一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料及其制备方法.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 101503491 B (45)授权公告日 2011.11.30 CN 101503491 B *CN101503491B* (21)申请号 200910025790.8 (22)申请日 2009.03.10 C08F 220/36(2006.01) C08F 220/56(2006.01) C08F 220/28(2006.01) C08F 220/06(2006.01) C08F 226/10(2006.01) C08F 226/02(2006.01) G02B 1/04(2006.01) G02C 7/04(2006.01) (73)专利权人 海昌隐形眼镜有限公。

2、司 地址 212331 江苏省镇江市丹阳市司徒镇丹 伏路 1 号 专利权人 东南大学 (72)发明人 李新松 孙复钱 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 叶连生 (54) 发明名称 一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料及其 制备方法 (57) 摘要 一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料及其 制备方法， 是由带亲水性基团且以甲基丙烯酸酯 封端的含氟有机硅聚合物单体与一种或多种亲水 单体、 硅氧烷单体通过紫外光引发或热引发交联 共聚而成。混合单体中氟硅氧烷双亲性单体的含 量为 20 -60。制备方法是将氟硅氧烷双亲性 单体、 亲水单体、 硅氧烷单体、 交联剂、 引。

3、发剂、 稀 释剂混合均匀， 注入模具中， 采用紫外光照射或热 引发聚合， 然后脱模， 除去未反应单体或低聚物， 浸泡在水中得到水凝胶。该水凝胶材料具有高透 氧性和舒适性、 润湿性、 抗蛋白沉积等性质， 是一 种性能优异的角膜接触镜。 (51)Int.Cl. 审查员 翟燕燕 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 2 页 说明书 8 页 CN 101503491 B1/2 页 2 1. 一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜， 其特征在于这种水凝胶接触镜是由如下单体聚 合而成 ： 1) 氟硅氧烷双亲性单体 ： 含量是总的单体混合物重量的 20 -60， 其结构如下 ： 其中，。

4、 R 是碳原子数为 1-6 的烷基， n 是 1 到 6 的正整数， X 的结构是 式中， R1 是碳原子数为 1 到 6 的烷基， R2 到 R7 是碳原子数为 1 到 6 的烷基， 或是苯基， m 是 1 到 6 的整数， p 是 1 到 4 的整数， d 是 1 到 50 的整数， a 为 5 到 200 的整数， b 为 1 到 50 的整数， c 为 1 到 50 的整数 ； 2) 亲水单体 ： 含量是总的单体混合物重量的 20 -60 ； 3) 硅氧烷单体， 含量是总的单体混合物重量的 19 -60， 其结构为 ： 其中 X 为 -COO-， -CON-， R3 为氢或甲基， R4。

5、 为烷基或苯基， d 是 1 到 10 的整数 ； 4) 交联剂， 含量是总的单体混合物重量的 0.2 -3.0 ； 各组分含量范围之和为 100。 2. 根据权利要求 1 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜， 其特征在于所述的亲水性 单体是 N， N- 二甲基丙烯酰胺、 甲基丙烯酸 - 羟乙酯、 丙烯酸 - 羟乙酯、 甲基丙烯 酸 - 羟丁 酯、 丙烯酸 - 羟丁酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸、 N- 乙烯基吡咯烷酮、 N- 乙烯基 乙酰胺或 N- 乙烯基 -N- 甲基乙酰胺中的一种。 3. 根据权利要求 1 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜， 其特征在于所述的交联剂是 二或三 ( 甲基 ) 丙烯。

6、酸多元醇酯， 或二 ( 甲基 ) 丙烯酸聚氧乙烯酯中的一种。 4. 一种如权利要求 1 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法， 其特征在于将 氟硅氧烷双亲性单体、 亲水单体、 硅氧烷单体、 交联剂、 引发剂、 稀释剂混合均匀， 注入模具 中， 采用紫外光照射或热引发聚合， 然后脱模， 除去未反应单体或低聚物， 浸泡在生理盐水 中得到水凝胶。 权 利 要 求 书 CN 101503491 B2/2 页 3 5. 根据权利要求 4 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法， 其特征在于所述 的引发剂是偶氮引发剂、 过氧化物引发剂中的一种， 引发剂含量是总的单体混合物重量的 0.01 -1。。

7、 6. 根据权利要求 4 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法， 其特征在于稀释 剂是乙醇、 甘油、 丙醇、 异丙醇、 正丁醇、 异丁醇、 正己醇或正辛醇中的一种或多种。 7. 一种如权利要求 1 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法， 其特征在于将 氟硅氧烷双亲性单体、 亲水单体、 硅氧烷单体、 交联剂、 引发剂、 稀释剂混合均匀， 注入聚丙 烯或聚氯乙烯的角膜接触镜模具中， 采用紫外光照射或热引发聚合， 然后脱模， 除去未反应 单体或低聚物， 浸泡在生理盐水中得到高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜。 8. 根据权利要求 7 所述的高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法， 其特征在于所述 。

8、的引发剂是 2- 羟基 -2- 甲基 -1- 苯基丙酮、 二苯甲酮、 过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的 一种， 引发剂含量是总的单体混合物重量的 0.01 -1。 权 利 要 求 书 CN 101503491 B1/8 页 4 一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜， 属于生物医用材料技术领域。 背景技术 0002 角膜接触镜可分为硬性接触镜和软性接触镜两类， 硬性接触镜佩戴舒适性差， 而 软性接触镜佩戴舒适性良好。传统的软性接触镜由亲水性单体聚合而成， 如 HEMA， NVP 等， 这类接触镜可采用离心浇铸法或模压法等工艺方。

9、法制备， 材料通常含水量在 30到 80 之间。因为普通的软性接触镜透氧性能达不到角膜代谢对氧的需求， 佩戴者通常需要每天 晚上从眼睛上取下来。 0003 聚硅氧烷水凝胶材料结合了水凝胶的水分子、 离子通透性和聚硅氧烷的高透氧 性， 用于开发可连续佩戴的软性接触镜。连续佩戴的镜片必须具有高的透氧性， 从而保证 佩戴时有足够的氧气能到达角膜。氧透过性 (Dk) 是接触镜的透氧能力常用氧气渗透系数 (oxygen permeability)Dk 和氧气传导系数 (oxygen transmissibility)Dk/t 来表示， 其 中 ： D 为 O2 在材料中的扩散系数， K 为 O2 在材料。

10、中的溶解系数， Dk 为系数 D 和 k 的乘积， 单 位为barrer (1barrer(cm3 of gas*cm2/cm3 of polymer*s*cmHg)*10-11) ； t为镜片的 中心厚度， 单位为毫米 (mm)。研究指出， 要满足无角膜水肿的日戴要求， Dk/t 值必须大于 24barrers/mm ； 过夜佩戴(over-night wear)时， Dk/t必须大于87(单位省略， 下同)， 但存 在 4的角膜水肿 ； 只有当 Dk/t 125 时， 才能保证延长佩戴 (extended wear， EW) 时无因 缺氧引起的相关症状。接触镜材料必须佩戴舒适和安全， 如聚。

11、硅氧烷水凝胶接触镜要保证 白天和晚上以及连续佩戴的舒适性和安全性， 为了满足这些要求， 连续佩戴镜片必须具有 高的氧透过性， 柔软性等性能， 因此， 需要设计出氧透过性高的接触镜材料来满足连续佩戴 要求。 0004 适用于制备聚硅氧烷水凝胶接触镜片的单体见于 US 4136250， 4153641， 4740533， 5034461， 5070215， 5310779， 5358995， 5387632， 5496871 等。 目 前 国 外 上 市 的 聚 硅 氧 烷水凝胶接触镜片有如下几种， Bausch&Lomb 公司的 PureVisionTM， 其由独特的材料 Balaficon A。

12、 制备 (Caroline C.S.Karlgard， et al.Drying methods for XPS analysis ofPureVisionTM， Focus Night &DayTM and conventional hydrogel contact lens. Applied Surface Science， 2004， 230 ： 106-114)。其中 PDMS 的衍生物 (PBVC) 为主要的 透氧组分， 低分子量硅氧烷 (TPVC) 起维持高透氧性能和调节机械强度作用， 一对亲水单 体 NVP 和 NCVE 调节镜片含水量和机械强度， 这种镜片材料的 Dk 值达到 。

13、99， 含水量 36 ； Menicon 公司发明了一种制备硅水凝胶接触镜的新方法 ： 首先用 HEMA 等制备含羟基的传 统水凝胶接触镜， 然后用端基为 -NCO 的含硅单体与羟基反应， 用水饱和即得到光学透明 的、 高透氧、 润湿性好的硅水凝胶镜片 (Yasuhiro Yokoyama， et al.US 5777032， 1998) ； Johnson&Johnson 公司引入了内润湿剂概念 (Gareth Ross， et al.Silicone hydrogels ： trends in products and properties.British Contact lens Ass。

14、ociation Conference， Brighton， 2005)， 避免表面改性过程。 该公司产品Acuvue Advance和Acuvue Oasys均含内 说 明 书 CN 101503491 B2/8 页 5 润湿剂 HydraclearTM， 该润湿剂由高分子量的、 亲水的、 生物相容性好的 PVP 构成， 镜片材 料Acuvue Advance Dk值60barrer， 含水量达到47， Acuvue Oasys Dk值达到103barrer， 含水量 38。Johnson&Johnson 公司通过环氧基开环， 发明了一种含有羟基的可聚合有机 硅单体， 以提高接触镜中有机硅单。

15、体组分与亲水单体组分的相互作用， 但是可能影响接触 镜的透氧性能。 0005 含氟组分可以提高 O2 在材料中的溶解能力 ( 即 k 值 )， 以维持高透氧性能， 而且 还可以弥补有机硅材料亲脂性的缺点。CIBA Vision 公司的镜片材料 Lotrafilcon A， 被 认为是目前最先进的接触镜材料， 由其生产的 Focus Night&DayTM 的 Dk/t 达到了 175。 Lotrafilcon A 是硅氟大单体、 TRIS、 DMA 等的共聚产物， 其中硅氟大单体是由 PDMS 和 PFPE 链段构成的 A-B-A 三段式的可光固化线性预聚物。 0006 为了进一步满足人角膜对。

16、接触镜的透氧性、 润湿性要求， 有必要设计硅单体的结 构， 制造透氧性能优异的硅水凝胶接触镜。 发明内容 0007 技术问题 ： 本发明的目的是提供一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜及其制备方 法。该水凝胶材料具有高透氧性和舒适性、 润湿性、 抗蛋白沉积等性质， 是一种性能优异的 角膜接触镜。 0008 技术方案 ： 本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜是将带亲水性基团且以甲 基丙烯酸酯封端的含氟有机硅聚合物单体与单官能的烯属不饱和的含硅氧烷的单体和至 少一种亲水性单体聚合。 0009 采用的氟硅氧烷双亲性单体的结构如下 ： 0010 0011 其中， R 是碳原子数为 1-6 的烷基， n 是。

17、 1 到 6 的正整数， X 的结构是 ： 0012 0013 R1 到 R7 是碳原子数为 1 到 6 的烷基， 或是苯基， m 是 1 到 6 的整数， p 是 1 到 4 的 整数， d 是 1 到 50 的整数， y 是 1 到 10 的整数， x 是 2 到 10 的整数， a 为 5 到 200 的整数， b 为 1 到 50 的整数， c 为 1 到 50 的整数。 0014 烯属不饱和含硅氧烷单体的结构如下 ： 0015 说 明 书 CN 101503491 B3/8 页 6 0016 其中 X 为 -COO-， -CON- 等， R3 为氢或甲基， R4 为烷基或苯基， d 。

18、是 1 到 10 的整数。 0017 亲水性单体是 N， N- 二甲基丙烯酰胺、 甲基丙烯酸 - 羟乙酯、 丙烯酸 - 羟乙 酯、 甲基丙烯酸-羟丁酯、 丙烯酸-羟丁酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸、 N-乙烯基吡咯烷酮、 N- 乙烯基乙酰胺、 N- 乙烯基 -N- 甲基乙酰胺中的一种。这类单体通常具有很高的聚合反应 活性。混合聚合体系中带亲水性基团的含氟有机硅聚合物单体含量是 20 -60， 烯属不 饱和的含硅氧烷的单体含量是 20 -60， 亲水性单体含量是是 20 -60。 0018 本发明的单体混合物中还包含交联剂和引发剂等， 交联剂是二或三 ( 甲基 ) 丙烯 酸多元醇酯或二 ( 甲基 )。

19、 丙烯酸聚乙二醇酯， 含量是总的单体混合物重量的 0.2 -3， 引 发剂是 2- 羟基 -2- 甲基 -1- 苯基丙酮、 二苯甲酮、 过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的一种， 引发剂含量是总的单体混合物重量的 0.01 -1。 0019 高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、 亲水单体、 硅氧烷单体、 交联剂、 引发剂、 稀释剂混合均匀， 注入模具中， 采用紫外光照射或热引发聚 合， 然后脱模， 除去未反应单体或低聚物， 浸泡在生理盐水中得到水凝胶。 稀释剂是乙醇、 甘 油、 丙醇、 异丙醇、 正丁醇、 异丁醇、 正己醇、 正辛醇中的一种。 0020 高透氧氟硅氧烷水凝胶接。

20、触镜的制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、 亲水单体、 硅氧烷单体、 交联剂、 引发剂、 稀释剂混合均匀， 注入聚丙烯、 聚氯乙烯的角膜接触镜模具 中， 采用紫外光照射或热引发聚合， 然后脱模， 除去未反应单体或低聚物， 浸泡在生理盐水 中得到硅水凝胶接触镜。这类硅水凝胶接触镜的透氧性达到 200barrers 以上。 0021 本发明高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜配方也可以用于制备人工皮肤敷料等。 0022 有益效果 ： 本发明与现有技术相比， 具有如下优点 ： 0023 (1) 本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜是由氟硅氧烷双亲性单体、 亲水 单体、 硅氧烷单体、 交联剂的混合体系聚合而成。水。

21、凝胶、 水凝胶接触镜可通过紫外光引发 或热引发聚合交联制备。 0024 (2) 本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜采用特殊结构的氟硅氧烷双亲性 单体， 制备的水凝胶接触镜具有极好的透氧性能。 0025 (3) 本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜结合了水凝胶的性能和聚氟硅氧 烷的优异特性， 制备的水凝胶材料具有高透氧性和舒适性、 润湿性、 抗蛋白沉积等性质。 0026 (4) 含氟基团引入硅氧烷水凝胶中可保证材料高透氧性能的同时弥补有机硅材料 亲脂性的缺点。 0027 (5) 氟硅氧烷双亲性单体可提高氟硅氧烷单体和亲水单体的相容性， 从而提高水 凝胶材料润湿性， 透光性能。 说 明 书 。

22、CN 101503491 B4/8 页 7 0028 (6) 本发明的一种高透氧氟硅氧烷水凝胶也可以用作人工皮肤敷料。 具体实施方式 0029 本发明的一种氟硅氧烷水凝胶是将带亲水性基团且以甲基丙烯酸酯封端的含氟 有机硅聚合物单体与单官能的烯属不饱和的含硅氧烷的单体和至少一种亲水性单体通过 紫外光引发或热引发聚合交联制备而成的。 混合聚合体系中带亲水性基团的含氟有机硅聚 合物单体含量是20-60， 烯属不饱和的含硅氧烷的单体含量是20-60， 亲水性单体 含量是是 20 -60， 引发剂含量是总的单体混合物重量的 0.01 -1。 0030 采用的氟硅氧烷双亲性单体的结构如下 ： 0031 0。

23、032 其中， R 是碳原子数为 1-6 的烷基， n 是 1 到 6 的正整数， X 的结构是 0033 0034 R1 到 R7 是碳原子数为 1 到 6 的烷基， 或是苯基， m 是 1 到 6 的整数， p 是 1 到 4 的 整数， d 是 1 到 50 的整数， y 是 1 到 10 的整数， x 是 2 到 10 的整数， a 为 5 到 200 的整数， b 为 1 到 50 的整数， c 为 1 到 0035 50 的整数。 0036 采用的烯属不饱和含硅氧烷单体的结构如下 ： 0037 0038 其中 X 为 -COO-， -CON- 等， R3 为氢或甲基， R4 为烷基。

24、或苯基， d 是 1 到 10 的整数。 0039 采用的亲水性单体是 N， N- 二甲基丙烯酰胺、 甲基丙烯酸 - 羟乙酯、 丙烯 酸-羟乙酯、 甲基丙烯酸-羟丁酯、 丙烯酸-羟丁酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸、 N-乙烯 基吡咯烷酮、 N- 乙烯基乙酰胺、 N- 乙烯基 -N- 甲基乙酰胺中的一种。交联剂是二或三 ( 甲 说 明 书 CN 101503491 B5/8 页 8 基)丙烯酸多元醇酯， 二或三(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯， 引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯 基丙酮、 二苯甲酮、 过氧化苯甲酰、 偶氮二异丁腈中的一种， 稀释剂是乙醇、 甘油、 丙醇、 异丙 醇、 正丁醇、 异丁醇、 正。

25、己醇、 正辛醇中的一种。 0040 高透氧氟硅氧烷水凝胶接触镜的制备方法是将氟硅氧烷双亲性单体、 亲水单体、 硅氧烷单体、 交联剂、 引发剂、 稀释剂混合均匀， 注入模具中， 采用紫外光照射或热引发聚 合， 然后脱模， 除去未反应单体或低聚物， 浸泡在生理盐水中得到水凝胶。 0041 实施例 1-4 0042 实施例 1 0043 环氧基封端物 R 的合成 0044 称取 10g 烯丙基缩水甘油醚于烧瓶中， N2保护， 加热至 90 度， 加入氯铂酸催化剂 使1ml氯铂酸异丙醇溶液， 磁力搅拌恒压滴液漏斗中将3g四甲基二氢硅氧烷缓慢加入烧瓶 中， 回流反应15h。 旋转蒸发除去甲苯。 最后减压。

26、蒸馏， 收集沸点150-155/2mmHg的馏分， 得到浅黄色透明液体产物， 即为环氧基封端物 R， 其结构式为 0045 0046 实施例 2 0047 封端剂 X 的合成 0048 称取 10g 环氧基封端物 R， 加入过量正己醇 50ml 以及 100ul 三氟甲磺酸， 磁力搅 拌， 65 度下回流反应 24h， 旋转蒸发除去甲醇即得浅黄色产物 X， 其结构式为 0049 0050 实施例 3 0051 含硅氢键聚合物的合成 (A) 0052 200g八甲基环四硅氧烷(D4)， 5g四甲基四氢环四硅氧烷(D4H)， 5g 1， 3， 5-三甲基 三氟丙基环三硅氧烷(D3F)， 4g封端剂。

27、X， 于圆底烧瓶中， 加入500ml氯仿溶解， 磁力搅拌， 加 入催化剂三氟甲磺酸 1g， 室温下反应 10h， 以蒸馏水反复洗涤分层多次至体系中性， 得下层 有机相， 旋转蒸发除去氯仿得有一定粘度的产物， 减压除去挥发物得无色透明有一定粘度 的液体， 即为产物 (A)， 其结构式为 0053 说 明 书 CN 101503491 B6/8 页 9 0054 ， 其中 Y 的为 ： 0055 0056 实施例 4 0057 双亲性低聚物的合成 (B) 0058 将上述产物 (A) 以 100ml 正己醇溶解， 加入 40g 烯丙基聚乙二醇醚， 磁力搅拌下 130加热， 加入铂催化剂1g， 13。

28、0下反应24h， 过滤， 离心分层， 上清液洗涤3次， 再减压除 去挥发物即得产物 (B)， 结构式如下 ： 0059 0060 其中 Y ： 0061 0062 实施例 5 0063 氟硅氧烷双亲性单体 (C) 的合成 0064 烧瓶中加入上述双亲性聚合物 (B)200g， 甲基丙烯酸异氰酸酯 5g， ， 用溶剂溶解， 加入催化剂二正丁基二月桂酸锡 0.5g， 60下反应 5h， 用溶剂洗涤， 再常温减压除去挥发 物即得产物氟硅氧烷双亲性单体。 0065 实施例 6-9 0066 称取不同比例 ( 见表 1) 的带亲水性基团的氟硅氧烷双亲性单体 (C)、 甲基丙酰氧 基丙基三(三甲代甲硅烷基。

29、)硅烷(TRIS)和N， N-二甲基丙烯酰胺(DMA)， 交联剂是二甲基 丙烯酸三缩乙二醇酯 (TEGDMA)， 正己醇作稀释剂， Dorocur 1173 作为紫外光引发剂搅拌混 合均匀。 单体混合物注入模具中， 紫外光下照射1小时固化成型， 脱模后在乙醇中浸泡24h， 纯水中浸泡 24h， 得到高透氧氟硅氧烷水凝胶。 说 明 书 CN 101503491 B7/8 页 10 0067 表 1. 不同比例的水凝胶配方光聚合制备的硅水凝胶材料性能 0068 0069 用上述组分制备的镜片材料具有高的透氧性， Dk 值都在 200 以上， 0070 实施例 10 0071 表 1 中各比例的水凝。

30、胶配方制备的接触镜镜片材料都具有良好的透光性能， 用紫 外-可见分光光度计， 采用波长扫描法测试实施例3制备的镜片材料的透光性能， 材料在可 见光区(400-800nm)透光率在95以上。 含水量通过称重法测量， 透氧系数由库仑法测量。 水凝胶材料的力学性能采用 Instron 力学试验机测量， 结果见表 1。 0072 实施例 11-14 0073 水凝胶配方 0074 称取不同比例(见表2)的带亲水性基团的氟硅氧烷双亲性单体(Mn10000)、 甲 基丙酰氧基丙基三 ( 三甲代甲硅烷基 ) 硅烷 (TRIS) 和 N， N- 二甲基丙烯酰胺 (DMA)， 正己 醇作稀释剂和偶氮二异丁腈作为。

31、引发剂搅拌混合均匀。 单体混合物注入聚丙烯接触镜模具 中， 加热至120度固化成型， 脱模后在乙醇中浸泡24h， 得到氟硅氧烷水凝胶接触镜。 透氧性 由库仑法测量， 镜片材料 Dk 值都在 200 以上。 0075 实施例 15 0076 表 2 中各比例的水凝胶配方制备的接触镜镜片材料都具有良好的透光性能， 用紫 外-可见分光光度计， 采用波长扫描法测试实施例3制备的镜片材料的透光性能， 材料在可 见光区(400-800nm)透光率在95以上。 含水量通过称重法测量， 透氧系数由库仑法测量。 说 明 书 CN 101503491 B8/8 页 11 水凝胶材料的力学性能采用力学试验机测量。 0077 表 2. 不同比例的水凝胶配方热聚合制备的硅水凝胶材料性能 0078 说 明 书 。