TWI788924B - 表面修飾的隱形眼鏡、其製備方法及修飾高分子材料表面的方法 - Google Patents

表面修飾的隱形眼鏡、其製備方法及修飾高分子材料表面的方法 Download PDF

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TWI788924B
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林欣杰
蘇亭宇
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國立陽明交通大學
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Abstract

本公開提供一種表面修飾的隱形眼鏡，包括鏡體、在鏡體內部的第一修飾層，以及在鏡體的表面上的第二修飾層，其中第一修飾層和第二修飾層穿過表面連接，第一修飾層和第二修飾層包括親水聚合物，並且第一修飾層從鏡體的表面起算的厚度在1 nm至100 nm的範圍中。

Description

表面修飾的隱形眼鏡、其製備方法及修飾高分子材料表面的方法
本公開內容是關於修飾高分子材料表面的方法，且特別是關於表面修飾的隱形眼鏡及其製備方法。
隨著隱形眼鏡越來越流行，隱形眼鏡的配戴舒適度已越來越受到配戴者的重視。影響隱形眼鏡的配戴舒適度的因素很多，臨床上重要的因素包括鏡片親水性、透氧度、表面保濕度以及鏡片潤滑度。目前已開發一些隱形眼鏡的表面修飾方法來改善上述的因素。然而，在表面修飾製程期間可能發生隱形眼鏡的形變，並影響隱形眼鏡的配戴舒適度和功能。因此，加強臨床因素的同時，應考慮避免隱形眼鏡的形變。
根據本公開一些實施方式，一種表面修飾的隱形眼 鏡包括鏡體、在鏡體的內部的第一修飾層，以及在鏡體的表面上的第二修飾層，其中第一修飾層和第二修飾層穿過表面連接，第一修飾層和第二修飾層包括親水聚合物，以及第一修飾層從鏡體的表面起算的厚度在1nm至100nm的範圍中。
在本公開的一些實施例中，鏡體包括矽水膠、聚甲基丙烯酸羥乙酯或聚氨酯。
在本公開的一些實施例中，第二修飾層從鏡體的表面起算的厚度在1nm至100μm的範圍中。
在本公開的一些實施例中，第二修飾層覆蓋鏡體的前表面、後表面或前表面和後表面兩者。
在本公開的一些實施例中，表面修飾的隱形眼鏡的動態接觸角在0°至25°的範圍中。
在本公開的一些實施例中，表面修飾的隱形眼鏡的靜態接觸角在0°至40°的範圍中。
在本公開的一些實施例中，親水聚合物進一步包括藥物結構。
根據本公開一些實施方式，一種製備表面修飾的隱形眼鏡的方法包括將鏡體浸泡在第一溶液中，第一溶液包括具有帶電結構或氫鍵給體的有機自由基起始劑，其中鏡體吸收有機自由基起始劑。方法還包括將鏡體轉移至包括親水單體的第二溶液中，以及使有機自由基起始劑和親水單體反應，以形成在鏡體的內部的第一修飾層以及在鏡體的表面上的第二修飾層，其中第一修飾層和第二修飾層穿 過表面連接。
在本公開的一些實施例中，第一溶液中的有機自由基起始劑在0.1wt%至20wt%的範圍中。
在本公開的一些實施例中，第一溶液中的有機自由基起始劑包括偶氮基團或羥基酮基團。
在本公開的一些實施例中，第一溶液中的有機自由基起始劑包括2,2'-偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)、2,2'-偶氮二異丁基酸、2,2'-偶氮[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙酰胺]、2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羥基環己基苯酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮或上述的組合。
在本公開的一些實施例中，第二溶液中的親水單體在0.01wt%至30wt%的範圍中。
在本公開的一些實施例中，親水單體的分子量在40Da至800Da的範圍中。
在本公開的一些實施例中，第二溶液中的親水單體包括N,N-二甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸羥乙酯、2-甲基丙烯醯氧乙基磷酸膽鹼、丙烯醯胺、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸羥乙酯、磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯或上述的組合。
在本公開的一些實施例中，第二溶液進一步包括具有藥物結構的第二單體。
在本公開的一些實施例中，使有機自由基起始劑和親水單體反應包括加熱或以光照射第二溶液和鏡體。
在本公開的一些實施例中，加熱第二溶液和鏡體包括將第二溶液加熱至溫度介於30℃和140℃間。
在本公開的一些實施例中，以光照射第二溶液和鏡體包括以波長介於190nm和650nm間的光照射第二溶液。
在本公開的一些實施例中，第一溶液和第二溶液為水溶液。
根據本公開一些實施方式，一種修飾高分子材料的表面的方法包括將高分子材料浸泡在第一溶液中，第一溶液包括具有帶電結構或氫鍵給體的有機自由基起始劑，其中高分子材料吸收有機自由基起始劑。方法還包括將高分子材料轉移至包括親水單體的第二溶液中，以及使有機自由基起始劑和親水單體反應，以形成在高分子材料的內部的第一修飾層以及在高分子材料的表面上的第二修飾層，其中第一修飾層和第二修飾層穿過表面連接。
100:隱形眼鏡
110:鏡體
115:表面
120:第一修飾層
130:第二修飾層
200:隱形眼鏡
210:鏡體
250:隱形眼鏡
260:鏡體
310,320,330:步驟
H1,H2:厚度
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述中可以最好地理解本公開的各方面。應注意，根據工業中的標準方法，各種特徵未按比例繪製。實際上，為了清楚地討論，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。
第1A圖根據本公開的一些實施例繪示表面修飾的隱形眼鏡的示意性截面圖。
第1B圖是第1A圖中表面修飾的隱形眼鏡的局部放大 圖。
第2A圖根據本公開的一些實施例繪示表面修飾的隱形眼鏡的示意性截面圖。
第2B圖根據本公開的一些其他實施例繪示表面修飾的隱形眼鏡的示意性截面圖。
第3圖根據本公開的一些實施例繪示製備表面修飾的隱形眼鏡的方法流程圖。
第4A圖和第4B圖是根據本公開的一實施例之表面修飾的隱形眼鏡的原子力顯微鏡實驗結果。
第5A圖和第5B圖是根據本公開的一實施例之表面修飾的隱形眼鏡的實驗結果影像。
為了實現提及主題的不同特徵，以下揭露內容提供了許多不同的實施例或示例。以下描述數值、操作、材料、配置等的具體示例以簡化本公開內容。當然，這些僅僅是示例，而不是限制性的。此外，本文可以使用空間相對術語，諸如「在…下面」、「在…下方」、「下部」、「在…上面」、「上部」等，以便於描述一個元件或特徵與如圖所示的另一個元件或特徵的關係。若未特別說明，本文和附圖中使用相同的符號可代指相同或相似的元件。
本公開提供一種表面修飾的隱形眼鏡，包括鏡體、在鏡體內部的第一修飾層，以及在鏡體的表面上的第二修飾層，其中第一修飾層和第二修飾層穿過表面而連接。第 一修飾層和第二修飾層包括親水聚合物，從而增加鏡片的親水性以改善配戴舒適度。第一修飾層從鏡體的表面起算具有足夠薄的厚度，從而避免隱形眼鏡的形變並增加修飾層的均勻度。
根據本公開的一些實施例，第1A圖繪示表面修飾的隱形眼鏡100的示意性截面圖，而第1B圖繪示第1A圖中表面修飾的隱形眼鏡100的局部放大圖。表面修飾的隱形眼鏡100包括鏡體110、在鏡體110內部的第一修飾層120，以及在鏡體110上的第二修飾層130。換而言之，第一修飾層120位於鏡體110的兩個表面115之間，而第二修飾層130覆蓋鏡體110的表面115。更具體而言，第一修飾層120和第二修飾層130穿過表面115而連接在一起。第一修飾層120包括親水聚合物，並且第二修飾層130是從第一修飾層120產生至鏡體110的外側。換而言之，如第1B圖所示，第一修飾層120與第二修飾層130位於鏡體110的表面115的相對兩側，使得第一修飾層120位於表面115的內側上，而第二修飾層130位於表面115的外側上。第一修飾層120和第二修飾層130兩者皆包括親水聚合物，從而增加表面修飾的隱形眼鏡100的親水性。當表面修飾的隱形眼鏡100的親水性增加，將減少表面修飾的隱形眼鏡100的靜態接觸角(static contact angle)，其中靜態接觸角是透過水滴測量的。在一些實施例中，表面修飾的隱形眼鏡100的靜態接觸角可以在0°至40°的範圍中，例如0.5°、1°、10°、20°、30 °或40°。
此外，第一修飾層120從鏡體110的表面起算的厚度H1在1nm至100nm的範圍中。在一些較佳的實施例中，第一修飾層120從鏡體110的表面起算的厚度H1在1nm至50nm的範圍中，例如1nm、10nm、20nm、30nm、40nm或50nm。第一修飾層120的厚度H1足夠薄，使得第一修飾層120停留在鏡體110的淺層(從表面起算的深度約100nm)之中。因此，第一修飾層120免於深深滲入鏡體110中，並且可以避免表面修飾的隱形眼鏡100的形變。此外，集中在鏡體110的淺層中的第一修飾層120可以做為產生第二修飾層130的均勻起始點。結果而言，在鏡體110的表面上的第二修飾層130可以具有均勻的厚度以改善表面修飾的隱形眼鏡100的配戴舒適度。當第二修飾層130的均勻度增加，將減少表面修飾的隱形眼鏡100的動態接觸角(dynamic contact angle)。在一些實施例中，表面修飾的隱形眼鏡100的動態接觸角可以在0°至25°的範圍中，例如0.5°、1°、5°、10°、15°、20°或25°。
在一些實施例中，在鏡體110的外側的第二修飾層130覆蓋鏡體110的表面。更具體而言，如第1B圖中所示，第二修飾層130可以覆蓋鏡體110的前表面和後表面。根據本公開的一些其他實施例，第2A圖和第2B圖分別繪示類似於第1A圖的表面修飾的隱形眼鏡200和250的示意性截面圖。在一些其他的實施例中，如第2A圖中 所示，第二修飾層130可以僅覆蓋鏡體210的前表面。在一些其他的實施例中，如第2B圖中所示，第二修飾層130可以僅覆蓋鏡體260的後表面。值得注意的是，鏡體的前表面和後表面是相對的術語，並且並非意圖以特定的示例限制本公開。在一些實施例中，第二修飾層130從鏡體110的表面起算的厚度H2可以在1nm至100μm的範圍中，例如1nm、0.1μm、1μm、10μm或100μm。在一些較佳的實施例中，第二修飾層130從鏡體110的表面起算的厚度H2可以在1nm至100nm的範圍中。
根據本公開的一些實施例，第3圖繪示製備表面修飾的隱形眼鏡(例如第1A圖的表面修飾的隱形眼鏡100)的方法流程圖。在步驟310中，將鏡體浸泡在包括有機自由基起始劑(free radical initiator)的第一溶液中。有機自由基起始劑具有帶電結構或氫鍵給體(hydrogen-bond donor)，並且其由鏡體所吸收。在步驟320中，將具有有機自由基起始劑的鏡體轉移至包括親水單體的第二溶液中。在步驟330中，使有機自由基起始劑和親水單體產生反應，以形成在鏡體內部的第一修飾層和在鏡體表面上的第二修飾層。因此，製備出具有修飾層的表面修飾的隱形眼鏡。在以下的敘述中，將進一步詳細闡述製備表面修飾的隱形眼鏡的方法。值得注意的是，可以在下述的步驟之前、期間或之後執行額外的步驟，並且這些修改也在本公開的範圍內。
在步驟310中，將鏡體浸泡在包括有機自由基起 始劑的第一溶液中，其中有機自由基起始劑具有帶電結構或氫鍵給體。例如，將鏡體浸泡在第一溶液中30分鐘，以吸收足夠的有機自由基起始劑。在一些實施例中，鏡體可以包括本領域中任何適合的高分子材料。例如，鏡體可以是矽膠(silicone)鏡體或不具有矽氧烷(siloxane)成分的非矽膠鏡體。換而言之，本文所揭露製備表面修飾的隱形眼鏡的方法也可以做為修飾高分子材料表面的方法。更具體而言，鏡體可以包括高分子材料，例如矽水膠(silicone hydrogel)、聚甲基丙烯酸羥乙酯(poly(2-hydroxyethyl methacrylate)，pHEMA)或聚氨酯。舉例而言，鏡體可以包括senofilcon A、falcon V、balafilcon A、somofilcon A、etafilcon A、hilafilcon B、ocufilcon D或nelfilcon A。
第一溶液中的有機自由基起始劑經過選擇，使得有機自由基起始劑可以由鏡體所吸收並且停留在鏡體的淺層中。換而言之，鏡體所吸收的有機自由基起始劑集中在鏡體中，其集中位置從鏡體表面起算的厚度不大於100nm。例如，有機自由基起始劑具有提供作用力的帶電結構或氫鍵給體，以阻止有機自由基起始劑深深滲入鏡體之中。
在一些實施例中，具有帶電結構的有機自由基起始劑可以是有機鹽類，其具有可產生自由基的反應性部分，並且其用於平衡電荷的反離子(counterion)可以是有機的、無機的、單原子的或多原子的。自由基的有機鹽類由陰離子和陽離子的離子集合體所組成。有機鹽類在化學結 構中具有大量的正電荷離子(陽離子)和負電荷離子(陰離子)，並且整個分子是電中性。例如，有機自由基起始劑的帶正電結構可以包括四級銨鹽(quaternary ammonium salt，QAS)、吡啶鹽(pyridinium salt)、上述的衍生物或上述的組合。有機自由基起始劑的帶負電結構可以包括-COO-、-SO3-、-PO4-、上述的衍生物或上述的組合。在一些實施例中，具有氫鍵給體的有機自由基起始劑可以具有A-H的化學結構，其中A是例如F、O或N的雜原子。氫鍵給體(標示成A-H)可以和鏡體中的氫鍵受體(hydrogen-bond acceptor，標示成B)形成氫鍵(如A-H…B)，其中B是例如F、O或N的雜原子。在一實施例中，有機自由基起始劑的氫鍵給體可以是偶氮(azo)基團。在一些實施例中，有機自由基起始劑的氫鍵給體可以包括羧基、胺基、羥基或上述的組合。例如，有機自由基起始劑的氫鍵給體可以是羥基酮基團。在一些實施例中，第一溶液中的有機自由基起始劑可以包括2,2'-偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(2,2'-Azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride，AAPH)、4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)(4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid，ACVA)、2,2'-偶氮二異丁基酸(2,2'-Azobisisobutyric acid)、2,2'-偶氮[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙酰胺](2,2'-Azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide]，VA-086)、2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮 (2-Hydroxy-4'(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone，Irgacure 2959)、1-羥基環己基苯酮1-Hydroxy-Cyclohexylphenyl-ketone，PI-184)、2-羥基-2-甲基苯丙酮(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone，HMPP)或上述的組合。
在一些實施例中，第一溶液可以是具有適合濃度的有機自由基起始劑的水溶液。例如，第一溶液可以包括去離子水(double-distilled water，ddH2O)和有機自由基起始劑，其濃度在0.1wt%至20wt%的範圍中，例如0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、4wt%、5wt%、8wt%、10wt%、15wt%或20wt%。在一些較佳的實施例中，水溶液中的有機自由基起始劑可以在0.1wt%至10wt%的範圍中。在一些實施例中，第一溶液可以是具有適合濃度的有機自由基起始劑的有機溶液。例如，第一溶液可以包括異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)和有機自由基起始劑，其濃度在0.1wt%至20wt%的範圍中。在一些較佳的實施例中，有機溶液中的有機自由基起始劑可以在0.1wt%至10wt%的範圍中。若第一溶液中的有機自由基起始劑的濃度低於0.1wt%，後續製程中的聚合反應可能太耗時。相對而言，若有機自由基起始劑的濃度高於20wt%，則會增加太多成本。
在步驟320中，將具有有機自由基起始劑的鏡體 轉移至包括親水單體的第二溶液中。第二溶液中的親水單體經過選擇，以和鏡體中的有機自由基起始劑進行後續製程中的反應。例如，親水單體可以具有至少一個乙烯基或乙炔基，以和有機自由基起始劑產生反應並造成親水單體的聚合反應。在一些實施例中，親水單體可以具有適合的分子量，從而可以滲入鏡體並和鏡體所吸收的有機自由基起始劑反應。具體而言，親水單體的分子量可以在40道爾頓(Dalton，Da)至800Da的範圍中。例如，第二溶液中的親水單體可以包括N,N-二甲基丙烯醯胺(N,N-dimethylacrylamide，DMA)、甲基丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl methacrylate，HEMA)、2-甲基丙烯醯氧乙基磷酸膽鹼(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine，MPC)、丙烯醯胺、甲基丙烯酸甘油酯(glycerol methacrylate，GMMA)、甲基丙烯酸羥乙酯(hydroxypropyl methacrylate，HPMA)、磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯(sulfobetaine methacrylate，SBMA)或上述的組合。
在一些實施例中，第二溶液可以進一步包括具有藥物結構的第二單體。換而言之，額外的第二單體或稱為藥物修飾(drug-capped)單體的部分化學結構可以具有已知的藥物特性。結果而言，在後續製程中由親水單體和具有藥物結構的第二單體形成的修飾層可以包括藥物特性。例如，第二單體的藥物結構可以包括吲哚美辛(indomethacin)、第莫洛(timolol)、卡特洛 (carteolol)、倍他洛爾(betaxolol)、左布諾洛爾(levobunolol)、美替洛爾(metipranolol)、地塞米松(dexamethasone)、復爾朗(fluorometholone)、氫化可體松(hydrocortisone)、普賴鬆(prednisolone)、瑞美莎隆(rimexolone)、雙氯芬酸(diclofenac)、凱托洛克(ketorolac)、普拉洛芬(pranoprofen)、腎上腺素(epinephrine)、腎上腺素異戊酯(dipivefrin)、溴莫尼定(brimonidine)、阿可樂定(apraclonidine)、拉坦前列素(latanoprost)、比馬前列素(bimatoprost)、烏諾前列酮(unoprostone)、匹魯卡品(pilocarpine)、卡巴膽鹼(carbachol)、地美溴銨(demecarium bromide)、碘依可酯(echothiophate iodide)、多佐胺(dorzolamide)、布林佐胺(brinzolamide)、類似者或上述的組合。在一些實施例中，具有藥物結構的額外第二單體可以是吲哚美辛修飾的甲基丙烯酸羥乙酯(Indomethacin 2-hydroxyethyl methacrylate，Indo-HEMA)、地塞米松修飾的甲基丙烯酸酯(dexamethasone methacrylate，Dex-MA)或上述的組合。
更具體而言，由以下的製程形成吲哚美辛修飾的甲基丙烯酸羥乙酯。吲哚美辛、N,N'-二異丙基碳亞醯胺(N,N'-diisopropylcarbodiimide)以及4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine)溶解在二氯甲烷中以形成混合物。將甲基丙烯酸羥乙酯緩慢加入混合物中， 並且讓混合物在室溫下反應以獲得吲哚美辛修飾的甲基丙烯酸羥乙酯。另一方面，由以下的製程形成地塞米松修飾的甲基丙烯酸酯。甲基丙烯酸、N,N'-二異丙基碳亞醯胺以及4-二甲氨基吡啶溶解在二氯甲烷中以形成混合物。接著將地塞米松加入由冰浴冷卻的混合物中。混合物在室溫下反應以獲得地塞米松修飾的甲基丙烯酸酯。
在一些實施例中，第二溶液可以是具有適合濃度的親水單體的水溶液。例如，第二溶液可以包括去離子水和親水單體，其濃度在0.1wt%至30wt%的範圍中，例如0.1wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%、4wt%、4.5wt%、5wt%、8wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%或30wt%。在一些較佳的實施例中，水溶液中的親水單體可以在1wt%至15wt%的範圍中。在一些實施例中，第二溶液可以是具有適合濃度的親水單體的有機溶液。例如，第二溶液可以包括異丙醇和親水單體，其濃度在0.1wt%至30wt%的範圍中。在一些較佳的實施例中，有機溶液中的親水單體可以在1wt%至15wt%的範圍中。若第二溶液中的親水單體的濃度低於0.1wt%，後續製程中的聚合反應可能太耗時。相對而言，若親水單體的濃度高於30wt%，則會增加太多成本。值得注意的是，第一溶液和第二溶液可以兩者皆是水溶液。因此，製備表面修飾的隱形眼鏡的方法可以全部在水溶液中進行，從而降低對環境的傷害。
在步驟330中，使有機自由基起始劑和親水單體 產生反應，以形成在鏡體內部的第一修飾層。當聚合反應從鏡體的淺層開始，第一修飾層朝向較接近的鏡體表面產生。當第一修飾層碰到鏡體表面時，從第一修飾層開始產生第二修飾層以覆蓋鏡體的表面。結果而言，有機自由基起始劑和親水單體的聚合反應形成親水聚合物，而親水聚合物變成在鏡體內部的第一修飾層和在鏡體表面上的第二修飾層。第一修飾層和第二修飾層改善鏡體表面在臨床上重要的因素，並且免於造成鏡體的形變，從而製備出本文的表面修飾的隱形眼鏡。
在一些實施例中，可以透過加熱第二溶液和鏡體，啟動有機自由基起始劑和親水單體之間的反應。更具體而言，可以將第二溶液和鏡體加熱至介於30℃和140℃間的溫度，例如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80°C、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃。可以根據不同的溫度而選擇不同的加熱時長。例如，可以將第二溶液和鏡體加熱至70℃並加熱2小時至5小時，或可以加熱至121℃並加熱0.5小時至2小時。在一些實施例中，可以透過用光照射第二溶液和鏡體，啟動有機自由基起始劑和親水單體之間的反應。更具體而言，可以使用波長介於190nm和650nm間的光照射第二溶液和鏡體，例如波長小於400nm的紫外光(ultraviolet，UV)。可以根據不同的光源而選擇不同的照射時長。例如，可以使用UV光照射第二溶液和鏡體30分鐘。
在形成修飾層的親水聚合物後，第二溶液中的親水 單體可以改善表面修飾的隱形眼鏡在臨床上重要的因素(例如親水性和潤滑度)。在一些實施例中，表面修飾的隱形眼鏡的潤滑度可以是未修飾的鏡體的1.5至3倍。例如，表面修飾的隱形眼鏡的潤滑度可以是6.0，而未修飾的鏡體的潤滑度則是2.0。此外，具有所選親水聚合物的修飾層可以改善上述的因素，同時免於影響其他臨床上的因素，例如透氧度。在一些實施例中，在修飾製程之後，可以保持表面修飾的隱形眼鏡的透氧度。例如，表面修飾的隱形眼鏡的透氧度可以是82.04Dk，而未表面修飾的鏡體的透氧度則是82.75Dk。
透過上述製程中的兩個分別的溶液，本文揭露的表面修飾的隱形眼鏡可以具有下述的特徵。第一溶液所選的有機自由基起始劑可以由鏡體所吸收並停留在鏡體的淺層，使得後續的聚合反應由淺層開始。從淺層形成的修飾層免於深深滲入到鏡體中。因此，可以避免表面修飾的隱形眼鏡的形變。此外，從集中的位置形成的修飾層可以具有均勻的修飾層厚度，從而改善表面修飾的隱形眼鏡的配戴舒適度。另一方面，表面修飾的隱形眼鏡的修飾層也提供高親水性、高潤滑度和高透氧度。
在以下敘述中，將針對本公開的表面修飾的隱形眼鏡進行各種測量和評估。下文將參照各個實驗例，更具體地描述本公開內容的特徵。然而，不應由下文所述之實驗例對本公開內容做出限制性地解釋。
實驗例1
在去離子水中配製0.5wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製5wt% DMA做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121°C並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例2
在去離子水中配製2wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製8wt%丙烯醯胺做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至70°C並加熱5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例3
在去離子水中配製0.5wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製5wt%丙烯酸溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121℃並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例4
在去離子水中配製2wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的filcon V鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製8wt%丙烯醯胺溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至70°C並加熱5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例5
在去離子水中配製0.5wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的filcon V鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製1wt% DMA/1wt%丙烯醯胺溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121℃並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例6
在去離子水中配製0.5wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的filcon V鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製1wt%丙烯醯胺/1wt% SBMA溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121℃並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例7
在去離子水中配製0.5wt% VA-086做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製4wt% DMA/4wt% MPC溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121℃並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例8
在去離子水中配製4wt% Irgacure 2959做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製4wt%丙烯醯胺溶液做 為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體以波長365nm的光照射並照射0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例9
在IPA中配製1wt% PI-184做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製4wt%丙烯醯胺溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121℃並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例10
在IPA中配製1wt% PI-184做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製4wt% MPC/4wt% DMA溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體以波長365nm的光照射並照射0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例11
在去離子水中配製1wt% AAPH做為第一溶液。將未修飾的senofilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製8wt% DMA溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至121℃並加熱0.5小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
實驗例12
在去離子水中配製0.5wt% AAPH做為第一溶 液。將未修飾的etafilcon A鏡體浸泡在第一溶液中0.5小時。在去離子水中配製5wt% DMA溶液做為第二溶液，並將鏡體轉移至第二溶液中。將第二溶液和鏡體加熱至60℃並加熱2小時，以形成表面修飾的隱形眼鏡。
透過透光率測試測量上述實驗例的透光率。具體而言，將各實驗例的表面修飾前的隱形眼鏡放置在UV-Vis光譜儀中，量測其在波長380nm至780nm下的透光率。在表面修飾製程之後，將表面修飾的隱形眼鏡放置在UV-Vis光譜儀中，再次量測其在波長380nm至780nm下的透光率。實驗結果顯示實驗例的隱形眼鏡在表面修飾前後，其透光率並沒有明顯的不同。
透過原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)測量上述實驗例的第一修飾層和第二修飾層的厚度。例如，第4A圖顯示實驗例2在表面修飾前的隱形眼鏡的AFM實驗結果，並且第4B圖顯示實驗例2在表面修飾後的隱形眼鏡的AFM實驗結果。如第4A圖中所示，修飾前的隱形眼鏡的實驗結果的斜率沒有明顯的變化。相對地，如第4B圖中所示，表面修飾的隱形眼鏡之實驗結果的斜率有兩次變化。斜率的兩次變化分別對應於修飾層和鏡體之間的重疊部分，以及在鏡體表面上的修飾層。因此，可以判斷第一修飾層的厚度(例如實驗例2的厚度是41.24nm)和第二修飾層的厚度(例如實驗例2的厚度是39.77nm)。下方表一列出各個修飾層的厚度結果。
表一
Figure 110126973-A0305-02-0023-1
如表一中所示，針對各實驗例的表面修飾的隱形眼鏡，第一修飾層從鏡體表面起算的厚度在1nm至100nm的範圍中。因此，實驗例的表面修飾的隱形眼鏡可以避免產生形變。第5A圖顯示實驗例2在表面修飾前的隱形眼鏡的實驗結果影像，而且第5B圖顯示實驗例2在表面修飾後的隱形眼鏡的實驗結果影像。透過Optimec JCF光學量測儀拍攝實驗結果影像，以觀察隱形眼鏡的外觀。如第5A圖和第5B圖中所示，表面修飾的隱形眼鏡的外觀沒有明顯的變化。
針對上述實驗例之表面修飾的隱形眼鏡以及比較例1至比較例3之未修飾的隱形眼鏡，判斷其靜態接觸角。比較例1至比較例3分別代表senofilcon A、falcon V和etafilcon A。具體而言，判斷隱形眼鏡的靜態接觸角 的方法是將隱形眼鏡放置在玻片上後，在隱形眼鏡上滴下水珠並且透過接觸角量測儀(contact angle meter)測量靜態接觸角。
此外，針對上述實驗例之表面修飾的隱形眼鏡以及比較例1至比較例3之未修飾的隱形眼鏡，透過貼泡法(captive bubble，CB)判斷其動態接觸角(dynamic contact angle，DCA)。具體而言，將隱形眼鏡放至玻璃箱內的飽和鹽水溶液中，並將其放置在水中支架上。在隱形眼鏡的中央正下方設置彎針，並在彎針尖端產生氣泡。接著，將彎針移向隱形眼鏡直到氣泡接觸隱形眼鏡的表面。利用數位影像紀錄停留在表面上的氣泡。各隱形眼鏡重複三次上述測量製程，並且計算平均的前進和後退動態接觸角。針對影像分析，使用橢圓曲線擬合(elliptical curve-fitting)工具判斷隱形眼鏡前表面和氣泡的輪廓。從氣泡的左側和右側獲得在鏡片和氣泡交界面的動態接觸角自動測量。兩個角度的平均代表最終的動態接觸角。在計算前進和後退動態接觸角之後，計算最終的動態接觸角。下方表二列出靜態接觸角和動態接觸角的結果。
Figure 110126973-A0305-02-0024-2
Figure 110126973-A0305-02-0025-4
如表二中所示，針對各實驗例的表面修飾的隱形眼鏡，其靜態接觸角在0°至40°的範圍中。相對而言，針對各比較例的未修飾的隱形眼鏡，其靜態接觸角大於40°。因此，修飾層改善表面修飾的隱形眼鏡的親水性。此外，針對各實驗例的表面修飾的隱形眼鏡，其動態接觸角在0°至25°的範圍中。小動態接觸角表示修飾層具有高均勻性的厚度。
針對上述實驗例之表面修飾的隱形眼鏡以及比較例1至比較例3之未修飾的隱形眼鏡，判斷其潤滑度。具體而言，透過手指搓揉隱形眼鏡，並比較實驗例和比較例之間的潤滑感受，從而判斷隱形眼鏡的潤滑度。
此外，針對上述實驗例之表面修飾的隱形眼鏡以及比較例1至比較例3之未修飾的隱形眼鏡，透過極譜法(polarography)判斷其透氧度。具體而言，將隱形眼鏡浸泡在磷酸鹽緩衝生理鹽水(phosphate buffered saline，PBS)溶液中，並放置在恆溫恆濕箱內至少4小時，其中恆溫恆濕箱設定為35℃和98% RH。接著，將 隱形眼鏡放置在極譜池(polarographic cell)上，以測量其電流。使用式1(如下所示)計算未校正的透氧度(Dkpreliminary)，其中t是鏡體厚度，I是測量到的電流，Id是參考電流，PA是大氣壓力，並且A是極譜池的面積。
Figure 110126973-A0305-02-0026-6
 使用具有不同厚度的隱形眼鏡(例如透過重疊隱形眼鏡獲得不同厚度)重複上述過程至少四次。使用未校正的透氧度和鏡體厚度的關係圖計算最終的透氧度(Dkcorrected)。透過式2(如下所示)定義兩者的關係，其中Dcathode是極譜池的黃金陰極的半徑。
Figure 110126973-A0305-02-0026-7
 下方表三列出潤滑度和透氧度的結果。
Figure 110126973-A0305-02-0026-8
Figure 110126973-A0305-02-0027-9
如表三中所示，表面修飾的隱形眼鏡的潤滑度是未修飾的隱形眼鏡的潤滑度的1.5至3倍。例如，實驗例1、2、7和9的潤滑度是比較例1的潤滑度的至少2倍，而實驗例10和11的潤滑度是比較例1的潤滑度的至少2.5倍。因此，修飾層改善表面修飾的隱形眼鏡的潤滑度。此外，實驗例的表面修飾的隱形眼鏡的透氧度相似於對應的未修飾的隱形眼鏡。這表示即使在鏡體的表面上和內部形成修飾層，也可以維持表面修飾的隱形眼鏡的透氧度。
前面概述一些實施例的特徵，使得本領域技術人員可更好地理解本公開的觀點。本領域技術人員應該理解，他們可以容易地使用本公開作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現相同的目的和/或實現與本文介紹之實施例相同的優點。本領域技術人員還應該理解，這樣的等同構造不脫離本公開的精神和範圍，並且在不脫離本公開的精神和範圍的情況下，可以進行各種改變、替換和變更。
110:鏡體
115:表面
120:第一修飾層
130:第二修飾層
H1,H2:厚度

Claims (20)

  1. 一種表面修飾的隱形眼鏡，包括：一鏡體；一第一修飾層在該鏡體的一表面的一內側上；以及一第二修飾層在該鏡體的該表面的一外側上，其中該第一修飾層和該第二修飾層穿過該表面連接，該第一修飾層和該第二修飾層包括一親水聚合物，該第一修飾層從該鏡體的該表面起算的厚度在1nm至100nm的範圍中，以及該表面修飾的隱形眼鏡的一靜態接觸角或一動態接觸角小於未經表面修飾的該鏡體的該表面。
  2. 如請求項1所述之表面修飾的隱形眼鏡，其中該鏡體包括矽水膠、聚甲基丙烯酸羥乙酯或聚氨酯。
  3. 如請求項1所述之表面修飾的隱形眼鏡，其中該第二修飾層從該鏡體的該表面起算的厚度在1nm至100μm的範圍中。
  4. 如請求項1所述之表面修飾的隱形眼鏡，其中該第二修飾層覆蓋該鏡體的一前表面、一後表面或該前表面和該後表面兩者。
  5. 如請求項1所述之表面修飾的隱形眼鏡，其中該表面修飾的隱形眼鏡的該動態接觸角在0°至25°的範 圍中。
  6. 如請求項1所述之表面修飾的隱形眼鏡，其中該表面修飾的隱形眼鏡的該靜態接觸角在0°至40°的範圍中。
  7. 如請求項1所述之表面修飾的隱形眼鏡，其中該親水聚合物進一步包括藥物結構。
  8. 一種製備表面修飾的隱形眼鏡的方法，包括：將一鏡體浸泡在一第一溶液中，該第一溶液包括具有一帶電結構或一氫鍵給體的一有機自由基起始劑，其中該鏡體吸收該有機自由基起始劑；將該鏡體轉移至包括一親水單體的一第二溶液中；以及使該有機自由基起始劑和該親水單體反應，以形成在該鏡體的一表面的一內側上的一第一修飾層以及在該鏡體的該表面的一外側上的一第二修飾層，其中該第一修飾層和該第二修飾層穿過該表面連接。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該第一溶液中的該有機自由基起始劑在0.1wt%至20wt%的範圍中。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該第一溶液中的該有機自由基起始劑包括偶氮基團或羥基酮基團。
  11. 如請求項8所述之方法，其中該第一溶液中的該有機自由基起始劑包括2,2'-偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)、2,2'-偶氮二異丁基酸、2,2'-偶氮[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙酰胺]、2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羥基環己基苯酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮或上述的組合。
  12. 如請求項8所述之方法，其中該第二溶液中的該親水單體在0.01wt%至30wt%的範圍中。
  13. 如請求項8所述之方法，其中該親水單體的分子量在40Da至800Da的範圍中。
  14. 如請求項8所述之方法，其中該第二溶液中的該親水單體包括N,N-二甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸羥乙酯、2-甲基丙烯醯氧乙基磷酸膽鹼、丙烯醯胺、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸羥乙酯、磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯或上述的組合。
  15. 如請求項8所述之方法，其中該第二溶液進一步包括具有藥物結構的一第二單體。
  16. 如請求項8所述之方法，其中使該有機自由 基起始劑和該親水單體反應包括加熱或以光照射該第二溶液和該鏡體。
  17. 如請求項16所述之方法，其中加熱該第二溶液和該鏡體包括將該第二溶液加熱至溫度介於30℃和140℃間。
  18. 如請求項16所述之方法，其中以光照射該第二溶液和該鏡體包括以波長介於190nm和650nm間的光照射該第二溶液。
  19. 如請求項8所述之方法，其中該第一溶液和該第二溶液為水溶液。
  20. 一種修飾一高分子材料的一表面的方法，包括：將該高分子材料浸泡在一第一溶液中，該第一溶液包括具有一帶電結構或一氫鍵給體的一有機自由基起始劑，其中該高分子材料吸收該有機自由基起始劑；將該高分子材料轉移至包括一親水單體的一第二溶液中；以及使該有機自由基起始劑和該親水單體反應，以形成在該高分子材料的該表面的一內側上的一第一修飾層以及在該高分子材料的該表面的一外側上的一第二修飾層，其中該 第一修飾層和該第二修飾層穿過該表面連接。
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