由N-芐基-N-甲基丙烯酰胺聚合物和共聚物制備的高折射率水凝膠制造技術(shù)

提供用于眼內(nèi)透鏡的、新的、可生物相容的、高強(qiáng)度水凝膠，它們?yōu)楣鈱W(xué)透明的、具有高折射率并具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性。所述水凝膠由Ｎ－芐基－Ｎ－甲基丙烯酰胺的交聯(lián)共聚物制備而成。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)背景本專利
本專利技術(shù)涉及水凝膠。更具體地說(shuō)，本專利技術(shù)涉及光學(xué)透明的、高折射率、高強(qiáng)度、特別用于眼內(nèi)透鏡(intraocular lenses)制備的水凝膠。在其更具體的一個(gè)方面，本專利技術(shù)涉及用于生產(chǎn)此種水凝膠的新的單體。在其更具體的另一個(gè)方面，本專利技術(shù)涉及由此種水凝膠制成的眼內(nèi)透鏡。相關(guān)技術(shù)的介紹自40年代初以來(lái)，眼內(nèi)透鏡形式的光學(xué)裝置已經(jīng)用于替代人類及其它動(dòng)物的天然的生理晶狀體。一般，所述眼內(nèi)透鏡是在將已經(jīng)變得不透明或者由于生成白內(nèi)障或損傷產(chǎn)生的損壞而摘除天然晶狀體的外科手術(shù)后立即移植入眼內(nèi)。數(shù)十年來(lái)，最普遍地用于制成眼內(nèi)透鏡的物質(zhì)是丙烯酸酯或異丁烯酸酯及特別是聚異丁烯酸甲酯的剛性的、玻璃態(tài)聚合物。然而，由于聚異丁烯酸酯眼內(nèi)透鏡整體具有8-13mm的直徑，為了摘除天然透鏡并植入該眼內(nèi)透鏡。必需有較大的切口。近來(lái)發(fā)展的外科技術(shù)及改進(jìn)的設(shè)備，已使通過(guò)小如2-3mm的切口摘除不透明或損傷的天然晶狀體成為可能。由于小切口外科技術(shù)對(duì)病人較少損害及減少?gòu)?fù)雜性及治愈時(shí)間，此種技術(shù)已成為大量眼外科術(shù)所選擇的方法。許多不同的眼內(nèi)晶狀體的設(shè)計(jì)及材料已發(fā)展為與小切口外科技術(shù)結(jié)合使用。一種方法利用由彈體材料如硅酮及熱塑聚合物制備透鏡的原理。在外科手術(shù)插入彈體透鏡之前，外科醫(yī)生卷曲或折疊所述透鏡，使其減小體積，以便通過(guò)小切口進(jìn)入眼睛。一旦進(jìn)入眼內(nèi)，該透鏡就打開(kāi)卷曲或打開(kāi)折疊成其完整的體積。與這些彈體透鏡有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)該透鏡卷曲或折疊時(shí)，可產(chǎn)生永久性變形或折痕。多數(shù)卷曲或折迭變形發(fā)生在所述透鏡的光學(xué)區(qū)域中心時(shí)尤為令人關(guān)注。另一個(gè)提供小切口眼內(nèi)透鏡的方法披露于美國(guó)專利第4731079號(hào)。該文獻(xiàn)介紹由具有軟化溫度或玻璃轉(zhuǎn)化溫度低于42℃及優(yōu)選接近體溫的聚合物形成的眼內(nèi)透鏡。該透鏡可加熱至其軟化溫度以上并通過(guò)壓縮或拉伸減少至少一度而變形。然后在基本低于其軟化溫度的溫度下冷卻，該透鏡將保持變形的形狀(configuration)直至被加熱。眼科醫(yī)生可植入該變形的透鏡，并且一旦該透鏡溫?zé)嶂馏w溫時(shí)，它恢復(fù)其原來(lái)的形狀。與這些眼內(nèi)透鏡有關(guān)的一個(gè)重要問(wèn)題是，可得到的用于制備這些透鏡的聚合物數(shù)量有限。聚異丁烯酸甲酯具有100℃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因而不能用于形成這些透鏡。多數(shù)丙烯酸酯和異丁烯酸酯具有類似高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。雖然用增塑劑制備這些透鏡可降低其玻璃轉(zhuǎn)化溫度，但在眼內(nèi)透鏡中存有增塑劑，因其潛在的滲出問(wèn)題一般難以為多數(shù)外科醫(yī)生接受。此外，水是合適的增塑劑。然而，在該聚合物中僅有少量的水(一般少于10％)可以被利用來(lái)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)整(place)該玻璃轉(zhuǎn)化的過(guò)程。這樣，具有過(guò)高水含量的典型水凝膠不適于制備該可變形的透鏡。采用該建議的小切口眼內(nèi)透鏡的另一個(gè)缺點(diǎn)是使該透鏡變形為其小切口形狀所增加的外科手術(shù)復(fù)雜性的程度。介紹于上述美國(guó)專利第4731079號(hào)中的該透鏡被組裝成需要進(jìn)行植入的外科醫(yī)生在其植入前立即將其進(jìn)行溫?zé)?、變形并冷卻處理的形式。該方法比傳統(tǒng)的透鏡植入技術(shù)更為合理。另一種建議的小切口透鏡植入的方法包括植入在其較小的脫水狀態(tài)下的水凝膠眼內(nèi)透鏡。一旦該植入的脫水透鏡固定于眼內(nèi)，它在含水的眼內(nèi)環(huán)境下?lián)f(shuō)就水化并溶脹。與此方法有關(guān)的一個(gè)重要的問(wèn)題是產(chǎn)生有效的透鏡直徑所需大量的溶脹。為了完全溶脹由直徑約3mm至約6mm，該透鏡的體積必須溶脹8倍。這樣85％的水轉(zhuǎn)移至該透鏡中。對(duì)于較大的整體眼內(nèi)透鏡而言，溶脹體積也要更大。由于多數(shù)水凝膠在此高水含量下結(jié)構(gòu)上非常脆弱，許多外科醫(yī)生反對(duì)將其植入。另外，這些高水含量的水凝膠具有約1.36的非常低的折射率。為了達(dá)到合適的折光能力，因而這些水凝膠透鏡必須在鏡片部分加厚。結(jié)果，適于通過(guò)所希望的小切口的脫水水凝膠眼內(nèi)透鏡，將不能溶脹至足夠大的水化體積而有效地作為眼內(nèi)透鏡。如果需要具有鏡片直徑大于6mm的較大的、完整的眼內(nèi)透鏡，該問(wèn)題可以解決。為了產(chǎn)生具有足夠鏡片直徑的水化透鏡，該脫水的水凝膠透鏡必須大于適于小切口植入法所需的透鏡。此外，美國(guó)專利第4919662號(hào)中介紹以其彈性水化形式卷曲或折疊水凝膠眼內(nèi)透鏡，并接著于較低溫度下將所述透鏡脫水，以固定該卷曲或折疊的透鏡，成為以適于小切口植入大小的形狀。一旦植入后，這些透鏡水化并溶脹至原來(lái)透鏡的形狀。該方法的缺點(diǎn)是需要在變形過(guò)程中處理完全水化的透鏡。不幸的是，水化的透鏡具有相對(duì)弱的拉伸強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度，并且處理該透鏡經(jīng)常產(chǎn)生撕裂損害。美國(guó)專利第4813954號(hào)介紹先于將脫水狀態(tài)透鏡植入前，通過(guò)同時(shí)對(duì)水凝膠眼內(nèi)透鏡進(jìn)行變形及脫水化處理而形成的可膨脹的水凝膠眼內(nèi)透鏡。經(jīng)此種處理的透鏡溶脹至其縮小體積的約180％。例如，變形及壓縮至直徑為3.2mm的透鏡僅溶脹至約5.8mm。這樣，雖然通過(guò)簡(jiǎn)單植入脫水的透鏡提供一些優(yōu)點(diǎn)，但在美國(guó)專利第4813954號(hào)中所述的該方法和透鏡不能產(chǎn)生植入大于8mm的完整植入眼內(nèi)透鏡。然而，除考慮到體積外，也必須考慮所述水凝膠的構(gòu)成。保證具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性的高水含量、光學(xué)透明性、高折射率的水凝膠很大程度上依賴于該水凝膠的構(gòu)成。由于多數(shù)水凝膠由交聯(lián)共聚物組成，所以選擇合適的共聚單體和交聯(lián)劑是很關(guān)鍵的。因此，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是提供具有高水含量、高折射率、光學(xué)透明性、高強(qiáng)度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性性能的交聯(lián)水凝膠，該水凝膠為生物相容的并適于用作眼內(nèi)透鏡。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供制備此種水凝膠的方法。本專利技術(shù)的其它目的及優(yōu)點(diǎn)可由下述介紹中顯而易見(jiàn)。本專利技術(shù)概述本專利技術(shù)通過(guò)提供新系列的共聚物完成上述目的，其中一種共聚單體為在先未知的化合物N-芐基-N-甲基丙烯酰胺(BMA)。其它共聚單體可為丙烯酸的衍生物，如丙烯酸酯、異丁烯酸酯、丙烯酰胺或異丁烯酰胺；乙烯基取代酰胺；或由不飽和側(cè)鏈如乙烯基或丙烯酰基側(cè)鏈取代的含氮雜環(huán)化合物。本專利技術(shù)的共聚物通過(guò)交聯(lián)及水化形成光學(xué)透明的生物相容的水凝膠，該凝膠具有的折射率在干的狀態(tài)下為1.53-1.55及在完全水化狀態(tài)下為1.42-1.49。其水化成在20％-65％范圍的平衡水含量，并且在延長(zhǎng)時(shí)間下亦是穩(wěn)定的。所得的水凝膠比以前得到的水凝膠更堅(jiān)固，并且可用于眼內(nèi)透鏡和有關(guān)的用途。本專利技術(shù)的其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)及其較好的理解，將根據(jù)下述例證性實(shí)施方案的詳細(xì)解釋提供給本
的技術(shù)熟練人員。例證性實(shí)施方案的詳細(xì)解釋本專利技術(shù)提供形成水凝膠的親水性聚合物質(zhì)。因?yàn)槠湓谏锊牧霞稗r(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要性，水凝膠及其制備方法在文獻(xiàn)中有詳細(xì)敘述。優(yōu)選的一類生成水凝膠的聚合物包括水化成相對(duì)高水化平衡水含量的交聯(lián)聚合物和共聚物。然而，如上所指出的，高含水含量水凝膠通常具有很低的折射率。因此，意想不到地發(fā)現(xiàn)N-芐基-N-甲基丙烯酰胺的交聯(lián)共聚物具有20％-65％的平衡水含量及其折射率在干燥狀態(tài)下是在1.53-1.55的范圍內(nèi)和在完全水化狀態(tài)下是在1.42-1.49范圍內(nèi)。通過(guò)使用本專利技術(shù)的水凝膠，使得透鏡或其它使用相當(dāng)薄的鏡片部分的制品，比使用以前得到的具有低折射率、高水含量的水凝膠可能具有較高的折射能力。本
熟練的人員可以理解，為了適應(yīng)廣泛的用途，可使本專利技術(shù)的水凝膠適合提供較寬的折射率和水化平衡水含量的范圍。N-芐基-N-異丁烯酰胺(BMA)為新的化合物。它可由N-芐基甲胺與丙烯酰氯反應(yīng)合成。N-芐基-N-異丁烯酰胺可聚合生成具有水含量小于5％及折本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
Ｎ－芐基－Ｎ－甲基丙烯酰胺。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：廖秀高，王亞丁，周青山，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：法瑪西亞艾爾維森公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]