JP2017171756A - シリコーンモノマー、シリコーンポリマーおよびそれを用いたメディカルデバイス並びにシリコーンモノマーおよびシリコーンポリマーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、含フッ素炭化水素基を有するシリコーンモノマー、シリコーンポリマー、それを用いたメディカルデバイスに関し、本発明のシリコーンモノマーは、簡便に調製が可能で、設計の自由度が高く、十分な酸素透過性を有し耐脂質汚染性に優れ、かつ透明度が高いメディカルデバイスに用いるのに好適なモノマーの提供。【解決手段】式（ａ）で表されるシリコーンモノマー。（Ｒ６はシロキサニル基）【選択図】なし

Description

本発明は含フッ素炭化水素基を有するシリコーンモノマーおよびシリコーンポリマーに関するもので、該シリコーンモノマーおよびシリコーンポリマーはメディカルデバイス、特に眼用レンズおよびコンタクトレンズに好適に用いられる。

近年、酸素透過性に優れたシリコーンハイドロゲルレンズが人気を博している。例えば、シリコーンモノマー、親水性モノマーおよび架橋剤モノマーを共重合することにより得られるシリコーンハイドロゲルレンズが知られている。

一般的に、シリコーンハイドロゲルレンズはシリコーンモノマーが有する疎水性のために脂質等の生体由来分子によって汚染しやすいという問題があった。この問題の解決のため、優れた耐脂質汚染性を与える含フッ素炭化水素基を有するモノマーと、優れた酸素透過性を与えるシリコーンモノマーとを用いたシリコーンハイドロゲルレンズが提案されているが、これら両モノマーの相溶性のバランス調整が難しく、透明性の良いレンズを得ることが困難であった。

そこで、含フッ素炭化水素基とシロキサニル基の両方を１分子中に有するモノマーが提案されている。該モノマーは、含フッ素炭化水素基とシロキサニル基とが１分子中に共有結合で連結されているため、両者の相溶性のバランスの調整が容易であり、バランスを調整する必要がない場合もあり、有利である。

例えば、特許文献１では、下記式（１）で表されるモノマーが開示されている。

式（１）中、Ａはシロキサニル基を表す。Ｒｆは置換されていてもよい炭素数１〜２０のフルオロアルキル基、および置換されていてもよい炭素数６〜２０のフルオロアリール基から選ばれた置換基を表す。Ｘは酸素原子、硫黄原子およびＮ−Ｒ^１から選ばれた基を表す。ＹはＮ−Ｒ^２、酸素原子および硫黄原子から選ばれた基を表す。Ｒ^１はＨ、置換されていてもよい炭素数１〜２０のアルキル基および置換されていてもよい炭素数６〜２０のアリール基からなる群から選ばれた置換基を表す。Ｒ^２はＨ、置換されていてもよいアルキル基、および置換されていてもよいアリール基から選ばれた置換基を表す。ｌは０〜３の整数を表す。ｍは１〜２０の整数を表す。
また、上式（１）における具体例は下記式（１ａ）の通りである。

特許文献２では、下記式（２）で表されるモノマーが開示されている。

式（２）中、Ｒ^１は炭素数１〜４の一価炭化水素基であり、Ｒ^２は炭素数１〜４の一価炭化水素基であり、ｎは２または３であり、Ｒ^３は炭素数１〜１０の二価炭化水素基であり、Ｒ^４は炭素数１〜８のフッ素置換一価炭化水素基であり、Ｒ^５は炭素数４〜８の（メタ）アクリロイルオキシ基置換一価炭化水素基であり、Ｒ^６は水素原子または炭素数１〜４の一価炭化水素基である。
また、上式（２）における具体例は下記式（２ａ）の通りである。

また、含フッ素炭化水素基とシロキサニル基が共有結合で連結され、その両端に重合性官能基を有するマクロモノマー型の化合物が提案されている（例えば特許文献３）。

特開２００２−１２８８２８号公報 特開２０１５−１６０８１６号公報 特開平８−２４５７３７号公報

特許文献１に記載のシリコーンモノマーを得るためには、工程の多い煩雑な合成を行う必要があった。また、上記式（１）におけるＲｆで示される含フッ素炭化水素基の導入反応の条件では、シロキサニル基が加水分解等の反応をしてしまうおそれがあり、副生成物の生成および精製操作の困難を避けるために、実質的に上記式（１）中のＲｆで示される含フッ素炭化水素基の導入後に上記式（１）中のＡで表されるシロキサニル基を導入する必要があるものであった。そのため、特にシロキサニル基の分子量分布の狭い目的物を得ようとすると収率が低下するという問題があった。

特許文献２に記載のシリコーンモノマーは、１ステップ反応のみの簡便な手法で目的物として得ることができるが、用いることのできる原料が限られるために分子設計の自由度が少なく、また、該原料の入手が容易ではないために汎用性が不十分であり工業的に不利であった。

特許文献３などに記載のシリコーンモノマーは、二官能型であり架橋剤として作用する。しかし、かかる架橋効果を有するモノマー単独でポリマーを形成する場合、単官能型のモノマーを用いる場合に比べて、架橋点が増えることに起因して重合体が固すぎたり脆くなってしまう等、諸物性の調整に困難が生じるおそれがあった。

以上の様に、耐脂質汚染性に優れ十分な酸素透過性を有するポリマーおよびメディカルデバイス、特にコンタクトレンズに代表される眼用レンズが望まれており、該ポリマーおよびメディカルデバイスを得るために、合成が比較的簡便であり汎用性が高い単官能型の含フッ素炭化水素基含有シリコーンモノマーおよびその製造方法が望まれている。

そこで、本発明においては、簡便に調製が可能で、設計の自由度が高く、十分な酸素透過性を有し耐脂質汚染性に優れ、かつ透明度が高いメディカルデバイスに用いるのに好適な含フッ素炭化水素基含有シリコーンモノマーを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達するべく、鋭意検討した結果、下記式（ａ）で表されるシリコーンモノマーが、簡便に調製が可能で、設計の自由度が高く、十分な酸素透過性を有し、耐脂質汚染性に優れ、かつ透明度が高いメディカルデバイスに用いるのに好適であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は下記式（ａ）で表されるシリコーンモノマー、および該シリコーンモノマー由来の構造を含むメディカルデバイスを提供する。

式（ａ）中、Ｒ^ａは水素原子またはメチル基を表す。
−Ｘは水素原子または−Ｍ−Ｗ−Ｒ^ｄを表す。
−Ｗ−と−Ｙ−はそれぞれ独立に下記式（ａ２）の構造のうちのいずれか1つを表す。

但し、＊はＲ^ｃまたはＲ^ｄとの共有結合を表す。
ＭとＬはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜１０の二価の炭化水素基を表す。
Ｒ^ｂはシロキサニル基を表す。
Ｒ^ｃとＲ^ｄはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜２０の含フッ素炭化水素基を表す。

本発明の含フッ素炭化水素基を有するシリコーンモノマーは、簡便に調製が可能で、設計の自由度が高く、比較的所望の通りに含フッ素炭化水素基とシロキサニル基の組み合わせを有するモノマーを調製することができる。また、該モノマーはシロキサニル基を有することによって酸素透過性が高められていると共に、含フッ素炭化水素基による撥油性により耐脂質汚染性に優れ、かつ含フッ素炭化水素基とシロキサニル基が１分子中に共存することにより、両者をそれぞれ含有する別々のモノマーを重合溶液に混合して調製する時のように相分離が起こることがなく、透明度が高いポリマーが得られる。以上の特性から、該モノマーはメディカルデバイスに用いるのに好適であり、その中でも眼用レンズ、とりわけコンタクトレンズに好適に用いることができる。

本発明の含フッ素炭化水素基を有するシリコーンモノマーは、上記式（ａ）に表すとおりであり、分子内に１つの（メタ）アクリルアミド基と、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜２０の含フッ素炭化水素基（Ｒ^ｃ、Ｒ^ｄ）と、シロキサニル基（Ｒ^ｂ）を有する。該モノマーを重合して得られるポリマーにおいて、含フッ素炭化水素基は耐脂質汚染性を向上させるために、シロキサニル基は酸素透過性を向上させるために必要である。

上記式（ａ）中、Ｘを表す構造の内、Ｍは、本発明に係るシリコーンモノマー中において、含フッ素炭化水素基を有する置換基とその他の部分の連結部位の一部であって、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜１０の二価の炭化水素基を表す。合成の容易さという観点から、炭素数１〜８が好ましく、１〜４がより好ましい。

上記式（ａ）中における−Ｙ−、そしてＸを表す構造の内の−Ｗ−は、それぞれ独立に、上記式（ａ２）の構造のうちのいずれか1つを表す。
上記ＹおよびＷは、シリコーンモノマーと含フッ素炭化水素基の連結部である。かかる連結部は、含フッ素炭化水素基を導入する際の原料となる化合物の官能基が反応して生ずる構造であり、該官能基との反応性から、−Ｙ−および−Ｗ−として、上記式（ａ２）の構造のうち、下記式（ａ３）で表される４構造が好ましく、下記式（ａ４）で表される２構造がより好ましい。

上記において、＊はＲ^ｃまたはＲ^ｄとの共有結合を表す。

上記式（ａ）中、Ｌはシロキサニル基とその他の部分との連結部であって、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜１０の二価の炭化水素基を表す。優れた柔軟性が得られるという観点から、炭素数２〜１０が好ましく、２〜８がより好ましく、３〜６が最も好ましい。なお、好ましい範囲の上限値と下限値はどれとどれを組み合わせてもよい。

上記式（ａ）中のＬの二価の炭化水素基において、一部のメチレン基が酸素原子または硫黄原子またはＮＨおよびこれらの組み合わせによって置換されていてもよい。その場合には、優れた柔軟性が得られるという観点から、上記のうち、酸素原子に置換されているものが好ましい。

また、上記式（ａ）中のＬの二価の炭化水素基において、一部の水素原子がヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基（−ＳＯ_３Ｈ）、硫酸基（−ＯＳＯ_３Ｈ））、ホスホン酸基（−ＰＯ（ＯＨ）_２）、りん酸基（−ＯＰＯ（ＯＨ）_２）、メルカプト基（−ＳＨ）に置換されていてもよい。その場合には、水濡れ性が向上するという観点から、ヒドロキシ基、カルボキシ基、硫酸基、りん酸基が好ましい。また、水濡れ性と該モノマーの加水分解に対する安定性との両立の観点から、ヒドロキシ基が最も好ましい。

本発明において、（メタ）アクリルアミドとはアクリルアミドおよびメタクリルアミドを指す。この内、重合速度が速く短時間で重合が進行するという観点から、アクリルアミド基が好ましい。同様に、（メタ）アクリレートはアクリレートおよびメタクリレートを指し、（メタ）アクリル酸はアクリル酸およびメタクリル酸を指す。

本発明において、含フッ素炭化水素基とは、炭化水素基の少なくとも１つの水素原子がフッ素に置換されているものを指す。上記式（ａ）のＲ^ｃおよびＲ^ｄはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜２０の含フッ素炭化水素基であるが、かかる含フッ素炭化水素基の一部をなすＣＨ_２,ＣＨＦ，ＣＦ_２のいずれかの基が、酸素原子または硫黄原子またはＮＨおよびこれらの組み合わせによって置換されていてもよい。その場合には、優れた柔軟性が得られるという観点から、上記の基が酸素原子に置換されているものが好ましい。Ｒ^ｃおよびＲ^ｄに含まれる炭素数の上限はそれぞれ独立に１９が好ましく、１７がより好ましく、１５がさらに好ましい。下限は２が好ましく、３がより好ましい。なお、上限値と下限値は、どれとどれを組み合わせても良い。

また、該含フッ素炭化水素基において、一部の水素原子またはフッ素原子がヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基（−ＳＯ_３Ｈ）、硫酸基（−ＯＳＯ_３Ｈ））、ホスホン酸基（−ＰＯ（ＯＨ）_２）、りん酸基（−ＯＰＯ（ＯＨ）_２）、メルカプト基（―ＳＨ）に置換されていてもよい。その場合には、水濡れ性が向上するという観点から、ヒドロキシ基、カルボキシ基、硫酸基、りん酸基が好ましい。また、水濡れ性と該モノマーの加水分解に対する安定性との両立の観点から、ヒドロキシ基が最も好ましい。

上記Ｒ^ｃおよびＲ^ｄの好適な例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロヘプチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロノニル基、パーフルオロデシル基、パーフルオロドデシル基、パーフルオロペンタデシル基、パーフルオロエイコシル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル基、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基、ジフルオロメチル基、２，２−ジフルオロメチル基、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル基、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチル基、１−（トリフルオロメチル）−２，２，２−トリフルオロエチル基、１−（トリフルオロメチル）―２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル基などが挙げられる。

上記のうち、特に入手の容易さの観点から、Ｙ−Ｒ^ｃおよびＷ−Ｒ^ｄがそれぞれ下記式（ｄ）で表される構造を有するものが好ましい。

式（ｄ）中、ｐおよびｑはそれぞれ独立に０〜１９の整数を表す。但し０≦ｐ＋ｑ≦１９である。ｐは少ない方が耐脂質汚染性を向上させることができ、ｐ≦ｑが好ましく、０≦ｐ≦５が好ましく、０≦ｐ≦２がより好ましく、０≦ｐ≦１が最も好ましい。特に眼用レンズ等の軟質メディカルデバイスに用いる場合には、成形後の硬さを抑えるために０≦ｑ≦１７が好ましく、０≦ｑ≦９がより好ましく、０≦ｑ≦５が最も好ましい。上記のｐの範囲とｑの範囲はどれとどれを組み合わせてもよい。

上式（ｄ）を満たす中でも、入手が容易という観点でより好ましいのは、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基である。

本発明においてシロキサニル基とは、少なくとも1つのシロキサン結合を有する基を指し、工業的に比較的安価に入手できることから特に好適なものはトリス（トリメチルシロキシ）シリル基、ビス（トリメチルシロキシ）メチルシリル基、トリメチルシロキシジメチルシリル基、ポリジメチルシロキサン基、ポリメチルシロキサン基などである。

本発明において、シロキサニル基は直鎖状でも分岐状でもよい。

ここで、直鎖状のシロキサニル基とは、上記式（ａ）中において、Ｌに結合しているケイ素原子から始まる単線状に結合されている構造を指し、好ましくは下記式（ｂ）で表される構造を指す。

式（ｂ）中、Ｒ^１〜Ｒ^７は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数１〜２０のアルキル基または置換されていてもよい炭素数６から２０のアリール基を表す。
ｎは０〜１０の整数を表す。ｎは小さすぎると十分な酸素透過性が得られないことがある。一方で、大きすぎると他のモノマーとの相溶性が低下し、透明な重合体を得ることが困難になることがある。したがって、いくつかの実施形態においては、ｎの下限値は１が好ましく、２がより好ましい。また、ｎの上限値は６が好ましく、５がより好ましく、４が最も好ましい。上記の下限値と上限値はどれとどれを組み合わせてもよい。さらに、得られるポリマーの物性の再現性を高めるためには、ｎは分布を有しないことが好ましい。ここで、本発明において、分布を有しないとは、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）（ＦＩＤ分析計）で測定できるモノマーの場合はＧＣで測定した場合の、あるいはＧＣで測定できない場合は液体クロマトグラフィー（ＬＣ）（ＲＩおよび／またはＵＶ検出器）で測定した際の異なるｎの値の種々のピークにおいて、最大ピークの比率が８０％以上であることを示す。

また、本発明において、分岐状のシロキサニル基とは、Ｌに結合しているケイ素原子から始まる単線上に結合されている構造の一部から枝分かれしているシロキサン結合を有する構造を指す。好ましくは下記式（ｃ）で表される構造を指し、式（ｃ）中のＲ^１０〜Ｒ^１５からさらにシロキサニル基が分岐していてもよい。

式（ｃ）中、Ｒ^８〜Ｒ^１８はそれぞれ独立に水素原子または置換されていてもよい炭素数１〜２０のアルキル基または置換されていてもよい炭素数６〜２０のアリール基のいずれかを表す。ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ独立に０〜１０の整数を表す。但しｘ，ｙ，ｚのうちいずれか２つ以上が０である場合は除く。

また、ｗ，ｘ，ｙおよびｚの和は小さすぎると十分な酸素透過性が得られないことがあり、大きすぎると他のモノマーとの相溶性が低下し、透明な重合体を得ることが困難になることがあり、この場合形状回復性が低下してしまうことがある。したがって、いくつかの実施形態においては、ｗ，ｘ，ｙおよびｚの和は３〜８が好ましく、３〜５がより好ましく、３〜４が最も好ましい。さらに、得られるポリマーの物性の再現性を高めるためにはｗ，ｘ，ｙおよびｚの和は分布を有しないことが好ましい。

本発明のモノマーは、一般的な有機合成化学の方法を用いて調製できる。上記式（ａ）で表されるモノマーの調製方法の例としては、下記式（ｅ）で表される化合物が有するヒドロキシ基、ＯＺが一般的な有機合成化学の手法によってヒドロキシ基に変換されたもの、またはＺが金属塩である場合にはＺが解離したものの内いずれかが含フッ素化合物と反応することによって含フッ素炭化水素基を導入する方法が挙げられる。

式（ｅ）中、Ｒ^ａは水素原子またはメチル基を表す。
―Ｘは水素原子または―Ｍ−ＯＺを表す。
ＬとＭはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜１０の二価の炭化水素基を表す。
Ｒ^ｂはシロキサニル基を表す。
Ｚは水素原子、加水分解可能な基または上記化合物がアルカリ金属塩となる基を表す。加水分解可能な基としては、加水分解性の保護基として知られている基が好ましく、例えばアルキルエステル、トリアルキルシラン、トリチル基などが挙げられる。上記式（ｅ）中において、Ｚは水素原子が最も好ましい。ある実施形態では、ＯＺに保護基を有するものを用いて、含フッ素炭化水素基の導入の前に脱保護をしてから該反応に供してもよい。またある実施形態では、ＯＺが部分的にアルカリ金属塩となるような基を含んでいてもよく、脱塩処理を行ってから該反応に供してもよい。上記化合物がアルカリ金属塩となる基としては、ＯＮａ，ＯＫ，ＯＬｉなどが挙げられる。また、式（ｅ）における２つのＯＺは同じであってもよく、それぞれ独立に異なるものであってもよい。

上記式（ｅ）で表される化合物は、例えば特表２０１３−５２５５１２号公報に記載の方法で合成することができる。

上記式（ｅ）で表される化合物は、反応に用いることの出来る官能基としてＯＺを有しているために、所望の置換基を導入することが可能である。一方で、多くの入手可能なラジカル重合性のシリコーンモノマーはこの様な官能基を有しないため、例えば含フッ素炭化水素基の導入などの新たな機能性の付与が困難である。

含フッ素炭化水素基の導入に際しては、ハロゲン化アルキル基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、エポキシ基、カルボキシ基、酸無水物基及びカルボン酸ハライド基からなる群から選ばれる少なくとも１つを有する含フッ素化合物を利用することができる。上記の官能基の内では、反応の利便性の観点から、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボン酸ハライド基、エポキシ基が好ましく、不要な副生成物を生じにくいためにイソシアネート基、イソチオシアネート基、エポキシ基がより好ましい。

続いて、本発明のシリコーンポリマーについて説明する。本発明のシリコーンポリマーは、上記したシリコーンモノマー由来の構造単位を含む物である。上記式（ａ）で表されるモノマーを単独で重合して得ることも、他のモノマーと共重合して得ることも可能である。共重合する場合の他のモノマーとしては、共重合可能であれば特に制限はなく、（メタ）アクリロイル基、スチリル基、アリル基、ビニル基、および他の重合可能な炭素‐炭素不飽和結合を有するモノマーを使用することができる。

以下、その例をいくつか挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、ビニル安息香酸、メチル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート類、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド類、スチレンなどの芳香族ビニルモノマーなどである。

また、良好な機械物性が得られ、消毒液や洗浄液に対する良好な耐性が得られるという観点から、１分子中に２個以上の共重合可能な炭素‐炭素不飽和結合を有するモノマーを共重合成分として用いることが好ましい。１分子中に２個以上の共重合可能な炭素‐炭素不飽和結合を有するモノマーの共重合比率は、重合原液等の中におけるモノマー成分およびポリマー成分の総量を基準として、０．１質量％以上が好ましく、０．３％質量以上がより好ましく、０．５質量％以上がさらに好ましい。一方で、１分子中に２個以上の共重合可能な炭素‐炭素不飽和結合を有するモノマーの共重合比率が高いと硬くなりすぎたり、脆くなったりすることがあるため、重合原液等の中におけるモノマー成分およびポリマー成分の総量を基準として、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましい。

特にコンタクトレンズに用いる場合には、上記式（ａ）で表されるモノマーを親水性モノマーと共重合してシリコーンハイドロゲルレンズとすることが好ましい。また、コンタクトレンズの別の態様においては、上記式（ａ）で表されるモノマーを疎水性モノマーと共重合して低含水性レンズとすることも好ましい。

本発明における低含水性レンズとは、含水率が２０％未満のレンズを指し、レンズの乾燥を抑制するという観点から、０．０１質量％〜２０質量％が好ましく、０．１質量％〜１５質量％がより好ましく、０．２質量％〜１０質量％が最も好ましい。下限値は０．０１質量％、０．１質量％、０．２質量％が好ましい。上限値は１０質量％、１５質量％、２０質量％が好ましい。好ましい下限値と上限値とはどれとどれを組み合わせても良い。

本発明における含水率は、リン酸緩衝液中に８時間以上浸漬後に表面の余剰な水分を拭い去ったレンズ重量（湿潤状態の質量：Ｗ１）と、真空乾燥機中で４０℃に加温しながら８時間以上乾燥した後のレンズ重量（乾燥状態の質量：Ｗ２）を測定し、次式により算出することができる。

含水率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００
本発明のシリコーンハイドロゲルの含水率は、低すぎるとシリコーンハイドロゲルが固くなり、高すぎるとシリコーンハイドロゲル表面から水分が蒸発し装用者がレンズ装用時にレンズの乾燥感を感じることがあることから、含水率は２０〜５０質量％が好ましく、２５〜４５質量％がより好ましく、３０〜４０質量％が最も好ましい。下限値は、２０質量％、２５質量％及び３０質量％である。上限値は、５０質量％、４５質量％及び４０質量％である。好ましい下限値と好ましい上限値とはどれとどれを組み合わせてもよい。

シリコーンハイドロゲルを調製する場合には、本発明のシリコーンポリマーは、少なくとも１種の親水性モノマーと本発明のシリコーンモノマーとを共重合することにより得ることが好ましい。親水性モノマーの例としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル（メタ）アクリレート、グリセリル（メタ）アクリレートおよびポリ（エチレングリコール）モノ（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、ビニル安息香酸等の重合性カルボン酸モノマー、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミドおよびＮ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミド等のＮ−ビニルアミドモノマーならびに（メタ）アクリルアミド、Ν，Ν−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド等の（メタ）アクリルアミドモノマーなどが挙げられる。使用する親水性モノマーの量の範囲が大きすぎると酸素透過性が低下することがあり、小さすぎるとシリコーンハイドロゲルが硬くなりすぎることがあるため、親水性モノマーの量は、重合原液等の中におけるモノマー成分およびポリマー成分の総量を基準として好ましくは１〜５０質量％、いくつかの実施形態において好ましくは１０〜４０質量％、また他の実施形態において好ましくは１５〜３５質量％である。好ましい下限値は、１質量％、５質量％および１０質量％である。好ましい上限値としては、５０質量％、４０質量％および３５質量％が挙げられる。上記好ましい下限値と好ましい上限値とはどれとどれを組み合わせてもよい。

本発明のシリコーンポリマーは、紫外線吸収剤や色素、着色剤などを含むものでもよい。また重合性基を有する紫外線吸収剤や色素、着色剤を共重合した形で含有してもよい。

本発明のシリコーンポリマーを重合により得る際は、重合をしやすくするために過酸化物やアゾ化合物に代表される熱重合開始剤や、光重合開始剤を添加することが好ましい。熱重合を行う場合は、所望の反応温度に対して最適な分解特性を有するものを選択して使用する。一般的には１０時間半減期温度が４０℃〜１２０℃のアゾ系開始剤および過酸化物系開始剤が好適である。光重合開始剤としてはカルボニル化合物、過酸化物、アゾ化合物、硫黄化合物、ハロゲン化合物、および金属塩などを挙げることができる。これらの重合開始剤は単独または混合して用いられ、およそ１重量％くらいまでの量で使用される。

本発明のシリコーンポリマーを重合により得る際は、重合溶媒を使用することができる。溶媒としては有機系、無機系の各種溶媒が適用可能であり特に制限はない。例を挙げれば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、２−プロパノール、ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールなどの各種アルコール系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの各種芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、石油エーテル、ケロシン、リグロイン、パラフィンなどの各種脂肪族炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの各種ケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸メチル、フタル酸ジオクチルなどの各種エステル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテルなどの各種グリコールエーテル系溶剤であり、これらは単独あるいは混合して使用することができる。

本発明のシリコーンポリマーは、単独で所望の形状に成型して使用できるが、他の材料とブレンドしてから成型することもできる。また、成形品の表面にコーティングを施してもよい。

本発明のシリコーンポリマーの用途としては、メディカルデバイスが好適である。具体的には、眼用レンズ、内視鏡、カテーテル、輸液チューブ、気体輸送チューブ、ステント、シース、カフ、チューブコネクター、アクセスポート、排液バッグ、血液回路、創傷被覆材及び各種の薬剤担体が挙げられるが、中でもコンタクトレンズ、眼内レンズ、人工角膜、角膜インレー、及び角膜オンレー等の眼用レンズが好適であり、コンタクトレンズが最も好適である。

本発明のシリコーンポリマーを成型して眼用レンズとして用いる場合、その重合方法及び成形方法は次のような標準的な方法でよい。例として、まずシリコーンポリマーを丸棒や板状に成形してから切削加工や旋盤加工などによって所望の形状に仕上げる方法、モールド重合法、スピンキャスト法などが挙げられる。

一例として、モールド重合法により本発明のシリコーンポリマーから眼用レンズを作製する場合について次に説明する。

モノマー組成物を、レンズ形状を有する２枚のモールドの間の空隙に注入する。次に、光重合又は熱重合を行ってレンズ形状に賦型する。モールドは樹脂、ガラス、セラミックス、金属等で製作されているが、光重合の場合は光重合波長を通す素材が用いられ、通常は樹脂又はガラスが使用される。レンズを製造する場合には、２枚の対合するモールドにより空隙が形成されており、その空隙にモノマー組成物が注入される。続いて、空隙にモノマー組成物を充填したモールドに、紫外線、可視光線又はそれらの組合せ等の活性光線を照射するか、またはモールドをオーブンや液槽に入れて加熱して、モノマーを重合する。光重合の後に加熱重合したり、逆に加熱重合後に光重合するなど、両者を併用する方法もあり得る。光重合の場合は、例えば水銀ランプや蛍光灯等の光源からの高レベルの光を含む光を短時間（通常は１時間以下）照射するのが一般的である。熱重合を行う場合には、室温付近から徐々に昇温し、数時間ないし数十時間かけて６０℃〜２００℃の高温まで高めていく条件が、シリコーンポリマーの光学的な均一性、品位を保持し、かつ再現性を高めるために好まれる。

本発明のシリコーンポリマーおよびメディカルデバイスは、種々の方法で改質することができる。用途が眼用レンズであり、かつ内部に親水性ポリマーを含まない場合はレンズの湿潤性を向上させるために改質処理を行ってもよい。

具体的な改質方法としては、電磁波（光を含む）照射、プラズマ照射、蒸着、スパッタリングなどのケミカルベーパーデポジション処理、加熱、モールドトランスファーコーティング、塩基処理、酸処理、及びその他好適な表面処理剤による処理が挙げられ、またこれらを組み合わせて使用することもできる。より具体的な方法としては、例えば浸漬法、噴霧法、ヘラ、刷毛等で塗布する方法、スピンコート法、ディップコート法などを挙げることができる。最も簡便に大きな改質効果が得られる方法は、例えば国際公開第２０１３／０２４７９９号公報および国際公開第２０１１／１０２３５６号公報に記載されている様な、成型品を好適な表面処理剤を含む溶液に浸漬する方法である。

以上のような改質処理は、メディカルデバイス全体に対して行ってもよく、表面の一部のみに行ってもよい。表面の一部のみに改質処理を行った場合には、メディカルデバイス全体の物性を大きく変えることなく表面の水濡れ性を向上させることができる。

本発明のシリコーンポリマーの酸素透過性に関しては、酸素透過率（Ｄｋ／ｔ）が３０×１０^−９（ｃｍ ｍＬＯ_２）／（ｍＬ ｓｅｃ ｍｍＨｇ）以上が好ましく、５０×１０^−９（ｃｍ ｍＬＯ_２）／（ｍＬ ｓｅｃ ｍｍＨｇ）以上がより好ましく、８０×１０^−９（ｃｍ ｍＬＯ_２）／（ｍＬ ｓｅｃ ｍｍＨｇ）以上が最も好ましい。本発明のシリコーンポリマーの酸素透過率は、例えばＭＯＣＯＮ社製ＯＸ−ＴＲＡＮ２／２１を用いてクーロメトリック法により測定することができる。

本発明のシリコーンポリマーの耐脂質汚染性に関しては、後述する脂質付着試験によって評価することができる。例えば脂質付着試験は、パルミチン酸メチルを脂質モデル分子とし、その付着量から評価することができる。パルミチン酸メチルの付着量が少ないほど好ましい。

本発明のシリコーンポリマーの透明性に関しては、ホウ酸緩衝液による湿潤状態のサンプルの透明性を目視観察することで評価できる。白濁、むら、光学歪みが観察されないのが好ましく、完全に透明で均一であるのがより好ましい。

本発明のシリコーンポリマーの形状回復性を表す値は、後述する測定方法により測定する応力ゼロ時間である。応力ゼロ時間は、短いほどシリコーンハイドロゲルの形状回復性が良好であることを示し、上限値は１秒が好ましく、０．９５秒がより好ましく、０．９秒が最も好ましい。下限値は０．２秒が好ましく、０．３秒がより好ましく、０．４秒が最も好ましい。上限値と下限値とはどれとどれを組み合わせても良い。本発明のシリコーンポリマーの応力ゼロ時間の測定は以下の方法で行う。幅５ｍｍ長さ１．５ｃｍの短冊状サンプルをレンズ中央付近から切り出して、動的粘弾性測定装置で測定する。チャック幅５ｍｍにてサンプルを取り付け、速度１００ｍｍ／分で５ｍｍ引っ張った後、このサンプルを同速度で初期長（５ｍｍ）まで戻す、というこのサイクルを３回繰り返す。サンプルを初期長まで戻す２回目の途中で応力がゼロになった時点から３回目の引っ張りサイクル開始後に応力がかかり始めた（応力がゼロでなくなった）時点までの時間の長さを求め、応力ゼロ時間とする。

本発明のシリコーンポリマーの引っ張り弾性率はの上限値は、用途が眼用レンズ、特にソフトコンタクトレンズの場合、快適な装用感を得るためには２００ｐｓｉ以下が好ましく、１５０ｐｓｉ以下がより好ましく、１００ｐｓｉ以下が最も好ましい。一方で弾性率が低すぎるとコンタクトレンズ形状を維持することが出来ないため、本発明のシリコーンポリマーの引っ張り弾性率の下限値は２０ｐｓｉ以上が好ましく、４０ｐｓｉ以上がより好ましく、５０ｐｓｉ以上が最も好ましい。上限値と下限値とはどれとどれを組み合わせても良い。

本発明のシリコーンポリマーの伸度は好ましくは１００％以上、いくつかの実施形態において好ましくは１５０％以上、また他の実施形態において好ましくは２００％以上である。伸度の値が高いほど、シリコーンハイドロゲルが破れにくいことを意味するが、限度としては２０００％である。本発明のシリコーンポリマーの弾性率および伸度は、最も狭い部分の幅が５ｍｍのアレイ型サンプルを切り出した後に引張試験機で速度１００ｍｍ／分で引っ張って測定する。

本発明のシリコーンポリマーの水濡れ性は、動的接触角における前進接触角の測定によって評価することが出来る。前進接触角は値が低い程優れた水濡れ性を有することを示し、用途が眼用レンズの場合は、上限値は７０°が好ましく、６０°がより好ましく、５０°が最も好ましい。下限値は１０°が好ましく、５°がより好ましく、０°が最も好ましい。上限値と下限値とはどれとどれを組み合わせても良い。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
＜測定方法＞
本実施例における各種測定は、以下に示す方法で行った。
（１）プロトン核磁気共鳴スペクトル
日本電子社製のＥＸ２７０型を用いて測定した。溶媒にクロロホルム−ｄを使用した。
（２）酸素透過率
ＭＯＣＯＮ社製ＯＸ−ＴＲＡＮ２／２１を用いて測定した。３５℃の温度下でコンタクトレンズ形状の測定治具を用いてレンズ中央部の面積０．３４７ｃｍ^２を測定した。
（３）脂質付着試験（耐脂質汚染性）
測定対象となる球冠形状のコンタクトレンズサンプル１０枚を準備した。５００ｍｌのビーカーに攪拌子（３６ｍｍ）を入れ、パルミチン酸メチル１．５ｇと純水５００ｇを入れた。ウォーターバスの温度を３７℃に設定し、前述のビーカーをウォーターバスの中央に置き、マグネチックスターラーで１時間攪拌した。回転速度は６００ｒｐｍとした。球冠形状（縁部の直径約１４ｍｍ、厚さ約０．１ｍｍ）のコンタクトレンズサンプルを１枚ずつバスケットに入れ、前述のビーカー内に投入し、そのまま攪拌した。１時間後、攪拌を止め、バスケット内のサンプルを４０℃の水道水と家庭用液体洗剤（ライオン株式会社製“ママレモン”（登録商標））でこすり洗いした。洗浄後のサンプルを蒸留水が入った１２ウェルプラスチックディッシュに入れ、冷蔵庫中で終夜静置した。サンプルの白濁を目視観察し、下記の基準でサンプルへのパルミチン酸メチルの付着の程度を判定し、耐脂質汚染性の指標とした。

５：白濁が無く透明である。

４：白濁した部分がわずかにある。

３：白濁した部分が相当程度ある。

２：大部分が白濁している。

１：全体が白濁している。
（４）透明性
ホウ酸緩衝液による湿潤状態のサンプルを３枚重ねにして透明性を目視観察し、下記の基準で５段階評価した。

５：濁りがなく透明。

４：かすかに白濁。

３：若干白濁があり半透明。

２：白濁があり透明性が全くない。

１：完全に白い。
（５）応力ゼロ時間
レンズ中央付近から幅５ｍｍ、長さ約１．５ｃｍの短冊状サンプルを切り出し、（株）サン科学製レオメータＣＲ−５００ＤＸを用いて測定した。チャック幅５ｍｍにてサンプルを取り付け、速度１００ｍｍ／分で５ｍｍ引っ張った後、このサンプルを同速度で初期長（５ｍｍ）まで戻す、というこのサイクルを３回繰り返した。サンプルを初期長まで戻す２回目の途中で応力がゼロになった時点から３回目の引っ張りサイクル開始後に応力がかかり始めた（応力がゼロでなくなった）時点までの時間の長さを求め、応力ゼロ時間とした。
（６）引っ張り弾性率・伸度
湿潤状態のコンタクトレンズサンプルから、最も狭い部分の幅５ｍｍのアレイ型サンプルを切り出し、ＡＢＣデジマチックインジケータ（ＩＤ−Ｃ１１２、株式会社ミツトヨ製）を用いて厚みを測定し、次にテンシロン（東洋ボールドウィン社製ＲＴＭ−１００、クロスヘッド速度１００ｍｍ／分）により、引っ張り弾性率及び伸度を測定し、３枚のレンズの測定結果の平均値を求めた。
（７）水濡れ性
湿潤状態のコンタクトレンズサンプルから、幅５ｍｍの短冊状サンプルを切り出し、レスカ社製動的接触角計ＷＥＴ−６０００を用いて、ホウ酸緩衝液に対する動的接触角の測定を行った（浸漬速度７ｍｍ／分）。
（８）ホウ酸緩衝液
本発明においてホウ酸緩衝液とは、特表２００４−５１７１６３号公報の実施例１中に記載の「塩溶液」である。具体的には塩化ナトリウム８．４８ｇ、ホウ酸９．２６ｇ、ホウ酸ナトリウム（四ホウ酸ナトリウム十水和物）１．０ｇ、及びエチレンジアミン四酢酸０．１０ｇを純水に溶かして１０００ｍＬとした水溶液である。
＜モノマー合成例＞
（合成例１）

特表２０１３−５２５５１２号公報に記載の方法に従って、シリコーンモノマー（化合物Ｍ１）を合成した。得られた化合物Ｍ１を０．５９ｇ（１．０ｍｍｏｌ）採って酢酸エチル１５ｍＬに溶解しトリエチルアミン１．０５ｍＬ（７．５ｍｍｏｌ、７．５当量）を加え、マグネチックスターラーで撹拌後、氷浴上でヘプタフルオロブチリルクロリド（東京化成工業株式会社製）０．３７ｍＬ（２．５ｍｍｏｌ、２．５当量）を滴下した。室温で１時間撹拌した後、生じた塩を濾去し、濾液を濃縮し、その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（体積比でヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で精製し、淡黄色透明油状の目的物（Ｍ２）を０．８４ｇ（０．８７ｍｍｏｌ）得た。Ｍ２の収率は８７％であった。目的物はプロトン核磁気共鳴スペクトルを測定することにより確認した。測定結果は下記の通りであった。^１Ｈ（２７０ＭＨｚ, ＣＤＣｌ_３） δ（ｐｐｍ）＝６．４５（２Ｈ）、５．７５（１Ｈ）、３．８０（１Ｈ）、３．７０−３．２０（８Ｈ）、１．７０（２Ｈ）、１．３０（４Ｈ）、０．９０（４Ｈ）、０．５０（３Ｈ）、０．０１（３０Ｈ）
（実施例１）
化合物Ｍ２を１５質量％、大阪有機化学工業製“ビスコート” （登録商標） ３Ｆを７４．９質量％、東京化成工業株式会社製１，６−ビス（アクリロイルオキシ）−２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロヘキサンを２質量％、東京化成工業株式会社製 アクリル酸１Ｈ，１Ｈ−ペンタデカフルオロ−ｎ−オクチルを８質量％としてガラス製スクリューキャップに秤量し、光開始剤としてＢＡＳＦ製イルガキュア８１９を０．５質量％、ｔｅｒｔ−アミルアルコール１０質量％をさらに加えてよく撹拌した。この溶液を窒素ガス環境下のグローブボックス中で、球冠状のコンタクトレンズ形状を作成するための透明樹脂（フロントカーブ側：ゼオノア、ベースカーブ側：ポリプロピレン）製モールドの空隙にモノマー混合物を注入し、光照射（フィリップスＴＬ０３、１．６ｍＷ／ｃｍ^２、１５分間）して硬化させることによりレンズを得た。得られたレンズをモールドから剥離し、２−プロパノールに７０℃で６０分間浸漬することにより残存モノマーなどの不純物を抽出した。風乾して２−プロパノールを除いた後、国際公開第２０１１／１０２３５６号公報の実施例１９に記載の方法に従って表面処理を施し、サンプルを５ｍＬバイアル瓶中のホウ酸緩衝液（ｐＨ７．１〜７．３）中に沈め、バイアル瓶をオートクレーブに入れて１２０℃で３０分間煮沸した。
（実施例２）
実施例１の化合物Ｍ２を３０質量％、大阪有機化学工業製“ビスコート”（登録商標）３Ｆを５９．９質量％に変更した以外は実施例１と同様にしてレンズを作成した。

以上の様にして得られたレンズを用いて各種物性の評価を行った。結果を表１に示す。
耐脂質汚染性に優れ、十分な酸素透過性を有し、透明で柔らかく形状回復性の良いレンズが得られた。

本発明のシリコーンモノマーおよびシリコーンポリマーの用途としては、メディカルデバイスが好適である。具体的には、上記の通りであり、中でも眼用レンズが好適であり、コンタクトレンズが最も好適である。

Claims (10)

1. 下記式（ａ）で表されるシリコーンモノマー。
   

   

   式（ａ）中、Ｒ^ａは水素原子またはメチル基を表す。
   −Ｘは水素原子または−Ｍ−Ｗ−Ｒ^ｄを表す。
   −Ｗ−と−Ｙ−はそれぞれ独立に下記式（ａ２）の構造のうちのいずれか1つを表す。
   

   

   但し、＊はＲ^ｃまたはＲ^ｄとの共有結合を表す。
   ＭとＬはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜１０の二価の炭化水素基を表す。
   Ｒ^ｂはシロキサニル基を表す。
   Ｒ^ｃとＲ^ｄはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜２０の含フッ素炭化水素基を表す。
2. 前記Ｌ−Ｒ^ｂが下記式（ｂ）で表わされる請求項１記載のシリコーンモノマー。
   

   

   式（ｂ）中、Ｒ^１〜Ｒ^７は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数１〜２０のアルキル基または置換されていてもよい炭素数６〜２０のアリール基を表す。ｎは１〜１０の整数を表す。
3. 前記Ｌ−Ｒ^ｂが下記式（ｃ）で表される、請求項１記載のシリコーンモノマー。
   

   

   式（ｃ）中、Ｒ^８〜Ｒ^１８は、それぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数１〜２０のアルキル基または置換されていてもよい炭素数６〜２０のアリール基を表す。ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ独立に０〜１０の整数を表す。但しｘ，ｙ，ｚのうちいずれか２つ以上が０である場合は除く。
4. 前記Ｙ−Ｒ^ｃおよび前記Ｗ−Ｒ^ｄがそれぞれ下記式（ｄ）の構造で表される請求項１〜３のいずれか一項記載のシリコーンモノマー。
   

   

   式（ｄ）中、ｐおよびｑはそれぞれ独立に０〜１９の整数を表す。但し０≦ｐ＋ｑ≦１９である。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載のシリコーンモノマー由来の構造単位を含むシリコーンポリマー。
6. 前記１〜４のいずれか一項記載のシリコーンモノマー由来の構造単位を含むメディカルデバイス。
7. 眼用レンズである請求項６記載のメディカルデバイス。
8. コンタクトレンズである請求項７記載の眼用レンズ。
9. 下記式（ｅ）で表される化合物に、ハロゲン化アルキル基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、エポキシ基、カルボキシ基、酸無水物基およびカルボン酸ハライド基からなる群から選ばれる少なくとも１つを有する含フッ素化合物を反応させる、シリコーンモノマーの製造方法。
   

   

   式（ｅ）中、Ｒ^ａは水素原子またはメチル基を表す。
   −Ｘは−Ｈ（水素原子）または−Ｍ−ＯＺを表す。
   Ｚは水素原子、加水分解可能な基または前記化合物がアルカリ金属塩となる基を表す。
   ＬとＭはそれぞれ独立に直鎖状でも分岐状でもよい炭素数１〜１０の二価の炭化水素基を表す。
   Ｒ^ｂはシロキサニル基を表す。
10. 請求項９記載の製造方法において得られたシリコーンモノマーを重合して得られる、シリコーンポリマーの製造方法。