KR20220085264A - Silicone hydrogel monomer compounds and silicone hydrogel contact lens using thereof - Google Patents

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KR20220085264A
KR20220085264A KR1020200175189A KR20200175189A KR20220085264A KR 20220085264 A KR20220085264 A KR 20220085264A KR 1020200175189 A KR1020200175189 A KR 1020200175189A KR 20200175189 A KR20200175189 A KR 20200175189A KR 20220085264 A KR20220085264 A KR 20220085264A
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곽기섭
이호준
김효진
한성미
이세희
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재단법인 대구테크노파크
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Abstract

친수성이 우수한 콘택트 렌즈에 사용하기 위한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물, 친수성이 우수한 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 개시한다. 또한 렌즈 표면의 친수성이 우수한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 포함한 콘택트 렌즈 조성물과 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 실리콘 콘택트 렌즈는 기존의 콘택트 렌즈보다 신규 단량체의 말단에 친수성 치환기의 증가로 인하여 표면과 수분의 친화성이 높아져서 접촉각이 낮아졌고 친수성이 증가된다. 따라서 본 발명에 따라 합성된 신규 단량체는 기존 상용 단량체와의 공중합을 통하여 친수성이 개선된 콘택트 렌즈를 얻을 수 있으며, 관능기의 도입으로 콘택트 렌즈의 물성을 조절할 수 있다. Disclosed are a silicone hydrogel monomer compound for use in a contact lens having excellent hydrophilicity, and a silicone hydrogel monomer compound for use in a contact lens having excellent hydrophilicity. Also disclosed are a contact lens composition including a silicone hydrogel monomer compound having excellent hydrophilicity on the lens surface, and a method for preparing a silicone hydrogel monomer compound for a contact lens. The silicone contact lens according to the present invention has a higher affinity for water and a surface due to an increase in hydrophilic substituents at the ends of the new monomers than conventional contact lenses, so that the contact angle is lowered and the hydrophilicity is increased. Therefore, the novel monomer synthesized according to the present invention can obtain a contact lens with improved hydrophilicity through copolymerization with an existing commercial monomer, and the physical properties of the contact lens can be adjusted by introducing a functional group.

Description

실리콘 하이드로겔 단량체 화합물 및 이를 이용한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈{Silicone hydrogel monomer compounds and silicone hydrogel contact lens using thereof}Silicone hydrogel monomer compounds and silicone hydrogel contact lenses using the same

본 발명은 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물 및 이를 이용한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Thiol-ene 반응을 통해 합성한 신규한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물과 이를 아크릴 단량체 용액에 도입함으로써 친수성 관능기로 인하여 렌즈 표면의 친수성이 우수한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a silicone hydrogel monomer compound and a silicone hydrogel contact lens using the same, and more particularly, to a novel silicone hydrogel monomer compound synthesized through a thiol-ene reaction and a hydrophilic functional group by introducing it into an acrylic monomer solution. It relates to a silicone hydrogel contact lens with excellent hydrophilicity of the lens surface.

콘택트 렌즈는 1900년 후반에 들어 가장 많은 발전이 이루어졌다. K. Touhy에 의해 PMMA를 이용한 하드 콘택트렌즈가 처음 만들어졌지만, 하드 렌즈가 갖는 여러 단점을 보완하기 위하여 여러 고분자 재료가 개발되었다. Contact lenses were most developed in the late 1900s. Although hard contact lenses using PMMA were first made by K. Touhy, several polymer materials were developed to compensate for the various disadvantages of hard lenses.

일반적으로, 콘택트렌즈는 적당한 기계적 강도(tensile strength), 생체적합성(biocompatibility), 무독성 (toxicity), 재료의 투명도(optical transparent), 굴절률(refractive index), 표면 친수성(surface wettability), 각막에 적합한 함수율(water content), 팽윤비(swelling), 산소투과성(oxygen transmissibility), 유연성(flexibility) 등의 요구조건을 충족하여야 한다. In general, contact lenses have adequate mechanical strength, biocompatibility, toxicity, optical transparency, refractive index, surface wettability, and moisture content suitable for the cornea. (water content), swelling ratio (swelling), oxygen permeability (oxygen transmissibility), it must meet the requirements such as flexibility (flexibility).

현대의 소프트 콘택트 렌즈는 연질 재료, 전형적으로는 하이드로겔로 만들어진다. 최근에는 실리콘 하이드로겔로 만들어진 소프트 콘택트 렌즈가 소개되었다. 실리콘 하이드로겔은 높은 산소 투과율을 갖는 수팽윤성의 망상 중합체이다. 그러나, 일부의 사용자는 이러한 렌즈를 사용할 때 불편함을 느끼고 과도한 안구 침착물을 경험함으로써 시력 저하를 일으킨다.Modern soft contact lenses are made of soft materials, typically hydrogels. Recently, soft contact lenses made of silicone hydrogel have been introduced. Silicone hydrogels are water-swellable network polymers with high oxygen permeability. However, some users feel uncomfortable when using these lenses and experience excessive ocular deposits, resulting in reduced vision.

실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈의 표면을 플라스마 코팅과 같은 친수성 피복물로 피복함으로써 이러한 문제를 경감시키려는 노력이 있었다. 예를 들면, 실리콘 하이드로겔 렌즈의 표면을 플라스마 코팅으로 도포하거나 렌즈 표면을 반응성 친수성 중합체로 처리함으로써 렌즈가 눈의 표면과 더 잘 융화될 수 있도록 하는 방법이 개시되었다. 의학 장치의 표면 위 또는 근처에 존재하는 반응성 관능기들이 친수성 중합체 위의 반응성 관능 그룹에 화학적으로 결합함으로써 친수성 표면을 만들어낸다. 한 예로서, 실리콘 기재를 피복하는 데에 비닐피롤리돈-코-4-비닐사이클로헥실-1,2-에폭사이드 중합체가 사용되었다.Efforts have been made to alleviate this problem by coating the surface of silicone hydrogel contact lenses with a hydrophilic coating such as a plasma coating. For example, a method for making the lens more compatible with the surface of the eye by applying the surface of a silicone hydrogel lens with a plasma coating or treating the surface of the lens with a reactive hydrophilic polymer has been disclosed. Reactive functional groups present on or near the surface of the medical device chemically bond to the reactive functional groups on the hydrophilic polymer to create a hydrophilic surface. As an example, a vinylpyrrolidone-co-4-vinylcyclohexyl-1,2-epoxide polymer was used to coat a silicone substrate.

하이드로겔 렌즈는 습윤성, 유연성과 함수성을 충족시키면서 착용감을 증가시켜 콘택트렌즈의 착용에 대한 거부감을 줄이는 큰 역할을 하였으며, 콘택트 렌즈의 대중화를 이끌어냈다. 그럼에도 여전히 산소투과도가 높고 친수성이 우수한 콘택트 렌즈를 제조하기 위한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 합성을 필요로 하고 있으며, 이러한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 이용하여 친수성이 우수한 콘택트 렌즈를 필요로 한다.Hydrogel lenses played a major role in reducing the reluctance to wear contact lenses by increasing the fit while satisfying wettability, flexibility and functionality, and led to the popularization of contact lenses. Nevertheless, there is still a need for synthesizing a silicone hydrogel monomer compound for manufacturing a contact lens having high oxygen permeability and excellent hydrophilicity, and a contact lens having excellent hydrophilicity using such a silicone hydrogel monomer compound is required.

대한미국 공개특허 10-2015-0129772Korean U.S. Patent Publication No. 10-2015-0129772 대한미국 등록특허 10-1346004Korean US Registered Patent 10-1346004

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 친수성이 우수한 콘택트 렌즈에 사용하기 위한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a silicone hydrogel monomer compound for use in contact lenses having excellent hydrophilicity.

또한 본 발명은 친수성이 우수한 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a silicone hydrogel monomer compound for contact lenses having excellent hydrophilicity.

또한 본 발명은 렌즈 표면의 친수성이 우수한 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 포함한 콘택트 렌즈 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a contact lens composition comprising a silicone hydrogel monomer compound having excellent hydrophilicity on the lens surface.

또한 본 발명은 친수성이 우수한 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a silicone hydrogel monomer compound for contact lenses having excellent hydrophilicity.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention in order to solve the above object,

하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 제공한다:It provides a silicone hydrogel monomer compound represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention in order to solve the other object,

하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 제공한다:It provides a silicone hydrogel monomer compound for contact lenses represented by the following Chemical Formulas 1 to 3:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention in order to solve the other object,

상기 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물; the silicone hydrogel monomer compound;

아크릴 단량체, 비닐 피롤리돈, 메틸 메타크릴레이트, 알콕시실릴비닐메타크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상의 화합물;at least one compound selected from an acrylic monomer, vinyl pyrrolidone, methyl methacrylate, and alkoxysilylvinylmethacrylate;

가교제; 및 crosslinking agent; and

개시제를 포함하는 콘택트 렌즈용 조성물을 제공한다.Provided is a composition for a contact lens comprising an initiator.

상기 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention in order to solve the other object,

2개의 Si기를 포함하는 비닐 실록산 화합물을 용매에 넣고 티올 화합물과 혼합물을 형성하는 단계; 및Putting a vinyl siloxane compound containing two Si groups in a solvent to form a mixture with a thiol compound; and

상기 혼합물을 경화하고 용매를 제거하는 단계;를 포함하는 티올 실록산를 포함하는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법을 제공한다.It provides a method for preparing a silicone hydrogel monomer compound for a contact lens comprising a thiol siloxane; curing the mixture and removing the solvent.

본 발명에 따른 실리콘 콘택트 렌즈는 기존의 콘택트 렌즈보다 신규 단량체의 말단에 친수성 치환기의 증가로 인하여 표면과 수분의 친화성이 높아져서 접촉각이 낮아졌고 친수성이 증가된다. 따라서 본 발명에 따라 합성된 신규 단량체는 기존 상용 단량체와의 공중합을 통하여 친수성이 개선된 콘택트 렌즈를 얻을 수 있으며, 관능기의 도입으로 콘택트 렌즈의 물성을 조절할 수 있다. The silicone contact lens according to the present invention has a higher affinity for water and a surface due to an increase in hydrophilic substituents at the ends of the new monomers than conventional contact lenses, so that the contact angle is lowered and the hydrophilicity is increased. Therefore, the novel monomer synthesized according to the present invention can obtain a contact lens with improved hydrophilicity through copolymerization with an existing commercial monomer, and the physical properties of the contact lens can be adjusted by introducing a functional group.

도 1은 본 발명에 따라 Si-O 결합의 경우 실리콘과 산소 사이에 부분 π 결합이 생성된 형태를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 C-C 결합의 하이드로티오레이션(hydrothiolation)의 메카니즘을 도시한 것이다(Thiol-ene 반응).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 합성된 신규한 실리콘 아크릴 단량체를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단량체의 합성과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FT-IR 결과를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 콘택트 렌즈의 사진을 도시한 것이다.
1 shows a form in which a partial π bond is generated between silicon and oxygen in the case of a Si—O bond according to the present invention.
Figure 2 shows the mechanism of hydrothiolation of the CC bond according to the present invention (Thiol-ene reaction).
3 shows a novel silicone acrylic monomer synthesized according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the synthesis process of the silicone monomer according to an embodiment of the present invention.
5 shows an FT-IR result according to an embodiment of the present invention.
6 shows a photograph of a contact lens manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. And the terminology used in this specification is for describing the embodiments, and is not intended to limit the present invention.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 제공한다:The present invention provides a silicone hydrogel monomer compound represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

본 발명은 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물을 제공한다:The present invention provides a silicone hydrogel monomer compound for contact lenses represented by the following Chemical Formulas 1 to 3:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00008
Figure pat00008

본 발명은, 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물; 아크릴 단량체, 비닐 피롤리돈, 메틸 메타크릴레이트, 알콕시실릴비닐메타크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상의 화합물; 가교제; 및 개시제를 포함하는 콘택트 렌즈용 조성물을 제공한다.The present invention, a silicone hydrogel monomer compound; at least one compound selected from an acrylic monomer, vinyl pyrrolidone, methyl methacrylate, and alkoxysilylvinylmethacrylate; crosslinking agent; And it provides a composition for a contact lens comprising an initiator.

아크릴 단량체는 바람직하게는 HEMA[2-Hydroxyethyl methacrylate]이고, 상기 피롤리돈은 바람직하게는 NVP[N-vinyl pyrrolidone]이고, 알콕시실릴비닐메타크릴레이트는 바람직하게는 TMSPMA [3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate]이다.The acrylic monomer is preferably HEMA [2-Hydroxyethyl methacrylate], the pyrrolidone is preferably NVP [N-vinyl pyrrolidone], and the alkoxysilyl vinyl methacrylate is preferably TMSPMA [3- (Trimethoxysilyl) propyl methacrylate].

본 발명은 2개의 Si기를 포함하는 비닐 실록산 화합물을 용매에 넣고 티올 화합물과 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 경화하고 용매를 제거하는 단계;를 포함하는 티올 실록산를 포함하는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of: putting a vinyl siloxane compound containing two Si groups in a solvent to form a mixture with a thiol compound; And curing the mixture and removing the solvent; provides a method for producing a silicone hydrogel monomer compound for a contact lens comprising a thiol siloxane.

실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈에 대표적으로 사용되는 실리콘 단량체는 tris-(trimethyl-silyl-propyl-methacrylate)(TRIS)와 hydroxyl- terminated polydimethylsiloxane (PDMS) 등이다. 이들 단량체는 소수성을 지닌 실록산기의 존재로 낮은 산소투과도를 개선시킬 수 있는데, 이러한 이유는 실리콘의 특유의 산소 친화성 때문이다.Silicone monomers typically used in silicone hydrogel contact lenses are tris-(trimethyl-silyl-propyl-methacrylate) (TRIS) and hydroxyl-terminated polydimethylsiloxane (PDMS). These monomers can improve the low oxygen permeability due to the presence of hydrophobic siloxane groups, because of the unique oxygen affinity of silicone.

본 발명에서는 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물에, HEMA(2-Hydroxyethyl methacrylate), AA(Acrylic acid), NVP(N-Vinyl-Pyrrolidon), MMA(Methyl meth acrylate) 등을 적용하여 친수성이 우수한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈를 제공하는 것이다. In the present invention, silicone hydrogel contact with excellent hydrophilicity by applying HEMA (2-Hydroxyethyl methacrylate), AA (Acrylic acid), NVP (N-Vinyl-Pyrrolidon), MMA (Methyl meth acrylate), etc. to the silicone hydrogel monomer compound to provide a lens.

실리콘과 산소가 결합한 Si-O 결합은 C-O결합보다 훨씬 강하여 실리콘은 산소에 대해 높은 친화성을 띄게 된다. C-O 및 Si-O 결합의 상대적인 강도는 원자가 커짐에 따라 결합강도가 감소한다는 일반적인 원리와는 상반된다. 이는 두 원자 사이의 단일 결합이 항상 단일 공유 전자쌍으로 설명될 수 있다고 가정했기 때문이다. The Si-O bond between silicon and oxygen is much stronger than the C-O bond, so silicon has a high affinity for oxygen. The relative strength of C-O and Si-O bonds is contrary to the general principle that bond strength decreases with increasing valence. This is because it was assumed that a single bond between two atoms could always be described as a single shared electron pair.

그러나 Si-O 결합의 경우 Si에 상대적으로 낮은 에너지의 비어 있는 d궤도를 이용하여 O의 p 또는

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하이브리드궤도의 비결합 전자쌍을 수용하여 부분 π 결합이 생성된다. 이러한 상호 작용은 실리콘 뿐만 아니라 3주기 원소(P, S, Cl)의 중요한 화학적 특징이다. 즉, P, S, Cl 과 같은 원소는 비어있는 d오비탈을 이용하여 다른 원자와 여러 배위수를 가질 수 있으며, 이를 가변공유성이라 한다. 따라서 부분적인 pi 이중결합의 특성으로 인해 Si-O결합은 예상보다 훨씬 더 강하고 짧으며, 산소와 친화성이 높아지게 된다.However, in the case of Si-O bonding, p or O of O using a relatively low-energy vacant d orbital in Si
Figure pat00009
A partial π bond is created by accepting an unbonded pair of electrons in the hybrid orbital. This interaction is an important chemical characteristic of not only silicon but also three-period elements (P, S, Cl). That is, elements such as P, S, and Cl can have multiple coordination numbers with other atoms by using vacant d orbitals, which is called variable covalent property. Therefore, due to the nature of the partial pi double bond, the Si-O bond is much stronger and shorter than expected, and has a higher affinity for oxygen.

여러 가지 화학 반응 중 Thiol-ene 반응은 다양한 고분자의 유기 화합물 형성에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 Thiol-ene 반응은 라디칼 조건하에서 발생되고, 개시, 전파 및 종결 단계를 포함한 연쇄 과정을 통해 진행된다. 개시제와 함께 uv를 조사할 경우 thiyl 라디칼, 및 기타 부산물이 형성된다. 전파과정은 C=C결합과 thiyl 라디칼의 Anti-Markovnikov 반응으로 탄소 중심의 라디칼을 생성한 후 다른 thiol 분자와 반응하여 새로운 라디칼을 형성하는 2단계 과정이다. 가능한 종결과정은 전형적인 라디칼-라디칼 결합과정을 포함한다.Thiol-ene reaction among various chemical reactions is widely used to form organic compounds of various polymers. In general, the thiol-ene reaction occurs under radical conditions and proceeds through a chain process including initiation, propagation and termination steps. When irradiated with UV with an initiator, thiyl radicals and other by-products are formed. The propagation process is a two-step process in which a carbon-centered radical is generated by the C=C bond and the Anti-Markovnikov reaction of the thiyl radical, and then reacts with other thiol molecules to form a new radical. Possible termination processes include typical radical-radical bonding processes.

도 2는 본 발명에 따른 C-C 결합의 하이드로티오레이션(hydrothiolation)의 메카니즘을 도시한 것이다(Thiol-ene 반응). 도 2를 참조하면, Thiol-ene 반응의 특징으로는 반응 개시가 용이하고(열, 빛, 개시제, 아민 촉매 작용), 높은 수율(때로 정량 반응), 높은 위치 선택성, 물과 산소뿐만 아니라 다양한 용매와 작용기에 대한 내성이 있다. 이와 같은 이유 때문에 Thiol-ene 반응은 'click' 반응이라는 불릴 정도로 간단하고 합성에 용이한 반응이다.Figure 2 shows the mechanism of hydrothiolation of C-C bonds according to the present invention (Thiol-ene reaction). Referring to FIG. 2 , the characteristics of the thiol-ene reaction include easy reaction initiation (heat, light, initiator, amine catalysis), high yield (sometimes quantitative reaction), high regioselectivity, and various solvents as well as water and oxygen. and resistance to functional groups. For this reason, the thiol-ene reaction is so simple and easy to synthesize that it is called a 'click' reaction.

현재 콘택트 렌즈에 관하여 많은 연구가 진행이 되고 있다. 특히, 렌즈에 높은 산소 투과도를 부여할 수 있는 TRIS와 SiGMA와 같은 실리콘 단량체를 사용한 연구가 진행되었다. 이들 단량체의 구조는 Si-O-Si의 실록산 형태를 가지고 있어, 콘택트 렌즈에 높은 산소 친화성을 부여할 수 있지만, 소수성의 성질이 강하게 나타나서 렌즈 내부의 수분 흡수성과 표면 젖음성의 저하를 야기한다. 하지만 실록산 구조를 가진 단량체에 친수성 관능기가 부착된다면, 높은 산소투과성을 유지하되 표면 젖음성과 함수율을 개선할 수 있을 거라 예상할 수 있다.Currently, a lot of research is being conducted on contact lenses. In particular, studies have been conducted using silicone monomers such as TRIS and SiGMA, which can impart high oxygen permeability to lenses. The structure of these monomers has a siloxane form of Si-O-Si, which can impart high oxygen affinity to a contact lens, but exhibit strong hydrophobic properties, resulting in a decrease in moisture absorption and surface wettability inside the lens. However, if a hydrophilic functional group is attached to a monomer having a siloxane structure, it can be expected that the surface wettability and moisture content can be improved while maintaining high oxygen permeability.

본 발명은 다관능성 vinyl siloxane(VSO)에 친수성 관능기를 부여하기 위하여 thiol-ene “click” 반응을 이용하였다. 친수성기를 가진 thiol (SH)과 다관능성 vinyl siloxane (VSO)를 반응시킨다면 친수성기를 가진 siloxane(VSO-SH) 단량체를 고순도, 고수율로 합성할 수 있다. 뿐만 아니라 신규 단량체 말단의 친수성 관능기로 인해 렌즈의 표면 친수성을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.In the present invention, a thiol-ene “click” reaction was used to impart a hydrophilic functional group to polyfunctional vinyl siloxane (VSO). If thiol (SH) having a hydrophilic group is reacted with polyfunctional vinyl siloxane (VSO), a siloxane (VSO-SH) monomer having a hydrophilic group can be synthesized with high purity and high yield. In addition, it is expected to increase the surface hydrophilicity of the lens due to the hydrophilic functional group at the end of the new monomer.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present specification in detail. However, the embodiments according to the present specification may be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not to be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely explain the present specification to those of ordinary skill in the art.

실시예Example

재료와 샘플준비Material and sample preparation

재료ingredient

본 실시예에서는 편의상 용어를 다음과 같이 정의한다.In this embodiment, for convenience, terms are defined as follows.

VSO4 : 2,4,6,8-Tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclo -tetrasiloxaneVSO4: 2,4,6,8-Tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclo-tetrasiloxane

VSO2 : 1,3-Divinyltetramethyl disiloxaneVSO2: 1,3-Divinyltetramethyl disiloxane

SHTMS : (3- mercaptopropyl) trimethoxy silaneSHTMS : (3-mercaptopropyl) trimethoxy silane

SHOH : 2-mercaptoethanolSHOH: 2-mercaptoethanol

상기 VSO4, VSO2, SHTMS 및 SHOH는 Tokyo Chemical Industry(TCI)사에서 구입한 것을 사용하였다.The VSO4, VSO2, SHTMS and SHOH were purchased from Tokyo Chemical Industry (TCI).

아크릴 단량체는 HEMA[2-Hydroxyethyl methacrylate], NVP[N-vinyl pyrrolidone]는 DAEJUNG 화금사에서 구입한 것을 사용하였으며, MMA[Methyl methacrylate]는 TCI사에서 구입한 것을 사용하였다. 그리고 TMSPMA [3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate], 가교제인 EGDMA[Ethylene glycol dimethacrylate], 개시제인 AIBN[2,2-Azobisisobutyronitrile]은 Junsei사에서 구입한 것을 사용하였다.Acrylic monomers HEMA [2-Hydroxyethyl methacrylate] and NVP [N-vinyl pyrrolidone] purchased from DAEJUNG Hwageum were used, and MMA [Methyl methacrylate] purchased from TCI was used. In addition, TMSPMA [3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate], EGDMA [Ethylene glycol dimethacrylate] as a crosslinking agent, and AIBN [2,2-Azobisisobutyronitrile] as an initiator were purchased from Junsei.

상세한 단량체의 구조 및 약어는 다음에 표시하였다:Detailed monomer structures and abbreviations are given below:

Figure pat00010
Figure pat00010

Phosphate buffered saline solution (PBS) 수용액은 DEAJUNG 화금에서 구입한 PBS tablet을 사용하여 tablet 1개를 DI water 100mL에 녹여 제조하였다.Phosphate buffered saline solution (PBS) aqueous solution was prepared by dissolving one tablet in 100 mL of DI water using a PBS tablet purchased from DEAJUNG Hwageum.

thiol-ene 반응을 이용한 신규 단량체 합성Synthesis of new monomers using thiol-ene reaction

VSO-SH 신규 단량체는 각각의 화합물을 다음 표 1에 기재된 양만큼 투입하여 합성하였다:VSO-SH novel monomer was synthesized by adding each compound in the amount shown in Table 1 below:

Figure pat00011
Figure pat00011

우선 vinyl siloxane(VSO)를 20mL 바이알 병에 넣고, 메탄올을 5mL 넣는다. 이후 thiol 화합물을 투입하고 교반시킨다. 혼합용액을 UV 경화기를 사용하여 4시간 동안 조사한 후 용액 내 메탄올을 진공 감압을 통해 제거시킨다.First, put vinyl siloxane (VSO) in a 20 mL vial and add 5 mL of methanol. Then, a thiol compound is added and stirred. After irradiating the mixed solution for 4 hours using a UV curing machine, the methanol in the solution is removed through vacuum reduced pressure.

생성물은 수율: 96-90% 순도 : 99%의 무색 투명한 액체를 얻었다. H-NMR을 통해 합성을 확인하였다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단량체의 합성과정을 도시한 것이다.The product was obtained as a colorless transparent liquid in yield: 96-90%, purity: 99%. Synthesis was confirmed by H-NMR. 5 is a view showing the synthesis process of the silicone monomer according to an embodiment of the present invention.

실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈 중합Polymerization of silicone hydrogel contact lenses

실리콘 하이드로겔은 가교제인 EGDMA와 열 개시제인 AIBN의 존재하에서 HAMA, NVP, MMA 그리고 TMSPMA 단량체를 다음 표 2에 기재된 양만큼 투입하여 단량체 혼합용액을 만든다:In the silicone hydrogel, in the presence of EGDMA, a crosslinking agent, and AIBN, a thermal initiator, HAMA, NVP, MMA, and TMSPMA monomers are added in the amounts shown in Table 2 below to make a monomer mixture:

Figure pat00012
Figure pat00012

만들어진 단량체 혼합용액을 3g에 합성한 VSO-SH 화합물을 0.1g 투입하고 2시간 동안 교반을 진행하였다. 균일하게 섞인 단량체 혼합물을 Polypropylene 몰드에 120ul 넣고 130℃에서 2시간 동안 가열하였다. 만들어진 렌즈는 박리하여 PBS 수용액에 넣고 수화시켜 보관하였다.0.1 g of the synthesized VSO-SH compound was added to 3 g of the prepared monomer mixture solution and stirred for 2 hours. 120ul of the homogeneously mixed monomer mixture was placed in a polypropylene mold and heated at 130°C for 2 hours. The prepared lens was peeled off, put in a PBS aqueous solution, hydrated and stored.

분석 및 측정Analysis and measurement

본 실시예에서는 콘택트 렌즈의 Thiol-ene 반응을 통해 합성한 신규 실리콘 단량체를 상용되는 아크릴 단량체 용액에 도입함으로써 만들어지는 신규 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈의 변화와 물성을 확인하였다. 콘택트 렌즈의 대표적인 물성으로 함수율, 산소투과도, 접촉각을 측정하여 이를 비교 분석하였다.In this example, changes and physical properties of a novel silicone hydrogel contact lens made by introducing a novel silicone monomer synthesized through the thiol-ene reaction of a contact lens into a commercially available acrylic monomer solution were confirmed. As representative physical properties of contact lenses, moisture content, oxygen permeability, and contact angle were measured and analyzed for comparison.

신규 Thiol-ene 실리콘 단량체 합성 분석Analysis of novel thiol-ene silicone monomer synthesis

핵자기 공명 분광계 (nuclear magnetic resonance spectrometer ( 1One H NMR)H NMR)

핵자기 공명 분광 분석은 Bruker사의 AVANCE Ⅲ 500을 사용하여 측정하였다. CDCl3에 화합물을 섞어서 1H-NMR을 측정하였다.Nuclear magnetic resonance spectroscopy was measured using Bruker's AVANCE III 500. 1 H-NMR was measured by mixing the compound in CDCl 3 .

적외선 분광광도계 (FT-IR)Infrared Spectrophotometer (FT-IR)

적외선 분광 분석은 JASCO사의 FT/IR 4100을 사용하여 측정하였다. ATR 보조장비를 사용하여 용액 상의 화합물을 접촉시킨 뒤 반사방식으로 측정하였다. Infrared spectroscopic analysis was measured using FT/IR 4100 manufactured by JASCO. After contacting the compound in solution using an ATR accessory, it was measured by reflection method.

콘택트 렌즈 분석Contact Lens Analysis

함수율(Water content) 측정Water content measurement

렌즈의 함수율(Water content)은 수분 측정기(METTLER TOLEDO HX204)를 사용하여 측정하였다. 건조 조건은 ISO 18369-4의 식약처 의료기기 기준규격에 맞췄으며, 아래의 식(1)을 이용하여 계산하였다. 여기서

Figure pat00013
는 함수된 콘택트 렌즈의 무게,
Figure pat00014
는 건조된 렌즈의 무게이다:The water content of the lens was measured using a moisture meter (METTLER TOLEDO HX204). Drying conditions were in accordance with the medical device standard of the Ministry of Food and Drug Safety of ISO 18369-4, and was calculated using Equation (1) below. here
Figure pat00013
is the weight of the contact lens as a function,
Figure pat00014
is the weight of the dried lens:

Figure pat00015
(1)
Figure pat00015
(One)

산소투과도(Oxygen transmissibility : Dk/t) 측정Oxygen transmissibility (Dk/t) measurement

렌즈의 산소투과도(Oxygen transmissibility : Dk/t)는 polarographic 방법으로 측정하였다. PBS에 담긴 콘택트렌즈와 polarographic cell, cell mounting fixture를 항온항습기(WL1000S, with lab 습도 95%, 온도 35℃)에 넣고 2시간 이상 평형 상태를 유지시킨 후, polarographic cell 위에 렌즈를 올려놓았다. 렌즈는 nylon mesh를 씌운 cell mount ting fixture로 고정하였고, permeometer (Model 201T O2 permeometer, CHREATECH, USA)를 이용하여 전류값을 측정했다. 렌즈의 중심두께는 압력 다이얼게이지(Litematic: Model VL-50, Mitutoyo)를 이용하여 측정하였다. 동일한 재질을 동일 조건에서 렌즈 3개의 전류 값을 측정하여 계산하였다. 각각의 전류값으로 도출된 데이터를 평균값으로 계산하여 나타내었다.Oxygen transmissibility (Dk/t) of the lens was measured by polarographic method. Contact lenses, polarographic cells, and cell mounting fixtures in PBS were placed in a thermo-hygrostat (WL1000S, with lab humidity 95%, temperature 35°C) and equilibrated for more than 2 hours, then the lenses were placed on the polarographic cell. The lens was fixed with a cell mount ting fixture covered with nylon mesh, and the current value was measured using a permeometer (Model 201T O2 permeometer, CHREATECH, USA). The center thickness of the lens was measured using a pressure dial gauge (Litematic: Model VL-50, Mitutoyo). The same material was calculated by measuring the current values of three lenses under the same conditions. The data derived from each current value were calculated and displayed as an average value.

다음의 식(2)과 식(3)에 대입하여 산소투과도(Dk/t)와 산소투과율(Dk)을 계산한 후 평균값으로 표시하였다. 아래의 식(2)에서

Figure pat00016
는 측정 전류값(A),
Figure pat00017
는 암전류(dark current)값 (A),
Figure pat00018
는 산소증기압(155mmHg),
Figure pat00019
는 음극 표면적 넓이(
Figure pat00020
) (radius cell : 0.127),
Figure pat00021
는 측정 전류값(uA)이다. 그리고 식(3)에서
Figure pat00022
는 렌즈 중심부 두께측정값이다:The oxygen permeability (Dk/t) and the oxygen permeability (Dk) were calculated by substituting into the following formulas (2) and (3) and expressed as average values. In Equation (2) below
Figure pat00016
is the measured current value (A),
Figure pat00017
is the dark current value (A),
Figure pat00018
is the oxygen vapor pressure (155mmHg),
Figure pat00019
is the area of the cathode surface (
Figure pat00020
) (radius cell: 0.127),
Figure pat00021
is the measured current value (uA). And in Equation (3)
Figure pat00022
is the lens center thickness measurement:

Figure pat00023
(2)
Figure pat00023
(2)

Figure pat00024
(3)
Figure pat00024
(3)

표면접촉각 측정Surface contact angle measurement

렌즈의 표면접촉각은 S.E.O.사의 접촉각 측정기(Phoenix 150/Tilting)를 사용하여 측정하였다. 콘택트렌즈의 접촉각은 상온에서 PBS용액에 24시간 동안 수화시킨 렌즈의 표면 물기를 제거한 후 순수한 증류수를 한 방울 떨어뜨려 생성된 각을 측정하는 sessile drop method를 사용하였다. 각 샘플 당 접촉각은 3회씩 측정하고 그 평균값을 표시하였다.The surface contact angle of the lens was measured using a contact angle measuring instrument (Phoenix 150/Tilting) manufactured by S.E.O. The contact angle of the contact lens was measured using the sessile drop method in which a drop of pure distilled water was dropped after removing the surface moisture of the lens hydrated in PBS solution at room temperature for 24 hours. The contact angle for each sample was measured three times and the average value was displayed.

결과 및 평가Results and evaluation

Thiol-ene 'click' 반응을 이용한 단량체 합성Monomer synthesis using thiol-ene 'click' reaction

Thiol-ene click 반응을 이용하여 합성한 신규 실리콘 아크릴 단량체는 무색 투명한 액체로 합성되었다. The novel silicone acrylic monomer synthesized using the thiol-ene click reaction was synthesized as a colorless and transparent liquid.

B) VSO2-SHTMS B) VSO2-SHTMS

Figure pat00025
Figure pat00025

D) VSO2-SHOH D) VSO2-SHOH

Figure pat00026
Figure pat00026

합성한 신규 단량체의 구조를 확인하기 위해 H-NMR과 FT-IR을 사용하여 분석하였다. H-NMR 결과는 다음과 같다:In order to confirm the structure of the synthesized novel monomer, it was analyzed using H-NMR and FT-IR. The H-NMR results are as follows:

1H NMR(500MHz, CDCl3): 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ):

A) VSO4-SHTMS : δ=5.82(s, 3H), 3.40(t, 9H), 2.39(m, 4H), 1.53(s, 2H), 0.74(s, 2H), 0.58(s, 2H), 0.01(m, 6H); A) VSO4-SHTMS: δ=5.82(s, 3H), 3.40(t, 9H), 2.39(m, 4H), 1.53(s, 2H), 0.74(s, 2H), 0.58(s, 2H), 0.01 (m, 6H);

B) VSO2-SHTMS : δ=6.01-5.55(m, 9H), 3.42(t, 9H), 2.43(s, 4H), 1.53(s, 2H), 0.75(s, 2H), 0.61(s, 2H), 0.01(t, 24H); B) VSO2-SHTMS: δ=6.01-5.55(m, 9H), 3.42(t, 9H), 2.43(s, 4H), 1.53(s, 2H), 0.75(s, 2H), 0.61(s, 2H) ), 0.01 (t, 24H);

C) VSO4-SHOH : δ=6.00-5.56(m, 9H), 3.57(s, 2H), 3.30(s, 1H), 2.55(m, 2H), 2.42(s, 2H), 0.77(s, 2H), 0.01(t, 24H); C) VSO4-SHOH: δ=6.00-5.56(m, 9H), 3.57(s, 2H), 3.30(s, 1H), 2.55(m, 2H), 2.42(s, 2H), 0.77(s, 2H) ), 0.01 (t, 24H);

D) VSO2-SHOH : δ=5.85(m, 6H), 3.57(t, 4H), 3.28(m, 2H), 2.55(m, 4H), 2.42(m, 4H), 0.77(m, 4H), 0.01(t, 12H). D) VSO2-SHOH: δ=5.85 (m, 6H), 3.57 (t, 4H), 3.28 (m, 2H), 2.55 (m, 4H), 2.42 (m, 4H), 0.77 (m, 4H), 0.01 (t, 12H).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FT-IR 결과를 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, 각 생성물의 IR을 확인하면 2600cm-1 부근의 SH피크가 나타나지 않음으로 thiol이 전부 반응하여 생성물이 성공적으로 수득된 것을 알 수 있다.6 shows FT-IR results according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , when the IR of each product is checked, the SH peak near 2600 cm −1 does not appear, so it can be seen that all thiol reacted and the product was successfully obtained.

실리콘 콘택트 렌즈의 중합Polymerization of silicone contact lenses

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 합성된 신규 단량체와 기존의 상용 단량체를 공중합하여 중합한 콘택트렌즈를 나타낸 것이다. 도 6a를 참조하면, Trimethoxy silane(TMS)기가 있는 A)VSO4-SHTMS와 B)VSO2-SHTMS가 함유된 콘택트 렌즈의 경우 상분리 현상이 나타나 렌즈의 표면이 뿌옇게 변하였다. 이는 중합되면서 TMS기가 서로 sol-gel이 발생해 소수성인 Si-O-Si 결합을 만들며 친수성 단량체와의 상 분리가 일어난 것으로 파악할 수 있다. 이를 보완하기 위해 유사한 구조인 TMS기를 가진 아크릴 단량체와의 공중합으로 어느 정도 완화시킬 수 있지만, 완전히 투명하게 만들 수는 없었다. 6A shows a contact lens polymerized by copolymerizing a novel monomer synthesized according to an embodiment of the present invention and an existing commercially available monomer. Referring to FIG. 6a , in the case of contact lenses containing A)VSO4-SHTMS and B)VSO2-SHTMS containing trimethoxy silane (TMS) groups, phase separation occurred and the surface of the lens became cloudy. It can be understood that during polymerization, the TMS groups form sol-gel with each other, creating a hydrophobic Si-O-Si bond, and phase separation from the hydrophilic monomer. To compensate for this, it can be alleviated to some extent by copolymerization with an acrylic monomer having a TMS group having a similar structure, but it cannot be made completely transparent.

그러나 친수성인 hydroxyl기가 있는 C)VSO4 -SHOH와 D)VSO2-SHOH를 첨가했을 경우, 친수성 단량체와의 상분리가 일어나지 않아 무색 투명한 콘택트 렌즈를 얻을 수 있었다.However, when C)VSO4 -SHOH and D)VSO2-SHOH with hydrophilic hydroxyl groups were added, phase separation from the hydrophilic monomer did not occur, so colorless and transparent contact lenses were obtained.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 합성된 신규 단량체에 따른 콘택트 렌즈의 물성을 비교하기 위하여 나타낸 것이다. 신규 단량체 함량에 따른 렌즈의 물성을 비교 분석하기 위해 3번 조성 단량체 용액에 신규 단량체를 0.5g을 투입하여 3’으로 나타내어 0.1g이 들어간 렌즈와 비교하였다. 도 6b를 참조하면, A와 B가 0.5g 투입된 렌즈는 0.1g을 넣은 기존의 A, B가 투입된 렌즈보다 상분리가 심하게 일어나 불투명한 렌즈를 수득하였다. 이에 대한 원인도 마찬가지로 TMS기의 sol-gel로 인해 나타난 것으로 알 수 있다. 반면, C와 D가 0.5g 투입된 렌즈는 무색투명한 렌즈로 수득할 수 있었다.Figure 6b is a view showing to compare the physical properties of the contact lens according to the novel monomer synthesized according to an embodiment of the present invention. In order to compare and analyze the physical properties of the lens according to the content of the new monomer, 0.5 g of the new monomer was added to the monomer solution of composition No. 3, and it was expressed as 3' and compared with the lens containing 0.1 g. Referring to FIG. 6B , the lenses in which 0.5 g of A and B were added had more severe phase separation than the conventional lenses in which 0.1 g of A and B were added, thereby obtaining an opaque lens. It can be seen that the cause of this is also due to the sol-gel of the TMS group. On the other hand, a lens containing 0.5 g of C and D was obtained as a colorless and transparent lens.

렌즈의 물성 비교Comparison of physical properties of lenses

함수율moisture content

함수율(water content)은 신규 합성된 단량체를 적용한 렌즈는 모두 기존의 렌즈보다 함수율이 오히려 더욱 감소되는 경향이 나타났다. 이러한 원인으로는 신규 단량체의 구조 때문이다. 단량체로 사용하기로 한 VSO-SH 한 분자당 중합될 수 있는 vinyl기가 2개 이상 존재하여 중합될 때 가교제와 같은 역할을 하게 된다. 가교도가 높아진 콘택트렌즈는 표면에만 수분이 부착되고 내부에 팽윤되는 수분의 양이 감소하여 함수율이 감소된 것으로 볼 수 있다.As for the water content, all lenses to which the newly synthesized monomer was applied tended to have a more reduced water content than the existing lenses. The reason for this is the structure of the novel monomer. At least two vinyl groups that can be polymerized per one molecule of VSO-SH to be used as a monomer act as a crosslinking agent when polymerized. It can be seen that the moisture content of the contact lenses with the increased degree of crosslinking is reduced because moisture is attached only to the surface and the amount of moisture that swells inside is reduced.

신규단량체의 함량을 높여 0.5g을 투입한 콘택트 렌즈의 함수율은 약간 다른 경향이 나타났다. A와 B가 들어간 콘택트 렌즈 3’A, 3’B는 함수율이 3A, 3B와 거의 유사하게 나타났다. 그러나 3’C과 3’D는 적은 함량인 3C, 3D보다 함수율이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이에 대한 원인으로는 가교도 증가로 인해 함수율 저하로 볼 수 있다. 같은 예시로 가교제인 EGDMA 함량에 따른 함수율 비교를 확인한 문헌을 참고했을 때, 함수율이 소량 떨어지는 것을 확인할 수 있어 가교도가 함수율에 영향을 미치는 것으로 알 수 있다:The moisture content of the contact lenses with 0.5 g added by increasing the content of the new monomer showed a slightly different trend. Contact lenses 3'A and 3'B containing A and B showed almost the same moisture content as 3A and 3B. However, it was confirmed that the moisture content of 3’C and 3’D was lower than that of 3C and 3D, which had a small content. The cause of this can be seen as a decrease in moisture content due to an increase in the degree of crosslinking. For the same example, when referring to the literature confirming the comparison of the moisture content according to the content of the crosslinking agent EGDMA, it can be seen that the moisture content decreases in a small amount, so it can be seen that the degree of crosslinking affects the moisture content:

Figure pat00027
Figure pat00027

Figure pat00028
Figure pat00028

산소투과도 비교Oxygen permeability comparison

산소투과도(Oxygen Permeability ratio)는 산소친화성이 높은 실록산기가 포함된 신규 단량체의 적용으로써 콘택트렌즈의 산소투과도가 증가할 것이라 생각했지만, 흥미롭게도 예상과는 다른 결과가 나타났다. As for the oxygen permeability ratio, it was thought that the oxygen permeability of the contact lens would increase by the application of a new monomer containing a siloxane group with high oxygen affinity, but interestingly, the result was different from the expected result.

Trimethoxy silane기가 있는 A와 B 단량체를 적용한 렌즈에서는 소폭 상승하는 경향이 나타났다. 그러나 hydroxyl기가 있는 C와 D단량체를 적용한 렌즈는 오히려 산소투과도가 더욱 감소되는 경향이 나타났다. In lenses to which A and B monomers with trimethoxy silane groups were applied, a slight increase was observed. However, the lenses to which C and D monomers with hydroxyl groups were applied showed a tendency to further decrease oxygen permeability.

이러한 결과에 대한 이유로는 함수율에서와 마찬가지로 신규 단량체의 구조 때문이다. 단량체로 사용하기로 한 VSO-SH 한 분자당 중합될 수 있는 vinyl기가 2개 이상 존재하여 중합될 때 가교제와 같은 역할을 하게 된다. 따라서 신규 단량체가 적용된 렌즈는 가교도가 일반 렌즈보다 클 것이다. 높아진 가교도로 인해 콘택트 렌즈 내의 고분자는 낮은 free volume을 가지게 되어 산소가 오히려 투과하기 힘든 구조를 형성하게 된다.The reason for this result is the structure of the novel monomer as well as the water content. At least two vinyl groups that can be polymerized per one molecule of VSO-SH to be used as a monomer act as a crosslinking agent when polymerized. Therefore, the lens to which the new monomer is applied will have a greater degree of crosslinking than a general lens. Due to the increased degree of crosslinking, the polymer in the contact lens has a low free volume, forming a structure through which oxygen is rather difficult to permeate.

이러한 결과는 신규 단량체의 함량을 증가시켰을 때에도 비슷한 산소투과도 경향이 나타났다.These results showed a similar tendency of oxygen permeability even when the content of the new monomer was increased.

Figure pat00029
Figure pat00029

Figure pat00030
Figure pat00030

표면 접촉각surface contact angle

표면 접촉각(Surface contact angle)은 산소투과도나 함수율과 같은 결과와는 달리 개선된 결과를 나타내었다. 기존의 콘택트렌즈보다 신규 단량체가 함유된 콘택트렌즈의 표면 접촉각의 크기가 작은 값으로 나타나 신규 단량체로 인해 친수성이 증가한 것을 알 수 있다.Surface contact angle showed improved results, unlike results such as oxygen permeability or moisture content. It can be seen that the size of the surface contact angle of the contact lens containing the new monomer is smaller than that of the existing contact lens, indicating that the hydrophilicity is increased due to the new monomer.

이러한 원인으로는 신규 단량체의 말단에 친수성 치환기 때문이다. 가교도가 높아져 수분이 렌즈 내부에 침투하지는 못했지만, 친수성 치환기의 증가로 표면과 수분의 친화성이 높아져 접촉각이 낮아졌다.This is because of the hydrophilic substituent at the end of the novel monomer. Although the degree of crosslinking was increased, moisture did not penetrate inside the lens, but the affinity between the surface and moisture was increased due to the increase of the hydrophilic substituent, and the contact angle was lowered.

신규 단량체의 함량을 증가시킨 렌즈도 마찬가지로 표면 친수성이 증가하는 경향이 나타났다. 오히려 접촉각이 더욱 낮아진 것으로 보아, 친수성 치환기의 증가로 렌즈의 표면 친수성이 신규 단량체의 함량에 비례하여 커지는 것을 알 수 있다: Lenses with an increased content of novel monomers also showed a tendency to increase surface hydrophilicity. Rather, it can be seen that the surface hydrophilicity of the lens increases in proportion to the content of the novel monomer due to the increase of the hydrophilic substituent as the contact angle is lowered:

Figure pat00031
Figure pat00031

Figure pat00032
Figure pat00032

본 발명에서는 Thiol-ene “click” reaction을 이용해 신규 실리콘 비닐 단량체 4종을 고수율, 고순도로 합성할 수 있었다. 신규 단량체와 범용 단량체 용액과 혼합하여 신규 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈를 중합하였다. 신규 실리콘 콘택트 렌즈는 실리콘의 도입으로 산소투과도의 개선을 기대했지만, 예상과는 다른 결과를 나타내었다. 그 이유로는 아크릴 단량체와의 공중합을 위해 남겨둔 vinyl group으로 인해 신규 단량체가 가교제와 같이 작용하여 렌즈의 free volume을 감소시켰기 때문인 것으로 보인다. 본 발명에 따라 렌즈의 표면접촉각을 비교했을 때, 신규 단량체의 첨가로 콘택트 렌즈의 표면 친수성이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다.In the present invention, it was possible to synthesize four novel silicone vinyl monomers with high yield and high purity using the Thiol-ene “click” reaction. A novel silicone hydrogel contact lens was polymerized by mixing a novel monomer and a universal monomer solution. The new silicone contact lenses were expected to improve oxygen permeability through the introduction of silicone, but the results were different from those expected. The reason seems to be that due to the vinyl group left for copolymerization with the acrylic monomer, the new monomer acts as a crosslinking agent to reduce the free volume of the lens. When the surface contact angles of the lenses according to the present invention were compared, it was confirmed that the surface hydrophilicity of the contact lenses was greatly increased by the addition of the novel monomer.

Claims (8)

하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00033
A silicone hydrogel monomer compound represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure pat00033
하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00034

[화학식 2]
Figure pat00035

[화학식 3]
Figure pat00036
A silicone hydrogel monomer compound for contact lenses represented by the following Chemical Formulas 1 to 3:
[Formula 1]
Figure pat00034

[Formula 2]
Figure pat00035

[Formula 3]
Figure pat00036
제2항에 따른 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물;
아크릴 단량체, 비닐 피롤리돈, 메틸 메타크릴레이트, 알콕시실릴비닐메타크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상의 화합물;
가교제; 및
개시제를 포함하는 콘택트 렌즈용 조성물.
The silicone hydrogel monomer compound according to claim 2;
at least one compound selected from an acrylic monomer, vinyl pyrrolidone, methyl methacrylate, and alkoxysilylvinylmethacrylate;
crosslinking agent; and
A composition for contact lenses comprising an initiator.
제3항에 있어서,
상기 아크릴 단량체는 HEMA[2-Hydroxyethyl methacrylate]이고, 상기 피롤리돈은 NVP[N-vinyl pyrrolidone]인 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈용 조성물.
4. The method of claim 3,
The acrylic monomer is HEMA [2-Hydroxyethyl methacrylate], and the pyrrolidone is NVP [N-vinyl pyrrolidone].
제3항에 있어서,
상기 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물은 함량은 조성물을 기준으로 하여 5 내지 8중량%인 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈용 조성물.
4. The method of claim 3,
The silicone hydrogel monomer compound is a composition for a contact lens, characterized in that the content is 5 to 8% by weight based on the composition.
2개의 Si기를 포함하는 비닐 실록산 화합물을 용매에 넣고 티올 화합물과 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 혼합물을 경화하고 용매를 제거하는 단계;를 포함하는 티올 실록산를 포함하는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법.
Putting a vinyl siloxane compound containing two Si groups in a solvent to form a mixture with a thiol compound; and
Curing the mixture and removing the solvent; Method for producing a silicone hydrogel monomer compound for a contact lens comprising a thiol siloxane.
제6항에 있어서,
상기 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물은 다음의 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법:
[화학식 1]
Figure pat00037

[화학식 2]
Figure pat00038

[화학식 3]
Figure pat00039
7. The method of claim 6,
The silicone hydrogel monomer compound is a method for producing a silicone hydrogel monomer compound for a contact lens, characterized in that represented by the following Chemical Formulas 1 to 3:
[Formula 1]
Figure pat00037

[Formula 2]
Figure pat00038

[Formula 3]
Figure pat00039
제6항에 있어서,
상기 비닐 실록산 화합물은 다음 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈용 실리콘 하이드로겔 단량체 화합물의 제조방법:
Figure pat00040
7. The method of claim 6,
The vinyl siloxane compound is a method for producing a silicone hydrogel monomer compound for a contact lens, characterized in that represented by the following formula:
Figure pat00040
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150129772A (en) 2013-04-12 2015-11-20 밀리켄 앤드 캄파니 Siloxane compound and process for producing the same

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