羧基M₂Dx-型硅氧烷基单体的制作方法

专利名称：羧基M₂Dx-型硅氧烷基单体的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用于制备生物相容医用器件的聚合组合物。更具体地，本发明涉及特定的羧基硅氧烷基单体，它能聚合以形成可用于制备眼用器件的具有合乎需要的物理性质的聚合组合物。

背景技术：
包括生物医用器件的多种制品由含有机硅的材料形成。可用于生物医用器件如软质隐形眼镜的一类有机硅材料为含硅水凝胶材料。水凝胶是在平衡状态下包含水的水合的交联聚合体系。水凝胶隐形眼镜提供较高的氧渗透性以及合乎需要的生物相容性和舒适性。在水凝胶配方中加入含硅材料通常提供了更高的氧渗透性，因为基于硅的材料具有比水更高的氧渗透性。
另一类有机硅材料是用于硬质隐形眼镜的刚性、气体可渗透材料。此类材料通常由硅或氟硅共聚物形成。这些材料是氧可渗透的，比用于软质隐形眼镜的材料更刚性。可用于包括隐形眼镜的生物医用器件的含有机硅材料公开于如下美国专利中美国专利No.4,686,267(Ellis等)；美国专利No.5,034,461(Lai等)；和美国专利No.5,070,215(Bambury等)。
含硅材料因为具有高透气性特性而作为眼科材料被广泛关注，但其缺点是疏水性大。疏水性会导致当最终所得到的材料和角膜接触时润湿性和舒适度差，并致使上述含硅单体与亲水性单体的兼容性差而难以生成具有理想性质的透明共聚物。
软质隐形眼镜材料由聚合和交联亲水性单体例如甲基丙烯酸2-羟乙酯、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、甲基丙烯酸和其组合而制得。由聚合这些亲水性单体而制得的聚合物本身显示出显著的亲水性特性，并能在其聚合物基体中吸收大量水。由于它们的吸水能力，这些聚合物常被称作“水凝胶”。这些水凝胶是光学清晰的，并且由于它们的大量水合水，它们是用作制备软质隐形眼镜的特别有用的材料。硅氧烷-型单体众所周知难溶于水及亲水性溶剂和单体中，因此难以利用标准水凝胶工艺共聚和加工。因此，存在对于用来制备水凝胶透镜的在材料特别是在稀释剂中具有改善溶解性的新型硅氧烷-型单体的需要。进一步地，存在对这样的单体的需要，该单体得到聚合的医用器件，所述医用器件在水中而不是在现有技术中所用的有机溶剂中是可分离的。
本发明提供了新型的含羧基有机硅单体，它可以用于如包括隐形眼镜的生物医学器件的制品中。
发明详述 在第一方面中，本发明涉及式(I)的单体
式(I) 其中L，当存在时，可以相同或者不同，选自直接键、直链或枝化的C1-C30烷基、C1-C30氟代烷基、C1-C20含酯基团、烷基醚、环烷基醚、环烯基醚、芳基醚、芳烷基醚、含聚醚的基团、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30环烷基烷基、取代或未取代的C3-C30环烯基、取代或未取代的C5-C30芳基、取代或未取代的C5-C30芳烷基、取代或未取代的C5-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30杂环、取代或未取代的C4-C30杂环烷基、取代或未取代的C6-C30杂芳基烷基、C5-C30氟代芳基、羟基取代的烷基醚和它们的组合。
X是H，碱金属，或1/2量的碱土金属； R独立地是氢、直链或枝化的C1-C30烷基、C1-C30氟代烷基、C1-C20含酯基团、烷基醚、环烷基醚、环烯基醚、芳基醚、芳烷基醚、含聚醚的基团、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30环烷基烷基、取代或未取代的C3-C30环烯基、取代或未取代的C5-C30芳基、取代或未取代的C5-C30芳基烷基、取代或未取代的C5-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30杂环、取代或未取代的C4-C30杂环烷基、取代或未取代的C6-C30杂芳基烷基、氟、C5-C30氟代芳基或羟基； Z是L或V；并且 V独立地是可聚合的烯键式不饱和有机基团。应当理解，如下图所示，可聚合的烯键式不饱和有机基团相对于L基团可处于链内或链外。

此处所用的氨基甲酸酯类(urethanes)的代表性实例包括，例如与羧基连接的仲胺，该羧基还可以与进一步的基团如烷基相连接。同样地，该仲胺也可以与进一步的基团如烷基相连接。
此处所用的碳酸酯类的代表性实例包括，例如碳酸烷基酯、碳酸芳基酯等。
此处所用的氨基甲酸酯类(carbamates)的代表性实例包括，例如氨基甲酸烷基酯、氨基甲酸芳基酯等。
此处所用的羧基脲基类的代表性实例包括，例如烷基羧基脲基、芳基羧基脲基等。
此处所用的磺酰基的代表性实例包括，例如烷基磺酰基、芳基磺酰基等。
此处所用的烷基的代表性实例包括，例如，连接到分子剩余部分的包含1到约18个饱和或不饱和的碳原子和氢原子的直链或枝化烃链，例如甲基、乙基、正-丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基等。
此处所用的氟代烷基的代表性实例包括，例如，具有一个或多个氟原子连到碳原子的如上定义的直链或枝化烷基，例如-CF3、-CF2CF3、-CH2CF3、-CH2CF2H、-CF2H等。
此处所用的含酯基团的代表性实例包括，例如，具有1到20个碳原子的羧酸酯等。
此处所用的包含醚或聚醚基团的代表性实例包括，例如，烷基醚、环烷基醚、环烷基烷基醚、环烯基醚、芳基醚、芳基烷基醚(其中烷基、环烷基、环烷基烷基、环烯基、芳基和芳烷基如上定义)，例如氧化烯、聚(氧化烯)如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、聚(环氧乙烷)、聚(乙二醇)、聚(环氧丙烷)、聚(环氧丁烷)和其混合物或共聚物、通式-R8OR9的醚或聚醚，其中R8为键、如上定义的烷基、环烷基或芳基，以及R9为如上定义的烷基、环烷基或芳基，例如-CH2CH2OC6H5和CH2CH2OC2H5等。
此处所用酰胺基的代表性实例包括，例如，通式-R10C(O)NR11R12的酰胺，其中R10、R11和R12独立地是C1-C30的烃基，例如R10可以是亚烷基、亚芳基、亚环烷基以及R11和R12可以是如上定义的烷基、芳基和环烷基等。
此处所用的胺基的代表性实例包括，例如，通式-R13NR14R15的胺，其中R13是C2-C30亚烷基、亚芳基或亚环烷基以及R14和R15独立地是C1-C30的烃基例如，如本文定义的烷基、芳基或环烷基等。
此处所用的脲基的代表性实例包括，例如，具有一个或多个取代基的脲基或未取代的脲基。脲基优选是具有1到12个碳原子的脲基。取代基的实例包括烷基和芳基。脲基的实例包括3-甲基脲基、3，3-二甲基脲基和3-苯基脲基。
此处所用的烷氧基的代表性实例包括，例如，如上定义的烷基通过氧连接到分子的剩余部分，即通式-OR20，其中R20是如上定义的烷基、环烷基、环烷基烷基、环烯基、芳基或芳基烷基，例如-OCH3、-OC2H5或-OC6H5等。
此处所用的环烷基的代表性实例包括，例如具有约3到约18个碳原子的取代或未取代的非芳香的单或多环体系，如，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、全氢萘基、金刚烷基和降冰片烷基桥接的环状基团或螺双环基，例如螺-(4，4)-壬-2-基等，任选地包含一个或多个杂原子，例如O和N等。
此处所用的环烷基烷基的代表性实例包括，例如，取代或未取代的含有约3到约18个碳原子的包含环状的基团直接连接到烷基，此烷基然后以烷基的任一碳连接到单体的主结构上从而产生稳定的结构，例如，环丙基甲基、环丁基乙基、环戊基乙基等，其中环状可任选地包含一个或多个杂原子，例如O和N等。
此处所用的环烯基的代表性实例包括，例如，取代或未取代的含大约3到大约18个碳原子的具有至少一个碳-碳双键的含环的基团，例如，环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基等，其中环状可任选地包含一个或多个杂原子，例如O和N等。
此处所用的芳基的代表性实例包括，例如，取代或未取代的包含大约5到大约25个碳原子的单芳香或多芳香基团，例如，苯基、萘基、四氢萘基、茚基、联苯基等，任选地含一个或多个杂原子，例如O和N等。
此处所用的芳基烷基的代表性实例包括，例如，直接连接到如上定义的烷基的如上定义的取代或未取代的芳基，例如，-CH2C6H5、-C2H5C6H5等，其中芳基可任选地包含一个或多个杂原子，例如O和N等。
此处所用的氟代芳基的代表性实例包括，例如，具有一个或多个氟原子连接到如上定义的芳基的芳基。
此处所用的杂环基的代表性实例包括，例如，取代或未取代的稳定的3到约15元环基团，其包含碳原子和1-5个杂原子，例如氮、磷、氧、硫和其混合物。此处所用的合适的杂环可以是单环、二环的或三环体系，其可以包括稠合的、桥接的或螺环体系，杂环基团中的氮、磷、碳、氧或硫原子可任选地被氧化到各种氧化态。此外，氮原子可任选地被季铵化；和环基团可部分地或完全地饱和(即，杂芳香或杂芳基芳香的)。这样的杂环基团的实例包括但不局限于氮杂丁烷基、吖啶基、苯并二氧杂环戊烯基、苯并二噁烷基、苯并呋喃基、咔唑基、噌啉基、二氧杂环戊基、吲嗪基、萘啶基、全氢氮杂

基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、二氮杂萘基、吡啶基、蝶啶基、嘌呤基、二氮杂萘基、喹喔啉基、喹啉基、异喹啉基、四唑基、咪唑基、tetrahydroisouinolyl、哌啶基、哌嗪基、2-氧杂哌嗪基、2-氧杂哌啶基、2-氧代吡咯烷基、2-氧代氮杂

基、氮杂

基、吡咯基、4-哌啶酮基、吡咯烷基、吡嗪基、间二氮苯基、哒嗪基、噁唑基、噁唑啉基、噁唑烷基、三唑基、2，3-二氢化茚基、异噁唑基、isoxasolidinyl、吗啉基、噻唑基、噻唑啉基、噻唑烷基、异噻唑基、quinuclidinyl、异噻唑烷基、吲哚基、异吲哚基、二氢吲哚基、异二氢吲哚基、八氢吲哚基、八氢异吲哚基、喹啉基、异喹啉基、十氢异喹啉基、苯并咪唑基、噻二唑基、苯并吡喃基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、呋喃基、四氢呋喃基、四氢吡喃基、噻吩基、苯并噻吩基、硫代吗啉基、硫氧化硫代吗啉基、硫代吗啉砜、二氧杂膦烷基(dioxaphospholanyl)、噁二唑基、苯并二氢吡喃基、异苯并二氢吡喃基等和其混合形式。
此处所用的杂芳基的代表性实例包括，例如，如上定义的取代或未取代的杂环基。该杂芳环基可以以任一杂原子或碳原子连接到主结构上从而产生稳定的结构。
此处所用的杂芳基烷基的代表性实例包括例如，直接连接到如上定义的烷基的如上定义的取代或未取代的杂芳基环基团。该杂芳基烷基可以以烷基的任一碳原子连接到主结构上从而产生稳定的结构。
此处所用的杂环基的代表性的实例包括，例如，如上定义的取代或未取代的杂环基。该杂环基可以以任一杂原子或碳原子连接到主结构上从而产生稳定的结构。
此处所用的杂环烷基的代表性的实例包括，例如，直接连接到如上定义的烷基的如上定义的取代或未取代的杂环基。该杂环烷基可以以烷基中的碳原子连接到主结构上从而产生稳定的结构。
“可聚合的烯键式不饱和有机基团”的代表性实例包括，例如，含(甲基)丙烯酸酯的基团、含(甲基)丙烯酰胺的基团、含碳酸乙烯酯的基团、含氨基甲酸乙烯酯的基团、含苯乙烯的基团等。在一个实施方案中，可聚合的烯键式不饱和有机基团可由如下通式表示
其中R21是氢、氟或甲基；R22独立地是氢、氟、或-CO-Y-R24基团，其中Y是-O-、-S-或-NH-以及R24为具有1到约10个碳原子的二价亚烷基。
‘取代的烷基’、‘取代的烷氧基’、‘取代的环烷基’、‘取代的环烷基烷基’、‘取代的环烯基’、‘取代的芳烷基’、‘取代的芳基’、‘取代的杂环’、‘取代的杂芳基环’、‘取代的杂芳基烷基’、‘取代的杂环烷基环’、‘取代的环’和‘取代的羧酸衍生物’中的取代基可以相同或不同，包括一种或多种取代基如氢、羟基、卤素、羧基、氰基、硝基、氧代(＝O)、硫代(＝S)、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的链烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳基烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代的杂环烷基环、取代或未取代的杂芳基烷基、取代或未取代的杂环、取代或未取代的胍、-COORx、-C(O)Rx、-C(S)Rx、-C(O)NRxRy、-C(O)ONRxRy、-NRxCONRyRz、-N(Rx)SORy、-N(Rx)SO2Ry、-(＝N-N(Rx)Ry)、-NRxC(O)ORy、-NRxRy、-NRxC(O)Ry-、-NRxC(S)Ry-NRxC(S)NRyRz、-SONRxRy-、-SO2NRxRy-、-ORx、-ORxC(O)NRyRz、-ORxC(O)ORy-、-OC(O)Rx、-OC(O)NRxRy、-RxNRyC(O)Rz、-RxORy、-RxC(O)ORy、-RxC(O)NRyRz、-RxC(O)Rx、-RxOC(O)Ry、-SRx、-SORx、-SO2Rx、-ONO2、上述每一基团中的Rx、Ry和Rz可以相同或不同，可以是氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的链烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳基烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的环烯基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代的杂环烷基环、取代或未取代的杂芳基烷基或者取代或未取代的杂环。
优选的式(I)的单体为如下式(II)-(V)所示

式(II)，

式(III)，

式(IV)， 和

式(V). 制备在此公开的新型羧基含硅单体的合成方法的图示由下式给出
在第二方面中，本发明包括由包含式(I)的单体的器件形成单体混合物形成的制品。根据优选实施方案，该制品为包含上述单体和至少一种第二单体的混合物的聚合产物。本发明适用于多种聚合材料，刚性或柔性的均可。特别优选的聚合物材料是包括隐形眼镜、晶状体和非晶状体的眼内透镜的镜片以及角膜植入物，尽管包括生物材料的所有聚合物材料都落入本发明的范围内。优选的制品是光学清晰的并可用作隐形眼镜。
本发明还提供医用器件如心脏瓣膜和膜层、外科器件、导管代用品、宫内避孕器、膜片、膈膜、外科植入物、血管、人工输尿管、人造乳房组织和设计用于接触体外体液的膜片，例如用于肾透析和心/肺机等的膜片、导管、护口器(mouth guard)、义齿衬垫(denture liner)、眼科器件，特别是隐形眼镜。
由这些材料制得的有用的制品可能要求疏水的可能的含硅单体。优选的组合物具有亲水性和疏水性的单体。特别优选的是含硅水凝胶。
含硅水凝胶通过聚合包含至少一种含硅单体和至少一种亲水性单体的混合物而制备。含硅单体可起交联剂的作用(交联剂定义为具有多个可聚合官能团的单体)或者可使用单独的交联剂。
含硅隐形眼镜材料的早期实例为公开于美国专利No.4,153,641(Deichert等，转让给Bausch & Lomb Incorporated)。透镜由聚(有机硅氧烷)单体制得，其中聚(有机硅氧烷)单体通过二价烃基α、ω末端键合到聚合的活化不饱和基团。将不同的疏水性含硅预聚物如1，3-双(甲基丙烯酰氧烷基)聚硅氧烷与已知的亲水性单体如甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)共聚。
美国专利No.5,358,995(Lai等)记载了一种含硅水凝胶，它包含与大量的聚硅氧基烷基(甲基)丙烯酸酯单体聚合的丙烯酸酯封端的聚硅氧烷预聚物和至少一种亲水性单体。Lai等转让给Bausch & Lomb Incorporated，其全部内容在此以引用的方式加入本文。丙烯酸酯封端的聚硅氧烷预聚物，常己知为M2Dx，由两个丙烯酸酯端基和“x”个重复二甲基硅氧烷单元组成。优选的大量的聚硅氧烷基烷基(甲基)丙烯酸酯单体是具有亲水性单体是含丙烯酸或含乙烯基的三-型(甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷)。
可用于本发明的含硅单体混合物的其它实例包括如下如公开于美国专利Nos.5,070,215和5,610,252(Bambury等)的碳酸乙烯酯和氨基甲酸乙烯酯单体混合物；如公开于美国专利Nos.5,321,108；5,387,662和5,539,016(Kunzler等)的氟硅单体混合物；如公开于美国专利Nos.5,374,662；5,420,324和5,496,871(Lai等)的富马酸酯单体混合物以及如公开于美国专利Nos.5,451,651；5,648,515；5,639,908和5,594,085(Lai等)的氨基甲酸酯单体混合物，所有这些共同被转让给受让人Bausch & Lomb Incorporated，它们的全部内容在此以引用的方式加入本文。
非硅疏水性材料的实例包括烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
羧基含硅单体可与多种亲水性单体共聚以制得硅水凝胶透镜。合适的亲水性单体包括不饱和羧酸类如甲基丙烯酸和丙烯酸；丙烯酸取代的醇类如甲基丙烯酸2-羟乙酯和丙烯酸2-羟乙酯；乙烯基内酰胺如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和1-vinylazonan-2-one；和丙烯酰胺如甲基丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)。
更进一步的实例是公开于美国专利Nos.5,070,215的亲水性碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体，和公开于美国专利No.4,910,277的亲水性噁唑酮单体。其它合适的亲水性单体对于本领域技术人员而言将是明显的。
疏水性的交联剂包括甲基丙烯酸酯如二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)。与常规的硅水凝胶单体混合物相比，本发明的包含羧酸(盐)含硅单体的单体混合物是相对水溶性的。此特征提供与常规的硅水凝胶单体混合物相比的优点在于引起模糊透镜的不相容性相分离的风险较小，聚合的材料是可用水分离的。然而当需要时，还可使用常规的有机分离方法。而且，分离的透镜表现出氧渗透性(Dk)和低模量的优良组合，这对于获得期望的隐形眼镜已知是重要的性能。此外，由本发明的羧酸(盐)含硅单体制得的透镜即使不进行表面处理也是可湿润的，提供干的脱模，在单体混合物中不需要溶剂(尽管可以使用溶剂如丙三醇)，分离的聚合材料无细胞毒性，接触时表面润滑。在含本发明的羧酸(盐)含硅单体的聚合单体混合物不显示出期望的撕裂强度的情况下，可将增韧剂如TBE(4-叔丁基-2-羟基环己基甲基丙烯酸酯)加入到单体混合物中。其他增强剂对于本领域技术人员来说是公知的，需要时也可使用。
尽管本文公开的羧基含硅单体的一个优势在于它们是相对水溶性的，而且也可溶于它们的共聚单体中，在初始的单体混合物中可以包括有机稀释剂。此处所用的术语“有机稀释剂”包括将在初始单体混合物中组分的不相溶性最小化且对于初始混合物中的组分基本上是非反应活性的有机化合物。此外，有机稀释剂用来使由聚合单体混合物制得的聚合产物的相分离减到最低程度。并且，有机稀释剂通常相对不可燃。
预计的有机稀释剂包括叔-丁醇(TBA)；二醇，如乙二醇和多元醇如丙三醇。优选地，有机稀释剂充分地可溶于分离溶剂中，以促使它在分离步骤中从固化的制品中除去。其他适宜的有机稀释剂对于本领域技术人员将是明显的。
有机溶剂以提供期望效果的有效量加入。通常，稀释剂以基于单体混合物5到60重量％加入，特别优选为10到50重量％。
根据本方法，将包含至少一种亲水性单体、至少一种羧基含硅单体和任选存在的有机稀释剂的单体混合物通过常规方法如静态浇注或旋转浇注成形并固化。
可通过如偶氮二异丁腈(AIBN)和过氧化物催化剂使用引发剂并在如美国专利No.3,808,179(在此以引用的方式加入本文)中提出的条件下自由基聚合形成透镜。单体混合物聚合反应的光引发在本领域中是公知的，也可用于本文公开的形成制品的方法。着色剂等可在单体聚合反应前加入。
随后，将大量未反应的单体和如果存在的有机稀释剂从固化制品中去除以改善制品的生物相容性。佩带透镜时未聚合的单体释放到眼睛中可能导致刺激及其它问题。与必须使用可燃溶剂如异丙醇分离的其它单体混合物不同，由于此处公开的新型羧酸(盐)硅氧烷单体的性质，可将不可燃溶剂包括水用于分离工艺。
一旦由在此公开的包含羧基含硅单体的聚合的单体混合物形成的生物材料形成，它们被分离以制备用于包装及最终使用。分离通过将聚合材料暴露于各种溶剂如水、叔丁醇等不同的时间而实现。例如，一种分离工艺是将聚合材料浸入水中约三分钟，除去水，然后将聚合材料浸入另一等量水中约三分钟，除掉那部分等量水，在水或缓冲溶液中对聚合材料高压消毒。
随后分离出未反应的单体和任何有机稀释剂，将成形的制品例如RGP透镜任选地通过现有技术中已知的各种工艺进行机械加工。机械加工步骤包括车削切割透镜表面、车削切割透镜边缘、抛光透镜边缘或磨光透镜边缘或表面。本方法对于将透镜表面车削切割的工艺特别有利，因为当表面发粘或为橡胶状时，透镜表面的机械加工特别难于进行。
通常，这样的机械加工处理在将制品从模具部件中脱模前进行。在机械加工后，透镜可从模具部件中脱模并水合化。或者，可将制品在从模具中脱模后进行机械加工，然后水合化。
实施例 所有的溶剂和试剂均从Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI获得，并以原样使用，单体甲基丙烯酸2-羟乙酯和1-乙烯基-2-吡咯烷酮使用标准技术提纯。
分析测试 ESI-TOFMS电喷雾(ESI)飞行时间(TOF)MS分析在Applied BiosystemsMariner仪器上进行。该仪器以正离子模式操作。该仪器使用标准溶液集中校准，其中标准溶液包含赖氨酸、血管紧缩素、缓激肽(片段1-5)和des-Pro缓激肽。此混合物提供从147到921m/z的七点校准。外加电压参数由从同一标准溶液获得的信号优化。为了准确的质量测量，将具有名义Mn值400Da的聚(乙二醇)(PEG)加入到研究样品中，并用作内部质量标准。把与待研究样品同样处理的两种PEG低聚物用于校准质量刻度。将样品制备为在异丙醇(IPA)中30μM的溶液，加入2体积％的IPA中的饱和NaCl。将样品以35μL/min的速率直接浸渍到ESI-TOF MS仪器中。在分析中达到足够的分辨率(6000RPm/Δm FWHM)以获得每个样品的单同位素质量。在每个分析中，将根据实验的单同位素的质量与由各自元素组成测定的理论单同位素质量比较。在每个分析中，单同位素质量对比小于10ppm误差。应当注意到未带电的样品具有包括于它们的元素组成中的钠(Na)原子。Na原子作为在样品制备步骤中加入的必要的带电试剂存在。一些样品不需要添加带电试剂，因为它们在各自结构中固有地包含来自季氮的电荷。
GC气相色谱法使用Hewlett Packard HP 6890系列GC系统进行。通过积分起始峰值并与标准化色谱比较而测定纯度。
NMR1H-NMR表征使用400MHz Varian光谱仪使用本领域的标准技术表征。除非另有说明，将样品溶于氯仿-d(99.8原子％D)中。通过将剩余氯仿峰确定在7.25ppm而测定化学位移。峰面积和质子比通过分离峰值基线积分而测定。当存在且清晰可分辨时，记录分离模式(s＝单峰、d＝双峰、t＝三重峰、q＝四重峰、m＝多重峰、br＝宽)和偶合常数(J/Hz)。
机械性能和氧渗透性模量和拉伸试验使用拉伸强度试验(型号4502)仪根据ASTM D-1708a进行，其中将水凝胶薄膜样品浸入硼酸酯缓冲盐水中，将适当尺寸的薄膜样品测量长度22毫米和宽度4.75毫米，其中该样品进一步具有形成狗骨状(dog bone)的末端以适应用拉伸强度试验仪的夹具对样品的抓握，厚度为200+50微米。
氧渗透性(也称Dk)由如下方法测定。也可以使用其他方法和/或仪器，只要能由此获得相当于所述方法的氧渗透性值。含硅水凝胶的氧渗透性由极谱法(ANSI Z80.20-1998)使用O2 Permeometer Model 201T仪器(Createch，Albany，California USA)测量，该仪器具有在其末端包含中心、环状金阴极的探头和与阴极绝缘的银阳极。测试仅仅在预先检查无小孔的、平坦的，三个不同中心厚度介于150到600微米的含硅水凝胶膜样品上进行。薄膜样品的中心厚度测量可使用Rehder ET-I电子测厚仪测量。通常，薄膜样品具有圆盘形状。对薄膜样品进行测量，将探头浸入在35℃+/-0.2°下校准的包含循环磷酸盐缓冲盐水(PBS)的浴中。在将探头和薄膜样品浸入PBS浴中前，将薄膜样品放入并以阴极为中心，该阴极用平衡的PBS预先湿润，以确保没有气泡或过多的PBS存在于阴极和薄膜样品之间，然后将薄膜样品用固定帽固定到探头上，使探头的阴极部分仅与薄膜样品接触。对于含硅水凝胶薄膜，常可在探头阴极和薄膜样品之间使用特氟隆聚合物薄膜，例如具有圆盘形状。在这样的情况下，先将特氟隆薄膜放在预先湿润的阴极上，然后将薄膜样品放到特氟隆薄膜上，确保没有气泡或过多的PBS存在于特氟隆薄膜或薄膜样品下。一旦汇总测试，只有相关系数值(R2)为0.97或更高的数据记入Dk数值的计算。每个厚度至少获得两个Dk测量，并满足R2值。使用已知的回归分析法，氧渗透性(Dk)由具有至少三个不同厚度的薄膜样品计算。将用PBS外的溶液水合的任何薄膜样品先浸泡入净化的水中并平衡至少24小时，再浸泡到PHB中并使得平衡至少12小时。将仪器定期清洁并用RGP标准定期校准。上下限通过计算储存值(Repositoryvalues)的+/-8.8％而建立，其中的储存值由William J.Benjamin的The OxygenPermeability of Reference Materials，Optom Vis Sci 7(12s)95(1997)等建立，在此以引用的方式加入全部内容 缩写 NVP 1-乙烯基-2-吡咯烷酮 TRIS 甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷 HEMA 2-羟乙基甲基丙烯酸酯 v-64 2，2’-偶氮二(2-甲基丙腈) PG 1，3-丙二醇 EGDMA二甲基丙烯酸乙二醇酯 SA 2-[3-2H-苯并三唑-2-基)-4-羟苯基]甲基丙烯酸乙酯 IMVT 1，4-二[4-(2-甲基丙烯酰氧乙基)苯氨基]蒽醌 除非另有特别规定或通过其使用而明确，实施例中所用的全部数字都当视为用术语“约”修饰，并且为重量百分比。
实施例1羧基可聚合末端封端的硅氧烷基预聚物的合成 在0℃和氮气氛下向三氯甲烷(70ml)中的衣康酸酐(8.05g，71.8mmol)的搅拌过的溶液中在1小时内逐滴加入溶于三氯甲烷(35ml)中的3-氨基丙基封端的聚(二甲基甲硅烷氧基)硅烷(平均Mn 1000g/mol，32.36g)。然后继续在0℃保持1h后，除去冷却浴，溶液温度恢复到室温，并且在氮气氛下搅拌1个小时。减压下除去溶剂后，通过质子核磁共振光谱确认产物的结构。

实施例2含羧基硅氧烷基单体的薄膜的聚合加工和性能 将由上述实施例1的含羧基硅氧烷基单体的液态单体溶液和通用于眼科材料的其它添加剂(稀释剂，引发剂等)以不同厚度夹在硅烷化玻璃板之间，并采用通过在氮气氛下在100℃下加热2小时热分解自由基发生添加剂而聚合。
实施例3羧酸盐硅氧烷基预聚物的合成 利用本领域所公知的方法，将实施例1得到的产品，经过碱和任选地离子交换处理转化成如下所示的羧酸盐衍生物
实施例4-11含羧酸盐硅氧烷基预聚物薄膜的聚合和加工 将由上述实施例3的含羧酸盐硅氧烷基单体的液体单体溶液与通用于眼科材料的其它添加剂(稀释剂、引发剂等)以不同厚度夹在硅烷化玻璃板之间，并采用热分解自由基生成添加剂在氮气氛下在100℃加热2小时而聚合。配方列于表1中。
表1
实施例12将薄膜从玻璃板上移出并在去离子H2O中水合化/分离至少4小时，转移到新的去离子H2O中并在121℃下高压消毒30min。然后分析冷却的薄膜用于所述眼科材料所研究的选定性能。如前面详述，力学试验在硼酸盐缓冲盐水中根据ASTM D-1708a实施。以Dk(或barrer)单位记录的氧渗透性于35℃下在磷酸盐缓冲盐水中采用三种不同厚度的合格的薄膜测量，如前面详述。
实施例13含羧酸盐硅氧烷基单体的眼科透镜的聚合以及加工 可溶的液体单体混合物的40uL等分样品(含有13.9重量份实施例3的产物，23.3份TRIS，41.8份NVP，13.9份HEMA，5份PG，0.5份v-64，1.5份SA和60ppm IMVT)，在惰性氮气氛中密封在前的聚丙烯和在后的隐形眼镜模具之间，转移至烘箱中，并于惰性氮气氛下在100℃加热2h，然后分离冷却的模具对，并从模具中脱离出干燥透镜，在去离子H2O中水合化/分离两次至少3分钟，转入并且密封在包含缓冲盐水溶液的高压消毒瓶中，在121℃下高压消毒30min。
权利要求
1、一种式(I)的单体
式(I)
其中，L可以相同或者不同，其选自直接键、直链或枝化的C1-C30烷基、C1-C30氟代烷基、C1-C20含酯基团、烷基醚、环烷基醚、环烯基醚、芳基醚、芳烷基醚、含聚醚的基团、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30环烷基烷基、取代或未取代的C3-C30环烯基、取代或未取代的C5-C30芳基、取代或未取代的C5-C30芳烷基、取代或未取代的C5-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30杂环、取代或未取代的C4-C30杂环烷基、取代或未取代的C6-C30杂芳基烷基、C5-C30氟代芳基、羟基取代的烷基醚和它们的组合；
X是H，碱金属，或1/2量的碱土金属；
R独立地是氢、直链或枝化的C1-C30烷基、C1-C30氟代烷基、C1-C20含酯基团、烷基醚、环烷基醚、环烯基醚、芳基醚、芳烷基醚、含聚醚的基团、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C3-C30环烷基、取代或未取代的C3-C30环烷基烷基、取代或未取代的C3-C30环烯基、取代或未取代的C5-C30芳基、取代或未取代的C5-C30的芳基烷基、取代或未取代的C5-C30杂芳基、取代或未取代的C3-C30杂环、取代或未取代的C4-C30杂环烷基、取代或未取代的C6-C30杂芳基烷基、氟、C5-C30氟代芳基或羟基；
Z是L或V；并且
V独立地是可聚合的烯键式不饱和有机基团。
2、一种适用于制备聚合生物材料的单体混合物，其包含至少一种如权利要求1所述的单体和至少一种第二单体。
3、如权利要求2所述的单体混合物，除所述第二单体之外，其进一步包含疏水性单体和亲水性单体。
4、如权利要求2所述的单体混合物，所述第二单体选自不饱和羧酸；甲基丙烯酸，丙烯酸；衣康酸；衣康酸酯；丙烯酸取代的醇；甲基丙烯酸2-羟乙酯，丙烯酸2-羟乙酯；乙烯基内酰胺；N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，N-乙烯基己内酯；丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺；甲基丙烯酸酯；二甲基丙烯酸乙二醇酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸烯丙酯；亲水性碳酸乙烯酯，亲水性氨基甲酸乙烯酯单体；亲水性噁唑酮单体，3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)，甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)及其混合物。
5、生物医用器件，其包含聚合的如权利要求2所述的单体混合物。
6、生物医用器件的制备方法，其包括
提供包含如权利要求1所述的单体和至少一种第二单体的单体混合物；
使所述单体混合物处于聚合条件下以提供聚合的器件；
从所述聚合的器件中分离出未聚合的单体；和
包装并消毒所述聚合的器件。
7、如权利要求6所述的方法，其中所述分离的步骤使用不可燃的溶剂进行。
8、如权利要求6所述的方法，其中所述分离的步骤用水进行。
9、选自下列式中的单体
式(II)，
式(III)，
式(IV)，
和
式(V)。
全文摘要
本发明涉及羧基M2Dx-型硅氧烷基单体。具体地说，本发明涉及可用于制备生物相容医用器件的聚合组合物。更具体地，本发明涉及特定的羧基单体，它能聚合以形成可用于制备眼用器件的具有合乎需要的物理性质的聚合组合物。该聚合组合物包含聚合的亲水性羧基硅氧烷基单体。
文档编号C08G77/38GK101479324SQ200780023683
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月6日 优先权日2006年6月30日
发明者D·A·绍兹曼, J·F·金茨勒, J·C·萨拉莫内 申请人:博士伦公司