阅读说明：本技术 高折射率、高阿贝数的人工晶状体材料 (High refractive index, high Abbe number intraocular lens materials ) 是由 D·施吕特 于 2018-06-01 设计创作，主要内容包括：披露了高折射率的、疏水的丙烯酸材料。这些材料具有高折射率和高阿贝数。这种组合意味着这些材料具有低折射率色散并且因此特别适合用作人工晶状体材料。这些材料还适合用在其他可植入的眼科装置中,例如人工角膜、角膜环、角膜植入物和角膜嵌入物。(High refractive index, hydrophobic acrylic materials are disclosed. These materials have a high refractive index and a high abbe number. This combination means that these materials have a low refractive index dispersion and are therefore particularly suitable for use as intraocular lens materials. These materials are also suitable for use in other implantable ophthalmic devices, such as keratoprostheses, corneal rings, corneal implants, and corneal inlays.)

高折射率、高阿贝数的人工晶状体材料

发明领域

本发明涉及丙烯酸装置材料。特别地，本发明涉及特别适合用作人工晶状体(“IOL”)材料的高折射率丙烯酸装置材料，所述材料可以通过小于2.5mm的小切口注射。

背景技术

随着小切口白内障手术的最近发展，已将增加的重点放在开发适用于人造晶状体中的软的可折叠材料上。总体上，这些材料属于以下三类之一：水凝胶、硅酮和丙烯酸树脂。

总体上，水凝胶材料具有相对低的折射率，使得它们比其他材料更不是令人希望的，因为实现给定屈光力必需较厚的光学晶状体。硅酮材料通常具有比水凝胶更高的折射率，但是在以折叠位置放入眼中后倾向于爆发性地展开。爆发的展开可潜在地损害角膜内皮和/或使天然晶状体囊破裂。丙烯酸材料是令人希望，因为它们通常具有比硅酮材料更高的折射率，并且比硅酮材料更缓慢或更可控地展开。

美国专利号5,290,892披露了适合用作IOL材料的高折射率丙烯酸材料。这些丙烯酸材料包含两种芳基丙烯酸单体作为主要成分。它们还包含交联成分。可以将由这些丙烯酸材料制成的IOL卷起或折叠以通过小切口***。

美国专利号5,331,073披露了软的丙烯酸IOL材料。这些材料包含两种丙烯酸单体作为主要组分，这两种单体由它们各自的均聚物的性质定义。将第一单体定义为其均聚物具有至少约1.50的折射率的单体。将第二单体定义为其均聚物的玻璃化转变温度小于约22℃的单体。这些IOL材料还包含交联组分。此外，这些材料可任选地包含不同于前三种成分的第四种成分，所述成分衍生自亲水单体。这些材料优选地具有总计按重量计小于约15％的亲水组分。

美国专利号5,693,095披露了可折叠眼科晶状体材料，这些材料包含总计按重量计至少90％的仅两种主要的晶状体形成单体。一种晶状体形成单体是芳基丙烯酸疏水单体。另一种晶状体形成单体是亲水单体。这些晶状体材料还包含交联单体，并且任选地包含UV吸收剂、聚合引发剂、反应性UV吸收剂和反应性蓝光吸收剂。

美国专利号6,653,422披露了主要由单一装置形成单体以及至少一种交联单体组成的可折叠眼科晶状体材料。这些材料任选地包含反应性UV吸收剂并且任选地包含反应性蓝光吸收剂。单一装置形成单体是以按重量计至少约80％的量存在。所述装置形成单体是芳基丙烯酸疏水单体。

具有高折射率的丙烯酸材料历来优选作为IOL材料，因为制备给定屈光度的晶状体要求较少材料。因此，由较高折射率材料制备的晶状体可以通过由较低折射率材料制备的类似屈光力晶状体的切口植入。使用较小的切口反过来导致较少的创伤并且降低手术引起散光的可能性。然而，具有高折射率的聚合物材料通常也表现出折射率色散。这可能导致色差，当观察不同波长的光时，色差可能影响视觉功效。

总体上，芳香基团的存在导致具有较高折射率色散的材料。不含芳香基团的疏水性丙烯酸材料将具有降低的折射率色散，但也将具有较低的折射率，因此将要求比由高折射率聚合物制备的可比的晶状体更大的切口尺寸。

发明内容

现在已经发现了改进的软的、可折叠的丙烯酸材料，这些丙烯酸材料特别适合用作IOL，但也可用作其他可植入的眼科装置，例如人工角膜、角膜环、角膜植入物和角膜嵌入物。这些材料具有高折射率和低折射率色散。这是使用在疏水性丙烯酸聚合物中包含脂环族官能团的单体来实现的。本发明的这些材料是通过将包含大量脂环族疏水丙烯酸单体、亲水单体和交联剂的混合物聚合而形成的共聚物。

本发明的可植入的眼科装置材料是光学透明的，使得它们适合用作IOL，并且它们具有低黏性、低表面散射、良好的稳定性外形以及良好的传递性能。在其他因素中，本发明基于以下发现，即通过将上述成分共聚获得的多组分、共聚的、高折射率装置材料是软的、无反光的、具有低黏度和低雾度的、具有低表面光散射并且能够通过具有良好展开性能的小(2.5mm或更小)切口。

具体实施方式

除非另外指出，所有组分的量以％(w/w)为基准(“wt.％”)表示。

本发明的眼科装置材料包含大量的脂环族丙烯酸单体，所述单体具有式：

其中：A是H或CH₃；

B是O、NR或S；

D是O、S或不存在(例如单键)；

E是CH₃、CH₂CH₃、CH(CH₃)₂、C(CH₃)₃、CH₂OH或H；

R是H、CH₃、CH₂CH₃或CH(CH₃)₂；

x是1-4，前提是如果x是>1，则不超过一个CHE基团具有E≠H；

y是0-2；并且

z是0-4，前提是如果D＝不存在，则z≠0。

用于本发明的这些材料的优选丙烯酸疏水单体是其中B是O、z是0-2、D是O或不存在，y是0，x是2或3并且E独立地是H、CH₂OH或CH₃的那些单体，前提是如果z＝0或1，则D不存在。最优选的是B是O、z是2、D是不存在、y是0、x是3并且E是H。例如，优选的单体包括2-环己基乙基丙烯酸酯、2-环戊基乙基丙烯酸酯、3-环己基丙基丙烯酸酯、3-环戊基丙基丙烯酸酯和2-(环己氧基)乙基丙烯酸酯。最优选的是2-环己基乙基丙烯酸酯。

所述具有化学式(I)的单体可通过已知方法制备。例如，可使所希望的单体的共轭醇在反应容器中与丙烯酸甲酯、钛酸四丁酯(催化剂)和聚合抑制剂如4-苄氧基苯酚组合。然后可以将所述容器加热以促进所述反应并蒸馏出反应副产物以驱使所述反应完成。替代合成方案包括将丙烯酸加入到所述共轭醇中并用碳二亚胺催化或将所述共轭醇与丙烯酰氯和HCl受体如吡啶或三乙胺混合。

聚合以获得本发明的这些材料的单体混合物包含总计70％-90％、优选地包含75％-85％、以及更优选地包含77％-82％的一种或多种所述具有化学式(I)的单体。

除了所述具有化学式(I)的单体外，聚合形成本发明的这些材料的混合物还包含选自下组的亲水单体，所述组由以下各项组成：羟基(C₂-C₄烷基)甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甘油酯和N-乙烯吡硌烷酮。优选的是羟基(C₂-C₄烷基)甲基丙烯酸酯。最优选的亲水单体是2-羟乙基甲基丙烯酸酯。待聚合的所述混合物或溶液将包含5％-25％、优选地包含12-22％、以及更优选地包含16％-19％的亲水单体总量。应所述限制包含在本发明的这些材料中的亲水单体的总量，使得本发明的聚合装置材料的平衡水含量(在35℃)小于4％并且优选地小于2％。

本发明的这些共聚物材料是交联的。用于本发明的这些共聚物中的可共聚交联剂可以是具有一个或多个不饱和基团的任何末端烯属不饱和化合物。合适的交联剂包括，例如具有在从100-500道尔顿的分子量的低分子量交联剂和具有在从501-6,000道尔顿的分子量的高分子量交联剂。低分子量交联剂将典型地以从0.5％-3％的总量存在，而高分子量交联剂将典型地以从2％-15％的总量存在。总体上，在本发明的这些材料中交联剂的总量将在从0.5％-10％的范围内，并且低分子量交联剂将优选地在从1％-3％的范围内或高分子量交联剂在从3％-10％的范围内。

合适的低分子量交联剂包括：乙二醇二丙烯酸酯；二乙二醇二丙烯酸酯；丙烯酸烯丙酯；1,3-丙二醇二丙烯酸酯；2,3-丙二醇二丙烯酸酯；1,6-己二醇二丙烯酸酯；1,4-丁二醇二丙烯酸酯；三乙二醇二丙烯酸酯；环己烷-1,1-二基二甲醇二丙烯酸酯、1,4-环己烷二醇二丙烯酸酯、1,3-金刚烷二醇二丙烯酸酯、1,3-金刚烷二甲基二丙烯酸酯、2,2-二乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、2,2-二异丁基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,3-环己烷二甲基二丙烯酸酯、1,4-环己烷二甲基二丙烯酸酯；新戊二醇二丙烯酸酯；以及它们相应的甲基丙烯酸甲酯。优选的低分子量交联单体包括1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-环己烷二甲基二丙烯酸酯；以及新戊二醇二丙烯酸酯。最优选的是新戊二醇二丙烯酸酯。合适的高分子量交联剂包括聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(M_n＝700道尔顿)以及聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(M_n＝2000道尔顿)。

在一个优选的实施例中，用于形成本发明的这些材料的混合物包含0.5％-2％、优选地包含1.4％-1,8％的新戊二醇二丙烯酸酯。

除了所述具有化学式(I)的单体、亲水单体和交联剂外，用于形成本发明的这些材料的混合物还优选地包含反应性(可聚合的)UV吸收剂并且任选地包含反应性蓝光吸收剂。

许多反应性UV吸收剂是已知的。优选的反应性UV吸收剂是2-(2’-羟基-3’-甲代烯丙基-5’甲基苯基)苯并***，可作为来自聚合物科学公司，沃灵顿，宾夕法尼亚州(Polysciences,Inc.,Warrington,Pennsylvania)的邻-甲代烯丙基苯***甲酚(“oMTP”)商购获得，3-(2H-苯并[d][1,2,3]***-2-基)-4-羟基苯基乙基甲基丙烯酸酯和2-(3-(叔丁基)-4-羟基-5-(5-甲氧基-2H-苯并[d][1,2,3]***-2-基)苯氧基)乙基甲基丙烯酸酯。UV吸收剂典型地以在从0.1wt.％-5wt.％的量存在。在一个实施例中，本发明的这些材料包含1.5wt.％-2.5wt.％、优选地包含1.5wt.％-2wt.％的反应性UV吸收剂。

许多反应性蓝光吸收化合物是已知的。优选的反应性蓝光吸收化合物是在美国专利号5,470,932、8,207,244和8,329,775中描述的那些，其全部内容通过援引并入本文。优选的蓝光吸收染料是N-2-[3-(2'-甲基苯基偶氮-4-羟基苯基]乙基甲基丙烯酰胺。当存在蓝光吸收剂时，蓝光吸收剂典型地以从0.005wt.％-1wt.％、优选地从0.01wt.％-0.1wt.％的量存在。

虽然聚合以形成本发明的眼科装置材料的单体混合物包含具有化学式(I)的单体、亲水单体、交联剂，优选地包含UV吸收剂，并且任选地包含蓝光吸收剂，但所述单体混合物优选地不包含任何芳香族单体。

本发明的这些可植入的眼科装置材料通过将上述成分结合并聚合所得混合物来制备。合适的聚合引发剂包括热引发剂和光引发剂。优选的热引发剂包括过氧自由基引发剂，例如叔丁基(过氧-2-乙基)己酸酯和二-(叔丁基环己基)过氧二碳酸酯(可作为来自阿克苏化学品公司，芝加哥，伊利诺伊州(Akzo Chemicals Inc.,Chicago,Illinois)的

16商购获得)，或偶氮引发剂，例如2,2’-(二氮烯-1,2-二基)双(2,4-二甲基戊腈)。优选的光引发剂是苯基膦酰基双(异亚丙基甲酮)，其作为

819商购获得。引发剂典型地以3wt.％或更少、以及优选地以1.5wt.％或更少的量存在。通常，当测定共聚组合物中其他成分的量时，不包括引发剂的总量。

上述主要单体组分(所述具有化学式(I)的单体)的身份特征(identity)和量以及任何额外组分的身份特征和量由最终眼科晶状体材料的期望性能决定。优选地，选择成分和它们的比例，使得本发明的这些丙烯酸装置材料具有以下特性，这些特性使得本发明的材料特别适合用于IOL，这些IOL通过2.5mm或更小、以及优选地通过2.0mm或更小的切口***。

所述晶状体材料优选地具有1.46-1.50、优选地具有1.48-1.50、并且最优选地具有1.49-1.50的折射率。尽管具有相对高的折射率，本发明的这些材料具有大于47、优选地大于50、以及最优选地大于52的阿贝数。折射率和阿贝数均使用阿贝折射计以及在测量前在35℃下在平衡盐溶液中平衡化的材料样测量。折射率测量在589nm(Na光源)下进行。使用以下公式计算阿贝数(v_D)：

v_D＝(n_D-1)/(n_F-n_C)

其中n_D、n_F和n_C分别是材料在589nm(钠D)、486nm(氢F)和656nm(氢C)处的折射率。

影响材料折叠和展开特性的晶状体材料的玻璃化转变温度(“Tg”)优选地低于约15℃、以及更优选地低于约10℃。Tg通过差示扫描热量法在10℃/min测量，并且Tg被确定为热容量增加的半高度。

所述晶状体材料将具有至少110％、优选地具有至少120％、以及最优选地具有至少130％的伸长率(断裂应变)。这种特性表明当折叠时，所述晶状体通常不会开裂、撕破或***。聚合物样品的伸长率在哑铃形拉伸测试样品上确定，这些测试样品具有20mm的总长度、11mm的夹持区的长度、2.49mm的总宽度、0.833mm的窄截面宽度、8.83mm的圆角半径以及0.9mm的厚度。测试在18±2℃或23±2℃和50±10％的相对湿度下使用拉伸试验机对样品进行。将夹持距离设置为11mm，并且将十字头速度设置为50mm/分钟，并将所述样品拉至失效。断裂应变作为失效时的位移相对于原始夹持距离的分数报告。断裂应力在样品的最大负荷(典型地当样品断裂时的负荷)下计算，假定初始面积保持恒定。杨氏模量是由线性弹性区中应力-应变曲线的瞬时斜率计算的。25％的正割模量作为在应力-应变曲线上在0％应变与25％应变之间绘出的直线的斜率来计算。100％的正割模量作为在应力-应变曲线上在0％应变与100％应变之间绘出的直线的斜率来计算。

所述晶状体材料将具有小于4％的平衡水含量(EWC)。EWC使用分析天平进行重力测定。首先，获得干样品重量，然后将样品在室温下在平衡盐溶液(BSS)中平衡化持续至少24小时。然后将所述样品从BSS中移出，将过量的表面液体除去并将所述样品称重。％EWC通过以下公式确定：

通过将样品在45℃下在去离子水中放置持续20小时来开展反光评估。然后将这些样品转移到37℃浴中，在冷却2小时至37℃后，使用光学显微镜在暗场条件下以至少100X的放大倍数检查样品的反光。确定样品中每mm²的反光次数。优选地，本发明的这些材料具有小于10反光/mm²、以及更优选地小于1反光/mm²。

由本发明的这些材料构造的IOL可以时候能够卷起或折叠成可适合通过相对较小的切口的小横截面的任何设计。例如，所述IOL可以具有所谓的一片或多片设计，并且包括光学和支撑部分。所述光学部分是用作晶状体的部分。将所述支撑部分附接到光学部分上并且将光学部分在眼睛中的适当位置。所述光学部分和一个或多个支撑部分可以具有相同或不同的材料。所谓的多片式晶状体因为分别制备光学部分和一个或多个支撑部分，并且然后将这些支撑部分附接到所述光学部分上。在单片式晶状体中，所述光学部分和这些支撑部分由一片材料形成。取决于材料，然后从所述材料中切割或用车床加工出这些支撑部分以生产IOL。

本发明将通过以下实例进一步说明，这些实例旨在说明而非限制。

实例

单体溶液体通过按下表1-4中列出的比例组合成分来制备。将每种溶液充分混合并用N₂鼓泡。将所述单体溶液通过0.2微米的PTFE薄膜直接过滤到聚丙烯晶状体模具或矩形平模具中。对于实例1-5，将填充的模具放置在烘箱中并加热到70℃持续1小时，随后在100℃下固化2小时。一旦冷却，将产品从模具中移出，在室温下在丙酮中萃取，用新鲜丙酮冲洗并使其空气干燥。然后将所述产品在70℃的真空下放置持续至少16小时。对于实例6-22，将填充的模具放置在预热的105℃烘箱中持续20分钟，随后在100℃下固化2小时40分钟。一旦冷却，将所述产品从模具中移出，在室温下用乙醇萃取，用新鲜乙醇冲洗并使其空气干燥。然后将所述产品在80℃的真空下放置持续至少16小时。在递送测试之前，将这些IOL样品用氩等离子体处理持续1分钟(400W，160毫托)以降低黏性(参见，例如美国专利号5,603,774)。如上所述测定拉伸特性、折射率、阿贝数、反光和EWC。使用具有50N负荷传感器的型号为4442的Instron材料测试仪、使用50mm/min的十字头速度测试拉伸性能。使用ATAGO DR-M2多波长阿贝折射计测量折射率和阿贝数。

表1.

实例1-5

CHEA＝2-环己基乙基丙烯酸酯

HEMA＝2-羟乙基甲基丙烯酸酯

BDDA＝1,4-丁二醇二丙烯酸酯

CHDA＝1,4-环己烷二甲基二丙烯酸酯

NPGDA＝新戊二醇二丙烯酸酯

oMTP＝2-(2’-羟基-3’-甲代烯丙基-5’-甲基苯基)苯并***

Perkadox16＝双(4-叔丁基环己基)过氧二碳酸酯

表2.

实例6-10

表3.

实例11-16

表4.

实例17-22

实例23

晶状体的输送评估

使用H4机头(具有或不具有软端)和黏弹性的黏弹剂将从选定配方的在40屈光度模具铸造的晶状体输送通过Monarch III D盒。晶状体输送在18℃和23℃下进行，没有停留时间。输送后评估包括光学和支撑损伤以及输送盒损伤。总体上，所有晶状体光学部分快速展开并且支撑部分在输送时不黏附在光学区域。另外，光学部分、支撑部分和输送盒通过出厂化妆品检验。

现在已经充分描述了本发明，应当理解在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他具体形式或变化来实施。因此，上述实施例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来指示，并且在权利要求的等价含义和范围内的所有改变都旨在包括在其中。