生物医学用途用架橋ポリオレフィンおよびその製造方法
本発明は、カチオン重合可能である分枝アルケン、ならびにガラス形成性コモノマーおよび／またはペンダント基としてのベンゾシクロブテンを含むビニルコモノマーを含む、ポリマー組成物に関する。ポリマー組成物の構造は、種々の形態：直線ランダムコポリマー、直線ブロックコポリマー、星形ランダムコポリマー、星形ブロックコポリマー、および他の高分岐ポリマーを取ることができる。コポリマー組成物は、高温（好ましくは１８０℃超の）高温において架橋をすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー材料に関する。ポリマー材料は、眼内レンズの構成部分等の生物医学用途に特に好適である。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーは、長い間生物医学用途において使用されてきた。ポリマー移植の初期の生体内研究は、ポリマーが生理的環境において劣化を受けやすく、そして長い間に無欠陥性を失うことを明らかにした。構造および生体特性関係の精密な調査は、ポリイソブチレン系材料のより優れた生体安定性のＰｉｎｃｈｕｋの発見となる。ポリイソブチレン系材料の生物医学用途は、米国特許第号５、７４１、３３１明細書；米国特許第６、１０２、９３９特許第号明細書；米国特許第６、１９７特許第号明細書、２４０；米国特許第６、５４５、０９７特許第号明細書；および米国特許第６、８５５、７７０特許第号明細書に開示されており、その全てを参照により本明細書中に取り込む。そうした材料の第１の商業的用途は、歴史上生体医療用機器の立ち上げにおいて最も成功したと目されているＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＴＡＸＵＳ（商標）ステントにおけるＳＩＢＳの使用である。
【０００３】
ＳＩＢＳは、ゴム状のセンターブロックとしてのポリイソブチレン（ＰＩＢ）および硬質のサイドブロックとしてのポリスチレン（ＰＳ）からなる熱成形トリブロックコポリマーである。ＰＩＢとＰＳとの不混和性により、ＳＩＢＳ材料は、ＰＳ相がゴム状ＰＩＢ相のマトリックス中において物理的架橋を形成するマイクロ相分離されたモルホロジーを有する。架橋の熱可塑性の性質により、ＳＩＢＳ材料はクリープし、そしてその寸法を失うことができる。ＳＩＢＳは、ＰＳのガラス転移点による限界によって、オートクレーブ殺菌の高温に耐えられない。結果として、γ−殺菌はＳＩＢＳを分解し、そしてエチレンオキサイド殺菌は面倒であるので、ＳＩＢＳの殺菌は難しい。
【０００４】
ＰＩＢは、一般的に加硫を通して架橋する。最初に、加硫のための部位を提供する主鎖中の炭素−炭素二重結合が有るように、イソブチレンは、ブタジエン等の小さい部分（１〜５％）の共役ジエンと共重合され；次に、イソブチレン／ブタジエンコポリマーは、硫黄とともに加熱され、そして硫黄によって架橋される。加硫工程を加速するために、ポリマーは、ハロブチルゴムの場合におけるように活性化されるか、または樹脂、酸化亜鉛、キサントゲン酸塩およびキノイド系等の加速剤が加えられる。極度に速い加硫工程は、室温において、ブチルゴム溶液と、硫黄モノクロライドとを混合する工程を含む（Ｅｒｍａｎら、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、Ｖｏｌ．３３、２０００、４８２２〜４８２７）。ブチルゴムの加硫のために使用される薬品は、人間の体にとって有害である。有毒な残渣の除去のために溶媒による抽出が必要であるが、完全な抽出は難しく、そして時間がかかる。
【０００５】
ＰＩＢは、シリコーン化学品を利用して架橋できる。カネカは、湿気またはシランを加えることにより架橋できる、シリルまたはアリル末端基を有するテレケリック（ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ）官能性ＰＩＢ（商標名：Ｅｐｉｏｎ）を開発した。Ｆａｕｓｔらは、米国特許第６２６８４５１号明細書に記載したように室温架橋をするテレケリックシリルＰＩＢを実際に開示した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベンゾシクロブテン誘導体および１−ヘキセンは、Ｆｉｓｈｂａｃｋら、’’Ａ Ｎｅｗ Ｎｏｎ−Ｔｏｘｉｃ、Ｃｕｒｉｎｇ Ａｇｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ’’、’’Ｂｉｏ−Ｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌ．２、ｐｐ．８３〜８７（１９９２）’’（参照によりその全てを取り込む）中で分析されていた。Ｆｉｓｈｂａｃｋは、ラジカル重合技術を使用して１−ヘキセン、アリルベンゾシクロブテン、およびジエン、７−メチル−１、６−オクタジエンまたは５−メチル−１、４−ヘキサジエンのいずれかを含むポリマーを調製した。ポリマーは改善された特性を示したが、フィラーとしてカーボンブラックを必要とし、そしてフリーラジカル開始剤の使用を必須とするフリーラジカル化学技術を通してのみ重合可能である。さらに、除去されない場合には、ポリマーに望ましくない紫色を残すであろう開始剤としての開始剤の系を除くために、非架橋ポリマーを抽出する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、リビングカルボカチオン性化学品を使用して重合可能であるアルケンおよびベンゾシクロブテン官能性オレフィンを含むポリマー組成物を提供する。
【０００８】
本発明は、生体安定的であり、高められた引張り強度を示し、そしてフィラーを必要としないそうしたポリマー組成物を提供する。
【０００９】
本発明は、多くの用途に好適であるようなポリマー組成物を提供する。
【００１０】
本発明は、特に応力がかかる場合または高温において、耐クリープ性および／または寸法安定性を改善するような様式で架橋するポリマー組成物を提供する。
【００１１】
本発明は、環境に小さい分子を放出しないようなポリマー組成物を提供する。
【００１２】
本発明は、高温殺菌に耐えることができるようなポリマー組成物を提供する。
【００１３】
本発明は、（例えば、１８０℃超の）高温において、小さい分子の添加または発生なく、化学的に架橋するようなポリマー組成物を提供する。
【００１４】
本発明のコポリマー組成物は、重合された形態において、カチオン重合可能である分枝アルケン、およびペンダント基として（「ＢＣＢ」と本明細書中で呼ばれる）ベンゾシクロブテンを含むガラス形成性（ｇｌａｓｓ−ｆｏｒｍｉｎｇ）コモノマーおよび／またはビニルコモノマーを含む。コポリマー組成物の構造は種々の形態：直線状ランダムコポリマー、直線状ブロックコポリマー、星形ランダムコポリマー、星形ブロックコポリマー、および他の高分岐ポリマーおよびコポリマー、を取ることができる。コポリマー組成物は、好ましくは、高温（好ましくは１８０℃超の）高温において架橋反応をする。
【００１５】
当然のことながら、本発明の材料は、改善された構造的特徴を有し、従ってより優れた（耐クリープ性、耐熱性、寸法安定性および耐溶媒性等の）物理的特性を有する。コポリマー組成および構造、種々の硬度および架橋密度を有する材料を、種々の生物医学用途のために得ることができる。そうした使用の例は、合成心臓弁、薬剤用クロージャー（ｃｌｏｓｕｒｅ）機器、椎間板、半月板、人工靭帯、人工半月板、移植血管、ペースメーカーヘッダー（ｐａｃｅｍａｋｅｒ ｈｅａｄｅｒｓ）およびリード絶縁体（ｌｅａｄ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、緑内障排液チューブ、眼内レンズ、およびその同類のもの等の移植可能な医療用機器を含む。
【００１６】
本発明の材料はまた、体内に導入された場合に炎症を起こす場合がある分子の放出（これは、硬化した場合に、炎症を導くメタノール、エタノール、酢酸、塩素およびその同類のもの等の小さい分子を放出するような、従来技術のシリル末端ＰＩＢの特徴である。）を回避する。
【００１７】
本発明のさらなる目的および利点は、提供された図と併せて詳細な記載を参照して当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、１つのサンプルがポリイソブチレンであり、そして他のサンプルがポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）−ＰＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）である２種のサンプルのゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析のグラフである。
【００１９】
【図２】図２は、図１のポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）−ＰＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）サンプルのＮＭＲ分析のスペクトルである。
【００２０】
【図３】図３は、種々の反応時間におけるポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＣＢ）の３種のサンプルのグラフＧＰＣ ＲＩ分析である。
【００２１】
【図４】図４は、図３のポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＣＢ）サンプルのＧＰＣ ＵＶ分析である。
【００２２】
【図５】図５は、本発明による合成されたポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＣＢ）サンプルのＮＭＲ分析のスペクトルである。
【００２３】
【図６】図６は、本発明による眼内レンズ機器の例示的な態様の正面図である。
【００２４】
【図７】図７は、本発明による眼内レンズ機器の別の態様の正面図である。
【００２５】
【図８Ａ】図８Ａは、図６の態様中で利用できる異なる環状の角膜の設計を具体的に示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図６の態様中で利用できる異なる環状の角膜の設計を具体的に示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図６の態様中で利用できる異なる環状の角膜の設計を具体的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明により、生物医学用途に好適なポリマー組成物は、１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の構成単位、ならびにＢＣＢペンダント基を有する１種または２種以上のオレフィンモノマー種に相当する複数の構成単位および／または１種または２種以上のガラス形成性モノマー種に相当する複数の構成単位を含むコポリマーを含む。典型的には、少なくとも２倍、そしてさらに典型的には、少なくとも５０、１００、１０００倍以上の頻度で、これらの構成単位のそれぞれは、コポリマー分子を生じる。好ましくは、コポリマー組成物は、（好ましくは１８０℃超の）高温で架橋反応をする。
【００２７】
歪んだ４員環により、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）は、１８０℃超の温度においてｏ−キシリレンに転化される。そうした高温において、ＢＣＢ基は、求ジエン体とディールス・アルダー反応をして、６員環を生成するか、またはそれ自身と反応して、８員環を生成する。１分子鎖当たり複数のＢＣＢペンダント基を含むポリマーは、求ジエン体ありまたはなしで熱的に架橋できる。それぞれの架橋は、加硫処理したポリマー中の硫黄架橋よりさらに熱的に安定であり、そしてシリコーンコポリマー中のＳｉ−Ｏ結合より強い炭素炭素結合の環構造からなる。ＢＣＢ架橋は、熱のみを含む。ポリマーが架橋温度において安定である限り、有毒な化学品は含まれない。
【００２８】
本発明の態様は、（ａ）少なくとも１種のカチオン重合可能な分枝アルケンモノマーを含む複数の構成単位；（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のカチオン重合可能なオレフィンモノマーを含む複数の構成単位；および任意選択的に（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマー、例えば、スチレン性モノマーまたは非反応性ガラス状（ｇｌａｓｓｙ）化合物を含む複数の構成単位を含む、ポリマーに関する。好ましくは、ガラス形成性モノマーの構成単位は、このポリマー中に存在する。
【００２９】
分枝アルケンモノマーは、分枝鎖でありかつ単一の二重結合を含む任意のモノマーであることができる。アルケンはまた、カチオン重合可能である。１−ヘキセン等のカチオン重合可能でないアルケンは、ポリマーの主鎖に付加できない。同様に、ビニル基中の第２級炭素は、しばしば反応を停止するであろうので、１、３−ブタジエン等の多くのジエンは、カチオン重合反応において増殖できない。したがって、ジエンは、典型的にはリビング末端へのキャップまたはモノ付加としてポリマーの主鎖に付加されるだけである。Ｄｅらの’’Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｃ４ Ｏｌｅｆｉｎｓ ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ Ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｃａｔｉｏｎ、’’Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、３９（２００６）ｐｐ．６８６１〜７０を参照のこと。さらに、立体的に込み合った第３級炭素を有するジエンを使用する効果的なカチオン重合は、難しい場合がある。
【００３０】
好適な分枝アルケンモノマーの例は、イソブチレン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、２−メチル−１−ヘキセン、およびβ−ペンテン等のＣ４〜Ｃ１４の分枝アルケンを含む。好ましくは、アルケンモノマーは、Ｃ４〜Ｃ７アルケン等の小さい鎖のアルケンである。さらに好ましくは、分枝アルケンモノマーは、イソブチレン、２−メチル−１−ブテン、または２−メチル−１−ペンテン等のイソオレフィンである。
【００３１】
ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーは、オレフィン中に少なくとも１つのＢＣＢ官能性部分を含む任意のオレフィンモノマーであることができる。オレフィンは、カチオン重合可能であり、そして分枝アルケンと相溶性で有ることが好ましい。ＢＣＢペンダント基を有する好適なオレフィンモノマーは、４−ビニルベンゾシクロブテン、２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンおよび２−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−ブテン等の４−（α−アルキルビニル）ベンゾシクロブテン、および２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−プロペンおよび２−メチル−４−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−ブテン等の４−（２−メチルアルケニル）ベンゾシクロブテンを含む。
【００３２】
ＢＣＢペンダント基を有する好ましいオレフィンモノマーは、式：
【化１】
（式中、Ｒは、水素またはアルキル基（好ましくは、メチル、エチル、またはプロピル）であり、そしてｎは０である。）
を有する。
このタイプの好ましいオレフィンモノマーの例は、４−ビニルベンゾシクロブテンおよび２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンを含む。
【００３３】
ＢＣＢペンダント基を有する好ましいオレフィンモノマーはまた、同じ式：
【化２】
（式中、Ｒは、アルキル基（好ましくは、メチル、エチル、またはプロピル）であり、そしてｎは、１〜３の範囲の整数である。）を有する化合物を含む。
このタイプの好ましいオレフィンモノマーの例は、２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−プロペンおよび２−メチル−４−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−ブテンを含む。
【００３４】
同一である上記の式からわかるように、ｎが１〜３であり、そしてＲが水素（例えば、アリルベンゾシクロブテン）であるオレフィンモノマーは、これらのタイプのモノマーがカチオン重合可能でないので、好ましくない。
【００３５】
当業者に公知の任意のガラス形成性モノマーは、ポリマー中で使用できる。好適なガラス形成性モノマーの例は、スチレン、α−アルキルスチレン（例えば、α−メチルスチレン）、４−アルキルスチレン、４−アルコキシスチレン、および種々のベンゼン環置換スチレン等のスチレン性モノマーを含む。好適なガラス形成性モノマーはまた、ノルボルナジエンまたはノルボルネン等の非反応性ガラス状化合物を含む。非反応性ガラス状化合物は、好ましくは、橋頭は二重結合に含まれることができないというブレット則に従う二環式架橋系である。このブレット則に従う化合物は、典型的には不活性である。好ましくは、ガラス形成性モノマーは、スチレンである。
【００３６】
カチオン重合可能であるさらなるオレフィンはまた、ポリマーに付加できる。例えば、ポリマーは、１、３−ジエン、ビニルエーテル、Ｎ−ビニルエーテル、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルピロリドン、アルデヒド、ケトン、またはそれらの組み合わせを含む複数の構成単位を含むことができる。本発明の態様は、アルケン構成部分が１種または２種以上の１、３−ジエンポリマーと共重合しているポリマーを対象にする。好ましい１、３−ジエンは、イソプレンおよび１、３−ブタジエンを含む。１、３−ジエンは、カチオン重合によってホモ重合できないので、１、３−ジエンがイソブチレンまたは別の好適な分枝アルケンと共重合することが好ましい。
【００３７】
本発明の態様はまた、（ａ）少なくとも１種の分枝アルケンモノマー；（ｂ）ベンゾシクロブテンペンダント基を有する少なくとも１種のオレフィンモノマー；および任意選択的に（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマーをカチオン重合させる工程を含む、ポリマーの調製方法に関する。好ましい態様では、スチレンが存在する。
【００３８】
カチオン重合可能な分枝アルケンモノマーは、好ましくは、アルケン中のビニル基上に第３級炭素を含む。当業者に知られているように、カチオンは、カチオンの正の帯電を安定化させる周囲の炭素の電子供与性により第３級炭素の上で安定である。上記に記載したように、好ましい分枝アルケンモノマーであるポリイソブチレンは、第３級炭素を含むカチオン性の化学的手段によって重合可能なアルケンモノマーの例である。プロペン等の分子は、ビニル基において第２級炭素を含み、そして、当業者に知られているように、カチオン重合されない。
【００３９】
重合後のビニル基上の第２級炭素は、望ましくないことに、単純な酸化手段または酸性手段でさえもによって、容易に抽出される第３級の水素を離して、二重結合を生成する。したがってポリプロピレンおよびポリ（１−ヘキセン）等の第３級の水素を含むアルケンまたはオレフィンのポリマーは、長い間に酸化する傾向があり、そして脆くなる傾向がある。したがって、第２級炭素を有するアルケンは、カチオン重合反応に望ましくない。他方では、第３級炭素を含むアルケンは、重合によって、交互の第４級炭素を生成する。これらの交互の第４級炭素に基づくポリマーは、その主鎖上に二重結合を保つことができず；したがって、これらのポリマーは、長期間では、遙かに安定であり、そして移植等での使用に遙かに適し、ポリマーが理想的により長い期間ホストの中にとどまることができる。
【００４０】
分枝アルケンのように、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有するオレフィンモノマーはまた、カチオン重合可能で有ることが好ましい。オレフィンモノマー中の類似のメカニズムは、これを可能にする。ビニル基上に第２級炭素を有するオレフィンは、ビニル基に隣接した芳香族環の電気陰性度がカチオンを安定化できる例では、カチオン重合可能である。従って上記に記載した好ましいオレフィンである４−ビニルベンゾシクロブテン等のオレフィンは、カチオン重合できる。これらのタイプのオレフィンは、その重合の間に反応中に単に滴下することによって、ポリマー中に容易に取り込まれることができる。これは、部分的にはＢＣＢ中で芳香族環がビニル基に隣接していないことにより例えば、カチオン重合に加えられることができるアリル−ＢＣＢと異なる。
【００４１】
ビニル基がＢＣＢの芳香族環に隣接していない場合にさえ、ＢＣＢペンダントおよびビニル基上に第３級炭素を有するオレフィンはまた、カチオン重合に好適である。重合の間に第４級炭素になる第３級炭素は、周囲の炭素の電気陰性度によって、安定化されている。したがって、ビニル炭素上に第３級炭素を有するオレフィンは、第３級炭素を有するアルケンが取り込まれるのと同様な様式で、カチオン重合された反応の中に、ずっと取り込まれることができる。２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンは、このタイプ化合物の例である。また好ましいのは、周囲の炭素および芳香族環の両方の電気陰性度を引張るオレフィン、例えば、２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンである。これらのタイプのオレフィンは、（２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンの場合におけるように）メチル基および芳香族環の両方によって安定化させられているので、カチオン重合するであろう。
【００４２】
カチオン重合を介してポリマーを調製する方法は、周知技術である。カルボカチオン重合工程の間に、すなわち、アルケン付加の間、アルケン重合が（ガラス形成性モノマーありまたはなしで）完了した後、またはそれらの両方である、任意の時点で、ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンは加えられることができる。
【００４３】
本発明のコポリマーは、種々の形状、例えば、環状、直線および分枝形状を受け入れる。分枝形状は、星形形状（例えば、３つまたは４つ以上の鎖が単一の領域から生じている形状）、くし型形状（例えば、主鎖および複数の側鎖を有するグラフトコポリマー）、および（樹枝状または超分岐コポリマーを含む）樹枝状形状を含む。本発明のコポリマーは、（ａ）単一のタイプ（例えば、ブロックコポリマー）の繰り返し構成単位を含む１つまたは２つ以上の鎖を含むコポリマー、（ｂ）２種または３種以上のタイプのランダムに分散された構成単位（例えば、ランダムコポリマー）を含む１つまたは２つ以上の鎖を含むコポリマー、（ｃ）トリブロック、クアドブロック等の進行する（ｏｎｇｏｉｎｇ）シリーズ（例えば、交互のコポリマー）内で繰り返す２種または３種以上のタイプの構成単位を含む１つまたは２つ以上の鎖を含むコポリマーを受け入れる。
【００４４】
例えば、ある有益な態様において、本発明のコポリマーは、（ａ）１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のアルケンモノマー単位、および（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー単位を含むランダムコポリマーである。分枝アルケンモノマー種およびＢＣＢ−オレフィンモノマー種の例は、上記に記載した。
【００４５】
ある有益な態様におけるもう一つの例として、本発明のコポリマーは、（ａ）１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のオレフィンモノマーブロック、および（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のＢＣＢ−オレフィンモノマーブロックを含むブロックコポリマーである。分枝アルケンモノマー種およびＢＣＢ−オレフィンモノマー種の例は、上記に記載した。上記のように、いくつかの態様において、ＢＣＢ−オレフィンブロックは、ガラス形成性モノマー種に相当する複数の単位をさらに含むことができる。
【００４６】
本発明のブロックコポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）は、０．０１〜６０モル％、さらに典型的には、０．５〜４０モル％、またさらに典型的には、０．５〜５モル％のポリマーを典型的に含むＢＣＢ−オレフィン単位を有し、典型的には、例えば、約１０００〜約２、０００、０００、さらに典型的には、約１０、０００〜約３００、０００、またさらに典型的には、５０、０００〜１５０、０００の範囲にある。いくつかの態様において、ポリマーの重量平均分子量の数平均分子量（Ｍｗ／Ｍｎ）に対する比（すなわち、多分散度指数）が約１．０〜約２．５の範囲、または約１．０〜約１．２に範囲にさえ有るように、ポリマーは狭い分子量分布を有する。
【００４７】
リビング重合、すなわち、連鎖移動および停止が実際になくて進行する重合は、ポリマー合成において望ましい目的である。リビングカチオン重合は、ポリマーが、（制御された分子量、分子量分布、末端官能性等）の制御された様式で、１つまたは複数の活性部位から成長できることを意味する。この成長プロセスの間に、異なる分子がポリマーの主鎖中に取り込まれて、充分に規定された構造を有するポリマーを与えることができる。例えば、ポリ（スチレンブロックイソブチレンブロックスチレン）（「ＳＩＢＳ」）は、（イソブチレンが二官能基のシード分子の２つの終端からあるブロックサイズに成長し、そして次にスチレンが反応中に吹き込まれて、ガラス形成性モノマーセグメントを有する成長鎖をキャップする）ポリマーである。この結果は、ポリスチレンポリイソブチレンポリスチレンの熱可塑性トリブロックポリマーである。このタイプのポリマー系の利点の一つは、スチレンのイソブチレンに対するモル比に依存し、ポリマーが広範な伸長を有するショア２０Ａ〜ショア９０Ｄのデュロメーターで製造できることである。イソブチレンおよびスチレンの単純なランダム重合に対するこのトリブロックの別の利点は、このように生成されたポリマーブロックが引っ張り強度、引裂強度および圧縮永久歪み等の物理的特性を劇的に改善する異なる領域に部分化できることである。
【００４８】
本発明のある他の態様において、本発明のコポリマーがランダムコポリマーである場合、従来の重合がポリマー合成において用いることができる。ランダムコポリマーは、（ａ）分枝アルケンモノマー種（例えば、イソブチレン）および（ｂ）ＢＣＢ−オレフィンモノマー種（例えば、４−ビニルベンゾシクロブテンまたは２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペン）のモノマー混合物を重合させることによって、生成される。
【００４９】
本発明のいくつかの態様において、（ａ）分枝アルケンモノマー種（例えば、イソブチレン）および（ｂ）ＢＣＢ−オレフィンモノマー種（例えば、４−ビニルベンゾシクロブテンまたは２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペン）を使用して、逐次モノマー付加技術によって、ブロックコポリマーが生成される。上記のように、いくつかの態様において、ＢＣＢ−オレフィンモノマー種単独の代わりに、ＢＣＢ−オレフィンとガラス形成性モノマー種との混合物が使用できる。
【００５０】
一態様では、本発明のコポリマーは、ＢＣＢ架橋可能な単位と分散されたポリイソブチレン（または他のポリアルケン）からなるポリマーを生成するために、（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種と共重合された（ａ）イソブチレン等の１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のオレフィンモノマーブロックを含むブロックコポリマーである。熱存在下、例えば１８０℃超の温度で、ＢＣＢ架橋単位を含むこれらのポリイソブチレンポリマーは、３次元熱硬化性材料中で架橋する。
【００５１】
別の態様では、ＢＣＢと共重合したポリイソブチレンを含む上記のコポリマーは、（１８０℃より下で）他のコポリマーと溶融して混合できる。他のコポリマーは、ＢＣＢ架橋可能な単位で分散されたポリ（α−メチルスチレン）（または他のガラス形成性モノマー）からなるコポリマーを生成するために、（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種と共重合した、（ａ）α−メチルスチレン等の１種または２種以上のガラス形成性モノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のガラス形成性モノマーブロックを含む、例えば、ブロックコポリマーであることができる。熱の存在下、例えば１８０℃超の温度で、ＢＣＢ架橋可能単位を含むこれらのポリイソブチレンポリマーは、ＢＣＢ架橋可能単位を含むポリ（α−メチルスチレン）ポリマーに架橋して、上記コポリマーの比率によって並外れた物理的および化学的特性を有するゴム状から固い材料まで提供できる３次元の熱硬化性材料を生成できる。
【００５２】
多くの態様において、ポリマーは、（ａ）カチオン重合に適当な溶媒系、（ｂ）１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種、（ｃ）開始剤、および（ｄ）Ｌｅｗｉｓ酸共開始剤を含む反応混合物から低温において生成される。さらに、プロトン捕集剤はまた、典型的には提供されて、最終製品においてポリマーの汚染物質となる場合がある水等のプロトン性不純物の実際的な不存在を確かにする。不活性な窒素またはアルゴン雰囲気は、一般的に重合に必要である。
【００５３】
重合は、例えば、約０℃〜約−１００℃、さらに典型的には、約−５０℃〜−９０℃の温度範囲内で行われることができる。重合回数は、典型的には、所望の転化に到達するのに充分である回数である。
【００５４】
その多くが周知技術であるカチオン重合に適当な溶媒系の中には：（ａ）塩化メチルおよび二塩化メチレン等のＣ１〜Ｃ４ハロゲン化炭化水素、（ｂ）ペンタン、ヘキサン、およびヘプタン等のＣ５〜Ｃ８脂肪族炭化水素、（ｃ）シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサン等のＣ５〜Ｃ１０の環状炭化水素、および（ｄ）それらの混合物が含まれる。例えば、いくつかの有益な態様において、溶媒系は、塩化メチル、塩化メチレンおよびその同類のもの等の極性溶媒と、ヘキサン、シクロヘキサンまたはメチルシクロヘキサンおよびその同類のもの等の非極性溶媒との混合物を含む。
【００５５】
リビングカルボカチオン重合のための開始剤は、一般的にｔｅｒｔ−エステル、ｔｅｒｔ−エーテル、ｔｅｒｔ−ヒドロキシルおよびｔｅｒｔ−ハロゲンを含む化合物を含む有機エーテル、有機エステル、有機アルコール、または有機ハロゲン化物である。具体例は、アルキルクミルエーテル、クミルハロゲン化物、アルキルクミルエステル、クミルヒドロキシル化合物およびそれらのヒンダード型、例えば、ジクミルクロライド、５−ｔｅｒｔ−ブチル、１、３−ジクミルクロライド、および５−ｔｅｒｔ−ブチル−１、３−ビス（１−メトキシ−１−メチルエチル）ベンゼンを含む。５−ｔｅｒｔ−ブチル−１、３−ビス（１−メトキシ−１−メチルエチル）ベンゼンは、カチオン重合のための好ましい開始剤であり、そしてＷａｎｇ Ｂら、の’’Ｌｉｖｉｎｇ ｃａｒｂｏｃａｔｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ＸＩＩ．ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅｓ ｂｙ ａ ｓｔｅｒｉｃａｌｌｙ ｈｉｎｄｅｒｅｄ ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｉｎｉｔｉａｔｏｒ’’Ｐｏｌｙｍ．Ｂｕｌｌ．（１９８７）１７：２０５〜１１；またはＭｉｓｈｒａ Ｍ．Ｋ．らの’’Ｌｉｖｉｎｇ ｃａｒｂｏｃａｔｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ＶＩＩＩ．Ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅｓ ｂｙ ｔｈｅ ＭｅＯ（ＣＨ２）２Ｃ−ｐ−Ｃ５Ｈ４−Ｃ（ＣＨ３）２ＯＭｅ／ＢＣｌ３ ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ’’Ｐｏｌｙｍ．Ｂｕｌｌ．（１９８７）１７：７〜１３（そのいずれも参照によりそれらの全てを本明細書中に取り込む）に開示された方法を通して、調製できる。本発明中に記載された架橋可能なポリオレフィンに使用される開始剤は、単官能性または多官能性開始剤を含む。
【００５６】
カルボカチオン性末端星形ポリマーは、３つまたは４つ以上の開始部位を有する開始剤、例えば、３つの開始部位を含むトリクミルクロライド（すなわち、１、３、５−トリス（１−クロロ−１−メチルエチル）ベンゼン）を選択することによって、生成できる。
【００５７】
Ｌｅｗｉｓ酸共開始剤の例は、三塩化ホウ素、四塩化チタンおよびハロゲン化アルキルアルミニウム等の金属ハロゲン化物を含む。Ｌｅｗｉｓ酸共開始剤は、典型的には、開始剤の濃度と等しいか、それ以上、例えば、２〜５０倍超の濃度で使用される。
【００５８】
（プロトントラップとも呼ばれる）プロトン捕集剤の例は、２、６−ジｔｅｒｔ−ブチルピリジンおよび４−メチル−２、６−ジｔｅｒｔ−ブチルピリジン等の置換または非置換２、６−ジｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ならびに１、８−ビス（ジメチルアミノ）−ナフタレンおよびジイソプロピルエチルアミンを含む。プロトントラップの濃度は、好ましくは、重合系中で水等のプロトン性不純物の濃度よりわずかに高いだけである。
【００５９】
著しく異なる反応性を有するモノマー種からのブロックコポリマーの調製に関するさらなる情報は、例えば、米国特許出願第２００５０１８７４１４号明細書中に見いだすことができ、参照によりその全てを本明細書中に取り込む。
【００６０】
本発明の有益な形態は、ポリマーが優れた熱可塑性樹脂を作ることである。得られた熱可塑性ポリマーは、溶媒中に可溶であるので、医療用途において有用であることができる複数の溶解および沈殿手順によって、きれいにできる。さらに、このポリマーは、次に所望の形に、成形または押し出しまたはキャスティングされることができる、そして次にＢＣＢペンダント基を有するオレフィンをそれ自身と反応させ熱硬化させてポリマーを熱硬化性の形に架橋させる。最終製品は、より良好な熱安定性、より良好な耐クリープ性、より少ない水の取り込み、および有機溶媒中でのより少ない膨潤または溶解度を提供する。熱硬化性ポリマーの別の利点はポリマーを柔らかくするために、ポリマーが、ポリイソブチレン、鉱物性油、パラフィン油およびその同類のものを含む可塑剤と熱または溶媒混練できることである。
【００６１】
いったん架橋されると、ポリマーは、心臓弁、椎間板、肩鎖関節（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）、ヒートシール可能な（ｓｅａｌａｂｌｅ）移植血管、ステントグラフト、眼内レンズ（例えば、アコモデーティング（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｎｇ）眼内レンズ）、緑内障排水移植、ペースメーカーヘッダー、ペースメーカーのリード絶縁体および他の移植可能な医療用機器、および並外れた圧縮永久歪みまたは耐クリープ性が重要である他の医療用機器のために使用できる。さらに、ポリマーは、Ｏリングとしてまたは風防ワイパーの構成部分として等の使用等の生物医学分野以外の種々の用途を有する。
【実施例】
【００６２】
本発明は、以下の非限定の例を参照してさらに記載される。
【００６３】
例１：ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）−ポリＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）トリブロックコポリマーの合成
３３７ｍＬのメチルシクロヘキサン（ＭｅＣＨｘ）を、機械的攪拌機、液体窒素冷却のためのステンレススチールサーペンタイン管、塩化メチル（ＭｅＣｌ）およびイソブチレン（ＩＢ）を容器中に供給するためのステンレススチール管、温度コントローラーを有する熱電対、窒素バブリング器および追加滴下漏斗を備えたガラス反応容器に加えた。液体窒素冷却により、液体を−８０℃まで冷却した。ガスが液体中に凝縮するように、連続してＭｅＣｌ（１８９ｇ）およびＩＢ（２０ｇ）を、液体中に浸漬した供給ラインを通して加えた。ガスが凝縮される間に、開始剤溶液（ＨＤＣＥ／ＤＴＢＰ／ＭｅＣＨｘ ０．２８ｇ／０．４５ｍＬ／１５ｍＬ）を、反応器の蓋からポートを通して加えた。ＴｉＣｌ４（３．５ｍＬ、１０ｃｃのガラスシリンジを使用して）を次に反応器の蓋の開口を通して加えて、ＩＢ重合を開始させた（タイマーをスタートさせた）。４０分後に、約４ｍＬの反応混合物が反応器から回収され、そして過剰メタノール中でクエンチされた。スチレン／４ＶＢＣＢ／ＭｅＣＨｘ（７ｍＬ／２ｍＬ／２０ｍＬ）の混合物を、シリンジを通して２分間で反応器中にゆっくりと加えた。６分後に、反応を過剰のメタノールでクエンチした。
【００６４】
反応混合物をドラフト中で一晩貯蔵した。上層を分離し、そして蒸留水で中性になるまで繰り返し洗浄した。この溶液をイソプロピルアルコール中に沈殿させ、続いてトルエン中への溶解およびイソプロピルアルコール中での再沈殿を行った。沈殿物を真空オーブン中約６０℃において一定の重量になるまで乾燥させた（収率：２２ｇ）。
【００６５】
ポリマーをＧＰＣおよびＮＭＲで特徴付けた。図１に示すように、開始ＰＩＢ（低溶出体積）およびトリブロックコポリマー（高溶出体積）の両者はＧＰＣ ＲＩトレース中での狭い単分散のピーク、および分子量が増加するにつれたわずかなシフトを示した。図２に示すように、プロトンＮＭＲスペクトル中でのＢＣＢの歪んだ環による約３．１ｐｐｍのシングレットがあった。約６．４〜７．３ｐｐｍの幅広いピークは、スチレンおよび４−ＶＢＣＢモノマー単位の芳香族のプロトンによる。相対的な積分強度から、コポリマーは、約３モル％の４−ＶＢＣＢおよび約７モル％のスチレンを有するものと決定した。
【００６６】
例２：ポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）ランダムコポリマーの合成
３３７ｍＬのメチルシクロヘキサン（ＭｅＣＨｘ）を、機械的攪拌機、液体窒素冷却のためのステンレススチールサーペンタイン管、塩化メチル（ＭｅＣｌ）およびイソブチレン（ＩＢ）を容器中に供給するためのステンレススチール管、温度コントローラーを有する熱電対、窒素バブリング器および追加滴下漏斗を備えたガラス反応容器に加えた。液体を、液体窒素冷却により−８０℃まで冷却した。ガスが液体中に凝縮するように、連続してＭｅＣｌ（１８９ｇ）およびＩＢ（２０ｇ）を、液体中に浸漬した供給ラインを通して加えた。ガスが凝縮される間に、開始剤溶液（ＨＤＣＥ／ＤＴＢＰ／ＭｅＣＨｘ０．２８ｇ／０．４５ｍＬ／１５ｍＬ）を、反応器の蓋からポートを通して加えた。ＴｉＣｌ４（３．５ｍＬ、１０ｃｃのガラスシリンジを使用して）を次に反応器の蓋の開口を通して加えて、ＩＢ重合を開始させた（タイマーをスタートさせた）。５分後に、（１０ｍＬのＭｅＣＨｘ中に溶解した）３６ｇのＩＢおよび１．５ｇ４ＶＢＣＢを、それぞれ７分間および９．５分間かけてゆっくりと加えた。最後に４−ＶＢＣＢを加えた、６０分間反応を続けた。サンプルを５、３０および６０分で取った。最後に反応を過剰メタノールでクエンチした。
【００６７】
反応混合物をドラフト中で一晩貯蔵した。上層を分離し、そして蒸留水で中性になるまで繰り返し洗浄した。この溶液をイソプロピルアルコール中に沈殿させ、続いてトルエン中への溶解およびイソプロピルアルコール中での再沈殿を行った。沈殿物を真空オーブン中約６０℃において一定の重量になるまで乾燥させた（収率：３５ｇ）。
【００６８】
ポリマーをＧＰＣおよびプロトンＮＭＲで特徴付けた。ＧＰＣ ＲＩトレースのサンプルは、（図３を参照のこと）反応時間とともに分子量が増加することを示した。重合が完了に近づくにつれて、３０分から６０分ではほとんど分子量の変化は観察されなかった（約１０％）。それぞれのサンプルは、そのＲＩ信号（図３、４）としての類似の溶出体積を有するＵＶ信号を有した。５分で取得したｅサンプルほかの２つよりずっと強いＵＶ信号を示しており、より低い転化においてより高い４−ＶＢＣＢ含有量を有することを示す。４−ＶＢＣＢのコポリマーへの取り込みは、プロトンＮＭＲ分光法によってさらに確認された。約３．１ｐｐｍのシングレットがプロトンＮＭＲスペクトルにおいて見られ（図５）、これは、ＢＣＢの歪んだ環によるものである。
【００６９】
１０分間で２４０℃まで加熱した場合、コポリマーは、ＴＨＦ中で不溶性となり、従って熱的に架橋した。
【００７０】
例３：ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）−ポリＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）トリブロックコポリマーの熱架橋
上記のように生成させたポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）−ポリＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）トリブロックコポリマーのサンプル（０．２ｇ）を２枚のテフロンフィルムの間に置き、そしてフィルムを２つの平面金属板の間に置いた。実際に圧力を掛けずに、熱プレス（２５０℃）に生じた構造物を１０分間置いた。テフロンフィルムを、板から除去し、そして室温に冷却した。熱で処理したポリマーの小片を、ＴＨＦを含むバイアル中においた。フィルムは一晩以上不溶性であり、架橋していたことを示した。
【００７１】
異なる温度で１０分間、ポリマーサンプルを熱処理した。２２０℃超の温度で得られたポリマーは、ＴＨＦ中で不溶性であった。２００℃の温度において、得られたポリマーは、ＴＨＦ中で可溶性である。２２０℃より下の熱架橋では、さらに長い時間（＞１０分間）が必要な場合がある。
【００７２】
例４：ＳＩＢＳトリブロックポリマーの調製
ＳＩＢＳを１ポット内での２工程で調製した。第一の工程では、−８０℃での乾燥窒素のブランケットの下、プロトントラップの存在下で、塩化メチル／ヘキサン溶媒系中で５−ｔｅｒｔ−ブチル、１、３−ジクミルクロライド／ＴｉＣｌ４開始系によって、イソブチレンを重合した。中央のＰＩＢブロックが所望の分子量に到達した場合、この場合は５０Ｋダルトンであるが、サンプルを反応器から除き、そしてスチレンを反応器に加え、そして外側のポリスチレンブロックがまた所定の長さ、この場合は７５Ｋダルトンであるが、に到達するまで、重合を続けた。メタノールの添加により工程を終了させた。取得したサンプルをオーブン中で乾燥させた。オーブン中での乾燥の後で、サンプルは、ゴムバンドに類似する硬さを有することが観察された。
【００７３】
例５：１−ヘキセンを使用した比較例
本実験は、例４に記載したようなポリイソブチレンの硬化を１−ヘキセンと比較するために行った。１−ヘキセンを塩化メチル／ヘキサン溶媒系中に溶解し、そして−８０℃での乾燥窒素のブランケットの下、プロトントラップの存在下で、塩化メチル／ヘキサン溶媒系中５−ｔｅｒｔ−ブチル、１、３−ジクミルクロライド／ＴｉＣｌ４開始剤系の存在下で、混合物を反応ポットに加えた。しかし、この場合は、添加の終わりには、乾燥時には、ランピー油に類似するサンプルを取得した。連鎖停止効果のため、反応は決して完了しなかった。実験を中断したのでスチレンは反応器に加えられなかった。
【００７４】
これらの結果に基づき、１−ヘキセンは、カチオン重合によってエラストマーを達成できなかったと結論づけた。代わりに、反応は低分子量の油を生成した。
【００７５】
本発明の別の形態に従って、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、眼の天然水晶体のための眼内レンズ（ＩＯＬ）を実現する。天然の水晶体は、眼の水晶体嚢内の部位にあるゲル状の材料であり、そして水晶体嚢が毛様小帯によって伸ばされる場合、ゲルはその厚さを変化させ、したがってその焦点は、それによって異なる距離に焦点を合わせることができる。天然のレンズが水晶体嚢から除去された場合、水晶体上皮細胞（ＬＥＣ）は、拡大し始め、そして水晶体嚢の後部全体に広がり、そして効果的に（「後嚢混濁」またはＰＣＯと呼ばれる）不透明な後部の壁を与え、これが視力を損なう結果となる。ＬＥＣはまた前壁上に拡がる。しかし、前壁中の開口により、従来のＩＯＬ移植において用いられる水晶体嚢（嚢切開）では、ＬＥＣが拡がる壁はない。ＰＣＯの発生は、ＩＯＬと水晶体嚢との間でのＬＥＣが拡がる従来のＩＯＬ移植において比較的高い。
【００７６】
好ましい態様では、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、図６〜８Ｃに示すように、外周端を有する光学部分および光学部分の周端から放射状に外側へ突き出す１つまたは２つ以上の支持要素（ｈａｐｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）（または支持部（ｈａｐｔｉｃｓ））を含む１対のＩＯＬを形成するために使用される。
【００７７】
図６の態様において、ＩＯＬ １００は、外周端１０３を有する光学部分１０２を含む。３つの支持部材１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ（全体として、１０４）は、光学部分１０２の周端１０３から外側へ放射状に突き出している。支持部材１０４は、好ましくは光学部分１０２の外周端１０３と一体形成されており、そして恒久的に接続されており、２つの支持部材または４つの支持部材等の異なる支持部材の設計がまた、使用できる。
【００７８】
図７〜８Ａの態様において、ＩＯＬ １００’は、周知技術である環状の支持部１０４’を用いる。図７は、光学部分 １０２’’および環状の支持部 １０４’を有するＩＯＬ １００’の上面図を具体的に示す。異なる態様の断面を図８Ａ〜８Ｃに示す。光学部分 １０２’の前面および背面は、患者のための所望の矯正を与えるのに必要な任意のジオプター（曲率）であることができる。例えば、光学部分 １０４’の前面は、図８Ａ〜８Ｃに示すように、凸面であることができ、または場合により凹面（図示されていない）であることができる。光学部分 １０４’の背面は、好ましくは図８Ａ〜８Ｃに示すように平面であるが、倍率を加えるか、差し引くために凹面または凸面であることができる。図８Ａ−Ｃに示すように、（眼の光学軸に実質的に垂直に配置されている）光学部分 １０４’の平面に対する、環状の外周部 １０４’の環の角度θは、０〜４５°、さらに好ましくは１０〜２０°、そして最も好ましくは１５°である。
【００７９】
本明細書中に記載したようなＩＯＬの支持部の終端は、水晶体嚢の所にあり、そして関わるように適合されており、そうした終端が水晶体嚢の内側表面により加えられる圧縮力を通して、定位置に保たれている。支持部は、好ましくは光学部分の平面内にないが、光学部分の後部側が水晶体嚢の後部壁に対して押しつけられ、そして接触するように、光学部分に対して角度（例えば、１５°）をなしている。水晶体嚢の後部壁に対する光学部分の圧力は、上皮細胞が光学部分と後部壁との間に移動するのを防ぎ、それによってＰＣＯの発生を緩和するので、（典型的には「アーチ形形状」または「アーチ形の支持部」と呼ばれる）この形状は重要である。さらに、本明細書中に記載したようなポリマー材料の架橋した性質により、そうしたポリマーから実現したアーチ形の支持部は、水晶体嚢の後部壁に対する光学部分の圧力を長い間保ち、従ってＰＣＯの発生を長期間緩和する。
【００８０】
さらに、順応が所望の場合、ＩＯＬの支持部は、目の光学軸にそって前または後ろに光学部分を動かすことができるヒンジとして機能する。本明細書中に記載したようにポリマー材料の架橋した性質は、そうした順応の間に支持部がそれらの元の形に戻る記憶を提供しながら、そうしたヒンジ動作を可能にする。さらに、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、現在のところ販売されているアクリルレンズと比較して順応の間に、課せられた曲げ応力下での疲労に対してより耐性がある。さらに具体的に言うと、アクリルレンズは、この理由によりＩＯＬを順応させるために使用されない。典型的には、シリコーンは、ＩＯＬを順応させるために使用されるが、シリコーンＩＯＬは、さらに厚く、ヴィクトレクトミー（ｖｉｃｔｒｅｃｔｏｍｙ）に続くシリコーン油が使用された場合に、すなわち、硝子体液が除去され、そしてシリコーン油で置換された場合に、シリコーンは膨潤し；シリコーンＩＯＬは膨潤する。シリコーン油は、本明細書中に記載したようなポリマー材料から実現したＩＯＬには影響しない。
【００８１】
本明細書中に記載したようなポリマー材料は、シリコーンゴムの１．２５〜１．４２の屈折率と比較して１．５２５〜１．５３５の範囲の屈折率を提供する。このより高い屈折率は、シリコーンゴムに比較してより大きな倍率を与え、本明細書中に記載されたポリマー材料から実現したＩＯＬに、シリコーンゴムＩＯＬより薄くなることを可能にする。より小さいサイズカニューレを通して水晶体嚢に導入でき、従って水晶体嚢への手術の切り口のサイズを減少させるので、薄いＩＯＬは好都合である。減少したサイズの切り口は、切り口が縫い合わせて閉じられた場合に、おそらくそこからの結果となる場合がある乱視の機会を低下させる。さらに、薄いＩＯＬは、２．５ｍｍ未満の切り口を通して水晶体嚢中に配置できると考えられる。この場合は、縫合は、切り口を閉じるのに必要でなく、そして乱視は関心事ではない。
【００８２】
好ましい態様では、ＩＯＬのポリマー材料は、そうした材料の均質性による本明細書中に記載したような少なくとも１種のＢＣＢ−オレフィンモノマーにより架橋されたＰＩＢを含む。ＩＯＬのポリマー材料は、ｐｈａｋｏ−ｅｒｓａｔｚレンズを形成するのにゲル状物でできていることができると考えられる。この態様において、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、熱または溶媒を用いてのいずれかにより、低分子量ＰＩＢ、鉱物性油、パラフィン油、有機溶媒（トルエン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等）等の可塑剤または任意の他の脂肪族の可塑剤をブレンドすることで、ＩＯＬを実現するためにゲルにできる。例えば、９０％の可塑剤で、本明細書中に記載したようなポリマー材料はジェル状（ｊｅｌｌ−ｏ−ｌｉｋｅ）になる。
【００８３】
ＰＩＢがＩＯＬのポリマー材料の一部として使用される場合、ＰＩＢは、典型的には開始剤としてＬｅｗｉｓ酸を使用して有機溶媒中で合成される。この用途には好ましいあるそうしたＬｅｗｉｓ酸は、四塩化チタンである。反応をクエンチするために、アルコール（メタノール、例えば）等の薬品が、反応に化学量論的過剰量で加えられて、四塩化チタンを中和することにより、反応を直ちにクエンチする。反応の完了時には、四塩化チタンは、二酸化チタン、チタンメトキシド、およびその同類のものを含むチタンの種々の塩に転化される。さらに、使用される反応容器によって、チタンの種々の塩は、反応容器に固有の材料を形成できる、特に容器がステンレススチールからなる場合これらの塩は、時間がたつにつれて材料に黒色を与える。とは言っても、これらの反応材料を連続して加えるのは、材料をきれいにし、そして高い透明性を与えるためであり、これらの過剰の材料およびそれらの副生成物は、反応の完了の時点でポリマーから除去されるのが好ましい。これらの残った塩および他の好ましからざる薬品は、好ましくは塩水を用いて、純粋な水を用いておよび（イソプロパノール、アセトン、メタノール、エタノールおよびその同類のもの等の）過剰量の極性溶媒中での繰り返し沈殿を用いて、分液漏斗中でポリマーを洗浄することによりＰＩＢ材料から洗浄される。他の周知の洗浄手順をまた使用できる。材料が塩で洗浄されないと、材料が水中で平衡になった場合に、これらの吸湿性の塩が水を吸い始めることに留意する。塩が逃げ場を失ったボイドは、走査電子顕微鏡により容易に見ることができ、そしてこれらのボイドは、塩が溶け出すにつれて水で満たされる。水は約１．３３の屈折率を有し、そして材料は１．５３の屈折率を有するので、屈折率の違いは、ポリマーを曇らせ、そして時々全く不透明にするのに充分である。材料が適当に洗浄されば、これらの塩は除去され、そしてボイドは存在しない。
【００８４】
ＩＯＬとして使用する場合、ポリマーは、Ｘ線不透過性フィラーおよびその同類のものと混練されて、Ｘ線または血管造影下で可視化できる。ＩＯＬを調製するのに当該技術分野で知られている他のフィラーおよび添加物はまた、公知の技術および手順を使用して加えることができる。
【００８５】
生物医学用途のためのポリマーおよび架橋したポリオレフィンの幾つかの態様、ならびにそれらの製造方法が記載され、そして本明細書中で具体的に説明された。本発明の特定の態様が記載されているが、本発明が、当該技術が許すであろう位広い範囲であり、そして明細書も同様に読まれることを意図しているので、本発明がそれらに限定されることを意図していない。したがって、また他の改変がその精神および請求の範囲を離れることなく、提供された発明になされることを、当業者は認識するであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー材料に関する。ポリマー材料は、眼内レンズの構成部分等の生物医学用途に特に好適である。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーは、長い間生物医学用途において使用されてきた。ポリマー移植の初期の生体内研究は、ポリマーが生理的環境において劣化を受けやすく、そして長い間に無欠陥性を失うことを明らかにした。構造および生体特性関係の精密な調査は、ポリイソブチレン系材料のより優れた生体安定性のＰｉｎｃｈｕｋの発見となる。ポリイソブチレン系材料の生物医学用途は、米国特許第号５、７４１、３３１明細書；米国特許第６、１０２、９３９特許第号明細書；米国特許第６、１９７特許第号明細書、２４０；米国特許第６、５４５、０９７特許第号明細書；および米国特許第６、８５５、７７０特許第号明細書に開示されており、その全てを参照により本明細書中に取り込む。そうした材料の第１の商業的用途は、歴史上生体医療用機器の立ち上げにおいて最も成功したと目されているＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＴＡＸＵＳ（商標）ステントにおけるＳＩＢＳの使用である。
【０００３】
ＳＩＢＳは、ゴム状のセンターブロックとしてのポリイソブチレン（ＰＩＢ）および硬質のサイドブロックとしてのポリスチレン（ＰＳ）からなる熱成形トリブロックコポリマーである。ＰＩＢとＰＳとの不混和性により、ＳＩＢＳ材料は、ＰＳ相がゴム状ＰＩＢ相のマトリックス中において物理的架橋を形成するマイクロ相分離されたモルホロジーを有する。架橋の熱可塑性の性質により、ＳＩＢＳ材料はクリープし、そしてその寸法を失うことができる。ＳＩＢＳは、ＰＳのガラス転移点による限界によって、オートクレーブ殺菌の高温に耐えられない。結果として、γ−殺菌はＳＩＢＳを分解し、そしてエチレンオキサイド殺菌は面倒であるので、ＳＩＢＳの殺菌は難しい。
【０００４】
ＰＩＢは、一般的に加硫を通して架橋する。最初に、加硫のための部位を提供する主鎖中の炭素−炭素二重結合が有るように、イソブチレンは、ブタジエン等の小さい部分（１〜５％）の共役ジエンと共重合され；次に、イソブチレン／ブタジエンコポリマーは、硫黄とともに加熱され、そして硫黄によって架橋される。加硫工程を加速するために、ポリマーは、ハロブチルゴムの場合におけるように活性化されるか、または樹脂、酸化亜鉛、キサントゲン酸塩およびキノイド系等の加速剤が加えられる。極度に速い加硫工程は、室温において、ブチルゴム溶液と、硫黄モノクロライドとを混合する工程を含む（Ｅｒｍａｎら、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、Ｖｏｌ．３３、２０００、４８２２〜４８２７）。ブチルゴムの加硫のために使用される薬品は、人間の体にとって有害である。有毒な残渣の除去のために溶媒による抽出が必要であるが、完全な抽出は難しく、そして時間がかかる。
【０００５】
ＰＩＢは、シリコーン化学品を利用して架橋できる。カネカは、湿気またはシランを加えることにより架橋できる、シリルまたはアリル末端基を有するテレケリック（ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ）官能性ＰＩＢ（商標名：Ｅｐｉｏｎ）を開発した。Ｆａｕｓｔらは、米国特許第６２６８４５１号明細書に記載したように室温架橋をするテレケリックシリルＰＩＢを実際に開示した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベンゾシクロブテン誘導体および１−ヘキセンは、Ｆｉｓｈｂａｃｋら、’’Ａ Ｎｅｗ Ｎｏｎ−Ｔｏｘｉｃ、Ｃｕｒｉｎｇ Ａｇｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ’’、’’Ｂｉｏ−Ｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌ．２、ｐｐ．８３〜８７（１９９２）’’（参照によりその全てを取り込む）中で分析されていた。Ｆｉｓｈｂａｃｋは、ラジカル重合技術を使用して１−ヘキセン、アリルベンゾシクロブテン、およびジエン、７−メチル−１、６−オクタジエンまたは５−メチル−１、４−ヘキサジエンのいずれかを含むポリマーを調製した。ポリマーは改善された特性を示したが、フィラーとしてカーボンブラックを必要とし、そしてフリーラジカル開始剤の使用を必須とするフリーラジカル化学技術を通してのみ重合可能である。さらに、除去されない場合には、ポリマーに望ましくない紫色を残すであろう開始剤としての開始剤の系を除くために、非架橋ポリマーを抽出する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、リビングカルボカチオン性化学品を使用して重合可能であるアルケンおよびベンゾシクロブテン官能性オレフィンを含むポリマー組成物を提供する。
【０００８】
本発明は、生体安定的であり、高められた引張り強度を示し、そしてフィラーを必要としないそうしたポリマー組成物を提供する。
【０００９】
本発明は、多くの用途に好適であるようなポリマー組成物を提供する。
【００１０】
本発明は、特に応力がかかる場合または高温において、耐クリープ性および／または寸法安定性を改善するような様式で架橋するポリマー組成物を提供する。
【００１１】
本発明は、環境に小さい分子を放出しないようなポリマー組成物を提供する。
【００１２】
本発明は、高温殺菌に耐えることができるようなポリマー組成物を提供する。
【００１３】
本発明は、（例えば、１８０℃超の）高温において、小さい分子の添加または発生なく、化学的に架橋するようなポリマー組成物を提供する。
【００１４】
本発明のコポリマー組成物は、重合された形態において、カチオン重合可能である分枝アルケン、およびペンダント基として（「ＢＣＢ」と本明細書中で呼ばれる）ベンゾシクロブテンを含むガラス形成性（ｇｌａｓｓ−ｆｏｒｍｉｎｇ）コモノマーおよび／またはビニルコモノマーを含む。コポリマー組成物の構造は種々の形態：直線状ランダムコポリマー、直線状ブロックコポリマー、星形ランダムコポリマー、星形ブロックコポリマー、および他の高分岐ポリマーおよびコポリマー、を取ることができる。コポリマー組成物は、好ましくは、高温（好ましくは１８０℃超の）高温において架橋反応をする。
【００１５】
当然のことながら、本発明の材料は、改善された構造的特徴を有し、従ってより優れた（耐クリープ性、耐熱性、寸法安定性および耐溶媒性等の）物理的特性を有する。コポリマー組成および構造、種々の硬度および架橋密度を有する材料を、種々の生物医学用途のために得ることができる。そうした使用の例は、合成心臓弁、薬剤用クロージャー（ｃｌｏｓｕｒｅ）機器、椎間板、半月板、人工靭帯、人工半月板、移植血管、ペースメーカーヘッダー（ｐａｃｅｍａｋｅｒ ｈｅａｄｅｒｓ）およびリード絶縁体（ｌｅａｄ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、緑内障排液チューブ、眼内レンズ、およびその同類のもの等の移植可能な医療用機器を含む。
【００１６】
本発明の材料はまた、体内に導入された場合に炎症を起こす場合がある分子の放出（これは、硬化した場合に、炎症を導くメタノール、エタノール、酢酸、塩素およびその同類のもの等の小さい分子を放出するような、従来技術のシリル末端ＰＩＢの特徴である。）を回避する。
【００１７】
本発明のさらなる目的および利点は、提供された図と併せて詳細な記載を参照して当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、１つのサンプルがポリイソブチレンであり、そして他のサンプルがポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）−ＰＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）である２種のサンプルのゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析のグラフである。
【００１９】
【図２】図２は、図１のポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）−ＰＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＣＢ）サンプルのＮＭＲ分析のスペクトルである。
【００２０】
【図３】図３は、種々の反応時間におけるポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＣＢ）の３種のサンプルのグラフＧＰＣ ＲＩ分析である。
【００２１】
【図４】図４は、図３のポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＣＢ）サンプルのＧＰＣ ＵＶ分析である。
【００２２】
【図５】図５は、本発明による合成されたポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＣＢ）サンプルのＮＭＲ分析のスペクトルである。
【００２３】
【図６】図６は、本発明による眼内レンズ機器の例示的な態様の正面図である。
【００２４】
【図７】図７は、本発明による眼内レンズ機器の別の態様の正面図である。
【００２５】
【図８Ａ】図８Ａは、図６の態様中で利用できる異なる環状の角膜の設計を具体的に示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図６の態様中で利用できる異なる環状の角膜の設計を具体的に示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図６の態様中で利用できる異なる環状の角膜の設計を具体的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明により、生物医学用途に好適なポリマー組成物は、１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の構成単位、ならびにＢＣＢペンダント基を有する１種または２種以上のオレフィンモノマー種に相当する複数の構成単位および／または１種または２種以上のガラス形成性モノマー種に相当する複数の構成単位を含むコポリマーを含む。典型的には、少なくとも２倍、そしてさらに典型的には、少なくとも５０、１００、１０００倍以上の頻度で、これらの構成単位のそれぞれは、コポリマー分子を生じる。好ましくは、コポリマー組成物は、（好ましくは１８０℃超の）高温で架橋反応をする。
【００２７】
歪んだ４員環により、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）は、１８０℃超の温度においてｏ−キシリレンに転化される。そうした高温において、ＢＣＢ基は、求ジエン体とディールス・アルダー反応をして、６員環を生成するか、またはそれ自身と反応して、８員環を生成する。１分子鎖当たり複数のＢＣＢペンダント基を含むポリマーは、求ジエン体ありまたはなしで熱的に架橋できる。それぞれの架橋は、加硫処理したポリマー中の硫黄架橋よりさらに熱的に安定であり、そしてシリコーンコポリマー中のＳｉ−Ｏ結合より強い炭素炭素結合の環構造からなる。ＢＣＢ架橋は、熱のみを含む。ポリマーが架橋温度において安定である限り、有毒な化学品は含まれない。
【００２８】
本発明の態様は、（ａ）少なくとも１種のカチオン重合可能な分枝アルケンモノマーを含む複数の構成単位；（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のカチオン重合可能なオレフィンモノマーを含む複数の構成単位；および任意選択的に（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマー、例えば、スチレン性モノマーまたは非反応性ガラス状（ｇｌａｓｓｙ）化合物を含む複数の構成単位を含む、ポリマーに関する。好ましくは、ガラス形成性モノマーの構成単位は、このポリマー中に存在する。
【００２９】
分枝アルケンモノマーは、分枝鎖でありかつ単一の二重結合を含む任意のモノマーであることができる。アルケンはまた、カチオン重合可能である。１−ヘキセン等のカチオン重合可能でないアルケンは、ポリマーの主鎖に付加できない。同様に、ビニル基中の第２級炭素は、しばしば反応を停止するであろうので、１、３−ブタジエン等の多くのジエンは、カチオン重合反応において増殖できない。したがって、ジエンは、典型的にはリビング末端へのキャップまたはモノ付加としてポリマーの主鎖に付加されるだけである。Ｄｅらの’’Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｃ４ Ｏｌｅｆｉｎｓ ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ Ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｃａｔｉｏｎ、’’Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、３９（２００６）ｐｐ．６８６１〜７０を参照のこと。さらに、立体的に込み合った第３級炭素を有するジエンを使用する効果的なカチオン重合は、難しい場合がある。
【００３０】
好適な分枝アルケンモノマーの例は、イソブチレン、２−メチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、２−メチル−１−ヘキセン、およびβ−ペンテン等のＣ４〜Ｃ１４の分枝アルケンを含む。好ましくは、アルケンモノマーは、Ｃ４〜Ｃ７アルケン等の小さい鎖のアルケンである。さらに好ましくは、分枝アルケンモノマーは、イソブチレン、２−メチル−１−ブテン、または２−メチル−１−ペンテン等のイソオレフィンである。
【００３１】
ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーは、オレフィン中に少なくとも１つのＢＣＢ官能性部分を含む任意のオレフィンモノマーであることができる。オレフィンは、カチオン重合可能であり、そして分枝アルケンと相溶性で有ることが好ましい。ＢＣＢペンダント基を有する好適なオレフィンモノマーは、４−ビニルベンゾシクロブテン、２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンおよび２−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−ブテン等の４−（α−アルキルビニル）ベンゾシクロブテン、および２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−プロペンおよび２−メチル−４−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−ブテン等の４−（２−メチルアルケニル）ベンゾシクロブテンを含む。
【００３２】
ＢＣＢペンダント基を有する好ましいオレフィンモノマーは、式：
【化１】
（式中、Ｒは、水素またはアルキル基（好ましくは、メチル、エチル、またはプロピル）であり、そしてｎは０である。）
を有する。
このタイプの好ましいオレフィンモノマーの例は、４−ビニルベンゾシクロブテンおよび２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンを含む。
【００３３】
ＢＣＢペンダント基を有する好ましいオレフィンモノマーはまた、同じ式：
【化２】
（式中、Ｒは、アルキル基（好ましくは、メチル、エチル、またはプロピル）であり、そしてｎは、１〜３の範囲の整数である。）を有する化合物を含む。
このタイプの好ましいオレフィンモノマーの例は、２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−プロペンおよび２−メチル−４−（４−ベンゾシクロブテニル）−１−ブテンを含む。
【００３４】
同一である上記の式からわかるように、ｎが１〜３であり、そしてＲが水素（例えば、アリルベンゾシクロブテン）であるオレフィンモノマーは、これらのタイプのモノマーがカチオン重合可能でないので、好ましくない。
【００３５】
当業者に公知の任意のガラス形成性モノマーは、ポリマー中で使用できる。好適なガラス形成性モノマーの例は、スチレン、α−アルキルスチレン（例えば、α−メチルスチレン）、４−アルキルスチレン、４−アルコキシスチレン、および種々のベンゼン環置換スチレン等のスチレン性モノマーを含む。好適なガラス形成性モノマーはまた、ノルボルナジエンまたはノルボルネン等の非反応性ガラス状化合物を含む。非反応性ガラス状化合物は、好ましくは、橋頭は二重結合に含まれることができないというブレット則に従う二環式架橋系である。このブレット則に従う化合物は、典型的には不活性である。好ましくは、ガラス形成性モノマーは、スチレンである。
【００３６】
カチオン重合可能であるさらなるオレフィンはまた、ポリマーに付加できる。例えば、ポリマーは、１、３−ジエン、ビニルエーテル、Ｎ−ビニルエーテル、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルピロリドン、アルデヒド、ケトン、またはそれらの組み合わせを含む複数の構成単位を含むことができる。本発明の態様は、アルケン構成部分が１種または２種以上の１、３−ジエンポリマーと共重合しているポリマーを対象にする。好ましい１、３−ジエンは、イソプレンおよび１、３−ブタジエンを含む。１、３−ジエンは、カチオン重合によってホモ重合できないので、１、３−ジエンがイソブチレンまたは別の好適な分枝アルケンと共重合することが好ましい。
【００３７】
本発明の態様はまた、（ａ）少なくとも１種の分枝アルケンモノマー；（ｂ）ベンゾシクロブテンペンダント基を有する少なくとも１種のオレフィンモノマー；および任意選択的に（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマーをカチオン重合させる工程を含む、ポリマーの調製方法に関する。好ましい態様では、スチレンが存在する。
【００３８】
カチオン重合可能な分枝アルケンモノマーは、好ましくは、アルケン中のビニル基上に第３級炭素を含む。当業者に知られているように、カチオンは、カチオンの正の帯電を安定化させる周囲の炭素の電子供与性により第３級炭素の上で安定である。上記に記載したように、好ましい分枝アルケンモノマーであるポリイソブチレンは、第３級炭素を含むカチオン性の化学的手段によって重合可能なアルケンモノマーの例である。プロペン等の分子は、ビニル基において第２級炭素を含み、そして、当業者に知られているように、カチオン重合されない。
【００３９】
重合後のビニル基上の第２級炭素は、望ましくないことに、単純な酸化手段または酸性手段でさえもによって、容易に抽出される第３級の水素を離して、二重結合を生成する。したがってポリプロピレンおよびポリ（１−ヘキセン）等の第３級の水素を含むアルケンまたはオレフィンのポリマーは、長い間に酸化する傾向があり、そして脆くなる傾向がある。したがって、第２級炭素を有するアルケンは、カチオン重合反応に望ましくない。他方では、第３級炭素を含むアルケンは、重合によって、交互の第４級炭素を生成する。これらの交互の第４級炭素に基づくポリマーは、その主鎖上に二重結合を保つことができず；したがって、これらのポリマーは、長期間では、遙かに安定であり、そして移植等での使用に遙かに適し、ポリマーが理想的により長い期間ホストの中にとどまることができる。
【００４０】
分枝アルケンのように、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有するオレフィンモノマーはまた、カチオン重合可能で有ることが好ましい。オレフィンモノマー中の類似のメカニズムは、これを可能にする。ビニル基上に第２級炭素を有するオレフィンは、ビニル基に隣接した芳香族環の電気陰性度がカチオンを安定化できる例では、カチオン重合可能である。従って上記に記載した好ましいオレフィンである４−ビニルベンゾシクロブテン等のオレフィンは、カチオン重合できる。これらのタイプのオレフィンは、その重合の間に反応中に単に滴下することによって、ポリマー中に容易に取り込まれることができる。これは、部分的にはＢＣＢ中で芳香族環がビニル基に隣接していないことにより例えば、カチオン重合に加えられることができるアリル−ＢＣＢと異なる。
【００４１】
ビニル基がＢＣＢの芳香族環に隣接していない場合にさえ、ＢＣＢペンダントおよびビニル基上に第３級炭素を有するオレフィンはまた、カチオン重合に好適である。重合の間に第４級炭素になる第３級炭素は、周囲の炭素の電気陰性度によって、安定化されている。したがって、ビニル炭素上に第３級炭素を有するオレフィンは、第３級炭素を有するアルケンが取り込まれるのと同様な様式で、カチオン重合された反応の中に、ずっと取り込まれることができる。２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンは、このタイプ化合物の例である。また好ましいのは、周囲の炭素および芳香族環の両方の電気陰性度を引張るオレフィン、例えば、２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンである。これらのタイプのオレフィンは、（２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンの場合におけるように）メチル基および芳香族環の両方によって安定化させられているので、カチオン重合するであろう。
【００４２】
カチオン重合を介してポリマーを調製する方法は、周知技術である。カルボカチオン重合工程の間に、すなわち、アルケン付加の間、アルケン重合が（ガラス形成性モノマーありまたはなしで）完了した後、またはそれらの両方である、任意の時点で、ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンは加えられることができる。
【００４３】
本発明のコポリマーは、種々の形状、例えば、環状、直線および分枝形状を受け入れる。分枝形状は、星形形状（例えば、３つまたは４つ以上の鎖が単一の領域から生じている形状）、くし型形状（例えば、主鎖および複数の側鎖を有するグラフトコポリマー）、および（樹枝状または超分岐コポリマーを含む）樹枝状形状を含む。本発明のコポリマーは、（ａ）単一のタイプ（例えば、ブロックコポリマー）の繰り返し構成単位を含む１つまたは２つ以上の鎖を含むコポリマー、（ｂ）２種または３種以上のタイプのランダムに分散された構成単位（例えば、ランダムコポリマー）を含む１つまたは２つ以上の鎖を含むコポリマー、（ｃ）トリブロック、クアドブロック等の進行する（ｏｎｇｏｉｎｇ）シリーズ（例えば、交互のコポリマー）内で繰り返す２種または３種以上のタイプの構成単位を含む１つまたは２つ以上の鎖を含むコポリマーを受け入れる。
【００４４】
例えば、ある有益な態様において、本発明のコポリマーは、（ａ）１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のアルケンモノマー単位、および（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー単位を含むランダムコポリマーである。分枝アルケンモノマー種およびＢＣＢ−オレフィンモノマー種の例は、上記に記載した。
【００４５】
ある有益な態様におけるもう一つの例として、本発明のコポリマーは、（ａ）１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のオレフィンモノマーブロック、および（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のＢＣＢ−オレフィンモノマーブロックを含むブロックコポリマーである。分枝アルケンモノマー種およびＢＣＢ−オレフィンモノマー種の例は、上記に記載した。上記のように、いくつかの態様において、ＢＣＢ−オレフィンブロックは、ガラス形成性モノマー種に相当する複数の単位をさらに含むことができる。
【００４６】
本発明のブロックコポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）は、０．０１〜６０モル％、さらに典型的には、０．５〜４０モル％、またさらに典型的には、０．５〜５モル％のポリマーを典型的に含むＢＣＢ−オレフィン単位を有し、典型的には、例えば、約１０００〜約２、０００、０００、さらに典型的には、約１０、０００〜約３００、０００、またさらに典型的には、５０、０００〜１５０、０００の範囲にある。いくつかの態様において、ポリマーの重量平均分子量の数平均分子量（Ｍｗ／Ｍｎ）に対する比（すなわち、多分散度指数）が約１．０〜約２．５の範囲、または約１．０〜約１．２に範囲にさえ有るように、ポリマーは狭い分子量分布を有する。
【００４７】
リビング重合、すなわち、連鎖移動および停止が実際になくて進行する重合は、ポリマー合成において望ましい目的である。リビングカチオン重合は、ポリマーが、（制御された分子量、分子量分布、末端官能性等）の制御された様式で、１つまたは複数の活性部位から成長できることを意味する。この成長プロセスの間に、異なる分子がポリマーの主鎖中に取り込まれて、充分に規定された構造を有するポリマーを与えることができる。例えば、ポリ（スチレンブロックイソブチレンブロックスチレン）（「ＳＩＢＳ」）は、（イソブチレンが二官能基のシード分子の２つの終端からあるブロックサイズに成長し、そして次にスチレンが反応中に吹き込まれて、ガラス形成性モノマーセグメントを有する成長鎖をキャップする）ポリマーである。この結果は、ポリスチレンポリイソブチレンポリスチレンの熱可塑性トリブロックポリマーである。このタイプのポリマー系の利点の一つは、スチレンのイソブチレンに対するモル比に依存し、ポリマーが広範な伸長を有するショア２０Ａ〜ショア９０Ｄのデュロメーターで製造できることである。イソブチレンおよびスチレンの単純なランダム重合に対するこのトリブロックの別の利点は、このように生成されたポリマーブロックが引っ張り強度、引裂強度および圧縮永久歪み等の物理的特性を劇的に改善する異なる領域に部分化できることである。
【００４８】
本発明のある他の態様において、本発明のコポリマーがランダムコポリマーである場合、従来の重合がポリマー合成において用いることができる。ランダムコポリマーは、（ａ）分枝アルケンモノマー種（例えば、イソブチレン）および（ｂ）ＢＣＢ−オレフィンモノマー種（例えば、４−ビニルベンゾシクロブテンまたは２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペン）のモノマー混合物を重合させることによって、生成される。
【００４９】
本発明のいくつかの態様において、（ａ）分枝アルケンモノマー種（例えば、イソブチレン）および（ｂ）ＢＣＢ−オレフィンモノマー種（例えば、４−ビニルベンゾシクロブテンまたは２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペン）を使用して、逐次モノマー付加技術によって、ブロックコポリマーが生成される。上記のように、いくつかの態様において、ＢＣＢ−オレフィンモノマー種単独の代わりに、ＢＣＢ−オレフィンとガラス形成性モノマー種との混合物が使用できる。
【００５０】
一態様では、本発明のコポリマーは、ＢＣＢ架橋可能な単位と分散されたポリイソブチレン（または他のポリアルケン）からなるポリマーを生成するために、（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種と共重合された（ａ）イソブチレン等の１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のオレフィンモノマーブロックを含むブロックコポリマーである。熱存在下、例えば１８０℃超の温度で、ＢＣＢ架橋単位を含むこれらのポリイソブチレンポリマーは、３次元熱硬化性材料中で架橋する。
【００５１】
別の態様では、ＢＣＢと共重合したポリイソブチレンを含む上記のコポリマーは、（１８０℃より下で）他のコポリマーと溶融して混合できる。他のコポリマーは、ＢＣＢ架橋可能な単位で分散されたポリ（α−メチルスチレン）（または他のガラス形成性モノマー）からなるコポリマーを生成するために、（ｂ）１種または２種以上のＢＣＢ−オレフィンモノマー種と共重合した、（ａ）α−メチルスチレン等の１種または２種以上のガラス形成性モノマー種に相当する複数の単位を含む１つまたは２つ以上のガラス形成性モノマーブロックを含む、例えば、ブロックコポリマーであることができる。熱の存在下、例えば１８０℃超の温度で、ＢＣＢ架橋可能単位を含むこれらのポリイソブチレンポリマーは、ＢＣＢ架橋可能単位を含むポリ（α−メチルスチレン）ポリマーに架橋して、上記コポリマーの比率によって並外れた物理的および化学的特性を有するゴム状から固い材料まで提供できる３次元の熱硬化性材料を生成できる。
【００５２】
多くの態様において、ポリマーは、（ａ）カチオン重合に適当な溶媒系、（ｂ）１種または２種以上の分枝アルケンモノマー種、（ｃ）開始剤、および（ｄ）Ｌｅｗｉｓ酸共開始剤を含む反応混合物から低温において生成される。さらに、プロトン捕集剤はまた、典型的には提供されて、最終製品においてポリマーの汚染物質となる場合がある水等のプロトン性不純物の実際的な不存在を確かにする。不活性な窒素またはアルゴン雰囲気は、一般的に重合に必要である。
【００５３】
重合は、例えば、約０℃〜約−１００℃、さらに典型的には、約−５０℃〜−９０℃の温度範囲内で行われることができる。重合回数は、典型的には、所望の転化に到達するのに充分である回数である。
【００５４】
その多くが周知技術であるカチオン重合に適当な溶媒系の中には：（ａ）塩化メチルおよび二塩化メチレン等のＣ１〜Ｃ４ハロゲン化炭化水素、（ｂ）ペンタン、ヘキサン、およびヘプタン等のＣ５〜Ｃ８脂肪族炭化水素、（ｃ）シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサン等のＣ５〜Ｃ１０の環状炭化水素、および（ｄ）それらの混合物が含まれる。例えば、いくつかの有益な態様において、溶媒系は、塩化メチル、塩化メチレンおよびその同類のもの等の極性溶媒と、ヘキサン、シクロヘキサンまたはメチルシクロヘキサンおよびその同類のもの等の非極性溶媒との混合物を含む。
【００５５】
リビングカルボカチオン重合のための開始剤は、一般的にｔｅｒｔ−エステル、ｔｅｒｔ−エーテル、ｔｅｒｔ−ヒドロキシルおよびｔｅｒｔ−ハロゲンを含む化合物を含む有機エーテル、有機エステル、有機アルコール、または有機ハロゲン化物である。具体例は、アルキルクミルエーテル、クミルハロゲン化物、アルキルクミルエステル、クミルヒドロキシル化合物およびそれらのヒンダード型、例えば、ジクミルクロライド、５−ｔｅｒｔ−ブチル、１、３−ジクミルクロライド、および５−ｔｅｒｔ−ブチル−１、３−ビス（１−メトキシ−１−メチルエチル）ベンゼンを含む。５−ｔｅｒｔ−ブチル−１、３−ビス（１−メトキシ−１−メチルエチル）ベンゼンは、カチオン重合のための好ましい開始剤であり、そしてＷａｎｇ Ｂら、の’’Ｌｉｖｉｎｇ ｃａｒｂｏｃａｔｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ＸＩＩ．ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅｓ ｂｙ ａ ｓｔｅｒｉｃａｌｌｙ ｈｉｎｄｅｒｅｄ ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｉｎｉｔｉａｔｏｒ’’Ｐｏｌｙｍ．Ｂｕｌｌ．（１９８７）１７：２０５〜１１；またはＭｉｓｈｒａ Ｍ．Ｋ．らの’’Ｌｉｖｉｎｇ ｃａｒｂｏｃａｔｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ＶＩＩＩ．Ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅｓ ｂｙ ｔｈｅ ＭｅＯ（ＣＨ２）２Ｃ−ｐ−Ｃ５Ｈ４−Ｃ（ＣＨ３）２ＯＭｅ／ＢＣｌ３ ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ’’Ｐｏｌｙｍ．Ｂｕｌｌ．（１９８７）１７：７〜１３（そのいずれも参照によりそれらの全てを本明細書中に取り込む）に開示された方法を通して、調製できる。本発明中に記載された架橋可能なポリオレフィンに使用される開始剤は、単官能性または多官能性開始剤を含む。
【００５６】
カルボカチオン性末端星形ポリマーは、３つまたは４つ以上の開始部位を有する開始剤、例えば、３つの開始部位を含むトリクミルクロライド（すなわち、１、３、５−トリス（１−クロロ−１−メチルエチル）ベンゼン）を選択することによって、生成できる。
【００５７】
Ｌｅｗｉｓ酸共開始剤の例は、三塩化ホウ素、四塩化チタンおよびハロゲン化アルキルアルミニウム等の金属ハロゲン化物を含む。Ｌｅｗｉｓ酸共開始剤は、典型的には、開始剤の濃度と等しいか、それ以上、例えば、２〜５０倍超の濃度で使用される。
【００５８】
（プロトントラップとも呼ばれる）プロトン捕集剤の例は、２、６−ジｔｅｒｔ−ブチルピリジンおよび４−メチル−２、６−ジｔｅｒｔ−ブチルピリジン等の置換または非置換２、６−ジｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ならびに１、８−ビス（ジメチルアミノ）−ナフタレンおよびジイソプロピルエチルアミンを含む。プロトントラップの濃度は、好ましくは、重合系中で水等のプロトン性不純物の濃度よりわずかに高いだけである。
【００５９】
著しく異なる反応性を有するモノマー種からのブロックコポリマーの調製に関するさらなる情報は、例えば、米国特許出願第２００５０１８７４１４号明細書中に見いだすことができ、参照によりその全てを本明細書中に取り込む。
【００６０】
本発明の有益な形態は、ポリマーが優れた熱可塑性樹脂を作ることである。得られた熱可塑性ポリマーは、溶媒中に可溶であるので、医療用途において有用であることができる複数の溶解および沈殿手順によって、きれいにできる。さらに、このポリマーは、次に所望の形に、成形または押し出しまたはキャスティングされることができる、そして次にＢＣＢペンダント基を有するオレフィンをそれ自身と反応させ熱硬化させてポリマーを熱硬化性の形に架橋させる。最終製品は、より良好な熱安定性、より良好な耐クリープ性、より少ない水の取り込み、および有機溶媒中でのより少ない膨潤または溶解度を提供する。熱硬化性ポリマーの別の利点はポリマーを柔らかくするために、ポリマーが、ポリイソブチレン、鉱物性油、パラフィン油およびその同類のものを含む可塑剤と熱または溶媒混練できることである。
【００６１】
いったん架橋されると、ポリマーは、心臓弁、椎間板、肩鎖関節（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）、ヒートシール可能な（ｓｅａｌａｂｌｅ）移植血管、ステントグラフト、眼内レンズ（例えば、アコモデーティング（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｎｇ）眼内レンズ）、緑内障排水移植、ペースメーカーヘッダー、ペースメーカーのリード絶縁体および他の移植可能な医療用機器、および並外れた圧縮永久歪みまたは耐クリープ性が重要である他の医療用機器のために使用できる。さらに、ポリマーは、Ｏリングとしてまたは風防ワイパーの構成部分として等の使用等の生物医学分野以外の種々の用途を有する。
【実施例】
【００６２】
本発明は、以下の非限定の例を参照してさらに記載される。
【００６３】
例１：ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）−ポリＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）トリブロックコポリマーの合成
３３７ｍＬのメチルシクロヘキサン（ＭｅＣＨｘ）を、機械的攪拌機、液体窒素冷却のためのステンレススチールサーペンタイン管、塩化メチル（ＭｅＣｌ）およびイソブチレン（ＩＢ）を容器中に供給するためのステンレススチール管、温度コントローラーを有する熱電対、窒素バブリング器および追加滴下漏斗を備えたガラス反応容器に加えた。液体窒素冷却により、液体を−８０℃まで冷却した。ガスが液体中に凝縮するように、連続してＭｅＣｌ（１８９ｇ）およびＩＢ（２０ｇ）を、液体中に浸漬した供給ラインを通して加えた。ガスが凝縮される間に、開始剤溶液（ＨＤＣＥ／ＤＴＢＰ／ＭｅＣＨｘ ０．２８ｇ／０．４５ｍＬ／１５ｍＬ）を、反応器の蓋からポートを通して加えた。ＴｉＣｌ４（３．５ｍＬ、１０ｃｃのガラスシリンジを使用して）を次に反応器の蓋の開口を通して加えて、ＩＢ重合を開始させた（タイマーをスタートさせた）。４０分後に、約４ｍＬの反応混合物が反応器から回収され、そして過剰メタノール中でクエンチされた。スチレン／４ＶＢＣＢ／ＭｅＣＨｘ（７ｍＬ／２ｍＬ／２０ｍＬ）の混合物を、シリンジを通して２分間で反応器中にゆっくりと加えた。６分後に、反応を過剰のメタノールでクエンチした。
【００６４】
反応混合物をドラフト中で一晩貯蔵した。上層を分離し、そして蒸留水で中性になるまで繰り返し洗浄した。この溶液をイソプロピルアルコール中に沈殿させ、続いてトルエン中への溶解およびイソプロピルアルコール中での再沈殿を行った。沈殿物を真空オーブン中約６０℃において一定の重量になるまで乾燥させた（収率：２２ｇ）。
【００６５】
ポリマーをＧＰＣおよびＮＭＲで特徴付けた。図１に示すように、開始ＰＩＢ（低溶出体積）およびトリブロックコポリマー（高溶出体積）の両者はＧＰＣ ＲＩトレース中での狭い単分散のピーク、および分子量が増加するにつれたわずかなシフトを示した。図２に示すように、プロトンＮＭＲスペクトル中でのＢＣＢの歪んだ環による約３．１ｐｐｍのシングレットがあった。約６．４〜７．３ｐｐｍの幅広いピークは、スチレンおよび４−ＶＢＣＢモノマー単位の芳香族のプロトンによる。相対的な積分強度から、コポリマーは、約３モル％の４−ＶＢＣＢおよび約７モル％のスチレンを有するものと決定した。
【００６６】
例２：ポリ（ＩＢ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）ランダムコポリマーの合成
３３７ｍＬのメチルシクロヘキサン（ＭｅＣＨｘ）を、機械的攪拌機、液体窒素冷却のためのステンレススチールサーペンタイン管、塩化メチル（ＭｅＣｌ）およびイソブチレン（ＩＢ）を容器中に供給するためのステンレススチール管、温度コントローラーを有する熱電対、窒素バブリング器および追加滴下漏斗を備えたガラス反応容器に加えた。液体を、液体窒素冷却により−８０℃まで冷却した。ガスが液体中に凝縮するように、連続してＭｅＣｌ（１８９ｇ）およびＩＢ（２０ｇ）を、液体中に浸漬した供給ラインを通して加えた。ガスが凝縮される間に、開始剤溶液（ＨＤＣＥ／ＤＴＢＰ／ＭｅＣＨｘ０．２８ｇ／０．４５ｍＬ／１５ｍＬ）を、反応器の蓋からポートを通して加えた。ＴｉＣｌ４（３．５ｍＬ、１０ｃｃのガラスシリンジを使用して）を次に反応器の蓋の開口を通して加えて、ＩＢ重合を開始させた（タイマーをスタートさせた）。５分後に、（１０ｍＬのＭｅＣＨｘ中に溶解した）３６ｇのＩＢおよび１．５ｇ４ＶＢＣＢを、それぞれ７分間および９．５分間かけてゆっくりと加えた。最後に４−ＶＢＣＢを加えた、６０分間反応を続けた。サンプルを５、３０および６０分で取った。最後に反応を過剰メタノールでクエンチした。
【００６７】
反応混合物をドラフト中で一晩貯蔵した。上層を分離し、そして蒸留水で中性になるまで繰り返し洗浄した。この溶液をイソプロピルアルコール中に沈殿させ、続いてトルエン中への溶解およびイソプロピルアルコール中での再沈殿を行った。沈殿物を真空オーブン中約６０℃において一定の重量になるまで乾燥させた（収率：３５ｇ）。
【００６８】
ポリマーをＧＰＣおよびプロトンＮＭＲで特徴付けた。ＧＰＣ ＲＩトレースのサンプルは、（図３を参照のこと）反応時間とともに分子量が増加することを示した。重合が完了に近づくにつれて、３０分から６０分ではほとんど分子量の変化は観察されなかった（約１０％）。それぞれのサンプルは、そのＲＩ信号（図３、４）としての類似の溶出体積を有するＵＶ信号を有した。５分で取得したｅサンプルほかの２つよりずっと強いＵＶ信号を示しており、より低い転化においてより高い４−ＶＢＣＢ含有量を有することを示す。４−ＶＢＣＢのコポリマーへの取り込みは、プロトンＮＭＲ分光法によってさらに確認された。約３．１ｐｐｍのシングレットがプロトンＮＭＲスペクトルにおいて見られ（図５）、これは、ＢＣＢの歪んだ環によるものである。
【００６９】
１０分間で２４０℃まで加熱した場合、コポリマーは、ＴＨＦ中で不溶性となり、従って熱的に架橋した。
【００７０】
例３：ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）−ポリＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）トリブロックコポリマーの熱架橋
上記のように生成させたポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）−ポリＩＢ−ポリ（ｓｔ−ｃｏ−４ＶＢＣＢ）トリブロックコポリマーのサンプル（０．２ｇ）を２枚のテフロンフィルムの間に置き、そしてフィルムを２つの平面金属板の間に置いた。実際に圧力を掛けずに、熱プレス（２５０℃）に生じた構造物を１０分間置いた。テフロンフィルムを、板から除去し、そして室温に冷却した。熱で処理したポリマーの小片を、ＴＨＦを含むバイアル中においた。フィルムは一晩以上不溶性であり、架橋していたことを示した。
【００７１】
異なる温度で１０分間、ポリマーサンプルを熱処理した。２２０℃超の温度で得られたポリマーは、ＴＨＦ中で不溶性であった。２００℃の温度において、得られたポリマーは、ＴＨＦ中で可溶性である。２２０℃より下の熱架橋では、さらに長い時間（＞１０分間）が必要な場合がある。
【００７２】
例４：ＳＩＢＳトリブロックポリマーの調製
ＳＩＢＳを１ポット内での２工程で調製した。第一の工程では、−８０℃での乾燥窒素のブランケットの下、プロトントラップの存在下で、塩化メチル／ヘキサン溶媒系中で５−ｔｅｒｔ−ブチル、１、３−ジクミルクロライド／ＴｉＣｌ４開始系によって、イソブチレンを重合した。中央のＰＩＢブロックが所望の分子量に到達した場合、この場合は５０Ｋダルトンであるが、サンプルを反応器から除き、そしてスチレンを反応器に加え、そして外側のポリスチレンブロックがまた所定の長さ、この場合は７５Ｋダルトンであるが、に到達するまで、重合を続けた。メタノールの添加により工程を終了させた。取得したサンプルをオーブン中で乾燥させた。オーブン中での乾燥の後で、サンプルは、ゴムバンドに類似する硬さを有することが観察された。
【００７３】
例５：１−ヘキセンを使用した比較例
本実験は、例４に記載したようなポリイソブチレンの硬化を１−ヘキセンと比較するために行った。１−ヘキセンを塩化メチル／ヘキサン溶媒系中に溶解し、そして−８０℃での乾燥窒素のブランケットの下、プロトントラップの存在下で、塩化メチル／ヘキサン溶媒系中５−ｔｅｒｔ−ブチル、１、３−ジクミルクロライド／ＴｉＣｌ４開始剤系の存在下で、混合物を反応ポットに加えた。しかし、この場合は、添加の終わりには、乾燥時には、ランピー油に類似するサンプルを取得した。連鎖停止効果のため、反応は決して完了しなかった。実験を中断したのでスチレンは反応器に加えられなかった。
【００７４】
これらの結果に基づき、１−ヘキセンは、カチオン重合によってエラストマーを達成できなかったと結論づけた。代わりに、反応は低分子量の油を生成した。
【００７５】
本発明の別の形態に従って、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、眼の天然水晶体のための眼内レンズ（ＩＯＬ）を実現する。天然の水晶体は、眼の水晶体嚢内の部位にあるゲル状の材料であり、そして水晶体嚢が毛様小帯によって伸ばされる場合、ゲルはその厚さを変化させ、したがってその焦点は、それによって異なる距離に焦点を合わせることができる。天然のレンズが水晶体嚢から除去された場合、水晶体上皮細胞（ＬＥＣ）は、拡大し始め、そして水晶体嚢の後部全体に広がり、そして効果的に（「後嚢混濁」またはＰＣＯと呼ばれる）不透明な後部の壁を与え、これが視力を損なう結果となる。ＬＥＣはまた前壁上に拡がる。しかし、前壁中の開口により、従来のＩＯＬ移植において用いられる水晶体嚢（嚢切開）では、ＬＥＣが拡がる壁はない。ＰＣＯの発生は、ＩＯＬと水晶体嚢との間でのＬＥＣが拡がる従来のＩＯＬ移植において比較的高い。
【００７６】
好ましい態様では、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、図６〜８Ｃに示すように、外周端を有する光学部分および光学部分の周端から放射状に外側へ突き出す１つまたは２つ以上の支持要素（ｈａｐｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）（または支持部（ｈａｐｔｉｃｓ））を含む１対のＩＯＬを形成するために使用される。
【００７７】
図６の態様において、ＩＯＬ １００は、外周端１０３を有する光学部分１０２を含む。３つの支持部材１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ（全体として、１０４）は、光学部分１０２の周端１０３から外側へ放射状に突き出している。支持部材１０４は、好ましくは光学部分１０２の外周端１０３と一体形成されており、そして恒久的に接続されており、２つの支持部材または４つの支持部材等の異なる支持部材の設計がまた、使用できる。
【００７８】
図７〜８Ａの態様において、ＩＯＬ １００’は、周知技術である環状の支持部１０４’を用いる。図７は、光学部分 １０２’’および環状の支持部 １０４’を有するＩＯＬ １００’の上面図を具体的に示す。異なる態様の断面を図８Ａ〜８Ｃに示す。光学部分 １０２’の前面および背面は、患者のための所望の矯正を与えるのに必要な任意のジオプター（曲率）であることができる。例えば、光学部分 １０４’の前面は、図８Ａ〜８Ｃに示すように、凸面であることができ、または場合により凹面（図示されていない）であることができる。光学部分 １０４’の背面は、好ましくは図８Ａ〜８Ｃに示すように平面であるが、倍率を加えるか、差し引くために凹面または凸面であることができる。図８Ａ−Ｃに示すように、（眼の光学軸に実質的に垂直に配置されている）光学部分 １０４’の平面に対する、環状の外周部 １０４’の環の角度θは、０〜４５°、さらに好ましくは１０〜２０°、そして最も好ましくは１５°である。
【００７９】
本明細書中に記載したようなＩＯＬの支持部の終端は、水晶体嚢の所にあり、そして関わるように適合されており、そうした終端が水晶体嚢の内側表面により加えられる圧縮力を通して、定位置に保たれている。支持部は、好ましくは光学部分の平面内にないが、光学部分の後部側が水晶体嚢の後部壁に対して押しつけられ、そして接触するように、光学部分に対して角度（例えば、１５°）をなしている。水晶体嚢の後部壁に対する光学部分の圧力は、上皮細胞が光学部分と後部壁との間に移動するのを防ぎ、それによってＰＣＯの発生を緩和するので、（典型的には「アーチ形形状」または「アーチ形の支持部」と呼ばれる）この形状は重要である。さらに、本明細書中に記載したようなポリマー材料の架橋した性質により、そうしたポリマーから実現したアーチ形の支持部は、水晶体嚢の後部壁に対する光学部分の圧力を長い間保ち、従ってＰＣＯの発生を長期間緩和する。
【００８０】
さらに、順応が所望の場合、ＩＯＬの支持部は、目の光学軸にそって前または後ろに光学部分を動かすことができるヒンジとして機能する。本明細書中に記載したようにポリマー材料の架橋した性質は、そうした順応の間に支持部がそれらの元の形に戻る記憶を提供しながら、そうしたヒンジ動作を可能にする。さらに、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、現在のところ販売されているアクリルレンズと比較して順応の間に、課せられた曲げ応力下での疲労に対してより耐性がある。さらに具体的に言うと、アクリルレンズは、この理由によりＩＯＬを順応させるために使用されない。典型的には、シリコーンは、ＩＯＬを順応させるために使用されるが、シリコーンＩＯＬは、さらに厚く、ヴィクトレクトミー（ｖｉｃｔｒｅｃｔｏｍｙ）に続くシリコーン油が使用された場合に、すなわち、硝子体液が除去され、そしてシリコーン油で置換された場合に、シリコーンは膨潤し；シリコーンＩＯＬは膨潤する。シリコーン油は、本明細書中に記載したようなポリマー材料から実現したＩＯＬには影響しない。
【００８１】
本明細書中に記載したようなポリマー材料は、シリコーンゴムの１．２５〜１．４２の屈折率と比較して１．５２５〜１．５３５の範囲の屈折率を提供する。このより高い屈折率は、シリコーンゴムに比較してより大きな倍率を与え、本明細書中に記載されたポリマー材料から実現したＩＯＬに、シリコーンゴムＩＯＬより薄くなることを可能にする。より小さいサイズカニューレを通して水晶体嚢に導入でき、従って水晶体嚢への手術の切り口のサイズを減少させるので、薄いＩＯＬは好都合である。減少したサイズの切り口は、切り口が縫い合わせて閉じられた場合に、おそらくそこからの結果となる場合がある乱視の機会を低下させる。さらに、薄いＩＯＬは、２．５ｍｍ未満の切り口を通して水晶体嚢中に配置できると考えられる。この場合は、縫合は、切り口を閉じるのに必要でなく、そして乱視は関心事ではない。
【００８２】
好ましい態様では、ＩＯＬのポリマー材料は、そうした材料の均質性による本明細書中に記載したような少なくとも１種のＢＣＢ−オレフィンモノマーにより架橋されたＰＩＢを含む。ＩＯＬのポリマー材料は、ｐｈａｋｏ−ｅｒｓａｔｚレンズを形成するのにゲル状物でできていることができると考えられる。この態様において、本明細書中に記載したようなポリマー材料は、熱または溶媒を用いてのいずれかにより、低分子量ＰＩＢ、鉱物性油、パラフィン油、有機溶媒（トルエン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等）等の可塑剤または任意の他の脂肪族の可塑剤をブレンドすることで、ＩＯＬを実現するためにゲルにできる。例えば、９０％の可塑剤で、本明細書中に記載したようなポリマー材料はジェル状（ｊｅｌｌ−ｏ−ｌｉｋｅ）になる。
【００８３】
ＰＩＢがＩＯＬのポリマー材料の一部として使用される場合、ＰＩＢは、典型的には開始剤としてＬｅｗｉｓ酸を使用して有機溶媒中で合成される。この用途には好ましいあるそうしたＬｅｗｉｓ酸は、四塩化チタンである。反応をクエンチするために、アルコール（メタノール、例えば）等の薬品が、反応に化学量論的過剰量で加えられて、四塩化チタンを中和することにより、反応を直ちにクエンチする。反応の完了時には、四塩化チタンは、二酸化チタン、チタンメトキシド、およびその同類のものを含むチタンの種々の塩に転化される。さらに、使用される反応容器によって、チタンの種々の塩は、反応容器に固有の材料を形成できる、特に容器がステンレススチールからなる場合これらの塩は、時間がたつにつれて材料に黒色を与える。とは言っても、これらの反応材料を連続して加えるのは、材料をきれいにし、そして高い透明性を与えるためであり、これらの過剰の材料およびそれらの副生成物は、反応の完了の時点でポリマーから除去されるのが好ましい。これらの残った塩および他の好ましからざる薬品は、好ましくは塩水を用いて、純粋な水を用いておよび（イソプロパノール、アセトン、メタノール、エタノールおよびその同類のもの等の）過剰量の極性溶媒中での繰り返し沈殿を用いて、分液漏斗中でポリマーを洗浄することによりＰＩＢ材料から洗浄される。他の周知の洗浄手順をまた使用できる。材料が塩で洗浄されないと、材料が水中で平衡になった場合に、これらの吸湿性の塩が水を吸い始めることに留意する。塩が逃げ場を失ったボイドは、走査電子顕微鏡により容易に見ることができ、そしてこれらのボイドは、塩が溶け出すにつれて水で満たされる。水は約１．３３の屈折率を有し、そして材料は１．５３の屈折率を有するので、屈折率の違いは、ポリマーを曇らせ、そして時々全く不透明にするのに充分である。材料が適当に洗浄されば、これらの塩は除去され、そしてボイドは存在しない。
【００８４】
ＩＯＬとして使用する場合、ポリマーは、Ｘ線不透過性フィラーおよびその同類のものと混練されて、Ｘ線または血管造影下で可視化できる。ＩＯＬを調製するのに当該技術分野で知られている他のフィラーおよび添加物はまた、公知の技術および手順を使用して加えることができる。
【００８５】
生物医学用途のためのポリマーおよび架橋したポリオレフィンの幾つかの態様、ならびにそれらの製造方法が記載され、そして本明細書中で具体的に説明された。本発明の特定の態様が記載されているが、本発明が、当該技術が許すであろう位広い範囲であり、そして明細書も同様に読まれることを意図しているので、本発明がそれらに限定されることを意図していない。したがって、また他の改変がその精神および請求の範囲を離れることなく、提供された発明になされることを、当業者は認識するであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）少なくとも１種のカチオン重合可能な分枝アルケンモノマーを含む複数の構成単位；
（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のカチオン重合可能なオレフィンモノマーを含む複数の構成単位；および任意選択的に、
（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマーを含む複数の構成単位、
を含んで成る、ポリマー。
【請求項２】
該分枝アルケンモノマーが、イソオレフィンである、請求項１のポリマー。
【請求項３】
該イソオレフィンが、イソブチレンである、請求項２のポリマー。
【請求項４】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化１】
（式中、Ｒは水素またはｎアルキル基であり、そしてｎは０である。）
を有する、請求項１のポリマー。
【請求項５】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、４−ビニルベンゾシクロブテンまたは２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンである、請求項４のポリマー。
【請求項６】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化２】
（式中、Ｒは、アルキル基であり、そしてｎは、０〜３の範囲の整数である。）を有する、請求項１のポリマー。
【請求項７】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンである、請求項６のポリマー。
【請求項８】
該ガラス形成性モノマーが存在しかつスチレン、インデン、α−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ノルボルネン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されている、請求項１のポリマー。
【請求項９】
該アルケンモノマーが、イソブチレンであり、該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、４−ビニルベンゾシクロブテンであり、そして該ガラス形成性モノマーが、存在しかつスチレンである、請求項１のポリマー。
【請求項１０】
該ポリマーが、熱可塑性ポリマーである、請求項１のポリマー。
【請求項１１】
該ポリマーが、化学的に架橋している、請求項１のポリマー。
【請求項１２】
該ポリマーが、トリブロックコポリマーである、請求項１のポリマー。
【請求項１３】
該ポリマーが、ランダムコポリマーである、請求項１のポリマー。
【請求項１４】
（ａ）少なくとも１種の分枝アルケンモノマー；
（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のオレフィンモノマー；および任意選択的に、
（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマー、
をカチオン重合させる工程を含んで成る、ポリマーの調製方法。
【請求項１５】
該アルケンモノマーが、イソブチレンである、請求項１４の方法。
【請求項１６】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化３】
（式中、Ｒは、水素またはアルキル基であり、そしてｎは０である。）
を有する、請求項１４の方法。
【請求項１７】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化４】
（式中、Ｒはアルキル基であり、そしてｎは、０〜３の範囲の整数である。）
を有する、請求項１４の方法。
【請求項１８】
該カチオン重合ステップが、リビングカチオン重合を含む、請求項１４の方法。
【請求項１９】
少なくとも１８０℃の温度に該ポリマーを曝して、架橋を開始させる工程のステップをさらに含む、請求項１４の方法。
【請求項２０】
５−ｔｅｒｔ−ブチル−１、３−ビス（１−メトキシ−１−メチルエチル）ベンゼンを含む開始剤の存在下で、該重合反応が起こる、請求項１４の方法。
【請求項２１】
（ａ）少なくとも１種のカチオン重合可能な分枝アルケンモノマーを含む複数の構成単位；
（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のカチオン重合可能なオレフィンモノマーを含む複数の構成単位；および任意選択的に、
（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマーを含む複数の構成単位、
を含むポリマーを含んで成る、眼内レンズ。
【請求項２２】
該ポリマーが、可塑剤、Ｘ線不透過性フィラー、またはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項２１の眼内レンズ。
【請求項２３】
該ポリマーが、約１．５２５〜約１．５３５の範囲の屈折率を有する、請求項２１の眼内レンズ。
【請求項２４】
ポリマーがゲルになるように、該ポリマーが充分な量の可塑剤と混合される、請求項２２の眼内レンズ。
【請求項１】
（ａ）少なくとも１種のカチオン重合可能な分枝アルケンモノマーを含む複数の構成単位；
（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のカチオン重合可能なオレフィンモノマーを含む複数の構成単位；および任意選択的に、
（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマーを含む複数の構成単位、
を含んで成る、ポリマー。
【請求項２】
該分枝アルケンモノマーが、イソオレフィンである、請求項１のポリマー。
【請求項３】
該イソオレフィンが、イソブチレンである、請求項２のポリマー。
【請求項４】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化１】
（式中、Ｒは水素またはｎアルキル基であり、そしてｎは０である。）
を有する、請求項１のポリマー。
【請求項５】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、４−ビニルベンゾシクロブテンまたは２−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンである、請求項４のポリマー。
【請求項６】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化２】
（式中、Ｒは、アルキル基であり、そしてｎは、０〜３の範囲の整数である。）を有する、請求項１のポリマー。
【請求項７】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、２−メチル−３−（４−ベンゾシクロブテニル）−プロペンである、請求項６のポリマー。
【請求項８】
該ガラス形成性モノマーが存在しかつスチレン、インデン、α−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ノルボルネン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されている、請求項１のポリマー。
【請求項９】
該アルケンモノマーが、イソブチレンであり、該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、４−ビニルベンゾシクロブテンであり、そして該ガラス形成性モノマーが、存在しかつスチレンである、請求項１のポリマー。
【請求項１０】
該ポリマーが、熱可塑性ポリマーである、請求項１のポリマー。
【請求項１１】
該ポリマーが、化学的に架橋している、請求項１のポリマー。
【請求項１２】
該ポリマーが、トリブロックコポリマーである、請求項１のポリマー。
【請求項１３】
該ポリマーが、ランダムコポリマーである、請求項１のポリマー。
【請求項１４】
（ａ）少なくとも１種の分枝アルケンモノマー；
（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のオレフィンモノマー；および任意選択的に、
（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマー、
をカチオン重合させる工程を含んで成る、ポリマーの調製方法。
【請求項１５】
該アルケンモノマーが、イソブチレンである、請求項１４の方法。
【請求項１６】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化３】
（式中、Ｒは、水素またはアルキル基であり、そしてｎは０である。）
を有する、請求項１４の方法。
【請求項１７】
該ＢＣＢペンダント基を有するオレフィンモノマーが、式：
【化４】
（式中、Ｒはアルキル基であり、そしてｎは、０〜３の範囲の整数である。）
を有する、請求項１４の方法。
【請求項１８】
該カチオン重合ステップが、リビングカチオン重合を含む、請求項１４の方法。
【請求項１９】
少なくとも１８０℃の温度に該ポリマーを曝して、架橋を開始させる工程のステップをさらに含む、請求項１４の方法。
【請求項２０】
５−ｔｅｒｔ−ブチル−１、３−ビス（１−メトキシ−１−メチルエチル）ベンゼンを含む開始剤の存在下で、該重合反応が起こる、請求項１４の方法。
【請求項２１】
（ａ）少なくとも１種のカチオン重合可能な分枝アルケンモノマーを含む複数の構成単位；
（ｂ）ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ペンダント基を有する少なくとも１種のカチオン重合可能なオレフィンモノマーを含む複数の構成単位；および任意選択的に、
（ｃ）少なくとも１種のガラス形成性モノマーを含む複数の構成単位、
を含むポリマーを含んで成る、眼内レンズ。
【請求項２２】
該ポリマーが、可塑剤、Ｘ線不透過性フィラー、またはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項２１の眼内レンズ。
【請求項２３】
該ポリマーが、約１．５２５〜約１．５３５の範囲の屈折率を有する、請求項２１の眼内レンズ。
【請求項２４】
ポリマーがゲルになるように、該ポリマーが充分な量の可塑剤と混合される、請求項２２の眼内レンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【公表番号】特表２０１１−５０３２９０（Ｐ２０１１−５０３２９０Ａ）
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３３１３１（Ｐ２０１０−５３３１３１）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７２４８２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６１５３４
【国際公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０７２４６１７６）イノビア，リミティド ライアビリティー カンパニー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７２４８２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６１５３４
【国際公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０７２４６１７６）イノビア，リミティド ライアビリティー カンパニー (4)
【Ｆターム（参考）】
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