多层材料的制作方法

专利名称：多层材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有极大改进的在表面上保持含水层的、用于生物医学的复合材料。本发明还涉及由具有合适的整体性质、但不能充分保持含水层的材料生产这样材料的方法。具体说，本发明的材料和方法具有制造眼科器械，例如接触镜片的用途。
在材料的许多应用中要求保持一层含水流体的薄膜。例如，保持含水的流体层对导管的润滑来说是有好处的，保持含水的流体层能减少在心脏起博器和人造血管移植物表面上的蛋白质发生秽臭，或者能防止细菌由于未能被适当地附着而在表面上出现集群现象。在另一方面，对佩戴者的舒适来说，眼睑在接触镜片上的轻快移动是重要的;这种滑动被存在于接触镜片上的一层连续的泪流而促进，连续的泪流层润滑细胞组织/镜片界面。然而，临床试验表明，现有的镜片在眨眼间被部分弄干，因而增加眼睑和镜片间的摩擦。增加的摩擦将导致眼睛的疼痛以及接触镜片的移动。由于二次眨眼间的平均时间约为12秒钟，因此制造一种可湿的和生物上相容的接触镜片是有好处的，这种镜片能保持连续的泪流层在12秒钟以上。当前的生物医学材料不能达到此目的，例如，由水可高度膨胀的聚合物pHEMA保持这样泪层的时间只有约5秒钟。
因此，对许多应用来说，具有可湿的和生物上相容的表面的材料是非常想望的。材料的可湿性主要取决于材料表面的化学组成。特别是，表面保持连续的水溶液(例如泪流)层的能力是受材料表面的组成影响的。早先解决眼科领域的可湿性问题的试验是着眼于生产亲水材料。例如，在一种制造可湿的软接触镜片的试验中，通过交联环氧化的硅化合物制造具有侧环氧基的硅弹性体(法国专利FR2622201，J.M.Frances和G.Wajs)。通过将葡糖醛酸接枝到环氧基而赋予弹性体以可湿性。通过本体合成而将亲水物结合到聚合物中的缺点在于得到的材料的光学性能(例如透光性和折光指数)、机械性能(例如强度、硬度、透气性和弹性)以及加工性的最佳平衡比惯用材料差得多，并且不能满足应用的要求。对改进氟代聚合物的或丙烯酸酯基的镜片来说，结合亲水单体是不合适的。
在制造与角膜和眼流体相容的硬接触镜片的尝试中，使葡聚糖酯单乙烯基化合物与各种丙烯酸酯相共聚(日本专利JP63/309914，H.Kitaguni等人)。葡聚糖/甲基丙烯酸甲酯共聚物是通过接枝聚合制备的，并已生产出可湿的接触镜片[Y.Oniohi等人，Contemp.Top.Polymer.Sci.4，149(1984)]。一般说，通过本体聚合法制备葡聚糖酯共聚物对改进接触镜片的润湿性只提供有限的机会。通过本体合成而将亲水化合物结合到聚合物中的缺点在于材料的光学性能(例如透光性和折光指数)、机械性能(例如强度、硬度、透气性和弹性)以及加工性不能独立地被优选。
一种改进接触镜片表面的方法被公开在GB2163436号(Halpern)中。根据该方法用碳水化合物涂覆镜片，然后将其或与多异氰酸酯进行共价交联或与二价阳离子进行静电交联。该法生成并不是共价键合到镜片中的交联皮层，因此当受到剪力例如眼睑的作用力时，交联皮层将分层。
一种替代的方法被公开在WO90/04609(Sepracor)中。在其聚合物链的端部具有反应基例如羟基或氨基的聚合物基材，特别是聚合物膜，与具有端基诸如环氧基、羰基、羧基、氨基、卤素、羟基、磺酰卤基、酰卤基、异氰酸基、或它们的混合物的多官能连系部分反应，多官能连系部分本身是与配位体例如羟乙基纤维素或葡聚糖相键合的。由于基材中聚合物链的分子量是高的，链端的密度，特别在表面上的密度将是低的，因此接枝多糖链的密度将是低的。
使用葡聚糖和其他碳水化合物对聚合物进行表面改性还被WO83/03977报导，然而在该情况下连系部分是硅烷而被处理的物件例如接触镜片未被公开。
另外的已有技术分别涉及到接触镜片表面的改性(US5080924)或眼科移植(WO93/03776)，其中在其表面上的氨基与二醛反应，然后再与多糖相偶合。然而，醛与多糖的羟基反应将产生酸不稳定的酮缩醇键。
以上方法均要求物件存在适用于拟被用于共价反应的化学反应基。在眼科应用和可移植的生物材料器械中研究的许多材料并不具有合适的反应表面基团，例如，硅基接触镜片和聚四氟乙烯血管移植物。本发明还包括激活器械表面的方法，该方法是通用的，以致任何具有合适的整体性质的材料均可被转变或是易于接受的用于共价固定的涂层，该涂层高度保持含水层。在本发明的这方面实施方案中，聚合物材料表面最好是通过气体等离子体(辉光放电)表面处理法而被激活的。
许多聚合物表面处理技术是现有技术，例如，电晕放电、火焰处理、酸蚀、以及许多被用来进行表面的化学改性的其他方法。这些技术所包含的缺点是使用或生产危险的化学品、经常过份的处理深度、不均匀的微观处理、以及经常出现严重的侵蚀和导致改变表面形态的凹点。处理深度是很重要的，因为就例如镜片所需的透明材料来说，透光度和表面平整度在过份粗糙的处理后受到不良的影响。
气体等离子体的聚合物表面处理提供的优点是非常低的处理深度以及微观尺度上的均匀性。气体等离子体(还被称为辉光放电)是通过在减压(“真空”)下的气体气氛中放电而产生的。它产生稳定的部分离子化气体，它可被用来进行基材表面上的反应，因为气体等离子体环境激活在正常条件下不能反应的同样的化学物质。表面上的处理强度一般比较强，而气体等离子体的贯穿深度非常浅，在处理强度足以有效地得到表面改性时为5至50毫微米。表面形态和透光性没有改变，除非在等离子体中的暴露时间大大地超过达到所要求的表面化学改性的时间。因此，与别的处理技术相比，它只使主体材料的性质产生更小的变化。
气体等离子体技术能分为二大类。在通常被称为等离子表面处理的第一类中，被处理的聚合物材料(“基材”)的表面受到在一种或多种的无机蒸汽或某些特选的有机蒸汽中产生的等离子体的作用，等离子体处理引起聚合物表面上的某些固有的化学基被其他、新的由等离子气体提供的基团所取代。例如，在氨等离子体中的聚四氟乙烯的等离子体表面处理导致由于C-F键断裂而除去一些表面氟原子，并且通过形成C-N键而将胺基结合到改性的表面层中。因此，在合适的蒸汽诸如氨气、二氧化碳、或水蒸汽中的等离子体表面处理能被用来在任何聚合物材料的表面上配置适于在随后的各种分子的共价定位的活性化学基团，例如胺基、羧基或羟基。
第二类的等离子体技术通常被称为等离子体聚合，并且当在大多数有机蒸汽中触发放电时出现等离子体聚合。与等离子体表面处理相反，在这一类技术中少于单层的新材料被加入，等离子聚合导致形成厚度能达到几微米并能完全掩盖基材的薄膜涂层。
等离子体聚合物还被共价键合到在下的基材上。等离子体涂层共价附着在主体材料上确保等离子体聚合物不会分开。此外，等离子体聚合物是高度交联的并且不具有能迁入到身体细胞组织或体液中的低分子量生成物。
通过合理选择单体蒸汽和等离子体条件，等离子体聚合物涂层可被制成含有特定的、也适于随后的各种分子对表面的化学附着的化学活性基团。在本发明中，本身不携带合适反应基的聚合物的表面能通过等离子体表面处理，等离子体聚合，或者等离子体聚合接着进行等离子体表面处理而被激活。
因此，一方面，本发明提供一种新颖的复合材料，特别是一种生物医学器械，例如眼科器械，例如，具有一个或几个能在其上保持连续的含水流体层的可湿表面的接触镜片，其特征在于此复合材料包含通过对水介稳定的键而被共价键合到形成在基材上的等离子体表面的碳水化合物。在本发明的范围内，形成在基材或主体材料上的等离子体表面或者包含在基材上等离子体处理的(或改性的)表面或者包含被涂覆在基材上的等离子体聚合物。基材是根据其整体性质，例如机械强度、弹性、透气性、透光性选择的，以适应复合材料预定的用途。
在第二方面，本发明提供一种增加使用者舒适感的生物医学产品，据此该产品是由主体材料和根据本发明第一方面的亲水涂层组成的。该亲水涂层是由被共价附着到形成在主体材料上的等离子体表面(例如薄的完全覆盖的等离子体聚合物涂层)的碳水化合物组成的。
在另一方面，本发明提供一种复合材料，特别是一种生物医学器械，例如，具有一个或几个能在其上保持连续的含水流体层的可湿表面的接触镜片，其特征在于此复合材料包含通过对水介稳定的键而被共价键合到固有存在于主体材料中和生物医学器械表面上的反应基的碳水化合物。
根据本发明的这些方面，碳水化合物既可以被直接键合到反应基团上，也可以通过具有一个或多个能与所说的反应基团进行化学反应的官能团并至少含有一个能与碳水化合物进行化学反应的官能团的另外的低官能化合物键合到反应基团上，以产生活化表面。
在再另外的一个方面本发明提供一种制造可湿的复合材料，特别是生物医学器械，例如眼科器械的方法，该方法包括以下步骤1.将具有其想望的最终形状的非复合材料的生物医学器械，在使含反应基的薄膜沉积在基材的想望的表面上的条件下暴露在至少为一种的有机和/或无机化合物蒸汽形式的低压等离子体中，2.也可以使所说的反应基与活性基，和/或与具有一个或多个能与所说的反应基或与被激活的反应基进行化学反应并具有至少为一个能与碳水化合物进行化学反应的另外的官能团的低官能化合物反应，以产生活化的表面。
3.也可以用一种改性所说的碳水化合物的试剂处理碳水化合物以使它能与表面的反应基或官能团反应，4.使反应基或官能团与碳水化合物反应，5.也可以用一种试剂处理在表面上固定的碳水化合物以稳定碳水化合物与表面间的结合。
制得的材料最好经过洗涤并适当地加以包装以便于使用。
在再另外的一个方面，本发明提供一种制造具有固有(先前)存在于主体材料中的反应基的可湿的复合材料，特别是生物医学器械，例如眼科器械的方法，该方法包括以下步骤-不是必须地使所说的反应基与活性基，和/或与一种具有一个或多个能与所说的反应基、或与被激活的反应基进行化学反应的官能团并具有至少为一个能与碳水化合物进行化学反应的另外的官能团的低官能化合物反应以产生被激活的表面，所说的反应基以其希望的最终形式固有地存在于非复合生物器械的主体材料中，-不是必须地将碳水化合物用一种改性该碳水化合物的试剂处理以使它能与表面的反应基或官能团反应-使反应基或官能团与碳水化合物反应，-不是必须地用试剂处理表面一固定的碳水化合物以稳定碳水化合物与表面之间的结合。
因此，本发明涉及一种具有一个或几个能在其上保持连续的含水流体层的可湿表面的复合材料，特别是一种生物医学器械，例如眼科器械，尤其是接触镜片，该复合材料包括主体材料和亲水涂层，其特征在于亲水涂层是由直接或通过低官能化合物的官能团而被共价附着在主体材料表面上的反应基的碳水化合物组成的，所说的低官能化合物本身具有能与在主体材料表面上的所说的反应基和碳水化合物反应的官能团，其中所说的反应基不是固有(先前)存在于主体材料中的就是通过如前文中所规定的等离子体表面处理而已附着在主体材料上的，本发明还涉及制造这样复合材料的方法。
主体材料可以是例如任何常用于制造生物医学器械、例如接触镜片的材料，该材料本身不是亲水的。这样的材料对熟练的技术人员来说是已知的，并且可以包括例如聚硅氧烷，氟化(甲基)丙烯酸酯或者例如由其他可聚合的羧酸衍生的等效的氟化共聚用单体，(甲基)丙烯酸烷基酯或者由其他可聚合的羧酸衍生的等效的烷基共聚用单体，或者氟化聚烯烃、例如氟化乙烯丙烯、或四氟乙烯，最好是与特定的间二氧杂环戊烯例如全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯结合。适用的主体材料的例子例如为Neofocon，Pasifocon，Telefocon，Silafocon，Fluorsilfocon，Paflufocon，Silafocon，Elastofilcon，Fluorofocon或TeflonAF材料，诸如TeflonAF1600或TeflonAF2400，它们是约63～73摩尔%的全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯和约37～27摩尔%的四氟乙烯的共聚物，或者是约80～90摩尔%的全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯和约20～10摩尔%的四氟乙烯的共聚物。
主体材料还可以是例如任何常用于制造生物医学器材、例如接触镜片的材料，该材料本身是亲水的，由于反应基例如胺基或羟基是固有存在于主体材料中，因此在由其制造的生物医学器械的表面上也存在反应基。这样的材料对熟练技术人员来说是已知的。典型的例子包括例如Polymacon，Tefilcon，Methafilcon，Deltafilcon，Bufilcon，Phemfilcon，Ocufilcon，Focofilcon，Etafilcon，Hefilcon，Vifilcon，Tetrafilcon，Perfilcon，Droxifilcon，Dimefilcon，Isofilcon，Mafilcon或Atlafilcon。这些材料中的大多数属HEMA基的，但是合适的材料还可以是基于其他下面的具有反应基例如羟基或氨基的单体或聚合物，诸如聚乙烯醇。
主体材料可以是通常被用来制造肾渗析膜、血液贮存包、起博器头或血管移植物的与血接触的材料。例如，主体材料可以是聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或是DacronTM。
而且，主体材料还可以是具有或不具有合适的反应基的无机基或金属基材料，例如陶瓷、石英、或金属、诸如金，或其他的聚合物或非聚合物基材。例如对移植的生物医学应用来说，陶瓷，优选为用多糖涂敷的陶瓷是非常有用的。此外，例如对生物传感器用途来说，葡聚糖涂覆的基材被预期降低非特定的粘合作用，如果涂层结构被得到很好控制的话。生物传感器可能要求在金，石英，或其他非聚合物基材上涂覆多糖。
固有(先前)存在于主体材料表面的或者如上文所规定的那样通过等离子体表面处理而已被引入或附着在主体材料的反应基可以选自熟练技术人员已知的各种各样的基团。典型的例子例如为羟基，氨基，羧基，羰基，醛基，磺酸基，磺酰氯基，可被氨基或羟基取代的基例如卤素基，或它们的混合物。被优选的是氨基和羟基。
用于等离子体表面处理步骤的合适的有机或无机化合物是例如氨，水蒸汽，二氧化碳，一氧化碳，稀有气体例如氩，氧，臭氧或空气，醇类，胺类或链烷酮类，最好是具有至多八个碳原子的低级链烷醇，具有多达八个碳原子的低级烷基胺类，或具有多达八个碳原子的低级链烷酮类，例如甲醇，乙醇，氨，甲胺，乙胺，庚胺，或丙酮，或等离子体表面处理技术熟练人员已知的许多其他化合物。使用上文提到的化合物的混合物也属于本发明的范围。
沉积在其表面上含有反应基团诸如胺基和羟基的等离子体聚合物薄膜涂层的第一步骤已被充分公开在申请人的国际专利申请PCT/AU89/00220(Griesser等人)和在GriesserH.J.和ChatelierR.C.JournalofAppliedPolymerScienceAppliedPolymerSymposium46，361～384(1990)中。
不是必须的步骤2中用的合适的活性化合物为例如酐类或激活了的酯类，诸如2，2，2-三氟乙烷磺酰氯、对甲苯磺酰氯、溴化氰或对硝基苯酯。
不是必须的步骤2用的合适的低官能化合物最好具有多达四个官能团，更优选的是双官能的。优选的供步骤2用的双官能化合物是表卤代醇、双环氧乙烷或二异氰酸酯。典型的例子是例如双酚A的二环氧甘油醚，二环氧化1，3-丁二烯或1，4-丁二醇的二环氧甘油醚。这些双官能化合物产生具有侧环氧基、卤素基或异氰酸基的激活了的表面。然而，本发明并不限于使用环氧基、卤素基或异氰酸基作为官能团。许多其他的低官能或双官能反应化合物能在富反应基涂层，例如富羟基或胺基涂层，与碳水化合物之间进行想望的共价交联。例如，其他适用的双官能化合物为二酰氯，二甲苯磺酸酯，二酰肼以及含有多于一个能与如上文中规定的反应基反应的官能团的任何化合物。本发明的一个优选的实施方案是使用表卤代醇，双环氧乙烷(二环氧甘油醚)或二异氰酸酯作为低官能化合物。更优选的是所说的低官能化合物，或在优选情况中的双官能化合物，就其各官能团、或者就其二官能来说，分别具有不同的反应性。
合适的表卤代醇为例如表氯代醇或甲基表氯代醇。
一类双环氧乙烷化合物包括式Ⅰ的二环氧化合物
式中D为一有机的二价基而且其中每一个缩水甘油氧基被共价键合到D的一个碳原子上。最好式Ⅰ化合物是聚缩水甘油醚或羧酸酯。
有机基团可以是脂族的、杂环的、芳族的、或芳脂族的，它被直接或通过羰基而键合到缩水甘油基氧上。
在一优选的实施方案中D是脂族的。特别适用的基团包括多达25个碳原子的亚烷基，或者该亚烷基被一个或多个杂原子诸如氧原子所间断，或者是环己烯。更优选的是，D为2～6个碳原子的亚烷基，成为-C2～C4-亚烷基(O-C2～44-亚烷基)p，此处p为1～8。还有特别适用的是在羰基上终止的上述脂族基以形成相应的羧酸二环氧丙酯。
在另一优选的实施方案中D为芳族的。特别适用的芳族基包括苯基、联苯基，苯基-低级亚烷基-苯基，苯氧苯基，或苯磺酰苯基，它们可以是未被取代的或被低级烷基、低级烷氧基，或卤素所取代。
在本发明范围中所使用的术语“低级的”，除非另有规定的外，所指的基为具有多达七个的碳原子，特别是指具有最多为四个碳原子的基。因此，为了便于说明，例如低级烷基是具有最多达7个碳原子的烷基，诸如甲基、乙基、丙基、丁基、或己基、而低级烷氧基是具有最多达7个碳原子的烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、丁氧基、或庚氧基。
另一类双环氧乙烷化合物包括式Ⅱ的聚环氧化合物
式中E为有机二价基而且其中的每一个缩水甘油基被共价键合到E的氮原子或碳原子上。如上文中对基D所规定的，优选的E为脂族的，芳族的，杂环的或芳脂族的。
在一优选的实施方案中，E为二价的乙内酰脲基，它通过各个的核氮原子而被键合到缩水甘油基上，另外，所说的乙丙酰脲是未被取代的或是被低级烷基取代的。
在另一优选的实施方案中，E为最多达6个碳原子的亚烷基。
第三类的双环氧乙烷化合物是式Ⅲ的化合物
式中m为0、1或2而每一R独立地代表氢或低级烷基。
还有，以上式Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的双环氧乙烷的混合物可以被使用。合适的双环氧乙烷，其大多数是易于得到的并且全是已知的，能被用于本发明的双环氧乙烷已被公开在例如美国专利4598122号中。
合适的双环氧乙烷的例子是双酚A的二环氧甘油醚，二环氧化1，3-丁二烯或1，4-丁二醇的二环氧甘油醚，二氧化二乙烯基苯，二环氧甘油醚，二氧化苎烯，二氧化乙烯基环己烯，双酚F的二环氧甘油醚，3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己基甲酯，邻苯二甲酸二环氧甘油酯，二环氧甘油基苯胺，或低聚环氧乙烷二环氧甘油醚，诸如二(乙二醇)二环氧甘油醚、四(乙二醇)二环氧甘油醚、或八(乙二醇)二环氧甘油醚。
适用的二异氰酸酯一般为芳族、脂族或环脂族的二异氰酸酯，或它们的混合物。其芳族部分最好是苯基、萘基或蒽基，它们是未取代的或是被具有最多达四个碳原子的烷基，被具有最多达四个碳原子的烷氧基或被卤素、优选为氯取代的，其中二个芳族部分可通过一醚键或通过一多达四个碳原子的链烯基而连接，其脂族部分最好是具有多达10个碳原子的烷基，其环脂族部分最好是环烷基或在每个环烷环中具有多达6个碳原子的双环烷基。
这样的二异氰酸酯的例子是甲苯-2，4-二异氰酸酯，甲苯-2，6-二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，二异氰酸亚乙酯(ethylenediisoeyanato)，二异氰酸亚乙酯(ethylidenediisocyanate)，丙烯-1，2-二异氰酸酯，环己烯-1，2-二异氰酸酯，环己烯-1，4-二异氰酸酯，间亚苯基-1，2-二异氰酸酯，二异氰酸(3，3-二苯基-4，4′-亚联苯)酯，二异氰酸(4，4′-亚联苯)酯，4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，二异氰酸(3，3′-二氯-4，4′-亚联苯)酯，二异氰酸(4，4′-二苯)酯，二异氰酸(1，6-亚己)酯，二异氰酸(2，2，4-三甲基亚己)酯，二异氰酸(1，4-亚丁)酯，二异氰酸(1，10-亚癸)酯，枯烯-2，4-二异氰酸酯，萘-1，5-二异氰酸酯，亚甲基二环己基二异氰酸酯，1，4-亚环己基二异氰酸酯，对四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯，对亚苯基-1，4-二异氰酸酯，4-甲氧基-1，3-亚苯基二异氰酸酯，4-氯-1，3-亚苯基二异氰酸酯，4-溴-1，3-亚苯基二异氰酸酯，4-乙氧基-1，3-亚苯基二异氰酸酯，2，4-二甲基-1，3-亚苯基二异氰酸酯，5，6-二甲基-1，3-亚苯基二异氰酸酯，2，4-二异氰酸基二苯醚，4，4′-二异氰酸基二苯醚，联苯胺二异氰酸酯，4，6-二甲基-1，3-亚苯基二异氰酸酯，9，10-蒽二异氰酸酯，4，4′-二异氰酸基联苄，3，3′-二甲基-4，4′-二异氰酸基二苯甲烷，2，6-二甲基-4，4′-二异氰酸基联苯，2，4-二异氰酸基芪，3，3′-二甲氧基-4，4′-二异氰酸基联苯，1，4-蒽二异氰酸酯，1，8-萘二异氰酸酯，1，3-二异氰酸基甲基环己烷，或4，4′-(二环己基)甲烷二异氰酸酯。
优选的二异氰酸酯，其二个NCO基具有不同的反应性，例如异佛尔酮二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯，或2，2，4-三甲基亚己基二异氰酸酯。
本发明适用的碳水化合物包括天然产物，改性碳水化合物和合成的碳水化合物。这些类碳水化合物的例子有糖类，例如单糖，二糖和低聚糖，环低聚糖，线形多糖，不论是同多糖或杂多糖、接枝多糖、链段多糖、脂多糖、糖蛋白以及蛋白多糖。改性产物或合成产物例如可以通过氧化、醚化或酯化改性，它们可进一步包括官能团诸如醛基、乙缩醛基、缩酮基、酰氨基，优选的是酰氨基、脱水基或内酯基。它们另外可以带有能被加入的基团，例如-NH2、-COOH、-OSO3H、或-OP(O)(OH)2。
适用的碳水化合物例子是熟练技术人员已知的，并且可从常用的教科书或专论集中找到。下面的清单仅仅是例举性的，而并未意指对本发明的限制。
适用的糖类例如有葡糖胺，半乳糖胺，神经氨糖酸，胞壁氨糖酸(muraminicacid)，唾液酸，L-岩藻糖，阿拉伯糖，木糖，葡糖醛酸，葡糖酸或左旋葡聚糖。
适用的低聚糖例如有乳糖，麦芽糖，纤维素二糖，壳己糖(Chitohexanoxe)，海藻糖，异麦芽糖(isomaltulose)，明串珠菌二糖。
适用的多糖及衍生物例如有透明质酸，脱酰透明质酸，脱乙酰壳多糖，几丁质50，岩藻多糖，角叉胶(carrageenan)，葡聚糖，蓝葡聚糖，胺化葡聚糖，半乳甘露聚糖，葡甘露聚糖，出芽短梗孢糖、葡糖胺聚糖(glycosaminoglycan)，肝素，琼脂糖，凝乳多糖，果胶，果胶酸，黄原胶(xathan)，羟丙基纤维素或脱乙酰壳多糖，羧甲基纤维素或脱乙酰壳多糖，emulsan，昆布多糖(laminarn)，菊粉，石脐素，硬葡聚糖，裂裥菌素，或粘多糖。
适用多糖的进一步例子是D-核糖，L-阿拉伯糖，D-木糖，L-岩藻糖，D-甘露糖，D-半乳糖，D-葡糖胺，胞壁酸，D-半乳糖胺;D-葡糖醛酸，D-甘露糖醛酸，D-半乳糖醛酸，L-甘油-D-甘露庚糖，神经氨糖酸。多糖的另一些例子是琼脂糖，藻酸盐，角叉胶，纤维素类，诸如乙酸纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素，几丁质/脱乙酰壳多糖，葡聚糖，furcellaran，gellangum，瓜耳胶，阿拉伯树胶，肝素，透明质酸，羟丙基瓜耳胶，刺梧桐树胶，昆布多糖，刺槐豆胶，果胶(低或高甲氧基的)，鼠李糖酶胶，淀粉，黄著胶，Welangum，黄原胶。
特别适用的单糖的例子包括甘油，苏糖，葡萄糖，半乳糖和果糖。特别适用的低聚糖的例子包括蒸糖，麦芽糖，乳糖和纤维素二糖。特别适用的多糖的例子包括葡聚糖，淀粉，糊精，糖原，菊粉，葡糖胺聚糖和粘多糖，更优选的是葡聚糖，脱乙酰壳多糖，透明质酸，粘蛋白，岩藻依聚糖和葡糖胺。
为了增大其与激活了的表面的反应性可以对天然存在的碳水化合物进行改性。例如，用高碘酸(盐)氧化葡聚糖产生能与材料表面上的胺反应的醛;用碱性溶液中的溴乙酸处理葡聚糖而将侧羧甲基置于多糖主链上，侧羧甲基本身能与表面的羧基或胺分别形成酯键或酰胺键;用碱性溶液中的氯乙胺处理葡聚糖而将侧氨甲基置于多糖主链上，侧氨甲基本身能与表面的环氧、酰氯或甲苯磺酸盐基团反应。
步骤2可以通过将经等离子体处理的材料沉入在低或双官能化合物的溶液或蒸汽中来进行。例如，可将表面浸入在由0.1～5.0ml(优选为0.2～2.0ml)表氯代醇和10～100ml(优选为20～30ml)在10～100ml(优选为20～30ml)二甘醇二甲醚中的0.4M氢氧化钠组成的溶液中在10～60℃(优选为20～30℃)下为时1～6小时(优选为4～6小时)。另一种方法是可在60℃下将表面浸在含20ml水、0.4ml1，4-丁二醇二环氧甘油醚和1ml氢氧化苄基三甲铵的溶液中为时5小时。然后在室温下用水漂洗。
碳水化合物和表面反应基之间的反应是以这样方式进行的以致在新复合材料的最外表面上提供一层高保持水层。最好将具有激活了的表面的材料置于碳水化合物溶液中一段适当时间。例如可以使用S.Lofas和B.Johnsson在Chem.Soc.Chem.Commun.1526(1990)中公开的方法。于是，可使表面与在10～50ml(优选为20～30ml)的0.01～5.0M(优选为0.1～2.0M)氢氧化钠中的0.1～15.0g(优选为2.0～5.0g)的葡聚糖(分子量1000～5000000Da，优选为500000～2000000Da)在10～60℃(优选为20～30℃)下反应0.1～48小时(优选为20～25小时)。过多的葡聚糖通过在蒸馏水中漂洗试样而被洗掉。另外，可在60℃将材料浸在含20ml水、0.2g葡聚糖(分子量为1000～40000000Da，优选为500000～40000000Da)和1ml氢氧化苄基三甲铵的溶液中时间为18小时。过多的葡聚糖也通过在蒸馏水中漂洗试样而被洗掉。
本发明包括所有这样的方法和生物医学器械，例如如此得到的眼科器械。
本发明的生物医学器械例如为诸如假肢，血管移植物，导管，心脏起博器或脉管分流道，或眼科器械。本发明的眼科器械例如是接触镜片，眼绷带或眼内镜片，而最好是接触镜片。
从其广范围考虑本发明涉及一种具有一个或几个能在其上保持连续的含水流体层的可湿表面的复合材料，特别是一种生物医学器械例如眼科器械，尤其是接触镜片。该复合材料包括主体材料和亲水涂层，其特征在于亲水涂层是由直接或通过低官能化合物的官能团而被共价附着在主体材料表面上的反应基的碳水化合物、包括改性碳水化合物组成的，所说的低官能化合物本身具有能与在主体材料表面上的所说的反应基和碳水化合物反应的官能团，其中所说的反应基不是固有(先前)存在于主体材料中的就是通过等离子体表面处理而已附着在主体材料上的。
本发明的一个优选的副实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中的反应基是固有存在于主体材料中的并且其中的低官能化合物是双环氧乙烷或表卤代醇，优选为双环氧乙烷。
本发明的另一个优选的副实施方案是一种生物医学器械，其中的反应基是固有存在于主体材料中的，其中的低官能化合物是双环氧乙烷和碳水化合物是多糖。所说的碳水化合物最好选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、和葡糖胺。
本发明的另一个优选的副实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中的反应基是固有存在于主体材料中的，其中的低官能化合物是二异氰酸酯，碳水化合物是非多糖碳水化合物。
本发明的另一个优选的副实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中的反应基是固有存在于主体材料中的，其中的低官能化合物是二异氰酸酯，碳水化合物是葡聚糖。
本发明的另一个优选的副实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中的反应基是固有存在于主体材料中的，其中的低官能化合物就其官能团来说是具有不同的反应性。这样的低官能化合物可以是例如就其二个官能团来说具有不同反应性的双环氧乙烷，例如二氧化苎烯、二氧化乙烯基环己烯、3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯，或者它可以是例如就其二个官能团来说具有不同反应性的二异氰酸酯，例如异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯-2，4-二异氰酸酯、或2，2，4-三甲基己烯二异氰酸酯。
本发明的另一个优选的实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而已被附着在所说的表面和其中的低官能化合物选自表卤代醇、双环氧乙烷、二异氰酸酯、二酰氯、和二甲苯磺酸盐。
在此实施方案中，最好低官能化合物是双环氧乙烷。更优选的是，低官能化合物是其二个官能团具有不同反应性的双环氧乙烷。
本发明的另一个优选的实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而已被附着在所说的表面和其中的低官能化合物是双环氧乙烷而碳水化合物是多糖，多糖最好选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、和葡糖胺。
本发明的另一个优选实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中所说的反应基通过等离子体表面处理已被附着在所说的表面，其中低官能化合物是二异氰酸酯。更优选的是低官能化合物是其二个官能团是具有不同反应性的二异氰酸酯。
本发明的另一个优选实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中所说的反应基通过等离子体表面处理已被附着在所说的表面和其中低官能化合物是二异氰酸酯而碳水化合物是多糖，多糖最好选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖和葡糖胺。
本发明的另一个副优选实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中反应基是固有存在于主体材料中，其中碳水化合物是直接被键合到反应基的多糖。所说的碳水化合物最好选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖和葡糖胺。
本发明的另一优选的副实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中碳水化合物是直接被键合到反应基的非多糖碳水化合物。
本发明的另一优选的副实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中碳水化合物是直接被键合到反应基的葡聚糖。
本发明的另一优选的实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而被附着在所说的表面，并且其中碳水化合物是被直接键合到反应基的多糖。所说的碳水化合物最好选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、葡糖胺。
本发明的另一个优选的实施方案是一种生物医学器械，例如眼科器械，其中通过等离子体表面处理而已被附着在所说的表面的反应基是羟基或氨基，和其中被直接键合到反应基的碳水化合物最好选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘多糖、岩藻依聚糖、葡糖胺，并且最优选的是葡聚糖。
根据本发明的生物医学器械例如眼科器械，与现有技术制造的这种器械特别是接触镜片相比，具有各种各样意想不到的进步。本发明特别适于实际应用，例如被预期佩戴的接触镜片。举例说，它们确具有高的表面可湿性，此点可以通过其接触镜片、水保留性和水膜消散时间或泪膜消散时间得到证实。水保留时间与水膜消散时间(“BUT”)和泪膜消散时间紧密相关，因为高的水保留时间造成高的水膜消散时间或泪膜消散时间。
此外，根据本发明的生物医学器械，例如接触镜片，具有非常显著的与良好机械性能相结合的生物相容性。举例说，通常对眼睛没有不良的影响，同时对蛋白质或类脂类的吸收很低，与惯用的接触镜片相比盐沉积形成也很低。一般说来，本发明的生物医学器械例如接触镜片表明，它们只有低的结污、低的微生物粘附和低的生物浸蚀，而由例如低摩擦系数和低磨损性可得到良好的机械性能。
总之，考虑到软水凝胶表面为接触镜片在眼上的非常好的移动创造条件，因此本发明的眼科器械例如镜片达到了低的细胞碎片、化妆品、尘埃、溶剂蒸汽或化学器引起的损害与对佩戴这种接触镜片患者的高的舒适感的结合。
借助于连续的接合水层的作用，生物医学器械(例如肾渗析膜、贮血包、心脏起博器头或血管移植物)能防止蛋白质引起的污垢，由此降低血栓形成的速率和程度。因此，根据本发明方法制造的接触血液器械是血相容的和生物相容的。
另外一些优选的实施方案对熟练技术人员来说由本发明公开内容和以下的实施是显而易见。然而，这些实施例仅仅是说明性的，无论如何不能认为是对本发明公开内容的限制。
下文是显示环氧基可被共价附着到经等离子体处理的生物医学器械例如接触镜片的二种可能的反应流程图流程图Ⅰ
图中(CL)代表接触镜片表面，(CL)-NH2代表存在于所说的接触镜片表面的例示性的氨基以及(CL)-OH代表存在于所说的接触镜片表面的例示性的羟基。
另一的反应流程图显示碳水化合物在被键合到生物医学器械例如接触镜片的环氧基上的共价附着
流程图Ⅲ
图中(CL)代表接触镜片表面，而R1和R2意指延伸碳水化合物链的一般基团。
此处，碳水化合物含反式连二醇，为了达到环的破裂和形成醛官能，这样的碳水化合物例如葡聚糖可用适当的氧化剂，例如用高碘酸钠进行部分氧化。所说的醛官能可与作为反应基存在的或作为生物医学器械表面的反应基的氨基反应，形成-N＝CH基团。所说的基团可被合适的还原剂还原而形成将碳水化合物分子连接到器械表面的水解稳定的-NH-CH2-基。
在不限制本发明的情况下，为了得到本发明的复合材料能彼此反应的化学基的另外结合如下，例如使器械表面的羰反应基与二酰肼的一个酰肼基反应，而其另一个酰肼官能团与碳水化合物的醛基反应。使器械表面的醛反应基与碳水化合物的氨基反应，如果需要的话并将其还原。使在器械表面的氨反应基或羟反应基与二环氧化合物的一个环氧官能团反应，而其另一个环氧官能团与碳水化合物的氨基或羟基反应。使在器械表面的氨反应基或羟反应基与表氯代醇的一个官能端基反应，而其另一个的官能端基与碳水化合物的氨基或羟基反应。使在器械表面的氨反应基或羟反应基与二异氰酸酯的一个异氰酸官能团反应，而使其另一个异氰酸官能团与碳水化合物的氨基或羟基反应。使在器械表面上的羧基与碳水化合物的氨基反应。使在器械表面上的可被氨基或羟基取代的反应基被碳水化合物的氨基或羟基取代。
在实施例中，如果没有另外指明的话，温度以摄氏度表示，接触角以度表示。
实施例1(比较例)将市场上购得的氟化聚合物(Fluorofocon ATM)接触镜片从盐水溶液的贮藏处取出，用蒸馏水漂洗并被镶入作体内试验(带非防腐的缓冲盐水溶液)。每块镜片被装到未配过接触镜片的受试者上。选择适于配镜片的受试者。测定的变量是①总可湿性，②前表面消散时间(FS BUT)，③表面干燥速度，④表面覆盖厚度。在装入后马上确定各变量并且在装入十分钟后再加以确定。
实施例2(比较例)将市场上购得的硅氧烷弹性体(Elastofilcon ATM)接触镜片从盐水溶液的贮藏处取出，用蒸馏水漂洗，然后在测定空气/水接触角之前使其在空气中干燥。
使用改进的Kernco-G2接触角测定器。通过将试样放置在平台上并且使用注射器驱动的测微计将一滴蒸馏水置于先前的镜片表面，然后沿切线方面将目镜中的可旋转的十字线对准到在水/空气/镜面界面上的镜片和水滴的弯曲部分，可以测到座生接触角(SCA)。然后用注射器驱动的测微计通过注入更多的水到液滴而逐渐增大其体积，直至液滴恰好开始超过表面前倾时，在此时使用可旋转十字线测得前倾接触角(ACA)。然后再使用注射器驱动的测微计通过从液滴抽水而逐渐减少其体积，直至液滴开始穿过表面后斜时，在此点测定后斜接触角(RCA)。
实施例3通过用甲醇蒸汽在0.7乇压力、输入功率为10瓦、信号频率为300Hz和处理时间为1分钟的条件下的等离子体聚合产生的薄的聚合物薄膜涂覆市场上购得的RGP氟化聚合物(Fluorofocon ATM)接触镜片。
使等离子体改性的接触镜片在20℃与0.235ml的表氯代醇在25ml的0.4MNaOH和25ml二甘醇二甲醚的混合物中反应4小时。然后在蒸馏水中洗涤3次、用乙醇洗涤2次、再用蒸馏水洗涤3次。
通过在3.0′g葡聚糖溶于25ml的0.1MNaOH的溶液中浸渍20小时而将葡聚糖附着到表氯醇处理过的镜片表面。然后在蒸馏水中洗涤5次并在测量接触角之前使其在空气中干燥。然后，在与实施例1相同的条件进行测定之前将处理过的镜片贮存在盐水溶液中。
在表1中的体内数据显示，当根据本发明的方法对表面进行处理后，接触镜片的座生、前倾和后斜空气/水接触角均减少。
在表2中的体内数据显示，当根据本发明的方法对表面进行处理后，泪膜的可湿性增加。
实施例4除了接触镜片是市场购得的硅氧烷弹性体(Elastofilcon ATM)接触镜片，在用蒸馏水漂洗并让其在空气中干燥后进行空气/水接触角测定外，实施例4与实施例3相同。表1中的结果显示，当用本发明的方法处理表面后，接触镜片的座生、前倾和后斜空气/水接触角减少。
表1和2的简要说明表1显示，因多糖附着到RGP氟化聚合物(Fluorofocon ATM)和硅氧烷弹性体(Elastofilon ATM)接触镜片的表面上而引起的空气/水接触角的变化。
表2显示，对RGP fluoropolymer(Fluorofocon ATM)接触镜片来说，接枝多糖对接触镜片干燥需用时间的影响。
表1接触镜片SCA*ACA*RCA*Fluorofocon ATM镜片:
未处理的镜片11111947用葡聚糖(MW=500000)处理过过的镜90959用葡聚糖(MW=2000000)处理过的镜片80854Elastofilcon ATM镜片:
未处理的镜片10210761用葡聚糖(MW=500000)处理过的镜片9910445用葡聚糖(MW=2000000)处理过的镜片939917＊SCA，ACA和RCA分别为座生、前倾和后斜空气/水接触角。
表2
＊可湿性0＝表面完全未润湿1＝非常薄的泪层，快速的消散时间BUT2＝中等薄层，快速的BUT3＝泪层稍薄，BUT大致相等于眨眼间间隔时间4＝泪层厚而平滑，无干燥斑，BUT大于眨眼间间隔时间。
＝FSBUT前表面消失时间+干燥速度1＝慢2＝中等3＝快速实施例5(比较例)对本发明有效性的一个重要判断标准是水从50%的基材表面例如接触镜面后倾所需的时间。此参数被缩写为“WRT”并且在本实施和下文中以秒表示。所用的主体材料是氟化的乙烯丙烯。此材料在未改性表面的WRT为少于1秒钟。
实施例6平的氟化乙烯丙烯基材受到在庚胺存在下的等离子体处理。用3g NaIO4处理在200ml水中的多糖，并在有NaCNBH3存在和pH为6～9的条件下与表面具有氨基的等离子体处理过的表面反应。得到具有亲水涂层的基材，供测定水从50%表面后倾时间用多糖MWWRT(kDa)(秒)a)葡聚糖9.3180b)葡聚糖74.2180c)葡聚糖515180d)葡聚糖2000180e)蓝葡聚糖2000180f)果胶酸无数据180g)polyquat JR 30M无数据90实施例7平的氟化乙烯丙烯基材受到在甲醇存在下的等离子体处理。用1，4-丁二醇二环氧甘油醚在氢氧化苄基三甲铵的存在下对在表面上具有羟基的基材进行处理，并用葡聚糖对其处理。得到具有亲水涂层的基材，供测定水从50%表面后倾时间(WRT)用
多糖MWWRT(kDa)(秒)a)葡聚糖51575b)葡聚糖200090c)葡聚糖2000210d)葡聚糖5-40000>300在以下的实施例中1，4-丁二醇二环氧甘油醚被二(乙二醇)二环氧甘油醚(实施例e)，被四(乙二醇)二环氧甘油醚(实施例f)，或被八(乙二醇)二环氧甘油醚(实施例g)取代e)葡聚糖2000150f)葡聚糖200090g)葡聚糖2000135实施例8Elastofilcon接触镜片受到在庚胺存在下的等离子体处理。用NaIO4/NaCNBH3处理分子量(MW)为74.2kDa的葡聚糖并与表面上具有氨基的经等离子体处理的接触镜片反应。得到具有亲水涂层的接触镜片，其水从50%表面后倾时间(WRT)测得为180秒。
实施例9Tefilcon接触镜片受到在庚胺存在下的等离子体处理。分子量(MW)为74.2kDa的葡聚糖被用NaIO4/NaCNBH3处理，并与其表面上具有氨基的经等离子体处理的接触镜片反应。得到具有亲水涂层的接触镜片，其水从50%表面后倾时间(WRT)测得为90秒。与其相比，表面未改性的Tefilcon接触镜片的WRT为10秒钟。
实施例10对a)聚氨酯，b)玻璃和c)A1-Kapton进行庚胺存在下的等离子体处理。用NaIO4/NaCNBH3处理多糖并与其表面上含有氨基的经等离子体处理的基材反应。得到具有亲水涂层的基材，测定其水从50%表面后倾时间(WRT)多糖MWWRT(kDa)(秒)a)葡聚糖74.2900b)葡聚糖74.2120c)葡聚糖74.2120实施例11将由UV-固化的硅氧烷PS2067(Hüls America Inc，Bristol，USA)通过将其流延在Folanorm箔(Folex
，Zurich，Switzerland)上和辐照而制得的硅氧烷薄膜放置在RF-GDP装置(无线电频率辉光放电等离子体)中，并将该装置抽真空至0.1毫巴。将薄膜在0.1毫巴的压力下暴露在功率约40瓦、氧流量为10毫微立方厘米的氧等离子体中时间为30秒，此后将薄膜暴露在由于解除真空而进入的空气中。
实施例12将由聚(1，2-间同立构的丁二烯)(Polysciences，Inc.，cat＃16317)的四氢呋喃溶液通过将该溶液流延到Folanorn箔上并在氮流下蒸发四氢呋喃而制得的聚丁二烯薄膜，通过实施例11中所述的方法进行改性。
实施例13将实施例11的经等离子体处理的硅氧烷薄膜放置在干燥器中约5ml的2，4-甲苯二异氰酸酯(2，4-TDI)上。将干燥器加热到50℃并抽真空到0.008毫巴。与2，4-TDI蒸汽反应进行2.5小时。在冷却到室温后取出薄膜，用无水丙醇彻底洗涤并浸渍在脱乙酰壳多糖的DMSO溶液(包含5%LiCl)中为时8小时。此后用水洗涤该改性薄膜24小时，干燥并分析。
实施例14至16根据实施例13的方法处理以下薄膜，除非另有说明者除外实施例14实施例12的经氧等离子体处理的薄膜。蒸汽反应的时间为2.5小时。
实施例15由HEMA(92%)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(5%)和作为光引发剂的Irgacure184(3%)组成的溶液通过流延在Folanorm箔上和UV辐照而制得聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(p-HEMA)薄膜。蒸汽反应的时间为6小时。与脱乙酰壳多糖反应的时间仅为30分钟。
实施例16将由PVA72000(FlukaAG)(99%)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，(Aldrich)(1%)组成的DMSO溶液通过流延在Folanorm箔上并在减压下加热到70℃为时2小时而制成聚乙烯醇薄膜(PVA)。蒸汽反应时间为6小时。与脱乙酰壳多糖反应时间仅为30分钟。
下表列出在处理前和处理后用G40装置(KrüssGmbH，HamburgGermany)测得的聚合物薄膜的接触角(“CA”)实施例材料处理前的CA处理后的CA(°)(°)13硅氧烷100.456.914聚丁二烯79.552.515p-HEMA78.467.516PVA47.131.5实施例17至20用同样的2，4-TDI蒸汽改性的薄膜重复实施例13至16，但是不使用在脱乙酰壳多糖溶液浸渍步骤，而使用包括约1mg催化剂(DBTDL)的透明质酸在DMSO中的1%溶液浸渍步骤。透明质酸得自Czechoslovakia(产品ZDStraznice，CSFR)。
下表列出在处理前和处理后用G40装置(KrüssGmbH，HamburgGermany)测得的聚合物薄膜的接触角(“CA”)实施例材料处理前的CA处理后的CA(°)(°)17硅氧烷100.457.018聚丁二烯79.568.019p-HEMA77.858.320PVA47.142.1
实施例21至24将如实施例13至16中所述的聚合物薄膜浸渍在5%2，4-TDI溶液中，所用的溶剂是能使聚合物溶胀的(溶剂形成见下文表中)。反应在室温和氮气氛中进行12小时。反应后将薄膜在丙酮中洗涤并减压干燥。此后将薄膜浸渍在脱乙酰壳多糖的1%DMSO溶液(包括5%LiCl)中时间24小时。此后用蒸馏水洗涤改性薄膜24小时，然后干燥进行分析。
下表列出在处理前和处理后用G40装置(KrüssGmbH，HamburgGermany)测定的聚合物薄膜的接触角(“CA”)实施例材料处理前的CA处理后的CA(溶剂)(°)(°)21硅氧烷100.459.8(DMSO)22聚丁二烯79.558.0(DMSO)p-HEMA23(四氢呋喃)77.854.0二乙醚)24PVA47.137.5(乙腈)实施例25至27用同样的2，4-TDI溶液改性的薄膜重复实施例22至24，但不使用脱乙酰壳多糖溶液浸渍步骤，而使用包括约1mg催化剂(DBTDL)的透明质酸在DMSO中的1%溶液。
下表列出在处理前和处理后用G40装置(KrüssGmbH，HamburgGermany)测得的接触角(“CA”)实施例材料处理前的CA处理后的CA(°)(°)25聚丁二烯79.559.126p-HEMA78.055.127PVA48.038.0实施例28将经洗涤和冷冻干燥的STDTM接触镜片(由CIBA Vision，Atlanta，Tefilcon提供)，它是基于p-HEMA的交联聚合物，浸渍在5ml四氢呋喃、5ml二乙醚、0.2g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和10mg催化剂(DBTDL)的混合物中。反应在室温和氮气流下进行12小时。此后用丙酮洗涤镜片，干燥并在含5%LiCl的0.5%碳水化合物在DMSO中的溶液和(除实施例28d外)作为催化剂的DBTDL中浸渍。在1至2小时后用水彻底洗涤镜片，干燥并进行分析。
下表列出处理后用G40装置(KrüssGmbH，HamburgGermany)测定的接触镜片的接触角(“CA”)(供比较用未处理的STD镜片的接触角为77～78°)
实施例碳水化合物处理后的CA(°)a)粘蛋白(σ)53.4b)岩藻依聚糖50.5c)葡聚糖26.8d)葡糖胺(Fluka)38.9实施例29将经洗涤和冷冻干燥的EXCELENSTM接触镜片(由CIBA Vision，Atlanta，Atlafilcon提供)，它是基于PVA的交联聚合物，浸渍在5ml四氢呋喃、5ml二乙醚、0.2g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和10mg催化剂(DBTDL)的混合物中。反应在室温和氮气中进行12小时。此后用丙酮洗涤镜片、干燥并在含5%LiCl的碳水化合物在DMSO中的0.5%溶液和(除实施例29a外)作为催化剂的DBTDL中浸渍。在1至2小时后用水彻底洗涤镜片、干燥并分析。
下表列出在处理后用G40装置(KrüssGmbH，HamburgGermany)测定的接触镜片的接触角(“CA”)(为供比较未处理的EXCELENS接触镜片的接触角为69～70°)实施例碳水化合物处理后的CA(°)a)脱乙酰壳多糖63.1b)岩藻依聚糖(σ)61.3c)葡聚糖(Fluka)44.9
实施例30使氟化乙烯丙烯(FEP)或全氟聚醚(PFPE)的平的基材经受在a)氨、b)乙二胺或c)庚胺存在下的等离子体处理。用NaIO4/NaCNBH3处理分子量为74.2kDa的葡聚糖并与具有表面上氨基的经等离子体处理的基材反应。得到具有亲水涂层的基材，测定其水从50%表面后倾时间(WRT)基材等离子体气WRT(秒)a)FEP氨160b)FEP乙二胺160C)PFPE庚胺110实施例31让不同的接触镜片经受在氨或庚胺存在下的等离子体处理。分子量为74.2kDa的葡聚糖用NaIO4/NaCNBH3处理并与在表面上具有氨基的经等离子体处理的接触镜片反应。得到具有亲水涂层的接触镜片，对这些镜片测得以下的水从50%表面后倾时间(WRT)接触镜片材料等离子体气WRT(秒)a)Tefilcon氨60b)硅氧烷材料*氨 115c)硅氧烷材料*庚按 100d)Atlaficon A庚胺130＊此处所用的硅氧烷材料是一共聚合物，该共聚物包含15%重量的甲基丙烯酸甲酯，15%重量的三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基-丙基甲基丙烯酸酯以及70%重量的具有羟丁基封端的二甲基硅氧烷单元的大分子(macromer)和异佛尔酮二异氰酸酯，该异氰酸酯基团已与硅氧烷的末端羟基反应，该大分子用异氰酸基乙基甲基丙烯酸酯封端，该异氰酸根合基团已与硅氧烷的末端羟基反应。
权利要求
1.一种具有一个或几个能在其上保持连续的含水流体层的可湿表面的复合材料，该复合材料包含主体材料和亲水涂层，其特征在于亲水涂层是由直接或通过低官能化合物的官能团而被共价附着在主体材料表面上的反应基的碳水化合物组成的，所说的低官能化合物本身具有能与在主体材料表面上的所说的反应基和与碳水化合物反应的官能团，其中所说的反应基不是固有(先前)存在于主体材料中的就是通过等离子体表面处理而被附着在主体材料中的。
2.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的。
3.根据权利要求1的复合材料，其中反应基通过等离子体表面处理而被附着在主体材料中。
4.根据权利要求1的复合材料，其中碳水化合物是被直接共价附着到反应基。
5.根据权利要求1的复合材料，其中碳水化合物是通过低官能化合物而被共价附着到反应基。
6.根据权利要求1的复合材料，它是一种生物医学器械。
7.根据权利要求1的复合材料，它是一种眼科器械。
8.根据权利要求1的复合材料，它是一种接触镜片。
9.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中和其中低官能化合物是双环氧乙烷或表卤代醇。
10.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中低官能化合物是双环氧乙烷和碳水化合物是多糖。
11.根据权利要求10的复合材料，其中碳水化合物选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、以及葡糖胺。
12.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中低官能化合物是二异氰酸酯和碳水化合物是非多糖碳水化合物。
13.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中低官能化合物是二异氰酸酯和碳水化合物是葡聚糖。
14.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中低官能化合物就其官能团来说具有不同的反应性。
15.根据权利要求14的复合材料，其中低官能化合物是双环氧乙烷。
16.根据权利要求14的复合材料，其中低官能化合物是二异氰酸酯。
17.根据权利要求1的复合材料，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而已被附着到所说的表面和其中低官能化合物选自卤代醇、双环氧乙烷、二异氰酸酯、二酰氯、以及二甲苯磺酸酯。
18.根据权利要求17的复合材料，其中低官能化合物是双环氧乙烷。
19.根据权利要求17的复合材料，其中低官能化合物是就其二官能团来说具有不同反应性的双环氧乙烷。
20.根据权利要求1的复合材料，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而被附着到所说的表面，其中低官能化合物是双环氧乙烷和碳水化合物是多糖。
21.根据权利要求20的复合材料，其中碳水化合物选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、和葡糖胺。
22.根据权利要求1的复合材料，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而已被附着到所说的表面和其中低官能化合物是二异氰酸酯。
23.根据权利要求22的复合材料，其中低官能化合物是就其二官能团来说是具有不同反应性的二异氰酸酯。
24.根据权利要求1的复合材料，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而已被附着到所说的表面和其中低官能化合物是二异氰酸酯和碳水化合物是多糖。
25.根据权利要求24的复合材料，其中碳水化合物选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、和葡糖胺。
26.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中碳水化合物是直接被键合到反应基的多糖。
27.根据权利要求26的复合材料，其中碳水化合物选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、以及葡糖胺。
28.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中碳水化合物是直接被键合到反应基的非多糖碳水化合物。
29.根据权利要求1的复合材料，其中反应基是固有存在于主体材料中的，其中碳水化合物是直接被键合到反应基的葡聚糖。
30.根据权利要求1的复合材料，其中所说的反应基通过等离子体表面处理而已被附着到所说的表面和其中碳水化合物是被直接键合到反应基的多糖。
31.根据权利要求30的复合材料，其中碳水化合物选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、和葡糖胺。
32.根据权利要求1的复合材料，其中通过等离子体表面处理而已被附着在所说的表面的所说的反应基是羟基和氨基，其中被直接键合到反应基的碳水化合物选自葡聚糖、脱乙酰壳多糖、透明质酸、粘蛋白、岩藻依聚糖、和葡糖胺。
33.根据权利要求32的复合材料，其中碳水化合物是葡聚糖。
34.一种制造如权利要求1规定的可湿的复合材料的方法，该方法包括以下步骤1.在使含反应基的薄膜涂层被沉积在基材的想望表面的条件下将具有其想望的最终形状的非复合材料暴露在以至少为一种的有机和/或无机化合物蒸汽形式的低压等离子体中，2.也可以使所说的反应基与活性基，和/或与具有一个或多个的能与所说的反应基或与被激活的反应基进行化学反应并具有至少为一个的能与碳水化合物进行化学反应的另外的低官能团的低官能化合物反应，以产生活化表面，3.也可以用一种改性所说的碳水化合物的试剂处理碳水化合物以使它能与表面的反应基或官能团反应，4.使表面上的反应基或官能团与碳水化合物反应，5.也可以用一种试剂处理在表面上固定的碳水化合物以稳定碳水化合物与表面间的结合。
35.一种制造如权利要求1规定的具有固有(先前)存在于主体材料中的反应基的可湿的复合材料的方法，该方法包括以下步骤-不是必须地使固有存在于以其想望的最终形状的非复合材料的主体材料中的反应基与活性基，和/或与具有一个或多个能与所说的反应基或与被激活的反应基进行化学反应的官能团并具有至少为一个能与碳水化合物进行化学反应的另外的官能团的低官能化合物反应，以产生活化表面，-不是必须地用一种改性所说的碳水化合物的试剂处理碳水化合物以使它能与表面的反应基或官能团反应，-使表面上的反应基或官能团与碳水化合物反应，-不是必须地用一种试剂处理在表面-固定的碳水化合物以稳定碳水化合物与表面间的结合。
全文摘要
本发明涉及一种具有一个或几个能在其上保持连续的含水流体层的可湿表面的复合材料，特别是一种生物医学器械，例如眼科器械，尤其是接触镜片。该复合材料包括主体材料和亲水涂层，其特征在于亲水涂层是由直接或通过低官能化合物的官能基而被共价附着在主体材料表面上的反应基的碳水化合物组成的。所说的低官能化合物本身也具有能与在主体材料表面上的所说的反应基和与碳水化合物反应的官能基，其中所说的反应基不是固有(先前)存在于主体材料中的就是通过等离子体表面处理而已附着在主体材料上的。本发明还涉及制造这样复合材料的方法。
文档编号C08L101/16GK1088513SQ9311899
公开日1994年6月29日 申请日期1993年9月13日 优先权日1992年9月14日
发明者R·C·查特利尔, L·戴, H·J·格里塞尔, S·李, P·兹恩泰克, D·罗曼, P·查布里泰克 申请人:希巴-盖吉股份公司, 联邦科学和工业研究组织