专利名称：具有富水表面的硅水凝胶透镜的制作方法
具有富水表面的硅水凝胶透镜本发明一般性地涉及眼用器件，尤其是硅水凝胶接触透镜，其具有产生水含量梯度的透镜结构构造并包含水含量(指定为WCSiHy)为约10至约70重量％的硅水凝胶本体材料和外表面层，所述外表面层具有约O.1至约20 μ m的厚度，完全覆盖硅水凝胶本体材料并由完全或基本不含硅氧烷且具有较高水含量的水凝胶材料构成，所述较高水含量的特征是如果WCsilly ( 45%，则水溶胀比为至少约100%，或如果WCSiHy>45%，则水溶胀比为至少约[120 · WCsiay/ (1-WCsiay) ]%,通过AFM用完全水合状态的硅水凝胶接触透镜的横截面测定。
背景技术：
硅水 凝胶(SiHy)接触透镜广泛用于矫正许多不同类型的视力缺陷。它们由含有硅氧烷的水合交联聚合材料和平衡状态下透镜聚合物基体内一定量的水组成。根据FDA的接触透镜分类，水凝胶接触透镜一般性地分为两个主要类别低水含量接触透镜(含有小于50%水)和高水含量接触透镜(含有大于50%水)。对于SiHy接触透镜，接触透镜对角膜健康具有最小不利影响所需的高氧渗透率通过将硅氧烷并入交联聚合材料中实现，而不是通过提高水含量实现。因此，不同于常规水凝胶接触透镜，SiHy接触透镜可具有低水含量，同时仍具有相对高氧渗透率(Dk),例如来自CIBA Vision Corporation的
FOCUS* Night& Day (约 23. 5%H20 且 Dk~140Barrer);来自 CIBA Vision Corporation的 Air Optix*'(约 33%H20 且 Dk 11 OBarr er)；来自 Bausch&Lomb 的 Pu re VisiOll^(约 36%H20 且 Dk IOOBarrer)；来自 Johnson&Johnson 的 Λπ ν Κ、** 0asys#> (约38%H20, Dk~105Barrer)；来自 Johnson&Johnson 的 AcUVUC* AdvanCC* (约 47%H20,Dk 65Barrer);来自 Johnson&Johnson 1 ACUVUC TruEye (约 46%H20, Dk IOOBarrer)；来自 CooperVision 的(约 48%H20, Dk^l28Barrer)；来自 CooperVision
的 Avaira (约 46%H20, Dk IOOBarrer);和来自 Menicon 的 Premi0 (约 40%H20,Dk^l29Barrer)。SiHy接触透镜中的水可提供理想的柔软度，这能使SiHy透镜佩戴足够长的时间并给病人提供益处，包括适当的初始舒适性(即在透镜插入以后立即)、病人变得习惯它们所需的较短适应时间，和/或适当的拟合。较高水含量对向SiHy接触透镜提供生物相容性和舒适性而言是理想的。但对水的量的限制(认为是80%)是SiHy接触透镜可含有，同时仍具有接触透镜所需的足够机械强度和刚性，如同常规水凝胶接触透镜那样。此外，高水含量还可能具有不理想的结果。例如，SiHy接触透镜的氧渗透率可受水含量提高危害。另外，SiHy透镜中的高水含量产生更大的眼内脱水和因此脱水引发的佩戴不适，因为具有高水含量的SiHy接触透镜可能耗尽眼睛的有限眼泪(水)供应。认为眼内脱水可由接触透镜的前表面的蒸发(即水损失)引起，且这种水损失主要通过水从后表面至前表面扩散通过透镜而控制，且扩散速率与平衡状态下透镜本体材料的水含量接近地成比例(L. Jones等人，Contact Lens&Anterior Eye25 (2002) 147 - 156，通过引用将其全部并入本文中)。
将硅氧烷并入接触透镜材料中还对接触透镜的生物相容性具有不理想的影响，因为硅氧烷是疏水性的且在暴露于空气下的透镜表面上有大的迁移倾向。因此，SiHy接触透镜通常需要表面改性方法以消除或最小化接触透镜的硅氧烷的暴露和保持亲水表面，包括例如各种等离子体处理(例如来自CIBA Vision Corporation的FOCUS*'Day'+咬
和 Air Optix ;来自 Bausch&Lomb 的PureVisi_ ;和来自 Menicon 的 PremiO );物理
和/或化学地嵌入SiHy聚合物基体中的内部润湿剂(例如来自Johnson& Johnson的
Acuvue Oasysu、,.\t'UVUt'K.· Advantt K 和 Acuvilt1.· TruEye ;来自 CooperVision
的Biofillit/和Avaira )。尽管商业SiHy透镜生产中使用的表面改性技术可提供具有足
够亲水表面的新(未使用)SiHy透镜，佩戴在眼睛中的SiHy透镜可具有由于空气暴露、眼睑的剪切力、硅氧烷迁移和/或防止硅氧烷暴露的部分失效而导致的干点和/或疏水表面积。那些干点和/或疏水表面积是不可润湿的且容易吸收来自眼睛环境的类脂或蛋白质，并可附着于眼睛上，导致病人不适。因此，仍需要具有持久亲水性、润湿性和润滑性并可整天保持在眼睛中的具有亲水表面的SiHy接触透镜。
发明概述本发明可满足对在眼睛中整天具有持久表面亲水性、表面润湿性和表面润滑性的具有亲水表面的SiHy接触透镜的需要。在一个方面中，本发明提供一种水合硅水凝胶接触透镜，其包含前(凸)表面和相对的后(凹)表面；和从前表面至后表面的层状结构构造，其中层状结构构造包含前面外水凝胶层、硅水凝胶材料内层和后面外水凝胶层，其中硅水凝胶材料具有至少约50，优选至少约60,更优选至少约70,甚至更优选至少约90Barrer,最优选至少约IlOBarrer的氧渗透率(Dk)，和约10至约70%，优选约10至约65%，更优选约10至约60%，甚至更优选约15至约55%，最优选约15至约50重量％的第一水含量(指定为WCSiHy)，其中前面和后面外水凝胶层的厚度基本均匀并在接触透镜的周边汇合以完全包围硅水凝胶材料内层，其中前面和后面外水凝胶层相互独立地具有高于WCsilly的第二水含量，根据通过如下表征如果WCsilly ( 45%，则具有至少约100%(优选至少约150%，更优选至少约200%，甚至更优选至少约250%，最优选至少约300%)的水溶胀比(称为WSR)，或如果WCSiHy>45%，则具有至少约[120 · WCsiay/(1-WCsiay) ]%(优选[130 · WCsiay/(1-WCsiay)] %,更优选[140 · WCsiay/(1-WCsilly)] %，甚至更优选[150 · WCsiay/(1-WCsiay) ]%)的水溶胀比，其中前面和后面外水凝胶层各自的厚度为约0.1至约20 μ m,优选约0. 25至约15 μ m,更优选约0. 5至约12. 5 μ m,甚至更优选约I至约IOym(根据在全水合状态下用原子力显微镜在从硅水凝胶接触透镜的后表面至前表面的横截面上测量)。在另一方面中，本发明提供一种水合硅水凝胶接触透镜。本发明水合硅水凝胶接触透镜包含作为本体材料的硅水凝胶材料、前表面和相对后表面；其中接触透镜具有至少约40,优选至少约60,更优选至少约80,甚至更优选至少约110Barrer/mm的氧透过率,和横截面-模量曲线，所述横截面-模量曲线包含(沿着接触透镜的横截面表面上前表面与后表面之间最短的线)包括前表面且在前表面附近的前面外区、包括最短线中心且围绕最短线中心的内区，和包括后表面且在后表面附近的后面外区，其中前面外区具有平均前面表面模量(指定为
权利要求
1.一种水合硅水凝胶接触透镜，其包含前表面和相对的后表面；和从前表面至后表面的层状结构构造，其中层状结构构造包含前面外水凝胶层、硅水凝胶材料内层和后面外水凝胶层，其中硅水凝胶材料具有至少约50，优选至少约60，更优选至少约70，甚至更优选至少约90,最优选至少约IlObarrer的氧渗透率,和约10至约70%,优选约10至约65%,更优选约10至约60%，甚至更优选约15至约55%，最优选约15至约50重量％的第一水含量(指定为 WCs iHy)，其中前面和后面外水凝胶层的厚度基本均匀并在接触透镜的周边汇合以完全包围硅水凝胶材料内层，其中前面和后面外水凝胶层相互独立地具有高于WCsilly的第二水含量，其通过如下表征(a)如果WCsilly ( 45%，则具有至少约100%(优选至少约150%，更优选至少约200%，甚至更优选至少约250%，最优选至少约300%)的水溶胀比，或(b)如果WCSiHy>45%，则具有至少约
2.根据权利要求1的水合硅水凝胶接触透镜，其中如果WCsilly≤ 55%，则前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约150%的水溶胀比。
3.根据权利要求1的水合硅水凝胶接触透镜，其中如果WCsilly≤ 60%则前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约200%的水溶胀比。
4.根据权利要求1的水合硅水凝胶接触透镜，其中如果WCsilly≤65%，则前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约250%的水溶胀比。
5.根据权利要求1的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约300%的水溶胀比。
6.根据权利要求1-5中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中硅水凝胶材料具有至少约70的氧渗透率和约15至约55重量％的第一水含量(WCsilly)，其中前面和后面外水凝胶层各自的厚度为约O. 25至约15 μ m。
7.根据权利要求1-6中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层相互独立地具有相对于内层至少约20%，优选至少约25%，更优选至少约30%，甚至更优选至少约35%，最优选至少约40%的降低的表面模量。
8.根据权利要求1-7中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层各自的厚度为约O. 5至约12. 5 μ m。
9.根据权利要求1-8中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中硅水凝胶材料具有约·O.4至约1. 5MPa的弹性模量。
10.根据权利要求1-9中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前表面和后表面具有低的负电性基团(例如羧酸基团)表面浓度，其通过在正电性颗粒附着试验中吸引至多约 200，优选至多约160，更优选至多约120，甚至更优选至多约90，最优选至多约60个正电性颗粒表征。
11.一种水合硅水凝胶接触透镜，其包含作为本体材料的硅水凝胶材料、前表面和相对后表面，其中接触透镜具有至少约40，优选至少约60，更优选至少约80，甚至更优选至少约llOBarrer/mm的氧透过率，和横截面表面模量曲线，其中横截面表面模量曲线沿着接触透镜的横截面表面上前表面与表后面之间最短的线，包含包括前表面且在前表面附近的前面外区、包括最短线中心且围绕最短线中心的内区，和包括后表面且在后表面附近的后面外区，其中前面外区具有平均前表面模量(指定为
12.根据权利要求11的水合硅水凝胶接触透镜，其中前表面和后表面具有低的负电性基团(例如羧酸基团)表面浓度，其通过在正电性颗粒附着试验中吸引至多约200，优选至多约160，更优选至多约120，甚至更优选至多约90，最优选至多约60个正电性颗粒表征。
13.一种水合硅水凝胶接触透镜，其包含作为本体材料的硅水凝胶材料、前表面和相对后表面；其中接触透镜具有(I)至少约40，优选至少约60，更优选至少约80，甚至更优选至少约110Barrer/mm的氧透过率,和⑵良好的表面润滑性,其通过具有约O. 046或更小， 优选约O. 043或更小，更优选约O. 040或更小的临界摩擦系数表征，其中前表面和后表面具有低的负电性基团(例如羧酸基团)表面浓度，其通过在正电性颗粒附着试验中吸引至多约200，优选至多约160，更优选至多约120，甚至更优选至多约90，最优选至多约60个正电性颗粒表征。
14.根据权利要求11-13中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中水合硅水凝胶接触透镜包含硅水凝胶材料内层、前面外水凝胶层和后面外水凝胶层，其中前面和后面外水凝胶层的厚度基本均匀并在接触透镜的周边汇合以完全包围硅水凝胶材料内层，其中横截面表面模量曲线中的前面外区、后面外区和内区分别表示前面外水凝胶层、后面外水凝胶层和内层，其中水合硅水凝胶接触透镜具有约10至约70%，优选约10至约65%，更优选约10至约60%，甚至更优选约15至约55%，最优选约15至约50重量％的水含量(WQens)，其中前面和后面外水凝胶层具有约O.1至约20 μ m,更优选约O. 25至约15 μ m,甚至更优选约O. 5至约12. 5 μ m，最优选约I至约10 μ m的厚度，其中前面和后面外水凝胶层相互独立地具有如果WQens为45%或更少，则至少约100% (优选至少约150%，更优选至少约200%，甚至更优选至120· WC少约250%，最优选至少约300%)的水溶胀比，或如果WQens高于45%，则至少约
15.根据权利要求14的水合硅水凝胶接触透镜，其中如果WCtos( 55%，则前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约150%的水溶胀比。
16.根据权利要求14的水合硅水凝胶接触透镜，其中如果WCtos( 60%,则前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约200%的水溶胀比。
17.根据权利要求14的水合硅水凝胶接触透镜，其中如果WCtos( 65%，则前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约250%的水溶胀比。
18.根据权利要求14的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层相互独立地具有至少约300%的水溶胀比。
19.根据权利要求1_7、9、10和14-18中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层独立地具有约O. 25至约15 μ m的厚度。
20.根据权利要求1-10和14-18中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层独立地具有约O. 5至约 12. 5 μ m的厚度。
21.根据权利要求1-10和14-18中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层独立地具有约I至约10 μ m的厚度。
22.根据权利要求1-10和14-21中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中硅水凝胶接触透镜在其层状结构构造中进一步包含两层聚合材料过渡层，其中两层过渡层的每一层位于内层与前面和后面外水凝胶层中一个之间，且厚度基本均匀，其中各个过渡层的厚度为至少约O. 05 μ m,优选约O. 05至约10 μ m,更优选约O.1至约7. 5 μ m,甚至更优选约O. 15至约 5 μ m。
23.根据权利要求1-22中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中水合硅水凝胶接触透镜具有高耐手指摩擦性，其通过在将SiHy接触透镜在手指之间摩擦以后在暗场下没有见到表面裂纹线表征。
24.根据权利要求1-23中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中水合硅水凝胶接触透镜具有良好表面润滑性，其通过具有约O. 043或更小，更优选约O. 040或更小的临界摩擦系数表征。
25.根据权利要求1-23中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中水合硅水凝胶接触透镜具有特征是具有至少约10秒的水破裂时间的表面亲水性；特征是具有约90度或更小，优选约80度或更小，更优选约70度或更小，甚至更优选约60度或更小，最优选约50度或更小的平均水接触角的表面润湿性；或其组合。
26.根据权利要求22的水合硅水凝胶接触透镜，其中过渡层包含含羧基(COOH)聚合物，优选丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚物或共聚物，更优选聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。
27.根据权利要求1-10、14-22和26中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层通过将水溶性且可交联的亲水性聚合材料应用于预成型的硅水凝胶接触透镜上并交联而形成，其中预成型的硅水凝胶接触透镜含有在接触透镜表面上和/或附近的氨基和/或羧基，或含有包含氨基和/或羧基的底涂层；其中预成型的硅水凝胶接触透镜在交联以后变成内层。
28.根据权利要求27的水合硅水凝胶接触透镜，其中水溶性且可交联亲水性聚合材料为部分交联的聚合材料，其包含三维网络和在网络内的可交联基团，优选氮杂环丁鑛'基团。
29.根据权利要求27的水合硅水凝胶接触透镜，其中水溶性且可交联的亲水性聚合材料包含(i)约20至约95重量％的衍生自表氯醇官能化聚胺或聚酰胺胺的第一聚合物链， ( )约5至约80重量％的衍生自至少一种亲水性增强剂的亲水性结构部分或第二聚合物链，所述亲水性增强剂具有至少一个选自氨基、羧基、硫羟基及其组合的反应性官能团，其中亲水性结构部分或第二聚合物链通过各自在表氯醇官能化聚胺或聚酰胺胺的一个氮杂环丁猶η基团与亲水性增强剂的一个氨基、羧基或硫羟基之间形成的一个或多个共价键共价附着在第一聚合物链上，和(iii)氮杂环丁#基团，其为第一聚合物链的一部分或共价附着在第一聚合物链上的侧基或端基。
30.根据权利要求29的水合硅水凝胶接触透镜，其中作为亲水性增强剂的亲水聚合物为PEG-NH2 ；PEG-SH ;PEG-⑶OH ；H2N-PEG-NH2 ；H00C-PEG-C00H ；HS-PEG-SH ；H2N-PEG-COOH ； H00C-PEG-SH ；H2N-PEG-SH ;具有一个或多个氨基、羧基或硫羟基的多臂PEG ;具有一个或多个氨基、羧基或硫羟基的PEG树形聚合物；非反应性亲水乙烯基单体的二氨基_、二羧基_、 单氨基-或单羧基-封端均聚物或共聚物；为包含如下组分的组合物的聚合产物的共聚物 (I)约60重量％或更少，优选约O.1至约30%，更优选约O. 5至约20%，甚至更优选约I至约15重量％的至少一种反应性乙烯基单体和(2)至少一种非反应性亲水乙烯基单体；或其组合，其中PEG为聚乙二醇链段，其中反应性乙烯基单体选自(甲基)丙烯酸氨基-C1-Qg 基酯、(甲基)丙烯酸C1-C6烷基氨基-C1-C6烷基酯、烯丙胺、乙烯胺、氨基-C1-C6烷基(甲基)丙烯酰胺、C1-C6烷基氨基-C1-C6烷基(甲基)丙烯酰胺、丙烯酸、C1-C4烷基丙烯酸、 N, N-2-丙烯酰氨基羟基乙酸、β -甲基-丙烯酸、α -苯基丙烯酸、β -丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、当归酸、肉桂酸、1-羧基-4-苯基丁二烯-1，3、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸、三羧基乙烯及其组合，其中非反应性乙烯基单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N, N- 二甲基丙烯酰胺、N, N- 二甲基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸N，N- 二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N- 二甲基氨基乙酯、N, N- 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N- 二甲基氨基丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、3-丙烯酰氨基-1-丙醇、N-羟乙基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]-丙烯酰胺、N-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-乙基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸 2_羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、含磷酸胆碱乙烯基单体、重均分子量为至多1500道尔顿的C1-C4烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基异丙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、烯丙醇、乙烯醇(共聚物中乙酸乙烯酯的水解形式)及其组合。
31.根据权利要求1-10、14-22、26-30中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中前面和后面外水凝胶层包含在热诱导的偶联反应中衍生自氮杂环丁猶基团的交键。
32.根据权利要求1-31中任一项的水合硅水凝胶接触透镜，其中硅水凝胶材料由包含至少一种选自如下的组分的硅水凝胶透镜配制剂得到含硅氧烷乙烯基单体、含硅氧烷乙烯基大分子单体、含硅氧烷预聚物、亲水性乙烯基单体、疏水性乙烯基单体、交联剂、自由基引发剂、亲水性乙烯基大分子单体/预聚物及其组合。
33.根据权利要求32的水合硅水凝胶接触透镜，其中硅水凝胶透镜配制剂包含(I)选自如下的亲水性乙烯基单体N，N- 二甲基丙烯酰胺、N, N- 二甲基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基-乙酰胺、1-甲基-5-亚甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-3-亚甲基-2-吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯及其组合；和(2)含硅氧烷乙烯基单体、含聚硅氧烷乙烯基单体或大分子单体和/或含硅氧烷预聚物。
全文摘要
本发明涉及一种具有如下层状结构构造的水合硅水凝胶接触透镜被一层富水(例如水含量大于80%)层完全覆盖的低水含量硅水凝胶芯(或本体材料)、完全或基本不含硅氧烷的水凝胶。本发明水合硅水凝胶接触透镜具有高氧渗透率以保持角膜健康和柔软、富水的润滑表面以使佩戴舒适。
文档编号A61F2/14GK103052364SQ201180037423
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月30日
发明者邱永兴, J·D·普鲁伊特, S·特克维利, R·C·塔克, J·尼尔森 申请人:诺瓦提斯公司