JPH02501987A - 制御された表面層の光学レンズと表面改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 制御された表面層の光学レンズと表面改質方法発明の背景 この発明は、コンタクトレンズ、眼内レンズおよび眼内移植品のような人工光学 レンズに関し、さらに詳しくは、改質された形態を有し、改質された生物学的な 不活性性を有する光学レンズに関する。

移植品の周辺に細菌のコロニーが生成しかつ組織がインチグレートすることにな る光学レンズの移植面と、周辺の生物学的−ムまでの距離にひろがるロング・レ ンジ・アトラクチブ・ハイドロホービック番インタラクション（ｌｏｎｇ　ｒａ ｎｇｅ　ａｔｔｒａｃｔｉｖｅｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ’　１ｎｔｅｒａｃｔｉ ｏｎ）によって支配されるということは従来通説になっている。［例えば、グリ スチナ、エイ（Ｇｒｉｓｔｉｎａ。

Ａ、）　”Ｂｊｏｇ＋ａｔｅｒｉａｌ−Ｃｅｎｔｅｒｅｄ　Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ 　：　Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ＡｄｈｅｓｉｏｎＶｅｒｓｕｓ　Ｔｉ＠ｓｕｅ　Ｉ ｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、’　５ｃｉｅｎｃｅ、　２３７巻、１５８８頁参照コ。

上記のロング・レンジ、アトラクチブ・ハイドロホービック・インタラフシラン は、水性媒体に浸漬された移植品の表面層における、液体の水の水分子の超分子 構造の崩解に関連するエントロピーの変化で説明できる。移植品の表面層の精密 な分子構造とその環境との相互作用が、静電的相互作用また交換相互作用のエネ ルギー状態を決定する。しかし、好ましくないロング・レンジ・アトラクチブ・ ハイドロホービック・インクラクションは、移植品の表面における静電的相互作 用または交換相互作用を変えることによって変化させることはできない。という のは、上記の相互作用は本来距離が短く、表面から２０オングストロームをこえ て広がることはまれであるからである。それ故に、移植品の表面層の分子構造を 変えることは、光学レンズ移植品に共通して付随する炎症反応または組織の刺激 反応を防ぐには不適当である。

移植品の表面における静電的相互作用または交換相互作用を変化させることによ って炎症反応と組織刺激を減少させようとする試みとは異なり、本願発明者は、 表面層不動態化法をアクリルポリマー光学レンズに適用すると、表面層エネルギ ーが低下し、生物学的不活性性が高い表面層が形成されることを発見した。この ようにして得られた光学レンズは、優れた抗炎症性と最少の組織刺激性を有する ことが分かった。本願発明の表面層不動態化法に関する低表面エネルギーは、光 学レンズの表面から分子レベルの不規則性を除いて、生物学的組織との相互作用 が最小の滑らかな不動態化された表面層とすることによって達成される。さらに 詳しくのべると、本願発明者は光学レンズの移植表面層の形態が、エントロピー の増加を支配し、その結果、水性媒体中に浸漬された移植品表面における液体の 水中に存在する水分子が水素結合して生成したオリゴマーの高度に組織化された 構造が崩解したことに関連する全自由エネルギーを支配することを見出したので ある。組織もしくは生体分子が、水性媒体に浸漬さ、れた本願発明の表面層を不 動態化された光学レンズに近づくと、移植品の表面によって、安定な状態からは ずされた水分子が生体分子の組織表面と相互作用を行う。かような相互作用は水 素結合した分子間構造が生成する追加の部位を提供する。これによって、移植品 表面、周辺の水性媒体および接近中の生物学的物質からなるシステムのエントロ ピーと自由エネルギーが低下させられる。

発明の概要 一般にいって、この発明のアクリルポリマー製の光学レンズ本体は、形態が改質 された結果、表面エネルギーが小さく生物学的不活性性が高いという特性を有す る最外表面層を特徴とするものである。かような特性を達成するために、光学レ ンズ本体の最外表面層は、分子レベルの不規則性のみを除いて滑らかにされてい る。このような不規則性を除く方法には、表面調製工程と表面不動態化工程が含 まれる。表面調製工程では、レンズ本体の表面は、次の表面不動態化工程におけ る不動態化試薬で湿潤性にするために処理される。表面不動態化工程においては 、表面調製工程で作製された最外表面層に弱く結合した水分子を有する光学レン ズ本体は、シラン試薬に浸漬され、このシラン試薬は水分子と反応しこれを最外 表面層から除去しオリゴマー化反応を行う。この方法は、光学レンズ本体の表面 の分子レベルの不規則性を再構成するか又は滑らかにする。得られた表面は滑ら かで、表面エネルギーが小さく生物学的不活性性に優れている。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明の表面層改質法を、光学レンズ移植品の表面形態を改質（表 面層不動態化）するのに適用して、生物学的不活性が改良された所望の特性を与 える場合のブロック式のフローチャートである。

第２ａ図は、この発明の表面層改質法に含まれる表面層・調製工程のブロック式 フローチャートである。

第２ｂ図は、第２ａ図の表面層調製工程における化学反応を示す概略図であり、 この表面ＦｉＲ製工程によって光学レンズ本体の表面層が湿潤性になり、その結 果法の不動態化法が、レンズ本体の表面層全体にわたって均一に行われる。

第２ｃ図は、この発明の表面層改質法に含まれる表面層不動態化工程のブロック 式フローチャートである。

第２ｄ図は、第２Ｃ図の表面層不動態化工程における化学反応を示す概略図であ る。

を有する光学レンズを提供するものである。このレンズ本体の最外表面層は、形 態が改質され、所望の特性の生物学的不活性性を有する。

この表面の改質法は、第１図に示しであるが、より滑らかで、より蜆則的な表面 層の形態を作製するのに用いられる（表面層の不動態化）。この不動態化法は、 生成物に親水性を与えたり、またはその水溶性を促進する２−ヒドロキシエチル メタクリレートようなモノマーを除いた、アルキルアクリレート類とアルキルメ タクリレート類の全ポリマーとコポリマーを含む疎水性のアクリルポリマー全体 に適用できる。

不動態化法は第２ｃ図と第２ｄ図に示しであるが、光学レンズの最外表面層にお いてのみ、ポリマー鎖の組織が変化するよう設計されている。したがって、この 方法は、バルクの光学レンズに処理試薬を侵入させない条件下で行われる。さら にこの表面不動態化工程の前に、レンズ本体を、不動態化試薬によって湿潤可能 にすることが必要であり、そのためこの不動態化工程は、レンズ本体表面に均一 に起こる。

表面層の調製工程を第２λ図と第２ｂ図に示す。その表面層は水分子を、アクリ ル光学レンズ本体の最外表面層におけるポリマー鎖に水分子を複合せる方法によ って湿潤性にされる。特にレンズ本体の最外表面層のポリマー鎖の側鎖のカルボ ン酸エステル基は、水分子が結合する部位として働く。レンズ本体の表面層にお ける疎水性のカルボン酸エステル基と水分子とを結合させるためには、レンズ本 体の表面層のカルボン酸エステル基の酸素原子と、水分子のヒドロキシル基との 間に水素結合を形成させる必要がある。水分子と、レンズ本体表面層のポリマー 鎖のカルボン酸エステル基の酸素原子と間の水素結合は、この酸素原子にテトラ メチルアンモニウムヒドロキシドのような宵機強塩基を中間に結合させることに よって形成される。本願の発明者は、一連のテトラアルキルアンモニウムヒドロ キシド試薬がこの機能を発揮しうるといことを見出した。ポリメチルメタクリレ ートの表面層について、本願発明番は、テートラメチルアンモニウムヒドロキシ ドを用いることによって、表面を、表面層不動態化試薬によって最も均一に覆う ことができることを見出した。ポリ（ｎ−ブチルアクリレート）鎖を有するもの のような他のアクリレートに対しては、テトラｎ−ブチルアンモニウムヒドロキ シドが最も有効な試薬である。

さらに詳しく述べると、第２ｂ図に示す化学反応において、アクリルポリマーの レンズ本体は、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドと室温で約３０分間浸 漬させる。この試薬としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの高濃度 （例えば３５％）水溶液が好ましい。該レンズ本体は、その試薬に２５℃（室温 ）で約３０分間浸漬される。

浸漬した後、レンズ本体を該溶液から取出し、蒸留水で充分に洗浄して未結合の 試薬（塩基）を除去し、表面層に、水分子が水素結合することができるようにす る。次にこのアクリル光学レンズ本体を、通常のエアオーブンにて高温で数時間 乾燥する。上記の有機塩基は揮発性なので、除去され、第２ｂ図に示すように、 アクリルレンズ本体の表面層に弱く結合した水分子が残る。

上記の方法で作製したポリメチルメタクリレートの眼内レンズの表面層は、乾燥 工程を経過した後の表面層にテトラメチル、アンモニウムヒドロキシドが残って いるかいないかを測定するためにアテニュエイテッド・トータル・レフレフタン ス・モード（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ　Ｔｏｔａｌ　Ｒｅｒｌｅｃｔｓｎｅｅ　Ｍ ｏｄｅ）のフーリエ変換赤外線分光法のような通常の分光技術によって試験した 。試験語表面層調製に続いて、アクリルレンズ本体を、第２ｄ図に示すように表 面不動態化試薬のメタノール溶液に浸漬する。この表面不導体化試薬は、水分子 に対して著しく反応性（誘引性）の反応性シランである。シラン試薬としては、 トリアルコキシアミノシランが好ましい。例えば、シラン試薬は、ダウ・コーニ ングコーポレーション社からＺ−６０２（ｌとして市販されているアミノプロピ ル　Ｎ−アミノエチル　トリアルコキシシランを、気水メタノール溶液中でベル フルオルデカン酸と反応せさることによって合成することができる。この反応は 、５ｘｌＯ−”ｌ／Ｑ〜］　Ｘ　１０−’＠／（ｌの濃度めトリアルコキシシラ ン誘、導体のメタノール溶液を、ベルフルオルデカン酸の等モルメタノール溶液 に添加し、その混合液を窒素ガス雰囲気中、６時間還施して行われる。この反応 によって、アミドの主生成物１つと、２つの少量生成物と、シロキサンなどと、 第二級アミドとが生成する。得られた溶液は、空気雰囲気下、水のない条件下で 貯蔵する。溶液は、使用前に、脱イオン水でＩ　Ｖ／Ｖ％に希釈する。水を添加 すると、第２ｄ図に示すように、アルコキシシランアミド誘導体はシラノールに 変換する。

第２ｄ図に示すように、シラン試薬は、レンズ本体表面層に弱く結合した水分子 と反応してオリゴマー化反応を行う。表面層の結合水分子を除去しながら、不動 態化試薬は、表面層上に存在している間、表面層の自由エネルギーを増大させる 。加えられた自由エネルギーによって、最外表面層のポリマー鎖セグメントが活 性化され、このポリマー鎖セグメントが安定なコンホーメーションに再構成され るのに充分なエネルギーが与えられる。その結果表面の形態が不動態化処理後、 滑らかになる。

本願発明の表面不動態化工程確かめるために、ＰＭＭＡ製の数百側の眼内レンズ 移植品を、本願発明の表面層不動態化処理に付した。表面層不動態化処理の後、 眼内レンズ本体を元素分析法とＦ　１−　Ｉ　Ｒ（ＡＴＲ）分光法で試験し、残 りの表面層不動態化試薬がレンズ表面層に残っているか否かを測定した。

この測定ではすべて否定結果が得られた。表面層を不動態化された移植品の接触 角は、脱イオン水の０．１１１２の水滴を使って、ゴニオメータ−で測定した。

３６０個の移植品について接触角を測定した結果８８〜９２°の範囲であった。

前記の方法で不動態化した光学レンズ本体の最外表面層の生物学的不活性性の効 果を検査するために、上記のように作製した数バブチの眼内レンズの表面層を改 質して９１±ｌ°の接触角が得られた。猫をモデルに使った急性角膜接触試験（ ａｃｕｔｅｃｏｒｎｅａｌ　ｔｏｕｅｂ　５ｔｕｄｙ）を、表面層を改質した眼 内レンズを用いて、オクラホマ大学、ディーン・マツクギ−眼科研究所（Ｄｅａ ｎＭｃＧｅｅ　Ｅｙｅ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）で行い、表面層を改質してＬｌな （１同じ眼内レンズ（対照レンズ）と比較した。試験結果を下記第１表に述べる 。そのデータは、走査型電子顕微鏡で測定した細胞損傷面積（平方ミクロン）で 示しである。この試験によって、ディーン・マツクギ−眼科研究所は、“試験レ ンズは対照レンズと比べて著しく改良されていることを示した。°と結論した。

（以下余白） 第１表 猫をモデルにした急性角膜接触試験における内皮細胞の損傷の走査型電子顕微鏡 による分析 損傷面積 猫の番号　（平方ミクロン）　レンズのコード１　３．７ｘｌＯ’　対照 １　２．５Ｘ　１０’　表面層処理 改質 ２　６．２Ｘ１０”　対照 ２　５．２Ｘ　１０”　表面層処理 改質 ３　２ＪＸ　１０’　対照 ３　２．５ｘ　１０’　表面層処理 改質 ４　３．４ＸＩＯ’　対照 ４　３．２Ｘ　１０’　表面層処理 改質 ５　２．６Ｘ　１０’　対照 上記の結果から、本願発明は、最外表面層が改質された形態で優れた生物学的不 活性性を有することを特徴とするアクリルポリマー製レンズ本体を提供するとい うことは明らかである。

浄書（内容に変更なし）゛ 化学反応と、上記の特徴を発揮する製品の特定の実施例について詳細に述べたが 、この発明はこれに限定するものではなく、本願の特許請求の範囲にのみ限定さ れるべきである。

第１　図 第２８図 表面層の茗呂讐 第２ｃ図 表面層の不動態イｂ 第２ｂ図 表面層の調製 ７、補正の内容 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．アクリルポリマーのレンズ本体と、そのレンズ本体の最外表面が、表面を不 動態化試薬によって湿潤性になるように最外表面でのポリマー鎖に水分子を複合 させかつ水分子を引付け５かつ除去してより平滑でより規則的な形態を残すため レンズ本体の反応性シラン試薬に浸漬することにより低表面エネルギーと高生物 学的不活性を所有さすべく改質した形態を有するものからなる光学レンズ。
2. ２．水分子がアクリルレンズ本体を有機強塩基に浸漬するこ１０とによってレン ズ本体の最外表面層のポリマー鎖に複合されている請求項１記載の光学レンズ。
3. ３．有機強塩基がテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドである請求項２記載 の光学レンズ。
4. ４．アクリルレンズ本体がテトラアルキルアンモニウムヒド１５ロキシドに浸漬 され、脱イオン水で洗って有機塩基を除きかつ水分子をレンズ本体の最外表面層 に水素結合させ、乾燥して有機塩基を除き、レンズ本体の表面層に弱く結合した 水分子を残している請求項３記載の光学レンズ。
5. ５．シラン試薬がトリアルコキシアミノシランである請求項２０１記載の方法。
6. ６．表面を不動態化試薬で温潤性にするために水分子をアクリルポリマー光学レ ンズ本体の最外表面におけるポリマー鎖に複合させ、かつレンズ本体を不動磁化 試薬に浸漬して、最外表面から水分子を引付け除去し、より滑らかで規則的な形 態を有する表面を残すことからなる、最外表面の形態を低表面エネルギーと高生 物学的不活性に変化させるためアクリルポリマー光学レンズ本体の最外表面を不 動態化する方法。
7. ７．不動態化試薬が反応性シラン試薬である請求項６記載の方法。
8. ８．シラン試薬がトリアルコキシアミノシランである請求項７記載の方法。
9. ９．水分子の複合化がアクリルレンズ本体を有機強塩基に浸漬し、浸潰したレン ズ本体を脱イオンで洗浄し、洗浄したレンズ本体を乾燥して行われる請求項６記 載の方法。
10. １０．塩基がテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドである請求項９記載の方 法。