DE3927667A1 - Verwendung von photopolymerisierbaren massen als introkularlinsen-fuellmaterial bei der bekaempfung von katarakt und anderen augenkrankheiten - Google Patents

Verwendung von photopolymerisierbaren massen als introkularlinsen-fuellmaterial bei der bekaempfung von katarakt und anderen augenkrankheiten

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von photopolymerisierba­ ren Massen als Intraokularlinsen-Füllmaterial bei der Be­ kämpfung von Katarakt und anderen Augenkrankheiten.
Die Behandlung von Katarakt (Grauer Star) sowie anderen Augen­ leiden erfordert häufig die Entfernung der natürlichen Linse des Auges. Seit der Implantation der ersten künstlichen Intraokularlinse (IOL) aus Polymethylmethacrylat (PMMA) (H. Ridley, 1948) wurde diese Operation in vielen ophtalmologi­ schen Kliniken zur Routine.
Je nach Einsatzort unterscheidet man drei IOL-Typen: Vorder­ kammerlinsen, Intrapupillarlinsen und Hinterkammerlinsen. Die Linsen bestehen aus einem Linsenkörper und einer Haptik, die die Fixierung der Linse gewährleistet. Der Linsenkörper wird meist aus PMMA-Homopolymeren, seltener aus Copolymeren wie z. B. PMMA-Ethylenglykoldimethacrylat, PMMA-Hydroxyethyl­ methacrylat (HEMA) oder PMMA-Vinylpyrrolidon und seit neuerer Zeit aus Silikon-Elastomeren hergestellt. In vielen Fällen wird ein UV-Absorber zugefügt, um die Netzhaut vor UV-Licht zu schützen, wie das auch durch die natürliche Linse geschieht. Die Haptik kann sehr unterschiedlich geformt sein und besteht meistens aus Polypropylen, seltener aus PMMA.
Der gemeinsame Nachteil all dieser Systeme ist, daß es sich um verhältnismäßig große, starre Körper handelt, so daß für die Implantation ein relativ großer Einschnitt durch das Hornhaut­ endothel notwendig ist. Dieser Eingriff führt zur Schädigung und zum Verlust eines Teils der nicht regenerationsfähigen Hornhautendothelzellen. Mit der Größe des Einschnittes steigt außerdem die Gefahr der Bildung eines Hornhautödems, sowie der Entstehung von Astigmatismus. Ebenfalls nachteilig ist, daß jede IOL gesondert den speziellen Erfordernissen angepaßt werden muß, so daß sich die Notwendigkeit ergibt, eine Viel­ zahl von Typen unterschiedlicher Stärke zu produzieren und zu lagern.
Aus der EP-A-03 08 130 sind verformbare, elastische Intraokular­ linsen bekannt, die hergestellt werden aus einer Mischung von monofunktionellen Acryl- bzw. Methacrylsäureestern unter Zusatz von geringen Mengen an difunktionellen Acryl- bzw. Methacrylsäureestern. Die Herstellung der Linsen erfolgt auf konventionelle Weise außerhalb des Körpers, wodurch eine Ein­ stellung der Linsenstärke und der Brechungswerte während der Operation nicht möglich ist.
Aus DE-C-37 02 625 sind Intraokularlinsen zur Implantation nach einem extrakapsulären Katarakt bekannt, die aus einer elastischen Silikonhülle bestehen, die mit einer transparenten Füllung eines härtbaren Materials versehen sind. Das härtbare Material soll aus "transparentem Acryl" bestehen, welchem ein Photoinitiator beigegeben ist. In dieser Patentschrift finden sich keine Angaben über die Natur der verwendeten Monomere bzw. Photoinitiatoren.
Aufgabe der Erfindung war die Bereitstellung einer photopoly­ merisierbaren Masse, die während der Operation am Auge entwe­ der direkt in den Kapselsack eingefüllt werden kann oder in eine vorher implantierte elastische Hülle ins Auge eingebracht werden kann. Da das Material über die Einspritzstelle nach dem Aushärten in direkten Kontakt mit dem Augeninnenraum ist, ist es nötig, daß das Intraokularlinsen-Füllmaterial höchstens geringfügig toxisch ist sowie keine größeren Mengen aus dem polymerisierten Material auslaugbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist deswegen die Verwendung von pho­ topolymerisierbaren Zusammensetzungen als Intraokularlinsen- Füllmaterial bei der Bekämpfung von Katarakt und anderen Augenkrankheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die photopolyme­ risierbaren Zusammensetzungen folgende Komponenten enthalten:
  • a. 90-99,99 Gew.-%, vorzugsweise 94-99,799 Gew.-%, mindestens eines mindestens difunktionellen Acryl- und/oder Methacrylsäureesters,
  • b. 0,01-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-2 Gew.-%, mindestens eines Photoinitiators, der mit Licht im Wellenlängenbereich 400-500 nm aktivierbar ist,
  • c. 0-9,98 Gew.-%, vorzugsweise 0,001-2 Gew.-%, eines UV- Absorbers, der Licht von Wellenlängen < 400 nm absorbieren kann, und
  • d. 0-9,98 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-2 Gew.-%, sonstiger Hilfsstoffe, wie Farbstoffe oder Aktivatoren für den Pho­ toinitiator, z. B. tertiäre Amine,
wobei sich die Mengenangaben jeweils auf die Gesamtmasse beziehen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der vorgenannten photopolymerisierbaren Zusammensetzungen zur Herstellung eines Intraokularlinsen-Füllmaterials.
Die mindestens difunktionellen Acryl- bzw. Methacrylsäureester haben vorzugsweise ein Molekulargewicht < 310 und sind vor­ zugsweise die Diacryl- bzw. Dimethacrylsäureester mindestens difunk-tioneller Polyhydroxyverbindungen mit aliphatischem und/oder aromatischem Grundgerüst mit wenigstens 6 Kettenglie­ dern, wobei das Grundgerüst aus den Atomen Kohlenstoff, Sauer­ stoff, Stickstoff besteht.
Gut einsetzbar sind beispielsweise die Diacryl- bzw. Dimeth­ acrylsäureester von Bisphenolen, z. B. Bisphenol A bzw. die mit Ethylenoxid bzw. Propylenoxid verlängerten Bishydroxy­ polyalkyloxy-bisphenol-A-Derivate. Bevorzugt sind hierbei die beidseitig mit 1 bis 5 und insbesondere mit 1-3 Ethylenoxideinheiten verlängerten Bisphenol A-Typen. Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel I.
und n, m = 1-5, insbesondere 1-3
und x, y = 1, 2, 3, insbesondere 1.
Gut einsetzbar sind auch die Bisacrylsäure- bzw. Bismethacryl­ säureester cycloaliphatischer Diole insbesondere die mit Ethylenoxid und Propylenoxid verlängerten cycloaliphatischen Diole. Besonders geeignet sind die Diole des mit Ethylenoxid verlängerten Bis-(hydroxymethyl)-tricyclo[5.2.1.02,6]-decans, Vorzugsweise ist jede OH-Gruppe mit 1-5 und insbesondere mit 1-3 Ethylenoxideinheiten verlängert.
Gut einsetzbare mindestens difunktionelle Acrylsäure- bzw. Methacylsäureester sind auch die Umsetzungsprodukte von minde­ stens 2 Teilen Hydroxyalkylacrylat bzw. Hydroxyalkylmethacry­ lat mit mindestens difunktionellen Polyisocyanaten mit alipha­ tischem bzw. aromatischem Grundgerüst. Besonders bevorzugt sind die Umsetzungsprodukte von 2 Teilen Hydroxyalkylmethacry­ laten z. B. Hydroxypropylmethacrylat mit 1 Teil Trimethylhexa­ methylendiisocyanat.
Zur Einstellung der Fließeigenschaften, Viskosität sowie opti­ schen Eigenschaften ist es möglich, verschiedene mindest difunktionelle Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester miteinan­ der zu mischen.
Als Komponente 2 eingesetzt werden können Photoinitiatoren, die Licht im Bereich 400-500 nm absorbieren, wie z. B. Alpha-diketone, wie sie aus DE-A-23 02 820 und DE-A-22 51 045 bekannt sind, insbesondere Campherchinon, Benzil- und Phen­ anthrenchinon, sowie Mono- und Bisacylphosphinoxide, wie sie aus der EP-A-01 84 094 und der EP-A-73 413, EP-A-7 508 und EP-A- 57 474 bekannt sind, besonders bevorzugt sind beispielsweise 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenylphosphinoxid und Bis-(2,6-di­ chlorbenzoyl)-4-n-propylphenylphosphinoxid bzw. Bis-(2,6-di­ chlorbenzoyl) -4-n-butylphenylphosphinoxid.
Zur Beschleunigung der Polymerisation sowie zur Verringerung der Schmierschicht und der Restmonomeren kann es sinnvoll sein, zusammen mit den Photoinitiatoren sogenannte Aktivatoren einzusetzen. Hierzu sind insbesondere tertiäre Amine gut geeignet wie Trihexylamin, Triethylamin, Triethanolamin und ähnliche. Besonders gut geeignet sind auch die mit Methacryl­ säure- bzw. Acrylsäureester umgesetzten Polyhydroxyalkylamine.
Um die Netzhaut vor einfallender UV-Strahlung zu schützen, kann es sinnvoll sein, die photopolymerisierbaren Zusammenset­ zungen mit sogenannten UV-Absorbern zu versehen. Besonders gut geeignet sind UV-Absorber, die eine Absorption des Wellenlän­ genbereichs < 400 nm möglichst vollständig gewährleisten, ohne die für die Polymerisation nötige Wellenlänge < 400 nm heraus­ zufiltern. Gut geeignet sind z. B. Benzophenone, die Substi­ tuenten wie Hydroxyl- und/oder Alkoxylgruppen in 2 und/oder 4-Stellung enthalten, desweiteren substituierte Benzotriazole sowie in 3-Stellung phenylsubstituierte Acrylate, gegebenen­ falls mit Cyanogruppen in 2-Stellung sowie Salicylate. Gut geeignet sind insbesondere die UV-Absorber, die im Molekül eingebaute einpolymerisierbare Gruppen, wie z. B. Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester enthalten.
Weiterhin kann es sinnvoll sein, zur Einstellung der Viskosi­ tät bzw. des Brechungswertes organische und/oder anorganische Füllstoffe einzusetzen. Anorganische Füllstoffe sind bei­ spielsweise pyrogenes Siliciumdioxid, welches vorzugsweise mit Silanen oberflächenbehandelt wurde. Bei Einsatz von anorgani­ schen Füllstoffen ist allerdings darauf zu achten, daß der Brechungsindex mit den anderen Komponenten übereinstimmt, so daß keine Trübung der Linse auftritt. Zur Einstellung einer gewissen Tixotrophie ist es möglich, 0,5-3 Gew.-% silani­ sierter pyrogener Kieselsäure einzusetzen. Organische Füll­ stoffe können z. B. polymere Füllstoffe sein, die löslich oder unlöslich in den verwendeten Monomeren sein können. Bei unlös­ lichen Polymeren sollte der Brechungsindex des Polymeres mit dem der Monomeren nach der Polymerisation soweit übereinstim­ men, daß keine Trübung der polymerisierten Linse auftreten kann. Lösliche Polymere können beispielsweise Polymethylmeth­ acrylat u. ä. sein. Sie dienen zum Einstellen der Viskosität bzw. des Brechungsindexes des Polymeren.
Sollte das Intraokularlinsen-Füllungsmaterial in eine vorher implantierte dünne, faltbare, elastische Kunststoffhülle ein­ gefüllt werden, so sollten Brechungsindex des polymerisierten Intraokularlinsen-Füllungsmaterials und der Kunststoffhülle ebenfalls weitestgehend übereinstimmen, um keine Brechungsphä­ nomene am Übergang Hülle/Füllung zu erzeugen.
Die Herstellung des Intraokularlinsen-Füllungsmaterials er­ folgt dadurch, daß die zu verwendenden Monomere mit den Ini­ tiatoren sowie gegebenenfalls zugesetzten Aktivatoren, UV- Absorbern und/ oder Füllstoffen solange gerührt werden, bis eine homogene klare Mischung entsteht. Diese kann dann in die Applizierbehältnisse abgefüllt werden; besonders vorteilhaft ist, wenn vor der Abfüllung eine Sterilfiltration durchgeführt wird. Es ist aber auch möglich, eine Sterilisierung nach Abfüllung durch z. B. thermische Behandlung durchzuführen.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Intraokularlinsen- Füllungsmaterialien geht der behandelnde Arzt vorteilhaft nach folgendem Verfahren vor:
Nach Eröffnung der Linsenkapsel durch Diszision wird die Vor­ derkammer durch einen schmalen Lanzenschnitt am oberen oder schläfenwärtigen Hornhautrand eröffnet. Die Linsenmasse wird exprimiert, ausgelöffelt oder mittels Kryostab ausgefroren oder mit einer Spül-Saugspritze entfernt. Eine Methode, die die Entfernung der Linse über einen sehr kleinen Inzisions­ schnitt erlaubt, ist die Phakoemulsifation (F. Hollwich, Augenheilkunde, Thieme Verlag Stuttgart 1979, S. 133-137). Die Linse kann intrakapsulär, also gemeinsam mit der Kapsel, oder extrakapsulär entfernt werden.
Im Falle einer intrakapsulären Kataraktextraktion muß die Kapsel durch eine dünne, faltbare, elastische Kunststoffhülle (z. B. Silicon) ersetzt werden, in welche das Intraokularlin­ sen-Füllmaterial eingefüllt wird. Im Falle der extrakapsulären Extraktion kann der praktisch intakte Kapselsack die Rolle der Siliconhülle übernehmen. Diese Methode schließt jedoch die zusätzliche Verwendung der Kunststoffhülle nicht aus. Die anschließende Erhärtung des Füllungsmaterials erfolgt dann mit Hilfe von Licht im Wellenlängenbereich 400-500 nm durch Belichtung durch die erweiterte Pupille.
Die Vorteile, die sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Intraokular-Füllmaterialien ergeben, sind somit
  • - geringstmögliche Beschädigung des natürlichen Auges
  • - Herstellung der individuellen Linse während der Operation
  • - Einstellung der Brechungswerte während der Operation
  • - geringe Toxizität
  • - geringe Temperaturentwicklung bei der Aushärtung
  • - gute Retention in der Kapsel bzw. Kunststoffhülle durch geringen Schrumpf sowie
  • - geringer Gehalt an Restmonomeren und auslaugbaren Substan­ zen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiele 1-7
Intraokular-Füllmaterialien werden hergestellt durch Mischen der in der Tabelle 1 angegebenen Monomere mit den in der Tabelle angegebenen Gehalten (Gew.-%) an Initiatoren, Aktiva­ toren, UV-Absorbern. Es wird solange unter leichter Erwärmung gerührt, bis jeweils eine klare Lösung entsteht. Die Be­ stimmung der durch polymerisierten Schichtdicke erfolgt durch Einfüllen in Kunststoffzylinder (⌀ 8 mm, h 20 mm) und 20 sek. Bestrahlung mit einer dentalen Bestrahlungseinheit (Elipar 2, Firma Espe, Wellenlängenbereich 400-500 nm). Die Bestimmung der Schmierschicht erfolgt durch Einfüllen des Materials in einen Zylinder aus Kunststoff (⌀ 15 mm, h 1,5 mm) und eben­ falls 20 sek. Bestrahlen mit Elipar 2). Anschließend wird die Scheibe gewogen, darauf mit einem Isopropanol-feuchten Tuch die Schmierschicht von der Oberfläche entfernt, mit Preßluft trockengeblasen und erneut gewogen.
Für die Restmonomerbestimmung werden zwischen zwei Objektträ­ gern Prüfkörper zur Schmierschichtbestimmung, wie oben be­ schrieben wurde, hergestellt. Diese werden zu einem Pulver mit einer Korngröße < 200 µm gemahlen. Aus dem Pulver wird eine 10%ige Methylenchloridlösung hergestellt, welche 3-5 Min. im Ultraschallbad behandelt, zentrifugiert und eventuell fil­ triert wird. Die Auswertung erfolgt über die externe Standard­ methode mittels HPLC.
Tabelle 1
Mit allen Massen ließen sich Siliconhüllen, wie sie für falt­ bare Intraokularlinsen einsetzbar sind, einwandfrei füllen; die Schmierschicht war so gering, daß die so gehärtete Füllung nicht ohne Zerstörung der Hülle entfernt werden konnte; bei Verwendung von monofunktionellen Acryl- bzw. Methacrylsäure­ estern ist die Schmierschicht so groß, daß keine stabile Füllung in der Intraokularlinse hergestellt werden kann.
Mit den Mischungen der Beispiele 4, 5, 6 und 7 wurden Zell­ toxizitätsuntersuchungen durchgeführt, indem zwischen zwei Objektträgern die Füllungsmaterialien auspolymerisiert wurden (20 sek. Bestrahlung mit Elipar 2). Die so gefertigten Poly­ merscheiben wurden mit einem nichtzelltoxischen TCAB (= Tissue culture adhesive systeme for biomaterials) unter sterilen Bedingungen fixiert und in Objektträgerkulturflaschen einge­ bracht. Die Präparate wurden anschließend mit bovinen Endo­ thelzellen bezüchtet sowie mit Epithelzellen unter der Anwe­ senheit von 3H TdR. Die Inkubationszeit betrug 24 h. Bei der Auswertung wurde die Cytoplasmaausbreitung, das Fehlen von Zellkernen sowie das Vernetzen der Zellen begutachtet. Bei allen Proben zeigte sich, daß die Kern- und Cytoplasma­ strukturen zu 95% aufrecht erhalten waren und lediglich eine leichtfügige Vernetzung der Zellen zu beobachten war. Die Materialien sind somit als nur geringfügig toxisch einzustu­ fen. Im Anschluß wurde das Monomere des Beispiels 7 unpoly­ merisiert auf Zelltoxizität untersucht. Hierbei stellte sich das gleiche Erscheinungsbild heraus, auch das unpolymerisierte Monomer zeigte nur mäßig toxische Eigenschaften.
Die erfindungsgemäßen Intraokularlinsen-Füllmaterialien sind somit für den Anwendungszweck sehr gut geeignet, da sie zum einen nur eine geringe Sauerstoffinhibition bei der Polymeri­ sation aufweisen, geringe Restmonomergehalte haben und nur als mäßig toxisch einzustufen sind.

Claims (11)

1. Verwendung von photopolymerisierbaren Zusammenset­ zungen als Intraokularlinsen-Füllmaterial bei der Bekämpfung von Katarakt und anderen Augenkrankheiten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die photopolymerisierbaren Zusammensetzungen folgende Komponenten enthalten:
  • a. 90-99,99 Gew.-%, vorzugsweise 94-99,799 Gew.-%, mindestens eines mindestens difunktionellen Acryl- und/oder Methacrylsäureesters,
  • b. 0,01-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-2 Gew.-%, mindestens eines Photoinitiators, der mit Licht im Wellenlängenbereich 400-500 nm aktivierbar ist,
  • c. 0-9,98 Gew.-%, vorzugsweise 0,001-2 Gew.-%, eines UV- Absorbers, der Licht von Wellenlängen < 400 nm absorbieren kann, und
  • d. 0-9,98 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-2 Gew.-%, sonstiger Hilfsstoffe, wie Farbstoffe oder Aktivatoren für den Pho­ toinitiator, z. B. tertiäre Amine,
wobei sich die Mengenangaben jeweils auf die Gesamtmasse beziehen.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. difunktionelle Acryl- bzw. Methacrylsäureester mit einem Molekulargewicht < 310 verwendet werden.
3. Ausführungsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. Diacryl- bzw. Dimeth­ acrylsäureester mindestens difunktioneller Polyhydroxyverbin­ dungen mit aliphatischem und/oder aromatischem Grundgerüst mit wenigstens 6 Kettengliedern, wobei das Grundgerüst aus den Atomen Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff besteht, verwendet werden.
4. Ausführungsform nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. die Diacryl- bzw. Dimethacrylsäureester von Bisphenolen verwendet werden.
5. Ausführungsform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. die Diacryl- bzw. Dimethacrylsäureester von Bisphenol A bzw. die mit Ethylenoxid bzw. Propylenoxid verlängerten Bishydroxypolyalkyloxy-bisphe­ nol-A-Derivate verwendet werden.
6. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. eine Verbindung der allgemeinen Formel I verwendet wird und n, m = 1-5, insbesondere 1-3
und x, y = 1, 2, 3, insbesondere 1.
7. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. die Bisacrylsäure- bzw. Bismethacrylsäureester cycloaliphatischer Diole oder die entsprechenden Derivate, bei denen die Hydroxylgruppen mit 1-5 und insbesondere mit 1-3 Ethylenoxid- oder Propylen­ oxideinheiten verlängert sind, verwendet werden.
8. Ausführungsform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. die Diole des mit Ethylenoxid verlängerten Bis-(hydroxymethyl)- tricyclo[5.2.1.02,6]-decans verwendet werden, wobei jede Hydroxylgruppe mit 1-5 und vorzugsweise mit 1-3 Ethylenoxideinheiten verlängert ist.
9. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente a. die Umsetzungsprodukte von mindestens 2 Teilen Hydroxyalkylacrylat bzw. Hydroxyalkyl­ methacrylat mit mindestens difunktionellen Polyisocyanaten mit aliphatischem bzw. aromatischem Grundgerüst verwendet werden.
10. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente b. α-Diketone und/oder Mono- und/oder Bisacylphosphinoxide verwendet werden.
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