JPH06340722A - 非環状モノマーを導入された眼レンズポリマー - Google Patents

非環状モノマーを導入された眼レンズポリマー

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JPH06340722A
JPH06340722A JP6034288A JP3428894A JPH06340722A JP H06340722 A JPH06340722 A JP H06340722A JP 6034288 A JP6034288 A JP 6034288A JP 3428894 A JP3428894 A JP 3428894A JP H06340722 A JPH06340722 A JP H06340722A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い含水率と良好な機械的強度とポリスチレ
ンモールドとの相容性を有するヒドロゲルコンタクトレ
ンズを提供する。 【構成】 親水性モノマーと、式、 【化1】 により表される非環状モノマーとの共重合体、それから
製造されるソフトヒドロゲルコンタクトレンズ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、親水性モノマー成分の
反応から導かれるポリマーに関する。更に詳しくは、本
発明は、眼レンズ(opthalmic lense
s)、特にソフトヒドロゲルコンタクトレンズの製造に
使用するのに特に適合した非環状モノマー成分を導入さ
れたこのようなポリマーに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】高含水
率の薄いヒドロゲルコンタクトレンズの製造は、眼の分
野の新しい開発の陰の推進力の1つである。高含水率の
レンズは、着用者の角膜に普通の代謝を維持するのに必
要な酸素を与える。かくして、レンズが長期間角膜上に
そのまま残っていることがあるとしても、患者の高度の
快適さが得られる。
【0003】残念なことに、高含水率ヒドロゲルは、一
般に、不十分な機械的性質により特徴付けられる。これ
は、これらの高含水率ヒドロゲルから作られた薄いコン
タクトレンズは、不十分な機械的性質を有しており、そ
れ故取り扱いが非常に困難であることを意味する。故
に、良好な機械的性質を持った高含水率ヒドロゲルを開
発することが望ましい。残念なことに、これらの2つの
性質はしばしば互いに両立しない。
【0004】ヒドロゲルレンズの機械的強靱性を改良す
る1つの公知の方法は、レンズを導く重合反応混合物に
疎水性を持ったモノマーを加えることである。このよう
なモノマーには、ラウリルメタクリレートが包含され
る。疎水性モノマーは、平衡含水率を、従ってヒドロゲ
ルポリマーの酸素透過性を減少させる傾向がある。これ
は、レンズが長期間角膜上に配置される場合に患者の不
快感及び角膜の膨潤の関連した増加を引き起こす。
【0005】レンズの含水率は、高度に親水性のモノマ
ーの添加により増加させることができるが、しかしなが
ら、この改善に関連した2つの欠点がある。メタクリル
酸のようなアニオン性モノマーを使用すると、或る種の
タンパク質、例えばリゾチームに対する高い親和性を持
ったヒドロゲルが得られる。あるいは、N,N−ジメチ
ルアクリルアミド(DMA)又はN−ビニルピロリジノ
ン(NVP)のような非イオン性親水性モノマーの添加
は、得られるモノマーブレンドがポリスチレンを溶解す
ることを引き起こすことがある。このファクターは重要
である。何故ならば、ポリスチレンモールドを使用して
レンズを形成することがしばしば望ましいからである。
【0006】従って、高含水率、良好な機械的性質及び
ポリスチレンモールドとの許容し得る相容性を持ったヒ
ドロゲルを開発するための興味深い試みがなされた。例
えば、米国特許第5,006,622号は、分岐状アルキ
ルヒドロキシシクロアルキルアクリレートと、ヒドロキ
シエチルメタクリレート(HEMA)のような親水性モ
ノマーとの反応生成物から製造されるソフトヒドロゲル
コンタクトレンズを開示している。これらのヒドロゲル
系の更なる研究は、J.Kunzler,G,Frie
nds,R,Ozark and J,McGee,P
olym.Mater.Sci.Eng.1991,p
p.239−240;及びG,Friends and
J.Kunzler,Polym.Mater.Sc
i.Eng.1990,pp.809−813、に見い
だされる。これらのレンズの含水率及び物理的性質は有
望であることが報告されているけれども、シクロアルキ
ルアクリレートを合成するのに必要な工程の複雑さが、
あまりにも過度にわずらわしくてあまり価値がない。
【0007】他の試みが米国特許第3,983,083号
に開示されている。この特許は、ヒドロキシアルキルメ
タクリレートと他の親水性モノマーから構成されるソフ
トコンタクトレンズを開示している。しかしながら、こ
のレンズ組成物は、簡単な製造及び許容し得る着用特性
について所望される性質の全体的バランスを達成しな
い。
【0008】先行技術の欠陥に鑑み、眼レンズ、特にヒ
ドロゲルコンタクトレンズを製造するためのポリマー系
を開発することは有利であろう。更に詳しくは、高含水
率、良好な機械的性質及びモノマー成分のポリスチレン
との許容しうる相容性により特徴付けられるヒドロゲル
ポリマー系からソフトヒドロゲルコンタクトレンズを製
造することは特に有利であろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】1つの観点では、本発明
はポリマーである。該ポリマーは、親水性モノマーと下
記式:
【0010】
【化2】
【0011】式中、R1は水素又はメチルであり、R2
3、R4及びR5の各々は、非環状一価アルキル基であ
り、但し、R2+R3+R4+R5の炭素原子の総数は4乃
至20であるものとし、Xは、O、NH又はNR6であ
りそして、R6は直鎖状又は分岐状アルキル基である、
により表される非環状モノマーとの反応生成物を含んで
成る。
【0012】他の観点では、本発明は、眼レンズであ
る。この眼レンズは上述のポリマーを含んで成る。
【0013】本発明のポリマーを構成するモノマー成分
は、ポリスチレンモールドと相容性であり、従って、眼
レンズ、特にコンタクトレンズを形成するのにポリスチ
レンモールドを有利に使用することができる。本発明の
ポリマーから製造されたレンズは、水で膨潤された場合
に、高含水率及び良好な機械的性質により特徴付けられ
るヒドロゲルである。
【0014】先行技術と対照的に、出発モノマー物質は
比較的安価であり且つ製造するのが容易であり、それ故
本発明は、現実的に実施可能である。さらに、このポリ
マーから製造されたソフトヒドロゲルコンタクトレンズ
の破断点伸びは、上記式に記載の非環状モノマーを均等
な環状モノマーで代替する類似したポリマーから製造さ
れたレンズに比べてより高い。
【0015】本発明のポリマーは、それが提供する性質
の最適なバランスから利益を得ることができるいかなる
用途にも使用することができる。有利には、ポリマーは
生物医学的用途、特にソフトヒドロゲルコンタクトレン
ズのような眼レンズの製造に使用される。
【0016】ポリマーのモノマー成分の1つは、下記
式:
【0017】
【化3】
【0018】式中、R1は水素又はメチルであり、R2
3、R4及びR5の各々は、非環状一価アルキル基であ
り、但し、R2+R3+R4+R5の炭素原子の総数は4乃
至20であるものとし、Xは、O、NH又はNR6であ
りそして、R6は直鎖状又は分岐状アルキル基である、
により表される非環状モノマーである。
【0019】好ましくは、R1はメチルであり、そして
3及びR5は各々水素である。好ましい態様では、Xは
Oであるか又はNHである。好ましくは、XはOであ
る。最も好ましい非環状モノマーは、ヒドロキシオクチ
ルメタクリレート(HOMA)であり、これは下記の如
く表される成分の混合物である:
【0020】
【化4】
【0021】本発明を説明する目的で、上記式に記載の
モノマーの種類は、“非環状”モノマーと呼ぶ。この非
環状モノマー及びその製造は、一般に、A.Radug
ina,I.Bocharova,P.Matkovs
kii,V.Golubevand K.Briken
shtein,Izv.Akad.Nauk SSS
R,Ser.Khim.,(10),2249−52
(1987)に記載されている。好ましい非環状モノマ
ーは、アクリル酸又はメタクリル酸と非環状アルケンの
エポキシドとの反応、又はアクリル酸又はメタクリル酸
の酸塩化物又は無水物と非環状アミノアルコールとの反
応により製造することができる。最も好ましい非環状モ
ノマー、HOMAは、メタクリル酸と1,2−エポキシ
オクタンとを、高められた温度で触媒の存在下に反応さ
せることにより製造することができる。
【0022】本発明を定義する目的で、“親水性モノマ
ー”は、重合されたとき、水と接触した場合にヒドロゲ
ルを形成することができる親水性ポリマーを生じるモノ
マー又はモノマーの混合物を指す。親水性モノマーの例
には、アクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシエステ
ル、メタクリル酸(methycrylic aci
d)(MAA)、ヒドロキシエチルメタクリルアミド
(HMA)、DMA、NVP、スチレンスルホン酸及び
当業界で公知の他の親水性モノマーが包含されるが、こ
れらに限定されるものではない。
【0023】アクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシ
エステルの例としては、HEMA、ヒドロキシエチルア
クリレート(HEA)、グリセリルメタクリレート、ヒ
ドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシプロピル
アクリレート及びヒドロキシトリメチレンアクリレート
が包含される。好ましいヒドロキシエステルはHEMA
である。
【0024】最も好ましい親水性モノマーはHMAであ
る。
【0025】モノマー成分の相対的割合は、多数のファ
クター、例えば、選ばれた特定のモノマー成分及び所望
されるポリマーの最終的性質に依存し、そして経験的に
容易に決定することができる。一般に、親水性モノマー
対非環状モノマーの重量比は、約1.5:1乃至約9:
1、好ましくは約2:1乃至約4:1、更に好ましくは
約2.5:1乃至約3.5:1である。親水性モノマーの
量が約90%より高ければ、得られるポリマーは良好な
機械的性質(強度)を示さないであろう。他方、親水性
モノマーの量が約60%より少なければ、得られるヒド
ロゲルポリマーの含水率及び酸素透過性は十分に高くは
ないであろう。
【0026】本発明の特に好ましい態様では、双性イオ
ン性(zwitterionic)モノマーが、モノマ
ー混合物中の共反応体として加えられ、そしてポリマー
は親水性モノマー成分及び非環状モノマー成分のみなら
ず双性イオン性モノマーも反応させた反応生成物を含ん
で成る。
【0027】本発明を説明する目的で、双性イオン性モ
ノマーは、双性イオン性官能基を含有するモノマーであ
る。双性イオン性官能基は、少なくとも1個の正電荷及
び少なくとも1個の負電荷を有する、好ましくは1個の
正電荷と1個の負電荷を有する、モノマーの主鎖に結合
したペンダント基を指す。双性イオン性官能性の全体的
論議は、“Fundamentals of the
Zwitterionic Hydrophilic
Group” by R.G.Laughlin,La
ngmuir,pp.842−847(1991)で調
べることができる。一般に、双性イオン性官能性は、適
当なpH、好ましくは中和され緩衝化された生理的食塩
水の条件に置かれたとき、これらの官能性の各々がイオ
ン化された形態で存在するような酸性及び塩基性官能性
の両方を含有する基から形成されることができる。或い
は、塩基性官能性は、或る種の正に荷電した官能性、例
えば第四級アンモニウム塩で代用されうる。
【0028】本発明の範囲内の双性イオン性モノマー
は、しばしば“両性(ampholytic)”モノマ
ーと呼ばれそして例えば、Polyampholyte
s,Encyclopaedia of Polyme
r Science andEngeneering,
2nd Ed.,Vol.11,H.F.Mark,
N.M.Bikales,C.G.Overberge
r and G.Menges,eds.,Wile
y,New York,1988において、J.S.S
alamone 及び W.C.Riceによって、述
べられている。好ましい双性イオン性モノマーは、スル
ホベタイン類、カルボキシベタイン類及び他ベタインモ
ノマーである。これらの中でも、スルホベタインモノマ
ーは、最も容易に入手可能であり、それ故より好まし
い。好適なスルホベタイン類の例には、1−(3−スル
ホプロピル−1)−2−ビニル−ピリジニウム(SP
V)、N,N−ジメチル−N−[3−[(3−メチル−
1−オキソ−2−プロペニルアミノ]プロピル]−3−
スルホ−1−プロパナミニウム(SSP)、及びN−
(3−スルホプロピル)−N−メタクリルオキシエチル
−N,N−ジメチルアンモニウムベタイン(SPE)が
包含される。最も好ましい双性イオン性モノマーはSP
Eである。その理由は、それは組成物の他のモノマー成
分に対する顕著な溶解性特性及び重合中又は重合の後に
加えられる慣用の希釈剤に対しても顕著な溶解性特性を
有するからである。SPEの顕著な溶解性特性は、光学
的に透明なレンズの製造に有意に貢献する。
【0029】双性イオン性官能性の導入が所望される理
由は、このモノマー成分を含むポリマーから製造された
ヒドロゲルコンタクトレンズは、そのレンズがその包装
から長期間にわたり着用者の角膜上に移されるとき、減
少した水損失を示すからである。レンズの脱水はその含
水率を減少させ、この故に対応して患者の快適さを低下
させるのみならず、脱水はレンズの物理的性質及び患者
の快適さに顕著な影響を及ぼす。特に、脱水はレンズの
屈折率、曲率及び度に影響を与えることがありそして患
者を角膜合併症の危険にさらすこともある。双性イオン
性モノマーの導入はレンズの熱的脱水と関連した危険を
排除し又は実質的に減少させる。 重合反応混合物中の
双性イオン性モノマーの濃度は、着用中レンズの水損失
を排除するか又は実質的に減少させるその濃度であり、
そして容易に経験的に決定することができる。一般に、
双性イオン性モノマーの量は、反応性モノマー成分の重
量の約5%乃至約50%、好ましくは約20重量%乃至
約40重量%の範囲内にあることが望ましい。双性イオ
ン性モノマーの量が約50%より大きい場合には、この
ような組成物から製造されたコンタクトレンズは、多分
不十分な機械的性質及び取り扱い特性を示すであろう。
【0030】他の好ましい態様では、架橋剤を反応性モ
ノマー成分に加えそして架橋剤は仕上げられたポリマー
の寸法安定性を増加させると共にこれらの成分と相容性
であるように選ばれる。多数の架橋剤を本発明の実施の
際に首尾よく使用することができるけれども、好ましい
架橋剤の例はエチレングリコールジメタクリレート(E
GDMA)である。レンズの寸法安定性の増加を付与す
るのに必要な架橋剤の量は、経験的に容易に決定するこ
とができそして所望されるレンズの物理的特性に大幅に
依存するであろう。有利には、ポリマー組成物中の架橋
剤の量は、組成物の反応性成分1グラム当たり約1.0
ミリモル乃至約15ミリモルである。一般に、架橋剤の
量が約1.0ミリモル/グラムより少なければ、レンズ
の形状を保持するのに必要なレンズの剛性を含むレンズ
の所望の寸法安定性が得られない。架橋剤の量が約15
ミリモル/グラムより多ければ、実際問題として、ヒド
ロゲルレンズは、快適な患者の使用のためにはあまりも
剛性にすぎそしてもろすぎることがある。好ましくは、
モノマー組成物中の架橋剤の量は約2.5ミリモル/グ
ラム乃至約10ミリモル/グラムである。
【0031】HEMA及びHMAのようないくつかの親
水性モノマーは、典型的には少量の架橋剤を含有するこ
とに留意するべきである。
【0032】親水性モノマーは、所望される特定の用途
に依存して、モノマー反応混合物中のコモノマーと共重
合させて化学的及び物理的性質の特定の改良を与えるこ
とが好ましい。例えば、眼レンズの平衡含水率は、MA
Aをコモノマーとして使用すれば、増加させることがで
きる。同様に、他の成分を特定の用途に対して加えて、
例えば、仕上げられたレンズに紫外線吸収性又は色彩特
性(tint properties)を付与すること
ができる。
【0033】モノマー反応混合物には、開始剤、通常は
熱的に活性化される遊離基開始剤約0.05%乃至1%
も含まれる。このような開始剤の典型的な例には、過酸
化ラウロイル、過酸化ベンゾイル、イソプロピルパーカ
ーボネート、アゾビスイソブチロニトリル、及び過硫酸
アンモニウム−ピロ亜硫酸ナトリウムの組み合わせ等の
ような公知のレドックス系が包含される。紫外線による
照射、電子ビーム又は放射性ソースもまた、随意に重合
開始剤、例えばベンゾイン及びそのエーテル及び当業界
で公知のベンゾフェノン/アミン系のような電荷移動開
始剤の添加と共に、重合反応を開始するのに使用するこ
とができる。
【0034】重合は、必須の成分のすべて及び任意の他
の追加の成分との混合物において、所望により不活性希
釈剤の存在下又は不存在下に行われる。重合が希釈剤の
不存在下に行う場合には、得られるポリマー組成物は例
えば旋盤裁断(lathecutting)によるなど
して、所望のレンズの形状に成形することができ、次い
でこの操作に続いて必要な量の水で膨潤させることがで
きる。別法として且つ更に好ましくは、重合は、不活性
希釈剤の存在下に行われる。よく使用される不活性希釈
剤は、水排除可能な(water−displacea
ble)ホウ酸エステルである。所望のホウ酸エステル
の特性及び重合反応混合物中のエステルの好ましい濃度
は、米国特許第4,680,336号に詳細に述べられて
おり、この米国特許第4,680,336号による説明
をもって本明細書での説明に替えるものである。しかし
ながら、好ましい不活性希釈剤はグリセリンである。何
故ならば、グリセリンは更に改善された特性をすら与え
るからである。希釈剤を使用する場合に、所望のレンズ
を形成するための好ましい方法には、例えば米国特許第
4,565,348号に記載のモールドを使用する、遠心
注型及び流し込み成形及びこれらの方法と本明細書で一
般的に述べた他の方法との組み合わせが包含される。
【0035】本発明を説明する目的で、“眼レンズ”
は、角膜上に又は眼の中に配置するのに適合したレンズ
である。このようなレンズの例には、コンタクトレン
ズ、眼内レンズ(intraocular lense
s)及び角膜包帯レンズ(corneal banda
ge lenses)が含まれる。最も好ましい眼レン
ズはコンタクトレンズである。最も好ましいコンタクト
レンズはソフトヒドロゲルレンズである。ヒドロゲルレ
ンズは、レンズの形に成形された本発明の架橋したポリ
マーを有意な量の水で膨潤させることにより製造するこ
とができる。
【0036】
【実施例】下記の実施例は本発明の最も好ましい態様を
述べる。これらの実施例は、説明するためのみのもので
あり特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定す
るものであると理解されるべきではない。特許請求の範
囲に記載の本発明の範囲及び精神の範囲内の多数の追加
の態様は、本明細書を詳細に検討すれば当業者には明ら
かであろう。
【0037】実施例1 メタクリル酸28.8部を、塩化テトラメチルアンモニ
ウム0.07部及びヒドロキノンモノメチルエーテル0.
21部の存在下に、1,2−エポキシオクタン40.0部
と、反応混合物にO2を吹き込みながら140℃で4時
間反応させることにより、ヒドロキシオクチルメタクリ
レート(HOMA)を製造する。生成物を95−110
℃/0.4mmで蒸留してHOMA46グラムを得、こ
のものをIR及びNMRにより同定した。
【0038】実施例2 HMA(塩化メタクリロイルをエタノールアミンと反応
させることにより製造されそして少量の2−メタクリル
アミドエチルメタクリレート架橋剤を含有する)74
部、HOMA26部、α−ヒドロキシ−α,α−ジメチ
ルアセトフェノン(紫外線活性光開始剤)0.34部の
ブレンドを製造する。このモノマーブレンド75部を、
更に25部のグリセリン(GLYC)希釈剤(モノマー
/希釈剤(M/D)=75/25)と一緒にしそして2
つの部分のポリスチレンモールド内で紫外線に露光させ
ることにより架橋させてコンタクトレンズ形物を成形す
る。モールドを開きそしてエタノールと緩衝化された生
理的食塩水の1:1ブレンド中に約1時間浸漬し、次い
でホウ酸塩緩衝化生理的食塩水に移す。
【0039】インストロンモデル1122引張試験機を
使用して引張特性を決定する。含水率は重量法により決
定しそして として表される。
【0040】
【表1】
【0041】実施例3−5 実施例2の方法に従い、表1に示された追加の組成物を
製造しそして各々の性質を決定した。レンズのすべては
光学的に透明である。
【0042】実施例6−25 ラシッヒ・コーポレーションから得られたSPEを使用
し、ブレンドを溶解するまで40℃で撹拌しながら加熱
しそしてろ過してレンズを形成する前に小さな粒子を除
去することを除いては、実施例2の方法に従う。レンズ
のすべては光学的に透明である。組成物及び得られる性
質を表2に示す。BDBAEは、1,4−ブタンジオー
ルのホウ酸エステルを指す。
【0043】
【表2】
【0044】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02C 7/04

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 親水性モノマーと、下記式: 【化1】 式中、 R1は水素又はメチルであり、 R2、R3、R4及びR5の各々は、非環状一価アルキル基
    であり、但し、R2+R3+R4+R5の炭素原子の総数は
    4乃至20であるものとし、 Xは、O、NH又はNR6でありそして、 R6は直鎖状又は分岐状アルキル基である、により表さ
    れる非環状モノマーとの反応生成物を含んで成るポリマ
    ー。
  2. 【請求項2】 R1がメチルである請求項1のポリマ
    ー。
  3. 【請求項3】 R3及びR5が各々水素である請求項2の
    ポリマー。
  4. 【請求項4】 XがO又はNHである請求項2のポリマ
    ー。
  5. 【請求項5】 XがOである請求項3のポリマー。
  6. 【請求項6】 非環状モノマーがHOMAである請求項
    4のポリマー。
  7. 【請求項7】 親水性モノマーがHMAである請求項6
    のポリマー。
  8. 【請求項8】 親水性モノマー対非環状モノマーの重量
    比が約1.5:1乃至約9:1である請求項7のポリマ
    ー。
  9. 【請求項9】 親水性モノマー対非環状モノマーの重量
    比が約2:1乃至約4:1である請求項7に記載のポリ
    マー。
  10. 【請求項10】 該ポリマーが更に双性イオン性モノマ
    ーも反応させた生成物を含んで成る請求項9のポリマ
    ー。
  11. 【請求項11】 双性イオン性モノマーがスルホベタイ
    ンモノマーである請求項10のポリマー。
  12. 【請求項12】 スルホベタインモノマーがSPEであ
    る請求項11のポリマー。
  13. 【請求項13】 該ポリマーが更に架橋剤も反応させた
    反応生成物を含んで成る請求項12のポリマー。
  14. 【請求項14】 架橋剤がEGDMAである請求項13
    のポリマー。
  15. 【請求項15】 請求項14のポリマーを含んで成る眼
    レンズ。
  16. 【請求項16】 該レンズがソフトヒドロゲルコンタク
    トレンズである請求項15の眼レンズ。
  17. 【請求項17】 請求項1のポリマーを含んで成る眼レ
    ンズ。
  18. 【請求項18】 該レンズがソフトヒドロゲルコンタク
    トレンズである請求項17の眼レンズ。
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