專利名稱：硅氧烷的交聯(lián)的制作方法
本申請是2001年11月21日提出的美國正規(guī)申請序列號09/991560的部分繼續(xù)申請(CIP)。
背景技術(shù)：
美國每年要進行約兩百萬例白內(nèi)障外科手術(shù)。這種手術(shù)通常涉及在前眼球晶狀體囊上開個切口，摘除白內(nèi)障透鏡(lens)，在原位植入眼內(nèi)透鏡。植入透鏡光焦度的選擇(根據(jù)眼球長度和角膜曲率的術(shù)前測量)應(yīng)能使患者無需額外的校正措施(例如眼鏡或隱形眼鏡)就能看清楚。不幸的是，由于測量變化和/或不同的透鏡定位和傷口愈合，約一半實施這種手術(shù)的患者不能在術(shù)后無需校正就享受到理想的視力。Brander等，Acta Ophthalmoi Scand 75162-165(1997)；Oshika等，J cataract Refract Surg 24509-514(1998)。因為現(xiàn)有眼內(nèi)透鏡的光焦度一旦植入后就不能調(diào)節(jié)，患者一般都必須在用另一個不同光焦度的透鏡替換已植入透鏡，或屈從于使用諸如眼睛或隱形眼鏡的其他校正透鏡之間作出選擇。由于這種益處一般不會勝過前者的危險，因此幾乎沒有發(fā)生過。
光焦度可在植入且傷口愈合后調(diào)節(jié)的眼內(nèi)透鏡將是解決與白內(nèi)障手術(shù)相關(guān)的術(shù)后折射偏差的理想方案。此外，這種透鏡可有更廣泛的應(yīng)用，可用于諸如近視、遠視和散光等更典型癥狀的校正。盡管可采用諸如用激光再成型角膜弧度的LASIK的手術(shù)治療，但只能治療輕度到中度近視和遠視。相反，眼內(nèi)透鏡所起作用就像眼鏡或隱形眼鏡，以校正天然眼睛的折射偏差，并且可植入任何患者的眼睛中。因為植入透鏡的光焦度可調(diào)，由于測量不一致和/或可變的透鏡定位以及傷口愈合帶來的術(shù)后折射偏差就可以就地細微調(diào)節(jié)。因此，日益需要用于這種植入透鏡的改進材料，例如具有一定范圍的機械和/或光學(xué)性能的材料，其光焦度可借助于植入到位后折射率和/或形狀的變化來修正。更具體說，需要可在制備后適應(yīng)大范圍患者的植入材料，該植入材料可適當(dāng)配制并在形成后修正而無需其他侵害性處理。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于光學(xué)元件的材料，尤其是用于醫(yī)用透鏡(lens)的材料，制造這種材料的方法，以及這種材料的用途。一般而言，本發(fā)明制備光學(xué)元件的方法包括(a)制備包含第一前體和折射修正和/或形狀修正組合物(refraction-and/or shape-modifying composition)(RSMC或RMC)的第一復(fù)合材料；(b)制備包含第二前體和用于第一和第二前體的催化劑的第二復(fù)合材料；(c)將第一和第二復(fù)合材料組合形成反應(yīng)混合物；(d)將反應(yīng)混合物置于模具中；(e)由反應(yīng)混合物形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)，其中該基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)中分散了RSMC；和(f)從模具中取出光學(xué)元件。該方法可在各種溫度和壓力以及各種前體、RSMC和催化劑比例下實施。本發(fā)明的某些實施方案可用于制備特別適于IOL(可植入的眼內(nèi)透鏡)的表現(xiàn)出優(yōu)選的可應(yīng)用范圍的粘彈性性能，例如切變模量G’或切變損耗模量(shear loss modulus)G”(聚合物體系交聯(lián)指示)的材料。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的方法制備的至少部分IOL暴露在適當(dāng)?shù)拇碳?，例如紫外線輻照下時，這種折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物(RSMC)形成可能聚合的，或進一步形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)的第二反應(yīng)產(chǎn)物。任何形式形成的第二反應(yīng)產(chǎn)物通過改變其折射率和/或形狀(曲率半徑)而改變透鏡的折射率。
上文已大致概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)勢，以便更好地理解下面對本發(fā)明的詳細描述。下面將描述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，并構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求的主體。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，所描述的概念和具體實施方案很容易用作修正或設(shè)計其他結(jié)構(gòu)，以達到本發(fā)明的相同目的的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)該意識到，這種等價結(jié)構(gòu)沒有脫離附屬權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍。相信是本發(fā)明特征的新穎的特征，以其組織和操作方法，與其他目的和優(yōu)點一起，將結(jié)合附圖從以下描述中更好地理解。然而，應(yīng)該清楚地理解每個附圖都只是為了說明和描述本發(fā)明的目的，而不是限制本發(fā)明。
附圖簡述

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實施方案制備的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)中的一種RSMC的數(shù)量從0-30％(重量)變化對粘彈性切變損耗模量G”的影響的圖表。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明實施方案制備的含有約30％RSMC化合物的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)中摻入的交聯(lián)劑的數(shù)量從0-約10％(重量)變化對粘彈性切變損耗模量G”影響的圖表。
優(yōu)選實施方案詳細描述本發(fā)明涉及制備基本交聯(lián)的第一聚合物材料，尤其是聚硅氧烷-基材料的方法，該材料優(yōu)選具有一定值的諸如彈性切變損耗模量G”的機械性能，可用于能制造后變化(post-fabrication modifications)的光學(xué)元件(例如醫(yī)用透鏡)。更具體地說，本發(fā)明涉及制備眼內(nèi)透鏡(IOL)用材料的方法，該材料的光學(xué)性能，例如折射率，可在根據(jù)本發(fā)明實施方案制備的透鏡植入眼內(nèi)后就地調(diào)節(jié)。作為選擇，其光學(xué)性能可作為定制透鏡步驟而在體外調(diào)節(jié)。
本發(fā)明方法制備了適于諸如IOL等的光學(xué)元件的材料。該方法通常包括(a)制備包含第一前體、交聯(lián)劑和折射修正和/或形狀修正組合物(RSMC)的第一復(fù)合材料；(b)制備包含第二前體和用于第一與第二前體反應(yīng)的催化劑的第二復(fù)合材料；(c)將第一和第二復(fù)合材料組合形成反應(yīng)混合物；(d)將反應(yīng)混合物置于模具中；(e)由反應(yīng)混合物形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)，其中該基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)具有分散其中的RSMC；和(f)從模具中取出光學(xué)元件。
基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)形成了透鏡光學(xué)元件構(gòu)架，通常決定了其多種材料性能。此處所用術(shù)語“基本交聯(lián)的聚合物基質(zhì)”指可用作通過該復(fù)合材料前體反應(yīng)形成的光學(xué)元件，優(yōu)選透鏡，更優(yōu)選眼內(nèi)透鏡的合成材料，尤其是硅氧烷-基材料?；|(zhì)中的反應(yīng)性材料元需全部反應(yīng)，即無需形成高度交聯(lián)的基質(zhì)。更確切地說，該方法可用于制備具有一定范圍交聯(lián)密度的材料，以便有助于各種實施方案的光學(xué)元件的形成。這種光學(xué)元件材料性能的變化(例如彈性切變損耗模量G”)使得可根據(jù)患者的具體情況定制透鏡。
在本方法的一個實施方案中，形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的兩種或多種前體在折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物(RSMC)存在下通過催化劑反應(yīng)。在另一個實施方案中，形成的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)在折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物存在下與催化劑和其他前體(交聯(lián)劑)反應(yīng)。在這兩種情況下，RSMC成分都必須與基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的形成相容，且不明顯影響其形成。同樣，由RSMC成分形成反應(yīng)產(chǎn)物或聚合物基質(zhì)也應(yīng)該與存在的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)相容。換句話說，基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)以及由RSMC所形成的第二聚合物制備的任何基質(zhì)都不應(yīng)該有相分離，且所得光學(xué)元件的透光焦度不應(yīng)該受到影響。
這里定義的RSMC可以是單一化合物或能受刺激誘導(dǎo)聚合，優(yōu)選光致聚合的化合物的組合。此處所用術(shù)語“聚合”指組合物的至少一種成分與類似成分或不同成分反應(yīng)形成至少一個共價鍵或物理鍵的反應(yīng)。根據(jù)該方法形成的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)以及該方法中利用的RSMC組合物的特性(identities)取決于光學(xué)元件的最終用途。但作為一般準則，應(yīng)這樣選擇產(chǎn)生基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)和RSMC的成分，使得包含RSMC的成分應(yīng)能擴散在基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)中。換句話說，蓬松的第一聚合物基質(zhì)(交聯(lián)密度較低)往往與較大的RSMC成分匹配，而更緊密交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)往往與較小的RSMC成分匹配。
暴露于適當(dāng)?shù)哪茉?例如熱或光或壓力或電磁刺激)，折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物就在由本發(fā)明方法中采用的材料制備的光學(xué)元件的暴露區(qū)域中形成反應(yīng)產(chǎn)物(例如第二聚合物基質(zhì))。第二聚合物基質(zhì)的存在改變了該區(qū)域內(nèi)光學(xué)元件的材料特性，以調(diào)節(jié)其折射和/或形狀調(diào)節(jié)能力。一般來說，第二聚合物基質(zhì)的形成往往提高了光學(xué)元件受影響部分的折射率。暴露后，未暴露區(qū)中的折射和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物一段時間后會遷移到暴露區(qū)中。遷移到暴露區(qū)的RSMC的量是與時間相關(guān)的，可以精確控制。如果時間足夠長，RSMC成分就會重新達到平衡并重新分布在整個光學(xué)元件(即第一聚合物基質(zhì)，包括暴露區(qū))中。當(dāng)該區(qū)域再次暴露于能量源時，已遷移到該區(qū)域中的RSMC聚合，進一步增加暴露區(qū)中第二聚合物基質(zhì)的形成。再次暴露的區(qū)域不必與初次暴露區(qū)域相同，取決于期望獲得的性能。該方法(暴露后間隔適當(dāng)時間以便擴散)可重復(fù)多次，直到光學(xué)元件的暴露區(qū)達到期望的性能(例如光焦度(power)、折射率或形狀)。從這一點看，整個光學(xué)元件都可暴露于能量源，以便通過整個透鏡中所有剩余RSMC成分的反應(yīng)，“鎖定”期望的透鏡性能。換句話說，由于不再有可自由擴散的RSMC成分，光學(xué)元件暴露于能源后將不會進一步改變其光焦度。圖1和2說明了這種方法，其中折射率和形狀(或曲率半徑)分別通過上述方法(調(diào)節(jié)后鎖定)改變。
如上所述，折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物可以是單一成分或多種成分，只要(i)它與第一聚合物基質(zhì)的形成相容；(ii)它在形成第一聚合物基質(zhì)后保持了受刺激誘發(fā)聚合的能力；和/或(iii)它可在第一聚合物基質(zhì)的自由擴散即可。在優(yōu)選實施方案中，刺激誘發(fā)聚合是光誘發(fā)聚合。
本發(fā)明的光學(xué)元件在電子和數(shù)據(jù)存儲工業(yè)中有許多應(yīng)用。本發(fā)明的另一種用途是作為醫(yī)用透鏡，尤其是眼內(nèi)透鏡。
一般有兩種眼內(nèi)透鏡(“IOL”)。第一種眼內(nèi)透鏡取代眼睛天生的透鏡。這種手術(shù)最常見的原因是白內(nèi)障。第二種眼內(nèi)透鏡用于補償現(xiàn)有透鏡，起到永久校正透鏡的作用。此類透鏡(有時稱為phakic眼內(nèi)透鏡)植入眼睛前室或后室，以校正眼睛的任何折射偏差。理論上，這兩種眼內(nèi)透鏡達到屈光正常(即將無限遠的光線完美聚焦在視網(wǎng)膜上)所要求的光焦度可以精確計算。然而在實際情況下，由于外科手術(shù)前的光焦度測量偏差和/或眼睛內(nèi)不同的透鏡定位以及傷口縫合，估計只有約一半實施IOL植入的患者獲得最佳的校正視力，而無需手術(shù)后額外的校正。由于現(xiàn)有的IOL通常不能進行術(shù)后光焦度修正，因此剩下的患者必須憑借諸如外置透鏡(例如眼鏡或隱形眼鏡)的其他類型視力校正或角膜手術(shù)，或最壞情況下的透鏡更換。用本發(fā)明的眼內(nèi)透鏡可免除對這些類型的其他校正措施的需要。用本發(fā)明公開的方法制備的眼內(nèi)透鏡還要求所得透鏡的生物適應(yīng)性。
根據(jù)本發(fā)明方法制備的合適的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的說明性實施例包括聚丙烯酸酯，諸如聚丙烯酸烷基酯和聚丙烯酸羥烷基酯；聚甲基丙烯酸酯，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)和聚甲基丙烯酸羥丙酯(PHPMA)；乙烯類聚合物，諸如聚苯乙烯和聚-N-乙烯基吡咯烷酮(PNVP)；聚硅氧烷，諸如聚二甲基硅氧烷、聚二甲基二苯基硅氧烷、聚膦嗪(phosphazenes)，以及它們的共聚物。美國專利號4260725以及上文提及的專利和參考文件(此處都全文參考引用)提供了可用于形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的合適聚合物的更具體的實例。
在優(yōu)選實施方案中，基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)一般具有較低的玻璃化溫度(Tg)，使所得IOL往往表現(xiàn)出類似流體和/或高彈體的特征，且一般通過交聯(lián)一種或多種原材料形成，這些材料可以是聚合物材料，其中每種聚合物原材料含有至少一個可交聯(lián)基。合適的可交聯(lián)基的說明性實例包括但不限于氫化物(hydride)、乙酸基、烷氧基、氨基、酐、芳氧基、羰基、enoxy、環(huán)氧基、鹵化物、異氰基、烯烴、乙烯基和肟。在更優(yōu)選的實施方案中，每種聚合物原材料包含與一個或多個單體相同或不同的末端單體(也稱為封端)，所述單體包含聚合物原材料，但包含至少一個可交聯(lián)基。換句話說，該末端單體起始和終止聚合物原材料，并包含至少一個可交聯(lián)基作為其結(jié)構(gòu)的一部分。盡管這對于本發(fā)明的實施并不必要，但聚合物原材料交聯(lián)形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的交聯(lián)機理優(yōu)選不同于包含折射和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物的成分的刺激誘導(dǎo)聚合機理。例如，如果RSMC通過光誘導(dǎo)聚合反應(yīng)聚合，那么優(yōu)選的是聚合物原材料帶有通過光誘導(dǎo)聚合以外的任何機理聚合的可交聯(lián)基。
特別優(yōu)選的形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的聚合物原材料類型是用包含選自乙酸基、氨基、烷氧基、鹵化物、羥基、乙烯基、氫化物和巰基的可交聯(lián)基的末端單體封端的聚硅氧烷(也稱為硅氧烷)。因為硅氧烷IOL往往是柔軟和可彎折的，一般在IOL植入手術(shù)期間可采用較小的切口。此類聚合物原材料的一個特別優(yōu)選的實例是利用乙烯基官能化和氫化物官能化硅氧烷之間在催化劑，優(yōu)選含鉑金屬的配合物存在下的氫化硅烷化反應(yīng)的聚合物，此類體系與美國專利號5411553等中描述的組合物類似。
在本發(fā)明中，基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)優(yōu)選在模具中形成?？赏ㄟ^將來自第一和第二聚合物原材料的前體的混合物，以及折射和/或形狀修正組合物和鉑催化劑注射或分散在成型模具中，使前體在折射和/或形狀修正組合物存在下固化。這種固化可通過第一和第二前體(以及第三前體)的催化聚合完成，可在高壓和受控的溫度下發(fā)生。
在基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)是硅氧烷-基基質(zhì)的情況下，需要兩種前體實施本發(fā)明。第一前體包含一種或多種含乙烯基的聚有機硅氧烷，而第二前體包含一種或多種帶有與第一前體的乙烯基反應(yīng)的硅連接的氫化物基(silicon-bonded hydride groups)的有機硅化合物。
第一前體優(yōu)選具有平均每個分子至少兩個硅連接的乙烯基。乙烯基的數(shù)量可從每分子兩個起變化。例如，第一前體可以是兩種或多種聚有機硅氧烷的混合物，其中某些分子可每分子帶有兩個以上乙烯基，而某些分子可每分子帶有兩個以下乙烯基。雖然并不要求硅連接的乙烯基位于聚有機硅氧烷的α-和/或Ω-(端部)位，但優(yōu)選至少某些乙烯基處于這些位。乙烯基優(yōu)選位于聚合物末端，因為這種聚有機硅氧烷的制備更經(jīng)濟，并能提供滿意的產(chǎn)品。然而，由于第一前體的聚合物特性，其制備會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中有某些變化(variation)，且某些乙烯基可能不在末端位置，即使其目的是使它們處于這些位置。因此，所得聚有機硅氧烷會有部分乙烯基位于分支位置。
第一前體的聚有機硅氧烷優(yōu)選基本直鏈的聚合物，可有些許分支。該聚有機硅氧烷可具有平均每個硅原子帶有兩個以上有機基的硅-氧-硅骨架。優(yōu)選第一前體由二有機硅氧烷單元與作為端基的三有機硅氧烷單元制成，但也可存在少量單有機硅氧烷單元和SiO2單元。有機基優(yōu)選每個基帶有少于約10個碳原子，且各自獨立選自一價烴基，諸如甲基、乙基、乙烯基丙基、己基和苯基，以及取代的一價烴基，諸如全氟烷基乙基。第一前體的實例包括二甲基乙烯基甲硅烷氧基端基封閉的聚二甲基硅氧烷、甲基苯基乙烯基甲硅烷氧基端基封閉的聚二甲基硅氧烷、二甲基乙烯基甲硅烷氧基端基封閉的聚甲基-(3，3，3-三氟丙基)硅氧烷；二甲基硅氧烷單元與甲基苯基硅氧烷單元的二甲基甲硅烷氧基端基封閉的聚二有機硅氧烷共聚物；二甲基硅氧烷單元與二苯基硅氧烷單元的甲基苯基乙烯基甲硅烷氧基端基封閉的聚二有機硅氧烷共聚物等。聚二有機硅氧烷可帶有硅氧烷單元，諸如二甲基硅氧烷單元、甲基苯基硅氧烷單元、二苯基硅氧烷單元、甲基-(3，3，3-三氟丙基)硅氧烷單元、單甲基硅氧烷單元、單苯基硅氧烷單元、二甲基乙烯基硅氧烷單元、三甲基硅氧烷單元、甲基苯基乙烯基硅氧烷單元和SiO2單元。第一前體的聚有機硅氧烷可以是單一聚合物或聚合物混合物。這些聚合物可帶有至少50％例如甲基的有機基?？捎米鞯谝磺绑w的許多聚有機硅氧烷是本領(lǐng)域公知的且可商購。一種優(yōu)選的第一前體是聚二甲基硅氧烷和/或聚二甲基二苯基硅氧烷，或其用二甲基乙烯基甲硅烷氧基單元或甲基苯基甲硅烷氧基單元端基封閉的、25℃的粘度約500-200,000厘泊的共聚物。
第二前體包括每分子含有至少2個，優(yōu)選至少3個硅連接的氫化物基(即氫原子)的有機硅化合物。每個硅連接的氫化物基優(yōu)選與不同的硅原子連接。剩下的硅原子價滿足二價氧原子或滿足一價基，例如諸如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、環(huán)己基的每個基帶有1-約6個碳原子的烷基，取代的烷基、芳基、取代的芳基等。含有硅連接的氫化物基的有機硅化合物可以是含有以下類型的硅氧烷單元的均聚物、共聚物以及它們的混合物RSiO1.5、R2SiO、R3SiO0.5、RHSiO、HSiO1.5、R2HSiO0.5、H2SiO、RH2SiO0.5和SiO，其中R是例如上文定義的單價基。實例包括聚甲基氫硅氧烷環(huán)狀化合物、三甲基甲硅烷氧基與甲基氫硅氧烷的共聚物、二甲基氫甲硅烷氧基與甲基氫硅氧烷的共聚物；三甲基甲硅烷氧基、二甲基硅氧烷和甲基氫硅氧烷的共聚物；二甲基氫硅氧烷、二甲基硅氧烷和甲基氫硅氧烷的共聚物等。
第一和第二前體可以各種比例混合，從而制備適于光學(xué)元件，尤其是IOL的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)。就是說，根據(jù)本發(fā)明方法制備的材料將具有使該組合物以預(yù)期的方式起作用的物理和化學(xué)性能。
本發(fā)明中可包括含有起交聯(lián)劑作用的第三前體的其他復(fù)合材料。該材料可與第一或第二前體相同或不同，可用于定制根據(jù)本發(fā)明某些優(yōu)選實施方案制備的材料的粘彈性性能。它可以是具有一定的分子量、分支結(jié)構(gòu)和官能度的多官能硅氧烷。它可以是具有一定的分子量、分支結(jié)構(gòu)和官能度的含乙烯基的材料，或含氫化物的材料，例如甲基氫環(huán)硅氧烷、C5H20O5SiO5(CAS-68037-53-6)，以及其他官能的類似材料。這些材料可根據(jù)所涉及的具體官能團和期望的性能而添加到其他復(fù)合材料中。優(yōu)選的第三前體包括但不限于帶有硅連接的氫化物基(如上所述)或硅連接的乙烯基，并含有足夠反應(yīng)基的環(huán)狀硅氧烷，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制備的具有一定粘彈性性能的材料中包含它們時，其決定了IOL如何實現(xiàn)例如粘性切變損耗模量G”，該性能可控制在期望值。
聚合物的流變學(xué)性能可用于理解結(jié)構(gòu)，并由此理解該結(jié)構(gòu)如何影響聚合物在特定應(yīng)用中的性能。流變學(xué)可用于理解不同配方(formulation)、分子量、分子量分布和交聯(lián)密度變化的影響。具體而言，可采用低應(yīng)變度(一般小于約2-3％應(yīng)變，稱為“應(yīng)變的線性粘彈性區(qū)”)下以切變模量測量的聚合物動力學(xué)機械性能。所測量的性能包括剪切復(fù)數(shù)模量(shear complex modulus)及其組成、剪切儲能模量(G’)以及剪切損耗模量(G”)。這些值隨著剪切率或以弧度/秒(rads/sec)測量的頻率而變化。一般可測量到幾個數(shù)量級的頻率范圍，例如0.01-約100弧度/秒的頻率范圍。這種范圍可用于確定具有不同交聯(lián)度的交聯(lián)體系的性能。用于研究這種性能的分析技術(shù)往往稱為Dynamic Mechanical Spectroscopy或Analyer(DMS或DMA)。這些性能和技術(shù)是聚合物領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的，本專利說明書并不是該主題的入門讀物。為了包含基本交聯(lián)的第一聚合物網(wǎng)絡(luò)或基質(zhì)和RSMC的本發(fā)明的目的，可用DMA比較不同配方對流變學(xué)性能，尤其是剪切損耗模量G”的影響，并確定其對本發(fā)明的優(yōu)選配方特別有用的值的范圍。
由于要求IOL既要柔軟和可折疊，又要保持特定形狀，能預(yù)測配方性能的技術(shù)就很有益。因此，可利用DMA理解交聯(lián)對不同RSMC含量和/或添加包含交聯(lián)劑的第三前體的影響并比較這些值，從而確定附表和附圖中所示的可用配方。圖1表示1000g/mol二甲基丙烯酸酯末端封閉的二甲基硅氧烷大分子單體的RSMC量的變化對剪切損耗模量的影響?？梢奊”的值隨著RSMC濃度增加而降低。圖2表示改變交聯(lián)劑含量對G”的影響，可見這些值在恒定RSMC含量下隨著交聯(lián)劑含量增加而增加。同樣，為了本發(fā)明的目的，采用所測量頻率范圍內(nèi)的基本恒定或線性的G”值作為交聯(lián)(或形成交聯(lián)的網(wǎng))的指示。因此，通過規(guī)定本發(fā)明實施方案制備的各種配方的G”值范圍，可制備可用的IOL的范圍。該范圍示于針對用本發(fā)明實施方案制備的材料的圖1和2。在特別優(yōu)選的實施方案中，包含下述反應(yīng)產(chǎn)物的所生產(chǎn)的成型光學(xué)元件(a)第一復(fù)合材料，所述第一復(fù)合材料還包含至少一個聚有機硅氧烷分子，每個聚有機硅氧烷分子帶有至少兩個硅氧烷連接的(silicone-bonded)乙烯基；和(b)包含至少一個聚有機硅氧烷分子的第二前體，每個聚有機硅氧烷分子帶有至少三個硅氧烷-氫化物基；和(c)公知用于催化硅氧烷連接的氫化物與硅氧烷-乙烯基的加成的含鉑族金屬的催化劑(platinum group metal-containing catalyst)；和(d)折射修正和/或形狀修正組合物，該光學(xué)元件在0.01-約100弧度/秒的試驗頻率范圍上表現(xiàn)出1×104-約1.25×105Pa的切變損耗模量。在另一個優(yōu)選實施方案中，所生產(chǎn)的光學(xué)元件還含有選自每分子帶有至少三個乙烯基的硅氧烷化合物、每分子具有至少三個硅氧烷氫化物部分的硅氧烷化合物(氫化物在不同硅原子上)或它們組合的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑的含量高達該光學(xué)元件的約10％(重量)，取決于用本發(fā)明方法獲得的交聯(lián)度，該光學(xué)元件表現(xiàn)出至少約1×104或更高的剪切損耗模量G”。
本發(fā)明實施方案中優(yōu)選采用含鉑族金屬催化劑成分。含鉑族金屬催化劑成分可以是公知催化硅氧烷連接的氫原子(氫化物基)和硅連接的乙烯基的加成的任何相容的含鉑族金屬催化劑。含鉑族金屬催化劑可以是任何公知的相容形式，例如氯化鉑、鉑鹽、氯鉑酸和各種配合物，例如帶有含鉑金屬基的硅氧烷配合物。含鉑族金屬催化劑可以任何催化量使用，例如足以提供基于第一和第二前體總重量至少約0.1ppm(重量)的鉑族金屬(以元素金屬計算)的量。優(yōu)選采用基于第一和第二前體總重量至少約10ppm，例如至少約20ppmm或至少30ppm或至少約40ppm(重量)的鉑族金屬。
用于構(gòu)建本發(fā)明植入物的折射修正和/或形狀修正組合物(RSMC)如上所述，優(yōu)選要求其具有生物相容性。這種折射修正和/或形狀修正組合物能受刺激誘發(fā)聚合，可以是單一成分或多種成分，只要(i)它與基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的形成相容；(ii)它在形成第一聚合物基質(zhì)后仍能受刺激誘發(fā)聚合；(iii)它可在第一聚合物基質(zhì)中自由擴散。一般可用與用于形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的同類單體作為RSMC的成分。該單體往往含有能受刺激誘發(fā)聚合的官能團。然而，優(yōu)選的是折射修正和/或形狀修正組合物可在第一聚合物基質(zhì)中擴散，折射修正和/或形狀修正組合物一般小于(即具有更低的分子量)第一聚合物基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，即可擴散的RSMC材料的分子量必須小于例如基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的交聯(lián)之間的分子量(這一概念是公知的)。除一種或多種單體外，折射修正和/或形狀修正組合物可包含其他成分，諸如引發(fā)劑和有利于由RSMC形成第二反應(yīng)產(chǎn)物(或第二聚合物基質(zhì))的敏化劑。此外，為了提供類似于自然眼睛的紫外線阻擋性能，也可摻入紫外線吸收劑作為折射修正和/或形狀修正組合物的成分。
在優(yōu)選實施方案中，受刺激誘發(fā)的聚合是光致聚合。換句話說，包含折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物的一種或多種成分的每一種都優(yōu)選包含至少一個能光致聚合的基團。這種可光致聚合的基的說明性實例包括但不限于丙烯酸酯、烯丙基氧基、肉桂?；⒓谆┧狨?、stibenyl和乙烯基。在更優(yōu)選的實施方案中，RSMC包括光敏引發(fā)劑(或用于產(chǎn)生自由基的任何化合物)，可僅包含光敏引發(fā)劑，或同時包含敏化劑。合適光敏引發(fā)劑的實例包括乙酰苯(例如α-取代的鹵乙酰苯和二乙氧基乙酰苯)；2，4-二氯甲基-1，3，5-三嗪；苯偶姻甲基醚；和鄰苯甲酰基肟酮。合適敏化劑的實例包括對(二烷基氨基)芳基醛；N-烷基二氫亞吲哚；和雙[對(二烷基氨基)亞芐基]酮。在另一個實施方案中，RSMC包括紫外線吸收劑。紫外線吸收劑的實例包括但不限于二苯酮和苯并三唑族。
由于優(yōu)選柔軟和可折疊的IOL，特別優(yōu)選的RSMC類是用包含可光致聚合基的末端硅氧烷部分封端的聚硅氧烷。這種RSMC大分子單體的說明性代表是X-Y-X1其中Y是硅氧烷，可以是單體、由任意數(shù)量的硅氧烷單元形成的均聚物或共聚物，X和X1可以相同或不同，各自獨立地包含可光致聚合基團的末端硅氧烷部分。Y的說明性實例包括 和 其中m和n各自獨立的是整數(shù)，R1、R2、R3和R4各自獨立的是氫、烷基(伯、仲、叔、環(huán)狀)、芳基或雜芳基。在優(yōu)選實施方案中，R1、R2、R3和R4是C1-C10烷基或苯基。由于發(fā)現(xiàn)芳基含量較高的RSMC大分子單體能使本發(fā)明的透鏡的折射率有較大變化，因此通常優(yōu)選至少R1、R2、R3和R4之一是芳基，尤其是苯基。在更優(yōu)選的實施方案中，R1、R2和R3相同，且為甲基、乙基或丙基，R4是苯基。在另一個優(yōu)選實施方案中，R1、R2、R3和R4是甲基。
X和X1(或X1和X，取決于如何敘述RSMC大分子單體)的說明性實例分別是 和 其中R5和R6各自獨立的是氫、烷基、芳基或雜芳基；Z是可光致聚合基團。
在優(yōu)選實施方案中，R5和R6各自獨立的是C1-C10烷基或苯基，Z是包括可光致聚合基團，其包括選自丙烯酸酯、烯丙基氧基、肉桂酰基、甲基丙烯酸酯、stibenyl和乙烯基的部分。在更優(yōu)選的實施方案中，R5和R6是甲基、乙基或丙基，Z是包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯部分的可光致聚合基團。
在特別優(yōu)選的實施方案中，RSMC大分子單體具有以下通式 其中X和X1相同且R1、R2、R3和R4的定義如上。這種RSMC大分子單體的說明性實例包括乙烯基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物；甲基丙烯酰氧丙基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物；以及甲基丙烯酰氧丙基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷。
雖然可采用任何合適的方法，但已發(fā)現(xiàn)一種或多種環(huán)狀硅氧烷在triflic acid存在下的開環(huán)反應(yīng)是制備一類本發(fā)明的RSMC大分子單體的特別有效的方法。簡而言之，該方法包括在triflic acid存在下，使環(huán)狀硅氧烷與以下通式的化合物接觸 其中R5、R6和Z的定義如上。環(huán)狀硅氧烷可以是環(huán)狀硅氧烷單體、均聚物或共聚物。作為選擇，可采用一種以上環(huán)狀硅氧烷。例如，在triflicacid存在下，使環(huán)狀二甲基硅氧烷四聚物(D4)和環(huán)狀甲基-苯基硅氧烷三聚物(D3’)與雙甲基丙烯酰氧丙基四甲基二硅氧烷(端基)接觸，形成甲基丙烯酰氧丙基二甲基硅烷基(dhethylsilane)封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，它是特別優(yōu)選的RSMC大分子單體。另一種優(yōu)選的RSMC大分子單體通過僅使D4與端基接觸，形成甲基丙烯酰氧丙基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷來合成。
本發(fā)明的IOL可用本發(fā)明方法的替換方式制備，該方法可獲得具有一種或多種成分的基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)，所述成分包含分散其中的RSMC，且其中的RSMC能受刺激誘發(fā)聚合，形成第二聚合物基質(zhì)。一般來說，制備本發(fā)明的IOL的方法與制備本發(fā)明的光學(xué)元件的方法相同，本發(fā)明的一般方法已在上面描述。但成型類型(例如注射成型、壓縮模塑等)取決于所制備的光學(xué)元件。例如，如果光學(xué)元件是棱鏡，就采用棱鏡形狀的模具。同樣，如果光學(xué)元件是眼內(nèi)透鏡，就采用眼內(nèi)透鏡模具，以此類推。因此，本發(fā)明方法可包括制備溫度和/或用于制備諸如IOL的光學(xué)元件的溫度的變化(variations)。用于制備根據(jù)本發(fā)明某些實施方案的光學(xué)元件的壓力可從約常壓(即本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的大氣壓的典型變化內(nèi)的壓力)至高壓。在某些實施方案中，壓力可達到并高于約20,000磅。在更優(yōu)選的實施方案中，壓力可從約10,000-約15,000磅。
根據(jù)本發(fā)明某些實施方案制備光學(xué)元件的溫度范圍一般可從用于形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的反應(yīng)混合物的凝固點(此時反應(yīng)中心開始擴散)直到用于該方法的催化劑的分解溫度。在本發(fā)明的另一個實施方案中，溫度范圍可從約室溫至約50℃。在某些優(yōu)選實施方案中，溫度范圍可從約30℃-約40℃。
同樣，在某些實施方案中，溫度和/或壓力可以恒定或變化或?qū)⒑愣ê妥兓臏囟然驂毫M合。在本發(fā)明的申請文件中，術(shù)語“約”指測量值的正常變化。
本發(fā)明方法在制備眼內(nèi)透鏡時的核心優(yōu)點是IOL性能可在植入眼睛后修正而不使眼睛受到傷害。例如，由于視覺距離和角膜測量不準確和/或透鏡位置不同以及縫合愈合造成的光焦度計算的任何變化都可在術(shù)后的門診治療中不受侵害地就地修正。
除IOL折射率改變外，還發(fā)現(xiàn)刺激誘發(fā)形成的第二聚合物基質(zhì)會通過以可預(yù)知的方式改變透鏡曲率來影響IOL光焦度。另外，控制根據(jù)本發(fā)明方法制備的透鏡的粘彈性性能(即交聯(lián)密度)的能力提供了對最終IOL調(diào)制的進一步控制。結(jié)果，這兩種機理都可用于調(diào)節(jié)植入眼睛后的諸如光焦度的IOL性能。一般來說，補充具有基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)且分散其中的RSMC的IOL的方法包括(a)至少部分透鏡暴露于刺激，使刺激誘發(fā)RSMC反應(yīng)，形成第二反應(yīng)產(chǎn)物可采用形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)的聚合反應(yīng)形式。如果在植入并愈合后IOL性能無需修正，就暴露整個透鏡部分。對整個透鏡的暴露將鎖定被植入透鏡的現(xiàn)有性能。
然而，如果諸如光焦度的透鏡特征需要修正，則僅需暴露部分透鏡(有時少于整個透鏡)。在一個實施方案中，補充本發(fā)明的IOL的方法還包括(b)等待一定時間；和(c)透鏡部分再次暴露于刺激。
該步驟一般會誘發(fā)所暴露透鏡部分中RSMC的進一步反應(yīng)(例如聚合反應(yīng))。補充(b)和(c)可重復(fù)任意多次，直到該眼內(nèi)透鏡(或光學(xué)元件)達到期望的透鏡性能。從這一點看，本方法可進一步包括整個透鏡暴露于刺激，以鎖定期望的透鏡性能的步驟。
在透鏡性能需要修正的另一個實施方案中，補充本發(fā)明的IOL的方法包括(a)將透鏡第一部分暴露在刺激下，使這種刺激誘發(fā)RSMC的聚合；和
(b)將透鏡第二部分暴露在刺激下。
第一透鏡部分和第二透鏡部分代表不同的透鏡區(qū)，但它們可以重疊。該方法可非必需地包括第一透鏡部分和第二透鏡部分的暴露時間間隔。另外，該方法還包括再次暴露第一透鏡部分和/或第二透鏡部分任意多次(暴露之間可有或沒有時間間隔)，或可進一步包括暴露透鏡的其他部分(例如第三透鏡部分、第四透鏡部分等)。一旦達到期望的性能，本方法就可進一步包括整個透鏡暴露于刺激，以鎖定期望的透鏡性能的步驟。
一般而言，一個或多個暴露部分的位置取決于需校正的折射偏差的類型。例如，在一個實施方案中，IOL的暴露部分是透鏡中心區(qū)域的光學(xué)區(qū)(例如約4mm和約5mm直徑之間)。作為選擇，一個或多個暴露的透鏡部分可沿IOL外周邊或沿特定經(jīng)線。在優(yōu)選實施方案中，刺激是光。在更優(yōu)選的實施方案中，這種光來自激光源。
實施例實施例1制備和試驗表1所示含有不同量的(a)二乙酸基甲基硅烷封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)(36,000g/mol)，(b)乙烯基二甲基硅烷封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物(DMDPS)(15,500g/mol)，和(c)紫外線光敏引發(fā)劑2，2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯(DMPA)的材料。PDMS是形成第一聚合物基質(zhì)的聚合物前體，DMDPS和DMPA一起含有RSMC。
表1

Wt％相對于DMDPS。
簡而言之，稱取適當(dāng)量的PDMS(Gelest DMS-D33；36,000g/mol)、DMDPS(Gelest PDV-0325；3.0-3.5mol％聯(lián)苯，15,500g/mol)和DMPA(Aldrich；1.5wt％相對于DMDPS)一起置于鋁盤中，室溫下手工混合至DMPA溶解，在壓力(5mtorr)下脫氣2-4小時除去氣泡。光敏棱鏡通過在由以棱鏡形式用透明膠帶固定在一起，并用硅氧烷填隙膠密封的三個玻璃片形成的模具中倒入得到的硅氧烷混合物來制備。該棱鏡約5cm長，三個邊的尺寸各約8mm。將棱鏡中的PDMS進行水分固化，并在室溫下遮光存放7天，以確保所得第一聚合物基質(zhì)不粘稠、清澈和透明。
光敏引發(fā)劑用量(DMPA時為1.5％(重量))根據(jù)光敏引發(fā)劑不同、RSMC大分子單體含量固定在25％的以前的試驗確定。在含有1.5％(重量)和2％(重量)光敏引發(fā)劑的組合物上觀察到最大的折射率調(diào)制，而飽和折射率發(fā)生在5％(重量)。
實施例2RSMC大分子單體的合成如方案1所示，商購的環(huán)狀二甲基硅氧烷四聚物(D4)、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷三聚物(D3’)以不同比例通過triflic acid開環(huán)，并在單罐合成中反應(yīng)雙甲基丙烯酰氧基丙基四甲基二硅氧烷(MPS)。美國專利號4260725(Kunzler，J.F.)，Trends in Polymer Science，452-59(1996)；Kunzler等，J.Appl.Poly.Sci.，55611-619(1995)；和Lai等，J.Poly.Sci.A.Poly.Chem.，331773-1782(1995)。
方案1 RSMC大分子單體簡言之，在管形瓶中攪拌適當(dāng)量的MPS、D4和D3’1.5-2小時。加入適當(dāng)量的triflic acid并在室溫下再攪拌所得混合物20小時。用己烷稀釋反應(yīng)混合物，加入碳酸氫鈉中和(酸)，并加入無水硫酸鈉干燥。過濾并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)己烷后，進一步通過活性炭柱過濾提純RSMC大分子單體。在5mtorr壓力和70-80℃下干燥RSMC大分子單體12-18小時。
苯基、甲基和端基的摻入量由在無內(nèi)部標準四甲基硅烷(TMS)的氘化氯仿中獲得的1H-NMR光譜計算。某些合成RSMC大分子單體的化學(xué)位移的說明性實例如下。含有5.58mol％苯基的1000g/mol RSMC大分子單體(通過4.85g(12.5mmol)MPS、1.68g(4.1mmol)D3’、5.98g(20.0mmol)D4和108μl(1.21mmol)triflic acid反應(yīng)獲得δ＝7.56-7.57ppm(m，2H)芳族、δ＝7.32-7.33ppm(m，3H)芳族、δ＝6.09ppm(d，2H)烯屬、δ＝5.53ppm(d，2H)烯屬、δ＝4.07-4.10ppm(t，4H)-O-CH2CH2CH2-、δ＝1.93ppm(s，6H)甲基丙烯酸酯的甲基、δ＝1.65-1.71ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-、δ＝0.54-0.58ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-Si、δ＝0.29-0.30ppm(d，3H)-CH3-Si-苯基、δ＝0.04-0.08ppm(s，50H)骨架的(CH3)2Si。
含有5.26mol％苯基的2000g/mol RSMC大分子單體(通過2.32g(6.0mmol)MPS、1.94g(4.7mmol)D3’、7.74g(26.1mmol)D4和136μl(1.54mmol)triflic acid反應(yīng)獲得δ＝7.54-7.58ppm(m，4H)芳族、δ＝7.32-7.34ppm(m，6H)芳族、δ＝6.09ppm(d，2H)烯屬、δ＝5.53ppm(d，2H)烯屬、δ＝4.08-4.11ppm(t，4H)-O-CH2CH2CH2-、δ＝1.94ppm(s，6H)甲基丙烯酸酯的甲基、δ＝1.67-1.71ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-、δ＝0.54-0.59ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-Si、δ＝0.29-0.31ppm(m，6H)-CH3-Si-苯基、δ＝0.04-0.09ppm(s，112H)骨架的(CH3)2Si。
含有4.16mol％苯基的4000g/mol RSMC大分子單體(通過1.06g(2.74mmol)MPS、1.67g(4.1mmol)D3’、9.28g(31.3mmol)D4和157μl(1.77mmol)triflic acid反應(yīng)獲得δ＝7.57-7.60ppm(m，8H)芳族、δ＝7.32-7.34ppm(m，12H)芳族、δ＝6.10ppm(d，2H)烯屬、δ＝5.54ppm(d，2H)烯屬、δ＝4.08-4.12ppm(t，4H)-O-CH2CH2CH2-、δ＝1.94ppm(s，6H)甲基丙烯酸酯的甲基、δ＝1.65-1.74ppm((m，4H)-O-CH2CH2CH2-、δ＝0.55-0.59ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-Si、δ＝0.31ppm(m，11H)-CH3-Si-苯基、δ＝0.07-0.08ppm(s，272H)骨架的(CH3)2Si。
同樣，為了合成不含任何甲基苯基硅氧烷單元并用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷封端的二甲基硅氧烷聚合物，改變D4與MPS的比例但不摻入D3’。
分子量通過1H-NMR和凝膠滲透色譜法(GPC)計算。分子量通過采用聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸甲酯)標準的通用校正方法獲得。表2表示通過triflic acid開環(huán)聚合合成的其他RSMC大分子單體的特征。
表2

其中Mn＝數(shù)均分子量，nD＝在鈉D線測量的折射率在10-40wt％時，這些分子量1000-4000g/mol、苯基含量3-6.2mol％的RSMC大分子單體是完全可混溶的和生物相容的，當(dāng)摻入硅氧烷基質(zhì)時形成光學(xué)透明的棱鏡和透鏡。與表1中所用RSMC大分子單體(乙烯基二甲基硅烷封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物)(DMDPS)(3-3.5mol％二苯基含量，15500g/mol)比較，高苯基含量(4-6mol％)和低分子量(1000-4000g/mol)RSMC大分子單體的折射率增加2.5倍、擴散速度提高3.5-5.0倍。
實施例3通過在30％的1000g/mol雙甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷(RSMC大分子單體)中混合0.23％的光敏引發(fā)劑(Irgacure 651，Ciba)，制備折射和/或形狀修正調(diào)節(jié)組合物。在該組合物中加入70％的36000g/mol二乙酸基甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷(第一前體)并充分攪拌整個組合物。真空脫氣該混合物10分鐘，然后轉(zhuǎn)移到注射器中。用20個計量格的套管將最終配方注入一塊泡沫塑料(即“模具”)中，室溫固化24小時。固化材料與氣泡形狀一致并具有期望的機械性能。
實施例4通過在30％的1000g/mol雙甲基丙烯酸酯封端的二甲基硅氧烷甲基苯基硅氧烷共聚物(macromer)中混合0.23％的光敏引發(fā)劑(Irgacure651，Ciba)和0.02％的UVAM紫外線吸收劑(2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-乙烯基苯基)-5-氯代-2H-苯并三唑，Chemica)制備RSMC。在該組合物中加入35％商購硅氧烷(MED-6820，NuSil)的B部分液體成分和1-5％的甲基氫環(huán)硅氧烷交聯(lián)劑，混合整個組合物并真空脫氣10分鐘。最后向該組合物中加入35％商購硅氧烷(MED-6820，NuSil)的A部分液體成分和一滴鉑催化劑(PC075，United Chemical Technology)，混合該組合物并真空脫氣。將最終制劑轉(zhuǎn)移到注射器中。用20個計量格的套管將最終配方注入一塊泡沫塑料或已倒出其中的藥劑維生素E的口服膠囊中。在40℃下固化該硅氧烷混合物24小時。固化材料與氣泡或膠囊形狀一致并具有期望的機械性能。
實施例5通過在30％的1000g/mol雙甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷(macromer)中混合0.23％的光敏引發(fā)劑(Irgacure 651，Ciba)和0.02％的紫外線吸收劑(UVAM)制備RSMC。在該組合物中加入35％商購硅氧烷(MED-6033，NuSil)的B部分液體成分和約1-5％的甲基氫環(huán)硅氧烷(CAS-68037-53-6)交聯(lián)劑，混合整個組合物并真空脫氣10分鐘。最后向該組合物中加入35％商購硅氧烷(MED-6033，NuSil)的A部分液體成分和一滴鉑催化劑(PC075，United ChemicalTechnology)，混合該組合物并真空脫氣。將最終制劑轉(zhuǎn)移到注射器中。用20個計量格的套管將最終配方注入一塊起到模具作用的泡沫塑料中。在35℃下固化該硅氧烷混合物24小時。固化材料與氣泡形狀一致并具有期望的機械性能。
實施例6通過在30％的1000g/mol雙甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷(macromer)中混合0.23％的光敏引發(fā)劑(Irgacure 651，Ciba)和0.02％的紫外線吸收劑(UVAM)制備RSMC。在該組合物中加入35％硅氧烷基聚合物(類似MED-6820中采用的聚合物)和適當(dāng)數(shù)量的交聯(lián)劑，混合整個組合物并真空脫氣10分鐘。最后向該組合物中加入35％的硅氧烷基聚合物以及鉑催化劑，混合該組合物并真空脫氣。將最終制劑轉(zhuǎn)移到注射器中。用20個計量格的套管將最終配方注入一塊泡沫塑料或通過將兩塊焦面透鏡的邊緣粘合在一起形成模具制成的袋子中。在35℃下固化所得硅氧烷混合物24小時。固化材料與所用模具形狀一致并具有期望的機械性能。
實施例7稱取0.00152g的Irgacure 369(Ciba，2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁酮-1)光敏引發(fā)劑和0.00160g的UVAM紫外線吸收劑和1.20000g的1000g/mol的大分子單體并在管瓶中充分混合。在該管瓶中加入1.40000g商購硅氧烷MED硅氧烷6820的B部分(NuSilTechnology制造的第二部分硅氧烷高彈體，批號20982)，徹底混合并標記。然后在另一個管瓶中加入1.40000g商購硅氧烷MED 6820的A部分(NuSil Technology，批號20982)和0.01540g含鉑催化劑PC075(鉑-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物，UCT，批號2005060)，徹底混合并標記。對這兩個管瓶真空脫氣除去氣泡。向裝有第一混合物的管瓶中加入1.4g第二混合物并徹底混合。將整個混合物(約4g)脫氣并倒在有1mm厚墊圈的鍍鉻壓平板(2×2英寸)上，上面放置另一塊鍍鉻壓平板形成壓模。在保持40℃的Carver壓機中以約10000磅壓縮該夾心材料48小時。取出2”×2”×1mm的固化硅氧烷片或含RSMC的膜。
實施例8稱取0.0092g的Irgacure 651(Ciba，2，2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯)光敏引發(fā)劑、0.0016g的UVAM紫外線吸收劑和1.2000g的1000g/mol雙甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷大分子單體并在管瓶中充分混合。在該管瓶中加入1.4000g商購硅氧烷MED 6820的B部分(批號20982)，徹底混合并標記。然后在另一個管瓶中加入1.4000g商購硅氧烷MED 6820的A部分(批號20982)和0.0154g鉑-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物催化劑PC075(UCT，批號2005060)，徹底混合并標記。對這兩個管瓶真空脫氣。向裝有第一混合物的管瓶中加入1.4g第二混合物并徹底混合。將整個混合物(約4g)脫氣并倒在有1mm厚墊圈的鍍鉻壓平板(2×2英寸)上，墊圈上面放置第二塊鍍鉻壓平板，在保持40℃的Carver壓機中以約10000磅壓縮夾在兩塊鍍鉻壓平板間的混合物48小時以固化該材料。取出2”×2”×1mm的固化硅氧烷片或含RSMC的膜。
實施例9稱取0.0092g的Irgacure 651(Ciba，2，2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯)光敏引發(fā)劑、0.0008g的UVAM紫外線吸收劑和1.2000g的1000g/mol雙甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷大分子單體并在管瓶中充分混合至完全溶解。用鋁箔小心包裹該容器，使這些試樣免受日光照射。在該管瓶中加入1.4000g商購硅氧烷MED 6820的B部分(批號20982)，徹底混合并標記。然后在另一個管瓶中加入1.4000g商購硅氧烷MED 6820的A部分(批號20982)和0.0184g鉑-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物催化劑PC075(UCT，批號2005060)，徹底混合并標記。對這兩個容器真空脫氣除去氣泡。向裝有第一混合物的管瓶中加入1.4g第二混合物并徹底混合。將整個混合物脫氣并倒在有1mm厚墊圈的鍍鉻壓平板(2×2英寸)上，上面放置另一塊鍍鉻壓平板，形成壓模。在保持40℃的Carver壓機中以約10000-15000磅壓縮夾在兩塊鍍鉻壓平板間的硅氧烷混合物48小時。取出2”×2”×1mm的固化硅氧烷片或含RSMC的膜。
實施例10從根據(jù)以上實施例制備的片或膜上切下2mm厚的8mm圓片，用Dynamic Mechanical Spectroscopy(DMA)以切變模式在0.01-100弧度/秒頻率范圍下，在35℃的平行板間試驗，以測定指示彈性材料中的交聯(lián)的切變損耗模量G”在試驗頻率范圍內(nèi)相對恒定的G”值表示IOL配方中有足夠的基本交聯(lián)。這些光譜示于圖1和2，大致數(shù)據(jù)示于表3和4。
表3RSMC大分子單體加入量0-30％@0.01和100弧度/秒的G”值

表4甲基環(huán)硅氧烷交聯(lián)劑加入量對含30％RSMC的基本交聯(lián)的聚硅氧烷基質(zhì)中G”值的影響

從以上表格和附圖可見，隨著RSMC大分子單體含量增加，切變損耗模量會降低，表示試樣的有效交聯(lián)減少。但加入交聯(lián)劑后，甲基環(huán)硅氧烷可用于有效控制透鏡材料中的交聯(lián)。具體而言，在含有30％RSMC化合物的光學(xué)元件配方中加入10％(重量)的這種特定交聯(lián)劑(表4)與表3所示僅加入約1％RSMC大分子單體的配方表現(xiàn)出基本相似的G”值。
盡管上文詳細描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，但可在附屬權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進行各種變化、替換和變更。此外，本申請的范圍并不限于說明書中描述的過程、機械、制造、物質(zhì)組分、措施、方法和步驟。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易理解本發(fā)明所公開的內(nèi)容，并根據(jù)本發(fā)明利用現(xiàn)有的或以后發(fā)展的、能像上文描述的相應(yīng)實施方案那樣起到基本相同的作用或?qū)崿F(xiàn)基本相同的結(jié)果的過程、機械、制造、物質(zhì)組分、措施、方法或步驟。因此，附屬權(quán)利要求的范圍往往包括這種過程、機械、制造、物質(zhì)組分、措施、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.制造光學(xué)元件的方法，包括(a)制備包含第一前體和折射修正和/或形狀修正組合物(RSMC)的第一復(fù)合材料；(b)制備包含第二前體和用于第一和第二前體的催化劑的第二復(fù)合材料；(c)將第一和第二復(fù)合材料組合形成反應(yīng)混合物；(d)將反應(yīng)混合物置于模具中；(e)用所述反應(yīng)混合物形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)，所述基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)具有分散其中的所述RSMC；和(f)從模具中取出光學(xué)元件。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括加入至少一種第三復(fù)合材料的步驟，第三復(fù)合材料包含進一步含有交聯(lián)劑的第三前體。
3.權(quán)利要求2的方法，還包括在壓力下形成基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)的步驟。
4.權(quán)利要求3的方法，其中壓力從約大氣壓直到約20,000磅/平方英寸。
5.權(quán)利要求4的方法，其中壓力在約10,000-約20,000磅/平方英寸范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求3的方法，其中壓力為恒壓、變壓或恒壓與變壓組合。
7.權(quán)利要求1的方法，還包括在高于反應(yīng)混合物凝固點至催化劑分解溫度的溫度下，在模具中形成反應(yīng)混合物的步驟。
8.權(quán)利要求1的方法，還包括在從約室溫到約50℃的溫度下，在模具中形成反應(yīng)混合物的步驟。
9.權(quán)利要求7的方法，其中溫度在約30℃-約40℃范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求1的方法，還包括在恒溫、可變溫度范圍內(nèi)或恒溫與可變溫度范圍組合的溫度下，在模具中形成反應(yīng)混合物的步驟。
11.權(quán)利要求1的方法，其中第一前體包括至少一種在每個分子中帶有至少兩個硅氧烷連接的乙烯基的聚有機硅氧烷分子。
12.權(quán)利要求1的方法，其中第二前體包括至少一種帶有至少3個硅氧烷連接的氫化物基的聚有機硅氧烷分子，條件是沒有一個單個的硅氧烷原子帶有大于兩個的Si-H連接基。
13.權(quán)利要求2的方法，其中交聯(lián)劑選自每分子帶有至少3個乙烯基的乙烯基硅氧烷化合物和每分子帶有至少3個硅氧烷氫化物部分的硅氧烷化合物。
14.權(quán)利要求13的方法，其中交聯(lián)劑含量高達15重量％，優(yōu)選0-10重量％。
15.權(quán)利要求1的方法，其中催化劑是公知含鉑族金屬的催化劑，催化硅氧烷連接的氫化物和硅氧烷連接的乙烯基的加成。
16.權(quán)利要求15的方法，其中反應(yīng)混合物中催化劑的含量足以提供至少約0.1份每百萬重量鉑族金屬，以元素金屬計算。
17.權(quán)利要求1的方法，其中RSMC是生物相容的。
18.權(quán)利要求1的方法，其中RSMC包含聚硅氧烷。
19.權(quán)利要求18的方法，其中聚硅氧烷含有能受刺激誘發(fā)聚合的官能團。
20.權(quán)利要求19的方法，其中官能團選自丙烯酸酯、烷氧基、肉桂?；?、甲基丙烯酸酯、stibenyl和乙烯基。
21.權(quán)利要求1的方法，其中折射修正和/或形狀修正組合物還含有光敏引發(fā)劑。
22.權(quán)利要求21的方法，其中光敏引發(fā)劑選自乙酰苯、2，4-二氯甲基-1，3，5-三嗪、苯偶姻甲基醚、鄰苯甲?；客约八鼈兊墓柩跬檠苌?。
23.權(quán)利要求1的方法，還包括強刺激光學(xué)元件，從而引起RSMC形成反應(yīng)產(chǎn)物的步驟。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述反應(yīng)產(chǎn)物是聚合的或互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。
25.權(quán)利要求1的方法，其中RSMC包含通式X-Y-X1的大分子單體和光敏引發(fā)劑，其中Y是 或 X是 和X1是 其中m和n各自獨立的是整數(shù)，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自獨立的選自氫、烷基、芳基和雜芳基；Z是可光致聚合基團。
26.權(quán)利要求25的方法，其中R1、R2、R3、R5和R6選自甲基、乙基和丙基，R4是苯基。
27.權(quán)利要求1的方法，其中RSMC占光學(xué)元件的多達約45重量％。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27任何一項制備的光學(xué)元件。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至27任何一項制備的眼內(nèi)透鏡。
30.制造的光學(xué)元件，包含以下的反應(yīng)產(chǎn)物(a)第一復(fù)合材料，所述第一復(fù)合材料還含有至少一種每分子帶有至少2個硅氧烷連接的乙烯基的聚有機硅氧烷分子；(b)第二前體，包含至少一種每分子帶有至少3個硅氧烷-氫化物基的聚有機硅氧烷分子；(c)公知含鉑族金屬催化劑，催化硅氧烷連接的氫化物與硅氧烷-乙烯基的加成；(d)折射修正和/或形狀修正組合物；所述反應(yīng)產(chǎn)物在0.01-約100弧度/秒的試驗頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出1×104-約1.25×105Pa的切變損耗模量。(e)紫外線吸收劑。
31.權(quán)利要求30制造的光學(xué)元件，還包含交聯(lián)劑，其選自每分子帶有至少3個乙烯基的硅氧烷化合物、每分子帶有至少3個硅氧烷氫化物部分的硅氧烷化合物，或它們的組合，所述氫化物在不同的硅原子上，所述交聯(lián)劑的含量高達光學(xué)元件的約15重量％。
32.權(quán)利要求31制造的光學(xué)元件，其中制造的光學(xué)元件表現(xiàn)出至少約1×104的切變損耗模量G”。
全文摘要
公開了光學(xué)元件，特別是在基本交聯(lián)的第一聚合物基質(zhì)中摻入任何數(shù)量(0－99％)的折射修正和/或形狀修正調(diào)節(jié)化合物的眼內(nèi)透鏡(IOL)的制造方法及材料。根據(jù)本發(fā)明方法制造的材料表現(xiàn)出可用于定義醫(yī)用透鏡的某些流變學(xué)參數(shù)。這些醫(yī)用透鏡有借助于通過刺激誘發(fā)的聚合改變折射率和/或改變形狀來改變其光焦度的能力。
文檔編號G02B1/04GK101018514SQ200580028024
公開日2007年8月15日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者J·A·科恩費爾德, R·H·格魯布斯, S·H·常 申請人:卡爾豪恩視覺公司