KR20150023484A - 중합체 및 나노겔 재료와 그의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

Abstract

하기 화학식의 블록 공중합체를 포함하는 조성물이 제공된다: [A]-B-[Q] (여기서, [A]는 기재에 대해 친화성을 갖는 중합체이고; B는 1000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 선택적으로 치환된 다가 연결기를 포함하는 연결기이고; [Q]는 에틸렌계 불포화 단량체와 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합으로부터 유도되는 반-가교결합된 비겔화 중합체를 포함함). 그러한 블록 공중합체는 [Q] 세그먼트를 통해 가교결합되지만, 거시적으로 비겔화된다. [Q] 세그먼트는 친수성이고, 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는다. [A] 세그먼트는 상기 블록 공중합체의 적어도 하나의 말단 상에 위치되고, 약 1개 내지 약 200개의 반복 단위를 포함한다. 블록 공중합체는 선형의 기재 회합성 세그먼트를 통해, 실리콘 하이드로겔과 같은, 적어도 하나의 소수성 부위를 포함하는 표면과 회합된다. 중합체는 실리콘 하이드로겔을 제조하는 제형 내로 도입될 수 있거나, 또는 형성 후의 실리콘 하이드로겔과 접촉될 수 있다.

Description

중합체 및 나노겔 재료와 그의 제조 및 사용 방법{POLYMERS AND NANOGEL MATERIALS AND METHODS FOR MAKING AND USING THE SAME}

관련 출원

본 출원은 2012년 5월 25일자로 출원된, 발명의 명칭이 "중합체 및 나노겔 재료와 그의 제조 및 사용 방법(POLYMERS AND NANOGEL MATERIALS AND METHODS FOR MAKING AND USING THE SAME)"인 미국 가특허 출원 제61/651767호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 내용은 참고로 포함된다.

본 발명은 중합체 기재(substrate)와 회합할 수 있는 적어도 하나의 말단 세그먼트를 갖는, 가교결합(cross-link)되지만 거시적으로 비겔화된 블록 공중합체에 관한 것이다. 그러한 블록 공중합체는 양친매성 또는 친수성일 수 있다. 나노겔 재료가 또한 제공된다. 이러한 블록 공중합체 및 나노겔 재료는, 습윤성 및 윤활성을 개선하고 그의 단백질 및/또는 지질 흡수를 억제하기 위해 의료 장치를 포함한 다양한 기재 내로 도입(incorporation)될 수 있다.

콘택트 렌즈는 1950년대 이래로 시력을 개선하기 위해서 상업적으로 사용되어 왔다. 최초의 콘택트 렌즈는 경질 재료로 제조되었다. 이러한 렌즈가 현재 사용되고 있지만, 초기 착용감이 좋지 못하고 비교적 낮은 산소 투과성으로 인해 널리 사용되지 않고 있다. 이 분야에서의 이후의 개발은 하이드로겔에 기초한 소프트 콘택트 렌즈를 발생시켰다. 다수의 착용자는 소프트 렌즈가 보다 착용감이 편안하며, 착용감 증대로 소프트 콘택트 렌즈의 착용자가 하드 콘택트 렌즈의 착용자보다 더욱 장시간 동안 렌즈를 착용할 수 있다는 것을 알아내었다.

다른 부류의 이용가능한 콘택트 렌즈는 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈이다. 실리콘-함유 성분은 통상적인 하이드로겔 성분과의 조합으로, 통상적인 하이드로겔과 비교하여 증가된 산소 투과성을 나타내는 실리콘 하이드로겔을 형성한다. 그러나, 일부 실리콘 하이드로겔은 통상적인 하이드로겔 렌즈와 비교하여, 바람직하지 않게 높은 접촉각 및 단백질 흡수량을 나타낸다.

표면 활성 세그먼트화된 블록 공중합체, 사실상 수용성인 실리콘-함유 계면활성제, 폴리다이메틸실록산-PVP 블록 공중합체를 포함한 작용화된 하이브리드 PDMS/극성 양친매성 공중합체 블록 시스템 및 (메트)아크릴화 폴리비닐피롤리돈을 비롯한 다양한 화합물이 예비형성된 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈를 처리하는 데 적합한 것으로 개시되어 왔다. 미국 특허 출원 제2011/0275734호는 "말단 실록산을 갖는 비반응성 친수성 중합체(non-reactive, hydrophilic polymers having terminal siloxanes)"에 관한 것으로, 이 중합체는 선형 또는 분지형 친수성 세그먼트들을 갖는다. 콘택트 렌즈, 특히 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈의 특성을 개선하는 방법이 여전히 필요하다.

단백질 및/또는 지질의 감소된 흡수량과 함께 탁월한 습윤성 및 윤활성을 부여하는 조성물, 및 그와 회합된 중합체 용품이 제공된다. 이러한 조성물의 제조 및 사용 방법이 또한 개시된다. 조성물은 하기 화학식의 블록 공중합체를 포함한다: [A]-B-[Q] (여기서, [A]는 의료용 장치에 대해 친화성을 갖는 중합체 세그먼트이고; B는 1000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 선택적으로 치환된 다가 연결기(linking group)를 포함하는 연결기이고; [Q]는 에틸렌계 불포화 단량체와 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합으로부터 유도되는 반-가교결합된 비겔화 중합체를 포함함). 그러한 블록 공중합체는, 가교결합되지만 거시적으로 비겔화된 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체를 함유하는 나노겔 조성물로 사용될 수 있는데, 이때 안정한 블록 공중합체는, 상기 중합체의 주쇄 내에, 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는 친수성 세그먼트, 및 상기 중합체의 적어도 하나의 말단 상의 선형의 기재 회합성 세그먼트를 포함하며, 상기 기재 회합성 세그먼트는 약 6개 내지 약 10,000개의 반복 단위를 포함한다. 적어도 하나의 소수성 중합체 부위를 함유하는 표면을 포함하는 안과용 장치가 상기 블록 공중합체와 회합될 수 있다. 이러한 회합은 장치의 표면과 선형의 기재 회합성 세그먼트를 통해 일어나고, 상기 안과용 장치의 적어도 하나의 특성에 있어서의 개선을 제공하는데, 예컨대 단지 기재, 또는 실리콘-함유 중합체에 대한 것과 비교하여 약 20% 이상의 지질 흡수 감소율을 제공한다. 실리콘-함유 중합체의 비제한적인 예는 실리콘 하이드로겔이다. 블록 공중합체는 양친매성 또는 친수성일 수 있다. 회합성 세그먼트는 친수성 또는 소수성일 수 있다.

또한, 실리콘-함유 콘택트 렌즈에 의한 지질 흡수를 억제하는 방법이 제공되는데, 본 방법은 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체를 포함하는 용액과 콘택트 렌즈를 접촉시키는 단계를 포함하며, 블록 공중합체는 약 10 내지 약 10,000의 중합도를 갖는 친수성 세그먼트, 및 블록 공중합체의 적어도 하나의 말단의 기재 회합성 세그먼트를 포함하며, 상기 기재 회합성 세그먼트는 약 1개 내지 약 200개의 실록시 단위를 포함하고, 상기 블록 공중합체는 기재 회합성 세그먼트를 통해, 실리콘 하이드로겔과 같은, 중합체 또는 용품의 적어도 하나의 소수성 부위를 포함하는 표면과 회합된다.

본 발명은 하기 화학식의 수용성 블록 공중합체를 포함하는 조성물을 추가로 제공한다:

[A]-B-[Q] (여기서,

[A]는 의료용 장치에 대해 친화성을 갖는 세그먼트이고;

B는 1000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 선택적으로 치환된 다가 연결기를 포함하는 연결기이고;

[Q]는 적어도 하나의 에틸렌계 불포화 단량체와 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합으로부터 유도되는 반-가교결합된 비겔화 세그먼트를 포함함).

본 발명은 추가로 하기 화학식으로 나타낸 1차 사슬들,

를 갖는 수용성 블록 공중합체를 포함하는 조성물에 관한 것이다:

여기서, R₁, A, X, R₆, G, D, E, R₁₅, R'₁₅, t, p, m, α, β, γ는 본 명세서에 정의된 바와 같으며, R₂₄는 중합을 제어할 수 있는 임의의 제제(agent)이며, 일부 실시 형태에서 R₂₄는 1가 RAFT제, ATRP제, TERP제 및 NMP제로 이루어진 군으로부터 선택된다.

<도 1>
도 1은 지질 흡수량 대 수평균 분자량의 종래 기술의 성능을 도시한다.
<도 2>
도 2는 제조예 3에 따른 증가하는 양의 가교결합제(즉, XL:

-PC 값이 0부터 0.95까지 증가함)로 제조된 일련의 PDMA-실록산 블록 공중합체들 및 제조예 4에 따른 비교용 선형 PDMA-실록산에 대한 GPC로부터의 오버레이드 굴절률 트레이스(overlaid refractive index trace)를 도시한다.
<도 3>
도 3은 변하는

값 및 [A]:[Q]의 일정 몰비 0.1에 대한 지질 흡수량 대 XL:

-PC를 도시한다.
<도 4>
도 4는 변하는

값 및 [A]:[Q]의 일정 몰비 0.55에 대한 지질 흡수량 대 XL:

-PC를 도시한다.
<도 5>
도 5는 변하는

값 및 [A]:[Q]의 일정 몰비 1.0에 대한 지질 흡수량 대 XL:

-PC를 도시한다.
<도 6>
도 6은 [A]:[Q]의 일정 몰비 0.1에 대하여 변하는 XL:

-PC에 대한 지질 흡수량 대

를 도시한다.
<도 7>
도 7은 [A]:[Q]의 일정 몰비 0.55에 대하여 변하는 XL:

-PC에 대한 지질 흡수량 대

를 도시한다.
<도 8>
도 8은 [A]:[Q]의 일정 몰비 1.0에 대하여 변하는 XL:

-PC에 대한 지질 흡수량 대

를 도시한다.

본 발명의 몇몇 예시적인 실시 형태를 설명하기에 앞서, 본 발명은 하기의 설명에 기재된 구성 또는 공정 단계의 상세 사항에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시 형태들이 가능하며, 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다.

콘택트 렌즈의 지질 및/또는 단백질 흡수량을 감소시키고 윤활성 및 습윤성을 향상시키는 데 있어서, 선형, 분지형 또는 빗형(combed) 친수성 세그먼트들을 갖고 말단 실록산을 구비한 이전에 개발된 비반응성 친수성 중합체의 사용에 의해 이루어진 진보에도 불구하고, 분자량이 증가함에 따라 개선된 특성에 대한 한계에 도달하는 것으로 확인되었다. 도 1은 분자량에 대한 이러한 한계를 도시한다. 도 1에서의 도표로부터, PVP-실록산 공중합체로 처리된 세노필콘(senofilcon) A 렌즈의 경우 분자량이 증가함에 따라, 친수성 PVP 세그먼트가 약 80 kDa의 분자량에 도달할 때 지질 흡수량이 약 15 ㎍/렌즈의 최소 수준으로 감소된다는 것이 명백해진다. 분자량이 80 kDa을 초과하는 PVP-실록산 공중합체로 처리된 렌즈의 경우, 세노필콘 A에 대한 지질 흡수량은 어떠한 추가의 감소도 관찰되지 않는다. 의외로, 기재 회합성 말단 세그먼트들 및 가교결합된 또는 "가교된(bridged)" 친수성 세그먼트들을 갖는 중합체 나노겔을 사용함으로써, 기재 회합성 말단 세그먼트들을 또한 포함하고 필적하는 분자량을 갖는 유사한 비가교결합된 중합체와 비교하여 더 큰 정도로 지질 흡수량이 억제될 수 있다는 것을 알아내었다. 예를 들어, 도 1은 약 23,000 g/mol의 수평균 분자량, M_n을 나타내는 선형의 비가교결합된 PDMA-실록산 공중합체에 의한 세노필콘 A 콘택트 렌즈의 처리가 기재의 기질 흡수량을 약 30 mcg/렌즈로부터 약 52 mcg/렌즈로 상승시켰음을 보여준다. 대안적으로, 약 23,050 g/mol의 등가의 M_n을 갖는 가교결합된 PDMA-실록산 재료(예를 들어, PDMA-Sil 100-0.55-1.0)에 의한 세노필콘 A의 처리는 30.0 mcg/렌즈로부터 약 12.5 mcg/렌즈로, 지질 흡수량에서 현저한 하락을 가져온다.

반-가교결합된 비겔화 세그먼트들의 존재는 개선된 특성, 예를 들어 지질 및 단백질의 감소된 흡수량뿐만 아니라 저마찰을 갖는 콘택트 렌즈로 이어질 수 있다. 또한, 가교결합제 및 가교결합도의 선택이 원하는 응용 및 특정 기재 재료에 따라 조정될 수 있는 것으로 여겨진다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "회합된"은 반-가교결합된 블록 공중합체가 공유 결합 없이 기재 내에 또는 상에 보유됨을 의미한다. 회합은 물리적 보유, 예컨대 얽힘 또는 고착, 또는 수소 결합, 반데르발스 힘, 쌍극자-쌍극자 상호작용, 정전기 인력, 및 이들 효과의 조합을 포함할 수 있다. 의외로, 반-가교결합된 블록 공중합체와 기재 사이의 회합은 지속적이고, 디지털 러빙(digital rubbing)에 의해서도 유지된다는 것을 알아내었다. 기재가 콘택트 렌즈인 경우, 반-가교결합된 블록 공중합체는, 콘택트 렌즈가 재사용가능한 렌즈인 실시 형태에서의 디지털 러빙에 의한 세정을 통한 것을 비롯하여, 원하는 착용 사이클을 통해 콘택트 렌즈 내에 및/또는 상에 보유된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "회합성 세그먼트"는 기재의 표면, 영역, 또는 세그먼트 내에 또는 상에 보유되거나 회합되는 중합체의 말단 세그먼트의 일부를 의미한다. 회합성 세그먼트는 친수성 또는 소수성일 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "비반응성"은 반-가교결합된 블록 공중합체가 반응, 보관 및 사용 조건 하에서 공유 결합을 형성하는 작용기가 결여되어 있음을 의미한다. 예를 들어, 친수성 중합체가 오토클레이빙(autoclaving) 전에 콘택트 렌즈와 같은 기재와 접촉될 때, (1 중량% 미만의) 매우 소수의 반-가교결합된 블록 공중합체가 반응성 잔기를 함유한다. 잔기가 존재하더라도, 접촉 조건에는 자유 라디칼 반응을 촉매하는 데 필요한 개시제가 결여되어 있다. 따라서, 반-가교결합된 블록 공중합체는 기재와의 공유 결합을 형성할 수 없다. (5 중량% 미만, 및 1 중량% 미만의) 매우 적은 수의 반-가교결합된 블록 공중합체가 반응성 잔기를 가질 수 있지만, 반-가교결합된 블록 공중합체의 바람직하거나 기능적인 양을 기재와 회합하기에는 반응성 잔기가 너무 적다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 반-가교결합된 블록 공중합체가 기재와 회합된 상태를 유지하는 매우 지배적인 효과는 반-가교결합된 블록 공중합체의 적어도 일부분의 포획(entrapment)이다.

용어 "가교결합된"은 원소, 기 또는 화합물로 구성된 가교 또는 다수의 가교들을 통해 중합체 사슬을 하나 이상의 중합체 사슬(들)에 부착한 것을 지칭하는데, 이때 이러한 가교는 공유 결합, 이온 결합 및 수소 결합을 포함한 1차 결합에 의해 사슬들의 소정의 탄소 원자들을 연결한다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 다양한 실시 형태에서, 가교결합은 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합 등을 통해 일어날 수 있다. 공유 가교결합의 예시적인 실시 형태는 모노-비닐 단량체와 다수의(즉, 2개 이상의) 비닐 치환체를 함유하는 단량체의 자유-라디칼 공중합 동안의 가교결합의 계내(in situ) 형성을 포함할 것이다. 그러한 중합은 다수의 중합체 사슬들 서로의 공유 가교결합 및 (단량체 전환율의 정도 및 가교결합제의 몰량에 따라) 거시적인 겔의 형성을 가져올 것이다.

중합체 사슬들의 이온 가교결합이 계내에서(즉, 중합 동안에) 또는 중합 후에 일어날 수 있다. 후자의 경우는 양이온성 중합체 재료를 함유하는 수용액이 음이온성 중합체 재료를 함유하는 수용액에 첨가될 때 일어날 수 있다. 이들 2가지의 이온성 중합체의 혼합시에, 작은 반대 이온의 유리(liberation)와 함께 중합체-중합체 복합체형성(complexation)이 일어나며, 이는 이온적으로 가교결합된 중합체-중합체 착물의 형성으로 이어진다. 그러한 착물의 용해도는 양전하 및 음전하의 화학량론에 의해 주로 좌우된다. 용액 내에서의 다가음이온성 재료와 다가양이온성 재료 사이의 그러한 이온 가교결합의 형성은 당업자에게 잘 알려져 있다. 전자의 경우의 이온 가교결합은, 모노-비닐 단량체가, 이온 결합을 통해 서로 연결된 2개의 에틸렌계 불포화 단량체로 구성된 다이-비닐 가교결합제와 공중합될 때 일어날 수 있다. 그러한 "이온성 가교결합제"는 산성 모이어티(moiety)(예를 들어, 카르복실산)를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체를 염기성 모이어티(예를 들어, 3차 아민)를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체와 단순 산/염기 화학을 통해 결합시켜 단량체-단량체 착물 또는 다이비닐 공유결합성 유기 염을 형성함으로써 형성될 수 있다.

개시된 본 발명과 관련하여, 다수의 양성자-공여성 모이어티(proton-donating moiety)를 갖는 중합체가 다수의 양성자-수용성 모이어티(proton-accepting moiety)를 갖는 중합체와 용액 중에서 배합될 때, 수소 결합을 통한 가교결합이 일어날 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 이들 2가지 중합체는 착물 내의 양성자-공여성 기 대 양성자-수용성 기의 비뿐만 아니라 중합체 사슬들 상에 존재하는 추가의 가용화 또는 비가용화 모이어티의 풍부도(abundance)에 따라서도 가용성 또는 불용성 착물을 형성할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "나노겔"은 수용액 중에 실온에서 가용성이거나 무한으로 분산성인 서브마이크로미터 하이드로겔 입자들을 의미한다. 하나 이상의 실시 형태에서, 이러한 용액은 투명하다. 일 실시 형태에서, 이러한 수용액은 약 50 중량% 이상, 일부 실시 형태에서는 약 70 중량% 이상, 다른 실시 형태에서는 약 90 중량% 이상, 다른 실시 형태에서는 약 99 중량% 이상, 그리고 다른 실시 형태에서는 약 99.5 중량% 이상의 물 또는 렌즈 패킹(packing) 용액이다.

중합체 나노겔은 거시적으로 비겔화된 상태이며, 이는 이를 안과용 용액 및 조성물을 포함한 수용액 중에서 가용성이게 한다. 이러한 중합체는 일반적으로, 그것이 안과용 용액 또는 조성물 내로 도입되거나 회합되는 온도에서 비겔화된 상태이다. 안과용 장치, 예컨대 콘택트 렌즈의 경우, 일단 이러한 중합체가 콘택트 렌즈와 회합되거나 도입되면, 이러한 중합체는 비겔화될 필요가 없을 수도 있다. 그러나, 안과용 용액의 경우, 이러한 중합체는 일반적으로 보관 내내, 그리고 일부 실시 형태에서는 사용 내내 비겔화된 상태를 유지한다. (약 5 중량% 미만의) 소량의 겔화된 중합체가 허용될 수 있으며, 일부 용액에서는, 겔화된 중합체의 양이 너무 크다면, 이는 당업계에 공지된 공정, 예컨대 여과에 의해 제거될 수 있다.

본 명세서에 제공된 중합체의 실시 형태는 그 중합체의 친수성 세그먼트들 사이에서 그리고 이들을 따라 랜덤하게 가교결합된다. 가교결합에 사용되는 제제는 가교결합성 제제 또는 가교결합제라 칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "적어도 부분적으로 소수성인 중합체 매트릭스"는 소수성 성분, 예컨대 소수성 단량체, 거대단량체(macromer) 및 예비중합체로부터 유도되는 반복 단위를 포함하는 것이다. 소수성 성분은, 물에 불용성이고, 단일중합되거나 단지 다른 소수성 성분과 중합되는 경우, 예를 들어 안과용 용액, 예컨대 습윤 용액에 대한 접촉각이 약 90°를 초과하는 것이다. 적어도 부분적으로 소수성인 중합체 매트릭스의 예는 PMMA, 실리콘, 실리콘 하이드로겔로부터 형성된 콘택트 렌즈(코팅된 것과 코팅되지 않은 것 둘 모두), 스텐트, 카테터 등을 포함한다. 소수성 단량체, 거대단량체 및 예비중합체의 예가 알려져 있으며, 이러한 예는 실리콘 기, 실록산 기, 비치환된 알킬 기, 아릴 기 등을 함유하는 단량체, 거대단량체 및 예비중합체를 포함한다. 구체적인 예는 실리콘 함유 성분, 예컨대 모노메타크릴옥시프로필-말단화된 모노-n-부틸-말단화된 폴리다이메틸실록산(800 내지 1000 MW)(mPDMS), 모노메타크릴옥시프로필-말단화된 모노-n-메틸-말단화된 폴리다이메틸실록산, TRIS, 메틸 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트 등을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "안정한"은 습윤제 또는 습윤제와 중합체 기재의 조합의 원하는 특성에 악영향을 미치게 될 30분 동안의 121℃의 단일 오토클레이빙 사이클을 통해 화합물이 변화를 겪지 않음을 의미한다. 예를 들어, 실록산 세그먼트와 중합체 세그먼트 사이의 에스테르 결합은 일부 실시 형태에서 바람직하지 않다. 오토클레이빙은, 붕산염 또는 인산염 완충 식염수와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 안과용으로 적합한 식염수 용액의 존재 하에서 수행되거나 건조 상태에서 수행될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "근-단분산(near-monodisperse)"은 다분산 지수(PDI)가 1.5 이하임을 의미하며, 개별 1차 사슬의 중합도 및/또는 MW가 가교결합된 양친매성 1차 사슬들의 클러스터(cluster) 내에 있음을 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 본 중합체는 약 1.3 미만의 다분산도를 나타내며, 다른 실시 형태에서는 약 1.05 내지 약 1.3 범위의 다분산도를 나타낸다. 개별 근-단분산 1차 사슬들은 중합 동안 서로 통계적으로 가교결합되며, 그렇기 때문에, 생성된 양친매성의 가교결합된 블록 공중합체 클러스터는 1.5를 초과하는 다분산도 값을 가질 것임이 당업자에 의해 이해되어야 한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "중합도"는 중합체 분자 또는 중합체 세그먼트당 반복 단위의 수를 의미한다. 예를 들어, 하나 이상의 실시 형태에서, (화학식 I에 따른) 친수성 세그먼트 [Q]는 약 10 내지 약 10,000(또는 약 50 내지 약 5000, 또는 약 300 내지 약 5000, 또는 약 500 내지 약 2000, 또는 약 100 내지 약 1000, 또는 약 100 내지 약 500, 또는 약 100 내지 약 300) 범위의 중합도를 가질 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "가교결합제 대 1차 사슬의 몰비(cross-linker to primary chain molar ratio)"(XL:

-PC)는 블록 공중합체의 제조에 사용되는 1차 사슬의 몰수에 대한 블록 공중합체의 제조 동안 사용되는 가교결합제의 몰수의 비를 지칭한다. 1차 사슬들의 수는, 존재하는 제어된 라디칼 중합제(controlled radical polymerization agent, CRP제), 또는 제어제의 몰량에 의해 결정된다. 구체적인 실시 형태는 약 0.005 내지 약 10(또는 약 0.1 내지 약 5, 또는 약 0.1 내지 약 1.5, 또는 약 0.1 내지 약 1.25) 범위의 가교결합제 대 1차 사슬의 몰비를 포함한다. 예시적인 CRP제는 가역적 부가 단편 전달제(reversible addition fragment transfer agent, RAFT제); 원자 전달 라디칼 중합제(atom transfer radical polymerization agent, ATRP제); 텔루라이드-매개 중합제(telluride-mediated polymerization agent, TERP제); 및/또는 니트록사이드-매개 리빙 라디칼 중합제(nitroxide-mediated living radical polymerization agent, NMP제)를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "세그먼트" 또는 "블록"은 유사한 특성, 예컨대 조성 또는 친수성을 갖는 반복 단위를 갖는 중합체의 섹션을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "실리콘 세그먼트"는 ―[SiO]-를 지칭한다. 각각의 ―[SiO]- 반복 단위에서의 Si 원자는 알킬 또는 아릴 치환될 수 있으며, 바람직하게는 C_1-4 알킬로 치환되며, 일 실시 형태에서는 다이메틸실록산 반복 단위를 형성하도록 메틸 기로 치환된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "선형 실리콘 세그먼트"는 중합체 주쇄 내에 규소 및 산소 원자를 갖는 실록산 반복 단위를 지칭한다. 예를 들어, 폴리다이메틸실록산은 ―SiO- 기가 주쇄 내에 함유되기 때문에, 선형 실리콘 세그먼트의 한 예이다. 폴리트리스(PolyTRIS)는 실록산 기가 탄소-탄소 주쇄에 펜던트되어 함유되기 때문에, 선형 실리콘 세그먼트가 아니다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "친수성의 회합성 세그먼트"는 친수성이지만, 수소 결합 또는 이온 결합을 통해 기재와 회합할 수 있다. 예를 들어, 양성자 수용체, 예컨대 DMA, NVP 또는 PVP를 포함하는 렌즈의 경우, 친수성의 회합성 세그먼트는 양성자 공여성 기를 포함한다. 적합한 양성자 공여성 기는 4-아크릴아미도부탄산(ACAII), (3-아크릴아미도페닐)보론산(APBA), 또는 비닐 벤조산을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "복합체형성 세그먼트" 또는 "복합체형성 기"는 강한 비공유결합성 상호작용을 나타내는 작용기 쌍, 예를 들어 다이올 작용기와 강하게 상호작용하는 알킬 또는 아릴 보론산, 또는 비오틴과 아비딘 결합을 포함한다. 일 실시 형태에서, 복합체형성 세그먼트는 (4-비닐페닐)보론산, (3-아크릴아미도페닐)보론산, 또는 (4-아크릴아미도페닐)보론산 또는 N-(2-아크릴아미도에틸)-5-((3aS,4S,6aR)-2-옥소헥사하이드로-1H-티에노[3,4-d]이미다졸-4-일)펜탄아미드와 같은 단량체를 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "자극 반응성 성분"은 환경 조건의 변화에 반응하여 물리적 또는 화학적 변화를 겪는 것을 포함한다. 변화를 유도할 수 있는 조건은 pH, 광, 염 농도, 온도, 이들의 조합 등을 포함한다. 자극 반응성 성분을 제조하는 데 사용될 수 있는 단량체의 예는 N-아이소프로필아크릴아미드, 비닐 벤조산, 또는 아크릴아미도부탄산(ACAII) 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "기재"는 용품, 예컨대 시트, 필름, 튜브, 또는 생체의료용 장치와 같은 더 복잡한 형태를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "생체의료용 장치"는 포유류 조직 또는 체액 내에 또는 상에 있는 채로 사용되도록 설계된 임의의 용품이다. 이러한 장치의 예는 카테터, 임플란트, 스텐트, 봉합사, 붕대, 및 안과용 장치, 예컨대 안내 렌즈(intraocular lens) 및 콘택트 렌즈 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "렌즈"라는 용어는 눈 안에 또는 그 위에 머무르는 안과용 장치를 지칭한다. 이러한 장치는 광학 보정, 미용 증진, UV 차단, 가시광선 또는 눈부심 감소, 상처 치유, 약물 또는 영양보조식품(nutraceutical)의 전달을 포함한 치료적 효과, 진단적 평가 또는 모니터링 또는 이들의 임의의 조합을 제공할 수 있다. 렌즈라는 용어는, 소프트 콘택트 렌즈, 하드 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay lens), 안구 삽입물(ocular insert), 및 광학적 삽입물을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "실리콘-함유 중합체"는 실리콘 또는 실록산 반복 단위를 함유하는 임의의 중합체이다. 실리콘-함유 중합체는 단일중합체, 예컨대 실리콘 탄성중합체, 또는 공중합체, 예컨대 플루오로-실리콘 및 실리콘 하이드로겔일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 실리콘 하이드로겔은 실리콘 함유 반복 단위와, 일부 실시 형태에서는 약 10% 이상, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 20% 이상의 함수율을 포함하는 중합체를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, RAFT 중합 또는 RAFT는 가역적 부가 단편화-사슬 전달 중합을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "반응성 성분"은 중합 반응 혼합물 내의 성분으로, 중합시에 중합체 구조의 일부가 되는 성분이다. 따라서, 반응성 성분은 중합체 네트워크 내로 공유 결합되는 단량체 및 거대단량체를 포함한다. 중합체 구조의 일부가 되지 않는 희석제 및 가공 조제는 반응성 성분이 아니다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "치환된"은 할로겐, 에스테르, 아릴, 알켄, 알킨, 케톤, 알데하이드, 에테르, 하이드록실, 아미드, 아민 및 이들의 조합을 함유할 수 있는 알킬 기를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "자유 라디칼 공급원"은 자유 라디칼을 발생시키는 임의의 적합한 방법을 지칭하며, 이러한 방법은, 예컨대 적합한 화합물(들)(열 개시제, 예컨대 퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 또는 아조 화합물)의 열 유도 균일 절단, 단량체(예를 들어, 스티렌)로부터의 자발적 생성, 산화환원 개시 시스템, 광화학적 개시 시스템 또는 고에너지 방사선, 예컨대 전자 빔, X- 또는 감마-방사선이다. "자유 라디칼 공급원"으로서 작용하는 것으로 알려진 화학종은 당업자에 의해 통상 개시제로 불리며, 본 발명의 목적을 위해 그렇게 지칭될 것이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "양성자 공여성 세그먼트" 또는 "양성자 공여성 기"는 렌즈 형성, 오토클레이빙 또는 보관 조건 하에서 양성자를 양성자 수용성 세그먼트 또는 기에 공여하는 능력을 갖는 작용기이다. 양성자 공여성 작용기는 알코올, 산, 1차 아미드 등을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "양성자 수용성 세그먼트" 또는 "양성자 수용성 기"는 렌즈 형성, 오토클레이빙 또는 보관 조건 하에서 양성자를 수용하는 능력을 갖는 작용기이다. 양성자 수용성 기는 아민, 아미드, 카르보닐 등을 포함한다.

일 실시 형태에서, 본 발명의 블록 공중합체는 안정한 중합체 습윤제이고, 친수성 세그먼트 및 중합체의 적어도 하나의 말단 상의 기재-회합성 세그먼트를 포함한다. 상기 중합체는 n개의 반복 단위 및 적합한 탄소-함유 기를 포함하는 적어도 하나의 [A] 블록 및 m개의 반복 단위 및 적합한 탄소-함유 기를 포함하는 적어도 하나의 [Q] 블록으로 구성되며, 한편 [A]와 [Q]는 연결기, B를 통해 임의의 순서로 (즉, [A]에서 [Q] 순으로, 또는 [Q]에서 [A] 순으로) 서로 연결된다. 필요하다면, B 연결기가 임의의 조합의 [A] 블록과 [Q] 블록 사이에 위치되는 한, 복수의 [A] 및/또는 [Q] 블록들이 사용될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, A는 의료용 장치의 적어도 일부분에 대해 친화성을 갖는 재료 또는 중합체로 정의되고, B는 1000 g/mol 이하의 분자량(MW)을 갖는 선택적으로 치환된 다가 연결기를 포함하는 연결기이고, [Q]는 에틸렌계 불포화 단량체와 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합으로부터 유도되는 반-가교결합된 비겔화 중합체를 포함한다. 하기의 구조는 본 발명의 일 실시 형태의 일반화된 비제한적인 표현이다:

[A]-B-[Q]

여기서, [Q]는 자유 라디칼 중합을 제어할 수 있는 제제를 함유할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. [A]는 주어진 기재 또는 의료용 장치에 대해 친화성을 갖는 재료로부터 선택된다. [A]는 선형 또는 분지형 실록산, 4개 내지 24개의 탄소를 갖는 소수성 알킬 기, 양성자 공여성 작용기, 양성자 수용성 작용기, 이온성 작용기, 보론산 작용기, 자극 반응성 작용기, 이들의 조합 등을 포함하는 중합체 및 공중합체 세그먼트로부터 선택될 수 있다. 다수의 A 세그먼트들이 서로 가깝게 이격된 블록 공중합체의 경우, 2개 이상의 탄소를 갖는 소수성 알킬 기가 적합할 수 있다. 일 실시 형태에서, [A]는 폴리다이메틸실록산(PDMS)-함유 구조를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어지고, 적어도 하나의 소수성 재료를 함유하는 의료용 장치에 대해 친화성을 갖는다. 예를 들어, PDMS는 [A] 내에 함유된 PDMS와 콘택트 렌즈 내에 함유된 PDMS 사이의 소수성-소수성 상호작용을 통해 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈와 회합할 수 있다. [A]의 다른 실시 형태는 양성자 공여성 및 양성자 수용성 작용기를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어지는 구조를 포함한다. 그러한 일 실시 형태에서, [A]는 다수의 양성자 공여성 작용기, 예컨대 알코올을 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 양성자 수용성인 의료용 장치 또는 다른 표면에 대해 친화성을 가질 수 있다. 역으로, [A]는 다수의 양성자 수용성 작용기, 예컨대 아미드를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 양성자 공여성인 의료용 장치 또는 다른 표면에 대해 친화성을 가질 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, [A]는 다수의 이온성 작용기, 예컨대 카르복실레이트, 설포네이트, 암모늄 염, 또는 포스포늄 염을 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 회합성 세그먼트 [A] 내의 주어진 이온성 기의 전하의 반대 전하를 갖는 의료용 장치에 대해 친화성을 가질 수 있다. [A]의 다른 실시 형태는 의료용 장치 또는 표면 상의 다른 상보적인 작용기와 복합체형성을 거칠 수 있는 작용기를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어질 수 있으며; 예를 들어, [A]는 다수의 보론산 작용기를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어지고, 다수의 하이드록실 기를 함유하는 의료용 장치 또는 표면과 회합할 수 있다. 대안적인 실시 형태에서, 하이드록실 기는 [A] 내에 포함되고, 다수의 보론산 작용기를 함유하는 표면과 회합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, [A]는 자극 반응성이고, 중합체 형태에 통합시킨 경우, 생성되는 중합체가 상이한 용액 조건 하에서 수용성 또는 수불용성이 되게 하는 작용기로 구성된다. 예를 들어, [A]는 온도-반응성 중합체 또는 공중합체, 예컨대 폴리(N-아이소프로필아크릴아미드)(PNIPAM)를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어질 수 있는데, 이는 32℃의 물에서 상전이를 거친다. 따라서, 32℃ 미만의 용액 온도에서, 상기 PNIPAM [A] 블록은 수용성이고 친수성이며, 한편 더 높은 용액 온도에서(즉, 32℃ 초과에서), 이는 수불용성이고 소수성이며, 적어도 하나의 소수성 물질을 함유하는 의료용 장치 또는 표면과 회합할 수 있다.

B는 [A]와 [Q]를 임의의 순서대로 서로 연결하는 연결기로 정의되며, 약 1000 g/mol 미만의 MW를 갖는 임의의 선택적으로 치환된 다가 구조로서 존재할 수 있다. B의 실시 형태는 선택적으로 치환된 다가 지방족 구조, 선택적으로 치환된 다가 아릴 구조, 선택적으로 치환된 다가 알킬렌 구조, 또는 직접 결합을 포함한다.

구조 [Q]는 에틸렌계 불포화 단량체와 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합으로부터 유도되는 반-가교결합된 비겔화 중합체로 구성된다. 일 실시 형태에서, [Q]의 형성으로 이어지는 중합은 구조 B 내에 함유된 탄소 원자로부터 개시된다. 그러한 일 실시 형태에서, 반-가교결합된 비겔화 중합체의 형성이 일어나며, 당업자는 생성된 중합체가 다수의 전파(propagating) [A]-B-[Q] 사슬들 사이에서 일어나는 가교결합으로 인해 주어진 중합체 분자 내에 다수의 [A], B, 및 [Q] 구조를 함유할 것임을 이해할 것이다.

중합체 습윤제는 유익하게는 사전 전처리 없이 단일 단계로 기재와 회합될 수 있다. 더욱이, [A] 세그먼트들은 말단에 있기 때문에, 렌즈에 대한 공유 결합, 기재의 벌크 내의 아민, 카르복실레이트 또는 티올과 같은 특별한 단량체에 대한 요건 없이, 중합체 습윤제의 지속적인 회합이 달성된다.

일 실시 형태에서, 중합체 습윤제는 화학식 IA에 나타낸 바와 같은 일반 구조 및 1차 사슬 표시자,

:

[화학식 I]

(여기서, R₆, R₁₅, R'₁₅ X, G, D, E, Z,

,

_i, α, β, γ, n, m, t 및 p는 하기에 정의되어 있음)를 가지며,

화학식 H₂C=UV를 갖는 적어도 하나의 친수성 단량체;

사슬 전달 상수가 0.1 초과인 화학식 II의 적어도 하나의 RAFT제:

[화학식 II]

(iii) 자유 라디칼 공급원(즉, 개시제)으로부터 생성된 자유 라디칼; 및

(iv) 가교결합제, H₂C=UR'₁₅를 접촉시킴으로써 형성될 수 있다.

상기 화학식에서, A는 6개 내지 1,000개, 6개 내지 200개, 6개 내지 60개, 6개 내지 50개, 6개 내지 20개, 6개 내지 15개, 그리고 일부 실시 형태에서는 6개 내지 12개의 반복 단위를 갖는 선형 다이알킬 또는 다이아릴 폴리실록산, 2개 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 - 이는 S, O, N, P 및 이들의 조합으로부터 선택되는 원자로 선택적으로 치환될 수 있음 - 으로부터 선택되고;

R₁, R₆, X, Z, t 및 p는 하기에 정의되어 있다.

[A]가 실리콘 또는 PDMS-함유 중합체 또는 올리고머인, 소수성-친수성 블록 공중합체로 지칭될 수 있는 일 실시 형태에서, 중합체 습윤제는 화학식 Ia에 나타낸 바와 같은 일반 구조 및 1차 사슬 표시자,

:

[화학식 Ia]

(여기서, R₁ 내지 R₆, R₁₅, R'₁₅, X, G, D, E, Z,

,

_i, α, β, γ, n, m, t 및 p는 하기에 정의되어 있음)를 가지며,

화학식 H₂C=UV를 갖는 적어도 하나의 친수성 단량체;

사슬 전달 상수가 0.1 초과인 화학식 IIa의 적어도 하나의 폴리실록산 RAFT제:

[화학식 IIa]

(iii) 자유 라디칼 공급원(즉, 개시제)으로부터 생성된 자유 라디칼; 및

(iv) 가교결합제, H₂C=UR'₁₅를 접촉시킴으로써 형성될 수 있다.

상기 화학식에서, R₁은 치환된 및 비치환된 C_1-24 알킬; 일부 실시 형태에서는 치환 및 비치환된 C_1-10 알킬, 그리고 다른 실시 형태에서는 치환 또는 비치환된 C_1-6 알킬, C_1-4 알킬, 메틸 또는 n-부틸로부터 선택되고;

R₂ 내지 R₅는 독립적으로 H, C_1-4 알킬 및 C_6-10 아릴, 및 이들의 조합으로부터 선택되며, 일 실시 형태에서 R₂ 내지 R₅는 독립적으로 C₁-C₄ 알킬, 및 이들의 조합으로부터 선택되며, 다른 실시 형태에서 R₂ 내지 R₅는 메틸이고;

n은

이고, 6 내지 1,000, 6 내지 200, 6 내지 60, 6 내지 50, 6 내지 20, 6 내지 15, 그리고 일부 실시 형태에서는 6 내지 12이고;

m은

이고, 10 내지 10,000, 50 내지 1000, 50 내지 500, 그리고 일부 실시 형태에서는 100 내지 500이고, X, Z, p 및 t는 하기에 정의된 바와 같다.

화학식 II의 폴리실록산 RAFT제에서, R₆은 자유 라디칼 중합을 개시하는 자유 라디칼 이탈기이다. R₆은 선택적으로 치환된 알킬렌; 선택적으로 치환된 포화, 불포화 또는 방향족 탄소환식 또는 복소환식 고리; 선택적으로 치환된 알킬티오; 선택적으로 치환된 알콕시; 또는 선택적으로 치환된 다이알킬아미노로 이루어진 2가 기로부터 선택된다. 일 실시 형태에서, R₆은 선택적으로 치환된 벤질, 선택적으로 치환된 페닐, 에타노에이트, 선택적으로 치환된 프로피오네이트, 4-시아노펜타노에이트, 또는 아이소부티로에이트 작용기로부터 선택된다. 화학식 II의 폴리실록산 RAFT제를 사용하는 실시 형태에서, 사용되는 %폴리실록산 RAFT제는, 기재와의 원하는 회합 수준을 제공하지만 블록 공중합체의 겔화를 방지하도록 선택된다.

X는 ―O-(CO)-, -(CO)O-, -NR₈-(CO)-, -(CO)NR₈-, -O-, C_1-12 알킬렌, C_1-4 알킬렌 또는 직접 결합으로부터 선택되며, 일부 실시 형태에서 R₈은 H, 메틸, 에틸 또는 프로필로부터 선택되고;

Z는 수소, 염소, 불소, 선택적으로 치환된 알킬, 선택적으로 치환된 아릴, 선택적으로 치환된 헤테로사이클릴, 선택적으로 치환된 알킬티오, 선택적으로 치환된 알콕시, 선택적으로 치환된 알콕시카르보닐, 선택적으로 치환된 아릴옥시카르보닐(-COOR"), 카르복시(-COOH), 선택적으로 치환된 아실옥시(-O₂CR"), 선택적으로 치환된 카르바모일(-CONR"₂), 시아노(-CN), 다이알킬- 또는 다이아릴-포스포네이토[-P(=O)(OR")₂], 다이알킬- 또는 다이아릴-포스피네이토[-P(=O)(OR")₂], 및 임의의 메커니즘에 의해 형성된 중합체 사슬로 이루어진 군으로부터 선택되고; 다른 실시 형태에서, Z는, 용액 pH에 민감하고 RAFT제의 반응성을 조정할 수 있게 하는 "스위칭가능한(switchable)" 작용기를 포함할 수 있다. "스위칭가능한" Z 기가 사용되는 일 실시 형태에서, Z는 하기의 비제한적인 구조를 포함한다:

p는 1이거나 1 초과, 1 내지 5, 3 내지 5의 정수이며, 일부 실시 형태에서는 1 또는 2이다. p가 2 이상일 때, R₁은 규소, 황, 산소, 질소, 선택적으로 치환된 알킬렌, 선택적으로 치환된 아릴, 중합체 사슬, 또는 이들의 조합 중 임의의 것으로부터 유도되는 p가 모이어티(p-valent moiety)로부터 선택된다. 그러한 일 실시 형태가 화학식 I 및 화학식 II의 하기의 구조 유사체, 즉 화학식 III 및 화학식 IV에 개시되어 있다:

[화학식 III]

[화학식 IV]

여기서, R₁ 내지 R₆, X, Z, 및 n은 상기에서와 같이 정의되며, t는 1이거나 1 초과의 정수이다. t가 2 이상일 때, R₆은 p가이며, 하나 초과의 티오카르보닐티오 작용기에 연결될 것이다. 그러한 일 실시 형태가 화학식 I 및 화학식 II의 하기의 구조 유사체, 즉 화학식 V 및 화학식 VI에 개시되어 있다:

[화학식 V]

[화학식 VI]

_i는 상기에 개시된 바와 같이 1차 사슬,

에 가교결합되는 다른 1차 사슬이다. 하나 이상의

_i 1차 사슬들은

1차 사슬에 부착될 수 있으며,

_i 1차 사슬들은 추가의

_k 1차 사슬들에 추가로 부착되거나 가교결합될 수 있는 등등이다. 당업자는

1차 사슬들의 다른

_i 1차 사슬들에 대한 가교결합뿐만 아니라

_i 1차 사슬들의

_k 1차 사슬들에 대한, 그리고

_l 1차 사슬들의

_l 1차 사슬들에 대한, 등등의 추가의 가교결합이, 친수성 Q-세그먼트들을 통해 서로 랜덤하게 가교결합된 (형태 [A]-B-[Q]의) 통계적으로 가교결합된 블록 공중합체의 형성에 대한 일반화된 표현이라는 사실을 이해해야 한다. 본 발명의 목적을 위하여, 다양한

-,

_i-, 및

_k-…1차 사슬들의 친수성 세그먼트들 사이의 모든 가교결합 시나리오가 가능하고 실현되며, 전술된 바와 같이 가교결합을 통해 서로 부착된

-,

_i-, 및

_k…1차 사슬 블록 공중합체의 집단화는

-클러스터(cluster)로 지칭될 것이다. 이론에 의해 구애됨 없이,

-1차 사슬들 사이의 가교결합의 하기의 비제한적인 예가 반-가교결합된

-클러스터의 형성 동안 일어날 수 있다:

-

_i,

-

_k,

_k-

_i,

_i-

_i,

_k-

_k...등등. 단일 클러스터 내에서 서로 부착되는

-1차 사슬들의 수는 여러 변수들의 함수인데, 이러한 변수들 중 하나는 이론상의 가교결합제 대 1차 사슬의 몰비(XL:

-PC)를 포함한다. 주어진 중합에서의 단량체와 가교결합제 사이의 반응성이 유사하다면(예를 들어 N,N-다이메틸아크릴아미드와 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 사이의 공중합),

-1차 사슬 내로의 가교결합제의 랜덤한 도입이 가정될 수 있다.

-1차 사슬을 따른 잠재적인 가교결합 부위들의 이러한 랜덤 도입뿐만 아니라, 다른 전파

-1차 사슬들 또는

-클러스터와의 이들 펜던트 가교결합 부위의 충돌 빈도는, 상당한 정도까지,

-클러스터의 수 및 클러스터당 1차 사슬들의 평균수를 좌우하는 것으로 여겨지는 것이다.

R'₁₅는 다른

-사슬들과의 공유 결합, 이온 결합 또는 수소 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 기를 함유하는 임의의 탄소-함유 구조이며, 일 실시 형태에서 이는 에틸렌계 불포화 모이어티로부터 선택되며, 이러한 에틸렌계 불포화 모이어티는 1차 사슬,

, _i, 또는

_k에 연결된다.

R₁₅는 R'₁₅로부터 유도되고 2개의

-사슬들 사이의 가교결합을 포함하는 임의의 탄소-함유 구조이다. R'₁₅는 하나 이상의 불포화 결합을 선택적으로 함유한다.

친수성 세그먼트, Q는 하기 화학식을 갖는 G, D, 및 E의 통계적으로 분포된 반복 단위를 포함한다:

[화학식 VII]

용어 α, β, 및 γ는 친수성 세그먼트, Q를 구성하는 G, D, 및 E의 상대 몰량을 (몰 분율로) 특정한다. 일부 실시 형태에서, α는 약 0.85 내지 약 0.999, 약 0.92 내지 약 0.999, 약 0.95 내지 약 0.999, 및 약 0.97 내지 약 0.999이며, 한편 α의 각각의 개별 범위에 대한 β와 γ의 합계는 약 0.15 내지 약 0.001, 약 0.08 내지 약 0.001, 약 0.05 내지 약 0.001, 및 약 0.025 내지 약 0.001일 것이다. 개시된 본 발명의 목적을 위하여,

-1차 사슬의 친수성 세그먼트, Q 내의 D의 몰 분율(즉, β)은 E의 몰 분율(즉, γ)과 비교하여 최대화되어, 이에 따라 다른

-1차 사슬들의 Q-세그먼트에 대한 Q의 가교결합의 수를 최대화하는 것으로, 즉 매우 적은 미반응 R'₁₅ 모이어티가 남아 있도록 의도된다. α, β, 및 γ의 모든 몰 분율 범위는 주어진 실시 형태의 단량체 공급물에 사용된 단량체와 가교결합제의 상대량을 기준으로 하며, 단량체와 가교결합제 상의 비닐-치환체들 사이의 반응성 차이는 최소인 것으로, 즉 근-통계학적(near-statistical) 도입이 일어나는 것으로 가정한다. 일 실시 형태에서, 본 발명의 나노겔에는 미반응 R'₁₅ 기가 사실상 없다. R'₁₅가 이중 결합을 포함하는 경우, 이는 FTIR 또는 이중 결합의 존재를 검출할 수 있는 다른 방법을 통해 확인될 수 있다.

U는 수소, 할로겐, 하이드록실로 선택적으로 치환될 수 있는 C₁-C₄ 알킬, 알콕시, 아릴옥시(OR"), 카르복시, 아실옥시, 아로일옥시(O₂CR"), 알콕시-카르보닐, 아릴옥시-카르보닐(CO₂R") 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 일부 실시 형태에서는 H, 메틸로 이루어진 군으로부터 선택된다.

V는 독립적으로 수소, R", CO₂H, CO₂R", COR", CN, CONH₂, CONHR", CONR"₂, O₂CR", OR" 및 할로겐과; 환형 및 비환형 N-비닐 아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

R"은 독립적으로, 선택적으로 치환된 C₁-C₁₈ 알킬, C₂-C₁₈ 알케닐, 아릴, 헤테로사이클릴, 알크아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 치환체는 독립적으로 에폭시, 하이드록실, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시 및 카르복실레이트, 설폰산 및 설포네이트, 알콕시- 또는 아릴옥시-카르보닐, 아이소시아네이토, 시아노, 실릴, 할로, 및 다이알킬아미노; 인산으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 실시 형태에서, R"은 메틸, 피롤리도닐, -N-(CH₃)₂, -N(CH₃)-COCH₃(N-비닐 아세트아미드), ―CH₂CH₂-COOH, ―CH₂CH₂CH₂-COOH, ―CH₂CH₂CH₂CH₂-COOH, -(CH₃)₂-CH₂-SO₃H, -(CH₃)₂-CH₂-CO₂H, -CH₂CH₂CH₂-+N(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₃ ^-, -CH₂CH₂CH₂-⁺N(CH₃)₂-CH₂CH₂-CO₂ ^-, -CH₂CH₂CH₂-⁺N(CH₃)₂, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 실시 형태에서, V는 -N-(CH₃)₂로부터 선택된다.

일 실시 형태에서, 치환체 R₂ 내지 R₅는 동일하다. 다른 실시 형태에서, R₂ 내지 R₅는 동일하며, 메틸, 에틸 또는 페닐로부터 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, R₂ 내지 R₅는 동일하며, 메틸 또는 에틸로부터 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, 각각의 R₂ 내지 R₅는 메틸이다.

안정한 블록 공중합체의 예가, 괄호로 표시된 치환체 R₁, X 및 R₆을 갖는 화학식 VIII로 하기에 나타나 있다.

[화학식 XIII]

[화학식 XIIIa]

다른 실시 형태에서, X는 에틸레닐 또는 -O(C=O)-로부터 선택되며, 에틸레닐이 그의 가수분해 안정성으로 인해 바람직하다.

다른 실시 형태에서 R₆은

로부터 선택되는 알킬렌;

로부터 선택되는 니트릴로알킬;

또는

로부터 선택되는 방향족 기이다.

R₆의 선택은, 선택되는 티오카르보닐 화합물 및 다음 단계에서 중합에 사용되는 단량체(들)에 의해 영향을 받을 것이다.

일 실시 형태에서, R₆은 하기 구조들로부터 선택되며, 여기서 Q 및 X는 상기에 정의된 바와 같다:

[화학식 IX]

R₆ 폴리실록산-작용성 RAFT제(우측) 최종 공중합체(좌측)의 구조

R₆이 p가인 일 실시 형태에서, 이는 하기 구조로 구성될 수 있다:

.

여기서, R₁ 및 X는 상기에 정의된 바와 같으며, Z는 선택적으로 치환된 알콕시, 선택적으로 치환된 알킬티오, 선택적으로 치환된 아릴, 또는 선택적으로 치환된 벤질로부터 선택된다. 일 실시 형태에서, Z는 선택적으로 치환된 알킬티오이고, 다른 실시 형태에서 Z는 선택적으로 치환된 알콕시이다.

전술된 치환이 임의의 조합으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 전술된 설명은 Z에 대해 별도로 정의된 3개의 치환체 부류를 갖는 화합물 부류를 포함한다. 임의의 이들 치환체 부류는 다른 치환체에 대하여 개시된 치환체 부류와 조합될 수 있다.

블록 공중합체의 친수성 세그먼트는 일반적으로 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 중합도는 약 100 이상, 또는 약 300 이상, 또는 심지어 다른 실시 형태에서는 약 500 이상이다. 추가 실시 형태에서, 블록 공중합체의 친수성 세그먼트는 하기 범위의 중합도를 갖는다: 약 300 내지 약 10,000, 약 300 내지 약 5,000, 약 500 내지 약 10,000, 약 500 내지 약 5,000 및 약 500 내지 약 2000 및 약 700 내지 약 2000. 중합도는 MALDI-TOF, SEC-MALLS, NMR 또는 이들의 조합으로부터 얻어질 수 있다.

각각의

-1차 사슬에 대한 친수성 세그먼트, Q는 가교결합되거나 반-가교결합된다. 즉, 단지 선형, 분지형, 또는 빗형 구조만을 갖는 이전에 개시된 기술과는 달리, 친수성 세그먼트는 이러한 친수성 세그먼트들을 형성하는 블록 공중합체를 따라 공유 결합, 이온 결합, 또는 수소 결합을 통해 랜덤하게 가교결합된다. 가교결합제는 하나 이상의 반응성 또는 회합성 작용기를 가져서, 본 발명의 양친매성 공중합체들과 반응하고/하거나 그들의 친수성 세그먼트들을 통해 이들을 서로 회합시킨다. 예시적인 공유결합성 가교결합제는 N,N'-메틸렌비스(메트)아크릴아미드; N,N'-에틸렌비스(메트)아크릴아미드; N,N'-프로필렌비스(메트)아크릴아미드; N,N'-부틸렌비스(메트)아크릴아미드; N,N'-펜타메틸렌비스(메트)아크릴아미드; N,N'-헥사메틸렌비스(메트)아크릴아미드; 다른 모든 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드; 에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라-에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트를 포함하지만 이로 한정되지 않는 모든 폴리알킬렌글리콜다이(메트)아크릴레이트; 및 N,N'-(옥시비스(에탄-2,1-다이일))다이아크릴아미드, N,N'-(((옥시비스(에탄-2,1-다이일))비스(옥시))비스(에탄-2,1-다이일))다이아크릴아미드, 트라이알릴 시아누레이트(TAC), 1,3-다이비닐이미다졸리딘-2-온, 및 3,3''알킬렌비스(1-비닐피롤리딘-2-온)(여기서, 알킬렌은 1개 내지 12개의 탄소를 가짐)을 포함하지만 이로 한정되지 않는 모든 폴리알킬렌글리콜다이(메트)아크릴아미드를 포함한다.

주쇄를 따라, 가역적으로 절단 또는 개열될 수 있는 작용기를 갖는 가교결합제가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, N,N'-시스타민 다이(메트)아실아미드가 가교결합제로서 사용될 수 있다. 반-가교결합된 블록 공중합체가 기재와 회합된 후에, 시스타민 내의 이황화물 결합이 개열되고 재형성되어 상호침입 네트워크를 생성할 수 있는데, 이러한 네트워크는 기재 매트릭스 내에서 더 친밀하게 얽혀진다.

가교결합성 반응 혼합물 내의 RAFT제 대 가교결합제의 몰비는 약 0.1 초과, 약 0.2 초과, 약 0.3 초과, 약 0.5 초과, 약 0.75 초과, 약 1 초과, 약 2 초과, 약 5 초과, 그리고 일부 경우에는 약 10 초과이다. 일 실시 형태에서, 가교결합제에는 실리콘이 없고, 가교결합성 반응 혼합물 내의 RAFT제 대 가교결합제는 약 0.1 초과이다. 가교결합제가 실록산을 포함하는 실시 형태에서, 가교결합성 반응 혼합물 내의 RAFT제 대 가교결합제는 약 0.3 초과이다. 가교결합성 반응 혼합물 내의 가교결합제 대 이론상의 1차 사슬의 몰량의 몰비("XL:

-PC")는 0.01:1.0 내지 6.0:1.0일 수 있으며, 하기의 비제한적인 XL:

-PC의 값이 바람직하다: 0.1:1.0, 0.2:1.0, 0.25:1.0, 0.3:1.0, 0.4:1.0, 0.5:1.0, 0.55:1.0, 0.6:1.0, 0.7:1.0, 0.75:1.0, 0.8:1.0, 0.9:1.0, 1.0:1.0, 1.2:1.0, 1.25:1.0, 1.5:1.0 3.0:1.0, 5.0:1.0, 7.0:1.0, 또는 심지어는 10.0:1.0. 일부 실시 형태에서, 각종 용품 및 용액 내로 곧바로 도입시킬 수 있도록, 광범위한 온도 및 용액 조건에 걸쳐 가용성 블록 공중합체를 제공하는 XL:

-PC 값을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 친수성 세그먼트로서의 PDMA(폴리(N,N-다이메틸 아크릴아미드)) 및 실리콘 세그먼트를 포함하는 블록 공중합체는, 이 중합체의 거시적 겔화를 방지하기 위하여, 바람직하게는 XL:

-PC가 약 1.25:1 미만일 수 있다. 다른 실시 형태에서는, 처리된 기재의 지질 흡수량에서의 원하는 감소를 제공하는 XL:

-PC 값을 선택하는 것이 바람직할 수 있는데, 이때 XL:

-PC 값의 증가는 지질 흡수량 수준을 감소시킨다.

당업자는, 제어된 라디칼 중합(CRP) 시스템에서 형성되는 1차 사슬들의 수는 제어된 라디칼 중합(CRP)제 또는 제어제의 농도에 의해 좌우됨을 이해할 것이다. RAFT 중합의 경우에, 제어제는 티오카르보닐티오 작용성 제어제일 것이다. ATRP의 경우에, 제어제는 구리 리간드 착물일 것이다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 목적을 위하여, 어떠한 CRP제도 사용될 수 있다. 다른 실시 형태에서는, 거시적 겔화 없이 나노겔 형성이 가능하다면, CRP제가 필요하지 않을 수 있다.

본 발명의 일부 실시 형태에서는, 생성되는 가교결합된 비겔화 양친매성 공중합체의 용해도를 개선하기 위하여,

-클러스터당 회합성 사슬들의 수, 또는 친수성 세그먼트 [Q]당 회합성 세그먼트들 [A]의 평균수, 즉 [A]:[Q] 비를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 동일한 중합에서 2개의 CRP제(즉, [A] 세그먼트를 포함하는 적어도 하나의 CRP제([A]-CRP) 및 회합성 [A] 세그먼트를 함유하지 않는 CRP제)를 사용하여 가교결합된 비겔화 회합성 블록-공중합체를 형성함으로써 달성될 수 있다. RAFT 중합이 사용되는 일 실시 형태에서, 화학식 II와 실리콘-무함유 구조 유사체(즉, 어떠한 회합성 세그먼트도 갖지 않는 CRP제)를 동일한 중합에서 원하는 비율로 함께 사용하여,

-클러스터당 실리콘 [A] 세그먼트들 또는 친수성 [Q] 세그먼트당 실리콘 [A] 세그먼트들의 양이 감소된, 가교결합되지만 비겔화된 양친매성 공중합체를 생성한다. 하기 화학식 X는, 그러한 일 실시 형태에서, 각각의

-클러스터 내의 회합성 실리콘 [A] 세그먼트들의 수를 제어하기 위해 사용될 수 있는 RAFT-기반 CRP제에 대한 구조를 상세히 나타낸다.

[화학식 XA]

[화학식 XB]

주어진 실시 형태에 대하여 친수성 [Q] 세그먼트당 실리콘 [A] 세그먼트들의 수를 감소시키고, 그럼으로써

-클러스터당 실리콘들의 수를 바람직한 수준으로 감소시키기 위하여, 최종 가교결합된 비겔화 블록 공중합체의 형성에서 화학식 XA와 화학식 XB가 함께 사용될 수 있다. 이는 기재 회합성 세그먼트들을 갖는 1차 사슬들 및 기재 회합성 세그먼트들을 갖지 않는 1차 사슬들 둘 모두를 함유하는

-클러스터의 형성을 가져온다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 화학식 XA 및 화학식 XB의 몰량에 대한 고려는, 친수성 [Q] 세그먼트당 기재 회합성 세그먼트들의 수, 즉 회합성 [A] 세그먼트 대 친수성 [Q] 세그먼트([A]:[Q]) 비를 정량화하기 위한 이론적인 항목의 생성을 가능하게 한다. [A]:[Q] 비를 변경시키는 것이 바람직한 실시 형태의 경우, 0.001:1 내지 10:1 범위의 목표값이 사용될 수 있으며, 친수성 [Q]-세그먼트당 기재 회합성 [A] 세그먼트들의 양이 1 미만으로 감소되어야 하는 실시 형태의 경우 0.01:1, 0.2:1, 0.25:1, 0.3:1, 0.4:1, 0.5:1, 0.55:1, 0.6:1, 0.7:1, 0.75:1, 0.8:1, 0.9:1 및 심지어는 0.99:1의 범위가 사용된다. 예를 들어, 기재 회합성 [A] 세그먼트가 실리콘인 실시 형태에서, 친수성 [Q] 세그먼트당 기재 회합성 실리콘 [A]-세그먼트들의 양은 1 초과로 증가되어야 하며, 1.1:1, 1.5:1, 2.0:1.0, 3.0:1.0 또는 심지어는 10.0:1.0의 범위가 사용될 수 있지만; 이는 화학식 XA에서 제안된 것과 상이한 실리콘-작용성 RAFT제를 필요로 할 것이며, 즉 다수의 실리콘을 갖는 RAFT제가, [A]:[Q] 비가 1.0을 초과하는 데 필요할 것이다. 화학식 XB의 부재 하에서 상기 화학식 XA를 사용하여 1.0:1.0의 [A]:[Q] 비에 도달할 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

일 실시 형태에서, 친수성 [Q] 세그먼트는 공지된 친수성 단량체로부터 형성될 수 있다. 친수성 단량체는 10 중량%의 농도로 25℃의 물과 혼합될 때 투명한 단일 상을 생성하는 것이다. 친수성 단량체의 적합한 부류의 예는 비닐 아미드, 비닐이미드, 비닐 락탐, 친수성 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, 스티렌계 물질, 비닐 에테르, 비닐 카르보네이트, 비닐 카르바메이트, 비닐 우레아 및 이들의 혼합물을 포함한다.

적합한 친수성 단량체의 예는 N-비닐 피롤리돈, N-비닐-2-피페리돈, N-비닐-2-카프로락탐, N-비닐-3-메틸-2-카프로락탐, N-비닐-3-메틸-2-피페리돈, N-비닐-4-메틸-2-피페리돈, N-비닐-4-메틸-2-카프로락탐, N-비닐-3-에틸-2-피롤리돈, N-비닐-4,5-다이메틸-2-피롤리돈, 비닐이미다졸, N-N-다이메틸아크릴아미드, 아크릴아미드, N,N-비스(2-하이드록시에틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, N-아이소프로필 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, (메트)아크릴산, 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, 2-에틸 옥사졸린, N-(2-하이드록시프로필) (메트)아크릴아미드, N-(2-하이드록시에틸) (메트)아크릴아미드, 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린, 3-(다이메틸(4-비닐벤질)암모니오)프로판-1-설포네이트(DMVBAPS), 3-((3-아크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(AMPDAPS), 3-((3-메타크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(MAMPDAPS), 3-((3-(아크릴로일옥시)프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(APDAPS), 메타크릴로일옥시)프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(MAPDAPS), N, N-다이메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드, N-비닐-N-메틸아세트아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸프로피온아미드, N-비닐-N-메틸-2-메틸프로피온아미드, N-비닐-2-메틸프로피온아미드, N-비닐-N,N'-다이메틸우레아 등과 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시 형태에서, 친수성 단량체는 N-비닐 피롤리돈, N-비닐-N-메틸아세트아미드, 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린, (메트)아크릴산, N,N-다이메틸아크릴아미드, N-하이드록시프로필 메타크릴아미드, 모노-글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴아미드, 비스하이드록시에틸 아크릴아미드, 및 2,3-다이하이드록시프로필 (메트)아크릴아미드 등 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 친수성 세그먼트는 또한 메타크릴산, 아크릴산, 3-아크릴아미도프로피온산(ACA1), 4-아크릴아미도부탄산, 5-아크릴아미도펜탄산(ACA2), 3-아크릴아미도-3-메틸부탄산(AMBA), N-비닐옥시카르보닐-α-알라닌, N-비닐옥시카르보닐-β-알라닌(VINAL), 2-비닐-4,4-다이메틸-2-옥사졸린-5-온(VDMO), 반응성 설포네이트 염으로서, 소듐-2-(아크릴아미도)-2-메틸프로판 설포네이트(AMPS), 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 칼륨 염, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 나트륨 염, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 다이 소듐, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 다이 포타슘, 비닐 설포네이트 나트륨 염, 비닐 설포네이트 염, 스티렌 설포네이트, 설포에틸 메타크릴레이트를 포함하는 반응성 설포네이트 염, 이들의 조합 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 하전된 단량체를 포함할 수 있다. 친수성 세그먼트가 적어도 하나의 하전된 친수성 단량체를 포함하는 실시 형태에서, 친수성 세그먼트 내에 공단량체로서 비하전된 친수성 단량체를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 하전된 친수성 단량체는 [Q] 세그먼트 전체에 걸쳐 랜덤하게 분포된다.

친수성 세그먼트들 대 선형의 기재 회합성 세그먼트들의 중합도(DP) 비는 약 1:1 내지 약 1000:1이며, 다른 실시 형태에서는 약 3:1 내지 약 200:1, 약 10:1 내지 약 100:1, 그리고 다른 실시 형태에서는 약 10:1 내지 50:1의 비를 갖는다.

블록 공중합체는 다수의 중합 공정을 통해 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 블록 공중합체는 RAFT 중합을 사용하여 형성된다. 다른 실시 형태에서, 블록 공중합체는 ATRP를 사용하여 형성된다. 한편, 다른 실시 형태에서, 블록 공중합체는 TERP를 사용하여 형성된다. 또한, 일부 실시 형태에서, 블록 공중합체는 임의의 공지된 제어된 라디칼 중합 메커니즘을 사용하여 형성된다. 다른 실시 형태에서, 블록 공중합체는 통상적인 자유 라디칼 중합에 의해 형성된다.

친수성-친수성 블록 공중합체 또는 심지어는 생체모방(biomimetic) 친수성-친수성 블록 공중합체로 지칭될 수 있는 일 실시 형태에서, 친수성-친수성 블록 공중합체는 렌즈에 대해 친화성을 갖지 않는 하나의 친수성 블록(즉, "비회합성" [Q] 세그먼트) 및 렌즈의 표면 상에서 그리고/또는 벌크 내에서 발견되는 화학적 모이어티에 대해 높은 친화성을 갖는 다른 하나의 친수성 블록(즉, "회합성" [A] 세그먼트)을 함유한다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 블록 공중합체들 서로의 가교결합은 비회합성의 친수성 블록들의 주쇄을 따라 일어나서, 용품 또는 장치의 표면에 대한 부착에 이용가능한 회합성의 친수성 세그먼트들을 남긴다. 그러한 회합성의 친수성-친수성 블록 공중합체의 예시적인 실시 형태는 폴리(4-아크릴아미도부탄산-블록-N,N-다이메틸아크릴아미드)(폴리(ACAII-b-DMA)), 폴리((3-아크릴아미도페닐)보론산-블록-N,N-다이메틸아크릴아미드)(폴리(APBA-b-DMA)), 및 폴리(3-((3-메타크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트-블록-N-(2-하이드록시프로필)메타크릴아미드)(폴리(MAMPDAPS-b-HPMA)), 및 폴리(3-((3-아크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트-블록-N,N-다이메틸아크릴아미드)(폴리(AMPDAPS-b-DMA))를 포함할 수 있다. 회합성 블록들의 친화성이, 처리되는 렌즈 또는 장치의 표면에 맞추어 조정된다면, 실시 형태는 통상적인 하이드로겔 재료 또는 실리콘 하이드로겔 재료를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 적절한 작용기 및 구조를 갖는 비회합성의 친수성 블록 공중합체는 각막 상피 표면 상에서 발견되는 결합된 뮤신의 거동을 근접하게 모방할 수 있으며, 윤활성, 침착물 흡수, 및 가능하게는 편안한 착용감을 개선하도록 콘택트 렌즈 의료용 장치의 표면을 개질하는 데 매우 유용할 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 비회합성의 친수성 세그먼트들의 가교결합된 성질은 이황화물 가교결합, H-결합, 및 분자 얽힘을 통해 일어나는 뮤신--뮤신 상호작용을 근접하게 모방할 수 있는 것으로 추측된다.

폴리실록산 RAFT제

화학식 II의 폴리실록산 RAFT제는 적어도 하나의 반응성 실리콘을 직교 반응성 화합물 상의 적어도 하나의 반응성 기와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 후속 또는 동시 반응에서, 반응성 티오카르보닐티오 친핵체(nucleophile)는 직교 반응성 화합물 상의 적어도 하나의 다른 반응성 기와 반응한다. 직교 반응성 화합물은 하나의 기에서의 반응이 적어도 하나의 다른 반응성 기의 반응 없이 완료되거나 거의 완료될 수 있도록 상이한 반응성 또는 반응 메커니즘을 갖는 적어도 2개의 반응성 기를 포함한다. 직교 반응성 화합물은 하기 구조를 갖는다:

RG¹-R₆-RG²

여기서, R₆은 상기 정의된 바와 같은 자유 라디칼 이탈기이고, RG¹ 및 RG²는 독립적으로, 산 할라이드와 알킬 할라이드, 활성화 에스테르와 알킬 할라이드, 알킬 할라이드와 불포화 이중 결합, 및 이들의 조합 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 쌍을 이룬 직교 반응성 기들로부터 선택된다. 알킬 할라이드의 예는 C_1-20 브로마이드, C_1-20 클로라이드 및 C_1-20 요오다이드, 그리고 더 구체적으로는 메틸 브로마이드, 에틸 브로마이드, 메틸 클로라이드, 에틸 클로라이드, 메틸 요오다이드, 에틸 요오다이드, 벤질 브로마이드, 벤질 클로라이드, 또는 벤질 요오다이드를 포함한다.

산 할라이드의 예는 아세틸 클로라이드, 아세틸 브로마이드, 아세틸 요오다이드, 벤질 클로라이드, 벤질 브로마이드, 벤질 요오다이드, 프로피오닐 클로라이드, 프로피오닐 브로마이드, 및 프로피오닐 요오다이드를 포함한다. 불포화 이중 결합의 예는 비닐형 및 알릴형 이중 결합을 포함한다. 활성화 에스테르의 예는 N-하이드록시석신이미딜-, 파라-니트로페놀-, 및 퍼플루오르화 페놀 카르보닐 에스테르를 포함한다. 직교 반응성 화합물의 구체적인 예는 하기를 포함하지만 이로 한정되지 않는다: 파라-클로로메틸스티렌, 4-(브로모메틸)벤조일 브로마이드(4-BBB), 2-브로모프로파노일 브로마이드, 및 2-브로모아세틸 브로마이드, 및 이들의 조합 등. 다른 조합도 당업자에게 명백할 것이다.

적합한 티오카르보닐티오 모이어티는 잔테이트 에스테르, 다이티오에스테르, 다이티오카르바메이트, 트라이티오카르보네이트 등을 포함할 수 있다. 구체적인 바람직한 티오카르보닐티오 작용기가 하기 구조로 하기에 나타나 있다:

여기서, w는 1 내지 12의 정수이고, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 임의의 선택적으로 치환된 알킬 또는 아릴 기, 그리고 일부 실시 형태에서는 아미노 기로 선택적으로 치환된 알킬 또는 아릴일 수 있다. 일 실시 형태에서, R₁₀은 C₁-C₆ 알킬(C₁이 가장 바람직함)이고, R₁₁은 페닐 기, 또는 복소환식 기이다. 다른 실시 형태에서, R₁₀은 C_1-6 알킬이고, R₁₁은 탄소-연결된 방향족 복소환(예를 들어, 4-피리디닐)이다. 다른 실시 형태에서, R₁₂는 페닐 또는 벤질이며, 페닐이 바람직하다.

일 실시 형태에서, 중합제는 적어도 하나의 티오카르보닐티오-함유 화합물이며, 일 실시 형태에서는 적어도 하나의 잔테이트이다. 다른 실시 형태에서, 티오카르보닐티오-함유 화합물은 다이티오카르바메이트이다. 다른 실시 형태에서는, 적어도 하나의 트라이티오카르보네이트가 사용된다. 또 다른 실시 형태에서는, 다이티오에스테르가 사용된다.

적합한 반응성 티오카르보닐티오 친핵체는 O-알킬-잔토게네이트 염, N-알킬-카르바모다이티오에이트 염, S-알킬-트라이티오카르보네이트 염, N-알킬-카르바모다이티오에이트 염, 및 페닐, 벤질, 또는 알킬 다이티오에이트 염을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 바람직한 티오카르보닐티오 친핵체는 O-알킬-잔토게네이트 염 및 S-알킬-트라이티오카르보네이트 염을 포함한다. 구체적인 예는 다이포타슘 트라이티오카르보네이트, O-에틸 카르보노다이티오에이트, O-프로필 카르보노다이티오에이트, O-부틸 카르보노다이티오에이트, O-펜틸 카르보노다이티오에이트, O-헥실 카르보노다이티오에이트, O-데실 카르보노다이티오에이트, O-도데실 카르보노다이티오에이트, O-(2,3-다이하이드록시프로필) 카르보노다이티오에이트, 에틸 카르보노트라이티오에이트, 프로필 카르보노트라이티오에이트, 부틸 카르보노트라이티오에이트, 펜틸 카르보노트라이티오에이트, 헥실 카르보노트라이티오에이트, 데실 카르보노트라이티오에이트, 도데실 카르보노트라이티오에이트, 2,3-다이하이드록시프로필 카르보노트라이티오에이트, 메틸(페닐)카르바모다이티오에이트, 메틸(피리딘-4-일)카르바모다이티오에이트, 벤조다이티오에이트, 및 2-페닐에탄다이티오에이트의 I족 및 II족 알칼리 금속 염을 포함한다.

직교 반응성 화합물과 티오카르보닐티오 친핵체의 반응은 사슬 전달제를 형성하며, 이는 기재 회합성 [A] 세그먼트에 결합된다. 예시적인 목적을 위하여, 기재 회합성 [A] 세그먼트에 대해 반응성 선형 폴리실록산을 사용하여 본 발명을 설명할 것이다. 이들 반응의 순서는 항상 결정적인 것은 아니며, 이들 성분은 하나의 포트 내에서 전술된 순서대로 함께 반응시킬 수 있거나, 또는 티오카르보닐티오 친핵체와 직교 반응성 성분을 사전-반응시켜서 사슬 전달제를 형성할 수 있으며, 이어서 이를 반응성 선형 폴리실록산과 반응시킬 수 있다.

R₁이 1가인 경우, 반응성 선형 폴리실록산은 하나의 말단에서는 R₁(상기에 정의된 바와 같음)로 말단화되고, 다른 하나의 말단에서는 직교 반응성 기 RG¹ 및 RG² 중 적어도 하나와 반응할 수 있는 기로 말단화된다. 예를 들어, RG¹ 또는 RG² 중 적어도 하나가 비닐인 경우, 폴리실록산 반응성 기는 실란일 수 있다. RG¹ 또는 RG² 중 적어도 하나가 활성화 에스테르인 다른 예에서, 폴리실록산 반응성 기는 친핵성 모이어티, 예컨대 1차 알코올 또는 아민일 수 있으며, 아미노프로필 또는 하이드록시프로필로부터 선택될 수 있다. 폴리실록산은 C₁-C₄ 폴리알킬 및 폴리아릴 실록산으로부터 선택될 수 있다. 적합한 폴리실록산의 예는 폴리다이메틸실록산, 폴리다이에틸실록산, 폴리다이페닐실록산 및 이들의 공중합체를 포함한다. 반응성 선형 폴리실록산은 하기 화학식의 화합물들로부터 선택될 수 있다:

[화학식 XI]

여기서, R₁ 내지 R₅는 상기에서와 같이 정의되며, n은 실록산 반복 단위의 수, 약 6 내지 약 200, 약 6 내지 약 60, 약 6 내지 약 50, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 15, 약 6 내지 약 12, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 10 내지 약 12이다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서 n은 일정 범위를 나타낼 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, n이 10인 반응성 선형 폴리실록산은 10개를 중심으로 8개 내지 12개 범위의 반복 단위를 갖는 폴리실록산, 그리고 일부 실시 형태에서는 폴리다이알킬 실록산, 그리고 다른 실시 형태에서는 폴리다이메틸실록산을 함유할 수 있다. 일부 실시 형태에서, R₁은 C_1-4 알킬 기이고, R₂ 내지 R₅는 메틸이다. 다른 실시 형태에서, R₁은 메틸, 에틸, 프로필, 또는 부틸로부터 선택된다.

ω는 독립적으로 H, 비치환된 C_1-12 알킬, 하이드록실, 아미노 등으로 치환된 C_1-12 알킬이며, 일부 실시 형태에서, ω는 비치환된 C_1-4 알킬, 하이드록실, 아미노 등으로 치환된 C_1-4 알킬 및 이들의 조합으로부터 선택된다.

반응성 선형 폴리실록산의 구체적인 예는 하기를 포함한다:

일 실시 형태에서, q는 0 내지 9, 0 내지 5이며, 일부 실시 형태에서는 0 내지 3이며, 일부 실시 형태에서 0 또는 3이다.

폴리실록산 작용성 RAFT제가 산 할라이드 및 알킬 할라이드 둘 모두를 함유하는 직교 반응성 화합물(예를 들어, 4-BBB)에 의한 에스테르화 또는 아미드화를 통해 제조되는 경우에, 이 반응은 적어도 하나의 산 포착제(acid scavenger)의 존재 하에서 수행될 수 있다. 이는 하기 반응 도식 I에 나타나 있다. 산 포착제는 카르보네이트 염, 예컨대 Na₂CO₃ 또는 Li₂CO₃, 3차 아민, 예컨대 트라이에틸아민(TEA), 또는 비친핵성 장애 2차 아민, 예컨대 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘(TMP)을 포함한다. 반응 동안의 폴리실록산의 제어되지 않은 스크램블링(scrambling)을 방지하기 위해, 카르보네이트 염에 비하여 TMP가 바람직하다. 또한, 일부 실시 형태에서는, 알킬 할라이드 및 산 할라이드와의 낮은 반응성으로 인해, TEA에 비하여 TMP가 바람직하다. 알킬 할라이드 및 산 할라이드와의 반응성이 매우 낮은 한, 입체 장애 3차 아민, 예컨대 에틸-다이(2-메틸프로필)아민이 또한 사용될 수 있다.

[반응 도식 I]

폴리실록산-작용성 RAFT제가, 반응성 이중 결합과 알킬 할라이드를 함유하는 직교 반응성 화합물(예를 들어, 1-(클로로메틸)-4-비닐벤젠)에 의해 하이드로실릴화 화학을 통해 제조되는 경우, 반응은 Pt 촉매, 예컨대 카스테트(Karstedt) 촉매의 존재 하에서 수행된다. 반응 도식 II로 하기에 나타낸 이러한 반응 경로는, 요구되는 반응 단계들의 수가 더 적고 폴리실록산의 스크램블링이 경감된다는 사실로 인하여, 에스테르화 또는 아미드화에 바람직하다. 게다가, 이러한 반응 경로의 최종 생성물은 R₆과 폴리다이알킬실록산 사슬 사이에 더 가수분해에 안정한 결합(즉, X)이 생성된다. 최종 RAFT 중합체에서, 이는 폴리다이알킬실록산 세그먼트와 그 중합체 사이에 순수한 탄소-함유 2가 결합을 생성한다.

[반응 도식 II]

직교 반응성 화합물과 반응하는 폴리다이알킬실록산 기 및 티오카르보닐티오 모이어티의 수는 대상으로 하는 최종 화합물, 즉 폴리다이알킬실록산 작용성 RAFT제를 형성하는 데 사용되는, 반응성 실리콘의 성질, 직교 반응성 성분 상의 특정 작용기의 성질 및 수, 및 티오카르보닐티오 친핵체의 반응 성질에 좌우된다. 예를 들어, 하이드록시프로필-말단 n-부틸폴리다이메틸실록산이 TMP의 존재 하에서 4-(브로모메틸)벤조일 브로마이드(4-BBB)와 반응하는 경우(반응 도식 I 참조), 당업자는 하이드록시프로필-말단 n-부틸 폴리다이메틸실록산과 4-BBB의 산 브로마이드 사이에 에스테르 형성이 관찰될 것으로 예상할 것이다. 당업자는 티오카르보닐티오 친핵성 염이 4-BBB 상의 산 클로라이드와 반응하지 않을 것으로 예상하지만; 대신에, 4-BBB 상의 산 브로마이드가 상기 티오카르보닐티오 친핵성 염으로 대체될 것으로 예상될 것이다. 1개의 산 할라이드와 2개의 알킬 할라이드를 함유하는 직교 반응성 화합물, 예를 들어 3,5-비스(브로모메틸)벤조일 브로마이드가 4-BBB 대신에 사용된 경우에, 당업자는 분리되어 있으나 공유결합적으로 부착된 2개의 티오카르보닐티오 모이어티를 함유하는 폴리다이알킬실록산-작용성 RAFT제가 얻어질 것으로 예상될 것이다. 친수성 단량체의 존재 하에서의 중합시에, 이러한 특정한 폴리실록산 작용성 RAFT제는 사슬의 하나의 말단에 단일 폴리실록산 세그먼트를 함유하고 반대쪽 말단에 2개의 친수성 세그먼트를 함유하는 중합체 구조를 생성할 것이다. 상기 언급된 하이드로실릴화 화학 반응을 이용하고, 2개 이상의 친수성 세그먼트 및 1개의 선형 실리콘 세그먼트를 갖는 구조, 또는 2개 이상의 선형 실리콘 세그먼트 및 1개의 친수성 세그먼트를 갖는 구조를 유도하는 유사 합성 경로가 본 발명에 적합한 것으로 당업자에 의해 이해될 것이다.

이 반응은 0℃내지 약 100℃의 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 일 실시 형태에서, 이 반응은 거의 주위 온도에서 수행된다. 이 반응은 약 1분 내지 약 24시간, 일부 실시 형태에서는 약 1 시간 내지 약 3 시간의 기간 동안에 수행될 수 있다. 이 반응의 생성물은 폴리실록산 RAFT제 또는 실리콘-작용성 [A]-CRP제이다.

이 반응은 순수한 상태(neat)에서 수행되거나, 작용성 폴리실록산, 티오카르보닐 화합물 및 직교 반응성 화합물 및 이들의 반응에 의해 형성된 중간체를 용해시킬 수 있는 적어도 하나의 극성 비양성자성 용매 중에서 수행될 수 있다. 적절한 용매는 아세토니트릴, 아세톤, DMF, NMP 및 이들의 조합 등을 포함한다.

일 실시 형태에서, 폴리다이메틸실록산 RAFT제는 적절히 선택된 단량체, 자유 라디칼 개시종(즉, 자유 라디칼 개시제, 예컨대 CGI-819 또는 AIBN), 및 선택적으로 각각, 반응에 사용되고 반응으로부터 얻어진 모든 반응물 및 생성물을 용매화할 수 있는 용매와 접촉된다. 이러한 단계의 반응 시간은 약 1분 내지 약 12시간, 일부 실시 형태에서는 약 1 내지 약 6 시간이다. 반응 온도는 약 0℃ 내지 약 150℃의 온도를 포함한다.

중합 조건

주어진 중합에서, 폴리실록산-작용성 RAFT제 또는 회합성 [A]-CRP제, 및 비-실리콘-작용성 RAFT제(필요한 경우)를 적어도 하나의 친수성 단량체, 자유 라디칼 개시제, 및 가교결합제와 접촉시킴으로써 생성되는 각각의

-1차 사슬의 수평균 분자량,

는 하기 식을 사용하여 목표를 정할 수 있다:

[식 1]

여기서

,

, ε, 및 φ는 단량체, 가교결합제, 및 실리콘-작용성 RAFT제, 및 비-실리콘-작용성 RAFT제에 대한 분자량의 개별 기여를 나타내는데, 이들 기여는 (합했을 때)

-1차 사슬의 수평균 분자량, 즉

와 동일하다. Ψ는 가교결합제 상의 반응성 작용기의 수이고, [M]은 반응성 단량체 농도이고, [XL]은 가교결합제 농도이고, X는 분율 형태의 전환율의 정도이고, [CTA_실리콘]은 실리콘-작용성 RAFT제의 농도이고, [CTA_표준물]은 비-실리콘 RAFT제가 사용된다면 이의 농도이고, MW_단량체, MW_XL,

, 및

은 각각 반응성 단량체, 가교결합제, 실리콘-작용성 RAFT제, 및 비-실리콘 RAFT제의 분자량이다.

이 식을 재배열하면, 주어진 단량체 전환율에서의 친수성 중합체 세그먼트에 대한 예측 중합도(DP),

가 얻어진다. X가 1이고(즉, 중합이 100% 전환율에 도달하고), Q-세그먼트의 일부가 아니기 때문에 이 계산에서

및

이 무시된다면, 이 식은 100% 전환율에 도달하는 주어진 중합에 대해 얻어지게 될 단일

-1차 사슬 내의 친수성 Q-세그먼트에 대한 목표 수평균 DP,

를 예측하는 표현으로 간단해진다:

에 대해 풀면, 하기가 얻어진다:

[식 2]

이들 식으로

-1차 사슬의 수평균 분자량,

, 및 친수성 [Q] 세그먼트의 수평균 중합도, 즉

는 예측되지만, 이는, RAFT 중합에서의 가교결합제의 참여 및

-1차 사슬들이 서로에 대해 그리고 다른 성장하는

-클러스터에 대해 랜덤하게 가교결합되게 된다는 사실로 인해, 형성되는

-클러스터의 총 DP 또는 전체 평균 분자량을 예측하지 못한다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 주어진

-클러스터의 MW는 그러한

-클러스터 내에서 발견되는 개별

-1차 사슬의 MW보다 훨씬 더 높고, 주어진 중합에 대한 평균

의 정확한 배수일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.

하나의 목표

는 약 10 내지 10,000 범위이며, 50 내지 1500이 바람직하며, 50 내지 1000이 바람직하며, 50 내지 500이 가장 바람직하다.

블록 공중합체를 형성하기 위한 적절한 폴리다이알킬실록산 RAFT제 및 가교결합제의 존재 하에서의 친수성 단량체의 중합을 위한 중합 조건은, 사용되는 개시제 시스템에 기초하여, 그리고 사슬 성장과 말단 사이의 원하는 균형을 제공하도록 선택된다. 다른 중합 성분, 예컨대 용매, 개시제 및 첨가제가 또한, 그들이 전파 라디칼에 대한 낮은 전달 상수를 갖고 다른 모든 중합 성분과 완전히 혼화성이 되도록 선택될 수 있다.

가교결합제는 반응 시작시에 중합 용액에 첨가되거나, 또는 원하는 구조 또는 특성을 제공하는 방식으로, 생성되는 나노겔 재료의 구조를 조작하기 위해 반응에서의 나중 시점까지 보류될 수 있다. 대안적으로, 가교결합제 상의 반응성 기는 전파 중합체 주쇄 내로의 도입이 덜 랜덤하고, 이에 따라 덜 고르게 분포된 가교결합 밀도를 갖는 중합체 나노겔을 형성하도록 선택될 수 있다. 가교결합제의 더 "고르지 않은(blocky)" 도입을 갖는 중합체 나노겔이 요구되는 경우, 전파 모노-비닐 단량체의 반응성과는 상이한 반응성을 갖는 가교결합제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 다이메타크릴레이트화 가교결합제가 아크릴아미도 모노-비닐 단량체와 함께 나노겔의 형성에 사용될 수 있다. CRP를 활용하는 일부 실시 형태의 경우, 이는 Q-세그먼트 주쇄 내로의 가교결합제의 "테이퍼진(tapered)" 도입을 가져올 것이며, 즉 각각의 Q-세그먼트의 하나의 말단은 다른 하나의 말단보다 다이비닐 단량체가 더 풍부할 것이다. 대안적으로, Q 세그먼트 전체에 걸쳐 가교결합제의 랜덤 분포가 요구되는 실시 형태의 경우, 가교결합제는 그의 반응성 부위들 둘 모두가 전파 모노-비닐 단량체와 유사한 반응성(또는 동일한 작용기)을 갖도록 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 상이한 반응성을 갖는 작용기들을 함유하는 가교결합제, 예를 들어 2-(아크릴로일옥시)에틸 메타크릴레이트 또는 N-(2-아크릴아미도에틸)메타크릴아미드가 사용될 수 있다. 당업자는 그러한 구조가, 모든 반응성 작용기에 대해 정합된 반응성을 포함하는 유사한 시스템보다 덜 랜덤한 방식으로 각각의 Q-세그먼트에 걸쳐 또한 도입될 것임을 예상할 것이다.

블록 공중합체가 RAFT를 통해 제조되는 실시 형태에서, 개시 시스템은, 반응 조건 하에서 개시제 또는 개시 라디칼과 전달제 사이에 사실상의 불리한 상호작용이 없도록 선택된다. 개시제는 또한 반응 매질 또는 단량체 혼합물 중에서 필요한 용해도를 가져야 한다. 개시제는 선택된 친수성 단량체에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 자유 라디칼 반응성 친수성 단량체가 사용되는 경우, 개시제는 라디칼 공급원을 제공할 수 있는 임의의 개시제, 예컨대 광개시제, 열 개시제, 산화환원 개시제 및 감마 개시제일 수 있다. 적합한 광개시제는 후술되는 UV 및 가시광선 광개시제를 포함한다. 열 개시제는 중합 온도에서 적절한 반감기를 갖도록 선택된다. 이러한 개시제는 하기 화합물들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 2,2'-아조비스(아이소부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2-시아노-2-부탄), 다이메틸 2,2'-아조비스다이메틸아이소부티레이트 4,4'-아조비스(4-시아노펜탄산), 1,1'-아조비스(사이클로헥산카르보니트릴, 2-(t-부틸아조)-2-시아노프로판, 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(1,1)-비스(하이드록시메틸)-2-하이드록시에틸] 프로피온아미드, 2,2'-아조비스[2-메틸-N-하이드록시에틸)]-프로피온아미드, 2,2'-아조비스(N,N'-다이메틸렌아이소부티르아미딘) 다이하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스 (2-아미디노프로판)다이하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스(N,N'-다이메틸렌아이소부티르아민), 2,2'-아조비스(2-메틸-N-[1,1-비스(하이드록시메틸)-2-하이드록시에틸] 프로피온아미드), 2,2'-아조비스(2-메틸-N-[1,1-비스(하이드록시메틸)에틸] 프로피온아미드), 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-하이드록시에틸) 프로피온아미드], 2,2'-아조비스(아이소부티르아미드)다이하이드레이트, 2,2'-아조비스(2,2,4-트라이메틸펜탄), 2,2'-아조비스(2-메틸프로판), t-부틸 퍼옥시아세테이트, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, t-부틸 퍼옥시옥토에이트, t-부틸 퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시 아이소부티레이트, t-아밀 퍼옥시피발레이트, t-부틸 퍼옥시피발레이트, 다이-아이소프로필 퍼옥시다이카르보네이트, 다이사이클로헥실 퍼옥시다이카르보네이트, 다이쿠밀 퍼옥사이드, 다이벤조일 퍼옥사이드, 다이라우로일 퍼옥사이드, 퍼옥시이황산칼륨, 퍼옥시이황산암모늄, 다이-t-부틸 하이포나이트라이트, 다이쿠밀 하이포나이트라이트. 일 실시 형태에서, 열 개시제는 적당히 상승된 온도에서 자유 라디칼을 발생시키는 개시제, 예컨대 라우릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 아이소프로필 퍼카르보네이트, 아조비스아이소부티로니트릴, 이들의 조합 등으로부터 선택된다.

산화환원 개시제의 예는 하기 산화제와 환원제의 조합을 포함한다:

산화제: 퍼옥시이황산칼륨, 과산화수소, t-부틸 하이드로퍼옥사이드.

환원제: 철(II), 티타늄(III), 티오아황산칼륨, 중황산칼륨.

일 실시 형태에서, 개시제는, 반응 매질 또는 단량체 혼합물 중에서 필요한 용해도를 갖고 중합 조건 하에서 라디칼 생성을 위한 적절한 양자 수율을 갖는 광개시제로부터 선택된다. 예는 벤조인 유도체, 벤조페논, 아실 포스핀 옥사이드, 및 광-산화환원 시스템을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 개시제는 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 비스(2,6-다이메톡시벤조일)-2,4-4-트라이메틸펜틸 포스핀 옥사이드(DMBAPO), 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드(이르가큐어(Irgacure) 819), 2,4,6-트라이메틸벤질다이페닐 포스핀 옥사이드 및 2,4,6-트라이메틸벤조일 다이페닐포스핀 옥사이드, 벤조인 메틸 에스테르 및 캄포퀴논과 에틸 4-(N,N-다이메틸아미노)벤조에이트의 조합, 이들의 조합 등으로부터 선택되는 가시광선 개시제로부터 선택된다. 다른 실시 형태에서, 개시제는 적어도 하나의 포스핀 옥사이드 함유 광개시제를 포함하며, 다른 실시 형태에서는 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드를 포함한다. 광개시제가 사용되는 경우에, 반응 혼합물은 선택된 광개시제에 대한 활성화 파장의 방사선을 사용하여 조사된다.

중합은 용액, 현탁액 또는 에멀젼 중에서 배치(batch), 연속 또는 공급 모드 하에서 수행될 수 있다. 일 실시 형태에서, 이러한 공정은 폴리실록산-말단화된 사슬 전달제를 함유하는 반응 혼합물에 중합제를 첨가함으로써 수행된다. 다른 조건이 사용될 수 있으며, 이는 당업자에게 공지되어 있다.

블록 공중합체

본 명세서에 제공되는 블록 공중합체는 용매 침전 및/또는 후속 용매 추출과 같은 공지된 수단을 통해 정제되거나, 또는 투석, 또는 접선 유동 여과(tangential flow filtration, TFF)와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 관련 정제 기술에 의해 정제될 수 있다.

본 명세서에 제공되는 블록 공중합체는 적어도 하나의 기재 회합성 말단 사슬을 가지며, RAFT 중합이 사용되고 RAFT제가 사용 전에 제거되지 않는 일부 실시 형태에서는, RAFT 중합제가 말단에 보유된다.

흔히는, RAFT 중합제는 열적으로 안정하지 않거나 가수분해에 안정하지 않으며, 이에 따라 본 발명의 실시 형태의 이점은, RAFT 중합제가 말단에 존재하므로, 중합체 기재 내로 도입되기 전에 이것이 용이하게 개열되거나 대체될 수 있다는 것이다. 이의 최종 사용 전에, 블록 공중합체는 단리되고 추가의 적합한 단량체와의 후속 "사슬-연장" 중합에서 사용될 수 있다. 대안적으로, RAFT 중합제는 블록 공중합체 상에 잔존하고, (RAFT 및/또는 그의 분해물이 비독성, 비자극성이라면) 중합체 기재 내로의 도입 동안 또는 사용 동안 개열될 수 있다. 일 실시 형태에서, RAFT 중합제는 블록 공중합체가 기재, 또는 기재와 접촉되는 용액 내로 도입되기 전에 제거된다. 이들 말단 기를 제거하기에 적합한 공정은 미국 특허 제7109276호, 미국 특허 제6794486호, 미국 특허 제7807755호, 미국 특허 출원 공개 제2007232783호, 미국 특허 출원 공개 제2010137548호, 미국 특허 제5385996호, 및 미국 특허 제5874511호에 개시된 것과 같은, 아민과의 반응을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 열분해 또는 라디칼 환원과 같은 다른 말단 기 제거 기술이 일부 실시 형태에서 마찬가지로 사용될 수 있다.

일 실시 형태에서, 블록 공중합체는 상기 화학식 I로 나타낸 구조를 갖는다.

다른 실시 형태에서, 블록 공중합체는 통상적인 자유 라디칼 반응을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 블록 공중합체는 미국 특허 출원 공개 제2010/0099829호 및 동시 출원된 가특허 출원 제61/482,260호에 개시된 공정을 통해, 적어도 하나의 친수성 단량체 및 아조-유형 매크로 개시제와, 분자량이 약 300 내지 약 1800인 소수성 세그먼트의 자유 라디칼 반응에 의해 생성될 수 있다.

소수성 또는 부분 소수성 기재

본 명세서에 개시된 블록 공중합체는 다양한 소수성, 부분 소수성, 친수성, 또는 양친매성 기재, 예컨대 폴리실록산, 실리콘 하이드로겔, 통상적인 하이드로겔, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 유리, 금속 및 이들의 혼합물 및 공중합체 등으로부터 형성된 중합체 용품과 비공유결합적으로 회합될 수 있다. 블록 공중합체의 [A] 블록 내에 함유된 작용기와 주어진 기재 상에서 또는 내에서 발견되는 작용기 사이에 충분한 친화성이 있다면, 회합은 일어난다. 본 발명의 블록 공중합체를 회합하도록 처리될 수 있는 기재의 예는 삽입형 장치(implantable device), 봉합사, 이식편(graft substrate), 눈물점 마개(punctal plug), 카테터, 스텐트, 상처 드레싱, 수술 기구, 안과용 장치 등에 사용되는 중합체 및 금속을 포함한다.

적어도 부분적으로 소수성인 중합체 매트릭스의 추가 예는 관절 대체물과 같은 체내 삽입형 장치에 사용되는 고도로 가교결합된 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는데, 이는 본질적으로 0의 융용 지수(ASTM D-1238)와 8 초과, 일부 실시 형태에서는 약 25 내지 30의 환산 비중에 의해 정의된 분자량이 전형적으로 약 400,000 이상이며, 일부 실시 형태에서는 약 1,000,000 내지 약 10,000,000이다.

봉합사 및 상처 드레싱을 제조하는 데 원사(yarn)로서 사용하기에 적합한 흡수성 중합체는, 락타이드(락트산 d-, l- 및 메소 락타이드를 포함함), 글리콜라이드(글리콜산을 포함함), ε-카프로락톤, p-다이옥사논(1,4-다이옥산-2-온), 트라이메틸렌 카르보네이트(1,3-다이옥산-2-온), 트라이메틸렌 카르보네이트의 알킬 유도체, δ-바테로락톤, β-부티로락톤, γ-부티로락톤, ε-데카락톤, 하이드록시부티레이트, 하이드록시발레레이트, 1,4-다이옥세판-2-온(그의 이량체인 1,5,8,12-테트라옥사사이클로테트라데칸-7,14-다이온을 포함함), 1,5-다이옥세판-2-온, 6,6-다이메틸-1,4-다이옥산-2-온의 단일중합체 및 공중합체와 이들의 중합체 블렌드를 포함하지만 이로 한정되지 않는 지방족 폴리에스테르를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

비흡수성 중합체 재료는, 예컨대 폴리아미드(폴리헥사메틸렌 아디프아미드(나일론 66), 폴리헥사메틸렌 세바크아미드(나일론 610), 폴리카프르아미드(나일론 6), 폴리도데칸아미드(나일론 12) 및 폴리헥사메틸렌 아이소프탈아미드(나일론 61) 공중합체 및 이들의 블렌드), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸 테레프탈레이트, 이들의 공중합체 및 블렌드), 플루오로중합체(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐리덴 플루오라이드), 폴리올레핀(예를 들어, 아이소택틱 및 신디오택틱 폴리프로필렌 및 이들의 블렌드, 및 헤테로택틱 폴리프로필렌과 블렌딩된 아이소택틱 또는 신디오택틱 폴리프로필렌으로 주로 구성되는 블렌드를 포함하는 폴리프로필렌(예컨대, 1985년 12월 10일자로 특허 허여되고, 에티콘, 인크.(Ethicon, Inc.)에 양도된, 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,557,264호에 기재된 것) 및 폴리에틸렌(예컨대, 1985년 12월 10일자로 특허 허여되고, 에티콘, 인크.에 양도된 미국 특허 제4,557,264호에 기재된 것)) 및 이들의 조합이지만 이로 한정되지 않는다.

눈물점 마개의 본체는, 제한 없이, 실리콘, 실리콘 블렌드, 예를 들어 pHEMA(폴리하이드록시에틸메타크릴레이트)의 친수성 단량체와 같은 실리콘 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 및 글리세롤을 포함한 임의의 적합한 생체적합성 중합체로 제조될 수 있다. 다른 적합한 생체적합성 재료는, 예를 들어 플루오르화 중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE"), 폴리비닐리덴 플루오라이드("PVDF"), 및 테플론; 폴리프로필렌; 폴리에틸렌; 나일론; 및 에틸렌 비닐 알코올("EVA")을 포함한다.

초음파 수술 기구의 중합체 부품은 폴리이미드, 플루오라 에틸렌 프로펜(FEP 테플론), PTFE 테플론, 실리콘 고무, EPDM 고무로 제조될 수 있는데, 이들 중 어느 것도 테플론 또는 흑연과 같은 재료로 충전될 수 있거나 충전되지 않을 수 있다. 예가 미국 특허 출원 공개 제20050192610호 및 미국 특허 제6458142호에 개시되어 있다. 이러한 실시 형태의 경우, 블록 공중합체는 적어도 부분적으로 소수성인 중합체 매트릭스를 팽윤시키는 용매와 혼합되고, 이어서 중합체 매트릭스와 접촉될 수 있다.

일 실시 형태에서, 블록 공중합체는 실리콘 안과용 장치, 예컨대 렌즈 또는 눈물점 마개, 실리콘 하이드로겔 용품, 예컨대 실리콘 하이드로겔 렌즈를 포함한 예비형성된 용품과 회합된다. 이러한 실시 형태에서, 말단 폴리실록산은 소수성 중합체 성분을 포함하는 기재와 회합하는 것으로 여겨진다. 이러한 실시 형태에서, 블록 공중합체는 용매 중에 용해되는데, 이때 이 용매는 또한 기재를 팽윤시키는 것이다. 중합체 기재는 블록 공중합체를 포함하는 용액과 접촉된다. 기재가 실리콘 하이드로겔 용품, 예컨대 콘택트 렌즈인 경우, 적합한 용매는 패킹 용액, 보관 용액 및 세정 용액을 포함한다. 한 예로서 이러한 실시 형태를 사용하여, 실리콘 하이드로겔 렌즈는 블록 공중합체를 포함하는 패킹 용액 내에 넣어진다. 블록 공중합체는 용액 내의 모든 성분을 기준으로, 약 0.001 내지 약 10 중량%, 일부 실시 형태에서는 약 0.005 내지 약 2 중량%, 그리고 다른 실시 형태에서는 약 0.01 내지 약 0.5 중량%의 양으로 용액 내에 존재한다.

패킹 용액은 콘택트 렌즈를 보관하는 데 사용되는 임의의 수계 용액일 수 있다. 전형적인 용액은, 제한 없이, 식염수 용액, 다른 완충 용액 및 탈이온수를 포함한다. 바람직한 수용액은, 염화나트륨, 붕산나트륨, 인산나트륨, 인산수소나트륨, 인산이수소나트륨 또는 이들의 상응하는 칼륨 염을 포함하지만 이로 한정되지 않는 염을 함유하는 식염수 용액이다. 이들 성분은 일반적으로 산 및 그의 짝염기를 포함하는 완충 용액을 형성하도록 조합되어, 산 및 염기의 첨가가 비교적 작은 pH 변화만을 일으키게 한다. 완충 용액은 2-(N-모르폴리노)에탄설폰산(MES), 수산화나트륨, 2,2-비스(하이드록시메틸)-2,2',2"-니트릴로트라이에탄올, n-트리스(하이드록시메틸)메틸-2-아미노에탄설폰산, 시트르산, 소듐 시트레이트, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 아세트산, 소듐 아세테이트, 에틸렌다이아민 테트라아세트산 등 및 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 용액은 붕산염 완충 또는 인산염 완충 식염수 용액이다. 본 용액은 점도 조정제, 항미생물제, 습윤제, 점착방지제, 방부제, 다가전해질, 안정제, 킬레이트제, 산화방지제, 이들의 조합 등과 같은 공지된 추가 성분을 또한 포함할 수 있다.

블록 공중합체는 또한 (공용매로서 물과 함께 또는 물 없이) 유기 용매를 사용하여 렌즈와 회합될 수 있다. 일 실시 형태에서는, 의료용 장치, 예를 들어 콘택트 렌즈 의료용 장치를 팽윤시키는 것과 블록 공중합체가 흡수될 수 있도록 블록 공중합체를 용해시키는 것 둘 모두를 위해 유기 용매가 사용된다. 의료용 장치를 팽윤시키기 위해, 블록 공중합체를 용해시키기 위해, 또는 둘 모두를 위해 적합한 용매가 선택될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 용매는 또한 제조를 간소화하도록 생체적합성일 수 있다. 기재는 윤활 및 표면-습윤 유효량의 블록 공중합체를 도입시키기에 충분한 조건 하에서 블록 공중합체와 접촉된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 윤활 유효량은 장치가 사용될 때 또는 손으로(예컨대, 손가락들 사이에서 장치를 문지름으로써) 느껴질 수 있는 소정 수준의 윤활성을 부여하는 데 필요한 양이다. 추가적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 표면-습윤 유효량은 공지된 접촉각 측정 기술(즉, 세실 드롭(sessile drop), 캡티브 버블(captive bubble), 또는 동적 접촉각 측정)을 통해 결정할 때, 렌즈에 소정 수준의 증가된 습윤성을 부여하는 데 필요한 양이다. 장치가 소프트 콘택트 렌즈인 일 실시 형태에서, 50 ppm 정도로 적은 양의 블록 공중합체로도 개선된 렌즈 "촉감(feel)"을 제공하고, 세실 드롭에 의해 측정할 때 저하된 표면 접촉각을 제공한다는 것을 알아내었다. 가공 패키징, 보관 또는 세정 용액 내의 약 50 ppm을 초과하는 블록 공중합체의 양, 그리고 더 바람직하게는 약 100 ppm을 초과하는 양은 촉감에서의 더 현저한 개선을 부가한다. 따라서, 이러한 실시 형태에서, 블록 공중합체는 최대 약 50,000 ppm, 일부 실시 형태에서는 약 10 내지 5000 ppm, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 10 내지 약 2000 ppm의 농도로 용액 내에 포함될 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 블록 공중합체를 포함하는 용액에는 가시적인 탁함이 없다(투명하다). 패키징된 렌즈는 렌즈에 침투되어 얽히게 되는 블록 공중합체의 양을 증가시키도록 열처리될 수 있다. 적합한 열처리는 약 20분의 시간 동안의 약 120℃의 온도를 포함하고 오토클레이브 내에서 수행될 수 있는 통상적인 가열 멸균 사이클을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 가열 멸균이 사용되지 않는 경우에, 패키징된 렌즈는 별도로 열처리될 수 있다. 별도의 열처리를 위한 적합한 온도는 약 40℃ 이상, 그리고 바람직하게는 약 50℃ 내지 용액의 비점을 포함한다. 적합한 열처리 시간은 약 10분 이상을 포함한다. 온도가 높을수록 더 적은 처리 시간을 필요로 할 것임을 이해할 것이다.

반-가교결합된 블록 공중합체를 원하는 기재와 회합하는 단계가 전처리, 공유결합 반응 또는 타이 층 없이 단일 단계로 수행될 수 있다는 것이 본 발명의 이점이다. 그러나, 일부 실시 형태에서는, 기재/반-가교결합된 블록 공중합체 구조물을 추가 중합체 또는 나노겔과 접촉시켜 적층 코팅을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 추가 중합체는 선형, 분지형이거나 가교결합될 수 있으며, 중합체의 말단에, 또는 중합체 전체에 걸쳐 위치되는 회합성 기를 가질 수 있다. 각각의 추가 중합체는 이전 층의 중합체 내에 함유된 기와 회합하거나 반응할 수 있는 기를 포함한다. 따라서, [Q] 세그먼트 내에 양성자 공여성 기를 포함하는 반-가교결합된 블록 공중합체로 초기에 처리된 기재의 경우, 추가 중합체는 양성자 수용성 기를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 이로 본질적으로 이루어질 것이다. WSC와 추가 중합체의 수 개의 교번하는 층이 적용될 수 있다. 양성자 수용성 기를 포함하는 중합체의 예는 폴리-N-비닐 피롤리돈, 폴리-N-비닐-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-메틸-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-메틸-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-4-메틸-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-4-메틸-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-에틸-2-피롤리돈, 및 폴리-N-비닐-4,5-다이메틸-2-피롤리돈, 폴리비닐이미다졸, 폴리-N-N-다이메틸아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌-옥사이드, 폴리-2-에틸-옥사졸린, 헤파린 다당류, 다당류, 이들의 혼합물 및 공중합체(블록 또는 랜덤, 분지형, 다중사슬, 빗형 또는 별형을 포함함)를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 폴리-N-비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리-N-N-다이메틸아크릴아미드의 중합체 및 공중합체가 사용될 수 있다.

제2 용액은 기재를 반-가교결합된 블록 공중합체와 접촉시키기 위한 전술된 용액들 중 임의의 것일 수 있다. 적어도 하나의 제2 중합체는 최대 약 50,000 ppm, 약 10 내지 5000 ppm, 또는 약 10 내지 약 2000 ppm의 농도로 용액 내에 존재할 수 있다. 두 중합체 모두 비이온성이기 때문에, 추가 처리 단계는 pH 약 6 내지 8에서, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 7에서 행해질 수 있다.

많은 실리콘 하이드로겔 재료가 알려져 있고 사용될 수 있으며, 이러한 재료는 세노필콘, 갈리필콘(galyfilcon), 로트라필콘(lotrafilcon) A 및 로트라필콘 B, 델레필콘(delefilcon), 발라필콘(balafilcon), 콤필콘(comfilcon), 오스모필콘(osmofilcon), 엔필콘(enfilcon), 필콘 II, 필콘 IV 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 거의 모든 실리콘 하이드로겔 중합체가 본 명세서에 제공된 블록 공중합체를 사용하여 처리될 수 있으며, 이러한 실리콘 하이드로겔 중합체는 미국 특허 제6,637,929호, 국제 출원 공개 WO03/022321호, WO03/022322호, 미국 특허 제5,260,000호, 제5,034,461호, 제6,867,245호, 국제 출원 공개 WO2008/061992호, 미국 특허 제5,760,100호, 제7,553,880호, 미국 특허 출원 공개 제20100048847호, 제2006/0063852호에 개시된 것을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

유사한 공정이 실리콘 하이드로겔 이외의 중합체로부터 제조된 기재에 사용될 수 있다. 1차 변화는 용매의 선택에 있을 것인데, 이때 용매는 중합체를 가용화하고 기재를 팽윤시켜야 한다. 용매들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 추가 성분, 예컨대 계면활성제가 필요에 따라 포함될 수 있다. 예를 들어, 용품이 실리콘 용품, 예컨대 실리콘 콘택트 렌즈 또는 실리콘 눈물점 마개인 경우에, 블록 공중합체는 지방족 알코올, 물 및 이들의 혼합물과 같은 용매 중에 용해될 수 있다. 구체적인 예는 전술된 농도의 아이소프로판올, n-프로판올 등을 포함한다.

다른 실시 형태에서, 블록 공중합체는 중합체 용품을 제조하는 반응 혼합물 내에 포함될 수 있다. 그러한 일 실시 형태에서, 블록 공중합체의 유효량은 모든 렌즈 성분의 총 중량의 약 0.1% 내지 50%의 양을 포함할 수 있으며, 약 1% 내지 20%의 양이 더 바람직하고, 약 2% 내지 15%의 양이 가장 바람직하다. 예를 들어, 용품이 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈인 경우에, 블록 공중합체는 하나 이상의 실리콘-함유 성분 및 하나 이상의 친수성 성분을 갖는 콘택트 렌즈 반응 혼합물 내에 최대 약 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 본 명세서에 개시된 중합체를 제조하는 데 사용되는 실리콘-함유 성분 및 친수성 성분은 실리콘 하이드로겔을 제조하기 위해 종래 기술에서 사용되는 임의의 공지된 성분일 수 있다. 이들 용어, 구체적으로 실리콘-함유 성분 및 친수성 성분은 실리콘-함유 성분이 친수성 기를 가질 수 있고, 친수성 성분이 실리콘 기를 가질 수 있기 때문에, 실리콘-함유 성분이 약간의 친수성을 나타낼 수 있고, 친수성 성분이 약간의 실리콘을 포함할 수 있다는 점에서 상호 배타적인 것은 아니다.

본 명세서에 개시된 블록 공중합체의 한 가지 이점은, 블록 공중합체가 RAFT에 의해 형성되는 실시 형태에서, 분자량(MW) 및 분자량 분포(MWD)가 선택 용품의 제조 요건에 따라 용이하게 제어될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 블록 공중합체가 저점도 반응성 단량체 믹스, 예컨대 주조 성형된 콘택트 렌즈를 제조하는 데 사용되는 것 내로 도입되는 일 실시 형태에서, 블록 공중합체의 MW는 약 100,000 g/mol 미만으로 유지될 수 있다. 제어된 중합이 사용되는 일 실시 형태에서,

-1차 사슬들의 다분산도는 약 1.3 미만이다.

-클러스터는 1.3을 초과하는 다분산도 값을 가질 것이다. 더 낮은 MW의 블록 공중합체를 갖는 경우, 이는 PVP와 같은 구매가능한 중합체와 비교하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 블록 공중합체의 더 높은 농도의 첨가를 가능하게 한다. PVP와 같은 통상적인 중합체는 더 높은 다분산도를 가지며, 그 결과 극도로 점성인 단량체 믹스를 생성할 수 있는데, 이러한 믹스는 스트링성(stringiness)으로 인한 가공 문제를 나타내는 경향이 있다.

본 발명의 나노겔을 제조하기 위해 RAFT를 사용하는 경우, 이는 거시적으로 겔화된 중합체의 형성 없이 나노-크기 겔의 형성을 가능하게 한다. 이에 더하여, 그러한 나노겔은 등가 분자량을 갖는 동일한 선형 중합체와 비교할 때, 유의하게 저하된 점도를 나타낸다. 상기에 언급된 바와 같이, 더 낮은 점도를 갖는 고분자량 중합체가, 주어진 반응성 단량체 믹스 제형의 점도 및 "스트링성"을 최소화하는 것을 비롯하여, 다양한 가공 응용에 바람직할 수 있다.

실리콘-함유 성분은 단량체, 거대단량체 또는 예비중합체 내에 적어도 하나의 [-Si-O-] 기를 함유하는 것이다. 일 실시 형태에서, Si 및 부착된 O는 실리콘-함유 성분의 전체 분자량의 20 중량% 초과의 양으로, 그리고 다른 실시 형태에서는 30 중량% 초과의 양으로 실리콘-함유 성분에 존재한다. 유용한 실리콘-함유 성분은 중합성 작용기, 예컨대 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, N-비닐 락탐, N-비닐아미드, 및 스티릴 작용기를 포함한다. 유용한 실리콘-함유 성분의 예는 미국 특허 제3,808,178호; 제4,120,570호; 제4,136,250호; 제4,153,641호; 제4,740,533호; 제5,034,461호, 제5,760,100호, 제4,139,513호, 제5,998,498호, 미국 특허 출원 공개 2006/0063852호 및 미국 특허 제5,070,215호, 및 EP080539호에서 찾을 수 있다. 본 명세서에 인용된 모든 특허는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 이러한 참고문헌은 올레핀계 실리콘-함유 성분의 많은 예를 개시한다.

적합한 실리콘-함유 성분은 하기 화학식의 화합물을 포함한다:

[화학식 XII]

여기서, R⁷은 독립적으로 1가 반응성 기, 1가 알킬 기, 또는 1가 아릴 기 - 전술된 임의의 기는 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카르바메이트, 카르보네이트, 할로겐 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기를 추가로 포함할 수 있음 -; 및 1개 내지 100개의 Si-O 반복 단위를 포함하는 1가 실록산 사슬 - 이는 알킬, 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카르바메이트, 할로겐 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기를 추가로 포함할 수 있음 - 로부터 선택되고;

b는 0 내지 500이며, b가 0 이외일 때 b는 언급된 값과 동일한 모드를 갖는 분포임이 이해되며;

여기서 적어도 하나의 R⁷은 1가 반응성 기를 포함하며, 일부 실시 형태에서는 1개 내지 3개의 R⁷이 1가 반응성 기를 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "1가 반응성 기"는 자유 라디칼 및/또는 양이온 중합을 거칠 수 있는 기이다. 자유 라디칼 반응성 기의 비제한적인 예는 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, 치환 또는 비치환된 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-비닐카르바메이트 및 O-비닐카르보네이트를 포함한다. 상기 C1-6 알킬 상의 적합한 치환체는 에테르, 하이드록실, 카르복실, 할로겐 및 이들의 조합을 포함한다. 양이온성 반응성 기의 비제한적인 예는 비닐 에테르 또는 에폭사이드 기 및 이들의 조합을 포함한다. 일 실시 형태에서, 자유 라디칼 반응성 기는 (메트)아크릴레이트, 아크릴옥시, (메트)아크릴아미드, 및 이들의 조합을 포함한다.

적합한 1가 알킬 및 아릴 기는 비치환된 1가 C₁-C₁₆알킬 기, C₆-C₁₄ 아릴 기, 예컨대 치환 및 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 2-하이드록시프로필, 프로폭시프로필, 폴리에틸렌옥시프로필, 이들의 조합 등을 포함한다.

일 실시 형태에서, R⁷은 C_1-6알킬(메트)아크릴레이트, 및 C_1-6알킬(메트)아크릴아미드로부터 선택되며, 이는 비치환되거나 또는 하이드록실, 알킬렌 에테르 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다. 다른 실시 형태에서, R⁷은 프로필(메트)아크릴레이트 및 프로필 (메트)아크릴아미드로부터 선택되며, 여기서 상기 프로필은 하이드록실, 알킬렌 에테르 또는 이들의 조합으로 선택적으로 치환될 수 있다.

일 실시 형태에서, b는 0이고, 하나의 R⁷은 1가 반응성 기이고, 적어도 3개의 R⁷은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기로부터, 그리고 다른 실시 형태에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기로부터 선택된다. 이러한 실시 형태의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 2-메틸-,2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트라이메틸실릴)옥시]다이실록사닐]프로폭시]프로필 에스테르("SiGMA"),

2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필옥시프로필-트리스(트라이메틸실록시)실란,

3-메타크릴옥시프로필트리스(트라이메틸실록시)실란("TRIS"),

3-메타크릴옥시프로필비스(트라이메틸실록시)메틸실란 및

3-메타크릴옥시프로필펜타메틸 다이실록산을 포함한다.

다른 실시 형태에서, b는 2 내지 20, 3 내지 15, 또는 일부 실시 형태에서는 3 내지 10이고; 적어도 하나의 말단 R⁷은 1가 반응성 기를 포함하고, 나머지 R⁷은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기로부터, 그리고 다른 실시 형태에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기로부터 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, b는 3 내지 15이고, 하나의 말단 R⁷은 치환 또는 비치환된 C_1-6알킬(메트)아크릴레이트, 치환 또는 비치환된 C_1-6알킬(메트)아크릴아미드로부터 선택되는 1가 반응성 기를 포함하고, 다른 하나의 말단 R⁷은 1개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기를 포함하고, 나머지 R⁷은 1개 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기를 포함한다. 이러한 실시 형태의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 (모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르-말단화된 폴리다이메틸실록산(400 내지 1000 MW))("OH-mPDMS"), 모노메타크릴옥시프로필-말단화된 모노-n-부틸-말단화된 폴리다이메틸실록산(800 내지 1000 MW)("mPDMS"), 하기 화학식 s1 내지 화학식 s6의 N-(2,3-다이하이드록시프로판)-N'-(프로필 테트라(다이메틸실록시) 다이메틸부틸실란)아크릴아미드 메타크릴아미드 실리콘을 포함한다:

[화학식 s1]

[화학식 s2]

[화학식 s3]

[화학식 s4]

[화학식 s5]

[화학식 s6]

다른 실시 형태에서, b는 5 내지 400 또는 10 내지 300이고, 양쪽 말단 R⁷은 1가 반응성 기를 포함하고, 나머지 R⁷은 독립적으로 1개 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬 기 - 이는 탄소 원자들 사이에 에테르 결합을 가질 수 있고 할로겐을 추가로 포함할 수 있음 - 로부터 선택된다.

다른 실시 형태에서, 1개 내지 4개의 R⁷은 하기 화학식의 비닐 카르보네이트 또는 카르바메이트를 포함한다:

[화학식 XIII]

여기서, Y는 O-, S- 또는 NH-를 나타내고;

R은 수소 또는 메틸을 나타내고; q는 0 또는 1이다.

실리콘-함유 비닐 카르보네이트 또는 비닐 카르바메이트 단량체는 구체적으로 1,3-비스[4-(비닐옥시카르보닐옥시)부트-1-일]테트라메틸-다이실록산; 3-(비닐옥시카르보닐티오) 프로필-[트리스(트라이메틸실록시)실란]; 3-[트리스(트라이메틸실록시)실릴] 프로필 알릴 카르바메이트; 3-[트리스(트라이메틸실록시)실릴] 프로필 비닐 카르바메이트; 트라이메틸실릴에틸 비닐 카르보네이트; 트라이메틸실릴메틸 비닐 카르보네이트, 및 하기를 포함한다:

약 200 미만의 모듈러스를 갖는 생체의료용 장치가 요구되는 경우, 단지 하나의 R⁷만이 1가 반응성 기를 포함할 것이며, 나머지 R⁷기들 중 2개 이하는 1가 실록산 기를 포함할 것이다.

실리콘 하이드로겔 렌즈가 요구되는 일 실시 형태에서, 이러한 렌즈는 중합체를 제조하는 반응성 단량체 성분의 총 중량을 기준으로 약 20 중량% 이상, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 20 내지 70 중량%의 실리콘-함유 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조될 것이다.

다른 부류의 실리콘-함유 성분은 하기 화학식의 폴리우레탄 거대단량체를 포함한다:

[화학식 XIV]

(*D*A*D*G)_a *D*D*E¹;

[화학식 XV]

E(*D*G*D*A)_a *D*G*D*E¹; 또는

[화학식 XVI]

E(*D*A*D*G)_a *D*A*D*E¹

여기서,

D는 6개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 알킬 다이라디칼(diradical), 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내고;

G는, 1개 내지 40개의 탄소 원자를 갖고 에테르, 티오 또는 아민 결합을 주쇄 내에 포함할 수 있는 알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내고;

*는 우레탄 또는 우레이도 결합을 나타내고;

a는 1 이상이고;

A는 하기 화학식의 2가 중합체 라디칼을 나타내며:

[화학식 XVII]

R¹⁷은 독립적으로, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 플루오로-치환된 알킬 기 - 이는 탄소 원자들 사이에 에테르 결합을 함유할 수 있음 - 를 나타내고; y는 1 이상이고; b는 400 내지 10,000의 모이어티 중량(moiety weight)을 제공하고; 각각의 E 및 E¹은 독립적으로 하기 화학식으로 나타낸 중합성 불포화 유기 라디칼을 나타내며:

[화학식 XVIII]

여기서, R¹⁶은 수소 또는 메틸이고; R¹³은 수소, 1개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼, 또는 ―CO―Y―R²⁰ 라디칼(여기서, Y는 ―O―, ―S― 또는 ―NH―임)이고; R²⁰은 C_1-6 1가 알킬, 그리고 일부 실시 형태에서는 비치환된 C_1-3 알킬이고; R¹⁴는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 2가 라디칼이고; R¹⁴는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 2가 라디칼이고; R¹⁸은 ―CO― 또는 ―OCO―를 나타내고; R¹⁹는 ―O― 또는 ―NH―를 나타내고; Ar은 6개 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 방향족 라디칼을 나타내고; d는 0 내지 6이고; x는 0 또는 1이고; y는 0 또는 1이고; z는 0 또는 1이다.

일 실시 형태에서 실리콘-함유 성분은 하기 화학식으로 나타낸 폴리우레탄 거대단량체를 포함한다:

[화학식 XIX]

여기서, R²¹은 아이소시아네이트 기의 제거 후의 다이아이소시아네이트의 다이라디칼, 예컨대 아이소포론 다이아이소시아네이트의 다이라디칼이고, c는 1 내지 5이고, k는 3 내지 4이고, j는 10 내지 200 또는 10 내지 100이다. 다른 적합한 실리콘 함유 거대단량체는 플루오로에테르, 하이드록시-말단화된 폴리다이메틸실록산, 아이소포론 다이아이소시아네이트 및 아이소시아네이토에틸메타크릴레이트의 반응에 의해 형성된 화학식 XIX의 화합물(여기서, f + g는 10 내지 30 범위의 수이고, h는 20 내지 30, 22 내지 26 범위의 수 또는 25임)이다:

[화학식 XX]

사용하기에 적합한 다른 실리콘-함유 성분은 국제 출원 공개 WO 96/31792호에 기재된 것, 예컨대 폴리실록산, 폴리알킬렌 에테르, 다이아이소시아네이트, 폴리플루오르화 탄화수소, 폴리플루오르화 에테르 및 다당류 기를 함유하는 거대단량체를 포함한다. 다른 부류의 적합한 실리콘-함유 성분은 미국 특허 제5,314,960호, 제5,331,067호, 제5,244,981호, 제5,371,147호 및 제6,367,929호에 개시된 것과 같은, GTP를 통해 제조된 실리콘-함유 거대단량체를 포함한다. 미국 특허 제5,321,108호; 제5,387,662호 및 제5,539,016호는 다이플루오로-치환된 말단 탄소 원자에 수소 원자가 부착된 극성 플루오르화 그래프트 또는 측기(side group)를 갖는 폴리실록산을 기술한다. 미국 특허 출원 공개 제2002/0016383호는 에테르 및 실록사닐 결합을 함유하는 친수성 실록사닐 메타크릴레이트, 및 폴리에테르 및 폴리실록사닐 기를 함유하는 가교결합성 단량체를 기술한다. 전술된 임의의 폴리실록산이 또한 실리콘-함유 성분으로서 사용될 수 있다.

약 120 psi 미만의 모듈러스가 요구되는 본 발명의 일 실시 형태에서는, 렌즈 제형에 사용되는 실리콘-함유 성분의 질량 분율의 대부분이 단지 하나의 중합성 작용기만을 함유해야 한다("일작용성 실리콘 함유 성분"). 이러한 실시 형태에서는, 산소 투과성과 모듈러스의 바람직한 균형을 보장하기 위하여, 하나 초과의 중합성 작용기를 갖는 모든 성분("다작용성 성분")이 반응성 성분 100 g당 10 mmol 이하, 그리고 바람직하게는 반응성 성분 100 g당 7 mmol 이하를 구성하는 것이 바람직하다.

다른 실시 형태에서, 반응 혼합물에는 트라이메틸실록시 기를 함유하는 실리콘-함유 성분이 사실상 없다.

실리콘-함유 성분은 모든 반응성 성분을 기준으로, 약 85 중량% 이하, 일부 실시 형태에서는 약 10 내지 약 80 중량%, 그리고 다른 실시 형태에서는 약 20 내지 약 70 중량%의 양으로 존재할 수 있다.

친수성 성분은, 나머지 반응성 성분과 배합되는 경우, 생성된 렌즈에 대해 약 20% 이상, 일부 실시 형태에서는 약 25% 이상의 함수율을 제공할 수 있는 것을 포함한다. 적합한 친수성 성분은 친수성 단량체, 예비중합체 및 중합체를 포함하며, 모든 반응성 성분의 중량을 기준으로, 약 10 내지 약 60 중량%, 일부 실시 형태에서는 약 15 내지 약 50 중량%, 그리고 다른 실시 형태에서는 약 20 내지 약 40 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 본 중합체를 제조하는 데 사용될 수 있는 친수성 단량체는 적어도 하나의 중합성 이중 결합 및 적어도 하나의 친수성 작용기를 갖는다. 중합성 이중 결합의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아미도, 메타크릴아미도, 푸마르산, 말레산, 스티릴, 아이소프로페닐페닐, O-비닐카르보네이트, O-비닐카르바메이트, 알릴, O-비닐아세틸 및 N-비닐락탐 및 N-비닐아미도 이중 결합을 포함한다. 그러한 친수성 단량체는 그 자체가 가교결합제로서 사용될 수 있다. "아크릴-유형" 또는 "아크릴-함유" 단량체는 아크릴 기:

[화학식 XXI]

(여기서, R은 H 또는 CH₃이고, R²²는 H, 알킬 또는 카르보닐이고, R²³은 O 또는 N임)를 함유하는 단량체로, 이는 또한 용이하게 중합하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 단량체는, 예컨대 N,N-다이메틸아크릴아미드(DMA), 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 이들의 혼합물 등이다.

하이드로겔 내로 도입될 수 있는 친수성 비닐-함유 단량체는 N-비닐 락탐(예를 들어, N-비닐 피롤리돈(NVP), N-비닐-2-피페리돈, N-비닐-2-카프로락탐, N-비닐-3-메틸-2-카프로락탐, N-비닐-3-메틸-2-피페리돈, N-비닐-4-메틸-2-피페리돈, N-비닐-4-메틸-2-카프로락탐, N-비닐-3-에틸-2-피롤리돈, N-비닐-4,5-다이메틸-2-피롤리돈); N-비닐-N-메틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 포름아미드, N-비닐 포름아미드, N-2-하이드록시에틸 비닐 카르바메이트, N-카르복시-β-알라닌 N-비닐 에스테르, 비닐이미다졸과 같은 단량체를 포함하며, NVP가 일 실시 형태에서 바람직하다.

사용될 수 있는 추가 친수성 단량체는 아크릴아미드, N,N-비스(2-하이드록시에틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, N-아이소프로필 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, (메트)아크릴산, 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, 2-에틸 옥사졸린, N-(2-하이드록시프로필) (메트)아크릴아미드, N-(2-하이드록시에틸) (메트)아크릴아미드, 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린, 3-(다이메틸(4-비닐벤질)암모니오)프로판-1-설포네이트(DMVBAPS), 3-((3-아크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(AMPDAPS), 3-((3-메타크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(MAMPDAPS), 3-((3-(아크릴로일옥시)프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(APDAPS), 메타크릴로일옥시)프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(MAPDAPS), N-비닐-N-메틸아세트아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸프로피온아미드, N-비닐-N-메틸-2-메틸프로피온아미드, N-비닐-2-메틸프로피온아미드, N-비닐-N,N'-다이메틸우레아 등과 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시 형태에서, 적합한 친수성 단량체는 N-비닐 피롤리돈, N-비닐-N-메틸아세트아미드, 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린, (메트)아크릴산, N,N-다이메틸아크릴아미드, N-하이드록시프로필 메타크릴아미드, 모노-글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴아미드, 비스하이드록시에틸 아크릴아미드, 및 2,3-다이하이드록시프로필 (메트)아크릴아미드 등과 이들의 혼합물을 포함한다.

일부 실시 형태에서, 친수성 단량체는 또한 메타크릴산, 아크릴산, 3-아크릴아미도프로피온산(ACA1), 4-아크릴아미도부탄산, 5-아크릴아미도펜탄산(ACA2), 3-아크릴아미도-3-메틸부탄산(AMBA), N-비닐옥시카르보닐-α-알라닌, N-비닐옥시카르보닐-β-알라닌(VINAL), 2-비닐-4,4-다이메틸-2-옥사졸린-5-온(VDMO), 반응성 설포네이트 염으로서, 소듐-2-(아크릴아미도)-2-메틸프로판 설포네이트(AMPS), 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 칼륨 염, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 나트륨 염, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 다이 소듐, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 다이 포타슘, 비닐 설포네이트 나트륨 염, 비닐 설포네이트 염, 스티렌 설포네이트, 설포에틸 메타크릴레이트를 포함하는 반응성 설포네이트 염, 이들의 조합 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 하전된 단량체를 포함할 수 있다.

사용될 수 있는 다른 친수성 단량체는, 말단 하이드록실 기들 중 하나 이상이 중합성 이중 결합을 함유하는 작용기로 대체된 폴리옥시에틸렌 폴리올을 포함한다. 예는 말단 하이드록실 기들 중 하나 이상이 중합성 이중 결합을 함유하는 작용기로 대체된 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 예는, 카르바메이트 또는 에스테르 기와 같은 연결 모이어티를 통해 폴리에틸렌 폴리올에 결합된 하나 이상의 중합성 올레핀 말단 기를 갖는 폴리에틸렌 폴리올을 생성하도록, 아이소시아네이토에틸 메타크릴레이트("IEM"), 메타크릴산 무수물, 메타크릴로일 클로라이드, 비닐벤조일 클로라이드 등과 같은 말단-캡핑(end-capping) 기 1 몰 당량 이상과 반응된 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.

추가의 예는 미국 특허 제5,070,215호에 개시된 친수성 비닐 카르보네이트 또는 비닐 카르바메이트 단량체, 및 미국 특허 제4,190,277호에 개시된 친수성 옥사졸론 단량체이다. 다른 적합한 친수성 단량체가 당업자에게 명백할 것이다.

일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 중합체 내로 도입될 수 있는 친수성 단량체는 N,N-다이메틸 아크릴아미드(DMA), 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, N-비닐피롤리돈(NVP), N-비닐 메타크릴아미드, HEMA, 및 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트와 같은 친수성 단량체를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 친수성 단량체는 DMA, NVP, HEMA 및 이들의 혼합물을 포함한다.

콘택트 렌즈와 같은 기재를 형성하는 데 사용되는 반응성 혼합물은 또한 친수성 성분으로서 하나 이상의 중합체 습윤제를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 반응 혼합물에 사용되는 그러한 중합체 습윤제는 약 5,000 달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 물질을 지칭하며, 여기서 실리콘 하이드로겔 제형에 도입될 때 상기 물질은 경화된 실리콘 하이드로겔의 습윤성을 증가시킨다. 일 실시 형태에서, 이러한 중합체 습윤제의 중량 평균 분자량은 약 30,000 초과; 다른 실시 형태에서는 약 150,000 내지 약 2,000,000 달톤, 또 다른 실시 형태에서는 약 300,000 내지 약 1,800,000 달톤, 그리고 또 다른 실시 형태에서는 약 500,000 내지 약 1,500,000 달톤이다.

대안적으로, 중합체 습윤제의 분자량은 또한 문헌[Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, N-Vinyl Amide Polymers, Second edition, Vol 17, pgs. 198-257, John Wiley & Sons Inc.]에 기재된 바와 같이, 동적 점도 측정에 기초한 K 값으로 나타낼 수 있다. 이러한 방식으로 나타내는 경우, 친수성 단량체는 약 46 초과, 그리고 일 실시 형태에서는 약 46 내지 약 150의 K 값을 갖는다. 반응 혼합물 내의 중합체 습윤제의 적합한 양은 약 1 내지 약 20 중량%, 일부 실시 형태에서는 약 5 내지 약 20 중량%, 다른 실시 형태에서는 약 6 내지 약 17 중량%를 포함하며, 이들 모두는 모든 반응성 성분의 합계를 기준으로 한다.

중합체 습윤제의 예는 폴리아미드, 폴리락톤, 폴리이미드, 폴리락탐, 및 작용화된 폴리아미드, 폴리락톤, 폴리이미드, 폴리락탐, 예컨대 DMA를 더 적은 몰량의 하이드록실-작용성 단량체, 예컨대 HEMA와 공중합시킨 후 생성된 공중합체의 하이드록실 기를 라디칼 중합성 기를 함유하는 재료, 예컨대 아이소시아네이토에틸메타크릴레이트 또는 메타크릴로일 클로라이드와 반응시킴으로써 작용화된 DMA를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 글리시딜 메타크릴레이트를 갖는 n-비닐 피롤리돈 또는 DMA로부터 제조된 중합체 습윤제가 또한 사용될 수 있다. 글리시딜 메타크릴레이트 고리는 개환되어 다이올을 제공할 수 있으며, 이러한 다이올은 혼합 시스템 내의 다른 친수성 예비중합체와 함께 사용되어 반응성 혼합물 내에서의 그 성분의 상용성을 증가시킬 수 있다. 일 실시 형태에서, 중합체 습윤제는 그의 주쇄 내에, 환형 아미드 또는 환형 이미드와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 적어도 하나의 환형 모이어티를 함유한다. 중합체 습윤제는 폴리-N-비닐 피롤리돈, 폴리-N-비닐-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-메틸-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-메틸-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-4-메틸-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-4-메틸-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-에틸-2-피롤리돈, 및 폴리-N-비닐-4,5-다이메틸-2-피롤리돈, 폴리비닐이미다졸, 폴리-N-N-다이메틸아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌-옥사이드, 폴리-2-에틸-옥사졸린, 헤파린 다당류, 다당류, 이들의 혼합물 및 공중합체(블록 또는 랜덤, 분지형, 다중사슬, 빗형 또는 별형을 포함함)를 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 일 실시 형태에서는 폴리-N-비닐피롤리돈(PVP)이 특히 바람직하다. PVP의 그래프트 공중합체와 같은 공중합체들이 또한 사용될 수 있다.

반응 혼합물에 사용되는 중합체 습윤제는 또한 개선된 습윤성, 및 특히 의료용 장치에 대한 개선된 생체내 습윤성을 제공한다. 어떠한 이론에 의해서도 구애되지 않고서, 중합체 습윤제는, 수성 환경에서 물에 수소 결합하여 효과적으로 더 친수성이 되는 수소 결합 수용체인 것으로 여겨진다. 물의 부재는 반응 혼합물 내에의 중합체 습윤제의 도입을 용이하게 한다. 구체적으로 명명된 중합체 습윤제 이외에, 임의의 중합체가 제형에 첨가될 때, 그 중합체가 (a) 반응 혼합물로부터 사실상 상분리되지 않고, (b) 생성되는 경화된 중합체 네트워크에 습윤성을 부여한다면, 그러한 임의의 중합체는 유용할 것으로 기대된다. 일부 실시 형태에서, 중합체 습윤제는 반응 온도에서 희석제 중에 가용성인 것이 바람직하다.

상용화제(compatibilizing agent)가 또한 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 상용화 성분은, 중합되고/되거나 최종 용품으로 형성될 때, 선택된 친수성 성분과 상용성인 임의의 작용화된 실리콘-함유 단량체, 거대단량체 또는 예비중합체일 수 있다. 국제 출원 공개 WO03/022321호에 개시된 상용성 시험은 적합한 상용화제를 선택하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서는, 하이드록실 기를 또한 포함하는 실리콘 단량체, 예비중합체 또는 거대단량체가 반응 혼합물 내에 포함된다. 예는 3-메타크릴옥시-2-하이드록시프로필옥시)프로필비스(트라이메틸실록시) 메틸실란, 모노-(3-메타크릴옥시-2-하이드록시프로필옥시)프로필 말단, 모노-부틸 말단 폴리다이메틸실록산(MW 1100), 하이드록실 작용화된 실리콘-함유 GTP 거대단량체, 폴리다이메틸 실록산을 포함하는 하이드록실 작용화된 거대단량체, 이들의 조합 등을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 중합체 습윤제는 상용화 성분으로서 사용될 수 있다.

하이드록실 함유 성분은 또한, 콘택트 렌즈와 같은 기재의 형성 동안 가교결합제로서 작용할 수 있다.

콘택트 렌즈와 같은 기재를 제조하는 것에 관하여는, 가교결합 단량체로도 지칭되는 하나 이상의 가교결합제를 반응 혼합물에 첨가하는 것이 일반적으로 필요하며, 이러한 가교결합제는, 예컨대 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트("EGDMA"), 트라이메틸올프로판 트라이메타크릴레이트("TMPTMA"), 글리세롤 트라이메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(여기서, 폴리에틸렌 글리콜은 바람직하게는 분자량이 최대, 예를 들어 약 5000임), 및 다른 폴리(메트)아크릴레이트 에스테르, 예컨대 2개 이상의 말단 메타크릴레이트 모이어티를 함유하는 전술된 말단-캡핑된 폴리옥시에틸렌 폴리올이다. 가교결합제는 통상적인 양으로, 예를 들어 반응 혼합물 내의 반응성 성분 100 그램당 약 0.000415 내지 약 0.0156 몰로 사용된다. 대안적으로, 친수성 단량체 및/또는 실리콘 함유 단량체가 가교결합제로서 작용하는 경우에, 가교결합제를 반응 혼합물에 첨가하는 것은 선택적이다. 가교결합제로서 작용할 수 있으며, 존재할 경우 추가의 가교결합제를 반응 혼합물에 첨가할 필요가 없는 친수성 단량체의 예는 2개 이상의 말단 메타크릴레이트 모이어티를 함유하는 전술된 폴리옥시에틸렌 폴리올을 포함한다.

가교결합제로서 작용할 수 있으며, 존재할 경우 가교결합 단량체를 반응 혼합물에 첨가할 필요가 없는 실리콘 함유 단량체의 예는 α,ω-비스메타크릴옥시프로필 폴리다이메틸실록산을 포함한다.

반응 혼합물은, UV 흡수제, 광변색성 화합물, 약제 및 약효 화합물(pharmaceutical and nutriceutical compound), 항미생물성 화합물, 반응성 틴트(tint), 안료, 공중합성 및 비중합성 염료, 이형제 및 이들의 조합과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 추가 성분을 함유할 수 있다.

일반적으로 반응성 성분은 반응 혼합물을 형성하도록 희석제 중에서 혼합된다. 적합한 희석제는 당업계에 공지되어 있다. 실리콘 하이드로겔의 경우, 적합한 희석제는 국제 출원 공개 WO 03/022321호, 미국 특허 제6,020,445호에 개시되어 있으며, 이의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

실리콘 하이드로겔 반응 혼합물에 적합한 희석제 부류는 2개 내지 20개의 탄소를 갖는 알코올, 1차 아민으로부터 유도되는 10개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아미드 및 8개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 카르복실산을 포함한다. 일부 실시 형태에서는, 1차 및 3차 알코올이 바람직하다. 바람직한 부류는 5개 내지 20개의 탄소를 갖는 알코올 및 10개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 카르복실산을 포함한다.

사용될 수 있는 구체적인 희석제는 1-에톡시-2-프로판올, 다이아이소프로필아미노에탄올, 아이소프로판올, 3,7-다이메틸-3-옥탄올, 1-데칸올, 1-도데칸올, 1-옥탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 2-옥탄올, 3-메틸-3-펜탄올, tert-아밀 알코올, tert-부탄올, 2-부탄올, 1-부탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 2-프로판올, 1-프로판올, 에탄올, 2-에틸-1-부탄올, (3-아세톡시-2-하이드록시프로필옥시)프로필비스(트라이메틸실록시) 메틸실란, 1-tert-부톡시-2-프로판올, 3,3-다이메틸-2-부탄올, tert-부톡시에탄올, 2-옥틸-1-도데칸올, 데칸산, 옥탄산, 도데칸산, 2-(다이아이소프로필아미노)에탄올, 이들의 혼합물 등을 포함한다.

바람직한 희석제는 3,7-다이메틸-3-옥탄올, 1-도데칸올, 1-데칸올, 1-옥탄올, 1-펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 2-옥탄올, 3-메틸-3-펜탄올, 2-펜탄올, t-아밀 알코올, tert-부탄올, 2-부탄올, 1-부탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 2-에틸-1-부탄올, 에탄올, 3,3-다이메틸-2-부탄올, 2-옥틸-1-도데칸올, 데칸산, 옥탄산, 도데칸산, 이들의 혼합물 등을 포함한다.

더 바람직한 희석제는 3,7-다이메틸-3-옥탄올, 1-도데칸올, 1-데칸올, 1-옥탄올, 1-펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 2-옥탄올, 1-도데칸올, 3-메틸-3-펜탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, t-아밀 알코올, tert-부탄올, 2-부탄올, 1-부탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 2-에틸-1-부탄올, 3,3-다이메틸-2-부탄올, 2-옥틸-1-도데칸올, 이들의 혼합물 등을 포함한다.

실리콘-미함유 반응 혼합물에 적합한 희석제는 글리세린, 에틸렌 글리콜, 에탄올, 메탄올, 에틸 아세테이트, 메틸렌 클로라이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 2가 알코올의 붕산 에스테르를 포함하지만 이로 한정되지 않는, 미국 특허 제4,018,853호, 제4,680,336호 및 제5,039,459호에 개시된 것과 같은 저분자량의 PVP, 이들의 조합 등을 포함한다.

희석제들의 혼합물이 사용될 수 있다. 희석제는 반응 혼합물 내의 모든 성분의 합계의 최대 약 55 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 더 바람직하게는 희석제는 반응 혼합물 내의 모든 성분의 합계의 약 45 중량% 미만의 양으로, 그리고 더 바람직하게는 약 15 내지 약 40 중량%의 양으로 사용된다.

바람직하게는, 콘택트 렌즈와 같은 기재를 형성하기 위해 사용되는 반응 혼합물 내에 중합 개시제가 포함된다. 중합 개시제는 적당히 상승된 온도에서 자유 라디칼을 발생시키는 화합물, 예컨대 라우릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 아이소프로필 퍼카르보네이트, 아조비스아이소부티로니트릴 등과, 광개시제 시스템, 예컨대 방향족 알파-하이드록시 케톤, 알콕시옥시벤조인, 아세토페논, 아실포스핀 옥사이드, 비스아실포스핀 옥사이드, 및 3차 아민과 다이케톤, 이들의 혼합물을 포함한다. 광개시제의 예시적인 예는 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 비스(2,6-다이메톡시벤조일)-2,4-4-트라이메틸펜틸 포스핀 옥사이드(DMBAPO), 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐 포스핀옥사이드(이르가큐어 819), 2,4,6-트라이메틸벤질다이페닐 포스핀 옥사이드 및 2,4,6-트라이메틸벤조일 다이페닐포스핀 옥사이드, 벤조인 메틸 에스테르, 및 캄포퀴논과 에틸 4-(N,N-다이메틸아미노)벤조에이트의 조합이다. 구매가능한 가시광선 개시제 시스템은 이르가큐어 819, 이르가큐어 1700, 이르가큐어 1800, 이르가큐어 819, 이르가큐어 1850(모두 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals)로부터의 것임) 및 루시린(Lucirin) TPO 개시제(바스프(BASF)로부터 입수가능함)를 포함한다. 구매가능한 UV 광개시제는 다로큐르(Darocur) 1173 및 다로큐르 2959(시바 스페셜티 케미칼스)를 포함한다. 사용될 수 있는 이들 및 다른 광개시제가 문헌[Volume III, Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization, 2nd Edition by J.V. Crivello & K. Dietliker; edited by G. Bradley; John Wiley and Sons; New York; 1998]에 개시되어 있다. 개시제는 반응 혼합물의 광중합을 개시하기에 유효한 양, 예를 들어 반응성 단량체 100부당 약 0.1 내지 약 2 중량부로 반응 혼합물에 사용된다. 반응 혼합물의 중합은 사용되는 중합 개시제에 따라 열 또는 가시광선 또는 자외선 또는 다른 수단의 적절한 선택을 이용하여 개시될 수 있다. 대안적으로, 개시는, 예를 들어 e-빔을 이용하여, 광개시제 없이 수행될 수 있다. 그러나, 광개시제가 사용되는 경우, 바람직한 개시제는 비스아실포스핀 옥사이드, 예컨대 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드(이르가큐어 819 (등록상표)) 또는 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤과 비스(2,6-다이메톡시벤조일)-2,4-4-트라이메틸펜틸 포스핀 옥사이드(DMBAPO)의 조합이며, 바람직한 중합 개시 방법은 가시광선이다. 가장 바람직한 개시제는 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드(이르가큐어 819 (등록상표))이다.

반응 혼합물 내에 존재하는 실리콘-함유 단량체의 바람직한 범위는 반응 혼합물 내의 반응성 성분의 약 5 내지 95 중량%, 더 바람직하게는 약 30 내지 85 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 45 내지 75 중량%이다. 존재하는 친수성 단량체의 바람직한 범위는 반응 혼합물 내의 반응성 성분의 약 5 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 약 10 내지 60 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 50 중량%이다. 존재하는 희석제의 바람직한 범위는 (반응성 성분과 비반응성 성분을 포함하는) 전체 반응 혼합물의 약 2 내지 70 중량%, 더 바람직하게는 약 5 내지 50 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 15 내지 40 중량%이다.

반응 혼합물은 진탕 또는 교반과 같은 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 공지된 방법에 의해 중합체 용품 또는 장치를 형성하는 데 사용될 수 있다.

예를 들어, 생체의료용 장치는 반응성 성분들 및 희석제(들)를 중합 개시제와 혼합하고 적절한 조건에 의해 경화시켜 생성물을 형성하고, 이어서 이 생성물을 선반가공(lathing), 절단 등에 의해 적절한 형상으로 성형함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 반응 혼합물은 몰드 내에 넣어지고, 이어서 적절한 용품으로 경화될 수 있다.

스핀캐스팅(spincasting) 및 정적 주조(static casting)를 포함한 다양한 공정이 콘택트 렌즈의 제조에서 반응 혼합물을 가공하기 위한 것으로 알려져 있다. 스핀캐스팅 방법은 미국 특허 제3,408,429호 및 제3,660,545호에 개시되어 있으며, 정적 주조 방법은 미국 특허 제4,113,224호 및 제4,197,266호에 개시되어 있다. 콘택트 렌즈를 제조하는 바람직한 방법은 실리콘 하이드로겔의 성형에 의한 것으로, 이는 경제적이며, 수화된 렌즈의 최종 형상에 대한 정밀한 제어를 가능하게 한다. 이러한 방법의 경우, 반응 혼합물은 원하는 최종 실리콘 하이드로겔, 즉 수-팽윤된 중합체의 형상을 갖는 몰드 내에 위치되고, 반응 혼합물은 단량체가 중합되는 조건에 처해져서, 중합체/희석제 혼합물을 원하는 최종 생성물의 형상으로 생성한다. 이어서, 이러한 중합체/희석제 혼합물은 희석제를 제거하도록 용매로 처리되고, 결국은 물로 치환되어, 최초 몰딩된 중합체/희석제 용품의 크기 및 형상과 상당히 유사한 최종 크기 및 형상을 갖는 실리콘 하이드로겔이 제조된다. 이러한 방법은 콘택트 렌즈를 형성하는 데 사용될 수 있으며, 미국 특허 제4,495,313호; 제4,680,336호; 제4,889,664호; 및 제5,039,459호에 추가로 기재되어 있으며, 이들 특허는 본 명세서에 참고로 포함된다.

생체의료용 장치, 및 특히 안과용 렌즈는, 이를 특히 유용하게 하는 특성들의 균형을 갖는다. 이러한 특성은 투명성, 함수율, 산소 투과성 및 접촉각을 포함한다. 본 발명의 실시 형태에 따른 적어도 하나의 블록 공중합체의 도입은 용액과의 매우 바람직한 접촉각/습윤성, 및 리포칼린, 지질 및 뮤신의 감소된 흡수량 수준에 의해 입증되는 바와 같은 개선된 생체측정 성능(biometric performance)을 갖는 용품을 제공한다. 블록 공중합체를 도입시킨 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈는 약 60° 미만, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 40° 미만의 접촉각을 나타낼 것이며, 40%의 접촉각 감소, 그리고 일부 실시 형태에서는 50% 이상의 접촉각 감소를 나타낼 것이다. 지질 흡수량은 50% 이상 저하될 수 있으며, 약 12 ㎍, 10 ㎍, 또는 심지어는 5 ㎍ 이하인 실리콘 하이드로겔 렌즈가 생성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 생체의료용 장치는 함수율이 약 17% 초과, 바람직하게는 약 20% 초과, 그리고 더 바람직하게는 약 25% 초과인 콘택트 렌즈이다.

실리콘 함유 렌즈에 적합한 산소 투과성은 바람직하게는 약 40 배러(barrer) 초과, 그리고 더 바람직하게는 약 60 배러 초과이다.

일부 실시 형태에서 본 발명의 용품은 전술된 산소 투과성, 함수율 및 접촉각의 조합을 갖는다. 상기 범위의 모든 조합은 본 발명 내에 있는 것으로 간주된다.

하기의 비제한적인 실시예는 본 발명을 더 상세히 설명한다.

실온에서 크루스(KRUSS) DSA-100 TM 기기를 사용하고 프로브 용액으로서 탈이온수(DI water)를 사용하여 측정되는 세실 드롭 기술을 이용하여 렌즈의 습윤성을 측정할 수 있다. 시험할 렌즈(3개 내지 5개/샘플)를 탈이온수로 헹구어서 패킹 용액으로부터의 캐리 오버(carry over)를 제거하였다. 각각의 시험 렌즈를 패킹 용액으로 적셔진 블로팅 린트 프리 와이프(blotting lint free wipe) 상에 놓았다. 렌즈의 양면을 와이프와 접촉시켜, 렌즈를 건조시키지 않고서 표면의 물을 제거하였다. 적절한 플래트닝(flattening)을 확보하도록, 렌즈를 콘택트 렌즈 플라스틱 몰드 상의 볼록 표면에 "볼 사이드 다운(bowl side down)"으로 배치하였다. 플라스틱 몰드 및 렌즈를 세실 드롭 기기 홀더 내에 배치하여, 시린지의 적절한 중앙 정렬을 확보하여, 시린지가 할당된 액체에 상응하는 것을 보장하였다. DSA 100-액적 형상 분석(Drop Shape Analysis) 소프트웨어를 사용하여, 3 내지 4 마이크로리터의 탈이온수 방울을 시린지 팁 상에 형성하여, 액적이 렌즈로부터 매달려 있는 것을 보장하였다. 니들을 아래로 이동시켜, 액적을 렌즈 표면 상에 원활하게 배출하였다. 액적을 분배한 직후에 니들을 회수하였다. 액적을 렌즈 상에서 5 내지 10초 동안 평형을 이루게 하여, 액적 이미지와 렌즈 표면 사이에 측정된 접촉각에 기초하여 접촉각을 계산하였다.

함수율은 다음과 같이 측정할 수 있다: 시험할 렌즈를 패킹 용액 중에 24시간 동안 담가두었다. 3개의 시험 렌즈 각각을 스펀지 팁 스왑(sponge tipped swab)을 사용하여 패킹 용액으로부터 꺼내고, 패킹 용액으로 적셔진 블로팅 와이프 상에 놓았다. 렌즈의 양면을 와이프에 접촉시켰다. 핀셋(tweezer)을 사용하여, 시험 렌즈를 칭량 팬(pan) 내에 넣고 칭량하였다. 샘플을 2 세트 더 준비하여 상기와 같이 칭량하였다. 팬을 3회 칭량하였으며, 그 평균이 습윤 중량이다.

30분 동안 60℃로 예열된 진공 오븐 내에 샘플 팬을 넣어서 건조 중량을 측정하였다. 0.4 인치 Hg 이상에 도달할 때까지 진공을 인가하였다. 진공 밸브 및 펌프를 끄고 렌즈를 4시간 동안 건조시켰다. 퍼지(purge) 밸브를 열고, 오븐을 대기압에 도달하게 하였다. 팬을 꺼내고 칭량하였다. 함수율을 다음과 같이 계산하였다:

습윤 중량 = 팬과 렌즈의 습윤 중량의 합 ― 칭량 팬의 중량

건조 중량 = 팬과 렌즈의 건조 중량의 합 ― 칭량 팬의 중량

샘플에 대해 함수율의 평균 및 표준 편차를 계산하고 기록한다.

산소 투과성(Dk)은 ISO 18369-4:2006(E)에 대체적으로 기재된, 그러나 하기 변형을 갖는 폴라로그래피 방법에 의해 결정할 수 있다. 측정은 2.1% 산소를 함유하는 환경에서 수행한다. 이러한 환경은 적절한 비율로 설정된 질소 및 공기 유입량, 예를 들어 1800 ml/min의 질소 및 200 ml/min의 공기를 갖는 시험 챔버를 구비함으로써 생성한다. t/Dk는 조정된 pO2를 사용하여 계산한다. 붕산염 완충 식염수를 사용하였다. MMA 렌즈를 적용하는 대신에 순수한 가습된 질소 환경을 사용함으로써 암전류(dark current)를 측정하였다. 측정하기 전에 렌즈를 닦아내지 않았다. 다양한 두께의 렌즈들을 사용하는 대신에, 측정 영역에서 균일한 두께를 갖는 4개의 렌즈를 적층하였다. 유의하게 상이한 두께 값을 갖는 4개 샘플의 L/Dk를 측정하고 이를 두께에 대해 도표로 그린다. 이 회귀 기울기의 역이 샘플의 예비 Dk이다. 샘플의 예비 Dk가 90 배러 미만인 경우에는, (1 + (5.88(CT)))(CT 단위: cm)의 가장자리 보정(edge correction)이 예비 L/Dk 값에 적용된다. 샘플의 예비 Dk가 90 배러 초과인 경우에는, (1 + (3.56(CT)))(CT 단위: cm)의 가장자리 보정이 예비 L/Dk 값에 적용된다. 4개 샘플의 가장자리 보정된 L/Dk를 두께에 대해 도표로 그린다. 이 회귀 기울기의 역이 샘플의 Dk이다. 평면 센서 대신에 곡면 센서를 사용하였다. 얻어진 Dk 값은 배러 단위로 기록한다.

리포칼린 흡수량은 하기 용액 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 리포칼린 용액은 1.37 g/l의 중탄산나트륨 및 0.1 g/l의 D-글루코스로 보충된 인산염 식염 완충액(시그마(Sigma), D8662) 중에 2 mg/ml의 농도로 가용화된, 우유로부터의 B 락토글로불린(리포칼린)(시그마, L3908)을 함유하였다.

각각의 실시예에 대해 3개의 렌즈는 리포칼린 용액을 사용하여 시험하였으며, 3개는 대조군 용액으로서 PBS를 사용하여 시험하였다. 시험 렌즈를 멸균 거즈로 닦아내어 패킹 용액을 제거하였으며, 멸균 상태의 24-웰(well) 세포 배양 플레이트 내로 멸균 핀셋을 사용하여 무균적으로 옮겼으며(웰당 1개의 렌즈), 이때 각각의 웰에는 2 ml의 리포칼린 용액이 담겨 있었다. 각각의 렌즈를 용액 중에 완전히 침지하였다. 리포칼린 대신에 침지 용액으로서 PBS를 사용하여 대조군 렌즈를 준비하였다. 리포칼린 용액 중에 침지된 렌즈가 담긴 플레이트뿐만 아니라 PBS 중에 침지된 대조군 렌즈가 담긴 플레이트를 파라필름으로 덮어서 증발 및 탈수를 방지하고, 오비탈 진탕기 상에 놓고 100 rpm으로 72시간 동안 교반하면서 35℃에서 인큐베이션하였다. 72시간 인큐베이션 기간 후에, 렌즈를 대략 200 ml 부피의 PBS가 담긴 3개의 별개의 바이알 내로 딥핑(dipping)함으로써 렌즈를 3 내지 5회 헹구었다. 렌즈를 종이 타월로 닦아내어 여분의 PBS 용액을 제거하고, 멸균 상태의 24-웰 플레이트 내로 옮겼으며, 이때 각각의 웰에는 1 ml의 PBS 용액이 담겨 있었다.

리포칼린 흡수량은 제조업체에 의해 기술된 절차에 따라 QP-BCA 키트(시그마, QP-BCA)(표준물 제조법은 키트에 기재되어 있음)를 사용하는 온-렌즈 바이신코닌산 방법(on-lens bicinchoninic acid method)을 사용하여 결정할 수 있으며, PBS 중에 침지된 렌즈에서 측정된 광학 밀도(백그라운드)를 리포칼린 용액 중에 침지된 렌즈에서 결정된 광학 밀도로부터 빼서 계산한다. 광학 밀도는 562 nm에서 광학 밀도를 판독할 수 있는 시너지II 마이크로-플레이트(SynergyII Micro-plate) 판독기를 사용하여 측정하였다.

뮤신 흡수량은 하기 용액 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 뮤신 용액은 1.37 g/l의 중탄산나트륨 및 0.1 g/l의 D-글루코스로 보충된 인산염 식염 완충액(시그마, D8662) 중에 2 mg/ml의 농도로 가용화된, 소의 턱밑샘으로부터의 뮤신(시그마, M3895형 1-S)을 함유하였다.

각각의 실시예에 대해 3개의 렌즈는 뮤신 용액을 사용하여 시험하였으며, 3개는 대조군 용액으로서 PBS를 사용하여 시험하였다. 시험 렌즈를 멸균 거즈로 닦아내어 패킹 용액을 제거하였으며, 멸균 상태의 24-웰 세포 배양 플레이트 내로 멸균 핀셋을 사용하여 무균적으로 옮겼으며(웰당 1개의 렌즈), 이때 각각의 웰에는 2 ml의 뮤신 용액이 담겨 있었다. 각각의 렌즈를 용액 중에 완전히 침지하였다. 리포칼린 대신에 침지 용액으로서 PBS를 사용하여 대조군 렌즈를 준비하였다.

뮤신 중에 침지된 렌즈가 담긴 플레이트뿐만 아니라 PBS 중에 침지된 대조군 렌즈가 담긴 플레이트를 파라필름으로 덮어서 증발 및 탈수를 방지하고, 오비탈 진탕기 상에 놓고 100 rpm으로 72시간 동안 교반하면서 35℃에서 인큐베이션하였다. 72시간 인큐베이션 기간 후에, 렌즈를 대략 200 ml 부피의 PBS가 담긴 3개의 별개의 바이알 내로 딥핑함으로써 렌즈를 3 내지 5회 헹구었다. 렌즈를 종이 타월로 닦아내어 여분의 PBS 용액을 제거하고, 멸균 상태의 24-웰 플레이트 내로 옮겼으며, 이때 각각의 웰에는 1 ml의 PBS 용액이 담겨 있었다.

뮤신 흡수량은 제조업체에 의해 기술된 절차에 따라 QP-BCA 키트(시그마, QP-BCA)(표준물 제조법은 키트에 기재되어 있음)를 사용하는 온-렌즈 바이신코닌산 방법을 사용하여 결정할 수 있으며, PBS 중에 침지된 렌즈에서 측정된 광학 밀도(백그라운드)를 뮤신 용액 중에 침지된 렌즈에서 결정된 광학 밀도로부터 빼서 계산한다. 광학 밀도는 562 nm에서 광학 밀도를 판독할 수 있는 시너지II 마이크로-플레이트 판독기를 사용하여 측정하였다.

재구성된 각막 상피 조직 구성물을 사용하여, 세포 생존율을 시험관내에서 평가할 수 있다. 이 조직 구성물은, 완전히 층을 이룬 상피 구조물을 형성하도록 공기 액체 계면에서 폴리카르보네이트 인서트 상에서 시험관내에서 재구성되어 성장된 전층 각막 상피(스키네틱스(Skinethics)로부터의 각막 상피 조직)였다.

렌즈 평가를 위해, 렌즈의 펀치 생검(0.5 ㎠)을 이 조직 상에 국소 적용한 후, 37℃, 5% CO₂에서 24시간 동안 인큐베이션하였다. 렌즈 생검을 제거하고, 조직을 PBS로 세척하였다. 이어서, MTT 비색 분석(문헌[Mosman, T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol. Methods, 65; 55-63 (1983)])을 이용하여 세포 생존율을 측정하였다: 조직을 MTT의 존재 하에서 37℃, 5% CO₂에서 3시간 동안 인큐베이션한 후, 아이소프로필 알코올 중에 조직을 추출하였다. 이어서, 아이소프로필 알코올 추출물의 흡광도를 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 550 nm에서 측정하였다. 그 결과를 PBS 대조군의 백분율로서 표현하였다(PBS로 처리된 조직 대 렌즈-처리된 조직).

용액 평가를 위하여, 30 ㎍의 용액을 이 조직 상에 국소 적용하였다. 나머지 세포 생존율은 렌즈에 대하여 기재한 바와 같았다. 각각의 평가를 3회 반복하여 행하였다.

지질 흡수량은 다음과 같이 측정하였다:

조사 중인 각각의 렌즈 유형에 대하여 표준 곡선을 마련하였다. 태그된 콜레스테롤(NBD([7-니트로벤

-2-옥사-1,3-다이아졸-4-일], CH-NBD; 미국 앨라배마주 앨라배스터 소재의 아반티(Avanti))로 표지된 콜레스테롤)을 35℃에서 메탄올 중 1 mg /mL 지질의 원액(stock solution) 중에 가용화하였다. 분취량을 이 원액으로부터 취해서, 0 내지 100 micg/mL의 농도 범위에서 pH 7.4의 인산염 완충 식염수(PBS) 중의 표준 곡선을 제조하였다.

각각의 농도의 1 밀리리터의 표준물을 24-웰 세포 배양 플레이트의 웰 내에 넣었다. 각각의 유형의 10개의 렌즈를 다른 24-웰 플레이트 내에 넣고, 20 micg/ml 농도의 CH-NBD 1 mL 중에, 표준 곡선 샘플 옆에 나란히 침지하였다. 다른 렌즈 세트(5개의 렌즈)를 지질을 함유하지 않은 PBS 중에 침지하여, 렌즈 자체에 의해 생성된 임의의 자가형광에 대해 보정하였다. 모든 농도를 pH 7.4의 인산염 완충 식염수(PBS)에서 구성하였다. 표준 곡선, (CH-NBD 중에 침지된 렌즈가 담긴) 시험 플레이트 및 (PBS 중에 침지된 렌즈가 담긴) 대조군 플레이트를 모두 알루미늄 포일로 감싸서 어둡게 유지하였으며, 35℃에서 교반하면서 24시간 동안 인큐베이션하였다. 24시간 후에, 표준 곡선, 시험 플레이트 및 대조군 플레이트를 인큐베이터로부터 꺼냈다. 표준 곡선 플레이트를 마이크로-플레이트 형광 판독기(시너지 HT))에서 즉시 판독하였다.

지질 캐리오버 없이 단지 결합된 지질만이 측정되는 것을 보장하도록, 각각의 개별 렌즈를 대략 100 ml의 PBS가 담긴 3개의 연속 바이알 내에서 3 내지 5회 딥핑함으로써, 시험 및 대조군 플레이트로부터의 렌즈를 헹구었다. 이어서, 각각의 웰에 1 mL의 PBS를 함유하는 새로운 24개의 웰 플레이트에 렌즈를 배치하여, 형광 판독기에서 판독하였다. 시험 샘플을 판독한 후에, PBS를 제거하고, 상기 언급된 것과 동일한 농도로 1 mL의 새로운 CH-NBD 용액을 렌즈 상에 놓고, 다음 기간까지, 진동하면서 35℃의 인큐베이터 내에 다시 넣어두었다. 렌즈 상에 지질이 완전 포화될 때까지, 이러한 절차를 15일 동안 반복하였다. 포화시에 얻어진 지질량만을 기록하였다.

라이소자임 흡수량은 다음과 같이 측정할 수 있다: 라이소자임 흡수량 시험에 사용된 라이소자임 용액은 1.37 g/l 의 중탄산나트륨 및 0.1 g/l의 D-글루코스로 보충된 인산염 완충 식염수 중에 2 mg/ml의 농도로 가용화된, 계란 흰자로부터의 라이소자임(시그마, L7651)을 함유하였다.

리포칼린 용액은 1.37 g/l의 중탄산나트륨 및 0.1 g/l의 D-글루코스로 보충된 인산염 식염 완충액 중에 2 mg/ml의 농도로 가용화된, 우유로부터의 B 락토글로불린(리포칼린)(시그마, L3908)을 함유하였다.

각각의 실시예에 대해 3개의 렌즈는 각각의 단백질 용액을 사용하여 시험하였으며, 3개는 대조군 용액으로서 PBS를 사용하여 시험하였다. 시험 렌즈를 멸균 거즈로 닦아내어 패킹 용액을 제거하였으며, 멸균 상태의 24-웰 세포 배양 플레이트 내로 멸균 핀셋을 사용하여 무균적으로 옮겼으며(웰당 1개의 렌즈), 이때 각각의 웰에는 2 ml의 라이소자임 용액이 담겨 있었다. 각각의 렌즈를 용액 중에 완전히 침지하였다. 대조군으로서 콘택트 렌즈 없이 2 ml의 라이소자임 용액을 웰 내에 넣었다.

렌즈가 담긴 플레이트 및 단백질 용액이 단독으로 담긴 대조군 플레이트와 PBS 중에 렌즈가 담긴 대조군 플레이트를 파라필름으로 덮어서 증발 및 탈수를 방지하고, 오비탈 진탕기 상에 놓고 100 rpm에서 72시간 동안 교반하면서 35℃에서 인큐베이션하였다. 72시간 인큐베이션 기간 후에, 렌즈를 대략 200 ml 부피의 PBS가 담긴 3개의 별개의 바이알 내로 딥핑함으로써 렌즈를 3 내지 5회 헹구었다. 렌즈를 종이 타월로 닦아내어 여분의 PBS 용액을 제거하고, 멸균 원추형 튜브 내로 옮겼으며(튜브당 1개의 렌즈), 이때 각각의 튜브에는 각각의 렌즈 조성에 기초하여 예상되는 라이소자임 흡수량의 추정치에 기초하여 결정된 소정 부피의 PBS가 담겨 있었다. 시험할 각각의 튜브 내의 라이소자임 농도는 제조업체에 의해 기술된 바와 같은 알부민 표준물 범위(0.05 마이크로그램 내지 30 마이크로그램) 이내일 필요가 있다. 렌즈당 100 ㎍ 미만 수준의 라이소자임을 흡수하는 것으로 알려진 샘플은 5배 희석하였다. 렌즈당 500 ㎍ 초과 수준의 라이소자임을 흡수하는 것으로 알려진 샘플(예를 들어, 에타필콘 A 렌즈)은 20배 희석한다.

1 ml 분취량의 PBS를 에타필콘 이외의 모든 샘플에 사용하였다. 에타필콘 A 렌즈에 대해서는 20 ml를 사용하였다. 웰 플레이트에 라이소자임 또는 리포칼린 용액 대신에 PBS가 담긴 것을 제외하고는, 각각의 대조군 렌즈를 동일하게 처리하였다.

제조업체에 의해 기술된 절차에 따라 QP-BCA 키트(시그마, QP-BCA)(표준물 제조법은 키트에 기재되어 있음)를 사용하여 온-렌즈 바이신코닌산 방법을 사용하여 라이소자임 및 리포칼린 흡수량을 결정하였으며, PBS 중에 침지된 렌즈에서 측정된 광학 밀도(백그라운드)를 라이소자임 용액 중에 침지된 렌즈에서 결정된 광학 밀도로부터 빼서 계산한다.

광학 밀도는 562 nm에서 광학 밀도를 판독할 수 있는 시너지II 마이크로-플레이트 판독기를 사용하여 측정할 수 있다.

하기의 약어가 제조예 및 실시예 전체에 걸쳐 사용될 것이며, 이는 다음의 의미를 갖는다.

ACA1 3-아크릴아미도프로피온산;

ACA2 5-아크릴아미도펜탄산;

4-BBB 4-(브로모메틸)벤조일 브로마이드(시그마-알드리치(Sigma-Aldrich));

DMA N,N-다이메틸아크릴아미드

이르가큐어-819 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(시바 스페셜티 케미칼스);

KX 포타슘 O-에틸 잔토게네이트;

mPDMS 모노메타크릴옥시프로필-말단화된 모노-n-부틸-말단화된 폴리다이메틸실록산(800 내지 1000 MW);

NaHTTC 소듐 헥실트라이티오카르보네이트;

HBTTC S-헥실-S'-벤질-트라이티오카르보네이트;

XG1996TTC S-헥실-S'-4-(2-(n-부틸폴리다이메틸실록시다이메틸실릴)에틸)벤질 카르보노트라이티오에이트;

nBPDMS-H 3-(n-부틸테트라메틸실록시다이메틸실릴) 프로판올

MBA N,N'-메틸렌비스아크릴아미드

NVP N-비닐피롤리돈(아크로스 케미칼(Acros Chemical)), 진공 증류를 통해 추가로 정제됨;

NRPTHP 제조예 3에서 생성된 폴리실록산-말단화된 블록 공중합체 대조군;

PTHPWCL 제조예 3에서 생성된 가교결합을 갖는 폴리실록산-말단화된 블록 공중합체;

HO-mPDMS 모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르-말단화된 폴리다이메틸실록산(400 내지 1000 MW));

SBX 3-(n-부틸테트라메틸실록시다이메틸실릴)프로필 4-((에톡시카르보노티오일티오)메틸)벤조에이트;

SiGMA 2-메틸-,2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트라이메틸실릴)옥시]다이실록사닐]프로폭시]프로필 에스테르;

TRIS-VC 트리스(트라이메틸실록시)실릴프로필 비닐 카르바메이트;

V₂D₂₅ 미국 특허 제5,260,000호의 컬럼 4, 33 내지 42행에 기재된 실리콘-함유 비닐 카르보네이트;

XG-1996 4-(2-(n-부틸폴리다이메틸실록시다이메틸실릴)에틸)벤질 클로라이드, MW 약 1000;

XG1996HTTC S-헥실-S'-4-(2-(n-부틸폴리다이메틸실록시실릴)에틸)벤질 카르보노트라이티오에이트(제조예 1); 및

D3O 3,7-다이메틸-3-옥탄올

붕산염 완충액은 하기 성분을 함유하는 안과용 용액이다:

제조예 1 실리콘-작용성 매크로-RAFT제의 합성: S-헥실-S'-4-(2-(n-부틸폴리다이메틸실록시다이메틸실릴)에틸)벤질 카르보노트라이티오에이트(XG1996TTC).

XG-1996(하기 화학식 XX로 나타냄, 약 1000 g/mol을 중심으로 하는 MW 분포, 이는 평균 반복수(average repeat), m이 10 내지 12인 것에 상응함)(10 g, 10 mol)을 1 L 둥근바닥 플라스크 내에서 대략 250 mL의 아세톤 중에 용해시켰다. 소듐 헥실트라이티오카르보네이트(NaHTTC)를 100 mL 아세톤 중에 용해시키고 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 하룻밤 교반하였다. 백색 고형물이 담황색 용액으로부터 침전되었다. 아세톤을 회전 증발을 통해 제거하고, 조(crude) 생성물을 250 mL의 탈이온수와 250 mL의 헥산 사이에 분배하였다. 헥산 층을 분리해내고, 수성 층을 헥산(3 × 200 mL)으로 추출하였다. 모든 유기 층을 합하고, 염수(250 mL)로 세정하고, Na₂SO₄로 건조시켰다. 헥산 중의 조 생성물을 실리카 겔 플러그 위로 통과시켜, 혼탁함(cloudiness)을 제거하였다. 헥산을 회전 증발을 통해 제거하여, 투명한 황색 오일 형태의 생성물 S-헥실-S'-4-(2-(n-부틸폴리다이메틸실록시실릴)에틸)벤질 카르보노트라이티오에이트(XG1996HTTC)를 얻었다. ¹H NMR (300 ㎒, CDCl₃): δ (ppm) 0.00-0.05 (m, 60H), 0.52 (t, 2H), 0.83-0.91 (m, 8H), 1.22-1.44 (m, 10H), 1.63-1.73 (m, 2H), 2.61 (t, 2H), 3.34 (t, 2H), 4.56 (s, 2H), 7.14 (d, 2H), 7.21 (d, 2H).

XG-1996: -(2-(n-부틸폴리다이메틸실록시다이메틸실릴) 에틸) 벤질 클로라이드, MW 약 1000 g/mol

[화학식 XX]

제조예 2 표준물인 비-실리콘 RAFT제의 합성: S-헥실-S'벤질-트라이티오카르보네이트(HBTTC)

등유 중 나트륨(시그마 알드리치 배치(batch) 번호 13322HH)을 질소 하에서 20 mL의 메탄올에 일부씩 서서히 첨가하여 소듐 메톡사이드를 형성하였다. 생성된 용액을 1-헥산티올(시그마 알드리치 배치 번호 09818LE)이 담긴 플라스크에 수 개의 분취물로 첨가하였다. 이황화탄소(시그마 알드리치 배치 번호 04897JJ)를 시린지를 통해 적가하였다. 이 용액은 즉시 황색으로 변하였다. 이 용액을 15분 동안 반응되게 하였다. 이어서, 벤질 브로마이드(시그마 알드리치 배치 번호 14714PD)를 시린지를 통해 적가하였다. 침전물이 즉시 형성되었다. 반응이 2시간 동안 진행되게 하였다. 마침내 황색 오일이 플라스크의 바닥에 형성되었다. 메탄올을 회전 증발 제거하고, 탈이온수 및 헥산을 사용하여 나트륨 염으로부터 생성물을 분리하였다. 수성 층은 대략 50 mL였으며, 50 mL의 헥산으로 3회 추출하였다. 헥산을 배합하고, Na₂SO₄로 건조시키고, 회전 증발을 통해 건조 상태로 축소시켰다. ¹H NMR (300 ㎒, CDCl₃): δ (ppm) 0.875-1.125 (t, 3H), 1.25-1.63 (m, 6H), 1.63-1.95 (m, 2H), 3.25-3.63 (t, 2H), 4.63-4.8 (s, 2H), 7.25-7.5 (m, 5H),

제조예 3: XG1996TTC 및 HBTTC의 존재 하에서의 가교결합을 갖는 폴리DMA계 폴리실록산-말단화된 블록 공중합체 PTHPWCL의 합성

목표

, 가교결합제 대

-1차 사슬의 비(XL:

-PC), 및 실리콘 세그먼트 대 수성 Q-세그먼트의 비([A]:[Q])에서의 변화를 갖고서, RAFT 중합을 통해 일련의 PDMA계 PTHPWCL을 제조하였다.

DMA를 자르켐(Jarchem)으로부터 입수하여, 진공 증류를 통해 추가로 정제하였다. XG1996TTC를 상기 제조예 1에 따라 합성하고, HBTTC를 제조예 2에 따라 합성하였다. 이르가큐어 819를 10 mg/mL의 농도로 n-프로판올 중에 용해시켰다.

실시예 A의 합성을 위하여, 30 g의 DMA, 0.101 g의 XG1996TTC, 0.260 g의 HBTTC, 및 0.017 g의 CGI-819를 20 mL 앰버 유리 바이알 내에서 30 g의 n-프로판올 중에 용해시킴으로써 중합 용액을 제조하였다. 다음으로, 0.157 g의 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 중합 용액에 첨가하였다. 생성된 용액을 균질해질 때까지 주위 조건 하에서 교반하였다. 최종 중합 용액이 담긴 앰버 바이알을 고무 격막으로 밀봉하고 N₂로 20분 동안 퍼지하여 용액으로부터 O₂를 제거하였다. 마지막으로, 밀봉된 자(jar)를 보관용 N₂ 글러브 박스 내에 넣어두었다.

표준 필립스(Phillips) TL 20W/03 RS 전구 4개를 2.0 mW/㎠의 강도에서 45분 동안 사용하여 N₂ 분위기 하에서 0.96 또는 96%의 전환율, ρ로 중합 용액을 경화시켰다. 경화시키기 전에, 중합 용액을 80 mm 직경의 결정화 디쉬(dish) 내로 붓고, 이어서 이를 반사 유리 표면 상에 놓았다.

경화시킨 후에, 생성된 고 점성 중합 재료를 5 mL의 에탄올로 희석시켰다. 중합 용액을 교반하고, 이어서 격렬하게 교반하는 차가운 다이에틸 에테르 500 mL에 적가하여 생성물을 침전시켰다. 침전된 중합체를 수 시간 동안 진공 중에서 건조시켰다.

표 1에 열거된 바와 같은, 원하는 목표

, XL:

-PC 비, 및 [A]:[Q] 비를 충족시키도록 조정된 성분 양을 사용하여 실시예 A에 따라 실시예 B 내지 실시예 P를 제조하였다. 각각의 실시예의 제조에 사용된 구체적인 양은 하기 표 2에서 알 수 있다. 구체적인 실시예에 대한 단량체 전환율, ρ이 표 1에 나타나 있다.

SEC-RI를 통해 MW 및 MWD에 대해 생성된 중합체를 분석하였다. 도 2는 가교결합된 PDMA-실록산의 실시예 A 내지 실시예 P 및 제조예 3에 따른 비교용 선형 PDMA-실록산에 대한 비교물에 대한, SEC-RI(Size Exclusion Chromatography with Refractive Index, 굴절률을 결합한 크기 배제 크로마토그래피) 결과를 도시한다. 다분산 지수와 함께 친수성 세그먼트의 중합도를 측정하였다.

RAFT 중합을 통한 PTHPWCL의 일반화된 합성이 하기에 나타나 있다:

얻어진 분자량 및 다분산 지수(PDI)와 전환율(ρ)이 표 1에 제공되어 있다.

제조예 4a 내지 제조예 4c

비교용: 폴리DMA계 폴리실록산-말단화된 중합체 NRPTHP의 합성.

제조예 19 내지 제조예 21 XG1996TTC의 존재 하에서의 RAFT 중합을 통한, 변하는 MW의 PDMA계 비반응성 폴리실록산-말단화된 친수성 중합체 NRPTHP 시리즈의 합성

하기 표 3에 열거된 양으로 성분을 사용하고 하기 절차를 이용하여, 상이한 분자량을 갖는 일련의 DMA-함유 NRPTHP를 제조하였다. 모든 제조예에 대하여, 실리콘 세그먼트의 길이를 10개 내지 12개의 반복 단위로 일정하게 유지하였는데, 즉 모든 중합체를 제조예 5로부터의 동일한 로트의 XG1996HTTC로부터 제조하였다. 300, 600, 및 1000을 포함하여 친수성 중합체의 분자량을 변화시키기 위해, 3개의 DMA:XG1996HTTC 비를 목표로 하였다.

증류된 DMA를 120 mL 앰버 유리 자(amber glass jar)에 첨가하였다. 다음으로, 희석제(D3O 또는 펜탄올), XG1996HTTC, 및 이르가큐어-819를 단량체에 첨가하고 가온하고 교반하여 균질성을 보장하였다. 최종 중합 용액이 담긴 앰버 자를 N₂ 분위기 내에 두고, N₂로 20분 동안 퍼지하여 용액으로부터 O₂를 제거하였다. 자를 밀봉하고, 사용할 때까지 N₂ 글러브 박스 내에 넣어두었다.

후술되는 SEC-MALLS를 통해 MW 및 MWD에 대해 중합체를 분석하였다. 그 결과가 하기 표 14에 나타나 있다.

비교예 1 내지 비교예 3

3개의 세노필콘 렌즈를 그들의 패키지로부터 꺼내고, 제조예 4a 내지 제조예 4c에서 생성된 비반응성 폴리실록산-말단화된 친수성 중합체("NRPTHP") 500 ppm을 함유하는 패킹 용액이 담긴 유리 바이알로 옮겼다. 이들 렌즈를 NRPTHP 패킹 용액 중에 재패키징하고, 121℃에서 28분 동안 오토클레이빙하고, 멸균 후에, 주위 온도에서 24시간 이상 동안 NRPTHP 패킹 용액 중에 침지해 두었다. 이들 렌즈의 세실 드롭 접촉각을 측정하였으며, 이는 표 5에 기록되어 있다.

실시예 ― A 내지 P

각각의 실시예에 대하여, 생산 품질의 세노필콘 A 렌즈들을 이의 패키지로부터 꺼내고, 제조예 2에서 생성된 가교결합을 갖는 폴리실록산-말단화된 블록 공중합체("PTHPWCL")를 30/70 부피/부피 IPA/붕산염 완충액 혼합물 중에 5000 ppm의 농도로 함유하는 패킹 용액이 담긴 유리 바이알로 옮겼다. 이들 렌즈를 PTHPWCL 패킹 용액 중에 재패키징하고, 주위 온도에서 24시간 이상 동안 PTHPWCL 패킹 용액 중에 침지해 두었다. 이어서, 처리된 렌즈들을 새로운 패킹 용액 중에 재패키징하고, 후속으로 124℃에서 30분 동안 멸균하였다.

도 3, 도 4, 및 도 5는 XL:

-PC가 모든 [A]:[Q] 비 및 목표

값에 대해 증가함에 따라, 지질 흡수량이 유의하게 감소됨을 보여준다.

도 6, 도 7, 및 도 8은 또한 XL:

-PC가 모든 [A]:[Q] 비에 대해 증가함에 따라, 지질 흡수량이 유의하게 감소됨을 보여준다. 도 6 내지 도 8은 또한

가, 블록 공중합체로 처리된 렌즈들의 지질 흡수량에 대해, 가교결합제 대 1차 사슬의 비, XL:

-PC만큼은 큰 영향을 갖지 않음을 보여준다. 이는 밀집형 메시(tight mesh)가 요구됨을 시사한다.

도 9, 도 10, 및 도 11은 일정한 가교결합제 대 1차 사슬 비, XL:

-PC에 대한 변하는 중합도 및 [A]:[Q] 비에 대한 지질 흡수 표면 반응을 도시한다.

이들 도면으로부터, 본 발명의 나노겔 재료를 형성하기 위해 더 높은 양의 가교결합제를 사용하는 것은, 콘택트 렌즈 의료용 장치를 처리하기 위해 사용될 때 그 장치의 지질 및 단백질 흡수량 프로파일을 매우 낮추는 구조로 이어짐을 알 수 있다.

본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은 이러한 실시 형태와 관련되어 설명된 특정의 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 여러 곳에서 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서", 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 출현이 반드시 본 발명의 동일한 실시 형태를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.

본 발명은 본 명세서에서 특정 실시 형태들을 참고하여 설명되어 있지만, 이들 실시 형태는 본 발명의 원리 및 응용을 단순히 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명의 방법 및 장치에 대한 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (90)

1. 하기 화학식의 수용성 블록 공중합체를 포함하는 조성물:
   [A]-B-[Q] (여기서,
   [A]는 의료용 장치에 대해 친화성을 갖는 세그먼트이고;
   B는 1000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 선택적으로 치환된 다가 연결기(linking group)를 포함하는 연결기이고;
   [Q]는 적어도 하나의 에틸렌계 불포화 단량체와 다작용성 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합으로부터 유도되는 반-가교결합된 비겔화 세그먼트를 포함함).
2. 제1항에 있어서,
   상기 블록 공중합체는 안정하고, 수용성이고, 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되며,
   [Q]는, 각각의 사슬이 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도(degree of polymerization)를 갖는 복수의 가교결합된 1차 중합체 사슬들을 포함하고,
   [A]는 상기 블록 공중합체의 적어도 하나의 말단 상의 선형의 기재(substrate) 회합성 세그먼트를 포함하며, 상기 기재 회합성 세그먼트는 약 1개 내지 약 1000개의 반복 단위를 포함하고, 상기 블록 공중합체는 상기 선형의 기재 회합성 세그먼트를 통해 의료용 장치의 표면과 회합되는, 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 기재 회합성 세그먼트는 소수성 세그먼트, 기재 회합성 친수성 세그먼트, 양성자 공여성(proton donating) 세그먼트, 양성자 수용성(proton accepting) 세그먼트, 이온성 세그먼트, 복합체형성(complexing) 세그먼트, 및 자극 반응성 세그먼트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 소수성 세그먼트는 실록시 기를 포함하는, 조성물.
5. 제3항에 있어서, 상기 양성자 공여성 세그먼트는 하나 이상의 알코올을 포함하는, 조성물.
6. 제3항에 있어서, 상기 양성자 수용성 세그먼트는 하나 이상의 아미드를 포함하는, 조성물.
7. 제3항에 있어서, 상기 이온성 세그먼트는 카르복실레이트, 설포네이트, 암모늄 염, 및 포스포늄 염 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
8. 제3항에 있어서, 상기 복합체형성 세그먼트는 하나 이상의 보론산 작용기 및/또는 하이드록실 작용기를 포함하는, 조성물.
9. 제3항에 있어서, 상기 자극 반응성 세그먼트는 온도-반응성 중합체, pH 반응성 중합체, 전해질 반응성 중합체, 광 반응성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는, 조성물.
10. 제9항에 있어서, 상기 온도-반응성 중합체는 폴리(N-아이소프로필아크릴아미드)(PNIPAM)인, 조성물.
11. 하나 이상의 가교결합된 공중합체를 포함하는 양친매성 나노겔 재료를 포함하는 조성물로서,
    상기 공중합체는 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는 하나 이상의 친수성 세그먼트를 포함하며, 상기 하나 이상의 친수성 세그먼트는 적어도 하나의 말단 상에 선형 실리콘 세그먼트를 함유하며, 상기 선형 실리콘 세그먼트는 약 1개 내지 약 200개의 실록시 단위를 포함하고, 상기 양친매성 나노겔 재료는, 상기 선형 실리콘 세그먼트를 통해, 적어도 하나의 부분 소수성 기재를 포함하는 표면과 회합하는, 조성물.
12. 제11항에 있어서, 상기 나노겔의 상기 친수성 세그먼트는 약 50 내지 약 5,000 범위의 중합도를 갖는, 조성물.
13. 제11항에 있어서, 상기 나노겔의 상기 친수성 세그먼트는 약 100 내지 약 1000 범위의 중합도를 갖는, 조성물.
14. 제11항에 있어서, 상기 나노겔의 상기 친수성 세그먼트는 약 100 내지 약 500 범위의 중합도를 갖는, 조성물.
15. 제11항에 있어서, 상기 나노겔의 상기 친수성 세그먼트는 약 100 내지 약 300 범위의 중합도를 갖는, 조성물.
16. 제11항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트와 상기 선형 실리콘 세그먼트는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 내지 약 500:1 범위의 중량비로 상기 나노겔 내에 존재하는, 조성물.
17. 제16항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트 대 상기 선형 실리콘 세그먼트의 중량비는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 내지 약 200:1의 범위인, 조성물.
18. 제17항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트 대 상기 선형 실리콘 세그먼트의 중량비는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 내지 약 10:1의 범위인, 조성물.
19. 제11항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는, 가교결합제 대 1차 사슬의 몰비(cross-linker to primary chain molar ratio)가 약 0.01 내지 약 1.5의 범위인, 조성물.
20. 제11항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 다분산 지수(PDI)가 약 1.5 미만인 상기 양친매성 공중합체의 다른(other) 친수성 세그먼트들에 가교결합되는, 조성물.
21. 제20항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합, 또는 이들의 조합에 의해 가교결합되는, 조성물.
22. 제11항에 있어서, 상기 실리콘 세그먼트는 폴리다이알킬실록산, 폴리다이아릴실록산, 및 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
23. 제22항에 있어서, 상기 알킬은 C₁-C₄ 알킬로부터 선택되는, 조성물.
24. 제22항에 있어서, 상기 폴리다이알킬실록산은 폴리다이메틸실록산 또는 폴리다이에틸실록산을 포함하는, 조성물.
25. 제11항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 비닐 아미드, 비닐 락톤, 비닐이미드, 비닐 락탐, 친수성 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 단량체로부터 형성되는, 조성물.
26. 제20항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드, 폴리알킬렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 폴리알킬렌글리콜다이(메트)아크릴아미드, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가교결합제에 의해 가교결합되는, 조성물.
27. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 부분 소수성 기재를 포함하는 상기 표면은, 상기 표면이 상기 양친매성 나노겔 재료로 처리된 후에 약 50° 이하의 접촉각을 포함하는 실리콘 하이드로겔을 포함하는, 조성물.
28. 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 안정한 블록 공중합체의 제조 방법으로서,
    (a) 말단-작용화된 폴리다이알킬실록산을 불포화 단량체들의 중합을 제어할 수 있는 작용성 모이어티(functional moiety)와 반응시켜 폴리실록산-작용성 제어되는 라디칼 중합제(controlled radical polymerization agent, CRP제)를 형성하는 단계;
    (b) 상기 폴리실록산-작용성 CRP제를 적어도 하나의 친수성 단량체, 자유 라디칼 개시제, 가교결합제, 및 선택적으로 용매와 접촉시키는 단계;
    (c) 상기 적어도 하나의 친수성 단량체를 상기 폴리실록산-작용성 CRP제의 존재 하에서 중합시켜, 상기 폴리실록산-작용성 CRP제 상에 친수성 세그먼트를 형성하여, 상기 CRP 화합물의 활성 부분이 상기 친수성 세그먼트의 말단 상에 있고 실리콘 세그먼트가 반대쪽 말단 상에 있도록 하는 단계; 및
    (d) 중합 동안 상기 친수성 세그먼트를 가교결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 CRP제는 가역적 부가 단편 전달제(reversible addition fragment transfer agent, RAFT제)인, 방법.
30. 제28항에 있어서, 상기 CRP제는 원자 전달 라디칼 중합제(atom transfer radical polymerization agent, ATRP제)인, 방법.
31. 제28항에 있어서, 상기 CRP제는 텔루라이드-매개 중합제(telluride-mediated polymerization agent, TERP제)인, 방법.
32. 제28항에 있어서, 상기 CRP제는 니트록사이드-매개 리빙 라디칼 중합제(nitroxide-mediated living radical polymerization agent, NMP제)인, 방법.
33. 제11항에 있어서, 상기 블록 공중합체는
    (a) 하이드록실 알킬-말단화된 폴리다이알킬실록산을 적어도 하나의 장애(hindered) 비친핵성 아민의 존재 하에서 4-(브로모메틸)벤조일 브로마이드와 반응시키고, 이어서 티오카르보닐티오 음이온을 반응시켜, 실리콘 세그먼트를 가지며 또한 상기 실리콘 세그먼트의 하나의 말단 상의 다이티오 화합물을 갖는 폴리실록산-작용성 RAFT제를 형성하는 단계;
    (b) 상기 폴리실록산-작용성 RAFT제를 적어도 하나의 친수성 단량체, 자유 라디칼 개시제, 가교결합제, 및 선택적인 용매와 접촉시키는 단계;
    (c) 상기 적어도 하나의 친수성 단량체를 상기 폴리실록산-작용성 RAFT제의 존재 하에서 중합시켜, 상기 폴리실록산-작용성 RAFT제 상에 친수성 세그먼트를 형성하여, 상기 다이티오 화합물이 상기 친수성 세그먼트의 하나의 말단 상에 있고 상기 실리콘 세그먼트가 반대쪽 말단 상에 있도록 하는 단계; 및
    (d) 가교결합제를 사용하여 중합 동안 상기 친수성 세그먼트를 가교결합시키는 단계에 의해 형성되는, 조성물.
34. 제11항에 있어서, 상기 블록 공중합체는
    (a) 실란-말단화된 폴리다이알킬실록산을 백금 촉매의 존재 하에서 1-(클로로메틸)-4-비닐벤젠과 반응시키고, 이어서 티오카르보닐티오 음이온을 반응시켜, 실리콘 세그먼트를 가지며 또한 상기 실리콘 세그먼트의 하나의 말단 상의 티오카르보닐티오 화합물을 갖는 폴리실록산-작용성 RAFT제를 형성하는 단계;
    (b) 상기 폴리실록산-작용성 RAFT제를 적어도 하나의 친수성 단량체, 자유 라디칼 개시제, 가교결합제, 및 선택적인 용매와 접촉시키는 단계;
    (c) 적어도 하나의 친수성 단량체를 상기 폴리실록산-작용성 RAFT제의 존재 하에서 중합시켜, 상기 폴리실록산-작용성 RAFT제 상에 친수성 세그먼트를 형성하여, 상기 다이티오 화합물이 상기 친수성 세그먼트의 하나의 말단 상에 있고 상기 실리콘 세그먼트가 반대쪽 말단 상에 있도록 하는 단계; 및
    (d) 중합 동안 상기 친수성 세그먼트를 가교결합시키는 단계에 의해 형성되는, 조성물.
35. 실리콘-함유 콘택트 렌즈와, 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체를 상기 렌즈에 의한 지질 흡수를 억제하기에 유효한 양으로 포함하는 용액을, 상기 블록 공중합체를 상기 실리콘-함유 콘택트 렌즈와 회합시키기에 적합한 접촉 조건 하에서 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 블록 공중합체는, 상기 중합체의 주쇄 내에, 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는 친수성 세그먼트, 및 상기 블록 공중합체의 적어도 하나의 말단 상의 선형의 기재 회합성 세그먼트를 포함하며, 상기 기재 회합성 세그먼트는 약 1개 내지 약 200개의 반복 단위를 포함하는, 방법.
36. 제35항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈는 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈를 포함하는, 방법.
37. 제35항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 가교결합제 대 1차 사슬의 몰비가 약 0.01 내지 약 1.5의 범위인, 방법.
38. 제35항에 있어서, 상기 유효량은 약 10 ppm 이상인, 방법.
39. 제35항에 있어서, 상기 유효량은 약 10 ppm 내지 약 10,000 ppm의 범위인, 방법.
40. 제35항에 있어서, 상기 렌즈에 의한 지질 흡수량은 약 10 ㎍/렌즈 이하인, 방법.
41. (a) 적어도 하나의 실리콘-함유 성분, 및 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체를 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 블록 공중합체는, 상기 중합체의 주쇄 내에, 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는 친수성 세그먼트, 및 상기 블록 공중합체의 적어도 하나의 말단 상의 선형 실리콘 세그먼트를 포함하며, 상기 실리콘 세그먼트는 약 1개 내지 약 200개의 실록시 단위를 포함하는 것인 단계, 및
    (b) 상기 반응 혼합물을 경화시켜 콘택트 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
42. 제41항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 적어도 하나의 친수성 성분을 추가로 포함하는, 방법.
43. 제41항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 약 0.1 내지 약 50 중량%의 상기 블록 공중합체를 포함하는, 방법.
44. 제43항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 약 1 내지 약 20 중량%의 상기 블록 공중합체를 포함하는, 방법.
45. 제44항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 약 2 내지 약 15 중량%의 상기 블록 공중합체를 포함하는, 방법.
46. 안과용 장치로서,
    상기 안과용 장치는, 실리콘-함유 중합체, 및 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체를 포함하며, 상기 블록 공중합체는, 상기 블록 공중합체의 주쇄 내에, 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는 친수성 세그먼트, 및 상기 블록 공중합체의 적어도 하나의 말단 상의 선형의 기재 회합성 세그먼트를 포함하며, 상기 실리콘 세그먼트는 약 1개 내지 약 200개의 실록시 단위를 포함하고, 상기 블록 공중합체는, 상기 선형의 기재 회합성 세그먼트를 통해, 적어도 하나의 소수성 부위를 포함하는 표면과 회합되고, 상기 실리콘-함유 중합체와 비교하여, 약 20% 이상의 지질 흡수 감소율을 상기 안과용 장치에 제공하는, 안과용 장치.
47. 제46항에 있어서, 상기 지질 흡수량은 약 12 ㎍/렌즈 미만인, 안과용 장치.
48. 제47항에 있어서, 상기 지질 흡수량은 약 10 ㎍/렌즈 이하인, 안과용 장치.
49. 제46항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 가교결합제 대 1차 사슬의 몰비가 약 0.01 내지 약 1.5의 범위인, 안과용 장치.
50. 제46항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 6개 내지 60개의 실록시 반복 단위를 포함하는, 안과용 장치.
51. 제46항에 있어서, 상기 블록 공중합체의 상기 친수성 세그먼트는 약 50 내지 약 5,000 범위의 중합도를 갖는, 안과용 장치.
52. 제51항에 있어서, 상기 블록 공중합체의 상기 친수성 세그먼트는 약 100 내지 약 1000 범위의 중합도를 갖는, 안과용 장치.
53. 제46항에 있어서, 친수성 세그먼트와, 선형 실리콘을 포함하는 상기 선형의 기재 회합성 세그먼트는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 및 약 500:1 범위의 중량비로 상기 블록 공중합체 내에 존재하는, 안과용 장치.
54. 제53항에 있어서, 친수성 세그먼트 대 상기 선형 실리콘의 중량비는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 및 약 200:1의 범위인, 안과용 장치.
55. 제46항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 6개 내지 60개의 실록시 반복 단위를 포함하는, 안과용 장치.
56. 제55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 6개 내지 20개의 실록시 반복 단위를 포함하는, 안과용 장치.
57. 안과용 용액으로서,
    상기 안과용 용액은, 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체를 포함하며, 상기 블록 공중합체는, 상기 중합체의 주쇄 내에, 약 10 내지 약 10,000 범위의 중합도를 갖는 친수성 세그먼트, 및 상기 중합체의 적어도 하나의 말단 상의 선형의 기재 회합성 세그먼트를 포함하며, 상기 선형의 기재 회합성 세그먼트는 약 1개 내지 약 200개의 실록시 단위를 포함하고, 상기 블록 공중합체는 상기 용액과 접촉된 안과용 장치의 지질 흡수를 감소시키기에 유효한 양으로 존재하고, 상기 안과용 용액은 투명한, 안과용 용액.
58. 제57항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트는 가교결합제 대 1차 사슬의 몰비가 약 0.01 내지 약 1.5의 범위인, 안과용 용액.
59. 제57항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 6개 내지 60개의 실록시 반복 단위를 포함하는, 안과용 용액.
60. 제59항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 6개 내지 20개의 실록시 반복 단위를 포함하는, 안과용 용액.
61. 제57항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 약 0.005 및 약 2 중량% 범위의 양으로 존재하는, 안과용 용액.
62. 제61항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안정한 블록 공중합체는 약 0.01 및 약 0.5 중량% 범위의 양으로 존재하는, 안과용 용액.
63. 제57항에 있어서, 상기 블록 공중합체의 상기 친수성 세그먼트는 약 50 내지 약 1,000 범위의 중합도를 갖는, 안과용 용액.
64. 제63항에 있어서, 상기 블록 공중합체의 상기 친수성 세그먼트는 약 100 내지 약 500 범위의 중합도를 갖는, 안과용 용액.
65. 제57항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트와, 선형 실리콘 세그먼트를 포함하는 상기 선형의 기재 회합성 세그먼트는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 내지 약 500:1 범위의 중량비로 상기 블록 공중합체 내에 존재하는, 안과용 용액.
66. 제65항에 있어서, 상기 친수성 세그먼트 대 상기 선형 실리콘 세그먼트의 중량비는, 중합도를 기준으로, 약 1:1 내지 약 200:1의 범위인, 안과용 용액.
67. 제57항에 있어서, 상기 안과용 장치는, 적어도 하나의 소수성 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 콘택트 렌즈인, 안과용 용액.
68. 제58항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈는 실리콘 수소를 포함하는, 안과용 용액.
69. 제68항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈는 코팅되지 않은, 안과용 용액.
70. 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 안정한 블록 공중합체의 제조 방법으로서,
    (a) (i) 하기 화학식을 갖는 매크로 제어되는 라디칼 중합제(macro CRP agent):
    [A]-CRP
    (여기서, [A]는 의료용 장치에 대해 친화성을 갖는 중합체 세그먼트이고, CRP는 불포화 단량체들의 중합을 제어할 수 있는 작용성 말단 모이어티임)를 (ii) 적어도 하나의 친수성 단량체, 자유 라디칼 개시제, 가교결합제, 및 선택적으로 용매와 접촉시키는 단계;
    (b) 상기 적어도 하나의 친수성 단량체를 상기 [A]-CRP제의 존재 하에서 중합시켜, 상기 [A]-CRP제 상에 친수성 세그먼트를 형성하여, 상기 매크로 CRP제의 활성 부분이 상기 친수성 세그먼트의 하나의 말단 상에 있고 상기 [A] 세그먼트가 반대쪽 말단 상에 있도록 하는 단계; 및
    (c) 중합 동안 또는 후에 상기 친수성 세그먼트를 가교결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
71. 가교결합되지만 거시적으로 비겔화되는 안정한 블록 공중합체의 제조 방법으로서,
    (a) 기재 회합성의 중합체성 자유 라디칼 개시제를 적어도 하나의 친수성 단량체, 전파 및 사슬 전달 둘 모두가 가능한 단량체, 및 선택적으로, 용매와 접촉시키는 단계;
    (b) 적어도 하나의 친수성 단량체와, 전파 및 사슬 전달 둘 모두가 가능한 단량체의 중합을 개시하여, 상기 기재 회합성 중합체의 적어도 하나의 말단 상에 친수성 세그먼트를 형성하는 단계; 및
    (c) 단량체 사슬 전달을 통해 중합 동안 상기 친수성 세그먼트를 가교결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
72. 제35항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈는 상기 접촉 단계 전에 전처리되지 않는, 방법.
73. 제35항에 있어서, 제2 중합체를 포함하는 제2 용액과 상기 콘택트 렌즈를, 상기 제2 중합체를 상기 블록 공중합체와 결합 또는 회합시키기에 적합한 조건 하에서, 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
74. 제73항에 있어서, 상기 제2 중합체는 상기 블록 공중합체에 결합하거나 상기 블록 공중합체와 회합할 수 있는 기를 포함하는 선형, 분지형 또는 가교결합된 중합체들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
75. 제74항에 있어서, 상기 블록 공중합체는 상기 친수성 세그먼트 내에 양성자 공여성 기를 포함하고, 상기 제2 중합체는 양성자 수용성 기를 포함하는, 방법.
76. 제75항에 있어서, 상기 제2 중합체는 폴리-N-비닐 피롤리돈, 폴리-N-비닐-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-메틸-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-메틸-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-4-메틸-2-피페리돈, 폴리-N-비닐-4-메틸-2-카프로락탐, 폴리-N-비닐-3-에틸-2-피롤리돈, 및 폴리-N-비닐-4,5-다이메틸-2-피롤리돈, 폴리비닐이미다졸, 폴리-N-N-다이메틸아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌-옥사이드, 폴리-2-에틸-옥사졸린, 헤파린 다당류, 다당류, 및 이들의 혼합물 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
77. 제74항에 있어서, 상기 블록 공중합체는 상기 친수성 세그먼트 내에 양성자 수용성 기를 포함하고, 상기 제2 중합체는 양성자 공여성 기를 포함하는, 방법.
78. 제74항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 중합체는 최대 약 50,000 ppm까지의 농도로 상기 용액 내에 존재하는, 방법.
79. 제74항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 중합체는 약 10 내지 5000 ppm의 농도로 상기 용액 내에 존재하는, 방법.
80. 제74항에 있어서, 상기 제2 접촉 단계는 pH 약 6 내지 약 8에서 수행되는, 방법.
81. 제1항에 있어서, 블록 공중합체는 하기 화학식으로 나타낸 1차 사슬들,

    

    를 갖는, 조성물:
    

    

    
    (여기서,
    R₁은 치환 및 비치환된 C_1-24 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    A는 6개 내지 1,000개의 반복 단위를 갖는 선형 다이알킬 또는 다이아릴 폴리실록산, 및 S, O, N, P 및 이들의 조합들로부터 선택되는 원자들로 선택적으로 치환될 수 있는 2개 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R₆은 자유 라디칼 중합을 개시하는 자유 라디칼 이탈기이고;
    X는 ―O-(CO)-, -(CO)O-, -NR₈-(CO)-, -(CO)NR₈-, -O-, C_1-12 알킬렌, C_1-4 알킬렌 또는 직접 결합으로부터 선택되고;
    G는 적어도 하나의 친수성 단량체의 중합 잔기이고;
    D는 적어도 하나의 반응성 기, R'₁₅를 포함하는 중합 잔기이고;
    E는 다른(another) 중합체 세그먼트

    

    _i와 중합된 가교결합제의 잔기인 R₁₅를 포함하는 중합 잔기이고;
    α, β, γ는 G, D, 및 E의 (몰 분율로의) 상대 몰량이고;
    Z는 수소, 염소, 불소, 선택적으로 치환된 알킬, 선택적으로 치환된 아릴, 선택적으로 치환된 헤테로사이클릴, 선택적으로 치환된 알킬티오, 선택적으로 치환된 알콕시, 선택적으로 치환된 알콕시카르보닐, 선택적으로 치환된 아릴옥시카르보닐(-COOR"), 카르복시(-COOH), 선택적으로 치환된 아실옥시(-O₂CR"), 선택적으로 치환된 카르바모일(-CONR"₂), 시아노(-CN), 다이알킬- 또는 다이아릴-포스포네이토[-P(=O)(OR")₂], 다이알킬- 또는 다이아릴-포스피네이토[-P(=O)(OR")₂], 및 임의의 메커니즘에 의해 형성된 중합체 사슬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    

    

    _i는 1차 사슬,

    

    에 가교결합되는 다른(another) 1차 사슬이고;
    t는 1이거나 1 초과의 정수이고; p는 1이거나 1 초과의 정수임).
82. 제81항에 있어서, G는 N-비닐 피롤리돈, N-비닐-2-피페리돈, N-비닐-2-카프로락탐, N-비닐-3-메틸-2-카프로락탐, N-비닐-3-메틸-2-피페리돈, N-비닐-4-메틸-2-피페리돈, N-비닐-4-메틸-2-카프로락탐, N-비닐-3-에틸-2-피롤리돈, N-비닐-4,5-다이메틸-2-피롤리돈, 비닐이미다졸, N-N-다이메틸아크릴아미드, 아크릴아미드, N,N-비스(2-하이드록시에틸)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, N-아이소프로필 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, (메트)아크릴산, 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, 2-에틸 옥사졸린, N-(2-하이드록시프로필) (메트)아크릴아미드, N-(2-하이드록시에틸) (메트)아크릴아미드, 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린, 3-(다이메틸(4-비닐벤질)암모니오)프로판-1-설포네이트(DMVBAPS), 3-((3-아크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(AMPDAPS), 3-((3-메타크릴아미도프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(MAMPDAPS), 3-((3-(아크릴로일옥시)프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(APDAPS), 메타크릴로일옥시)프로필)다이메틸암모니오)프로판-1-설포네이트(MAPDAPS), N,N-다이메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드, N-비닐-N-메틸아세트아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸프로피온아미드, N-비닐-N-메틸-2-메틸프로피온아미드, N-비닐-2-메틸프로피온아미드, N-비닐-N,N'-다이메틸우레아 등과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 친수성 단량체의 잔기인, 조성물.
83. 제81항에 있어서, G는 N-비닐 피롤리돈, N-비닐-N-메틸아세트아미드, 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린, (메트)아크릴산, N,N-다이메틸아크릴아미드, N-하이드록시프로필 메타크릴아미드, 모노-글리세롤 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴아미드, 비스하이드록시에틸 아크릴아미드, 및 2,3-다이하이드록시프로필 (메트)아크릴아미드 등과, 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 친수성 단량체의 잔기인, 조성물.
84. 제82항 또는 제83항에 있어서, G는 메타크릴산, 아크릴산, 3-아크릴아미도프로피온산(ACA1), 4-아크릴아미도부탄산, 5-아크릴아미도펜탄산(ACA2), 3-아크릴아미도-3-메틸부탄산(AMBA), N-비닐옥시카르보닐-α-알라닌, N-비닐옥시카르보닐-β-알라닌(VINAL), 2-비닐-4,4-다이메틸-2-옥사졸린-5-온(VDMO), 반응성 설포네이트 염으로서 소듐-2-(아크릴아미도)-2-메틸프로판 설포네이트(AMPS), 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 칼륨 염, 3-설포프로필 (메트)아크릴레이트 나트륨 염, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 다이 소듐, 비스 3-설포프로필 이타코네이트 다이 포타슘, 비닐 설포네이트 나트륨 염, 비닐 설포네이트 염, 스티렌 설포네이트, 설포에틸 메타크릴레이트를 포함하는 반응성 설포네이트 염, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 하전된 단량체의 잔기를 추가로 포함하는, 조성물.
85. 제81항에 있어서, G, D 및 E는 하기 화학식의 반복 단위인, 조성물:
    

    

    
    (여기서, U는 수소, 할로겐, 하이드록실로 선택적으로 치환될 수 있는 C₁-C₄ 알킬, 알콕시, 아릴옥시(OR"), 카르복시, 아실옥시, 아로일옥시(O₂CR"), 알콕시-카르보닐, 아릴옥시-카르보닐(CO₂R") 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    V는 수소, R", CO₂H, CO₂R", COR", CN, CONH₂, CONHR", CONR"₂, O₂CR", OR" 및 할로겐; 환형 및 비환형 N-비닐 아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R"은 독립적으로, 선택적으로 치환된 C₁-C₁₈ 알킬, C₂-C₁₈ 알케닐, 아릴, 헤테로사이클릴, 알크아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 치환체는 독립적으로, 에폭시, 하이드록실, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시 및 카르복실레이트, 설폰산 및 설포네이트, 알콕시- 또는 아릴옥시-카르보닐, 아이소시아네이토, 시아노, 실릴, 할로, 및 다이알킬아미노; 인산으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R₁₅는 R'₁₅으로부터 유도되고 2개의

    

    -사슬들 사이의 가교결합을 포함하는 임의의 탄소-함유 구조이고;
    R'₁₅는 다른(other)

    

    -사슬들과 공유 결합, 이온 결합 또는 수소 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 기를 함유하는 임의의 탄소-함유 구조임).
86. 제85항에 있어서,
    R₁은 치환 및 비치환된 C_1-10 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    A는 6개 내지 200개의 선형 다이알킬 또는 다이아릴 폴리실록산으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R₆은 선택적으로 치환된 알킬렌; 선택적으로 치환된 포화, 불포화 또는 방향족 탄소환식 또는 복소환식 고리; 선택적으로 치환된 알킬티오; 선택적으로 치환된 알콕시; 또는 선택적으로 치환된 다이알킬아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기로부터 선택되고;
    U는 H, 메틸로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R"은 메틸, 피롤리도닐, -N-(CH₃)₂, -N(CH₃)-COCH₃(N-비닐 아세트아미드), ―CH₂CH₂-COOH, ―CH₂CH₂CH₂-COOH, ―CH₂CH₂CH₂CH₂-COOH, -(CH₃)₂-CH₂-SO₃H, -(CH₃)₂-CH₂-CO₂H, -CH₂CH₂CH₂-+N(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₃ ^-, -CH₂CH₂CH₂-⁺N(CH₃)₂-CH₂CH₂-CO₂ ^-, -CH₂CH₂CH₂-⁺N(CH₃)₂, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R'₁₅는 하나 이상의 불포화 결합을 포함하는, 조성물.
87. 제85항에 있어서,
    R₁은 치환 또는 비치환된 C_1-6 알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    A는 6개 내지 20개의 반복 단위의 선형 다이알킬 또는 다이아릴 폴리실록산으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R₆은 선택적으로 치환된 벤질, 선택적으로 치환된 페닐, 에타노에이트, 선택적으로 치환된 프로피오네이트, 4-시아노펜타노에이트, 또는 아이소부티로에이트 작용기들로부터 선택되고;
    V는 -N-(CH₃)₂로부터 선택되는, 조성물.
88. 제81항에 있어서, Z는 스위칭 가능한(switchable) 작용기:
    

    

    
    를 포함하는, 조성물.
89. 제1항에 있어서, 블록 공중합체는 하기 화학식으로 나타낸 1차 사슬들,

    

    를 갖는, 조성물:
    

    

    
    (여기서,
    R₁은 치환 및 비치환된 C_1-24 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    A는 6개 내지 1,000개의 반복 단위를 갖는 선형 다이알킬 또는 다이아릴 폴리실록산, 및 S, O, N, P 및 이들의 조합들로부터 선택되는 원자들로 선택적으로 치환될 수 있는 2개 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R₆은 자유 라디칼 중합을 개시하는 자유 라디칼 이탈기이고;
    X는 ―O-(CO)-, -(CO)O-, -NR₈-(CO)-, -(CO)NR₈-, -O-, C_1-12 알킬렌, C_1-4 알킬렌 또는 직접 결합으로부터 선택되고;
    G는 적어도 하나의 친수성 단량체의 중합 잔기이고;
    D는 적어도 하나의 반응성 기, R'₁₅를 포함하는 중합 잔기이고;
    E는 다른(another) 중합체 세그먼트

    

    _i와 중합된 가교결합제의 잔기인 R₁₅를 포함하는 중합 잔기이고;
    R₂₄는 중합을 제어할 수 있는 임의의 제제(agent)이고,
    α, β, γ는 G, D, 및 E의 (몰 분율로의) 상대 몰량이고;
    t는 1이거나 1 초과의 정수이고; p는 1이거나 1 초과의 정수임).
90. 제89항에 있어서, R₂₄는 1가 RAFT제, ATRP제, TERP제 및 NMP제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.

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