專利名稱：可水處理的含硅氧烷預聚物及其用途的制作方法
可水處理的含硅氧烷預聚物及其用途本發明涉及一類可水處理的可聚合預聚物及其用途。此外，本發明涉及一種由水基鏡片形成組合物制備硅氧烷水凝膠隱形眼鏡的方法以及根據本發明的方法制備的隱形眼鏡。
背景技術：
近年來，軟質硅氧烷水凝膠隱形眼鏡因其高的氧氣滲透性和舒適性而變得越來越流行。〃軟質〃隱形眼鏡可以精密地適應眼睛的形狀，因此氧不容易包圍鏡片。軟質隱形眼鏡必須允許來自周圍空氣的氧(即氧氣)到達角膜，因為角膜不會像其它組織那樣從供血系統接收氧。如果沒有足量的氧到達角膜，會出現角膜腫脹。長時間缺氧導致角膜內血管發生不期望的生長。硅氧烷水凝膠隱形眼鏡通過具有高的氧氣滲透性而允許足量的氧透過鏡片到達角膜，并且對角膜·健康具有最小的負面影響。但是，所有可商購的硅氧烷水凝膠隱形眼鏡根據常規的鑄塑成型技術制備，該技術包括使用一次性塑料模具以及單體和/或大分子單體的混合物。這種常規的鑄塑成型技術存在若干缺點。例如，傳統的鑄塑成型制備工藝必須包括鏡片提取，其中必須通過使用有機溶劑從鏡片除去未聚合的單體。這種鏡片提取增加制備成本并降低生產效率。此外，一次性塑料模具固有存在不可避免的尺寸變化，這是因為在塑料模具的注塑成型過程中模具尺寸波動可以因制備工藝(溫度、壓力、材料性質)波動和因為所得模具可能在注塑成型后經歷不均一的收縮而發生。模具的這些尺寸變化可以導致待制備的隱形眼鏡的參數(峰值折射率、直徑、基礎曲線、中心厚度等)波動以及復雜鏡片設計的重現保真性低。常規鑄塑成型技術中遭遇的上述缺點可以通過使用所謂的LightstreamTechnology (ClBA Vision)來克服,Lightstream Technology 涉及(I)鏡片形成組合物，其基本不含單體且包含具有烯鍵式不飽和基團的基本純化的預聚物，(2)高精度制造的可重復使用的模具，和(3)在光化輻射(例如UV)的空間局限下固化，如美國專利5，508,317,
5,583, 463、5，789, 464 和 5, 849, 810 中所述。根據 Lightstream Technology 可以相對低成本地制備與原鏡片設計高度一致和高度保真的鏡片。但是Lightstream Technology 尚未用于制備娃氧燒水凝膠隱形眼鏡。基于Lightstream Technology 制備娃氧燒水凝膠隱形眼鏡的一個潛在問題是鏡片配料中的含硅氧烷的可聚合材料不溶于水或眼睛相容溶劑(非反應性稀釋劑)。由于必須使用這種眼睛不相容的有機溶劑，制備中已進行溶劑交換或水合過程。另一潛在問題是鏡片配料中留在模具表面上的含硅氧烷組分可能不是水溶性的，并且可能必須使用眼睛不相容的有機溶劑而不是水來洗滌可重復使用的模具。但是，使用有機溶劑昂貴且不環保。需要的是水基模具洗滌體系。因此，仍然需要可水處理的可聚合含硅氧烷的大分子單體或預聚物，以及，為了用水基體系洗漆，根據Lightstream Technology 制備娃氧燒水凝膠隱形眼鏡用的可重復使用的模具。而且需要適合用于根據Lightstream Technology 制備具有期望的體和表面性質的硅氧烷水凝膠隱形眼鏡的新的可光化交聯的預聚物。
發明內容
—方面，本發明提供一種水溶性或可水處理的含硅氧烷的預聚物，其包含(I)含硅氧烷的單體單元和/或含聚硅氧烷的交聯單元，其中含硅氧烷的單體單元衍生自一種或多種含硅氧烷的乙烯類單體，每一乙烯類單體具有至少一個親水性基團和/或至少一個親水性聚合物鏈，其中含聚硅氧烷的交聯單元衍生自至少一種親水化的聚硅氧烷交聯劑和/或至少一種經擴鏈的親水化聚硅氧烷交聯劑；(2)衍生自一種或多種親水性乙烯類單體的親水性單體單元；(3)約0.05重量％至約5重量％的可聚合單元,每一可聚合單元具有烯鍵式不飽和側鏈基團或端基并且不含任何聚硅氧烷鏈段；和(4)任選的衍生自至少一種不含硅氧烷的疏水性乙烯類單體的疏水性單元，其中預聚物包含相對于預聚物總重量約20重量％至約50重量％的硅氧烷，并且具有在水中至少約5重量％的高水溶性或分散性，其中預聚物能夠在不存在一種或多種乙烯類單體下光化交聯，以形成具有在完全水合時約20重量％至約75重量％水含量且氧氣滲透性(Dk)至少約為40barrer的硅氧烷水凝膠隱形眼鏡。另一方面，本發明提供一種制備硅氧烷水凝膠隱形眼鏡的方法，該方法包括光化聚合鏡片形成組合物的步驟，該組合物包含眼睛相容溶劑以及溶解或分散于其中的水溶性或可水處理的含硅氧烷可聚合材料。又一方面，本發明提供硅氧烷水凝膠隱形眼鏡，其包括通過將鏡片形成組合物在模具中聚合得到的聚合物 材料，該組合物包含選自水、1，2-丙二醇、分子量約為400道爾頓或更低的聚乙二醇組成的組的眼睛相容溶劑以及溶解或分散于其中的水溶性或可水處理的含硅氧烷可聚合材料。本發明實施方案的詳細描述除非另外指明，本文所用的所有科學技術術語具有如本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同意義。一般而言，本文所用的術語和實驗室程序都是本領域公知和普通使用的。常規方法用于這些程序，例如本領域提供的那些和各種通用參照方法。如果術語以單數形式給出，本發明人也考慮該術語的復數形式。本文所用的術語和下述實驗室程序都是本領域公知和普通使用的。本文所用的〃眼用器件〃指隱形眼鏡(硬質或軟質)、眼內鏡片、角膜覆蓋片和其它用在眼睛上或眼睛周圍或眼附近的眼用器件(例如支架、青光眼分流器等)。“隱形眼鏡”指可以置于佩戴者的眼睛上或眼睛內的結構。隱形眼鏡可以校正、改善或改變使用者的視力，但是不必都是這種情況。隱形眼鏡可以為本領域已知或后來開發的任何合適材質，并且可以是軟質鏡片、硬質鏡片或混合鏡片。“硅氧烷水凝膠隱形眼鏡”指包含硅氧烷水凝膠材料的隱形眼鏡。“水凝膠”或“水凝膠材料”指在其完全水合時可以吸收至少10重量％水的交聯聚合物材料。“硅氧烷水凝膠”指通過使包含至少一種含硅氧烷的乙烯類單體或交聯劑或至少一種可光化交聯的含硅氧烷預聚物的可聚合組合物共聚得到的含硅氧烷的水凝膠。本文所用的“親水性”描述相對于脂質更容易與水結合的材料或其部分。“單體”指可以化學、光化或熱聚合的化合物。
本文所用的“乙烯類單體”指具有僅一個烯鍵式不飽和基團并且可以光化聚合或熱聚合的單體。術語“烯屬不飽和基團”或“烯鍵式不飽和基團”本文以寬泛意義使用，意在涵蓋包含至少一個〉C=C〈基團的任何基團。示例性的烯鍵式不飽和基團包括但不限于(甲基)
丙烯酰基,
權利要求
1.一種可水處理的預聚物，其包含: (1)含硅氧烷的單體單元和/或含聚硅氧烷的交聯單元，其中含硅氧烷的單體單元衍生自一種或多種含硅氧烷的乙烯類單體，每一乙烯類單體具有選自分子量最高約10000道爾頓(優選約7500道爾頓或更低，甚至更優選約5000道爾頓或更低)的親水性聚合物鏈、羥基、酰胺連接基、氨基甲酸酯連接基、二氨基甲酸酯連接基、低聚-環氧乙烷連接基(即由約2至約12個環氧乙烷單元構成)、2_羥基-取代的環氧丙烷連接基及其組合的至少一種親水性部分，其中含聚硅氧烷的交聯單元衍生自至少一種親水化的聚硅氧烷交聯劑和/或經擴鏈的親水化的聚硅氧烷交聯劑，每一交聯劑具有一個或多個親水性聚合物側鏈； (2)衍生自一種或多種親水性乙烯類單體的親水性單體單元； (3)約0.05重量％至約5重量％，優選約0.1重量％至約4重量％，更優選約0.5重量％至約3重量％的可聚合單元，每一可聚合單元具有烯鍵式不飽和側鏈基團或端基并且不含任何聚硅氧烷鏈段；和 (4)任選的衍生自至少一種不含硅氧烷的疏水性乙烯類單體的疏水性單元； 其中預聚物包含相對于預聚物總重量約20重量％至約50重量％，優選約25重量％至約45重量％，更優選28重量％至約40重量％的硅氧烷，并且具有在水中至少約5%，優選至少約10%，更優選至少約20重量％的高水溶性或分散性，其中預聚物能夠在不存在一種或多種乙烯類單體下被光化交聯，以形成硅氧烷水凝膠隱形眼鏡，所述硅氧烷水凝膠隱形眼鏡在完全水合時水含量為約20重量％至約75重量％(優選約25重量％至約70重量％，更優選約30重量％至約65重量％),氧氣滲透性(Dk)至少約40barrer (優選至少約50barrer,更優選至少約60barrer，甚至更優選至少約70barrer)，且任選(但優選)具有特征在于平均水接觸角為約90度或更小(優選約80度或更小，更優選70度或更小，甚至更優選約60度或更小)的親水性表面，而無需后成型表面處理。
2.根據權利要求1的預聚物，其中所述預聚物包含式(7)或⑶親水化的聚硅氧烷或經擴鏈的聚硅氧烷交聯劑:
3.根據權利要求2的預聚物，其中所述預聚物包含式(7)親水化的聚硅氧烷或經擴鏈的聚硅氧烷交聯劑。
4.根據權利要求1、2或3的預聚物，其中所述預聚物包含式(I)、(2)或(3)含硅氧烷的乙烯類單體:
5.根據權利要求4的預聚物，其中所述預聚物包含式(I)含硅氧烷的乙烯類單體，其中a2是整數2。
6.根據權利要求4的預聚物，其中所述預聚物包含式(2)含硅氧烷的乙烯類單體。
7.根據權利要求4的預聚物，其中所述預聚物包含式(3)含硅氧烷的乙烯類單體。
8.根據權利要求1至7中任一項的預聚物，其中所述親水性單體單元衍生自至少一種親水性乙烯類單體，所述親水性乙烯類單體選自N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺(DMMA)、2_丙烯基酰氨基乙醇酸、3-丙烯酰基氨基-1-丙醇、N-羥乙基丙烯酰胺、N-[三(羥甲基)甲基]-丙烯酰胺、N-甲基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亞甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-正丙基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-正丙基-5-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-異丙基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-異丙基-5-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-正丁基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-叔丁基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、2-羥乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)、2_羥乙基丙烯酸酯(HEA)、羥丙基丙烯酸酯、羥丙基甲基丙烯酸酯(HPMA)、三甲基銨2-羥丙基甲基丙烯酸酯鹽酸鹽、氨基丙基甲基丙烯酸酯鹽酸鹽、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸甘油酯(GMA)、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)、烯丙基醇、乙烯基吡啶、重均分子量至多1500的C1-C4-烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基異丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基己內酰胺及其混合物。
9.根據權利要求8的預聚物，其中所述至少一種親水性單體選自N-乙烯基吡咯烷酮、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基異丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-甲基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亞甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亞甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亞甲基-2-吡咯烷酮及其組合。
10.根據權利要求1至9中任一項的預聚物,其中所述可聚合單元不含任何聚娃氧燒鏈段，并且每一個包含作為預聚物聚合物鏈部分的基礎單體單元和連接到其上的烯鍵式不飽和側鏈基團或端基，其中每個基礎單體單元衍生自具有第一反應性官能團的第一烯鍵式官能化乙烯類單體，烯鍵式不飽和側鏈基團或端基衍生自具有第二反應性官能團的第二烯鍵式官能化乙烯類單體，第二反應性官能團與一個第一反應性官能團在存在或不存在交聯試劑下反應形成共價連接基，其中第一和第二反應性官能團選自氨基、羥基、羧基、吖內酯基、異氰酸酯基、環氧基、氮丙啶基、酰氯及其組合。
11.根據權利要求10的預聚物，其中第一和第二烯鍵式官能化乙烯類單體彼此獨立地選自C2至C6羥烷基(甲基)丙烯酸酯、C2至C6羥烷基(甲基)丙烯酰胺、烯丙基醇、烯丙基胺、氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酸酯、C1-C6烷基氨基-C2-C6烷基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基胺、氨基-C2-C6燒基(甲基)丙烯酰胺、C1-C6燒基氨基-C2-C6燒基(甲基)丙烯酰胺、丙烯酸、C1-C4烷基丙烯酸(例如甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、丁基丙烯酸)、N-[三(羥甲基)-甲基]丙烯酰胺、N，N-2-丙烯基酰氨基乙醇酸、P甲基-丙烯酸(巴豆酸)、a-苯基丙烯酸、￠-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、當歸酸、肉桂酸、1-羧基-4-苯基丁二烯-1，3、衣康酸、檸康酸、甲基富馬酸、戊烯二酸、阿康酸、馬來酸、富馬酸、氮丙啶基C1-C12烷基(甲基)丙烯酸酯(例如2-(1-氮丙啶基)乙基(甲基)丙烯酸酯、3-(1-氮丙啶基)丙基(甲基)丙烯酸酯、4-(1-氮丙啶基)丁基(甲基)丙烯酸酯、6-(1-氮丙啶基)己基(甲基)丙烯酸酯或8-(1-氮丙啶基)辛基(甲基)丙烯酸酯)、縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、(甲基)丙烯酰鹵基(一C0X，X=C1、Br或I)、C1至C6異氰酸烷基(甲基)丙烯酸酯、含吖內酯的乙烯類單體(例如2-乙烯基-4，4- 二甲基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4，4- 二甲基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-乙烯基-4-甲基-4-乙基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4-甲基-4- 丁基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-乙烯基-4，4- 二丁基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4-甲基-4-十二烷基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4，4- 二苯基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4，4-五亞甲基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4，4-四亞甲基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-乙烯基-4，4-二乙基-1,3-噁唑啉-5-酮、2-乙烯基-4-甲基-4-壬基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4-甲基-4-苯基-1,3-噁唑啉-5-酮、2-異丙烯基-4-甲基-4-芐基-1，3-噁唑啉-5-酮、2-乙烯基-4，4-五亞甲基-1，3-噁唑啉-5-酮和2-乙烯基-4，4- 二甲基-1，3-噁唑啉-6-酮，并且2-乙烯基-4，4- 二甲基-1，3-噁唑啉-5-酮(VDMO)和2-異丙烯基-4，4-二甲基 -1，3-噁唑啉-5-酮(IPDMO)作為優選的含吖內酯乙烯類單體，及其組合。
12.根據權利要求11的預聚物，其中第一烯鍵式官能化乙烯類單體選自羥乙基(甲基)丙烯酸酯、羥丙基(甲基)丙烯酸酯、羥乙基(甲基)丙烯酰胺、羥丙基(甲基)丙烯酰胺、烯丙基醇、氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、烯丙基胺、(甲基)丙烯酸、乙基丙烯酸、丙基丙烯酸、丁基丙烯酸、縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、異氰酸乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(1-氮丙啶基)乙基(甲基)丙烯酸酯、3-(1-氮丙啶基)丙基(甲基)丙烯酸酯、4-(1-氮丙啶基)丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙烯基-4，4-二甲基-1，3-唑啉-5-酮(VDMO)、2_異丙烯基-4，4- 二甲基-1，3-唑啉-5-酮(IPDMO)及其組入口 o
13.—種硅氧烷水凝膠隱形眼鏡，其通過固化包含根據權利要求1至12中任一項的可水處理預聚物的鏡片形成材料得到，其中所述隱形眼鏡具有在完全水合時約20重量％至約75重量％(優選約25重量％至約70重量％，更優選約30重量％至約65重量％)的水含量，至少約40barrer (優選至少約50barrer,更優選至少約60barrer,甚至更優選至少約70barrer)的氧氣滲透性(Dk),以及特征在于平均水接觸角為約90度或更小(優選約80度或更小，更優選70度或更小，甚至更優選約60度或更小)的親水性表面而無需后成型表面處理；彈性模量為約0.1MPa至約2.0MPa (優選約0.2MPa至約1.5MPa、更優選約0.3MPa至約1.2MPa、甚至更優選約0.4MPa至約1.0MPa) ； 1noflux擴散系數D至少約1.0X 10~5mm2/min (更優選至少約2.0X l(T5mm2/min,甚至更優選至少約6.0X l(T5mm2/min);及其組合。
14.一種制備硅氧烷水凝膠隱形眼鏡的方法，包括如下步驟: (I)將鏡片配料引入用于制備隱形眼鏡的模具內，其中鏡片形成配料包含:(a)可水處理的含聚硅氧烷的可聚合材料，其選自根據權利要求1至12中任一項的的預聚物、式(2)含硅氧烷的乙烯類單體、式(3)含硅氧烷的乙烯類單體、式(7)交聯劑、式(8)交聯劑及其組合，
15.根據權利要求14的方 法，還包括用水或水溶液抽提所形成的硅氧烷水凝膠隱形眼鏡的步驟。
16.根據權利要求14或15的方法，其中模具是可重復利用的模具，并在光化輻射的空間局限下光化固化(即聚合)鏡片形成組合物以形成硅氧烷水凝膠隱形眼鏡，用眼睛相容溶劑清洗可重復利用的模具。
17.根據權利要求16的方法，其中模具由石英、玻璃、藍寶石、CaF2、環烯烴共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛、聚醚酰亞胺及其組合。
全文摘要
本發明提供一類可水處理的可聚合預聚物，其包含(1)含硅氧烷的單體單元和/或含聚硅氧烷的交聯單元，其中含硅氧烷的單體單元衍生自至少一種具有一個親水性基團或鏈的含硅氧烷單體，含聚硅氧烷的交聯單元衍生自至少一種親水化的聚硅氧烷交聯劑或經擴鏈的聚硅氧烷交聯劑；(2)衍生自一種或多種親水性乙烯類單體的親水性單體單元；(3)約0.05重量%至約5重量%的可聚合單元，每一可聚合單元具有烯鍵式不飽和側鏈基團或端基并且不含任何聚硅氧烷鏈段。該預聚物包含相對于預聚物總重量約20重量%至約50重量%的硅氧烷并且具有在水中至少約5重量%的高水溶性或分散性，適合用于制備硅氧烷水凝膠隱形眼鏡。
文檔編號C08G77/42GK103168067SQ201180048182
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月5日 優先權日2010年10月6日
發明者黃進宇, F·昌, R·斯科特, A·N·梅迪納, M·J·珊克納拉亞納, S·庫尤, D·A·史密斯, 吳大慶 申請人:諾瓦提斯公司