DE2856220A1

DE2856220A1 - Vernetzte hydrophile mischpolymerisatmasse, deren verwendung zur herstellung von kontaktlinsen und die dabei erhaltenen kontaktlinsen

Info

Publication number: DE2856220A1
Application number: DE19782856220
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Wesley Jessen Inc
Current assignee: Merck Sharp and Dohme Corp
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1979-07-05
Also published as: AR224240A1; SE7813217L; IT7852444A0; GB2010865A; FI65271B; FI65271C; CA1132738A; FR2413410A1; GB2010865B; FI783981A; JPS5497053A; JPS5742851B2; IT1158190B; US4182802A

Description

WESLEY JESSEN INC. 27. Dezember 1978

37 South Wabash Avenue
Chicrgo, Illinois 6O6O3

V.St.A.

Unser Zeichen; ¥ 929

Vernetzte hydrophile Mischpolymerisatmasse, deren Verwendung zur Herstellung von Kontaktlinsen und die dabei erhaltenen Kontaktlinsen

Die Erfindung betrifft vernetzte hydrophile Mischpolymerisate, deren Verwendung zur Herstellung von Kontaktlinsen und die daraus hergestellten Kontaktlinsen.

Auf dem Gebiet der Ophthalmologie (Augenheilkunde) ist es bekannt, daß dem Auge Sauerstoff aus der Luft zugänglich gemacht werden muß, um den StoffWechselanforderungen der Kornea (Hornhaut des Auges) zu genügen. Das Aufbringen einer für Sauerstoff undurchlässigen Kontaktlinse auf die Kornea kann zu einer schwerwiegenden Hemmung des Übergangs von Sauerstoff in die Kornea und zu einem Kornea-Trauma führen. Diese Situation wurde teilweise gemildert durch den sogenannten Pumpen-Aufbau von Kornea-Kontaktlinsen, der die Aufgabe hat, die Tränenflüssigkeit unter der Linse

Dr.Ht/Ma

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(die Kohlendioxid enthält) durch frische, sauerstoffhaltige Tränenflüssigkeit zu ersetzen und dadurch der Kornea Sauerstoff zur Verfügung zu stellen. Das Sauerstoffmangelproblem wurde weiter gemildert durch Beschränkung der Dauer, für die eine undurchlässige Linse ständig getragen werden kann, die bisher innerhalb eines Bereiches von etwa 4 Stunden bis zu etwa 60 Stunden beim Tragen tagsüber liegt, die individuell verschieden ist, wobei die Kontaktlinse während der Nacht (beim Schlafen) nicht getragen wird. Gleichzeitig ist es aber auch erforderlich, daß das Kohlendioxid, das bei den Stoffwechselprozessen der Kornea gebildet wird, von der Kornea abgeführt wird.

Es wurde nun gefunden, daß bestimmte hydrophile Gel-Kontaktlinsen mit einem hohen Wassergehalt eine Gasdurchlässigkeit aufweisen, die Größenordnungen größer ist als diejenige von konventionellen Polymethylmethacrylatlinsen, und die obengenannten Gase die Linse in ausreichenden Mengen passieren lassen, um den Stoffwechselbedürfnissen der Kornea zu genügen. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Gasdurchlässigkeit¹¹ ist allgemein die Durchlässigkeit für Luft, Sauerstoff und Kohlendioxid zu verstehen. Es wurde nun gefunden, daß die Gasdurchlässigkeit mit zunehmendem Wassergehalt des hydrophilen Polymerisats, aus dem die Kontaktlinse hergestellt worden ist, ansteigt. Die erhöhte Gasdurchlässigkeit ermöglicht eine längere Tragedauer bei höherem Komfort, wobei die meisten der unerwünschten physiologischen Symptome, die beim Tragen von konventionellen Linsen auftreten, fehlen.

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Um die obengenannten Vorteile dieser hydrophilen Linsen zu optimieren, sind Materialien mit einem sehr hohen Wassergehalt erwünscht. Bisher hat sich jedoch die Festigkeit von Linsen mit sehr hohen Wassergehalten, z.B. von 60 bis 95 % Wasser, als sehr niedrig erwiesen, wobei die Festigkeit (Beständigkeit gegen Rißbildung bzw. Zerreißen, Durchstechen bzw. Durchbohren und dergleichen) mit zunehmendem Wassergehalt progressiv abnimmt. Solche Linsen werden bei der Handhabung im allgemeinen leicht beschädigt und sie sind im allgemeinen nicht sehr haltbar und ergeben eine schlechtere visuelle Konturenschärfe (Sehschärfe): ]h einigen Fällen können solche Kontaktlinsen wegen ihrer Brüchigkeit nur von professionellen Praktikern eingesetzt und wieder herausgenommen werden. Außerdem sind die bekannten Kontaktlinsen mit hohem Wassergehalt gegen wiederholte Wärmedesinfektion oder Sterilisierung nicht beständig, ohne daß eine Beeinträchtigung oder Zerstörung der Linse auftritt. Die bisher bekannten Polymerisate, die einen genügend hohen Wassergehalt aufweisen, um hohe Gasdurchlässigkeiten, bei z.B. etwa 60 bis etwa 95 Gew.%,Wasser,bezogen auf das Gesamtgewicht von Polymerisat plus Wasser, und insbesondere von mehr als etwa 70 Gew.% Wasser zu ergeben, sind sehr schwach und'zerreißen bei der Handhabung leicht oder werden leicht anderweitig bei der Handhabung physikalisch beschädigt. Solche Polymerisate sind beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 391 438 und in den US-Patentschriften 3 639 524 und 3 943 045 beschrieben. Die Polymerisate werden hergestellt aus Monomer-Zusammen-, Setzungen, die eine verhältnismäßig hohe Menge an einem vernetzenden Monomeren enthalten, wobei letzteres erforderlich ist, um zu verhindern, daß sich das hydrophile Polymerisat in wäßrigen Medien im wesentlichen auflöst. Diese übermäßige Vernetzung führt häufig zu einem schwachen Polymerisat.

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Man ist daher bestrebt, hydrophile Polymerisate und daraus hergestellte Kontaktlinsen zu entwickeln, die einen hohen Wassergehalt, eine hohe Festigkeit,eine gute Haltbarkeit, eine hohe Gasdurchlässigkeit aufweisen und wiederholt auf thermischem Wege desinfiziert oder sterilisiert werden können, ohne daß eine Beeinträchtigung oder Zerstörung oder Verschlechterung ihrer optischen Eigenschaften auftritt.

Gegenstand der Erfindung sind nun neue hydrophile Polymerisate und daraus hergestellte hydrophile Kontaktlinsen, die für längere Tragezeiten geeignet sind, weil sie für Sauerstoff genügend durchlässig sind, um den StoffWechselanforderungen der Kornea zu genügen. Die Linsen können einen Wassergehalt von bis zu 95 % aufweisen bei gleichzeitig ausgezeichneten Festigkeitsund optischen Eigenschaften und einer hohen Gasdurchlässigkeit.

Außerdem sind die erfindungsgemäßen hydrophilen Polymerisate und die daraus hergestellten erfindungsgemäßen Kontaktlinsen steifer als die bekannten Kontaktlinsen mit dem gleichen Wassergehalt, obgleich sie noch genügend flexibel sind, um dem Patienten Komfort zu bieten, wodurch eine verbesserte visuelle Konturenschärfe (Sehschärfe), eine verbesserte Festigkeit und eine verbesserte Haltbarkeit erzielt werden, bei gleichzeitiger Beibehaltung ihres hohen Grades an Sauerstoffdurchlässigkeit.

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein vernetzte Mischpolymerisate und die daraus hergestellten Kontaktlinsen, die enthalten oder bestehen aus hydrophilen Einheiten, die von N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren abgeleitet sind, Einheiten, die von hydrophoben Monomeren aus der

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Gruppe Styrol und der ringsubstituierten Styrole abgeleitet sind, und vernetzenden Einheiten, die von Monomeren mit zwei oder mehr polymer!sierbaren Doppelbindungen pro Monomereinheit abgeleitet sind.

Das bevorzugte N-Vinyl-Heterocyclus-Monomere ist N-Vinylpyrrolidon, es können gegebenenfalls aber auch andere hydrophile Monomere zusammen mit dem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren verwendet werden, solange das N-Vinylpyrrolidon in überwiegender Menge (größerer Menge) vorliegt. Styrol ist das bevorzugte hydrophobe Monomere und Diallylitaconat ist das bevorzugte vernetzende Monomere.

Kontaktlinsen, wie z.B. Kornea-Kontaktlinsen, werden hergestellt durch Formen des hydrophilen Polymerisats im trockenaaZustand unter Anwendung von konventionellen und bekannten Verfahren und Vorrichtungen und anschließendes Erhitzen der trockenen Linse, um sie in die endgültige Form zu bringen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung betrifft die Erfindung vernetzte hydrophile Mischpolymerisate und daraus hergestellte Kontaktlinsen, die enthalten oder bestehen aus hydrophilen Einheiten, die vollständig oder zum überwiegenden Anteil abgeleitet sind von einem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren, hydrophoben Einheiten, die abgeleitet sind von Styrol und ringsubstituierten Styrolen, und vernetzenden Einheiten,d±«T abgeleitet sind von Monomeren, die zwei oder mehr polymerisierbar Doppelbindungen pro Monomereinheit enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

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Form eines Diagramms die Härte der erfindungsgemäßen Polymerisate bzw. Mischpolymerisate bei verschiedenen Wassergehalten im Vergleich zu bekannten Polymerisaten.

Bei der Herstellung einer hydrophilen Gel-Kontaktlinse unter Anwendung der vorliegenden Erfindung wird das hydrophile Mischpolymerisat hergestellt durch Polymerisieren der Monomerkomponenten in Masse (ohne Lösungsmittel) , vorzugsweise in einem Behälter, so daß das dabei gebildete Mischpolymerisat in Form eines massiven Stabes vorliegt, von dem zylindrische Knöpfe oder andere geeignete Formkörper abgeschnitten werden können, wobei die Knöpfe oder anderen Formkörper auf einer Drehbank geformt, anschließend zur Herstellung einer Kontaktlinse poliert werden und die dabei erhaltene Kontaktlinse dann in einem wäßrigen Medium, beispielsweise einer normalen Kochsalzlösung, hydratisiert wird.

Die vorliegende Erfindung schafft verbesserte Mischpolymerisate und daraus hergestellte Kontaktlinsen, die bei einem Vassergehalt innerhalb des Bereiches von 65 bis 95 % flexibel sind und viel fester sind als die bekannten hydrophilen Polymerisate mit einem derart hohen Wassergehalt. Mischpolymerisate mit einem Wassergehalt von weniger als 65 % können hergestellt werden durch Erhöhung des Anteils an hydrophobem Monomerem und entsprechende Herabsetzung des Anteils an hydrophilem Monomerem, wodurch jedoch die Gasdurchlässigkeit solcher Linsen begrenzt wird.

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Allgemein enthalten die erfindungsgemäßen Mischpolymerisate hydrophile Einheiten, wobei der überwiegende (größere) Anteil dieser Einheiten von heterocyclischen N-Vinyl-Monomeren abgeleitet ist, hydrophobe Einheiten, die von hydrophoben Monomeren aus der Gruppe Styrol und der ringsubstituierten Styrole abgeleitet sind, sowie vernetzende Monomere, die mehr als eine polymerisierbare Doppelbindung enthalten. Obgleich die vorhandenen hydrophilen Einheiten in überwiegender Menge von dem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren abgeleitet sind, können auch geringere Mengen an hydrophilen Einheiten, die von anderen hydrophilen Monomeren abgeleitet sind, zugegeben werden, um die Eigenschaften des Mischpolymerisats zu modifizieren. Die erfindungsgemäß verwendbaren spezifischen Monomeren und ihre Mengenbereiche werden nachfolgend näher beschrieben.

Geeignete hydrophile N-Vinyl-Heterocyclus-Monomere sind N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylsuccinimid, N-Vinyl-£-caprolactarn, N-Vinylpyridin und N-Vinylglutarimid. Das bevorzugte hydrophile N-Vinyl-Heterocyclus-Monomere ist N-Vinyl-2-pyrrolidon. Die obengenannten Monomeren können entweder allein oder in Form von Kombinationen verwendet werden.

Die Konzentration der in dem erfindungsgemäßen hydrophilen Mischpolymerisat verwendeten N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren (in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, ausschließlich des vernetzenden Monomeren) hängt von dem im Gleichgewichtszustand in dem gequollenen Gel erwünschten Wassergehalt und der Menge der verwendeten vernetzenden Monomeren ab. Wenn ein hydrophobes Monomeres, wie z.B. Styrol, verwendet wird, liegt die Menge des N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren innerhalb des Bereichs von etwa 75 % bei einem Gel mit einem Wassergehalt von 65 %, bis

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etwa 95 % bei einem Gel mit einem Wassergehalt von 95 %> Ein kleinerer Anteil des N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren kann durch andere hydrophile Monomere ersetzt werden zur Erzielung spezifischer Eigenschaftsmodifikationen in dem Mischpolymerisat.

Zu geeigneten hydrophilen Hilfsmonomeren gehören die Hydroxyalkylester von Acrylsäure und Methacrylsäure, wie z.B. Hydroxyäthylacrylat und -methacrylat und Hydroxypropylmethacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und Crotonsäure sowie andere olefinische Säuren (Olefinsäuren), die nach dem freien Radikal-Mechanismus mit den übrigen Monomeren in dem Mischpolymerisat copolymerisiert werden können. Die Verwendung von geringen Mengen von copolymerisierbaren Säuren, beispielsweise von bis zu 5 %, führt, wie gefunden wurde, zu einem scharfen Anstieg des Wassergehalts des Mischpolymerisats. Die obere Grenze der Menge dieser Säuren, die verwendet werden können, ist gegeben durch ihre Verträglichkeit mit dem hydrophoben Styrolmonomeren. Eine Unverträglichkeit zeigt sich an einer übermäßigen Trübung des fertigen Mischpolymerisats.

Es können vJaLe Typen von vernetzenden Monomeren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischpolymerisate verwendet werden. Eine Klasse von geeigneten vernetzenden Monomeren sind die Methacrylate und die Acrylate mit zwei oder mehr polymerisierbaren Doppelbindungen in dem Monomermolekül, wie z.B. Äthylenglycoldimethacrylat, Tetraäthylenglycoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Polyäthylenglycoldimethacrylate, Bisphenol A-bismethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Glycerintrimethacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat

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und die entsprechenden Acrylate. Eine andere Klasse von geeigneten vernetzenden Monomeren sind die Allylmonomeren mit zwei oder mehr polymerisierbaren Allylbindungen in dem Monomermolekül, wie z.B. Diallylitaconat, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Dirnethallylmaleat, Diallyldiglycollat, Diäthylenglycol-bis-Callylcarbonat), Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallyltrimellitat, Ν,Ν-Diallylmelamin, multifunktionelle Allylmonomere, die durch Veresterung von polybasischen Säuren mit Allylalkohol gebildet werden, wobei Beispiele für die zuletzt genannten Ester sind Diallyloxalat,Diallyladipat, Diallylsuccinat, Diallylazelat, Diallylphthalat und Diallylisophthalat. Eine weitere Klasse von geeigneten vernetzenden Monomeren sind diejenigen vom gemischten Allyl-Acrylsäure- oder Allyl-Methacrylsäure-Typ, wie z.B. Diallylitaconat, Monoallylitaconat, Allylmethacrylat und Allylacrylat. Andere geeignete vernetzende Monomere sind Methylen-bis-acrylamid, Methylen-bis-methacrylamid und Divinylbenzol. Die bevorzugten vernetzenden Monomeren sind Diallylitaconat und Allylmethacrylat. Es können auch Mischungen der obengenannten vernetzenden Monomeren verwendet werden, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Die Konzentration der in dem erfindungsgemäßen Mischpolymerisat verwendeten vernetzenden Monomeren hängt zum Teil von ihrer Wirksamkeit ab. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Wirksamkeit" ist die Menge an vernetzendem Monomerem zu verstehen, die zur Erzielung einer vernetzten Struktur verwendet wird, die in ihrer wäßrigen Umgebung (Medium) nicht übermäßig stark aufgelöst wird. Je geringer die Menge an vernetzendem Monomerem ist, die zur Erzielung dieser Eic h nicht auflösenden Struktur erforderlich ist, als um so größer wird die Wirksamkeit des vernetzenden Monomeren angesehen.

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Ein geeignetes Maß für die Wirksamkeit stellt die Messung des Gewichtsprozentsatzes des Materials dar, der in einem wäßrigen Extraktionsmedium unter Standardbedingungen der Temperatur und Zeit aus dem vernetzten Mischpolymerisat extrahiert wird. Ein experimentelles Verfahren zur Bewertung solcher polymerer Gele wird nachfolgendnäher beschrieben und es besteht darin, daß man aufeinander folgende Extraktionen mit der gleichen Probe durchführt und den Prozentsatz des Gewichtsverlustes nach jeder Extraktion bestimmt. Bei einem Material, das zur Herstellung einer Kontaktlinse verwendbar ist, sollte der Gewichtsverlust sich nach einigen wenigen derartigen Extraktionen dem Wert Null nähern. Wenn die extrahierbaren Materialien aus einem gegebenen Gel sich nicht dem Wert Null nähern, dann ist zu erwarten, daß die aus einem solchen Material hergestellte Kontaktlinse sich allmäi '· i.ch auflöst, da sie während ihrer Verwendung ständig einem wäßrigen Medium ausgesetzt ist, sei es bei der Aufbewahrung oder beim Tragen. Polymerisat mit Gehalten an extrahierbaren Materialien von bis zu 50 bis 60 % können geeignet sein, vorausgesetzt, daß der Zustand der Null-Extraktion erreicht wird.

Die Menge an vernetzendem Monomeren, die angewendet wird, hängt auch von dem gewünschten Wassergehalt des fertigen Mischpolymerisat ab. Der Wassergehalt nimmt mit zunehmenden Mengen an vernetzendem Monomerem ab.

Bei einem hydrophilen Mischpolymerisat mit einem gegebenen Wassergehalt sind geringere Mengen an dem vernetzenden Monomeren bevorzugt, d.h. als Hauptmaßnahme zur Erzielung des gewünschten Wassergehalts wird das Gleichgewicht zwischen dem hydrophoben und dem hydrophilen Monomeren

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ausgenutzt. Dabei sind vernetzende Monomere mit einer höheren Wirksamkeit, die zur Erzielung des unlöslichen Polymerisatnetzwerkes in geringen Konzentrationen verwendet werden können, gegenüber den vernetzenden Monomeren mit geringerer Wirksamkeit bevorzugt. Der Typ und die Menge des vernetzenden Monomeren sind nur eine der Variablen der Zusammensetzung, welche die Eigenschaften des fertigen Mischpolymerisats bestimmt, so daß die Auswahl des Typs und der Menge nicht exklusiv ist für die anderen Komponenten des Mischpolymerisats. Insbesondere können die Konzentrationen der vernetzenden Monomeren (in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, ausschließlich des vernetzenden Monomeren) innerhalb des Bereichs vom etwa 0,01 bis etwa 5 % liegen, Je nach dem gewünschten Wassergehalt. Ein bevorzugter Bereich ist jedoch 0,01 bis 1 %.

Die in dem erfindungsgemäßen Mischpolymerisat verwendeten hydrophoben Haupt-Monomeren werden ausgewählt aus der Gruppe Styrol und der ringsubstituierten Styrole. Geeignete Beispiele sind Styrol, Vinyltoluol, p-Methylstyrol, o-Methylstyrol, andere monoalkyl- und dialkylringsubstituierte Styrole, Chlorstyrol, 2,5-Dichlorstyrol, Methoxystyrole und Äthoxystyrole. Es können auch Mischungen der obengenannten Verbindungen verwendet werden. Styrol ist das bevorzugte hydrophobe Monomere. Es können auch kleinere Mengenanteile der hydrophoben Styrolmonomeren durch andere polymerisierbare hydrophobe Monomere ersetzt werden, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Beispiele für solche anderen Monomeren sind die Alkylester von Methacrylsäure und Acrylsäure. Es sei betont, daß die ungewöhnliche Festigkeit der erfindungsgemäßen Mischpolymerisate mit

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hohem Wassergehalt für sie charakteristisch und das Ergebnis der Verwendung der Styrolmonomeren als überwiegender hydrophober Monomerkomponente ist, die in ausreichender Menge vorhanden sein muß, um die einzigartigen erfindungsgemäßen Mischpolymerisate zu ergeben.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß diese Mischpolymerisate und die daraus hergestellten Kontaktlinsen weniger flexibel sind als die bekannten Polymerisate mit dem gleichen Wassergehalt, obgleich sie noch eine ausreichende Flexibilität besitzen, um dem Patienten Komfort zu bieten. Je geringer die Flexibilität bei hohem Wassergehalt ist, umso besser sind die damit erzielbare Sehschärfe (visuelle"Konturenschärfe) und die Festigkeit und Haltbarkeit. Die verbesserte Sehschärfe kann eine Folge der Tatsache sein, daß die Linse auf der Kornea sich während des Blinzeins bzw. Zwinkerns nicht so leicht biegt, wodurch ein verschwommenes Sehen verhindert wird. Die obengenannte überraschende Verbesserung der Eigenschaften wird erzielt, ohne daß dies auf Kosten der Sauerstoffdurchlässigkeit geht.

Der Unterschied zwischen den erfindungsgemäßen Polymerisaten bzw. Mischpolymerisaten und den bekannten Polymerisaten bzw. Mischpolymerisaten geht aus der beiliegenden Zeichnung eindeutig hervor. Auf dieser ist die Durometer-Härte vom Typ A_C2, bestimmt gemäß ASTM D-2240-68 auf einer Shore-Härte-Testvorrichtung, gegen den Wassergehalt aufgetragen. Es wurde gefunden, daß die Durometer-Härte und die Flexibilität des Polymerisats gut zueinander korrelieren, wobei die Flexibilität umso größer ist, je kleiner der Wert für die Durometer-Härte ist. In der

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beiliegenden Zeichnung wurde die Kurve A erhalten aus Messungen mit erfindungsgemäßen Polymerisaten, die 0,15 % des vernetzenden Polymeren enthielten, während die Kurve B erhalten wurde aus Messungen mit typischen bekannten Polymerisaten mit dem gleichen Gehalt an vernetzendem Monomerem. Die bekannten Polymerisate basieren auf Vinylpyrrolidon/Methylmethacrylat-Mischpolymerisaten. Daraus ist leicht zu ersehen, daß bei dem gleichen Wassergehalt die Kurve A Polymerisate mit einer geringeren Flexibilität darstellt. Trotz dieser Tatsache unterscheidet sich die Sauerstoffdurchlässigkeit bei dem gleichen Wassergehalt nicht.

Bezüglich der verwendeten Menge an Styrolmonomerem wurde gefunden, daß die stärksten polymeren Gele erhalten werden, wenn das Mischpolymerisat etwa die maximale Menge an hydrophobem Monomerem entsprechend dem Wassergehalt des Mischpolymerisats enthält, d.h., wenn der Gehalt an vernetzendem Monomerem so niedrig wie möglich gehalten wird. Insbesondere dann, wenn das bevorzugte hydrophobe Monomere Styrol verwendet wird, enthält das Mischpolymerisat etwa 25 % bei einem Wassergehalt von 65 % und etwa 5 % bei einem Wassergehalt von etwa 95 % bei einem Gehalt an vernetzendem Monomerem innerhalb des Bereichs von etwa 0,01 bis etwa 0,5 %. Wenn andere ringsubstituierte Styrolmonomere verwendet werden, erfolgt die Einstellung der Mengen in Abhängigkeit von der Hydrophoblzität des speziellen substituierten Styrole. Dabei wird Vinyltoluol in etwas geringeren Mengen verwendet zur Herstellung eines Mischpolymerisats mit dem gleichen Wassergehalt.

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Die erfindungsgemäßen Mischpolymerisate werden hergestellt unter Anwendung von koventionellen freie Radikal-Polymerisationsverfahren. Es können typische freie Radikale liefernde Initiatoren verwendet werden. Beispiele sind Benzoylperoxid, Di-t-butylperoxid, t-Butylperbenzoat, (2,5-Dimethyl-2,5-bis(2-äthylhexoylperoxy)-hexan) Lauroylperoxid, t-Butylhydroperoxid_f Azobis-isobutyronitril, Diisopropylperoxydicarbonat, t-Butylperoxypivalat und dergleichen. Die angewendeten Mengen sind die konventionellen Mengen und sie sind so groß, daß eine kontrollierte Polymerisation bei üblichen Polymerisationstemperaturen erzielt wird. Wie bereits angegeben, sind das angewendete Polymerisationsverfahren und die angewendeten Polymerisationsbedingungen sowie die verwendete Vorrichtung konventionell, so daß sich eine nähere Erörterung derselben hier erübrigt. Darüber hirxu. is wird durch diese Bedingungen der Schutzumfang der erfindungsgemäßen neuen Polymerisate bzw. Mischpolymerisate und Kontaktlinsen daraus nicht beschränkt.

Aus den erfindungsgemäßen verbesserten hydrophilen Polymerisaten bzw. Mischpolymerisaten, die Gele mit einem hohen Wassergehalt und gleichzeitig mit einer hohen Gasdurchlässigkeit ergeben, werden in der Praxis starke bzw. feste, haltbare hydrophile Gel-Kontaktinsen mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften hergestellt. Diese Kontaktlinsen sind insbesondere geeignet,und brauchbar für das ständige Tragen tagsüber und bei vielen Personen auch während der Nachtstunden während des Schlafens. Diese Kontaktlinsen können vom Patienten leicht gehandhabt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie beschädigt werden. Die Kontaktlinsen können auf thermischem oder chemischem Wege wiederholt desinfiziert oder unter Anwendung von Wasserdampf unter Druck sterili-

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siert werden. Das trockene Mischpolymerisat besitzt vor der Hydratation eine gute maschinelle Bearbeitbarkeit, so daß leicht Kontaktlinsen daraus geformt werden können.

Die Kontaktlinsen können aus dem nicht-hydrati si erteil hydrophilen Polymeren unter Anwendung irgendeines der konventionellen Linsen-Drechsel- und -Polierverfahren hergestellt werden, woran sich irgendeines der konventionellen Hydratationsverfahren, wie es auf diesem Gebiet angewendet wird, anschließt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen, die nur der Erläuterung der Erfindung dienen und in denen bevorzugte Ausführungsfoimen der Erfindung beschrieben sind, näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die darin angegebenen Mengenanteile beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Zur Herstellung der Mischpolymerisate und polymeren Gele wurden die nachfolgend beschriebenen Polymerisationsund Hydratations-Extraktions-Verfahren angewendet und zur Bewertung der Polymerisate der nachfolgenden Beispiele wurden die nachfolgend beschriebenen Tests durchgeführt:

A) Polymerisationsverfahren;

Die Monomeren, das vernetzende Monomere und der Initiator, 0,4 % 2,5-Dimethyl-(2,5-bis(2-äthylhexoylperoxy)hexan), bezogen auf das Gewicht der Monomeren ausschließlich des vernetzenden Monomeren, wurden in einen Kolben eingewogen, gemischt und 15 Minuten lang entlüftet. Die Mischung wurde dann in ein Testrohr mit

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einem Durchmesser von 25 mm innerhalb von 1 cm von der oberen Öffnung entfernt gegossen, mit einer Kappe verschlossen und in ein Wasserbad von 35⁰C gesetzt. Das Rohr wurde 3 Tage lang über die Zeit hinaus, während der eine Gelierung der Monomeren auftrat, in dem Bad gehalten. Das Rohr wurde dann aus dem Bad herausgenommen und 24 Stunden lang in einem Ofen auf 50⁰C, 4 Stunden lang auf 70⁰C und schließlich 2 Stunden lang auf 110⁰C erhitzt. Dann wurde das Erhitzen gestoppt und das Rohr wurde langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Glasrohr wurde dann zerbrochen und man erhielt einen festen Stab aus dem Polymerisat.

B) Hydratations-Extraktions-Verfahren;

Zylindrische Scheiben von 1,02 cm (0,4 inch) x 0,13 cm (0,05 inch) Dicke wurde von jedem Stab heruntergeschnitten und mit Sandpapier glattgeschliffen. Die gewogenen Scheiben (Trockengewicht) ν irden 4 Stunden lang in ein wäßriges Hydratationsmedium von 95°C gelegt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Scheiben wurden dann 7 Tage lang in ein wäßriges Medium gelegt, wonach das Gesamtgewicht der Scheiben bestimmt wurde. Nach dem Trocknen über Nacht bei 110⁰C wurden die Scheiben erneut gewogen, wobei man das Redry-Gewicht erhielt. Der Wassergehalt in Prozent wurde errechnet aus der Formel 100X (Naßgewicht - Redry-Gewicht)/ (Naßgewicht) und der Gehalt an extrahierbarem Material in Prozent wurde bestimmt nach der Formel 100X (Trockengewicht - Redry-Gewicht)/(Trockengewicht). Die Hydratations-Extraktions-Arbeitsgänge wurden wiederholt, bis kein weiterer wesentlicher Gewichtsverlust mehr auftrat, in der Regel nach zwei oder drei Extraktionen.

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C) Sauerstoffdurchlässigkeit;

Es wurde die Sauerstoffdurchlässigkeit Jedes Materials bei den hydratisierten Linsen bestimmt. Es wurde ein Sauerstoffdurchfluß-Meßgerät verwendet. Die Einzelheiten dieser Messung werden von I. Fatt in "Polarographix Oxygen Sensors", publiziert von der CRC Press, 1976, beschrieben. Dieses Meßgerät zeigt einen elektrischen Stromwert an, der proportional zur Menge des Sauerstoffs ist, der die Linse passiert hat. Die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Durchlässigkeitseinheiten haben die Dimension;

cm² ml O₂ χ 1O¹¹

sec ml mm Hg * D) Bewertung der Festigkeit und Dehnbarkeit:

Mit hydratisierten Kontaktlinsen mit einer Dicke im Zentrum von 0,2 mm und einem DurchmeF^rer von 14 mm wurden Handziehtests durchgeführt. Die Linsen wurden zwischen Daumen und Zeigefinger von beiden Händen ergriffen, so daß beide Daumen einen Abstand von etwa 7 mm voneinander hatten. Die Linsen wurden über einer in Millimeter unterteilten Skala gezogen und es wurde die Dehnung beim Bruch bestimmt. Der Prozentsatz der Dehnung ist das Verhältnis zwischen der Endlänge und der ursprünglichen Länge, multipliziert mit der Zahl 100. Bei der Vergleichslinse handelte es sich um eine kommerzielle Gel-Linse vom Polyhydroxyäthylmethycrylat-Typ (Handelsname DuraSoft) mit einer Dicke im Zentrum von 0,2 mm und einem Wassergehalt von 30 %. Die Bewertung ihrer Festigkeit auf einer von 0 bis 10 gehenden

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Skala war 10 entsprechend einer Zugfestigkeit von etwa 10 kg/cm und ihre Dehnung beim Bruch betrug etwa 400 %. Linsen mit Festigkeitsbewertungen von mindestens etwa 2 bis etwa 3 sind für die praktische Verwendung erwünscht. Die aus dem erfindungsgemäßen Polymerisaten bzw. Mischpolymerisaten hergestellten Linsen sind fest, weisen Jedoch eine verhältnismäßig geringe Dehnbarkeit auf. Die niedrigere Dehnbarkeit ist kein Nachteil bei Linsen mit einer derart hohen Festigkeit.

E) Durometer vom Typ A-2;

Es wurde das ASTM-Verfahren Nr. D-2240-68 angewendet. Die Messungen wurden mit einer Shore-Härte-Testvorrichtung durchgeführt und es wurde der Momentanwert vei ^rendet.

Die Zusammensetzung der Polymerisate bzw. Mischpolymerisate ist in Gewichtsprozent der Monomeren in den Mischpolymerisaten ausschließlich des vernetzenden Monomeren angegeben. Die Menge des vernetzenden Monomeren ist in Gewichtsprozent, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polymerisats ausschließlich des vernetzenden Monomeren, angegeben.

Beispiele 1 bis 19

Es wurde eine Reihe von Mischpolymerisaten und Linsen mit verschiedenen Zusammensetzungen hergestellt und wie vorstehend beschrieben getestet. Die Zusammensetzung jedes Polymerisats bzw. Mischpolymerisats und die erzielten Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben, in der die folgenden Abkürzungen verwendet werden:

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Vinylpyrrolidon:	VP
Methacrylsäure:	MA
Styrol:	STY
Diallylitaconat:	DAI
Allylmethacrylat:	AMA

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Tabelle

Zusammensetzung Sauer- Extra- ' Bewer- Dehn-

Beispie- Wasser- (Gewichtsprozent) stoff- hierbare tung d. bar-

Ie Nr. gehalt VP STY DAI MAA AMA durchlas- . Stoffe Festig- keit

(%) sigkeit (%) keit (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

95	95	5	0.15
90	90	10	0.05
60	95	5	3.00
85	90	10	0.20
85	87.5	12.5	0.10
83	85	15	0.10
81	85	15	0.15
80	90	10	0.50
77	80	20 .	0.10
74	90	10	1.00

52 47 14 39 39 35 33 31 28 24

12 17

18 11 13

8 15

3	80
3	40
5	<M0
5	40
5	40
6-7	40
7	^40
7	<40
9	<"40
6	/40

Tabelle (Fortsetzung)

11 12 13 14 15 16 17 18 19

68	85	15	1	.00	0	0
82	90	10		0	0	0.50
80	84	16		0	0	0.20
74	90	10		0	0	1.00
70	85	15		0	0	1.00
81	77	20	0	.10	3	0
88	83	15	0	.10	2	0
79	,6	20	0	.10	1	0
78	79	20	0	.10	1	0

19 34 31 24 20 33 44 30 31

11 10 12 10 10 12 11

7	C40
6	40
7	<40
6	<40
7	<40
7	<40
3-4	40
7	<40
8	<40

Gewichtsprozent des aus dem Polymerisat in der Regel nach drei Extraktionen extrahierten Materials; es wurde keine wesentliche Zunahme der extrahierbaren Stoffe zwischen der letzten und der vorletzten Extraktion festgestellt.

Beispiel 20

Es wurde ein Polymerisat hergestellt, das bestand aus 90 Teilen Vinylpyrrolidon, 10 Teilen Vinyltoluol und 0,5 Teilen Divinylbenzol, und unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Verfahren getestet. Das hydratisierte Polymerisat ergab einen Wassergehalt von 80 % und einen Gehalt an extrahierbaren Stoffen von 18 %. Das Polymerisat wurde zur Herstellung von hydrophilen Kontaktlinsen verwendet, die von guter Qualität waren.

Beispiel 21

Das Beispiel 20 wurde wiederholt, wobei diesmal das Vinyltoluol durch eine gleiche Gewichtsmenge Styrol ersetzt wurde. Das hydratisierte Polymerisat ergab einen Wassergehalt von 81 % und einen Gehalt an extrahierbaren Stoffen von 16 %. Die daraus hergestellte hydratisierte Linse war von guter Qualität und wies eine etwas höhere Klarheit auf als diejenige des Beispiels 20.

Beispiel 22

Unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wurde ein Polymerisat hergestellt, das aus 82 Teilen Vinylpyrrolidon, 18 Teilen Styrol und 1 Teil Divinylbenzol bestand. Das hydratisierte Polymerisat ergab einen Wassergehalt von 60 % und einen Gehalt an extrahierbaren Stoffen von 16 % und daraus wurde eine zufriedenstellende hydratisierte Kontaktlinse hergestellt.

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Beispiel 23

Das Beispiel 22 wurde wiederholt, wobei diesmal 2 Teile Styrol durch 2 Teile Methylmethacrylat ersetzt wurden. Das hydratisierte Polymerisat ergab einen Wassergehalt von 66 % und einen Gehalt an extrahierbaren Stoffen von 22 %. Dies zeigt, daß durch die geringe Menge an Methylmethacrylat der hydrophobe Effekt des Styrols verringert wurde. Die aus dem Polymerisat dieses Beispiels hergestellte hydrophile Kontaktlinse wies eine etwas geringere Festigkeit auf als diejenige des Beispiels 22, sie war jedoch noch zufriedenstellend.

Beispiel 24

Das Beispiel 16 wurde wiederholt zur Herstellung einer Reihe von Polymerisaten, wobei diesmals die Methacrylsäure getrennt und nacheinander durch eine gleiche
Gewichtsmenge Acrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid, Crotonsäure und Fumarsäure ersetzt wurde. In jedem Falle erhielt man ein hydratisierte Polymerisat mit ähnlichen Eigenschaften.

Beispiel 25

Das Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei diesmal 10 Gewichtsteile Vinylpyrrolidon durch eine gleiche Gewichtsmenge Hydroxyäthylmethacrylat ersetzt wurden. Man erhielt ein geeignetes Polymerisat mit einem etwas höheren Wassergehalt und einer etwas geringeren Festigkeit.

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Beispiel 26

Das Beispiel 4 wurde wiederholt zur Herstellung von zwei Polymerisaten, wobei diesmal das Diallylitaconat nacheinander durch ei^e gleiche Gewichtsmenge Monoallylitaconat und ein Gemisch aus 80 % Diallylitaconat und 20 % Monoallylitanocat ersetzt wurde. In jedem Falle erhielt man geeignete hydratisierte Polymerisate.

Beispiel 27

Das Beispiel 4 wurde wiederholt zur Herstellung einer Reihe von Polymerisaten, wobei diesmal das Vinylpyrrolidon getrennt und nacheinander ersetzt wurde durch eine äquivalente Gewichtsmenge N-Vinylsuccinimid, N-Vinyl-£-caprolactam N-Vinylpyridin und N-Vinylglutarimid. In jedem Falle wurden geeignete hydrophile Polymere erhalten.

Beispiel 28

Das vorstehend beschriebene Polymerisationsverfahren wurde angewendet zur Herstellung der Massen gemäß den Beispielen 7 und 12, wobei diesmal jedoch der Initiator nacheinander durch 0,3 % 2-Bisazoisobutyronitril und 0,3 % Benzoylperoxid ersetzt wurde. In allen Fällen erhielt man Mischpolymerisate mit äquivalenten Eigenschaften.

Beispiel 29

Das Beispiel 12 wurde wiederholt, wobei diesmal 0,5 Teile Diallylitaconat getrennt und nacheinander ersetzt wurden durch eine gleiche Gewichtsmenge Äthylenglycoldimethacrylat,

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1,6-Hexandioldiacrylat, Diallylmaleat, Diallyldiglycollat, Triallylcyanurate, Ν,Ν-Diallylmelamin, Methylen-bisacrylamid, Diallyladipat und Diallylphthalat. In allen Fällen wurden ähnliche geeignete Polymerisate erhalten.

Beispiel 30

Ein Paar Kontaktlinsen mit einem geeigneten Basiskurvenradius, einem geeigneten Durchmesser und geeigneten optometrischen Spezifikationen wurde durch Drechseln aus der Masse gemäß Beispiel 4 hergestellt. Die Linsen wurden unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens hydratisiert. Die dabei erhaltenen Linsen boten dem Patienten, wenn sie auf die Augen desselben aufgelegt wurden, einen ausgezeichneten Komfort und ein ausgezeichnetes Sehvermögen und nach der richtigen Adaptation bzw. Anpassung konnten die Linsen bis zu mehrere Wochen lang ständig getragen werden, ohne herausgenommen zu werden.

Beispiel 31

Das Beispiel 7 wurde wiederholt, wobei diesmal der Vinylpyrrolidongehalt 75 Gew.% und der Styrolgehalt 25 Gew.% betrugen. Aus diesem Mischpolymerisat wurde eine hydratisierte Linse hergestellt. Die Linse wies einen Wassergehalt von 65 % und eine Sauerstoffdurchlässigkeit von etwa

2
₁₁ cm ml Op

15 x 10 ' auf. Die Linse war ziemlich steif

(starr) und fest und konnte unter Anwendung des ^TTandtests nicht auseinandergezogen werden.

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Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß
sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

Vernetzte hydrophile Mischpolymerisatmasse, gekennzeichnet durch hydrophile Einheiten, die vollständig oder zum überwiegenden Anteil von einem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren abgeleitet sind, hydrophobe Einheiten, die vollständig oder zum überwiegenden Anteil von einem Monomeren aus der Gruppe Styrol und der ringsubstituierten Styrole abgeleitet sind, und vernetzende Einheiten, die von Monomeren mit zwei oder mehr polymerisierbaren Doppelbindungen pro Monomereinheit abgeleitet sind, wobei die Mengenanteile der Monomeren so aufeinander abgestimmt sind, daß das Mischpolymerisat nach dem Quellen in einem wäßrigen Medium (Umgebung) bis zum Gleichgewichtszustand den gewünschten Wassergehalt und die gewünschte Beständigkeit gegen Auflösung besitzt.

Dr.Ht/Ma
2. Mischpolymerisatmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das N-Vinyl-Heterocyclus-Monomere ausgewählt wird aus der Gruppe der N-Vinylpyrrolidone, N-Vinylsuccinimid_f N-Vinyl-£-caprolactam, N-Vinylpyridin, N-Vinylglutarimid und Mischungen davon.
3. Mischpolymerisatmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren um N-Vinyl-2-pyrrolidon handelt.
4. Mischpolymerisatmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophilen Einheiten von einem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren und einem hydrophilen Hilfsmonomeren aus der Gruppe der C.-Ci-Hydroxyalkylester von Acrylsäure oder Methacrylsäure und der Olefinsäuren abgeleitet ist, die durch freie Radikal-Polymerisation mit den anderen Monomeren in dem Mischpolymerisat copolymerisiert werden können.
5. Mischpolymerisatmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das N-Vinyl-Heterocyclus-Monomere in einer Konzentration von etwa 80 bis etwa 95 Gew.9ό, das hydrophobe Monomere in einer Konzentration von etwa 5 bis etwa 25 Gevr.% und das vernetzende Monomere in einer Konzentration von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.%, Jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren ausschließlich des vernetzenden Monomeren, verwendet werden.
6. Mischpolymerisatmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren um N-Vinyl-2-pyrrolidon handelt, das in einer Konzentration von etwa 75 bis etwa 95 Gew.#

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vorliegt, daß es sich bei dem hydrophoben Monomeren um Styrol handelt, das in einer Konzentration von etwa 5 bis etwa 15 Gew.% vorliegt, und daß es sich bei dem vernetzenden Monomeren um Diallylitaconat handelt, das in einer Konzentration von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.96 vorliegt, wobei die Gewichtsproζent-■ sätze jeweils auf das Gesamtgewicht der Monomeren ausschließlich des vernetzenden Monomeren bezogen sind.
7. Verwendung der Mischpolymerisatmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung einer Kontaktlinse.
8. Kontaktlinse, die lange getragen werden kann, bis zu einem Wassergehalt von etwa 65 bis etwa 95 % Wasser hydratisiert ist und eine Sauerstoffdurchlässigkeit

cm² ml O₂ χ 10¹¹ von mindestens etwa 15 ' ^{eine Zug}"

festigkeit von mindestens etwa 2 kg/cm und eine Dehnung beim Bruch von mindestens 40 % aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält oder besteht aus dem Mischpolymerisat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das so geformt ist, daß es auf ein Auge paßt.
9. Kontaktlinse, die lange getragen werden kann, bis

zu einem Wassergehalt von etwa 65 bis etwa 95 % Wasser hydratisiert ist und eine Sauerstoffdurchlässigkeit

cm² ml Ο« χ 10¹¹ von mindestens etwa 15 · ^{eine Zu}*-

festigkeit von etwa 2 bis etwa 8 kg/cm und eine Dehnung beim Bruch von etwa 40 bis etwa 400 % aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus einem durch Formgebung an das Auge angepaßten Misch-

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polymerisat, das im wesentlichen besteht aus dem Produkt der Polymerisation in Masse von 75 bis 95 Gew.# eines N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren, 5 bis 25 Gew.% eines hydrophoben Monomeren aus der Gruppe Styrol und der ringsubstituierten Styrole und 0,01 bis 5 Gew.% eines vernetzenden Monomeren mit mehr als einer polymerisierbaren Doppelbindung, wobei die Prozentsätze Jeweils auf das Gesamtgewicht der Monomeren ausschließlich des vernetzenden Monomeren bezogen sind.
10. Kontaktlinse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem N-Vinyl-Heterocyclus-Monomeren um Γ Vinyl-2-pyrrolidon, bei dem hydrophoben Monomeren um Styrol und bei dem vernetzenden Monomeren um Diallylitaconat handelt.

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