殺菌効果を発生する。ここで、光触媒反応は、有機物を分解する強力な酸化還元反応と、超親水化現象とを有しているが、本発明においては、この光触媒反応の酸化還元反応によって菌等の有害物質を分解して抗菌殺菌作用を得ている。
仮に、酸化チタンの粒径が10nm未満の場合、菌との接触面積を大きくして抗菌殺菌効果を高めることができ、また、コンタクトレンズの透明性も高めることができるが、粒子が小さすぎてしまい、酸化チタンの溶出の可能性が高まってしまうので好ましくない。また、粒径が50nmよりも大きい場合、光触媒活性が低下してしまい、十分な抗菌殺菌効果が得られなくなったり、透明性が低下したりするので好ましくない。なお、コンタクトレンズの透明性と、抗菌殺菌効果をより効果的に得る観点から、酸化チタンの粒径は、10nm以上30nm以下であることが更に好ましい。
酸化チタンの添加量が、コンタクトレンズの主原材料に対して重量比で0.05%未満である場合、酸化チタンの量が少なくなりすぎてしまい、十分な光触媒反応を得ることができないため望ましくない。また、酸化チタンの添加量が、重量比で0.5%より多い場合、酸化チタンの量が多くなりすぎてしまい、コンタクトレンズの透明性を確保するのが困難となるため望ましくない。
なお、酸化チタンの結晶は、ルチル型、アナタース型のいずれでもよく、また、ルチル型とアナタース型との混合でもよい。
ここで、カラーコンタクトレンズ等に従来から使用される酸化チタンは、光触媒反応が生じてしまうのを防ぐために、その表面がコーティングされていたり、その粒径が50nmより大きく形成されていたりするが、本発明のコンタクトレンズに添加される酸化チタンは、コンタクトレンズからの溶出を防ぐとともに十分な光触媒反応を発揮させる観点から、その表面がコーティングされておらず、また、その粒径も上述の数値範囲(10nm以上50nm以下が好ましい)に限定されている。
こうすることにより、本発明の抗菌性コンタクトレンズが使用者の眼に装用されている間に太陽光等の紫外線が入射したとしても、光触媒反応を強く生じさせてしまう350nm未満の紫外線が、紫外線吸収剤によって吸収されるため使用者の眼に届くことはない。また、紫外線のうち350nm以上380nm以下の紫外線も、その大部分が酸化チタンや紫外線吸収剤によって吸収されることとなり、抗菌性コンタクトレンズと使用者の角膜との界面にまで届く紫外線の量を大幅に減少することができ、使用者の眼に対して影響を与えるものでなく、装用時における抗菌性コンタクトレンズの安全性を高めることができる。
本発明の抗菌性コンタクトレンズは、使用者の眼から外された後、350nm以上380nm以下の紫外線(例えば、365nmの紫外線)を所定の時間(例えば、8時間)照射することによって、抗菌殺菌効果が発揮される(紫外線照射手段)。ここで、抗菌性コンタクトレンズに含有される酸化チタンは、350nm以上380nm以下の紫外線が照射されることにより、比較的弱い光触媒反応を発揮するが、所定の時間、紫外線を照射することによって十分な抗菌殺菌効果が発揮される。
紫外線を照射する光源としては、350nm以上380nm以下の波長域を含む紫外線を照射できるものであれば特に限定されるものでないが、例えば、ブラックライトや、水銀灯、LEDライト等を使用することができる。ここで、ブラックライトや、水銀灯は照射する波長域が広く、350nm〜380nmの紫外線の照射効率が低いため、照射する紫外線の波長域を限定でき、かつ、小型化や軽量化、低コスト化が容易に図れるLEDライトが特に好ましく用いられる。
まず、酸化チタンをメタクリル酸(カルボキシル基を有する化合物)に添加し、マグネチックスターラーを用いて10分以上撹拌する。これにより、酸化チタンの表面の水酸基と、メタクリル酸の有するカルボキシル基とが結合することとなる(混合工程)。
そして、酸化チタンが混合されたメタクリル酸に、抗菌性コンタクトレンズを構成する主原材料のうちカルボキシル基を有する化合物(メタクリル酸)以外の他の化合物となるヒドロキシエチルメタクリレート及びエチレングリコールジメタクリレートや、紫外線吸収剤、重合開始剤を順次添加し、超音波を10分以上照射した後、30分間撹拌してモノマーを調整する(モノマー調整工程)。
このように、本実施形態の抗菌性コンタクトレンズの製造方法は、予めカルボキシル基を有するメタクリル酸と酸化チタンとを混合して結合させた後に、他の化合物等を更に混合しているので、酸化チタンとメタクリル酸とを確実に結合させることができ、これにより、製造した抗菌性コンタクトレンズから酸化チタンが溶出してしまうのを効果的に抑制することができる。
各実施例の抗菌性コンタクトレンズは、上述したように、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、メタクリル酸(MAA)、エチレングリコールジメタクリレート(ED)を主原材料としており、これに、酸化チタン(日本アエロジル株式会社製P−25/平均粒子径21nm、ルチル型とアナタース型の比が80対20)、紫外線吸収剤(2−[3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニル]エチルメタクリレート)、重合開始剤(アゾビスイソブチロニトリル)を添加剤として添加したものである。
実施例1の抗菌性コンタクトレンズは、添加剤となる酸化チタン、紫外線吸収剤が、上述の抗菌性コンタクトレンズの主原材料に対して、それぞれ重量比で0.05%、0.8%で混合されている。ここで、表1に示す組成値は、抗菌性コンタクトレンズの主原材料(HEMA、MAA、ED)の合計が100%となるように記載されており、各添加物(酸化チタン、紫外線吸収剤等)は、その主原材料に対して更に添加される添加量の割合が記載されている。
実施例2の抗菌性コンタクトレンズは、添加剤となる酸化チタン、紫外線吸収剤が、抗菌性コンタクトレンズの主原材料に対して、それぞれ重量比で0.1%、0.8%で混合されており、実施例1の抗菌性コンタクトレンズに比して酸化チタンの含有量が増加している。
実施例4の抗菌性コンタクトレンズは、添加剤となる酸化チタン、紫外線吸収剤が、抗菌性コンタクトレンズの主原材料に対して、それぞれ重量比で0.5%、0.8%で混合されており、実施例3の抗菌性コンタクトレンズに比して酸化チタンの含有量が増加している。
実施例5の抗菌性コンタクトレンズは、添加剤となる酸化チタン、紫外線吸収剤が、抗菌性コンタクトレンズの主原材料に対して、それぞれ重量比で0.3%、0.6%で混合されており、実施例3の抗菌性コンタクトレンズに比して紫外線吸収剤の含有量が減少している。
実施例6の抗菌性コンタクトレンズは、添加剤となる酸化チタン、紫外線吸収剤が、抗菌性コンタクトレンズの主原材料に対して、それぞれ重量比で0.3%、1.0%で混合されており、実施例3の抗菌性コンタクトレンズに比して紫外線吸収剤の含有量が増加している。
表1に示す含水率[%]とは、抗菌性コンタクトレンズに含まれる水分量の割合を示す値であり、以下の式(1)によって求められる。
各実施例の抗菌性コンタクトレンズは、表1に示すように、含水率が56〜58%となった。
屈折率は、抗菌性コンタクトレンズを透過する光の屈折率を示すものである。屈折率は、抗菌性コンタクトレンズの表面の水分を取り除き、アッベ屈折率計(MAR−1T ATAGO社製)を用いて測定される。
各実施例の抗菌性コンタクトレンズは、表1に示すように、屈折率が1.426〜1.433となった。
視感透過率は、抗菌性コンタクトレンズが目に見える光(可視光線)をどの程度透過させるかを示す値である。視感透過率は、紫外可視分光光度計(UV−650 日本分光株式会社製)を用いて380〜780nmにおける入射光量に対する透過光量の割合[%]を測定し、「JIS Z 8722:2009 色の測定方法−反射及び透過物体色」に基づいて算出する。
各実施例の抗菌性コンタクトレンズは、表1に示すように、視感透過率が85%以上であり、透明性が十分に維持されているのが確認できた。
紫外線吸収能の評価は、各実施例の抗菌性コンタクトレンズに紫外線を照射して紫外線吸収率を測定することによって行う。
紫外線吸収率は、入射光量に対する透過光量の割合[%]を示すものであり、本評価では、280nm以上350nm未満の波長域の紫外線による紫外線吸収率と、350nm以上380nm以下の波長域の紫外線による紫外線吸収率とを測定する。各波長域の紫外線吸収率は、波長域端から波長を5nmずつ変動させ、変動させた各波長の紫外線吸収率を平均した値である。
表1に示すように、各実施例の280nm以上350nm未満の波長域の紫外線吸収率は、いずれも95%以上であり、280nm以上350nm未満の波長域の紫外線の大部分が紫外線吸収剤によって吸収されることが確認された。
また、各実施例の350nm以上380nm以下の波長域の紫外線吸収率は、約65〜80%であり、350nm以上380nm以下の波長域の紫外線の約20〜35%が紫外線吸収剤により吸収されていないことが確認された。
酸化チタンの溶出評価は、抗菌性コンタクトレンズに含有される酸化チタンの溶出の有無を検出した結果である。
本評価では、実施例1〜6のうち最も酸化チタンの添加量が多い実施例4の抗菌性コンタクトレンズについて、溶出評価の試験を行う。溶出評価の試験は、以下のようにして行われる。
まず、乾燥させたレンズを円筒ろ紙に入れ、真空乾燥させた後に重量測定を行い、円筒ろ紙の重量との差を求め、これを試料重量とする。
続いて、レンズを入れた円筒ろ紙について、水100mLを溶媒として、4時間、ソックスレー抽出を行う。このとき得られた抽出液を水で100mLに定容させたものを抽出液とする。この得られた抽出液25mLに塩酸4.5mLを加えた後、水で定容したものを試験溶液とする。また、チタン標準液(関東化学株式会社製)を、1mol/Lの塩酸を用いて希釈し、標準溶液を調整する。
標準溶液をICP発光分光分析装置(Optima8300 PerkinElmer社製)に導入し、得られた発光強度とその濃度から検量線を作成する。次いで、試験溶液をICP発光分光分析装置に導入し、得られた発光強度を先の検量線からチタン濃度を求め、試料当たりのチタン濃度(μg/g)を算出する。
殺菌試験は、実施例1〜3の抗菌性コンタクトレンズを付着させた試験菌液と、抗菌性コンタクトレンズを付着させていない試験菌液のみとに対して365nmの紫外線を照射し、両者に含まれる試験菌の減少量を比較することによって行う。試験菌の減少量は、対数平均減少値を用いて評価する。
本試験では、試験菌として、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa:ATCC 9027)を使用する。この試験菌をソイビーン・カゼイン・ダイジェスト(SCD)カンテン培地に移植した後、30〜35℃で22時間又は24時間培養し、生理食塩液に懸濁して108CFU(Colony Forming Units)/mL相当の生菌を含む菌液を調整する。この菌液を生理食塩液で希釈し、106CFU/mL相当としたものを試験菌液とする。
ここで、紫外線を照射する光源は、365nmのLEDライト(日亜化学工業株式会社製、NSSU100C)を用い、照射対象(抗菌性コンタクトレンズ、試験菌液)から17mmの位置に配置される。
培養後に出現する菌の集落数を計測し、その菌の集落数の平均値に希釈倍率を乗じて8時間経過後の試験菌液1mLあたりの生菌数を算出する。
実施例1〜3の各抗菌性コンタクトレンズについて、試験対象を準備して上記試験を行った結果、菌の減少量を示す平均対数減少値は、表1に示すように、実施例1の抗菌性コンタクトレンズが6.0であり、実施例2の抗菌性コンタクトレンズが3.8であり、実施例3の抗菌性コンタクトレンズが2.9となった。いずれも1よりも大きな値であったことから、殺菌効果が十分であることが確認された。また、抗菌性コンタクトレンズを付着させていない試験菌液に紫外線を照射しても平均対数減少値が小さな値であったことから、菌の減少が酸化チタンの光触媒作用によるものであることが確認された。
(1)本発明の抗菌性コンタクトレンズは、カルボキシル基を有する化合物と、その化合物に結合し、光触媒作用を有する酸化チタンと、紫外線吸収剤とが含まれている。そのため、使用者が目に装用している間に太陽光に含まれる紫外線が入射したとしても、紫外線吸収剤によって吸収されるため使用者の眼に届くことはなく、装用時における抗菌性コンタクトレンズの安全性を高めることができる。
また、酸化チタンは、コンタクトレンズを構成する二官能性モノマーによる架橋効果と共に、カルボキシル基を有する化合物と好適に相互作用を及ぼすので、酸化チタンがコンタクトレンズから溶出してしまうのを効率よく抑制することができ、これによっても装用時における本発明の抗菌性コンタクトレンズの安全性を向上させることができる。
更にまた、本発明の抗菌性コンタクトレンズは、酸化チタン及び紫外線吸収剤を添加するのみで製造できるので、抗菌性コンタクトレンズを安価に、また、容易に製造することができ、大量に生産される使い捨てタイプのコンタクトレンズに特に有効に適用することができる。
上述の実施形態において、紫外線吸収剤は、350nm以下の波長域の紫外線を主に吸収する例で説明したが、これに限定されるものでない。紫外線吸収剤は、上記波長とは相違する波長域、例えば、360nm以下の波長域や、340nm以下の波長域の紫外線を主に吸収するようにしてもよい。
Claims (4)
- レンズの構成成分として、光触媒作用を有する酸化チタンと、350nm未満の波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収剤とを含むこと、
を特徴とする抗菌性コンタクトレンズ。 - レンズの構成成分として、カルボキシル基を有する化合物を含むこと、
を特徴とする請求項1に記載の抗菌性コンタクトレンズ。 - 前記抗菌性コンタクトレンズに紫外線を照射して、前記酸化チタンに光触媒作用を発揮させる紫外線照射手段を用いること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の抗菌性コンタクトレンズの使用方法。 - 抗菌性コンタクトレンズの製造方法であって、
カルボキシル基を有する化合物に酸化チタンを混合する第1の混合工程と、
前記第1の混合工程によって前記酸化チタンが混合された前記化合物に、350nm未満の波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収剤を混合する第2の混合工程と、
前記第2の混合工程で得られた混合物を成形型に流し込み、前記抗菌性コンタクトレンズを成形する成形工程と、
を備える抗菌性コンタクトレンズの製造方法。
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