KR20000004956A - Hydrogel of high refractivity produced as polymer and copolymer of n-benzyl-n-methylacryl amide - Google Patents
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Abstract
Description
1940년대 초부터, 사람 및 기타 포유류에 천연 생리학적 수정체 대신에 안구내 렌즈 형태의 시각 장치가 사용되어 왔다. 통상, 안구내 렌즈는 불투명해지거나 또는 백내장의 형성 또는 상해에 의해 손상된 천연 렌즈를 제거하는 외과 수술 직후에 눈 안으로 이식된다.Since the early 1940's, visual devices in the form of intraocular lenses have been used in place of natural physiological lenses in humans and other mammals. Typically, intraocular lenses are implanted into the eye immediately after surgery to remove natural lenses that become opaque or damaged by the formation or injury of cataracts.
수십년 동안 안구내 렌즈를 제조하는데 가장 널리 사용된 물질은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이고, 특히 폴리메틸메타크릴레이트, 경질의 유리질 중합체이다. 그러나, 폴리메틸메타크릴레이트 안구내 렌즈의 총 크기는 직경이 8~13 mm이므로, 천연 렌즈를 제거하고 안구내 렌즈를 삽입하기 위해서는 비교적 크게 절개할 필요가 있었다.The most widely used materials for making intraocular lenses for decades are acrylates or methacrylates, in particular polymethylmethacrylates, hard glassy polymers. However, since the total size of the polymethyl methacrylate intraocular lens is 8-13 mm in diameter, it was necessary to make a relatively large incision in order to remove the natural lens and insert the intraocular lens.
최근에 개발된 수술 기술과 개량된 기기를 사용하므로써, 절개 사이즈를 2~3 mm 정도로 작게하더라도 불투명해지거나 또는 손상된 천연 렌즈를 제거할 수 있게 되었다. 이렇게 절개부를 작게하는 수술은 환자의 외상을 크게 감소시키고, 합병증 및 치료 시간을 감소시키기 때문에, 수많은 안과 의사들이 이 기술을 선택하고 있다.The use of recently developed surgical techniques and improved instruments allows the removal of natural lenses that become opaque or damaged even with small incision sizes of 2 to 3 mm. Many ophthalmologists choose this technique because surgery to reduce the incision greatly reduces the trauma of the patient and reduces complications and treatment time.
상기 절개부가 작은 수술 기술에 적합하게 사용될 수 있는 수많은 다양한 안구내 렌즈 디자인 및 재료가 개발되어 왔다. 그 중 한 방법은 실리콘 및 열가소성 중합체 등의 탄성체 물질을 사용하여 렌즈를 제조하는 방안을 이용하였다. 탄성체성 렌즈를 수술에 의해 삽입하기 전에, 의사는 렌즈를 말거나 접어서 렌즈의 크기를 작게 만들어 작은 절개부를 통해 눈으로 들어가게 한다. 렌즈가 눈에 배치되면, 접거나 말은 렌즈는 완전히 펴지게 된다.Numerous different intraocular lens designs and materials have been developed in which the incision can be suitably used for small surgical techniques. One method used a method of manufacturing a lens using an elastomeric material such as silicone and thermoplastic polymer. Before surgically inserting the elastomeric lens, the surgeon rolls or folds the lens to make the lens smaller and enter the eye through a small incision. When the lens is placed in the eye, the folded or rolled lens is fully extended.
이러한 탄성체성 렌즈와 관련된 한 문제점은 렌즈가 접히거나 말렸을 때 영구적인 변형 또는 주름 자국이 생길수 있는 가능성이 존재한다는 것이다. 이러한 가능성은 통상 말거나 접는 변형이 행해지는 위치인 렌즈의 광학 영역의 중앙에서 특히 집중된다.One problem associated with such elastomeric lenses is the possibility that permanent deformation or crease marks may occur when the lens is folded or curled. This possibility is particularly concentrated in the center of the optical region of the lens, which is the position where the normal or folding deformation is made.
작은 절개부에 안구내 렌즈를 제공하는 또 다른 방법은 미국 특허 제4,731,079호에 기재되어 있다. 이 참고 문헌에서는 연화점 또는 유리 전이 온도가 42℃ 이하, 바람직하게는 약 체온 정도인 중합체로 제조된 안구내 렌즈가 기재되어 있다. 이 렌즈는 이들의 연화점 이상의 온도에서 가열될 수 있고, 압축 또는 신장에 의해 변형되어 적어도 한쪽 치수를 줄일 수 있다. 이어서, 렌즈를 실질적으로 연화점 이하의 온도로 냉각시켜, 렌즈가 가온될 때까지 변형된 형태를 유지시킬 수 있다. 안과의가 변형된 렌즈를 이식하면 렌즈는 체온으로 가온되어 이들의 원래 형태로 되돌아오게된다.Another method of providing an intraocular lens in a small incision is described in US Pat. No. 4,731,079. This reference describes intraocular lenses made from polymers having a softening point or glass transition temperature of up to 42 ° C., preferably around body temperature. These lenses can be heated at temperatures above their softening point and deformed by compression or stretching to reduce at least one dimension. The lens can then be cooled to a temperature substantially below the softening point to maintain the deformed shape until the lens warms up. When an ophthalmologist implants a modified lens, the lenses warm up to body temperature and return to their original form.
이러한 안구내 렌즈와 관련된 주요한 문제점은 렌즈를 제조하는데 이용될 수 있는 중합체의 종류가 제한된다는 것이다. 폴리메틸메타크릴레이트는 유리 전이 온도가 100℃이므로, 이들 렌즈를 제조하는데 사용될 수 없다. 대부분의 아크릴레이트 및 메타크릴레이트는 유사하게 높은 유리 전이 온도를 가진다. 렌즈를 가소제와 함께 배합하여 유리 전이 온도를 감소시키더라도, 안구내 렌즈에 가소제가 존재하는 것은 가소제가 잠재적으로 누출되는 문제점 때문에 대부분의 안과의들에게는 받아들여지지 않는다. 대안으로, 물을 가소제로 사용하는 것이 적합하다. 그러나, 소량의 물(통상 10% 이하)만을 사용하여 중합체의 유리 전이 온도를 적당한 범위로 만들어야 한다. 따라서, 물의 함량이 훨씬 더 많은 통상의 하이드로겔은 상기 변형성 렌즈를 제조하는데 적합하지 않다.The main problem associated with such intraocular lenses is the limited variety of polymers that can be used to make the lenses. Polymethylmethacrylate cannot be used to make these lenses because the glass transition temperature is 100 ° C. Most acrylates and methacrylates have a similarly high glass transition temperature. Even if the lens is combined with a plasticizer to reduce the glass transition temperature, the presence of the plasticizer in the intraocular lens is not acceptable to most ophthalmologists due to the potential for plastic leaks. Alternatively, it is suitable to use water as a plasticizer. However, only a small amount of water (typically 10% or less) should be used to bring the glass transition temperature of the polymer to an appropriate range. Therefore, conventional hydrogels with much higher water content are not suitable for making such deformable lenses.
이러한 작은 절개부 안구내 렌즈와 관련된 또 다른 단점은 렌즈를 작은 절개부 형태로 변형시키기 위해서는 수술의 복잡성이 더 추가된다는 점이다. 전술한 미국 특허 제4,731,079호에 개시된 렌즈는 외과의가 이식하기에 필요한 형태로 포장되고, 이식된 직후에 가온, 변형 및 냉각된다. 이러한 절차는 과거의 렌즈 이식 기술보다 더 복잡하다.Another disadvantage associated with such small incision ocular lenses is the added complexity of surgery to transform the lens into a small incision shape. The lens disclosed in the aforementioned US Pat. No. 4,731,079 is packaged in the form required for the surgeon to implant, and is warmed, deformed and cooled immediately after implantation. This procedure is more complicated than the lens implant technique of the past.
작은 절개부에 렌즈를 이식하기 위하여 제안된 또 다른 방법은 하이드로겔 안구내 렌즈를 보다 작은 탈수된 상태로 이식하는 것과 관련이 있다. 일단 이식용의 탈수화 렌즈를 눈 안에 고정시키면, 하이드로겔은 눈의 수성 환경에서 수화되고 팽윤된다고 한다. 이러한 방법과 관련된 큰 문제점은 유효 렌즈 직경을 얻기 위해서는 필요로하는 팽윤량이 너무 크다는 것이다. 렌즈를 직경 약 3 mm 내지 약 6 mm로 완전히 팽윤시키기 위해서는 부피를 8배로 팽윤되어야만 한다. 이는 렌즈가 약 85%의 물이라는 것으로 해석된다. 전체 크기가 더 큰 안구내 렌즈에 있어서, 팽윤 부피는 더욱 커진다. 대부분의 하이드로겔은 물의 함량이 많기 때문에 구조적으로 매우 약하므로, 대부분의 외과의는 이들을 이식하는 것을 꺼려한다. 또한, 수분 함량이 많은 하이드로겔은 굴절율이 약 1.36 정도로 매우 낮다. 적당한 굴절력을 얻기 위하여, 하이드로겔 렌즈는 광학 부분(optic portion)에서 더 두꺼워야만 한다. 그 결과, 소정의 작은 절개부를 통해 삽입될 탈수된 하이드로겔 안구내 렌즈는 안구내 렌즈로서 효과적으로 작용하기에 충분히 큰 수화된 크기로 팽윤되지 않는다. 이러한 문제점은 전체 길이가 큰 안구내 렌즈, 즉 광학 직경이 6 mm 이상인 렌즈가 요망되는 경우라면 더욱 심해진다. 충분한 광학 직경을 가진 수화된 렌즈를 제조하기 위해서는 탈수된 하이드로겔 렌즈는 작은 절개부 이식 절차에 요망되는 것보다 더 커야만 한다.Another method proposed for implanting lenses in small incisions involves implanting hydrogel intraocular lenses in a smaller dehydrated state. Once the implantable dehydrating lens is fixed in the eye, the hydrogel is said to hydrate and swell in the aqueous environment of the eye. A major problem associated with this method is that the amount of swelling required to obtain an effective lens diameter is too large. To fully swell the lens from about 3 mm to about 6 mm in diameter, the volume must be swelled eight times. This translates to about 85% water in the lens. For an intraocular lens with a larger overall size, the swelling volume is greater. Most hydrogels are structurally very weak due to their high water content, so most surgeons are reluctant to implant them. In addition, the hydrogel with high moisture content has a very low refractive index of about 1.36. In order to obtain adequate refractive power, the hydrogel lens must be thicker in the optical portion. As a result, the dehydrated hydrogel intraocular lens to be inserted through some small incision does not swell to a hydrated size large enough to effectively act as an intraocular lens. This problem is exacerbated when a large intraocular lens, that is, a lens having an optical diameter of 6 mm or more, is desired. To produce a hydrated lens with sufficient optical diameter, the dehydrated hydrogel lens must be larger than desired for small incision implantation procedures.
별법으로, 미국 특허 제4,919,662호에는 하이드로겔 안구내 렌즈를 이들의 탄성 수화된 형태로 말거나 또는 접은 다음, 렌즈를 저온에서 탈수시켜 작은 절개 이식에 적합한 크기로 말리거나 접혀진 렌즈의 형태로 고정시키는 방법이 기재되어 있다. 이식된 후, 이들 렌즈는 수화되고 팽윤되어 원래 렌즈 형태로 된다. 이 방법은 변형 공정 중에 완전히 수화된 렌즈를 취급할 필요성이 있다는 점에서 단점이 있다. 불행히도, 수화된 렌즈는 비교적 약한 인장 강도 및 인열 강도를 가지므로, 렌즈를 취급하는 과정에서 찢어지는 일이 흔히 있다.Alternatively, US Pat. No. 4,919,662 discloses a method for rolling or folding hydrogel intraocular lenses in their elastic hydrated form and then dehydrating the lenses at low temperature to fix them in the form of lenses that are dried or folded to a size suitable for small incision implants. This is described. After implantation, these lenses are hydrated and swollen to form the original lens. This method is disadvantageous in that it is necessary to handle a fully hydrated lens during the deformation process. Unfortunately, hydrated lenses have relatively weak tensile and tear strengths, so they are often torn during handling of the lens.
미국 특허 제4,813,954호에는 렌즈를 이식하기 전에 하이드로겔 안구내 렌즈를 이들의 탈수된 상태로 동시에 변형 및 탈수시켜 제조한 팽창성 하이드로겔 안구내 렌즈가 기재되어 있다. 이렇게 처리된 렌즈는 이들의 축소 크기의 약 180%로 팽윤한다. 예를 들면, 직경 3.2 mm로 변형 또는 압축된 렌즈는 약 5.8 mm로 팽윤된다. 따라서, 탈수된 렌즈를 간단히 이식하는 것 보다 몇가지 장점을 제공하지만, 미국 특허 제4,813,954호에 기재된 방법 및 렌즈는 전체 크기가 8 mm 이상인 이식된 안구내 렌즈를 얻지는 못하였다.US Pat. No. 4,813,954 describes expandable hydrogel intraocular lenses made by simultaneously modifying and dehydrating hydrogel intraocular lenses in their dehydrated state prior to implantation of the lens. Lenses so treated swell to about 180% of their shrinking size. For example, a lens deformed or compressed to 3.2 mm in diameter swells to about 5.8 mm. Thus, while providing several advantages over simply implanting dehydrated lenses, the methods and lenses described in US Pat. No. 4,813,954 did not yield implanted intraocular lenses with a total size of at least 8 mm.
그러나, 하이드로겔은 크기에 대한 것 외에도 그 구성 성분을 고려해야만 한다. 수분 함량이 많고, 광학적으로 투명하며, 굴절율이 높고, 장기간 안정성을 갖는 하이드로겔은 하이드로겔의 구조에 크게 좌우된다. 대부분의 하이드로겔은 가교된 공중합체로 이루어지기 때문에, 적당한 공단량체 및 가교제를 선택하는 것이 중요하다.However, hydrogels must consider their constituents in addition to their size. Hydrogels with high moisture content, optically transparent, high refractive index, and long-term stability are highly dependent on the structure of the hydrogel. Since most hydrogels consist of crosslinked copolymers, it is important to select the appropriate comonomers and crosslinkers.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 수분 함량이 많고, 광학적으로 투명하며, 굴절율이 높고, 강도가 높으며, 장기간 안정성을 지닌 가교된 하이드로겔을 제공하는 것이며, 이 하이드로겔은 생체적합성이 있고, 안구내 렌즈에 사용하기 적합하다. 본 발명의 제2 목적은 이러한 하이드로겔을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a crosslinked hydrogel with a high moisture content, optically transparent, high refractive index, high strength, and long-term stability, which is biocompatible and ocular. Suitable for use on my lens. It is a second object of the present invention to provide a method for producing such a hydrogel.
본 발명의 이들 목적 및 장점은 후술하는 상세한 설명 및 실시예를 통해 명백해질 것이다.These objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and examples.
본 발명은 하이드로겔에 관한 것이다. 더욱 구체적 설명하자면, 본 발명은 광학적으로 투명하고, 굴절율이 높으며, 강도가 높은 하이드로겔에 관한 것으로, 이 하이드로겔은 특히 안구내(眼球內) 렌즈를 제조하는 데 유용하다. 본 발명의 특징은 이러한 하이드로겔를 제조하는데 사용하기 위한 신규한 단량체에 있다. 본 발명의 또 다른 특징은 이러한 하이드로겔로 제조된 안구내 렌즈이다.The present invention relates to a hydrogel. More specifically, the present invention relates to an optically transparent, high refractive index, high strength hydrogel, which is particularly useful for producing intraocular lenses. A feature of the present invention lies in the novel monomers for use in making such hydrogels. Another feature of the invention is an intraocular lens made from such hydrogels.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명은 공단량체 중 하나가 기존에는 알려지지 않은 신규한 일련의 화합물인 N-벤질-N-메틸아크릴아미드(BMA) 공중합체를 제공하므로써 전술한 목적들이 달성된다. 다른 공단량체(들)는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드 또는 메타크릴레이트 등의 아크릴산의 유도체; 비닐 치환된 아미드; 또는 질소를 함유한 헤테로시클릭 화합물(이 화합물은 비닐 또는 아크릴로일 측쇄 등의 불포화 측쇄로 치환되었음)일 수 있다.The present invention achieves this by providing an N-benzyl-N-methylacrylamide (BMA) copolymer, in which one of the comonomers is a novel series of compounds that are not previously known. Other comonomer (s) include derivatives of acrylic acid such as acrylates, methacrylates, acrylamides or methacrylates; Vinyl substituted amides; Or a heterocyclic compound containing nitrogen, which compound has been substituted with an unsaturated side chain such as vinyl or acryloyl side chain.
본 발명의 공중합체를 가교 및 수화시켜 광학적으로 투명한 생체적합성 하이드로겔를 형성한다. 이 하이드로겔의 굴절율은 무수 상태에서 1.53 내지 1.55이고, 완전히 수화된 상태에서 1.42 내지 1.49이다. 이들은 평형 물 함량 20%~65%의 범위로 수화되고, 연장된 시간 동안 안정하다. 생성된 하이드로겔은 기존의 하이드로겔보다 더 강하고, 안구내 렌즈 및 관련 용도에 유용하다.The copolymers of the invention are crosslinked and hydrated to form optically clear biocompatible hydrogels. The refractive index of this hydrogel is 1.53 to 1.55 in anhydrous state and 1.42 to 1.49 in a fully hydrated state. They are hydrated in the range of 20% to 65% equilibrium water content and are stable for extended periods of time. The resulting hydrogels are stronger than conventional hydrogels and are useful for intraocular lenses and related applications.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 장점은 후술하는 상세한 설명 및 실험적인 실시 형태를 통해 당업자가 쉽게 이해할 것이다.Still other objects, features and advantages of the invention will be readily understood by those skilled in the art through the following detailed description and experimental embodiments.
실험적인 실시 형태의 상세한 설명Detailed Description of Experimental Embodiments
본 발명은 하이드로겔을 형성하는 친수성 중합체 물질을 제공한다. 이들은 생체적합 물질 및 농업 분야에서 중요하기 때문에, 하이드로겔 및 이들의 제조 방법이 문헌에 잘 보고되어 있다.The present invention provides a hydrophilic polymeric material that forms a hydrogel. Because they are important in biocompatible materials and agriculture, hydrogels and methods for their preparation are well documented in the literature.
하이드로겔을 형성하는 중합체의 바람직한 종류에는 비교적 높은 수화 평형 수 함량으로 수화되는 가교화 중합체 및 가교화 공중합체가 있다. 그러나, 앞서 지적한 바와 같이, 수 함량이 높은 하이드로겔은 일반적으로 굴절율이 매우 낮다. 따라서, N-벤질-N-메틸아크릴아미드의 가교화 공중합체는 평균 수 함량이 20% 내지 65%이고, 굴절율은 무수 상태에서 1.53 내지 1.55이며, 완전히 수화된 상태에서는 1.42 내지 1.49이다. 본 발명의 하이드로겔을 사용하므로써 기존에 입수가능한 굴절율이 낮고, 수 함량이 높은 하이드로겔을 사용하는 것 보다 휠씬 얇은 광학 부분을 가진 렌즈 또는 기타 물품에 높은 굴절력을 제공할 수 있다. 당해 분야의 당업자는, 본 발명의 하이드로겔을 다양한 용도에 적합하게 하기 위하여 이들의 굴절율 및 수화된 평형 수 함량의 범위를 조절할 수 있음을 알것이다.Preferred types of polymers that form hydrogels are crosslinked polymers and crosslinked copolymers that are hydrated with a relatively high hydration equilibrium water content. However, as pointed out above, hydrogels with high water content generally have very low refractive indices. Accordingly, the crosslinked copolymer of N-benzyl-N-methylacrylamide has an average water content of 20% to 65%, a refractive index of 1.53 to 1.55 in anhydrous state and 1.42 to 1.49 in a fully hydrated state. By using the hydrogel of the present invention, it is possible to provide a high refractive power to a lens or other article having a much thinner optical portion than using a hydrogel having a low refractive index and a high water content. Those skilled in the art will appreciate that the range of refractive index and hydrated equilibrium water content can be adjusted to make the hydrogels of the present invention suitable for a variety of applications.
N-벤질-N-메틸아크릴아미드(BMA)는 신규한 화합물이다. 이것은 N-벤질메틸아민을 아크릴로일 클로라이드와 반응시켜 합성할 수 있다. N-벤질-N-메틸아크릴아미드는 단독 중합체로 중합가능하고, 이 단독 중합체의 수 함량은 5% 이하이며, 굴절율은 1.585이다. 이러한 특성들 때문에, BMA의 단독 중합체는 안구내 하드 렌즈 및 관련 용도에 사용할 수 있다. 또한, BMA는 다양한 공단량체와 공중합되어 가교 및 수화시 수 함량이 높고, 뛰어난 강도 특성을 갖는 굴절율이 높은 하이드로겔을 생성하는 공중합체를 형성할 수 있다.N-benzyl-N-methylacrylamide (BMA) is a novel compound. This can be synthesized by reacting N-benzylmethylamine with acryloyl chloride. N-benzyl-N-methylacrylamide is polymerizable with a homopolymer, the water content of the homopolymer is 5% or less, and the refractive index is 1.585. Because of these properties, homopolymers of BMA can be used for intraocular hard lenses and related applications. In addition, BMA can be copolymerized with various comonomers to form copolymers that produce high refractive index hydrogels with high water content and excellent strength properties during crosslinking and hydration.
사용할 수 있는 공단량체의 예로는 다음과 같은 화합물을 들 수 있다.Examples of comonomers that can be used include the following compounds.
알킬 아크릴레이트(알킬 = C1~C6)Alkyl acrylates (alkyl = C 1 to C 6 )
페닐 아크릴레이트Phenyl acrylate
히드록시에틸 아크릴레이트Hydroxyethyl acrylate
히드록시프로필 아크릴레이트Hydroxypropyl acrylate
히드록시부틸 아크릴레이트Hydroxybutyl acrylate
글리세롤 모노아크릴레이트Glycerol Monoacrylate
2-페녹시에틸 아크릴레이트2-phenoxyethyl acrylate
2-N-모르폴리노에틸 아크릴레이트2-N-morpholinoethyl acrylate
2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate
2-(N,N-디메틸아미노)에틸 아크릴레이트2- (N, N-dimethylamino) ethyl acrylate
3-(N,N-디메틸아미노)프로필 아크릴레이트3- (N, N-dimethylamino) propyl acrylate
알킬 메타크릴레이트(알킬 = C1~C6)Alkyl methacrylate (alkyl = C 1 to C 6 )
푸르푸릴 메타크릴레이트Furfuryl methacrylate
히드록시에틸 메타크릴레이트Hydroxyethyl methacrylate
히드록시프로필 메타크릴레이트Hydroxypropyl methacrylate
히드록시부틸 메타크릴레이트Hydroxybutyl methacrylate
글리세롤 모노메타크릴레이트Glycerol Monomethacrylate
2-페녹시에틸 메타크릴레이트2-phenoxyethyl methacrylate
2-N-모르폴리노에틸 메타크릴레이트2-N-morpholinoethyl methacrylate
2-(N,N-디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트2- (N, N-dimethylamino) ethyl methacrylate
3-(N,N-디메틸아미노)프로필 메타크릴레이트3- (N, N-dimethylamino) propyl methacrylate
2-피롤리디노닐에틸 메타크릴레이트2-pyrrolidinylethyl methacrylate
N-알킬 아크릴아미드(알킬 = C1~C8)N-alkyl acrylamide (alkyl = C 1 to C 8 )
N-(n-옥타데실아크릴아미드)N- (n-octadecylacrylamide)
3-(N,N-디메틸아미노)프로필아크릴아미드3- (N, N-dimethylamino) propylacrylamide
알릴아크릴아미드Allyl acrylamide
히드록시메틸디아세톤아크릴아미드Hydroxymethyl diacetone acrylamide
N,N-디메틸아크릴아미드N, N-dimethylacrylamide
N,N-디에틸아크릴아미드N, N-diethylacrylamide
N-에틸-N-메틸아크릴아미드N-ethyl-N-methylacrylamide
N-메틸메타크릴아미드N-methylmethacrylamide
N-메틸올메타크릴아미드N-methylol methacrylamide
N-(2-히드록시프로필)메타크릴아미드N- (2-hydroxypropyl) methacrylamide
N-4-(히드록시페닐)메타크릴아미드N-4- (hydroxyphenyl) methacrylamide
N-(3-피콜릴)메타크릴아미드N- (3-picolyl) methacrylamide
3-비닐피리딘3-vinylpyridine
4-비닐피리딘4-vinylpyridine
N-비닐피롤리디논N-vinylpyrrolidinone
비닐 피라진Vinyl pyrazine
2-메틸-5-비닐피라진2-methyl-5-vinylpyrazine
4-비닐피리미딘4-vinylpyrimidine
비닐 피리다진Vinyl pyridazine
N-비닐이미다졸N-vinylimidazole
N-비닐카르바졸N-vinylcarbazole
N-비닐숙신이미드N-vinyl succinimide
4-메틸-5-비닐티아졸4-methyl-5-vinylthiazole
N-아크릴로일모르폴린N-acryloyl morpholine
N-메틸-N-비닐아세트아미드.N-methyl-N-vinylacetamide.
본 발명의 하이드로겔을 제조하는데 사용할 수 있는 가교제에는 1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥사메틸렌 디아크릴레이트, 1,4-페닐렌 디아크릴레이트, 글리세롤 트리스(아크릴옥시프로필)에테르, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-프로판디올 디메타크릴레이트, 1,6-헥사메틸렌 디메타크릴레이트, 1,10-데칸디올 디메타크릴레이트, 1,12-도데칸디올 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 글리세롤 트리메타크릴레이트, N,N'-옥타메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-도데카노메틸렌비스아크릴아미드, N,N'- (1,2-디히드록시에틸렌)비스아크릴아미드, 알릴 메타크릴아미드, 디비닐피리딘, 4,6-디비닐피리미딘, 2,5-디비닐피라진, 1,4-디비닐이미다졸, 1,5-디비닐이미다졸 및 디비닐벤젠이 있다.Crosslinking agents that can be used to prepare the hydrogels of the invention include 1,3-propanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexamethylene diacrylate, 1,4-phenylene diacryl Glycerol tris (acryloxypropyl) ether, ethylene glycol dimethacrylate, 1,3-propanediol dimethacrylate, 1,6-hexamethylene dimethacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate , 1,12-dodecanediol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, glycerol trimethacrylate, N, N'-octamethylenebisacrylamide, N, N'-dodecanomethylenebisacrylamide, N, N'- (1,2-dihydroxyethylene) bisacrylamide, allyl methacrylamide, divinylpyridine, 4,6-divinylpyrimidine, 2,5-divinylpyrazine, 1,4-di Vinylimidazole, 1,5-divinylimidazole and divinylbenzene.
일반적으로, BMA는 단량체들의 총중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 85 중량%의 함량으로 존재한다. 가교제는 약 0.01 내지 0.50 중량%의 함량으로 사용할 수 있다.Generally, BMA is present in an amount of about 5% to 85% by weight based on the total weight of the monomers. The crosslinking agent may be used in an amount of about 0.01 to 0.50% by weight.
본 발명의 하이드로겔은 자외선(UV) 방사선 흡수 화합물 약 0.1 내지 약 10 중량%를 포함할 수 있다. 많은 종류의 히드록시벤조페논과 히드록시페닐벤조트리아졸이 시판되고 있으며, 상기 목적에 사용할 수 있다. UV 흡수 화합물은 하이드로겔 중합체를 형성하는 단량체와 공중합 가능하고, 따라서 최종 중합체 또는 공중합체의 일부가 되는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 수화된 하이드로겔이 광학적으로 투명하고, UV 흡수성 화합물이 상기 하이드로겔로 제작된 물품, 예컨대 이식된 렌즈에서 용출 또는 이동되지 않는다는 점에서 보장된다. 이러한 유형의 UV 흡수제의 예로는 2-(2'-히드록시-5'-메타크릴옥시에틸페닐)-2H-벤조트리아졸이 있다. 그 외에도, 알릴옥시프로필 개질된 히드록시페닐벤조트리아졸, 2-[5-클로로-2H-벤조-트리아졸-2-일]-6-[1,1-디메틸에틸]-4-[2-프로페닐옥시프로필]페놀 (Tinuvin 326으로 알려짐)이 특히 적합한 데, 그 이유는 이들이 405 nm 이하의 파장에서 높은 흡수성, 용해성 및 이들의 비닐 작용성을 나타내기 때문이다.The hydrogels of the present invention may comprise about 0.1 to about 10 weight percent of an ultraviolet (UV) radiation absorbing compound. Many kinds of hydroxybenzophenone and hydroxyphenylbenzotriazole are commercially available and can be used for this purpose. The UV absorbing compound is copolymerizable with the monomers forming the hydrogel polymer and therefore preferably becomes part of the final polymer or copolymer. This feature is ensured that the hydrated hydrogel is optically clear and that the UV absorbing compound does not elute or migrate in articles made from the hydrogel, such as implanted lenses. An example of this type of UV absorber is 2- (2'-hydroxy-5'-methacryloxyethylphenyl) -2H-benzotriazole. In addition, allyloxypropyl modified hydroxyphenylbenzotriazole, 2- [5-chloro-2H-benzo-triazol-2-yl] -6- [1,1-dimethylethyl] -4- [2- Propenyloxypropyl] phenols (known as Tinuvin 326) are particularly suitable because they exhibit high absorption, solubility and their vinyl functionality at wavelengths up to 405 nm.
하이드로겔 형성 물질을 제조하는 데 사용된 각종 공단량체 및 기타 반응시약의 상대적인 함량은 목적하는 강도, 최종 수 함량 및 굴절율 뿐만 아니라, 하이드로겔로 제작된 렌즈를 변형시키거나 또는 특정 용도에 하이드로겔를 사용하는 데 필요한 물질 탄성의 함량에 좌우된다. 또한, 하이드로겔 물질은 이들의 변형 온도에서 충분한 반발 탄성(resiliency)을 가져서 임의의 변형 공정 중에 또는 공정 후에 영구적인 신장 또는 균열이 생기는 것을 방지해야 한다.The relative content of the various comonomers and other reaction reagents used to prepare the hydrogel forming material, as well as the desired strength, final water content and refractive index, can be used to modify the lens made of the hydrogel or to use the hydrogel for specific applications. It depends on the amount of elasticity of the material needed to do so. In addition, hydrogel materials should have sufficient resilience at their deformation temperatures to prevent permanent elongation or cracking from occurring during or after any deformation process.
BMA를 사용하여 제조된 하이드로겔은 다양한 범위의 용도, 특히 고 강도, 고 친수성 및 장기간 안정성을 필요로 하는 용도에 사용하기에 바람직한 특성을 가진다. 예를 들면, 하이드로겔을 사용하여 다중전해질 겔, 수 함량이 높은 초흡수제, 콘택트 렌즈, 각막 온 레이(on-lay), 각막 인 레이(in-lay) 및 이들 특성을 필요로 하는 기타 의료 장치 뿐만아니라, 안구내 렌즈를 제조할 수 있다.Hydrogels prepared using BMA have desirable properties for use in a wide range of applications, particularly those requiring high strength, high hydrophilicity and long term stability. For example, hydrogels can be used to make multielectrolyte gels, high water absorbents, contact lenses, corneal on-lays, corneal in-lays, and other medical devices that require these properties. In addition, intraocular lenses can be prepared.
하기 실시예는 본 발명의 원리를 예시하고자 제시한 것이므로, 이들에 의해 본 발명은 국한되지 않는다.The following examples are presented to illustrate the principles of the invention, and the invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
N-벤질-N-메틸아크릴아미드의 합성법Synthesis of N-benzyl-N-methylacrylamide
N-벤질메틸아민 121 g을 0℃ 내지 25℃에서 에테르에 용해시킨 트리에틸아민 111 g의 존재하에 아크릴로일 클로라이드 100 g과 16 시간 동안 반응시켰다. 생성물을 여과하고, 용매를 제거한 후, N-벤질-N-메틸아크릴아미드를 진공 증류에 의해 유리시켜 수율 69%를 얻었다(비점 83~85℃/0.04 mm- Hg).121 g of N-benzylmethylamine was reacted with 100 g of acryloyl chloride for 16 hours in the presence of 111 g of triethylamine dissolved in ether at 0 ° C to 25 ° C. The product was filtered and the solvent was removed, and then N-benzyl-N-methylacrylamide was liberated by vacuum distillation to give a yield of 69% (boiling point 83-85 ° C./0.04 mm-Hg).
하기 실시예에는 N-벤질-N-메틸아크릴아미드와 각종 다른 단량체의 중합 반응을 예시하였다.The following examples illustrate the polymerization of N-benzyl-N-methylacrylamide with various other monomers.
실시예 2Example 2
11개의 상이한 단독 중합체 및 공중합체를 제조하였고, 하이드로겔 형성 물질로 사용하기 위하여 평가하였다. 하기 표 1은 중합반응 혼합물의 각 성분의 분율과 얻어진 중합체의 특성을 나타내었다. 각각의 중합반응 공정은 먼저 적당량의 단량체들과 가교제가 존재하는 경우에는 가교제 및 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴과 혼합시키므로써 수행하였다. 이어서, 각 혼합물을 실리콘 그리스 주형 이형제로 예비처리된 앰플에 옮겼다. 그 다음, 각각의 앰플과 혼합물을 진공 계에 부착하고, 액체 질소로 냉각시켰다. 이 혼합물을 액체 질소로 냉동시킨 후, 진공 계를 켜서 혼합물을 증발시켰다. 일정 압력에 도달하게 되면, 진공 계를 끄고, 혼합물을 수조에 넣어 앰플을 가온시켜 녹인다. 이러한 냉동-해동 주기를 3회 반복하여 혼합물의 탈기가 충분히 일어나게 하였다. 최종적으로, 각각의 혼합물과 앰플을 진공하 또는 질소 혹은 아르곤 등의 불활성 가스하에 밀봉하고, 60℃에서 36 시간 동안 중합시킨 다음, 135℃에서 12 시간 동안 중합시켰다.Eleven different homopolymers and copolymers were prepared and evaluated for use as hydrogel forming materials. Table 1 below shows the fraction of each component of the polymerization mixture and the properties of the polymer obtained. Each polymerization process was first carried out by admixing 2,2'-azobisisobutyronitrile as a crosslinking agent and a polymerization initiator when an appropriate amount of monomers and a crosslinking agent were present. Each mixture was then transferred to ampoules pretreated with a silicone grease mold release agent. Each ampoule and mixture was then attached to a vacuum system and cooled with liquid nitrogen. After the mixture was frozen with liquid nitrogen, the vacuum system was turned on to evaporate the mixture. When a certain pressure is reached, the vacuum gauge is turned off and the mixture is placed in a water bath to warm the ampoule to dissolve. This freeze-thaw cycle was repeated three times to allow sufficient degassing of the mixture. Finally, each mixture and ampoule was sealed under vacuum or under an inert gas such as nitrogen or argon, polymerized at 60 ° C. for 36 hours and then at 135 ° C. for 12 hours.
중합된 물질을 냉각시킨 다음, 앰플을 개봉하고, 생성된 중합체 봉을 블랭크(blank)로 절단하였다. 이어서, 각각의 블랭크를 기계처리(machined)하여 탈수된 상태의 팽창성 안구내 렌즈로 만들었다. 기계처리된 탈수 렌즈의 직경 범위는 약 4.5 내지 7.1 mm 이고, 횡단면 두께 범위는 약 2.3 내지 3.6 mm이었다.After cooling the polymerized material, the ampoules were opened and the resulting polymer rods were cut into blanks. Each blank was then machined into an expandable intraocular lens in the dehydrated state. The diameter range of the machined dewatering lens was about 4.5-7.1 mm and the cross-sectional thickness range was about 2.3-3.6 mm.
실험용 렌즈는 수조를 60℃로 가열시키고, 수조에서 헵탄이 담긴 비이커에 넣어 변형시켰다. 렌즈를 가온된 헵탄에 약 10초 동안 침지시키는 동시에, 핀셋으로 접었다. 이어서, 접혀진 렌즈를 헵탄에서 꺼내어 1/16 인치의 I.D. 실리콘 튜브에 삽입하였다. 튜브와 접혀진 렌즈를 가온된 헵탄에 10 내지 20초 간 침지시켰다. 튜브와 렌즈를 헵탄에서 꺼낸 직후, 말아서 두 개의 손가락 사이에서 압착시키고, 렌즈를 단단히 접고 신장된 형태로 압축시켰다. 신장된 렌즈 및 튜브를 실온으로 냉각시킨 다음, 렌즈를 튜브에서 꺼냈다. 실온에서 렌즈는 신장된 상태를 유지하였다. 긴 치수의 범위는 약 8 내지 13 mm이고, 횡단면 폭 범위는 약 2 내지 4 mm이며, 횡단면의 높이는 약 1.8 내지 3.0 mm이었다.The experimental lens was deformed by heating the bath to 60 ° C. and placing it in a beaker containing heptane in the bath. The lens was immersed in warm heptane for about 10 seconds while being folded with tweezers. The folded lens was then removed from heptane and 1/16 inch I.D. Inserted into a silicone tube. The lens and the folded lens were immersed in warm heptane for 10-20 seconds. Immediately after removing the tube and lens from heptane, it was rolled and pressed between two fingers, and the lens was tightly folded and compressed into elongated form. The elongated lens and tube were cooled to room temperature and then the lens was removed from the tube. At room temperature the lens remained stretched. The long dimension ranged from about 8 to 13 mm, the cross section width ranged from about 2 to 4 mm, and the cross section height was about 1.8 to 3.0 mm.
각각의 렌즈를 생리적 완충 수용액에 8 내지 48 시간 동안 침지시키고, 이들의 평형 수 함량으로 수화시켰다. 렌즈를 펼치고, 원래의 형태로 재생시켜 관찰하였다. 확대된 수화 렌즈는 확장된 직경 범위가 약 8.5 내지 9.5 mm이었고, 확장된 단면적 두께는 약 4.5 mm이었다.Each lens was immersed in physiological buffered aqueous solution for 8-48 hours and hydrated to their equilibrium water content. The lens was unfolded and regenerated and observed in its original form. The enlarged hydration lens had an extended diameter range of about 8.5-9.5 mm and an expanded cross-sectional thickness of about 4.5 mm.
하기 표 1에 사용된 약어에 대한 정의는 표 아래에 나타내었다.Definitions for the abbreviations used in Table 1 below are given below the table.
본 발명의 신규의 단량체를 사용하여 제조된 하이드로겔은 광학 투명성, 높은 수 함량 및 높은 굴절율을 비롯한 뛰어난 특성들 때문에, 이들은 매우 높은 광학 해상 효능을 나타낸다.Hydrogels prepared using the novel monomers of the present invention exhibit very high optical resolution efficiencies because of their excellent properties including optical transparency, high water content and high refractive index.
따라서, 본 발명의 신규한 단량체를 사용하여 우수한 광학 특성 뿐만 아니라, 우수한 안정성을 나타내는 하이드로겔를 얻을 수 있다.Therefore, using the novel monomer of the present invention, it is possible to obtain a hydrogel showing not only excellent optical properties but also excellent stability.
본 발명의 실험적인 실시 형태 및 상세한 설명은 본 발명을 예시하고자 제시한 것이며, 본 발명의 범위 내에서 수정, 변경 및 개조할 수 있음이 당업자에게는 자명하다.The experimental embodiments and detailed description of the present invention are presented to illustrate the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that modifications, changes and modifications can be made within the scope of the present invention.
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KR20190141971A (en) | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 김순옥 | Multicollection molding machine of dumpling machine |
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