KR101467952B1

KR101467952B1 - 하나 이상의 용적 배제 중합체를 포함하는 중합체성 조성물

Info

Publication number: KR101467952B1
Application number: KR1020070110576A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 제이 타이; 뮈리엘 낫소; 비벌리 베닝; 프랑크 에프 2세 몰록
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2014-12-02
Also published as: EP2484705A3; EP1918310B1; EP2484703A2; AU2007231716B2; EP2484704A2; US20080114123A1; CN101289566B; EP2484705A2; BRPI0705960A2; US8501832B2; TWI464209B; HK1172356A1; EP2484703B1; JP2008208331A; CA2608855C; US7968650B2; EP2484703A3; HK1116505A1; US8883874B2; AU2007231716A1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 용적 배제 중합체를 함유하는 중합체성 기질을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 한 양태로, 본 발명은 삼투성 드라이버로서 작용할 수 있는 중합체성 제품을 제공한다. 당해 제품은 기질 내에 또는 이로부터 물을 제거하여 기질과 이의 환경 사이에 양이온 농도 평형을 유지함으로써 원하는 수분 균형을 유지할 수 있다.

용적 배제 중합체, 삼투성 드라이버, 수분 균형, 양이온 농도 평형

Description

하나 이상의 용적 배제 중합체를 포함하는 중합체성 조성물{Polymeric compositions comprising at least one volume excluding polymer}

본 출원은 이의 전문이 참조로 인용된, 미국 가특허원 제60/863755호로부터 우선권을 주장한다.

콘택트 렌즈가 시력을 개선하기 위하여 사용될 수 있고, 다양한 콘택트 렌즈가 수 년 동안 시판되어 오고 있음은 공지되어 있다. 하이드로겔 콘택트 렌즈는 오늘날 매우 대중적이다. 이들 렌즈는 종종 경질 재료로부터 제조된 콘택트 렌즈보다 착용하기가 더 편안하다.

매일 및 주말 착용을 위해 사용되는 한 대중적인 콘택트 렌즈 재료는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA) 및 소량의 메타크릴산계 에타필콘(Etafilcon)이다. 산성 잔기는 HEMA 재료의 친수성을 증가시켜, 보다 착용감이 좋은 렌즈로 만들게 된다.

실리콘 하이드로겔로부터 제조된 콘택트 렌즈가 기술되어 왔다. 실리콘 하 이드로겔 콘택트 렌즈는 통상의 렌즈(예: HEMA계 렌즈)보다 렌즈를 통해 더 많은 양의 산소를 눈으로 허용한다. 그러나, 실리콘 재료는 본래 습윤성이 아니고, 피복물 및 습윤제가 렌즈의 습윤성을 개선시키기 위하여 사용되어 왔다. 점액 볼(Mucin ball)은 눈꺼풀과 재료 사이의 전단력에 의해 유발되는, 일부 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈의 착용자에게 나타나는 것으로 공지되고 있다. 이의 장기간 효과는 아직 발견되지 않았다.

본 발명은 하나 이상의 용적 배제 중합체를 함유하는 중합체를 포함한 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 또한 삼투성 드라이버로서 작용하기에 충분한 농도인 하나 이상의 용적 배제 중합체 및 수화 중합체로부터 형성되는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 하나 이상의 기질 내에 또는 그 위에 하나 이상의 용적 배제 중합체를 혼입시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용적 배제 중합체(volume excluding polymer)는 하전 상태의 전하 반발 및 음이온성 그룹의 크기에 의해, 이들이 혼입되는 표면으로부터 다른 그룹을 배제하는 능력을 갖는 수화 가능한 다중 음이온을 포함하는 중합체이다. 한 양태로, 수화 가능한 다중 음이온은 생리학적 pH(예: 약 5 내지 약 8의 pH)에서 카복실레이트 그룹에 의해 소유되는 것보다 더 큰 배제 용적을 갖는다. 적절한 음이온 그룹에는 포스페이트, 포스포네이트, 보레이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 조합이 포함된다. 다른 양태로, 음이온성 그룹은 설포네이트이다.

삼투성 드라이버로서 작용할 수 있는 본 발명의 중합체성 제품은 기질 내에 또는 이로부터 물을 제거하여 기질과 이의 환경 사이에 양이온 농도 평형을 유지함으로써 원하는 수분 균형을 유지할 수 있다.

용적 배제 중합체는 반응성 음이온 단량체가 용적 배제 중합체로 혼입되는 것을 허용하는, 수화 가능한 다중 음이온 그룹 및 하나 이상의 반응성 그룹을 포함하는 반응성 음이온 단량체로부터 형성될 수 있다.

적절한 반응성 음이온 단량체의 예로는 화학식 1의 단량체를 포함한다.

R-L-A

위의 화학식 1에서,

R은 반응성 그룹이고,

L은 결합 그룹이며,

A는 상기 정의한 바와 같은 음이온성 그룹이다.

반응성 그룹 R은 유리 라디칼 및/또는 양이온성 중합, 축합 중합 및 개환 중합 등을 수행할 수 있는 그룹을 포함한다. 유리 라디칼 반응성 그룹의 비제한적 예로는 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C_1-6 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C_1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미 드, C_2-12알케닐, C_2-12알케닐페닐, C_2-12알케닐나프틸, C_2-6알케닐페닐C_1-6 알킬, O-비닐카바메이트 및 O-비닐카보네이트가 포함된다. 양이온성 반응성 그룹의 비제한적 예로는 비닐 에테르 또는 에폭시드 그룹 및 이들의 혼합물이 포함된다. 한 양태로, 반응성 그룹은 (메트)아크릴레이트, 아크릴옥시, (메트)아크릴아미드 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함한다.

축합 중합을 수행할 수 있는 그룹의 비제한적 예로는 알코올, 에스테르, 카복실산, 이소시아네이트, 무수물, 할라이드 치환될 수 있는 그룹(예: 페닐 클로라이드) 및 이들의 혼합물 등이 포함된다.

개환 중합을 수행할 수 있는 그룹의 비제한적 예로는 하이드록실 및 아미노 카복시사이클산의 사이클릭 유도체, 사이클릭 에테르, 사이클릭 에스테르, 사이클릭 아미드 및 이들의 혼합물 등이 포함된다.

개환 중합을 수행할 수 있는 그룹의 비제한적 예로는 사이클릭 에테르, 사이클릭 에스테르, 사이클릭 아미드 및 이들의 혼합물 등이 포함된다.

L은 직쇄 또는 측쇄형일 수 있는 탄소수가 1 내지 12인 치환 및 비치환된 알킬렌, 폴리에테르, 옥사졸린, 치환 및 비치환된 헤테로사이클릭 그룹을 포함하는 2가 결합 그룹이다. 적절한 치환체로는 아릴, 아민, 에테르, 아미드, 하이드록실 그룹 및 이들의 혼합물 등이 포함된다. 다른 양태로, L은 탄소수가 2 내지 8인 직쇄 또는 측쇄형의 알킬렌 그룹을 포함한다. 한 양태로, 본 발명의 반응성 음이온은 화학식 2의 음이온이다.

H₂C=C(R₂)-CO₂-(CH₂)_n-A

위의 화학식 2에서,

R₂는 -H, -CH₃및 -CH₂CO₂-(CH₂)_n-A로부터 선택되며,

n은 2 내지 8의 정수이고,

A는 상기 정의한 바와 같다.

한 양태로, n은 2 내지 6이다.

반응성 음이온 단량체는 단독으로 또는 공단량체와 함께 중합되어 용적 배제 중합체를 형성한다. 적절한 용적 배제 중합체는 원하는 농도의 수화 가능한 다중 음이온이 기질 표면에 존재하는 한, 광범위한 분자량 범위를 가질 수 있다. 이는 3개 또는 그 이상의 반복 단위의 올리고머를 기질 위로 그래프팅시키거나, 광범위한 범위내에 속하는 분자량을 갖는 중합체를 혼입시켜 성취할 수 있다. 따라서, 용적 배제 중합체는 당해 분야에 잘 공지된 방법중 하나(예: GPC, 점도 등)를 통해 측정되는 바와 같이, 분자량이 약 500 이상인 올리고머이거나, 분자량이 약 1000 이상, 및 어떤 양태에 있어서는, 약 1000 내지 수 백만인 중합체일 수 있다. 상이한 분자량의 용적 배제 중합체의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 어떤 양태에 있어서, 중합체 각각이 상이한 분자량을 갖는, 용적 배제 중합체의 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 한 비제한적 양태로, 기질 표면 가까이 및 또한, 기질 표면으로부터 떨어져 음이온 그룹을 갖고자 하는 경우에, 하나는 약 10,000 미만인 비교적 저분자량의 것이고, 제2 용적 배제 중합체는 100,000 초과의 고분자량을 갖는, 두 개 이상의 독특한 용적 배제 중합체가 사용될 수 있다. 다른 조합이 본 발명의 교시를 사용하는 당해 분야의 숙련가에게 명확할 것이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 용적 배제 중합체는 가수분해적으로 안정하고, 일부 양태에 있어서는, 또한 열적으로 안정하다.

일반적으로, 생리학적으로 혼화성인 양이온은 음이온 그룹과 이온적으로 결합된다. 본 발명의 기질이 콘택트 렌즈와 같은 안과용 장치인 경우에, 적절한 양이온은 Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺, Mg⁺, Zn⁺, Ag⁺ 및 이들의 혼합물 등을 포함한다. 일부 양태에 있어서, 양이온은 Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺ 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이로써 제한되는 것은 아니지만, Ca⁺, Mg⁺, Zn⁺, Ag⁺ 등을 포함한, 부가의 양이온이 또한 본 발명의 안과용 장치와 함께 사용되는 용액중 염으로서 존재할 수 있다.

적절한 반응성 음이온 단량체의 예로는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 나트륨-2-(아크릴아미도)-2-메틸프로판 설포네이트, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 칼륨염, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 나트륨 염, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 이나트륨, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 이칼륨, 비닐 설포네이트 나트륨 염, 비닐 설포네이트 염, 스티렌 설포네이트 및 이들의 혼합물이 포함된다.

어떤 양태에 있어서, 용적 배제 중합체는 또한 반응성 음이온 단량체로부터 형성될 수 있으며, 이때 L은 아민 작용성을 포함한다. 이들 아민 작용 반응성 음 이온 단량체는 평균 전하를 가지며, 낮은 팽윤을 원하는 기질에 바람직할 수 있다. 그러나, 원하는 삼투 효과를 성취하기 위하여, 용적 배제 중합체의 약 20 중량% 이상은 반응성 음이온 단량체로부터 유도되는 반복 단위를 포함해야 한다.

용적 배제 중합체는 반응성 음이온 단량체(들)로부터 유도되는 반복 단위를 약 20 내지 약 80 중량%, 및 어떤 양태에 있어서는, 약 40 내지 약 75 중량%로 포함한다.

용적 배제 중합체가 또한 공단량체를 포함할 수 있다. 공단량체는 랜덤하게 분포되거나, 블록으로 분포 또는 이들의 조합을 포함한, 어떠한 방법으로든 용적 배제 중합체를 통해 분포될 수 있다. 한 양태로, 공단량체가 존재하는 경우에, 이들은 이들이 음이온 그룹에 의해 배제되는 용적에 실질적인 갭을 제공하지 못하도록 중합체를 통해 분포된다. 용적 배제 중합체가 친화성 상호작용을 통해 렌즈와 결합되는 양태에 있어서, 용적 배제 중합체는 렌즈 중합체의 것과 유사한 특성을 갖는 공단량체 블록을 포함할 수 있다. 예를 들면, 실리콘을 포함한 콘택트 렌즈의 경우에, 공단량체는 소수성 블록(예: 헥실렌)이거나, 펜던트 소수성 그룹(예: 펜던트 실록산 그룹)일 수 있다.

한 양태로, 공단량체는 일작용성 친수성 단량체, 예를 들면, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 아크릴- 또는 비닐-함유 단량체로부터 선택될 수 있다. 용어 "비닐-형" 또는 "비닐-함유" 단량체는 비닐 그룹(-CH=CH₂)을 함유하는 단량체를 의미하며, 일반적으로 상당히 반응성이다. 이러한 친수성 비닐-함유 단량체는 비교적 용이하게 중합되는 것으로 공지되어 있다.

"아크릴-형" 또는 "아크릴-함유" 단량체는 아크릴 그룹: (CH₂=CRCOX)(여기서, R은 H 또는 CH₃이고, X는 O 또는 N이다)을 함유하는 단량체이며, 이는 또한 용이하게 중합되는 것으로 공지되어 있다(예: N,N-디메틸 아크릴아미드(DMA), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, 하이드록시에틸 아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 메타크릴산 및 아크릴산).

공단량체로서 사용될 수 있는 친수성 비닐-함유 단량체는 N-비닐 아미드, N-비닐 락탐(예: N-비닐피롤리돈 또는 NVP), N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 포름아미드, N-비닐 포름아미드, 2,2-디메톡시, 1-하이드록시 아크릴아미드, 하이드록시메틸 디아세톤 아크릴아미드, N-아크릴로일 모르폴린, 하이드록시 메틸아크릴아미드 및 이들의 혼합물 등을 포함한다.

본 발명에 사용될 수 있는 다른 친수성 단량체는 하나 이상의 말단 하이드록실 그룹이 중합 가능한 이중 결합을 함유하는 작용기로 치환된 폴리옥시에틸렌 폴리올을 포함한다. 예로는 폴리에틸렌 글리콜, 에톡시화 알킬 글루코시드, 및 1mol당량 이상의 말단-캡핑 그룹(예: 이소시아네이토에틸 메타크릴레이트("IEM"), 톨루일메타 이소시아네이트(TMI), 메타크릴산 무수물, 메타크릴로일 클로라이드 또는 비닐벤조일 클로라이드 등)과 반응하여 결합 잔기(예: 카바메이트 또는 에스테르 그룹)를 통해 폴리에틸렌 폴리올에 결합된 하나 이상의 말단 중합 가능한 올레핀계 그룹을 갖는 폴리에틸렌 폴리올을 생성하는 에톡시화 비스페놀 A가 포함된다.

또 다른 예는 미합중국 특허 제5,070,215호에 기술된 친수성 비닐 카보네이트 또는 비닐 카바메이트 단량체 및 미합중국 특허 제4,910,277호에 기술된 친수성 옥사졸론 단량체이다. 다른 적합한 친수성 단량체가 당해 분야의 숙련가에게는 명확할 것이다.

한 양태로, 공단량체는 DMA, HEMA, 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, NVP, N-비닐-N-메틸 아크릴아미드, N-메틸-N-비닐아세트아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, N-(트리스(하이드록시메틸)메틸)아크릴아미드, 이타콘산 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 친수성 단량체를 포함한다.

다른 양태로, 용적 배제 중합체는 하나 이상의 아미드 그룹, 카복실, 하이드록실 그룹 또는 이들의 혼합물을 함유하는 공단량체를 포함한다. 이들 형태의 공단량체는 상기 정의한 R-L 그룹을 갖고, 다중 음이온 그룹 대신에 하나 이상의 아미드, 카복실산 또는 하이드록실을 또한 포함하거나, 상기 정의한 바와 같은, R에 직접 결합되는 아미드, 카복실산 또는 하이드록실 그룹을 가질 수 있다. 적절한 아미드 그룹은 화학식 3의 그룹이다.

위의 화학식 3에서,

R₃ 및 R₄는 독립적으로, H, 치환될 수 있는 직쇄 또는 측쇄형의 C_1-12 알킬로부터 선택된다.

한 양태로, 용적 배제 중합체는 하기의 양인 다음의 단량체로부터 형성된다.

단량체	모든 반응성 성분을 기준으로 하는 mol%
단량체	양태 1	양태 2	양태 3
반응성 음이온 단량체	2-100	30-60	40-55
아미드 함유 공단량체	2-80	15-45	25-45
카복실산 함유 공단량체	0-40	10-30	15-25
하이드록실 함유 공단량체	0-40	10-30	15-25

용적 배제 중합체는 또한 상기 제시한 친수성 단량체 이외 또는 이 대신에 하나 이상의 소수성 공단량체를 포함할 수 있다. 생체 의학용장치(예: 경질 또는 하드 콘택트 렌즈나, IOL)의 제조시 유용한 것으로 공지된 다른 소수성 단량체 뿐만 아니라, 하기 기술되는 실리콘 단량체중 하나가 사용될 수 있다.

일부 양태에 있어서, 용적 배제 중합체는 중합체 골격으로부터 연장된 수화 가능한 다중 음이온 그룹을 갖는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 다른 양태에 있어서, 수화 가능한 다중 음이온 그룹은 중합체 골격으로부터 연장되어, 자유롭게 회전할 수 있다. 적절한 구조의 예로는 브러시 구조, 분지형 구조, 루프 구조 및 이들의 조합이 포함된다. 브러시 구조에서, 수화 가능한 다중 음이온 그룹은 빗살 또는 브러시 구조를 형성하기 위하여 중합체 골격을 따라 펜던트하게 연장된다. 분지형 구조에 있어서, 수화 가능한 다중 음이온은 용적 배제 중합체의 비-반응 말단으로부터 펜던트하게 연장된다. 루프 구조에 있어서, 수화 가능한 다중 음이온은 둘 이상의 위치에서 용적 배제 중합체 골격에 결합되어 중합체 골격과의 루프 또는 브릿지를 형성한다.

용적 배제 중합체는 생체 의학용장치와 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 생체 의학용장치는 포유동물 조직이나 유체 내에 또는 이둘중 하나 또는 모두에, 및 한 양태로 사람 조직 또는 유체에 사용되도록 고안된 것을 포함한다. 이러한 장치의 예로는 제한없이, 스텐트, 임플란트, 카테테르, 상처 드레싱, 추간판 대치술, 센서 장치, 진단 장치 및 누점마개(punctal plug), 안과용 렌즈 및 안과용 삽입물을 포함한 안과용 장치가 포함된다. 한 양태로, 생체 의학용장치는 제한없이, 콘택트 또는 안내 렌즈를 포함하는 안과용 렌즈이다. 다른 양태로, 장치는 소프트 콘택트 렌즈 및, 어떤 경우에는, 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈이다.

의학용 장치는 이를 위해 유용한 것으로 공지된 재료로부터 제조될 수 있다. 한 양태로, 의학용 장치는 하나 이상의 중합체로부터 제조된다. 간단히, 부착법은 의학용 장치가 콘택트 렌즈인 한 양태를 참조로 기술될 것이다. 본 발명의 교시를 사용하는 당해 분야의 숙련가는 본 발명을 다른 의학용 장치에 적용시킬 수 있을 것이다.

용적 배제 중합체는 기질의 하나 이상의 표면중 적어도 일부에 공유결합 또는 이온결합될 수 있고, 기질 표면에 적용되는 피복 조성물로 혼입시키거나, 기질의 모두 또는 일부로 흡수시키거나, 기질이 제조되는 반응성 혼합물과 중합시키거나, 상기 방법의 조합을 이용할 수 있다.

용적 배제 중합체가 공유결합되는 양태에 있어서, 기질 중합체 및 용적 배제 중합체는 모두 공유결합을 형성하기 위하여 반응할 수 있는 반응성 그룹을 갖는다. 기질의 사용 도중 안정하게 유지되는 공유결합을 형성할 수 있는 방법이 사용될 수 있다. 따라서, 유리 라디칼 반응, 축합 및 에스테르화 반응, 개환 반응 등이 있다. 기질 중합체가 적절한 반응성 그룹을 갖지 못하면, 원하는 그룹을 생성하기 위하여 예비처리할 수 있다. 한 양태로, 용적 배제 중합체는 유리 라디칼 반응성 화합물을 포함하며, 원하는 기질 표면을 피복하기에 유효한 피복량으로, 유효한 피복 조건하에 하나 이상의 기질 표면과 접촉된다.

용적 배제 중합체는 피복 공정을 용이하게 하기 위하여 용액으로 혼입될 수 있다. 예를 들면, 용적 배제 중합체 및 다른 바람직한 성분(예: 개시제, 가교결합제, 착색제, 광호변성 화합물, 안정화제, 연쇄 전달제, 보습제, 습윤제, 항미생물 화합물, 치료 화합물 및 이들의 혼합물 등)을 용매 속에서 혼합할 수 있다. 어떤 양태에 있어서, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 보습제, 습윤제, 항미생물 화합물, 치료 화합물 및 이들의 혼합물과 같은 특정 부가 화합물이 제품으로부터 용출되는 것이 바람직할 수 있다. 적절한 용매는 용적 배제 중합체 및 다른 피복 조성물 성분을 용해시키지만, 생체 의학용장치는 용해시키거나 실질적으로 팽윤시키지 못한다. 예를 들면, 생체 의학용 장치가 콘택트 렌즈인 경우에, 용매의 적절한 예로는 물, 아세토니트릴, 수혼화성 알코올, 폴리에테르 및 이들의 혼합물 등이 포함된다. 특정 예로는 알콕시 알코올, 알콕시 폴리올, 글리세롤 보레이트 에스테르 및 이들의 혼합물 등이 포함된다. 특정 예로는 트리프로필렌 글리콜, 에톡시 에탄올, 메톡시 에탄올, 디프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 알콕시 트리메틸렌 글리콜, N-프로판올, 이소프로판올, 3급-아밀 알코올, 3급 부탄올, 모노에틸 에테르 및 이들의 혼합물 등이 포함된다.

용적 배제 중합체는 피복 유효량으로 용매에 혼입된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 피복 유효량은 제품 표면에 간섭성 피복을 제공하기에 충분한 양이다. 피복 유효량은 선택된 피복 공정의 형태에 따라 변한다. 예를 들면, 용액 그래프팅의 경우에는, 피복 용액중 모든 성분을 기준으로 하여, 약 5중량%, 및 어떤 양태에 있어서는, 약 5 내지 약 10중량%의 양이 사용된다. 당해 분야의 숙련가는 본 발명의 교시를 사용하는 다른 피복 공정의 경우 적절한 범위를 결정할 수 있을 것이다.

생체 의학용 장치는 편리한 방법을 통해 용액과 접촉된다. 적절한 접촉 방법에는 분무, 침지, 와이핑, 로울링 및 이들의 조합 등이 포함된다. 전체 장치를 피복시키거나, 장치 한 면을 피복시키거나, 단지 표면의 일부만을 피복시킬 수 있다. 예를 들면, 생체 의학용 장치가 콘택트 렌즈인 경우에, 전체 렌즈를 피복시키거나, 렌즈의 단지 한 면을 피복시키거나(예를 들면, 각막 및 결막 위에 놓이는 뒷 곡면 및 눈꺼풀과 공기와 접하는 전면), 표면의 단지 일부(예를 들면, 홍채, 동공 또는 결막을 덮는 면의 일부)를 피복시킬 수 있다.

장치는 피복을 형성하기에 적합한 조건하에 용매/피복 중합체 용액과 접촉시킨다. 적합한 온도는 선택되는 용매의 어는점 내지 비점, 바람직하게는 약 0 내지 약 100℃ 및 보다 바람직하게는, 약 15 내지 약 50℃의 온도가 포함된다. 사용 되는 접촉 시간은 원하는 정도로 표면을 피복하기에 충분한 시간 길이이다. 접촉 시간은 약 2일 이하, 어떤 양태에 있어서는 약 1일 이하 및 어떤 양태에 있어서는 약 12시간 이하, 및 다른 양태에 있어서는 약 1시간 이하일 수 있다. 압력은 본 발명의 피복 반응시 중요치 않다. 그러나, 당해 분야의 숙련가는 승온 및 승압이 단기간에 반응을 수행할 수 있음을 알 것이다. 그래프트 용액중 수화 가능한 다중 음이온의 농도, 반응 온도 및 시간이 모두 관련되고, 수화 가능한 다중 음이온의 보다 높은 농도 및/또는 증가된 온도가 반응 시간을 더 단축시킬 수 있음을 알아야 한다.

또한, 반응성 다중 음이온 그룹은 중합 유효 조건하에 기질과 접촉되어, 기질의 존재하에 중합될 수 있다. 적절한 중합 조건은 선택된 반응성 다중 음이온 그룹에 따라 좌우된다. 예를 들면, 표면에 또는 가까이에 하이드록실 그룹을 함유하는 기질의 경우에, 유리 라디칼 반응성의 수화 가능한 다중 음이온(예: 3-설포프로필에스테르 아크릴레이트(SPA)의 칼륨염)은 인접한 하이드록실 그룹으로부터 수소 원자를 제거할 수 있는 촉매(예: 암모늄 세륨(IV) 나이트레이트(CAN))를 사용하여 그래프트 중합시킬 수 있다. 그러나, 원하는 기질 위에 반응성 부위를 생성하는 어떠한 공지된 그래프팅 기술도 사용될 수 있다. SPA 및 촉매는 그래프트 용액을 형성하기 위하여 선택된 기질을 팽윤시키는 용매에서 혼합한다. 반응성 다중 음이온 그룹의 농도는 피복 용액중 약 5 내지 약 100중량%, 및 어떤 양태에 있어서는, 약 50 내지 약 100중량%로 변할 수 있다. 촉매는 촉매 및 용적 배제 중합체 성분(반응성 음이온 단량체 및 공단량체)의 중량을 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1중량% 및, 어떤 양태에 있어서는, 약 0.05 내지 약 0.1중량%의 양으로 존재한다.

가교결합제는 본 출원의 피복 용액에 포함될 수 있다. 포함되는 가교결합제의 양은 선택되는 제품 기질에 따라 변한다. 예를 들면, 기질이 음이온 전하를 갖는 중합체로부터 형성되는 경우에, 선택된 촉매는 기질 중합체 네트워크를 침투할 수 있고, 가교결합제가 필요치 않거나, 매우 적은 가교결합제가 사용될 수 있다. 다른 양태로, 기질이 중성 전하를 갖는 중합체로부터 형성되는 경우에, 의도하는 최종 용도를 위해 용적 배제 중합체와 기질 사이에 원하는 수준의 피복 완전성 및 피복 영구성을 제공하기에 충분한 양으로 피복 용액에 하나 이상의 가교결합제를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 기질이 콘택트 렌즈인 양태에 있어서, 피복은 착용 스케쥴에 따라 잔류해야 하고, 렌즈 표면의 관련 부분을 통해 바람직한 이점을 제공하는데 필요한 완전성을 가져야 한다. 가교결합제가 사용되는 경우에, 적절한 가교결합제 농도는 0 내지 약 3중량%이고, 어떤 양태에 있어서는, 약 0 내지 약 1중량%를 포함한다. 적절한 가교결합제에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 디캡핑된 폴리에틸렌 글리콜이 포함되며, 보다 특별한 예로는 메틸렌 비스아크릴아미드, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 GDMA, 디알릴 타르트아미드, 펜타에리트리톨 디아크릴레이트, 디비닐 벤젠 및 이들의 혼합물 등이 포함된다.

수팽윤성 기질(예: 소프트 콘택트 렌즈)의 경우에, 기질의 함수량이 또한 그래프트 반응의 효율에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 원하는 효과를 성취하기 위하여 그래프팅 수준을 조절하거나, 기질 중합체 네트워크로 실질적으로 삽입되는 것을 방지하기에 충분히 높은 분자량을 갖는 용적 배제 중합체로 기질을 피복하는 것 이 바람직할 수 있다.

그래프팅 공정은 임의로 기질에 그래프팅의 효율을 증진시키는 특성을 제공하는 예비-반응성 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 기질은 반응성 그룹의 농도를 증가시키기 위하여 처리할 수 있다. 적절한 예비 활성화 단계가 당해 분야에 공지되어 있고, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 플라즈마 산화, 과황산칼륨과의 반응, 요오데이트와의 반응 및 이들의 조합 등을 포함한, 반응성 부위를 생성하는 산화 공정을 포함한다.

또한, R은 커플링제에 의해 활성화될 수 있는 그룹, 또는 커플링제에 의해 활성화된 기질 표면과 반응할 수 있는 그룹일 수 있다. 예를 들면, 직접 반응은 표면 중합체 또는 용적에서 그룹을 활성화하여, 커플링제의 혼입없이, 합성 항미생물 펩티드가 이를 각각 펩티드 또는 중합체 상의 작용기와 반응성이 되도록 만드는 시약 또는 반응의 사용에 의해 성취할 수 있다. 예를 들면, 합성 항미생물 펩티드 상의 하나 이상의 아민 또는 알코올이나 티올 그룹은 중합체 상의 이소티오시아네이트, 아실 아지드, N-하이드록시석신이미드 에스테르, 펜타플루오로펜옥시 에스테르, 설포닐 클로라이드, 알데히드, 글리옥살 에폭시드, 카보네이트, 아릴 할라이드, 이미도 에스테르, 토실레이트 에스테르 또는 무수물 그룹과 직접 반응할 수 있다.

다른 양태로, 커플링제가 사용될 수 있다. 장치의 표면에 양이온성 펩티드 또는 단백질을 커플링하는데 유용한 커플링제에는 제한없이, N,N'-카보닐디이미다졸, 카보디이미드(예: 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드("EDC"), 디사 이클로헥실 카보디이미드, 1-사이클로헥실-3-(2-모르폴리노에틸)카보디이미드, 디이소프로필 카보디이미드) 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 카보디이미드는 또한 아미드를 형성하기 위하여 아민과 반응할 수 있는 에스테르를 형성하기 위하여 N-하이드록시석신이미드 또는 N-하이드록시설포석신이미드와 함께 사용될 수 있다.

아미노 그룹이 또한 가수분해적으로 안정한 아민 결합을 형성하는 제제(예: 나트륨 시아노보로하이드라이드 등)에 의해 환원될 수 있는 시프 염기의 형성에 의해 중합체에 결합될 수 있다. 이를 위해 유용한 커플링제에는 제한없이, N-하이드록시석신이미드 에스테르(예: 디티오비스(석신이미딜프로피오네이트), 3,3-디티오비스(설포석신이미딜프로피오네이트), 디석신이미딜 수베레이트, 비스(설포석신이미딜) 수베레이트, 디석신이미딜 타르타레이트 등), 제한없이 디메틸 아디피메이트를 포함하는 이미도에스테르, 제한없이 1,5-디플루오로-2,4-디니트로벤젠을 포함하는 디플루오로벤젠 유도체, 제한없이 글루테르알데히드를 포함하는 브로모 작용성 알데히드, 및 제한없이 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르를 포함하는 비스 에폭시드가 포함된다. 당해 분야의 통상의 숙련가는 다수의 다른 커플링제가 장치의 표면에 존재하는 작용기에 따라 사용될 수 있음을 알 것이다.

장치의 표면이 적절한 반응성 그룹을 함유하지 않는 경우에, 적절한 그룹은 통상적인 유기 합성법에 의해 중합체로 혼입시킬 수 있다. 또한, 반응성 그룹은 반응성 그룹을 함유하는 중합 가능한 단량체의 부가에 의해 중합체를 형성하는데 사용되는 단량체 혼합물로 도입시킬 수 있다. 당해 분야의 숙련가에게 공지된 바와 같이, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 하이드록실 그룹, 산, 산 할라이드 그룹, 카보디이미드 및 아민 등과 같은 불안정성 수소를 갖는 단량체가 또한 사용될 수 있다.

또한, 용적 배제 중합체는 중합체 기질과 결합될 수 있다. 용적 배제 중합체는 이온성 상호작용, 입체 상호작용, 친화성 상호작용, 흡착, 분산성 상호작용, 음이온 전하, 상호침투 및 이들의 조합 등을 통해 결합될 수 있다. 이 양태에 있어서, 용적 배제 중합체중 공단량체는 원하는 상호작용을 제공하도록 선택된다. 이 공정에서, 중합체 기질은 바람직한 양으로 용적 배제 중합체를 혼입시킬 수 있는 조건하에 용적 배제 중합체를 포함하는 용액과 접촉시킨다. US 제6,689,480호, 제6,827,966호, 제6,451,871호, 제7,022,379호, 제6,858,248호, 제WO 2004,060431호 및 EP 제1,287,060호에 기술된 것과 같은 방법, 이의 기술 및 본 명세서에 제시된 모든 다른 특허와 특허출원은 참조로 본 명세서에 인용된다.

다른 양태에 있어서, 용적 배제 중합체는 금형 전달 공정을 통해 혼입될 수 있다. 일반적으로, 금형 전달 공정은 용적 배제 중합체를 다음과 같이 혼입시키는데 사용된다: a) 금형의 성형 표면 또는 금형의 반을 하나 이상의 용적 배제 중합체를 포함하는 피복 유효량의 피복 조성물로 피복시키고; b) 원하는 기질을 제조하도록 선택된 중합 가능한 성분을 포함하는 반응 혼합물을 금형 또는 금형의 반에 분배시키고; c) 피복 조성물로 피복된 원하는 기질을 형성하기에 적합한 조건하에 경화시킨다. 일부 양태에 있어서, 피복 조성물은 기질 반응 혼합물에서 팽윤되도록 선택되는 것이 바람직할 수 있다. 금형 전달 공정과 관련된 보다 상세한 내용은 US-2003-0052424호에서 확인할 수 있다.

당해 분야의 숙련가는 다른 피복법을 알고 있으며, 이는 본 발명의 범위내에 속한다.

한 양태로, 용적 배제 중합체는 기질 표면의 탈수를 방지하거나 견디기에 유효한 양으로 하나 이상의 기질 표면에 혼입된다. 예를 들면, 기질이 콘택트 렌즈인 한 양태에 있어서, 껌벅거리는 도중 눈꺼풀과 접하는 콘택트 렌즈의 전면은 하나 이상의 음이온성 용적 배제 중합체 층을 포함한다. 용적 배제 중합체중 다중 음이온은 눈물 막으로부터의 양이온과 결합될 수 있다. 콘택트 렌즈의 전면 위의 물이 증발되면, 렌즈 표면의 눈물막중 양이온의 농도가 눈물의 양이온 농도보다 높게 증가된다. 이는 삼투 불균형을 일으키고, 이는 눈물막으로부터 물을 흡인하여 렌즈 전면 위에서 물의 양이온 평형 농도를 회복하게 된다. 따라서, 한 양태로, 본 발명의 용적 배제 중합체는 삼투성 드라이버로서 작용한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 삼투성 드라이버는 기질로 또는 이로부터 물을 이동시켜 기질과 이의 환경 사이에 양이온 농도 평형을 유지하는 성분이다.

눈물막에서 렌즈 전면으로 배출된 물의 양은 용적 배제 중합체의 코팅 두께를 통해 조절할 수 있다. 기구가 각막 또는 결막과 눈꺼풀의 임의의 부분 사이에 위치하도록 개조된 안과용 기구인 양태에서, 용적 배제 중합체는 주로 렌즈 표면 중 외측 5㎛ 위에 존재한다. 더 두꺼운 렌즈는 눈물막으로부터 바람직하지 않은 양의 물을 잡아당기는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 양태는 기구 위 또는 기구 내에 바람직한 수분 균형을 유지하는, 삼투압 조정기(osmotic driver)로서 작용하는 기구를 포함한다. 이러한 삼투압 조정기의 다른 최종 용도 에는 상처 치유 재료, 예컨대 드레싱 및 치료적 안과용 드레싱, 추간판 대치술 등이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에 적합한 기재를 제조하는데 사용할 수 있는 중합체의 예에는 스티렌과 치환된 스티렌, 에틸렌, 프로필렌, 아크릴레이트와 메타크릴레이트, N-비닐 락탐, 아크릴아미드와 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아크릴산과 메타크릴산의 중합체 및 공중합체, 뿐만 아니라 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리디메틸실록산 및 이의 혼합물이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 중합체에는 하이드로겔 및 실리콘 하이드로겔이 포함될 수 있다.

생체의학적 기구가 콘택트렌즈인 양태에서, 적합한 중합체에는 소프트 콘택트렌즈의 제조에 사용되는 중합체, 및 하드 콘택트렌즈의 제조에 사용되는 중합체가 포함된다. 적당한 소프트 콘택트렌즈 제형의 비제한적 예에는 폴리(메트)아크릴레이트, 예컨대 비제한적으로 실리콘 (메트)아크릴레이트; 폴리(메트)아크릴아미드, 폴리비닐카보네이트, 폴리비닐카바메이트, 폴리비닐아미드, 폴리비닐락탐, 폴리우레탄, 폴리비닐알코올의 중합체 및 공중합체, 및 이의 조합물, 및 US 5,710,302, WO 9421698, EP 406161, US 5,998,489, US 6,087,415, US 5,760,100, US 5,776,999, US 5,789,461, US 5,849,811 및 US 5,965,631에 기술된 제형이 있다. 소프트 콘택트렌즈 제형의 비제한적 예에는 액쿼필콘(acquafilcon) A, 발라필콘(balafilcon) A, 갈리필콘(galyfilcon) A, 세노필콘(senofilcon) A, 콤필콘(comfilcon) 및 로트라필콘(lotrafilcon) A 및 B가 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다. 적당한 실리콘 하이드로겔의 또 다른 예에는 US 5,998,498, WO 03/22321, US 6,087,415, US 5,760,100, US 5,776,999, US 5,789,461, US 5,849,811, US 5,965,631, US 6,867,245, US 6822016, US 6849671, US 7052131에 개시된 것이 포함된다. 이 특허문헌들뿐 아니라 이 문단에 개시된 여타 모든 특허문헌들은 그 전문이 본 발명에 참고인용되었다. 의학적 기구가 소프트 콘택트렌즈인 경우, 중합체는 하이드로겔인 것이 바람직하고, 일부 양태에 따르면 수분 함량이 약 5% 이상이고, 다른 일부 양태에 따르면 약 20% 이상이다.

하드 콘택트렌즈는 폴리(메틸)메타크릴레이트, 실리콘 (메트)아크릴레이트, 플루오로(메트)아크릴레이트, 플루오로에테르, 폴리아세틸렌 및 폴리이미드의 중합체 및 공중합체(이에 국한되지 않는다)를 포함하는 중합체로 제조하며, 그 대표적 예의 제법은 JP200010055, JP 6123860 및 US 특허 4,330,383에서 찾아볼 수 있다. 본 발명의 안내 렌즈는 공지의 재료를 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 이 렌즈는 경질 재료, 예컨대 비제한적으로 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 등 및 이의 조합으로 제조할 수 있다. 또한, 하이드로겔, 실리콘 재료, 아크릴 재료, 플루오로카본 재료 등이나, 이의 조합을 비롯한 유연한 재료를 사용할 수도 있다. 전형적인 안내 렌즈에 대해서는 WO 0026698, WO 0022460, WO 9929750, WO 9927978, WO 0022459, US 4,301,012; 4,872,876; 4,863,464; 4,725,277; 4,731,079에 기술되어 있다. 본 명세서에 언급된 참조문헌은 모두 그 전문이 참고인용되었다.

일 양태에 따르면, 기재는 1종 이상의 실리콘 함유 성분을 함유하는 반응성 혼합물로 제조된다.

성분이란 용어에는 단량체, 마크로머(macromer) 및 예비 중합체(prepolymer)가 포함된다. "단량체"는 더 높은 분자량의 화합물, 중합체, 마크로머 또는 예비 중합체로 중합될 수 있는 낮은 분자량의 화합물을 의미한다. 본 명세서에 사용된 "마크로머"란 용어는 높은 분자량의 중합가능한 화합물을 의미한다. 예비 중합체는 추가 중합할 수 있는 단량체 또는 부분 중합된 단량체이다.

"실리콘 함유 성분"은 단량체, 마크로머 또는 예비 중합체에 [-Si-O-] 단위를 하나 이상 함유하는 것이다. 실리콘 함유 성분에 존재하는 총 Si와 부착된 O의 함량은 바람직하게는 실리콘 함유 성분의 총 분자량의 약 20중량%보다 많고, 더욱 바람직하게는 30중량%보다 많은 것이 좋다. 유용한 실리콘 함유 성분은 중합가능한 작용기, 예컨대 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐, N-비닐 락탐, N-비닐아미드 및 스티릴 작용기를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에 유용한 실리콘 함유 성분의 예는 미국 특허 3,808,178; 4,120,570; 4,136,250; 4,153,641; 4,740,533; 5,034,461 및 5,070,215 및 EP080539에서 찾아볼 수 있다. 이 참조문헌들은 올레핀계 실리콘 함유 성분의 많은 예를 개시한다.

적당한 실리콘 함유 성분은 화학식 4의 화합물을 포함한다.

위의 화학식 4에서,

R¹은 독립적으로 1가 반응성 그룹, 1가 알킬 그룹 또는 1가 아릴 그룹(이 그룹들은 모두 추가로 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카바메이트, 카보네이트, 할로겐 또는 이의 조합 중에서 선택되는 작용기를 함유할 수 있다); 및 1 내지 100개의 Si-O 반복 단위를 함유하고 추가로 알킬, 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카바메이트, 할로겐 또는 이의 조합 중에서 선택되는 작용기를 함유할 수 있는 1가 실록산 사슬 중에서 선택되고;

b는 0 내지 500이며, 단 b가 0 이외의 다른 것이면 b는 제시된 값과 동일한 방식(mode)을 가진 분포이며;

하나 이상의 R¹은 1가 반응성 그룹을 함유하고, 일부 양태에서는 1 내지 3개의 R¹은 1가 반응성 그룹을 함유한다.

본 명세서에 사용된 "1가 반응성 그룹"은 자유 라디칼 및/또는 양이온 중합을 수행할 수 있는 그룹이다. 자유 라디칼 반응성 그룹의 비제한적 예에는 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C_1-6알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C_1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C_2-12알케닐, C_2-12알케닐페닐, C_2-12알케닐나프틸, C_2-6알케닐페닐C_1-6알킬, O-비닐카바메이트 및 O-비닐카보네이트가 있다. 일 양태에 따르면, 자유 라디칼 반응성 그룹은 (메트)아크릴레이트, 아크릴옥시, (메트)아크릴아미드 및 이의 혼합물을 포함한다.

적당한 1가 알킬 및 아릴 그룹에는 비치환된 1가 C₁ 내지 C₁₆ 알킬 그룹, C₆-C₁₄ 아릴 그룹, 예컨대 치환 및 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 2-하이드록시프로필, 프로폭시프로필, 폴리에틸렌옥시프로필, 이의 조합 등이 있다.

일 양태에 따르면, b는 0이고, 하나의 R¹은 1가 반응성 그룹이며, 3개 이상의 R¹은 탄소원자 1 내지 16개인 1가 알킬 그룹 중에서 선택되고, 다른 양태에 따르면, 탄소원자가 1 내지 6개인 1가 알킬 그룹 중에서 선택된다. 이러한 양태의 실리콘 성분의 비제한적 예에는 2-메틸-2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트리메틸실릴)옥시]디실록사닐]프로폭시]프로필 에스테르("SiGMA"), 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필옥시프로필-트리스(트리메틸실록시)실란, 3-메타크릴옥시프로필트리스(트리메틸실록시)실란("TRIS"), 3-메타크릴옥시프로필비스(트리메틸실록시)메틸실란 및 3-메타크릴옥시프로필펜타메틸 디실록산이 있다.

다른 양태에 따르면, b는 2 내지 20, 3 내지 15이거나, 일부 양태에서는 3 내지 10이고, 하나 이상의 말단 R¹은 1가 반응성 그룹을 함유하고, 나머지 R¹은 탄소원자 1 내지 16개인 1가 알킬 그룹 중에서 선택되고, 다른 양태에서는 탄소원자 1 내지 6개인 1가 알킬 그룹 중에서 선택된다. 또 다른 양태에 따르면, b는 3 내지 15이고, 하나의 말단 R¹은 1가 반응성 그룹을 함유하고, 다른 말단 R¹은 탄소원자 1 내지 6개인 1가 알킬 그룹을 함유하며, 나머지 R¹은 탄소원자 1 내지 3개인 1 가 알킬 그룹을 함유한다. 이러한 양태의 실리콘 성분의 비제한적 예에는 (모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르 말단 폴리디메틸실록산(MW 400-1000))("OH-mPDMS"), 모노메타크릴옥시프로필 말단 모노-n-부틸 말단 폴리디메틸실록산(MW 800-1000),("mPDMS")가 있다.

다른 양태에 따르면, b는 5 내지 400, 또는 10 내지 300이고, 양 말단 R¹은 1가 반응성 그룹을 함유하며, 나머지 R¹은 독립적으로 탄소원자 1 내지 18개를 보유하는 1가 알킬 그룹 중에서 선택되고 그 탄소원자 사이에 에테르 결합을 보유할 수 있으며 추가로 할로겐을 함유할 수 있다.

다른 양태에 따르면, 1 내지 4개의 R¹은 화학식 5의 비닐 카보네이트 또는 카바메이트를 함유한다.

위의 화학식 5에서,

Y는 O-, S- 또는 NH-이고;

R은 수소 또는 메틸이고;

d는 1, 2, 3 또는 4이고;

q는 0 또는 1이다.

실리콘 함유 비닐 카보네이트 또는 비닐 카바메이트 단량체는 구체적으로 다 음 성분을 함유한다: 1,3-비스[4-(비닐옥시카르보닐옥시)부트-1-일]테트라메틸-디실록산; 3-(비닐옥시카르보닐티오)프로필-[트리스(트리메틸실록시)실란]; 3-[트리스(트리메틸실록시)실릴]프로필 알릴 카바메이트; 3-[트리스(트리메틸실록시)실릴]프로필 비닐 카바메이트; 트리메틸실릴에틸 비닐 카보네이트; 트리메틸실릴메틸 비닐 카보네이트, 및

.

계수가 약 200 이하인 생체의학적 기구가 바람직하다면, 한 R¹만은 1가 반응성 그룹을 함유하고, 나머지 R¹ 그룹 중 2개 이하가 1가 실록산 그룹을 함유할 것이다.

일 양태에 따르면, 실리콘 하이드로겔 렌즈가 바람직하다면, 본 발명의 렌즈는 중합체를 제조하는 반응성 단량체 성분의 총 중량을 기준으로 약 20중량% 이상, 바람직하게는 약 20 내지 70중량%의 실리콘 함유 성분을 함유하는 반응성 혼합물로 제조될 것이다.

실리콘 함유 성분의 다른 종류에는 화학식 6 내지 8의 폴리우레탄 마크로머가 있다.

(*D*A*D*G)_a*D*D*E¹

E(*D*G*D*A)_a*D*G*D*E¹

E(*D*A*D*G)_a*D*A*D*E¹

위의 화학식 6 내지 8에서,

D는 탄소원자 6 내지 30개를 보유하는 알킬 이라디칼, 알킬 사이클로알킬 이라디칼, 사이클로알킬 이라디칼, 아릴 이라디칼 또는 알킬아릴 이라디칼이고;

G는 탄소원자 1 내지 40를 보유하고 주쇄에 에테르, 티오 또는 아민 결합을 함유할 수 있는 알킬 이라디칼, 사이클로알킬 이라디칼, 알킬 사이클로알킬 이라디칼, 아릴 이라디칼 또는 알킬아릴 이라디칼이고;

*는 우레탄 또는 우레이도 결합이고;

a는 적어도 1이며;

A는 화학식 9의 2가 중합체 라디칼이고;

R¹¹은 독립적으로 탄소원자 1 내지 10개를 보유하고 탄소원자 사이에 에테르 결합을 함유할 수 있는, 알킬 또는 플루오로 치환된 알킬 그룹이고;

y는 적어도 1이며;

p는 400 내지 10,000의 부 중량(moiety weight)을 제공하고;

E 및 E¹은 각각 독립적으로 화학식 10의 중합가능한 불포화 유기 라디칼이고;

R¹²는 수소 또는 메틸이고;

R¹³은 수소, 탄소원자 1 내지 6개의 알킬 라디칼, 또는 -CO-Y-R¹⁵ 라디칼(여기서, Y는 -O-, Y-S- 또는 -NH-이다)이며;

R¹⁴는 탄소원자 1 내지 12개의 2가 라디칼이고;

X는 -CO- 또는 -OCO-이고;

Z는 -O- 또는 -NH-이고;

Ar은 탄소원자 6 내지 30개의 방향족 라디칼이고;

w는 0 내지 6이고;

x는 0 또는 1이고;

y는 0 또는 1이고;

z는 0 또는 1이다.

바람직한 실리콘 함유 성분은 화학식 11의 폴리우레탄 마크로머이다.

위의 화학식 11에서,

R¹⁶은 이소시아네이트 그룹 제거 후의 디이소시아네이트의 이라디칼, 예컨대 이소포론 디이소시아네이트의 이라디칼이다.

다른 적당한 실리콘 함유 마크로머는 플루오로에테르, 하이드록시 말단 폴리디메틸실록산, 이소포론 디이소시아네이트 및 이소시아네이토에틸메타크릴레이트의 반응에 의해 형성된 화학식 12의 화합물(여기서, x+y는 10 내지 30 범위의 수이다)이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 다른 실리콘 함유 성분에는 WO 96/31792에 기술된 성분, 예컨대 폴리실록산, 폴리알킬렌 에테르, 디이소시아네이트, 폴리플루오르화된 탄화수소, 폴리플루오르화된 에테르 및 폴리사카라이드 그룹을 함유하는 마크로머가 있다. 미국 특허 5,321,108; 5,387,662 및 5,539,016은 말단 디플루오로 치환된 탄소 원자에 수소 원자가 부착되어 있는 극성 플루오르화된 그래프트(graft) 그룹 또는 사이드 그룹을 보유한 폴리실록산에 대해 기술하고 있다. US 2002/0016383은 에테르와 실록사닐 결합을 함유하고 폴리에테르 및 폴리실록사닐 그룹을 함유하는 가교성 단량체를 함유하는 친수성 실록사닐 메타크릴레이트에 대해 기술하고 있다. 전술한 폴리실록산은 모두 본 발명의 실리콘 함유 성분으로서 사용될 수도 있다.

또한, 반응성 혼합물은 하나 이상의 친수성 성분을 함유할 수 있다. 친수성 단량체는 하이드로겔의 제조에 유용한 것으로 공지된 임의의 친수성 단량체일 수 있다.

적당한 친수성 단량체의 한 종류에는 아크릴 또는 비닐 함유 단량체가 포함된다. 이러한 친수성 단량체는 자신이 가교제로서 사용될 수 있으나, 중합성 작용기가 하나보다 많은 친수성 단량체가 사용되는 경우에, 그 농도는 바람직한 계수를 보유한 콘택트렌즈를 제공하기 위해 앞에서 논의한 바와 같이 한정되어야 한다. "비닐형" 또는 "비닐 함유" 단량체란 용어는 비닐 그룹(-CH=CH₂)을 함유하는 단량체를 의미하며, 일반적으로 반응성이 크다. 이러한 친수성 비닐 함유 단량체는 비교적 용이하게 중합하는 것으로 알려져 있다.

"아크릴형" 또는 "아크릴 함유" 단량체는 아크릴 그룹(CH₂=CRCOX)을 함유하는 단량체(여기서, R은 H 또는 CH₃이고, X는 O 또는 N이다)로서, 이 역시 용이하게 중합하는 것으로 알려져 있고, 그 예에는 N,N-디메틸 아크릴아미드(DMA), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴산 및 아크릴산이 있 다.

본 발명의 실리콘 하이드로겔에 첨가될 수 있는 친수성 비닐 함유 단량체에는 N-비닐 아미드, N-비닐 락탐(예, N-비닐피롤리돈 또는 NVP), N-비닐-N-메틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 포름아미드, N-비닐 포름아미드와 같은 단량체가 있으며, 특히 NVP가 바람직하다.

본 발명에 이용될 수 있는 다른 친수성 단량체에는 하나 이상의 말단 하이드록시 그룹이 중합가능한 이중 결합을 함유하는 작용기로 치환된 폴리옥시에틸렌 폴리올이 포함된다. 그 예에는, 카바메이트 또는 에스테르 그룹과 같은 결합 부를 통해 폴리에틸렌 폴리올에 하나 이상의 말단 중합성 올레핀계 그룹이 결합되어 있는 폴리에틸렌 글리콜을 생산하기 위해, 이소시아네이토에틸 메타크릴레이트("IEM"), 메타크릴산 무수물, 메타크릴로일 클로라이드, 비닐벤조일 클로라이드 등과 같은 말단 캡핑 그룹 1mol 당량 이상과 반응시킨, 폴리에틸렌 글리콜, 에톡시화된 알킬 글루코사이드 및 에톡시화된 비스페놀 A가 있다.

또 다른 예는 미국 특허 5,070,215에 개시된 친수성 비닐 카보네이트 또는 비닐 카바메이트 단량체, 및 미국 특허 4,910,277에 개시된 친수성 옥사졸론 단량체이다. 다른 적당한 친수성 단량체는 당업자라면 잘 알고 있을 것이다.

일 양태에 따르면, 친수성 단량체는 DMA, HEMA, 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, NVP, N-비닐-N-메틸 아크릴아미드, N-메틸-N-비닐아세트아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴산 및 아크릴산 중 하나 이상을 함유한다. 일 양태에 따르면, 친수성 단량체는 DMA를 함유한다.

친수성 단량체는 원하는 구체적인 성질의 균형에 따라서 다양한 범위의 함량으로 존재할 수 있다. 반응성 성분에 존재하는 모든 성분을 기준으로 약 50중량% 이하, 바람직하게는 약 5 내지 약 50중량% 범위의 친수성 단량체 함량이 허용된다. 예를 들어, 일 양태에 따르면 본 발명의 렌즈는 약 30% 이상의 수분 함량, 다른 양태에 따르면 약 30 내지 약 70% 사이의 수분 함량을 함유한다. 이러한 양태들에서, 친수성 단량체는 약 20 내지 약 50중량% 사이의 함량으로 포함될 수 있다.

또한, US2003/0162862, US05/06640, US2006/0072069, WO2006/039276에 개시된 반응성 및 무반응성 습윤제도 포함될 수 있다. 습윤제가 사용되는 경우에는 상용화 성분도 첨가하는 것이 바람직하다. 적당한 상용화 성분에는 US2003/0162862에 개시된 상용성 검사를 통과하는 것이 포함된다. 전술한 실리콘 성분은 모두 하이드록시 그룹과 같은 상용화 그룹을 구조에 혼입시킴으로써 상용화 성분으로 변환될 수 있다. 일부 양태에 따르면, Si 대 OH 비는 약 15:1 미만이고, 다른 양태에 따르면 약 1:1 내지 약 10:1 사이이다. 상용화 성분의 비제한적 예에는 (모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르 말단 폴리디메틸실록산(MW 400-1000), "OH-mPDMS", 2-메틸-2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트리메틸실릴)옥시]디실록사닐]프로폭시]프로필 에테르 "SiGMA", 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필옥시프로필-트리스(트리메틸실록시)실란, 이의 조합 등이 있다.

착색제, 광색성 화합물, 안정제, 사슬전이제, 보습제, 습윤제, 항미생물 화합물, 치료 화합물, 이의 조합 등과 같은 추가 성분도 반응성 혼합물에 첨가될 수 있다. 일부 양태에 따르면, 특정 추가 화합물, 예컨대 희석제, 습윤제, 항미생 화 합물, 치료 화합물 이의 혼합물은 물품으로부터 용출되는 것이 바람직할 수 있다.

중합 촉매는 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 중합 개시제에는 라우릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 이소프로필 퍼카보네이트, 아조비스이소부티로니트릴 등과 같이, 약간의 승온에서 자유 라디칼을 발생시키는 화합물, 및 방향족 알파-하이드록시 케톤, 알콕시옥시벤조인, 아세토페논, 아실포스핀 옥사이드, 비스아실포스핀 옥사이드, 및 3차 아민과 디케톤, 이의 혼합물 등과 같은 광개시제 시스템이 포함된다. 광개시제의 예시적 예에는 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드(DMBAPO), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀옥사이드(Irgacure 819), 2,4,6-트리메틸벤질디페닐 포스핀 옥사이드 및 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 벤조인 메틸 에스테르 및 캠포퀴논과 에틸 4-(N,N-디메틸아미노)벤조에이트의 조합이 있다. 시판 가시광 개시제 시스템에는 Irgacure 819, Irgacure 1700, Irgacure 1800, Irgacure 819, Irgacure 1850(모두 시바 스페셜티 케미컬스 제품), 및 Lucirin TPO 개시제(BASF 제품)가 있다. 시판 UV 광개시제에는 Darocur 1173 및 Darocur 2959(시바 스페셜티 케미컬스 제품)가 있다. 사용될 수 있는 상기 광개시제 및 여타 광개시제는 문헌[Volume III, Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization, 2nd Edition by J.V.Crivello & K.Dietliker; editied by G.Bradley; John Wiley and Sons; New York; 1998]에 개시되어 있다. 개시제는 반응 혼합물의 광중합을 개시하기에 효과적인 함량으로 반응 혼합물에 사용되며, 그 예는 반응성 단량체 100부 당 약 0.1 내지 약 2중량부이다. 반응 혼합물의 중합은 사용된 중합 개시제에 따라 열, 가시광 또는 자외선이나 다른 수단 중에서 적당히 선택하여 개시될 수 있다. 또는, 개시는 광개시제 없이, 예컨대 e-빔을 이용하여 수행할 수도 있다. 하지만, 광개시제가 사용되면, 바람직한 개시제는 비스아실포스핀 옥사이드, 예컨대 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드(Irgacure 819

) 또는 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤과 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드(DMBAPO의 조합이며, 다른 양태에서 중합 개시 방법은 가시광 활성화를 통해서이다. 바람직한 개시제는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드(Irgacure 819

)이다.

이러한 반응성 혼합물은 "그대로" 또는 희석제의 존재 하에 반응시킬 수 있다. 적당한 희석제 및 반응 조건은 당업계에 공지되어 있다.

이하 실시예에서는 다음과 같은 검사 방법이 사용되었다.

전진 접촉각 및 후진 접촉각(advancing and receding contact angles)은 침지 및 출현 동안의 유효력(effective force)이 수득될 수 있게 한 이동 단(Ealing Optical Co)과 함께 디지털 천칭(WHITE Electrical Instruments)에서 측정했다. 콘택트렌즈 샘플은 3.3mm 폭의 스트립으로 잘랐다. 하나의 콘택트렌즈는 최대 3개의 스트립으로 절단할 수 있다. 그 다음, 스트립의 한쪽 말단에는 하중(load)을 채우고, 다른쪽 말단은 크로커다일 클립으로 조인다(추 + 후크 = 88.9±0.5mg). 이것은 분석 동안 샘플이 직선을 유지하게 하고 렌즈가 프로브 용액에서 부유하거나 말리는 것을 방지하였다. 전진 접촉각과 후진 접촉각은 샘플의 침지 및 출현점 에서의 유효력을 판독하여 측정하며 하기 영방정식(Young's equation)에 따라 계산했다:

cosθ_a/r = F / γP

여기서,

F는 측정된 힘(mN)이고,

θ_a/r은 전진 접촉각/후진 접촉각(°)이고,

γ는 프로브 용액의 표면장력(mN/m)이고,

P는 검사 스트립의 외주(m)이다.

이력현상은 전진 접촉각에서 후진 접촉각을 뺀 값으로 계산했다.

실시예 24 내지 27에서 기록된 세실 드랍(sessile drop) 접촉각은 자동 Digidrop Contact Angle 측정기 및 기법(GBX Scientific Instruments, Romans, France)을 이용하여 측정했다.

평형 수분 함량은 문헌[Synthetic Hydrogels 1, Copolymers of Hydroxyalkyl Acrylates and Methacrylates: Water Binding Studies, P H Corkhill, A M Jolly, C O Ng & B J Tighe, Polymer 1987, 28, 1758-1766]에 기술된 기법을 이용하여 20℃의 인산염 완충 식염수에서 측정했다.

본 명세서에 명시된 모든 검사들은 특정한 고유의 검사 오차량을 보유한다. 따라서, 본 명세서에 기록된 결과들은 절대값이 아닌, 특정 검사의 정확도에 따라 수치 범위로서 간주되어야 한다.

이하 실시예는 본 발명을 예증하기 위해 제시한 것이다. 이러한 실시예들은 본 발명을 제한하지 않는다. 단지 본 발명의 실행 방법을 제시할 뿐이다. 콘택트렌즈계의 당업자 및 기타 전문가들은 본 발명을 실행하는 다른 방법을 찾을 수 있을 것이다. 하지만, 이러한 방법들은 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

실시예에서는 다음과 같은 약어가 사용된다:

AA = 아크릴산

ACMO = 아크릴로일모르폴린

Am = 아크릴아미드

AMO = 모르폴리노 아크릴아미드

CAN = 암모늄 세륨(IV) 니트레이트

DAT = 디알릴 타르트라미드

DMA = N,N-디메틸아크릴아미드

DMAEMA = N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트

HEA = 2-하이드록시에틸 아크릴아미드

HPA = 2-하이드록시프로필아크릴레이트

NaAMPS = 나트륨-2-(아크릴아미도)-2-메틸프로판 설포네이트

NaVS = 나트륨 비닐설포네이트

NIPA = N-이소프로필 아크릴아미드

NIPAm = N-이소프로필아크릴아미드

NVA = N-비닐아세트아미드

NVMA = N-메틸-N-비닐아세트아미드

NVP = N-비닐 피롤리돈

PBS = 인산염 완충 식염수 용액

SPA = 3-설포프로필 아크릴레이트 칼륨염

THFA = 테트라하이드로푸르푸릴 메타크릴레이트

TRIS = N-(트리스(하이드록시메틸)메틸)아크릴아미드

실시예

실시예 1-23

그래프팅 용액은 물과 메틸렌 비스아크릴아미드를 0.5중량%까지 혼합하여 제조했다. 이하 표 1에 정리된 반응성 음이온성 단량체, 및 CAN은 표 1에 제시된 함량으로 첨가했다. 3가지 다른 렌즈, 레네필콘 A(Lenefilcon A, US 2005-0070661의 실시예 2에 따라 제조한 렌즈) 렌즈; 데일리즈(Dailies)(Nelfilcon A, 시바비젼에서 시판하는 PVA계 콘택트렌즈) 및 씨퀀스(SeeQuence)(Polymacon, 바쉬앤롬(Bausch and Lomb)에서 시판하는 폴리HEMA계 콘택트렌즈)를 표 1에 제시된 시간과 온도에서 그래프팅 용액과 접촉시키고, 질소로 탈기시켰다. 각각의 그래프팅 용액 혼합물(실시예 5, 8, 10, 15 및 20)은 제시된 단량체의 50:50mol 혼합물이다. 그래프팅 용액으로부터 렌즈를 꺼내어 증류수에서 3 내지 5일 동안 방치했다. 동접촉각(dynamic contact angle)을 측정하고 이하 표 1에 기록했다. 그래프팅 용액과 접촉시키지 않은 대조용 렌즈의 동접촉각도 역시 측정하여 이하 표 1에 기록했다.

실시예 1, 2, 6, 7, 12, 16, 17, 22 및 23의 렌즈를 물리적 그래프팅 증거의 지표로서 황의 존재에 대해 검사했다.

그래프팅된 각 렌즈에서, 황은 실시예 1, 2, 6, 7, 12, 16 및 17의 렌즈에서 검출되었다. 황은 실시예 22 및 23의 렌즈(SeeQuence/SPA)에서 검출되지 않았는데, 이는 샘플의 특색이거나 불규칙한 그래프팅의 표시일 수 있다. 스펙트럼의 대부분에서 세륨(개시제)도 인지할 수 있었다. 그래프팅되지 않은 대조용 렌즈들에서는 모두 황이 검출되지 않았다.

표면 하이드록시 그룹의 수가 많은 넬필콘 렌즈(폴리비닐 알코올계)의 화학적 성질은 그래프팅 중합에 더욱 반응성인 부위를 제공하는데, 이는 실시예 1, 3, 4, 9 및 10에서 나타난 현저하게 개선된 이력 현상에 대한 적어도 부분적인 원인이다. SPA와 NaAMPS의 그래프팅 중합은 급격히 낮은 전진 접촉각과 이력 값을 나타냈다. 비교를 위한 적당한 대조군은 비교예 2(그래프팅 과정에 사용된 기간과 유사한 기간 동안 식염수로 세척한 넬필콘 렌즈)이다. CE1과 CE2의 비교로부터 나타나는 것처럼, 세척 단계는 이력에 미치는 침출성 폴리비닐알코올의 효과를 감소시킨다.

레네필콘 렌즈에서, SPA 및 NaAMPS에 의한 변성은 이력현상이 개선된 렌즈를 제공했다(실시예 12, 13 및 17 내지 19). NaAMPS가 용적 배제 중합체로서 사용되었을 때, 반응 조건이 더욱 과혹한 경우(즉, 50℃ 또는 60℃의 높은 반응 온도, 더 긴 반응시간(2시간) 및 0.10% 개시제)에도 우수한 이력현상이 수득되었다. SPA에서 우수한 이력현상은 저농도의 SPA에서 달성되었다.

실시예 24 내지 27 및 비교예 5 내지 7

비교예 2의 그래프팅되지 않은 넬필콘 렌즈와 실시예 3, 6 및 10의 렌즈를 5cm x 5cm 유리 셀에 놓고 동일한 습도 사이클을 통해서 자동 동적 증기 흡착 장치(DVS)를 이용하여 취했다. 이 시스템의 모식도는 도 1에 제시했다. DVS 시스템의 심장에는 샘플 질량의 변화를 1/10⁶ 부 미만까지 측정할 수 있는 초감도 마이크로천칭 1(Microbalance Cahn D-200)이 있다. 이 마이크로천칭은 매우 높은 기준선 안정성과 상대 습도의 정확한 조절을 보장하는 정확하게 조절되는 항온 배양기 2에 존재한다. 무수 기체 흐름은 질량 흐름 조절기 3을 통해 조절했고, 포화 수증기 흐름은 질량 흐름 조절기 5 및 증기 가습기 5를 이용하여 조절했다. 시스템 성능의 독립적인 확인을 위해, 습도 및 온도 탐침기 6을 샘플 및 참조군 홀더 7 및 8 바로 아래에 놓았다. DVS는 도시되지 않은 전용 마이크로컴퓨터의 제어 하에 완전 자동화되었다.

챔버의 조건은 다음과 같이 조절했다: 온도는 25℃로 유지시켰고, 습도는 98% 상대습도에서 40분, 그 다음 40% 상대습도에서 2분간의 순환으로 100분 동안 조절했다.

전체 습도 순환 후, 렌즈를 함유하는 유리 셀을 DVS 상자에서 꺼내어 DVS 상자 옆에 위치한 영상 포착 세실 드랍 접촉각 장치(Digidrop Contact Angle Meter, GBX Scientific Instruments, Romans, France)의 단 위에 놓고, 접촉각의 변화를 모니터했다. 그 결과는 도 2에 제시했다. 도 2에 제시한 바와 같이, 미변성 렌즈는 표면 재수화 시 접촉각의 현저한 점진적인 하락을 보인 반면, 더 높은 수화도를 보유한 본 발명의 그래프팅된 렌즈는 훨씬 낮은 초기 접촉각을 보였고, 이후 변화가 거의 없었다.

도 2는 이온성 SPA 및 AMPS 단량체로 코팅된 렌즈가 미처리 하이드로겔보다 물에 대한 훨씬 큰 친화도를 나타냈음을 보여주고 있다. 그래프팅된 층은 렌즈의 탈수를 방해하지 않았지만, 더 높은 수화도를 유지하고 우선적으로 재수화되는 것으로 보인다.

비교예 8 내지 11

시판되는 미처리 렌즈(ACUVUE ONE DAY

상표명의 콘택트렌즈(Vistakon 시판품), DAILIES

상표명의 콘택트렌즈(CibaVision의 시판품) 및 BIOCOMPATIBLE PROCLEAR

상표명의 콘택트렌즈) 및 사람 각막의 탈수/재수화 동태는 상기 실시예 24 내지 27에서 설명한 자동 동적 증기 흡착 장치(DVS)를 이용하여 측정했다. 측정되는 각 렌즈마다, 렌즈를 샘플 홀더에 놓고 초과 수분을 제거한 뒤, 샘플의 상대적 질량 손실을 습도 순환 과정을 통해 일정 간격마다 측정했다. 도 3에는 3가지 시판 렌즈의 분석 결과를 도시했다. 건강한 사람 각막 샘플도 동일한 절차에 따라 검사했다.

실시예 28 및 29

에타필콘 렌즈(ACUVUE 상표명 콘택트렌즈, Vistakon 제품)를 포장물에서 꺼내어 탈이온화된 증류수로 세척하여 식염수를 제거했다. 코팅 용액은 다음 표 2에 제시된 함량의 성분으로 만들었다.

단량체(들)(음이온성 단량체 및 공단량체, 사용되는 경우)를 물 50g에 용해하고, 이 용액을 통해 10분 동안 질소를 발포시켰다. CAN, 과황산칼륨 및 MaA는 다른 물 50g에 용해했다. 코팅될 렌즈를 CAN 용액에 침지시키고, 이 CAN 용액에 단량체 용액을 첨가하여 코팅 용액을 만들었다. 이 코팅 용액을 통해 질소를 발포시켰다. 이 혼합물을 50℃로 유지시키고, 일정한 질소류를 코팅 용액을 통해 발포시켰다. 4시간 후 렌즈를 코팅 용액으로부터 꺼낸 다음, 증류수로 완만한 교반 하에 20분 동안 세척했다. 세척 용액은 새로운 증류수로 교체하고, 세척 단계를 반복했다. 코팅된 렌즈를 식염수 용액(pH 7.4)을 함유하는 작은 바이엘에 넣고, 밀봉한 다음 약 120℃에서 약 20분 동안 살균했다. 코팅된 렌즈와 미코팅된 렌즈의 이력현상을 측정했다. SPA 코팅된 렌즈의 이력현상은 3이었고, 미코팅된 에타필콘 렌즈의 이력현상은 26이었다.

실시예 30 내지 31

실시예 28 및 29에서 만든 렌즈를 미처리 ACUVUE

ONE DAY 상표명의 콘택트렌즈(에타필콘 A)에 대하여 임상적으로 평가했다. 임상 평가는 연구를 마친 20명의 환자를 이용한 단일맹, 무작위 연구였다.

등록된 환자들은 다음과 같은 기준에 따른 환자다: 18세 이상, 평소 매일 소프트 콘택트렌즈 착용자, 최상의 시력 6/9 이상, CLDEQ(Nichols et al., 2002)에서 증후 점수 >0.19 및 임상 프로토콜에 정해진 지시를 따를 의지를 가진 자. 검체는 난시가 없고(<1 DC), 안구 알러지, 질환, 활동적인 안염, 유의적인(Efron 등급 3 이상) 안구 조직 이상이 없고, 현재 임의의 안구 투약 또는 안구에 영향을 미치는 전신 투약을 이용하지 않는 자였다.

환자에게 3가지 렌즈 종류를 3일 동안 무작위 순서로 착용하여 3일째 오후에 평가를 실시했다. 최소 2일 후에 다음 렌즈 종류를 평가하게 했다.

안구 충혈, 눈꺼풀 조도 및 각막 착색(staining)은 CCLRU 등급 측정기를 이용하여 0.1 측정 단위 해상도까지 등급화했다. 검사 동안에 미세낭포, 줄, 주름 또는 침윤물은 관찰되지 않았다.

환자들에게 연속 비쥬얼 아날로그 측정기(visual analogue scale)에서 다음과 같은 모수에 대하여 렌즈를 평가하게 했다: 편안함, 건조함, 작열감/자통, 시각 선명도 및 눈부심. 등급측정은 삽입 시(착용 처음 30분), 주간(6pm까지의 나머지 시간) 및 야간(6pm부터 콘택트렌즈 제거시까지)에 기록지에 기록하게 했다. 연구 결과는 표 3 내지 5에 제시했다. 또한, 환자에게 렌즈를 착용한 시간을 기록하게 했다. 기록된 1일당 렌즈 평균 착용 시간은 다음과 같다: 실시예 30(실시예 28의 SPA 코팅된 렌즈) 11.05±2.81 시간, 실시예 31(실시예 29의 AMPS 코팅된 렌즈) 12.01±2.45 시간, 비교예 12의 대조용 렌즈(미코팅된 에타필콘 렌즈) 10.90±2.79시간.

본 발명의 렌즈들은 미코팅 대조군보다 적어도 양호한, 실시예 31의 경우에는 우수한 편안함, 건조함 및 시력을 나타냈다. 모든 렌즈는 허용되는 움직임과 낮은 착색성을 보였다.

실시예 32

2-하이드록시에틸 아크릴아미드 8g(5.38중량%)(45% 수용액 형태) 나트륨 2-아크릴아미도 2,2-메틸프로판 설포네이트 40.0g(49.80중량%)(50% 수용액 형태), N-비닐 피롤리돈 16.01g(44.82중량%)과 함께 과황산칼륨(K₂S₂O₈) 0.8g(2중량%) 개시제를 아세토니트릴 80ml와 물 120ml의 혼합물에 넣어 용해했다. 이 혼합물을 교반기, 응축기 및 질소 살포기가 장착된 3구 반응 플라스크에 넣고, 전기 이소맨틀로 가열했다. 반응 혼합물을 70℃의 온도까지 60분 동안 가열했다. 반응 혼합물을 과량의 아세톤에 넣어 침전시키고, 여과한 뒤, 60℃ 진공 오븐에서 건조하여 67% 수율(26.5g)을 수득했다.

회수한 중합체를 PBS에 용해하여 0.01중량% 중합체 용액을 제조했다. 이 중합체는 궤도형 진탕기에서 완만한 교반 하에 쉽게 용해되었다. 0.1% 중합체 용액 100ml를 200ml 오토클레이브용 폴리프로필렌 플라스틱 스크류탑 용기에 첨가했다. 존슨 앤 존슨 비젼 케어, 인크.의 시판품인 1DAY ACUVUE 상표명의 콘택트렌즈를 Histosette 생검 카세트에 넣었다. 3개의 Hisotsette 카세트를 200ml 플라스틱 스크류탑 용기에 넣고, 이 용기의 뚜껑을 조였다. 용기를 오토클레이브에 넣었다. 이 용기와 렌즈를 0.1% 중합체 용액에서 120℃ 하에 30분 동안 오토클레이브했다. 오토클레이브로부터 용기를 꺼내고 중합체 용액을 PBS로 교체했다. Histo 카세트중의 렌즈를 적어도 2일 동안 PBS에 세척/보관한 다음, PBS를 적어도 2회 교체하면서 COF 분석을 수행했다. 렌즈의 취급과 이동에는 핀셋을 사용했다. 렌즈는 이러한 처리 후에 본래 크기를 유지하는 것으로 관찰되었다.

렌즈의 마찰계수(coefficient of friction: COF)는 다음과 같이 측정했다. 마찰계수의 측정에는 에어 테이블 위에 놓인 고감도 마찰계(CSM Nano Scratch Tester, CSM Instruments, Peseux, Switzerland)를 사용했다. 검사 렌즈를 볼록한 지지체 위에 놓고, 윤활 용액(Hypotears

인공 누액(Novartis Ophthalmics)의 존재 하에 선택된 기재(Melinex

(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름(Dupont)) 위를 3mN/m의 하중 하에 5mm/분의 활주 속도로 렌즈를 이동시키면서 마찰계수를 측정했다.

각 샘플마다 20mm 거리를 10회 반복 이동시켜 측정했다. 이러한 조건 하에 2개 이상의 렌즈를 이동시켰고, 각 렌즈의 데이터를 평균화했다. 본 실시예 32의 렌즈에 대한 COF는 0.161±0.013 이었다.

비교예 8

멸균 용액으로서 중합체를 첨가하지 않은 PBS를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 32를 반복했다. 미처리 렌즈의 COF는 0.47인 것으로 측정되었다.

실시예 33 내지 42

이하 표 6 내지 8에 제시된 성분과 조건을 사용하여 실시예 32를 반복했다. 실시예 36, 37, 39, 40, 42, 44, 45, 47, 49, 50 및 52에 대해 COF를 측정했고, 이하 표 9에 제시했다.

즉, COF가 0.47인 대조군과 비교했을 때, 본 발명의 렌즈들은 유의적으로 개선된 COF를 나타냈다.

도 1은 실시예에 사용된 동력 증기 흡수 분석기의 다이아그램이다.

도 2는 시간의 함수로서 대조용 렌즈 및 본 발명의 렌즈의 상대적 질량 손실의 그래프이다.

도 3은 시간의 함수로서 시판중인 3개의 렌즈 및 건강한 사람의 각막 샘플의 상대적 질량 손실의 그래프이다.

Claims

하나 이상의 용적 배제 중합체를 포함한 중합체를 포함하는 조성물로서, 상기 용적 배제 중합체가 화학식 1의 반응성 음이온 단량체로부터 형성되는, 조성물.

화학식 1

R-L-A

위의 화학식 1에서,

R은 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C_1-6 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C_1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C_2-12알케닐, C_2-12알케닐페닐, C_2-12알케닐나프틸, C_2-6알케닐페닐C_1-6알킬, O-비닐카바메이트, O-비닐카보네이트, 아크릴옥시, 에폭시드 그룹, 알코올, 에스테르, 카복실산, 이소시아네이트, 무수물, 할라이드 치환될 수 있는 그룹, 하이드록실 및 아미노 카복시사이클산의 사이클릭 유도체, 사이클릭 에테르, 사이클릭 에스테르, 사이클릭 아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 반응성 그룹이고,

L은 결합 그룹이며,

A는 수화 가능한 다중 음이온성 그룹이다.
제1항에 있어서, 용적 배제 중합체가 공단량체 및 하나 이상의 상기 반응성 음이온 단량체를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성되고, 상기 공단량체가 아크릴 함유 단량체, 비닐 함유 단량체, 하나 이상의 말단 하이드록실 그룹이 중합 가능한 이중 결합을 함유하는 작용기로 치환된 폴리옥시에틸렌 폴리올, 친수성 옥사졸론 단량체, 및 하나 이상의 아미드 그룹, 카복실, 하이드록실 그룹 또는 이들의 혼합물을 함유하는 공단량체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
제1항에 있어서, 수화 가능한 다중 음이온성 그룹이 용적 배제 중합체를 통해 균일하게 분포되는 조성물.
제1항에 있어서, L이 직쇄 또는 측쇄형일 수 있는 탄소수가 1 내지 12인 치환 및 비치환된 알킬렌, 폴리에테르, 옥사졸린, 치환 및 비치환된 헤테로사이클릭 그룹 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 알킬렌 및 헤테로사이클릭 그룹에 대한 치환체가 아릴, 아민, 에테르, 아미드, 하이드록실 그룹 또는 이들의 혼합물인, 조성물.
제1항에 있어서, A가 포스페이트, 포스포네이트, 보레이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제1항에 있어서, A가 하나 이상의 설포네이트 그룹을 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 반응성 음이온 단량체가 화학식 2의 단량체인 조성물.

화학식 2

H₂C=C(R₂)-CO₂-(CH₂)_n-A

위의 화학식 2에서,

R₂는 -H, -CH₃ 및 -CH₂CO₂-(CH₂)_n-A로부터 선택되며,

n은 2 내지 8의 정수이고,

A는 수화 가능한 다중 음이온 그룹이다.
제7항에 있어서, A가 포스페이트, 포스포네이트, 보레이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제7항에 있어서, A가 하나 이상의 설포네이트 그룹을 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 용적 배제 중합체가 수평균분자량 500 이상의 올리고머인 조성물.
제1항에 있어서, 둘 이상의 용적 배제 중합체를 포함하고, 제1 용적 배제 중합체의 수평균분자량이 10,000 미만이고, 제2 용적 배제 중합체의 수평균분자량이 100,000 초과인 조성물.
제3항에 있어서, 다중 음이온 그룹에 음이온적으로 결합되는 하나 이상의 생리학적으로 혼화성인 양이온을 추가로 포함하는 조성물.
제12항에 있어서, 양이온이 Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺, Mg⁺, Zn⁺, Ag⁺ 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제12항에 있어서, 양이온이 Na⁺, K⁺및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제2항에 있어서, 반응성 음이온 단량체가 나트륨-2-(아크릴아미도)-2-메틸프로판 설포네이트, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 칼륨염, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 나트륨 염, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 칼슘염, 비스 3-설포프로필에스테르 (메트)아크릴레이트의 이칼륨염, 비스 3-설포프로필에스테르 (메트)아크릴레이트의 이칼슘염, 비스 3-설포프로필에스테르 (메트)아크릴레이트의 이나트륨염, 스티렌 설포네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제2항에 있어서, 용적 배제 중합체가 반응성 음이온 단량체로부터 유도된 반복 단위를 20 내지 80 중량% 포함하는 조성물.
제2항에 있어서, 용적 배제 중합체가 20 내지 80 mol%의 반응성 음이온 단량체와, 2 내지 80 mol%의 아미드-함유 공단량체, 0 내지 40 mol%의 카복실산-함유 공단량체 및 0 내지 40 mol%의 하이드록실-함유 공단량체를 포함하는 공단량체를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성되는 조성물.
제2항에 있어서, 하나 이상의 공단량체가 N-비닐 아미드, N-비닐 락탐, N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 포름아미드, N-비닐 포름아미드, 2,2-디메톡시, 1-하이드록시 아크릴아미드, 하이드록시메틸 디아세톤 아크릴아미드, N-아크릴로일 모르폴린, 하이드록실 메틸아크릴아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 친수성 비닐-함유 단량체를 포함하는 조성물.
제2항에 있어서, 하나 이상의 공단량체가 N,N-디메틸아크릴아미드, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐-N-메틸 아크릴아미드, N-메틸-N-비닐아세트아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, N-(트리스(하이드록시메틸)메틸)아크릴아미드, 이타콘산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 친수성 단량체를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 용적 배제 중합체가 브러시 구조, 분지형 구조, 루프 구조 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 구조를 갖는 조성물.
제1항에 있어서, 용적 배제 중합체가 중합체의 적어도 일부와 함께 상호침투하는 네트워크를 형성하는 조성물.
삼투성 드라이버로서 작용하는 하나 이상의 용적 배제 중합체 및 함수량이 5중량% 이상인 하이드로겔로부터 형성되는 장치로서, 상기 용적 배제 중합체가 화학식 1의 반응성 음이온 단량체로부터 형성되는, 장치.

화학식 1

R-L-A

위의 화학식 1에서,

R은 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C_1-6 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C_1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C_2-12알케닐, C_2-12알케닐페닐, C_2-12알케닐나프틸, C_2-6알케닐페닐C_1-6알킬, O-비닐카바메이트, O-비닐카보네이트, 아크릴옥시, 에폭시드 그룹, 알코올, 에스테르, 카복실산, 이소시아네이트, 무수물, 할라이드 치환될 수 있는 그룹, 하이드록실 및 아미노 카복시사이클산의 사이클릭 유도체, 사이클릭 에테르, 사이클릭 에스테르, 사이클릭 아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 반응성 그룹이고,

L은 결합 그룹이며,

A는 수화 가능한 다중 음이온성 그룹이다.
제22항에 있어서, 장치가 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며, 용적 배제 중합체 농도가 제1 표면으로부터 제2 표면으로 변하는 장치.
제22항에 있어서, 용적 배제 중합체가 장치의 단지 한 면에만 존재하는 장치.
제22항에 있어서, 콘택트 렌즈인 장치.
제25항에 있어서, 제1 표면이 사용 도중 콘택트 렌즈 착용자의 눈꺼풀과 접하도록 배치된 콘택트 렌즈 전면이며, 제2 표면이 콘택트 렌즈 착용자의 눈에 대해 배치된 뒷면인 콘택트 렌즈.
제26항에 있어서, 콘택트 렌즈 전면이 용적 배제 중합체로 피복된 콘택트 렌즈.
제26항에 있어서, 용적 배제 중합체의 농도가 콘택트 렌즈 뒷면에서보다 콘택트 렌즈 전면에서 더 큰 콘택트 렌즈.
제26항에 있어서, 용적 배제 중합체가 콘택트 렌즈 전면의 5㎛ 이내에 위치하는 콘택트 렌즈.
제22항에 있어서, 하이드로겔이 실리콘 하이드로겔인 콘택트 렌즈.
제22항에 있어서, 상처 치유 재료, 치료학적 안과용 드레싱 및 추간판 대치술로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 장치.
하나 이상의 기질 내로 또는 그 위로 하나 이상의 용적 배제 중합체를 혼입시킴을 포함하는 방법으로서, 상기 용적 배제 중합체가 화학식 1의 반응성 음이온 단량체로부터 형성되는, 방법.

화학식 1

R-L-A

위의 화학식 1에서,

R은 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C_1-6 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C_1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C_2-12알케닐, C_2-12알케닐페닐, C_2-12알케닐나프틸, C_2-6알케닐페닐C_1-6알킬, O-비닐카바메이트, O-비닐카보네이트, 아크릴옥시, 에폭시드 그룹, 알코올, 에스테르, 카복실산, 이소시아네이트, 무수물, 할라이드 치환될 수 있는 그룹, 하이드록실 및 아미노 카복시사이클산의 사이클릭 유도체, 사이클릭 에테르, 사이클릭 에스테르, 사이클릭 아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 반응성 그룹이고,

L은 결합 그룹이며,

A는 수화 가능한 다중 음이온성 그룹이다.
제32항에 있어서, 혼입이 하나 이상의 기질 표면중 적어도 일부에 대한 용적 배제 중합체의 공유 또는 이온 결합, 하나 이상의 기질 표면 위로 용적 배제 중합체의 피복, 기질의 모두 또는 일부로 용적 배제 중합체의 흡수, 용적 배제 중합체와 기질이 제조되는 반응 혼합물과의 중합, 기질의 적어도 일부의 존재하에 반응성 음이온 그룹의 반응 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법을 통해 성취되는 방법.
제32항에 있어서, 용적 배제 중합체가 하나 이상의 기질 표면에 존재하는 방법.
제32항에 있어서, A가 포스페이트, 포스포네이트, 보레이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
제35항에 있어서, A가 하나 이상의 설포네이트 그룹을 포함하는 방법.
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