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TW201402676A - 聚合物及奈米凝膠材料、其製造及使用方法 - Google Patents

聚合物及奈米凝膠材料、其製造及使用方法 Download PDF

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TW201402676A TW102118452A TW102118452A TW201402676A TW 201402676 A TW201402676 A TW 201402676A TW 102118452 A TW102118452 A TW 102118452A TW 102118452 A TW102118452 A TW 102118452A TW 201402676 A TW201402676 A TW 201402676A
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Abstract

所提供者為例如醫療裝置的物品，其包含至少一種水溶性、交聯共聚物。該共聚物之一級聚合物鏈為親水性並且其聚合度獨立為在約10至約10,000的範圍。本發明之水溶性、交聯共聚物不含末端基材締合鏈段。該些共聚物可結合至一製成該物品之製劑中，或者可接觸該物品之後形成(post-formation)。

Description

聚合物及奈米凝膠材料、其製造及使用方法 相關申請案
本申請案主張下列申請案之優先權：美國臨時專利申請案第61/651767號(於2012年5月25日提出申請，標題為「聚合物及奈米凝膠材料與用於製造及使用上述者之方法」)；美國專利申請案第13/840919號(於2013年3月15日提出申請，標題為「聚合物及奈米凝膠材料與用於製造及使用上述者之方法」)；美國臨時專利申請案第61/771961號(於2013年3月4日提出申請，標題為「聚合物及奈米凝膠材料與用於製造及使用上述者之方法」)；第13/899694號(於2013年5月22日提出申請，標題為「聚合物及奈米凝膠材料與用於製造及使用上述者之方法」)；美國臨時專利申請案第61/771959號(於2013年3月4日提出申請，標題為「包含水溶性N-(2羥烷基)(甲基)丙烯醯胺聚合物或共聚物之隱形眼鏡」；以及美國臨時專利申請案第13/899676號(於2013年5月22日提出申請，標題為「包含水溶性N-(2羥烷基)(甲基)丙烯醯胺聚合物或共聚物之隱形眼鏡」；上述申請案之內容係以引用方式併入。
本發明係關於交聯但未巨觀凝膠化之共聚物。這些共聚物不具有可與一聚合性基材締合之單獨末端鏈段。此類共聚物可具有兩親性(amphiphilic)或親水性。亦提供奈米凝膠(Nanogel)材料。這些共聚物及奈米凝膠材料可結合為各式基材(包括醫療裝置)以改善可濕性及潤滑性，並且抑制其蛋白質及/或脂質吸收。
隱形眼鏡自1950年代以來即作為改善視力之商品。首片隱形眼鏡係以硬質材料製成。雖然硬式鏡片至今仍可見，但因其舒適度不佳且透氧率較低，使用並不廣泛。於該領域之近期發展中，以水凝膠所製成之軟式隱形眼鏡漸漸興起。許多使用者認為軟式鏡片更為舒適，由於舒適度較高，使用者配戴軟式隱形眼鏡的時間可較配戴硬式隱形眼鏡多出數小時。
另一種隱形眼鏡為聚矽氧水凝膠隱形眼鏡。聚矽氧水凝膠是將含聚矽氧組分結合於習知之水凝膠組分而形成，其透氧性高於現有水凝膠。然而，相較於現有水凝膠鏡片，某些聚矽氧水凝膠展現不理想之高接觸角及蛋白質吸收。
已然公開各種適用於處理預成形聚矽氧水凝膠隱形眼鏡之化合物，包括表面活性經分段嵌段共聚物、實質水溶性含聚矽氧界面活性劑、官能基化混雜PDMS/極性兩親共聚 物嵌段系統，包括聚二甲基矽氧烷-PVP嵌段共聚物及(甲基)丙烯酸酯化聚乙烯吡咯啶酮((meth)acrylated polyvinylpyrrolidone)。美國專利申請案第2011/0275734號係關於「具有末端矽氧烷之非反應性、親水性聚合物」，其具有線性或分枝親水性鏈段。業界仍需要用以改善隱形眼鏡性質之方法，尤其是改善聚矽氧水凝膠隱形眼鏡性質之方法。
本發明係關於組成物，該些組成物包含至少一種親水性奈米凝膠材料、由至少一種親水性奈米凝膠材料所組成以及主要由至少一種親水性奈米凝膠材料所組成，該至少一種親水性奈米凝膠材料包含一或多種交聯共聚物、由一或多種交聯共聚物所組成以及主要由一或多種交聯共聚物所組成，其中該共聚物包含一或多個一級聚合物鏈、由一或多個一級聚合物鏈所組成以及主要由一或多個一級聚合物鏈所組成，該一或多個一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，而且其中該親水性奈米凝膠材料(a)與一表面締合並且(b)不含末端基材締合鏈段。
本發明進一步關於眼用裝置，該些眼用裝置包含至少一種含聚矽氧聚合物及至少一種水溶性、交聯共聚物、由至少一種含聚矽氧聚合物及至少一種水溶性、交聯共聚物所組成以及主要由至少一種含聚矽氧聚合物及至少一種水溶性、交聯共聚物所組成，該至少一種水溶性、交聯共聚物包含複數一級 聚合物鏈、由複數一級聚合物鏈所組成以及主要由複數一級聚合物鏈所組成，各一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，其中該共聚物係與該眼用裝置的至少一個表面締合，並且向該眼用裝置提供相較於該含聚矽氧聚合物至少約20%的脂質吸收降低。
本發明關於一種方法，其包含使一隱形眼鏡接觸一溶液、由使一隱形眼鏡接觸一溶液所組成以及主要由使一隱形眼鏡接觸一溶液所組成，該溶液包含一脂質吸收降低量的至少一種水溶性、交聯共聚物、由一脂質吸收降低量的至少一種水溶性、交聯共聚物所組成以及主要由一脂質吸收降低量的至少一種水溶性、交聯共聚物所組成，並且其接觸條件適合用來使該共聚物與該隱形眼鏡締合；其中該交聯共聚物包含複數交聯一級聚合物鏈、由複數交聯一級聚合物鏈所組成以及主要由複數交聯一級聚合物鏈所組成，各交聯一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，其中該交聯共聚物不包含含有一直接鍵結至該聚合物主鏈之羧酸基團的重複單元。
本發明進一步關於一種方法，其包含下列者、由下列者所組成以及主要由下列者所組成：形成一反應混合物，該反應混合物包含至少一種親水性組分、至少以及至少一種水溶性、交聯共聚物，該至少一種水溶性、交聯共聚物包含複數一級聚合物鏈、由複數一級聚合物鏈所組成以及主要由複數一級聚合物鏈所組成，各一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，以及固化該反應混合物以形成一隱形眼鏡。 本發明之組成物包含水溶性、交聯聚合物、由水溶性、交聯聚合物所組成以及主要由水溶性、交聯聚合物所組成，該些交聯聚合物具有由下式所代表之一級鏈(ζ,primary chain)： 其中R1為一選自由下列者所組成之群組的二價基團：可選擇經取代伸烷基；可選擇經取代飽和、不飽和或芳族碳環或雜環；可選擇經取代烷硫基；可選擇經取代烷氧基；或可選擇經取代二烷胺基；U係獨立選自由氫、鹵素、C1-C4烷基所組成之群組，該烷基可選擇地經羥基、烷氧基、芳氧基(OR”)、羧基、醯氧基、芳醯氧基(aroyloxy,O2CR”)、烷氧基-羰基、芳氧基-羰基(CO2R”)與其組合所取代。
V係獨立選自由R”、-CO2R”、-COR”、-CN、-CONH2、-CONHR”、-CONR”2、-O2CR”、-OR”、環狀與非環狀N-乙烯醯胺與其組合所組成之群組；R”is係獨立選自由可選擇經取代C1-C18烷基、C2-C18烯基、芳基、雜環基、烷芳基所組成之群組，其中取代基係獨立選自由下列者所組成之群組：環氧基、羥基、烷氧基、醯基、醯氧基、 羧基、羧酸酯、磺酸與磺酸酯、烷氧基-或芳氧基-羰基、異氰酸基、氰基、矽基、鹵基、二烷胺基；磷酸、磷酸酯、膦酸、膦酸酯與其組合；R15’與R15為親水性、自由基反應性交聯劑之殘基；R18為一受控自由基聚合劑，而在某些實施例中R24係選自由單價RAFT劑、ATRP劑、TERP劑與NMP劑所組成之群組；為另一一級鏈，為莫耳分率，而α等於約0.85至約0.999，β非為0，並且β與γ的莫耳分率合計為約0.15至約0.001。
在本發明組成物之另一實施例中，其包含水溶性、交聯聚合物、由水溶性、交聯聚合物所組成以及主要由水溶性、交聯聚合物所組成，該水溶性、交聯聚合物具有由下式所代表之一級鏈(ζ)： 其中R1、U、V、R15、R15`、α、β、γ與m係定義如上。
這些組成物會帶來極佳的可濕性和潤滑性並且降低蛋白質及/或脂質吸收，以及帶有這些效果的聚合性物品。亦公開製造與使用這些組成物之方法。組成物包含半交聯、 未凝膠化共聚物，此共聚物可在形成聚合物鏈後交聯，或者此共聚物可衍生自至少一種乙烯性不飽和(ethylenically unsaturated)單體與一多官能性乙烯性不飽和單體之共聚物。此類共聚物可作為奈米凝膠組成物使用，並且此奈米凝膠組成物含有至少一種交聯但未巨觀凝膠化的穩定、嵌段共聚物。這些共聚物在進行交聯之前的預成形時，其聚合度在約10至約10,000的範圍。本申請案之共聚物可包括於製成該眼用裝置的反應性混合物中，或者可在該眼用裝置形成後與眼用裝置締合。結合至少一種本發明共聚物於該眼用裝置上或中會為該眼用裝置帶來至少一種性質改善，例如相較於只有該基材可降低脂質吸收至少約20%。這些共聚物可具有兩親性(amphiphilic)或親水性。
亦提供者為抑制或降低一隱形眼鏡之脂質吸收的方法，這些方法包含使該隱形眼鏡接觸一包含至少一種水溶性、交聯共聚物之溶液，該共聚物之聚合度為約10至約10,000，並且其接觸條件係能夠使該水溶性、交聯共聚物陷捕於該隱形眼鏡或使該水溶性、交聯共聚物與該隱形眼鏡締合。
圖1為senofilcon A鏡片(以PVP-矽氧烷共聚物處理)分子量對脂質吸收之變化圖。
在描述本發明若干例示實施例之前，應知本發明不限於以下說明之結構或程序步驟細節。本發明可有其他實施例，且可以不同方式執行或實施。
已然發現，儘管透過使用先前所開發之非反應性、親水性聚合物(具有帶線性、分枝或梳狀親水性鏈段的末端矽氧烷)在降低脂質及/或蛋白質吸收以及增進隱形眼鏡之潤滑性與可濕性上有所進展，但隨著分子量增加性質改善已受到限制。圖1說明此關於分子量之限制。由圖1之變化可顯而易見，以PVP-矽氧烷共聚物處理之senofilcon A鏡片隨著分子量增加，當親水性PVP鏈段達到約80kDa的分子量時，脂質吸收降低至約15μg/鏡片的最低程度。關於以分子量高於80kDa的PVP-矽氧烷共聚物處理之鏡片，未在senofilcon A上觀察到脂質吸收有額外降低。
令人驚奇的是，已然發現具有交聯或「架橋」親水性鏈段之聚合物奈米凝膠(不帶有單獨的基材締合鏈段)可為隱形眼鏡帶來性質改善，例如降低脂質與蛋白質吸收以及較低摩擦。再者，亦思及可根據所欲應用與特定基材材料而調整交聯劑之選擇與交聯度。
如本說明書中所用者，「締合」意指該共聚物係持留在該基材中或上且未進行共價鍵結。締合可包括物理持留，例如纏結或錨定，或者氫鍵結、凡得瓦力、偶極-偶極交互作用、靜電吸引力與這些效應之組合。已然驚奇發現，半交聯嵌段共聚物與該基材之間的締合為持久性，並且即使經過手指搓洗仍能維持。當該基材為一隱形眼鏡時，該半交聯嵌段共聚物在經過所欲之洗滌循環仍持留在該隱形眼鏡中及/或上，包括該隱形眼鏡為一可重複使用鏡片、經過手指搓洗的實施例。
如本說明書中所用者，「締結性鏈段」意指該聚合物之末端鏈段的一部分，並且其係持留或締合於一基材之一表面、區域或區段中或上。一締合性鏈段可為親水性或疏水性。
如本說明書中所用者，「非反應性」意指該WSC聚合物缺乏在反應、儲存與使用條件下會形成共價鍵之官能基。例如，當該親水性聚合物接觸一基材(例如一消毒前之隱形眼鏡)前，非常少(小於1wt%)的該WSC聚合物會含有殘餘反應性基團。即使有殘餘基團存在，其接觸條件缺乏催化自由基反應所必須的起始劑。因此，該WSC無法與該基材形成共價鍵。熟悉該項技術領域者將會理解的是，雖然非常少量的WSC聚合物(小於5wt%，以及小於1wt%)可具有殘餘反應性基團，但殘餘反應性基團太少而無法使理想量或功能性量的該交聯奈米凝膠與該基材締合。使該WSC 聚合物保持與該基材締合的主要效應為陷捕該WSC聚合物之至少一部分。
用語「交聯」係指一聚合物鏈經由一個或多個架橋接附至一或多個聚合物鏈，該一個或多個架橋係由一元素、一基團或一化合物所構成，其透過主價鍵(包括共價、離子或氫鍵)來接合這些鏈的某些碳原子。在本說明書中所公開之各種本發明實施例中，交聯可經由共價鍵結、離子鍵結、氫鍵結或類似者而發生。共價交聯之一例示性實施例包括在一單乙烯基單體與含多個(即2個或更多)乙烯基取代基之單體的自由基共聚合期間原位形成交聯。此一聚合會導致多個聚合物鏈互相形成共價交聯(取決於單體轉化程度與交聯劑的莫耳量)並且形成一巨觀凝膠。
聚合物鏈之離子性交聯可原位發生(即在聚合期間)或在後聚合發生。當一含有一聚合性陽離子材料之水溶液加入至一含有一聚合性陰離子材料的水溶液時，後者情況即可能發生。兩種離子性聚合物一經混合，聚合物-聚合物絡合伴隨小型相對離子釋出即會發生，導致離子性交聯聚合物-聚合物複合體。此類複合體之溶解度主要由正負電荷的化學計量來控制。在溶液中形成此類聚陰離子與聚陽離子材料之間的離子性交聯，已為熟悉該項技術領域者所熟知者。當一單乙烯基單體與一二乙烯基交聯劑共聚合時，前者情況的離子性交聯即可能發生，其中該交聯劑係由兩種經由一離子鍵互相連接的乙烯性不飽和單體所構成。此類「離子性交聯劑」可藉由組合一含一酸性(例如一甲酸)分子部分之乙烯性不 飽和單體與一含一鹼性分子部分(例如一三級胺)之乙烯性不飽和單體並透過簡單的酸/鹼化學來形成，從而形成一單體-單體複合體或二乙烯共價有機鹽。
在本公開發明之上下文中，當一具有多個質子給予分子部分(proton-donating moieties)之聚合物與一具有多個質子接受分子部分在溶液中組合時，經由氫鍵結之交聯即可能發生。在此類實施例中，這兩種聚合物能夠形成可溶或不可溶複合體(取決於質子給予基團對質子接受基團在該複合體中之比例)以及在該聚合物鏈上出現大量的額外溶解化或非溶解化分子部分。
如本說明書中所用者，「奈米凝膠」意指次微米水凝膠微粒，其為在室溫下可溶於或可無限期分散於水溶液中。溶液之溶解度可藉由製造1wt%的該交聯奈米凝膠於水中然後使該溶液經過0.45微米耐綸注射器濾器過濾來確認，該濾器例如可得自Whatman或Pall Membranes者。水溶液(2以及在某些情況下為5wt%)可能為理想者。具可溶性之溶液將保持至少約90%的該奈米凝膠於溶液中，而在某些實施例中為至少約95%、99%。在一或多個實施例中，這些溶液為清澈者。在一實施例中，該水溶液為至少約50重量%的水或鏡片包裝溶液，在某些實施例中為至少約70重量%，在其他實施例中為至少約90重量%，在其他實施例中為至少約99重量%，而在在其他實施例中為至少約99.5重量%。
該水溶性、交聯(WSC)聚合物或奈米凝膠係處於巨觀非凝膠化的狀態，使其可溶於水溶液中，包括眼用溶液與組 成物。該些WSC聚合物在其締合或結合至該眼用溶液或組成物的溫度下通常處於非凝膠化狀態。針對眼用裝置如隱形眼鏡，一旦該WSC聚合物與該隱形眼鏡結合或締合，該WSC聚合物不必然要為非凝膠化。然而，針對眼用溶液，該WSC聚合物通常在整個儲存期間，以及在某些實施例中於整個使用期間皆保持為非凝膠化。少量凝膠化聚合物(小於約5wt%)可能為可接受者，並且在某些溶液中，如果凝膠化聚合物的量過多，可藉由該項技術領域中習知之程序(如過濾)將其移除。
本說明書中所提供之水溶性、交聯聚合物的實施例，係在該些親水性聚合物鏈之中及沿該些親水性聚合物鏈雜亂交聯。用於交聯之製劑係稱為交聯用劑或交聯劑。
如本說明書中所用者，「至少部分疏水性聚合物基質」為包含衍生自疏水性組分之重複單元者，疏水性組分例如疏水性單體、巨分子單體與預聚物。疏水性組分為不可溶於水者，並且其在與只有其他疏水性組分同元聚合或聚合時，其關於例如眼用溶液(如潤濕劑溶液)之接觸角為大於約90°。至少部分疏水性聚合物基質之實例包括形成自PMMA、聚矽氧、聚矽氧水凝膠(皆可為經塗覆或未經塗覆)之隱形眼鏡、支架、導管與類似者。疏水性單體、巨分子單體與預聚物之實例為習知者並且包括含有聚矽氧基團、矽氧烷基團、未經取代烷基基團、芳基基團與類似者之單體、巨分子單體與預聚物。具體實例包括含聚矽氧組分如單甲基丙烯氧丙基封端單-正-丁基封端之聚二甲基矽氧烷(800-1000 MW)(mPDMS)、 單甲基丙烯氧丙基封端單正-甲基封端之聚二甲基矽氧烷、TRIS、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯與類似者。
如本說明書中所用者，「穩定」意指該化合物在經過121℃的單獨消毒循環30分鐘後不會發生變化，而此變化可能會對該潤濕劑或該潤濕劑與聚合物基材之組合造成不利影響。例如，該矽氧烷鏈段與該聚合物鏈段之間的酯鍵在在某些實施例中為不理想者。該消毒可乾式進行或於一眼用相容含鹽溶液存在下進行，例如但不限於硼酸鹽或磷酸鹽緩衝液。
如本說明書中所用者，「近單分散」(near-monodisperse)意指多分散性指數(PDI)為1.5或更低，並且係指一個別一級鏈之聚合度及/或交聯兩親性一級鏈團簇內之MW。在某些實施例中，該些聚合物顯示小於約1.3之多分散性，並且在其他實施例中為在約1.05至約1.3的範圍。熟悉該項技術領域者應當理解的是，該些個別近單分散一級鏈在聚合期間為統計上彼此交聯，並且如此所得之水溶性、交聯、聚合物團簇的多分散性值為超過1.5。
如本說明書中所用者，「聚合度」意指每聚合物分子或聚合性鏈段之重複單元數目。例如，在一或多個實施例中，本發明之共聚物(在交聯之前)的聚合度可在約10至約10,000(或約50至約5000，或約300至約5000，或約500至約2000，或約100至約1000，或約100至約500，或約100至約300)的範圍。
如本說明書中所用者，「交聯劑對一級鏈之莫耳比例」(XL：ζ-PC)係指製備該共聚物期間所用之交聯劑莫耳數對製備中所用一級鏈之莫耳數的比例。一級鏈數目係由存在之受控自由基聚合(CRP)劑或控制劑的莫耳數來決定。具體實施例包括交聯劑對一級鏈之莫耳比例在約0.005至約10(或約0.1至約5，或約0.1至約1.5，或約0.1至約1.25)範圍者。例示性CRP劑包括但不限於：可逆加成斷片轉移(RAFT)劑；原子轉移自由基聚合(ATRP)劑；碲化物媒介聚合(TERP)劑；及/或氮氧化物媒介活性自由基聚合(NMP)劑。
如本說明書中所用者，「鏈段」或「嵌段」係指一具有相似性質重複單元之聚合物區段，例如組成或親水性。
如本說明書中所用者，「聚矽氧鏈段」係指-[SiO]-。各-[SiO]-重複單元中的Si原子可為經烷基或芳基取代，較佳為經C1-4烷基取代，而在一實施例中為經甲基基團取代以形成一二甲基矽氧烷重複單元。
如本說明書中所用者，一「親水性締合性鏈段」為親水性，但可經由氫或離子鍵結與該基材締合。例如，針對包含一質子受體如DMA、NVP或PVP之鏡片，其親水性締合性鏈段包含質子給予基團。在此實例中，合適質子供給基團包括4-丙烯醯胺丁酸(ACAII),N-羥烷基(甲基)丙烯醯胺單體如N-(2-羥基丙基)甲基丙烯醯胺與N-(2,3-二羥基丙基)甲基丙烯醯胺；或乙烯苯甲酸。本發明之一項效益為該些交聯奈米凝膠不包含單獨締合性鏈段，因為一級鏈本身即能夠與所選之基材締合。
如本說明書中所用者，「親水性」聚合物或單體為在25℃下以至少約10wt%的濃度與水混合時會產生清澈單相者。
如本說明書中所用者，「複合鏈段」或「複合基團」包括展現強烈非共價交互作用之官能基對，例如會與二醇官能基或生物素與抗生物素蛋白結合產生強烈交互作用之烷基或芳基硼酸。在一實施例中，該些複合鏈段可包含單體如(4-乙烯基苯基)硼酸、(3-丙烯醯胺苯基)硼酸或(4-丙烯醯胺苯基)硼酸或N-(2-丙烯酸醯胺基乙基)-5-((3aS,4S,6aR)-2-側氧六氫-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-4-基)戊醯胺。
如本說明書中所用者，「刺激應答型組分」包括會回應環境條件改變而進行一物理或化學變化者。可引起的變化的條件包括酸鹼值、光、鹽濃度、溫度、其組合與類似者。可用來製備刺激應答型組分之單體實例包括但不限於N-異丙基丙烯醯胺、乙烯苯甲酸或丙烯醯胺丁酸(ACAII)與類似者。
如本說明書中所用者，「基材」係指一物品，例如一片材、膜件、管材或更複雜型式如生醫裝置。
如本說明書中所用者，「生醫裝置」係指任何設計用來在哺乳動物組織或體液內或上使用的物品。這些裝置的實例包括但不限於導管、植入物、支架、縫線、繃帶與眼用裝置如人工水晶體及隱形眼鏡與類似者。
如本說明書中所用者，「鏡片」係指存在於眼睛上或眼睛內之眼用裝置。此等裝置可提供光學矯正、美容效果、 紫外線隔離及可見光或眩光降低、治療效果，包括傷口癒合、投送藥物或營養劑、診斷評估或監控，或其任何組合。此處之鏡片包括但不限於軟式隱形眼鏡、硬式隱形眼鏡、人工水晶體、疊加鏡片、眼嵌入物(ocular insert)與光學嵌入物。
如本說明書中所用者，一「含聚矽氧聚合物」為任何含有聚矽氧或矽氧烷重複單元之聚合物。該含聚矽氧聚合物可為均聚物(如聚矽氧彈性體)或一共聚物(如氟-聚矽氧及聚矽氧水凝膠)。如本說明書中所用者，聚矽氧水凝膠係指一包含含聚矽氧重複單元之聚合物，並且在某些實施例中，含水量為至少約10%，而在某些實施例中為至少約20%。
如本說明書中所用者，「RAFT聚合」或「RAFT」係指可逆加成碎斷-鏈轉移聚合。
如本說明書中所用者，「反應性組分」為在一聚合反應混合物中之組分，並且其一經聚合會成為該聚合物結構之一部分。因此，反應性組分包括共價鍵結至該聚合物網路中之單體與巨分子單體。不成為該聚合物結構之一部分的稀釋劑及加工助劑則非反應性組分。
如本說明書中所用者，「經取代」係指可能含有鹵素、酯、芳基、烯烴、炔烴、酮、醛、醚、羥基、醯胺、胺與其組合的烷基基團。
如本說明書中所用者，「自由基來源」係指任何產生自由基的合適方法，例如合適化合物(熱起始劑如過氧化物、過氧化酯或偶氮化合物)之熱引發均勻分裂切斷、來自單體(例如苯乙烯)之自發產生、氧化還原起始系統、光化學起 始系統或高能輻射如電子束、X-或加馬輻射。熟悉該項技術領域者通常會將習知作為「自由基來源」之化學物種稱為起始劑，並且就本公開之目的將會如此稱呼。
如本說明書中所用者、「質子給予鏈段」或「質子給予官能基」為在鏡片形成、消毒或儲存條件下能夠將質子給予一質子接受鏈段或基團的官能基。質子給予官能基包括醇、酸、一級醯胺與類似者。
如本說明書中所用者、「質子接受鏈段」或「質子接受官能基」為在鏡片形成、消毒或儲存條件下能夠接受質子的官能基。質子接受基團包括胺、醯胺、羰基與類似者。
在一實施例中，本發明之WSC聚合物為一穩定聚合性潤濕劑，其不含末端基材締合鏈段。該些聚合物包含對於一醫療裝置之至少一部分具有親和力的材料或聚合物，並且會為基材性能帶來所欲之改善。該些聚合性潤濕劑可在一單獨步驟中有利地與該基材締合，並且無須進行前預處理。
因此，該些水溶性、交聯聚合物係形成自具親水性且對一給定生醫裝置具有親和力之組分。例如，該些水溶性、交聯聚合物可形成自含有質子給予及質子接受官能基之組分。在一此類實施例中，該些WSC聚合物可能含有多種質子給予官能基(如醇)，並且因而對於接受質子之醫療裝置或其他表面具有親和力。反之，該些水溶性、交聯聚合物可能含有多種質子接受官能基(如醯胺)，並且因而對於給予質子之醫療裝置或其他表面具有親和力。尚在其他實施例中，該些WSC聚合物可能含有多種離子性官能基(如羧酸鹽、 磺酸鹽、銨鹽或鏻鹽)，並且因而對於帶有相反電荷(相對於所給定之離子性水溶性、交聯聚合物的電荷)之醫療裝置具有親和力。在其他實施例中，該些WSC聚合物含有能夠與一醫療裝置或表面上之其他互補官能基進行絡合的官能基。例如，該些水溶性、交聯聚合物可能含有多種硼酸官能性，並且與一含有多個羥基基團之醫療裝置或表面締合。在一替代性實施例中，該些羥基基團可內含於該些水溶性、交聯聚合物中，並且與一含有多個硼酸官能基之表面締合。在某些實施例中，該些水溶性、交聯聚合物為刺激應答型，並且包含當結合於聚合型中在不同溶液條件下會造成所得聚合物具有水溶性或水不溶性的官能基。例如，該些水溶性、交聯聚合物可包含一溫度應答型聚合物，例如聚(N-異丙基丙烯醯胺)(PNIPAM)，其在32℃下於水中會進行相變。因此，在低於32℃的溶液溫度下，該PNIPAM聚合物為水溶性與親水性，而在較高的溶液溫度(即大於32℃)下，其為水不溶性、疏水性並且能夠與一含有至少一種疏水物之醫療裝置或表面締合。
在一實施例中，該些水溶性、交聯聚合物係形成自一乙烯性不飽和單體與一多官能性乙烯性不飽和單體之共聚合。
該親水性一級鏈(ζ)包含統計分佈之下式G、D與E重複單元：
α、β與γ項指定包含該水溶性、交聯聚合物之G、D與E的相對莫耳量(以莫耳分率表示)。在某些實施例中，α等於約0.85至約0.999，約0.92至約0.999，約0.95至約0.999以及約0.97至約0.999，而針對各別α範圍之β與γ總合會等於約0.15至約0.001，約0.08至約0.001，約0.05至約0.001以及約0.025至約0.001。就本公開發明之目的，意欲使一一級鏈在該水溶性、交聯聚合物中之D莫耳分率(即β)相較於E者(即γ)為最大化，從而最大化ζ與其他一級鏈之間的交聯數，亦即留下非常少的未反應R’15分子部分。α、β與γ之所有莫耳分率範圍皆根據一給定實施例之單體進料中所用的單體與交聯劑相對數量，並且假定單體與交聯劑上的乙烯基取代基之間的反應性差異為最低，亦即近統計結合 (near-statistical incorporation)發生。在一實施例中，本發明之奈米凝膠實質上不含未反應R'15基團。當R'15包含一雙鍵時，此可經由FTIR或其他能夠偵測雙鍵存在之方法來確認。在一實施例中，R15與R’15實質上不含矽氧烷重複單元，而在另一實施例中實質上不含聚矽氧。
結構I可含有一末端硫羰硫基分子部分(thiocarbonylthio moiety)，而在其他實施例中，其可不含。
U係選自由氫、鹵素、C1-C4烷基所組成之群組，該烷基可選擇地經羥基、烷氧基、芳氧基(OR”)、羧基、醯氧基、芳醯氧基(aroyloxy,O2CR”)、烷氧基-羰基、芳氧基-羰基(CO2R”)及其組合所取代。較佳的是，U可選自H或甲基。
V係獨立選自由下列者所組成之群組：R”、-CO2H、-CO2R”、-COR”、-CN、-CONH2、-CONHR”、-CONR”2、-O2CR”、-OR”；加上環狀及非環N-乙烯基醯胺與其組合。
R”係獨立選自由可選擇經取代C1-C18烷基、C2-C18烯基、芳基、雜環基、烷芳基所組成之群組，其中該些取代基係獨立選自由下列者所組成之群組：環氧基、羥基、烷氧基、醯基、醯氧基、羧基、羧酸酯、磺酸與磺酸酯、烷氧基-或芳氧基-羰基、異氰酸基、氰基、矽基、鹵基與二烷胺基；磷酸、磷酸酯、膦酸、膦酸酯。在一實施例中，R”係選自由甲基、-CH2OH、-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH、-CH2-CO2 -、-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2CH2CH2-CO2 -、-CH2-SO3 -、-CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2CH2-SO3 -、 -CH2CH2CH2CH2CH2-SO3 -、-(CH3)2-CH2-CO2 -、-(CH3)2-CH2-SO3H、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-PO3 -2、-CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-PO3 -2、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-PO3 -2 -CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-PO3 -2及其組合與類似者所組成之群組。合適V基團之實例包括吡咯啶酮基(pyrrolidonyl)、哌啶酮基(piperidonyl)、2-己內醯胺、3-甲基-2-己內醯胺、3-甲基-2-哌啶酮基、4-甲基-2-哌啶酮基、4-甲基-2-己內醯胺、3-乙基-2-吡咯啶酮基、4,5-二甲基-2-吡咯啶酮基、咪唑基、N-N-二甲醯胺基、醯胺基、N,N-雙(2-羥基乙基)醯胺基、-氰基、N-異丙醯胺基、乙酸酯、-、羧基聚乙二醇、N-(2-羥基丙基)醯胺基、N-(2-羥基乙基)醯胺基、羧基乙基磷酸膽鹼(carboxyethyl phosphorylcholine)、3-(二甲基(4-苄基)銨基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-醯胺丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-(羧基)丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、N-甲基乙醯胺、-乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N-甲基-2-甲基丙醯胺、2-甲基丙醯胺、N,N’-二甲基脲與類似者及其混合物。
在一實施例中，V包含-N-(CH3)2、吡咯啶酮基、-CON(CH3)2,N-(2-羥基乙基)醯胺基或-N(CH3)COCH3。
R1可為任何能夠起始自由基聚合之化學分子部分或聚合物。在一實施例中，R1能夠進行可逆終止反應與碎斷反應，例如在RAFT聚合條件下所會觀察到者，同時亦保持起始聚合之能力。R1可選自由下列者所組成之二價基團：可選擇經取代伸烷基；可選擇經取代飽和、不飽和或芳族碳環或雜環；可選擇經取代烷硫基；可選擇經取代烷氧基；或可選擇經取代二烷胺基。在一實施例中，R1係選自可選擇經取代苄基、可選擇經取代苯基、乙酸酯、可選擇經取代丙酸酯、4-氰戊酸酯或異丁酯官能性。在一實施例中，R1包含一4-氰基戊酸酯、異丁酸或一苄基基團。在其他實施例中，R1可包含一氰基-甲基或異丙苯基(cumyl)基團。在另一實施例中，R1包含該些官能基並且為多價。穩定共聚物之實例係示於下式VIII中，並且搭配一系列的合適取代基。
R18包含一能夠參與及/或媒介一受控自由基聚合(CRP)之製劑。CRP技術對於熟習該項技術領域者係為熟知者，並且可包括但不限於可逆加成碎斷鏈轉移聚合(RAFT)、原子轉移自由基聚合(ATRP)、氮氧化物媒介聚合(NMP)與碲媒介自由基聚合(TERP)。
在一實施例中，下列共聚物結構可經由RAFT形成，並且因而含有一硫羰硫基官能基於一ζ團簇內之各一級鏈末端上：
應理解的是，上述之取代可任意組合為任何組合。
該WSC聚合物之聚合度通常在約10至約10,000的範圍。在某些實施例中，其聚合度為至少約100，或者至少約300，或者甚至在其他者中為至少約500。在進一步實施例，該水溶性、交聯聚合物之聚合度在下列範圍內：約300至約 10,000，約300至約5,000，介於約500至約10,000，約500至約5,000與約500至約2000以及約700至約2000。聚合度之測量可利用MALDI-TOF、SEC-MALLS、NMR或其組合來得到。
各ζ一級鏈為交聯或半交聯。此即，與先前所公開之技術(僅具有線性、分枝或梳狀結構)不同的是，該水溶性、交聯共聚物係經由共價、離子或氫鍵沿該聚合物雜亂交聯。交聯劑具有兩或多種反應性或締合性1官能性以與本發明之共聚物互相反應或締合。該些交聯劑之殘基係於圖VII顯示為R15與R15’。該些交聯劑包含自由基反應性官能性，例如乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺與類似者。在一實施例中，該些交聯劑為親水性，而在另一者中為不包含二甲基矽氧烷基團，並且在另一實施例中為不含聚矽氧。例示性共價交聯劑包括：N,N'-亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸乙基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸丙基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸丁基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸戊基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸己基雙(甲基)丙烯醯胺；所有其他N,N'-伸烷基雙(甲基)丙烯醯胺；所有聚烷二醇二(甲基)丙烯酸酯，包括但不限於乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；以及所有聚烷二醇二(甲基)丙烯醯胺，包括但不限於N,N'-(氧雙(乙烷-2,1-二基))二丙烯醯胺、N,N'-(((氧雙(乙烷-2,1-二基))雙(氧基))雙(乙烷-2,1-二基))二丙烯醯胺、三烯丙基三聚氰酸酯(TAC)、1,3-二乙烯基咪唑啶-2-酮以及3,3”伸烷基雙(1-乙烯基吡咯啶-2- 酮)，其中該伸烷基具有1-12個碳。本發明之WSC聚合物為水溶性並且非凝膠化。
亦可使用沿主鏈具有可被可逆打斷或切斷之官能性的交聯劑。例如，N,N’-胱胺二(甲基)醯基醯胺可作為一交聯劑使用。在該半交聯嵌段共聚物與該基材締合之後，胱胺中之雙硫鍵可被切斷並重組以產生一互穿網路(interpenetrating network)，其在該基材基質中會更為密切纏結。
在該交聯反應混合物中RAFT劑對交聯劑之莫耳比例係大於約0.1，大於約0.2，大於約0.3，大於約0.5，大於約0.75，大於約1，大於約2，大於約5以及在某些情況下大於約10。在一實施例中，該交聯劑不含聚矽氧，並且在該交聯反應混合物中RAFT劑對交聯劑之莫耳比例係大於約0.1。在該交聯劑包含矽氧烷的實施例中，在該交聯反應混合物中RAFT劑對交聯劑之莫耳比例係大於約0.3。在該交聯反應混合物中交聯劑對理論一級鏈(「XL：ζ-PC」)之莫耳數量的莫耳比例可介於0.01：1.0以及6.0：1.0，較佳者為下列非限定之XL：ζ-PC值：0.1：1.0，0.2：1.0，0.25：1.0，0.3：1.0，0.4：1.0，0.5：1.0，0.55：1.0，0.6：1.0，0.7：1.0，0.75：1.0，0.8：1.0，0.9：1.0，1.0：1.0，1.2：1.0，1.25：1.0，1.5：1.0，3.0：1.0，4.0：1.0，5.0：1.0，7.5：1.0或甚至10：1.0。在某些實施例中，理想者可為選擇能夠跨廣泛溫度與溶液條件範圍提供WSC聚合物的XL：ζ-PC值，以能夠快速結合至一系列物品與溶液中。例如，包含聚(N-(2-羥基丙基)甲基丙烯醯胺)PHPMA之水溶性交 聯聚合物理想可為具有小於約1.25：1的XL：ζ-PC，以避免該聚合物的巨觀凝膠化。在其他實施例中，用於該實例之XL：ζ-PC可為小於3：1。尚在其他實施例中，用於該實例之XL：ζ-PC可為小於1.5：1。在其他實施例中，理想者可為選擇能夠在經處理基材中提供所欲之脂質吸收降低的XL：ζ-PC值，隨著XL：ζ-PC值提高而脂質吸收程度會降低。
除了XL：ζ-PC外，另一個會影響巨觀凝膠化發生點之因素為總單體濃度。在本發明之某些實施例中，所用之總單體濃度可包括但不限於1至約80wt%以及約10至約50wt%，並且仍可進一步為約20至約50wt%。
熟悉該項技術領域者將會理解，在一受控自由基聚合(CRP)系統中所形成之一級鏈數目係由一受控自由基聚合(CRP)劑或控制劑之濃度來控制。在一RAFT聚合的情況中，該控制劑可能會是一硫羰硫基官能性控制劑。在ATRP的情況中，該控制劑可能會是一銅配位基錯合物。就本說明書所公開之本發明的目的而言，可使用任何CRP劑。在其他實施例中，只要奈米凝膠之形成可能發生並且沒有巨觀凝膠化，即可能不需要一CRP劑。
在一實施例中，該聚合性潤濕劑具有如式IA所示之通式與一級鏈標誌符(ζ)。
其中R1、R15、R’15、G、D、E、Z、ζ、ζi、α、β、γ、m與p係定義如上，並且可藉由接觸下列者來形成：至少一種親水性單體，其具有式H2C=UV
至少一種式II的RAFT劑，其具有大於0.1的鏈轉移常數；
(iii)自由基，其產生自一自由基來源(即起始劑)；以及(iv)一交聯劑，H2C=UR15
Z係選自由下列者所組成之群組：氫、氯、氟、可選擇經取代烷基、可選擇經取代芳基、可選擇經取代雜環基、可選擇經取代烷硫基、可選擇經取代烷氧基、可選擇經取代烷氧羰基、可選擇經取代芳氧羰基(-COOR”)、羧基(-COOH)、可選擇經取代醯氧基(-O2CR”)、可選擇經取代胺甲醯基(-CONR”2)、氰(-CN)、二烷基-或二芳基-磷醯氧甲基[-P(=O)(OR”)2]、二烷基-或二芳基-亞膦酸根[-P(=O)(OR”)2]，以及由任何機制所形成之聚合物鏈； p為1或一大於1之整數，1-5，3-5而在某些實施例中為1或2。當p2，則R1係選自p價分子部分，該些分子部分係衍生自矽、硫、氧、氮、可選擇經取代伸烷基、可選擇經取代芳基、一聚合物鏈或其組合的任一者。此一p為p價之實施例係公開於下列式I與II之結構類似物，即式VI與VII
在一使用RAFT聚合之實施例中，一RAFT劑、自由基起始劑、單乙烯基單體與一二乙烯基或多乙烯基單體係以所欲之莫耳比例組合並且溶於一所選溶劑中。所得溶液係經聚合以產生一交聯但未凝膠化之聚合物，並且該聚合物不帶 有明顯的基材締合鏈段。下式VI詳細說明該基於RAFT之CRP劑的結構，而該CRP劑可用於此一實施例中。
對於熟悉該項技術領域者將為明顯易知的是，此會導致含有不帶基材締合性鏈段之一級鏈的ζ團簇形成。
在一實施例中，該些親水性一級鏈(ζ)可形成自已知親水性單體(U)。親水性單體為當在25℃下以10wt%的濃度與水混合時會產生一清澈單相者。合適親水性單體家族之實例包括乙烯醯胺、乙烯醯亞胺、乙烯內醯胺、親水性(甲基)丙 烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯類、乙烯醚、碳酸乙烯酯、胺基甲酸乙烯酯、乙烯脲與其混合物。
合適親水性單體之實例包括N-乙烯吡咯啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯啶酮、N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯啶酮、乙烯咪唑、N-N-二甲基丙烯醯胺、丙烯醯胺、N,N-雙(2-羥基乙基)丙烯醯胺、丙烯腈、N-異丙基丙烯醯胺、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基唑啉、N-(2-羥基丙基)(甲基)丙烯醯胺、N-(2-羥基乙基)(甲基)丙烯醯胺、2-甲基丙烯醯氧基乙基磷酸膽鹼(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)、3-(二甲基(4-乙烯苄基)銨基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯醯胺丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯醯胺丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS)、3-((3-(丙烯醯氧基)丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、甲基丙烯醯氧基)丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)、N,N-二甲胺丙基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基-N-甲基丙醯胺、N-乙烯基-N-甲基-2-甲基丙醯胺、N-乙烯基-2-甲基丙醯胺、N-乙烯基-N,N’-二甲基脲與類似者以及其混合物。在一實施例中，該親水性單體包含N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、2-甲基丙烯醯氧基乙基磷酸膽鹼、(甲基)丙烯酸、N,N-二甲基丙烯醯胺N-羥基丙基羥基丙基甲 基丙烯醯胺、單-甘油甲基丙烯酸酯、2-羥基乙基丙烯醯胺、雙羥基乙基丙烯醯胺及2,3-二羥基丙基(甲基)丙烯醯胺與類似者以及其混合物。在某些實施例中，該親水性鏈段亦可包含帶電荷單體，包括但不限於甲基丙烯酸、丙烯酸、3-丙烯醯胺丙酸(ACA1)、4-丙烯醯胺丁酸、5-丙烯醯胺戊酸(ACA2)、3-丙烯醯胺-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯氧羰基-α-丙胺酸、N-乙烯氧羰基-β-丙胺酸(VINAL)、2-乙烯基-4,4-二甲基-2-唑啉-5-酮(VDMO)、反應性磺酸鹽，包括鈉-2-(丙烯醯胺)-2-甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)、3-複硫丙基(甲基)丙烯酸鉀鹽、3-複硫丙基(甲基)丙烯酸鈉鹽、雙3-複硫丙基亞甲基丁二酸二鈉、雙3-複硫丙基亞甲基丁二酸二鉀、乙烯基磺酸鈉鹽、乙烯基磺酸鹽、苯乙烯磺酸鹽、磺乙基甲基丙烯酸鹽、N,N-二甲胺丙基丙烯醯胺(DMAPA)、3-丙烯醯胺-N,N,N-三甲基丙-1-氯化銨(即甲基四級化DMAPA)、其組合與類似者。在該親水性鏈段包含至少一種帶電荷親水性單體之實施例中，理想者可為包括非帶電荷親水性單體作為該親水性鏈段中之共聚單體(comonomer)。在另一實施例中，該帶電荷親水性單體係雜亂分佈在整個[Q]鏈段上。
該些WSC聚合物可經由多種聚合方法來形成。在一實施例中，該些WSC聚合物係使用RAFT聚合來形成。在其他實施例中，該些嵌段共聚物係使用ATRP來形成。然而在另一實施例中，該些嵌段共聚物係使用TERP來形成。尚在在某些實施例中，該些嵌段共聚物係使用任何習知的受控自由基聚合機制來形成。在另一實施例中，該些水溶性、交 聯聚合物係藉由現有自由基聚合來形成。在一實施例中，該些WSC聚合物可藉由現有自由基聚合或藉由其他非受控聚合機制來形成。對於熟悉該項技術領域者為明顯易知的是，此類途徑的合成應用受到相當限制(相較於受控聚合)，亦即非受控聚合必須在稀釋條件(對於單體與交聯劑)下進行，並且典型在沒有形成一巨觀凝膠下不會達到高轉化率。此外，必須設定遠為較低的XL：ζ-PC比例目標以防止巨觀凝膠化。該水溶性、交聯聚合物不含有單獨末端基材締合性嵌段。取而代之的是，該水溶性、交聯聚合物含有一同時顯示對於該基材之親和力及所欲性能增進的單獨嵌段，或者含有多個全部同時顯示對於該基材之親和力及所欲性能增進的嵌段。該些水溶性、交聯聚合物亦可包含雜亂共聚物。此類水溶性、交聯聚合物之例示性實施例包括下列者之水溶性交聯聚合物與共聚物：N-乙烯基吡咯啶酮、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-羥基丙基羥基丙基甲基丙烯醯胺、單甘油甲基丙烯酸酯、2-羥基乙基丙烯醯胺與雙羥基乙基丙烯醯胺,2,3-二羥基丙基(甲基)丙烯醯胺。或者兩種不同的聚合物或共聚物可交聯在一起以形成本申請案之共聚物。在本申請案之一實施例中，雜亂共聚物為較佳者。在另一實施例中，該水溶性、交聯聚合物係接觸眼用裝置，例如隱形眼鏡。在此實施例中，理想者可為該些隱形眼鏡對於來自清潔液與護理液之組分具有低吸收，例如防腐劑如PQ-1。在這些實施例中，該些聚合物不含衍生自丙烯酸或經取代丙烯酸(包括甲基丙烯酸)之重複單元。
多種實施例可用來處理現有或聚矽氧水凝膠材料，前提是該水溶性、交聯共聚物之親和力係針對待處理鏡片或裝置之表面作調整。具有適當官能性與構造之水溶性、交聯共聚物可相當接近地模仿結合黏蛋白(發現於角膜上皮表面)的行為，並且對於修飾一隱形眼鏡醫療裝置之表面以改善其潤滑性、沉澱吸收甚至舒適性皆極為有用。在不意欲受到理論限制下，據推測該水溶性、交聯共聚物之交聯本質可以相當接近地模仿黏蛋白-N-黏蛋白交互作用，此交互作用會透過二硫化物交聯、H鍵結與分子纏結而發生。
聚合條件
在一使一RAFT劑(在需要時)接觸至少一種親水性單體、自由基起始劑與交聯劑而產生之給定聚合中，各ζ一級鏈之數量平均分子量(Mnζ-PC)目標可使用下列方程式來設定： 其中以及
MnM、MnXL與MWCTA代表單體、交聯劑與RAFT劑之個別分子量貢獻，其(在加總時)等於一ζ一級鏈之數量平均分子量，亦即Mnζ-PC。ψ為交聯劑上之反應性官能基數量，[M]為反應性單體濃度，[XL]為交聯劑濃度，36為分率形式的轉化度，[CTA]為RAFT劑的濃度，而MW單體、MWXL與MWCTA分別為反應性單體、交聯劑、RAFT劑的分子量。
親水性聚合物鏈段的預測聚合度(DPζ-PC)可從方程式1、2與3計算得到。如果X為1(即聚合達到100%轉化)並且MWCTA忽略不計(因為Mnζ-PC>>MWCTA)，則方程式1可簡化為方程式4： 以下列方式求解該方程式以得到DPζ鏈：將MnM與MnXL分別除以其單體質量(MWM與MWXL)得到：
對於熟悉該項技術領域者應為明顯易知的是，雖然這些方程式的確預測了一ζ一級鏈的數量平均分子量(Mnζ-PC)，但這些方程式並未預測總DP或一ζ團簇的整體平均分子量，而該團簇之形成係由於該交聯劑在RAFT聚合中的參與，以及ζ一級鏈成為互相雜亂交聯並與其他成長中的ζ團簇雜亂交聯之事實。一給定ζ團簇之MW遠高於一個別ζ一級鏈(發現於該ζ團簇中)者並且恰可為或可非為一給定聚合之平均Mnζ-PC的倍數。
一個目標DPnPC為在約10至10,000的範圍，並且50至1500為較佳者，50至1000為更佳者，而50-500為最佳者。
該親水性單體於適當RAFT劑與交聯劑存在下進行聚合以形成該水溶性、交聯聚合物之聚合條件係根據所用之起始劑系統來選擇，並且會提供鏈成長與終止之間的所欲平衡。其他聚合組分(如溶劑、起始劑與添加劑)亦可經選擇而使其對於增殖中自由基具有低轉移常數，並且可與所有其他聚合組分完全互溶。
該交聯劑可在反應開始時加入至該聚合溶液，或者保留直到反應的稍後時點以用會提供所欲結構或性質的方式來調控所得奈米凝膠材料之構造。或者，該交聯劑上的反應性基團可經選擇以使進入該增殖中聚合物主鏈中的結合較不雜亂，並且因而形成交聯密度分佈較不均勻的聚合性奈米凝膠。如果所欲者為該交聯劑之結合更「嵌段化」的聚合性奈米凝膠，則可使用對於增殖中單乙烯基單體者具有不同反 應性之交聯劑。例如，二甲基丙烯酸酯化交聯劑可用於一利用丙烯醯胺、單乙烯基單體之奈米凝膠的形成。針對某些利用CRP的實施例，此可能會導致該交聯劑「漸弱」結合至該一級聚合物鏈主鏈中，亦即各一級聚合物鏈之一端可能會比另一端更富含二乙烯基單體。或者，針對所欲者為交聯劑在整個一級聚合物鏈上為雜亂分佈的實施例，該交聯劑可經選擇而使其兩個反應性位點對於該增殖中單乙烯基單體者皆具有相似反應性(或者相同官能基)。在某些實施例中，可以使用含不同反應性官能基之交聯劑，例如2-(丙烯醯氧基)乙基甲基丙烯酸酯或N-(2-丙烯酸醯胺基乙基)甲基丙烯醯胺。熟悉該項技術領域者可能會預期到，此類結構亦用較不雜亂的方式跨各一級聚合物鏈結合至一類似系統者，而該類似系統含有相配於所有反應性官能基的反應性。
在該嵌段WSC聚合物係經由RAFT製成之實施例中，該起始系統係經選擇，而使該起始劑或該起始自由基在反應條件下不會與該轉移劑有顯著的不利交互反應。該起始劑亦應具有於反應媒介或單體混合物中之必要可溶性。該起始劑之選擇取決於所選用之親水性單體。例如，如果使用自由基反應性親水性單體，則該起始劑可為任何能夠提供一自由基來源的起始劑，例如光起始劑、熱起始劑、氧化還原起始劑與加馬(gamma)起始劑。適用之光起始劑包括下述之UV及可見光起始劑。熱起始劑係經選擇以在聚合溫度下具有適當半生期。這些起始劑可包括一或多種下列化合物：2,2’-偶氮雙(異丁腈)、2,2’-偶氮雙(2-氰基-2-丁烷)、2,2'-偶氮雙[2-(2- 咪唑-N-2-基)丙烷]二氫氯化物二甲基(VA-044)、2,2’-偶氮雙二甲基異丁酸酯4,4’-偶氮雙(4-氰基戊酸)、1,1’-偶氮雙(環己酮羰腈、2-(三級丁基偶氮)-2-氰基丙烷、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-(1,1)-雙(羥甲基)-2-羥基乙基]丙醯胺、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-羥基乙基)]-丙醯胺、2,2’-偶氮雙(N,N’-二亞甲基異丁脒)二氯化氫、2,2’-偶氮雙(2-甲脒基丙烷)二氯化氫、2,2’-偶氮雙(N,N’-二亞甲基異丁胺)、2,2’-偶氮雙(2-甲基-N-[1,1-雙(羥甲基)-2-羥基乙基]丙醯胺)、2,2’-偶氮雙(2-甲基-N-[1,1-雙(羥甲基)乙基]丙醯胺)、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙醯胺]、2,2’-偶氮雙(異丁醯胺)二水合物、2,2’-偶氮雙(2,2,4-三甲基戊烷)、2,2’-偶氮雙(2-甲基丙烷)、過氧乙酸三級丁酯、過氧苯甲酸三級丁酯、過氧辛酸三級丁酯、過氧新癸酸三級丁酯、過氧異丁酸三級丁酯、過氧三甲基乙酸三級異戊酯、過氧三甲基乙酸三級丁酯、過氧二碳酸二異丙酯、過氧二碳酸二環己酯、過氧二異丙苯基、過氧二苯甲醯基、過氧二月桂醯基、過氧二硫酸鉀、過氧二硫酸銨、連二次硝酸二-三級丁酯(di-t-butyl hyponitrite)、連二次硝酸二異丙苯酯。在一實施例中，該熱起始劑係選自會於中等升溫下產生自由基之起始劑，如過氧月桂基、過氧苯甲醯、過碳酸異丙酯、偶氮雙異丁腈與其組合及類似者。
氧化還原起始劑之實例包括下列氧化劑與還原劑之組合：氧化劑：過氧二硫酸鉀、過氧化氫、氫過氧三級丁基。
還原劑：鐵(II)、鈦(III)、硫基亞硫酸鉀、硫酸氫鉀。
在一實施例中，該起始劑係選自具有於反應媒介或單體混合物中之必要可溶性的光起始劑，並且在聚合條件下對於自由基產生具有適當的量子產率。實例包括安息香衍生物、二苯基酮、醯基氧化磷與及光氧化還原系統。在另一實施例中，該起始劑係選自可見光起始劑，其係選自1-羥環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(Irgacure 819)、2,4,6-三甲基苯甲基二苯基氧化膦與2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、安息香甲酯及樟腦醌與4-(N,N-二甲胺基)苯甲酸乙酯之組合、其組合與類似者。在另一實施例中，該起始劑包含至少一含氧化膦光起始劑，而在另一實施例中，為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦。當使用光起始劑時，使用在所選用光起始劑之啟動波長中的輻射照射該反應混合物。
該聚合可於溶液、懸浮液或乳液中，以批次、連續或饋入模式進行。在一實施例中，該方法係藉由將聚合劑加入至該含有該鏈轉移劑之反應混合物中而進行。可使用其他條件並且為該項技術領域中所習知者。
本說明書中所提供之共聚物可經由已知手段來純化，例如溶劑沉澱及/或後續溶劑萃取，或者藉由透析或相關純化技術，例如但不限於切流式過濾(tangential flow filtration,TFF)。
在某些實施例中，如果使用RAFT聚合並且在使用前未移除該RAFT劑，則RAFT聚合劑會持留在該WSC聚合物之末端。
這些RAFT聚合劑並非熱穩定或水解穩定，並且因此本發明實施例之一項效益為該些RAFT聚合劑係位於末端，因為在結合至該些聚合物基材之前可迅速切斷或更換這些聚合劑。或者，在結合至該聚合物基材期間或使用期間，可將該RAFT聚合劑留在該WSC聚合物上或切斷(如果該RAFT及/或其降解物不具毒物、不具刺激性)。在一實施例中，在將該些WSC聚合物結合至該些基材或者待接觸該些基材之溶液中前，該RAFT聚合係經移除。移除這些末端基團之合適方法包括但不限於與胺反應，例如公開於US7109276、US6794486、US7807755、US2007232783、US2010137548、US5385996與US5874511中者。其他末端基團移除技術(如熱解或自由基還原)亦可用於某些實施例中。
在一實施例中，該些WSC聚合物具有如上式I所代表之結構。
在另一實施例中，該些WSC聚合物可使用現有自由基反應來形成。在此實施例中，該些嵌段共聚物可藉由至少一種親水性單體與一偶氮型巨分子起始劑之自由基反應來形成。
疏水性或部分疏水性基材
本說明書中所公開之WSC聚合物可與各式疏水性、部分疏水性、親水性或兩親性基材如聚合性物品非共價締合，這些聚合性物品係形成自聚矽氧烷、聚矽氧水凝膠、現有水凝膠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚對酞酸乙二酯、聚四氟乙烯、玻璃、金屬及其混合物及共聚物與類似者。締合會發生的前提是，該水溶性、交聯共聚物內所含之官能基與一給定基材上或內所發現者之間有足夠的親和力。可經處理以與本發明共聚物締合之基材實例包括用於植入式裝置、縫線、移植物基材、淚管塞、導管、支架、傷口敷料、手術儀器、眼用裝置與類似者的聚合物與金屬。
至少部分疏水性聚合物基質之其他實例包括高度交聯超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其係用於可植入裝置如人工關節，分子量通常為至少約400,000，且在某些實施例中為約1,000,000至約10,000,000，此係依基本上為0的熔融指數(ASTM D-1238)以及大於8的降低比重(而在某些實施例中為介於約25至30)來定義。
適用作為製造縫線及傷口敷料之紗線的可吸收聚合物包括但不限於脂族聚酯，其包括但不限於乳酸交酯之均聚物及共聚物(其包括乳酸d-、l-及內消旋乳酸交酯)、乙交酯(包括乙醇酸)、ε-己內酯、對二烷酮(p-dioxanone,1,4-二烷-2-酮)、碳酸三亞甲酯(1,3-二烷-2-酮)、碳酸三亞甲酯之烷基衍生物、δ-戊內酯、β-丁內酯、γ-丁內酯、ε-癸內酯、羥基丁酸酯、羥基戊酸酯、1,4-二氧雜庚烷-2-酮(包括 其二聚物1,5,8,12-四氧雜環十四烷-7,14-二酮)、1,5-二氧雜庚烷-2-酮、6,6-二甲基-1,4-二烷-2-酮與其聚合物摻合物。
非可吸收聚合物材料例如但不限於聚醯胺(聚六亞甲己二醯胺(耐綸66)、聚六亞甲癸二醯胺(耐綸610)、聚癸醯胺(耐綸6)、聚月桂醯胺(耐綸12)以及聚六亞甲異酞醯胺(耐綸61)共聚物及其摻合物)、聚酯(例如聚對酞酸乙二酯、聚對酞酸丁酯共聚物及其摻合物)、氟聚合物(如聚四氟乙烯及聚二氟亞乙烯)聚烯烴(如聚丙烯，包括同排與對排聚丙烯及其摻合物，以及主要由同排或對排聚丙烯摻合雜排聚丙烯所構成之摻合物(如1985年12月10日發證轉讓予Ethicon,Inc.之美國專利第4,557,264號中所述者，在此以引用方式併入)及聚乙烯(如1985年12月10日發證轉讓予Ethicon,Inc.之美國專利第4,557,264號中所述者)與其組合。
淚管塞之主體可由任何合適之生物相容性聚合物製成，包括但不限於聚矽氧、聚矽氧摻合物、聚矽氧共聚物，包括例如pHEMA(聚甲基丙烯酸羥乙酯)、聚乙二醇、聚乙烯吡咯啶酮、甘油與類似者之親水性單體。其他合適生物相容性材料包括例如氟化聚合物，例如聚四氟乙烯(「PTFE」)、聚二氟亞乙烯、(「PVDF」)與特夫綸；聚丙烯；聚乙烯；耐綸；與乙烯乙烯醇(「EVA」)。
超音波手術儀器之聚合性零件可由聚醯亞胺、氟乙烯丙烯(FEP特夫綸)、PTFE特夫綸、聚矽氧橡膠、EPDM橡膠製成，其任一者可用材料如特夫綸或石墨加以填充或不填 充。多個實例係公開於US20050192610及US 6458142中。針對這些實施例，該WSC聚合物可與一會膨脹該至少部分疏水性聚合物基質之溶劑混合，接著接觸該聚合物基質。
在一實施例中，該些WSC聚合物係與預成形物品締合，預成形物品包括聚矽氧眼用裝置如鏡片或淚管塞、聚矽氧水凝膠物品如聚矽氧水凝膠鏡片。該水溶性、交聯共聚物中之親水性基團會與該些預成形物品上或中之互補基團締合。在此實施例中，該共聚物係溶於一亦會膨脹該基材之溶劑中。該聚合物基材係接觸一包含該共聚物之溶液。當該基材為一聚矽氧水凝膠物品(如一隱形眼鏡)時，合適之溶劑包括包裝溶液、儲存溶液與清潔溶液。使用此實施例作為一範例，該聚矽氧水凝膠鏡片係放置在一包含該共聚物之包裝溶液中。該共聚物存在於該溶液中之量為介於約0.001與約10%，在某些實施例中為介於約0.005與約2%，而在其他實施例中為介於約0.01與約0.5重量%，此係基於該溶液中之所有組分。
該些包裝溶液可為任何用於儲存隱形眼鏡之水基溶液。其通常包括但不限於含鹽溶液、其他緩衝溶液與去離子水。較佳水溶液為含鹽溶液，其所含之鹽包括但不限於氯化鈉、硼酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉，或其對應鉀鹽。通常組合這些成分以形成包含一種酸與其共軛鹼之緩衝溶液，因此酸和鹼的加入僅會造成相對較小的酸鹼值變化。該些緩衝溶液亦可用來清潔或處理隱形眼鏡。當本發明之溶液用於清潔、處理或護理隱形眼鏡時，這些溶液可包括對其 有用之額外組分，包括黏度調整劑、抗微生物劑、潤濕劑、抗黏劑、防腐劑、聚電解質、穩定劑、螯合劑、抗氧化劑及其組合與類似者。額外組分之實例包括2-(N-嗎福林)乙磺酸(MES)、氫氧化鈉、2,2-雙(羥甲基)-2,2’,2”-氮基三乙醇、正-參(羥甲基)甲基-2-胺基乙磺酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、乙酸、乙酸鈉、乙二胺四乙酸與類似者及其組合。較佳的是，該溶液為一硼酸鹽緩衝或磷酸鹽緩衝溶液。
該WSC聚合物亦可使用有機溶劑來與該鏡片締合(無論是否用水作為共溶劑)。在一實施例中，一有機溶劑係用來同時膨脹該醫療裝置(例如一隱形眼鏡醫療裝置)以及溶解該WSC聚合物，所以其可滲入。合適溶劑可經選擇以膨脹該醫療裝置、以溶解該嵌段共聚物或同時達成上述兩者。在另一實施例中，該些溶劑亦可具生物相容性以簡化製造。該基材係在足以結合一潤滑及潤濕有效量之該WSC聚合物的條件下接觸該WSC聚合物。如本說明書中所用者，潤滑有效量為賦予以手可感覺(如將該裝置於手指間摩擦)之潤滑度或賦予裝置使用時之潤滑度的必需用量。此外，如本說明書中所用者，一潤濕有效量為向鏡片賦予提高之潤濕度的必需用量，如同經由已知接觸角測量技術(即不濡液滴法、捕泡法或動態接觸角測量)所測定者。已然發現在該裝置為一軟式隱形眼鏡之實施例中，WSC聚合物量少至50ppm即會改善鏡片「觸感」並且降低表面接觸角，如透過不濡液滴法所測定者。在加工包裝、儲存或清潔溶液中有大於約50ppm的WSC聚合物量，而更佳為大於約100ppm，即會帶 來更明顯的觸感提升。因此，在此實施例中，一溶液中所含之該WSC聚合物濃度可高達約50,000ppm，在某些實施例中為介於約10與5000ppm，而在某些實施例中為介於約10與約2000ppm。在一實施例中，該包含該嵌段共聚物之溶液沒有可見之霧狀(清澈)。該包裝鏡片可經熱處理以提高滲透該鏡片並在該鏡片中變為纏結之WSC聚合物量。，合適之熱處理包括但不限於現有熱消毒循環，其包括以約120℃之溫度消毒約20分鐘，且可於高壓蒸氣滅菌器中進行。如果不使用熱消毒，則該包裝鏡片可單獨接受熱處理。合適之單獨熱處理溫度包括至少約40℃，較佳為介於約50℃與溶液之沸點。合適熱處理時間包括至少約10分鐘，而在某些實施例中為約10至約30分鐘。將會理解的是，較高溫度將需要較短處理時間。
本發明的一項效益是，使該WSC聚合物與所欲基材締合的步驟可在一個單獨步驟中進行而無須預處理、共價反應或連接層。然而，在某些實施例中，理想可為使該基材/WSC聚合物建構體接觸一含有質子接受基團之額外聚合物或奈米凝膠以形成一層狀塗層。該額外聚合物可為線性、分枝或交聯，並且可具有位於該聚合物之末端或整個該聚合物上的締合基團。各額外聚合物包含能夠與前述層之聚合物中所含的基團締合或反應之基團。可應用數個交替之WSC與第二聚合物層。包含質子接受基團之聚合物實例包括但不限於聚-N-乙烯基吡咯啶酮、聚-N-乙烯基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺、聚-N- 乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯啶酮與聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯啶酮、聚乙烯基咪唑、聚-N-N-二甲基丙烯醯胺、聚乙烯醇,聚環氧乙烷、聚-2-乙基-唑啉、肝素多醣、多醣、其混合物及共聚物(包括嵌段或雜亂、分枝、多鏈、梳形或星形)。可使用聚-N-乙烯基吡咯啶酮(PVP)及聚-N-N-二甲基丙烯醯胺之聚合物與共聚物。
該第二溶液可為任何上述用於使該些基材接觸該WSC聚合物之溶液。該至少一種第二聚合物存在於該溶液中之濃度可高達約50,000ppm，介於約10與5000ppm，或者介於約10與約2000ppm。因為兩種聚合物皆為非離子性，該額外處理步驟可在酸鹼值介於約6與8下進行，而在某些實施例中為在約7下進行。
許多聚矽氧水凝膠材料皆為已知者並且可以使用，包括但不限於senofilcon、galyfilcon、lotrafilcon A及lotrafilcon B、delefilcon、balafilcon、comfilcon、osmofilcon、enfilcon、filcon II、filcon IV與類似者。幾乎任何聚矽氧水凝膠聚合物皆可用本說明書中所提供之WSC聚合物來處理，包括但不限於公開於下列中者：US6,637,929；WO03/022321；WO03/022322；US5,260,000；US5,034,461；US6,867,245；WO2008/061992；US5,760,100；US7,553,880；US20100048847；與US2006/0063852。
類似方法可用於由聚矽氧水凝膠以外之聚合物所製成的基材。主要改變將在於溶劑之選擇，溶劑應溶解化該WSC聚合物並且膨脹或者收縮或緊縮該WSC聚合物。可使用多種溶劑之混合物，且可視需要包含額外組分如界面活性劑。例如如果該物品為一聚矽氧物品如一聚矽氧隱形眼鏡或一聚矽氧淚管塞，則該WSC聚合物可溶於一溶劑如脂族醇、水與其混合物中。具體實例包括異丙醇、正丙醇等等，其濃度如上所述。
在另一實施例中，可將該WSC聚合物包括於製成該聚合性物品之反應混合物中。在此一實施例中，WSC聚合物的有效量可包括約0.1%至50%的所有鏡片組分總重量之用量，並且更佳者可為約1%至20%之用量，而最佳者可為約2%至15%之用量。例如，如果該物品為一聚矽氧水凝膠隱形眼鏡，則將該WSC聚合物包括於該隱形眼鏡反應混合物中之量可高達約20重量%，並且該反應混合物含有一或多種含聚矽氧組分與一或多種親水性組分。用來製造本說明書中所公開之聚合物的含聚矽氧組分與親水性組分，可為任何在先前技術中用來製造聚矽氧水凝膠的習知組分。這些用語(特別是含聚矽氧組分及親水性組分)並不互相牴觸，亦即該含聚矽氧組分可具有某種程度的親水性，而該親水性組分可包含一些聚矽氧，因為該含聚矽氧組分可具有親水性基團且該親水性組分可具有聚矽氧基團。
本說明書中所公開之共聚物的一項優點是，在該WSC聚合物係透過RAFT形成之實施例中，其分子量(MW)與分子量分佈(MWD)可依據所選擇物品之製造要求來迅速加以控制。例如，在一該WSC聚合物係結合至一低黏度反應性單體混合料(如用來形成模鑄成型隱形眼鏡者)中的實施例中，該嵌段共聚物之MW可保持在低於約100,000g/mol。在一使用受控聚合之實施例中，該些ζ一級鏈之多分散性係小於約1.3。該ζ團簇之多分散性值將大於1.3。相較於市售聚合物如PVP，具有較低MW之WSC聚合物會讓較高濃度的依據本發明實施例之WSC聚合物得以添加。具有較高多分散性而可能導致極黏單體混合料之現有聚合物如PVP，傾向於會因拉絲性造成加工問題。
使用RAFT來製備本發明之WSC聚合物會讓奈米尺寸之凝膠得以形成，並且不會形成巨觀凝膠化之聚合物。除此之外，在對比於具有相等分子量之相同線性聚合物時，此類奈米凝膠會展現出顯著降低的黏度。如上所提及者，具有低黏度之高分子量聚合物對於各式加工應用可為理想者，包括使一給定反應性單體混合料製劑之黏度與拉絲性最小化。
含聚矽氧組分為在一單體、巨分子單體或預聚物中含有至少一個[-Si-O-]基團者。在一實施例中，該Si及接附之O存在於該含聚矽氧組分中之量為大於20重量百分比的該含聚矽氧組分總分子量，而在另一實施例中為大於30重量百分比。有用之含聚矽氧組分包含可聚合官能基，例如(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺與苯乙烯官能基。有用之含聚矽氧組分實例可發現於美國專利第3,808,178號；4,120,570號；4,136,250號；4,153,641號；4,740,533號；5,034,461號；5,760,100號；4,139,513號；5,998,498號；US2006/0063852號；與5,070,215號；以及EP080539號。本說明書中所引述之所有專利皆以引用方式全文併入本說明書中。這些引用文獻公開許多烯烴含聚矽氧組分實例。
合適含聚矽氧組分包括下式化合物：
其中R2係獨立選自單價反應性基團、單價烷基基團或單價芳基基團，前述任一者可進一步包含選自羥基、胺基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸酯、碳酸酯、鹵素或其組合的官能性；以及包含1-100個Si-O重複單元之單價矽氧烷鏈，其可進一步包含選自烷基、羥基、胺基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸酯、鹵素或其組合的官能性；其中b=0至500，此應理解為當b非為0時，則b為具有等同於一所述值之模式的分布；其中至少一個R2包括一單價反應性官能基，而在一些實施例中為介於一至3個R2包含單價反應性官能基。
如本說明書中所用者，「單價反應性基團」為能夠進行自由基與/或陽離子聚合的基團。自由基反應性基團之非限定性實例包括(甲基)丙烯酸、苯乙烯基、乙烯基、乙烯醚、經取代或未經取代C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺、C1-6烷基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基、C1-6烷基、胺基甲酸O-乙烯酯(O-vinylcarbamate)與碳酸O-乙烯酯(O-vinylcarbonate)。該C1-6烷基上之合適取代基包括醚、羥基、羧基、鹵素與其組合。陽離子反應 性基團之非限定性實例包括乙烯醚或環氧基團與其混合物。在一實施例中，該自由基反應性基團包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺與其混合物。
合適單價烷基與芳基基團包括未經取代單價C1至C6烷基基團，而在某些實施例中為C1-C4烷基基團、C6-C14芳基基團，例如經取代與未經取代甲基、乙基、丙基、丁基、2-羥基丙基、丙氧丙基、聚乙烯氧丙基、其組合與類似者。
在一實施例中，R2係選自C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯與C1-6烷基(甲基)丙烯醯胺，其可經或未經羥基、伸烷基醚或其組合取代。在另一實施例中，R2係選自丙基(甲基)丙烯酸酯與丙基(甲基)丙烯醯胺，其中該丙基可為可選擇經羥基、伸烷基醚或其組合取代。
在一實施例中，b為零，一個R2為一單價反應性基團，且至少3個R1係選自具有一至16個碳原子之單價烷基基團，而在另一實施例中，係選自具有1至6個碳原子之單價烷基基團。本實施例之聚矽氧組分非限定實例包括2-甲基-,2-羥基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基矽)氧基]二矽氧烷基]丙氧]丙基酯(「SiGMA」)、 2-羥基-3-甲基丙烯酸氧基丙基氧丙基-參(三甲矽氧基)矽烷、3-甲基丙烯酸氧基丙基參(三甲矽氧基)矽烷(「TRIS」)、3-甲基丙烯酸氧基丙基雙(三甲矽氧基)甲矽烷與3-甲基丙烯酸氧基丙基五甲基二矽氧烷。
在另一實施例中，b為2至20、3至15，或者在某些實施例中為3至10；至少一個末端R2包含一單價反應性基團，且其餘R2係選自具有1至16個碳原子之單價烷基基團，而在另一實施例中係選自具有1至6個碳原子之單價烷基基團。在又一實施例中，b為3至15，一個末端R2包含一選自經取代或未經取代C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、經取代或未經取代C1-6烷基(甲基)丙烯醯胺之單價反應性基團，另一末端R2包含一具有1至6個碳原子之單價烷基基團，且其餘R2包含具有1至3個碳原子之單價烷基基團。本實施例之聚矽氧成分非限定實例包括(單-(2-羥基-3-甲基丙烯氧基丙基)-丙基醚封端之聚二甲基矽氧烷(400-1000 MW))(「OH-mPDMS」)、單甲基丙烯氧丙基封端單-正-丁基封端之聚二甲基矽氧烷(800-1000 MW)(「mPDMS」)、下式(s1) 至(s6)之N-(2,3-二羥基丙烷)-N’-(丙基四(二甲基矽氧基)二甲基丁基矽烷)丙烯醯胺甲基丙烯醯胺聚矽氧；
在另一實施例中，b為5至400或10至300，兩個末端R1皆包含單價反應性基團，且其餘R2係獨立選自具有1至18個碳原子的單價烷基基團，其在碳原子間可具有醚鍵聯並且可進一步包含鹵素。
在另一實施例中，一至四個R2包含下式的碳酸乙烯酯或胺基甲酸酯：
其中：Y代表O-、S-或NH-；R代表氫或甲基；而q為0或1。
該含聚矽氧碳酸乙烯酯或胺基甲酸乙烯酯單體具體包括：1,3-雙[4-(乙烯基氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-二矽氧烷；3-(乙烯基氧基羰基硫基)丙基-[參(三甲矽氧基)矽烷]；3-[參(三甲矽氧基)矽基]丙基烯丙基胺基甲酸酯；3-[參(三甲矽氧基)矽基]丙基胺基甲酸乙烯酯；三甲基矽基乙基碳酸乙烯酯；三甲基矽基甲基碳酸乙烯酯，以及
如果所欲者為模數低於約200的生醫裝置，則僅有一個R2應包含一單價反應性官能基，並且不超過兩個其餘R2基團將包含單價矽氧烷基團。
在一實施例中，如果所欲者為一聚矽氧水凝膠鏡片，則該鏡片將由一包含至少約20重量%含聚矽氧組分之反應混合物製成，而在某些實施例中為介於約20與70%wt，此係基於製造該聚合物之反應性單體組分總重量。
另一類的含聚矽氧組分包括下式聚胺甲酸酯巨分子單體： (*D*A*D*G)a*D*D*E1；E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1或；E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1式XII-XIV
其中：D代表具有6至30個碳原子的烷基雙自由基、烷基環烷基雙自由基、環烷基雙自由基、芳基雙自由基或烷基芳基雙自由基，G代表具有1至40個碳原子且主鏈內可包含醚、硫基或胺鍵聯的烷基雙自由基、環烷基雙自由基、烷基環烷基雙自由基、芳基雙自由基或烷基芳基雙自由基，*代表胺甲酸酯或者脲基鍵聯；a為至少1；A代表下式二價聚合性自由基：
R17獨立代表具有1至10個碳原子且碳原子間可包含醚鍵聯之烷基或經氟取代烷基基團；v為至少1；並且n提供400至10,000的分子部分量(moiety weight)；E與E1各獨立代表一由下式表示的可聚合不飽和有機自由基：
其中：R12為氫或甲基；R13為氫、具有1至6個碳原子的烷基自由基或-CO-Y-R11自由基，其中Y為-O-、-S-或-NH-；R11為一C1-6單價烷基，而在某些實施例中為一未經取代C1-3烷基；R14為一具有1至12個碳原子的二價自由基；X代表-CO-或-OCO-；Z代表-O-或-NH-；Ar代表一具有6至30個碳原子的芳族自由基；w為0至6；x為0或1；y為0或1；而z為0或1。
在一實施例中，該含聚矽氧組分包含一由下式表示的聚胺甲酸酯巨分子單體：
其中R16為二異氰酸酯移除異氰酸酯基團之後的雙自由基，例如異佛酮二異氰酸酯的雙自由基；a為1-5，d為3-4而c為10-200或10-100。另一合適含聚矽氧巨分子單體為式XVIII化合物(其中f+g為在10至30範圍中的數字，而h為在20-30，22-26或25範圍中的數字)，其藉由氟醚、羥基封端之聚二甲基矽氧烷、異佛酮二異氰酸酯與異氰酸基乙基甲基丙烯酸酯的反應而形成。
其他適用之含聚矽氧組分包括描述於WO 96/31792中者，例如含聚矽氧烷、聚伸烷基醚、二異氰酸酯、多氟化烴、多氟化醚與多醣基團的巨分子單體。另一類合適的 含聚矽氧組分包括經由GTP製成之含聚矽氧巨分子單體，例如公開於美國專利第5,314,960號；5,331,067號；5,244,981號；5,371,147號；與6,367,929號中者。美國專利第5,321,108號；5,387,662號；與5,539,016號描述具有極性氟化接枝或側基之聚矽氧烷，該極性氟化接枝或側基具有一氫原子接附於一末端之經二氟取代碳原子。US 2002/0016383描述含醚與矽氧烷鍵聯之親水性甲基丙烯酸矽氧烷酯及含聚醚與聚矽氧烷基基團之可交聯單體。前述聚矽氧烷之任一者亦可作為該含聚矽氧組分使用。
在本發明之一實施例中，若所欲者為小於約120psi的模數，則用於鏡片製劑中之含聚矽氧組分質量分率的大部分應僅含有一種可聚合官能基(單官能性含聚矽氧組分)。在此實施例中，為確保透氧性與模數達到所欲之平衡，較佳為具有超過一種可聚合官能基(「多官能性組分」)的所有組分佔該反應性組分不超過10mmol/100g，並且較佳為佔該反應性組分不超過7mmol/100g。
在另一實施例中，該反應混合物實質上不含包含三甲矽氧基基團的含聚矽氧組分。
該些含聚矽氧成分存在之量可高達約85重量%，且在某些實施例中為介於約10與約80，而在其他實施例中為介於約20與約70重量%，此係基於所有反應性組分。
在與其餘反應性組分組合時，親水性組分包括可對所得鏡片提供至少約20%含水量者，且在某些實施例中為至少約25%。合適親水性組分包括親水性單體、預聚物與聚合物，並且存在之量可介於約10至約60重量%(此係基於所有反應性組分之重量)，在某些實施例中為約15至約50重量%，而在其他實施例中為介於約20至約40重量%。可用來製造該些聚合物之親水性單體具有至少一個可聚合雙鍵與至少一個親水性官能基。可聚合雙鍵之實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、反丁烯二酸、順丁烯二酸、苯乙烯、異丙烯苯基、碳酸O-乙烯酯、胺基甲酸O-乙烯酯、烯丙基、O-乙烯基乙醯基與N-乙烯基內醯胺及N-乙烯基醯胺雙鍵。此類親水性單體本身可作為交聯劑使用。「丙烯酸型」或「含丙烯酸」單體為含有丙烯酸基團的單體
其中R為H或CH3，R4為H、C1-3未經取代烷基或羰基，而Q為O或N，其亦習知為快速聚合者，例如N,N-二甲基丙烯醯胺(DMA)、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、其混合物與類似者。
可結合至該些水凝膠中之親水性含乙烯基單體包括如下單體：N-乙烯基內醯胺(例如N-乙烯基吡咯啶酮(NVP))、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺、N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯啶酮、N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯啶酮)；N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、N-乙烯基-N-乙基乙醯胺、N-乙烯基-N-乙基甲醯胺、N-乙烯基甲醯胺、N-2-羥基乙基胺基甲酸乙烯酯、N-羧基-β-丙胺酸N-乙烯酯、乙烯咪唑，並且NVP在一實施例中為較佳者。
可用之其他親水性單體包括丙烯醯胺、N,N-雙(2-羥基乙基)丙烯醯胺、丙烯腈、N-異丙基丙烯醯胺、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基唑啉、N-(2-羥基丙基)(甲基)丙烯醯胺、N-(2-羥基乙基)(甲基)丙烯醯胺、2-甲基丙烯醯氧基乙基磷酸膽鹼、3-(二甲基 (4-乙烯苄基)銨基)丙烷-1-磺酸酯(DMVBAPS)、3-((3-丙烯醯胺丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(AMPDAPS)、3-((3-甲基丙烯醯胺丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(MAMPDAPS),3-((3-(丙烯醯氧基)丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(APDAPS)、甲基丙烯醯基氧基)丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯(MAPDAPS)、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基-N-甲基丙醯胺、N-乙烯基-N-甲基-2-甲基丙醯胺、N-乙烯基-2-甲基丙醯胺、N-乙烯基-N,N’-二甲基脲與類似者及其混合物。在一實施例中，合適親水性單體包含N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基-N-甲基乙醯胺、2-甲基丙烯醯氧基乙基磷酸膽鹼、(甲基)丙烯酸、N,N-二甲基丙烯醯胺N-羥基丙基羥基丙基甲基丙烯醯胺、單-甘油甲基丙烯酸酯、2-羥基乙基丙烯醯胺、雙羥基乙基丙烯醯胺及2,3-二羥基丙基(甲基)丙烯醯胺與類似者以及其混合物。
在某些實施例中，該些親水性單體亦可包含帶電荷單體，包括但不限於甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯醯胺丙酸(ACA1)、4-丙烯醯胺丁酸、5-丙烯醯胺戊酸(ACA2)、3-丙烯醯胺-3-甲基丁酸(AMBA)、N-乙烯氧羰基-α-丙胺酸、N-乙烯氧羰基-β-丙胺酸(VINAL)、2-乙烯基-4,4-二甲基-2-唑啉-5-酮(VDMO)、反應性磺酸鹽，包括鈉-2-(丙烯醯胺)-2- 甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)、3-複硫丙基(甲基)丙烯酸鉀鹽、3-複硫丙基(甲基)丙烯酸鈉鹽、雙3-複硫丙基亞甲基丁二酸二鈉、雙3-複硫丙基亞甲基丁二酸二鉀、乙烯基磺酸鈉鹽、乙烯基磺酸鹽、苯乙烯磺酸鹽、磺乙基甲基丙烯酸鹽、其組合與類似者。
可用之其他親水性單體包括具有一或多個末端羥基基團之聚氧乙烯多元醇，並且該一或多個末端羥基基團係經一含有一可聚合雙鍵之官能基取代。實例包括具有一或多個末端羥基基團之聚乙二醇，並且該一或多個末端羥基基團係經一含有一可聚合雙鍵之官能基替代。實例包括與一或多莫耳當量的封端基團(如甲基丙烯酸異氰酸乙酯(IEM)、甲基丙烯酐、甲基丙烯醯基氯、乙烯苯甲醯氯或類似者)反應之聚乙二醇以產生一聚乙多元醇，該聚乙多元醇具有一或多個經由鍵聯分子部分(如胺基甲酸酯或酯基團)鍵結至該聚乙多元醇的末端可聚合烯烴基團。
尚有進一步實例為美國專利第5,070,215號中所公開之親水性碳酸乙烯酯或胺基甲酸乙烯酯單體，以及美國專利第4,190,277號中所公開之親水性唑酮(oxazolone)單體。其他合適之親水性單體對於熟習該項技術領域者將為明顯可知。
在一實施例中，該些可結合至本說明書中所公開之聚合物的親水性單體包括如下親水性單體：N,N-二甲基丙烯醯胺(DMA)、2-羥基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)、N-乙烯基甲基丙烯醯胺、HEMA與聚乙二醇單甲基丙烯酸酯。
在另一實施例中，該親水性單體包括DMA、NVP、HEMA與其混合物。
用來形成基材如隱形眼鏡之反應性混合物亦可包含親水性組分如一或多種聚合性潤濕劑。該些聚合性潤濕劑可包含一或多種本說明書中所公開之水溶性、交聯聚合物、先前已公開之潤濕劑或其組合。如本說明書中所用者，此類用於反應混合物中之聚合性潤濕劑係指重量平均分子量不小於約5,000道耳頓的物質，其中該些物質一經結合至聚矽氧水凝膠製劑中即會提高經固化聚矽氧水凝膠之可濕性。在一實施例中，這些聚合性潤濕劑之重量平均分子量為大於約30,000；在另一者中為介於約150,000至約2,000,000道耳頓，在又一者中為介於約300,000至約1,800,000道耳頓，而在另一者為約500,000至約1,500,000道耳頓。
或者，聚合性潤濕劑之分子量亦可用基於動黏度測量之K值來表示，其動黏度測量係如Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,N-Vinyl Amide Polymers,Second edition,Vol.17,pgs.198-257,John Wiley & Sons Inc中所述者。當用此方式表示時，親水性單體具有大於約46之K值，而在一實施例中為介於約46到約150。聚合性潤濕劑在反應混合物之合適量包括約1至約20重量百分比，在某些實施例中為約5至約20百分比，在其他實施例中為約6至約17百分比，全部皆基於所有反應性組分之加總。
聚合性潤濕劑之實例包括但不限於聚醯胺、聚內酯、聚醯亞胺、聚內醯胺與官能基化聚醯胺、聚內酯、聚醯亞胺、聚內醯胺，例如藉由使DMA與一較少莫耳量之羥基官能性單體如HEMA共聚合，接著使所得共聚物之羥基基團與含自由基可聚合基團(如異氰酸基乙基甲基丙烯酸酯或甲基丙烯醯氯)之材料反應而使DMA官能化。亦可使用由DMA或N-乙烯基吡咯啶酮與甲基丙烯酸縮水甘油酯製成之聚合性潤濕劑。可將該甲基丙烯酸縮水甘油酯環打開，以提供一可用於在一混合系統中與其他親水性預聚物結合的二醇，進而提高該反應性混合物中之組分的相容性。在一實施例中，該些聚合性潤濕劑含有至少一個環狀分子 部分在其主鏈，例如但不限於一環狀胺化物或環狀醯亞胺。聚合性潤濕劑包括但不限於聚-N-乙烯基吡咯啶酮、聚-N-乙烯基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯基-3-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、聚-N-乙烯基-4-甲基-2-己內醯胺、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯啶酮、與聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯啶酮、聚乙烯咪唑、聚-N-N-二甲基丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧乙烯、聚-2-乙基-唑啉、肝素多醣、多醣、其混合物與共聚物(包括嵌段或雜亂、分枝、多鏈、梳形或星形)，其中聚-N-乙烯基吡咯啶酮(PVP)在一實施例中尤為較佳者。亦可使用共聚物如PVP之接枝共聚物。
用於反應混合物中之聚合性潤濕劑亦提供改善之可濕性，尤其是對於醫療裝置具有特別改善之體內可濕性。在不受任何理論限制下，據信該些聚合性潤濕劑為氫鍵接受者，其在水性環境中會氫鍵結至水，因而有效變為更具親水性。水不存在會有利於該些聚合性潤濕劑結合於該反應混合物中。除了具體提出之聚合性潤濕劑外，所預期的是任何聚合物將為有用者，前提是當該聚合物加入至一製劑中時，該聚合物(a)不會實質與該反應混合物相分離並且 (b)會對所得之經固化聚合物網路賦予可濕性。在某些實施例中，較佳的是該些聚合性潤濕劑在反應溫度下於該稀釋劑中為可溶者。
亦可使用相容劑。在某些實施例中，該相容組分可為任何官能化含聚矽氧單體、巨分子單體或預聚物，並且其在聚合及/或形成為一最終物品時可與所選用之親水性組分相容。可利用WO03/022321所公開之相容性測試來選擇合適之相容劑。在某些實施例中，將一亦包含羥基基團之聚矽氧單體、預聚合物或巨分子單體包括於該反應混合物中。實例包括3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲矽氧基)甲矽烷、單-(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙氧基)丙基封端，單-丁基封端之聚二甲基矽氧烷(MW 1100)、羥基官能基化含聚矽氧GTP巨分子單體、羥基官能基化巨分子單體包含聚二甲基矽氧烷、其組合與類似者。在另一實施例中，該些聚合性潤濕劑可作為相容組分使用。
該含羥基組分亦可在基材如隱形眼鏡形成期間作為一交聯劑。
關於製造基材如隱形眼鏡，將一或多種交聯劑(亦稱為交聯單體)加入至該反應混合物通常為必要者，例如二甲基丙烯酸乙二醇酯(「EGDMA」)、三羥甲基丙烷三甲 基丙烯酸酯(「TMPTMA」)、三甲基丙烯酸甘油酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(其中該聚乙二醇之分子量較佳為高達約5000)與其他聚(甲基)丙烯酸酯，例如上述含有兩或多個末端甲基丙烯酸酯分子部分之經封端聚氧乙烯多元醇。該交聯劑之使用為一般用量，例如在該反應混合物中每100公克反應性組分有約0.000415至約0.0156莫耳。或者，如果親水性單體及/或含聚矽氧單體作為交聯劑，則將一交聯劑加入至該反應混合物中為可選擇者。可作為交聯劑且存在時不需要加入額外的交聯劑至該反應混合物中之親水性單體實例，包括上述含有二或多個末端甲基丙烯酸酯分子部分的聚氧乙烯多元醇。
可作為交聯劑且存在時不需要加入交聯單體至該反應混合物中之含聚矽氧單體實例，包括α,ω-雙甲基丙烯氧基丙基聚二甲基矽氧烷。
該反應混合物可含有額外成分，例如但不限於UV吸收劑、光致變色化合物、藥物與營養品化合物、抗微生物化合物、反應性著色劑、顏料、可共聚及非可聚合之染料、脫模劑與其組合。
一般而言該些反應性組分係混合於一稀釋劑中以形成一反應混合物。合適之稀釋劑在該項技術領域中為習知 者。針對聚矽氧水凝膠，合適之稀釋劑係公開於WO 03/022321與US6,020,445中，其公開係以引用方式併入本說明書中。
適用於聚矽氧水凝膠反應混合物之稀釋劑種類，包括具有2-20個碳原子的醇、衍生自一級胺且具有10-20個碳原子的醯胺，以及具有8-20個碳原子的羧酸。在某些實施例中，一級與三級醇為較佳者。較佳種類包括具有5-20個碳原子的醇，以及具有10-20個碳原子的羧酸。
可用之具體稀釋劑包括1-乙氧基-2-丙醇、二異丙基胺基乙醇、異丙醇、3,7-二甲基-3-辛醇、1-癸醇、1-十二醇、1-辛醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、3-甲基-3-戊醇、三級異戊醇、三級丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-丙醇、1-丙醇、乙醇、2-乙基-1-丁醇、(3-乙醯氧基-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲矽氧基)甲矽烷、1-三級丁氧基-2-丙醇、3,3-二甲基-2-丁醇、三級丁氧基乙醇、2-辛基-1-十二醇、癸酸、辛酸、十二酸、2-(二異丙基胺基)乙醇、其混合物與類似者。
較佳稀釋劑包括3,7-二甲基-3-辛醇、1-十二醇、1-癸醇、1-辛醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、3-甲基-3-戊醇、2-戊醇、三級異戊醇、三級丁醇、2-丁醇、1-丁 醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、乙醇、3,3-二甲基-2-丁醇、2-辛基-1-十二醇、癸酸、辛酸、十二酸、其混合物與類似者。
更佳之稀釋劑包括3,7-二甲基-3-辛醇、1-十二醇、1-癸醇、1-辛醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、2-辛醇、1-十二醇、3-甲基-3-戊醇、1-戊醇、2-戊醇、三級異戊醇、三級丁醇、2-丁醇、1-丁醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3,3-二甲基-2-丁醇、2-辛基-1-十二醇、其混合物與類似者。
適用非含聚矽氧反應混合物之稀釋劑包括甘油、乙二醇、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、氯化甲烷、聚乙二醇、聚丙二醇、低分子量PVP，如公開於US 4,018,853、US 4,680,336及US 5,039,459中者，包括但不限於二羥基醇之硼酸酯、其組合與類似者。
可使用多種稀釋劑之混合物。稀釋劑之用量可高達依重量計約55%的反應混合物中所有組分加總。更佳為稀釋劑之用量依重量計小於約45%的反應混合物中所有組分加總，且更佳為介於約15至約40%的用量。
一聚合起始劑較佳為包括於該用來形成基材如隱形眼鏡之反應混合物中。所述聚合起始劑包括在中等升溫下會產生自由基之化合物，例如過氧月桂基、過氧苯甲醯基、 過碳酸異丙酯、偶氮雙異丁腈與類似者，以及光起始劑系統，例如如芳族α-羥基酮、烷氧基氧基安息香、苯乙酮、醯基氧化磷、雙醯基氧化磷與一三級胺加上一二酮及其混合物與類似者。光起始劑之說明性實例為1-羥環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊基氧化膦(DMBAPO)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(IRGACURE 819)、2,4,6-三甲基苯甲基二苯基氧化膦及2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、安息香甲酯及樟腦醌與4-(N,N-二甲基胺基)苯甲酸乙酯之組合。市售之可見光起始劑系統包括Irgacure 819、Irgacure 1700、Irgacure 1800、Irgacure 819、Irgacure 1850(所有均來自Ciba Specialty Chemicals)及Lucirin TPO起始劑(可得自BASF)。市售之UV光起始劑包括Darocur 1173與Darocur 2959(Ciba Specialty Chemicals)。這些與其它可使用之起始劑係公開於Volume III,Photoinitiators for Free Radical Cationic & Anionic Photopolymerization,2nd Edition by J.V.Crivello & K.Dietliker；edited by G.Bradley；John Wiley and Sons；New York；1998，以上皆以引用方式併入本說明書中。該起始劑在該反應混合物中係以有效量使用，以起始該反應混合物之光聚合反應，例如以重量計每100份的反應性單體使用約0.1至約2份。可使用適當 選擇之加熱、可見光或紫外光或者其他方式來起始反應混合物之聚合，取決於所用之聚合起始劑。或者，可在不使用光起始劑下進行起始，例如使用電子束(e-beam)。然而，當使用光起始劑時，較佳起始劑為雙醯基氧化磷，如雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Irgacure 819®)或1-羥基環己基苯基酮與雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4-4-三甲基戊基氧化磷(DMBAPO)之組合，且較佳之聚合起始方法為可見光。最佳者為雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化磷(Irgacure 819®)。
含聚矽氧單體存在於該反應混合物中之較佳範圍為約5至95重量百分比的反應混合物中之反應組分，更佳為約30至85重量百分比，而最佳為約45至75重量百分比。親水性單體存在之較佳範圍為約5至80重量百分比的反應混合物中反應之組分，更佳為約10至60重量百分比，而最佳為約20至50重量百分比。稀釋劑存在之較佳範圍為約2至70重量百分比的總反應混合物(包括反應性與非反應性組分)，更佳為約5至50重量百分比，而最佳為約15至40重量百分比。
可藉由熟悉該項技術領域者習知之任何方法來形成該些反應混合物，例如搖動或攪拌，並且這些反應混合物係用來形成聚合性物品或裝置。
例如，可藉由將混合反應性成分及該稀釋劑與一聚合反應起始劑混合來製成該些生醫裝置，並且以適當條件固化來形成一產物，此產物接著藉由車削、切割與類似者來成形為適當形狀。或者，可將反應混合物置於一模具中，之後使其固化為適當物品。
用於在隱形眼鏡生產中處理該反應混合物之各式製程均為習知者，包括旋轉鑄造與靜模鑄造。旋轉鑄造方法係公開於美國專利第3,408,429號與3,660,545號中；而靜模鑄造方法係公開於美國專利第4,113,224號與4,197,266號中。用於生產隱形眼鏡之較佳方法係藉由模製該些聚矽氧水凝膠，此方法經濟而且能夠準確控制該經水合鏡片之最終形狀。關於此方法，該反應混合物係置於一模具中，該模具具有最終所欲聚矽氧水凝膠(即經水膨潤之聚合物)之形狀，並且使該反應混合物經歷會使單體聚合之反應條件，從而生產一具有最終所欲產品之形狀的聚合物/稀釋劑混合物。爾後，將此聚合物/稀釋劑混合物以溶劑處理以移除稀釋劑，最終再以水置換該溶劑，從而產生一最終尺寸 及形狀十分類似於原始模製聚合物/稀釋劑物品之尺寸及形狀的鏡片。此方法可用來形成隱形眼鏡並且係進一步描述於美國專利第4,495,313號；4,680,336號；4,889,664號；與5,039,459號，皆以引用方式併入本說明書中。
生醫裝置尤其是眼用鏡片具有使其尤為有用之平衡性質。此類性質包括透明度、含水量、透氧性與接觸角。結合至少一種依據本發明實施例之WSC聚合物會提供具有非常理想之與溶液可濕性/接觸角的物品以及改善之生物統計學表現，如降低之載脂蛋白、脂質與黏蛋白吸收程度所證實者。結合該些WSC聚合物之聚矽氧水凝膠隱形眼鏡將會顯示小於約60°的接觸角，而在某些實施例中為小於約40°，並且接觸角減少達40%，而在某些實施例中達50%或更多。脂質吸收可降低達50%或更多，並且使具有約12μg、10μg或甚至5μg的聚矽氧水凝膠鏡片得以生產。在一實施例中，該生醫裝置為隱形眼鏡，其含水量大於約17%，較佳為大於約20%而更佳為大於約25%。
合適之含聚矽氧鏡片透氧性較佳為大於約40barrer而更佳為大於約60barrer。
在一些實施例中，本發明之物品具有上述透氧性、含水量與接觸角之組合。所有上述範圍之組合皆視為落於本發明中。
以下非限制性實例將進一步說明本發明。
鏡片可濕性可使用不濡液滴法技術來測定，此技術使用KRUSS DSA-100 TM儀器在室溫下進行測量並且使用去離子水作為探針溶液。以去離子水沖洗待測鏡片(3-5/樣本)以去除來自包裝溶液之帶出液。將各測試鏡片放置於以包裝溶液沾濕之無屑吸水布上。使鏡片之兩側皆接觸吸水布，以去除表面水分但不使鏡片乾燥。為確保適當之平整，將鏡片「碗狀側向下」放置於隱形眼鏡塑膠模之凸表面。將塑膠模與鏡片置入不濡液滴儀器固定座，確定對準中央注液器，並使注液器對應配給液體。利用DSA 100-Drop Shape Analysis軟體於注液器尖端形成3至4微升去離子水滴，確定液滴懸離鏡片。將針頭下移，使液滴平順釋出於鏡片表面。釋出液滴後，立即將針頭移開。靜待5至10秒使液滴於鏡片上達成平衡，並基於液滴影像與鏡片表面間測得之接觸角度來計算接觸角。
含水量可測量如下：將待測鏡片靜置於填充溶液中24小時。以海綿頭拭子將三片測試鏡片的各鏡片自包裝溶 液中取出，將其放置於以包裝溶液沾濕之無屑吸水布上。使鏡片之兩側皆接觸吸水布。以鑷子將測試鏡片放置於秤重盤進行秤重。以上述方式另準備兩組樣本並加以秤重。將秤重盤秤重三次，其平均即為濕重。
乾重之測量則係將樣本盤放入預熱至60℃達30分鐘之真空烘箱。施加真空至達到至少0.4英吋Hg。關閉真空閥及泵，使鏡片乾燥四小時。開啟沖洗閥，使烘箱達到大氣壓力。取出樣本盤秤重。含水量計算如下：濕重=秤盤與鏡片合併之濕重-秤盤之重量
乾重=秤盤與鏡片合併之乾重-秤盤之重量
計算並記錄樣本含水量之平均及標準偏差。
可藉由極譜法來測定透氧性(Dk)，此法大致描述於ISO 18369-4：2006，但有下列變化。於含2.1%氧之環境下進行測量。藉由使測試室設有適當比例設定之氮氣及空氣輸入而建立此環境，例如1800ml/min的氮氣及200ml/min的空氣。使用調整後之pO2來計算其t/Dk。使用磷酸鹽緩 衝鹽水。藉由使用純濕潤之氮環境來測量暗電流，而非應用MMA鏡片。在測量前並未擦濕鏡片。堆疊四個在測量區域中具有一致厚度的鏡片，而非使用不同厚度鏡片。測量4個具有顯著不同厚度值之樣本的L/Dk，並對厚度繪圖。回歸斜率之倒數即為樣本之初步Dk。如果樣本之初步Dk小於90barrer，則將(1+(5.88(以cm計之CT)))的邊緣修正應用於初步L/Dk值。如果樣本之初步Dk大於90barrer，則將(1+(3.56(以cm計之CT)))的邊緣修正應用於初步L/Dk值。將4個樣本的邊緣修正L/Dk對其厚度繪圖。回歸斜率之倒數即為樣品之Dk。使用彎曲感測器取代平面感測器。所測得之Dk值係以barrer為單位記述。
可使用下列溶液及方法來測量載脂蛋白(Lipocalin)吸收。該載脂蛋白溶液含有來自牛奶(Sigma,L3908)之B Lactoglobulin(載脂蛋白)，其以2mg/ml之濃度溶解化於磷酸鹽緩衝液(Sigma,D8662)中，並且以1.37g/l之碳酸氫鈉及0.1g/l之D-葡萄糖增補該緩衝液。
使用該載脂蛋白溶液試驗各實例的三個鏡片，並使用作為對照溶液之PBS試驗三個鏡片。使試驗鏡片在無菌紗布上吸乾以去除包裝溶液，並使用無菌鉗無菌轉移至無菌24孔細胞培養盤(每孔一鏡片)中，各孔包含2ml之 載脂蛋白溶液。將鏡片皆完全浸沒於溶液中。使用PBS取代載脂蛋白作為浸泡溶液來製備對照鏡片。將包含浸泡載脂蛋白溶液鏡片之培養盤以及包含PBS浸泡對照鏡片之培養盤封口(parafilm)，以防止蒸散脫水，置於迴轉式振盪器上並在35℃下培養，以100rpm搖動72小時。經過72小時之培養期後，將這些鏡片分別浸入三個裝有約200ml之PBS的小瓶中潤洗3至5次。使鏡片在紙巾上吸乾去除多餘PBS溶液並移入無菌24孔盤，各孔包含1ml之PBS溶液。
可使用QP-BCA套件(Sigma,QP-BCA)依據製造商所說明之程序(標準準備程序係說明於套件中)，利用鏡片上二金雞鈉酸方法(on-lens bicinchoninic acid method)來測定載脂蛋白吸收，其計算方式為使由載脂蛋白溶液浸泡鏡片上測得之光學密度，減去PBS浸泡鏡片(背景)上測得之光學密度。利用可於562nm讀取光學密度之SynergyII微盤分析儀來測量光學密度。
可使用下列溶液及方法來測量黏蛋白吸收。該黏蛋白溶液含有來自牛頜下腺之黏蛋白(Sigma,M3895-type 1-S)，其以2mg/m之濃度溶解化於磷酸鹽緩衝液(Sigma, D8662)中，並且以1.37g/l之碳酸氫鈉及0.1g/l之D-葡萄糖增補該緩衝液。
使用該黏蛋白溶液試驗各實例的三個鏡片，並使用作為對照溶液之PBS試驗三個鏡片。使試驗鏡片在無菌紗布上吸乾以去除包裝溶液，並使用無菌鉗無菌轉移至無菌24孔細胞培養盤(每孔一鏡片)中，各孔包含2ml之黏蛋白溶液。將鏡片皆完全浸沒於溶液中。使用PBS取代載脂蛋白作為浸泡溶液來製備對照鏡片。
將包含浸泡黏蛋白溶液鏡片之培養盤以及包含PBS浸泡對照鏡片之培養盤封口(parafilm)，以防止蒸散脫水，置於迴轉式振盪器上並在35℃下培養，以100rpm搖動72小時。。經過72小時之培養期後，將這些鏡片分別浸入三個裝有約200ml之PBS的小瓶中潤洗3至5次。使鏡片在紙巾上吸乾去除多餘PBS溶液並移入無菌24孔盤，各孔包含1ml之PBS溶液。
可使用QP-BCA套件(Sigma,QP-BCA)依據製造商所說明之程序(標準準備程序係說明於套件中)，利用鏡片上二金雞鈉酸方法(on-lens bicinchoninic acid method)來測定黏蛋白吸收，其計算方式為使由黏蛋白溶液浸泡鏡片上測得之光學密度，減去PBS浸泡鏡片(背景)上測得之光學 密度。使用可於562nm讀取光學密度之SynergyII微盤分析儀來測量光學密度。
可以使用一重組角膜上皮組織構成物來體外評估細胞存活率。組織構成物為全厚度角膜上皮(來自Skinethics之角膜上皮組織)，其係重組並體外生長於聚碳酸酯嵌入物上且位於氣液介面，以形成完全成層之上皮構成物。
針對鏡片評估，將鏡片之沖壓切片(0.5cm2)局部施用至該組織上，接著在37℃、5% CO2下培養24小時。取出鏡片切片，以PBS洗滌組織。接著使用MTT比色檢定(Mosman,T.Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival：application to proliferation and cytotoxicity assays.J.Immunol.Methods,65；55-63(1983))來測定細胞存活率：於MTT存在下使組織在37℃、5% CO2下培養3小時，接著在異丙醇中萃取組織。之後利用微盤分析儀測量異丙醇萃取物於550nm之吸光度。結果以相對於PBS對照組之百分比表示(以PBS處理之組織相對於鏡片處理組織)。
為評估溶液，將30μg溶液局部施用於該組織上。細胞存活率之測量與鏡片相同。各評估進行三重複。
脂質吸收測量如下：設定各待調查鏡片種類之標準曲線。將標誌膽固醇(以NBD([7-nitrobenζ-2-oxa-1,3-diazol-4-yl]標誌之膽固 醇，CH-NBD；Avanti,Alabaster,AL))在35℃下溶於一儲備液(1mg/mL脂質於甲醇)中。由此儲備溶液中取出等分試樣，製作酸鹼值7.4磷酸鹽緩衝液(PBS)，濃度為0至100micg/mL之標準曲線。
將各濃度取一毫升標準品置於24孔培養盤中。將每一種10片鏡片放入另一24孔盤，連同標準曲線樣本浸泡於1mL濃度的20micg/ml之CH-NBD。將另一組鏡片(5片鏡片)浸泡於無脂質之PBS中，以修正鏡片產生之任何自發螢光。以酸鹼值7.4磷酸鹽緩衝液(PBS)調出所有濃度。標準曲線、測試組盤(包含浸泡於CH-NBD之鏡片)及對照組盤(包含浸泡於PBS之鏡片)皆以鋁箔包覆以維持黑暗，然後伴隨在35.C下搖動培養24小時。經過24小時後，將標準曲線、測試組盤及對照組盤從培養器取出。立即將標準曲線盤以微盤螢光分析儀(Synergy HT)讀取。
將來自測試組盤與對照組盤的鏡片各別接連浸入3個含有約100ml的PBS之小瓶3至5次來潤洗，以確保只會測量到結合脂質而沒有脂質移行。之後將鏡片放入乾淨之24孔盤，每孔裝有1mL之PBS，以螢光分析儀讀取。讀取測試樣本後，去除PBS，並以1mL之新鮮CH-NBD溶液以上述之相同濃度置於鏡片上，再放回培養器以35℃ 搖動，直到下一階段。此程序重複15天，直到鏡片上之脂質完全飽和。僅記述在飽和下獲得的脂質量。
溶菌酶吸收可測量如下：用於此溶菌酶吸收試驗之溶菌酶溶液含有來自雞蛋白(Sigma,L7651)之溶菌酶，其以2mg/ml之濃度溶解化於磷酸鹽鹽水緩衝液中，並且以1.37g/l之碳酸氫鈉與0.1g/l之D-葡萄糖增補該緩衝液。
該載脂蛋白溶液含有來自牛奶(Sigma,L3908)之B Lactoglobulin(載脂蛋白)，其以2mg/ml之濃度溶解化於磷酸鹽緩衝液中，並且以1.37g/l之碳酸氫鈉及0.1g/l之D-葡萄糖增補該緩衝液。
使用各蛋白質溶液試驗各實例的三個鏡片，並使用作為對照溶液之PBS試驗三個鏡片。使試驗鏡片在無菌紗布上吸乾以去除包裝溶液，並使用無菌鉗無菌轉移至無菌24孔細胞培養盤(每孔一鏡片)中，各孔包含2ml之溶菌酶溶液。將鏡片皆完全浸沒於溶液中。將2ml之溶菌酶溶液置於一孔並且不放入隱形眼鏡，此為對照。
將包含鏡片之培養盤及僅包含蛋白質溶液與PBS浸泡鏡片之對照盤封口(parafilm)，以防止蒸散脫水，置於迴轉式振盪器上並在35℃下培養，以100rpm搖動72小時。經過72小時之培養期後，將這些鏡片分別浸入三個裝有約 200ml之PBS的小瓶中潤洗3至5次。使鏡片在紙巾上吸乾以去除多餘PBS溶液，並轉移至無菌錐形管(每管1鏡片)中，各管中包含之PBS量取決於溶菌酶吸收估計量(基於各鏡片組成而預估者)。各管中之待測溶菌酶濃度需要落入於製造商所說明之蛋白素標準範圍(0.05微克至30微克)中。若樣本之溶菌酶吸收水準已知會低於每鏡片100μg，則將其稀釋5倍。若樣本之溶菌酶吸收水準已知會高於每鏡片500μg(如etafilcon A鏡片)，則將其稀釋20倍。
除etafilcon外之所有樣本使用1ml等分試樣的PBS。etafilcon A鏡片使用20ml。以同樣方式處理各對照鏡片，除了孔盤包含PBS而非溶菌酶或載脂蛋白。
使用QP-BCA套件(Sigma,QP-BCA)依據製造商所說明之程序(標準準備程序係說明於套件中)，利用鏡片上二金雞鈉酸方法(on-lens bicinchoninic acid method)來測定溶菌酶與載脂蛋白吸收，其計算方式為使由溶菌酶溶液浸泡鏡片上測得之光學密度，減去PBS浸泡鏡片(背景)上測得之光學密度。
利用可於562nm讀取光學密度之SynergyII微盤分析儀來測量光學密度。
下列縮寫將用於所有製備與實例中並且具有如下意義。
硼酸鹽緩衝液為一種含有下列組分之眼用溶液
製備1.聚(N-(2-羥基丙基羥基丙基甲基丙烯醯胺)(PHPMA)奈米凝膠經由RAFT聚合之合成
將HPMA溶於熱乙腈中、過濾並沉澱。自Poly Sciences取得CTA,4-氰基-4-(三硫碳酸乙酯)戊酸(ETP)並依來樣狀態使用。依來樣狀態使用MBMA、VA-044與Dulbecco的磷酸鹽緩衝液，其用量係列於表1。
該聚合溶液係藉由將HPMA、CTA、MBMA與緩衝液加入至一500mL圓底三頸燒瓶來製備。將該燒瓶連接至一機械攪拌器並封閉不通大氣，然後使氮氣鼓泡通過該單體混合料。將一加熱包置於該燒瓶下方並使其溫熱至50℃。使VA-044在一20mL小瓶中秤重並溶於8g的DPBS中以形成一起始劑溶液。將其在N2氣氛中用N2沖除O2歷時30分鐘。在攪拌與加熱一小時後，該單體混合料完全溶解並除氣。接著將該起始劑溶液經由注射器加入至該單體混合料。
使該聚合溶液於N2氣氛中在50℃下固化180分鐘並伴隨連續攪拌。監控溫度以確保其不會升溫超過54℃。必要時移除加熱包以減少熱。
在固化後，將所得之固體經聚合材料滴加至劇烈攪拌的丙酮中以沉澱產物。使用填有1600mL丙酮的2L燒瓶。將沉澱聚合物真空乾燥數小時。經由切流式過濾進一步將其純化。經由SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD。
製備2.聚(N,N-二甲基丙烯醯胺)(PDMA)奈米凝膠經由RAFT聚合之合成
材料：DMA係經由真空蒸餾來進一步純化。根據製備4來製備CTA,S-苄基-S'-己基-三硫碳酸酯(HBTTC)。依來樣狀態使用MBA與AIBN，其用量係示於表2。
使125g的DMA與1-丙醇在一500mL三頸燒瓶中秤重。接下著，將HBTTC與MBA加入，然後用N2沖洗溶液一小時以移除O2，同時用一機械攪拌器攪拌。將AIBN(CTA對起始劑比例=20)秤入一小瓶中並溶於5g的1-丙醇。接著將其在N2氣氛中用N2沖洗一小時以從溶液中移除O2。
將該溶液加熱至60℃，然後將該起始劑溶液注入該單體溶液中。在整個聚合過程中監控該反應混合物之溫度。不使其升溫超過70℃。必要時使用水浴來冷卻該燒瓶。總反應時間為210分鐘。藉由將該反應混合物曝露於空氣並使空氣鼓泡通過來使其終止反應。
在固化後，將該聚合物滴加至劇烈攪拌之二乙醚中以沉澱產物。使用含有1600mL乙醚的2L燒瓶。將沉澱聚合物真空乾燥數小時。經由索式萃取法在己烷中進一步純化六天。經由SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD。
製備3.線性PHPMA同元聚合物之合成
依來樣狀態使用該HPMA與V-501。
將650g的HPMA與4875g去離子水加入至一12L燒瓶，此燒瓶裝有一噴灑管、頂置攪拌器與溫度探針。用 N2噴灑所得溶液並以250rpm攪拌兩小時，同時讓該溶液溫度達到65℃。
一旦反應達到65℃，將0.85g V-501加入並且使該溶液溫度升高至70℃，然後保持在此溫度24小時。將熱移除並讓反應冷卻至40℃。
將所得聚合物溶液分成數個600mL部分，並且使各部分在2L的丙酮中沉澱。過濾已分離之固體聚合物並在通風櫥中乾燥整夜，然後打碎並乾燥24-48小時。因為該聚合物仍為潮濕，將其與2L的丙酮(分成5份)置於瓦林混碎機中並且混碎2分鐘以移除額外水。將該固體混碎聚合物再次分離然後在50-55度C下乾燥24-48小時。接著將該聚合物溶於4500g的甲醇中並在瓦林混碎機從乙酮中沉澱(分成數份)。此高剪切沉澱物導致精細粉末，此粉末可經由過濾輕易分離並在48小時內乾燥為恆定重量。最終聚合物產率為84.9%。經由SEC-MALLS分析聚合物之MW及MWD。
製備4. S-己基-S’苄基-三硫碳酸酯(HBTTC)之合成
將煤油中鈉(Sigma Aldrich)在氮氣中分片緩慢加入至20mL的甲醇以形成甲氧鈉。將所得溶液分成數個等分試樣加入至含有1-己烷硫醇(Sigma Aldrich)的燒瓶中。將 二硫化碳(Sigma Aldrich)經由注射器滴加。該溶液立即變黃。讓該溶液反應15分鐘。接著將溴化苄基(Sigma Aldrich)經由注射器滴加。立即形成沉澱。讓反應進行兩小時。最終在燒瓶底部形成黃色油液。將甲醇旋轉蒸除並用去離子水與己烷分離產物及其鈉鹽。水性層約略為50mL並且用50mL的己烷萃取三次。合併己烷、以Na2SO4乾燥並經由旋轉蒸發蒸縮至乾。1H NMR(300MHz,CDCl3)：δ(ppm)0.875-1.125(t,3H),1.25-1.63(m,6H),1.63-1.95(m,2H),3.25-3.63(t,2H),4.63-4.8(s,2H),7.25-7.5(m,5H).
實例1-2與比較例1與2.
將Senofilcon A鏡片從其包裝中取出並移至含有3mL的BBPS之玻璃小瓶(比較實例1)；含有5000ppm在製備1-2中所形成之WSC聚合物(分別為實例1與2)的3mL的BBPS，或者3mL的BBPS與製備3的線性聚合物(比較例2)。將鏡片加蓋並摺起密封，接著在124℃下消毒30分鐘。下列生物統計學資料為針對用各個聚合物處理之鏡片以及針對未處理之senofilcon A鏡片(比較例1)所得到者。結果係示於下表4。
表4
相較於比較例1的未經處理對照鏡片，以及比較例2之以線性PDMA聚合物處理的鏡片，本發明之WSC聚合物大幅降低脂質吸收。本發明鏡片之黏蛋白與載脂蛋白吸收相較於對照者與線性PDMA聚合物者亦有所降低。
在整個本說明書中提及「一個實施例」、「某些實施例」、「一或多個實施例」或「一實施例」時，其意指與該實施例連同描述之一特定特性、結構、材料或特徵，係包括於本發明之至少一個實施例中。因此，詞組如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」於整個本說明書中之不同位置的出現，不必然指涉相同之本發明實施例。再者，在一或多個實施例中之特定功能、結構、材料或特性可以組合成任何適用之方式加。
雖然本發明在此是參照特定實施例加以描述，應知這些實施例僅為說明本發明之原理與應用。熟悉此技藝人士可依據發明之方法與裝置，在不脫離本發明精神與範疇之下進行多種修改與變化。因此，本發明意圖包括落在所附申請專利範圍及其等之等同替換之範疇內的修改與變化。

Claims (80)

  1. 一種方法，其包含使隱形眼鏡接觸溶液，該溶液包含脂質吸收降低量的至少一種水溶性、交聯共聚物，並且其接觸條件適合用來使該共聚物與該隱形眼鏡締合；其中該交聯共聚物包含複數交聯一級聚合物鏈，各交聯一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，其中該交聯共聚物不包含含有一直接鍵結至該聚合物主鏈之羧酸基團的重複單元。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該隱形眼鏡包含聚矽氧水凝膠隱形眼鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該水溶性、交聯共聚物具有交聯劑對一級聚合物鏈的莫耳比例在約0.01至約3的範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該脂質吸收降低量為至少約10ppm。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該脂質吸收降低量在約10ppm至約10,000ppm的範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該鏡片之脂質吸收不超過約10μg/鏡片。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該些一級聚合物鏈係選自由親水性聚合物與共聚物、質子給予聚合物與共聚物、質子接受聚合物與共聚物、離子性聚合物與共聚物、複合聚合物與共聚物、刺激應答型聚合物與共聚物及其混合物所組成之群組。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該些質子給予聚合物與共聚物包含一或多種醇。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該些質子接受聚合物與共聚物包含一或多種醯胺。
  10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該些離子性聚合物與共聚物包含一或多種下列者：羧酸鹽、磺酸鹽、銨鹽與鏻鹽。
  11. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該些複合聚合物與共聚物包含一或多種硼酸官能性及/或羥基官能性。
  12. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該些刺激應答型聚合物與共聚物包含一選自由溫度應答型聚合物、pH應答型聚合物、電解質應答型聚合物、光應答型聚合物與其混合物所組成之群組的聚合物。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該溫度應答型聚合物為聚(N-異丙基丙烯醯胺)。
  14. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該些共聚物同時具有親水性與質子給予性。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該些共聚物包含衍生自至少一種單體之聚合的重複單元，該至少一種單體係選自由N-乙烯基吡咯啶酮、N,N-二甲基丙烯醯胺與N-羥基丙基甲基丙烯醯胺所組成之群組。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該些共聚物係形成自選自由乙烯基醯胺、乙烯基內酯、乙烯基醯亞胺、乙烯基內醯胺、親水性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺與其混合物所組成之群組的單體。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該些一級聚合物鏈係透過至少一種交聯劑來交聯，該至少一種交聯劑係選自由N,N'-伸烷基 雙(甲基)丙烯醯胺、聚烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚烷二醇二(甲基)丙烯醯胺與其組合所組成之群組。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該共聚物不包含衍生自經取代或未經取代丙烯酸的重複單元。
  19. 一種組成物，其包含一包含一或多種交聯共聚物之親水性奈米凝膠材料，其中該共聚物包含一或多個一級聚合物鏈，該一或多個一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，而且其中該親水性奈米凝膠材料(a)與表面締合並且(b)不含末端基材締合鏈段。
  20. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈之聚合度獨立為在約50至約5,000的範圍。
  21. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈之聚合度獨立為在約100至約1000的範圍。
  22. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈之聚合度獨立為在約100至約500的範圍。
  23. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈之聚合度獨立為在約100至約300的範圍。
  24. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該親水性奈米凝膠具有交聯劑對一級聚合物鏈的莫耳比例在約0.01至約3的範圍。
  25. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈係交聯至具多分散性指數(PDI)小於約1.5之該親水性奈米凝膠的其他一級聚合物鏈。
  26. 如申請專利範圍第24項之組成物，其中該些一級聚合物鏈係透過共價鍵結、離子鍵結、氫鍵結或其組合來交聯。
  27. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈係選自由親水性聚合物與共聚物、質子給予聚合物與共聚物、質子接受聚合物與共聚物、離子性聚合物與共聚物、複合聚合物與共聚物、刺激應答型聚合物與共聚物及其混合物所組成之群組。
  28. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈係由選自由乙烯基醯胺、乙烯基內酯、乙烯基醯亞胺、乙烯基內醯胺、親水性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺與其混合物所組成之群組的單體形成。
  29. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該些一級聚合物鏈係透過至少一種交聯劑來交聯，該至少一種交聯劑係選自由N,N'-伸烷基雙(甲基)丙烯醯胺、聚烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚烷二醇二(甲基)丙烯醯胺與其組合所組成之群組。
  30. 如申請專利範圍第19項之組成物，其中該表面為聚矽氧水凝膠，在該表面已用該親水性奈米凝膠材料處理後其包含不大於約50°的接觸角。
  31. 一種方法，其包含：(a)形成反應混合物，該反應混合物包含至少一種親水性組分、至少以及至少一種水溶性、交聯共聚物，該共聚物包含複數一級聚合物鏈，各一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，以及(b)固化該反應混合物以形成隱形眼鏡。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中該反應混合物進一步包含至少一種含聚矽氧組分。
  33. 如申請專利範圍第31項之方法，其中該反應混合物包含約0.1至約50wt%的該共聚物。
  34. 如申請專利範圍第31項之方法，其中該反應混合物包含約1至約20wt%的該共聚物。
  35. 如申請專利範圍第31項之方法，其中該反應混合物包含約2至約15wt%的該共聚物。
  36. 一種眼用裝置，其包含一含聚矽氧聚合物及至少一種水溶性、交聯共聚物，該至少一種水溶性、交聯共聚物包含複數一級聚合物鏈，各一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，其中該共聚物係與該眼用裝置的至少一個表面締合，並且向該眼用裝置提供相較於該含聚矽氧聚合物至少約20%的脂質吸收降低。
  37. 如申請專利範圍第36項之眼用裝置，其中該脂質吸收係小於約12μg/鏡片。
  38. 如申請專利範圍第36項之眼用裝置，其中該脂質吸收係約10μg/鏡片或更低。
  39. 如申請專利範圍第36項之眼用裝置，其中該共聚物具有交聯劑對一級聚合物鏈的莫耳比例在約0.01至約3的範圍。
  40. 如申請專利範圍第36項之眼用裝置，其中該些一級聚合物鏈之聚合度獨立為在約50至約5,000的範圍。
  41. 如申請專利範圍第36項之眼用裝置，其中該些一級聚合物鏈之聚合度獨立為在約100至約1000的範圍。
  42. 一種眼用溶液，其包含至少一種水溶性、交聯共聚物，該至少一種水溶性、交聯共聚物包含複數一級聚合物鏈，各一級聚合物鏈之聚合度在約10至約10,000的範圍，其中該共聚物係以對於抑 制浸泡於該溶液中的隱形眼鏡中之脂質吸收之有效量存在，並且該眼用溶液為透明的。
  43. 如申請專利範圍第42項之眼用溶液，其中該共聚物之交聯劑對一級聚合物鏈的莫耳比例在約0.01至約3的範圍。
  44. 如申請專利範圍第42項之眼用溶液，其中該至少一種共聚物存在之量在約0.005至約2重量%的範圍。
  45. 如申請專利範圍第42項之眼用溶液，其中該至少一種共聚物存在之量在約0.01至約0.5重量%的範圍。
  46. 如申請專利範圍第42項之眼用溶液，其中該些一級聚合物鏈之聚合度各在約50至約1,000的範圍。
  47. 如申請專利範圍第42項之眼用溶液，其中該些一級聚合物鏈之聚合度各在約100至約500的範圍。
  48. 一種組成物，其包含具有由下式所表示之一級鏈(ζ)的水溶性、交聯聚合物 其中R1為選自由下列者所組成之群組的二價基團：可選擇經取代伸烷基；可選擇經取代飽和、不飽和或芳族碳環或雜環；可選 擇經取代烷硫基；可選擇經取代烷氧基；或可選擇經取代二烷胺基；U係獨立選自由氫、鹵素、C1-C4烷基所組成之群組，該烷基可選擇地經羥基、烷氧基、芳氧基(OR”)、羧基、醯氧基、芳醯氧基(aroyloxy,O2CR”)、烷氧基-羰基、芳氧基-羰基(CO2R”)與其組合所取代；V係獨立選自由R”、-CO2R”、-COR”、-CN、-CONH2、-CONHR”、-CONR”2、-O2CR”、-OR”、環狀與非環狀N-乙烯醯胺與其組合所組成之群組；R”is係獨立選自由可選擇經取代C1-C18烷基、C2-C18烯基、芳基、雜環基、烷芳基所組成之群組，其中該些取代基係獨立選自由下列者所組成之群組：環氧基、羥基、烷氧基、醯基、醯氧基、羧基、羧酸酯、磺酸與磺酸酯、烷氧基-或芳氧基-羰基、異氰酸基、氰基、矽基、鹵基、二烷胺基；磷酸、磷酸酯、膦酸、膦酸酯及其組合；R15’與R15為親水性、自由基反應性交聯劑之殘基；R18為受控自由基聚合劑；為另一一級鏈，為莫耳分率，而α等於約0.85至約0.999，β非為0，並且β與γ的莫耳分率合計為約0.15至約0.001。
  49. 一種組成物，其包含具有由下式所表示之一級鏈(ζ)的水溶性、交聯聚合物 其中R1、U、V、R15、R15`、α、β、γ與m係定義於申請專利範圍第48項中。
  50. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R1係選自由可選擇經取代苄基、可選擇經取代苯基、乙酸酯、可選擇經取代丙酸酯、4-氰戊酸酯或異丁酯官能性所組成之群組。
  51. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R1係選自由4-氰戊酸酯、異丁酸基團或苄基基團所組成之群組。
  52. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R1係選自由氰-甲基或異丙苯基基團所組成之群組。
  53. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R1為多價。
  54. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中U係選自H或甲基。
  55. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R”係選自由下列者所組成之群組：甲基、-CH2OH、-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH、-CH2-CO2 -、-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2CH2CH2-CO2 -、-CH2-SO3 -、-CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2CH2CH2-SO3 -、-(CH3)2-CH2-CO2 -、-(CH3)2-CH2-SO3H、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-CO2 -、 -CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-CO2 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-PO3 -2、-CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2CH2-PO3 -2、-CH2CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-PO3 -2 -CH2CH2-+N(CH3)2-CH2CH2-PO3 -2與其組合。
  56. 如申請專利範圍第54項之組成物，其中V係選自由下列所組成之群組：吡咯啶酮基、哌啶酮基、2-己內醯胺、3-甲基-2-己內醯胺、3-甲基-2-哌啶酮基、4-甲基-2-哌啶酮基、4-甲基-2-己內醯胺、3-乙基-2-吡咯啶酮基、4,5-二甲基-2-吡咯啶酮基、咪唑基、N-N-二甲醯胺基、醯胺基、N,N-雙(2-羥基乙基)醯胺基、-氰基、N-異丙基醯胺基、乙酸酯、羧基聚乙二醇、N-(2-羥基丙基)醯胺基、N-(2-羥基乙基)醯胺基、羧基乙基磷酸膽鹼、3-(二甲基(4-苄基)銨基)丙烷-1-磺酸酯3-((3-醯胺基丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯3-((3-(羧基)丙基)二甲銨基)丙烷-1-磺酸酯N-甲基乙醯胺、-乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N-甲基-2-甲基丙醯胺、2-甲基丙醯胺、N,N’-二甲基脲與類似者，及其之混合物。
  57. 如申請專利範圍第54項之組成物，其中V係選自由-N-(CH3)2、吡咯啶酮基、-CON(CH3)2,N-(2-羥基乙基)醯胺基或-N(CH3)COCH3所組成之群組。
  58. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R15與R15’交聯劑不含二甲基矽氧烷基團。
  59. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R15與R15’為至少一種交聯劑之聚合殘基，該至少一種交聯劑係選自由下列者所組成之群組：N,N'-伸烷基雙(甲基)丙烯醯胺；聚烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚烷二醇二(甲基)丙烯醯胺、三烯丙基三聚氰酸酯、1,3-二乙烯基咪唑啶-2-酮與3,3”伸烷基雙(1-乙烯基吡咯啶-2-酮)(其中該伸烷基具有1-12個碳)與其混合物。
  60. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R15與R15’為至少一種交聯劑之聚合殘基，該至少一種交聯劑係選自由下列者所組成之群組：N,N'-亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸乙基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸丙基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸丁基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸戊基雙(甲基)丙烯醯胺；N,N'-伸己基雙(甲基)丙烯醯胺；乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；N,N'-(氧雙(乙烷-2,1-二基))二丙烯醯胺N,N'-(((氧雙(乙烷-2,1-二基))雙(氧基))雙(乙烷-2,1-二基))二丙烯醯胺、三烯丙基三聚氰酸酯、1,3-二乙烯基咪唑啶-2-酮與其混合物。
  61. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中R18為RAFT、TERP、NMP或ATRP控制劑。
  62. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中α為約0.92至約0.999，而β與γ之合計莫耳分率為約0.08至約0.001。
  63. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中α為約0.95至約0.999，而β與γ之合計莫耳分率為約0.05至約0.001。
  64. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中α為約0.97至約0.999，而β與γ之合計莫耳分率為約0.025至約0.001。
  65. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中該水溶性、交聯聚合物之聚合度在約25至約5,000的範圍。
  66. 如申請專利範圍第48項之組成物，其中該水溶性、交聯聚合物之聚合度在約100至約1000的範圍。
  67. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中該水溶性、交聯聚合物之聚合度在約100至約500的範圍。
  68. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中該水溶性、交聯聚合物之聚合度在約100至約300的範圍。
  69. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中該水溶性、交聯聚合物不含基材締合性嵌段。
  70. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中該一級鏈()之PDI為小於約1.5。
  71. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中至少約20%的V係衍生自N-(2-羥基丙基)(甲基)丙烯醯胺。
  72. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中V包含衍生自共聚單體之重複單元。
  73. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中V實質上不含陰離子基團。
  74. 如申請專利範圍第48或49項之組成物，其中V不含陰離子基團。
  75. 如申請專利範圍第72項之組成物，其中該些共聚單體係選自由親水性單體、疏水性單體、陰離子單體、陽離子單體、兩性離子單體、刺激應答型單體與其組合所組成之群組。
  76. 如申請專利範圍第72項之組成物，其中該些共聚單體係選自由陰離子單體、兩性離子單體與其組合所組成之群組。
  77. 如申請專利範圍第1或31項之方法，其中該至少一種水溶性、交聯共聚物不含反應性基團。
  78. 如申請專利範圍第20項之組成物，其中該至少一種水溶性、交聯共聚物不含反應性基團。
  79. 如申請專利範圍第37-41項之眼用裝置，其中該至少一種水溶性、交聯共聚物不含末端締合性鏈段。
  80. 如申請專利範圍第42-47項之眼用溶液，其中該至少一種水溶性、交聯共聚物不含末端締合性鏈段。
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