用于接触透镜的聚合物的制作方法
【专利说明】用于接触透镜的聚合物
[0001] 本发明涉及在接触透镜技术领域中具有应用的热塑性聚氨酯基聚合物。特别地， 本发明涉及包含硅氧烷的聚氨酯基聚合物。本发明还涉及制备这样的材料的方法。
[0002] 发明背景
[0003] 软性接触透镜为矫正视力缺陷，如近视、远视和散光的眼镜提供了可行的替代物。 自Wichterle和Lim的开创工作以来，水凝胶软性接触透镜已经变成眼镜的可行的替代物， 用于近视、远视和散光的屈光矫正。构成大多数世界范围内销售的透镜的水凝胶聚合物是 基于甲基丙烯酸2羟乙酯（HEMA)的共聚物。尽管这些透镜提供了一些舒适性，但它们没有 提供足够的透氧性，以预防与角膜缺氧相关的问题。解决该问题的尝试包括使HEMA与亲水 性单体，如甲基丙烯酸丙烯酰胺、聚（乙烯醇）和n乙烯基内酰胺，如N-乙烯基吡咯烷酮共 聚。尽管这些聚合物提高了透氧性的水平，但这些共聚单体的引入也导致了如蛋白和脂质 沉积、角膜干燥、染色和透镜脱水的问题。
[0004] 最近，已经开发了新一代的聚合物用于进一步提高氧的水平。这些材料是基于硅 氧烷甲基丙烯酸酯与亲水性共聚单体的共聚合作用。尽管在进一步增加透氧性方面是成功 的，但这些新材料仍旧受到限制，如脂质结合和干燥，所有这些限制降低了透镜在眼睛上的 舒适性。
[0005] 使用包含硅氧烷的聚合物已经导致接触透镜呈现出高得多的透氧性。然而，硅氧 烷的引入会导致其他不良性能特点，如表面润湿性和不透明度的问题。
[0006] 适于接触透镜技术的包含硅氧烷的材料描述于US6, 312, 706中，其公开了水凝胶 材料，所述水凝胶材料为共聚单体混合物的聚合产物，所述共聚单体混合物包含：(a)使用 可聚合的烯键不饱和的有机基封端的、包含聚硅氧烷的聚氨酯预聚物，（b)三_(三甲基硅 氧烷基）甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯和（c)亲水性共聚单体。
[0007] US4, 136, 250教导了由单烯烃单体与大量的分子量为约400至约800的二烯烃或 三烯烃聚硅氧烷基大分子单体交联形成的聚合物。
[0008] US4, 962, 178公开了适合于用作可透氧膜或眼科装置的硅氧烷-聚氨酯聚合物， 所述硅氧烷-聚氨酯聚合物基于总的聚氨酯基团具有50-80 %的-C-NH-C00-C-基团和 50-20%的-C-NH-C00-Si-基团，所述聚合物基本上由（a) 80-95重量％的聚异氰酸酯封端 的、直链或支化的聚硅氧烷预聚物与（b)按重量计20-50%具有端部硅氧烷醇（siloxanol) 基团的、直链的聚二烷基或聚二苯基-硅氧烷二硅烷醇的聚合产物组成。
[0009] US4, 983, 702公开了眼科装置形式的、交联的硅氧烷-聚氨酯聚合物，所述聚合物 基本上由（a)二羟烷基或多羟烷基取代的烷基聚硅氧烷与（b)脂肪族的、脂环族的或芳香 族的二异氰酸酯或三异氰酸酯的反应产物组成，其中组分（a)中羟基的总数在化学计量学 上相当于组分（b)中的异氰酸酯基团的总数，并且条件是存在有效交联量的（a)或（b)并 且具有大于二的官能度。
[0010] US4, 711，943公开了具有改进的透氧性和稳定性的非纤维性聚合物接触透镜材 料，所述材料包含具有用于增加润湿性的第一部分和用于增加透氧性的第二部分的单体， 所述第一部分是亲水性的并且包括选自-C0-N-或-0-C0-N-(如丙烯酰胺）的侧链官能度， 所述第二部分包括硅氧烷。
[0011] 对于新的接触透镜材料保持相当大的希望的一类聚合物是PEG基聚氨酯，并且包 含硅氧烷的PEG基聚氨酯在接触透镜的制备中的用途是已知的。特别地，W02011/055108 公开了包含硅氧烷的化合物在制备在接触透镜制造中有用的聚氨酯聚合物的用途。公开了 包含硅氧烷的化合物用于增加所生成的聚氨酯聚合物的透氧性的用途。然而，已经发现如 果在聚氨酯聚合物的制造中使用太多包含硅氧烷的化合物，那么聚合物变得不透明或半透 明，使得聚合物不适于接触透镜领域。
[0012] 本发明试图提供新的适合用于接触透镜产业的包含硅氧烷的聚氨酯基材料。本发 明的包含硅氧烷的聚氨酯基材料是热塑性共聚物，其特别在透氧性和透光率方面展现出示 例性的物理性能。有利地，本文所述的热塑性材料适合用于常规注射成型装置，从而使得接 触透镜的高产量生产成为可能。
[0013] 问题
[0014] 当前，接触透镜通过铸塑成形热固性树脂（主要是丙烯酸基的）来制备。这是昂 贵、耗时的多步骤过程。因此，希望形成这样的热塑性水凝胶材料，其可以被热加工成具有 类似于（优选好于）铸塑成形的透镜的物理性能的接触透镜。
[0015] 一直以来，认为具有高的相关透氧性或DK的接触透镜限制了角膜缺氧，这对于眼 睛健康是重要的。因此，具有高DK，理想地为50巴（Barrer)以上的透镜材料是所期望的特 性。
[0016] 已知文献中报道的乙二醇基丙烯酸聚合物水凝胶具有低的DK。这些材料的DK取 决于氧通过凝胶水相的扩散。使DK增加至40以上通常通过增加含水量来实现。然而，已 知这对凝胶性能，如模量和强度有负面影响，使得它们不适合用于接触透镜的制造。为了克 服该问题，已经将硅氧烷基化合物结合到这些聚合物中。
[0017] 然而，已知的是将疏水性硅氧烷单元结合到亲水性聚合物，如PEG基聚氨酯聚合 物中，产生相分离的材料，形成大结构域（macrodomain)，产生透明度差的材料。因此，所得 的材料不适合用于接触透镜的制造。
[0018] 也难以由这样的PEG基包含硅氧烷的材料形成具有良好清晰度的接触透镜。
[0019] 已经发现，已知的包含硅氧烷的聚氨酯材料展现出高的加工温度，熔融的组合物 被证实是非常粘的，除非经历高的加工温度。这增加了加工的成本和复杂性。
[0020] 已经发现，已知的包含硅氧烷的聚氨酯材料具有差的润湿性，意味着由这样的材 料形成的医疗装置与穿戴者的不适感增加和感染风险的增加相关，特别是在长时间穿戴之 后。
[0021] 聚合物组合物的成型引入了应力，特别是在通过注射成型工艺使聚合物组合物成 型的情况下。特别地，在已知的PEG基聚氨酯聚合物发生水合作用时，通常出现应力破裂。 由已知的PEG基聚氨酯聚合物形成的制造制品的结构稳定性可以是低的，特别是在聚氨酯 聚合物由包含硅氧烷的化合物形成的情况下。
[0022] 目前的、由已知的包含硅氧烷的聚氨酯材料形成的接触透镜通常与低的生物相容 性相关。这样的透镜引发了外来物响应，其中生物分子，如蛋白质、脂质、免疫球蛋白和补体 蛋白结合在透镜的表面。这降低了泪液膜的稳定性，其是不希望的，因为其与引起眼睛感 觉干涩有关，并且对于接触透镜，在长时间佩戴之后感觉不舒服。接触透镜表面越疏水，泪 液组分被吸附的可能性越大，并且因此，干斑形成的机会越高。这还增加了不适和感染的风 险。此外，接触角越大，并且与接触透镜表面相关的摩擦性能越高，透镜越不舒服并且相关 的眼睛感染的风险越大。
[0023] 出人意料地，尽管引入了高水平的硅氧烷，但通过适当选择反应物，我们可以形成 具有高透明度和高的相关DK的透明材料。
【发明内容】
[0024] 本发明的第一方面涉及由混合物制备的聚氨酯干凝胶，所述混合物包含：
[0025] (a)至少一种异氰酸酯，一般是二异氰酸酯（其可以是封端的二异氰酸酯的形 式）；
[0026] (b)至少一种式J的包含硅氧烷的化合物
【主权项】
1. 一种由混合物制备的聚氨酯干凝胶，所述混合物包含： (a) 至少一种异氰酸酯，一般是二异氰酸酯（其可以是封端的二异氰酸酯的形式）； (b) 至少一种式J的包含硅氧烷的化合物：
其中每个R、&、R2、馬和R4独立地表示烃基基团（一般是小的烷基基团）或H; P为0至40的整数，适合地为1至10的整数；q为0至40的整数，适合地为1至10的整数； z为1至50的整数，一般为1至10的整数，适合地为1至3的整数； u为1至100的整数，适合地为10至40的整数，通常为1至10的整数； 每个Q基团独立地表示COOH、OH、SH、NH2、NHR或NCO基团，通常每个Q表示OH;和 其中至少一个&基团表示烃基基团并且p表示1至40的整数，或至少一个R2基团表 示烃基基团并且q表示1至40的整数；和 至少一个馬基团表示烃基基团并且w表示1至40的整数，或至少一个R4基团表示烃 基基团并且y表不1至40的整数； (c) 任选地至少一种扩链剂，其包含COOH、OH、SH和順2端基中的一种或多种；和 (d) 任选地一种或多种PEG化合物； 其中使所述异氰酸酯、所述包含硅氧烷的化合物和任选地所述扩链剂和所述PEG化合 物（或多种PEG化合物）在基本上无水的条件下反应。
2. -种由混合物制备的聚氨酯干凝胶，所述混合物包含： (a) 至少一种异氰酸酯，一般是二异氰酸酯（其可以是封端的二异氰酸酯的形式）； (b) 至少一种式C的包含硅氧烷的化合物；
其中每个R基团独立地表示烃基基团（一般是小的烷基基团）或H;z为1至50的整数，一般为1至10的整数，适合地为1至3的整数； u为1至100的整数，适合地为10至40的整数，通常为1至10的整数； 每个Q基团独立地表示COOH、OH、SH、NH2、NHR或NCO基团，通常每个Q表示OH; (c) 任选地至少一种扩链剂，其包含COOH、OH、SH和順2端基中的一种或多种；和 (c)任选地一种或多种PEG化合物； 其中使所述异氰酸酯、包含硅氧烷的化合物和任选地扩链剂和PEG化合物（或多种PEG 化合物）在基本上无水的条件下反应。
3. 如权利要求1所述的干凝胶，其中所述包含硅氧烷的化合物（或多种包含硅氧烷的 化合物）具有式B的结构：
其中P表示1至40的整数；q表示0至40的整数，一般为1至10的整数； z为1至50的整数，一般为1至10的整数，适合地为1至3的整数；和u为1至100的整数，适合地为10至40的整数，通常为1至10的整数。
4. 如权利要求2所述的干凝胶，其中所述包含硅氧烷的化合物（或多种包含硅氧烷的 化合物）具有式Ci的结构：
其中u表示1至100的整数，适合地