KR20080039350A - 안과적 및 이비인후과적 장치용 물질 - Google Patents

안과적 및 이비인후과적 장치용 물질 Download PDF

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Abstract

향상된 강도를 가지는 부드러운 고굴절률 장치용 물질을 개시하였다. 사기 물질은 폴리스티렌 마크로머를 함유한다.
굴절률, 렌즈, 아크릴, 폴리스티렌

Description

안과적 및 이비인후과적 장치용 물질{OPHTHALMIC AND OTORHINOLARYNGOLOGICAL DEVICE MATERIALS}
본 발명은 향상된 안과적 및 이비인후과적 장치용 물질에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 향상된 강도를 가지는 부드러운 고굴절률 아크릴 장치용 물질에 관한 것이다.
최근 소절개 백내장 수술의 기술이 진보함에 따라, 인공 렌즈에 사용하기에 적합한 부드럽고 접혀질 수 있는(foldable) 물질을 개발하는데 집중적인 노력을 기울이고 있다. 일반적으로, 이들 물질은 하이드로겔, 실리콘 및 아크릴과 같은 세가지 범주 중의 한 범주에 속한다.
일반적으로, 하이드로겔 물질은 비교적 굴절율이 작아 제시된 굴절력을 성취하기 위해서는 더 두꺼운 옵틱(optic) 렌즈가 필요하기 때문에 다른 물질보다 덜 바람직하다. 실리콘 물질은 일반적으로 하이드로겔보다 굴절율이 더 높지만, 눈의 주름진 부분에 놓인 후에는 폭발적으로 펼쳐지려는 경향이 있다. 폭발적인 펼쳐짐은 아마도 각막내피를 손상시키고/시키거나 천연 수정체낭을 파열시킬 수 있을 것이다. 아크릴 물질은 일반적으로 고굴절율을 갖고, 실리콘 물질보다 천천히 또는 조절가능하게 펼쳐지기 때문에 바람직하다.
미합중국 특허 제5,290,892호는 안내렌즈("IOL") 물질로서 사용하기에 적합한 고굴절율 아크릴 물질을 기술하고 있다. 이 아크릴 물질은 주성분으로서 두 가지 아릴 아크릴 모노머를 함유한다. 이들 아크릴 물질로 제조된 IOL은 소절개 부분을 통한 삽입을 위해 돌돌 말려지거나 접혀질 수 있다.
미합중국 특허 제5,331,073호는 또한 부드러운 아크릴 IOL 물질을 기술하고 있다. 이 물질은 주성분으로서 그의 각각의 호모폴리머(homopolymer)의 성질에 의해 규정되는 두 가지 아크릴 모노머를 함유한다. 제 1 모노머는 그의 호모폴리머의 굴절률이 적어도 약 1.50인 것으로 정의한다. 제 2 모노머는 그의 호모폴리머의 약 22℃ 미만의 유리전이 온도를 갖는 것으로 정의된다. 이들 IOL 물질은 또한 가교결합 성분을 함유한다. 추가로, 이들 물질은 임의적으로 상기 세 성분과 다른 친수성 모노머로부터 유도된 제 4 성분을 함유할 수 있다. 이들 물질은 바람직하게는 총 약 15 중량% 미만의 친수성 성분을 갖는다.
미합중국 특허 제5,693,095호는 아릴 아크릴 소수성 모노머 및 친수성 모노머의 두 가지 필수 구성성분을 적어도 약 90 중량% 함유하는 접혀질 수 있는 고굴절율 안과용 렌즈 물질을 기술하고 있다. 아릴 아크릴 소수성 모노머는 다음과 같은 일반식을 갖는다.
Figure 112007094720834-PCT00001
상기 식에서, X는 H 또는 CH3 이고,
m은 0 내지 6이며,
Y는 존재하지 않거나, O, S 또는 NR이고, 여기에서 R은 H, CH3, CnH2N +1(n=1 내지 10), 이소-OC3H7, C6H5 또는 CH2C6H5이며,
Ar은 CH3, C2H5, n-C3H7, 이소-OC3H7, OCH3, C6H11, Cl, Br, C6H5 또는 CH2C6H5에 의해 치환되거나 비치환될 수 있는 방향족 환이다.
'095 특허에 기술된 렌즈 물질은 바람직하게는 약 -20 및 +25℃ 사이의 유리전이온도(Tg)를 가진다.
유연한 안구내 렌즈는 접혀질 수 있으며 소절개 부분을 통하여 삽입될 수 있다. 일반적으로, 더 부드러운 물질이 크게 변형될 수 있어서 더 작은 절개법을 통하여 삽입될 수 있다. 부드러운 아크릴 또는 메타크릴 물질은 일반적으로 실리콘 IOL에 요구되는 정도로 작은 절개 부분을 통하여 삽입될 수 있는 IOL에 적합한 강도, 유연성 및 비-점착 표면성의 조합을 가지지 못한다. 실리콘 엘라스토머의 기계적인 특성들은 무기 충진제, 실리카로 처리된 전형적인 표면의 첨가에 의해 향상된다. 실리카로 처리된 표면은 부드러운 아크릴 러버(rubber)의 기계적인 특성을 향상시키지만, 최종 산물의 시각적 투명도를 감소시킨다. 부드러운 아크릴 러버에 근접하는 굴절률을 가지는 대체적인 충진제 물질이 요구된다.
강화 충진제를 부드러운 폴리머에 추가하는 것은 인장강도 및 인열저항을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 보강제는 폴리머를 딱딱하게 하고, 폴리머 체인의 국소적인 자유 이동을 제한하여 그것의 인성(toughness)를 향상시키며, 약한 고정 점의 조직(network)을 도입하여 그 구조를 강하게 한다. 특정 충진제의 강화력은 그것의 특징(예를 들어, 사이즈 및 표면 화학적 성질), 함께 사용되는 엘라스토머 타입 및 존재하는 충진제의 양에 의해 좌우된다. 전통적인 충진제는 카본 블랙 및 실리케이트 충진제를 포함하며, 여기서 입자 사이즈(최대 표면 영역을 위한) 및 젖음성(결합 강도를 위한)이 중요하다. 매트릭스 및 충진제 사이의 공유 화학적 결합은 일반적으로 효율적인 보강제에서 요구되지 않는다. 최근 출원 및 리뷰는 다음과 같다: Boonstra, "Role of particulate fillers in elastomer reinforcement: a review" Polymer 1979, 20, 691, 및 Gu, et al., "Preparation of high strength and optically transparent silicone rubber" Eur . Polym . J. 1998, 34, 1727.
발명의 요약
본 발명에 따라 IOL로서 사용하기에 특히 적당하고, 또한 콘택트 렌즈, 각막 인공삽입물, 및 각막 고리 또는 인레이(inlay), 이과적 환기 튜브 및 코 삽입물과 같은 그밖의 다른 안과적 또는 이비인후과적 장치로서 유용한 개선된 부드럽고 접혀질 수 있는 아크릴 렌즈 물질이 밝혀졌다. 이러한 폴리머 물질은 전형적인 블럭 코폴리머에서 발견되는 것과 유사한 마이크로 상 분리된 도메인을 가진다. 마이크로 상 분리된 도메인의 존재는 강도를 향상시키고 충진제 물질의 추가없이 폴리머 물질의 표면 특성에 영향을 준다. 본 발명 물질의 특성은 공급비가 동일한 통계적(랜덤) 코폴리머와는 상이하다.
달리 특정되지 않으면, 모든 구성성분의 양은 중량%(w/w)에 의한다.
본 발명의 장치용 물질은 자기-강화된(self-reinforced) 폴리머 물질이다. 이 물질은 a) 단작용기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머[1], b) 이작용기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 가교제, 및 c) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌[3] 또는 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌[4]의 중합으로 제조된다.
Figure 112007094720834-PCT00002
상기 식에서,
R, R'은 독립적으로 H, CH3, 또는 CH2CH3이며,
B는 O(CH2)n, NH(CH2)n 또는 NCH3(CH2)n이며,
X는 O(CH2)n, NH(CH2)n, NCH3(CH2)n 또는 존재하지 않거나,
n은 0 내지 6이며,
Y는 페닐, (CH2)mH, (CH2)mC6H5, OH, CH2CH(OH)CH2OH, (OCH2CH2)mOCH3 또는 (OCH2CH2)mOCH2CH3이며,
m은 0 내지 12이며,
Z는 (CH2)a, (CH2CH2O)b, O 또는 존재하지 않거나,
D는 (CH2)a, O(CH2CH2O)b, O 또는 존재하지 않거나,
a는 1 내지 12이며,
b는 1 내지 24이며,
A는 CH3-, CH3CH2-, CH3CH2CH2-, CH3CH2CH2CH2- 또는 CH3CH2CH(CH3)-이다.
일반식 (1)의 바람직한 모노머는
R이 H, B가 O(CH2)2, Y는 페닐; R이 H, B가 O(CH2)3, Y는 페닐; R이 CH3, B가 O(CH2)4, Y는 페닐인 것이다.
일반식 (2)의 바람직한 모노머는
R이 H, X가 OCH2, D는 (CH2)2; R이 CH3, X가 OCH2, D는 존재하지 않고; R이 CH3, X가 존재하지 않고, D는 O(CH2CH2O)b, 여기서 b>10인 것이다.
일반식 (3)의 바람직한 마크로머는
R이 CH3, R'이 H, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3); 및
R이 CH3, R'이 CH3, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3)인 것이다.
일반식 (4)의 바람직한 마크로머는
R이 CH3, R'이 H, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3); 및
R이 CH3, R'이 CH3, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3)인 것이다.
일반식 (1)의 모노머는 공지이며, 예를 들어 미합중국 특허 제5,331,073호 및 제5,290,892호와 같은 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 일반식 (1)의 수많은 모노머는 다양한 출처로부터 구입 가능하다.
일반식 (2)의 모노머는 공지되어 있으며, 공지의 방법으로 제조될 수 있고, 구입 가능하다. 바람직한 일반식 (2)의 모노머는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 옥사이드)디메타크릴레이트 (수 평균 분자량 600-1000), 및 이에 상응하는 아크릴레이트를 포함한다.
일반식 (3) 및 (4)의 마크로머는 공지되어 있다. 이들은 일부의 경우 구입 가능하며 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 일반식 (3) 및 (4)의 마크로머는 중합가능한 기(group)를 선형 또는 가지형 폴리스티렌의 작용 말단기에 공유적으로 부착시켜서 제조될 수 있다. 예를 들어, 하이드록시 종결된 폴리스티렌이 스티렌의 음이온 중합에 의해 중합되며, 에틸렌 옥사이드를 가지는 말단으로 작용화되어 하이드록시 종결된 폴리스티렌이 생성된다. 말단의 하이드록시 기는 한쪽 또는 양쪽 말단 체인이 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 스티렌계 기로 말단-캡핑된다. 말단-캡핑은 예를 들어 메타크릴로일 염화물과의 에스테르화 또는 카바메이트 결합을 형성하는 이소시아네이트와의 반응과 같은 공지의 방법을 통해 공유적으로 부착된다. 일반적으로, 미합중국 특허 제3,862,077호 및 제3,842,059호에 개시되어 있으며, 이 특허의 모든 내용은 본 출원에 참고로 인용된다.
대체적으로, 일반식 (3) 및 (4)의 마크로머는 또한 원자 전이 라디컬 중합(ATRP) 조건을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 하이드록시 말단 개시제(하이드록시에틸 브로모이소부틸레이트)는 구리(I) 할로겐화물 및 용해 아민 리간드를 조합시킬 수 있다. 이것은 적당한 조건하에서 스티렌 모노머의 중합을 개시하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 미합중국 특허 제5,852,129호, 제5,763,548호 및 제5,789,487호에 개시되어 있다. 최종 하이드록시 종결된 폴리(스티렌)은 메타크릴로일 염화물 또는 이소시안토에틸 메타크릴로일과 반응하여 메타크릴로일 종결된 마크로모노머가 생성될 수 있다.
본 발명의 공중합 물질의 유연성은 모노머 (1)로부터 형성된 호모폴리머의 유리전이 온도 및 최종 폴리머 네트워크에서 폴리스티렌 마크로머의 혼화성에 의해 기본적으로 결정된다. 모노머 (1)의 농도는 일반적으로 총 농도(모노머 + 마크로머 + 가교제)의 적어도 50%, 바람직하게는 65-85 중량%이다. 이작용기 가교제 (2) 농도는 일반적으로 R이 CH3, X가 존재하지 않고, D가 O(CH2CH2O)b, 여기서 b>5일 때, 총 농도의 10 내지 15 중량%, 바람직하게는 예를 들어 R이 H, X가 OCH2, D가 (CH2)2 일 때 적은 분자량 이작용기 가교제에 대하여 약 3 중량% 미만이다. 마크로머 (3) 및 (4)의 총 농도는 모노머 (1)로부터 형성된 호모폴리머의 유리전이 온도에 의해 결정된다. 마크로머 (3) 및 (4)는 모듈러스(modulus)를 증가시키고 그들의 분자량 함수로써 최종 코폴리머 물질의 유연성을 감소시키는 경향이 있다. 분자량이 적은 경우, 마크로머 (3) 및 (4)는 최종 폴리머 네트워크와 혼화될 수 있으며, 유리전이 온도에 대한 영향은 전형적인 코폴리머와 더욱 유사해진다. 분자량이 크거나 총 마크로머 농도가 높은 경우, 증가된 상 분리가 발생하며 별개의 폴리스티렌 상과 두 개의 유리전이 온도가 나타난다. 본 발명의 코폴리머 물질에서 마크로머 (3) 및 (4)의 총 농도는 일반적으로 5-40 중량% 사이이다.
코폴리머의 투명도는 페닐에틸아크릴레이트 코폴리머 시리즈에서 총 마크로머 농도 및 마크로머 분자량에 의해 결정된다. 대략 51,000의 수평균분자량(Mn)과 약 1.03 미만의 다분산도를 가지는 20 중량%의 폴리스티렌 마크로머를 함유하는 페닐에틸 아크릴레이트 코폴리머는 시각적으로 투명하지 못하다. 다분산도 좁은 저분자량 폴리스티렌 마크로머를 함유하는 코폴리머는 시각적으로 우수한 투명도를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 코폴리머 물질은 바람직하게는 51,000 미만의 수평균분자량을 가지는 마크로머 (3) 및 (4)를 함유한다.
본 발명의 코폴리머 장치용 물질은 임의로 중합 가능한 UV 흡수재 및 중합 가능한 안료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 이상의 성분을 함유한다. 바람직하게는, 본 발명의 장치용 물질은 일반식 (1) 및 (2)의 모노머, 마크로머 (3) 및/또는 (4), 및 중합 가능한 UV 흡수재 및 안료 이외의 다른 성분을 함유하지 않는다.
본 발명의 장치용 물질은 임의로 반응성 UV 흡수재 또는 반응성 안료를 함유한다. 바람직한 반응성 UV 흡수재는 펜실베니아 워링턴에 소재하는 Polyscience, Inc.로부터 o-메탈릴 티누빈 P ("oMTP")로 구입가능한 2-(2'-하이드록시-3'-메트아릴-5'-메틸페닐)벤조트리아졸이다. UV 흡수재는 일반적으로 약 0.1-5 중량%의 양으로 존재한다. 적합한 반응성 청색광 흡수 화합물은 미합중국 특허 제5,470,932호에 개시된 화합물을 포함한다. 청색광 흡수재는 일반적으로 약 0.01-0.5 중량%의 양으로 존재한다. IOL을 제조하는데 사용될 때, 본 발명의 장치용 물질은 바람직하게는 반응성 UV 흡수재 및 반응성 안료를 모두 포함한다.
본 발명의 장치용 물질을 형성하기 위해서, 선택된 성분 (1), (2), 및 (3) 또는 (4), 또는 (3) 및 (4)가 열 또는 방사선(radiation)의 작용으로 중합이 개시되도록 라디칼 개시제를 사용하여 혼합 및 중합된다. 장치용 물질은 바람직하게는 질소 가스 분위기에서 탈기된 폴리프로필렌 몰드 또는 가스 몰드에서 중합된다.
적합한 중합 개시제는 열 개시제 및 광 개시제를 포함한다. 바람직한 열 개시제는 t-부틸 (퍼옥시-2-에틸)헥사노에이트 및 디-(tert-부틸사이클로헥실) 퍼옥시디카보네이트(일리노이 시카고에 소재하는 Akzo Chemicals Inc.로 부터 Perkadox® 16로서 구입가능)와 같은 퍼옥시 자유-라디칼 개시제를 포함한다. 특히, 본 발명의 물질이 청색광 흡수 발색단을 함유하지 않는 경우, 바람직한 광 개시제는 노스캐롤라이나 샤를로뜨에 소재하는 BASF Corporation로부터 Lucirin® TPO로 구입가능한 2,4,6-트리메틸-벤조일디페닐-포스핀 옥사이드와 같은 벤조일포스핀 옥사이드 개시제를 포함한다. 개시제는 일반적으로 총 제형 무게의 약 5% 또는 미만의 양으로 존재하며, 더 바람직하게는 총 제형의 2% 미만으로 존재한다. 구성성분의 양을 계산하는 과정에서 통상적으로 개시제 무게는 제형 무게 % 계산에 포함되지 않는다.
상술된 성분의 특정 배합물 및 임의적 추가 성분의 양 및 아이덴티티(identity)는 최종 장치 물질의 목적하는 성질에 따라 결정된다. 바람직한 구체예에서, 본 발명의 장치용 물질은 5.5 또는 6mm의 옵틱 직경을 가지고 압축 또는 신장되고 2mm 또는 그 미만의 외과적 절개 사이즈를 통하여 삽입되도록 고안된 IOL을 제조하기 위하여 사용된다.
장치용 물질은 바람직하게는 25℃, 589nm(Na 광원)에서 아베(Abbe) 굴절률 측정기로 측정한 것으로 건조된 상태에서 적어도 약 1.47, 더 바람직하게는 적어도 약 1.50의 굴절율을 갖는다. 1.47 미만의 굴절률을 갖는 물질로 제조된 옵틱은 고굴절률을 갖는 물질로 제조된 동일 파우어(power)의 옵틱보다 반드시 두껍다. 그 자체로서, 유사한 기계적 성질 및 약 1.47 미만의 굴절률을 갖는 물질로 제조된 IOL 옵틱은 일반적으로 IOL 삽입을 위해 상대적으로 큰 절개를 필요로 한다.
물질 형태 또는 상 구조는 마크로머 농도, 분자량, 코폴리머 네트워크에서의 그것의 혼화성(이것은 또한 분자량에 의해 좌우됨), 및 중합 방법에 의해 결정된다. 마이크로상 분리 현상은 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 관찰될 수 있다. 마이크로상 분리된 물질은 두 개의 유리전이온도(Tg)를 나타낸다. 연속상 및 불연속상은 각각 별개의 Tg를 나타낸다. 연속상의 Tg는 주로 물질의 유동적 성질, 및 접히거나 접히지 않는 특성을 결정하고, 바람직하게는 약 +25℃미만, 더 바람직하게는 약 0℃미만이다. 불연속상의 Tg는 연속상의 Tg에 비하여 물질의 유동성에 영향을 덜 미친다. Tg는 시차 주사 열량계로 10℃/분으로 측정되며, 일반적으로 열 유량 커브(heat flux curve) 대 온도 유량 커브(temperature flux curve)의 전이점의 중간위치에서 결정된다.
장치용 물질은 바람직하게는 적어도 150%, 더 바람직하게는 적어도 300%의 신장율(elongation) 및 6.0 MPa 미만, 바람직하게는 5.0 MPa 미만의 영 계수(Young's modulus)를 가진다. 이 성질은 이런 물질로부터 제조된 렌즈가 일반적으로 쉽게 접혀지며, 접혀졌을 때 갈라지거나, 찢어지거나 또는 쪼개지지 않을 것임을 의미한다. 폴리머 샘플의 인장 성질은 총 길이 20mm, 그립(grip) 면적 길이 4.88mm, 총 폭 2.49mm, 좁은 부분의 폭 0.833mm, 필렛(fillet) 반경 8.83mm, 및 두께 0.9mm로 하여 아령 모양의 장력 시험 표본상에서 측정한다. 시험은 50N의 로드 셀(load cell)을 갖는 Instron Material Tester model 4400을 사용하여 23±2℃ 및 50±5% 상대습도의 표준 실험실 조건에서 샘플상에서 수행된다. 그립 간격을 14mm로 고정하고, 크로스헤드 속도를 500mmm/분으로 고정한 후, 샘플을 파손될 때까지 잡아당긴다. 신장율(스트레인)은 최초 그립 간격에 대한 파괴시 이동 거리비로서 기록한다("신장율" 또는 "파괴시 스트레인"). 모듈러스는 0% 스트레인(영 계수), 25% 스트레인("25% 모듈러스") 및 100% 스트레인("100% 모듈러스")에서 스트레스-스트레인 커브의 순간 기울기로서 계산한다. 인열저항(tear resistance)은 ASTM D624-91 "Standard Test Method for Tear Strength of Conventional Vulcanized Rubber and Thermoplatic Elastomers"에 따라 홈이 없는(unnicked) 90℃ 각도의 표준상(Die C)에서 수행된다. 시험 표준상은 총 길이 20mm, 표점 거리 9.0mm, 두께 0.9mm이다. 시험은 50N의 로드 셀(load cell)을 갖는 Instron Material Tester model 4400을 사용하여 23±2℃의 표준 실험실 조건에서 샘플상에서 수행된다. 그립 간격을 9.0mm로 고정하고, 크로스헤드 속도를 500mmm/분으로 고정한 후, 샘플을 파손될 때까지 잡아당긴다. 인열저항("인열강도")는 샘플 두께가 분열되는 시험 동안 얻어진 최대 힘으로 계산한다.
본 발명의 장치용 물질로 제조된 IOL은 늘어나거나 2mm 절개를 통하여 고정될 수 있는 작은 절개를 위해 압출될 수 있는 디자인이면 어느 것도 가능할 수 있다. 예를 들어, IOL은 원 피스(one piece) 또는 멀티피스(multipiece) 디자인으로서 공지된 것일 수 있으며, 옵틱 및 햅틱(haptic) 성분으로 구성된다. 옵틱은 렌즈로서 제공되는 부분이고, 햅틱은 옵틱에 부착되며 옵틱을 눈에서 적당한 거리로 유지시키는 팔과 같은 성분이다. 옵틱 및 햅틱(들)은 동일하거나 상이한 물질로 구성될 수 있다. 멀티피스 렌즈는 옵틱 및 햅틱(들)이 따로따로 제조된 후 햅틱이 옵틱에 부착된다. 단일피스 렌즈에서, 옵틱 및 햅틱은 한 피스의 물질로 형성된다. 물질에 따라, 햅틱을 물질로부터 절단하거나 래싱(lathed)하여 IOL을 제조한다.
IOL 이외에, 본 발명의 물질은 또한 콘택트 렌즈, 각막 인공삽입물, 각막 인레이 또는 고리, 및 이과적 환기 튜브 및 코 삽입물과 같은 그 밖의 안과적 또는 이비인후과적 장치용으로 사용하기에 적당하다.
본 발명이 이후 실시예로 상세히 설명되지만, 이는 단지 설명하기 위한 것일 뿐, 한정적인 의미는 없다.
실시예 1. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 열 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌) 1.3999g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 5.6535g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0347g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시킨 후, 0.45 미크론 PTFE 여과지로 여과시켰다. 제형을 모노머 혼합물을 통하여 N2를 버블링하여 탈기시켰다. t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(t-BPO) 0.0601g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 홉합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 기계적 대류식 오븐에 넣고, 1시간 동안 70℃의 온도에서 경화시킨 후, 2시간 동안 110℃의 온도에서 후-경화시켰다. 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 추출된 폴리머를 진공상태에서 60℃의 온도로 건조시켰다. 아세톤 추출 퍼센트는 중량 측정에 의해 결정하였다. 대표적인 특성은 표 1에 열거되었다.
실시예 2. 스티렌과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 열 개시 공중합
스티렌 2.0096g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 7.9588g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0565g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 모노머 혼합물을 혼합한 후, 0.45 미크론 PTFE 여과지로 여과하였다. 제형을 모노머 혼합물을 통하여 N2를 버블링시켜 탈기하였다. t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(t-BPO) 0.1050g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 홉합물을 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 기계적 대류식 오븐에 넣고, 1시간 동안 70℃의 온도에서 경화시킨 후, 2시간 동안 110℃의 온도에서 후-경화시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 1에 열거되었다.
[표 1] 메타크릴레이트 종결된 폴리 (스티렌) 그라프트 코폴리머와 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 폴리(스티렌-코-2- 페닐에틸 아크릴레이트 )의 비교
Figure 112007094720834-PCT00003
실시예 3. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)(M n 13,000)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)(Mn 13,000) 2.0045g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 7.9528g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0519g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1- 온(Darocur® 1173) 0.1050g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시킨 후, 0.45 미크론 PTFE 여과지로 여과시켰다. 제형을 모노머 혼합물을 통하여 N2를 버블링시켜 탈기시킨 후 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 2에 열거되었다.
실시예 4. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)(M n 23,000)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)(Mn 23,000) 0.6002g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 2.3937g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0172g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0323g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시켰다. 제형을 N2를 버블링시켜 탈기시킨 후 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 2에 열거되었다.
실시예 5. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)(M n 51,000)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)(Mn 51,000) 1.0002g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 3.9897g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0289g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0518g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시켰다. 제형을 N2를 버블링시켜 탈기시킨 후 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 2에 열거되었다.
실시예 6. 디메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이 트의 UV 개시 공중합
디메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌) 0.6005g, 및 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 2.4159g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시키고, 제형을 N2를 버블링시켜 탈기시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0285g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 2에 열거되었다.
실시예 7. 디메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
디메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌 0.6015g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 2.3960g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0164g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시키고, 제형을 N2를 버블링시켜 탈기시켰다. 2-하 이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0310g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 2에 열거되었다.
[표 2] 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트와 메타크릴레이트 및 디메타크릴레이트 종결된 폴리 (스티렌) 코폴리머
Figure 112007094720834-PCT00004
실시예 8. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1 중량% 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌 1.2005g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 4.7472g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.0597g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시킨 후, 0.45 미크론 PTFE 여과지로 여과시키고, N2를 버블링시켜 탈기시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0581g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 3에 열거되었다.
실시예 9. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 2 중량% 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌 1.2008g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 4.6929g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.1225g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시킨 후, 0.45 미크론 PTFE 여과지로 여과시키고, N2를 버블링시켜 탈기시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0561g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동 안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 3에 열거되었다.
실시예 10. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 3 중량% 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 UV 개시 공중합
메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌 1.2008g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 4.6393g, 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.1824g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 성분을 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시킨 후, 0.45 미크론 PTFE 여과지로 여과시키고, N2를 버블링시켜 탈기시켰다. 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(Darocur® 1173) 0.0580g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 20분 동안 UV에 노출시켰다. 실시예 1과 동일하게 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 대표적인 특성은 표 3에 열거되었다.
[표 3] 2- 페닐에틸 아크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트와 메타크릴레이 트 종결된 폴리스티렌 코폴리머
Figure 112007094720834-PCT00005
폴리스티렌 마크로머의 첨가는 부드러운 아크릴 폴리머의 강도 특성을 향상시켜 파편없이 구부러질 수 있게 한다. 예를 들어, 표 1에서 2-페닐에틸 아크릴레이트-폴리스티렌 메타크릴레이트 그라프트 코폴리머(실시예 1)는 동일한 모노머 공급비(monomer feed ratio)의 2-페닐에틸아크릴레이트 및 스트렌의 통계적인 코폴리머와 비교하여 증가된 인장강도, 파단강도, 인열저항, 및 감소된 모듈러스를 가진다. 게다가, 스티렌 성분의 첨가는 모든 아크릴 제형과 비교하여 굴절률에 있어서 향상을 가져와서 동일한 굴절력의 작은 매스(mass) 렌즈의 제조를 가능하게 한다.
폴리스티렌 마크로머의 분자량 또한 폴리머 특성에 영향을 준다. 표 2에서, 실시예 4는 더 높은 분자량(Mn)의 메타크릴레이트 종결된 포리스트렌을 함유하며, 그로 인하여 더 적은 분자량의 메타크릴레이트 종결된 폴리스트렌으로 중합된 그라프트 코폴리머와 비교하여 적당히 증가된 모듈러스와 증가된 인장강도 및 인열저항을 나타낸다. DSC가 이러한 코폴리머(실시예 4)에서의 상 분리 형상을 보여준다. 나아가 증가된 폴리스티렌 마크로머 MW는 향상된 인장 특성을 가져오지만(실시예 5), 이러한 코폴리머는 상 분리 도메인이 빛을 반사하기에 충분히 크지 않아서 시각적으로 투명하지 못했다. 디메틸아크릴레이트 종결된 폴리스티렌은 또한 파단강도를 맞추기 위하여 추가의 적은 분자량 가교제(표 2, 실시예 6 및 7)와 함께 사용되거나 이러한 가교제 없이 사용된다.
모든 폴리머는 우수한 투명도를 가진다. 그러나, 수화 및 가온 후의 시각적 투명도는 가교제 농도와 함수관계이다(표 3). 높은 농도의 BDDA의 코폴리머(실시예 9 및 10)는 낮은 농도의 BDDA(실시예 8)에 비하여 40℃에서 수화되었을 때 향상된 시각적 투명도를 나타냈다.
실시예 11. 메타크릴레이트 종결된 폴리(스티렌)과 2- 페닐에틸 아크릴레이트 , 2-(2- 메톡시에톡시 )에틸 메타크릴레이트 및 1,4- 부탄디올 디아크릴레이트의 열 개시 공중합
메타크릴레이트 종결 폴리(스티렌) 0.80g, 2-페닐에틸 아크릴레이트(PEA) 2.56g, 2-(2-메톡시에톡시)에틸 메타크릴레이트(MEEMA) 0.60g 및 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA) 0.04g을 20mL 신틸레이션 바이알(scintillation vial)에 채웠다. 바이알을 닫고 1시간 동안 교반하여 폴리스티렌 마크로모노머를 용해시켰다. 모노머 혼합물을 1.0 미크론의 유리섬유막(glass fiber membrane)을 통하여 여과시켰다. 제형을 모노머 혼합물을 통하여 N2를 버블링시켜 탈기하였다. 디(4-tert-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트 (Perkadox 16S) 0.02g를 첨가하고, 용액을 혼합하였다. 모노머 혼합물을 N2 대기 분위기에서 진공 탈기된 폴리프로필렌 몰드(mold)에 주입하였다. 이렇게 채워진 몰드를 70℃ 기계적 대류식 오븐에 1시간 동안 넣고, 2시간 동안 110℃의 온도에서 후-경화시켰다. 생성물을 폴리프로필렌 몰드로부터 제거하고, 잔여 모노머를 실온에서 아세톤 추출로 제거하였다. 추출된 폴리머를 진공상태에서 60℃의 온도로 건조시켰다.
이 그라프트 코폴리머는 또한 동일한 공급 조성물의 통계적인 코폴리머에 비하여 감소된 표면 점착성을 나타내며, 이것은 IOL의 조립성 및 조종성(manipulation)을 향상시킨다.
본 발명은 바람직한 구체예의 참조로 기술되었다. 그러나, 그의 고유 또는 필수 특징으로부터 일탈함이 없이 다른 구체적인 형태 또는 변화로 구체화될 수 있 음이 이해된다. 따라서, 상기에 설명한 일예는 모든 면에서 예시적이고 비한정적인 것으로 생각되며, 본 발명의 범위는 상기의 설명에 의해서가 아니라 별첨 청구범위에 의해 제시된다.

Claims (19)

  1. a) 단작용기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머[1];
    b) 이작용기 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 가교 모노머[2];
    c) 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌 마크로머[3] 또는 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트 종결된 폴리스티렌 마크로머[4]를 포함하는 폴리머 안과적 또는 이비인후과적 장치용 물질:
    Figure 112007094720834-PCT00006
    상기 식에서,
    R, R'은 독립적으로 H, CH3, 또는 CH2CH3이며,
    B는 O(CH2)n, NH(CH2)n 또는 NCH3(CH2)n이며,
    X는 O(CH2)n, NH(CH2)n, NCH3(CH2)n 또는 존재하지 않거나,
    n은 0 내지 6이며,
    Y는 페닐, (CH2)mH, (CH2)mC6H5, OH, CH2CH(OH)CH2OH, (OCH2CH2)mOCH3 또는 (OCH2CH2)mOCH2CH3이며,
    m은 0 내지 12이며,
    Z는 (CH2)a, (CH2CH2O)b, O 또는 존재하지 않거나,
    D는 (CH2)a, O(CH2CH2O)b, O 또는 존재하지 않거나,
    a는 1 내지 12이며,
    b는 1 내지 24이며,
    A는 CH3-, CH3CH2-, CH3CH2CH2-, CH3CH2CH2CH2- 또는 CH3CH2CH(CH3)-이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (1)의 모노머가
    R이 H, B가 O(CH2)2, Y는 페닐; 및
    R이 CH3, B가 O(CH2)4, Y는 페닐인 모노머로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머 장치용 물질.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (2)의 모노머가
    R이 H, X가 OCH2, D는 (CH2)2;
    R이 CH3, X가 OCH2, D는 존재하지 않고;
    R이 CH3, X가 존재하지 않고, D는 O(CH2CH2O)b, 여기서 b>10인 모노머로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머 장치용 물질.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (2)의 모노머가 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 옥사이드)디메타크릴레이트 (수 평균 분자량 600-1000), 및 이에 상응하는 아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머 장치용 물질.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (3)의 마크로머가
    R이 CH3, R'이 H, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3); 및
    R이 CH3, R'이 CH3, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3)인 마크로머로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머 장치용 물질.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (4)의 마크로머가
    R이 CH3, R'이 H, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3); 및
    R이 CH3, R'이 CH3, X가 O(CH2)2, Z가 존재하지 않고, A는 CH3CH2CH(CH3)인 마크로머로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리머 장치용 물질.
  7. 제 1 항에 있어서, 일반식 (1)의 모노머, 일반식 (2)의 모노머, 일반식 (3)의 마크로머 및 일반식 (4)의 마크로머를 포함하는 장치용 물질.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (1)의 모노머의 총 양이 적어도 50%(w/w)인 장치용 물질.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 일반식 (1)의 모노머의 총 양이 적어도 65-85%(w/w)인 장치용 물질.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (2)의 모노머의 총 양이 15%(w/w)를 초과하지 않는 장치용 물질.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 일반식 (2)의 모노머의 총 양이 3%(w/w) 미만인 장치용 물질.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (3) 및 (4)의 마크로머의 총 양이 5-40%(w/w)인 장치용 물질.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (3)의 마크로머 및 일반식 (4)의 마크로머가 51,000 미만의 수 평균 분자량을 가지는 장치용 물질.
  14. 제 1 항에 있어서, 중합 가능한 UV 흡수재 및 중합 가능한 안료로 구성된 군으로부터 선택되는 성분을 추가로 포함하는 장치용 물질.
  15. 제 1 항에 있어서, 건조 상태에서 적어도 1.47의 굴절률을 가지는 장치용 물질.
  16. 제 1 항에 있어서, 25℃ 미만의 연속상 유리전이온도를 가지는 장치용 물질.
  17. 제 1 항에 있어서, 적어도 150%의 신장율 및 6.0MPa 미만의 영 계수(Young's modulus)를 가지는 장치용 물질.
  18. 제 1 항의 장치용 물질을 포함하고, 안구내 렌즈, 콘택트렌즈, 각막 인공삽입물, 각막 인레이 또는 고리, 및 이과적 환기 튜브 및 코 삽입물로 구성된 군으로부터 선택되는 안과적 또는 이비인후과적 장치.
  19. 제 1 항의 장치용 물질을 포함하는 안구내 렌즈.
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