TWI503354B - 具有末端矽氧烷類的非反應性親水聚合物以及其製造和使用方法 - Google Patents

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Description

具有末端矽氧烷類的非反應性親水聚合物以及其製造和使用方法 【相關申請案】
本案主張2010年5月6日所提出美國臨時專利申請第61/332,059號之優先權，其內容為本案之依據，並於此合併參照。
本發明係關於一種具有含矽氧烷末端鏈段之親水聚合物。此親水聚合物可結合入多種基質，包括醫療裝置，以改善其可濕性、潤滑性及蛋白質吸收性。
以隱形眼鏡改善視力的商業化應用始於1950年代。首片隱形眼鏡係以硬質材料製成。雖然硬式鏡片至今仍可見，但因其舒適度不佳且透氧率較低，使用並不廣泛。此領域中爾後乃有軟式隱形眼鏡之發展，其主要材質為水凝膠。許多使用者認為軟式鏡片更為舒適，由於舒適度較高，使用者配戴軟式隱形眼鏡的時間可較配戴硬式隱形眼鏡多出數小時。
另一種隱形眼鏡為聚矽氧水凝膠隱形眼鏡。聚矽氧水凝膠是將含聚矽氧組分結合於習知之水凝膠組分而形成，其透氧率高於習知水凝膠。然而，某些聚矽氧水凝膠之接觸角度及蛋白質吸收性亦高於習知水凝膠鏡片。
前案已提出各種可用以處理成形前聚矽氧水凝膠隱形眼鏡之化合物，包括表面活性分段型嵌段共聚物、適當水可溶含聚矽氧界面活性劑、官能基化混合PDMS/極性兩親共聚物嵌段系統，包括聚二甲基矽氧烷-PVP嵌段共聚物以及(甲基)丙烯酸酯化聚乙烯吡咯烷酮。業界仍需要用以改善隱形眼鏡性質之方法，尤其是改善聚矽氧水凝膠隱形眼鏡性質之方法。
本發明係關於聚合性物品，在一實施例中為包含聚矽氧之眼用裝置，且在一實施例中為聚矽氧水凝膠及至少一穩定非反應性親水聚合物，該聚合物之主鏈包含一聚合化程度為約300至約5000之親水鏈段，以及一位於該非反應性親水聚合物之至少一末端上的線性聚矽氧鏈段，其中該聚矽氧鏈段包含約6至約200矽氧基單元，其中該非反應性親水聚合物係透過該線性聚矽氧嵌段而與該聚矽氧水凝膠締合，並使該眼用裝置之液體吸收性相較於聚矽氧水凝膠降低至少約20%。
在另一實施例中，本發明係關於組成物包含至少一穩定非反應性親水聚合物，其包含一聚合化程度為約300至約5000之親水鏈段，以及一在該非反應性親水聚合物之至少一末端上的線性聚矽氧鏈段，其中該聚矽氧鏈段包含約6至約200矽氧基單元，且該非反應性親水聚合物係透過該線性聚矽氧嵌段與一基質締合，該基質包含至少一疏水性聚合性組分或區域，例如一含聚矽氧聚合物，如一聚矽氧水凝膠。
在此所述「非反應」意指無法形成共價鍵結。顯著共價鍵結之缺乏表示於弱度共價鍵結可能存在的同時，聚合物中之潤濕劑附帶具有滯留性。無論存在者為何種附帶共價鍵結，其本身不足以維持該非反應性親水聚合物與該聚合物基質或在該聚合物基質內之締合。保持該潤濕劑與該聚合物締合之強大主導效應，實則為該聚矽氧鏈段至少一部分之截留。依據本說明書，所謂聚矽氧鏈段「截留」係指其實際上留置或固定於至少部分疏水性聚合物基質中。此係經由聚矽氧鏈段於至少部分疏水性聚合物基質內之纏繞、凡得瓦力、偶極相互作用力、靜電引力、氫鍵鍵結及上述效應之組合而達成。
在此所述「至少部分疏水性聚合物基質」係包含取自疏水性組分之重複單元者，所述疏水性組分可如疏水性單體、大分子單體及預聚物。疏水性組分不溶於水，其聚合化之接觸角度大於約90°。
在此所述，「穩定」意指該化合物於經過121℃長達30分鐘之單一高壓蒸氣滅菌法週期過程中，不會產生足以破壞潤濕劑所需性質或潤濕劑與聚合物基質組合物所需性質之變化。例如：矽氧烷鏈段與親水聚合物鏈段間之酯鍵，在某些實施例中即為應避免產生者。高壓蒸氣滅菌法可以乾燥方式進行或配合眼部相容鹽溶液進行，所述眼部相容鹽溶液例如但不限於磷酸鹽緩衝液。
在此所述「近單分散」意指分子量分佈為1.5或以下。在某些實施例中，本發明之聚合物分子量分佈少於約1.3，而於其他實施例中約介於1.05與1.3之間。
在此所述「締合」意指該親水聚合物係非藉由共價鍵結而固定於該至少部分疏水性聚合物內。
在此所述「鏈段」指聚合物中具有類似性質重複單元之一段，如組成或親水性。
在此所述，聚矽氧鏈段意指-[SiO]-。每一-[SiO]-重複單元中之Si原子可由烷基或芳基取代，較佳的是由C1-4 烷基取代，且在一實施例中是由甲基基團取代以形成二甲基矽氧烷重複單元。
在此所述「線性聚矽氧鏈段」指聚合物主鏈中具有矽及氧原子之矽氧烷重複單元。例如：聚二甲基矽氧烷即為線性聚矽氧鏈段之一例，因為-SiO-基團係包含於主鏈中。PolyTRIS則非線性聚矽氧鏈段，因為該矽氧烷基團係垂懸於碳-碳主鏈。
在此所述「基質」指一物品，如片、膜、管或更複雜形式者，如生醫裝置。
在此所述，生醫裝置為任何設計用於哺乳動物組織或體液之中或之上的物品。該等裝置之實例包括但不限於導尿管、植入物、支架、縫合線及眼用裝置，如眼內鏡片和隱形眼鏡等等。
本文中所使用的術語「鏡片」指放置於眼上或眼內之眼用裝置。此等裝置可提供光學矯正、美容效果、紫外線隔離及可見光或眩光降低、治療效果，包括傷口癒合、投送藥物或營養劑、診斷評估或監控，或其任何組合。此處之鏡片包含但不限於軟式隱形眼鏡、硬式隱形眼鏡、人工水晶體、疊加鏡片、眼嵌入物與光學嵌入物。
在此所述，「含聚矽氧聚合物」為任何包含聚矽氧或矽氧烷重複單元之聚合物。所述含聚矽氧聚合物可為均聚物，如矽彈性體，或一共聚物，如氟-矽及聚矽氧水凝膠。在此所述，「聚矽氧水凝膠」指一聚合物其具有含聚矽氧重複單元且含水量為約10%以上，且在某些實施例中含水量至少約20%。
在此所述「RAFT」指可逆鏈轉移聚合反應。
在此所述「反應組分」係聚合反應混合物中之組分，其可於聚合作用下成為該聚合物結構之一部分者。因此，反應組分包括共價鍵結至聚合物網路內之單體及大分子單體，以及雖未共價鍵結至聚合物網路，但永久或半永久與該聚合物締合之組分。非共價鍵結之組分實例，包括非可聚合潤濕劑、藥物及類似者。不成為聚合物結構之一部分的稀釋液及加工助劑則非反應組分。
在此所述「取代」指包含鹵素、酯、芳基、烯屬烴、炔屬烴、酮、乙醛、醚、羥基、醯胺、胺及其組合之烷基基團。
在此所述「自由基來源」指任何適用之自由基產生方法，如適當化合物之熱誘導均裂(熱起始劑，如過氧化物、過氧酯或偶氮化合物)、單體自然生成(如苯乙烯)、啟動氧化還原系統、啟動光化學系統或高能量輻射，如電子束、X光或伽馬射線。精於此技藝人士通常將具有「自由基來源」作用之化學物質稱為起始劑，本發明中採用相同之定義。
本發明之穩定非反應性親水聚合物包含親水鏈段，以及一位於該非反應性親水聚合物至少一末端上之線性聚矽氧鏈段。該聚矽氧鏈段包含約5至約200矽氧基單元。
在一實施例中，該穩定非反應性親水聚合物具有通式I：
其中R1 至R6 、R9 、X、Q、Z、n、t及p定義如下，其形成可藉由接觸以下項目達成：
(i)　至少一親水單體，分子式為H2 C=UV，
(ii)　一分子式II之聚矽氧烷RAFT劑，其鏈轉移常數大於0.1；
以及
(iii)　由自由基來源(即一起始劑)產生之自由基。
於上述分子式中，R1 係選自取代及未取代C1-24 烷基；在某些實施例中，為取代及未取代C1-10 烷基；且於其他實施例中，為C1-6 、C1-4 、甲基或n-丁基；R2 -R5 係分別選自H、C1 -C4 烷基及C6-10 芳基，及其組合，且在一實施例中，R2 -R5 係分別選自C1 -C4 烷基及其組合；且在另一實施例中，R2 -R5 為甲基；n為6-200、6-60、6-50、6-20、6-15，且在某些實施例中為6-12；R9 係選自直接鍵結、C1-12 伸烷基、C1-4 伸烷基。
於分子式II之聚矽氧烷RAFT劑中，R6 為一自由基離去基團，其可啟動自由基聚合作用。R6 係選自選擇性地取代烷基組成之二價基團；選擇性地取代飽和、不飽和或芳族碳環或雜環環；選擇性地取代烷硫基；選擇性地取代烷氧基；選擇性地取代二烷基胺。在一實施例中，R6 係選自選擇性地取代苯甲基、選擇性地取代苯基、醋酸酯、選擇性地取代丙酸酯、4-氰戊酸酯，或異丁酯官能基。
X係選自-O-(CO)-、-(CO)O-、-NR8 -(CO)-、-(CO)NR8 -、-O-或一直接鍵結；R8 係選自H、甲基、乙基或丙基；Z係選自包含以下項目之群組：氫、氯、氟、選擇性地取代烷基、選擇性地取代芳基、選擇性地取代雜環基、選擇性地取代烷硫基、選擇性地取代烷氧基、選擇性地取代烷氧基羰基、選擇性地取代芳基氧基羰基(-COOR”)、羧基(-COOH)、選擇性地取代醯氧基(-O2 CR”)、選擇性地取代胺甲醯基(-CONR”2 )、氰(-CN)、二烷基-或二芳基-磷醯氧甲基[-P(=O)(OR”)2 ]、二烷基-或二芳基-phosphinato[-P(=O)(OR”)2 ]，以及由任何機制形成之聚合物鏈；p為1或一大於1之整數、1-5、3-5且在某些實施例中為1或2。當p2，則R1 係選自選擇性地取代烷基、選擇性地取代芳基、一聚合物鏈或其組合中任一者之p價部分，其中連接部分係選自包含以下項目之群組：脂肪族碳、芳香族碳、矽樹脂以及硫。此種實施例揭露於以下分子式I及II之結構類似物，亦即分子式III及IV：
其中t為1或大於1之整數。當t2，則R6 為p價，且可連接至一個以上之硫代羰基硫代官能基。此種實施例揭露於以下分子式I及II之結構類似物，亦即分子式V及VI：
該親水鏈段Q包含以下分子式之重複單元：
其中U係選自包含以下項目之群組：氫、鹵素、可以羥基選擇性地取代之C1 -C4 烷基、烷氧基、芳基氧基(OR”)、羧基、醯氧基、芳醯基氧基(O2 CR”)、烷氧基-羰基、芳基氧基-羰基(CO2 R”)及其組合；V係單獨選自包含以下項目之群組：氫、R”、CO2 H、CO2 R”、COR”、CN、CONH2 、CONHR”,CONR”2 、O2 CR”、OR”以及鹵素；外加環狀及非環狀N-乙烯醯胺；R”係選自包含以下項目之群組：選擇性地取代C1 -C18 烷基、C2 -C18 烯基、芳基、雜環基、烷芳基，其中該取代基係分別選自包含以下項目之群組：環氧基、羥基、烷氧基、醯基、醯氧基、羧基及羧酸酯、磺酸及磺酸酯、烷氧基-或芳基氧基-羰基、異氰酸酯、氰、甲矽烷基、鹵素以及二烷基胺；磷酸。
在一實施例中R”係選自包含以下項目之群組：甲基、吡咯烷酮基、-N(CH3 )-COCH3 [N-乙烯基乙醯胺]、-CH2 CH2 -COOH、-CH2 CH2 CH2 -COOH、-CH2 CH2 CH2 CH2 -COOH、-(CH3 )2 -CH2 -SO3 H、-CH2 CH2 CH2 -+ N(CH3 )2 -CH2 CH2 CH2 -SO3 - 。
在一實施例中，該等取代基R2-5 為相同。在另一實施例中，R2-5 為相同且係選自甲基、乙基或苯基。在又一實施例中，R2-5 相同且係選自甲基或乙基。在又一實施例中，R2-5 各為甲基。穩定非反應性親水聚合物之實例示於以下分子式VIII，其取代基R1 、X及R6 以方括弧標示：
分子式VIII具有p價R6 鏈結之穩定非反應性親水聚合物實例包括以下：
在另一實施例中，X係選自乙烯基或-O(C=O)-，其中乙烯基由於具有水解穩定性，因而較佳。在另一實施例中，R6 為一伸烷基，選自：
一腈烷基，選自：
或一芳香基團，選自：
R6 之選擇取決於選擇之硫羰基化合物及下一步驟聚合作用中使用之單體。在一實施例中，R6 係選自以下結構：
分子式X。R6 聚矽氧烷官能基RAFT劑(右)最終共聚物(左)之結構在R6 為p價之實施例中，其可包含以下結構：
若h=1，i=1至5若h=4，m=1至2
若h=2，i=1至4若h=5，m=1
若h=3，i=1至3
Z係選自選擇性地取代烷氧基、選擇性地取代烷硫基、選擇性地取代芳基、選擇性地取代苯甲基。在一實施例中，Z係一選擇性地取代烷硫基，且在另一實施例中Z為一選擇性地取代烷氧基。
應知上述之取代可任意組合為任何組合。例如：以上敘述中之化合物家族具有三個各別定義之Z取代基家族。任何此等取代基家族可與所述其他取代基家族結合。
該非反應性親水聚合物之親水鏈段之聚合度為約10至約1500，在某些實施例中至少約300，而於其他實施例中至少約500。於其他實施例中，該非反應性親水聚合物之親水鏈段之聚合度範圍為約300至約10,000、約300至約5,000、約500至約10,000、約500至約5,000，及約500至約2000，及約700至約2000。聚合度之測量可利用MALDI-TOF、SEC-MALLS、NMR或其組合。
該親水鏈段可具有任何所需結構，如線性、分枝或梳狀結構。在一實施例中，該親水鏈段為線性。
在一實施例中，該親水鏈段可由已知親水單體形成。親水單體與水於25℃以10 wt%濃度混合時會產生明確之單一相。親水單體之實例包括乙烯醯胺、乙烯醯亞胺、乙烯內醯胺、親水(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基碳酸酯、乙烯基甲氨酸酯、乙烯基脲及其混合物。
適用之親水單體實例包括N-乙烯基砒喀烷酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-乙基-2-砒喀烷酮、N-乙烯基-4,5-二甲基-2-砒喀烷酮、乙烯基咪唑、N-N-二甲基丙烯醯胺、丙烯醯胺、N,N -雙(2-羥基乙基)丙烯醯胺、丙烯腈、N-異丙基丙烯醯胺、乙烯基醋酸鹽、(甲基)丙烯酸、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基噁唑啉、N-(2-羥基丙基)(甲基)丙烯醯胺、N-(2-羥基乙基)(甲基)丙烯醯胺、2-甲基丙烯醯氧乙基磷醯膽鹼、3-(二甲基(4-乙烯基苯甲基)銨基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯醯胺基丙基)二甲基銨基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯醯胺基丙基)二甲基銨基)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS)、3-((3-(丙烯基醯氧)丙基)二甲基銨基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、甲基丙烯基醯氧)丙基)二甲基銨基)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基-N-甲基丙酸酯醯胺、N-乙烯基-N-甲基-2-甲基丙酸酯醯胺、N-乙烯基-2-甲基丙酸酯醯胺、N-乙烯基-N,N’-二甲基等等，及其混合物。在一實施例中，該親水單體包含N-乙烯基砒喀烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、2-甲基丙烯基醯氧乙基磷醯膽鹼、(甲基)丙烯酸、N,N二甲基丙烯醯胺等等及其混合物。在某些實施例中，該親水鏈段亦可包含帶電單體，包括但不限於甲基丙烯酸、丙烯酸、3-丙烯醯胺基丙酸、4-丙烯醯胺基丁酸、5-丙烯醯胺基戊酸、3-丙烯醯胺基-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯基氧基羰基-α-丙胺酸、N-乙烯基氧基羰基-β-丙胺酸(VINAL)、2-乙烯基-4,4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮(VDMO)、反應磺酸酯鹽，包括鈉-2-(丙烯醯胺基)-2-甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)、3-磺基丙基(甲基)丙烯酸酯鉀鹽、3-磺基丙基(甲基)丙烯酸酯鈉鹽、雙3-磺基丙基衣康酸酯二鈉、雙3-磺基丙基衣康酸酯二鉀、乙烯基磺酸鹽鈉鹽、乙烯基磺酸鹽、苯乙烯磺酸酯、硫乙基甲基丙烯酸酯，及其組合等等。在該親水鏈段包含至少一帶電親水單體之實施例中，非帶電親水單體為聚單體。
親水鏈段對線性聚矽氧鏈段聚合度(DP)之比介於約20:1與500:1之間，於其他實施例中，該比例為30:1至200:1、50:1至200:1，且於其他實施例中，比例為70:1至200:1。
本發明之非反應性親水聚合物可以多種聚合程序形成。在一實施例中，該非反應性親水聚合物係利用RAFT聚合作用形成。在另一實施例中，該非反應性親水聚合物係利用習知自由基聚合作用形成。
聚矽氧烷RAFT劑
所述分子式II之聚矽氧烷RAFT劑，可藉由將至少一反應線性聚矽氧烷與一正交反應化合物上之至少一反應基團反應而形成。在一接續或同步反應中，一反應性硫代羰基硫代親核劑在該正交反應化合物之至少一其他反應基團上反應。正交反應化合物包含至少二反應基團，其具有不同之反應性或反應機制，因此一基團之反應不需其他至少一反應基團之反應即可完成或接近完成。正交反應化合物之結構為
RG1 -R6 -RG2
其中R6 係一如上定義之自由基離去基團，且RG1 及RG2 係分別選自成對正交反應基團，例如但不限於酸鹵化物及烷基鹵化物、活化酯及烷基鹵化物、烷基鹵化物及不飽和雙鍵，及其混合物等等。烷基鹵化物之實例包括C1-20 溴化物、C1-20 氯化物及C1-20 碘化物，更特別為甲基溴化物、乙基溴化物、甲基氯化物、乙基氯化物、甲基碘化物、乙基碘化物、苯甲基溴化物、苯甲基氯化物，或苯甲基碘化物。
鹵化酸之實例包括乙醯氯化物、乙醯溴化物、乙醯碘化物、苯甲基氯化物、苯甲基溴化物、苯甲基碘化物、丙醯氯化物、丙醯溴化物及丙醯碘化物。不飽和雙鍵之實例包括乙烯基雙鍵及丙烯基雙鍵。活化酯之實例包括N -羥基琥珀亞胺基-、對-硝基酚-，及全氟化酚羰基酯。正交反應化合物之特定實例包括但不限於以下：對 -氯甲基苯乙烯、4-(溴甲基)苯甲醯基溴化物(4-BBB)、2-溴丙醯基溴化物、2-溴乙醯溴化物，及其組合等等。精於此技藝人士可明瞭其他組合。
適用之硫代羰基硫代部分可包括黃酸鹽酯、二硫代酯、二硫代甲氨酸酯、三硫代碳酸酯等等。特定及較佳之硫代羰基硫代官能基顯示於以下結構：
其中w為1-12之整數，R10 、R11 及R12 可為選擇性地取代烷基或芳基基團。在一實施例中，R10 為C1 -C6 烷基(C1 最佳)且R11 為一苯基基團。於其他實施例中，R10 為一C1-6 烷基且R11 為一碳連結芳族雜環(如4-吡啶基)。於其他實施例中，R12 為一苯基或苯甲基，且以苯基較佳。在一實施例中，該聚合劑係至少一含硫代羰基硫代化合物，且在一實施例中，係至少一黃酸鹽。在另一實施例中，該含硫代羰基硫代化合物為一二硫代甲氨酸酯。在另一實施例中，係使用至少一三硫代碳酸酯。又，在另一實施例中，係使用一二硫代酯。
適用反應硫代羰基硫代親核劑之實例，包括但不限於O -烷基-黃原酸酯鹽、N -烷基-氨基二硫代甲酸酯鹽、S -烷基-三硫代碳酸酯鹽、N -烷基-氨基二硫代甲酸酯鹽，及苯基、苯甲基，或二硫代烷基鹽。較佳之硫代羰基硫代親核劑包括O -烷基-黃原酸酯鹽及S -烷基-三硫代碳酸酯鹽。特定實例包括第I及II族鹼金屬鹽、O -乙基二硫代碳酸酯、O -丙基二硫代碳酸酯、O -丁基二硫代碳酸酯、O -戊烷基二硫代碳酸酯、O -己基二硫代碳酸酯、O -癸基二硫代碳酸酯、O -十二烷基二硫代碳酸酯、O -(2,3-二羥基丙基)二硫代碳酸酯、乙基三硫代碳酸酯、丙基三硫代碳酸酯、丁基三硫代碳酸酯、戊烷基三硫代碳酸酯、己基三硫代碳酸酯、癸基三硫代碳酸酯、十二烷基三硫代碳酸酯、2,3-二羥基丙基三硫代碳酸酯、甲基(苯基)氨基二硫代甲酸酯、甲基(吡啶-4-基)氨基二硫代甲酸酯、苯并二硫，以及2-苯基二硫代乙烷酯。
該正交反應化合物與該硫代羰基硫代親核劑之反應，形成一結合於聚矽氧烷之鏈轉移劑。反應之順序並非絕對關鍵，且組分可以上述順序反應，同時於一容器中，或該硫代羰基硫代親核劑與該正交反應組分可預反應以形成一鏈轉移劑，此鏈轉移劑之後再與該反應性線性聚矽氧烷反應。
當R1 為一價時，該反應線性聚矽氧烷一端以R1 (如上述)為結尾且另一端結尾處之基團可與該正交反應基團之RG1 及RG2 中至少一者反應。例如：RG1 或RG2 之一為一乙烯基時，該聚矽氧烷反應基團可為一矽烷。在RG1 或RG2 至少一者為活化酯之實例中，該聚矽氧烷反應基團可為一親核部分，如一一級醇或胺，其可選自氨基丙基或羥基丙基。所述聚矽氧烷可選自C1 -C4 聚烷基及聚芳基矽氧烷。適用聚矽氧烷之實例，包括聚二甲基矽氧烷、聚二乙基矽氧烷、聚二苯基矽氧烷及其共聚物。該反應線性聚矽氧烷可選自以下分子式化合物：
其中R1 至R5 係如上定義，且n為約6至約200、約6至約60、約6至約50、約6至約20、約6至約15、約6至約12，且在某些實施例中，為約10至約12矽氧烷重複單元。例如：應知n於某些實施例中可代表一範圍。例如：n為10之反應線性聚矽氧烷可包含具有8至12個重複單元之聚矽氧烷，以10為中心。R9 ，係獨立地選自H、未取代C1-12 烷基、羥基取代之C1-12 烷基、氨基等等，且於某些實施例中，R9 ，係選自未取代C1-4 烷基、以羥基取代之C1-4 烷基、氨基等等及其組合。反應線狀聚矽氧烷之特定實例包括
在一實施例中，m為0至9、0至5，且在某些實施例中為0至3，且在某些實施例中為0或3。當該聚矽氧烷官能基RAFT劑係藉由與包含一鹵酸及一烷基鹵化物兩者之正交反應化合物(如4-BBB)進行酯化或醯胺化而形成時，該反應可在至少一酸性清除劑之存在下進行。此點描述於以下之反應方案I。酸性清除劑包括碳酸酯鹽，如Na2 CO3 或Li2 CO3 ，三級胺，如三乙基胺(TEA)，或一非親核受阻二級胺，如2,2,6,6-四甲基六氫吡啶(TMP)。為避免聚矽氧烷於反應過程中之非受控搶奪(scrambling)，TMP較佳的是碳酸酯鹽。同時，在某些實施例中，TMP較佳的是TEA，因其與烷基鹵化物及酸性鹵化物之反應性較低。亦可使用立體障礙三級胺，如乙基-二(2-甲基丙基)胺，只要其與烷基及酸鹵化物之反應性相當低即可。
當該聚矽氧烷官能基RAFT劑係經由與包含一反應雙鍵及一烷基鹵化物之正交反應化合物透過矽氫加成反應化學作用而形成時(如1-(氯甲基)-4-乙烯基苯)，該反應係在一Pt催化劑之存在下進行，如Karlsteadt之催化劑。反應方案II所示之反應路徑較佳的是酯化或醯胺化，因其所需之反應步驟較少，且聚矽氧烷之搶奪較不嚴重。此外，此反應路徑之最終產品可產生更為水解性穩定之鏈結(亦即X)於R6 與聚二烷基矽氧烷鏈之間。於該最終RAFT聚合物中，此可於聚二烷基矽氧烷鏈段與該親水聚合物之間產生純含碳二價鏈結。
與正交反應化合物反應之聚二烷基矽氧烷基團及硫代羰基硫代-部分數量取決於反應性矽之性質、該正交反應組分上特定官能基之性質及數量，以及用於形成所需最終化合物之硫代羰基硫代親核劑其反應性質，亦即該聚二烷基矽氧烷官能基RAFT劑。例如：若一羥基丙基末端n-丁基聚二甲基矽氧烷與4-(溴甲基)苯甲醯基溴化物(4-BBB)在TMP(見反應方案I)之存在下反應，精於此技藝人士應可期待於羥基丙基末端n-丁基聚二甲基矽氧烷與4-BBB之溴化酸之間觀察到酯形成。硫代羰基硫代親核鹽，如O-乙基二硫代碳酸鉀(EX)，應不會與4-BBB上之氯化酸反應，而是4-BBB上之溴化酸經EX所置換。若使用包含一鹵酸及二烷基鹵化物之正交反應化合物，而非4-BBB，如3,5-雙(溴甲基)苯甲醯溴化物，應可期待獲得一包含二分離但共價連附之硫代羰基硫代部分的聚二烷基矽氧烷官能基RAFT劑。當聚合作用中出現親水單體時，此特定聚矽氧烷官能基RAFT劑可產生一聚合性結構，其於鏈之一端包含單一聚矽氧烷鏈段，而另一端包含二親水鏈段。精於此技藝人士應知，利用上述矽氫加成反應，並產生具有兩個或更多親水鏈段及一個線狀聚矽氧鏈段之結構，或具有兩個或更多線狀聚矽氧鏈段以及一個親水鏈段之結構，如此之類似合成路徑亦適用於本發明。反應之進行溫度可為0℃至約100℃。在一實施例中，該反應係於常溫下進行。反應進行時間為約1分鐘至約24小時，且在某些實施例中為約1小時至約3小時。反應之產物為一聚矽氧烷RAFT劑。
反應可於至少一極性非質子溶劑中純淨地進行，其可溶解聚矽氧烷單體、硫羰基化合物和該正交反應化合物及其反應產生之中間物。適用之溶劑包括乙腈、丙酮、DMF、NMP及其組合等等。在一實施例中，係將該聚二甲基矽氧烷RAFT劑接觸一適當選擇之單體、一自由基起始種類(即一自由基起始劑，如CGI-819或AIBN)，及選擇性地、一能溶解反應中所使用或產生之所有反應物及產物之溶劑。此步驟之反應時間為從約1分鐘至約12小時，且在某些實施例中為從約1小時至約6小時。反應溫度為約0℃至約150℃。聚合作用條件
聚矽氧烷官能基RAFT劑接觸至少一親水單體及自由基起始劑後產生之最終聚合物，其分子量係經以下等式控制：
其中Mn 為數目平均分子量，[M]及[CTA]分別為親水單體及聚矽氧烷RAFT劑之濃度，X為該親水單體轉換率，MWmonomer 為該親水單體之分子量，而MWCTA 為該聚矽氧烷RAFT劑之分子量。藉由解Mn /MWmonomer 而重整此等式可得親水聚合物鏈段於已知單體轉換率之預料聚合度(DP)。若X為一整體(即該聚合作用為100%轉換)，且MWCTA 因包含聚矽氧鏈段而在計算中忽略不計，則此等式還原至100%轉換下已知[M]:[CTA]比所可得之目標親水DP之預測表達：
在本發明中，較佳目標[M]:[CTA]比為約10至2500，以50至1500為更佳，且以200-1000為最佳。
該非反應性親水聚合物之分子量分佈，可經由改變聚矽氧烷RAFT劑與生成自由基之莫耳比加以控制。通常，聚矽氧烷RAFT劑對起始劑之莫耳比增加(如從3至10)，起始劑取得鏈之數量即相對減少，因而產生分子量分佈較低之聚合物。
使親水單體在適當聚二烷基矽氧烷RAFT劑存在下產生聚合作用，以形成非反應性親水聚合物，其中之聚合作用條件係依據使用之起始劑系統選擇，以提供鏈成長與終止間所需之平衡。亦可選擇性對傳播自由基(propagating radical)為低轉移常數之其他聚合作用組分，如溶劑、起始劑和添加劑。
於該非反應性親水聚合物經RAFT製成之實施例中，該起始系統之選擇應確保於反應條件下，起始劑或起始基與該轉移劑並無具體之負面交互作用。該起始劑亦應具有於反應媒介或單體混合物中之必要可溶性。該起始劑之選擇取決於所選之親水單體。例如：使用自由基反應性親水單體時，該起始劑可為任何能提供輻射基來源之起始劑，如光起始劑、熱起始劑、氧化還原起始劑及伽瑪起始劑。適用之光起始劑包括下述之UV及可見光起始劑。熱起始劑之選擇為在聚合作用溫度下，具有適當半衰期者。該等起始劑可包括以下化合物之一或多者：2,2’-偶氮雙(異丁腈)，2,2’-偶氮雙(2-氰-2-丁烷)、二甲基2,2’-偶氮雙二甲基異丁酯4,4’-偶氮雙(4-氰戊酸)、1,1’-偶氮雙(環己烷羰腈、2-(叔丁基偶氮)-2-氰丙烷、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-(1,1)-雙(羥基甲基)-2-羥基乙基]丙酸酯醯胺，2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-羥基乙基)]-丙酸酯醯胺、2,2’-偶氮雙(N,N’ -二甲烯異丁基脒基)二羥基氯化物、2,2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二羥基氯化物、2,2’-偶氮雙(N,N’-二甲烯異丁基胺)、2,2’-偶氮雙(2-甲基-N-[1,1-雙(羥基甲基)-2-羥基乙基]丙酸酯醯胺)、2,2’-偶氮雙(2-甲基-N-[1,1-雙(羥基甲基)乙基]丙酸酯醯胺)、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙酸酯醯胺]、2,2’-偶氮雙(異丁基醯胺)二水合物、2,2’-偶氮雙(2,2,4-三甲基戊烷)，2,2’-偶氮雙(2-甲基丙烷)、叔丁基過氧醋酸鹽、叔丁基過氧苯甲酸酯、叔丁基過氧辛酸酯、叔丁基過氧新癸酸酯、叔丁基過氧異丁酸酯、叔戊基過氧新戊酸酯、叔丁基過氧新戊酸酯、二異丙基過氧二碳酸酯、二環己基過氧二碳酸酯、二異丙苯基過氧化物、二苯甲醯基過氧化物、二月桂醯基過氧化物、過氧重硫酸鉀、銨過氧重硫酸鹽、二叔丁基次硝酸酯、二異丙苯基次硝酸酯。在一實施例中，該熱起始劑係選自可於略為升高溫度下產生自由基之起始劑，如月桂基過氧化物、苯甲醯過氧化物、異丙基過碳酸酯、偶氮雙異丁腈及其組合等等。氧化還原起始劑之實例包括以下氧化劑與還原劑之組合：氧化劑：過氧重硫酸鉀、過氧化氫、叔丁基過氧化氫。
還原劑：鐵(II)、鈦(III)、硫代硫酸鉀、重硫酸鉀。
在一實施例中，該起始劑係一光起始劑，其於反應媒介或單體混合物中具有必要可溶性，且在聚合作用條件下具有適當之自由基生產量子產率。實例包括安息香衍生物、苯甲酮、醯基氧化磷，及光氧化還原系統。在另一實施例中，該起始劑係選自可見光起始劑，其係選自1-羥基環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、雙(2,6-二甲基氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊烷基氧化磷(DMBAPO)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Irgacure 819)、2,4,6-三甲基苯甲基二苯基氧化磷及2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化磷、安息香甲基酯及樟腦醌與乙基4-(N,N -二甲基氨基)苯甲酸酯之組合，及上述之組合等等。在另一實施例中，該起始劑包含至少一含氧化磷光起始劑，且在另一實施例中，為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷。當使用光起始劑時，該反應混合物接受該選擇光起始劑之啟動波長之輻射照射。
該聚合作用可於溶液、懸浮液或或乳狀液中進行，以批次、連續或饋入模式進行。在一實施例中，該程序之進行係將聚合作用劑添加至該包含聚矽氧烷末端鏈轉移劑之反應混合物中。其他可使用之條件如本技藝中所已知。
非反應性親水聚合物
該親水聚合物可經已知方式純化，如溶劑沉澱及/或連續溶劑萃取。
本發明之親水聚合物具有(a)　至少一末端非反應聚矽氧烷，其具有之矽氧烷重複單元數量為約6至約200、約6至約60、約6至約50、約6至約20、約6至約15、約6至約12，且在某些實施例中為約10至約12個；(b)　且經一連結基團L鍵結於該非反應聚矽氧烷，至少一親水聚合鏈之聚合度為至少約300、至少約500、約300至約10,000、約300至約5,000、約500至約10,000、約500至約5,000以及約500至約2000，並且在某些利用RAFT聚合作用，且RAFT劑並未在使用前去除之實施例中，RAFT聚合作用劑在末端。
通常該RAFT聚合作用劑非熱或水解穩定，因此本發明優點之一即在於該RAFT聚合作用劑位於末端，於併入聚合物基質前可被輕易分裂或取代。於其最終使用之前，該非反應性親水聚合物可以一第二適用之單體於二次「鍊延伸」聚合作用中分離及使用。或者，該RAFT聚合作用劑可留存於該親水聚合物上，且於併入該聚合物基質或使用時(若該RAFT及/或其降解劑為無毒無刺激者)產生分裂。在一實施例中，該RAFT聚合作用劑去除之時機係在該非反應性親水聚合物併入該基質之前，或該溶液接觸基質之前。去除末端基團之適用方法包括但不限於胺反應，如US7109276、US6794486、US7807755、US2007232783、US2010137548、US5385996、US5874511等案所述者。
在一實施例中，本發明之非反應性親水聚合物具有以上分子式I所示結構。在另一實施例中，該非反應性親水聚合物可以習知自由基反應形成。在此實施例中，該非反應性親水聚合物可經由至少一親水單體與偶氮型大起始劑之自由基反應形成，所述偶氮型大起始劑之疏水性鏈段分子量為約300至約1800，此程序可見於US2010/0099829及共同申請之USSN 61/482,260。
本發明之親水聚合物可為非共價締合於多種聚合物，包括聚矽氧烷、聚矽氧水凝膠、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚四氟乙烯，及其混合物和共聚物等等。
至少部分疏水性聚合物基質之其他實例包括高度交聯超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其係用於可植入裝置，如人工關節，分子量通常為至少約400,000，且在某些實施例中為約1,000,000至約10,000,000，熔融指數(ASTM D-1238)基本上為0，而降低比重大於8，且在某些實施例中約25至30之間。
適用為縫線及傷口敷料之可吸收聚合物包括但不限於：脂肪族聚酯，其包括但不限於減水乳酸之均聚物及共聚物(減水乳酸包括乳酸d-、l-及內消旋減水乳酸)、乙交酯(包括乙二醇酸)、ε-己內酯、p-二氧陸圜酮(1,4-二氧陸圜-2-酮)、三甲烯碳酸酯(1,3-二氧陸圜-2-酮)、三甲烯碳酸酯之烷基衍生物、δ-戊內酯、β-丁內酯、γ-丁內酯、ε-癸內酯、羥基酪酸鹽、羥基戊酸酯、1,4-二氧六環-2-酮(包括其二聚物1,5,8,12-四氧雜環十四烷-7,14-二酮)、1,5-二氧六環-2-酮、6,6-二甲基-1,4-二氧陸圜-2-酮及其聚合物摻合物。非可吸收聚合物材料例如但不限於聚醯胺(聚六甲烯己二醯胺(尼龍66)、聚六甲烯癸二醯胺(尼龍610)、聚癸醯胺(尼龍6)、聚月桂醯胺(尼龍12)以及聚六甲烯異酞醯胺(尼龍61)共聚物及其及其摻合物)、聚酯(如聚乙烯苯二甲酸酯、聚丁基苯二甲酸酯共聚物及其摻合物)、氟聚合物(如聚四氟乙烯及聚偏二氟乙烯)聚烯烴(如聚丙烯，包括全同立構和間同立構聚丙烯及其摻合物，以及主要由全同立構間同立構聚丙烯混合雜同立構聚丙烯所構成之摻合物(如1985年12月10日發證轉讓予Ethicon,Inc.之美國專利第4,557,264號所述，在此合併參照)及聚乙烯(如1985年12月10日發證轉讓予Ethicon,Inc.之美國專利第4,557,264號所述)及其組合。
淚管塞本體可以任何適用之生物相容聚合物製成，包括但不限於矽、矽摻合物、矽共聚物如pHEMA之親水單體(聚羥乙基甲基丙烯酸酯)、聚乙烯乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮，及甘油，及聚矽氧水凝膠聚合物，例如美國專利第5,962,548號、6,020,445號、6,099,852號、6,367,929，及6,822,016號等案所述者。其他適用之生物相容材料包括，例如氟化聚合物，例如聚四氟乙烯(“PTFE”)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及鐵氟龍；聚丙烯；聚乙烯；尼龍；及乙烯乙烯醇(EVA)。
超音波手術設備之聚合物零件材料可為聚醯亞胺、氟乙烯丙烯(FEP Teflon)、PTFE Teflon、矽橡膠、EPDM橡膠，其中任一者可以Teflon或石墨之材料填充或不填充。實例係揭露於US20050192610及US 6458142等案。在此等實施例中，該非反應性親水聚合物係先與可膨脹該至少部分疏水性聚合物基質之溶劑混合，爾後再接觸聚合物基質。
在一實施例中，該親水聚合物係與預成形物締合，包括矽眼用裝置，如鏡片或淚管塞；聚矽氧水凝膠物品，如聚矽氧水凝膠鏡片。在此實施例中，據信是末端聚矽氧烷締合於包含疏水性聚合物組分之基質。在此實施例中，該親水聚合物係溶解於亦可膨脹該基質之溶劑中。該聚合物基質接觸一包含該親水聚合物之溶液。當該基質為一聚矽氧水凝膠物品，如一隱形眼鏡，適用之溶劑包括包裝溶液、儲存溶液及清潔溶液。以此實施例為例，該聚矽氧水凝膠鏡片係置於一含該親水聚合物之包裝溶液中。該親水聚合物在溶液中之量為約0.001至約10%，在某些實施例中為約0.005至約2%，且於其他實施例中為約0.01至約0.5重量百分比，基於溶液中之所有組分。
本發明之包裝溶液可為任何用以儲存隱形眼鏡之水基礎溶液。其通常包含，但不限於，含鹽溶液、其他緩衝溶液與去離子水。較加水性溶液為鹽溶液，其包含鹽，包括但不限於，氯化鈉、硼酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉，或其對應鉀鹽。此等組分通常混合形成包含一種酸與其共軛鹼之緩衝溶液，因此酸和鹼的加入僅僅造成相對較小的酸鹼值變化。該緩衝溶液可另包括2-(N-嗎啉代)乙烷磺酸(MES)、氫氧化鈉、2,2-雙(羥基甲基)-2,2’,2”-腈三乙醇、n-三(羥基甲基)甲基-2-氨基乙烷磺酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉、重碳酸鈉、乙酸、醋酸鈉、乙烯二胺四乙酸等等及其組合。較佳的是，該溶液為一硼酸鹽緩衝或磷酸鹽緩衝鹽溶液。該溶液亦可包括其他已知組分，如黏性調整劑、抗微生物劑、聚電解液、穩定劑、螯合劑、抗氧化劑，及其組合等等。
該基質與該親水聚合物之接觸條件，應足以合併潤滑及表面潤濕有效量之該親水聚合物。在此所述「潤滑有效量」，係一賦予以手可感覺(如將裝置於手指間摩擦)之潤滑度或賦予裝置使用時潤滑度之必需用量。此外，在此所述，「表面潤濕有效量」係一賦予鏡片提升潤濕性程度之必需用量，其中潤濕性可經由已知接觸角度測量技術判定(即液滴、泡滴俘獲，或動態接觸角度測量)。在該裝置為一軟式隱形眼鏡之實施例中發現，僅需50 ppm之親水聚合物量即可改善鏡片「觸感」並降低液滴法測得之表面接觸角度。加工包裝、儲存或清潔溶液中大於約50 ppm之親水聚合物用量，且較佳的是大於約100 ppm用量，可更明顯改善觸感。因此，在本實施例中，該親水聚合物於一溶液中之濃度為高達約5000 ppm，在某些實施例中約10至5000 ppm，且在某些實施例中約10至約2000 ppm。包裝後之鏡片可經熱處理，以增加親水聚合物滲入並結合於鏡片之量。適用之熱處理，包括但不限於習知熱消毒循環，其包括以約120℃之溫度消毒約20分鐘，且可於高壓蒸氣滅菌釜中進行。若不使用熱消毒，包裝後之鏡片可另行接受熱處理。適用之分離熱處理溫度為至少約40℃，較佳的是約50℃以及溶液之沸點。適用之熱處理時間為至少約10分鐘。應知較高溫度所需處理時間較短。
可使用許多已知之聚矽氧水凝膠材料，包括但不限於senofilcon、galyfilcon、lotrafilcon A及lotrafilcon B、balafilcon、comfilcon等等。幾乎所有聚矽氧水凝膠聚合物皆可以本發明之親水聚合物處理，包括但不限於US6,637,929、WO03/022321、WO03/022322、US5,260,000、US5,034,461、US6,867,245，WO2008/061992、US5,760,100、USUS7,553,880等案所揭露者。類似程序可用於以聚矽氧水凝膠以外之其他聚合物製成之基質。主要變化在於溶劑選擇，溶劑應可溶解該親水聚合物並膨脹該基質。可使用多種溶劑之混合物，且可視需要包含其他組分，如界面活性劑。例如若該物品為一矽物品，如矽隱形眼鏡或矽管塞，則該親水聚合物可溶解於其中之溶劑為如脂肪族醇、水及其混合物。特定實例包括異丙醇、n-丙醇等等，其濃度如上所述。
在另一實施例中，該親水聚合物可包含於作為聚合性物品材料之反應混合物中。在此種實施例中，親水聚合物之有效量可包括約0.1%至50%鏡片組分總重，以約1%至20%更佳，約2%至15%為最佳。例如：當該物品為一聚矽氧水凝膠隱形眼鏡時，該親水聚合物在該隱形眼鏡反應混合物中之含量可高達約20重量百分比，具有一或多含聚矽氧組分及一或多親水組分。用以構成本發明聚合物之含聚矽氧組分及親水組分，可為任何前案中用以製作聚矽氧水凝膠之已知組分。上述用語，特別是含聚矽氧組分及親水組分，並非互相排除，其中，該含聚矽氧組分或具親水性且該親水組分可包含聚矽氧，因為含聚矽氧組分可具有親水基團且該親水組分可具有矽基團。
在該非反應性親水聚合物係由RAFT製成之實施例中，本發明親水聚合物優點之一為分子量(MW)與分子量分佈(MWD)可依據所選物品製作需求輕易控制。例如：在將該親水聚合物併入低黏性反應單體混合物之實施例中，如用以形成鑄模隱形眼鏡者，該親水聚合物之MW及MWD可保持低於約100,000 g/mol且分子量分佈少於約1.3。使親水聚合物MW較低，則相較於如PVP等商業可得聚合物，便可添加較高濃度之本發明親水聚合物。具有較高分子量分佈而使單體混合物極黏之習知聚合物，如PVP，會因拉絲性造成加工問題。含聚矽氧組分係在單體、大分子單體或預聚物中包含至少一[-Si-O-]基團。在一實施例中，該Si及附加O在含聚矽氧組分中之量為大於含聚矽氧組分之總分子量之20重量百分比，且在另一實施例中為大於30重量百分比。可用之含聚矽氧組分包含可聚合官能基，如(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯基內醯胺、N-乙烯醯胺，及苯乙烯基官能基。可用於本發明之含聚矽氧組分實例可見於美國專利第3,808,178號、4,120,570號、4,136,250號、4,153,641號、4,740,533號、5,034,461號及5,070,215號，以及EP080539。上述所有專利之整體於此合併參照。上述前案揭露許多烯烴含聚矽氧組分實例。
適用之含聚矽氧成份包括分子式I之化合物
其中R1 係獨立地選自一價反應基團、一價烷基基團，或一價芳基基團，上述任一者可進一步包含選自羥基、氨基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、氨基、甲氨酸酯、碳酸酯、鹵素或其組合之官能基；以及一價矽氧烷鏈s包含1-100 Si-O重複單元，其可進一步包含選自烷基、羥基、氨基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、氨基、甲氨酸酯、鹵素或其組合之官能基；其中b=0至500，應理解當b不等於0時，則b為具有等同於一指定值模式的分佈；其中至少一R1 包括單價反應官能基，且在一些實施例中介於一至3個R1 包括單價反應官能基。如本文所述，在此所使用的「單價反應官能基」為能夠進行自由基和/或陽離子聚合反應的官能基。非限定的自由基反應官能基例子包括(甲基)丙烯酸、苯乙烯基、乙烯基、乙烯醚、C1-6 烷基(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯醯胺、C1-6 烷基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯醯胺，N-乙烯內醯胺、C2-12 烯基、C2-12 烯基苯基、C2-12 烯基萘基、C2-6 烯基苯基C1-6 烷基、O-乙烯氨基甲酸和O-乙烯碳酸。非限定的陽離子反應官能基的例子包括乙烯醚或者環氧官能基和其混合物。在一實施例中，自由基反應官能基包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸氧基、(甲基)丙烯醯胺及其混合物。
合適的單價烷基和芳香族烴基包括無取代單價C1 至C16 烷基、C6 至C14 芳香族烴基，例如取代和無取代甲基、乙基、丙基、丁基、2-氫氧基丙基、丙醯氧丙基、聚亞甲基氧丙基，其組合等等。在一實施例中b為0，一R1 為單價反應官能基，且至少3個R1 係從具有1至16個碳原子的單價烷基選出，且另一實施例中係從具有1至6個碳原子的單價烷基選出。本實施例之非限定的含聚矽氧組分例子包括2-甲基，2-氫氧基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲矽烷基)氧]甲矽醚基]丙醯氧]丙酯(SiGMA)，2-氫氧基-3-甲基丙烯酸氧基丙醯氧丙基-三(三甲基矽氧基)矽烷，3-甲基丙烯酸氧基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷(TRIS)，3-甲基丙烯酸氧基丙基二(三甲基矽氧基)甲基矽烷和3-甲基丙烯酸氧基丙基五甲基二矽氧烷。
在另一實施例中，b為2至20、3至15，或者在一些實施例中為3至10；至少一末端R1 包括一單價反應官能基，而剩下的R1 係從具有1至16個碳原子的單價烷基選出，且在另一實施例中係從具有1至6個碳原子的單價烷基選出。在又一實施例中，b為3至15，一末端R1 包括一單價反應官能基，另一末端R1 則包括具有1至6個碳原子的單價烷基且剩下的R1 包括具有1至3個碳原子的單價烷基。本實施例之非限定的含聚矽氧組分例子包括(單-(2-氫氧基-3-甲基丙烯酸氧基丙基)-丙基醚端的聚二甲基矽氧烷(分子量為400至1000)(OH-mPDMS)，單甲基丙烯酸氧基丙基端單正丁基端的聚二甲基矽氧烷(分子量為800至1000)(mPDMS)。
在另一實施例中，b為5至400或從10至300，兩末端R1 包括單價反應官能基，而剩下的R1 係個別從具有1至18個碳原子的單價烷基選出，其中該單價烷基可包括在碳原子間的醚類鏈結、更可包括鹵素。
在另一實施例中，1至4個R1 包括分子式的乙烯碳酸鹽或氨基甲酸鹽
其中：Y表示O-、S-或者NH-；R表示氫或者甲基；d是1、2、3或者4；而q是0或者1。含聚矽氧的乙烯碳酸鹽或者乙烯氨基甲酸單體具體上包括：1,3-二[4-(乙烯氧羰氧基)丁-1-基]四甲基-二矽氧烷；3-(乙烯氧羰硫代)丙基-[三(三甲基矽氧基)矽烷]；3-[三(三甲基矽氧基)甲矽烷基]丙基丙烯醯胺基甲酸；3-[三(三甲基矽氧基)甲矽烷基]丙基乙烯氨基甲酸；三甲基甲矽烷基乙基乙烯碳酸鹽；三甲基甲矽烷基甲基乙烯碳酸鹽與
若想獲得係數約低於200的生物醫療裝置，僅有一R1 應包括一單價反應官能基，且不超過兩個的剩下R1 官能基將包括單價矽氧烷官能基。
在聚矽氧水凝膠片實施例中，本發明之鏡片其材料為一反應混合物，其基於構成聚合物之反應單體成份之總重包含至少約20重量百分比之含聚矽氧成份，且在某些實施例中為約20至70重量百分比。
另一類的含聚矽氧組分包括下列分子式的聚尿素大分子單體：分子式e XIII-XV(*D*A*D*G) a *D*D*E1 ;E(*D*G*D*A) a *D*G*D*E1 或者E(*D*A*D*G) a *D*A*D*E1 其中：D表示具有6至30個碳原子的烷基二自由基、烷基環烷基二自由基、環烷基二自由基、芳香族烴基二自由基或者烷基芳香族烴基二自由基，G表示具有1至40個碳原子且其主鏈內可包含有醚類、硫代或者胺類鏈結的烷基二自由基、環烷基二自由基、烷基環烷基二自由基、芳香族烴基二自由基或者烷基芳香族烴基二自由基，*表示尿素或者脲基鏈結； a 至少為1；A表示分子式的二價聚合自由基：
R11 個別表示具有1至10個碳原子且其碳原子間包含有醚類鏈結的烷基或氟取代烷基；y至少為1；並且p提供400至10,000的部分重量(部分重量)；E和E1 各自表示可聚合不飽和有機自由基，其由下列分子分子式表示：
其中：R12 為氫或者甲基；R13 為氫、具有1至6個碳原子的烷基自由基或者-CO-Y-R15 自由基，其中Y為-O-,Y-S-或者-NH-；R14 為具有1至12個碳原子的二價自由基；X表示-CO-或者-OCO-；Z表示-O-或者-NH-；Ar表示具有6至30個碳原子的芳香自由基；w為0至6；x為0或者1；y為0或者1；而z為0或者1。在一實施例中，該含矽組分包含一聚胺酯大分子單體，其分子式如下：
其中R16 為去除異氰酸酯基團後之二異氰酸酯之双基，如異佛爾酮二異氰酸酯之双基。另一適用之含聚矽氧大分子單體為分子式X之化合物(其中x+y為一介於10至30之數字)，其形成係透過氟醚、羥基封端聚二甲基矽氧烷、異佛爾酮二異氰酸酯與異氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯之反應。
其他適用於本發明之含聚矽氧組分包括WO 96/31792所述者，如包含聚矽氧烷、聚伸烷基醚、二異氰酸酯、聚氟化氫碳、聚氟化醚及聚糖類基團之大分子單體。另一類適用之含聚矽氧組分包括經GTP製成之含聚矽氧大分子單體，如美國專利第5,314,960號、第5,331,067號、第5,244,981號、第5,371,147號及第6,367,929號所揭露者。美國專利第5,321,108號、第5,387,662號及第5,539,016號描述之聚矽氧烷具有極性氟化接枝或側基團，其以一附加氫原子對二氟取代碳原子封端。US 2002/0016383描述親水矽氧烷基甲基丙烯酸酯，其包含醚及矽氧烷基連結及包含聚醚及聚矽氧烷基基團之可交聯單體。任一上述聚矽氧烷皆可用為本發明之含聚矽氧組分。
親水組分於與剩餘反應組分結合時，可對結果鏡片提供至少約20%含水量，且在某些實施例中至少約25%。適用之親水組分包括親水單體、預聚物及聚合物且其量基於所有反應組分之重量為約10至約60重量百分比，在某些實施例中約15至約50重量百分比，且於其他實施例中為約20至約40重量百分比。可用以製作本發明聚合物之親水單體具有至少一可聚合雙鍵及至少一親水官能基。可聚合雙鍵之實例，包括丙烯基、甲基丙烯基、丙烯醯胺基、甲基丙烯醯胺基、反丁烯二酸、順丁烯二酸、苯乙烯基、異丙基苯基、O-乙烯基碳酸酯、O-乙烯基甲氨酸酯、烯丙基、O-乙烯基乙醯及N-乙烯基內醯胺和N-乙烯基氨基雙鍵。此種親水單體本身即可用為交聯劑。「丙烯基型」或「含丙烯基」單體為包含丙烯基基團之單體
(CR`H==CRCOX)
其中R為H或CH3 ，R`為H、烷基或羰基，且X為O或N，皆可快速聚合，如N,N -二甲基丙烯醯胺(DMA)、2-羥基乙基丙烯酸酯、甘油甲基丙烯酸酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、聚乙烯乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸及其混合物。可併入本發明水凝膠之含親水乙烯基單體，包括如N-乙烯基內醯胺(如N-乙烯基砒喀烷酮(NVP))、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、N-乙烯基-N-乙基乙醯胺、N-乙烯基-N-乙基甲醯胺、N-乙烯基甲醯胺、N-2-羥基乙基乙烯基甲氨酸酯、N-羧基-β-丙胺酸N-乙烯基酯，在一實施例中以NVP為較佳。
其他可用於本發明之親水單體，包括聚氧基乙烯多元醇，其一或多個末端羥基基團為一包含一可聚合雙鍵之官能基所取代。實例包括其一或多個末端羥基基團為一包含一可聚合雙鍵之官能基所取代的聚乙二醇。一實例之聚乙二醇與一或多個封端基之莫耳等價物(如異氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯(IEM)、甲基丙烯基酐、甲基丙烯醯基氯化物、乙烯基苯甲醯基氯化物或類似物)反應，以產生一聚乙烯多元醇，其一或多個末端可聚合烯烴基團經由連接部分(如甲氨酸酯或酯基團)鍵結至該聚乙烯多元醇。
其他實例為美國專利第5,070,215號所述之親水乙烯基碳酸酯或乙烯基甲氨酸酯單體，以及美國專利第4,190,277號所述之親水噁唑酮單體。精於此技藝人士應知其他適用之親水單體。在一實施例中，本發明聚合物內之該親水單體包括如N,N -二甲基丙烯醯胺(DMA)、2-羥基乙基丙烯酸酯、甘油甲基丙烯酸酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、N-乙烯吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基甲基丙烯醯胺、HEMA以及聚乙烯乙二醇單甲基丙烯酸酯。在另一實施例中，該親水單體包括DMA、NVP、HEMA及其混合物。
本發明之反應混合物亦可包含以一或多種親水聚合物組成之親水組分。在此所述，親水聚合物意指重量平均分子量不低於約5,000道爾頓之物質，其中該物質在合併於聚矽氧水凝膠配方物時，可增加固化聚矽氧水凝膠之可濕性。在一實施例中，該等親水聚合物之重量平均分子量大於約30,000；在另一實施例約150,000至約2,000,000道爾頓，在又一實施例約300,000至約1,800,000道爾頓，且在又一實施例約500,000至約1,500,000道爾頓。
其他可能的選擇，本發明之親水性聚合物的分子量亦可根據如同述於Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,N-Vinyl Amide Polymers,Second edition,Vol 17,pgs. 198-257,John Wiley & Sons Inc.。以此方式表達時，親水單體之K值大於約46，且在一實施例中約46至約150。親水性聚合物以一足以提供隱形眼鏡及提供至少一改善10%潤濕性之量存在於該等裝置之配方中，在一些實施例中，其提供無表面處理之可濕鏡片。對於一隱形眼鏡，「可濕」係一鏡片其顯現前進動態接觸角小於約80°、小於約70°及在一些實施例中小於約60°。
適合之親水聚合物含量為約1至約20重量百分比，在某些實施例中為約5至約17重量百分比，於其他實施例中為約6至約15重量百分比，皆基於所有反應成份之總重。
親水性聚合物實例包含但不限於聚醯胺、聚內酯、聚醯亞胺、聚內醯胺及官能化之聚醯胺、聚內酯、聚醯亞胺、聚內醯胺，例如藉由共聚合DMA而官能化之DMA與較小莫耳量(molar amount)之羥基官能化單體例如HEMA，接著使該所得共聚物之羥基團與含有自由基聚合團，例如異氰酸基甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯醯氯之材料反應。自DMA或N-乙烯吡咯酮與甲基丙烯酸環氧丙酯製成之親水性預聚合物也可使用。甲基丙烯酸環氧丙酯的環可經打開以提供一二元醇，其可用來在一混合系統中與其他親水性預聚合物連接，以提高親水性聚合物、羥基官能化含聚矽氧單體及任何其他給予相容性之群組的相容性。在一實施例中，該親水性聚合物在其骨幹包含至少一環基部分，例如但不限於一環醯胺或環醯亞胺。親水性聚合物包含但不限於聚-N-乙烯吡咯啶酮、聚-N-乙烯-2-六氫吡啶酮、聚-N-乙烯-2-己內醯胺、聚-N-乙烯-3-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯-3-甲基-2-六氫吡啶酮、聚-N-乙烯-4-甲基-2-六氫吡啶酮、聚-N-乙烯-4-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯-3-乙基-2-吡咯啶酮及聚-N-乙烯-4,5-二甲基-2-吡咯啶酮、聚乙烯咪唑、聚-N-N-二甲基丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚2乙基唑啉、肝素多糖、多糖、混合物及彼等之共聚物(包括嵌段或無規、分支、多鏈、梳形或星形)，其中在一實施例中，以聚-N-乙烯吡咯啶酮(PVP)為尤較佳。共聚物也可能作為例如PVP之接枝共聚物。
該親水聚合物可改善本發明之醫療裝置可濕性，由其可改善活體內可濕性。不受任何理論約束下，一般認為親水性聚合物為氫鍵接收者，其在含水環境中其氫鍵會與水結合，因此可有效地變為更加親水性。無水便於親水性聚合物組合於反應混合物中。除了特別提出之親水聚合物以外，任何親水聚合物只要符合以下條件，皆可用於本發明：添加於形成物時，該親水聚合物(a)不會實質上從該反應混合物產生相分離，以及(b)對結果固化聚合物賦予可濕性。在一些實施例中，較佳地為親水性聚合物可在反應溫度下溶解於稀釋劑中。亦可使用相容劑。在某些實施例中，該相容組分可為任何官能化含聚矽氧單體、大分子單體或預聚物，當其聚合化及/或形成最終物品時可與所選之親水組分相容者。可利用WO03/022321所揭露之相容性測試選擇適用之相容劑。根據某些實施例，該反應混合物中亦包含具有羥基基團之矽單體、預聚物或大分子單體。實例包括3-甲基丙烯基氧基-2-羥基丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷、單-(3-甲基丙烯基氧基-2-羥基丙基氧基)丙基封端、單-丁基封端聚二甲基矽氧烷(MW 1100)、包含GTP大分子單體之羥基官能化矽，包含聚二甲基矽氧烷羥基之官能化大分子單體，及其組合等等。在另一實施例中，本案之非反應性親水聚合物可用為相容組分。
在特定實施例中，亦包括具有不包含至少一矽基團之組分的其他羥基。包含可用於製作本發明聚合物組分之羥基具有至少一可聚合雙鍵以及至少一親水官能基，該親水官能基包含至少一羥基基團。可聚合雙鍵之範實例包括(甲基)丙烯基、(甲基)丙烯醯胺基、反丁烯二酸、順丁烯二酸、異丙基苯基、O-乙烯基碳酸酯、O-乙烯基甲氨酸酯、烯丙基、O-乙烯基乙醯和N-乙烯基內醯胺及N-乙烯基氨基雙鍵。該羥基基團可為一級、二級或三級醇基團，且可位於一烷基或芳基基團上。包含可用單體之羥基之實例包括但不限於：2-羥基乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)、2-羥基乙基丙烯酸酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、2-羥基乙基丙烯醯胺、N-(2-羥基乙基)-O-乙烯基甲氨酸酯、2-羥基乙基乙烯基碳酸酯、2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、羥基己基甲基丙烯酸酯、羥基辛基甲基丙烯酸酯及其他羥基官能單體，如美國專利第5,006,622號、第5,070,215號、第5,256,751號及第5,311,223號等案所述者。該含羥基組分亦可作為交聯劑。
在某些實施例中，該親水組分包括2-羥基乙基甲基丙烯酸酯。在特定實施例中，該反應混合物包含至少約3重量百分比HEMA、至少約5重量百分比HEMA，且在某些實施例中至少約6重量百分比HEMA。
通常必須於反應混合物中添加一或多種交聯劑，亦稱為交聯單體，如乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、三甲醯基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、甘油三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(其中該聚乙二醇較佳之分子量為高達如約5000)，及其他聚(甲基)丙烯酸酯，如包含二或多個末端甲基丙烯酸酯部分之上述封端聚氧基乙烯多元醇。該交聯劑之使用為一般用量，如反應混合物中每100公克反應組分自約0.000415至約0.0156莫耳。另外，若親水性單體及/或含聚矽氧單體作為交聯劑，可選擇性於反應混合物中使用額外之交聯劑。可作為交聯劑且存在時不需要添加額外的交聯劑至反應混合物中之親水性單體實例包括上述之包含二個或更多之丙烯酸甲酯端部份體之多元醇聚氧乙烯。
可作為交聯劑且存在時不需要添加額外的交聯劑單體至反應混合物中之含聚矽氧單體實例包括α，ω-雙甲基丙稀醯基丙基聚二甲基矽氧烷。該反應混合物可包含其他組分，例如但不限於UV吸收劑、光變色化合物、藥物及營養補充化合物、抗微生物化合物、反應染劑、顏料、可共聚及不可共聚染料、脫模劑及其組合。一般而言該反應組分係混合於一稀釋液以形成一反應混合物。適用之稀釋液為此技藝中已知者。聚矽氧水凝膠適用之稀釋液如WO 03/022321及US6,020,445等案所述，其揭露於此合併參照。聚矽氧水凝膠反應混合物適用之稀釋液種類，包括具有2-20個碳原子的醇、取自一級胺且具有10-20個碳原子的醯胺，以及具有8-20個碳原子的羧酸。在某些實施例中，以一級和三級醇較佳。較佳種類包括具有5-20個碳原子的醇，以及具有10-20個碳原子的羧酸。
可用之特定稀釋液包括1-乙氧基-2-丙醇、二異丙基氨基乙醇、異丙醇、3,7-二甲基-3-辛醇、1-癸醇、1-月桂醇、1-辛醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、3-甲基-3-戊醇、四 -戊醇、四 -丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-丙醇、1-丙醇、乙醇、2-乙基-1-丁醇、(3-乙醯氧基-2-羥基丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷、1-四-丁氧基-2-丙醇、3,3-二甲基-2-丁醇、四-丁氧基乙醇、2-辛基-1-月桂醇、癸酸、辛酸、月桂酸、2-(二異丙基氨基)乙醇及其混合物等等。較佳稀釋液包括3,7-二甲基-3-辛醇、1-月桂醇、1-癸醇、1-辛醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、3-甲基-3-戊醇、2-戊醇、叔戊基醇、四-丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、乙醇、3,3-二甲基-2-丁醇、2-辛基-1-月桂醇、癸酸、辛酸、月桂酸及其混合物等等。更佳之稀釋液包括3,7-二甲基-3-辛醇、1-月桂醇、1-癸醇、1-辛醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、1-月桂醇、3-甲基-3-戊醇、1-戊醇、2-戊醇、叔戊基醇、四 -丁醇、2-丁醇、1-丁醇2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3,3-二甲基-2-丁醇、2-辛基-1-月桂醇，及其混合物等等。適用之非含聚矽氧反應混合物稀釋液，包括甘油、乙烯乙二醇、乙醇、甲醇、乙基醋酸鹽、甲烯氯化物、聚乙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、低分子量PVP，如US 4,018,853、US 4,680,336及US 5,039,459等案所述，包括但不限於二羥基醇之硼酸酯，及其組合等等。
可使用多種稀釋液之混合物。稀釋液之用量可多至約反應混合物中所有成份重量之55%。更佳的是該稀釋液用量少於約45%，且更佳是反應混合物中所有成份重量之約15至約40%。
較佳的是該反應混合物包含一聚合作用起始劑。所述聚合作用起始劑包括如月桂基過氧化物、苯甲醯基過氧化物、異丙基過碳酸酯、偶氮雙異丁腈等等化合物，其於略為升高之溫度下產生自由基，以及光起始劑系統，如芳香α-羥基酮、烷氧基氧基安息香、苯乙酮、醯基氧化磷、雙醯基氧化磷，以及一三級胺加一二酮，及其混合物等等。光起始劑之說明實例為1-羥基環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、雙(2,6-二甲基氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊烷基氧化磷(DMBAPO)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Irgacure 819)、2,4,6-三甲基苯甲基二苯基氧化磷及2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化磷、安息香甲基酯及樟腦醌與乙基4-(N,N -二甲基氨基)苯甲酸酯之組合。
市售可見光引發系統包括Irgacure 819、Irgacure 1700、Irgacure 1800、Irgacure 819、Irgacure 1850(皆購自Ciba Specialty Chemicals)與Lucirin TPO起始劑(可購自BASF)。市售UV光起始劑包括Darocur 1173與Darocur 2959(Ciba Specialty Chemicals)。上述及其他可用之光起始劑在Volume III,Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization,2nd Edition by J.V. Crivello& K. Dietliker;edited by G. Bradley;John Wiley and Sons;New York;1998中被揭露，在此被併入作為參考資料。反應混合物中使用具有效量的起始劑，以引發反應混合物之光聚合作用，例如，每100反應部分單體中佔約0.1到約2(重量百分比)。反應混合物聚合作用可藉由適當選擇以加熱、可見光、紫外線光或其他根據使用聚合作用起始劑之方式引發。其他選擇為，引發作用可在無光起始劑下進行，例如電子束。然而，當使用光起始劑時，較佳起始劑為雙醯基氧化磷，如雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Irgacure 819)或1-羥基環己基苯基酮與雙(2,6-二甲基氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基氧化磷(DMBAPO)之組合，且聚合作用之較佳起始方法為可見光。最佳者為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Irgacure 819)。含聚矽氧單體於該反應混合物含量之較佳範圍為反應混合物中反應組分之約5至95重量百分比，更佳為約30至85重量百分比，且最佳為約45至75重量百分比。親水單體含量之較佳範圍為該反應混合物中反應組分之約5至80重量百分比，更佳為約10至60重量百分比，且最佳為約20至50重量百分比。稀釋液含量之較佳範圍為總反應混合物(包括反應與非反應組分)之約2至70重量百分比，更佳為約5至50重量百分比，且最佳為約15至40重量百分比。
反應組分與稀釋液之較佳組合係具有約25至約55重量百分比之含聚矽氧單體、約20至約40重量百分比之親水單體、約5至約20重量百分比之含羥基組分、約0.2至約3重量百分比之交聯單體、約0至約3重量百分比之UV吸收單體、約2至約10重量百分比之非環式聚醯胺(所有皆基於所有反應組分之重量百分比)及約20至約50重量百分比(所有組分之重量百分比，含反應及非反應)之一或多種所請稀釋液。本發明之反應混合液可藉由所屬技術領域中具有通常知識者已知之任何方法而成形聚合物或裝置，方法例如搖動或攪拌。例如，本發明之生醫裝置可藉由使用一聚合作用起始劑來混合反應組份與(該等)稀釋劑而製成，並選擇適當條件以藉由覆以板條或切割等方式因此形成適當形狀。另外，可將該反應混合液置於一具有理想物體形狀之模具，因此固化成該理想物品。
許多已知在隱形眼鏡製造中固化反應混合物之製程包括旋轉鑄造與靜態鑄造。美國專利號第3,408,429號與第3,660,545號揭露了旋轉鑄造方法，美國專利號第4,113,224號與第4,197,266號揭露了靜態鑄造方法。生產包含本發明聚合物之隱形眼鏡的方法為聚矽氧水凝膠之模具成型，其具有經濟性之優點，且能夠精確控制含水鏡片之最終形狀。針對該方法，反應混合物置於一模具中，該模具具有聚矽氧水凝膠之最終理想形狀，亦即，充水聚合物與反應混合物於反應條件下，發生單體聚合並據此產生一最終理想產物形狀之聚合物/稀釋劑之混合物。爾後，將此聚合物/稀釋混合物以溶劑處理去除稀釋液，再以水置換溶劑，產生之聚矽氧水凝膠其最終尺寸及形狀十分類似於原始模造聚合物/稀釋液鏡片。此方法可用以製造隱形眼鏡，其詳細說明可見美國專利第4,495,313號、第4,680,336號、第4,889,664號及第5,039,459號，於此合併參照。
該生醫裝置，更具體而言為本發明之眼用鏡片，其具有之特性平衡確保其利用性。此等特性包括清澈度、含水量、透氧率及接觸角度。根據本發明至少一非反應性親水聚合物之併入提供使物品具有相當理想之接觸角度，並改善生物計量表現，如降低之載脂蛋白、脂質及黏蛋白吸收度。含有本發明非反應性親水聚合物之聚矽氧水凝膠隱形眼鏡，其接觸角度少於約50°，且在某些實施例中少於約40°，並降低接觸角度達40%，且在某些實施例中達50%或更多。同樣的，載脂蛋白可降低30%或更多，產生之聚矽氧水凝膠鏡片具有約2 μg或更少之載脂蛋白。黏蛋白吸收度可減少至少約10%，且在某些實施例中至少約20%。液體吸收可降低50%或更多，且製成聚矽氧水凝膠鏡片之黏蛋白吸收度為約15 μg或更少。含有本發明親水聚合物之聚矽氧水凝膠鏡片，其黏蛋白吸收度為約4 μg或更低。
在一實施例中，該生醫裝置為隱形眼鏡，其含水量大於約17%，較佳的是大於約20%且更佳的是大於約25%。
本文所用之清晰度(清徹度)意指幾乎無可見霧度。較佳之清澈鏡片其霧度少於約150%，更佳係少於約100%。
含聚矽氧鏡片適合之透氧氯較佳的是大於約40 barrer且更佳為大於約60 barrer。在一些實施例中本發明之物體具有上述透氧性、水含量與接觸角組合。所有上述範圍之組合皆認為屬於本發明所揭露者。以下非限制性實例將進一步說明本發明。利用液滴技術測量鏡片之可濕性，所用器材為KRUSS DSA-100 TM設備，在室溫下進行，並使用去離子水為探針溶液。以去離子水沖洗待測鏡片(3-5/樣本)，去除來自包裝溶液之帶出液。每一測試鏡片放置於以包裝溶液沾濕之無屑吸水布上。鏡片之兩側皆接觸布面，以去除表面水分但不使鏡片乾燥。為確保適當之平整，將鏡片「碗狀側向下」放置於隱形眼鏡塑膠模之凸表面。將塑膠模與鏡片置入液滴儀器固定座，確定對準中央注液器，並使注液器對應配給液體。利用DSA 100-Drop Shape Analysis軟體於注液器尖端形成3至4微升去離子水滴，確定液滴懸離鏡片。將針頭下移，使液滴平順釋出於鏡片表面。釋出液滴後，立即將針頭移開。靜待5至10秒使液滴於鏡片上達成平衡，並基於液滴影像與鏡片表面間測得之接觸角度計算接觸角度。
含水量測量方法如下：將待測鏡片置於包裝溶液中24小時。以海綿頭拭子將三片測試鏡片自包裝溶液中取出，放置於以包裝溶液沾濕之無屑吸水布上。鏡片之兩側皆接觸布面。以鑷子將測試鏡片放置於稱重盤進行稱重。以上述方式另準備兩組樣本並加以稱重。將稱重盤稱重三次，平均值即為濕重。
乾重之測量則係將樣本盤放入預熱至60℃達30分鐘之真空烘箱。施加真空至達到至少0.4英寸Hg。關閉真空閥及泵，使鏡片乾燥四小時。開啟供氣閥，使烘箱達到大氣壓力。取出樣本盤秤重。含水量計算方式如下：濕重=盤體與鏡片結合整體之濕重-秤重盤之重量乾重=盤體與鏡片結合整體之乾重-秤重盤之重量含水量百分比=(濕重-乾重)/濕重×100計算並記錄樣本之含水量平均及標準偏差。
霧度之測量方式為將以磷酸鹽緩衝液水合之測試鏡片放置於環境溫度下，在黑色平面背景上之清澈20×40×10 mm玻璃容器中，從下方以光纖燈(Titan Tool Supply Co.光纖燈，直徑0.5"光導板，功率設定為4-5.4)照射，角度為66°垂直於鏡片容器，並從上方捕捉鏡片影像，攝影機(DVC 1300C:19130 RGB攝影機，配備Navitar TV Zoom 7000變焦鏡頭)垂直於鏡片容器設置於鏡片平台上方14 mm處。背景散射藉使用EPIX XCAP V 1.0軟體減去空白光槽影像自散射鏡頭減得。藉由結合對鏡片中央10公釐並與一-1.00 diopter CSI Thin鏡片比較，其任意設定一霧度值為100，無鏡片之霧度值為0，來定量分析背景散射光影像。分析五個鏡片，平均其結果獲得一霧度值以作為標準CSI鏡片之百分比。
透氧率(Dk)之測量大致採取ISO 9913-1：1996(E)所述之極譜方法，但加入以下變化。測量環境含2.1%氧。環境之控制係於測試室安裝適當比率設置之氮氣及空氣輸入，例如1800毫升/分之氮及200毫升/分之空氣。利用經調整之pO2 計算t/Dk。使用磷酸鹽緩衝液。於純濕潤氮環境測量暗電流，而不使用MMA鏡片。測量前鏡片未沾濕。以四片鏡片堆疊，取代不同厚度鏡片之使用。並以彎曲感測器取代平面感測器。結果之Dk值以barrers為單位。
利用以下溶液及方法測量載脂蛋白吸收。取自牛奶(Sigma,L3908)之B Lactoglobulin(載脂蛋白)以濃度2 mg/ml溶於磷酸鹽緩衝液(Sigma,D8662)中，添加碳酸氫鈉1.37 g/l及D-葡萄糖0.1 g/l而成載脂蛋白溶液。
以上述載脂蛋白溶液測試每一實例之三片鏡片，並將三片鏡片以PBS之對照組溶液測試。以無菌紗布去除測試鏡片上之包裝溶液，並以無菌鉗轉移至無菌24孔盤(每孔一鏡片)，每孔包含2 ml之載脂蛋白溶液。鏡片皆完全浸沒於溶液中。對照組鏡片則以PBS取代載脂蛋白為浸泡溶液。將裝有浸泡於載脂蛋白溶液中之鏡片的培養盤，以及裝有浸泡於PBS之對照組鏡片的培養盤封口以預防蒸散脫水，放置於定軌搖床上以35℃培養，搖動速度為100 rpm，搖動72小時。經過72小時之培養後，將鏡片浸入三個裝有200 ml之PBS的瓶中清洗3至5次。鏡片以紙巾吸乾多餘PBS溶液，並移入無菌24孔盤，每孔包含1 ml之PBS溶液。
依據鏡片上二辛可寧酸方法測量載脂蛋白吸收，利用QP-BCA組(Sigma,QP-BCA)，採取製造商提供之程序(測試組中所述標準準備工作)，計算方式為從載脂蛋白溶液浸泡鏡片上測得之光學密度，減除PBS浸泡鏡片(背景)上測得之光學密度。光學密度之測量係利用可於562 nm讀取光學密度之SynergyII微盤分析儀。利用以下溶液及方法測量黏蛋白吸收。取自牛頜下腺之黏蛋白(Sigma,M3895-type 1-S)以濃度2 mg/ml溶於磷酸鹽緩衝液磷酸鹽緩衝液(Sigma,D8662)添加碳酸氫鈉1.37 g/l及D-葡萄糖0.1 g/l而成黏蛋白溶液。
以上述黏蛋白溶液測試每一實例之三片鏡片，並將三片鏡片以PBS之對照組溶液測試。以無菌紗布去除測試鏡片上之包裝溶液，並以無菌鉗轉移至無菌24孔盤(每孔一鏡片)，每孔包含2 ml之黏蛋白溶液。鏡片皆完全浸沒於溶液中。對照組鏡片則以PBS取代載脂蛋白為浸泡溶液。
將裝有浸泡於黏蛋白溶液中之鏡片的培養盤，以及裝有浸泡於PBS之對照組鏡片的培養盤封口以預防蒸散脫水，放置於定軌搖床上以35℃培養，搖動速度為100 rpm，搖動72小時。經過72小時之培養後，將鏡片浸入三個裝有200 ml之PBS的瓶中清洗3至5次。鏡片以紙巾吸乾多餘PBS溶液，並移入無菌24孔盤，每孔包含1 ml之PBS溶液。
依據鏡片上二辛可寧酸方法測量黏蛋白吸收，利用QP-BCA組(Sigma,QP-BCA)，採取製造商提供之程序(測試組中所述標準準備工作)，計算方式為從黏蛋白溶液浸泡鏡片上測得之光學密度，減除PBS浸泡鏡片(背景)上測得之光學密度。光學密度之測量係利用可於562 nm讀取光學密度之SynergyII微盤分析儀。
利用重組角膜上皮組織構成物於試管內評估細胞存活率。組織構成物為全厚度角膜上皮細胞(Skinethics提供之角膜上皮組織)，其係重建生長於試管內之聚碳酸酯嵌入物上，在氣液界面形成完全分層之上皮構成物。
為進行鏡片評估，對鏡片進行打孔性切片(0.5 cm2 )，局部放置於組織上，爾後於37℃及5% CO2 下進行24小時培養。取出鏡片切片，以PBS洗去組織。細胞存活率之測量採取MTT比色法(Mosman,T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol. Methods,65;55-63(1983))：組織連同MTT於37℃，5% CO2 ，培養3小時，爾後於異丙醇中萃取組織。之後利用微盤分析儀測量異丙醇萃取物於550 nm之吸收性。結果以相對於PBS對照組之百分率表示(以PBS處理之組織相對於鏡片處理組織)。為評估溶液，將30 μg溶液局部施用於組織。細胞存活率之測量與鏡片相同。每一評估進行三份。
液體吸收測量方式如下：調查中每一鏡片種類設定有一標準曲線。標示膽固醇(以NBD([7-硝基苯-2-氧雜-1,3-二偶氮1-4-基]標記之膽固醇，CH-NBD；Avantim,Alabaster,AL))溶解於甲醇中1 mg/mL脂質之35℃儲存溶液。將此儲存溶液分為等份，製作pH 7.4磷酸鹽緩衝液(PBS)，濃度為0至100 micg/mL之標準曲線。
將各濃度取一毫升標準至於24孔培養盤中。將每一種10片鏡片放入另一24孔盤，連同標準曲線樣本浸泡於1 mL濃度20 micg/ml之CH-NBD。另一組鏡片(5片鏡片)浸泡於無脂質之PBS，以修正鏡片產生之任何自體螢光。以pH 7.4磷酸鹽緩衝液(PBS)調出所有濃度。標準曲線、測試盤(包含浸泡於CH-NBD之鏡片)及對照組盤(包含浸泡於PBS之鏡片)皆以鋁箔包覆，維持黑暗，培養24小時，於35.C下搖動。經過24小時後，將標準曲線、測試盤及對照盤從培養器取出。立即將標準曲線盤以微盤螢光分析儀(Synergy HT))讀取。測試盤及對照盤鏡片各浸入連續3瓶約100 ml之PBS，清洗3至5次，以確保僅留存結合脂質，而無帶出脂質。之後將鏡片放入乾淨之24孔盤，每孔裝有1 mL之PBS，以螢光分析讀取。測試樣本讀取後，去除PBS，並以1 mL之新鮮CH-NBD溶液以上述之相同濃度置於鏡片上，再放回培養器以35℃搖動，直到下一階段。此程序重複15天，直到鏡片上之脂質飽和。僅測量飽和時之脂質量溶菌酶吸收之測量方式如下：溶菌酶吸收測試用之溶菌酶溶液是將取自雞蛋白之溶菌酶(Sigma,L7651)以濃度2 mg/ml溶解於添加有1.37 g/l碳酸氫鈉和0.1 g/l之D-葡萄糖的磷酸鹽緩衝液。取自牛奶(Sigma,L3908)之B Lactoglobulin(載脂蛋白)以濃度2 mg/ml溶於磷酸鹽緩衝液中，添加碳酸氫鈉1.37 g/l及D-葡萄糖0.1 g/l而成載脂蛋白溶液。
每一實例以三片鏡片接受每種蛋白質溶液測試，三片鏡片以PBS之對照組溶液測試。以無菌紗布去除測試鏡片上之包裝溶液，並以無菌鉗轉移至無菌24孔盤(每孔一鏡片)，每孔包含2 ml之溶菌酶溶液。鏡片皆完全浸沒於溶液中。將2 ml之溶菌酶溶液置於一孔，不放入隱形眼鏡，此為對照組。
將包含鏡片之培養盤及僅包含蛋白質溶液和PBS浸泡鏡片之對照盤封口，以預防蒸散脫水，放置於定軌搖床上以35℃培養，搖動速度為100 rpm，搖動72小時。72小時之培養後，將鏡片浸入三個裝有200 ml之PBS的瓶中清洗3至5次。鏡片以紙巾吸乾多餘PBS溶液，並移入無菌錐形管(每管1鏡片)，每一管中包含之PBS量取決於各鏡片組成物之預估溶菌酶吸收量。各待測管中之溶菌酶濃度必須在製造商規範之白蛋白標準範圍內(0.05微克至30微克)。每鏡片溶菌酶吸收低於100 μg之樣本稀釋5倍。每鏡片溶菌酶吸收高於500 μg之樣本(如etafilcon A鏡片)稀釋20倍。除etafilcon以外之所有樣本使用1 ml等份之PBS。而etafilcon A鏡片使用20 ml。各對照組鏡片接受相同程序處理，僅裝有PBS而非溶菌酶或載脂蛋白溶液之孔盤除外。
依據鏡片上二辛可寧酸方法測量溶菌酶及載脂蛋白吸收利用QP-BCA組(Sigma,QP-BCA)，採取製造商提供之程序(測試組中所述標準準備工作)，計算方式為從溶菌酶溶液浸泡鏡片上測得之光學密度，減除PBS浸泡鏡片(背景)上測得之光學密度。
光學密度之測量係利用可於562 nm讀取光學密度之SynergyII微盤分析儀。PQ1吸收之測量方式如下：PQ1吸收之測量方式如下。利用一系列標準PQ1溶液校準HPLC，溶液濃度包括：2、4、6、8、12及15 μg/mL。將鏡片放入聚丙烯隱形眼鏡盒，盒中裝有3 mL之Optifree Replenish(包含0.001 wt% PQ1，購自Alcon)。對照組鏡片盒包含3 mL之溶液，但未放入隱形眼鏡。將鏡片及對照組溶液靜置於室溫中72小時。樣本及對照組各取出1 ml之溶液，與三氟乙酸(10 μL)混合。以HPLC/ELSD及Phenomenex Luna C4(4.6 mm×5 mm；5 μm粒徑)柱配合以下條件進行分析儀器：Agilent 1200 HPLC或相等物，配備Sedere Sedex 85 ELSDSedex 85 ELSD: T=60℃，Gain=10，Pressure=3.4 bar，Filter=1 s流動相A：H2 0(0.1% TFA)流動相B：乙腈(0.1% TFA)柱溫：40℃注入量：100 μL
每種分析以三片鏡片進行，將結果平均。包括基弧、直徑、度數及CT等鏡片參數測量方式如下。直徑及度數之測量係利用Mach-Zehnder干涉儀進行，將鏡片浸泡於小管鹽溶液中，使凹表面向下，如US2008/0151236所詳述者。測量前先使鏡片於約20℃平衡15分鐘。干涉儀之輸出為受測隱形眼鏡波前兩光束間之干擾。矢狀深度及CT係利用GE Panametrics 25 Multi Plus超音波厚度計測量。此儀器利用換能器之超音波脈衝測量鏡片之矢狀深度及中心厚度。鏡片將脈衝反射回換能器。隱形眼鏡之基弧半徑係依據矢狀深度及鏡片直徑計算而得。測量前先使鏡片於Panametrics 25 Multi Plus承接座中平衡至少15秒。進行CT及矢狀深度測量前，先將鏡片以凹面向下，中心對於全矢狀鏡片固定架放妥。以下縮寫將用於所有實例，且其意義如下。
ACA1　3-丙烯醯胺基丙酸，如製備22所製備者
ACA2　5-丙烯醯胺基戊酸，如製備23所製備者
BBB　4-(溴甲基)苯甲醯基溴化物(Sigma-Aldrich)
Irgacure-819　雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Ciba Specialty Chemicals)
KX　鉀O -乙基黃原酸酯
mPDMS　單甲基丙烯基氧基丙基封端單-n-丁基封端聚二甲基矽氧烷s(800-1000 MW
NaHTTC　己基三硫碳酸鈉
XG1996TTC　S-己基-S’-4-(2-(n-丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基三硫代碳酸酯
nBPDMS-H　3-(n -丁基四甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙醇(如製備1所示)NVP　N -乙烯吡咯烷酮(Acros Chemical)，經真空蒸餾進一步純化NRPTHP　製備3之非反應聚矽氧烷封端親水聚合物HO-mPDMS　單-(2-羥基-3-甲基丙烯基氧基丙基)-丙基醚封端聚二甲基矽氧烷(400-1000 MW))SBX　3-(n -丁基四甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙基4-((乙氧基硫羰基硫代)甲基)苯甲酸酯(製備2中所製備者)SiGMA　2-甲基-,2-羥基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲矽烷基)氧基]二矽氧烷基]丙氧基]丙基酯TRIS-VC　三(三甲基矽氧基)甲矽烷基丙基乙烯基V2 D25 　一含聚矽氧乙烯基碳酸酯，如US5,260,000第4欄第33-42行所述XG-1996　4-(2-(n -丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基氯化物，MW~1000 g/mole，(製備5所示結構)D3O　3,7-二甲基-3-辛醇
製備1烯丙醇對nBPDMS矽氫化反應 三頸圓底燒瓶於N2 氣氛中，添加nBPDMS-H(73 g，0.18莫耳，PTG lot# 1708682.001)及烯丙醇(48 g，0.83莫耳，Fluka lot# 127884154306205)。將混合物以冰浴及500微升之Karlstedt(Aldrich 01231)降溫至0℃，所述催化劑係於二甲苯中包含2 wt%之鉑。於5分鐘後移除冰浴，使混合物靜置達到室溫。觀察放熱曲線，溫度於數分鐘內達到最高之64℃。之後以水浴冷卻反應混合物，再靜置反應48小時。以減壓旋轉蒸發去除剩餘之烯丙醇。經小矽塞過濾油狀液體以回收/去除鉑催化劑。
製備2：3-(n-丁基四甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙基4-((乙氧基硫羰基硫代)甲基)苯甲酸酯(SBX)之合成
於一100 mL圓底燒瓶添加4.71 g(10.0 m莫耳)nBSP、3.0 g(10.5 m莫耳)BBB、1.27 g(10.0 m莫耳)Li2 CO3 ，及20 mL之CH3 CN。於室溫下攪拌溶液20小時後過濾。之後將澄清濾出液進一步與1.65 g(10 m莫耳)之O -乙基黃原酸鉀(KX)反應3小時，至取得紅橙色溶液。於反應末端，固態沉澱物(KBr)形成於燒瓶底部。將混合物移入分離漏斗，並加入水和己烷以提取水可溶雜質。去除水相，以新鮮己烷清洗兩次，爾後丟棄。結合三個己烷相，於無水Na2 SO4 乾燥。將結果之溶液過濾，經旋轉蒸散取得紅褐色油狀液體。化合物結構經1 H NMR(300 MHz，CDCl3 )確認：δ(ppm)0.0(m,~30H),0.4-0.6(m,4H)，0.8-0.9(t,3H),1.2-1.3(m,4H)，1.4(t,3H,) 1.6-1.8(m,3H)，4.2(t,2H)。反應如下所示。
製備3：於SBX存在下之PVP基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成 製備聚合作用溶液，其[NVP]:[SBX]比為300:1，且[SBX]:[Irgacure-819]比為5:1。一般而言，溶液之製備為添加50 g蒸餾NVP至一100 mL茶色瓶中。接著，將1.063 g之SBX及125 mg之Irgacure-819加入單體，攪拌至均質。將裝有最終聚合作用溶液之茶色瓶以橡膠膜封口，用N2 沖洗30分鐘去除溶液中之O2 。最後，將封口瓶置入N2 箱放置隔夜。
將聚合作用溶液於N2 氣氛中以4個標準Phillips TL 20W/03 RS燈泡於2.0 mW/cm2 強度下照射3小時固化。固化前，將聚合作用溶液倒入結晶盤，置於反射玻璃表面。此反應方案顯示於反應方案4。
固化3小時後，將結果之玻璃狀聚合材料自結晶盤取出，一部分留供1 H NMR分析，剩餘材料溶解於180 mL之乙醇中。將溶液攪拌隔夜，次晨將之從二乙基醚沉澱。以1 H NMR分光鏡檢查於CDCl3 中確認保留(未純化)聚合物及最終沉澱聚合物各自之單體轉換率及純度。NMR資料顯示聚合作用於三小時之轉換率為93%。沉澱聚合物之NVP含量極低，但存有殘餘二乙基醚。聚合物之絕對MW經多角度雷射光散射儀(SEC-MALLS)之分子篩滲透層析確認為約42,000 g/mole(表1)。
製備3之SEC-MALLS特性描述： SEC-MALLS設置係利用80% 0.05 M Na2 SO4 及20% CH3 CN組成之水性/有機共洗提液以流速0.5毫升/分於40℃之溫度，使用Tosoh Biosciences TSK-gel columns(SuperAW3000(Exclusion Limit<60 000 g/mole,150)以及SuperAW4000(Exclusion Limit<400,000 g/mol,450))進行，配合連線Agilent 1200紫外光/可見光二極體陣列偵測器、Wyatt Optilab rEX干涉折射儀，以及Wyatt miniDAWN Treos多角度雷射光散射(MALLS)偵測儀(λλ=658 nm)。絕對分子量判定使用聚(乙烯基砒喀烷酮)之0.155 mL/g之dη/dc於30℃(λ=658 nm)。絕對分子量及分子量分佈資料之計算，係使用Wyatt ASTRA V SEC/LS軟體套裝。結果示於圖1。
實例1-10利用上述方法測量以下商購聚矽氧水凝膠隱形眼鏡之接觸角度及載脂蛋白吸收。將每種鏡片自包裝中取出，移至玻璃瓶，瓶中已裝有含製備3之非反應聚矽氧烷封端親水聚合物(NRPTHP)的包裝溶液，聚合物之量顯示於表2。鏡片於NRPTHP包裝溶液中重新包裝，以121℃加熱消毒28分鐘，消毒後浸泡於室溫NRPTHP包裝溶液，時間示於表2。依上述液滴程序測量接觸角度，並測量載脂蛋白吸收，資料列示於表2。
AO=ACUVUE OASYS with Hydraclear Plus(senofilcon)，購自Johnson & Johnson Vision Care,Inc.
AA=ACUVUE ADVANCE with Hydraclear(galyfilcon)，購自Johnson & Johnson Vision Care,Inc.
ATE=ACUVUE TrueEye with Hydraclear1(narafilcon)，購自Johnson & Johnson Vision Care,Inc.
PV=PUREVISION(balafilcon)，購自Bausch & Lomb
相較於未處理之senofilcon A基質(實例1)，以本發明非反應聚矽氧烷封端親水聚合物處理之鏡片展現大幅改善之可濕性，此可證於降低之液滴值，且亦具有改善之生物計量表現，此可證於降低之載脂蛋白吸收度。ACUVUE OASYS鏡片以三組不同濃度/浸泡條件(實例2-4)評估，且所有實例皆展現大幅減少之接觸角度(至少減少40%)及載脂蛋白吸收(減少至少約35%)。依據本發明處理之鏡片在測試之所有溶液及接觸時間(亦即3000與150 ppm及2與14天)，就可濕性或載脂蛋白吸收並無明顯差異。
應注意NRPTHP處理鏡片之載脂蛋白值與etafilcon A接近，靠近本次檢測之偵測下限。利用實例4之條件測試其他三種聚矽氧水凝膠鏡片(ACUVUE ADVANCE with Hydraclear(galyfilcon)，購自Johnson & Johnson Vision Care,Inc.、ACUVUE TrueEye with Hydraclear1(narafilcon)，購自Johnson & Johnson Vision Care，Inc.，以及PUREVISION(balafilcon)，購自Bausch & Lomb)。所有基質之液滴接觸角度及載脂蛋白吸收皆大幅降低。以3000 ppm PVP/Sil處理之senofilcon A、galyfilcon A、narafilconA及balafilcon A分別測得以下接觸角度及載脂蛋白吸收之降低百分比：senofilcon A，50.2及41.4%；galyfilcon A，40.1及31.0%；narafilcon A，45.8及31.0%；以及balafilcon A，55.2及42%。此資料顯示鏡片具有多種示於表3之特質。
測量實例1、2及4之鏡片以確認參數。結果(基弧、中心厚度及直徑)示於表4。
雖然本發明之NRPTHP對於senofilcon A之可濕性及試管內表現具有實質影響，但其對於鏡片參數卻影響甚少，如表4中之資料所示。相較於未處理之鏡片，NRPTHP處理鏡片之所有受測參數值皆位於參數測試方法標準偏差之範圍內。
實例11-18
實例1、5、7及9(分別為senofilcon、galyfilcon、narafilcon及balafilcon鏡片)之對照組鏡片置於含有3 ml之Optifree RepleniSH多功能溶液(購自Alcon)或Optifree RepleniSH多功能溶液之鏡片盒中，其中Optifree RepleniSH多功能溶液包含0.1%之製備3所製成NRPTHP。關閉鏡片盒，使鏡片於室溫下浸泡於多功能溶液24小時。利用上述方法測量接觸角度及載脂蛋白吸收，結果示於表5。實例1、5、7及9(對照組鏡片無NRPTHP)及實例4(高壓蒸氣滅菌法前於包裝溶液加入NRPTHP)之結果亦加入表5，以便對照。
PS-NRPTHP添加於包裝溶液並接受殺菌
實例11至18之目的在研究NRPTHP是否能從市售多功能溶液(如OptiFree RepleniSH)中進入隱形眼鏡。比較實例1、5、7、9(對照組鏡片)與實例11、13、15、17(未以NRPTHP處理但浸泡於MPS溶液之鏡片)，明顯可見浸泡於MPS溶液對於所有受測鏡片之接觸角度及載脂蛋白吸收皆無任何影響。然而，相較於浸泡於無NRPTHP之MPS的鏡片(實例11、13、15、17)資料，實例12、14、16、18之鏡片(浸泡於含NRPTHP之MPS)於試管內表現展現實質改善，包括改善可濕性(降低接觸角度)且所有鏡片種類皆具體減少載脂蛋白吸收。浸泡於含NRPTHP之MPS的鏡片與以含3000 ppm之NRPTHP的包裝溶液重新包裝並殺菌之鏡片(實例4、6、8、10)，兩者所得之接觸角度及載脂蛋白吸收資料十分相近。
實例19-22
實例1(對照組)及4(3000 ppm之NRPTHP)之鏡片經利用Optifree RepleniSH多功能溶液(購自Alcon)多回搓揉循環作業後進行評估。每一回搓揉循環時，鏡片以「碗型」擺放於測試者食指上，滴入3-5滴多功能溶液。鏡片每側於測試者拇指與食指間搓洗8-10次。每一「輪」搓洗結束時，以Optifree RepleniSH沖洗鏡片。各組受試鏡片搓洗輪數示於表6。以上述方法測量接觸角度及載脂蛋白吸收，結果示於表6。
比較實例1、19與20之結果，可知以MPS搓洗senofilcon鏡片對於接觸角度或載脂蛋白吸收並無實質改變。然而，實例21及22(NRPTHP處理之鏡片，接受8及16回搓揉循環)顯示多達90%之極大接觸角度降低，從實例4之36。度(NRPTHP處理鏡片，0回搓揉循環)分別降至實例21及22(NRPTHP處理鏡片，8或16回搓揉循環)之3°及4°度。將本發明鏡片以Optifree RepleniSH搓洗亦可進一步降低載脂蛋白吸收。NRPTHP處理鏡片經搓洗後，較未搓洗可大幅降低載脂蛋白吸收(實例21及22之1.7和1.6相較於實例4之2.0)。
實例29
將三片senofilcon鏡片自包裝中取出，並移至玻璃瓶，瓶中已裝有含500 ppm製備3之非反應聚矽氧烷封端親水聚合物(NRPTHP)的包裝溶液。鏡片於NRPTHP包裝溶液中重新包裝，以121℃加壓加熱殺菌28分鐘，消毒後浸泡於常溫NRPTHP包裝溶液至少24小時。測量NRPTHP處理鏡片之黏蛋白吸收，將結果平均，得到3.86+0.21 μg/鏡片之數據。亦測試三片未處理之senofilcon鏡片，其平均黏蛋白吸收為5.22+0.03 μg/鏡片。
實例30
於PBS中製作製備3之NRPTHP之1%溶液。部分NRPTHP溶液於玻璃瓶中加壓加熱殺菌。
將一片senofilcon A鏡片放入玻璃瓶，瓶中裝有3 ml之PBS/NRPTHP溶液，濃度為0.1 wt%NRPTHP，將鏡片及溶液移至聚丙烯泡殼，密封並進行121℃高壓蒸氣滅菌法21分鐘。
針對PBS對照組溶液、含NRPTHP之PBS溶液、經高壓蒸氣滅菌法之PBS/NRPTHP溶液，以及於PBS/NRPTHP中接受高壓蒸氣滅菌法之隱形眼鏡，測量其細胞存活率。結果示於表7。
80%以上之細胞存活率代表配戴於人眼時之舒適度，且對於人體上皮細胞之擾動程度極小。數據顯示無論從含有NRPTHP之溶液或含有NRPTHP之隱形眼鏡接觸大量PRPTHP時，人類角膜上皮細胞之擾動皆極小。
製備4：3-(n-丁基四二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙基4-((乙氧基硫羰基硫代)甲基)苯甲酸酯(SBX-D)之合成
將3-(n -丁基四甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙醇(4.71 g，10莫耳)溶解於含有TMP(1.42 g，10莫耳)之20 mL之己烷。於溶液中添加4-(溴甲基)苯甲醯基溴化物(BBB)(2.92 g，10.5莫耳)，立即形成白色固體。將混合物攪拌隔夜，並於次晨濾除沉澱物。之後將O -乙基黃原酸鉀(KX)(1.68 g，10.5莫耳)連同數mL之乙腈加入過濾後之反應混合物，將最終混合物攪拌隔夜。次晨再次過濾混合物，以去除殘留未反應之KX。將己烷及水加入濾出液，將混合物於一分離漏斗中搖動。分離出水層，以己烷提取兩次。收集所有己烷層，以無水Na2 SO4 除水。以旋轉蒸發去除溶劑，取得油狀之最終產物，3-(n -丁基四甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙基4-((乙氧基硫羰基硫代)甲基)苯甲酸酯(SBX-D，結構如下)。化合物結構經1 H NMR(300 MHz，CDCl3 )確認為：δ(ppm)0.0(m，30H)，0.4-0..6(m，4H)，0.8-0.9(t,3H)，1.2-1.3(m，4H)，1.4(t，3H,)1.6-1.8(m，3H)，4.2(t，2H)，4.4(s，2H)，4.65(q，2H)，7.4(d，2H)，8.0(d，2H)。
分子式XX
SBX-D：3-(n -丁基四甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)丙基4-((乙氧基硫羰基硫代)甲基)苯甲酸酯
製備5：O-乙基S-4-(2-(n-丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基二硫代碳酸酯(XG-1996-XAN)之合成
XG-1996(見以下分子式XXI，MW分布以約1000 g/mole為中心，對應一平均重複，m為10-12)，(10 g，10莫耳)，溶解於100 mL圓底燒瓶中約40 mL之丙酮。加入O -乙基黃原酸鉀(KX)，將結果反應混合物攪拌隔夜。溶液產生白色鹽沉澱，將混合物中之固體濾除。以旋轉蒸發濃縮濾出液。粗產物為黃色油體，其中包含未成為固體之KX。加入去離子水(約40 mol)，產物(O -乙基S -4-(2-(n -丁基聚二甲基矽氧基甲矽烷基)乙基)苯甲基二硫代碳酸酯，XG-1996-XAN,(結構示於以下分子式XXII)以己烷(4×40 mol)萃取並經Na2 SO4 去水。己烷溶液旋轉蒸發至約一半之量，使之通過矽膠塞。以己烷沖洗膠塞，結合所有元素，旋轉蒸發至乾燥，留下清澈之淡黃色油體。化合物結構經1 H NMR(300 MHz，CDCl3 )確認為：δ(ppm)0.03-0.08(m，75H)，0.52(t，2H)，0.82-.92(m，4H)，1.22-1.35(m，5H)，1.40(t，3H)，2.62(t，2H)，4.32(s，2H)4.64(q，2H)，7.14(d，2H)，7.21(d，2H)。
分子式XXI
XG-1996：-(2-(n -丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基氯化物，分子量~1000 g/mole
XG-1996-XAN：O -乙基S -4-(2-(n -丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基二硫代碳酸酯
製備6於SBX-D存在下之PVP基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成
重複製備3之作法，但以製備4之SBX-D取代製備2之SBX。製備4製成之SBX-D並無製備2中矽氧烷奪取之情形。由於奪取，製備3之NRPTHP其聚矽氧烷鏈段包含不同數量之聚矽氧烷單元，而製備6之NRPTHP包含之聚矽氧烷鏈段則皆具有5個聚矽氧烷單元。以分析製備3之相同SEC-MALLS技術分析此聚合物，分析結果顯示分子量與製備3相當。
製備7：於XG-1996-XAN存在下之PVP基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成
重複製備3之作法，但以製備5之XG-1996-XANr取代製備2之SBX。
實例31-32
將三片senofilcon鏡片從包裝中取出並移至玻璃瓶中，瓶中裝有之包裝溶液內含500 ppm製備3或6製成之非反應聚矽氧烷封端親水聚合物(NRPTHP)。鏡片於NRPTHP包裝溶液中重新包裝，以121℃高壓蒸氣滅菌法28分鐘消毒後，浸泡於常溫NRPTHP包裝溶液至少24小時。測量鏡片之液滴接觸角度，結果如表8所示。
實例31未顯示接觸角度之改善，而實例32相較於未處理之對照組呈現具體改善。製備3之NRPTHP具有隨機矽氧烷鏈段，因此鏈段長度不同，而製備6之NRPTHP於製作過程中矽氧烷鏈段未發生奪取，因此其聚矽氧烷鏈段具有相同數量之聚矽氧烷單元(5個)。比較實例31至32，聚矽氧烷鏈段具有5個或以下聚矽氧烷單元之NRPTHP對於NRPTHP溶液所浸泡之隱形眼鏡，並未提供任何可測得之可濕性改善。
實例33
步驟與實例32相同，但使用製備7之NRPTHP(平均聚矽氧烷鏈為約10-12)。測量實例32、34鏡片之接觸角度，結果如表9所示(連同對照組，未浸泡於NRPTHP之ACUVUE OASYS隱形眼鏡)。
比較實例32至33，多於約6個矽氧烷單元之聚矽氧烷鏈段可進一步改善鏡片之可濕性，並增加改善後可濕性之持久性。
製備8S-己基-S’-4-(2-(n-丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基三硫代碳酸酯S-己基-S’-4-(2-(n-丁基聚二甲基矽氧基二甲基甲矽烷基)乙基)苯甲基三硫代碳酸酯(XG1996TTC)之合成
XG-1996(示於分子式XXI見以下分子式XXI，MW分布以約1000 g/mole為中心，對應一平均重複，m為10-12)，(10 g，10莫耳)，溶解於1 L圓底燒瓶中約250 mL之丙酮。將己基三硫代碳酸鈉(NaHTTC)溶解於100 mL之丙酮中，再添加至反應混合物。將反應混合物攪拌隔夜。亮黃色溶液中產生白色固體沉澱。以旋轉蒸發去除丙酮，將粗產物於250 mL去離子水與250 mL己烷間分離。分離出己烷層，水層則以己烷(3×200 mL)提取。結合所有有機層，以鹵水(250 mL)清洗，並以Na2 SO4 去水。使己烷中之粗產物通過矽膠塞以去除濁度。以旋轉蒸發去除己烷，留下清澈之黃色油狀產物S -己基-S ’-4-(2-(n-丁基聚二甲基矽氧基甲矽烷基)乙基)苯甲基三硫代碳酸酯(XG1996HTTC)。1 H NMR(300 MHz，CDCl3 )：δ(ppm) 0.00-0.05(m，60H),0.52(t,2H)，0.83-0.91(m,8H),1.22-1.44(m,10H),1.63-1.73(m,2H),2.61(t,2H),3.34(t,2H),4.56(s,2H),7.14(d,2H),7.21(d,2H)
製備9-15經由RAFT聚合作用之不同分子量PVP基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成
準備一系列不同分子量之含NVP之NRPTHP。所有組成物其聚矽氧鏈段之長度固定在10-12個重複單元，即所有聚合物均從同一批製備5之XG1996XAN製成。使用多種NVP:XG1996XAN比率，以標定該親水聚合物鏈段之不同聚合度，包括25、50、100、300、500、1000及2000。
聚合作用溶液之製備 ：聚合作用溶液之製作係採用以下程序及組分，用量列於表10。將蒸餾NVP加入120 mL茶色玻璃瓶。接著，將\D3O、XG1996XAN及Irgacure-819加入單體，並加熱攪拌至均質。裝有最終聚合作用溶液之茶色瓶放入N2 氣氛，以N2 沖洗20分鐘去除溶液中之O2 。將瓶封起，置於N2 箱中備用。
在氮氣中，將各聚合作用溶液倒入直徑190 mm之結晶盤中，爾後放置於反射玻璃表面。將聚合作用溶液在N2 氣氛中，以4個標準Phillips TL 20W/03 RS燈泡用2.0 mW/cm2之強度照射1小時使其固化。
固化1小時後，將結果之黏性聚合材料倒入塞上有大型孔之分液漏斗中。使用少量乙醇沖洗結晶盤。將聚合物溶液滴加入快速攪動之二乙基醚，以沉澱產物。於一只2 L燒瓶中裝入1800 mL之醚。使沉澱聚合物於真空中乾燥數小時，爾後進一步以Soxhlet萃取法用二乙基醚純化兩天(25 DP聚合物對Soxhlet萃取法而言過細，因此另以1800 mL之醚清洗)。以下述方法用SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD。
製備9及10之SEC-MALLS： SEC-MALLS之設置使用由70% n-丙醇及30%N -甲基砒喀烷酮組成之有機共洗提液，流速為0.75毫升/分，溫度40℃，Jordi Gel DVB 10000(300×7.8 mm)具有連線Agilent 1200紫外光/可見光二極體陣列偵測儀、Wyatt Optilab rEX干涉折射儀，以及Wyatt miniDAWN Treos多角度雷射光散射(MALLS)偵測儀(λ=658 nm)。製備9-15之PVP NRPTHP及製備19-21之聚DMA NRPTHP，其dη/dc值各為0.106及0.094 mL/g於30℃(λ=658 nm)，利用此值決定絕對分子量。絕對分子量及分布性資料交由Wyatt ASTRA V SEC/LS軟體套裝計算。
結果示於下表11。
製備16-18經習知自由基聚合作用之多種分子量PVP基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成
採用以下程序製成一系列不同分子量之含PVP之NRPTHP。
將1.68 g(6 mmol)之4,4'-偶氮雙(4-氰戊酸)及1.83 g(15 mmol)之4-二甲基氨基吡啶、3.0 g(15 mmol)之N,N -二環己基碳二醯亞胺及40 mL之丙酮置入200 mL三頸燒瓶，瓶上接有連通氮氣流之氯化鈣管。一端具有羥基基團且如分子式(a1)表達之聚二甲基矽氧烷
(製造商Chisso Corporation FM-0411，Mw 1000)以8.58 g(9 mmol)之量滴加入溶液，於室溫攪動六小時。濾出沉澱固體，添加己烷至取得之濾出液中，爾後將濾出液以0.5 N HCl清洗兩次，以飽和碳酸氫鈉水性溶液清洗兩次，再以飽和鈉氯化物水性溶液清洗一次。利用硫酸鈉將有機相去水，之後過濾、濃縮以取得粗產物。粗產物，為大起始劑，其分子式(a2)
以矽膠柱(矽膠180 g，己烷/乙基醋酸鹽=100/0→10/1(v/v)，各400 mL)純化，取得5.18 g之目標矽大起始劑。
NVP、(a5)之矽大起始劑(矽部分之分子量為1000，0.15 g，0.07 mmol)，及叔戊基醇(TAA)，依表12所示量加入至200 mL之三頸燒瓶，爾後加上三通旋塞、溫度計及機械攪拌器。
以真空泵清空三頸燒瓶內部，爾後以氬取代，進行三次，爾後將溫度增加至70℃。確認溫度穩定且不生熱後，將溫度增加至75℃，將樣本攪動6小時。
聚合作用完成後，將溫度降至室溫，爾後將樣本倒入n-己烷/乙醇=600 mL/20 mL後靜置。換瓶去除表層液體，爾後以n-己烷/乙醇=500 mL/20 mL清洗兩次。取得之固體部分於真空乾燥器中，以40℃乾燥16小時，爾後加入液態氮，用抹刀將樣本壓碎，爾後移至夾鏈袋。於真空乾燥器以40℃進行3小時乾燥，取得嵌段共聚物。取得之嵌段共聚物分子量示於表12。
製備19-21經RAFT聚合作用在XG1996TTC存在下之多種分子量PDMA基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成
以製備9-15之程序(包括固化及純化程序)製作一系列具不同分子量之含DMA之NRPTHP，組分含量列於下表13。所有製備之聚矽氧鏈段長度固定於10-12個重複單元，即所有聚合物皆由相同之製備5之XG1996HTTC製成。標定三種DMA:XG1996HTTC比例以變化該親水聚合物之分子量，包括300、600及1000。以SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD如下。結果示於下表14。
實例34-43
重複實例32之方法，但添加2000 ppm製備9-18之NRPTHP。利用液滴方法測量靜片之接觸角度，亦測量液體吸收。NRPTHP之聚合度DP及各鏡片之液體吸收與接觸角度示於下表15(連同對照組，未浸泡於NRPTHP之ACUVUE OASYS隱形眼鏡)。接觸角度及液體吸收結果分別圖示於圖2及圖3。
製備22：3-丙烯醯胺基丙酸之合成(ACA1)
準備新鮮甲基氧化鈉溶液，方法為將4.6 g金屬鈉溶解於250 mL之攪拌甲醇，甲醇中並添加β-丙胺酸(3-氨基戊酸，8.9 g，0.1莫耳)。
丙烯醯氯(10.0 g，1.1 eq.)滴加入已知混合物之攪拌懸浮液，且維持溫度始終不超過35 C。將混合物再攪拌30分鐘，濃縮約50 mL並過濾以去除產生之氯化鈉。
將吸濕材料之水性溶液以鹽酸酸化至pH 3。蒸發揮發性物質，爾後利用3-5%(v/v)甲醇之乙基醋酸鹽溶液以矽膠過濾，得到所需之3-丙烯基丙氨酸。
製備23：5-丙烯醯胺基戊酸之合成(ACA2)
備新鮮甲基氧化鈉溶液，方法為將5.76 g金屬鈉溶解於250 mL之攪拌甲醇。將戊酸(5-氨基戊酸，14.68 g，0.125莫耳)溶解於已知溶液，並於混合物中加入2.1 g碳酸鈉。
丙烯醯氯(12.31 g，1.1 eq.)滴加入已知混合物之攪拌懸浮液，且維持溫度始終不超過35℃。將混合物再攪拌30分鐘，並過濾去除氯化鈉及殘餘碳酸酯。
於減壓環境下蒸發甲醇及其他揮發性物質，之後以2×75 mL之乙腈清洗剩餘物，產出20.4 g之5-丙烯醯胺基戊酸之鈉鹽。以HCl酸化水性鹽溶液至pH 3取得純自由羧酸，蒸散剩餘水分，爾後以2-3%(v/v)甲醇之乙基醋酸鹽用矽膠過濾。
製備24：在XG1996TTC(30% Ionic)存在下之聚(DMA-co-ACA2)-基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成。
從Jarchem取得之DMA進一步經真空蒸餾純化。依據上述之製備8製作XG1996TTC。將Irgacure 819溶解於D3O(10 mg/mL)。
聚合作用溶液之製作係將1.1 g ACA2溶解於20 mL茶色玻璃瓶內之3 mL乙醇及1.5 g DMA中。接著，將166 mg之XG1996TTC，及1.51 mg(151 ul儲存溶液)Irgacure-819加入單體並加熱/攪拌至確定均質(CTA對起始劑比率=20)。裝有最終聚合作用溶液之茶色瓶以橡膠膜封口，並以N2 沖洗20分鐘去除溶液中之O2 。最後將封口瓶放入N2 箱儲存。
聚合作用溶液在N2 氣氛中，以4個標準Phillips TL 20W/03 RS燈泡用2.0 mW/cm2 之強度照射45分鐘固化。固化前，將聚合作用溶液倒入直徑80 mm之結晶盤，爾後置於反射玻璃表面。
固化後，將結果之高黏度聚合材料溶解於5 mL之乙醇。將溶液攪拌並滴加入快速攪拌二乙基醚以沉澱產物。於500 mL燒瓶中裝填200 mL之醚。將沉澱聚合物真空乾燥數小時。以SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD。該親水鏈段之聚合度為約300。
反應如下。
製備25在XG1996TTC(80% Ionic)存在下之聚(DMA-co-ACA2)基非反應聚矽氧烷封端親水聚合物NRPTHP合成。
DMA經via 真空蒸餾純化。依據上述之製備8製作XG1996TTC。購自Ciba Specialty Chemicals之Irgacure 819溶解於D3O(10 mg/mL)。
聚合作用溶液之製作係將2.07 g ACA2溶解於20 mL茶色玻璃瓶內之6 mL乙醇及300 mg DMA。接著，將58 mg XG1996TTC及1.06 mg(106 ul之儲存溶液)Irgacure-819加入單體並加熱/攪拌至確定均質(CTA對起始劑比率=20)。裝有最終聚合作用溶液之茶色瓶以橡膠膜封口，並以N2 沖洗20分鐘去除溶液中之O2 。最後將封口瓶放入N2 箱儲存。聚合作用溶液依製備24所述方法固化及純化。以SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD。該親水鏈段之聚合度為約300。
實例46-50
於各實例，將三片鏡片從包裝中取出並移至玻璃瓶中，瓶中已裝有包含非反應聚矽氧烷封端親水聚合物(NRPTHP)之包裝溶液，該NRPTHP之製作依據製備24或25，濃度如表15所示。鏡片於NRPTHP包裝溶液中重新包裝，以121℃高壓蒸氣滅菌法28分鐘，消毒後，浸泡於常溫NRPTHP包裝溶液至少24小時。測量鏡片之接觸角度、溶菌酶吸收及PQ-1吸收，結果如表16所示。亦就未處理之senofilcon鏡片進行測試，作為對照組。
表16之資料顯示具有大於6之矽氧烷鏈段及聚合度為約300之親水鏈段的非反應性親水共聚物，可有效降低接觸角度。製備22及23之親水共聚物包含一陰離子組分ACA2，其於實例46至48之濃度可有效增加溶菌酶吸收並減少PQ1吸收。溶菌酶為一天然存在於眼部之蛋白質，以天然形態為隱形眼鏡所吸收時，據信可以改善隱形眼鏡之生物相容性。PQ1為一常用於隱形眼鏡多功能溶液之防腐劑。隱形眼鏡吸收大於約10%之PQ1即會影響顏色，因此應加以避免。實例46-48之鏡片展現理想之接觸角度、溶菌酶及PQ1吸收。
製備26
將1.68g(6mmol)之4,4'-偶氮雙(4-氰戊酸)及1.83g(15mmol)之4-二甲基氨基吡啶、3.0g(15mmol)之N,N-二環己基碳二醯亞胺，及40mL之丙酮置於200mL之三頸燒瓶，其上連接通有氮氣流之氯化鈣管。將於一端具有一羥基基團且可表達為以下分子式(a2)之聚二甲基矽氧烷 (製造商為Chisso Corporation FM-0411，Mw 1000)以8.58g(9mmol)之量滴加入溶液，並於室溫快速攪拌六小時。濾出沉澱固體，將己烷加入取得之濾出液，爾後將濾出液以0.5N HCl清洗兩次，以飽和碳酸氫鈉水性溶液清洗兩次，並以飽和 氯化鈉水性溶液清洗一次。有機相以硫酸鈉去水、過濾，並濃縮至取得粗產物。將粗產物以矽膠柱(矽膠180g，己烷/乙基醋酸鹽=100/0→10/1(v/v)，各400mL)純化，取得5.18g之目標矽大起始劑。
製備27
將1.40g(5mmol)之4,4'-偶氮雙(4-氰戊酸)、9.1g(9.1mmol)之聚二甲基矽氧烷(製造商為Chisso Corporation，FM0311,Mw 1000)、0.67g(5.5mmol)之4-二甲基氨基吡啶，及50mL之丙酮置於200mL之三頸燒瓶，其上連接通有氮氣流之氯化鈣管。
將1.70mL(11mmol)之N,N-二異丙基碳二醯亞胺滴加入此摻合溶液。於常溫快速攪拌6小時後，濾出沉澱固體，將己烷加入取得之濾出液，爾後將濾出液以0.5N HCl清洗兩次，以飽和碳酸氫鈉水性溶液清洗兩次，並以飽和氯化鈉水性溶液清洗一次。有機相以硫酸鈉去水、過濾，並濃縮至取得粗產物，爾後將粗產物以矽膠柱(矽膠180g，己烷/乙基醋酸鹽=10/1→3/1→2/1，各300mL)純化，取得1.89g之目標矽大起始劑。
製備28
以與工作例1相同之方法製得矽部分分子量為5000之矽大起始劑，但以相同結構且具較高分子量之聚二基矽氧烷(製造商為Chisso Corporation，FM-0421，Mw 5000)取代一端包含羥基基團之聚二甲基矽氧烷(a2)。將結果之矽大起始劑以工作例1之方式純化。
製備29
以與工作例1相同之方法製得矽部分分子量為10,000之矽大起始劑，但以相同結構且具較高分子量之聚二甲基矽氧烷(製造商為Chisso Corporation，FM-0425，Mw 10,000)取代一端包含羥基基團之聚二甲基矽氧烷(a2)，爾後純化。
實例50
N-乙烯基砒喀烷酮(NVP，29.56 g，0.266莫耳)、由工作例1取得以下分子式(a4)之矽大起始劑(矽部分之分子量為1000，0.19 g，0.0866 mmol)，及叔戊基醇(TAA，69.42 g)加入一只200 mL三頸燒瓶，爾後加上三通旋塞、溫度計及機械攪拌器。
以真空泵清空三頸燒瓶內部，爾後以氬取代，進行三次，爾後將溫度增加至70℃。確認溫度穩定且不生熱後，將溫度增加至75℃，將樣本攪動6小時。
聚合作用完成後，將溫度降至室溫，爾後將樣本倒入n-己烷/乙醇=500 mL/40 mL後靜置。換瓶去除表層液體，爾後以n-己烷/乙醇=500 mL/20 mL清洗兩次。取得之固體部分於真空乾燥器中以40℃乾燥16小時，爾後加入液態氮，用抹刀將樣本壓碎，爾後移至夾鏈袋。於真空乾燥器以40℃進行3小時乾燥，取得嵌段共聚物。取得之嵌段共聚物分子量示於表18。
工作例51至57
依據實例50之程序以表17指示之組分用量製成其他嵌段共聚物。取得之嵌段共聚物分子量示於表18。
工作例58
將N-乙烯基砒喀烷酮(NVP，31.12 g，0.28莫耳)、由工作例1取得之以下分子式(a5)之矽大起始劑(矽部分分子量為1000，0.15 g，0.07 mmol)，及叔戊基醇(TAA，72.96 g)加入一只200 mL三頸燒瓶，爾後加上三通旋塞、溫度計及機械攪拌器。
以真空泵清空三頸燒瓶內部，爾後以氬取代，進行三次，爾後將溫度增加至70℃。確認溫度穩定且不生熱後，將溫度增加至75℃，將樣本攪動6小時。
聚合作用完成後，將溫度降至室溫，爾後將樣本倒入n-己烷/乙醇=600 mL/20 mL後靜置。換瓶去除表層液體，爾後以n-己烷/乙醇=500 mL/20 mL清洗兩次。取得之固體部分於真空乾燥器中以40℃乾燥16小時，爾後加入液態氮，用抹刀將樣本壓碎，爾後移至夾鏈袋。於真空乾燥器以40℃進行3小時乾燥，取得嵌段共聚物。取得之嵌段共聚物分子量示於表18。
實例59-60
根據實例58之程序製作其他嵌段共聚物，但組分用量如表17所示。取得之嵌段共聚物分子量示於表18。
比較例6
以相同於實例50之方法進行聚合，但以製備28之大矽起始劑(矽部分分子量(Mw)5000)取代聚合作用起始劑，組分用量見於表.17。取得之嵌段共聚物分子量示於表18。
比較例7及8
以相同於實例50之方法進行聚合，但以製備29之大矽起始劑(矽部分分子量(Mw)10,000)取代聚合作用起始劑，組分用量見於表17。嵌段共聚物分子量取得條件如下：
(1)GPC測量
GPC測量條件如下。
設備：Tosoh Corporation
柱體：TSKgel SUPER HM_H，2柱(粒徑；5μm，6.0mm ID×15cm)
流動相：N-甲基吡喀烷酮(10mM LiBr)
柱溫：40℃
測量時間：40分鐘
注入量：10μL
檢測器：RI檢測儀
流速：0.2mL/分鐘
樣本濃度：0.4重量百分比
標準樣本：聚苯乙烯(分子量500至109萬)
結果示於表18。
工作例14
將實例50至55及58至60，以及比較例6至8所得之嵌段共聚物以2000ppm之濃度溶解於包裝溶液中。所得該穿透率係經測量並表示於表18。
如表18所示，實例50至55及58-60之共聚物即便於2000ppm仍形成透明溶液。當矽氧烷鏈段之分子量大於約5000(比較例6至8)，2000ppm溶液之穿透率降低，無法形成清澈溶液。
圖1為製備3之聚合物的多角度雷射光散射儀分子篩滲透層析(SEC-MALLS)結果。
圖2之圖表顯示實例34-46中，液體吸收與聚合作用親水度之關係。
圖3之圖表顯示實例34-46中，液體吸收與聚合作用親水度之關係。

Claims (44)

  1. 一種組成物，包含至少一穩定近單分散非反應性親水聚合物，在所述之聚合物之主鏈中包含一親水鏈段，具有約為300至約10,000的聚合度，以及一位於所述非反應性親水聚合物至少一末端之線性聚矽氧鏈段，其中所述之聚矽氧鏈段包含約6至約20個矽氧基單元，且所述之非反應性親水聚合物係經由該線性聚矽氧嵌段締合於一聚矽氧水凝膠。
  2. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之非反應性親水聚合物之親水鏈段具有在約500至約10,000之間的聚合度。
  3. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之非反應性親水聚合物之親水鏈段具有在約500至約5000之間的聚合度。
  4. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之非反應性親水聚合物之親水鏈段具有在約500至約2000之間的聚合度。
  5. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中親水鏈段與線性聚矽氧鏈段在所述之非反應性親水聚合物中存在之比例，基於聚合度，介於13：1與500：1之間。
  6. 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該親水鏈段對線性聚矽氧鏈段之比例，基於聚合度，介於30：1與200：1之間。
  7. 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該親水鏈段對線性聚矽氧鏈段之比例，基於聚合度，介於70：1與200：1之間。
  8. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之親水鏈段為線性或分枝。
  9. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之聚矽氧鏈段包含聚二烷基矽氧烷、聚二芳基矽氧烷及其混合物。
  10. 如申請專利範圍第9項之組成物，其中所述之烷基係選自C1 -C4 烷基。
  11. 如申請專利範圍第9項組成物，其中所述之聚二烷基矽氧烷包含聚二甲基矽氧烷或聚二乙基矽氧烷。
  12. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之親水鏈段係形成自單體，選自由乙烯醯胺、乙烯基內酯、乙烯基醯亞胺、乙烯基內醯胺、親水(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺及其混合物所組成的群組。
  13. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之非反應性親水聚合物係藉由以下所形成(a)使一羥基烷基封端聚二烷基矽氧烷與4-(溴甲基)苯甲醯基溴化物在至少一阻擋非親核胺之存在下反應，接著反應一硫代羰基硫代陰離子以形成一聚矽氧烷官能基RAFT劑，其具有一聚矽氧鏈段以及一位於所述聚矽氧鏈段之一末端的二硫化合物；(b)使該聚矽氧烷官能基RAFT劑與至少一親水單體、一自由基起始劑，及一選擇性溶劑接觸；以及 (c)在該聚矽氧烷官能基RAFT劑之存在下聚合化所述之至少一親水單體，以在該聚矽氧烷官能基RAFT劑上形成一親水鏈段，因此該二硫化合物位於所述親水鏈段之一末端，而該聚矽氧鏈段位在另一末端。
  14. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中所述之非反應性親水聚合物係藉由以下所形成(a)使一矽烷封端聚二烷基矽氧烷與1-(氯甲基)-4-乙烯基苯在一催化劑之存在下反應，接著反應一硫代羰基硫代陰離子以形成一聚矽氧烷官能基RAFT劑，其具有一聚矽氧鏈段以及一位於所述聚矽氧鏈段之一末端的二硫化合物；(b)使該聚矽氧烷官能基RAFT劑與至少一親水單體、一自由基起始劑，及一選擇性溶劑接觸；以及(c)在該聚矽氧烷官能基RAFT劑之存在下聚合化至少一親水單體，以在該聚矽氧烷官能基RAFT劑上形成一親水鏈段，因此該二硫化合物位於所述親水鏈段之一末端，而該聚矽氧鏈段位於另一末端。
  15. 一種方法，其包含將一含聚矽氧隱形眼鏡與一溶液接觸，該溶液包含至少約10ppm之至少一穩定近單分散非反應性親水聚合物，在所述之聚合物主鏈中包含一親水鏈段，具有約300至約10,000的聚合度，以及一位於所述之非反應性親水聚合物至少一末端之線性聚矽氧鏈段，其中在適合將所述之非 反應性親水聚合物締合於該含聚矽氧隱形眼鏡的接觸條件下，所述之聚矽氧鏈段包含在約6至約20個之間的矽氧基單元。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中所述之隱形眼鏡包括一聚矽氧水凝膠隱形眼鏡。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該至少一穩定近單分散非反應性親水聚合物的含量為約10ppm至約5000ppm之間。
  18. 如申請專利範圍第15項之方法，包含一接觸溫度為約環境溫度至約200℃。
  19. 如申請專利範圍第15項之方法，其中所述之溶液為一水性溶液。
  20. 一種方法，其包含(a)形成一反應混合物，包含至少一含聚矽氧組分，至少以及至少一穩定近單分散非反應性親水聚合物，在所述之聚合物之主鏈中包含一親水鏈段，具有約300至約10,000的聚合度，以及一位於所述之非反應性親水聚合物至少一末端之線性聚矽氧鏈段，其中所述之聚矽氧鏈段包含約6至約20個之間的矽氧基單元，以及(b)固化所述之反應混合物，以形成一隱形眼鏡。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中所述之反應混合物進一步包含至少一親水組分。
  22. 如申請專利範圍第20項之方法，其中所述之反應混合物包含約0.1至約50重量百分比之非反應性親水聚合物。
  23. 如申請專利範圍第20項之方法，其中所述之反應混合物包含約1至約20重量百分比之非反應性親水聚合物。
  24. 如申請專利範圍第20項之方法，其中所述之反應混合物包含約2至約15重量百分比之非反應性親水聚合物。
  25. 一種眼用裝置，其包含一含聚矽氧之聚合物及至少一穩定非反應性親水聚合物，在所述之非反應性親水聚合物之主鏈中包含一親水鏈段，具有約500至約10,000的聚合度，以及一位於所述之非反應性親水聚合物至少一末端之線性聚矽氧鏈段，其中所述之聚矽氧鏈段包含約6至約20個之間的矽氧基單元，其中所述之非反應性親水聚合物係經由該線性聚矽氧嵌段締合於所述之含聚矽氧聚合物，並提供所述之眼用裝置相較於該含聚矽氧聚合物降低至少約20%之脂質吸收性。
  26. 如申請專利範圍第25項之眼用裝置，其中所述之脂質吸收係少於約每鏡片20公克。
  27. 如申請專利範圍第25項之眼用裝置，其中所述之脂質吸收為約每鏡片15公克或以下。
  28. 如申請專利範圍第25項之眼用裝置，其中所述之非反應性親水聚合物之親水鏈段具有約500至約5000的聚合度。
  29. 如申請專利範圍第25項之眼用裝置，其中親水鏈段與線性聚矽氧鏈段在所述之非反應性親水聚合 物中存在之比例，基於聚合度，介於13：1與500：1之間。
  30. 如申請專利範圍第29項之眼用裝置，其中該親水鏈段對線性聚矽氧鏈段之比例，基於聚合度，介於70：1與200：1之間。
  31. 一種眼用溶液，其包含至少一穩定非反應性親水聚合物，在所述之聚合物之主鏈中包含一親水鏈段，具有約300至約10,000的聚合度，以及一位於所述之非反應性親水聚合物至少一末端之線性聚矽氧鏈段，其中所述之聚矽氧鏈段包含約6至約20個之間的矽氧基單元，其中所述之非反應性親水聚合物具有一降低接觸角度量，且所述之眼用溶液為透明。
  32. 如申請專利範圍第31項之眼用溶液，其中所述之至少一穩定非反應性親水聚合物存在之量為在約0.005至約2%之間。
  33. 如申請專利範圍第31項之眼用溶液，其中所述之至少一穩定非反應性親水聚合物存在之量為在約0.01至約0.5重量百分比之間。
  34. 如申請專利範圍第31項之眼用溶液，其中所述之非反應性親水聚合物之親水鏈段具有約500至約10,000的聚合度。
  35. 如申請專利範圍第31項之眼用溶液，其中所述之非反應性親水聚合物之親水鏈段具有約500至約5000的聚合度。
  36. 如申請專利範圍第31項之眼用溶液，其中親水鏈段與線性聚矽氧鏈段在所述之非反應性親水聚合物中存在之比例，基於聚合度，介於13：1與500：1之間。
  37. 如申請專利範圍第36項之眼用溶液，其中該親水鏈段對線性聚矽氧鏈段之比例，基於聚合度，介於70：1與200：1之間。
  38. 如申請專利範圍第25項之眼用裝置，其中該聚合物為通式I之聚合物： 其中R1 係選自取代及未取代C1-24 烷基；R2 -R5 係分別選自H、C1 -C4 烷基及C6-10 芳基；n為6至20；R9 係選自直接鍵結、C1-12 伸烷基；X係選自-O-(CO)-、-(CO)O-、-NR8 -(CO)-、-(CO)NR8 -、-O-或一直接鍵結；R8 係選自H、甲基、乙基或丙基；R6 係選自由下式之伸烷基及下式之芳香基團所構成之群組： Q為親水鏈段；Z係選自以下所構成之群組：氫、氯、氟、選擇性地取代烷基、選擇性地取代芳基、選擇性地取代雜環基、選擇性地取代烷硫基、選擇性地取代烷氧基、選擇性地取代烷氧基羰基、選擇性地取代芳基氧基羰基(-COOR”)、羧基(-COOH)、選擇性地取代醯氧基(-O2 CR”)、選擇性地取代胺甲醯基(-CONR”2 )、氰(-CN)、二烷基-或二芳基-磷醯氧甲基[-P(=O)(OR”)2 ]、二烷基-或二芳基-亞膦酸根[-P(=O)(OR”)2 ]； t為1或大於1之整數及p為1至5之整數。
  39. 如申請專利範圍第38項之眼用裝置，其中R1 係選自取代及未取代C1-10 烷基；R2 -R5 係分別選自C1 -C4 烷基；R6 係選自由下式之芳香基團所構成之群組： 及n為6至15。
  40. 如申請專利範圍第38項之眼用裝置，其中R1 係選自取代及未取代C1-4 烷基及R2 -R5 係甲基。
  41. 如申請專利範圍第38項之眼用裝置，其中為6至12。
  42. 如申請專利範圍第38項之眼用裝置，其中R1 係選自取代及未取代C1-10 烷基；R2 -R5 係分別選自C1 -C4 烷基；R6 係選自由下式之伸烷基及下式之芳香基團所構成之群組： 。
  43. 如申請專利範圍第38項之眼用裝置，其中Z係選自以下：選擇性地取代烷氧基、選擇性地取代烷硫基、選擇性地取代芳基及選擇性地取代苯甲基。
  44. 如申請專利範圍第25項之眼用裝置，其中該聚合物之聚合物分子量分佈為少於約1.5。
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