专利名称：：一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜，属于生物医用材料
技术领域：
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背景技术：
：角膜接触镜可分为硬性接触镜和软性接触镜两类，硬性接触镜佩戴舒适性差，而软性接触镜佩戴舒寧性良好。传统的软性接触镜由亲水性单体聚合而成，如HEMA,NVP等，这类接触镜可采用禽心浇铸法或模压法等工艺方法制备，材料通常含水量在30%到80%之间。因为普通的软性接触镜透氧性能达不到角膜代谢对氧的需求，佩戴者通常需要每天晚上从眼睛上取下来。聚硅氧烷水凝胶材料结合了水凝胶的水分子、离子通透性和聚硅氧烷的高透氧性，用于开发可连续佩戴的软性接触镜。连续佩戴的镜片必须具有高的透氧性，从而保证佩戴时有足够的氧气能到达角膜。氧透过性(Dk)是接触镜的透氧能力常用氧气渗透系数(oxygenpermeability)Dk和氧气传导系数(oxygentransmissibility)Dk/t来表示，'其中D为d2在材料中的扩散系数，K为02在材料中的溶解系数，Dk为系数D和k的乘积，单位为b扭er(lbarrer=(cm3ofgas*cm2/cm3ofpolymer*s*cmHg)*10-ll);t为镜片的中心厚度，单位为毫米(mm)。研究指出，要满足无角膜水肿的日戴要求，Dk/t值必须大于24barrers/mm;过夜佩戴(over-nightwear)时，Dk/t必须大于87(单位省略，下同)，但存在4%的角膜水肿；只有当Dk/t>125时，才能保证延长佩戴(extendedwear,EW)时无因缺氧引起的相关症状。接触镜材料必须佩戴舒适和安全，如聚硅氧烷水凝胶接触镜要保证白天和晚上以及连续佩戴的舒适性和安全性，为了满足这些要求，连续佩戴镜片必须具有高的氧透过性，柔软性等性能，因此，需睪设计出氧透过性高的接触镜材料来满足连续佩戴要求。适用于制备聚硅氧烷水凝胶接触镜片的单体见于US4136250，4153641，4740533，5034461，5070215，5310779,5358995,5387632，5496871等。目前国外上市的聚插氧烷水凝胶接触镜片有如下几种，Bausch&Lomb公司的PureVisionTM，其由独特的材料BalaficonA焦(J备(CarolineC.S.Karlgard,etal.DryingmethodsforXPSanalysisofPureVisionTM,FocusNight&DayTMandconventionalhydrogelcontactlens.AppliedSurfaceScience,2004,230:106-114)。其中PDMS的衍生物(PBVC)为主耍的透氧组分，低分子量硅氧烷(TPVC)起维持高透氧性能和调节机械强度作用，一对亲水单体NVP和NCVE调节镜片含水量和机械强度，这种镜片材料的Dk值达到99，含水量36%;Menicon公司发明了一种制备硅水凝胶接触镜的新方法首先用HEMA等制备含羟基的传统水凝胶接触镜，然后用端基为-NCO的含硅单体与羟基反应，用水饱和即得到光学透明的、高透氧、润湿性好的硅水凝胶镜片(YasuhiroYokoyama^etal.US5777032,1998);Johnson&Johnson公司引入了内润湿剂概念4(GarethRoss,etal.Siliconehydrogels:trendsinproductsandproperties.BritishContactlensAssociationConference,Brighton,2005)，避免表面改性过程。该公司产品AcuvueAdvance和AcuvueOasys均含内润湿剂HydraclearTM,该润湿剂由高分子量的、亲水的、生物相容性好的PVP构成，镜片材料AcuvueAdvanceDk值60barrer，含水量达到47%，AcuvueOasysDk值达到103barter,含水量38°/。。Johnson&Johnson公司通过环氧基开环，发明了一种含有羟基的可聚合有机硅单体，以提高接触镜中有机硅单体组分与亲水单体组分的相互作用，伹是可能影响接触镜的透氧性能。含氟组分可以提高02在材料中的溶解能力(即k值)，以维持高透氧性能，而且还可以弥补有机硅材料亲脂性的缺点。CIBAVision公司的镜片材料LotrafilconA,被认为是目前最先进的接触镜材料，由其生产的FocusNight&DayTM的Dk/t达到了175。LotrafilconA是硅氟大单体、TRIS、DMA等的共聚产物，其中硅氟大单体是由PDMS和PFPE链段构成的A-B-A三段式的可光固化线性预聚物。为了进一步满足人角膜对接触镜的透氧性、润湿性要求，有必要设计硅单体的结构，制造透氧性能优异的硅水凝胶接触镜。
发明内容技术问题本发明的目的是提供一种高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜及其制备方法。该水凝胶材料具有高透氧性和舒适性、润湿性、抗蛋白沉积等性质，是一种性能优异的角膜接触镜。技术方案:本发明的一种高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜是将带亲水性基团且以甲基丙烯酸酯封端的含氟有机硅聚合物单体与单官能的烯属不饱和的含硅氧烷的单体和至少一种亲水性单体聚合。采用的氟硅氧烷双亲性单体的结构如下RRCH2=i-COOCnH2n-NHCOO-[X]-OOCNH-CnH2llOOC-6=CH2其中，R是碳原子数为l一6的垸基，n是l到6的正整数，X的结构是CH2CH2CH2O-(CpH2pO)d-CH3ORl^H2X+^yFy11I取41—CHs-CH-CHsOCmHsmtSi-O^qi-O-^qi-O-j^i-CmHSniOCf^-CH-afeO-'R6RR5，Rl到R7是碳原子数为1到6的垸基，或是苯基，m是1到6的整数，p是1到4的整数，d是1到50的整数，y是1到10的整数，x是2至ij10的整数，a为5到200的整数，b为1到50的整数，c为1到50的整数。烯属不饱和含硅氧烷单体的结构如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中X为~000~，"C0fr"等，R3为氢或甲基，R4为烷基或苯基，d是1到10的整数。亲水性单体是n，n-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-e-羟乙酯、丙烯酸-e-羟乙酯、甲基丙烯酸-e-羟丁酯、丙烯酸-^-羟丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基乙酰胺、n-乙烯基-n-甲基乙酰胺中的一种。这类单体通常具有很高的聚合反应活性。混合聚合体系中带亲永性基团的含氟有机硅聚合物单体含量是20%_60%,烯属不饱和的含硅氧烷的单体含量是20%_60%，亲水性单体含量是是20%-60%。本发明的单体混合物中还包含交联剂和引发剂等，交联剂是二或三(甲基)丙烯酸多元醇酯或二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯，含量是总的单体混合物重量的0.2%-3%，引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯甲酮、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中.的一种，引发剂含量是总的单体混合物重量的0.01%-1%。高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧垸单体、交联剂、弓l发剂、稀释剂混合均匀，注入模具中，采用紫外光照射或热引发聚合，然后脱模，除去未反应单体或低聚物，浸泡在生理盐水中得到水凝胶。稀释剂是乙醇、甘油、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、正辛醇中的一种。高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧烷单体、交联剂、引发剂、稀释剂混合均匀，注入聚丙烯、聚氯乙烯的角膜接触镜模具中，采用紫外光照射或热引发聚合，然后脱模，除去未反应单体或低聚物，浸泡在生理盐水中得到硅水凝胶接触镜。这类硅水凝胶接触镜的透氧性达到200barrers以上。本发明高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜配方也可以用于制备人工皮肤敷料等。有益效果本发明与现有技术相比，具有如下优点-.(1)本发明的一种高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜是由氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧垸单体、交联剂的混合体系聚合而成。水凝胶、水凝胶接触镜可通过紫外光引发或热引发聚合交联制备。(2)本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜釆用特殊结构的氟硅氧烷双亲性单体，制备的水凝胶接触镜具有极好的透氧性能。(3)本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜结合了水凝胶的性能和聚氟硅氧烷的优异特性，制备的水凝胶材料具有高透氧性和舒适性、润湿性、抗蛋白沉积等性质。(4)含氟基团引入硅氧烷水凝胶中可保证材料高透氧性能的同时弥补有机硅材料亲脂性的缺点。(5)氟硅氧垸双亲性单体可提高氟硅氧烷单体和亲水单体的相容性，从而提高水凝胶材料润湿性，透光性能。'6(6)本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶也可以用作人工皮肤敷料。具体实施例方式本发明的一种氟硅氧烷水凝胶是将带亲水性基团且以甲基丙烯酸酯封端的含氟有机硅聚合物单体与单官能的烯属不饱和的含硅氧烷的单体和至少一种亲水性单体通过紫外光引发或热引发聚合交联制备而成的。混合聚合体系中带亲水性基团的含氟有机硅聚合物单体含量是20%-60%,烯属不饱和的含硅氧烷的单体含量是20%-60%,亲水性单体含量是是20%-60%,引发剂含量是总的单体混合物重量的0.01%-1%。采用的氟硅tt^双亲性单体的结构如下RRCH2=t-C00CnHh-NHCOO-闪-OOCNH-CnH加OOC-6=CH2其中，R是碳原子数为l一6的垸基，n是l到6的正整数，X的结构是CH2CH2C氏0-(CpH2pO)d-CH30R1严+，冊—CH2-CH-CH20CmH2m(SK)-HSi-0-)f(Si-O-)-Si-CniH2mOCH2-CH-CH2t>F3R7R5，Rl到R7是碳原子数为1到6的烷基，或是苯基，m是1到6的整数，p是1到4的整数，d是1到50的整数，y是111110的整数，x是2至ij10的整数，a为5到200的整数，b为1到50的整数，c为1到50的整数。采用的烯属不饱和含硅氧烷单体的结构如下f4X—(CH2)j0—宇卜R4K3OR4R4其中X为_€00~，_CON~#，R3为氢或甲基，R4为烷基或苯基，d是1到10的整数。采用的亲水性单体是N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-p-羟乙酯、丙烯酸-P-羟乙酯、甲基丙烯酸-P-羟丁酯、丙烯酸-p-羟丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯垸酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺中的一种。交联剂是二或三(甲基)丙烯酸多元醇酯，二或三(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯，引发剂是2-羟基-2-甲基-l-苯基丙酮、二苯甲酮、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种，稀释剂是乙醇、甘油、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、正辛醇中的一种。'7高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜的制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧烷单体、交联剂、引发剂、稀释剂混合均匀，注入模具中，采用紫外光照射或热引发聚合，然后脱模，除去未反应单体或低聚物，浸泡在生理盐水中得到水凝胶。实施例1-4实施例1环氧基封端物R的合成称取10g烯丙基縮水甘油醚于烧瓶中，N2保护，加热至卯度，加入氯铂酸催化剂使lml氯铂酸异丙醇溶液，磁力搅拌.恒压滴液漏斗中将3g四甲基二氢硅氧烷缓慢加入烧瓶中，回流反应15h。旋转蒸发除去甲苯。最后减压蒸馏，收集沸点150-155'C/2mmHg的馏分，得到浅黄色透明液体产物，即为环氧基封端物R，其结构式为实施例2封端剂X的合成称取10g环氧基封端物R^加入过量正己醇50ml以及100ul二氟甲磺酸，磁力搅拌,65度下回流反应24h，旋转蒸发除去甲醇即得浅黄色产物X,其结构式为实施例3含硅氢键聚合物的合成(A)200g八甲基环四硅氧烷(D4)，5g四甲基四氢环四硅氧烷(D4H),5g1，3，5-三甲基三氟丙基环三硅氧垸(D3F),4g封端剂X，于圆底烧瓶中，加入500ml氯仿溶解，磁力搅拌，加入催化剂三氟甲磺酸lg，室温下反应10h,以蒸馏水反复洗涤分层多次至体系中性，得下层有机相，旋转蒸发除去氯仿得有一定粘度的产物，减压除去挥发物得无色透明有一定粘度的液体，即为产物(A)，其结构式为，其中Y的为CHsCH3/'A缺38<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>实施例4双亲性低聚物的合成(B)将上述产物(A)以100ml正己醇溶解，加入40g烯丙基聚乙二醇醚，磁力搅拌下130'C加热，加入铂催化剂1g,130'C下反应24h，过滤，离心分层，上清液洗煤3次，再减压除去挥发物即得产物(B)，结构式如下-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>实施例5氟硅氧烷双亲性单体(C)的合成烧瓶中加入上述双亲性聚合物(B)200g，甲基丙烯酸异氰酸酯5g，，用溶剂溶解，加入催化剂二正丁基二月桂酸锡0.5g,6(TC下反应5h，用溶剂洗涤，再常温减压除去挥发物即得产物氟硅氧烷双亲性单体。实施例6-9称取不同比例(见表l)的带亲水性基团的氟硅氧垸双亲性单体(C)、甲基丙酰氧基丙基三(三甲代甲硅烷基)硅垸(TR1S)和N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA),交联剂是二甲基丙烯酸三縮乙二醇酯(TEGDMA),正己醇作稀释剂，Dorocur1173作为紫外光引发剂搅拌混合均匀。单体混合物注入模具中，紫外光下照射1小时固化成型，脱模后在乙醇中浸泡24h,纯水中浸泡24h，得到高透氧氟硅氧垸水凝胶。表1.不同比例的水凝胶配方光聚合制备的硅水凝胶材料性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>用上述组分制备的镜片材料具有高的透氧性，Dk值都在200以上，实施例10表1中各比例的水凝胶配方制备的接触镜镜片材料都具有良好的透光性能，用紫外-可见分光光度计，采用波长扫描法测试实施例3制备的镜片材料的透光性能，材料在可见光区(400-800nm)透光率在95%以上。含水量通过称重法测量，透氧系数由库仑法测量。水凝胶材料的力学性能采用Instron力学试验机测量，结果见表1。实施例11一14水凝胶配方称取不同比例(见表2)的带亲水性基团的氟硅氧烷双亲性单体(Mn-10000)、甲基丙酰氧基丙基三(三甲代甲硅垸基)硅烷(TR1S)和N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA),正己醇作稀释剂和偶氮二异丁腈作为引发剂搅拌混合均匀。单体混合物注入聚丙烯接触镜模具中，加热至120度固化成型，脱模后在乙醇中浸泡24h，得到氟硅氧烷水凝胶接触镜。透氧性由库仑法测量，镜片材料Dk值都在200以上。实施例15表2中各比例的水凝胶配方制备的接触镜镜片材料都具有良好的透光性能，用紫外-可见分光光度计，采用波长扫描法测试实施例3制备的镜片材料的透光性能，材料在可见光区(400-800nm)透光率在95%以上。含水量通过称重法测量，透氧系数由库仑法测量。水凝胶材料的力学性能采用力学试验机测量。表2.不同比例的水凝胶配方热聚合制备的硅水凝胶材料性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1、一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料，其特征在于这种水凝胶接触镜材料是由如下单体聚合而成1)氟硅氧烷双亲性单体含量是总的单体混合物重量的20％-60％，其结构如下其中，R是碳原子数为1—6的烷基，n是1到6的正整数，X的结构是R1到R7是碳原子数为1到6的烷基，或是苯基，m是1到6的整数，p是1到4的整数，d是1到50的整数，y是1到10的整数，x是2到10的整数，a为5到200的整数，b为1到50的整数，c为1到50的整数；2)亲水单体含量是总的单体混合物重量的20％-60％；3)硅氧烷单体，含量是总的单体混合物重量的19％-60％；4)交联剂，含量是总的单体混合物重量的0.2％-3.0％。2、根据权利要求1所述的高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜材料，其特征在于所述的亲水性单体是N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-p-羟乙酯、丙烯酸-p-羟乙酯、甲基丙烯酸-卩-羟丁酯、丙烯酸-p-羟丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺或N-乙烯基-N-甲基乙酰胺中的一种。3、根据权利要求1所述的高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜材料，其特征在于所述的交联剂是二或三(甲基)丙烯酸多元醇酯，或二(甲基)丙烯酸聚氧乙烯酯中的一种。4、根据权利要求1所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜，其特征在于所述的硅氧烷单体是单官能的烯属不饱和含硅氧烷的单体，结构如'h<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中X为~€00—，"CON—，R3为氢或甲基，R4为烷基或苯基，d是1到10的整数。5、一种入权利要求1所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料的制备方法，其特征在于将氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧烷单体、交联剂、引发剂、稀释剂混合均匀，注入模具中，来用紫外光照射或热引发聚合，然后脱模，除去未反应单体或低聚物，浸泡在生理盐水中得到水凝胶。6、根据权利要求5所述的高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜材料的制备方法，其特征在于将氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧烷单体、交联剂、引发剂、稀释剂混合均匀，注入聚丙烯或聚氯乙烯的角膜接触镜模具中，采用紫外光照射或热引发聚合，然后脱模，除去未反应单体或低聚物，浸泡在生理盐水中得到高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜。7、根据权利要求5或6所述的高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜材料的制备方法，其特征在于所述的引发剂是偶氮引发剂、过氧化物引发剂或过硫酸盐引发剂中的一种，引发剂含量是总的单体混合物重量的0.01%-1/0。8、根据权利要求7所述的高透氧氟硅氧垸水凝胶接触镜材枓的制备方法，其特征在于所述的引发剂是2-羟基-2-甲基-l-苯基丙酮、二苯甲酮、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的一种，引发剂含量是总的单体混合物重量的0.01%-1%。9、根据权利要求5所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料的制备方法，其特征在于稀释剂是乙醇、甘油、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇或正辛醇中的一种或多种。全文摘要一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料及其制备方法，是由带亲水性基团且以甲基丙烯酸酯封端的含氟有机硅聚合物单体与一种或多种亲水单体、硅氧烷单体通过紫外光引发或热引发交联共聚而成。混合单体中氟硅氧烷双亲性单体的含量为20％-60％。制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、亲水单体、硅氧烷单体、交联剂、引发剂、稀释剂混合均匀，注入模具中，采用紫外光照射或热引发聚合，然后脱模，除去未反应单体或低聚物，浸泡在水中得到水凝胶。该水凝胶材料具有高透氧性和舒适性、润湿性、抗蛋白沉积等性质，是一种性能优异的角膜接触镜。文档编号C08F220/00GK101503491SQ200910025790公开日2009年8月12日申请日期2009年3月10日优先权日2009年3月10日发明者孙复钱,李新松申请人:海昌隐形眼镜有限公司;东南大学