专利名称：生物医学装置、聚合材料和包含其的接触镜的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及生物医学装置，如眼用透镜(ophthalmic lens)。
背景技术：
对生物医学装置如由含甲硅烷氧基的材料制备的眼用透镜的研究已进行了很多年。这些材料通常可以细分为两大类即水凝胶和非水凝胶。水凝胶可以平衡态吸收和保持水分，而非水凝胶不能吸收适量的水。忽略其含水量，水凝胶和非水凝胶趋于具有相对疏水性的、非可湿性的表面。对于很多生物医学应用，包括接触镜和人工晶状体，水凝胶代表着一类理想的材
料。水凝胶是水合的、交联的聚合体系，可以平衡态包含水。硅氧烷水凝胶是一类公知的水凝胶，其特征是包含含硅氧烷的单体。硅氧烷水凝胶代表性地通过聚合含至少一种含硅氧烷的单体和至少一种亲水性单体的混合物来制备。不论是含硅氧烷的单体还是亲水性单体都可作为交联剂(交联剂定义为具有多个可聚合官能度的单体)，或者可以使用一种单独的交联剂。在诸如接触镜的生物医学装置领域，为了提供可用接触镜的因素必需考虑诸如像透氧性、润湿性、材料强度和稳定性的各种物理和化学性能，这些只是必须仔细平衡的因素中的一部分接触镜。例如，由于角膜通过与大气接触来接受氧的供给，因此良好的透氧性是某些接触镜材料的关键特性。润湿性也很重要，因为如果透镜不能充分被润湿，则不能保持润滑，进而不能舒适地佩戴于眼睛中。因此，最佳的接触镜应至少同时具有优异的透氧性和优异的泪液润湿性。相比非硅氧烷水凝胶，硅氧烷水凝胶的优点是由于包含含甲硅烷氧基的单体而典型地具有较高的的透氧性。形成硅氧烷水凝胶所用的含硅氧烷的单体是众所周知的，在例如 US 专利 No. 4136250、4153641、4740533、5034461、5070215、5260000、5310779 和 5358995中披露了很多例子。然而，硅氧烷透镜存在的问题是硅氧烷链表面会在透镜上形成疏水区域，这将不可逆的影响眼睛移动的润湿性和佩戴者的舒适度。Karunakaran 等人在“Synthesis, Characterization, and Crosslinking ofMethacrylate-Telechelic PDMAAm-b-PDMS~b-PDMAAm Copolymers”， Journal of PolymerScience Part A Polymer Chemistry, Vol. 45, pp.4284-4290(2007) ( ^Karunakaran etal. ”)中披露了，通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合，可以制备一种新的双亲性甲基丙烯酸酯-遥爪五嵌段共聚物。如Karunakaran等人在方案I中揭示的一样,含RAFT试剂(2)的一个或多个含硫-羰基-硫片段的聚硅氧烷单体在双亲性甲基丙烯酸酯-遥爪五嵌段共聚物制备中用作中间体。Karunakaran等人进一步报道说这种双亲性甲基丙烯酸酯-遥爪五嵌段共聚物可以用于如制备接触镜的眼用用途。然而，生产双亲性甲基丙烯酸酯-遥爪五嵌段共聚物的方法是耗时的，并且要用到不同的试剂和处理条件，同时存在再现性的问题。此外,Karunakaran等人制备的双亲性甲基丙烯酸酯_遥爪五嵌段是交联剂，其可增加目的产物的有效交联密度，使产品具有较高的模量。
因此，希望提供改进的足够柔软可以制备软性接触镜的硅氧烷水凝胶，接触镜其具有更高的透氧性，合适的水含量和充分的弹性，以及对于接触镜佩戴着而言是舒适的。还希望提供易于以简单、成本充分方式制备的硅氧烷水凝胶。
发明内容
根据本发明的一个具体实施方式
，提供生物医学装置，其包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成生物医学装置的单体。根据本发明的第二个实施例，提供软性接触镜，其包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成软性接触镜的单体接触镜。根据本发明的第三个实施例，提供硅氧烷水凝胶，其包含混合物的水合聚合产物，所述混合物包含(a) 一种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)亲水性的单体。本发明的如硅氧烷水凝胶的生物医学装置有利地由一种或多种含硅氧烷的均聚物形成，所述含硅氧烷的均聚物包含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段。与Karunakaran等人不同，申请人发现本文披露的包含RAFT试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段的含硅氧烷的均聚物能够纳入到形成生物医学装置的配方中，以便形成生物医学装置，据信这种生物医学装置具有高的透氧性以及较低的模量，这将使佩戴者更加舒适。而且，与Karunakaran等人还不同的是，本文描述的含硅氧烷的均聚物不能在最终产品中形成共价连接，而是在与合适的单体反应后延长聚合物链。这将导致产品的“充分”交联密度较低，因此导致模量相对较低。这样，含硅氧烷的均聚物RAFT试剂可活泼地参与自由基聚合反应，以将含硅氧烷的均聚物RAFT试剂共价连接到得到的网络结构。此外，在被纳入到形成生物医学装置的配方中之前，含硅氧烷的均聚物可以以简单、成本有效的方式来制备。
具体实施例方式本发明涉及用于与人体组织或体液直接接触的生物医学装置。此处使用“生物医学装置”是指设计成用于哺乳动物组织或体液之上或之中，优选用于人体组织或体液之上或之中的任何制品。生物医学装置的代表性实例包括但不限于人工输尿管、隔膜、宫内节育器、心脏瓣膜、导管、假牙衬里、假肢装置、眼用透镜应用，其中透镜意旨直接放置在眼睛上或者眼睛里，诸如眼内装置和接触镜。优选的生物医学装置是眼用装置。此处所使用术语“眼用装置”是指放在眼睛内或者眼睛上的装置。这些装置可以提供光学矫正、伤口护理、药物投放、诊断功能或增强化妆效果以及这些性质的组合。可用的眼用装置包括但不限于接触镜如软性接触镜(例如软性水凝胶透镜、软性非水凝胶透镜等)、人工晶状体、覆盖透镜(overlay lenses)、眼睛插入物、光学插入物等。如本领域技术人员可理解的那样，如果透镜可以向后折叠至自身上而不折断，则认为该透镜是“软性的”眼用装置眼用装置优选的眼用装置是软性接触镜，和最优选的是由硅氧烷水凝胶制备的软性接触镜。本发明中的生物医学装置，其由包含混合物的聚合产物形成，所述混合物包含(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂(或者RAFT基团)的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成生物医学装置的单体。。在一个具体实施方式
中，本发明的生物医学装置包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成生物医学装
置的单体。在一个具体实施方式
中，本发明的生物医学装置包含混合物的聚合产物，所述混合物由以下物质组成(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物由可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段组成；以及(b) —种或多种形成生物医学装置的单体。在一个具体实施方式
中，本发明的生物医学装置包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述生物医学装置不是热塑性的。在一个具体实施方式
中，本发明的生物医学装置包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a) —种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成生物医学装置的单体，其中所述生物医学装置是水凝胶。含硅氧烷的均聚物中的含硫-羰基-硫片段是基于本领域普通技术人员公知的硫-羰基-硫化学。硫-羰基-硫片段例如可以是含黄原酸酯的片段、含三硫代碳酸酯的片段、含二硫代氨基甲酸酯的片段或含二硫代羧酸酯的片段，其中每个基团含有硫羰基基团，以及优选含有硫-羰基-硫基团。一类硫-羰基-硫片段的通式如下
权利要求
1.生物医学装置，其包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a)—种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的ー个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种形成生物医学装置的単体。
2.根据权利要求I所述的生物医学装置，其中所述ー个或多个硫-羰基-硫片段包括ニ硫代羧酸酯片段、黄原酸酯片段、ニ硫代氨基甲酸酯片段或三硫代碳酸酯片段。
3.根据权利要求I和2所述的生物医学装置，其中所述含硅氧烷的均聚物由所述RAFT试剂的硫-羰基片段封端。
4.根据权利要求1-3所述的生物医学装置，其中所述含硅氧烷的均聚物的通式如下 RiOR1f Si— 0-1— L— AI " 其中L是ー个连接基团，R10和R11各自独立地是氢、直链或枝化的C1-C3tl烷基基团、C1-C30氟烷基基团、C1-C20含酯烷基、烷基醚基团、环烷基醚基团、环烯基醚基团、芳基醚基团、芳基烷基醚基团、取代或未取代的C1-C3tl烷氧基基团、取代或未取代的C3-C3tl环烷基基团、取代或未取代的C3-C3tl环烷基烷基基团、取代或未取代的C3-C3tl环烯基基团、取代或未取代的C5-C3tl芳基基团、取代或未取代的C5-C3tl芳基烷基基团、取代或未取代的C5-C3tl杂芳基基团、取代或未取代的C3-C3tl杂环、取代或未取代的C4-C3tl杂环烷基基团、取代或未取代的C6-C3tl杂芳基烷基基团、氟、C5-C3tl氟代芳基基团、甲硅烷氧基基团、或羟基基团；n是从2到100，以及A是RAFT试剂的硫-羰基-硫片段。
5.根据权利要求4所述的生物医学装置，其中Rki独立地是直链或枝化的C1-C3tl烷基基团，Rn是甲硅烷氧基基团，以及A独立地是ニ硫代羧酸酯片段、黄原酸酯片段、ニ硫代氨基甲酸酯片段或三硫代碳酸酯片段。
6.根据权利要求1-5所述的生物医学装置，其中所述含硅氧烷的均聚物的通式如下 义10A— L--Si— O--L— A R10 其中L是连接基团，Rki独立地是氢、直链或枝化的C1-C3tl烷基基团、C1-C3tl氟烷基基团、C1-C2tl含酯烷基、烷基醚、环烷基醚、环烯基醚、芳基醚、芳基烷基醚、含聚醚的基团、取代或未取代的C1-C3tl烷氧基、取代或未取代的C3-C3tl环烷基基团、取代或未取代的C3-C3tl环烷基烷基基团、取代或未取代的C3-C3tl环烯基基团、取代或未取代的C5-C3tl芳基基团、取代或未取代的C5-C3tl芳基烷基基团、取代或未取代的C5-C3tl杂芳基基团、取代或未取代的C3-C3tl杂环、取代或未取代的C4-C3tl杂环烷基基团、取代或未取代的C6-C3tl杂芳基烷基基团、氟、C5-C30氟代芳基基团、甲硅烷氧基基团、或羟基基团；n是从2到100，以及A独立地是RAFT试剂的含硫-羰基片段。
7.根据权利要求1-6所述的生物医学装置，其中所述ー种或多种形成生物医学装置的单体是含硅氧烷的单体。
8.根据权利要求1-7所述的生物医学装置，其中所述ー种或多种形成生物医学装置的単体是亲水性単体或疏水性単体。
9.根据权利要求1-8所述的生物医学装置，其中所述ー种或多种形成生物医学装置的単体是亲水性単体，所述亲水性单体选自由不饱和羧酸、丙烯酰胺、こ烯基内酰胺、聚(氧化烯)(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、含羟基的(甲基)丙烯酸酯、亲水性碳酸こ烯酷、亲水性氨基甲酸こ烯酯单体、亲水性噁唑酮单体及它们的混合物组成的组。
10.根据权利要求1-9所述的生物医学装置，其中所述ー种或多种含硅氧烷的均聚物占所述混合物的约0. I重量％至约40重量％，以及所述ー种或多种形成生物医学装置的单体占所述混合物的约0. I重量％至约90重量％。
11.根据权利要求1-10所述的生物医学装置，其中所述混合物进ー步包含(c)交联剂。
12.根据权利要求1-11所述的生物医学装置，其中所述装置选自由接触镜、刚性透气接触镜、软性接触镜、水凝胶接触镜、人工晶状体和角膜植入物组成的组。
13.根据权利要求1-11所述的生物医学装置，其中所述装置是水凝胶。
14.硅氧烷水凝胶，其包含混合物的水合聚合产物，所述混合物包含(a)—种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含RAFT试剂的ー个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b) —种或多种亲水性的单体。
15.根据权利要求14所述的硅氧烷水凝胶，其中所述ー种或多种亲水性单体选自由不饱和羧酸、丙烯酰胺、こ烯基内酰胺、聚(氧化烯)(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、含羟基的(甲基)丙烯酸酯、亲水性碳酸こ烯酯、亲水性氨基甲酸こ烯酯单体、亲水性噁唑酮单体及它们的混合物组成的组。
全文摘要
本发明提供了生物医学装置、聚合材料和包含其的接触镜。具体地，本发明提供了生物医学装置，其包含混合物的聚合产物，所述混合物包含(a)一种或多种含硅氧烷的均聚物，所述含硅氧烷的均聚物包含可逆加成断裂链转移(RAFT)试剂的一个或多个硫-羰基-硫片段；以及(b)一种或多种形成生物医学装置的单体。
文档编号G02B1/04GK102803999SQ201080026567
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月14日 优先权日2009年6月16日
发明者J·G·林哈特, I·M·努涅斯, J·A·麦吉, J·亨特, M·奥尔顿, D·帕夫洛维奇, D·A·希普 申请人:博士伦公司