含有內部潤濕劑之生物醫學裝置 BIOMEDICAL DEVICES CONTAINING INTERNAL WETTING AGENTS

专利汇可以提供含有內部潤濕劑之生物醫學裝置 BIOMEDICAL DEVICES CONTAINING INTERNAL WETTING AGENTS专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本發明包括一種含高分子量之親 水 性 聚合物 和一種含羥基官能化矽 氧 烷之單體之可濕潤 生物 醫學裝置。 This invention includes a wettable biomedical device containing a high molecular weight hydrophilic polymer and a hydroxy-functionalized silicone-containing monomer. 【創作特點】 本發明係有關一種可濕潤之矽氧烷水凝膠，其包含至少一種含矽氧烷之巨體：至少一種高分子量親水性聚合物；和至少一種相容 化成 分。
本發明進一步有關一種方法，其包含步驟(a)混合包含至少一種高分子量親水性聚合物、至少一種含矽氧烷之巨體和一有效量之至少一種相容化成分之反應性成分及(b) 固化 步驟(a)之產物以形成一種生物醫學裝置。
本發明又有關一種方法，其包含步驟(a)混合包含至少一種高分子量之親水性聚合物和一有效量之相容化成分之反應性成分及(b)在最小凝膠時間或以上固化步驟(a)之產物以形成一種生物醫學裝置。
本發明更有關一種包含矽氧烷水凝膠之眼用裝置，其在無表面處理下，具至少約7秒之淚膜崩潰時間。
本發明再有關一種矽氧烷水凝膠隱形眼鏡，其包含至少一種可透氧成分、至少一種相容化成分及某量之高分子量親水性聚合物，其量為足以提供該裝置在無表面處理下，於約一天之配戴後具至少約7秒之淚膜崩潰時間。
一種包含矽氧烷水凝膠隱形眼鏡之裝置，其在無表面修飾下，實質上無表面沉積性。
發明之詳細說明
一種生物醫學裝置，其係由一種包括、實質上包含或包含一種含矽氧烷巨體、至少一種高分子量親水性聚合物和一種相容化用量之相容化成分之反應混合物所形成。
現已令人驚訝地發現到，無表面修飾之生物醫學裝置，特別是具有特異之活體內或臨床濕潤度之眼用裝置，可藉包含一有效量之高分子量親水性聚合物和一相容化用量之相容化成分於矽氧烷水凝膠配方中予以製備。所謂特異之濕潤度，意表前進動態接觸 角 相較於無任何親水性聚合物之類似配方而言，減低至少約10%，較佳至少約20%，在某些具體例中至少約50%。在本發明之前，由矽氧烷水凝膠所形成之眼用裝置不是必須做表面修飾以提供臨床的濕潤度，就是必須由至少一種具有羥基官能性之含矽氧烷之巨體所形成。
當於本文中使用時，“生物醫學裝置”意表被設計成於哺乳動物組織或液體中，或較佳於人體組織或液體中被使用之任何物體。此等裝置的實例包括但不限於導尿管、移 植物 、stents及諸如眼內鏡片和隱形眼鏡之眼用裝置。較佳之生物醫學裝置為眼用裝置，特別是隱形眼鏡，最特別是由矽氧烷水凝膠所製造之隱形眼鏡。
當於本文中使用時，術語“鏡片”和“眼用裝置”指的是存在於眼睛之上或之中的裝置。此等裝置可提供光學校正，傷口照護、藥物傳送、診斷功能、美容增強或效果或此等特性之組合。術語鏡片包括但不限於軟式隱形眼鏡、硬式隱形眼鏡、眼內鏡片、外罩鏡片、眼球嵌入物及光學嵌入物。
當於本文中使用時，術語“單體”為一種包含至少一種可聚合基團和平均分子量約低於2000道 耳 頓(Daltons)(依據藉由凝膠滲透層析折射指數偵測法所測定)之化合物。因此，單體(包括二聚體且在某些情況中為低聚體)包括由多於一個單體性單元所製造之低聚物。
當於本文中被使用時，片語“無表面處理”指的是本發明裝置之外表面並未被分別處理以改良裝置之濕潤度。本發明可進行之處理包括電漿處理、接枝、塗覆等。然而，提供除了改良濕潤度以外之特性的塗覆物(諸如但不限於抗 微生物 塗覆物)可被施加至本發明之裝置中。
各種分子量範圍被揭示於本文中。就具有不連續分子結構之化合物而言，本文中所報導之分子量係基於分子式來計算且以克/莫耳予以報導。就聚合物而言，分子量(數量平均)係藉由凝膠滲透層析折射指數偵測法所測定且以道耳頓被報導，或藉由動 力 黏度測量法(如描述於聚合物科學及工程百科全書，N-乙烯醯胺聚合物，第2版，第17冊第198-257頁，John Wiley & Sons股份有限公司中者)且以K-值予以報導。
高分子量親水性聚合物
當於本文中使用時，“高分子量親水性聚合物”指的是具有重量平均分子量不低於約100,000道耳頓者，其中該物質一旦被組合於矽氧烷水凝膠配方時，會增加已固化矽氧烷水凝膠之濕潤度。此等高分子量親水性聚合物之較佳重量平均分子量為大於約150,000至約2,000,000道耳頓，尤佳介於約300,000至約1,800,000道耳頓之間，最佳約500,000至約1,500,000道耳頓。
另外，本發明之親水性聚合物之分子量亦可以K-值予以表達，其係基於動力黏度測量法(如描述於聚合物科學及工程百科全書，N-乙烯醯胺聚合物，第2版，第17冊第198-257頁，John Wiley & Sons股份有限公司中者)。當以此方式被表達時，親水性單體具有大於約46，且較佳介於約46和150之間的K-值。高分子量親水性聚合物存在於此等裝置之配方中，其用量足以提供隱形眼鏡在無表面修飾下，於使用期間維持實質上無表面沉積物。典型之使用期間包括至少約8小時，較佳接連配戴數天，尤佳於不卸除下24小時或更久。實質上無表面沉積物意表當以一狹縫燈觀察時，至少約70%，較佳至少約80%，尤佳約90%之被配戴於病患族群中之鏡片，經過配戴時間之後，顯示被評等為無或輕微的沉積度。
適量之高分子量親水性聚合物包括約1至約15重量百分比，尤佳約3至約15百分比，最佳約5至約12百分比，全部為基於所有反應性成分之總重量為準。
高分子量親水性聚合物之實例包括但不限於聚醯胺、聚內酯、聚醯亞胺、聚內醯胺及官能化之聚醯胺、聚內酯、聚醯亞胺、聚內醯胺，諸如藉DMA與較少莫耳量之羥基-官能性單體(如HEMA)之共聚合，然後將形成之共聚物之羥基與包含可聚合基團之材料(如異氰酸酯基乙基甲基 丙烯酸 酯或甲基丙烯醯基氯化物)反應之DMA官能化。由DMA或N-乙烯吡咯啶 酮 與甲基丙烯酸縮水甘油酯所製得之親水性預聚物亦可使用。甲基丙烯酸縮水甘油酯可被開環以形成一種二醇，其可於一混合系統中與其他親水性預聚物併用以增加高分子量親水性聚合物、含羥基-官能化矽氧烷單體及任何賦與相容性之其他基團之相容性。較佳之高分子量親水性聚合物為那些於彼等骨架中包含環狀部分者，尤佳為環狀醯胺或環狀醯亞胺。高分子量親水性聚合物包括但不限於聚-N-乙烯吡咯啶酮、聚-N-乙烯-2-六氫吡啶酮、聚-N-乙烯-2-己內醯胺、聚-N-乙烯-3-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯-3-甲基-2-六氫吡啶酮、聚-N-乙烯-4-甲基-2-六氫吡啶酮、聚-N-乙烯-4-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯-3-乙基-2-吡咯啶酮及聚-N-乙烯-4,5-二甲基-2-吡咯啶酮、聚乙烯咪唑、聚-N-N-二甲基丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚2乙基唑啉、肝素多糖、多糖、其之混合物及共聚物(包括嵌段或無規、分支、多鏈、梳形或星形)，其中以聚-N-乙烯吡咯啶酮(PVP)為較佳。共聚物亦可被使用，諸如PVP之接枝共聚物。
高分子量親水性聚合物提供本發明之醫學裝置改良之濕潤度，特別是改良之活體內濕潤度。不欲受制於任何理論，咸信高分子量親水性聚合物為氫鍵接受者，其在含水環境中，氫結合至水，因此有效地變為更加親水性的。缺乏水有助於親水性聚合物組合於反應混合物中。除了特別 指定 之高分子量親水性聚合物外，期望任何高分子量親水性聚合物將可用於本發明中，前提是當聚合物被添加至矽氧烷水凝膠配方時，親水性聚合物(a)不會實質上由反應混合物中相分離且(b)對形成之固化聚合物賦與濕潤度。在某些具體例中，較佳高分子量親水性聚合物在加工溫度下可溶於稀釋劑中。使用水或水可溶稀釋劑之製造方法為較佳的，因此彼等簡單且成本低。在此等具體例中，在加工溫度下為水可溶之高分子量親水性聚合物為較佳的。
相容化成分
當於本文中被使用時，“相容化成分”為一種具有數目平均分子量約低於5000道耳頓且較佳低於約3000道耳頓且包含至少一種可聚合基團之化合物，其可使溶解所選擇之反應性成分。若無相容化成分，則高分子量親水性聚合物及透氧成分為不充分互溶且在合理之加工條件下不能形成光學透明之隱形眼鏡。本發明之相容化成分藉由氫鍵分散力及其之組合等溶解透氧成分及高分子量親水性聚合物。亦可使用巨體(數目平均分子量介於5000和約15,000道耳頓之間)，只要彼等具有本文所述之相容化功能即可。若使用相容化巨體，其仍必須添加一額外的相容化成分，藉此在所形成之眼用裝置中獲得所期望之濕潤性。
本發明之一類適合之相容化成分包含至少一種活性氫和至少一種矽氧烷基團。活性氫具有與親水性聚合物及所存在之親水性單體氫鍵結的能力。羥基極易參與氫鍵結因此為活性氫之一較佳來源。因此，在一具體例中，本發明之相容化成分有利地包含至少一個羥基和至少一個“-Si-O-Si-”基團。較佳矽和其所附接之氧總計高於該相容化成分之10重量百分比，尤佳高於約20重量百分比。
在相容化成分中之Si對OH之比例是很重要的，為的是要提供一種可提供所期望程度之相容性之相容化成分。若疏水性部分對OH之比例太高，相容化成分在相容化親水性聚合物方面能力很差，導致與反應混合物不相容。因此，在某些具體例中，Si對OH比例低於約15：1，較佳介於約1：1至約10：1之間。在某些具體例中，一級醇已提供相較於二級醇有改良之相容性。熟悉該項技術者將知道相容化成分的用量及選擇性將視需要多少親水性聚合物來達成所期望之濕潤度以及含矽氧烷單體與親水性聚合物不相容之程度而定。
相容化成分之實例包括式I及II之單體其中：n為介於3和35之間的整數，較佳介於4和25之間；R 1 為氫、C1-6烷基；R 2 ,R 3 及R 4 互相獨立地為C1-6烷基、三C1-6烷基矽氧基、苯基、 萘 基、經取代之C1-6烷基、經取之苯基或經取代之萘基，其中烷基取代基係選自一或多個由C1-6烷氧羰基、 C1-6烷基、C1-6烷氧基、醯胺基、鹵素、羥基、羧基、C1-6烷基羰基及甲醯所組成之組群的成員，且其中芳香族取代基係選自一或多個由C1-6烷氧羰基、C1-6烷基、C1-6烷氧基、醯胺基、鹵素、羥基、羧基、C1-6烷基羰基及甲醯所組成之組群的成員，R 5 為羥基、一包含一或多個羥基之烷基；或(CH2(CR 9 R 10 )yO)x)-R 11 ，其中y為1至5，較佳1至3，x為1至100之整數，較佳2至90且尤佳10至25；R 9 -R 11 互相獨立地選自H、具有至多達10個 碳 原子 之烷基及至多達10個碳原子且經至少一個極性官能基取代之烷基，R 6 為包含至多達20個碳原子之二價基團；R 7 為可進行自由基及/或陽離子性聚合且包含至多20個碳原子之單價基團；R 8 為包含至多20個碳原子之二價或三價基團。
本發明之反應混合物可包括多於一個相容化成分。
就單官能性之相容化成分而言，較佳R 1 為氫且較佳R 2 ,R 3 及R 4 為C1-6烷基及三C1-6烷基矽氧基，最佳為甲基和三甲基矽氧基。就多官能性(二官能或更高)而言，R 1 -R 4 獨立地包含乙烯性不飽和可聚合基團，尤佳包含丙烯酸酯基、苯乙烯基、C1-6烷基丙烯酸酯基、丙烯醯胺、C1-6烷基丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基或C2-6烯基苯基C1-6烷基。
較佳R 5 為羥基、-CH2OH或CH2CHOHCH2OH，以羥基最佳。
較佳之R 6 為二價之C1-6烷基、C1-6烷基氧基、C1-6烷基氧基C1-6烷基、伸苯基、萘、C1-12環烷基、C1-6烷氧基羰基、醯胺基、羧基、C1-6烷基羰基、羰基、C1-6烷氧基、經取代之C1-6烷基、經取代之C1-6烷基氧基、經取代之C1-6烷基氧基C1-6烷基、經取代之伸苯基、經取代之萘、經取代之C1-12環烷基，其中係選自一或多個由C1-6烷氧羰基、C1-6烷基、C1-6烷氧基、醯胺基、鹵素、羥基、羧基、C1-6烷基羰基及甲醯所組成之組群的成員。特佳之R 6 為二價甲基(亞甲基)。
較佳R 7 包含一自由基反應性基團，諸如丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯醚、衣康酸酯基團、C1-6烷基丙烯酸酯基、丙烯醯胺、C1-6烷基丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基或C2-6烯基苯基C1-6烷基或一陽離子性反應性基團，諸如乙烯醚或環氧化基團。特佳R 7 為甲基丙烯酸酯。
較佳R 8 為二價之C1-6烷基、C1-6烷基氧基、C1-6烷基氧基C1-6烷基、伸苯基、萘、C1-12環烷基、C1-6烷氧基羰基、醯胺基、羧基、C1-6烷基羰基、羰基、C1-6烷氧基、經取代之C1-6烷基、經取代之C1-6烷基氧基、經取代之C1-6烷基氧基C1-6烷基、經取代之伸苯基、經取代之萘、經取代之C1-12環烷基，其中係選自一或多個由C1-6烷氧羰基、C1-6烷基、C1-6烷氧基、醯胺基、鹵素、羥基、羧基、C1-6烷基羰基及甲醯所組成之組群的成員。特佳之R 8 為C1-6烷基氧基C1-6烷基。
特佳之式I之相容化成分的實例為2-丙烯酸、2-甲基-2-羥基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲矽烷基)氧基]二矽氧烷基]丙氧基]丙酯(其亦被稱為(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷)
上述化合物，(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷係由一種環氧化物所形成，其產生一種上示化合物和(2-甲基丙烯氧基-3-羥基丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷之80：20混合物。在本發明之某些具體例中，較佳具有一些量之一級羥基存在，較佳大於約10重量%且尤佳至少約20重量%。
其他適合之含羥基官能化之單體包括(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷雙-3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙基氧基丙基聚二甲基矽氧烷3-甲基丙烯氧基-2-(2-羥基乙氧基)丙基氧基)丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷 N-2甲基丙烯氧基乙基-O-(甲基-雙-三甲基矽氧基-3-丙基)甲矽烷基胺基 甲酸 酯 N,N,N',N'-四(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙基)-α,ω-雙-3-胺基丙基-聚二甲基矽氧烷。
甲基丙烯酸縮水甘油酯與胺基官能性聚二甲基矽氧烷之反應產物亦可被用作相容化成分。其他適合之相容化成分包括那些被描述於US 5,994,488第6,7及8欄中者及描述於4,259,467；4,260,725；4,261,875；4,649,184；4,139,513；4,139,692；US 2002/0016383；4,139,513及4,139,692中之單體。於本文中引述之此等及任何其他專利案或申請案併入本文作為參考。
適合之相容化成分的其他結構包括那些類似描述於Pro.ACS Div.Polym.Mat.Sci.Eng.,April 13-17,1997,p.42中之化合物且具有下列結構：其中n=1-50且R獨立地包含H或一可聚合之不飽和基團，其中至少一個R包含可聚合基團且至少一個R(較佳3-8個R)包含H。
第二類適合之相容化成分包括那些具有以下式III所給定之結構者：IWA-HB-[IWA-HB]x-IWA
其中x為1至10；IWA為以下所定義之二官能性親水性聚合物，但具有介於約1000和約50,000道耳頓之間的數目平均分子量；及HB為包含至少一個N之二官能部分，其可與親水性聚合物中之活性氫和任何其他具有活性氫之成分氫鍵結。
較佳之IWA基團可衍生自具有介於約1,000和約50,000道耳頓之間之數目平均分子量的,ω-羥基終端之PVP及,ω-羥基終端之聚氧伸烷基二醇。
式III之相容化成分可藉胺終端之聚氧伸烷基二醇(傑弗胺)與異氰酸酯、氯甲酸酯或醯基氯或酸酐反應予以製備。
另外適合之相容化成分被揭示於美國專利案4,235,985中，其併入本文作為參考。
適合之相容化成分亦包含又經修飾以包括如上所定義之相容官能性之含矽氧烷之巨體。此等巨體包含實質量之如上所述之Si和HB基團，或活性氫官能性(諸如羥基)。一類適合之巨體包括藉基團轉移聚合(GTP)製造之羥基官能化巨體或羥基官能性之甲基丙烯酸酯和矽氧烷甲基丙烯酸酯之苯乙烯官能化預聚物，其被揭示於 US6,367,929且併入本文作為參考。在本發明中，此等巨體較佳與另一種相容化成分(如含矽氧烷之單體)一起使用。其他巨體，諸如那些藉自由基聚合或縮合反應所製造者亦可單獨使用或與其他相容化成分組合使用，只要巨體之Si對氫莫耳比(OH)低於約15：1，較佳介於約1：1和約10：1之間，或Si對HB莫耳比低於約10：1，較佳介於約1：1和約8：1之間。惟，熟悉該項技術者將知道包含二氟甲烷基團將減少適合提供相容性之莫耳比。
適合之單官能性相容化成分於商業上可購自Gelest公司(Morrisville,PA)。適合之多官能性相容化成分於商業上可購自Gelest公司(Morrisville,PA)或可利用描述於5,994,488及5,962,548中之程序予以製造。適合之PEG型單官能化相容化成分可利用描述PCT/JP02/02231中之程序來製造。
適合之相容化巨體可利用於US5,760,100(材料C)或US 6,367,929中所揭示之一般程序來製造。
雖然包含羥基官能性之相容化成分已發現特別適合提供生物醫學裝置(特別是眼用裝置)之相容聚合物，但任何相容化成分(其當被聚合或被形成一種最終物體時與選擇之親水性成分相容)可被使用。相容化成分可利用下列單體相容性試驗來選擇。在此試驗中，單-3-甲基丙烯氧基丙基終端、單-丁基終端之聚二甲基矽氧烷(mPDMS分子量800-1000)和一種待試驗之單體各1克與1克之3,7-二甲基-3-辛醇在約20℃下一起混合。將12重量份之K-90 PVP和60重量份之DMA之混合物於攪拌中逐滴添加至疏水性成分溶液中，直到溶液於攪拌3分鐘後維持混濁為止。所添加之PVP和DMA之摻合物之質量以克數來測定，且被記錄為單體相容性指數。任何具有大於0.5克，尤佳大於約1克且最佳大於約1.5克相容性指數之相容化成分將適合於本發明之使用。具有分子量大於約800道耳頓之相容化成分可能需要混合較長時間以提供具代表性的結果。
本發明之相容化成分的“有效量”為相容化或溶解高分子量親水性聚合物所需要的量。因此，相容化成分的量將部分視所使用之親水性聚合物的量而定，但更多的相容化成分被需要與較高濃度之親水性聚合物相容。聚合物配方中相容化成分的有效量包括約5%(重量百分比，基於反應性成分之重量百分比為準)至約90%，較佳約10%至約80%，最佳約20%至約50%。
除了本發明之高分子量親水性聚合物和相容化成分以外，其他親水性單體、透氧性促進成分、交聯劑、添加劑、稀釋劑、聚合引發劑可被用來製備本發明之生物醫學裝置。
可透氧成分
本發明之組成物及裝置可進一步包含其他可提供相較於傳統水凝膠增進透氧性之成分。適合之可透氧成分包括含矽氧烷之單體、巨體及反應性預聚物，含氟之單體、巨體及反應性預聚物，及含碳-碳三鍵之單體、巨體及反應性預聚物及彼等之混合物，但排除相容化成分。為本發明之目的，將使用術語巨體以涵蓋巨體和預聚物。較佳之可透氧成分包括含矽氧烷之單體、巨體及其混合物。
適合之含矽氧烷單體，包括描述於美國專利案4,711,943中之TRIS之醯胺類似物、描述於美國專利案5,070,215中之乙烯胺基甲酸酯或碳酸酯類似物，且被包含於美國專利案6,020,445中之單體為有用的，此等前述專利案以及其他在本說明書中所述之專利案都併入本文作為參考。尤特別地，3-甲基丙烯氧基三(三甲基矽氧基)矽烷(TRIS)，單甲基丙烯氧基丙基終端之聚二甲基矽氧烷，聚二甲基矽氧烷，3-甲基丙烯氧基丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷，甲基丙烯氧基丙基五甲基二矽氧烷及其之組合物特別可用作本發明之含矽氧烷單體。含其他矽氧烷之單體可存在之量為約0至約75重量%，尤佳約5和約60，且最佳約10和約40重量%。
適合之含矽氧烷巨體具有介於約5,000和約15,000道耳頓之間之數目平均分子量。含矽氧烷之巨體包括含有至少一個矽氧烷基團且較佳至少一個二烷基矽氧烷基團，更佳至少一個二甲基矽氧烷基團之材料。含矽氧烷巨體包括其他成分，諸如胺基甲酸乙酯基、烯基或氧化烯基、聚氧烯基、伸芳基、烷基酯、醯胺基、胺甲酸酯基、全氟烷氧基、異氰酸酯基、其之混合物等。較佳類別之含矽氧烷巨體可藉由一或多個矽氧烷與一或多個丙烯酸或甲基丙烯酸材料之聚合所形成。含矽氧烷巨體可藉由基團轉移聚合(“GTP”)、自由基聚合、縮合反應等予以形成。含矽氧烷巨體可在一或一系列步驟中形成，視所選擇之成分及利用此技術中習知的條件而定。特定之含矽氧烷巨體及彼等製造之方法包括那些揭示於美國專利案5,760,100中作為材料A-D者(甲基丙烯酸酯官能化之矽氧烷-氟醚胺基甲酸乙酯及甲基丙烯酸酯官能化之矽氧烷胺基甲酸乙酯)，及那些揭示於美國專利案6,367,929中者(羥基官能性甲基丙烯酸酯和矽氧烷甲基丙烯酸酯之苯乙烯官能化之預聚物)，其之內容併入本文作為參考。
適合之含矽氧烷反應性預聚物包括乙烯胺基甲酸酯官能化之聚二甲基矽氧烷(其進一步被揭示於美國專利案5,070,215中)及包含交替之由短鏈二醇和二異氰酸酯之反應所形成之“硬質” 片段 和由相當高分子量聚合物(其為以兩活性氫α,ω終端加蓋)所形成之“軟質”片段之以胺基甲酸乙酯為底之預聚物。適合之含矽氧烷預聚物之特定實例及彼等製造之方法被揭示於美國專利案5,034,461中，其之內容併入本文作為參考。
本發明之水凝膠可包含至少一種含矽氧烷巨體。含矽氧烷巨體可存在之量為介於約5和約50重量%之間，較佳介於約10和約50重量%，尤佳介於約15和約45重量%，所有均基於反應性成分之總重量為準。
適合之含氟單體，包括含氟之(甲基)丙烯酸酯，尤佳包括例如含氟之(甲基)丙烯酸C2-C12烷酯，諸如2,2,2-三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、2,2,2,2',2',2'-六氟異丙基(甲基)丙烯酸酯、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基(甲基)丙烯酸酯、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟辛基(甲基)丙烯酸酯、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-十六氟壬基(甲基)丙烯酸酯等。
現已發現，含巨體之矽氧烷水凝膠之濕潤度可藉包括至少一種親水性聚合物和一種相容化成分予以改良。改良之濕潤度包括前進動態接觸角降低至少約10%，較佳至少約20%且在某些具體例中降低至少約50%。在某些具體例中，較佳為使用含矽氧烷單體之混合物或含矽氧烷單體與含矽氧烷巨體或預聚物之混合物。
親水性單體
另外，本發明之反應性成分亦可包括任何用來製備傳統水凝膠之親水性單體。例如可使用包含丙烯酸基(CH2=CR COX，其中R為氫或C1-6烷基且X為O或N)或乙烯基(-C=CH2)之單體。其他親水性單體之實例包括N,N-二甲基丙烯醯胺、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯、單甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、聚伸乙基單甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-乙烯吡咯啶酮、N-乙烯-N-甲基乙醯胺、N-乙烯-N-乙基乙醯胺、N-乙烯-N-乙基甲乙醯胺及彼等之組合物。
除了上述之其他親水性單體外，可使用具有一或多個終端羥基被含有可聚合雙鍵之官能基所取代之聚氧乙烯多元醇。實例包括聚乙二醇(如揭示於美國專利案5,484,863中者)；乙氧基化烷基 葡萄糖 苷(如揭示於美國專利案5,690,953、5,304,584中者)；和乙氧基化聯 苯酚 A，如揭示於美國專利案5,565,539中者；其經與一或多個莫耳當量之末端加蓋基團(如異氰酸酯基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯醯氯化物、乙烯苯甲醯氯化物)等反應，產生一種聚伸乙基多元醇，其具有一或多個終端可聚合烯烴基透過聯結部分，如胺基甲酸酯、脲或酯基，被鍵結至聚伸乙基多元醇。
又，其他實例包括被描述於美國專利案5,070,215中之親水性碳酸乙烯酯或胺基甲酸乙烯酯單體、描述於美國專利案4,910,277中之親水性唑酮單體(彼等之內容併入本文參考)及聚葡萄糖。
較佳之其他親水性單體為N,N-二甲基丙烯醯胺(DMA)、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、N-乙烯吡咯啶酮(NVP)、聚伸乙基單甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸、丙烯酸及彼等之組合物，包含DMA之親水性單體特佳。其他親水性單體可存在之量為約0至約70重量%，尤佳約5和約60，最佳約10和約50重量%。
交聯劑
適合之交聯劑為具有兩或多個可聚合官能基之化合物。交聯劑可為親水性或疏水性的，且在本發明之某些具體例中，親水性和疏水性之交聯劑之混合物業經發現可提供具改良光學透明度(相較於CSI Thin Lens ® 有降低之霧度)之矽氧烷水凝膠。適合之親水性交聯劑之實例包括具有兩或多個可聚合之官能基以及親水性官能基(諸如聚醚、醯胺或羥基基團)之化合物。特殊之實例包括TEGDMA(四伸乙基二醇二甲基丙烯酸酯)、TrEGDMA(三伸乙基二醇二甲基丙烯酸酯)、伸乙基二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、伸乙基二胺二甲基丙烯醯胺、二甲基丙烯酸甘油酯及彼等之組合物。適合之疏水性交聯劑之實例包括多官能性之相容化成分、多官能性聚醚-聚二甲基矽氧烷嵌段共聚物及彼等之組合物等。特殊之疏水性交聯劑包括丙烯氧基丙基終端之聚二甲基矽氧烷(n=10或20)(acPDMS)、羥基丙烯酸酯基官能化之矽氧烷巨體、甲基丙烯氧基丙基終端PDMS、丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯苯、1,3-雙(3-甲基丙烯氧基丙基)四(三甲基矽氧基)二矽氧烷及彼等之組合物。較佳之交聯劑包括TEGDMA、EGDMA、acPDMS及彼等之組合物。親水性交聯劑之用量通常為約0至約2重量%，較佳約0.5至約2重量%，而疏水性交聯劑之用量通常為約0至約5重量%，其可另外以莫耳%表示，為約0.01至約0.2毫莫耳/克反應性成分，較佳約0.02至約0.1重量%，尤佳0.03至約0.6毫莫耳/克。
在最終聚合物中增加交聯劑之濃度業經發現可降低霧度。惟，當交聯劑濃度增加約0.15毫莫耳/克反應性成分以上，模數增加在一般期望之程度以上(大於約90磅/平方英吋)。因此，在本發明中，交聯劑組成及用量係經選擇以提供反應混合物中之交聯劑濃度介於約0.01和約0.1毫莫耳/克交聯劑之間。
一般技藝中所熟知的其他成分或添加物亦可被含括。添加物包括但不限於紫外線吸收化合物及單體、反應性染料、抗微生物化合物、顏料、光發色劑、釋離劑及彼等之組合物等。
稀釋劑
反應性成分(相容化成分、親水性聚合物、交聯劑及其他成分)常於缺乏水下且選擇性地在至少一種稀釋劑的存在下被混合及反應，以形成一種反應混合物。所使用之稀釋劑的種類及用量亦影響形成之聚合物及物體之特性。最終物體之霧度及濕潤度可藉選擇相當疏水性之稀釋劑及/或降低所使用之稀釋劑之濃度予以改良。如上所述，增加稀釋劑之疏水性亦可容許相容性差之成分(如藉相容性試驗所測定者)被加工以形成一種可相容之聚合物及物體。然而，當稀釋劑變得更疏水時，則需要以水取代稀釋劑之加工步驟將必須使用溶劑，而不是水。此可能非所欲地增加製造過程的複雜度及成本。因此，很重要的是要在必要程度之加工便利下選擇可提供與成分之期望相容性之稀釋劑。可用於製備本發明裝置之稀釋劑包括醚類、酯類、烴類、烷基鹵化物、矽烷類、醯胺類、醇類及彼等之組合物。醯胺類及醇類為較佳之稀釋劑，而二級和三級醇為最佳之醇稀釋劑。可用作本發明稀釋劑之醚類的實例包括四氫呋喃、三丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙二醇正丁醚、二乙二醇正丁醚、二乙二醇甲醚、乙二醇苯醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、聚乙二醇、聚丙二醇及彼等之混合物。可用於本發明之酯之實例包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸異丙酯。可用作本發明稀釋劑之烷基鹵化物之實例包括二氯甲烷。可用作本發明稀釋劑之矽烷的實例包括八甲基環四矽氧烷。
可用作本發明稀釋劑之醇類的實例包括那些具有下式者其中R,R'及R"獨立地選自H、具有1至10個碳之直鏈、分支、或環狀單價烷基，其可選擇性地經一或多個包括鹵素、醚、酯、芳基、胺、醯胺、烯、炔、 羧酸 、醇、 醛 、酮等之基團予以取代，或R,R'和R"之任二者或三者可一起結合形成一或多個環狀結構，諸如亦可如前述經取代之具有1至10個碳原子之烷基，前提是R,R'或R"之不多於一個為H。
較佳R,R'和R"獨立地選自H或未經取代之具有1至7個碳之直鏈、分支、或環狀單價烷基。尤佳R,R'和R"獨立地選自H或未經取代之具有1至7個碳之直鏈、分支、或環狀單價烷基。在某些具體例中，較佳之稀釋劑具有4或更多，尤佳5或更多之總碳數，因為愈高分子量之稀釋劑有愈低之揮發性及愈低之可燃性。當R,R'和R"之一為H時，結構即形成一種二級醇。當R,R'和R"無一為H時，結構即形成一種三級醇。三級醇優於二級醇。稀釋劑較佳為惰性的且當碳之總數為5或更少時，其很容易被水置換。
有用之二級醇之實例包括2-丁醇、2-丙醇、甲醇、環己醇、環戊醇及外降烯醇、2-戊醇、3-戊醇、2-己醇、己醇、3-己醇、3-甲基-2-丁醇、2-庚醇、2-辛醇、2-壬醇、2-癸醇、3-辛醇、降烯醇等。
有用之三級醇之實例包括第三丁醇、第三-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2,3-二甲基-2-丁醇、3-甲基-3-戊醇、1-甲基環己醇、2-甲基-2-醇、3,7-二甲基-3-辛醇、1-氯-2-甲基-2-丙醇、2-甲基-2-庚醇、2-甲基-2-辛醇、2-2-甲基-2-壬醇、2-甲基-2-癸醇、3-甲基-3-己醇、3-甲基-3-庚醇、4-甲基-4-庚醇、3-甲基-3-辛醇、4-甲基-4-辛醇、3-甲基-3-壬醇、4-甲基-4-壬醇、3-甲基-3-辛醇、3-乙基-3-己醇、3-甲基-3-庚醇、4-乙基-4-庚醇、4-丙基-4-庚醇、4-異丙基-4-庚醇、2,4-二甲基-2-戊醇、1-甲基環戊醇、1-乙基環戊醇、1-乙基環戊醇、3-羥基-3-甲基-1-丁烯、4-羥基-4-甲基-1-環戊醇、2-苯基-2-丙醇、2-甲氧基-2-甲基-2-丙醇、2,3,4-三甲基-3-戊醇、3,7-二甲基-3-辛醇、2-苯基-2-丁醇、2-甲基-1-苯基-2-丙醇和3-乙基-3-戊醇等。
單一醇或兩或多個上列醇類或兩或多個根據以上結構之醇類之混合物可被用作製造本發明聚合物之稀釋劑。
在某些具體例中，較佳之醇稀釋劑為具有至少4個碳之二級和三級醇類。更佳之醇稀釋劑包括第三丁醇、第三戊醇、2-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2,3-二甲基-2-丁醇、3-甲基-3-戊醇、3-乙基-3-戊醇、3,7-二甲基-3-辛醇。
目前，最佳之稀釋劑為己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、第三丁醇、3-甲基-3-戊醇、異丙醇、第三戊醇、乳酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸異丙酯、3,7-二甲基-3-辛醇、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基丙醯胺、N-甲基吡咯啶酮及彼等之混合物。可用於本發明之其他稀釋劑被描述於美國專利案6,020,445，其併入本文作為參考。
在本發明之一具體例中，稀釋劑在加工條件下為水可溶的，且在一短時間內易於以水由鏡片 洗出 。適合之水可溶稀釋劑包括1-乙氧基-2-丙醇、1-甲基-2-丙醇、第三-戊醇、三丙二醇甲醚、異丙醇、1-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基丙醯胺、乳酸乙酯、二丙二醇甲醚及其混合物等。水可溶稀釋劑的使用允許後模塑加工只利用水或包含水作為一實質成分之水溶液來進行。
在一具體例中，稀釋劑的用量通常低於反應混合物之約50重量%且較佳低於約40%，尤佳介於約10和約30%之間。
稀釋劑亦可包含其他成分，諸如釋離劑。適合之釋離劑為水可溶且幫助鏡片去粘連(deblocking)。
聚合引發劑包括諸如月桂基過氧化物、苯甲醯過氧化物、碳酸異丙酯、偶氮雙異丁醯腈等之化合物，其在適度高溫下產生自由基，以及光引發劑系統，諸如α-羥基酮、烷氧基氧基安息香、苯乙酮、乙醯基氧化膦、及第三胺加上二酮，其之混合物等。光引發劑之說明實例為1-羥基環己基苯酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(Irgacure 819)、2,4,6-三甲基苄基二苯基氧化膦和2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、安息香甲酯以及樟腦醌和乙基4-(N,N-二甲基胺基) 苯甲酸 酯之組合物。商業上可得之可見光引發劑系統包括Irgacure 819、Irgacure 1700、Irgacure 1800、Irgacure 819、Irgacure 1850(全部來自汽巴特用化學品公司)及Lucirin TPO引發劑(可得自BASF)。商業可得之UV光引發劑包括Darocur 1173和Darocur 2959(汽巴特用化學品公司)。引發劑以有效量被用於反應混合物中，以引發反應混合物之光聚合，例如每100份反應單體由約0.1至約2重量份。反應混合物之聚合可利用適當選擇之熱或可見光或紫外光或其他視所使用之聚合引發劑而定之方法來引發。另外，引發作用可在無光引發劑下，利用如電子束來進行。然而，當使用光引發劑時，較佳之引發劑為1-羥基環己基苯酮和雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)之組合物，且聚合引發之較佳方法為可見光。最佳為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(Irgacure 819 ® )。
所有含矽氧烷成分(可透氧成分及相容化成分)之較佳範圍基於反應性成分之總重量為準，為由約5至99重量百分比，尤佳約15至90重量百分比，最佳約25至約80重量百分比。相容化成分之較佳範圍為約5至約90重量百分比，較佳約10至約80，最佳約20至約50重量百分比。親水性單體之較佳範圍為反應混合物中反應性成分之約5至約80重量百分比，尤佳約5至約60重量百分比，最佳約10至約50重量百分比。高分子量親水性聚合物之較佳範圍為約1至約15重量百分比，尤佳約3至約15重量百分比，最佳約5至約12重量百分比。巨體之較佳範圍為約1至約50重量%，較佳約10至約50重量%，尤佳約15至約45重量%。所有前述範圍為基於反應性成分之總重量為準。
稀釋劑之較佳範圍基於總反應混合物中所有成分之重量為準為約0至約70重量百分比，尤佳約0至約50重量百分比，更佳約0至約40重量百分比，且在某些具體例中最佳介於約10和約30重量百分比之間。所需要稀釋劑之用量視反應性成分之性質及相對量而變動。
本發明進一步包括、包含及實質上包含以下所示之配方之矽氧烷水凝膠、生物醫學裝置、眼用裝置及隱形眼鏡： CC為相容化成分HMWHP為高分子量親水性聚合物ASCM為含其他矽氧烷之單體HM為親水性單體SCM為含矽氧烷之巨體
因此，本發明包括具有表中所列各組成(其描述了261個可能之組成範圍)之矽氧烷水凝膠、生物醫學裝置、眼用裝置及隱形眼鏡。上列之各範圍以字詞“約”為開頭。前述範圍之組合被呈現，前提是所列之成分及任何其他成分加總至100重量%。
在一較佳具體例中，反應性成分包含約28重量%之SiGMA；約31重量%之800-1000 MW之單甲基丙烯氧基丙基終端之單-正-丁基終端之聚二甲基矽氧烷“mPDMS”；約24重量%之N,N-二甲基丙烯醯胺“DMA”；約6重量%之2-羥基乙基甲基丙烯酸酯“HEMA”；約1.5重量%之乙二醇二甲基丙烯酸酯“TEGDMA”；約7重量%之乙烯吡咯啶酮“K-90 PVP”；餘量包含小量之添加物和光引發劑。聚合反應最佳在約23重量%(組合之單體和稀釋劑摻合物之重量%)之3,7-二甲基-3-辛醇稀釋劑的存在下進行。
在第二較佳具體例中，反應性成分包含約30重量%之SiGMA；約23%重量之mPDMS；約31%重量之DMA；約0.5至約1%重量之乙二醇二甲基丙烯酸酯“EGDMA”；約6重量%之“K-90 PVP及約7.5重量%之HEMA；餘量包含小量之添加物和光引發劑。聚合較佳在以第三-戊醇作為稀釋劑的存在下進行，其包含約29重量百分比之反應混合物。稀釋劑亦可包含約11重量%之低分子量PVP(低於約5,000且較佳低於約3,000 Mn)。
在第三較佳具體例中，反應性成分包含約11-18重量%之巨體(約24重量%HEMA；約3重量%MMA；約33重量%甲基丙烯氧基丙基三(三甲基矽氧)矽烷及約32重量%單甲基丙烯氧基丙基終端之單-丁基終端之聚二甲基矽氧烷之GTP反應產物，經8重量%3-異丙烯基-α,α-二甲基苄基二異氰酸酯官能化)；約18-30%重量之mPDMS；約2-10重量%之acPDMS；約27-33%重量之DMA；約13-15重量%之TRIS、約2-5重量%之HEMA；及約5-7重量%之K-90 PVP；餘量包含小量之添加物和光引發劑。聚合反應最佳在25-30重量%(組合之單體和稀釋劑摻合物之重量%)之3,7-二甲基-3-辛醇稀釋劑的存在下進行。
在第四較佳具體例中，反應性成分包含介於約15至約40重量%之巨體(由具有約1030克/莫耳平均分子量之全氟乙醚和具有約2000克/莫耳平均分子量之α,ω-羥基丙基-終端之聚二甲基矽氧烷、異氟爾酮二異氰酸酯和異氰酸基乙基甲基丙烯酸酯所形成)；約40至約52重量%之SiGMA；約0至約5重量%之3-三(三甲基矽氧)甲矽烷丙基甲基丙烯酸酯“TRIS”；約22至約32重量%DMA；約3至約8重量%之K-90 PVP；餘量包含小量之添加物和光引發劑。聚合反應最佳在約15至約40重量%，較佳介於約20和約40%(組合之單體和稀釋劑摻合物之重量%)之稀釋劑(其在某些具體例中較佳為3,7-二甲基-3-辛醇)的存在下進行。
加工
本發明之生物醫學裝置係藉將高分子量親水性聚合物、相容化成分，加上一或多種下述者：透氧性促進成分、親水性單體、添加物(“反應性成分”)及稀釋劑(“反應混合物”)，與一種聚合引發劑混合，並藉適當條件固化以形成一種隨後可藉車床、切割予以形成適當形狀之產物來製備。另外，反應混合物可被置於一模具中且隨後被固化成適當物體。
在隱形眼鏡的製造中，各種固化反應混合物之方法為已知，包括旋轉鑄造及靜電鑄造。旋轉鑄造法被揭示於美國專利案3,408,429及3,660,545，而靜電鑄造法被揭示於4,113,224及4,197,266中。製造包含本發明聚合物之隱形眼鏡之較佳方法為直接模塑矽氧烷水凝膠，其為經濟的且可精確地控制水合鏡片的最終形狀。就此方法而言，反應混合物係被置於一具有最終期望之矽氧烷水凝膠(亦即水膨脹聚合物)之形狀的模具中，使反應混合物處於單體聚合之條件，藉此產生一種呈最終期望產品形狀之聚合物/稀釋劑混合物。然後，以一溶劑處理此聚合物/稀釋劑混合物以去除稀釋劑，最後將其以水置換，產生一具有最終大小及形狀之矽氧烷水凝膠，該形狀相當類似於原始模塑之聚合物/稀釋劑物體之大小和形狀。此方法可被用來形成隱形眼鏡且進一步被描述於美國專利案4,495,313、4,680,336、4,889,664及5,039,459中，併入本文作為參考。
固化
本發明之又一特徵為一種固化矽氧烷水凝膠配方以提供增進之濕潤性之方法。現已發現矽氧烷水凝膠之凝膠時間可被用來選擇可提供濕潤之眼用裝置(特別是一種隱形眼鏡)的固化條件。凝膠時間為交聯之聚合物網絡形成的時間，其導致固化反應混合物的黏度接近無限大，及使反應混合物變成非液體。凝膠點係在一特定之轉化程度發生，與反應條件無關，因此可被用作反應速率之指標。現已發現，就給定之反應混合物而言，凝膠時間可被用來決定賦與期望之濕潤度之固化條件。因此，在本發明之製法中，反應混合物係在可提供待使用之所得裝置之改良的濕潤度，或尤佳充分之濕潤度的凝膠時間或以上予以固化，無須親水性塗覆物或表面處理(“最小凝膠時間”)。較佳地，改良之濕潤度為前進動態接觸角相較於無高分子量聚合物之配方而言，減少至少10%。愈長的凝膠時間愈佳，因為彼等改良濕潤度且增加加工撓性。
凝膠時間依不同之矽氧烷水凝膠配方而異。固化條件亦影響凝膠時間。例如，交聯劑之濃度將影響凝膠時間，增加交聯劑之濃度會減少凝膠時間。增加輻射的強度(就光聚合而言)或溫度(就熱聚合而言)、引發之效能(不論藉選擇更有效之引發劑或照射範圍，或藉一種在選定之照射範圍內吸收更強之引發劑)亦將減少凝膠時間。溫度及稀釋劑種類及濃度亦以熟悉該項技術者所瞭解的方式影響凝膠時間。
最小凝膠時間可藉選擇一特定配方、改變上述因子之一及測量凝膠時間及接觸角來決定。最小凝膠時間為在形成之鏡片為通常濕潤之點以上。低於最小凝膠時間，鏡片通常非為濕潤的。就一種隱形眼鏡而言，“通常濕潤的”為鏡片顯示低於約80°，較佳低於70°且尤佳低於約60°之前進動態接觸角，或隱形眼鏡顯示淚膜崩潰時間等於或優於ACUVUE ® 鏡片者。因此，熟悉該項技術者將明白本文上述定義之最小凝膠時間可為一範圍，考慮到統計上之實驗變異。
在某些利用可見光照射之具體例中，最小凝膠時間至少約30秒，較佳至少約35秒，且尤佳大於約40秒業經發現為有利的。
固化可利用熱、離子化或光化輻射來進行，例如電子束、X射線、UV或可見光，亦即具有波長約150至約800奈米範圍之電磁輻射或粒子輻射中。較佳之輻射源包括UV或具有約250至約700奈米波長之可見光。適當之輻射源包括UV燈、螢光燈、白熱燈、汞蒸氣燈及日光。在UV吸收化合物被含括於反應混合物中(例如作為一種UV阻斷劑或光發色劑)的具體例中，固化係藉除了UV照射以外(諸如藉可見光或熱)的方式來進行。在一較佳具體例中，輻射源係選自UVA(約315-約400奈米)、UVB(約280-約315)或可見光(約400-約450奈米)。在另一較佳具體例中，反應混合物包括一種UV吸收化合物，利用可見光予以固化。在許多具體例中，有用的是以低強度固化反應混合物以達成所需要之最小凝膠時間。當於本文中使用時，“低強度”意表介於約0.1毫瓦/平方公分至約6毫瓦/平方公分之間，較佳介於約0.2毫瓦/平方公分和3毫瓦/平方公分之間者。固化時間很長，通常高於約1分鐘，較佳介於約1至約60分鐘，更佳介於約1及約30分鐘之間。此緩慢、低強度之固化為提供可顯示持續活體內耐蛋白質沉積性之相容眼用裝置的關鍵。
引發劑濃度亦影響凝膠時間。因此，在某些具體例中，強調具有相當低量之光引發劑，通常為1%或更低，較佳為0.5%或更低。
反應混合物被固化的溫度亦為重要的。當溫度增加高於室溫時，形成之聚合物的霧度降低。有效降低霧度之溫度包括形成鏡片之霧度相較於在25℃下所製造之相同組成物之鏡片降低至少約20%之溫度。因此，適合之固化溫度包括那些大於約25℃者，較佳為那些介於約25℃和70℃之間者，尤佳為那些介於約40℃和70℃之間者。固化條件(溫度、強度及時間)之精確設定將視所選擇之鏡片材料的成分而定且為在熟悉該項技術之人參照本文之教示可決定之範圍內。固化可在一或多個固化區間中進行。
固化條件必須足以由反應混合物形成一種聚合物網絡。形成之聚合物網絡以稀釋劑膨脹且具有模穴之形狀。
去粘連
在鏡片已被固化後，必須將彼等由模具中移除。不幸地，用於鏡片配方中之矽氧烷成分使完成之鏡片“粘連”且難以由鏡片模具中釋出。鏡片可利用一種溶劑(如有機溶劑)將其去粘連(由半模或支持鏡片之工具中移除)。然而，在本發明之一具體例中，至少一種低分子量親水性聚合物被添加至反應混合物中，反應混合物被形成所期望之物體，經於水中或於一種包括、實質上包含或包含小量之表面活性劑的水溶液中予以固化及去粘連。低分子量親水性聚合物可為任何具有如高分子量聚合物所定義之結構，但其分子量為可使低分子量親水性聚合物在可幫助鏡片釋出模具之去粘連之條件下被抽出或析出者。適合之分子量包括那些低於約40,000道耳頓，較佳低於約20,000道耳頓。此技藝中之專家將知道前述之分子量為平均數，且某量之具有分子量高於特定平均數之材料將是理想的，只要平均分子量在特定範圍內即可。較佳地，低分子量聚合物為選自水可溶聚醯胺、內醯胺及聚乙二醇及其混合物且尤佳為聚-乙烯吡咯啶酮、聚乙二醇、聚2乙基-2-唑啉(可得自聚合物化學創新公司，Tuscon，AZ)、聚(甲基丙烯酸)、聚(1-乳酸)、聚己內醯胺、聚己內酯、聚己內酯二醇、聚乙烯醇、聚(2-羥基甲基丙烯酸酯)、聚(丙烯酸)、聚(1-甲基丙烯酸甘油酯)、聚(2-乙基-2-唑啉)、聚(2-羥基丙基甲基丙烯酸酯)、聚(2-乙烯吡啶N-氧化物)、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺等。
低分子量親水性聚合物可被使用之量為反應性成分之至多達約20重量%，較佳用量介於約5和約20重量%之間。
適合之表面活性劑包括非離子性表面活性劑，其包括甜菜鹼、胺氧化物及其之組合物等。適合之表面活性劑的實例包括TWEEN ® (ICI)、DOE 120(Amerchol/Union Carbide)等。表面活性劑可被使用之量至多達約10,000 ppm，較佳介於約25 ppm和約1500 ppm之間且尤佳介於約100和約1200 ppm之間。
適合之釋離劑為低分子量且包括1-甲基-4-六氫吡啶酮、3-嗎福啉-1,2-丙二醇、四氫-2H-哌喃-4-醇、甘油甲醛、乙基-4-氧-1-六氫吡啶羧酸酯、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氫-2(1H)-嘧啶酮及1-(2-羥乙基)-2-吡咯啶酮。
由不具低分子量親水性聚合物之反應混合物所製得之鏡片可於包含至少一種有機溶劑之水溶液中予以去粘連。適合之有機溶劑為疏水性，但可與水混溶。醇類、醚類等為適合的，尤其是一級醇且特佳為異丙醇、DPMA、TPM、DPM、甲醇、 乙醇 、丙醇及彼等之混合物為適合之實例。
適合之去粘連溫度範圍在約室溫至約100℃，較佳介於約70℃和95℃之間，較高的溫度提供較快的去粘連時間。攪拌(諸如藉聲波)亦可被用來減少去粘連時間。其他此技藝中已知的方法，諸如 真空 噴嘴，亦可被用來自模具中移除鏡片。
稀釋劑之置換/水合
基本上，於固化反應混合物之後，將形成之聚合物以一種溶劑予以處理以去除稀釋劑(若有使用)、未反應之成分、副產物等，並水合聚合物以形成水凝膠。另外，視水凝膠之成分之 溶解度 特性而定，起初使用之溶劑可為乙醇、甲醇、異丙醇、TPM、DPM、PEGs、PPGs、甘油、其之混合物，或一種一或多種此等有機液體與水之混合物，接著以純水(或生理食鹽水)萃取。有機液體亦可被用作一種“預-浸潤”。於脫模(由鏡片去除背曲面)之後，鏡片可短暫地被浸潤(時間至多達約30分鐘，較佳介於約5和約30分鐘之間)於有機液體或一種有機液體與水之混合物中。於預-浸潤之後，可利用水萃取溶劑將鏡片進一步水合。
在一些具體例中，較佳之方法使用一種主要為水(較佳大於90%之水，尤佳大於97%的水)之萃取溶劑。其他成分可包括鹽類，諸如氯化鈉、 硼 酸鈉硼酸、DPM、TPM、乙醇或異丙醇。鏡片通常由模具釋放於此萃取溶劑中，視情況藉攪拌或連續流動萃取溶劑於鏡片上。此方法可在由約2至約121℃，較佳由約20至約98℃之溫度下進行。此方法可在高壓下進行，特別是當使用溫度超過約100℃時，但較典型地為在大氣壓力下進行。亦可去粘連鏡片於一種溶液中(例如包含一些釋離助劑)，然後將彼等轉移至另一種溶液(例如最後包裝溶液)中，但也可將鏡片去粘連於彼等所包裝之相同溶液中。以此萃取溶劑處理鏡片可進行約30秒至約3天，較佳介於約5和約30分鐘之間。所選擇之水合溶液可另包含小量之添加劑，諸如表面活性劑。適合之表面活性劑包括非離子係表面活性劑，諸如甜菜鹼及氧化胺。特殊之表面活性劑包括TWEEN 80(可得自Amerchol)、DOE 120(可得自聯合碳化公司)、普若尼克(Pluronics)、甲基纖維素、其之混合物等，且其可以介於約0.01重量%和約5重量%之間的用量(基於所使用之水合溶液的總重為準)被添加。
在一具體例中，鏡片可利用一種“逐漸減少”法予以水合，其中溶劑在水合過程中逐步被取代。適合之“逐漸減少”法具有至少兩步驟，其中某百分比之溶劑被水取代。
於聚合物之水合之後，矽氧烷水凝膠較佳包含矽氧烷水凝膠總重之約10至約60重量百分比之水，尤佳約20至約55重量百分比之水，最佳約25至約50重量百分比之水。製造矽氧烷水凝膠隱形眼鏡之進一步細節被描述於美國專利案4,495,313、4,680,336、4,889,664及5,039,459中，併入本文作為參考。
本發明之固化之生物醫學裝置無須塗覆物即展現優良之活體內耐污染性。當生物醫學裝置為一種眼用裝置時，耐 生物污染 性可於配戴期間藉測量鏡片之表面沉積物(其通常被稱為“脂質沉積物”)的量來測定。
鏡片表面沉積物之測定如下：將鏡片放在人眼中並於30分鐘及一週之配戴後利用狹縫燈予以評估。於評估期間，患者被要求眨眼數次並以手“推”鏡片以區分沉積物與背表面包陷之殘渣。前及背表面沉積物被認為是分離的(亦即膠狀凸塊)或 薄膜 狀。前表面沉積物給與光亮的反射而背表面沉積物則否。在眨眼或上推試驗期間，沉積物可與背表面包陷之殘渣有所區別。沉積物會移動而背表面包陷之殘渣則仍為靜止。基於受影響之鏡片表面的百分比，將沉積物分級成五類：無( 位置 。上推試驗為利用下眼瞼溫和的向上指推鏡片。判斷鏡片對向上移動之抵抗性並根據下列等級予以分級：1(過度，不可接受之移動)，2(中等，但可接受的移動)，3(適度的移動)，4(最小，但可接受的移動)，5(不足,不可接受的移動)。
本發明之鏡片展現至少約30磅/平方英吋，較佳介於約30和約90磅/平方英吋之間，尤佳介於約40和約70磅/平方英吋之間的模數。模數係利用配設有被下降至最初軌距高度之負載小室之定速移動型張力試驗機之十字頭來測量。適當之試驗機包括Instron型1122。具有0.522吋長、0.276吋“耳”寬及0.213吋頸寬之狗骨形樣品裝在夾具上並以2吋/分鐘之定速應變予以伸長直到斷裂。測量樣品之最初軌距長度(Lo)和樣品之斷裂長度(Lf)。測量各組成物之十二個樣本並記錄平均值。拉伸模數係以應力/應變曲線之最初線性部分所測得。
藉本發明所製備之隱形眼鏡具有具於約40和約300巴耳(barrer)之O2 Dk值(藉極譜儀法予以測量)。將鏡片放在感應器上，然後以一網狀支撐物覆蓋上面。將鏡片曝露於經濕化之2.1%O2之氛圍中。利用由一4毫米直徑金陰極和一銀環陽極之極譜氧感應器測量擴散通過鏡片之氧。對照值為那些利用此方法對隱形眼鏡商品所測量而得者。得自Bausch & Lomb之Balafilcon A鏡片給與一約79巴耳之測量值，Etafilcon鏡片給與一約20至25巴耳之測量值(1巴耳=10 -10 (立方公分氣體x平方公分)/(聚合物之立方公分x秒x公分汞柱))。
凝膠時間係利用下列方法測定。光聚合反應係藉配設有光固化輔助設備(其由具 石英 質 底板 和鋁質頂板之溫控電池所組成)之ATS StressTech電流計及一配設有帶通濾波器之輻射傳送系統予以監視。由一配設有 光圈 和電腦控制快門之Novacure汞弧燈而來之輻射經由液體光導被傳送到電流計之石英板上。濾光器為420奈米(20奈米FWHM)之帶通濾光器，其模擬由TL03燈泡所發出之光。輻射之強度(在石英窗之表面藉一IL1400A輻射計，利用XRL140A 感知 器予以測定)藉光圈予以控制在±0.02毫瓦/平方公分。溫度被控制在45±0.1℃。在約1毫升之脫氣反應混合物被放在電流計之底板上之後，將25毫米直徑之頂板下降至於底板上方之0.500±0.001毫米處，維持於該處直到反應達到凝膠點為止。在燈光圈開啟及反應開始之前，使樣品達到熱平衡(~4分鐘，藉穩定切變黏度之調平予以測定)。在樣品達到熱平衡時之期間，以速率400 sccm之氮氣吹拂樣品室。反應期間，電流計持續監視由所施加之動態應力(快速振動模式)而來之應變，其中少於一個完整循環之時間片段被用來計算在所施加之程控應力下之應變。電腦計算動態切變模式(G’)、損失模數(G”)及黏度(v ＊ )，作為曝露時間之函數。隨著反應進行，切變模式由 0.1 MPa，而tan δ(=G”/G’)由接近無限大下降至低於1。就本文所進行之測定而言，凝膠時間為tan δ等於1下之時間(當G’=G”時之交叉點)。在G’達到100 Pa(於凝膠點後很短時間)，移動對頂板之限制，使在頂板和底板之間的間隙可隨著反應單體混合物於固化期間之收縮而改變。
應瞭解所有上述之試驗都具有某量之固有試驗誤差。因此，本文所報導之結果並未被認為是一絕對數，但數字係基於特殊試驗之精確度定範圍。
下列實施例被包括以說明本發明。此等實施例並未限制本發明。彼等僅係用來建議實施本發明之方法。那些在隱形眼鏡之學有專精者及其他專家可發現實施本發明之其他方法。惟該等方法被視為在本發明之範疇內。，下面是含有內部潤濕劑之生物醫學裝置 BIOMEDICAL DEVICES CONTAINING INTERNAL WETTING AGENTS专利的具体信息内容。