KR102232953B1 - 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법 - Google Patents

알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈를 제조하여 기존의 하이드로겔 및 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈의 문제점을 개선하여 높은 함수율과 산소투과성, 그리고 습윤성을 가진다. 또한 알지네이트를 도입하여 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈의 기능을 보다 향상시킨다.

Description

알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법{Manufacturing method of porous silicon hydrogel contact lens containing agiate}
본 발명은 실리콘 단량체와 발포제를 이용한 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 관한 것으로, 알지네이트를 상호침투고분자네트워크방법으로 첨가하여 산소투과도 향상, 습윤성 향상, 단백질 부착 저하 등의 효과를 가지는 고기능성 콘택트렌즈 제조방법에 관한 것이다.
기존 하이드로겔 콘택트렌즈는 편안한 착용감, 유연함과 같은 장점은 있으나 낮은 산소투과성으로 인해 각막의 저산소증, 각막부종이 생길 수 있다. 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈는 저산소증에 의한 부작용은 저하되었지만, 친수성이 감소되어 소수성인 렌즈의 표면으로 인해 표면 습윤성이 낮아져 착용감을 떨어뜨리고 단백질, 지방과 같은 침전물의 침착으로 인해 거대 유두 각막증과 같은 안질환을 유발하여 문제가 제기되었다. 습윤성이 좋은 콘택트렌즈는 단백질 침착이 적으며 착용감과 건조함과 같은 문제점들을 감소시켜준다. 이러한 점들을 고려하여 고습윤성, 산소투과성과 같은 장점을 극대화하고 단백질, 지질의 흡착을 최소화되는 콘택트렌즈가 필요하다. 따라서 일례로서 종래기술인 등록특허공보 등록번호 10-1994668호에는 히알루론산나트륨을 알칼리로 전처리하고 초음파로 분쇄한 다음 양이온교환수지를 통과시켜서 얻어진 생성물을 하이드록실에틸메타아크릴레이트 용액에 희석시켜서 제조되고 히알루론산이 0.01-5.0 중량% 함유된 히알루론산-하이드록시에틸메타아크릴레이트(HA-HEMA) 50.0중량%-99.6중량%와, 글리세롤모노메타아크릴레이트(GMMA) 0.1-40중량%, N-비닐피롤리돈(NVP) 0.1-30 중량%, 가교제로 에틸렌 글리콜 다이 메타크릴레이트 0.1-1.0중량% 및 개시제로 2,2-아조비스(2,4-다이메칠바레로니트릴) 0.1-1.0 중량%를 포함하는 하이드로겔 콘택트렌즈 제조용 조성물로 이루어지고, 상기 조성물의 가교중합으로 생성된 IPN (Interpenetrating Polymer Network) 내부구조를 가지며, 인장강도가 3.0-13.0 kg/㎠이고, 함수율 38-65%이며, 습윤각이 15∼40°인 물성을 가진 것을 특징으로 하는 습윤성 하이드로겔 콘택트렌즈가 공개되어 있다.
또한, 등록특허공보 등록번호 10-1677960호에는 습윤성 포스파릴콜린(PC ; phosphorylcholine) 중합체로 형성되는 포스파릴콜린 제1코팅층과; 상기 포스파릴콜린 제1코팅층 표면에 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA ; 2-hydroxyethyl methacrylate) 중합체로 형성되는 HEMA코팅층과; 상기 HEMA코팅층 표면에 인쇄되는 인쇄층과; 상기 인쇄층 표면에 형성되는 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA ; 2-hydroxyethyl methacrylate) 중합체로 형성되는 렌즈성형층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친수성 하이드록시에틸메타크릴레이트와 습윤성 포스파릴콜린(HEMA-PC)으로 구성된 다층코팅층이 형성된 콘택트렌즈가 공개되어 있다.
그러나 상기 종래기술들은 산소투과도성, 착용감, 습윤성이 낮고 단백질 부착저하성도 충분하지 않은 문제점이 여전히 남아 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 고산소투과도성도 향상시키면서 착용감과 습윤성 등 물리적 특성과 단백질 부착저하 기능을 크게 향상시키는 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 관한 것으로, 용기에 기본시료를 혼합하여 균질화한 다음 발포제를 주입하여 발포시키는 1단계;
발포된 공기는 용기 뚜껑을 열어 제거하고 캐스트 몰드(cast mold)에 주입하여 열중합하는 2단계;
상기 콘택트렌즈를 캐스트 몰드에서 꺼내어 초순수로 미반응된 물질을 제거하며 수화시키는 3단계;
상기 콘택트렌즈를 알지네이트가 포함된 IPN 용액에 침지시키는 4단계;
렌즈 표면에 붙은 알지네이트를 증류수로 세척하여 콘택트렌즈를 제조하는 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의해 제조된 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈는 고산소투과도성도 향상시키면서 착용감과 습윤성 등 물리적 특성과 단백질 부착저하 기능을 크게 향상시키는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 의해 제조된 콘택트렌즈와 대조군의 표면을 보여주는 사진
도 2은 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 함수율 그래프
도 3은 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 산소투과도를 나타낸 그래프
도 4은 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 접촉각을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 단백질 부착양을 나타낸 그래프
본발명은 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 관한 것으로, 용기에 기본시료를 혼합하여 균질화한 다음 발포제를 주입하여 발포시키는 1단계;
발포된 공기는 용기 뚜껑을 열어 제거하고 캐스트 몰드(cast mold)에 주입하여 열중합하는 2단계;
상기 콘택트렌즈를 캐스트 몰드에서 꺼내어 초순수로 미반응된 물질을 제거하며 수화시키는 3단계;
상기 콘택트렌즈를 알지네이트가 포함된 IPN 용액에 침지시키는 4단계;
렌즈 표면에 붙은 알지네이트를 증류수로 세척하여 콘택트렌즈를 제조하는 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기본시료는 3-(Trimethoxy silyl)propyl methacryl(TMSPM), 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA), N,N-Dimethylacetamide (DMA), Methacrylic acid (MAA), N-Vinyl-2-pyrrolidone(NVP), Styrene, N,N'-Methylenebisacrylamide(MBAA), Ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA), 개시제 Azobisisobutyronitrile(AIBN) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3-(Trimethoxy silyl)propyl methacryl(TMSPM) 대신 3-[Tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl methacrylate(TRIS), Siloxane, 또는 poly dimethyl siloxane(PDMS)이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명인 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 의해 제조된 콘택트렌즈와 대조군의 표면을 보여주는 사진, 도 2은 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 함수율 그래프, 도 3은 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 산소투과도를 나타낸 그래프, 도 4은 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 접촉각을 나타낸 그래프, 도 5는 본 발명으로 제조된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈와 대조군에 알지네이트를 네트워크 하기 전과 후의 단백질 부착양을 나타낸 그래프이다.
다공성 하이드로겔은 몇가지 방법으로 제조가능하며 나노크기의 염을 이용하는 방법과 발포제를 이용하는 방법이 있다. 다공성 하이드로겔은 일반 하이드로겔과 비교했을 때 수화속도가 짧게는 수 분에서 길게는 수 시간으로 빠른 편이다. 발포제를 첨가함으로써 내부에 많은 기공들을 형성하게 되고 이러한 기공들에 의해 팽창속도, 함수율과 같은 물성에 영향을 미치게 된다. 발포제의 함량에 따라 물성이 달라지는 경향이 있는데 함수율의 경우에는 발포제의 함량이 증가할수록 함수율이 증가하는 경향을 보인다.
본 발명은 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈를 발포제를 이용하여 제조하는 방법이다. 본 방법으로 제조한 다공성실리콘하이드로겔 콘택트렌즈는 비다공성일 때보다 함수율은 2배 정도 향상되며 산소투과율은 3배 이상 향상된다. 또한 습윤성 향상과 단백질 흡착저하의 특성을 가진다.
본 발명은 다공성실리콘하이드로겔 콘택트렌즈에 상호침투 고분자 네트워크(Interpenetrating Polymer Network, IPN)를 이용하여 해조다당류인 알지네이트를 결합시킴으로써 콘택트렌즈 특성은 IPN전과 비교하여 함수율 5 ~ 15%, 산소투과율 25 ~ 35%, 습윤성 7 ~ 10% 가량 향상된다.
다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈에 사용되고 있는 발포제는 Sodium bicarbonate, Sodium carbonate, Potassium carbonate, Potassium bicarbonate, Ammonium carbonate, Ammonium bicarbonate 등이 있다.
실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈는 산소투과도는 높아서 각막부종 저하의 특성은 있으나 착용감과 습윤성이 저하되고 단백질 부착이 잘 되는 단점이 있다. 발포제를 이용하여 콘택트렌즈 내부에 많은 기공을 형성하도록 하여 산소투과도를 더 향상시키고, 알지네이트를 이용한 습윤성, 단백질 부착 등의 문제를 해결한다.
본 발명은 발포제를 이용한 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 관한 것으로, 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈를 제조하기 위하여 3-(Trimethoxy silyl)propyl methacryl(TMSPM), 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA), N,N-Dimethylacetamide (DMA), Methacrylic acid (MAA), N-Vinyl-2-pyrrolidone(NVP), Styrene, N,N'-Methylenebisacrylamide(MBAA), Ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA), 개시제 Azobisisobutyronitrile(AIBN) 등의 기본 시료에 발포제를 첨가하여 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈를 제조하고 알지네이트를 이용하여 렌즈의 기능향상을 특징으로 한다.
그리고 본발명은 3-(Trimethoxy silyl)propyl methacryl(TMSPM) 대신 3-[Tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl methacrylate(TRIS), Siloxane, poly dimethyl siloxane(PDMS) 등이 실리콘 단량체로서 사용 가능하다.
구체적인 제조방법은 1단계; 용기에 기본시료를 혼합하여 균질화한 다음 발포제를 주입하여 발포시킨다. 2단계; 발포된 공기는 용기 뚜껑을 열어 제거하고 캐스트 몰드(cast mold)에 주입하여 80℃에서 115℃에서 1시간 열중합한다. 최적온도는 100℃이다. 3단계; 상기 콘택트렌즈를 캐스트 몰드에서 꺼내어 초순수로 미반응된 물질을 제거하며 수화시킨다. 4단계; 상기 콘택트렌즈를 알지네이트가 포함된 IPN 용액에 37도에서 24시간 동안 침지시킨다. 5단계; 렌즈 표면에 붙은 알지네이트를 증류수로 세척하여 콘택트렌즈를 제조하는 것을 특징으로 한다.
실시 예:
본 발명에 사용되는 발포제가 첨가된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조에 사용된 모노머와 비율은 표1에 나타내었다.
TMSPM NVP MAA DMA Styrene HEMA 10% SC
non-porous sample(R) 10 10 10 10 10 79.4 0
porous sample(S) 10 10 10 10 10 49.4 30
발포제 함량은 중량비로 전체 하이드로겔 콘택트렌즈 원료의 0.1중량부에서 10중량부까지 가능하나 콘택트렌즈로서 가장 물리화학적 특성이 좋은 것은 1중량부 ~ 5중량부 범위이다.
발포제 함량이 중량비로 전체 하이드로겔 콘택트렌즈 원료의 0.1중량부 미만이 첨가되면 본 콘택트렌즈의 물성이 크게 향상되지 못하고 미미하다. 그러나 10 중량부를 초과하면 투명성이 나빠진다. 발포제의 기포 형성은 위의 구성 성분 중 MAA에 영향을 가장 많이 받는다.
본 발명의 혼합비는 중량비로 HEMA 80중량부에 대하여, MAA 1 ~ 20중량부, Styrene 1 ~ 20 중량부, EGDMA 0.1 ~ 3중량부, AIBN 0.05 ~ 1중량부, 발포제 0.1 ~ 20 중량부의 비율로 만들어진다. 또한 알지네이트가 포함된 IPN용액은 증류수 86 ~ 99.35중량%, 알지네이트 0.5중량%, MBAA 0.1 중량%, APS 0.05 중량%의 비율이다.
따라서 본 발명에 의해 제조된 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈는 고산소투과도성도 향상시키면서 착용감과 습윤성 등 물리적 특성과 단백질 부착저하 기능을 크게 향상시키는 현저한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 용기에 기본시료를 혼합하여 균질화한 다음 발포제를 주입하여 발포시키는 1단계;
    발포된 공기는 용기 뚜껑을 열어 제거하고 캐스트 몰드(cast mold)에 주입하여 열중합하는 2단계;
    콘택트렌즈를 캐스트 몰드에서 꺼내어 초순수로 미반응된 물질을 제거하며 수화시키는 3단계;
    상기 콘택트렌즈를 알지네이트가 포함된 IPN 용액에 침지시키는 4단계;
    렌즈 표면에 붙은 알지네이트를 증류수로 세척하여 콘택트렌즈를 제조하는 5단계;를 포함하는 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법에 있어서,
    상기 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈혼합비는 중량비로 HEMA 80중량부에 대하여, MAA 1 ~ 20중량부, Styrene 1 ~ 20 중량부, EGDMA 0.1 ~ 3중량부, AIBN 0.05 ~ 1중량부, 발포제 0.1 ~ 20 중량부의 비율로 혼합되고,
    상기 4단계는 콘택트렌즈를 알지네이트가 포함된 IPN 용액에 37℃에서 24시간 동안 침지시키는 것으로, 상기 알지네이트가 포함된 IPN용액의 원료혼합비율은 증류수 86 ~ 99.35중량%, 알지네이트 0.5중량%, MBAA 0.1 중량%, APS 0.05 중량%인 것을 특징으로 하는 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 3-(Trimethoxy silyl)propyl methacryl(TMSPM) 대신 3-[Tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl methacrylate(TRIS), Siloxane, 또는 poly dimethyl siloxane(PDMS)이 사용되는 것을 특징으로 하는 알지네이트가 포함된 다공성 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈 제조방법
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