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医療器具用ハイドロゲル共重合体
説明

医療器具用ハイドロゲル共重合体

【課題】医療器具、具体的には、コンタクトレンズ、眼内レンズおよび眼科用インプラントを含む眼科用器具の形成に有用なハイドロゲル共重合体を提供する。
【解決手段】ポリシロキサンプレポリマーおよび親水性のコモノマーからなるモノマー混合物の水和された重合化合物であるハイドロゲル共重合体は、生体医学用器具、特に、コンタクトレンズ、眼内レンズおよび眼用インプラントを含む眼科用器具の形成に有用である。共重合体は、特に、コンタクトレンズ用の望ましい酸素透過性、引張弾性率、および含水量の組合せを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、医療器具、具体的には、コンタクトレンズ、眼内レンズおよび眼用インプラントを含む眼科用器具の形成に有用なハイドロゲル共重合体に関する。共重合体は、特にソフトコンタクトレンズにとって望ましい、酸素透過性、引張弾性率、および含水量の組合せを有する。
【背景技術】
【0002】
ハイドロゲルは、コンタクトレンズなどの眼科用器具を含む、様々な生物医学用器具の製造のための望ましい種類の材料の代表である。ハイドロゲルは、平衡状態で水分を含む水和された架橋重合系である。ハイドロゲルレンズは望ましい生体適合性および快適性を提供する。シリコーンハイドロゲルはハイドロゲルの既知の種類であり、シリコーンを含んだ材料を含有することを特徴とする。典型的には、シリコーン含有モノマーは、架橋剤(複合的な重合可能な機能を有するモノマーとして定義される架橋剤)としてのシリコーン含有モノマーもしくは親水性モノマーのいずれかの存在下で、親水性モノマーとラジカル重合することにより共重合されるか、もしくは別の架橋剤を用いてもよい。
【0003】
人間の角膜は、長期間、酸素を奪われると損傷するであろうことから、酸素透過性は、コンタクトレンズ材料にとって望ましい性質である。酸素透過性は、伝統的にバーラー単位で表され、Dkとも表される。酸素伝達性は、酸素透過性に関連するコンタクトレンズ材料の特性である。酸素伝達性は、レンズの厚さで割った酸素透過性、すなわちDk/tである。コンタクトレンズの臨床文献は、角膜の腫れなしに一晩装着するためには、特に、レンズを長期間にわたり連続装着する場合、コンタクトレンズは少なくとも87バーラー/mmのDk/t値を有するべきであるという見解を表明している。酸素透過性の高いコンタクトレンズ材料の必要性は、円環体コンタクトレンズなどの分厚いコンタクトレンズにとって、許容可能なDk/t値を維持するために、特に重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
シリコーンハイドロゲルの非シリコーンハイドロゲルより優れている点は、シリコーンハイドロゲルが、シリコーン含有モノマーの含有に起因して、一般に、高い酸素透過性を有することである。言い方を変えれば、非シリコーンハイドロゲルの酸素透過性は、ほぼ例外なく、含水量に左右される;対照的に、シリコーンハイドロゲルは、水よりもさらに酸素透過性のあるシリコーンを含んでいる。理論的には、純粋なシリコーンは、およそ600バーラーの酸素透過性を有するので、水を含まないシリコーン材料から理想のコンタクトレンズ材料が作られるであろう。しかしながら、実際には、純粋なシリコーンレンズは非常に疎水性であり、人間の涙液によっては湿らず、角膜に付着する傾向にあり、長時間の装着は快適ではない。一般に、長期間、快適に装着するためには、ソフトコンタクトレンズは、少なくとも20重量%の含水量を有するべきである。
【0005】
図1は、文献で報告されている酸素透過性に対する含水量のグラフである。従来式の非シリコーンハイドロゲルでは、酸素透過性は、含水量の増加と共に、ほぼ直線的に増加する。これは、これらの従来式のハイドロゲルが、ほぼ例外なく、含水量に従って酸素透過性を得ることによる。一方、シリコーンハイドロゲルの酸素透過性は、少なくとも、20〜50重量%の範囲の含水量では、含水量の増加に伴って減少する。
【0006】
図2は、新しいシリコーンハイドロゲル材料の開発における課題を示している。高い含水量は、コンタクトレンズをさらに湿潤または快適にするために望ましいであろうが、含水量が高くなると、酸素透過性については妥協することになる。さらには、引張弾性率が高すぎるコンタクトレンズは、快適性が不足するか、もしくは、長期間の装着の場合は角膜さえ損傷するかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、医療器具、具体的には、コンタクトレンズ、眼内レンズおよび眼科用インプラントを含む眼科用器具の形成に有用なハイドロゲル共重合体を提供する。共重合体は、特に、ソフトコンタクトレンズ用途に望ましい、酸素透過性、引張弾性率および含水量の組合せを有する。特に、ハイドロゲル共重合体は、一定の含水量に対する高い酸素透過性を有し、望ましい引張弾性率も与える。
【0008】
ある態様では、ハイドロゲル共重合体は、ポリシロキサンプレポリマーおよび親水性コモノマーを含むモノマー混合物の水和された重合生成物であり、ハイドロゲル共重合体は、20重量%以上40重量%未満の範囲の含水量、および、(320−6x)バーラーを上回る酸素透過性、ここで、xは含水量の重量%と等しい値である;もしくは、40〜50重量%の範囲の含水量、および、70バーラーを上回る酸素透過性:のいずれかを有している。
【0009】
好ましい実施の態様にしたがって、ハイドロゲル共重合体は、20重量%以上40重量%未満の範囲の含水量、および、(330−6x)バーラーを上回る酸素透過性、さらに好ましくは(350−6x)バーラーを上回る酸素透過性、ここで、xは含水量の重量%と等しい値である;もしくは、40〜45重量%未満の範囲の含水量、および、80バーラーを上回る酸素透過性:もしくは、45〜50重量%の範囲の含水量、および、70バーラーを上回る酸素透過性:のいずれかを有している。
【0010】
さらに好ましい実施の態様にしたがって、ハイドロゲル共重合体は、20重量%以上40重量%未満の範囲の含水量、および、(380−6x)バーラーを上回る酸素透過性を有する。ハイドロゲル共重合体が、20重量%以上40重量%未満の範囲の含水量、および、(410−6x)バーラーを上回る酸素透過性を有するのがより好ましい。ハイドロゲル共重合体が、20重量%以上40重量%未満の範囲の含水量、および、(440−6x)バーラーを上回る酸素透過性を有するのが最も好ましい。
【0011】
様々な他の好ましい実施の態様では、ハイドロゲル共重合体は、ポリシロキサンプレポリマーおよび親水性コモノマーを含むモノマー混合物の水和された重合生成物であり、ハイドロゲル共重合体は:(i)20重量%以上30重量%未満の範囲の含水量、および、200バーラー以上の酸素透過性、(ii)30重量%以上40重量%未満の範囲の含水量、および、150バーラーを上回る酸素透過性、もしくは、(iii)40重量%以上50重量%未満の範囲の含水量、および、100バーラーを上回る酸素透過性、のいずれかを有している。
【0012】
ハイドロゲル共重合体は、100g/mm未満の引張弾性率、特に、約40〜80g/mmの間の引張弾性率を有するのが好ましい。プレポリマーのケイ素原子含量は、プレポリマーの30重量%以上が好ましく、プレポリマーの32重量%以上がさらに好ましく、プレポリマーの33重量%以上であることが最も好ましい。プレポリマーの分子量(Mn)は、10,000以上であることが好ましく、特に、15,000以上、さらには、20,000以上が好ましい。
【0013】
好ましい種類のハイドロゲル共重合体は、100g/mm未満の引張弾性率、140バーラー以上の酸素透過性、および、25重量%以上の含水量を有する。特に好ましい種類のハイドロゲル共重合体は、約40〜80g/mmの間の引張弾性率、200バーラー以上の酸素透過性、および、25重量%以上の含水量を有する。
【0014】
他の実施の態様では、ポリシロキサンプレポリマーおよび親水性コモノマーを含むモノマー混合物の水和された重合生成物であるハイドロゲル共重合体が含まれ、そのハイドロゲル共重合体は40重量%以上の含水量と、70バーラーを上回る酸素透過性を有する。
【0015】
シリコーンハイドロゲル共重合体は、ポリシロキサンプレポリマー、N−ビニルピロリドンなどのビニルラクタム、および2−ヒドロキシエチルメタクリレートもしくはグリセリルメタクリレートなどの(メタ)アクリル化アルコールを含むモノマー混合物の水和された重合生成物であることが好ましい。
【0016】
本発明は、さらに、コポリマーからなる生体医学用器具、特に、コンタクトレンズまたは眼内レンズなどの眼科用器具を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】従来式のシリコーンハイドロゲルおよび非シリコーンハイドロゲルのDk値における含水量の影響を説明する、酸素透過性に対する含水量のグラフ。
【図2】様々な従来のシリコーンハイドロゲルおよび本発明にかかるシリコーンハイドロゲルの酸素透過性に対する含水量のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図2は、酸素透過性(バーラー)に対する含水量(重量%水)のグラフである。図2のグラフ線は、様々な従来のシリコーンハイドロゲル共重合体を測定し、相関づけることにより、出願人によって実験的に作成されたものである。図2に示すとおり、20〜35重量%の範囲の含水量では、グラフ線は、傾斜がおよそマイナス6(−6)の比較的直線になっている。35〜40重量%の範囲では、グラフ線は水平状態になり始めている。図2で示すこのグラフ線は、図2の丸で囲んだ点で表された4種類の市販されているシリコーンハイドロゲルコンタクトレンズ:Dk値140バーラーおよび含水量24%のロトラフィルコンA(lotrafilcon A)(チバ・ビジョン・コーポレーション(CIBA Vision Corporation)によりFocus Night & Day(登録商標)として市販);Dk値110バーラーおよび含水量33%のロトラフィルコンB(lotrafilcon B)(チバ・ビジョン・コーポレーションによりOオプティクス(登録商標)として市販);Dk値91バーラーおよび含水量36%のバラフィルコンA(balafilcon A)(ボシュロム社(Bausch & Lomb Incorporated)によりピュアビジョンPureVision(登録商標)として市販);Dk値60バーラーおよび含水量47%のガリフィルコンA(galyfilcon A)(ジョンソン・エンド・ジョンソン ビジョンケア社(Johnson & Johnson Vision Care, Inc.)によりアキュビュー(登録商標)アドバンス(Acuvue Advance)として市販)で報告されている含水量および酸素透過性と、良く相関している。
【0019】
グラフ線よりも上に位置する図2上の点は、本出願の実施例で報告された様々なハイドロゲル共重合体である。
【0020】
ハイドロゲル共重合体は、ポリシロキサンプレポリマーおよび親水性コモノマーを含むモノマー混合物の水和された重合生成物である。
【0021】
ポリシロキサンプレポリマーには、ポリシロキサンを含有する軟質部分が含まれる。これらの部分は、ヒドロキシルまたはアミノラジカルでエンドキャップされたポリシロキサンによってもたらされることが好ましく、下記の構造式(PS’)で表される:
【化1】

【0022】
ここで、各Aはヒドロキシルまたはアミノラジカルであり;
各Rは、独立して、1〜10の炭素原子を持つアルキレン基から選択され、ここで、炭素原子は、それらの間にエーテル、ウレタン、またはウレイド結合を含んでもよく;
各R’は、独立して、水素、1価の炭化水素ラジカル、またはハロゲン置換された1価の炭化水素ラジカルであり、ここで、炭化水素ラジカルはそれらの間にエーテル結合を含んでもよい1〜20の炭素原子を有し、また、
aは少なくとも1である。
【0023】
Rラジカルは、随意的にエーテルラジカルで置換されたアルキレンであることが好ましい。好ましいR’ラジカルとしては、アルキル基、フェニル基、フッ素置換されたアルキル基およびアルケニル基、随意的に置換されたエーテル基が挙げられる。特に好ましいR’ラジカルとしては、メチルなどのアルキル;zが1〜6の−CH−CH−CH−O−CH−(CF−Hなどの随意的にエーテル結合を含むフルオロアルキルが挙げられる。
【0024】
aは、約10〜約100であることが好ましく、約15〜約80がさらに好ましい。PSのMnは1000〜8000の範囲、さらに好ましくは2000〜6000の範囲である。
【0025】
様々なポリシロキサン−ジオールおよびポリシロキサン−ジアミンが市販されている。さらには、ポリシロキサンの代表的な合成が、実施例において提供されている。
【0026】
プレポリマーのケイ素原子含有量は、プレポリマーの30重量%以上であることが好ましく、プレポリマーの32重量%以上であることがさらに好ましく、プレポリマーの33重量%以上であることが最も好ましい。ケイ素原子の含有量は、プレポリマーの総重量に対するプレポリマー中のケイ素原子の総重量の百分率として定義される。
【0027】
プレポリマーは、両端を重合可能なエチレン性不飽和ラジカルでエンドキャップ処理される。好ましい末端が重合可能なラジカルは、構造式(M’)によって表される:
【化2】

【0028】
ここで、
23は水素またはメチルであり;
各R24は水素、1〜6の炭素原子を持つアルキルラジカル、または−CO−Y−R26ラジカルであり、ここでYは−O−、−S−または−NH−であり;
25は1〜10の炭素原子を持つ2価のアルキレンラジカルであり;
26は1〜12の炭素原子を持つアルキルラジカルであり;
Qは−CO−、−OCO−または−COO−を意味し;
Xは−O−または−NH−を意味し;
Arは6〜30の炭素原子を持つ芳香族ラジカルを意味し、bは0〜6;cは0または1; dは0または1;およびeは0または1である。
【0029】
Mラジカルを形成するための適切にエンドキャップされた前駆物質としては、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、および3−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのヒドロキシル末端(メタ)アクリレート;およびt−ブチルアミノエチルメタクリレートおよびアミノエチルメタクリレートなどのアミノ末端化(メタ)アクリレート;および(メタ)アクリル酸が挙げられる。(本明細書においては、「(メタ)」という語句は任意的なメチル置換を意味する。したがって、「(メタ)アクリレート」などの語句は、メタクリレートまたはアクリレートのどちらかであることを意味し、「(メタ)アクリル酸」はメタクリル酸またはアクリル酸のどちらかであることを意味する。)
プレポリマーは10,000以上の分子量(Mn)を有することが好ましく、20,000以上であることが最も好ましい。
【0030】
本発明にかかる共重合体は、ポリシロキサンプレポリマーを1種類以上のコモノマーと共重合させることによって生成する。プレポリマーは重合可能なエチレン性不飽和ラジカルでエンドキャップされることから、それらはフリーラジカル重合によって重合可能である。本発明で用いられるモノマー混合物には、従来式のレンズ成形または器具成形用モノマーが含まれる。(本明細書中では、「モノマー」または「モノマーの」などの用語は比較的低分子量の化合物を意味し、同時に、より高分子量の化合物もまた、「プレポリマー」、「マクロモノマー」およびその関連語などで表される。)共重合体用の本課題となるプレポリマーは、5〜95重量%、好ましくは20〜70重量%でモノマー混合物中に含まれる。
【0031】
少なくとも1種類の親水性のコモノマーを、最初のモノマー混合物中のポリシロキサンプレポリマーと混合する。代表的な親水性のコモノマーとしては:メタクリル酸およびアクリル酸などの不飽和カルボン酸;2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレートおよびグリセリルメタクリレートなどの(メタ)アクリル置換アルコール;N-ビニルピロリドンなどのビニルラクタム;メタクリルアミドおよびN,N-ジメチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミドが挙げられる。ハイドロゲルは、水分を吸収し、平衡状態で保持可能な、架橋されたポリマー系である。少なくとも1種類の親水性のモノマーが、20〜60重量%、好ましくは25〜50重量%でモノマー混合物中に含まれる。
【0032】
様々な好ましい実施の態様にしたがって、最初のモノマー混合物は、好ましくはモノマー混合物の少なくとも1重量%の量で、さらに好ましくは2〜10重量%の量で、少なくとも1種類の2−ヒドロキシエチルメタクリレートおよびグリセリルメタクリレートなど、少なくとも1種類の(メタ)アクリル置換アルコールからなる。モノマー混合物は、さらに、少なくとも1種類のN−ビニルピロリドンなどのビニルラクタムおよび/または少なくとも1種類のN,N-ジメチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミドを含むことが好ましい。
【0033】
別の種類のレンズ成形または器具成形用のモノマーは、シリコーン含有モノマーである。言い換えれば、例えば、酸素透過性の高い共重合体の提供が望まれる場合には、ポリシロキサンプレポリマーに加えて、別のシリコーン含有コモノマーを最初のモノマー混合物に含めてもよい。
【0034】
適切なシリコーン含有モノマーの1種類として、下記の構造式(VI)で表される、既知の嵩高い単官能基のポリシロキサニルアルキルモノマーが挙げられる:
【化3】

【0035】
Xは−COO−、−CONR−、−OCOO−、または−OCONR−を意味し、ここで各RはHまたは低級アルキルであり;Rは水素またはメチルを意味し;hは1〜10であり;および各Rは、独立して低級アルキルまたはハロゲン化アルキルラジカル、フェニルラジカル、または下記化学式のラジカルを意味し、
‐Si(R
ここで各Rは独立して低級アルキルラジカルまたはフェニルラジカルである。これら嵩高いモノマーとしては、具体的には、メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン(TRIS)、ペンタメチルジシロキサニルメチルメタクリレート、トリス(トリメチルシロキシ)メタクリルオキシプロピルシラン、メチルジ(トリメチルシロキシ)メタクリルオキシメチルシラン、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルビニルカーバメート、および3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルビニルカーボネートが挙げられる。
【0036】
様々な二官能性および多官能性のシリコーン含有モノマーが当技術分野において知られており、必要に応じてコモノマーとして用いても良い。
【0037】
本課題のプレポリマーに加えて、モノマー混合物には、シリコーンコモノマーを含めてもよく、その場合は、0〜50重量%、好ましくは5〜30重量%の割合で含めて差し支えない。
【0038】
シリコーンハイドロゲル用のモノマー混合物は、架橋されたモノマー(複数の重合可能な官能基を有するモノマーとして定義された架橋モノマー)が含まれる。本課題のプレポリマーの両端が重合可能なラジカルでエンドキャップ処理されていることから、プレポリマーは架橋剤として働くであろう。随意的に、追加の架橋用のモノマーを最初のモノマー混合物に加えてもよい。代表的な架橋用モノマーとしては、ジビニルベンゼン、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、グリコールジメタクリレートのビニルカーボネート誘導体およびメタクリルオキシエチルビニルカーボネートが挙げられる。追加の架橋剤を用いる場合、このモノマー材料は、0.1〜20重量%、さらに好ましくは0.2〜10重量%でモノマー混合物中に含めてよい。
【0039】
眼内レンズの場合は、モノマー混合物には、さらに、得られる共重合体の屈折率を増加させるためのモノマーを含めてもよい。これらモノマーの例としては、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレートおよびベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレートがある。
【0040】
最初のモノマー混合物に有機希釈剤を含めても差し支えない。本明細書中では、「有機希釈剤」という語句には、最初の混合物中の成分と実質的に非反応性であり、また、本混合物中のモノマー成分の不相溶性を最小限にする目的で用いられることの多い有機化合物が含まれる。代表的な有機希釈剤としては、C‐C10一価アルコールなどの一価のアルコール;エチレングリコールなどのジオール;グリセリンなどのポリオール;ジエチレン・グリコールモノエチルエーテルなどのエーテル;メチルエチルケトンなどのケトン;ヘプタン酸メチルなどのエステル;およびトルエンなどの炭化水素が挙げられる。
【0041】
レンズまたは生物医学用器具の成形は、モノマー混合物を鋳型に入れ、次に、鋳型中のモノマー混合物を加熱および/またはUV照射などの光放射によって硬化し、もしくはラジカル重合させて差し支えない。コンタクトレンズまたは他の生体医学用器具の製造において、スピンキャスティング法および静的鋳造法を含めたモノマー混合物を硬化させる様々な処理方法が知られている。スピンキャスティング法は、モノマー混合物を鋳型に入れ、制御下で鋳型を回転させながら、モノマー混合物を光に曝露させることを含む。静的鋳造法は、所望の商品の型を提供する型穴を形成する2つの鋳型部分の間にモノマー混合物を入れ、熱および/または光に曝露することによってモノマー混合物を硬化させることを含む。コンタクトレンズの場合は、1つの鋳型部分はレンズの前表面を成形するための形をしており、もう一方の鋳型部分はレンズの後表面を成形するための形をしている。必要であれば、鋳型中のモノマー混合物を硬化させた後に、コンタクトレンズまたは所望の最終的な形態を有する品を提供するために、機械処理を行ってもよい。これらの方法は、米国特許第3,408,429号、同第3,660,545号、同第4,113,224号、同第4,197,266号、同第5,271,875号、および同第5,260,000号の各明細書中に示されており、これらの開示は、ここに引用することによって本明細書中に包含される。さらには、モノマー混合物を棒状またはボタン状に成型し、次に所望の形状、例えば、レンズの形状をした商品へと切削旋盤加工して構わない。
【0042】
本発明に適した様々なポリシロキサンプレポリマーについて、以下に述べる。
【0043】
第1の種類のポリシロキサンプレポリマーは、(I)および(II)のブロックからなり、各末端はエチレン性の不飽和ラジカルになっている:
(*Dii*Diol*Dii*PS) (I)
(*Dii*PS)y (II)
ここで、
各Diiは、独立してジイソシアネートのジラジカル残基であり;
各Diolは、独立して1〜10の炭素原子を有するジオールのジラジカル残基であり;
各PSは、独立してポリシロキサン−ジオールまたはポリシロキサン−ジアミンのジラジカル残基であり;
各*は、独立して−NH−CO−NH−、−NH−COO−または−OCO−NH−であり;
xはブロック(I)の数を表し、少なくとも2であり、および
yはブロック(II)の数を表し、少なくとも1である。
【0044】
この種類のプレポリマーには、下記の一般式で表されるものが含まれる:M(*Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii*M (III) もしくはM(*Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii*Diol*Dii*M (IV)
ここで、Dii、Diol、PS、*、xおよびyは先に定義した通りであり、Mは重合可能なエチレン性不飽和ラジカルである。
【0045】
一般に、化学式(I)のブロックは、強固な硬質部分(*Dii*Diol*Dii*で表される)および軟質部分(PSで表される)からなることにより特徴付けられて構わない。一般に、化学式(II)のブロックは、どちらかというと弱い硬質部分(*Dii*で表される)および軟質部分(PSで表される)からなることにより特徴付けられて構わない。これらどちらかというと弱い硬質ブロック(II)および強固な硬質ブロック(I)の配置は、無作為もしくは交互であってよく、ここでxおよびyはプレポリマー中の各構造のブロックの総数を表している;言い方を変えれば、化学式(I)のすべてのブロックが直接、互いに結合していることは、化学式(III)および(IV)において必須ではない。これらのブロックの配置は、プレポリマーの調製の間に、ポリシロキサン、ジイソシアネート、および短鎖ジオール成分の一連の付加によって調整してもよい。
【0046】
プレポリマーは、化学式(I)、 (II)、(III)および (IV)においてPSで表されるポリシロキサン含有の軟質部分を含む。さらに詳細には、このポリシロキサン含有部分は、化学式(PS’)で表されるポリシロキサン部分などのヒドロキシルまたはアミノラジカルでエンドキャップ処理されたポリシロキサンによりもたらされる。
【0047】
化学式(III)および(IV)におけるaは、約10〜約100 であることが好ましく、約15〜約80であることがさらに好ましい。PSの分子量は、1000〜8000の範囲であり、2000〜6000がさらに好ましい。
【0048】
プレポリマーの強固な硬質部分は、化学式(I)、(III)および(IV)においてDiolで表されるジオール残基を含む。好ましいジオールラジカルには、アルキルジオール、シクロアルキルジオール、アルキルシクロアルキルジオール、アリールジオール、または1〜10の炭素原子を有し、主鎖にエーテル、チオ、またはアミン結合を含むアルキルアリールジオールの各ジラジカル残基が含まれる。代表的なジオールとしては、2,2−(4,4’−ジヒドロキシジフェニル)プロパン (ビスフェノール−A)、4,4’−イソプロピリジンジシクロヘキサノール、エトキシ化およびプロポキシル化ビスフェノール−A、2,2−(4,4’−ジヒドロキシジフェニル)ペンタン、1,1’−(4,4’−ジヒドロキシジフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン 、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1−4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、 1,5−ペンタンジオール、エチレングリコール、ジエチレン・グリコール、およびトリエチレングリコールが挙げられる。 特に好ましいのは、1〜10の炭素原子を有するアルキレンおよびエーテル化されたアルキレンのジオールである。
【0049】
前述のポリシロキサン含有部分およびジオール残基部分は、ポリシロキサン含有部分およびジオールのヒドロキシル−およびアミノ−官能性と反応するジイソシアネートを介して結合する。一般的には、どのジイソシアネートを用いても構わない。これらのジイソシアネートは、脂肪族または芳香族であってよく、好ましくは脂肪族または芳香族部分に6〜30の炭素原子を有するアルキル、アルキルシクロアルキル、シクロアルキル、アルキル芳香族、および芳香族のジイソシアネートが含まれる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレン4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,3−ビス−(4,4’−イソシアナトメチル)シクロヘキサン、およびシクロヘキサンジイソシアネートが挙げられる。
【0050】
一般に、x値が高いと、プレポリマー中の極性のウレタン/尿素の結合の数が高くなり、プレポリマーの極性は親水性コモノマーとの相溶性を確実にするのに重要である。一般に、y値が高いと、プレポリマー中のケイ素の割合が高くなり、結果として酸素透過性が高くなる。しかしながら、xとyの比は、均衡が保たれるべきである。したがって、xとyの比は、0.6以上(すなわち、x:yは少なくとも0.6:1) であることが好ましく、0.75以上であることがさらに好ましい。
【0051】
プレポリマーは、両端を重合可能なエチレン性不飽和ラジカルでエンドキャップ処理されており、化学式(III)および(IV)においてMで表されている。代表的なMラジカルは、化学式(M’)で表される。
【0052】
プレポリマーを形成する第1の代表的な反応式を以下に示す。まず、ジイソシアネートをジオールとモル比2:1で反応させる。
【0053】
2x OCN-Dii-NCO + x HO-Diol-OH → x OCN-Dii*Diol*Dii-NCO
この式では、*はウレタンラジカル−NH−COO−または−OCO−NH−を指す:一般に、この反応は、ジブチルスズジラウラートなどの触媒存在下、ジクロロメタンなどの溶媒中で、還流させながら行われる。次に、ジイソシアネートおよびポリシロキサン−ジオールを、ジイソシアネート全体(x+y)とポリシロキサン−ジオールの比が
少なくとも1.1になるように加える。(一般的に、2<x+y≦11;x>0;y>0である。)
x OCN-Dii-*-Diol-*-Dii-NCO + (x+y-1) HO-PS-OH + y OCN-Dii-NCO →
OCN-(Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii-NCO
最後に、本生成物に、重合可能なエチレン性不飽和ラジカルでエンドキャップ処理を行う。
【0054】
OCN-Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii-NCO + 2 M-OH →
M(*Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii*M
化学式(I)、(II)、(III) および/または(IV)のプレポリマーを形成する第2の代表的な反応式は下記のとおりである。まず、ジイソシアネートをポリシロキサン−ジオールとモル比(1+1/m)が好ましくは1.05〜1.9の範囲、さらに好ましくは1.2〜1.5で反応させる。
【0055】
(m+1) OCN-Dii-NCO + m HO-PS-OH → OCN-(Dii*PS)m*Dii-NCO
この式においても、*は、ウレタンラジカル−NH−COO−または−OCO−NH−を指す。一般に、この反応は、ジブチルスズジラウラートなどの触媒存在下、ジクロロメタンなどの溶媒中で、還流させながら行われる。次に、引き続き還流下で、強固および弱い硬質部分の所望の比に基づいて選択されるモル比でジオールを加える。ここで、z1/z2は2以下であり、1よりも大きい。
【0056】
z1 OCN-(Dii-*-PS)m-*-Dii-NCO + z2 HO-Diol-OH →
OCN-Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii-NCO
最後に、この生成物に、重合可能なエチレン性不飽和ラジカルでエンドキャップ処理を行う。
【0057】
OCN-Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii-NCO + 2 M-OH →
M(*Dii*Diol*Dii*PS)(*Dii*PS)y*Dii*M
上記反応式では、ジオールとジイソシアネートとが反応し、ウレタンラジカル(−NH−COO−または−OCO−NH−)を生成する。あるいは、ジアミンをジイソシアネートと反応させて、尿素ラジカル(−NH−CO−NH−)を生成する。ウレタンまたは尿素を生成する他の方法は、当技術分野において知られており、代表的な合成を実施例に示す。
【0058】
第2の種類のポリシロキサンプレポリマーは下記の化学式で表される:
M(*Dii* PS) *Dii*M (V)
ここで、
Dii、PS、*およびMは上記と同じ意味を持つ。一般に、化学式(I)の*Dii*PSのブロックは、比較的弱い硬質部分(*Dii*で表される)および軟質部分(PSで表される)からなることにより特徴付けられてよい。化学式(V)では、xは少なくとも2であり、少なくとも3であることがさらに好ましい。
【0059】
この種類のプレポリマーの代表的な反応式は以下の通りである。まず、ジイソシアネートをポリシロキサン−ジオールと反応させる。
【0060】
(n+1) OCN-Dii-NCO + n HO-PS-OH → OCN-(Dii*PS)*Dii-NCO
この反応式では、ウレタンラジカル−NH−COO−または−OCO−NH−を指す。一般に、この反応は、ジブチルスズジラウラートなどの触媒存在下、ジクロロメタンなどの溶媒中で、還流させながら行われる。
【0061】
最後に、この生成物に、重合可能なエチレン性不飽和ラジカルでエンドキャップ処理を行う。
【0062】
OCN-(Dii*PS)*Dii-NCO + 2 M-OH → M(*Dii* PS) *Dii*M
上記反応式では、ポリシロキサン−ジオールとジイソシアネートとが反応し、ウレタンラジカル(−NH−COO−または−OCO−NH−)を生じる。あるいは、ポリシロキサン−ジアミンをジイソシアネートと反応させて、尿素ラジカル(−NH−CO−NH−)を生じる。ウレタンまたは尿素を精製する他の方法は、当技術分野において知られており、代表的な合成を実施例に示す。
【0063】
さらなるポリシロキサン含有プレポリマーは下記の化学式で表される:
M(*Dii*PS*Dii*Diol)*Dii*PS*Dii*M (VI)
M(*Dii*Diol*Dii*PS)*Dii*Diol*Dii*M (VII)
ここで、Dii、PS、Diol、*およびMは上記と同一の意味を持つ。化学式(VI)および(VII)では、xは少なくとも1である。一般に、これらのプレポリマーは、強固な硬質部分(*Dii* Diol*Dii*で表される)および軟質部分(PSで表される)が交互になっている。これらのプレポリマーは、ここに引用することにより本明細書中にその開示のすべてが包含される米国特許第5,034,461号明細書 (Laiらによる)で開示される一般的な方法を含めた、当技術分野で一般に知られている方法で調製して差し支えない。
【0064】
硬質部分および軟質部分の間にウレタンおよび/または尿素結合を含んでいる前述のプレポリマーとしては、硬質部分に対する軟質部分の重量比は少なくとも5:1であり、13:1未満であることが好ましく、場合によっては、7:1以上であって、11:1未満であることが好ましい。
【0065】
ハイドロゲル共重合体が完全に水和されている場合の含水量は、重量測定法で測定して、少なくとも20重量%である。特に好ましいハイドロゲル共重合体の含水量は、25重量%以上である。
【0066】
さらには、ハイドロゲル共重合体の引張弾性率は100g/mm以下であることが好ましく、引張弾性率が約40〜80g/mmの間であることがさらに好ましい。引張弾性率は、米国材料試験協会(ANSI)D−1708aに従い、ハイドロゲル共重合体のフィルム試料をホウ酸緩衝食塩水に浸し、インストロン(4502型)機で測定して差し支えない。適切なサイズのフィルム試料は、ゲージ長22mmおよび幅4.75mmであり、試料は、さらに、インストロン機のクランプにしっかり固定されるように、ドッグボーン形に成形された末端を有しており、厚さは200±50μmである。
【0067】
ハイドロゲル共重合体の酸素透過性は、100バーラー以上であることが好ましく、140バーラー以上であることがさらに好ましく、150バーラー以上であることが最も好ましい。180バーラー以上、さらには、200バーラー以上の酸素透過性を有する共重合体も、本発明によって提供可能である。
【0068】
含水量および酸素透過性の好ましい組合せもまた、(i)20重量%以上40重量%未満の範囲の含水量と、(330−6x)バーラーを上回る酸素透過性を有し、ここで、xは含水量の重量%と等しい値である;もしくは、(ii)40〜50重量%の範囲の含水量と、70バーラーを上回る酸素透過性を有する;のいずれかであるとしてもよい。
【0069】
あるいは、これらの特性は、(i)20重量%以上30重量%未満の範囲の含水量と、200バーラーを上回る酸素透過性;(ii)30重量%以上〜40重量%未満の範囲の含水量と、150バーラーを上回る酸素透過性;もしくは、(iii)40〜50重量%の範囲の含水量と、100バーラーを上回る酸素透過性:のいずれかで表現して差し支えない。
【0070】
酸素透過性(Dkともいう)は、以下の手順で決定される。他の方法および/または機械は、得られる酸素透過性の値が上述の方法と等価である限りは、利用して構わない。シリコーンハイドロゲルの酸素透過性は、中央の円形の金の陰極を末端に有し、陰極から絶縁された銀の陽極を有するOPermeometer(商標)201T型機(Createch社(アメリカ合衆国カリフォルニア州アルバニー)製)を用いて、ポーラログラフ法(ANSI Z80.20−1998)にて測定する。測定は、中心の厚さが150〜600μmの範囲の3種類のあらかじめ検査された、ピンホールのない平らなシリコーンハイドロゲルフィルム試料でのみ行う。フィルム試料の中心の厚さは、Rehder社(アメリカ合衆国カリフォルニア州カストロバリー)製ET−1電子厚さ計を用いて測定して構わない。一般に、フィルム試料は、円形のディスク状の形態を有している。測定は、35℃±0.2℃で平衡にされたリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を循環させた浴槽中にフィルム試料および電極を浸して行う。電極とフィルム試料をPBS浴中に浸す前に、フィルム試料を、あらかじめ平衡PBSで湿らせた陰極が中心になるように配置し、気泡もしくは過剰のPBSが陰極とPBSの間に存在しないようにし、次に、キャップを取り付けた電極に、電極の陰極部分がフィルム試料とのみ接触するように、フィルム試料を固定する。シリコーンハイドロゲルフィルムとしては、陰極電極とフィルム試料の間に、例えば円形ディスク状を有する、テフロン(登録商標) 高分子膜の利用は有効であることが多い。これらの場合には、「テフロン」膜は、まずあらかじめ湿らせた陰極の上に置き、次に、フィルム試料を「テフロン」膜の上に置き、気泡もしくは過剰のPBSが「テフロン」膜またはフィルム試料の下に存在しないようにする。一旦、測定値を収集し、0.97以上の相関係数値(R)のデータについてのみ、Dk値を計算する。厚さに対する少なくとも2つのDk測定値と、条件に合ったR値を得る。既知の回帰分析を用いて、少なくとも3種類の厚さのフィルム試料についての酸素透過性(Dk)を計算する。PBS以外の溶液で水和したフィルム試料のいずれも、まず、純水に浸し、少なくとも24時間に亘り平衡にさせ、次に、PHBに浸し、少なくとも12時間、平衡にさせる。機器に関しては、常に清掃し、標準のRGPを用いて常に調整する。上限および下限値は、開示内容の全体を本明細書中に取り込む、William J. BenjaminらのThe Oxygen Permeability of Reference Materials, Optom Vis Sci 7 (12s): 95 (1997)によって確立されたリポジトリー値の±8.8%を計算することにより設定する:

【0071】
下記の実施例において、本発明にかかる様々な好ましい実施の態様を説明する。
【実施例】
【0072】
実施例1
α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(Mn約5000)の調製
以下の材料を、1つの還流冷却器を備えた2Lの三口丸底フラスコに入れた:1,3−ビスヒドロキシブチル・テトラメチルジシロキサン51.26g;ジメトキシジメチルシラン1085g;蒸留水157.8g;濃塩酸18.4mL。混合物を60℃で1時間加熱した。次に、メタノールを5時間蒸留除去し、552mlを回収した。次に、349mLの蒸留水および349mLの濃塩酸を加え、内容物を100℃で3時間還流した。次に、粗生成物を水層から分離した。次に、600mLのジエチルエーテル(エーテル)および400mLの脱イオン水を加え、溶液を400mLの重炭酸ナトリウム溶液(0.5%)で2回抽出し、次に、蒸留水で洗液のpHが中性になるまで抽出した。生成物(655.8g)を次に混合メタノール/水(508.2g/147.97g)にゆっくりと加えた。下層有機層を分離し、ジエチルエーテルを加え、硫酸マグネシウムで乾燥させた。エーテルを次に室温で真空除去し、残渣をさらに80℃で真空吸引(9.33×10−3Pa(0.07-mm Torr))した。最終生成物を回収した。H−NMRにより測定した分子量(Mn)は4800 であった。
【0073】

実施例2
α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(Mn約2700)の調製
1,3−ビスヒドロキシブチル・テトラメチルジシロキサンのジメトキシジメチルシランに対するモル比を約1:28に変更するほかは、実施例1の一般的な手順に従って、このポリシロキサンを作製した。滴定により測定した生成物の分子量(Mn)は2730であった。
【0074】

実施例3
実施例1のPDMSを用い、化学式(I)および(II)のブロックを含むポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
乾燥した500mlの三口丸底フラスコに窒素注入管および還流冷却器を接続した。次の材料をフラスコに一度に加えた:イソホロンジイソシアネート(2.111g、9.497mmol)(IPDI);ジエチレン・グリコール(0.498g、4.696mmol)(DEG);ジブチルスズジラウレート(0.161g);および150mLのジクロロメタン。内容物を還流した。一晩の後、イソシアネートの量は滴下では43.3%減少していた。次に、実施例1のα,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(45.873g、9.557mmol)をフラスコに加えた。一晩、還流を継続し、滴下では、未反応のイソシアネートの残留はなかった。次に、IPDI(1.261g、5.673mmol)を加え、一晩、還流を続けた。イソシアネートの量は、滴下では、22.9%に減少した。内容物を周囲温度まで冷却した。1,1’−ビ−2−ナフトール(0.008g)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(0.429g、3.296mmol)を次に加え、生成物のIRスペクトルから2267cm−1のイソシアネートのピークが消えるまで、内容物を室温で攪拌した(約20時間)。溶液を次に減圧下で除去し、44.55gの生成物を回収した。理論的には、プレポリマーは3つの強固な硬質部分と4つの弱い硬質部分を有している(xが約3、yが約4)。
【0075】

実施例4
実施例1のPDMSを用い、化学式(I)および(II)のブロックを含むポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
乾燥した500mlの三口丸底フラスコに窒素注入管および還流冷却器を接続した。次の材料をフラスコに一度に加えた:イソホロンジイソシアネート(7.825g、35.202mmol)(IPDI);実施例1のα,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(94.31g、19.648mmol);ジブチルスズジラウレート(0.297g);および250mLのジクロロメタン。内容物を還流した。一晩の後、イソシアネートの量は、滴下では44.5%の減少が測定された。次に、ジエチレン・グリコール(1.421g、13.391mmol)(DEG)をフラスコに加えた。一晩、還流を継続した後、未反応のイソシアネートの量は、滴下では、元々の量の5.1%にまで減少していた。次に、内容物を周囲温度まで冷却した。1,1’−ビ−2−ナフトール(0.013g)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(0.819g、6.293mmol)を次に加え、生成物のIRスペクトルから2267cm−1のイソシアネートのピークが消えるまで、内容物を室温で攪拌した(約20時間)。溶液を次に減圧下で除去し、82gの生成物を回収した。理論的には、プレポリマーは4つの強固な硬質部分と3つの弱い硬質部分を有している。
【0076】

実施例5
実施例1のPDMSを用い、化学式(I)および(II)のブロックを含むポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
実施例4と同様のモル比の成分を持つプレポリマーを調製した。この合成は、2回目のポリシロキサンとほぼ同様の分子量のものを用いたほかは、実施例4と同様である。成分の量は:イソホロンジイソシアネート(8.716g、39.209mmol);α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(105.23g、21.923mmol);ジブチルスズジラウレート(0.307g);および250mLのジクロロメタン;ジエチレン・グリコール(1.496g、14.093mmol);1,1’−ビ−2−ナフトール(0.0146g);および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(1.033g、7.938mmol)。
【0077】

実施例6
実施例2のPDMSを用い、化学式(I)および(II)のブロックを含むポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
乾燥した500mlの三口丸底フラスコに窒素注入管および還流冷却器を接続した。次の材料をフラスコに一度に加えた:IPDI(10.3311g、46.475mmol);実施例2のα,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(84.68g、31.023mmol);ジブチルスズジラウレート(0.300g);および200mLのジクロロメタン。内容物を還流した。一晩の後、イソシアネートの量は、滴下では33.6%の減少が測定された。次に、DEG(1.092g、10.288mmol)をフラスコに加えた。60時間、還流を続けた後、イソシアネートの量は、滴下では、元々の量の11.4%に減少した。次に、内容物を周囲温度まで冷却した。1,1’−ビ−2−ナフトール(0.012g)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(1.639g、12.595mmol)を次に加え、生成物のIRスペクトルから2267cm−1のイソシアネートのピークが消えるまで、内容物を室温で攪拌した(約20時間)。溶液を次に減圧下で除去し、澄んだ液体の生成物(96.67g)を生じた。理論的には、プレポリマーは6つのPDMSブロックと3つの強固な硬質部分(xは約2、yは約5)を有している。
【0078】

実施例7−12
実施例3のプレポリマー由来の共重合体
重量に対する量で表1に記載された次の成分を混合して、モノマー混合物を作製した:実施例3および4のプレポリマー;メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン(TRIS);N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA);2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA);N−ビニルピロリドン(NVP);およびメタクリルオキシエチルビニルカーボネート(HemaVC)。さらには、各モノマー混合物は、色素としての1,4−ビス(2−メタクリルアミドエチルアミノ)アントラキノン(0.015%(150ppm));希釈剤としてのヘキサノール(10部);およびダロキュア(登録商標)−1173UV開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカル社(アメリカ合衆国ニューヨーク州アーズリー)製)(0.5重量%)を含んでいた。
【0079】
モノマー混合物を、シラン処理されたガラス板の間に注入し、次に、紫外線下で1時間、硬化させた。各モノマー混合物を3セットのガラス板の間に注入し、板の各セットは異なる厚さの「テフロン」の重合体テープで分離し、それぞれのモノマー混合物について、約200,400および600μmの厚さで、3セットのフィルム試料が得られるようにした。硬化したフィルムを、次に、イソプロパノールで一晩抽出し、その後、脱イオン(DI)水で水和し、DI水中で4時間煮沸し、次にホウ酸緩衝生理食塩水またはリン酸緩衝生理食塩水で飽和し、ハイドロゲルフィルムを得た。含水量を重量測定法で測定した。機械的試験を、先に論じたASTM D−1708aに従って、ホウ酸緩衝生理食塩水中で行った。Dk(もしくはバーラー)で報告される酸素透過性は、先に論じたとおり、3種類の厚さの許容可能なフィルムを用いて、35℃で、リン酸緩衝生理食塩水中で測定した。
【表1】

【0080】
実施例8および9で調製されたモノマー混合物は曇りがあったため、フィルム成形は行わなかった。しかしながら、親水性モノマーとして、より少ないHEMAを用いた場合(実施例9、10および11で見られるように)、もしくはDMAを完全にNVPで置換した場合(実施例6のように)、混合物は澄んでおり、ハイドロゲルフィルムのすべてが透明であった。(1)3種類の厚さのデータ値は得られなかった。(2)4種類のデータ値が得られた。
【0081】

実施例13−18
実施例4のプレポリマー由来の共重合体
実施例7−12の一般的な手順に従って、モノマー混合物を調製し、共重合体フィルムを成形し、実施例4のプレポリマーを用いて特性を評価した。結果を表2にまとめる。
【表2】

【0082】
実施例3および4のプレポリマーを比較した場合、実施例3のプレポリマーがわずか2.5部であるのに対し、実施例4のプレポリマーでは5部のHEMAを成形に利用可能であることが分かった。これは、実施例4のプレポリマーが実施例3のプレポリマーよりも強固な硬質部分の含有量が多いことによると考えられる。
【0083】

実施例19−24
実施例5のプレポリマー由来の共重合体
実施例7−12の一般的な手順に従って、モノマー混合物を調製し、共重合体フィルムを成形し、実施例5のプレポリマーを用いて特性を評価した。結果を表3にまとめる。
【表3】

【0084】

実施例25−27
実施例6のプレポリマー由来の共重合体
実施例7−12の一般的な手順に従って、モノマー混合物を調製し、共重合体フィルムを成形し、実施例6のプレポリマーを用いて特性を評価した。結果を表4にまとめる。
【表4】

【0085】

実施例28
α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(Mn約3600)の調製
以下の材料を、1つの還流冷却器を備えた2Lの三口丸底フラスコに入れた:1,3−ビスヒドロキシブチル・テトラメチルジシロキサン51.26g;ジメトキシジメチルシラン863g;蒸留水126g;濃塩酸14.7mL。混合物を60℃で1時間加熱した。次に、メタノールを5時間蒸留除去した。次に、279mLの蒸留水および279mLの濃塩酸を加え、内容物を100℃で3時間還流した。次に、粗生成物を水層から分離した。次に、600mLのジエチルエーテルおよび400mLの蒸留水を加え、溶液を400mLの重炭酸ナトリウム溶液(0.5%)で2回抽出し、次に、蒸留水で洗液のpHが中性になるまで抽出した。生成物を次にメタノール/水(406g/118g)の混合物中にゆっくりと加えた。下層有機層を分離し、ジエチルエーテルを加え、硫酸マグネシウムで乾燥させた。エーテルを次に室温で真空除去し、残渣をさらに80℃で真空吸引(9.33×10−3Pa(0.07-mm Torr))した。最終生成物を回収した。滴定による分子量(Mn)は3598であった。
【0086】

実施例29
実施例28のPDMSを用いた化学式(V)を有するα,ω−ポリジメチルシロキサンプレポリマーの調製
乾燥した500mLの三口丸底フラスコに窒素注入管および還流冷却器を接続した。次の材料をフラスコに一度に加えた:イソホロンジイソシアネート(9.188g、41.333mmol)(IPDI);実施例1のα,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(114.68g、31.873mmol);ジブチルスズジラウレート(0.327g);および180mLのジクロロメタン。内容物を還流した。一晩の後、イソシアネートの量は、滴下では22.0%にまで減少していることが確認された。次に、内容物を周囲温度まで冷却した。1,1’−ビ−2−ナフトール(0.0144g)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(2.915g、22.399mmol)を次に加え、生成物のIRスペクトルから2267cm−1のイソシアネートのピークが消えるまで、内容物を室温で攪拌した。溶液を次に減圧下で除去し、生成物を回収した(126g)。理論的には、プレポリマーはPDMSを含有する3つのブロックを有している(xは約3)。
【0087】

実施例30
実施例28のPDMSを用いた化学式(V)を有するα,ω−ポリジメチルシロキサンプレポリマーの調製
PDMSのIPDIに対するモル比が約4:5であるほかは、実施例29の一般的な手順に従った。149.6gのプレポリマーを回収した。理論的には、プレポリマーはPDMSを含有する4つのブロックを有している(xは約4)。
【0088】

実施例31
実施例28のPDMSを用いた化学式(V)を有するα,ω−ポリジメチルシロキサンプレポリマーの調製
PDMSのIPDIに対するモル比が約5:6であるほかは、実施例29の一般的な手順に従った。159.9gのプレポリマーを回収した。理論的には、プレポリマーはPDMSを含有する5つのブロックを有している(xは約5)。
【0089】

実施例32−41
共重合体
重量に対する量で表5および6に記載された次の成分を混合し、モノマー混合物を作製した:実施例29、30および31のプレポリマー;メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン(TRIS);N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA);2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA);N−ビニルピロリドン(NVP);および/またはメタクリルオキシエチルビニルカーボネート(HemaVC)。さらには、各モノマー混合物は、色素としての1,4−ビス(2−メタクリルアミドエチルアミノ)アントラキノン(0.015%(150ppm));希釈剤としてのヘキサノール(10部);および「ダロキュア」UV開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカル社製)(0.5重量%)を含んでいた。モノマー混合物を成形し、硬化し、実施例7−12の一般的な手順に従って、フィルムにした。
【表5】

【表6】

【0090】
実施例37、38および40で調製したモノマー混合物は曇っていたため、フィルムの成形は行わなかった。これらの実施例におけるプレポリマーは極性に劣るため、これは、低極性のプレポリマーは親水性のモノマーに対する相溶性に劣ることを示唆している。すべてのハイドロゲルフィルムは透明であった。
【0091】
図2に示すとおり、本請求にかかる共重合体は、様々な先のシリコーンハイドロゲル共重合体で表されたグラフ線上によく合うDk/含水量値を有し、これらの共重合体の大部分は、ソフトコンタクトレンズ用途に適する、所望の引張弾性率を有している。いくつかの付加的な観察を記す。まず、メタ(クリル)置換アルコールを含む共重合体は、所定の含水量における酸素透過性が高い傾向にある。第2に、少なくとも30重量%のケイ素原子を含有するプレポリマーは、所定の含水量における酸素透過性が高い傾向にある。
【0092】

実施例42
実施例1のPDMSを用い、化学式(I)および(II)のブロックを含むポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
プレポリマーを実施例4の一般的な合成に従って調製した。成分の量は:イソホロンジイソシアネート(6.650g、29.918mmol);α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(72.71g、15.148mmol);ジブチルスズジラウレート(0.215g);および200mLのジクロロメタン;ジエチレン・グリコール(1.186g、11.172mmol);1,1’−ビ−2−ナフトール(0.0012g);および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(0.986g、7.576mmol)。
【0093】

実施例43
実施例1のPDMSを用い、化学式(I)および(II)のブロックを含むポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
プレポリマーを実施例4の一般的な合成に従って調製した。成分の量は:イソホロンジイソシアネート(12.370g、55.649mmol);α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(133.47g、27.806mmol);ジブチルスズジラウレート(0.404g);および300mLのジクロロメタン;ジエチレン・グリコール(2.257g、21.270mmol);1,1’−ビ−2−ナフトール(0.021g);および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(1.678g、12.894mmol)。
【0094】

実施例44
α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(Mn約4000)の調製
1,3−ビスヒドロキシブチル・テトラメチルジシロキサンのジメトキシジメチルシランに対するモル比を約1:45に変更するほかは、実施例1の一般的な手順に従って、このポリシロキサンを作製した。滴定による生成物の分子量(Mn)は4000であった。
【0095】
実施例44のPDMSを用いたポリジメチルシロキサンを主成分としたプレポリマーの調製
実施例4の一般的な合成に従って、この実施例のPDSMを用いて、プレポリマーを調製した。成分の量は:イソホロンジイソシアネート(23.149g、104.139mmol);α,ω−ビス(4−ヒドロキシブチル)ポリジメチルシロキサン(208.54g、51.568mmol);ジブチルスズジラウレート(0.690g);および400mLのジクロロメタン;ジエチレン・グリコール(4.769g、44.940mmol);1,1’−ビ−2−ナフトール(0.032g);および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(1.751g、13.455mmol)。
【0096】

実施例45−52
共重合体
重量に対する量で表7および8に記載された次の成分を混合して、モノマー混合物を作製した:実施例42,43および44のプレポリマー;メタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン(TRIS);N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA);2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA);N−ビニルピロリドン(NVP);およびメタクリルオキシエチルビニルカーボネート(HemaVC)。さらには、各モノマー混合物は、色素としての1,4−ビス(2−メタクリルアミドエチルアミノ)アントラキノン(0.015%(150ppm));希釈剤としてのヘキサノール(10部);および「ダロキュア」UV開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカル社製)(0.5重量%)を含んでいた。モノマー混合物を成形し、硬化し、実施例7−12の一般的な手順に従って、フィルムにした。表7および8のDk値は、4つのデータ値から算出した実施例51を除き、5つのデータ値から算出された。
【表7】

【表8】

【0097】
本発明にかかる様々な好ましい実施の態様について述べてきたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正、付加および変更が行いうるであろうことを認識するであろう。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリシロキサンプレポリマーおよび親水性のコモノマーを含むモノマー混合物の水和された重合化合物であるハイドロゲル共重合体であって、
40〜50重量%の範囲の含水量および100バーラーを上回る酸素透過性を有し、
前記モノマー混合物が、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、N−ビニルピロリドン、単官能性のシリコーン含有モノマー、およびメタクリルオキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シランを含み、
前記プレポリマーが下記構造式(PS’):
【化1】

のジラジカル残基である軟質部分を含み、
ここで、
各Aがヒドロキシルまたはアミノラジカルであり;
各Rが、独立して、1〜10の炭素原子を持つアルキレン基から選択され、ここで、炭素原子はそれらの間にエーテル、ウレタン、またはウレイド結合を含んでよく;
各R’が、独立して、水素、1価の炭化水素ラジカル、またはハロゲン置換された1価の炭化水素ラジカルであり、ここで、炭化水素ラジカルはそれらの間にエーテル結合を含んでもよい1〜20の炭素原子を有し;および
aは少なくとも1であり、
前記プレポリマーのケイ素原子含量が、前記プレポリマーの30重量%以上である、
ことを特徴とするハイドロゲル共重合体。
【請求項2】
45〜50重量%の範囲の含水量を有することを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項3】
100g/mm未満の引張弾性率を有することを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項4】
約40〜80g/mmの間の引張弾性率を有することを特徴とする請求項3記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項5】
前記プレポリマーのケイ素原子含量が、前記プレポリマーの32重量%以上であることを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項6】
前記プレポリマーのケイ素原子含量が、前記プレポリマーの33重量%以上であることを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項7】
前記プレポリマーが、10,000以上の分子量(Mn)を有することを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項8】
前記親水性のコモノマーがさらに、N,N-ジメチルアクリルアミドを含むことを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項9】
前記各Rが、アルキレン基であり、各R’が、独立して、随意的にエーテル結合を含んでもよいアルキルまたはフルオロアルキルであることを特徴とする請求項1記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項10】
前記プレポリマーが、さらに、
*Dii*Diol*Dii*で表される強固な硬質部分;および*Dii*で表される弱い硬質部分;ここで各Diiは、独立して、ジイソシアネートのジラジカル残基であり、各Diolは、独立して、1〜10の炭素原子を有するジオールのジラジカル残基であり、各*は、独立して、−NH−CO−NH−、−NH−COO−または−OCONH−である;
からなる群より選択される少なくとも1種類の部分を含むことを特徴とする請求項9記載のハイドロゲル共重合体。
【請求項11】
請求項1記載のハイドロゲル共重合体で作製されるコンタクトレンズ。
【請求項12】
請求項2記載のハイドロゲル共重合体で作製されるコンタクトレンズ。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−64143(P2013−64143A)
【公開日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−254077(P2012−254077)
【出願日】平成24年11月20日(2012.11.20)
【分割の表示】特願2007−549404(P2007−549404)の分割
【原出願日】平成17年12月8日(2005.12.8)
【出願人】(391008847)ボシュ・アンド・ロム・インコーポレイテッド (137)
【氏名又は名称原語表記】BAUSCH & LOMB INCORPORATED
【Fターム(参考)】