JP6952355B2 - コンタクトレンズ用ゾル−ゲルコーティング - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
本願は、２０１６年２月２３日に出願された「Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｓｉｌｏｘａｎｅ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌｅｎｓｅｓ」と題する米国仮特許出願第６２／２９８，５７３号、および２０１６年３月２９日に出願された「Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｓｉｌｏｘａｎｅ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌｅｎｓｅｓ」と題する米国仮特許出願第６２／３１４，５６６号の出願の優先権および利益を主張するものであり、その明細書および特許請求の範囲は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、コンタクトレンズの表面処理に関するものであり、特にシロキサン系レンズの親水性を高める処理に関する。

以下の説明は、複数の出版物および参考文献を参照することができることに留意されたい。本明細書におけるそのような刊行物の議論は、科学的原則のより完全な背景についてなされており、そのような刊行物が特許性を判断するための先行技術であることを認めるものとして解釈すべきではない。

現代のシリコーンコンタクトレンズは、典型的には、ポリマーの高い酸素透過性のために、ベース材料としてポリジメチルシロキサンまたは他のシロキサンから製造されている。残念なことに、ベース材料は高疎水性であり、眼の涙液では潤わない。これにより使用者の状態が悪化し、未改質のベース材料をコンタクトレンズの材料として使用することができずにいる。レンズ着用の快適性を改善するために、ベース材料は、典型的にはヒドロゲルと説明される高親水性の第２のポリマーを有する相互浸透ネットワークに変換されることが最も多い。このシリコーンヒドロゲル材料により、完成したレンズが最大５０％の水を吸収することが可能になり、使用者が受け入れられるようになる。残念なことに、図１に示すように、レンズの表面は、依然として、親水性領域１０（ヒドロゲルが露出している）と、表面シロキサンを含む疎水性領域２０との両方を含む。これにより、使用者の快適さが制限される。したがって、レンズの残りの特性に影響を与えることなく、レンズの疎水性領域を親水性コーティングで永続的に被覆することができる表面処理の必要性は満たされていない。特許文献１（Ｗａｌｌａｃｅら）は、親水性を有する組成物を教示しているが、それにおいてフィルムは、沸点の高い溶媒に頼って、蒸発時にその特性を達成させている。

ＵＳ６，１２６，７３３

本発明の実施形態は、疎水性材料に結合した親水性ゾル−ゲル粒子を含む組成物であり、その疎水性材料はゾル−ゲル粒子を疎水性表面に結合させることができる。疎水性材料は、好ましくはシリコーン化合物、より好ましくはシロキサンオリゴマーを含む。疎水性材料は、好ましくは、１つ以上の官能基を含み、官能基は、それぞれヒドリド基、アミノ基、アミン基、ヒドロキシル基、エポキシ基、ビニル基、アクリレート基およびメルカプト基からなる群から選択されることが好ましい。ゾル−ゲル粒子は、好ましくは、それぞれエポキシ基、カルボン酸基、ビニル基、アクリレート基、またはアミノ基からなる群から選択される１つ以上の官能基を含む金属アルコキシド前駆体に由来する。官能基はオプションで３−グリシジルプロピルシロキサンを含む。

本発明の別の実施形態は、請求項１の組成物を含むコーティングを備える物品である。物品は好ましくはコンタクトレンズを含む。コーティングは、好ましくは１ミクロン未満、より好ましくは５０〜５００ｎｍの厚さを有する。コーティングは、好ましくは物品の第１の領域、例えばコーティングでコーティングする前に疎水性であった領域にのみ結合する。第１の領域の表面は、ポリメチルシロキサン樹脂などのシロキサンを含むことが好ましい。第１の領域を含まない物品の領域は、コーティングでコーティングする前に親水性であったことが好ましい。コーティングは、周囲温度より高い温度に加熱された場合に物品がオプションで損傷され得るので、好ましくは周囲温度以下で、好ましくは溶液から第１の領域に堆積される。物品は、好ましくは、酸性溶液中で保管され、酸性溶液は、好ましくは、低ｐＨ蒸留水、低ｐＨ生理食塩水、または感熱緩衝液を含む。緩衝液は、好ましくは、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（ＴＲＩＳ）を含む。緩衝液は、オプションで溶液の加熱時に酸を放出する。コーティングは、好ましくは、溶液中で周囲温度より高い温度に加熱されたときに未改質のままである。コーティングは、好ましくは、溶液中で約１２０℃に加熱されたときに未改質のままである。コーティングの接触角は、好ましくは、溶液中での加熱後に、約５度未満増加する。

本発明の目的、利点および新規な特徴、ならびにさらなる適用範囲は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明に部分的に記載され、以下の検討に基づき部分的に当業者に明らかになり、または本発明を実施することによって知ることができる。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘された手段および組み合わせによって、実現および達成できる。

添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成し、本発明のいくつかの実施形態を示し、説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。図面は、専ら本発明の好ましい実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものと解釈するべきではない。

コンタクトレンズの領域の表面特性の概略図である。 コンタクトレンズの疎水性領域に結合した親水性コーティングを示す

本発明の実施形態は、ヒドロゲル、シロキサン、またはその両方を含むコンタクトレンズなどの基材に親水性コーティングを作製するための組成物であり、その組成物は、さらなる反応が可能な官能基を含む少なくとも１つの加水分解された金属アルコキシドと、アルコキシド官能基と反応することができる少なくとも１つの官能化シロキサンオリゴマーまたはポリマーと、を含む。アルコキシドは、エポキシ基、カルボン酸基、ビニル基、アクリレート、またはアミノ基で官能化することができる。シロキサンは、ヒドリドまたはアミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基、ビニル基、アクリレート基もしくはメルカプト基で官能化することができる。

本発明の実施形態は、好ましくは官能基Ｆ２を含む親水性粒子３０と、官能基Ｆ２に結合する官能基Ｆ１を好ましくは含む反応性結合剤４０と、を好ましくは含むゾル−ゲルシリカコーティングに基づく。結合剤は、図２に示すように、粒子をレンズの疎水性シロキサン領域に特異的に結合させる。粒子は表面で合体して連続的なコーティングを形成する。本発明のコーティングは、好ましくは厚さがサブミクロンであり、より好ましくは５０〜５００ナノメートルの間の厚さを有し、溶液中で合成され、完成したゾル−ゲル粒子に改質剤を添加することができるものである。エポキシ部分などの官能基Ｆ２が結合剤と反応することで、官能基Ｆ２が親水性粒子に結合することが可能になる。より具体的には、疎水性シリコーンベースの結合剤は、２つの化合物間の特有の相互作用に起因して、コンタクトレンズの疎水性シリコーンベース部分に結合する。シリコーン、例えばシロキサンは、液体である場合が多いが、依然として高分子量ポリマー材料である。したがって、他の材料とのそれらの相互作用は、接触角のような典型的な液体−固体パラメータだけでなく、他のシリコーン材料と真に接着する能力により支配される。この自己粘着は、通常、ポリマー鎖が界面を越えて拡散し、両方の材料の鎖が絡み合うことによって支配される。これは疎水性のシロキサン表面に親水性の特性を付与するが、レンズ表面の親水性のヒドロゲル領域は、未改質のままである。

本発明のコーティングの実施形態は、好ましくは、コンタクトレンズに組み込まれる固体のポリジメチルシロキサン樹脂と、官能基を有する結合剤のオリゴマーの液状シロキサンとの間の化学的類似性に依拠している。液状シロキサンは、好ましくは、レンズのシロキサンポリマー部分に堆積し、ゾル−ゲルコーティングのために固定する力を与える。液状シロキサンは、アミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基、ヒドリド基、ビニル基、アクリレート基およびメルカプト基を含む、末端および垂直両方に結合する多種多様な官能基を含んで利用できる。金属アルコキシドを担持する、エポキシ基、カルボン酸基、ビニル基、アクリレート基およびアミノ基を含む金属アルコキシドゾル−ゲル前駆体に対応する官能改質剤を使用することができ、好ましくはエポキシ担持シリコンアルコキシドである。

ゾル−ゲル溶液は、部分的または完全な加水分解が起こるまで、所望の金属アルコキシド、典型的にはシリコンアルコキシドの混合物を、弱酸性溶液の中で、過剰な量の水で最初に加水分解することによって、生成することができる。溶液のｐＨを弱塩基性に変化させることにより、得られたゲルの成長が開始し、好ましくは基材上にスピンコートされた試験サンプルが２０°以下の接触角を有するまで、様々な時間にわたり継続させる。この時点で、溶液を中和して所望の段階でゲル化プロセスを安定化させる。得られたゾル−ゲル粒子の大きさは、典型的には１０〜２００ｎｍの範囲であり、ゾルは光学的に透明に見える。スピンコーティングされた試験コーティングは、典型的には２０〜２００ｎｍの厚さを示し、光学的に透明である。

この合成方法の主な利点は、様々な基材へのコーティングの適用が容易であることにある。本発明のすべての化学的プロセスは好ましくは溶液中で起こり、コーティングを形成するのに高熱は必要ではない。本発明のいくつかの実施形態では、コーティングの形成は周囲温度で行われる。これによって、プラスチック、布または他の温度感受性材料のような、ゾル−ゲルコーティングで通常使用されない基材で、使用できるようになる。

高疎水性の材料にコーティングを生成するために、基材とその上にある親水性コーティングとの間に良好な結合を生成する反応性結合剤を添加することが好ましい。反応性結合剤は、典型的には、疎水性または基材と親和性の鎖と、コーティングに結合する反応性部分とを含む材料から選択される。本発明の実施形態において、親和性の鎖は、好ましくは、シロキサンオリゴマーと、親水性ゾル−ゲル粒子に結合するアミン（Ｆ１）のような反応性部分とを含む。ゾル−ゲルコーティングの対応する官能基Ｆ２は、好ましくは、ゲルに組み込まれた３−グリシジルプロピルシロキサンに基づくエポキシを含む。

上に開示した組成物を使用して作製されたコーティングは、好ましくは、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）溶液中で、室温で安定している。典型的には、レンズに溶液が残っているためにレンズを使用するときに眼に刺激を与えるのを避けるために、ｐＨ７．３のＰＢＳをコンタクトレンズの保管に使用する。顧客が使用するためのレンズの商業的な処理では、通常、レンズをこの緩衝液の中で加熱して販売前に滅菌する。しかし、溶液を滅菌するために、特定の親水処理されたコンタクトレンズをＰＢＳ中で１２１℃のオートクレーブ温度に加熱すると、典型的に、本発明のコーティングが不可逆的に破壊される。

コーティングの破壊を防ぐために、溶液のｐＨは好ましくは約１〜７、より好ましくは約３〜６．５、さらにより好ましくは約３．５〜４．５のｐＨに低下させる。本発明のこの実施形態に従って使用できる溶液は、低ｐＨ蒸留水、低ｐＨ生理食塩水、または感熱緩衝液、例えばトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（ＴＲＩＳ）を含むが、これらに限定されない。本発明のコーティングは、そのような低ｐＨでのそのような加熱に耐えることができる。

実施例１
本明細書に開示している方法に従って調製した、２％固体含量のエタノール溶液に加水分解テトラエトキシシランを８０％、加水分解３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを２０％含有するナノゲルを、等モル量のアミノプロピル末端シロキサン（１０００ｃＳｔ）と混合し、３０分間反応させた。シロキサン含有コンタクトレンズを改質ナノゲル溶液に１分間浸漬し、清浄な脱イオン水溶液に１分間移し、次いで緩衝液に移した。

実施例２
ポリ（アミノプロピルメチル−コ−ジメチルシロキサン）（１２０ｃＳｔ）のエタノール溶液にシロキサン含有コンタクトレンズを１分間浸漬した。１％固形分含量エタノール溶液に加水分解テトラエトキシシランを９０％、加水分解３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを１０％含有するナノゲルを、シロキサンのアミノプロピル基に等モルで添加し、５分間反応させた。その後、レンズを清浄な脱イオン水に１分間移し、次いで緩衝溶液に移した。

実施例３
本明細書に開示している方法に従って調製した、２％固体含量のエタノール溶液に加水分解テトラエトキシシランを９０％、加水分解メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを１０％含有するナノゲルを、等モル量のメタクリルオキシプロピル末端シロキサン（７０ｃＳｔ）と混合した。シロキサン含有コンタクトレンズを改質ナノゲル溶液に１分間浸漬し、清浄な脱イオン水溶液に１分間移し、次いで０．０１％ＡＩＢＮを含有する溶液に移した。この溶液に中圧水銀ランプで３０秒間照射してコーティングを架橋させた。

実施例４
本明細書に開示している方法に従って調製した、２％固体含量のエタノール溶液に加水分解テトラエトキシシランを９０％、加水分解メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを１０％含有しているナノゲルを、等モル量のメタクリルオキシプロピル末端シロキサン（７０ｃＳｔ）と混合した。シロキサン含有コンタクトレンズを改質ナノゲル溶液に１分間浸漬し、清浄な脱イオン水溶液に１分間移し、次いで０．０１％ＡＩＢＮを含有する溶液に移した。その後、この溶液を３０分間・１２０℃に加熱してコーティングを架橋させ、内容物を滅菌した。

実施例５
実施例１で調製したコーティングしたコンタクトレンズを、１滴の（１Ｎ）ＨＣｌを含む２．５ｍＬの脱イオン（ＤＩ）水中で、３０分間・１２０℃に加熱した。測定した接触角は加熱後も変化しなかった。

実施例６
実施例１で調製したコーティングしたコンタクトレンズを、５％ＮａＣｌ（１Ｎ）および１滴の（１Ｎ）ＨＣｌを含む２．５ｍＬのＤＩ水中で、３０分間・１２０℃に加熱した。測定した接触角は加熱後も変化しなかった。

実施例７
実施例１で調製したコーティングしたコンタクトレンズを、２．５ｍｌの１０ｍｍｏｌのＴＲＩＳ緩衝液中で、３０分間・１２０℃に加熱した。加熱後、接触角はわずかに約５度増加した。

本発明を、開示された実施形態を特に参照して詳細に説明したが、他の実施形態も同じ結果を達成することができる。本発明の変形および変更は当業者に明らかであり、そのような変更および等価物のすべてを網羅することが意図されている。上に引用したすべての特許および刊行物の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (17)

1. 親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズであって、
   疎水性結合剤にそれぞれ官能化された親水性ゾル−ゲル粒子を含むコーティングを備え、
   前記親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズの表面は、前記コーティングによるコーティングの前に、疎水性領域及び親水性領域を含んでおり、
   前記コーティングは、前記疎水性領域にのみ結合されている、
   親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
2. 前記コーティングは、１ミクロン未満の厚さを有する、請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
3. 前記コーティングは、５０〜５００ｎｍの厚さを有する、請求項２に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
4. 前記疎水性領域の表面はシロキサンを含む、請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
5. 前記シロキサンはポリメチルシロキサン樹脂を含む、請求項４に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
6. 前記コーティングは溶液から前記疎水性領域に堆積されたものであった、請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
7. 前記親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズは、周囲温度よりも高い温度に加熱された場合に損傷される、請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
8. 酸性溶液の中で保管される請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
9. 前記酸性溶液は、低ｐＨ蒸留水、又は、低ｐＨ生理食塩水を含む、請求項８に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
10. 前記コーティングは、前記酸性溶液中で周囲温度より高い温度に加熱されたときに未改質のままである、請求項８に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
11. 前記コーティングは、前記酸性溶液中で１２０℃に加熱されたときに未改質のままである、請求項１０に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
12. 前記コーティングの接触角は、前記酸性溶液中での加熱後に、５度未満増加する、請求項８に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
13. 前記親水性ゾル−ゲル粒子は、前記疎水性結合剤を介して前記疎水性領域に結合されている、
    請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
14. 前記疎水性結合剤は、シリコーン化合物を含む、
    請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
15. 前記疎水性結合剤は、１つ以上の官能基を含む、
    請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
16. 前記１つ以上の官能基は、ヒドリド基、アミノ基、アミン基、ヒドロキシル基、エポキシ基、ビニル基、アクリレート基およびメルカプト基からなる群からそれぞれ選択される、
    請求項１５に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。
17. 前記親水性ゾル−ゲル粒子は、エポキシ基、カルボン酸基、ビニル基、アクリレート基、またはアミノ基からなる群からそれぞれ選択される１つ以上の官能基を含む金属アルコキシド前駆体に由来する、
    請求項１に記載の親水性シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズ。

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