SE445113B - Formad artikel av polyparaffinsiloxan for biomedicinsk anvendning - Google Patents

Description

7909196-3 10 15 20 25 30 35 2 i vilken R8 och R9 kan vara samma eller olika och var- dera är vald bland väte och en kolvätegrupp med l - ca 12 kolatomer; x är 2 eller större och m är l eller större.

Uppfinningen hänför sig särskilt till polymerer' och/eller sampolymerer som omfattar poly(organoparaffin- siloxaner) vilka är terminalt bundna genom divalenta kolvätegrupper till aktiverade omättade grupper som sampolymeriserats med monomerer,vilka innehåller akti- verade vinylgrupper. Sampolymererna är optiskt klara och färglösa. Här beskrivna polymerer och sampolymerer kan lämpligen användas för tillverkning av "hårda" eller "mjuka" kontaktlinser, intraokulära implantat såväl som andra proteser, särskilt "mjuka" kontakt- linser.

TEKNIKENS STÃNDPUNKT Användningen av siloxanpolymerer för framställning av optiska kontaktlinser och biomedicinska anordningar är önskvärd. Denna önskvärdhet beror på polysiloxanernas höga förmåga att transportera syre och deras i allmänhet relativa mjukhet. Polysiloxanelasters rivhållfasthet och slaghållfasthet är emellertid i allmänhet dåliga, och som ett resultat härav användes fyllmedel för att öka elasternas hållfasthetß I US patenten nr 3 996 l87, 3 996 189, 3 341 490 och 3 228 741 beskrives kontakt- linser framställda från poly(organosiloxaner) som inne- häller fyllmedel. Rivhållfastheten och slaghållfast- heten för kontaktlinser gjorda från föreliggande poly- mer är tillräckliga, varför inga fyllmedel erfordras.

US patenten 3 996 187 och 3 996 189 beskriver, såsom ovan nämnts, kontaktlinser gjorda från armerade polysiloxaner. Linserna innehåller olika polysiloxaner med liknade brytningsindex som kiseldioxidfyllmedlet, så att en optisktklar kiseldioxidfylld silikonelast kan bildas från aryl- och_alkylsiloxaner. Materialet innehåller från 5 till 20 % kiseldioxid. Kiseldioxiden användes, såsom nämnts, för hållfastheten. Föreliggande uppfinning innehåller inga fyllmedel för hållfasthet, 10 15 20 25 30 35 7909196-3 3 eftersom föreliggande material har tillräcklig håll- fasthet utan fyllmedel.

US patentet 3 341 490 beskriver kontaktlinser gjorda från blandningar av siloxansampolymerer, som innehåller armerande kiseldioxidfyllmedel. Såsom nämnts innehåller kontaktlinserna eller de biomedicinska anord- ningar enligt föreliggande uppfinning inga fyllmedel.

US patentet 3 228 741 beskriver kontaktlinser gjorda från silikongummi, särskilt kolvätesubstituerat polysiloxangummi. Detta silikonmaterial innehåller fyll- medel såsom ren kiseldioxid för att reglera linsernas flexibilitet, böjlighet och elasticitet. De förelig- gande polymererna erfordrar inga fyllmedel.

US patentet 3 808 l78 beskriver ett polymert mate- rial som innehåller en polymetakrylatryggrad med rela- tivt korta poly(organosiloxan)estersidokedjor på rygg- radspolymeren. I detta patent förekommer ingen tvär- bindning, eftersom de i patentet beskrivna monomererna är monofunktionella, dvs har endast en funktionell grupp på varje monomer. För att åstadkomma tvärbind- ning utlärs i detta patent, kolumn 5, att Olika mono- merer, som har mer än en funktionalitet, måste till- föras för tvärbindning. I föreliggande uppfinning er- hålles emellertid tvärbindning, eftersom varje siloxan- monomer är difunktionell, dvs varje monomer innehåller två funktionella grupper, mest föredraget tvâ metakrylat- grupper, vilket resulterar i tvärbindning. Därtill skulle kontaktlinser gjorda från polymererna som beskrivits i US patentet 3 808 178 inte transportera syre i till- räckligt hög grad, då däremot kontaktlinser gjorda frå de föreliggande polymererna skulle transportera syra få i tillräcklig grad för att uppfylla den humana horn- hinnans krav.

US patentet 3.518 324 utlär vulkanisering för att göra silikongummi, då däremot föreliggande uppfinning har att göra med kontaktlinser gjorda från polymerise- ring av specifika monomerer. lO 15 20 25 30 35 77909196-5 4 US patentet 3 878 263 utlär en konfiguration som kan vara Bl 2S10 R"' R kan vara väte eller monovalenta kolväteradi- kaler med l-12 kolatomer.

R' kan vara en monovalent kolväteradikal eller en cyanoalkylradikal med l-18 kolatomer, R" kan vara en divalent kolväteradikal med l-18 kolatomer, R“' kan vara en radikal vald bland R""OO,5 och R'3Si00'5.

R““ är vald bland väte och monovalenta kolväteradikaler. c kan vara noll, men när c är noll måste minst ett Z vara OR".

Z är en viktig beståndsdel eftersom den användes för tvärbindning av kedjorna. Z är en grupp vald bland OR"“, R““ och OSiRB . enligt föreliggande uppfinning i detta patent.

US patentet 2 770 633 beskriver l,3-bis(4-metakryl- oxibutyl)tetrametyldisiloxan, en av de föredragna mono- Därför utlärs inte monomererna mererna som användes i föreliggande uppfinning. Denna förening utlärs i kolumn 1, rad 63 i nämnda patent när R är vinyl. Patentet utlär emellertid endast monomeren, då däremot föreliggande uppfinning även utlâr polymeren.

I själva verket skulle detta patent inte önska att monomeren polymeriserade, eftersom den inte skulle full- göra sin funktion som ett smörjmedel om den polymeri- serats.

US patentet 2 906 735 beskriver en reaktion mellan en alkylsiloxan och akrylsyra eller en metakrylsyra, vilken resulterar i en disiloxan som avslutas med akry- latgrupper. Nämnda patent anger inte polymererna enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 7909196-3 5 US patentet 2 922 807 beskriver disiloxaner med akryloxi- eller metakryloxigrupper bundna till sili- konen genom en divalent alkylenradikal med 2-4 kol- atomer.

US patentet 3 763 081 beskriver, i tillämplig del, polymerisationen av en omättad siloxan, som är något svår att polymerisera, eftersom en dubbelbindning i denna typ av monomer i allmänhet inte är särskilt aktiv. Man måste använda både höga temperaturer och en peroxidkatalysator eller en platinakatalysator för att fullborda denna typ av reaktion. Se exempelvis nämnda patent kolumn 4, rad 35-46. I föreliggande reak- tion anges specifikt att de monomera materialen har aktiverade omättade grupper bundna genom en divalent kolvätegrupp till siloxanen, då däremot nämnda patent inte har några aktiverade omättade grupper bundna till - siloxanen. I US patentet 2 865 885, beskriver, i tillämplig del, en vinylgrupp som inte är aktiverad, vilket visas i kolumn l, rad 25-30. Anledningen till att dubbelbind- ningen i detta patent inte är "aktiv" i den mening som definieras i föreliggande ansökan är att dubbelbind- ningen är bunden till antingen svavel eller syre. I före- liggande uppfinning skulle denna samma position ha en (-g-) karbonylgrupp. Detta skulle göra dubbelbindningen aktiv såsom definieras i. föreliggande ansökan. Eftersom reaktivitetsförhållandena i US patentet 2 865 885 är så olika, dvs dubbelbindningen är inte aktiv i detta patent såsom definieras i föreliggande uppfinning, skul- le det vara mycket svårt att få en acceptabel sampoly- merisationsreaktion med användning av formlerna i detta patent jämfört med den aktiva dubbelbindningen i före- liggande uppfinning, som med lätthet sampolymeriseras.

I föreliggande uppfinning är vinylgruppen "aktiverad" för att underlätta radikalpolymerisation. Den i paten- tet 2 865 885 i kolumn 1, rad 25-30 givna formeln läm- par sig inte för radikalpolymerisation,beroende på brist 10 15 20 25 30 35 7909196-3 6 på resonans, utan lämpar sig snarare för jonpolymerisa- tion beroende på substituenternas polära natur. Därför skulle det vara synnerligen svårt, om ens möjligt, för detta patent att bilda föreningarna enligt föreliggande uppfinning. Därtill är föreningarna som bildats i detta patent inte hydrolytiskt stabila,'beroende pâ närvaron av kisel-kvävebindningen i formeln. Föreliggande uppfin- ning kan ej utnyttja en hydrolytiskt instabil före- ning. Därtill kunde produkterna för denna hydrolys i nämnda patent vara skadliga för det humana ögat, sär- skilt aminerna. Även i kolumn 3 i detta patent är kopp- lingen en aminkoppling till dubbelbindningen och i föreliggande uppfinning är denna koppling alltid en alkyl. Därför utlär US patentet 2 865 885 inte de före- liggande monomererna.

US patentet 2 793-223 anger, i tillämplig del, i exempel 5, kolumn 3, rad 30-41, att en fenylgrupp är bunden till siloxanen. Det materialet skulle vara mycket hårt. Därtill skulle kontaktlinser gjorda från polyme- rerna, vilka i sin tur framställs från monomererna som beskrivits i detta patent - beroende på närvaron av fenylgruppen på siloxanen såsom visats i exempel 5 i detta patent - inte i tillräckligt hög grad transpor- terar syre, då däremot kontaktlinser gjorda från före- liggande polymerer i tillräckligt hög grad skulle transportera syre för att uppfylla den humana hornhin- nans krav.

Katz och Zewi, “Correlations Between Molecular Structure and Some Bulk Properties of Highly Cross- linked Polysiloxanes", J. Polymer Soi., vol 46, sid 139-148 (1974) anger, i tillämplig del, att divinyl- monomerer kan framställas genom esterifiering av de karboxyl-avslutade föreningarna med två molekyler av en monoester av etylenglykol och akrylsyra. Polymerisa- tionen kan utföras genom ultraviolett strålning vid _ rumstemperatur. Därtill har i denna artikel av Katz et al strukturen angivits på sid 146. Om denna formel bröts i beaktande av materialet enligt föreliggande uppfinning, 10 15 20 25 30 35 7909196-3 7 skulle formeln vara enligt följande: VJAJwwA/v-CH-Cflzf-CÉ-Clíz-Clí- l n; z (å) C = o a g (A) I den ovan angivna formeln har gruppen R en ester- koppling, då däremot R är en kolvätegrupp i föreliggande material.

I den ovan angivna formeln är den i centrum upp- repade enheten en dimetylsiloxanenhet, då däremot den i centrum upprepade enheten i föreliggande material är en upprepad enhet av en paraffinsiloxan såsom illustreras 10 7909196-3 8 nedan; R-kopplingen i Katz et al-artikeln är inte så hydrolytiskt stabil som kolvätekopplingen i förelig- gande polymer. Esterkopplingen i Katz et al kan hydro- lyseras. Denna stabilitet är viktig om detta material skall användas i mjuka kontaktlinser eller bi0meåiCinSk& anordningar, eftersom dessa typer av anordningar vanli- gen upphettas för desinficering. Om kontaktlinsen mister sin form mister den sin optik. Det bör förstås att det föreliggande materialet inte har en esterkopp- ling. Denna koppling är emellertid mellan grupperna A och R. Den befinner sig i själva verket i gruppen A såsom nedan visas med en formeln av en av de mest före- dragna utföringsformerna enligt uppfinning. 7909196-3 _Denna Katz et al-hänvisning utlär, förutom den specifika formeln på sid 146, endast att fasskillnader är påvisbara när siloxankedjelängden minskar. När 10 15 20 25 30 35 7909T96-i-3 10 siloxankedjelängden ökar anger Katz et al att fas- skillnaderna förloras och dessa skillnader uppgår i en kontinuerlig övergång.

Förutom det ovanstående är det viktigt att märka att Katz et al inte föreslår någon användning för detta material.

Katz och Zewi "Some Rheological Properties of Highly Crosslinked Polysiloxanes" J. Polymer Sci. vol 13, sid 645-658 (1975) anger, i tillämplig del, samma mate- rial som i ovan angivna hänvisning,(l974) artikeln av Katz et al. Denna artikel utlär mer detaljerat de nöd- vändiga stegen för att framställa utgångsmaterialen för polymeren enligt 1974-artikeln. Katz et al utlär i denna artikel, i tillämplig del, hur den karboxyl- avslutade siloxanen skall syntetiseras. Detta belyses på sid 646-647. Katz et al tvärbinder sedan denna med användning av en annan kemisk reaktion än i föreliggande uppfinning för att framställa polymeren som visas på sid 649. Denna polymer är på intet sätt besläktad med de föreliggande materialen. Förutom ovanstående är det viktigt att märkaattdemt1Katz et al-hänvisning ej heller nämner någon användning av materialet.

Katz och Zewi "MicroheterogeneityimxCrosslinked Pólysiloxane" J. Polymer Sci. Polymer Chemistry Edison, vol 16, sid 597-614 (mars 1978) utlär, i tillämplig del, samma material som angivits i ovan nämnda (l974)- och (l975I-artiklarna av Katz et al. Det enda nya materialet som nämns finns på sid 598, rad 8, dvs tvärbundna poly- estrar. Dessa tvärbundna polyestrar är inte relevanta för föreliggande uppfinning. Katz et al utlär i denna artikel, i tillämplig del, hur vissa monomerer fram- ställs. Katzfet al anger endast samma tvärbundna material som han föreslog i sina tidigare (l974)- och (l975)-artik- lar. Katz et al diskuterar sedan dessa tvärbundna poly- merers fysikaliska egenskaper och mikroheterogenitet.

Han diskuterar skillnaderna i fasseparationen i sub- mikroskopisk skala. Beträffande de fysikaliska egen- skaperna, som Katz et al nämnt i-sin artikel på sid 597, 10 15 20 25' 30 35 7909196-5 ll diskuterar han de fysikaliska egenskaperna i allmänhet hos polysiloxaner. Katz et al beskriver specifika egen- skaper hos sina polymerer på sid 609, där han presen- terar modul-temperaturdata. Sedan beskriver han tvär- bindningseffektivitet på sid 607. Han mäter egenskaper som ger honom en idé om hans tvärbindningseffektivitet.

Det bör återigen nämnas at Katz et al i sin (1978)- artikel inte anger flera material än vad han angivit i sina tidigare artiklar, med undantag för beskriv- ningen av de tvärbundna polyestrarna på sid 598.

Dessa material är emellertid inte relevanta för före- liggande uppfinning. Förutom ovanstående är det viktigt att notera att denna Katz-hänvisning ej heller nämner någon användning av detta material, förutom som möjliga förseglingsmedel.

W. A. Piccoli, G. G. Haberland och R. L. Merker, J. Am. Chem. Soc. "Highly Strained Cyclic Paraffin- Siloxanes" vol 82, sid 1883-1885 (20 april 1960) utlär, i tillämplig del, framställningen av de cykliska paraf- fin-siloxanmonomererna som kan användas i föreliggande uppfinning för att framställa prepolymererna enligt föreliggande uppfinning. Dessa prepolymerer, dvs lineära monomerer, i föreliggande uppfinning tvärbindes sedan som används för framställ- sid 1884, kolumn 2, rad 15-27 i nämnda artikel anges att dessa cykliska paraffin- för att bilda polymererna ning av kontaktlinser. På siloxanmonomerer kan polymeriseras med användning av starka syror eller baser för att bilda lineära poly- merer. De lineära polymererna användes, såsom nämnts, i föreliggande uppfinning som prepolymerer och tvärbindes för att bilda material för framställning av kontaktlinser. Inte någonstans i denna artikel beskri- ves eller föreslås de tvärbundna polymererna enligt föreliggande uppfinning. Ej heller föreslår eller be- skriver denna artikel att polymererna kan användas för att framställa kontaktlinser.

R. L. Merker och M. J. Scott J. of Polymer Sci., "The Copolymerization of Cyclic Siloxanes" vol 43, '7909196-3 lO 15 20 25 30 35 12 sid 297-310 (1960) utlär, i tillämplig del, sampolymeri- sationsstudier med användning av cykliska alkylsiloxaner.

Dessa material sampolymeriseras med siletylensiloxan och sedan bestämmes polymerisationshastigheterna. Siletylen- siloxanen användes beroende på att den inte har jäm- vikt med ringformen och lineära formen. När en gång ringformen öppnas förblir ringen öppen, dvs reaktionen fortgår i en riktning. De tvärbundna polymererna enligt föreliggande uppfinning vare sig föreslås eller utlärs i denna artikel och ej heller föreslås eller utlärs användningen av dessa polymerer som kontaktlinser. _ US patenten 3 041 362 och 3 041 363 utlär, i till- lämplig del, samma material som angivits i de ovannämnda artiklarna J. Am. Chem. Soc. och J. of Polymer Sci. där Merker är en av författarna. Därtill anges emellertid att vissa polyfunktionella siloxaner_kan användas med monomererna för att ge tvärbundna polymerer och sampoly- merer. De tvärbundna polymererna som användes i före- liggande uppfinning vare sig utlärs eller föreslås i dessa hänvisningar och ej heller än de i dessa hänvis- ningar angivna polymererna någonsin relevanta för de föreliggande polymererna. Därtill vare sig föreslås eller utlärs i dessa hänvisningar att dessa polymerer kunde användes som kontaktlinser.

E. E. Bostick, Kinetics and Mechanisms of Poljmeri- zation, vol 2 (1969) Frisch och Regan, ed. kapitel 8 “Cyclic Siloxanes and Silazanes“ sid 343-357, utlär, i tillämplig del, siloxanpolymerisation med användning av cykliska siloxaner. Denna artikel utlär ingenting utöver det som angivits i ovannämnda artikel från J. of Polymer Sci. av R. L. Merker och M. J. Scott.

E. E. Bostnfl:,Chemical Reactions of Polymers, High Polymers series vol-19 (1964) E.M. Fettes, ed. kapitel 7 Üïnterchange Reactions" section B "Silicones“ sid 525 utlär, i tillämplig del, siloxansampolymerisation med användning av cykliska siloxaner. Därtill anges att dessa reaktioner fortlöper i en riktning. Denna artikel utlär ingenting utöver det som beskrivits i den ovannämnda lO l5 20 30 35 7909196-3 13 artikeln från J. of Polymer Sci. av R. L. Merker och M. J. Scott.

Ingen av de ovannämnda patenten eller publika- tionerna utlär föreliggande uppfinning och ännu mindre de föredragna reaktionerna enligt föreliggande uppfin- ning. Därtill är det synnerligen viktigt att ingen “tidigare publikation på området utlär nya kontaktlinser eller biomedicinska anordningar enligt föreliggande uppfinning gjorda från de föreliggande polymererna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning åstadkommer material som med fördel kan användas för tillverkning av proteser, såsom hjärtklaffar, intraokulära linser och kontakt- linser. I I en utföringsform av denna uppfinning åstadkommes en fyllmedelsfri, syretransporterande, hydrolytiskt stabil, biologiskt inert, transparent, formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar inbegripet kontaktlinser, vilken omfattar en tvärbunden polymer framställd från poly(organoparaffinsiloxan)monomerer representerade av följande formel: R R- R R R A - R - Si O - Si C Si O - Si - R - A I I I I .I X m i vilken A är en aktiverad omättad grupp; R är en di- valent kolväteradikal med 1- ca 22 kolatomer; R1, R2, R3 och R4 kan vara samma eller olika och är valda bland en monovalent kolväteradikal med l- ca 12 kolatomer och en halogensubstituerad monovalentkolväteradikal med l - ca 12 kolatomer; R5 och R6 kan vara samma eller olika och är valda bland väte, en kolväteradikal med 1- ca 12 kolatomer, en karboxylsyragrupp, en karboxylsyraestergrupp representerad av formeln 10 15 20' 25 d3o 7909196-3 14 H - C - 0 - R7 i vilken R7 är vald bland en kolvätegrupp med l- ca 12 kolatomer och en karboxylsyraamid representerad av formeln R /Rß C N\\\R 9 i vilken Ra och R9 kan vara samma eller olika och var- dera är vald bland väte och en kolvätegrupp med l- ca 12- kolatomer; 'x är 2 eller större och m är l eller större; När uttrycken "aktiverad" eller "radikalpolymeri- serbart aktiverad" användes tillsammans med uttrycket "omättade grupper" avses här att en omättad grupp, som är aktiverad, är en som har en substituent, vilken främjar radikalpolymerisation. Dessa aktiverade omät- tade grupper polymeriseras för att bilda polymererna enligt föreliggande uppfinning. Företrädesvis lämpar sig de här använda aktiveringsgrupperna för polymeri- sation under milda betingelser, såsom omgivningstempe~ raturer.

När "en polylorganoparaffinsíloxan)monomer som är a,w-terminalt bunden genom divalenta kolvätegrupper till polymeriserade radikalpolymeriserbart aktiverade omättade grupper" anges,avses att poly(organoparaffin- siloxan)föreningen, som här beskrivits, har kopplats till en förening med en divalent kolvätegrupp, såsom metylen eller propylen etc,och sedan är till vardera änden av denna förening kopplad en aktiverad omättad grupp,såsom metakryloxi etc,och denna är sedan den mest föredragna monomeren. När monomererna polymeriseras, dvs tvärbindes, polymeriseras de aktiverade omättade grupperna. Därpå bildar monomererna tredimensionella polymerer eller sampolymerer, vilka utgör de material av vilka de biomedicinska anordningarnainbegripet kon- 10 15 20 25 30 35 7909196-3 15 taktlinsen är gjorda.

Som ett resultat av närvaron av de aktiverade omät- tade grupperna polymeriseras de i enlighet med denna uppfinning använda monomererna med lätthet för att bilda tredimensionella polymera nätverk, som medger transport av syre och är optiskt klara, starka och som kan göras efter behov mjuka eller hårda.

När uttrycket monomer användes här avses att polyparaffinsiloxaner som är avslutade med polymeriser- bara omättade grupper inbegripes. Sättet att förlänga monomerens paraffinsiloxandel anges här som siloxan- ringinföring. Kedjelängden hos monomerernas poly(paraf~ finsiloxan)centrumenhet kan vara så hög som 800 eller mera.

När uttrycket polymerisation användes här avses polymerisationen av dubbelbindningarna i polyparaffin- siloxanerna som är avslutade med polymeriserbara omät- tade grupper, vilket resulterar i ett tvärbundet tre- dimensionellt polymert nätverk.

Kontaktlinsernas, dvs polymerernas enligt uppfin- ningen, relativa hårdhet (eller mjukhet) kan varieras genom minskning eller ökning av molekylvikten hos den monomera poly(organoparaffinsiloxanen) som är avslutad med de aktiverade omättade grupperna eller genom att variera procentsatsen och typen av sammonomeren. När förhållandet av organoparaffinsiloxanenheter till de avslutande enheterna ökar, då ökar materialets mjukhet.

Omvänt gäller att när detta förhållande minskar så minskar materialets styvhet och hårdhet.

Mera föredraget åstadkommes en fyllmedelsfri, syretransporterande, flexibel, hydrolytiskt stabil, biologiskt inert, transparent, elastisk, mjuk, polymer formad artikel för användning i biomedicinska tillämp- ningar inklusive kontaktlinser, som omfattar en poly- (organoparaffinsiloxan) vilken är gjord av en poly(orga- noparaffinsiloxan)monomer representerad av följande formel: 10 15 20 25 30 35 7909196-5 16 R R R R R 1 3 5 3 1 a 1 I l I « A - R - Si 0 - S1 C Si 0 - Si - R - A n | n x u 112 Ru H6 Ru 122 X m ' i vilken A är en aktiverad omättad grupp; R är en diva- lent kolväteradikal med 1- ca 22 kolatomer; Rl, R2, R3 och R4_kan vara samma eller olika och är valda bland en monovalent kolväteradikal med 1- ca 12 atomer och en halogensubstituerad monovalent kolväteradikal med 1- ca 12 kolatomer; RS olika och är valda bland väte, en kolväteradikal med l- ca l2 kolatomer, en karbcxylsyragrupp, en karboxyl- och R6 kan vara samma eller - syraestergrupp representerad av formeln o H C - O R7 i vilken R7 är vald bland en kolvätegrupp med 1- ca 12 kolatomer och en karboxylsyraamid representerad av formeln 0 R s |1_N/ .- C 9 i vilken R8_och R9 kan vara samma eller olika och var- dera är vald bland väte och en kolvätegrupp med l - ca 12 kolatomer; x är 2 eller större och m är 1 eller större. En kontaktlins kan formas från det ovan angivna materialet genom centrifugalgjutning, om så önskas,så- som utlärts i US patentet 3 408 429.

I en annan utföringsform av denna uppfinning åstad- kommes material, vilka kan polymeriseras och vilka om- fattar en poly(organoparaffinsiloxan)monomer representerad 10 15 20 25 30 35 7909196-3 17 av formeln 1:1 *ïß :i :ß il Å - R - ïí O - ïi C Si O - Si - R - Å * | I |~ Re Ru Re. “u “z X m i vilken A är en aktiverad omättad grupp; R är en di- valent kolväteradikal med l- ca 22 kolatomer; Rl, R2, Rs en monovalent kolväteradikal med l- ca 12 kolatomer och R4 kan vara samma eller olika och är valda bland och en halogensubstituerad monovalent kolväteradikal med 1- ca 12 kolatomer; R5 och R6 kan vara samma eller olika och är valda bland väte, en kolväteradikal med l- ca 12 kolatomer, en karboxylsyragrUPP, en karboxyl- syraestergrupp representerad av formeln I! -c-o-R7 i vilken R7 är vald bland en kolvätegrupp med l- ca 12 kolatomer och en karboxylsyraamid representerad av I formeln 0 u N/'Rß -c-\R 9 i vilken R8 och R9 kan vara samma eller olika och var- dera är vald bland väte och en kolvätegrupp med l- ca 12 kolatomer; x är 2 eller större och m är 1 eller större, sampolymeriserad med en eller flera monomerer som kan vara en av lägre estrar av akryl- eller metakryl- syra, styryler, allyler eller vinyler som bildar en sampolymer i ett tvärbundet nätverk. Sampolymererna är i form av tredimensionella nätverk, som är klara, 10 15 20 25 ao 35 7909196-3 18 starka och lämpligen kan användas för åstadkommande av filmer och formade kroppar,såsom kontaktlinser.

De nya sampolymererna enligt uppfinningen kan omfatta l0-90 viktdelar av en eller flera av de här beskrivna organoparaffinsiloxanernas monomerer och 90-10 viktdelar av de polymeriserbara monomererna.

De föredragna biomedicinska anordningarna, inbegripet kontaktlinser, vilka är bildade från dessa sam- polymerergärfyllmedelsfria,'syretransporterande, flexibla, hydrolytiskt stabila, biologiskt inerta, transparenta, elastiska och mjuka.

De tredimensionella nätverkspolymerprodukterna enligt uppfinningen framställs med lätthet genom konventionella radikalpolymerisationstekniker. Mono- mererna av enbart organosiloxan eller i närvaro av sammonomerer tillsammans med ca 0,05- ca 4 vikt%, företrädesvis 0,05-2 vikt% av en radikalinitiator kan upphettas till en temperatur av ca 3000 till ca l00°C för att initiera och fullborda polymerisationen.

De polymeriserbara monomererna, dvs poly(organoparaf- finsiloxanerna), med eller utan sammonomerer, kan vid rumstemperatur företrädesvis underkastas bestrâlning med UV-ljus i närvaro av lämpliga aktivatorer,såsom bensoin, acetofenon, bensofenon och liknande,under en .tillräckligt lång tidsperiod för att bilda ett tre- dimensionellt polymernätverk.

Polymerisationen kan utföras direkt i kontaktlins- formar eller kan gjutas till skivor, stavar eller ark, vilka sedan kan bearbetas till en önskad form. Företrä- desvis utföres polymerisationen medan materialet centri- fugalgjutes,sâsom utlärts i US-patentet 3 408 429.

Det är välkänt att polysiloxanernas förmåga att transportera syre är väsentligen större än förmågan hos konventionella kontaktlinspolymerer,såsom polymetyl- metakrylat (EMMA) eller polyhydroxietylmetakrylat (PHEMA).

Förmågan att transportera syre hos materialen enligt uppfinningen kan varieras genom att ändra procentsatsen av siloxanenheter. Exempelvis resulterar en högre procent- 10 15 20 30 35 79Û9196-5' 19 sats av siloxanenheter i en produkt som har större för- måga att transportera syre jämfört med en lägre procent- sats av siloxanenheter som resulterar i ett material med mindre förmåga att transportera syre.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I enlighet med en utföringsform av denna uppfin- ning åstadkommes formade artiklar för användning 1 bio- medicinska tillämpningar, inbegripet kontaktlinser, vilka är framställda från tredimensionella nätverks- polymerisat av poly(organoparaffinsiloxander) som är d,m-terminalt bundna genom divalenta kolvätegrupper till polymeriserade radikalpolymeriserbart aktiverade, omät- tade grupper som bildar polymerer i ett tvärbundet nät- verk. Poly(organoparaffinsiloxanerna),dvs monomererna, som användes har formeln: *fi *És ffs *fa ' _ *fi Å - R - Si 0 - Si C Si O - Si - R - Å I I' | I R2 Ru ¿6 Ru R2 X m R är en diva- R1' R2' Rs kan vara samma eller olika och är valda bland en i vilken A är en aktiverad omättad grupp; lent kolväteradikal med l- ca 22 kolatomer; och R4 monovalent kolväteradikal med och en halogensubstituerad monovalent kolväteradikal l- ca l2 kolatomer med l- ca 12 kolatomer; R5 kan vara samma eller olika och är valda bland väte, en kolväteradikal med l- ca 12 kolatomer, en karboxylsyragrupp, en karboxyl- och R6 syraestergrupp representerad av formeln O fl.

~ C - O ~ R7 10 15 20 25 30 35 790-9196-3 i 20 i vilken R7 är vald bland en kolvätegrupp med 1- ca 12 kolatomer och en karboxylsyraamid representerad av formeln i vilken R8 och R9 kan vara samma eller olika och varde- ra är vald bland vätecxfllen kolvätegrupp med 1- ca 12 kol- atomer; x är 2 eller större och m är l eller större. m kan lämpligen vara i omrâdet 50 till ca 200.

Området för m kan emellertid vara större såsom före- trädesvis 50 till 800. m kan emellertid vara större än 800. Om man önskar erhålla en hård kontaktlins bör m vara mindre än 25. x är företrädesvis 2 till 10 och mest föredraget 2 till 3.

När uttrycket "mjuk" användes här för att beskriva de biomedicinska anordningarna enligt uppfinningen inbegripet kontaktlinser,avses att m i ovan angivna formel är,efter polymerisation,större än 25, företrä- desvis från ca 50 till ca 800.

När uttrycket "hård" användes här för att beskriva kontaktlinserna eller de biomedicinska anordningarna enligt föreliggande uppfinning avses att m i ovannämnda formel är,efter polymerisation,mindre än 25.

Företrädesvis är A en av 2 - cyanoakryloxi ä? CH2 = $ - C - O - C E N akrylonitryl CHZL-.æ- C 5 N 10 15 20 25 30 35 790919643 21 akrylamido CH2 = CH - à ~ NH - akryloxi CH2 = CH - Å ~ O * metakryloxi o I c - o och N - vinyl - 2 - pyrrolidinon - x - yl där x kan vara 3, 4 eller 5 5 4 //CH2--~CH2 cH2 = cn - N C^--r“CH aj Mera föredraget är A akryloxi eller metakryloxi.

Andra grupper som innehåller aktiverad omättnad kan emellertid med lätthet användas och sådana grupper är välkända för íackmännen på området. Mest föredraget är A metakryloxi eller akrylamido. R kan lämpligen vara en alkylenradikal. Därför är R företrädesvis metylen, propylen, butylen, pentametylen, hexametylen, oktamety- len, dodekylmetylen, hexadekylmetylen eller oktadekyl- metylen; arylenradikaler såsom fenylen, bifenylen eller de motsvarande alkylen- och arylenradikalerna. Mera föredraget är R en alkylenradikal med ca l, 3 eller 4 10 15 20 25 30 35 7909196-'3 22 kolatomer. Mest föredraget är R en alkylenradikal med från ca 3 till 4 kolatomer, t ex butylen. Företrädesvis är R , R2, R3 och-R4 alkylradikaler med 1-12 kolatomer, t ex metyl, etyl, propyl, butyl, oktyl, dodekyl och 'liknande; cykloalkylradikaler, t ex cyklopentyl, cyklo- hexyl, cykloheptyl och liknande; mononukleäraochbínuk- leänaarylradikaler, t ex bensyl,_fenyletyl, fenylpropyl, fenylbutyl och liknande; alkarylradikaler, t ex tolyl, xylyl, etylfenyl och liknande; halogenarylradikaler såsom klorfenyl, tetraklorfenyl, difluorfenyl och lik- nande; halogensubstituerade lägre alkylradikaler med upp till ca fyra alkylkolatomer såsom florometyl och floropropyl. Mera föredraget är Rl, R2, R3 och R4 metylradikaler och fenylradikaler, och mest föredraget är Rl, R2, R3 och R4 metylradikaler.

Företrädesvis är R5 och R6 valda bland väte, ett kolväte med l- ca 6 kolatomer och en karboxylsyragrupp.

R och R 5 6 valda bland väte och Mera föredraget är metyl.

Rv atomer. Mest föredraget är R7 metyl. är företrädesvis en kolvätegrupp med l- ca 6 kol- Företrädesvis är R8 och R9 valda bland väte och ett kolväte med l- ca 4 kolatomer. Mest föredraget är R och R 8 9 De med omättade grupper avslütade polyparaffin- valda bland väte och metyl. siloxanerna, dvs monomererna, som användes i före- liggande uppfinning kan framställas genom jämviktsin- ställning av den lämpligt substituerade disiloxanen, exempelvis*l,3~bis(4-metakryloxibutyl)tetrametyldi- siloxan, med en lämplig mängd av cykliska paraffin- siloxaner såsom beskrivits i Piccoli, et al, J. Am. Chem.

Soc., "Highly Strained Cyclic Paraffin-Siloxanes" vol 82, sid 1883-1885 (20 april 1960). Mjukhetsgraden, de fysi- kaliska egenskaperna, såsom draghållfasthet, modul och relativa töjning, bestämmer mängden av cyklisk organo- paraffinsiloxan som jämviktsinställes med disiloxanen.

Genom att öka mängden av cyklisk paraffinsiloxan ökas värdet för m. 5 10 15 20 25 30 35 7909196-3 23 Ehuru reaktionen mellan en cyklisk paraffinsiloxan och disiloxaner inte specifikt beskrivits för de i före- liggande uppfinning använda disiloxanerna för att åstad- komma de aktiverade omättade grupperna som avslutande grupper för polyparaffinsiloxanerna,är den en konven- tionell reaktion och har beskrivits exempelvis i Merker US patent 3 041 362 från år 1962, och denna hänvisning införlivas här genom referens.

Följande reaktioner representerar de mest föredragna l,3-bis- (hydroxialkyl)tetrametyldisiloxan-dimetakrylater fram- materialen enligt föreliggande uppfinning. ställs enligt följande reaktioner: (1) esterifiering med akryloyl- eller metakryloylklorid eller -anhydrid.

Exempelvis är följande med metakryloylklorid: CH CH L 3 3 HO -(CH2)'n__ i - O ~ Si 'ÉCI-Izrn OH H3 CH3 + Företrädesvis är n = l, 3 eller 4 Mest föredraget är n = 3 eller 4 fiflßfi 2 CH2 = C - C - Cl THBW å-/CH â- O :Ifíš-(CH -) 0 (E CCIIHB Ü _ C _ O 2 n 1 1 2 n " CH2 CH3 CH3 CH2 Företrädesvis är n = l, 3 eller 4 Mest föredraget är n = 3 eller 4 (2) Ett annat mest föredraget sätt att framställa 1,3-bis(hydroxialkyl)tetrametyldisiloxan-dimetakrylater är genom transesterifiering med metylmetakrylat: 79094 96-5 . 24 cH3 o cn3 C113 2 cn2=c - c - o - cH3+Ho æ-cfiz ænsi ~ o - si +cH2 ænoa-è ca3 H3 c|zfi3 :ü cH3 C113 f o cH3 cH2=c - c - o wafinsi- o - si æcnzæno - c - c = cnz cna cH3 Företrädesvis är n = l, 3 eller 4 Mest föredraget är n = 3 eller 4 Sedan kan paraffinsiloxangrupperna mellan de två metakrylatändgrupperna insättas genom en ringöppnings- införingsreaktion med l,l,3,3-tetrametyl-l,3-disila-2- -oxacyklopentan enligt följande: en' o ca ca o cn , 31; ga __3 n 13 cH2 - c - c - o æcnza-n ll - o - s; wazæno-c-c-cnz cH3 CH3 Företrädesvis är n = l, 3 eller 4 Mest föredraget är n = 3 eller 4 + 5 4 H3c\Si/c1¶2-cr12\ / S1 H c/ \oí3\cfi CH3 3 3 l 2 l n cH ca cH ïfifif (n: 3 I 3 I 3 a 3 fi fH-ß c - c -o çcnzènïi -0 S11 -í-Cflzè-xïi - 0 'Si »éCHZènO - c - I? eng C33 f (m3 cH3 m C113 (m2 l, 3 eller 4 Mest föredraget är = 3 eller 4 X = 2 till 3 (tvär- 50 till 800 bindning/polymerisation) Företrädesvis är n 5 Mest föredraget är ll Företrädesvis är m 7909196-3 25 25.0! I I WU Nee _ Neo f i mmm | Q | Q | o=»~mew Hm __ m _ 0 me Nmo _ _ mwí mme | U I Q 1 onómmew flw _ = .M _ 0 me mm» 1 | Nm? _ ~m% s 1/ mme mao mmo o r flwxfimwow HM Q 1 fiß cmmevw o | u 1 u | mm% www mmw e % E mmw mao Q 1 fiwxmweew em mme mm *\íIL¿jl.,/” O . l mm H mm O'- VJ-O E! 4* N 211 O 4* » O - I OfiO I O -fllvvvv-U AVTHÜ>UWQ flH HUEOHWGÜÉÜUHDQ m mo l, 3 eller 4. = 3 eller 4. 50 till 800.

Företrädesvis är n Mest föredraget är n är m Företrädesvis = 2 till 3.

Mest föredraget är x 10 15 20 25 30 35 7909196-3 26 Poly(organoparaffinsiloxanerna) gjorda från mono- mererna enligt uppfinningen är vanligen klara, färglösa vätskor vilkas viskositet beror på värdet av m. Dessa monomerer kan med lätthet härdas till formstycken genom konventionella metoder såsom UV-polymerisation, eller genom användning av radikalinitiatorer plus värme.

Belysande radikalinitiatorer som kan användas är bis- (isopropyl)peroxidikarbonat, azobisisobutyronitril, acetylperoxid, lauroylperoxid, dekanoylperoxid, bensoyl- peroxid, tertiärbutylperoxipivalat och liknande.

För att ytterligare reglera egenskaperna hos poly- mererna enligt föreliggande uppfinning kan man poly- merisera en blandning av monomererna som omfattar mono- merer med lågt värde för m och monomerer med ett högt värde för m. När m har ett lågt värde, dvs under 25, är de resulterande kontaktlinserna eller biomedicinska anordningarna, dvs polymererna, relativt hårda, syre- transporterande, hydrolytiskt stabila, biologiskt inerta, transparenta och kräver inga fyllmedel för för- bättring av de mekaniska egenskaperna. Monomererna har en relativt låg molekylvikt och som ett resultat härav är viskositeten tillräckligt låg t ex ca 3 cSt så att linserna med lätthet kan framställas genom centrifugal- gjutning. När m har ett relativt högt värde, dvs över 25, är de resulterande kontaktlinserna eller biomedi- cinska anordningarna, dvs polymererna, relativt mjuka, syretransporterande, flexibla, hydrolytiskt stabila, biologiskt inerta, transparenta, elastiska och kräver inga fyllmedel för förbättringar av de mekaniska egen- skaperna. Monomererna bör företrädesvis ha en molekyl- vikt som är tillräckligt låg så att viskositeten är tillräckligt låg för centrifugalgjutning av monomererna, t e x ca l75 St eller under, mätt i Gardner-viskositets- rör. Företrädesvis är m ca 50 till 800.

I enlighet med en annan utföringsform av denna upp- finning âstadkommes polymerer av monomerer, vilka är poly(organoparaffinsiloxan) terminalt bunden genom di- valenta kolvätegrupper till aktiverade omättade grupper lO 15 20 25 30 35 7909196-3 27 sampolymeriserade med monomerer som innehåller en akti- verad vinylgrupp.

Sammonomeren kan vara vilken som helst polymeri- serbar monomer som lätt polymeriserar genom radikal- polymerisation och är företrädesvis en monomer som innehåller en aktiverad vinylgrupp. Genom tillsätt- ningen av sammonomerer kan man förstärka särskilt önskvärda egenskaper. Exempelvis kan knappar tillver- kade från sampolymerer av de föreliggande monomererna av poly(paraffinsiloxanerna) och tetrahydrofurfuryl- metakrylat lättare svarvas till kontaktlinser än knappar, dvs polymerer, gjorda från enbart monomera poly(paraffinsiloxaner). Vätbarheten för kontaktlinser, dvs polymerer, framställda från poly(paraffinsíloxa- nerna) kan väsentligt ökas genom sampolymerisering av de föreliggande monomererna med N-vinylpyrrolidon.

Belysande sammonomerer som lämpligen kan användas i enlighet med föreliggande uppfinning är: Derivat av metakrylsyra, akrylsyra, itakonsyra och krotonsyra såsom: metyl-, etyl-, propyl-, isopropyl-, n-butyl-, iso- bornyl-, mentyl-, adamantanyl-, isopinokamfyl-, hexyl-, heptyl-, aryl-, allyl-, cyklohexyl-, 2-hydroxietyl-, 2- eller 3~hydroxipropyl- och butoxietyl-metakrylater; och propyl-, isopropyl-, butyl-, isobornyl-, mentyl-, adamantanyl-, isopinokamfyl-, hexyl-, 2-etylhexyl-, heptyl- och aryl-akrylater; samt propyl-, isopropyl-, butyl-, hexyl-, 2-etylhexyl-, heptyl- och ary1-itakona- ter; samt propyl-I isopropyl-, butyl-, hexyl-, 2-etyl- hexyl-, heptyl- och aryl-krotonater. Även mono- eller di-estrar av de ovannämnda syrorna med polyetrar med nedan angivna formel kan användas: HO(CnH2nO)¶H i vilken n är ett heltal av l- ca 12, företrädes- vis 2 eller 3, och q är ett heltal av 2- ca 6, före- trädesvis 2 till 3. 10 15 20 25 30 35 7909196-3 28 Andra sammonomerer kan inbegripa: styryler, såsom tertiär butylstyren, propyl- styren, styren, divinylbensen, vinyletylbensen, vinyltoluen etc.

Allylmonomerer, såsom diallyl-diglykoldikarbonat, allylcyanid, allylklorid, diallylftalat, allylbromid, diallylfumarat och diallylkarbonat kan användas.

Monomerer som innehåller kväve kan även användas såsom: n-vinylpyrrolidon, 3~oxibutylakrylamid, etc.

Ju lägre värde för m är i formeln för de förelig- gande monomererna destomerkompatiblaärHwn0merernameå de ovannämnda sammonomererna.

Fördelarna med att använda de biomedicinska anord- ningarna, särskilt kontaktlinserna, dvs polymererna, enligt föreliggande uppfinning, vilka är gjorda från de här beskrivna monomererna, är talrika. Som exempel kan nämndas, (l) att fördelarna med att använda aktive- rade vinyländgrupper för att härda paraffinsiloxan- materialet är (a) att hög-reaktivitetssystemen medger snabb härdning vid rumstemperatur om lämpliga initia- torer användes. Rumstemperaturer föredrages. Detta är önskvärt eftersom det föredragna sättet att gjuta kon- taktlinserna är centrifugalgjutning. (b) Inga fyll- medel krävs för att åstadkomma lämplig fysikalisk håll- fasthet såsom är vanligt med de flesta silikonhartser.

Detta är önskvärt, eftersom användningen av fyllmedel erfordrar att andra möjligen oönskade material sättes till kompositionen för att korrigera kontaktlinsernas brytningsindex. (2) Därtill är de biomedicinska anord- ningar som är gjorda från polymererna enligt förelig- gande uppfinning syretransporterande. Detta är viktigt om materialet skall användas för kontaktlinser. Den humana hornhinnan erfordrar ca 2 x 10-6 cm3/(s.Cm2 atm) syre genom kontaktlinserna,sàsom rapporterats av Hill och Fatt, American Journal of Optometry and Archives of the American Academy of Optometry, vol 47, sid 50 (1970).

När m är minst ca 4 är paraffinsiloxankedjan tillräckligt lO 15 20 25 30 35 7909196-.5 29 lång i föreliggande komposition för att överskrida hornhinnans och andra levande vävnaders krav på för- måga att transportera syre. I specifika situationer kan emellertid m vara så lågt som l. Beroende på de unika egenskaperna hos kontaktlinserna eller biomedi- cinska anordningarna, dvs polymererna, enligt uppfin- ningen kan m vara tillräckligt stort för att medge tillräcklig transport av syre,qch samtidigt kvarhålla sina önskvärda egenskaper avseende tänjbarhet, riv- hâllfasthet, flexibilitet, elasticitet och mjukhet.

När uttrycket förmåga att transportera syre eller syretransporterande användes i föreliggande uppfinning avses att materialet medger tillräcklig överföring av syre genom sig självtför att tillhandahålla den humana hornhinnans och andra levande vävnaders krav på nöd- vändigt syre. Syrekraven för den humana hornhinnan är såsom nämnt ca 2 x 10-6 cm3/(s.cm2 atm). Förmågan att transportera syre bestämdes genom ett speciellt test- förfarande som beskrives i anslutning till efterföljande exempel III. (3) Dessa linser och biomedicinska anord- ningar är hydrolytiskt stabila, vilket betyder att när kontaktlinserna eller anordningarna placeras i en vat- tenhaltig lösning, dvs i ögat, eller under desinfektions- steget, dvs vatten plus värme,kommerlinsernaelleranord- ningarna inte att förändras i fråga om kemisk sammansätt- ning, dvs hydrolysera och förorsaka att linserna eller anordningarna förändrar form,vilket skulle resultera i en icke önskvärd förändring av optiken eller formen. (4) De mera föredragna kontaktlinserna eller biomedi- cinska anordningarna enligt uppfinningen är även elas- tiska. När uttrycket elastisk användes här avses att linserna eller de biomedicinska anordningarna snabbtåter- tar sina ursprungliga former efter det att de deformerats. (5) Linserna framställs företrädesvis genom centrifugal- gjutning, t ex genom den metod som beskrivits i US paten- tet 3 408 429. Monomerer som har för hög viskositet kan inte centrifugalgjutas. I allmänhet gäller emellertid att ju högre monomerernas molekylvikt är desto längre är 10 15 20 25 30 7909196-3 30 kedjelängden, dvs desto större är värdet för m, och som en följd härav är egenskaperna desto önskvärdare för de föredragna kontaktlinserna, dvs polymererna, enligt föreliggande uppfinning, vilka är gjorda från dessa monomerer. Ju lägre kedjelängden är och ju högre molekylvikten är desto högre är monomerernas visko- sitet. Om emellertid centrifugalgjutning skall använ- das så måste monomerernas viskositet vara sådan att dessa material kan centrifugalgjutas. Monomererna enligt föreliggande uppfinning kan ha tillräckligt höga molekylvikter för att ge alla de önskvärda egen- skaperna när de polymeriserats, men tillräckligt låga för att centrifugalgjutas medan de fortfarande är i den monomera formen. Det föredragna viktmedelvärdet för molekylvikten är från ca 4000 till &)O0Oför mono- mererna enligt uppfinningen. (6) De mest föredragna kontaktlinserna eller biomedicinska anordningarna en- ligt uppfinningen bör vara mjuka. Med användningen av uttrycket "mjuk" i föreliggande uppfinning avses i den föredragna utföringsformen att linserna eller anord- ningarna bör ha en Shore-hårdhet av ca 60 eller under på skalan A. (7) De föredragna kontaktlinserna eller biomedicinska anordningarna enligt uppfinningen bör vara flexibla. När uttrycket "flexibel" användes här avses att kontaktlinserna eller de biomedicinska an- ordningarna kan vikas eller böjas bakåt i förhållande till sig själv utan att brytas.

Den mest föredragna kontaktlinsen eller biomedi- cinska anordningen enligt uppfinningen är en fyll- medelsfri, syretransporterande, flexibel, hydrolytiskt stabil, biologiskt inert, transparent, elastisk, mjuk, polymer kontaktlins eller formad artikel för användning i biomedicinska applikationer och omfattar en poly- (organoparaffinsiloxan)monomer som är a,m-terminalt bunden genom dívalenta kolvätegrupper till polymeri- serade radikalpolymeriserbara aktiverade omättade grup-' per. Poly(organoparaffinsiloxan)monomeren som användes för att framställa polymeren från vilken kontaktlinserna lO 15 20 25 30 7909196-3 31 eller biomedicinska anordningarna i sin tur fram- ställs har den föredragna formeln n n R R R Il |3 15 13 11 A-R-si ø-si c si o-si-n-A I I I I | “z “u “s Ru “z X 111 i vilken A är vald bland metakryloxi och akryloxi; R är en alkylenradikal med 3-4 kolatomer; Rl, R2, R3 och R4 kan vara samma eller olika och är monovalenta kolväteradikaler med l- ca 12 kolatomer; R5 och R väteatomer; x är 2 eller 3 och m är 50 till 800.

De mest föredragna kontaktlinserna eller bio- 6 är medicinska anordningarna, dvs polymererna enligt upp- finningen är såsom nämnts fyllmedelsfria, har en syre- transporthastighet av minst ca 2 x lO*6 cm3/(s.cm2 atm), är hydrolytiskt stabila, biologiskt inerta, transpa- renta, elastiska och har en mjukhet av företrädesvis ca 60 eller under på Shore-hårdhetsskalan A. Mest före- draget bör Shore-hârdheten vara 25 till 35 på skalan A.

För att ytterligare belysa de mest föredragna kon- taktlinsernas eller biomedicinska anordningarnas enligt uppfinningen fysikaliska egenskaper bör sträcknings- elasticitetsmodulen vara ca 400 q/mmz eller mindre.

Om materialet skall användas som kontaktlinser kan Shore-hårdheten och modulen stå i relation till linser- nas komfort för bäraren när de användes på det humana ögat.

En annan fördel hos den föredragna utföringsformen, dvs mjuka kontaktlinser, enligt uppfinningen är att linser gjorda av polymererna enligt föreliggande upp- finning kan göras tillräckligt stora för att täcka ögats hela hornhinna, vilket resulterar i större komfort.

Hårda kontaktlinser, såsom PMMA-linser, måste göras mindre beroende på deras dåliga förmåga att transportera 10' 15 20 25 30 35 7909196-3 32 syre. Dessutom är det så att ju större linserna är desto lättare är det att lokalisera linsernas optiska centrum. Ju större linsen är desto lättare är det att bibehålla den optiska axeln som erfordras när man till- verkar speciella linser för människor med särskilda synproblem, t ex för personer med astigmatism. En annan fördel med de föredragna mjuka linserna enligt upp- finningen är att de föreliggande föredragna mjuka linserna har en mjukhet som är lika den för HEMA-linser, men är därtill, vilket är viktigt, mera syrepermeabla, dvs har förmågan att transportera mera syra. HEMA-linser är inte syrepermeabla eller har inte förmåga att trans- portera syre till en sådan grad som är nödvändig för att uppfylla den humana hornhinnans alla krav.

När ordet "syrepermeabel" användes här avses att det föreliggande biomedicinska polysiloxanmaterialet transporterar syre vid en hastighet av minst ca 2 x 10-6 cm3/(s.cm3 atm).

Ehuru polyparaffinsiloxanerna enligt föreliggande uppfinning kan användas för framställning av kontakt- linser,kan dessa polymerer och sampolymerer som nämnts även utnyttjas för andra användningar, såsom forma- de artiklar för användning i biomedicinska tillämpningar.

Dessa polymerer och sampolymerer kan användas för att framställa biomedicinska anordningar, t ex formade artik- lar, såsom dialysapparatdiafragmer, för framställning av artificiella njurar och andra biomedicinska implan- tat somlfl.a beskrivitsi.Wichterle, US patentet 2 976 576 och Wichterle, US patentet 3 220 960. De föreliggande polymererna och sampolymererna kan användas vid fram- ställning av terapeutiska bandage såsom beskrivits i Shephard, US patentet 3 428 043. Föreliggande polymerer och sampolymerer kan även användas vid framställning av medicinska kirurgiska anordningar, t ex hjärtklaffar, kärlsubstitut, intrauterina anordningar, membraner och andra filmer, dialysapparatdiafragmer, kateter, tand- ställningar och andra sådana anordningar som beskrivits i Shephard US patentet 3 520 949 och Shephard US 3 618 231. 10 l5 20 25 30 35 7909196-3 33 Föreliggande polymerer och sampolymerer kan användas för att modifiera kollagen för att göra blodkärl, urinblåsor och andra sådana anordningar som beskrivits i Kliment US patent 3 563 925. mererna och sampolymererna kan användas för att göra katetrar som beskrivits i Shephard US patentet 3 566 874.

Föreliggande polymerer och sampolymerer kan användas De föreliggande poly- som semipermeabla skivor för dialys, konstgjorda tand- rader och alla sådana saker som beskrivits i Stoy US patentet 3 607 848. De föreliggande polymererna och sampolymererna kan användas för att göra läder som an- das och andra material som beskrivits i Shephard US patentet 3 660 218. De föreliggande polymererna och sampolymererna kan användasi.oftalmiska proteser och alla andra användningar som beskrivits i Wichterle US patentet 3 679 504. De föreliggande sampolymererna och polymererna kan användas vid tillverkning av tryckplåtar och för andra användningar av samma typ som beskrivits i Takaishi US patentet 3 733 200.

När uttrycken “formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar" eller "biomedicinska anordningar" användes här anses att de här beskrivna materialen har fysikalisk-kemiska egenskaper som gör dem lämpliga för prolongerad kontakt med levande väv- nad, blod och slimhinnan, vilket bör erfordras av biomedicinska formade artiklar, såsom kirurgiska im- plantat, bloddialysanordningar, blodkärl, konstgjorda urinledare, konstgjord bröstvävnad och membraner som är avsedda att komma i kontakt med kroppsvätska utanför kroppen, t ex membraner för njurdialys och hjärt/lung- maskiner, och liknande. Det är känt att exempelvis blod snabbt skadas i kontakt med konstgjorda ytor. Utform- ningen av en syntetisk yta som är antitrombildande och icke hemolytisk för blod är nödvändig för proteser och anordningar som används med blod. De föreliggande poly- mererna och sampolymererna är kompatibla med levande vävnad. 7909196-5 10 15 20 25 30 34 De föreliggande polymererna och sampolymererna som här beskrivits kan kokas och/eller autoklavbehandlas i vatten utan att de skadas, varigenom sterilisering kan åstadkommas. Sålunda kan en artikel formad från de föreliggande polymererna och sampolymererna användas vid kirurgi,där en artikel som är kompatibel med levan- de vävnad eller med slemhinnan kan användas.

Följande exempel är enbart belysande och bör på intet sätt anses begränsa uppfinningen. Alla delar och procent som här anges är på viktbasis och alla viskositeter är mätta vid 25°C om ej annat specifikt angivits.

EXEMPEL I 557 g 1,3-bis(4-hydroxibutyl)tetrametyldisiloxan, 634 g torr pyridin och 2 liter hexan satsades i en 5 liter reaktionskolv,som var utrustad med en mekanisk omrörare och ett torkrör. Blandningen kyldes till OOC och sedan tillsattes 836 g metakryloylklorid droppvis.

Blandningen omrördes kontinuerligt över natten. Reak- tionslösningen extrahêrades efter varandra med 10 % vattenlösningar av HCl och NH3 för att avlägsna över- skott av reagens och pyridinhydroklorid. Den resulte- rande lösningen av produkten i hexan torkades med vat- tenfritt MgS04, filtrerades och lösningsmedlet avlägs- nades under reducerat tryck. Ungefär 459 g (55 % utbyte) av 1,3-bis(4-metakryloxibutyl)tetrametyldisiloxan upp- samlades. Strukturen bekräftades genom ínfrarött spektrum, protonmagnetisk resonans-spektrum och elementaranalys.

IR-spektra visade inget intensivt hydroxylband mellan 3100 och cm'l, men visade kraftiga metakrylatabsorp- tioner vid 1640 Och 1720 om* stämde med den föreslagna strukturen: . PMR-spektra överens- 10 15 20 25 30 35 7909196-3 ss 7 e? u . 5 6 '(33 2 _. fl\\ //,c\o,cH2 æcflzèë cnz si o áí/ \\*cHš 3 1,3-bis(4-metakryloxi~butyl)tetrametyl-disiloxan.

Proton gym Integrerad toppyta Multiplicitet H1 7,05 l singlett H2 6,5O l singlett H3 3,00 3 singlett H4 5,15 2 triplett H5 2,7 4 multiplett H5 1,65 2 triplett H7 1,20 6 singlett Elementaranalysen gav 13,6 % Si (beräknat l3,5 %), 58,1 % C (beräknat 57,9 %) och 9,4 % (beräknat 9,2 %).

Produkten var en klar, färglös, väldoftande vätska.

EXEMPEL II 96,9 g l,l,3,3-tetrametyl-l,3-disila-2-oxacyklo- hexan från Silar Labs, 10 Alplaus Road, Scotia, New York 12302, och 3,1 g 1,3-bis(4-metakryloxibutyl)tetrametyl~ disiloxan framställd i exempel I satsades i en 200 ml rundbottnad polymerisationskolv. 1,3 ml trifluormetan- sulfonsyra från Aldrich Chemical Co sattes till polyme- risationskolven och kolven tillslöts med propp. En ök- ning av kolvinnehållets viskositet och utveckling av värme noterades 2-3 min efter tillsättningen av syran till kolven. Kolvinnehållet omrördes medelst en skakare över natten. Därefter stoppades polymerisationen genom tillsättning av lO g Na2CO3. Till den viskösa produkten 7909196-3 36 sattes hexan och lösningen filtrerades för att avlägsna karbonatet. Hexanlösningen av produkten tvättas sedan 3 ggr med vatten och torkades över MgSO4. Hexanen avlägs- nades från produkten vid reducerat tryck. Produktens viskositet, mätt med Gardner-viskositetsrör, var 9,0 St.

Talmedelvärdet och viktmedelvärdet för molekylvikten, mätt genom gelpermeationskromatografi, var 12 300 resp 31 700. Den klara, färglösa produktens struktur var den med följande formel 10' 15 20 25 30 35 o C331' cu .cu cn cu fi o 4cu2;u?1-o s1-cug-cuz-cnz-sz-o s14cfl2;uo-c\í 052 01-13 CHB CH3 CH3 »H2 75 EXEMPEL III Filmer av den i exempel II framställda viskösa vät- skan göts mellan glasskívor med användning av l vikt% dietoxiacetofenon som vulkmedel. Filmerna härdades genom bestrålning av de monterade cellerna i ultraviolett ljus under 2 h. Färglösa, optiskt klara, luktfria, elas- tiska och starka filmer erhölls. Den härdade polymeren representeras av den nedan angivna tredimensionella nätverkspolymeren. Följande fysikaliska egenskaper mät- tes på en Instron Tester ASTM D 1708, ingen konditione- ring, med användning av standard "hundbens"-prover ut- skurna från 0,2 mm tjocka filmer. Hastigheten var 0,64 cm/min.

I fråga om modul skulle det vara mycket fördelak- tigt om modulen var under 300 för att erhålla en mjuk- kontaktlins. Därför gäller allmänt att ju lägre modulen är desto mjukare är kontaktlinsen.

I fråga om töjning föredrages i allmänhet att töj- ningen är så hög som möjligt.

I fråga om syretransport är det önskvärt att detta förhållandet maximeras. Detta förhållande bör vara större än det förhållande av syre som erfordras av den huma horn- hinnan. ?9oè196-3 37 Draghållfasthet 70 g/mmz Dragmodul 92 g/mmz Töjning 118 % Tredimensionellt nätverk š ' .

H ÉH2 ïH3 íH3 ïfls CH3 i C 2 cu3-c- -oécflzàusi-0 si-CH2-CHQ-CHZ-si-0 ¿?1êCH2èu0- -o-CH3 t l m1 CH CH , 75 ínz CH3 cu3 cu çH3 C52 o | I | 3 | ï_| C-CH CH3-c-Å-o%cH2èus1-o si-cnz-cuz-cnz-si-o ï1êCH¿9n0:/, 3 ' ' H ca å CH3 CH3 C 3 75 3 _ á I cn CH2 I 2 -0 - 3 - % - CH3 f å Syretransportförhâllandet bestämdes genom följande teknik. Två kamrar fylldes med vatten vid 32°C och dessa kamrar stod i förbindelse med varandra genom en gemen- 30 sam passage över vilken materialet som skulle testas placeras. Kvävegenombubblat vatten pumpades 1 båda kamrarna tills syrekoncentrationen var mycket låg (~O,4 ppm). Därpå infördes luftat vatten (syrekoncentra- tion m8 ppm) i den lägre kammaren. I den övre kammaren 35 hade placerats en elektrod som var känslig för syre- koncentration. Detta mätte den påtagliga syretransport- hastigheten från den lägre kammaren genom materialet som skulle testas till den syretömda övre kammaren. -e7°9fii91f96ë3^“ 38 Den*påïagligafsyretransporthastigheten för ett membran av 0,1 mm tjocklek som framställts i exempel II var= 1,9 x-1075 cm3*(02)/sfcmz atm.

ExfiMæEL¿1v;1 Den vïskö$a~väüSkeprddukten som framställdes i exëmpéllII=BIandaäe§>àeäe1-vikt% dietoxiacetofeñon'- . odhvsattesfä enWläñpligÜcentrifugalgjutningškontaktfl lo! 'lséï 26 lineform.»Blapdníhqen-centrifugalgöts-unâer-lämpliga polymerišationsbetingelser såsom utlärts i US-patentet 3 408 429. Linšen-var'optiskt klar; elastisk och stark; ExEx2EL«vf~ ä _r Deñ«vïskösa»väfiskèprodukfien som fràmställdesïi exémper=ïr*b1aaaaaës~mea=3d vikfæ t-bufiylstyren een 0,5:ñíkïäedt{seé-bufiyl)peroxidikarbonat; Sampé1ymer~ fíimer av denna blandning göts mellan glasskivor. Fil- merna häfäades genömfupphettning av de mdnterade cel- lernaflufiaeæ o,s h via 4o°é aan sedan o,s p vid so°c samë därpâ}O,257h viâe80°C; Glasskivorna åtskildeá. ræ1merna=hö1isfseaan vid so°c »i 0,25 h» sampalymer- 'ÉfiImëfna'váffk1áfa; färglösa, luktfria och synnerligen se§á:~

Claims (19)

10 15 20 25 30 7909196-3 39 PATENTKRAV

1. Fyllmedelsfri, hydrolytiskt stabil, biologiskt inert, transparent, syretransporterande, polymer formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar, k ä n n e t e c k n a d av att den framställts genom polymerisering. av en poly(organoparaffinsiloxan)mo- nomer representerad av formeln: n *fl 'FS *FS ß TI A - R - si o - si c ai o - si - R - A I I I ng nu R6 nu H2 X m i vilken A är en aktiverad omättad grupp; R är en divalent kolväteradikal med 1-22 kolatomer; R1, R2, R3 och R4 kan vara samma eller olika och är valda bland en monovalent kolväteradíkal med 1-12 kolatomer och en halogensubstituerad monovalent kolväteradíkal med 1-12 kolatomer; R5 och R6 kan vara samma eller olika och är valda bland väte, en kolväteradikal med 1-12 kolatomer, en karboxylsyragrupp, en karboxylsyra- estergrupp representerad av formeln O u - c - o - H7 i vilken R7 är vald bland en kolvätegrupp med 1-12 kolatomer och en karboxylsyraamid representerad av formeln i vilken R8 och R9 kan vara samma eller olika och vardera är vald bland väte och en kolvätegrupp med l-12 kolatomer; x är 2 eller större och m är 1 eller 10 15 20 25 30 35 79U9196-3 40 större, och eventuellt sampolymerisering med en eller flera monomerer valda bland en lägre ester av akryl- och metakrylsyra, styryler och N-vinylpyrrolidinon, i mängder av 9-10 viktdelar per 10-90 viktdelar av poly(organoparaffinsiloxan)monomer, för att bilda en sampolymer i ett tvärbundet nätverk.

2. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav l, k'ä n n e t e c k n a d av att A är vald bland 2-cyanoakryloxi, akrylonitril, akrylamido, akryloxi, metakryloxi, styryl, N-vinyl-2- -pyrrolidinon-3-yl, N-vinyl-2-pyrrolidinon-4-yl och N-vinyl-2-pyrrolidinon-5-yl och R är en alkylenradikal samt Ri, R2} R3 och R4 är en alkylradikal med l-10 kol- atomer.

3. Formad artikel för användning k ä n n e i biomedicinska tillämpningar enligt krav 2, t e c k n a d av att m.är ett heltal av l.till 200.

4. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att m är ett heltal av l till 50.

5. Formad artikel för användning i tillämpningar enligt krav 4, k ä n n e av att m är ett heltal av l till 25.

6. Formad artikel för användning i k ä n n e biomedicinska t e c k n a d biomedicinska tillämpningar enligt krav l, t e c k n a d av att x är ett heltal av 2 till 3.

7. Formad artikel för användning i tillämpningar enligt krav l, k ä n n e av att den är en kontaktlins.

8. Formad artikel för användning i biomedicinska t e c k n a d biomedicinska tillämpningar enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att polymerisatet är en sampolymer.

9. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att monomererna är valda bland tertiär butyl-styren, 10 15 20 25 30 35 7909196~3 41 propylstyren, styren och N-vinylpyrrolidon.

10. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att monomeren är vald bland allylmetakrylat, butoxi~ etylmetakrylat, cyklohexylmetakrylat, etylmetakrylat, metylmetakrylat, etylhexylakrylat, n-butylakrylat, butyl- akrylat, N-vinylpyrrolidinon, isobornylakrylat, mentyl- akrylat, adamantanylakrylat och isopinokamfylakrylat.

11. formad artikel för användning 1 biomealciska tillämpningar enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att x är ett heltal av 2 till 3.

12. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den är en kontaktlins.

13. , Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att m är ett heltal av 50 till 800.

14. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 13, k ä n n e t e c k - n a d av att A är vald bland 2-cyanoakryloxi, akrylo~ nitril, akrylamido, akryloxi, metakryloxi, styryl, ~N-vinyl-2-pyrrolidinon-3-yl, N-vinyl-2-pyrro1idinon- -4-yl och N-vinyl-2-pyrrolidinon-5-yl och R är en alkylenradíkal samt R1, R2, R3 och R4 är en alkylradi- kal med l-l0 kolatomer.

15. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 14, k ä n n e t e c k - n a d av att alkylenradikalen har fràn 1 till 4 kol- atomer.

16. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 15, k ä n n e t e c k - n a d av att alkylenradikalen har från 3 till 4 kol- atomer.

17. Formad artikel för användning i biomedicínska tillämpningar enligt krav 16, k ä n n e t e c k - n a d av att R1, R2, R3 och R4 är valda bland en metylradikal och en fenylradikal. 7909196-5 42

18. Formad artikel för användning i biomedicinska tillämpningar enligt krav 17, k ä n n e t e c k - n a d av att R1, R2, R3 och R4 är metylradikaler.

19. Kontaktlins enligt krav 18, t e c k n a d av att R5 och R6 är valda bland väte k ä n n e - och metyl.