DE69908084T2

DE69908084T2 - Beschichtung von polymeren

Info

Publication number: DE69908084T2
Application number: DE69908084T
Authority: DE
Inventors: Martin Lally; Friedrich Stockinger; Juergen Vogt; Cook Winterton
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-01-08
Also published as: NO325172B1; AU745472B2; CA2314078A1; PL341346A1; DK1046068T3; ATE241151T1; WO1999035520A1; KR20010033969A; CA2314078C; HUP0100553A2; DE69908084D1; EP1046068B1; CN1287620A; AU2278499A; JP4634603B2; AR014269A1; ES2200496T3; EP1046068A1; NO20003486L; IL136516A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zur Behandlung von Oberflächen biomedizinischer Vorrichtungen und insbesondere auf Verfahren zum Modifizieren der hydrophoben oder hydrophilen Natur der polymeren Oberfläche einer ophthalmischen Linse wie einer Kontaktlinse. In einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich diese Erfindung auf Verfahren zur Behandlung biomedizinischer Vorrichtungen wie Kontaktlinsen, um die Hydrophilie der Oberfläche zu erhöhen.
Viele der Vorrichtungen und Materialien, die in verschiedenen biomedizinischen Anwendungen verwendet werden, erfordern bestimmte Eigenschafen hinsichtlich der Größe der Vorrichtung oder ein Material mit unterschiedlichen und einzelnen Eigenschaften, die für die Oberfläche erforderlich sind. Beispielsweise besitzen Kontaktlinsen eine hohe Sauerstoffpermeabilität durch die Linse, um die Gesundheit der Hornhaut zu erhalten, jedoch sind die Materialien, die außergewöhnlich hohe Sauerstoffpermeabilität aufweisen (zum Beispiel Polysiloxane) hydrophob und bleiben am Auge haften. Daher sollte eine Kontaktlinse ein Kern- oder Hauptmaterial besitzen, das hoch Sauerstoffpermeabel und hydrophob ist und eine Oberfläche, die behandelt oder beschichtet worden ist, um die Hydrophilie zu erhöhen, wobei sich die Linse auf dem Auge frei bewegen kann.
Um die Hydrophilie eines relativ hydrophoben Kontaktlinsenmaterials zu modifizieren, sollte eine Kontaktlinse mittels einer Plasmabehandlung behandelt werden. Eine äußerst qualitative Plasmabehandlungstechnik wird in WO 96/31792 von Nicolson, et al. offenbart. Einige Plasmabehandlungsverfahren erfordern jedoch signifikante Investitionen in die Ausrüstung. Überdies erfordert eine Plasmabehandlung, daß die Linse, bevor sie dem Plasma ausgesetzt wird, trocken ist. Daher müssen Linsen, die durch vorherige Hydratations- oder Extraktionsverfahren naß sind, getrocknet werden, was Kosten für Trocknungsausrüstung und zusätzliche Zeit im Linsenherstellungsverfahren verursacht. Demgemäß verbleibt der Bedarf an einem kostengünstigen Verfahren zur einheitlichen und dauerhaften Modifizierung der Oberflächeneigenschaften polymerer biomedizinischer Materialien, insbesondere ophthalmischer Linsen wie Kontaktlinsen. Ein besonders bevorzugtes Verfahren könnte eines sein, daß direkt auf nasse Linsen angewendet werden könnte, das heißt, ohne das Erfordernis eines vorbereitenden Trocknungsschrittes.
Die U.S.-Patente 5,518,767 und 5,536,573, erteilt an Rubner et al., beschreiben Verfahren zur Herstellung von Doppelschichten von p-Typ dotierten, elektrisch leitenden kationischen Polymeren und Polyanionen oder wasserlöslichen, nicht ionischen Polymeren auf Glassubstraten. In den Rubner-Patenten werden aufwendige chemische Vorbehandlungen der Glassubstrate beschrieben.
Die Verfahren zur Schicht-auf-Schicht-Abscheidung des Polyelektrolyts, die in Patent- und Literautran gaben beschrieben sind, beziehen sich allgemein auf die Herstellung elektronischer Vorrichtungen und die Behandlung von harten Glassubstraten. Die Lehren lassen insbesondere erkennen, daß komplexe und zeitaufwendige Vorbehandlung der Substrate erforderlich ist, um eine hoch geladene, hydrophile oder hydrophobe Oberfläche herzustellen, um das polykationische oder polyanionische Material an das Galssubstrat zu binden. Anderer relevanter Stand der Technik wird in WO 96/18498 und GB 2012070 offenbart.
Ein Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Behandlung von Polymeren, insbesondere ophthalmischer Linsen, um die Oberflächeneigenschaften zu verändern.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Verminderung der Komplexivität der Verfahren zur Herstelllung ophthalmischer Linsen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung von Kontaktlinsen, die ein Gleichgewicht hinsichtlich hervorragender Sauerstoffpermeabilität durch die Linsen und ausreichender Hydrophilie auf der Oberfläche aufweisen, um sicher zu stellen, daß sich die Linse bei ihrer Einführung in das Auge des Trägers frei bewegt.
Ein noch anderer Gegenstand der Erfindung ist die Reduzierung der Material- und Arbeitskosten der Herstellung hoch qualitativer Kontaktlinsen.
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Veränderung der Oberflächeneigenschaften von nassen ophthalmischen Linsen ohne die Notwendigkeit eines vorherigen Trocknungsschrittes.
Die zuvor genannten Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Zusammenfassung und ausführlichen Beschreibung der Erfindung, wie in den Ansprüchen 1, 16, 29, 30, 31 definiert, offensichtlich.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen eine biomedizinische Vorrichtung, wie eine ophthalmische Linse, mit einer Polyelektrolytoberflächenbehandlung und ein Verfahren, bei dem die Oberflächenbehandlung auf eine biomedizinische Vorrichtung angewendet wird. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist eine Kontaktlinse mit einem hoch sauerstoffpermeablen hydrophoben Kern und einer hydrophilen Oberfläche oder Oberflächen. Um die Technologie besser zu erläutern, werden bestimmte Ausdrücke vor der Beschreibung der Details der Erfindung definiert.
Der Ausdruck "biomedizinische Vorrichtung", wie hierin verwendet, beinhaltet eine große Vielzahl von Vorrichtungen, die in der biologischen, medizinischen und körperlichen Pflegeindustrie verwendet werden. Biomedizinische Vorrichtungen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, ophthalmische Linsen, Medikamentendarreichungsvorrichtungen wie orale osmotische Vorrichtungen und perkutane Vorrichtungen, Katheter, Kontaktlinsendesinfektions- und Reinigungsbehälter, Brustimplantate, Stents, künstliche Organe und Gewebe und dergleichen.
"Ophthalmische Linsen", wie hierin verwendet, bezieht sich auf Kontaktlinsen (hart oder weich), intraokulare Linsen, Augenverbände und künstliche Hornhäute. In einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich "ophthalmische Linse" auf Linsen, die in innigem Kontakt mit dem Auge oder Tränenflüssigkeit gebracht werden, wie Kontaktlinsen zur Sichtverbesserung (zum Beispiel sphärische, torische, bifokale), Kontaktlinsen zur Modifizierung der Augenfarbe, ophthalmische Medikamentendarreichungsvorrichtungen, okulare Vorrichtungen zum Schutz von Gewebe (zum Beispiel ophthalmische Linsen zur Heilungsunterstützung) und dergleichen. Eine besonders bevorzugte ophthalmische Linse ist eine länger tragbare Kontaktlinse, insbesondere länger tragbare Kontaktlinsen zur Sehkorrektur.
"Hydrophil", wie hierin verwendet, beschreibt ein Material oder einen Teil davon, das sich eher mit Wasser als mit Lipiden verbindet. Eine "hydrophile Oberfläche", wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Oberfläche, die stärker hydrophil ist (das heißt, lipophober) als das Haupt- oder Kernmaterial des Gegenstandes. Daher steht eine ophthalmische Linse mit einer hydrophilen Oberfläche für eine Linse mit einem Kernmaterial mit einer bestimmten Hydrophilie, das zumindest teilweise mit einer Oberfläche umgeben ist, die hydrophiler ist als der Kern.
"Polyion" oder "polyionisches Material", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein polymeres Material einschließlich einer Vielzahl geladener Gruppen, das Polyelektrolyte, p- und n-Typ dotierte leitende Polymere umfaßt. Polyionische Materialien umfassen sowohl Polykationen (mit positiven Ladungen) als auch Polyanionen (mit negativen Ladungen).

I. Beschichtungsverfahren und Materialien

A. Beschichtungsverfahren

Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer ophthalmischen Linse mit einem Kernmaterial und einer Oberflächenbeschichtung, die zumindest eine Doppelschicht: aus polyionischen Materialien umfaßt, umfassend die Schritte des Kontaktierens einer Kernlinse mit einem ersten polyionischen Material, wobei das polyionische Material an die Kernlinse gebunden wird, um eine beschichtete Linse zu bilden; und des Kontaktierens der beschichteten Linse mit einem zweiten polyionischen Material mit Ladungen, die den Ladungen des ersten polyionischen Materials entgegengesetzt sind, wobei eine Kontaktlinse mit einer Polyelektrolytdoppelschicht gebildet wird.
Die Auftragung der Beschichtung kann in einer Vielzahl von Vorgehensweisen erreicht werden. Eine Ausführungsform für ein Beschichtungsverfahren beinhaltet ausschließlich Eintauch-Beschichtungs- und Eintauch-Spülungsschritte. Eine andere Ausfllhrungsform für ein Beschichtungsverfahren beinhaltet ausschließlich Sprüh-Beschichtungs- und Sprit- Spülungsschritte. Von einem Fachmann kann jedoch eine Vielzahl von Alternativen, die verschiedene Kombinationen von Sprüh- und Eintauch-Beschichtungs- und -spülungsschritten beinhaltet, geschaffen werden.
Eine alternative Eintauch-Beschichtung beinhaltet die Schritte der Auftragung einer Beschichtung eines ersten polyionischen Materials auf eine Kernlinse durch das Eintauchen der Linse in eine erste Lösung aus einem ersten polyionischen Material; das Spülen der Linse durch das Eintauchen der Linse in eine Spüllösung; und gegebenenfalls Trocknen der Linse. Dieses Verfahren wird dann unter Verwendung eines zweiten polyionischen Materials wiederholt, wobei das zweite polyionische Material den Ladungen des ersten polyionischen Materials gegensätzliche Ladungen aufweist; um eine polyionische Doppelschicht zu bilden.
Dieses Verfahren zur Bildung der Doppelschicht kann mehrfach wiederholt werden, um eine dickere Linsenbeschichtung herzustellen. Eine bevorzugte Anzahl an Doppelschichten ist etwa 5 bis etwa 20 Doppelschichten. Eine stärker bevorzugte Anzahl an Doppelschichten ist etwa 10 bis etwa 15 Doppelschichten. Obgleich mehr als 20 Doppelschichten möglich sind, ist herausgefunden worden, daß bei Beschichtungen mit einer übermäßigen Anzahl an Doppelschichten Abblättern auftritt.
Die Eintauchzeit für jeden Beschichtungs- und Spülschritt kann in Abhängigkeit vieler Faktoren variieren. Vorzugsweise findet das Eintauchen des Kernmaterials in die polyionische Lösung über einen Zeitraum von etwa 1 bis 30 Minuten statt, stärker bevorzugt etwa 2 bis 20 Minuten und am stärksten bevorzugt etwa 1 bis 5 Minuten. Das Spülen wird mit einem Schritt erreicht, aber es ist herausgefunden worden, daß eine Vielzahl von Spülschritten sehr effizient ist. Das Spülen in einer Reihe von 2 bis 5 Schritten wird bevorzugt, wobei jedes Eintauchen in die Spüllösung etwa 1 bis 3 Minuten in Anspruch nimmt.
Ein andere Ausführungsform des Beschichtungsverfahrens beinhaltet eine Reihe von Sprühbeschichbungstechniken. Allgemein umfaßt das Verfahren die Schritte des Auftragens einer Beschichtung aus einem ersten polyionischen Material auf eine Kernlinse durch das Kontaktieren der Linse mit einer ersten Lösung eines ersten polyionischen Materials; des Spülens der Linse durch Besprühen der Linse mit einer Spüllösung; und gegebenenfalls des Trocknens der Linse. Ebenso wie das Eintauch-Beschichtungsverfahren kann auch das Sprüh- Beschichtungsverfahren anschließend mit einem zweiten polyionischen Material wiederholt werden, wobei das zweite polyionische Material den Ladungen des ersten polyionischen Materials gegensätzliche Ladungen aufweist.
Das Kontaktieren der Linse mit der Lösung, entweder einem polyionischen Material oder einer Spüllösung, kann durch eine Vielzahl von Verfahren stattfinden. Beispielsweise kann die Linse in beide Lösungen eingetaucht werden. Eine bevorzugte Alternative ist die Auftragung der Lösung in Spray- oder Nebelform. Natürlich können verschiedene Kombinationen betrachtet werden, zum Beispiel das Eintauchen der Linse in das polyionische Material, gefolgt von dem Aufsprühen der Spüllösung.
Die Sprühbeschichtungsauftragung kann mittels einer Vielzahl von Verfahren erreicht werden, die in der Technik bekannt sind. Beispielsweise kann eine konventionelle Sprühbeschichtungsanordnung verwendet werden, d. h., das flüssige Material wird durch Auftragung der Flüssigkeit, unter erhöhtem Druck oder auch nicht, durch eine Düse mit vermindertem Durchmesser, die in Richtung des Verteilungsziels ausgerichtet ist, gesprüht.
Eine andere Sprühbeschichtungstechnik beinhaltet die Verwendung von Ultraschallenergie, zum Beispiel in dem die Flüssigkeit durch die Ultraschallschwingungen einer Spraybildungsspitze atomisiert und dadurch in ein Spray umgewandelt wird, wie in U.S. Patent Nr. 5,582,348 offenbart.
Ein noch anderes Verfahren ist elektrostatische Sprühbeschichtung, in dem der Flüssigkeit oder den Tropfen eine Ladung zugeführt wird, um die Wirkung der Beschichtung zu erhöhen, ein Beispiel davon wird in U.S. Patent Nr. 4,993,645 beschrieben.
Ein weiteres Verfahren zur Atomisierung einer Flüssigkeit zur Sprühbeschichtung beinhaltet reine mechanische Energie, z. B. mittels Kontaktieren der Flüssigkeit mit einem Vertreter der Hochgeschwindigkeitsoszillierer oder einer Scheibe die mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wie in U.S. Patent Nr. 4,923,123 offenbart.
Noch ein anderes Verfahren zur Herstellung von Mikrotropfen für Sprühbeschichtungen beinhaltet die Verwendung von piezoelektrischen Elementen zur Atomisierung von Flüssigkeiten. Beispiele für Sprühbeschichtungstechniken und -vorrichtungen, die piezoelektrische Elemente verwenden, werden in den U.S. Patenten Nr. 5,530,465; 5,630,793 und 5,624,608 beschrieben.
Einige der vorstehend beschriebenen Techniken können mit Luftunterstützern oder erhöhtem Lösungsdnick verwendet werden. Außerdem könnte sich eine Kombination aus zwei oder mehreren Techniken im Hinblick auf einige Materialien und Bedingungen als nützlicher erweisen.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Sprühauftragung beinhaltet das Verteilen der Polyanion- oder Polykationlösung unter Verwendung einer Dosierpumpe auf einen Ultraschall-Verteiler- Kopf. Die Polyionschicht wird so aufgesprüht, daß die Oberflächentröpfchen mit der Materialoberfläche verschmelzen können. Die "Schicht" kann dann für einen gewissen Zeitraum einwirken oder unmittelbar mit Wasser oder einer Kochsalzlösung (oder einer anderen Lösung ohne Polyanion oder Polykation) gespült werden.
Ein Fachmann kann ohne übermäßiges Experimentieren unter Vorgabe der hierin bereitgestellten ausgedehnten Lehren eines oder mehrere Sprühbeschichtungsverfahren wählen. Demnach ist die Erfindung nicht auf die besondere Sprühbeschichtungstechnik, die angewandt wird, beschränkt.

B. Beschichtungsmaterialien

1. Polyionische Materialien

Ein bevorzugtes erstes polyionisches Material ist ein polykationisches Material, das heißt, ein Polymer mit einer Vielzahl von positiv geladenen Gruppen entlang der Polymerkette. Polykationische Materialien können zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus:
(a) Poly(allylaminhydrochlorid) (PAH)
(b) Poly(ethylenimin) (PEI)
(c) Poly(vinylbenzyltriamethylamin) (PVBT)
(d) Polyanilin (PAN oder PANI) (p-Typ dotiert) [oder sulphoniertes Polyanilin]
(e) Polypyrrol) (p-Typ dotiert)
(f) Poly(pyridiniumacetylen)
besteht.
Ein bevorzugtes zweites polyionisches Material ist ein polyanionisches Material, das heißt, ein Polymer mit einer Vielzahl von negativ geladenen Gruppen entlang der Polymerkette. Polyanionische Materialien können zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus:
(a) Polymethacrylsäure (PMA)
(b) Polyacrylsäure (PAA)
(c) Poly(thiophen-3-essigsäure) (PTAA)
(d) Poly(4-styrensulfonsäure) oder Natriumpoly(styrensulfonat) (PSS oder SPS)
besteht.
Die vorstehenden Aufzählungen sind als beispielhaft zu betrachten, sind aber eindeutig nicht umfassend. Ein Fachmann wird unter Vorgabe der hierin gegebenen Offenbarungen und Lehren in der Lage sein, eine Vielzahl anderer geeigneter polyionischer Materialien auszuwählen.
Das Molekulargewicht der polyionischen Materialien kann angesichts der Veränderung der Beschichtungsmerkmale, wie der Beschichtungsdicke, variieren. Wird das Molekulargewicht erhöht, erhöht sich allgemein auch die Dicke der Beschichtung. Jedoch steigt, wenn sich das Molekulargewicht erhöht, auch die Schwierigkeit der Handhabung. Um eine Balance zwischen der Beschichtungsdicke und der Materialhandhabung zu erreichen, weisen die polyionischen Materialien vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht von etwa 10.000 bis etwa 150.000 auf. Stärker bevorzugt liegt das Molekulargewicht Mn zwischen etwa 25.000 und etwa 00.000 und noch stärker bevorzugt zwischen 75.000 und 100.000.

2. Polyallaylamine

Eine besonders bevorzugte Gruppe von polyionischen Materialien, die gemäß der vorliegenden Erfindung nutzbar sind, sind Derivate eines Polyallylamins mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von mindestens 2.000, die, basierend auf der Zahl der Aminogruppen des Polyallylannins, ungefähr zwischen 1 und 99% Einheiten der Formel
umfassen,
worin R C&sub2;-C&sub6;-Alkyl ist, das durch zwei oder mehrere, gleiche oder unterschiedliche Substituenten substituiert ist, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Hydroxy, C&sub2;-C&sub5;- Alkanoyloxy und C&sub2;-C&sub5;-Alkylaminocarbonyloxy besteht. R ist vorzugsweise lineares C&sub3;-C&sub6;- Alkyl, stärker bevorzugt lineares C&sub4;-C&sub5;-Alkyl und am stärksten bevorzugt n-Pentyl, das in jedem Fall wie oben definiert substituiert ist.
Geeignete Substituenten des Alkylrestes R sind -OH, ein Rest -O-C(O)-R&sub1; und/oder ein Rest -O-C(O)-NH-R&sub1;', worin R&sub1; und R&sub1;' unabhängig voneinander C&sub1;-C&sub4;-Alkyl sind, vorzugsweise Methyl, Ethyl oder n- oder iso-Propyl und stärker bevorzugt Methyl oder Ethyl. Bevorzugte Substituenten des Allcylrestes R sind Hydroxy, Acetyloxy, Propionyloxy, n- oder iso-Butanoyloxy, Methylaminocarbonyloxy oder Ethylaminocarbonyloxy, insbesondere Hydroxy, Acetyloxy oder Propionyloxy und ganz besonders Hydroxy.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die Einheiten der Formel (1), worin R lineares Cp-Alkyl ist, das p gleiche oder unterschiedliche obengenannte Substituenten umfaßt und p 2, 3, 4, 5 oder 6, vorzugsweise 4 oder 5 und insbesondere 5 ist. R ist noch stärker bevorzugt Cp-Alkyl, das p Hydroxygruppen umfaßt, die teilweise oder vollständig acetyliert sein können und p ist 4 oder 5, insbesondere 5. Besonders bevorzugt sind die Reste R 1,2,3,4,5-Pentahydroxy-n-pentyl oder 1,2,3,4,5-Pentahydroxy-n-pentyl, worin die Hydroxygruppen teilweise oder vollständig acetyliert sind.
Die Polyniere der Erfindung sind Derivate eines Polyallylamins, das, basierend auf der Zahl der Aminogruppen des Polyallylamins, zwischen 1 und 99%, vorzugsweise zwischen 10 und 80%, stärker bevorzugt zwischen 15 und 75%, noch stärker bevorzugt 20 bis 70% und insbesondere 40 bis 60% an Einheiten der Formel (1) umfaßt. Die Polymere der Erfindung sind vorteilhafter Weise wasserlöslich.
Eine bevorzugte Gruppe von Polyallylamin-Polymeren umfaßt zumindest 1%, stärker bevorzugt zumindest 5% und am stärksten bevorzugt zumindest 10% an Einheiten der Formel (1a), basierend auf der Zahl von Aminogruppen des Polyallylamins.
Eine bevorzugte Gruppe von Polyallylamin-Polymeren weist ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von beispielsweise 2.000 bis 100.000, bevorzugt 3.000 bis 500.000, stärker bevorzugt 5.000 bis 150.000 und insbesondere von 7.500 bis 100.000 auf.
Die Polyallylamin-Polymere können in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Polallylamin mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von zumindest 2.000, das Einheiten der obigen Formel (1a) umfaßt, mit einem Lacton der Formel
umgesetzt werden,
worin (alk) lineares oder verzweigtes C&sub2;-C&sub6;-Alkylen ist, die Summe von (t1 + t2 + t3) zumindest 1 beträgt und R&sub1; und R&sub1;' wie oben definiert sind, um ein Polyallylamin-Polymer zu erhalten, das Einheiten der Formel (1) und (1a) umfaßt.
Die Reaktion zwischen dem Polyallylamin und dem Lacton kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden; beispielsweise wird das Polyallylamin mit dem Lacton in einem wässerigen Medium bei einer Temperatur von etwa 20 bis 100ºC, und bevorzugt 30 bis 60ºC, umgesetzt. Das Verhältnis der Einheiten der Formel (1) in dem endgültigen Polymer wird durch die Stöcheometrie der Reaktanten bestimmt. Die Lactone der Formel (6) sind bekannt oder können gemäß bekannter Verfahren hergestellt werden. Die Verbindungen der Formel (6), worin t2 oder t3 ≥ 1 ist, sind beispielsweise durch die Umsetzung der entsprechenden Hydroxyverbindung der Formel (6) mit einer Verbindung R&sub1;-C(O)X oder R&sub1;'-NCO unter Bedingungen die in der Technik bekannt sind, erhältlich. Polyallylaminausgangsmaterialien mit verschiedenen Molekulargewichten sind kommerziell erhältlich, beispielsweise in Form des Hydrochlorids. Das Hydrochlorid wird vorher in das freie Amin umgewandelt, beispielsweise durch eine Behandlung mit einer Base, zum Beispiel mit Natrium- oder Kaliumhydroxidlösung.
Polyallylamine, die zusätzlich Modifikationseinheiten umfassen, können durch die gleichzeitige Zugabe zu dem Reaktionsgemisch des Polyallylamins und der Verbindung der Formel (6) oder bevorzugt nachfolgend einer oder mehrerer verschiedener Verbindungen, beispielsweise aus der Gruppe von
oder
hergestellt werden,
worin X Halogen ist, vorzugsweise Chlor, (alk') C&sub1;-C&sub1;&sub2;-Alkylen ist, R&sub1;&sub2; Wasserstoff oder C&sub1;- C&sub2;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Methyl bedeutet und R&sub3;, R&sub4;, R&sub5;, R5', R&sub6; und Q&sub1; wie oben definiert sind. Die Reaktion findet beispielsweise in einer wäßrigen Lösung bei Raumtemperatur oder bei einer höheren Temperatur von beispielsweise 25 bis 60ºC statt und ergibt Polymere, die Einheiten der Formel (2a) [mit Verbindungen der Formeln (6a), (6b) oder (6c)], Einheiten der Formel (2b) [mit Verbindungen der Formeln (6d), (6e)], Einheiten der Formel (2c) [mit Verbindungen der Formel (6f)], Einheiten der Formel (2d) [mit Verbindungen der Formel (6g)] oder Einheiten der Formel (2e) [mit Verbindungen der Formeln (6h), (61), (6j), (6k)] umfassen.
Da die Reaktion der Aminogruppen des Polyallylamins mit den Verbindungen der Formeln (6) oder (6a) bis (6k) im allgemeinen quantitativ verläuft, wird die Struktur der modifizierten Polymere hauptsächlich durch die Stöcheometrie der Reaktanten bestimmt, die bei der Reaktion eingesetzt werden.
Ein besonders bevorzugtes polyionisches Material ist Polyallylamingluconolacton, wie in Formel 7 dargestellt. Besonders bevorzugt ist ein Polyallylamin, in dem etwa 20 bis 80% der Aminogruppen mit delta-Glucolacton umgesetzt worden sind, um R-Gruppen der in Formel 7 gezeigten Formel zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die Oberflächenbehandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Schritte (a) Auftragen einer Beschichtung eines kationischen PEI, (b) Auftragen einer Beschichtung eines anionischen PAA und (c) Auftragen einer kationischen Schicht von Polyallylamingluconolacton. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte (b) und (c) mehrfach wiederholt, vorzugsweise etwa 2 bis 7 Mal, stärker bevorzugt etwa 3 bis 5 Mal.

C. Beschichtungsfunktionen, Merkmale und Theorie

Unabhängig von der Ladung des polyionischen Materials kann eine breite Vielfalt von polyionischen Materialien bei der Herstellung einer breiten Vielfalt von Produkteigenschaften verwendbar sein. Beispielsweise sind für länger tragbare Kontaktlinsen besonders bevorzugte polyionische Materialien hydrophil oder solche, die eine hydrophile Oberflächebeschichtung erzeugen, um das Haften der Linse auf der Oberfläche der Augen des Trägers zu verhindern. Eine andere Klasse polyionischer Materialien, die allgemein für biomedizinische Anwendungen geeignet sind, und insbesondere für ophthalmische Linsen, sind die, die antimikrobielle Eigenschaften zeigen. Antimikrobielle polyionische Materialien umfassen polyquaternäre Ammoniurnverbindungen, wie die in U. S. Patent Nr. 3,931,319, erteilt an Green, et al. (z. B. POLYQUAD®), beschriebenen. Noch eine andere Klasse von polyionischen Materialien, die für ophthalmische Linsen verwendbar sind, sind die mit Strahlungs-absorbierenden Eigenschaften wie Sichtfarbdecker, Farbstoffe, die die Farbe der Iris verändern und Farbstoffe, die ultraviolettes (UV) Licht abdecken. Ein weiteres Beispiel für geeignete Beschichtungsmaterialien sind die polyionischen Materialien, die Zellwachstum hemmen oder verursachen. Zellwachstumsinhibitoren könnten in Vorrichtungen nutzbar sein, die, nur mit der Absicht entfernt zu werden, für längere Zeit menschlichem Gewebe ausgesetzt sind (zum Beispiel Katheter), während polyionische Materialien, die Zellwachstum herbeiführen, in fest implantierten Vorrichtungen angewendet werden können (zum Beispiel künstlichen Hornhäuten). Eine weitere potentielle funktionelle Klasse von Beschichtungsmaterialien sind die, die Strahlung absorbieren, wie zum Beispiel Ultraviolett-(UV)-Licht-Blocker. Es gibt eine Vielzahl anderer biomedizinischer Anwendungen der vorliegenden Beschichtungsverfahren und der Fachmann könnte sich diese vorstellen ohne vom Sinn oder dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Herstellung einer ophthalmischen Linse mit einem Kernmaterial und einer Oberflächenbeschichtung. Die Oberflächenbeschichtung umfaßt zumindest eine Schicht aus Polyelektrolyten und, in einer bevorzugten Ausführungsform, zumindest eine Doppelschicht. Eine Doppelschicht umfaßt ein erstes polyionischen Material, das an das Kernmaterial gebunden ist und ein zweites polyionisches Material mit Ladungen, die den Ladungen des ersten polyionischen Materials entgegengesetzt sind, das an das erste polyionische Material gebunden ist.
Es ist unerwartet herausgefunden worden, daß polymere Materialien, die keine theoretische Ionenladung auf ihren Oberflächen aufweisen oder keine erhebliche Menge von tatsächlichen Ladungen, gemäß den vorliegenden Verfahren beschichtet werden können. Die Lehren in der Elektronikindustrie von Verfahren, in denen elektronische Komponenten in Lösungen aus polyionischen Materialien, die hoch geladene Oberflächen aufweisen (zum Beispiel Glas), eintauchbeschichtet werden, sind für die Eigenhaftung von geladenen polymeren Materialien erforderlich. Es ist jedoch herausgefunden worden, daß Mehrfachschichten von tragebeständigen Beschichtungen auf Oberflächen von Kontaktlinsen aufgebracht werden können, die nicht hoch geladen sind und selbst auf Oberflächen, die im wesentlichen keine theoretische Ladungsdichte aufweisen. Es war sehr unerwartet herauszufinden, daß es keiner vorbereitenden Behandlungen (zum Beispiel Plasma) bedurfte, um Ladungen auf der Linsenoberfläche zu bilden, um sicher zu stellen, daß die geladenen Polymere auf der Linsenoberfläche haften.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher auf die Beschichtung von Kernlinsenmaterialien gerichtet, die eine Oberflächenladungsdichte im Bereich von Kontaktlinsen (insbesondere Siloxan enthaltende Linsen) ohne vorherige Oberflächenbehandlungen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher auf die Beschichtung von Kernlinsenmaterialien gerichtet, die eine Oberflächenladungsdichte aufweisen, die im Grunde unverändert ist, das heißt, weniger als eine Oberflächenladungsdichte eines Materials, das vorher behandelt worden ist, um die Ladungsdichte zu erhöhen.
Während die beanspruchte Erfindung nicht auf die Theorie beschränkt ist, die entwickelt wurde, um diese unerwarteten Ergebnisse zu stützen, wird hierin eine Theorie vorgeschlagen, um dem Leser die Erfindung verständlicher zu machen. Die Technik der Behandlung der elektronischen Komponenten lehrt, daß die aufwendigen Verfahren zur Oberflächenherstellung erforderlich sind, um eine hoch positiv oder negativ geladene Oberfläche herzustellen, die die gegensätzlich geladenen Gruppen eines polyionischen Beschichtungsmaterials anziehen wird. Unerwartet ist jedoch herausgefunden worden, daß diese aufwendigen Vorbehandlungsverfahren für ophthalmische Linsen unnötig sind und tatsächlich ungeladene oder im wesentlichen ungeladene Oberflächen durch das Kontaktieren der ungeladenen Oberfläche mit einer hoch geladenen polyionischen Spezies beschichtet werden können. Im Hinblick auf diese unerwartete Entdeckung ist anzunehmen, daß eine sehr kleine Zahl von Ladungen in einem beweglich oder festen verteilten Zustand in irgendeinem Material, wie ein Kernlinsenmaterial, existieren kann und es ist diese kleine Menge an Ladungen, die es ermöglicht, daß sich das polyionische Material mit dem Kernlinsenmaterial verbindet.
Eine vorgeschlagene Erklärung ist die, daß das Kernlinsenmaterial eine geringe Dichte an beweglichen negativen Ladungen auf seiner Oberfläche aufweist, während das polykationische Material (an die Oberfläche gebunden) eine hohe Dichte an festen positiven Ionen entlang der Polymerhauptkette besitzt. Obgleich es nur sehr wenige negative Ladungen gibt, und die Ladungen beweglich sind (d. h., ein bestimmter Ort ist nur für einen geringen Zeitraum geladen), wird nichtsdestoweniger angenommen, daß im wesentlichen alle negativen Ladungen mit einer positiven Ladung an dem polykationischen Material in Verbindung gebracht werden.
Weiterhin wird angenommen, daß sich die Gesamtzahl der beweglichen und festen negativen Ladungen über die Linsenoberfläche mit der Zeit im wesentlichen nicht ändert, das heißt, die negative Ladungsdichte auf der Oberfläche bleibt im Grunde konstant, aber die Stellung oder der Ort können beweglich sein. Daher bleibt die Gesamtzahl der Ladungen im Grunde konstant, während die negativen Ladungen beweglich sein können, d. h. die Ladungen erscheinen oder verschwinden mit der Zeit über der Oberfläche. Im Hinblick auf die unerwarteten experimentellen Ergebnisse wird theoretisiert, daß, wenn der Ort der negativen Ladungen auf der Oberfläche beweglich ist, diese Beweglichkeit für die polykationische Bindungsstabilität (d. h. Beschichtungshaltbarkeit) kein Problem darstellt, weil, da eine negative Ladung verschwindet und eine ionische Bindung verloren geht, anderswo eine andere negative Ladung erscheint und eine andere ionische Bindung mit dem polykationischen Material gebildet wird.
Alternativ können die Ladungen auf der Oberfläche des Linsenpolymers fest aber hoch verteilt sein. Wiederum ist, obwohl die Ladungsdichte theoretisch sehr niedrig ist, ob feste oder beweglich, unerwartet herausgefunden worden, daß diese sehr niedrige Ladungsdichte noch ausreicht, um es dem Polyelektrolytmaterial zu ermöglichen, an die Oberfläche der Linse mit ausreichender Beständigkeit für ophthalmische Anwendungen zu binden. Denn anschließendes Reinigen und Desinfizieren der Linse, ebenso wie Tragen und Handhabung der Linse, mit der hiermit verbundenen und unvermeidlichen Abreibung der Oberfläche, zerstört die Polyelektrolytbeschichtungen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen nicht.
Um jedoch die niedrige Ladungsdichte des Kernlinsenpolymers zu kompensieren, ist die Ladungsdichte des polyionischen Beschichtungsmaterials vorzugsweise relativ hoch.
Die Ladungsdichte des polyionischen Materials kann durch unzählige im Stand der Technik bekannte Hilfsmittel bestimmt werden. Beispielsweise kann die Ladungsdichte durch Streming Zeta Potential bestimmt werden.

D. Lösungsmerkmale und -auftragung

Die Konzentration der Sprüh- oder Eintauch-Lösung kann in Abhängigkeit der beinhalteten besonderen polyionischen Materialien, der erwünschten Beschichtungsdicke und einer Vielzahl anderer Faktoren variieren. Im allgemeinen wird jedoch eine relativ verdünnte wässerige Lösung aus einem polyionischen Material formuliert. Eine bevorzugte Konzentration des polyionischen Materials beträgt etwa 0,001 bis etwa 0,25 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 0,005 bis etwa 0,10% und am stärksten bevorzugt etwa 0,01 bis etwa 0,05%.
Um das polyionische Material in einem hoch geladenen Zustand zu halten, sollte der pH-Wert der verdünnten polyionischen Lösung bei etwa 2 bis etwa 5 gehalten werden, stärker bevorzugt bei etwa 2,5 bis etwa 4, 5.
Die Spüllösung ist vorzugsweise eine wässerige Lösung, die bei einem pH-Wert von etwa 2 bis etwa 7 gepuffert wurde, stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 5 und noch stärker bevorzugt etwa 2,5 bis etwa 4, 5, um die Bindung des polyionischen Materials an das Kern- oder unterliegende polyionische Material zu erhöhen.
Teilweises Trocknen oder Entfernen überschüssiger Spüllösung von der Oberfläche zwischen den Lösungsauftragungen kann durch eine Vielzahl im Stand der Technik bekannter Hilfsmittel erreicht werden. Während die Linse, einzig dadurch, daß es ihr für einen bestimmten Zeitraum ermöglicht wird unter Luftatmosphäre zu sein, teilweise getrocknet werden kann, wird das Trocknen vorzugsweise durch die Anwendung eines milden Luftstroms auf die Oberfläche herbeigeführt. Die Flußrate kann als eine Funktion der Stabilität des getrockneten Materials und der mechanischen Fixierung des Materials eingestellt werden (d. h. übermäßige Flußraten können die Linse zerstören oder die Linse von ihren Haltevorrichtungen trennen).
Es sollte beachtet werden, daß die Linse nicht vollständig getrocknet werden muß. Der "Teiltrocknungs"-Schritt, wie hierin verwendet, bezieht sich eher auf die Entfernung von Tropfen der Lösung, die an der Linsenoberfläche haften, als auf die Austrocknung der Linse. Es wird daher bevorzugt nur bis zu einem Ausmaß zu trocknen, bei dem jeglicher Wasser- oder Lösungsfilm von der Oberfläche entfernt wurde.
Die Dicke der Beschichtung kann durch die Zugabe eines oder mehrerer Salze zu der polyionischen Lösung, wie Natriumchlorid, eingestellt werden. Eine bevorzugte Konzentration des Salzes liegt bei etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gewichtsprozent. Wird die Salzkonzentration erhöht, nimmt der Polyelektrolyt eine kugelförmigere Form an. Wird die Konzentration jedoch zu sehr erhöht, wird der Polyelektrolyt alles in allem nicht gut auf der Linsenoberfläche abgelagert. Eine stärker bevorzugte Salzkonzentration liegt bei etwa 0,7 bis etwa 1,3 Gewichtsprozent.
Die Dicke der Beschichtungen kann durch die Zugabe eines Farbstoffes zu der polyionischen Lösung, zum Beispiel Methylen Blau Farbstoff, bestimmt werden. Die Erhöhung der Absorption von sichtbarem Lieht hängt mit der Erhöhung der Beschichtungsdicke zusammen. Zusätzlich können Ellipsometriemessungen verwendet werden, um die Beschichtungsdicke zu messen. Für die Modifikation der hydrophilen Oberfläche ergibt die Messung des Kontaktwinkels von Wasser, das auf die Oberfläche aufgebracht wurde, eine relative Anzeige der Oberflächenhydrophilie. Wird der Kontaktwinkel gesenkt, steigt die Hydrophilie.

II. Geeignete ophthalmische Linsenkernmaterialien

Das polymere Material, das die erfindungsgemäß verwendeten ophthalmischen Linsen bildet, kann jedes einer Vielzahl von polymeren Materialien sein. Eine bevorzugte Gruppe von Materialien sind jedoch die Materialien, die hoch sauerstoffpermeabel sind, wie Fluor oder Siloxan enthaltende Polymere. Insbesondere die in U.S. Patent Nr. 5,760,100, erteilt an Nicolson, et al., am 2. Juni 1998, beschriebenen polymeren Materialien sind eine beispielhafte Gruppe und die Lehren dieses Patents sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Zum Verständnis des Lesers, werden hierin Beispiele geeigneter Materialien offenbart, ohne Beschränkung darauf.

A. Material "A"

Eine Ausführungsform eines geeigneten Kernmaterials für die vorliegenden ophthalmischen Linsen ist ein Copolymer, das aus den folgenden monomeren und makromeren Komponenten gebildet wurde:
(a) etwa 5 bis etwa 94 Trockengewichtsprozent eines Makromers mit dem Segment der Formel
CP-PAO-DU-ALK-PDMS-ALK-DU-PAO-CP
worin
PDMS ein zweiwertiges Poly(disubstituiertes Siloxan) ist,
ALK eine Alkylen- oder Alkylenoxygruppe mit zumindest 3 Kohlenstoffatomen ist,
DU eine Diurethan enthaltende Gruppe ist,
PAO ein zweiwertiges Polyoxyalkylen ist und
CP aus Acrylaten und Methacrylaten ausgewählt wird,
worin das Makromer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 2.000 bis 10.000 aufweist;
(b) etwa 5 bis etwa 60 Gewichtsprozent Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan;
(c) etwa 1 bis 30 Gewichtsprozent eines Acrylat- oder Methacrylatmonomers; und
(d) 0 bis 5 Gewichtsprozent Vernetzer,
wobei die Gewichtsprozentangaben auf dem Trockengewicht der Polymerkomponenten basieren.
Ein bevorzugtes Polysiloxanmakromer-Segment wird durch die Formel
CP-PAO-DU-ALK-PDMS-ALK-DU-PAO-CP
definiert,
worin
PDMS ein zweiwertiges Poly(disubstituiertes Siloxan) ist;
CP ein Isocyanatalkylacrylat oder methacrylat ist, bevorzugt Isocyanatethylmethacrylat,
worin die Urethangruppe an dem endständigen Kohlenstoff an der PAO-Gruppe gebunden ist;
PAO ein zweiwertiges Polyoxyalkylen ist (das substituiert sein kann) und vorzugsweise ein Polyethylenoxid ist, das heißt, (-CH&sub2;-CH&sub2;-O-)mCH&sub2;CH&sub2;-, worin m im Bereich von etwa 3 bis etwa 44 liegen kann und stärker bevorzugt etwa 4 bis etwa 24;
DU ein Diurethan ist, vorzugsweise eine zyklische Struktur enthaltend, worin ein Sauerstoff der Urethanbindung (I) an die PAO-Gruppe gebunden ist und ein Sauerstoff der Urethanbindung (2) an die ALK-Gruppe gebunden ist; und
ALK eine Alkylen- oder Alkylenoxygruppe mit zumindest 3 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise eine verzweigte Alkylengruppe oder eine Alkylenoxygruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen und am stärksten bevorzugt ein sec-Butylgruppe (d. h. -CH&sub2;CH&sub2;CH(CH&sub3;)-) oder Ethoxypropoxygruppe (zum Beispiel -O-(CH&sub2;)2-O(CH&sub2;)3-).

B. Material "B": Polysiloxan umfassende Perfluorallcvlether

Das Material "B"-Makromer wird durch die Formel (I) definiert:
Pi-(Y)m-(L-X&sub1;)p-Q-(X&sub1;-L)p-(Y)m-P&sub1; (I)
worin
jedes P&sub1; unabhängig von den anderen eine mittels freier Radikale polymerisierbare Gruppe ist;
jedes Y unabhängig von den anderen -CONHCOO-, -CONHCONH-, -OCONHCO-, -NH CONHCO-, -NHCO-, -CONH-, -NHCONH-, -COO-, -OCO-, -NHCOO- oder -OCONH- ist;
m und p, unabhängig voneinander, 0 oder 1 sind;
jedes L, unabhängig von den anderen ein zweiwertiger Rest einer organischen Verbindung mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen ist;
jedes X1, unabhängig von den anderen -NHCO-, -CONH-, -NHCONH-, -COO-, -OCO-, -NHCOO- oder -OCONH- ist; und
Q ein zweiwertiges Polymerfragment ist, das aus den Segmenten:
(a) -(E)k-Z-CF&sub2;-(OCF&sub2;)x-(OCF&sub2;CF&sub2;)y-OCF&sub2;-Z-(E)k-,
worin
x + y eine Zahl im Bereich von 10 bis 30 ist;
jedes Z, unabhängig von den anderen, ein zweiwertiger Rest mit bis zu 12 Kohlstoffatomen ist oder Z eine Bindung ist;
jedes E, unabhängig von den anderen, -(OCH&sub2;CH&sub2;)q ist, worin q einen Wert von 0 bis 2 hat und worin die Verbindung -Z-E- die Sequenz Z-(OCH&sub2;CH&sub2;)q- darstellt und
k 0 oder 1 ist;
worin
n eine ganze Zahl von 5 bis 100 ist,
Alk ein Alkylen mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen ist;
80 bis 100% der Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander Alkyl sind und 0 bis 20% der Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander Alkenyl, Aryl oder Cyanoalkyl sind; und
(c) X&sub2;-R-X&sub2;,
worin
R ein zweiwertiger organischer Rest mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen ist und
Jedes X&sub2; unabhängig von den anderen -NHCO-, -CONH-, -NHCONH-, -COO-, -OCO-, -NHCOO- oder -OCONH- ist;
besteht, mit den Vorbehalten, daß zumindest eines der Segmente (a), (b) und (c) in Q vorhanden sein muß, jedes Segment (a) oder (b) ein Segment (c) an sich trägt und jedes Segment (c) ein Segment (a) oder (b) an sich trägt.
Die Anzahl der Segmente (b) in dem Polymerfragment Q ist vorzugsweise größer als oder gleich der Anzahl der Segmente (a). Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Segmente (a) und (b) in dem Polymerfragment Q ist vorzugsweise 3 : 4, 2 : 3, 1 : 2 oder 1 : 1. Das molare Verhältnis zwischen der Anzahl der Segmente (a) und (b) in dem Polymerfragment Q ist stärker bevorzugt 2 : 3, 1 : 2 oder 1 : 1.
Das Hauptmolekulargewicht des Polymerfragements Q liegt im Bereich von etwa 1.000 bis etwa 20.000, vorzugsweise im Bereich von etwa 3.000 bis etwa 15.000, besonders bevorzugt im Bereich von 5.000 bis etwa 12.000.
Die Gesamtanzahl der Segmente (a) und (b) in dem Polymerfragment Q liegt bevorzugt im Bereich von 2 bis etwa 11, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis etwa 9 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 2 bis etwa 7. Die kleinste Polymereinheit Q besteht bevorzugt aus einem Perfluorsegment (a), einem Siloxansegment (b) und einem Segment (c).

C. Material "C"

Die Material "C"-Polymere werden durch die Polymerisation polymerisierbarer Makromere, die freie Hydroxylgruppen enthalten, gebildet. Makromere, die beispielsweise von einem Amino-alkylierten Polysiloxan stammen, das mit zumindest einer Polyolkomponente derivatisiert ist, die eine ungesättigte polymerisierbare Seitenkette enthält, werden offenbart. Polymere können einerseits durch Homopolymerisation aus den erfindungsgemäßen Makromeren hergestellt werden. Die genannten Makromere können weiterhin mit einem oder mehreren hydrophilen und/oder hydrophoben Comonomeren gemischt und polymerisiert werden. Eine spezielle Eigenschaft der erfindungsgemäßen Makromere ist, daß sie als Elemente, die die Mikrophasentrennung zwischen ausgewählten hydrophilen und hydrophoben Komponenten in einem vernetzen Endprodukt kontrollieren, funktionieren. Die hydrophile/hydrophobe Mikrophasentrennung liegt in einem Bereich kleiner als 300 nm. Die Makromere werden durch kovalente Bindungen bevorzugt an der Phasengrenze zwischen beispielsweise einem Acrylatcomonomer auf der einen Seite und andererseits einer ungesättigten polymerisierbaren Seitenkette von Polyolen, die an ein Polysiloxan gebunden sind, und zusätzlich durch reversible physikalische Wechselwirkungen, beispielsweise Wasserstoffbrücken, vernetzt. Diese werden beispielsweise durch zahlreiche Amid- oder Urethangruppen gebildet. Die kontinuierliche Siloxanphase, die in dem Phasenverbund vorhanden ist, bewirkt die Erzeugung einer überraschend hohen Permeabilität für Sauerstoff.
Die Material "C"-Polymere werden durch die Polymerisation eines Makromers gebildet, das zumindest ein Segment der Formel (I) umfaßt:
worin
(a) ein Polysiloxansegment ist;
(b) ein Polyolsegment ist, das zumindest 4 C-Atome enthält,
Z ein Segment (c) oder eine Gruppe X&sub1; ist,
(c) wie X&sub2;-R-X&sub2; definiert ist, worin
R ein zweiwertiger Rest einer organischen Verbindung mit bis zu 20 C-Atomen ist und jedes
X&sub2; unabhängig von den anderen ein zweiwertiger Rest, der zumindest eine Carbonylgruppe enthält, ist,
X&sub1; wie X&sub2; definiert ist und
(d) ein Rest der Formel (II) ist:
X&sub3;-L-(Y)k-P&sub1; (II)
worin
P&sub1; eine Gruppe ist, die durch freie Radikale polymerisiert werden kann;
Y und X&sub3; unabhängig voneinander ein zweiwertiger Rest sind, der zumindest eine Carbonylgruppe enthält;
K 0 oder 1 ist; und
L eine Bindung oder ein zweiwertiger Rest einer organischen Verbindung mit bis zu 20 C- Atomen ist.
Ein Polysiloxansegment (a) wird aus einer Verbindung der Formel (III) erhalten:
worin
n eine ganze Zahl zwischen 5 und 500 ist;
99,8 bis 25% der Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4;, R&sub5; und R&sub6; unabhängig voneinander Alkyl sind und 0,2 bis 75% der Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4;, R&sub5; und R&sub6; unabhängig voneinander teilweise fluoriertes Alkyl, Aminoalkyl, Alkenyl, Aryl, Cyanoalkyl, alk-NH-alk-NH&sub2; oder alk-(OCH)a-(OCH&sub2;)p-OR&sub7; sind;
R&sub7; Wasserstoff oder niederes Akyl bedeutet, alk Alkylen ist und
M und p unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 10 sind, wobei ein Molekül zumindest eine primäre Amino- oder Hydroxylgruppe enthält.
Die Alkenyloxygruppen -(OCH&sub2;CH&sub2;)a und-(OCH&sub2;)p in dem Siloxan der Formel (III) sind entweder willkürlich in einem Liganden alk-(OCH&sub2;CH&sub2;)m-(OCH&sub2;)p-OR&sub7; verteilt oder als Blöcke in einer Kette verteilt.
Das Polysiloxansegment (a) ist insgesamt 1 bis 50 Mal, bevorzugt 2 bis 30 Mal und insbesondere 4 bis 10 Mal mittels einer Gruppe Z mit einem Segment (b) oder einem anderem Segment (a) verbunden, wobei Z in einer a-Z-a-Sequenz immer ein Segment (c) ist. Der Verbindungsort in einem Segment (a) mit einer Gruppe Z ist eine Amino- oder Hydroxylgruppe, die durch einen Wasserstoff reduziert ist.

D. "Material D"

Ein anderes geeignetes Kernmaterial beinhaltet die Polymerisation eines Siloxan enthaltenden Makromers, das aus einem Poly(dialkylsiloxan)dialkoxyalkanol mit der folgenden Struktur gebildet wird:
worin
n eine ganze Zahl von etwa 5 bis etwa 500 ist, vorzugsweise etwa 20 bis 200, stärker bevorzugt etwa 20 bis 100;
die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander niederes Alkylen, vorzugsweise C&sub1;-C&sub6;- Alkylen, stärker bevorzugt C&sub1;-C&sub3;-Alkylen sind, worin in einer bevorzugten Ausführungsform die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in R&sub1; und R&sub2; oder in R&sub3; und R&sub4; größer als 4 ist; und R&sub5;, R&sub6;, R&sub7; und R&sub8; unabhängig voneinander niederes Alkyl sind, vorzugsweise C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, stärker bevorzugt C&sub1;-C&sub3;-Alkyl.
Die allgemeine Struktur des Material-D-Makromers folgt:
ACRYLAT-LINK-ALK-O-ALK-PDAS-ALK-O-ALK-LINK-ACRYLAT
worin das ACRYLAT aus Acrylaten und Methacrylaten ausgewählt wird; LINK aus Urethan- und Diurethanbindungen ausgewählt wird, ALK-O-ALK wie oben definiert ist (R&sub1;-O-R&sub2; oder R&sub3;O-R&sub4;) und PDAS ein Poly(dialkylsiloxan) ist.
Zum Beispiel kann ein Material-D-Makromer durch die Umsetzung eines Isophorondiisocyanats, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylats und eines Poly(dialkylsiloxan)dialkoxyalkanols in Gegenwart eines Katalysators hergestellt werden.

III. Biomedizinische Produkte

Zusätzlich zu den hierin oben beschriebenen beschichteten ophthalmischen Linsen, kann die vorliegende Erfindung auf alternative Weise in einem biomedizinischen Herstellungsumfeld (zum Beispiel einer ophthalmischen Linse) angewendet werden. Beispielsweise können ein oder mehrere polyionische Materialien zu der ophthalmisch kompatiblen Lösung, in der eine Kontaktlinse nach der Herstellung gelagert wird, zugegeben werden.
Nach dem Formen einer Kontaktlinse, kann die Linse einzelnen Nachformungsbehandlungen unterzogen werden, die beispielsweise zusätzliche Härtungsschritte, Extraktion, Inspektion und Randbehandlung beinhalten. Letztendlich wird die Linse zur Lagerung in einen Behälter oder eine Verpackung mit einer sterilen, ophthalmisch kompatiblen Lösung eingebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein polyionisches Material entweder vor oder nach der Sterilisation zu der Lagerungslösung zugegeben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Lagerungslösung, die ein polyionisches Material beinhaltet, zusammen mit einer Kontaktlinse in einen Behälter gegeben, der Behälter wird verschlossen und einem Sterilisationsverfahren unterzogen (zum Beispiel Autoklavieren).
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher ein ophthalmisches Produkt, das das Einbringen und Halten einer Kontaktlinse in einer sterilen, ophthalmisch kompatiblen Lösung umfaßt, die ein polyionisches Material, einen Tonizitätseinsteller (zum Beispiel Natriumchlorid, um eine im wesentlichen isotonische Lösung herzustellen) und Wasser umfaßt. Eine andere beispielhafte Nutzungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Hilfsmitteln, um Materialien auf der Oberfläche einer biomedizinischen Vorrichtung anzubringen. Ausdrücklicher gesagt, können die Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um auf einer biomedizinischen Vorrichtung eine polyionische Beschichtung zu bilden, und dann kann ein anderes Material mittels einer Vielzahl von Hilfsmitteln, wie einer chemischen Reaktion durch funktionelle Gruppen, auf der polyionischen Beschichtung befestigt werden.
Beispielsweise kann eine Poly(ethylenimin)-Beschichtung [PEI] mittels der hierin beschriebenen Verfahren auf der Oberfläche einer Kontaktlinse aufgebracht werden. Unter Verwendung der funktionellen Amingruppen kann ein anderes Material (z. B. Hyaluronsäure) mit chemischen Gruppen, die mit Amingruppen reaktiv sind, chemisch an die PEI-Beschichtung gebunden werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines Materials durch die Auftragung einer polyionischen Beschichtung mit funktionellen Gruppen auf die Oberfläche und das anschließende Kontaktieren der polyionischen Beschichtung mit einem zweiten Beschichtungsmaterial mit Gruppen, die mit den funktionellen Gruppen reaktiv sind, wodurch die Gruppen chemisch umgesetzt werden und das zweite Beschichtungsmaterial an die polyionische Beschichtung binden. Deutlicher gesagt, kann eine Vielzahl von Oberflächenbehandlungsarten in Betracht gezogen werden, die die Lehren dieser Doppelbehandlungsmethode vorgeben, und derartige Funktionsweisen liegen im Umfang dieser Erfindung.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die Einführung intraokularer Linsen in das Auge. Intraokulare Linsen (IOLs), wie hierin verwendet, umfassen Linsen, die so gestaltet sind, daß sie die kristalline Linse in der Kapseltasche des Auges (zum Beispiel verwendet in der Katarakt-Chirurgie) ersetzen und Refraktionslinsen, die zur Korrektur der Sicht geschaffen und in die hintere oder vordere Kammer des Auges eingebracht wurden. Die hierin offenbarten polyionischen Materialien und Verfahren können verwendet werden, um Einsatzhilfen, Tauchkolben, Auslöser und IOL-Einheiten zu beschichten, um die Reibung zu vermindern und die Schlüpfrigkeit zu erhöhen. Erhöhte Schlüpfrigkeit kann die Schwierigkeit vermindern, die die ophthalmologischen Erfahrungen mit sich bringen, wenn versucht wird die IOL in das Auge einzubringen.

IV. Herstellungsverfahren

Die vorliegende Erfindung kann allgemeiner ebenso für die Herstellung von biomedizinischen Gegenständen, wie ophthalmischen Linsen, Wundbehandlungen, perkutane Medikamentenverabreichungsvorrichtungen und ähnlichen Materialien auf Polymerbasis verwendet werden.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um während des Herstellungsverfahrens eine Halterung oberflächenzubehandeln, die einen Gegenstand trägt. Die Oberflächenbehandlung kann für die Erhöhung der Schlüpfrigkeit von Oberflächen der Halterung, die den Gegenstand berührt, nützlich sein, wobei gleichzeitig die Haftung verringert oder die Trennung des Gegenstandes von der Halterung gefördert wird. Alternativ kann durch die Oberflächenbehandlung die Haftung oder die Anziehung der Halterungsoberfläche zu dem Gegenstand erhöht werden, was hilfreich ist, um den Gegenstand während eines Transport- oder Indizierschrittes im Herstellungsverfahren an der Halterung festzuhalten. Es kann eine Vielzahl anderer Funktionen der Oberflächenbehandlung in Betracht gezogen werden, wie antimikrobielle Wirkung und Bewuchsverhinderung.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist daher eine Halterung zum Tragen eines Gegenstandes, die mit einem polyionischen Material beschichtet ist. Die Halterungsoberfläche sollte aus einem Material mit einer Vielzahl von beweglichen oder festen Ladungen auf oder nahe der Oberfläche des Materials, gebildet werden. Das polyionische Material kann auf der Oberfläche durch das Kontaktieren mit dieser mittels unzähliger vorstehend beschriebener Methoden befestigt werden.
Eine andere exemplarische Verwendung der vorliegenden Erfindung im Herstellungsaufbau beinhaltet die Beschichtung einer Form, die zur Formgebung eines Gegenstandes verwendet wird. Die Form kann für eine Vielzahl von Zwecken beschichtet werden, einschließlich am wichtigsten, die schnelle Entfernung des geformten Gegenstandes nach dem der Gegenstand geformt wurde. Die Form kann durch jedes vorstehend genannte Verfahren beschichtet werden. Daher ist eine andere Ausführungsform der Erfindung eine Form zur Herstellung eines Gegenstandes, einschließlich eines Materials mit einer Vielzahl an beweglichen oder festen Ladungen auf oder nahe der Oberfläche des Materials und eine Oberflächenbeschichtung, umfassend ein polyionisches Material, das an das Kernmaterial gebunden ist.
Ein anderes Verfahren der Verwendung der vorliegenden Technik in einem Herstellungsaufbau kann mit der Übertragungspfropfung (transfer grafting) einer polyionischen Beschichtung bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform wird die Form wie oben beschrieben mit einem polyionischen Material beschichtet, aber zumindest ein Teil der Beschichtung wird aus der Form übertragen, wenn die flüssige Formmasse (zum Beispiel ein polymerisierbares Material) zur Bildung eines festen Gegenstandes in der Form verteilt wird. Daher ist eine andere Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Bildung eines Gegenstandes und die Beschichtung des Gegenstandes durch die Übertragungspfropfung eines Beschichtungsmaterials aus der Form, in der der Gegenstand hergestellt wurde. Dieses Verfahren beinhaltet die Schritte der Auftragung einer Beschichtung aus einem polyionischen Material auf eine Form durch die Kontaktierung zumindest eines Teils der Form mit einer Lösung aus polionischem Material, Verteilung einer flüssigen Formmasse in der Form, wodurch die flüssige Formmasse mit der Beschichtung in Kontakt gebracht wird, wodurch es der Formbeschichtung ermöglicht wird für einen Zeitraum mit der flüssigen Formmasse in Kontakt zu kommen, der ausreicht, um zumindest einen Teil der Beschichtung aus der Form in die Formmasse zu überführen, und das Auslösen des Härtens der flüssigen Formmasse (beispielsweise Polymerisation durch Anwendung von UV-Licht).
Die vorstehende Offenbarung wird es dem Fachmann ermöglichen die Erfindung zu praktizieren. Um dem Leser bestimmte Ausführungsformen und deren Vorteile besser verständlich zu machen, wird die Berücksichtigung der folgenden Beispiele vorgeschlagen.

Beispiel 1.

Es wurden Siloxan enthaltende Kontaktlinsen in erheblicher Übereinstimmung mit den Lehren, die "Material B" betreffen, offenbart in WO 96/31792 von Nicolson, et al. auf den Seiten 30 bis 41, mit einem Präpolymerisationsgemisch mit Gewichtsprozenten von 50% Makromer, 20% TRIS, 29,5% DMA und 0,5% Darocur 1173 hergestellt. Die Kontaktlinsen wurden extrahiert und autoklaviert. Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 20) (Sessle Drop), wie durch eine VCA 2500 XE-Kontaktwinkelmessvorrichtung (AST, Inc., Bosten, MA) gemessen, betrug etwa 111. Die Ergebnisse werden in Tabelle A angegeben.

Beispiel 2

Eine Linse, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, wurde wie folgt mit einem Schicht-auf- Schicht-(LBL)-Verfahren oberflächenbehandelt, um die Hydrophilie der Linse zu erhöhen.
Durch die Zugabe von 1,3 g PAH zu 1.400 ml deionisiertem Wasser wurde eine verdünnte (10&supmin;² mol) wässerige Stammlösung aus Poly(allylaminhydrochlorid) (50 bis 60.000 MWn, von Aldrich Chemicals) [PAH] hergestellt. Der pH-Wert wurde durch die tropfenweise Zugabe von Salzsäure auf etwa 2,5 eingestellt.
Durch die Zugabe von 4,03 g PAA zu 1.400 ml deionisiertem Wasser wurde eine verdünnte (10&supmin;² mol) wässerige Stammlösung aus Poly(acrylsäure) (50 bis 60.000 MWn, von Polyscience) [PAA] hergestellt. Der pH-Wert wurde durch die tropfenweise Zugabe von Salzsäure auf etwa 4, 5 eingestellt.
Die Lösungskonzentrationen wurden durch einen Versuch ausgewählt, um die Konzentration der positiv geladenen Einheiten gleich den Konzentrationen der negativ geladenen Einheiten zu halten.
Die Kontaktlinse wurde für einen Zeitraum von etwa 15 Minuten in die PAH- Auftragungslösung eingetaucht. Nach der Entfernung der PAH-Lösung wurde die Linse für einen Zeitraum von 2 Minuten in drei Bäder aus deionisiertem Wasser, deren pH-Wert auf 2,5 eingestellt wurde (der gleiche pH-Wert wie der der PAB-Auftragungslösung) eingetaucht. Die an der Linse anhaftende Spüllösung wurde durch die Anwendung eines milden Luftstroms (hierin als "Trocknung" bezeichnet) entfernt.
Als nächstes wurde die Linse für einen Zeitraum von 15 Minuten in die PAA-Lösung getaucht gespült und getrocknet, wie oben beschrieben.
Die Beschichtungs- und Spülschritte wurden weitere vier Mal wiederholt, auf die Trocknungsschritte wurde jedoch während dieser Beschichtungsschritte verzichtet.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 4) betrug 78. Die Ergebnisse werden in den Tabellen A und B aufgezeigt.

Beispiel 3

Die wie in Beispiel 2 behandelten Kontaktlinsen wurden durch die tropfenweise Zugabe von 2 ml einer CaCl&sub2;-Lösung (9 Volumenprozent), einer stark ionischen Lösung, behandelt, um die Beschichtungshaltbarkeit zu bestimmen. Die Linsen wurden unter milder Luft getrocknet.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 6) betrug 72. Die Ergebnisse werden in der Tabelle B aufgezeigt.

Beispiel 4

Eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Linse wurde durch ein Schicht-auf-Schicht(LBL)- Verfahren oberflächenbehandelt, um die Hydrophilie gemäß der in Beispiel 2 ausgewiesenen Verfahren zu erhöhen, mit der folgenden Ausnahme: der Auftragungs- und Spüllösungs-pH- Wert für die PAA-Lösung betrug 2,5, im Gegensatz zu 4, 5 wie in Beispiel 2.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 4) betrug 65. Die Ergebnisse werden in den Tabellen A und B aufgezeigt.

Beispiel 5

Die wie in Beispiel 4 beschichteten Linsen wurden durch die tropfenweise Zugabe von 2 ml einer CaCl&sub2;-Lösung behandelt. Die Linsen wurden mit milder Luft getrocknet.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 4) betrug 76. Die Ergebnisse werden in der Tabelle B aufgezeigt.

Beispiel 6

Eine nach Beispiel 1 hergestellte Linse wird durch ein Schicht-auf-Schicht(LBL)-Verfahren oberflächenbehandelt, um die Hydrophilie zu erhöhen.
Durch die Zugabe von 2,00 g PAH zu 1.400 ml deionisiertem Wasser wurde eine verdünnte (10&supmin;² mol) wässerige Stammlösung aus Poly(ethylenimin) (50 bis 60.000 MWn, von PolyScience) [PEI] hergestellt. Der pH-Wert wurde durch die tropfenweise Zugabe von Salzsäure auf etwa 2,5 eingestellt.
Eine verdünnte PAA-Lösung wurde wie in Beispiel 2 hergestellt. Der pH-Wert wurde durch die tropfenweise Zugabe von Salzsäure auf etwa 2,5 eingestellt.
Die Kontaktlinse wurde in die PEI-Auftragungslösung eingetaucht, gespült und wie in Beispiel 2 beschrieben getrocknet, gefolgt von einer ähnlichen Behandlung mit der PAA-Lösung.
Die Beschichtungs- und Spülschritte wurden weitere vier Mal wiederholt, auf die Trocknungsschritte wurde jedoch während dieser Beschichtungsschritte verzichtet.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 6) betrug 57. Die Ergebnisse werden in den Tabellen A und B aufgezeigt.

Beispiel 7

Die wie in Beispiel 6 beschichteten Linsen wurden durch die tropfenweise Zugabe von 2 ml einer CaCl&sub2;-Lösung behandelt. Die Linsen wurden mit milder Luft getrocknet.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 4) betrug 77. Die Ergebnisse werden in der Tabelle B aufgezeigt.

Beispiel 8

Eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Linse wurde durch ein Schicht-auf-Schicht(LBL)- Verfahren oberflächenbehandelt, um die Hydrophilie gemäß der in Beispiel 6 ausgewiesenen Verfahren zu erhöhen, mit der folgenden Ausnahme: der Auftragungs- und Spüllösungs-pH- Wert für die PAA-Lösung betrug 4,5, im Gegensatz zu 2,5 wie in Beispiel 6.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 4) betrug 72. Die Ergebnisse werden in den Tabellen A und B aufgezeigt.

Beispiel 9

Die wie in Beispiel 8 beschichteten Linsen wurden durch die tropfenweise Zugabe von 2 ml einer CaCl&sub2;-Lösung behandelt. Die Linsen wurden mit milder Luft getrocknet.
Der durchschnittliche Kontaktwinkel (n = 4) betrug 112. Die Ergebnisse werden in der Tabelle B aufgezeigt. Tabelle A Tabelle B

Auswertung der Ergebnisse (Beispiele 1 bis 9)

Ein Vergleich der Kontaktwinkel der behandelten Linsen aus den Beispielen 2, 4, 6 und 8 mit dem Kontaktwinkel der unbehandelten Linsen aus Beispiel 1 veranschaulicht, daß eine Oberflächenmodifizierung stattgefunden hat oder eine Beschichtung abgelagert wurde (siehe Tabelle A). Außerdem hatten alle der behandelten Linsen signifikant verminderte Kontaktwinkel, was veranschaulicht, daß die Hydrophilie der Oberfläche signifikant erhöht worden ist. Weiterhin zeigt ein Vergleich der Kontaktwinkel der beschichteten Linsen in den Beispielen 2, 4, 6 und 8 mit den ähnlich behandelten Linsen in den Beispielen 3, 5, 7 und 9, die einer starken ionischen Lösung ausgesetzt wurden, mit der Ausnahme der Beispiele 8 und 9, daß sich die Kontaktwinkel nicht erheblich verändert haben. Daher ist die Oberflächenmodifikation oder die Beschichtung in Gegenwart einer hoch geladenen Lösung, die Ladungsanziehungen zwischen den polyionischen Beschichtungsmaterialien und der Kontaktlinsenoberfläche verhindert, unerwarteter Weise ziemlich haltbar.

Beispiel 10

Eine nach Beispiel 1 hergestellte Linse wurde mit einem LBL-Verfahren oberflächenbehandelt, um die Oberfläche der Linse wie folgt zu funktionalisieren. Nacheinander wurden aktive Spezies mittels der funktionalisierten Gruppen, die durch die LBL-Beschichtung bereitgestellt wurden, auf die Linse aufgebracht.
Die Linse wurde im wesentlichen nach den in den vorherigen Beispielen beschriebenen Verfahren behandelt. Die Beschichtungslösungen beinhalten ein erstes Eintauchen in PEI bei einem pH-Wert von 3,5, ein zweites Eintauchen in PAA bei einem pH-Wert von 2,5 und ein letztes Eintauchen in PEI, wieder bei einem pH-Wert von 3,5.
Nach der LBL-Beschichtung wurden die Linsen in eine Lösung aus Hyaluronsäure getaucht. Es wird angenommen, daß die Hyaluronsäure mit den freien Amingruppen an der PEI- Beschichtung reagiert, wobei die Hyaluronsäure an die Oberfläche der Kontaktlinse bindet.

Beispiel 11

Eine nach Beispiel 1 hergestellte Linse wurde mit einem LBL-Verfahren oberflächenbehandelt, um die Oberfläche der Linse wie folgt zu funktionalisieren. Nacheinander wurden aktive Spezies mittels der funktionalisierten Gruppen, die durch die LBL-Beschichtung bereitgestellt wurden, auf die Linse aufgebracht.
Die Linse wurde im wesentlichen nach den in den vorherigen Beispielen beschriebenen Verfahren behandelt. Die Beschichtungslösungen beinhalten ein erstes Eintauchen in PEI (pH- Wert 3,5) ein zweites Eintauchen in PAA (pH-Wert 2,5), ein drittes Eintauchen in PEI, ein viertes Eintauchen in PAA und ein letztes Eintauchen in PEI. So wurde eine 2,5 Doppelschichtstruktur gebildet.
Nach der LBL-Beschichtung wurden die Linsen in eine Lösung aus Hyaluronsäure eingetaucht. Es wird angenommen, daß die Hyaluronsäure mit den freien Amingruppen an der endgültigen PEI-Beschichtung reagiert, wobei die Hyaluronsäure an die Oberfläche der Kontaktlinse bindet.
Die Erfindung ist ausführlich beschrieben worden, unter Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen, um es dem Leser zu ermöglichen, die Erfindung ohne übermäßige Experimente umzusetzen. Ein Fachmann wird jedoch leicht erkennen, daß viele der Komponenten und Parameter auf bestimmte Ausmaße variiert oder modifiziert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Weiterhin wurden Titel, Überschriften, Definitionen oder dergleichen bereitgestellt, um dem Leser dieses Dokument verständlicher zu machen, und sollten nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend aufgefaßt werden. Demgemäß werden die geistigen Schutzrechte auf diese Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Biomedizinische Vorrichtung, umfassend:

(a) ein polymeres hydrophobes Kernmaterial ohne theoretische Ionenladungen auf seiner Oberfläche;

(b) eine Oberflächenbeschichtung, die zumindest eine Doppelschicht polyionischer Materialien umfaßt, erhältlich durch:

(b1) das Kontaktieren des Kernmaterials mit einem ersten polyionischen Material, wobei das polyionische Material an das Kernmaterial gebunden wird, um eine beschichtete Vorrichtung zu bilden; und

(b2) das Kontaktieren der beschichteten Vorrichtung mit einem zweiten polyionischen Material mit Ladungen, die den Ladungen des ersten polyionischen Materials entgegengesetzt sind, wobei eine Vorrichtung mit einer Polyelektrolytdoppelschicht gebildet wird.

2. Biomedizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine ophthalmische Linse ist.

3. Ophthalmische Linse nach Anspruch 2, wobei die Oberflächenbeschichtung eine Vielzahl von Doppelschichten umfaßt.

4. Ophthalmische Linse nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Oberflächenbeschichtung 5 bis 20 Doppelschichten umfaßt.

5. Ophthalmische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Oberflächenbeschichtung 10 bis 15 Doppelschichten umfaßt.

6. Ophthalmische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das erste polyionische Material ein polykationisches Material ist und das zweite polyionische Material ein polyanionisches Material ist.

7. Ophthalmische Linse nach Anspruch 6, wobei das polykationische Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Poly(allylaminhydrochlorid), Poly(ethylenimin), Poly(vinylbenzyltriamethylamin), Polyanilin, Polypyrrol, Poly(pyridmiumacetylen), Derivaten hiervon und Gemischen hiervon besteht.

8. Ophthalmische Linse nach Anspruch 6 oder 7, wobei das polyanionische Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polymethacrylsäure, Polyacrylsäure; Poly(thiophen- 3-essigsäure), Poly(4-styrensulfonsäure), Derivaten hiervon und Gemischen hiervon besteht.

9. Ophthalmische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Oberflächenladungsdichte des Linsenkernaterials durch die Vorbehandlung der Oberfläche vor der Auftragung der Oberfliächenbeschichtung nicht modifiziert worden ist.

10. Ophthalmische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, die eine Kontaktlinse ist.

11. Ophthahnische Linse von einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der Kern hydrophob und die Oberflächenbeschichtung hydrophil ist.

12. Ophthalmische Linse von einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei der Kern ein Siloxan enthaltendes Polymer ist.

13. Ophthalmische Linse nach Anspruch 2, die eine Kontaktlinse ist, wobei die Oberflächenbeschichtung eine Vielzahl von Doppelschichten umfaßt;

wobei das erste polyionische Material ein polykationisches Material ist und das zweite polyionische Material ein polyanionisches Material;

wobei das polykationische Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Poly(allylaminhydrochlorid), Poly(ethylenimin), Poly(vinylbenzyltriamethylamin), Polyanilin, Polypyrrol, Poly(pyridiniumacetylen), Derivaten hiervon und Gemischen hiervon besteht;

wobei das polyanionische Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polymethacrylsäure, Polyacrylsäure, Poly(thiophen-3-essigsäure), Poly(4-styrensulfonsäure), Derivaten hiervon und Gemischen hiervon besteht; und

wobei der Kern hydrophob und die Oberflächenbeschichtung hydrophil ist.

14. Ophthalmische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das zahlenmittlere Molekulargewicht der polyionischen Materialen zwischen 25.000 und 150.000 liegt.

15. Ophthalmische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das zahlenmittlere Molekulargewicht der polyionischen Materialien zwischen 75.000 und 100.000 liegt.

16. Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung, umfassend zumindest eine Doppelschicht eines polyionischen Materials auf einer biomedizinischen Vorrichtung, die aus einem polymeren hydrophoben Kernmaterial gebildet wurde, das keine theoretischen Ionenladungen auf seiner Oberfläche aufweist, umfassend die Schritte:

(a) Kontaktieren des Kernmaterials mit einem ersten polyionischen Material, wobei das polyionische Material an das Kernmaterial gebunden wird, um eine beschichtete Vorrichtung zu bilden;

(b) Kontaktieren der beschichteten Vorrichtung mit einem zweiten polyionischen Material mit Ladungen, die den Ladungen des ersten polyionischen Materials entgegengesetzt sind, wobei eine Vorrichtung mit einer Polyelektrolytdoppelschicht gebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die biomedizinische Vorrichtung eine ophthalmische Linse ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, umfassend die Schritte:

(a) Auftragung einer Beschichtung aus einem ersten polyionischen Material auf eine Kernlinse durch das Eintauchen der Linse in eine erste Lösung aus dem ersten polyionischen Material.

(b) Spülen der Linse durch das Kontaktieren der Linse mit einer Spüllösung;

(c) Auftragung einer Beschichtung aus einem zweiten polyionischen Material auf die Linse durch das Eintauchen der Linse in eine zweite Lösung aus einem zweiten polyionsichen Material, wobei das zweite polyionische Material gegensätzliche Ladungen bezüglich der Ladungen des ersten polyionischen Materials aufweist; und

(d) Spülen der Linse durch das Kontaktieren der Linse mit einer Spüllösung.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zumindest ein Kontaktieren durch das Eintauchen der Linse in eine Lösung stattfindet.

20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zumindest ein Kontaktieren durch das Aufsprühen einer Lösung auf die Linse stattfindet.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der pH-Wert der polyionischen Lösungen zwischen 2 und 5 liegt.

22. Verfahren nach Anspruch 18, wobei jede der Spüllösungen einen pH-Wert aufweist, der innerhalb einer pH-Wert-Einheit aus dem pH-Wert der zuvor aufgetragenen polyionischen Lösung liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 17, umfassend die Schritte:

(a) Auftragung einer Beschichtung aus einem ersten polyionischen Material auf eine Kernlinse durch das Eintauchen der Linse in eine erste Lösung aus einem ersten polyionischen Material;

(b) Spülen der Linse durch das Kontaktieren der Linse mit einer Spüllösung;

(c) Trocknen der Linse;

(d) Auftragung einer Beschichtung aus einem zweiten polyionischen Material auf die Linse durch Kontaktieren der Linse mit einer zweiten Lösung aus einem zweiten polyionsichen Material, wobei das zweite polyionische Material gegensätzliche Ladungen bezügliche der Ladungen des ersten polyionischen Materials aufweist;

(e) Spülen der Linse durch das Kontaktieren der Linse mit einer Spüllösung; und

(f) Trocknen der Linse.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei zumindest ein Kontaktieren durch das Eintauchen der Linse in eine Lösung stattfindet.

25. Verfahren nach Anspruch 23, wobei zumindest ein Kontaktieren durch das Aufsprühen einer Lösung auf die Linse stattfindet.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei keine Vorbehandlung angewandt wird, um die Ladungsdichte des Materials zu erhöhen.

27. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Verfahren die Wiederholung der Schritte (a) bis (f) von 5 bis 20 Mal umfaßt.

28. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren die Wiederholung der Schritte (a) und

(b) zwischen 5 und 20 Mal umfaßt.

29. Verfahren zur Bildung eines polymeren Gegenstandes und Beschichtung des Gegenstandes durch Übertragungspfropfung eines Beschichtungsmaterials aus der Form, in der der Gegenstand hergestellt wurde, umfassend die Schritte:

(a) Auftragung einer Beschichtung aus einem polyionischen Material auf eine Form durch das Kontaktieren zumindest eines Teils der Form mit einer Lösung aus einem polyionischen Material;

(b) Verteilen einer flüssigen Formmasse in der Form, wobei die flüssige Formasse mit der Beschichtung kontaktiert wird; und

(c) Ermöglichen des Kontaktierens der Formbeschichtung mit der flüssigen Formasse, für einen Zeitraum der ausreicht, um zumindest einen Teil der Beschichtung aus der Form zu der Formmasse zu überführen; und

(d) Aushärten der flüssigen Formmasse, wobei ein fester geformter polymerer Gegenstand mit einer polyionischen Beschichtung gebildet wird.

30. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines hydrophoben polymeren Gegenstandes, der keine theoretische Jonenladung auf seiner Oberfläche aufweist, umfassend die Schritte:

(a) Kontaktieren des Gegenstandes mit einem ersten polyionischen Material, wobei das polyionische Material an den Gegenstand gebunden wird, um einen beschichteten Gegenstand zu bilden;

(b) Kontaktieren des beschichteten Gegenstandes mit einem zweiten polyionischen Material mit Ladungen, die den Ladungen des ersten polyionischen Materials entgegengesetzt sind, wobei ein Gegenstand mit einer Polyelektrolytdoppelschicht gebildet wird; und

(c) Kontaktieren des beschichteten Gegenstandes mit einem weiteren Material, das Gruppen beinhaltet, die zu den funktionellen Gruppen der polyionischen Materialien reaktiv sind, wobei Reaktion und Pfropfung des weiteren Materials auf die polyionische Beschichtung, die gemäß den Schritten (a) und (b) erhalten wurde, stattfinden.

31. Beschichtetes biomedizinisches Produkt, erhältlich gemäß dem Verfahren nach Anspruch 30.

32. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das polyionsche Material aus Schritt (a) ein kationisches polyionisches Material ist,

das polyionsche Material aus Schritt (b) ein anionisches polyionisches Material ist, und wobei das Verfahren einen zusätzlichen Schritt

(c) Kontaktieren der biomedizinischen Vorrichtung mit einem Polyallylamingluconolacton, wobei das Polyallylamingluconolacton an das anionische polyionische Material gebunden wird, umfaßt.

33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Schritte (b) und (c) mehrfach wiederholt werden.

34. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Schritte (b) und (c) etwa 2 bis 7 Mal wiederholt werden.