|
|
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
|
(19)
|
RU
|
(11)
|
2334770
|
(13)
|
C1
|
|
(51) МПК
C08L83/07 (2006.01)
|
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 19.05.2014 - прекратил действие, но может быть восстановлен
Пошлина: учтена за 6 год с 14.04.2012 по 13.04.2013
|
|
|
|
|
(21), (22) Заявка: 2007113991/04, 13.04.2007
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
13.04.2007
(45) Опубликовано: 27.09.2008
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2269552 С1, 10.02.2006. СА 2379244 А, 01.02.2001. JP 58031314 А, 24.02.1983. GB 2129005 А, 10.05.1984.
Адрес для переписки:
197198, Санкт-Петербург, пр. Добролюбова, 14, СПб - филиал Института катализа СО РАН, Директору С.С. Иванчеву
|
(72) Автор(ы):
Бобашева Анна Сергеевна (RU),
Даниличев Владимир Федорович (RU),
Иванчев Сергей Степанович (RU),
Каганова Елена Витальевна (RU),
Павлюченко Валерий Николаевич (RU),
Ушаков Николай Андреевич (RU),
Хайкин Саул Янкелевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Институт катализа имени Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)
|
(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МЯГКИХ КОНТАКТНЫХ ЛИНЗ ПРОДЛЕННОГО НОШЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
(57) Реферат:
Группа изобретений относятся к области материалов для медицины и может быть использована при получении полимерных материалов для мягких контактных линз (МКЛ) продленного ношения. Техническая задача - создание полимерной композиции в виде взаимопроникающих сеток для МКЛ продленного ношения, обладающей кислородопроницаемостью, гидрофильными свойствами, механической прочностью и оптической прозрачностью как в гидратированном, так и в обезвоженном состоянии, и упрощенного, экономичного, свободного от применения большого количества высоко токсичных органических растворителей способа ее получения. Предложена полимерная композиция, представляющая собой бифазный силикон-гидрогелевый материал в виде последовательных взаимопроникающих сеток, состоящих из сшитых полисилоксана, являющегося продуктом взаимодействия винилсодержащего и гидридсодержащего олигосилоксанов, и гидрофильного полимера, являющегося сшитым поливиниловым спиртом, и способ ее получения, включающий синтез сшитого полисилоксана, насыщение полисилоксана мономерной смесью, содержащей винилацетат, сшивающий мономер и инициатор радикальной полимеризации; сополимеризацию винилацетата и сшивающего мономера, алкоголиз сшитого поливинилацетата и образование силикон-гидрогеля полисилоксан - поливиниловый спирт. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Группа изобретений относится к области медицины, в частности офтальмологии, и может быть использована при получении полимерных материалов для мягких контактных линз (МКЛ) продленного ношения.
К мягким контактным линзам продленного ношения относятся такие МКЛ, которые пациент может использовать непрерывно, то есть не снимая на ночь, в течение длительного времени (до 30 суток).
К материалам, применяемым для изготовления МКЛ такого типа, предъявляется ряд специальных требований. Специфичность требований состоит в том, что наряду с оптической прозрачностью, гидрофильными свойствами (водо- и ионная проницаемость, смачиваемость слезной жидкостью) и механической прочностью они должны иметь высокую кислородопроницаемость, чтобы исключить гипоксию роговицы во время ночного сна. Для адекватного снабжения кислородом роговицы глаза МКЛ продленного ношения должны иметь кислородопроницаемость при толщине линзы 0,1 мм не менее 125 баррер [D.V.Harvitt, J.A.Bonnano. Optometry and Vision Science. 1998. - N12. - p.189].
Известно, что очень высокой кислородопроницаемостью обладают силоксансодержащие полимеры [Энциклопедия полимеров. Т.1. Изд. «Советская энциклопедия». М.: 1972. С.589]. Главный недостаток таких материалов заключается в их гидрофобности. Поэтому МКЛ, изготовленные из таких материалов, из-за ограниченной подвижности на роговице глаза и возникновения на поверхности отложений протеинов и липидов, содержащихся в слезной жидкости, создают дискомфорт у пациента при длительном ношении.
Известны многочисленные способы гидрофилизации поверхности полисилоксанов и контактных линз на их основе химическими [US 5364918, 1994.11.15; US 5525691, 1996.06.11; US 5219965, 1993.06.15;. US 5135297.1992.08.04] или физическими (обработка в плазме) [US 4055378, 1977.10.25; US 4122942; 1978.10.31; US 4214014, 1980.06.22] методами. Эти способы улучшают смачиваемость полисилоксана, но из-за низкого содержания воды не могут обеспечить достаточную водо- и ионную проницаемость материала.
Для повышения водосодержания силоксансодержащих полимеров в их состав вводят звенья гидрофильных мономеров. Известно получение сополимеров для МКЛ, содержащих звенья метакриловых производных силоксанов, звенья гидрофильных мономеров, таких как 2-гидроксиэтилметакрилат, диметилакриламид, N-винилпирролидон и небольшое количество звеньев сшивающих (со)мономеров (дивинилбензол, этиленгликольдиметакрилат и др.) [US 4139513, 1979.02.13]. МКЛ из сополимеров получают по традиционной технологии механической обработки полимерных заготовок. В зависимости от содержания звеньев гидрофильных мономеров в сополимере МКЛ способны содержать от 16-44 мас.% воды, то есть обладают вполне удовлетворительными гидрофильными свойствами. Однако кислородопроницаемость МКЛ при толщине 0,11-0,15 мм не превышает 21 баррер, что не позволяет использовать их в режиме длительного непрерывного ношения.
В настоящее время наиболее перспективными полимерными материалами для МКЛ продленного ношения являются силикон-гидрогели - материалы с микрогетерогенной структурой, включающей полисилоксановую фазу, обеспечивающую высокую кислородопроницаемость, и фазу гидрофильного полимера, придающую МКЛ гидрофильные свойства. Известны способы получения таких материалов и изготовления из них МКЛ [US 5070215, 1991.12.03; US 6367929, 2002.04.09; US 5352714, 1994.10.04; US 5260000, 1993.11.09; Y.-C.Lai, P.L.Valint Jr. Control of properties in silicone hydrogels by using a pair of hydrophylic monomers. // J.Appl. Polym. Sci. 1998. - V.61. - №12. - p.2051-2058; US 5321108, 1994.06.14]. Большинство способов получения силикон-гидрогелей основано на синтезе сшитых блок-привитых сополимеров. Способ получения включает несколько стадий. Вначале получают макромер, представляющий собой полисилоксан с концевыми полимеризационно-способными функциональными группами, имеющий, например, структуру [US 5070215, 1991.12.03]
где х=25.
Известны полисилоксаны с полимеризационноспособными функциональными группами другого типа [US 6367929, 2002.04.09]
где X=-О- или -NH-, R=-Н или -СН 3.
Количество силоксановых звеньев (X) варьируется также в очень широких пределах (от 10 до 500) [US 6367929, 2002.04.09].
На второй стадии процесса готовят полимеризационную смесь, включающую, как правило, следующие компоненты:
- силоксановый макромер, монофункциональный силоксановый мономер, такой как метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан, пентаметилдисилоксанилэтил-ацетат и др. [US Pat. 5352714, 1994.10.04], гидрофильный мономер (2-гидроксиэтилметакрилат, акриламид, метакриламид, N,N-диметилакриламид, N-винилпирролидон и др.) [US 5260000, 1993.11.09] или смесь гидрофильных мономеров [Y.-C.Lai, P.L.Valint Jr. Control of properties in silicone hydrogels by using a pair of hydrophylic monomers. // J. Appl. Polym. Sci. 1998. - V.61. - №12. - p.2051-2058];
- инициатор полимеризации, обеспечивающий образование свободных радикалов под действием света или тепла;
- разбавитель (растворитель) для совмещения полимеризующихся компонентов.
Указанную реакционную смесь помещают в закрытую, состоящую из двух частей форму и осуществляют полимеризацию. После завершения полимеризации форму раскрывают и полученный материал подвергают экстракции, обычно этанолом или пропанолом, для удаления не вступивших в реакцию веществ. Затем материал промывают водой. Материал, полученный по данной технологии [US 5321108, 1994.06.14], имеет высокую кислородопроницаемость, составляющую 52-186 баррер. Содержание воды в материале в зависимости от состава находится в пределах 17-52 мас.%.
Недостатком материалов этого типа является плохая смачиваемость их поверхности, что вынуждает включать в технологический процесс еще одну стадию - химическую [WO 0134312, 2001.05.17] или плазмо-химическую [US 6348507, 2002.02.19] поверхностную обработку. Таким образом, сложная технология и применение дорогостоящих реактивов при синтезе макромеров и при проведении полимеризации определяют высокую стоимость указанных силикон-гидрогелевых МКЛ.
Известен силикон-гидрогель и способ его получения по существенно более простой технологии, осуществляемой с использованием принципа одновременных взаимопроникающих сеток [DE 2518904, 1975.11.13]. При этом сетку полисилоксана образуют взаимодействием винил- и гидридсодержащего силоксановых олигомеров в присутствии катализатора (платинахлористоводородной кислоты), а сетку гидрофильного полимера получают полимеризацией гидрофильных мономеров, таких как 2-гидроксиэтилметакрилат или N-винилпирролидон в присутствии сшивающих (со)мономеров (например, этиленгликольдиметакрилата) и инициаторов радикальной полимеризации. Для совмещения компонентов в композицию вводят растворители (например, хлороформ). Оба процесса осуществляют одновременно, что приводит к возникновению одновременных взаимопроникающих сеток. Полученный таким образом материал отличается прозрачностью и эластичностью. Кислородопроницаемость указанного материала-прототипа находится на высоком уровне (150-200 баррер), так как композиция содержит большое количество полисилоксановой составляющей (80-95 мас.%). Недостатком силикон-гидрогелевых материалов, полученных по данному способу, являются низкие гидрофильные свойства. Содержание воды в материале находится в пределах 3-12 мас.%. Такое низкое водосодержание не может обеспечить комфортное длительное ношение МКЛ. Низкое содержание воды в МКЛ обусловлено трудностью включения в состав материала необходимого количества гидрофильной составляющей.
Наиболее близкими по технической сущности к заявленному изобретению являются силикон-гидрогелевая полимерная композиция и способ ее получения [РФ 2269552, C08L 83/07, C08L 39/06, G02C 7/04, 2006.10.02], выбранные в качестве прототипов.
Материал-прототип - полимерная композиция для МКЛ продленного ношения представляет собой бифазный силикон-гидрогель в виде последовательных взаимопроникающих сеток, состоящих из сшитых полисилоксана и гидрофильного полимера, при этом сшитый полисилоксан является продуктом взаимодействия винилсодержащего компонента, включающего смесь олигосилоксана
где R=-СН3 или -СН 2 СН2 CF3, n=44-46, m=4-6, р=0-2,
и полисилоксана
с молекулярной массой 400000-900000 при мольном отношении q/r от 99,9/0,1 до 99,5/0,5, и гидридсодержащего компонента, представляющего собой олигомер
где s=10-100,
а гидрофильный полимер является сшитым (со)полимером N-винилпирролидона, 2-гидроксиэтилметакрилата, акриламида и диметилакриламида.
Способ получения данной полимерной композиции основан на синтезе последовательных взаимопроникающих сеток и включает стадии:
1) получение полисилоксановой сетки взаимодействием винилсодержащего и гидридсодержащего силоксановых компонентов;
2) насыщение сшитого полисилоксана раствором гидрофильных мономеров и сшивающих мономеров в ароматическом или алифатическом хлорированном углеводороде;
3) полимеризация мономеров под действием УФ-облучения в присутствии фотоинициатора.
Материал-прототип характеризуется высоким уровнем свойств: кислородопроницаемость 125-150 баррер, содержание воды 17-30%, краевой угол смачивания 45-54°, коэффициент светопропускания 82-92%, предел прочности при растяжении 0.8-1.2 МПа. Способ получения материала-прототипа отличается простой технологией и не требует применения поверхностной обработки материала для придания ему хорошей смачиваемости, специального синтеза кремнийорганических макромеров и использования дорогостоящих компонентов.
Недостатком материала-прототипа - силикон-гидрогеля, синтезированного по описанной технологии, является то, что он является оптически прозрачным только в гидратированном состоянии. При потере влаги его прозрачность снижается, а при полном обезвоживании он становится совершенно непрозрачным. Снижение оптической прозрачности при уменьшении содержания воды в материале при понижении относительной влажности воздуха или при ухудшении выделения слезной жидкости затрудняет эксплуатацию изготовленных из такого силикон-гидрогеля МКЛ.
Оптическая прозрачность данного бифазного силикон-гидрогеля в гидратированном состоянии обусловлена тем, что полисилоксан и гидрофильный полимер при равновесном насыщении водой имеют одинаковые показатели преломления. При потере влаги показатель преломления гидрофильного полимера повышается и прозрачность силикон-гидрогеля ухудшается. Это объясняется тем, что структурные элементы бифазного материала имеют размер, сравнимый с длиной волны видимого излучения, что приводит к интенсивному светорассеянию.
Недостатком способа получения материала-прототипа является применение при синтезе очень токсичных растворителей, таких как толуол или хлороформ. Другой недостаток связан с технологией получения сетки гидрофильного полимера и конечного продукта, представляющего собой взаимопроникающие сетки. Сшитый полисилоксан помещают в реакционную смесь, содержащую растворитель, гидрофильные мономеры, сшивающий агент и фотоинициатор, и выдерживают его в указанной смеси до равновесного набухания, а затем проводят фотополимеризацию реакционной смеси. В результате фотополимеризации образуется вторая сетка, внедренная в сшитый полисилоксан, что приводит к совмещению двух полимерных фаз, образующих взаимопроникающие сетки. После завершения фотополимеризации полученная полимерная композиция представляет собой полимерное тело, внедренное в гель гидрофильного полимера. Полимерная композиция извлекается из геля при его дополнительном набухании в ароматическом или хлорированном углеводороде или в алифатическом спирте. Таким образом, имеет место непроизводительное расходование гидрофильных мономеров и растворителей.
Целью изобретения является создание полимерной композиции в виде взаимопроникающих сеток для МКЛ продленного ношения, обладающей кислородопроницаемостью, гидрофильными свойствами, механической прочностью и оптической прозрачностью как в гидратированном, так и в обезвоженном состоянии, и упрощенного, экономичного, свободного от применения большого количества высоко токсичных органических растворителей способа ее получения.
Поставленная цель достигается за счет того, что полимерная композиция для МКЛ продленного ношения представляет собой бифазный силикон-гидрогелевый материал в виде последовательных взаимопроникающих полимерных сеток, включающих сшитый полисилоксан, являющийся продуктом взаимодействия винилсодержащего олигосилоксана
| |
