KR810001561B1 - 표면 처리된 소프트 콘택트렌즈의 제조방법 - Google Patents

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Description

표면 처리된 소프트 콘택트렌즈의 제조방법

본 발명은 소프트콘택트렌즈로 유용한 친수성 플라스틱 물질에 관한 것으로서 특히 친수성 소프트 콘택트렌즈를 흐림(clouding) 및 얼룩(discloration)에 대해 좀더 저항이 있도록 처리하는데 관한 것이다.

유리 및 투명한 플라스틱류, 예컨대 폴리 메타크릴산 메틸등의 본질적으로 소수성(疏水性)인 아크릴산계 중합체와 같은 경질(硬質)의 재료로된 콘택트렌즈를 2차 가공하는 것은 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 소수성 플라스틱 물질은 유리보다는 좀더 안전하게 취급, 사용할 수 있으나 너무 단단하고 착용에 불편하므로 콘택트렌즈로서 크게 성공하지 못했다. 좀더 최근에는 유연하고 일반적으로 눈에 좀더 쉽게 적응할 수 있는 친수형 중합체로부터 콘택트렌즈 조성물이 개발되었다. 그리하여 친수성 중합체 렌즈 조성물은 안과계에서 중요성이 증가되고 있다.

소프트 콘택트 렌즈로 유용한 친수성 중합체는 전형적으로 하나 또는 그 이상의 하이드록실기를 함유하는 단량체로부터 유도된 약간 가교(架橋; cross-linked))된 공중중합체이다. 수화(水和)상태에서 이들 중합체는 사계에서 일반적으로 ＂하이드로겔(hydrogel)＂로 알려져 있다.

하이드로겔은 특별히 용해됨이 없이 다량의 물을 흡수하는 능력을 가진 응집된 3차원 중합체 구조 또는 망상구조(network)로 정의된다. 현재에는 소프트 콘택트렌즈로 특별한 상품성이 있는 이 특정류의 중합체 하이드로겔은 아크릴산 에스텔로 부터 유도된 것이다. 소프트 콘택트렌즈의 제조에 아크릴산 에스텔 하이드로겔을 사용하는 것은 공지되어 있으며, 주로 형(型) 또는 그 속에 함유된 코모노머 (comonomer)의 백분율이 다른 많은 아크릴산 에스텔-형 하이드로겔의 제법이 공지되어 있다.

대체로 아크릴산 에스텔 하이드로겔은 에스테르 부분이 적어도 한개의 친수기를 함유하는 아크릴산 또는 메타크릴산의 수용성 모노에스텔의 다량과 친수기 함유 당량체를 중합할때 가교시킨 아크릴산 또는 메타크릴산의 2관능가 디에스텔의 소량을 공중합시킴으로써 모두 유도된다.

중합체 하이드로겔을 2차가공한 현재 사용되고 있는 콘택트렌즈가 예전의 경질 콘택트렌즈(hard contactlens)보다 훨씬 유연하고 착용시 비교적 불편이 적게 적응될 수 있기는 하지만, 그럼에도 불구하고 이들은 불리한 성질을 가지고 있으며 완전히 만족할만하지 못했다.

하이드로겔 렌즈는 그 표면에 병원균 및 곰팡이가 생장하기에 유리하다. 그러므로 렌즈를 규칙적으로 소재하고 살균하지 않거나 혹은 렌즈를 오염된 용액중에 보관하게 되면 병원체는 렌즈재료의 유연한 친수성 중합체 구조로 인해 렌즈재료에 용이하게 흡수될 수 있다. 이러한 방법으로 부적당한 소재 또는 살균기술로 인한 각막을 손상시키는 화학잔류물이 렌즈 재료내로 삽입될 수 있으며 또한 앞서 언급한 유연한 친수성 중합체 구조로 인해 눈주위에 단백질 및 다른 보통물질이 사용중 렌즈를 통해 용이하게 확산될 수 있다. 그러한 물질이 렌즈내에 축적되면 착용자가 반복해서 소제하고 살균하는 동안 렌즈의 얼룩과 흐림을 일으키게 된다. 나아가서 렌즈를 사용중 충분한 양의 수분을 잃게되어 칫수 안정성(dimensional stability) 및 광학적 예민도에 유해한 영향을 미친다.

그러므로, 본발명이 목적은 병원균 및 눈에 해로운 화학물질의 침투를 막고 동시에 유익한 다른 물질은 통과시키는 소프트콘택트 렌즈를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 단백질 및 눈의 다른 이동물질의 확산을 유효하게 저지시켜 렌즈의 수명 및 광학효율성을 강화시킨 소프트 콘택트 렌즈를 제공하는 것이다.

나아가서 본 발명은 사용중 충분양의 수분을 보유하여 렌즈의 칫수 안정성과 광학예민도를 유지하는 소프트 콘택트렌즈를 제공함을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 이러한 목적 및 또 다른 목적은 다음의 설명에 의해 명백하게 알 수 있을 것이다.

본 발명은 소프트 콘택트 렌즈로 사용될 중합체 하이드로겔을 렌즈를 구성하는 중합체 구조를 변성시켜 다공도(多孔度 ; porosity)를 감소시키거나 혹은 친수성을 적게할 화합물로 처리하는 것으로 이루어진다. 중합체 구조의 바람직한 변성은 예컨데 하이드겔 중합체 분자를 더욱 가교시키고 또한 변성화합물에 의해 제공된 친수성이 적은 기를 하이드로겔 중합체 쇄(鎖)상에 부착시킴으로써 수행된다. 하이드로겔의 처리는 단백질 및 병원균의 침투에 대한 장애물을 만들기 위해 적어도 렌즈의 외부 표면상의 중합체 분자 대부분의 구조 변성을 수행할 수 있는 충분한 시간동안 실시한다. 단백질 확산에 대한 개량된 저항력으로 본 발명의 처리된 렌즈는 사용중 흐림, 얼룩에 유효하게 저항성이 있게 되며 렌즈의 수명이 매우 연장된다. 그리하여 본 발명의 방법 및 그에 의해 제조된 개량된 콘택트 렌즈는 사용자가 교환에 필요한 경비를 실질적으로 절약하게 해준다.

일반적으로 뒤에서 정의하는 변성화합물의 적절한 관능기와 반응할 수 있는 극성 관능기를 함유한 중합체 하이드로겔은 어느것이나 본 발명에 따라 성공적으로 처리할 수 있다. 그러나 극성 에스텔 관능기를 함유한 아크릴산 하이드로겔이 현재로서는 가장 널리 상품성을 가지고 있다. 따라서 이후 본 발명을 상술하는데 있어서 특히 아크릴산 에스텔 하이드로겔의 대해 상세히 언급하기로 한다.

예컨데 메타크릴산 하이드록시에틸과 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트를 공중합시켜 아크릴산 에스텔 친수성 중합체를 제조하는 것은 오랫동안 알려져 왔다. 메타크릴산 하이드록시알킬의 비닐 피롤리돈과의 공중합체를 포함한 전술한 기본 공중합체의 여러가지 변성이 공지되어 있다. 그러나 소프트 콘택트 렌즈의 제조에 사용되는 많은 친수성 중합체는 적절한 극성 관능기를 함유하며 그리하여 본 발명에 따라 성공적으로 처리될 수 있는 반면, 상기 친수성 중합체 자체나 또는 그의 제법 또는 렌즈로의 2차가공이 본 발명의 일부를 구성하는 것은 아니다.

중합체 하이드로겔의 바람직한 구조 변성을 실시하기 위해서는 적어도 한개, 바람직하게는 두개의 적절한 관능기를 가진 화합물이 사용된다. 그러한 화합물로 적당한 것에는 예를 들면 모노-및 폴리-우레아류와 그에 상응하는 티오우레아 유사체, 디에폭사이드류, 알데히드류 및 디알데히드류, 아미노알콜류 지방족 디올류 및 디티올류, 아릴렌 모노 및 디 할라이드류, 그리고 지방족 아민류가 포함되며 또한 당 업자에 의해 여기에 사용하기에 적합한 것으로 용이하게 인정될 수 있는 다른 관능성화합물도 포함된다. 아크릴산 에스텔 하이드로겔을 처리하는데 있어서는 특히 중합체와 아민 관능기 사이에 형성되는 비교적 안정한 변성된 결합(結合 ; linkage) 때문에 아민류가 현재 바람직하다.

적절한 아민류는 유기 부분이 탄소원자 2-12을 함유하는 폴리아민일 수도 있고 모노아민일 수도 있다. 바람직하게는 이들 화합물은 다른 관능기는 가지지 않는다. 여기서 적절한 특별한 폴리아민류는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민 또는 펜타에틸렌헥사민등과 같은 에틸렌아민계 : 푸로필렌디아민(또는 1,2-푸로판디아민), 1,3-디아미노푸로판, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등과 같은 상품으로 입수할 수 있는 전술한 에틸렌아민류의 고분자 동족체의 폴리아민이다. 에틸렌디아민은 그의 2관능가 및 비교적 높은 반응성 때문에 현재 여기에 사용하기에 바람직하다. 이러한 이유 및 편의상, 이후는 에틸렌 디아민에 대해서 상세한 언급을 하기로 한다. 그러나 이러한 상세한 언급이 본 발명을 이 특정 아민만을 사용하는 것으로 제한하는 것은 아니다.

앞서 기술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 중합체 하이드로겔을 중합체의 바람직한 변성을 달성하기에 충분한 시간동안 전술한 변성 화합물 중의 어느하나, 예컨데 아민과 접촉시킴으로써 이루어진다. 이 공정을 수행하기 위해서는 소프트 콘택트렌즈 재료를 선택된 화합물중에 간단히 침적시키고 일반적으로 실온 100℃의 온도범위에서 약 5분-약 3시간의 기간동안 유지시킨다. 물론 개개의 변성처리에 대해서 가장 바람직한 반응시간은 일반적으로 온도에 역비례할 것이다. 즉 바람직한 정도의 변성을 달성하는데 필요한 시간은 반응온도가 증가함에 따라 짧아질 것이다. 특히 바람직한 결과는 40∼70℃의 반응온도를 1∼2시간동안 채용할때 얻어진다. 에틸렌디아민을 사용시는 약 2시간 동안 60℃의 온도를 채용하여 최적 결과를 얻는다.

변성제(變性劑)로 아민류를 사용한 본 발명의 구체예에서 중합체 재료에 대해 사용된 아민의 비는 특별히 임계적은 것은 아니다. 그러나 가능한 최단 시간내에 바람직한 반응을 확실히 수행하기 위해서는 과량의 아민을 사용하는 것이 유리하다. 또한 둘 매부당 적어도 15부(용량)의 아민을 함유하는 수용액을 임의로 사용할 수는 있으나 희석되지 않은 아민을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에서 중합체 변성은 변성화합물에 의해 공급된 관능기가 중합체의 쇄상에 부착됨으로써 달성되는 것으로 현재 믿어진다. 특히 아크릴산 에스텔 하이드로겔이 전술한 반응 조건하에서 아민으로 처리될 때는 우선적으로 에스텔-아민 상호교환 반응이 일어나 중합체 구조중에 C-N 공유 결합이 형성되는 것으로 믿어진다. 이러한 생각은 중합체가 반응중에 이러한 안정한 결합을 통해 이러한 안정한 결합을 통해 영구히 변성되었음을 지적하는 처리된 중합체에 대한 연구로 부터 추론된다. 한편, 수소결합을 통한 변성은 주로 불안정한 결합을 제공하여 중합체의 비영구적 변성을 제공한다.

여기서 변성 반응을 완결시 처리된 중합체 렌즈재료는 변성화합물, 예컨대 아민으로 제거하고 물, 1%(생리) 식염용액 또는 그와 유사한 것들로 헹군다. 그런다음 식염용액(pH-7.4)내에서 적어도 12시간동안 평형으로 유지시키며, 그 결과 중합체 물질은 전형적으로 변성 처리동안 잃었던 유연성을 회복한다. 변성 화합물로 아민류를 사용했을 때는 평형 중합체는 최종적으로 적절한 매질(媒質), 예컨데 물 또는 모조 인간 누(淚) 액 (생리적 pH)내에 침적시켜 이로부터 더이상 검출될 수 있는 아민이 침출(浸出)되지 않을 때까지 침연(浸軟)시킨다. 전술한 렌즈침출 공정은 눈을 자극하거나 상하게 할 수 있는 미반응된 또는 잔류하는 아민을 제거하기 위해 필요한 것임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 방법이 렌즈재료의 표면을 실제로 변성시켰음은 후술하는 특정 실시예에 나타나 있듯이, 방사성 아민류로 처리된 종합체 물질에 대한 침출시험에 의해 실증된다. 비처리된 렌즈재료에 비해 변성된 중합체가 예컨데 단백질과 세균의 확산을 저지하는 능력의 개량은 처리 렌즈를 표식 효소 또는 단백질을 함유하는 모조 인간 누액이나 다른 적절한 매질내에 장기간 침연시킴으로써 수행되는 단백질 확산시험에 의해 확인될 수 있다.

부투명하게 하거나 얼룩지게 하는 물질의 소프트 콘택트렌즈내로의 투과를 유효하게 저지함으로써 본 발명의 방법은 현재 이용되는 것보다 매우 진보된 렌즈 제품을 제공한다. 본 발명의 처리된 제품은 현재 사용되는 렌즈보다 장시간동안 착용자에게 맑고 투명하며 광학적으로 유익한 상태로 있게 해주며, 따라서 교환할 필요성의 빈도가 훨씬 적게 된다. 또한 본 발명의 변성된 렌즈제품은 현재 사용되고 있는 렌즈보다 사용중 좀더 효율적으로 수분을 보유하는 것으로 나타나며, 따라서 수축이나 칫수 변화에 대해 저항이 매우 커서 착용자에게 최적의 광학 예민도를 제공하게 된다.

본 발명의 성질 및 목적을 좀더 상세히 설명하기 위해 다음의 특정 실시예를 기술하는 바이다. 이 실시예에 주어진 백분율, 비율 및 양은 달리 지적하지 않는 한 중량에 의한 것이다.

[실시예 1]

먼저 용매로서 에틸렌 글리콜 15ml 중에서 95중량%의 메타크릴산 하이드록시에틸(HEMA) 및 5중량%의 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트를 함유하는 15ml의 단량체 혼합물을 6% 과황산암모늄수용액 0.05ml 및 12% 메타중아황산나트륨수용액 0.05ml와 함께 혼합하여 아크릴산 에스텔 중합체 하이드로겔을 제조한다. 위에서 생성된 혼합물을 유리판내 0.009㎝ 높이에 놓는다. 이 판을 다른 판으로 봉하고 진공 오븐내에 넣어서 약 70℃에서 12시간동안 공중합을 실시한다. 냉각하고 생성된 HEMA 중합체 막(film)을 취출하여 칭량한 다음 생리 식염용액중에 15시간동안 침연시킨다. 표면건조막을 재칭량한 결과 유사하게 시험한 시판(市販) HEMA 중합체 소프트 콘택트렌즈에 의해 흡수된 물의 백분율에 비해 36.0%의 물을 흡수했음이 측정된다.

[실시예 2]

300μ Ci의 14C-에틸렌디아민을 50ml의 표식안된 에틸렌디아민 50ml에 용해시켜 방사성 에틸렌디아민을 제조한다. 실시예 1에서 제조된 HEMA 하이드로겔 렌즈재료를 1.27㎠의 샘플로 절단하여 50ml의 방사성에틸렌디아민 용액중에 실온에서 2시간동안 침적시킨다. 맑고 투명한 처리렌즈 샘플을 취출하여 증류수내에서 30분간 세척한 후 1% 식염 용액중에서 약 15시간 동안 평형화시킨다. 에틸렌디아민 처리후 비교적 부서지기 쉬운 렌즈 샘플은 평형화 시키면 다시 유연해진다.

평형화시킨 샘플은 표식 에틸렌디아민을 계수(計數)하기 위해 신틸레이숀액 (scintillation fluid)중에 넣는다. 백그라운드에 대해 보정시 평균 831의 dpm (disintegrations per minute) 및 소감효과가 얻어지며 이것은 반응이 일어났으며 디아민이 중합체중에 결합되었음을 나타내는 것이다.

[실시예 3]

본 실시예는 디아민이 본 발명의 방법에 의해 중합체 렌즈 재료중에 화학적으로 결합되었음에 대해 설명한다. 수용액 100ml당 다음의 성분을 함유하는 모조인간 누액(생리적 pH)을 제조한다.

1.00 염화나트륨

0.06 리조자임(lysozyme)

0.06 알부민

0.04 우레아

0.04 γ-글로불린

0.04 α-글로불린

0.004 글루코스

평형화된 렌즈 샘플을 각각 2.5ml의 누액(淚液)을 함유하는 분리된 바이얼(vial)중에 개별적으로 넣는다. 바이얼을 수욕중의 진탕 장치상에 유치시키고 37℃에서 24시간동안 유지시킨다. 이 기간의 말기에 누액 각 샘플의 1ml 부분표본을 14C-에틸렌디아민에 대해 계수한다. 렌즈 샘플을 샘플 바이얼로 부터 취출하여 콘택트렌즈 착용자가 매일 정상적으로 행하는 방법대로 시판 렌즈 세정액내에서 세정하고 난다음 20분간 식염용액중에서 끓여서 멸균한다.

이 멸균 샘플의 일부는 신틸레이숀 액중에 넣고 표식 탄소함량을 계수한다. 남은 멸균렌즈 샘플은 각각 새로운 누액 2.5ml씩에 넣고 전술한 37℃에서 24시간동안의 보관 조작을 반복한 후, 각각의 누액내의 14C-에틸렌디아민을 계수하고 렌즈 샘플을 세정 및 살균하고 이것의 일부에 대해 표식탄소 함량을 계수한다. 이와 동일한 조작을 각 침출 작업주기마다 새로운 누액을 사용하고 각 작업 주기가 끝난후에는 렌즈 샘플을 세정 및 살균하면서 적어도 40일동안 수행한다. 이러한 조작을 써서 잔존하는 렌즈 샘플중에 14C-에틸렌디아민을 계수하며 그 결과는 다음과 같다.

[표 1]

* dpm=분당붕리계수(disintegrations per minute)

상기 결과는 미반응된 유리아민의 대부분은 48시간동안 식염용액중에서 침연시키는 동안 렌즈 샘플로 부터 제거됨을 나타낸다. 그후, 잔존하는 추출가능한 아민은 12∼13일의 기간에 걸쳐 렌즈 재료를 침출함으로써 서서히 제거된다. 총 15일의 침출기간이 지난후 렌즈 샘플의 평균 14C-에틸렌디아민함량은 35dpm/렌즈이며, 이 숫자는 24일간 더 계속된 침출에도 불변(不變)한다. 이 수는 렌즈재료중에 영구히 결합된다. 아민의 양을 나타낸다.

[실시예 4]

상기 실시예 1에 일반적으로 개설한 대로 실시되는 일련의 실험에 의해 약간 가교된 친수성 HEMA 중합체를 제조한다. 그러나 이 반응에서는 사용된 단량체 혼합물은 99% 메타크릴산 하이드록시에틸 15ml와 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 1.5ml를 함유한다. 각예에서 산화환원 개시제에 대한 요구는 실시예 1에 기술된 각각 0.2ml의 과황산 암모늄 및 메타중아황산 나트륨용액에 의해 공급된다. 각각의 공중합 반응은 65∼75℃에서 7시간동안 수행된다.

45℃에서 2시간동안 건조시켜 용기의 중량을 달고 식염용액중에 15시간동안 평형시킨후에 제조한 친수성 중합체를 35.9%의 물을 흡수하는 중합체 하이드로겔로 전환시킨다. 시판 소프트 콘택트 렌즈(SOFLENS, Bausch and Lomb, Inc에 의해 제조된 HEMA-형 중합체 렌즈)를 유사하게 건조시키고 용기중량을 달고 식염용액중에서 평형시켜 시판 소프트 콘택트렌즈내에 혼입된 물의 양을 측정한다. 이 렌즈재료는 본 실시예의 중합체 하이드로겔에 의해 흡수된 양과 유사하게 37.3%의 물을 흡수한다.

[실시예 5]

상기 실시예 2에 개설한 일반 조작에 따라 실시예 4의 HEMA 중합체 하이드로겔의 샘플을 방사성 에틸렌디아민 용액내에서, 다른 온도에서 시간을 변화시켜 침적시켰다.

처리후, 식염용액중에서 평형화시키고 2시간동안 끓인 다음 14C-에틸렌디아민 계수를 측정했다. 얻어진 결과는 다음과 같다.

[표 2]

* 앞서 기술한 바와 같다.

그런 다음 처리된 렌즈 샘플은 실시예 3에 기술한 바와 같이 누액 모조품중에서 더 침출시킨다. 침출기간동안, 누액의 부분표본을 렌즈 재료의 주기적 계수에 따라 매일 계수한다. 15일간의 침출후 렌즈 재료상의 14C-에틸렌디아민 계수는 다음과 같다.

[표 3]

앞의 결과는 중합체가 아민 처리에 의해 실제로 변성되었음을 가리키며, 나아가서 60℃에서 약 2시간동안 아민처리를 수행함으로써 최대의 변성이 일어났음을 나타내는 것이다.

Claims (1)

1. 소프트 콘택트 렌즈 아크릴산 에스텔 중합체 하이드로겔을 5분 내지 3시간 동안 실온 내지 100℃의 온도 범위에서 유기부분이 2-12개의 탄소원자를 가지는 지방족아민과 반응시켜 변성화합물인 아민을 관능기를 통해 결합시킴으로써 중합체 하이드로겔의 적어도 외부 표면상의 중합체 분자 대부분을 구조적으로 변성시킴을 특징으로 하는 사용중 흐림 및 얼룩을 조장하는 물질의 확산 및 축적에 대해 저항성이 있는 소프트 콘택트 렌즈를 제조하는 방법.