KR20230157447A - 생체의학 디바이스 - Google Patents
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Abstract
(a) 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트; (b) 하나 이상의 폴리알코올; (c) 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및 (d) 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 혼합물의 중합체화 생성물인 생체의학 디바이스가 개시된다.
Description
본 출원은 미국 특허 가출원 제63/161,002호(출원일: 2021년 3월 15일, 명칭: "생체의학 디바이스(Biomedical Devices)")에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 참조에 의해 본원에 원용된다.
실록시 함유 재료로 제조되는 안과용 렌즈와 같은 생체의학 디바이스는 다년간 연구되어 왔다. 이러한 재료는 일반적으로 2개의 주요 부류, 즉, 히드로겔 및 비히드로겔로 세분될 수 있다. 히드로겔은 물을 흡수하고 평형 상태로 물을 보유하나 비히드로겔은 주목할 만한 양의 물을 흡수하지 않는다. 수분 함량에 관계없이, 히드로겔 및 비히드로겔 실록시 및/또는 불소화 콘택트 렌즈는 모두 비교적 소수성이고 비습윤성인 표면을 갖는 경향이 있다.
히드로겔은 콘택트 렌즈 및 안구내 렌즈를 포함하는 많은 생체의학 응용분야를 위한 바람직한 부류의 재료를 나타낸다. 히드로겔은 평형 상태로 물을 함유하는 수화 가교결합 고분자 시스템이다. 실리콘 히드로겔은 공지된 부류의 히드로겔이며 실록시 함유 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 비실리콘 히드로겔에 대한 실리콘 히드로겔의 장점은 실리콘 히드로겔이 실록시 함유 단량체를 포함하기 때문에 전형적으로 더 높은 산소 투과율을 갖는다는 점이다. 대부분의 기존 히드로겔은 가교결합제를 함유하는 단량체의 자유 라디칼 중합체화를 기반으로 하기 때문에, 이러한 재료는 열경화성 중합체이다.
콘택트 렌즈와 같은 생체의학 디바이스 분야에서, 예를 들어, 산소 투과율, 습윤성, 재료 강도 및 안정성과 같은 다양한 물리적 및 화학적 특성은 사용 가능한 콘택트 렌즈를 제공하기 위해 신중하게 균형을 이루어야 하는 몇 가지 요소에 불과하다. 예를 들어, 각막은 대기와 접촉하여 산소를 공급받기 때문에, 우수한 산소 투과율은 특정 콘택트 렌즈 재료의 중요한 특성이다. 또한 습윤성은 렌즈가 충분히 습윤하지 않으면 윤활된 상태로 유지되지 않아 안구에 편안하게 착용할 수 없다는 점에서 중요하다. 따라서, 최적의 콘택트 렌즈는 적어도 우수한 산소 투과율 및 우수한 누액 습윤성을 모두 가질 것이다.
일 예시적인 실시양태에 따르면, 혼합물의 중합체화 생성물인 생체의학 디바이스는 (a) 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트; (b) 하나 이상의 폴리알코올; (c) 하나 이상의 디히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및 (d) 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함한다.
다른 예시적인 실시양태에 따르면, (a) (i) 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트; (ii) 하나 이상의 폴리알코올; (iii) 하나 이상의 디히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및 (iv) 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; (b) 중합체화 디바이스를 제공하기 위해 혼합물이 중합체화 조건을 거치도록 하는 단계; 및 (c) 중합체화 디바이스를 수화시키는 단계를 포함하는 생체의학 디바이스를 제조하기 위한 방법이 제공된다.
본원에서 설명되는 다양한 예시적인 실시양태는 열경화성 또는 열가소성 폴리옥사졸린 기반 실리콘 함유 폴리우레탄 재료로부터 수득되는 생체의학 디바이스에 관한 것이다. 비제한적 예시적인 실시양태에서 본원에서 설명되는 폴리옥사졸린 기반 실리콘 함유 폴리우레탄 재료는 특히 콘택트 렌즈 산업에서 사용하기에 적합하다. 또한, 폴리옥사졸린 기반 실리콘 함유 폴리우레탄 재료는 특히 산소 투과율 및 광 전달율과 관련하여 전형적인 물리적 특성을 나타내는 열가소성 또는 열경화성 재료이다. 유리하게는, 본원에서 설명되는 열가소성 또는 열경화성 재료는 종래의 성형 장치에서 사용하기에 적합하여 콘택트 렌즈의 대량 생산을 가능하게 한다.
열가소성 폴리우레탄은 최소한의 가교결합을 가지며; 중합체 망 구조의 임의의 결합은 주로 수소 결합 또는 다른 물리적 메커니즘을 통해 이루어진다. 더 낮은 수준의 가교결합 때문에, 열가소성 폴리우레탄은 상대적으로 가요성이다. 열가소성 폴리우레탄의 가교결합은 성형 또는 압출 동안과 같은 온도 증가에 의해 가역적으로 파괴될 수 있다. 즉, 열가소성 재료는 열에 노출되는 경우 연화되고 냉각되는 경우 원래 상태로 복귀한다. 반면, 열경화성 폴리우레탄은 경화되는 경우 비가역적으로 경화된다. 가교결합은 비가역적으로 경화되며 열에 노출되는 경우에도 파괴되지 않는다. 따라서, 전형적으로 높은 수준의 가교결합을 갖는 열경화성 폴리우레탄은 상대적으로 강성이다. 따라서, 본원에서 사용되는 용어 "열가소성"은 열화되는 온도보다 더 낮은 온도에서 융해되는 재료를 지칭한다. 본원에서 사용되는 용어 "열경화성"은 열화되는 온도보다 더 높은 온도에서 융해되는 재료를 지칭한다.
본원에서 개시되는 생체의학 디바이스는 신체 조직 또는 체액과 직접 접촉하기 위한 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "생체의학 디바이스"는 포유동물 조직 또는 체액 내에서 또는 상에서, 바람직하게는 인간 조직 또는 체액 내에서 또는 상에서 사용되도록 설계되는 임의의 물품이다. 생체의학 디바이스의 대표적인 예는 인공 요관, 횡경막, 자궁내 디바이스, 심장 판막, 카테터, 의치 라이너, 보철 디바이스, 안과용 렌즈 용품을 포함하나 이에 제한되지 않으며, 여기서 렌즈는 예를 들어, 안구내 장치 및 콘택트 렌즈와 같은 안구 내에 또는 상에 직접적으로 배치하기 위한 것이다. 예시적인 실시양태에서, 생체의학 디바이스는 안과용 디바이스, 특히, 콘택트 렌즈, 보다 특히, 실리콘 히드로겔로 제조되는 콘택트 렌즈이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "안과용 디바이스"는 눈 안에 또는 눈 위에 머무르는 디바이스를 지칭한다. 이러한 디바이스는 광학 보정, 상처 치료, 약물 전달, 진단 기능성 또는 미용 증진 또는 효과 또는 이러한 특성의 조합을 제공할 수 있다. 유용한 안과용 디바이스는 안과용 렌즈, 예컨대, 소프트 콘택트 렌즈, 예를 들어, 소프트 히드로겔 렌즈; 소프트 비히드로겔 렌즈 등, 하드 콘택트 렌즈, 예를 들어 하드 기체 투과성 렌즈 재료 등, 안구내 렌즈, 오버레이 렌즈, 안구 삽입물, 광학 삽입물 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 렌즈는 파손 없이 그 자체로 뒤로 접힐 수 있는 경우 "소프트"로 간주된다.
예시적인 실시양태에서, 안과용 디바이스는 수분 함량이 높은 안과용 디바이스일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 수분 함량이 높은 안과용 디바이스는 적어도 약 65 중량 %의 평형 수분 함량을 가질 것이다. 다른 예시적인 실시양태에서, 수분 함량이 높은 안과용 디바이스는 적어도 약 70 중량 %의 평형 수분 함량을 가질 것이다. 다른 예시적인 실시양태에서, 수분 함량이 높은 안과용 디바이스는 적어도 약 75 중량 %의 평형 수분 함량을 가질 것이다.
비제한적 예시적인 실시양태에서, 본원에서 개시되는 생체의학 디바이스는 (a) 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트; (b) 하나 이상의 폴리알코올; (c) 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및 (d) 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 혼합물의 중합체화 생성물로부터 형성된다.
적합한 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 예를 들어, 임의의 지방족, 지환족 또는 방향족 이소시아네이트를 포함한다. 본원에서 사용될 수 있는 적합한 방향족 디이소시아네이트는 예를 들어, 톨루엔 2,4-디이소시아네이트(TDI), 톨루엔 2,6-디이소시아네이트(TDI), 4,4’-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 2,4’-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 중합체화 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(PMDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), m-페닐렌 디이소시아네이트(PDI), 나프탈렌 1,5-디이소시아네이트(NDI), 나프탈렌 2,4-디이소시아네이트(NDI), p-크실렌 디이소시아네이트(XDI) 및 이들의 동종중합체 및 공중합체 및 배합물을 포함한다. 본원에서 사용될 수 있는 적합한 지방족 디이소시아네이트는 예를 들어, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 4,4’-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(“H12MDI”), 메타-테트라메틸크실렌 디이소시아네이트(TMXDI), 트랜스-사이클로헥산 디이소시아네이트(CHDI) 및 이들의 동종중합체 및 공중합체 및 배합물을 포함한다. 적합한 다작용성 이소시아네이트는 HDI 또는 H12MDI의 삼량체, 저중합체(oligomer) 또는 이들의 다른 유도체를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "이작용성"은 이소시아네이트 조성물 및 폴리히드록시 화합물의 평균 작용가(functionality)가 약 2라는 의미이다.
예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 화학식이 OCN-R1-NCO이며, 여기서 R1은 선형 또는 분지형 C3-C18-알킬렌기, 비치환 또는 치환 C6-C10-아릴렌기, 비치환 또는 치환 C7-C18-아랄킬렌기, 비치환 또는 치환 C6-C10-아릴렌-C1-C2-알킬렌-C6-C10-아릴렌기, 비치환 또는 치환 C3-C8-사이클로알킬렌기, 비치환 또는 치환 C3-C8-사이클로알킬렌-C1-C6-알킬렌기, 비치환 또는 치환 C3-C8-사이클로알킬렌-C1-C6-알킬렌-C3-C8-사이클로알킬렌기 또는 비치환 또는 치환 C1-C6-알킬렌-C3-C8-사이클로-알킬렌-C1-C6-알킬렌기이다.
예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 60 중량 % 범위의 양으로 혼합물에서 존재할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 혼합물에서 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 30 내지 약 45 중량 % 범위의 양일 수 있다.
혼합물은 하나 이상의 폴리알코올을 더 포함한다. 적합한 폴리알코올은 예를 들어, 직선형 또는 분지형, 지방족 또는 방향족 디올, 트리올, 3보다 큰 평균 작용성을 갖는 고작용성 폴리올, 3차 아민 폴리알코올, 알콕실화 폴리알코올, 폴리에테르 폴리알코올 및 이들의 혼합물을 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리알코올은 예를 들어, 약 2개 내지 약 1000개의 탄소 원자 및 2개 내지 약 10개의 히드록시기를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 이상의 폴리알코올은 최대 약 1000개의 탄소 원자, 또는 최대 750개의 탄소 원자, 또는 최대 650개의 탄소 원자, 또는 최대 약 550개의 탄소 원자, 또는 최대 약 450의 탄소 원자, 또는 최대 약 350개의 탄소 원자, 또는 최대 약 250개의 탄소 원자, 또는 최대 약 150개의 탄소 원자, 또는 최대 약 100개의 탄소 원자, 또는 최대 약 50개의 탄소 원자, 및 2개 내지 약 10개의 히드록시기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 하나 이상의 폴리알코올은 적어도 2개의 탄소 원자, 또는 적어도 약 5개의 탄소 원자, 또는 적어도 약 10개의 탄소 원자, 또는 적어도 약 15개의 탄소 원자, 또는 적어도 약 20개 이상의 탄소 원자, 또는 적어도 약 25개 이상의 탄소 원자, 또는 적어도 약 30개 이상의 탄소 원자, 또는 적어도 약 40개 이상의 탄소 원자, 또는 적어도 약 50개 이상의 탄소 원자, 또는 적어도 약 100개 이상의 탄소 원자, 및 2개 내지 약 10개의 히드록시기를 가질 수 있다. 통상의 기술자가 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 임의의 전술한 하한은 임의의 상한과 조합될 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리알코올은 예를 들어, 약 1개 내지 약 50개의 탄소 원자 및 2개 내지 10개의 히드록시기를 가질 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리알코올은 예를 들어, 약 2개 내지 약 50개의 탄소 원자 및 2개 내지 10개의 히드록시기를 가질 수 있다. 사슬 연장제로서 사용되는 경우, 하나 이상의 폴리알코올은 예를 들어, 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 2개 내지 약 10개의 탄소 원자 또는 약 2개 내지 약 5개의 탄소 원자, 및 2개 내지 약 10개의 히드록시기 또는 2개 내지 4개의 히드록시기를 가질 수 있다.
적합한 디올은 예를 들어, 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드의 축합에 의해 유도되는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 2,2-디메틸-1,3 프로판디올, 1,6-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,3-프로판 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 3-히드록시-2,2-디메틸프로필-3-히드록시-2,2-디메틸 프로파노에이트(HPHP), 1,2-사이클로헥산디올, 1,3-사이클로헥산디올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 레조르시놀, 히드로퀴논 및 폴리(옥시알킬렌) 폴리올 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 임의의 디올의 혼합물이 고려된다. 또한, 폴리알코올 성분은 트리올, 3보다 큰 평균 작용가를 갖는 고작용성 폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
적합한 트리올 및 더 고작용성 폴리알코올은 예를 들어, 글리세롤, 디글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 당류, 예컨대, 수크로스, 글루코스 및 프룩토스: 당 알코올, 예컨대, 소르비톨 및 만니톨 및 임의의 전술한 것의 조합을 포함한다. 또한, 디올, 트리올, 및/또는 고작용성 폴리알코올의 혼합물이 일부 실시양태에서 고려된다.
적합한 3차 아민 폴리알코올은 예를 들어, 적어도 2개의 히드록실기 및 적어도 하나의 3차 아민기를 갖는 화합물을 포함한다. 일 실시양태에서, 3차 아민 폴리알코올은 예를 들어, 약 2개 내지 약 50개의 탄소 원자, 또는 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 2개 내지 약 10개의 탄소 원자, 또는 약 2개 내지 약 5개의 탄소 원자, 및 2개 내지 10개의 히드록시기 또는 2개 내지 4개의 히드록시기를 가질 수 있다. 적합한 3차 아민 폴리알코올의 대표적인 예는 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민 N-n-부틸디에탄올아민 N-터트-부틸디에탄올아민 N-비스(2-히드록시에틸)옥타데실아민, 비스(2-히드록시에틸)코코알킬아민, 비스(2-히드록시에틸)올레일아민, 에톡실화(EO), 프로폭실화(PO) 및 혼합 EO/PO 3차 아민, 예컨대, 에톡실화 트리에탄올아민 등 및 이들의 혼합물을 포함한다.
적합한 알콕실화 폴리알코올은 예를 들어, 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 3개 내지 약 20개의 탄소 원자, 약 4개 내지 약 20개의 탄소 원자 또는 약 2개 내지 약 10개의 탄소 원자, 및 2개 내지 10개의 히드록시기 또는 2개 내지 4개의 히드록시기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 알콕실화 폴리알코올은 200 내지 5,000그램/몰의 수 평균 분자량을 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 적합한 알콕실화 폴리알코올은 폴리옥시에틸렌 글리콜, 즉, 폴리옥시에틸렌을 설명하기 위해 사용되는 "PEG"일 수 있으며 숫자와 동일한 대략적인 분자량을 갖는 PEG 모이어티를 나타내는 숫자가 이어질 수 있다. 본원에서 사용되는 PEG의 대표적인 예는 PEG350, PEG4000, PEG6000, PEG8000 및 PEG10000(대략 분자량이 10,000달톤인 PEG 모이어티임)을 포함한다.
적합한 알콕실화 폴리알코올의 대표적인 예는 에톡실화 디올, 에톡실화 트리올, 에톡실화 테트롤, 에톡실화 펜타올, 에톡실화 헥사올, 프로폭실화 디올, 프로폭실화 트리올, 프로폭실화 테트롤, 프로폭실화 펜타올, 프로폭실화 헥사올 부톡실화 디올, 부톡실화 트리올, 부톡실화 테트롤, 부톡실화 펜타올, 부톡실화 헥사올 등을 포함한다. 에톡실화 폴리알코올의 대표적인 예는 에톡실화 글리세롤, 에톡실화 펜타에리트리톨, 에톡실화 트리메틸올프로판, 에톡실화 글루코시드 및 에톡실화 글루코스이다.
적합한 폴리에테르 폴리알코올은 예를 들어, 하나 이상의 (-O-R-) 반복 단위를 갖는 하나 이상의 사슬 또는 중합체 성분을 포함하는 폴리에테르 폴리알코올을 포함하며, 여기서 R은 2개 내지 약 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 또는 아릴렌기이다. 폴리에테르는 에틸렌 옥시드(EO) 및 프로필렌 옥시드(PO)의 상이한 비율 성분으로부터 형성되는 블록 공중합체로부터 유도될 수 있다. 이러한 폴리에테르 및 이들의 각각의 구성 부분은 상이한 부착되는 소수성 및 친수성 화학 작용기 모이어티 및 부분을 포함할 수 있다.
일 실시양태에서, 적합한 폴리에테르 폴리알코올의 대표적인 예는 폴록사머 블록 공중합체이다. 폴록사머 블록 공중합체의 하나의 특정 부류는 상표 Pluronic®(BASF Wyandotte Corp., Wyandotte, Mich.) 하에서 사용 가능한 공중합체이다. 폴록사머는 Pluronic 및 리버스(reverse) Pluronic을 포함한다. Pluronic은 일반적으로 화학식 (I):
HO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)aH
(I)
로 나타내는 바와 같은 폴리(에틸렌 옥시드)-폴리(프로필렌 옥시드)-폴리(에틸렌 옥시드) 블록으로 구성되는 일련의 ABA 블록 공중합체이며, 여기서 a는 독립적으로 적어도 1이고 b는 적어도 1이다.
리버스 Pluronic은 각각 일반적으로 화학식 (II):
HO(C3H6O)b(C2H4O)a(C3H6O)bH
(II)
로 나타내는 바와 같은 폴리(프로필렌 옥시드)-폴리(에틸렌 옥시드)-폴리(프로필렌 옥시드) 블록으로 각각 구성되는 일련의 BAB 블록 공중합체이며, 여기서 a는 적어도 1이고 b는 독립적으로 적어도 1이다. 폴리(에틸렌 옥시드), PEO, 블록은 친수성인 반면, 폴리(프로필렌 옥시드), PPO, 블록은 속성 상 소수성이다. 각 시리즈의 폴록사머는 궁극적으로 재료의 친수성-친유성 균형(HLB)을 결정하는 PEO 및 PPO의 다양한 비율을 가지며, 즉, 다양한 HLB 값은 a 및 b의 다양한 값에 기반하며, a는 분자에 존재하는 친수성 폴리(에틸렌 옥시드) 단위(PEO)의 수를 나타내며, b는 분자에 존재하는 소수성 폴리(프로필렌 옥시드) 단위(PPO)의 수를 나타낸다.
폴록사민 블록 공중합체일 수 있는 적합한 폴리에테르 폴리알코올의 다른 예. 본원에서 사용되는 용어 블록 공중합체는 중합체 골격(들)에 2개 이상의 블록을 갖는 폴록사머 및/또는 폴록사민을 의미하는 것으로 이해하여야 한다. 폴록사머 및 리버스 폴록사머가 (말단 히드록실기에 기반하여) 이작용성 분자인 것으로 간주되는 한편, 폴록사민은 사작용성 형태이며, 즉, 해당 분자는 주요 히드록실기에서 종결되고 중앙 디아민에 의해 연결된 사작용성 블록 공중합체이다. 폴록사민 블록 공중합체의 하나의 특정 부류는 상표 Tetronic(BASF) 하에 사용 가능한 공중합체이다. 폴록사민은 Tetronic 및 리버스 Tetronic을 포함한다. 폴록사민은 다음의 화학식 (III):
(III)
의 일반적인 구조를 가지며, 여기서 a는 독립적으로 적어도 1이고 b는 독립적으로 적어도 1이다.
전술한 하나 이상의 폴리알코올은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 70 중량 % 범위의 양으로 혼합물에서 존재할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 혼합물에서 하나 이상의 폴리알코올의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 12 내지 약 20 중량 % 범위일 수 있다.
혼합물은 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체를 더 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 화학식 (IV):
(IV)
의 구조로 나타내며, 여기서 각각의 R은 독립적으로 히드록실 함유 반응성 작용성 말단기이며, R1 내지 R6은 독립적으로 히드로카르빌기, 예컨대, 직선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환 C3-C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환 C4-C30 사이클로알킬알킬기, 치환 또는 비치환 C3-C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환 C6-C30 아릴기 및 치환 또는 비치환 C7-C30 아릴알킬기이며, L은 독립적으로 결합기이며, x는 3 내지 200이다.
본원에서 사용하기 위한 히드록실 함유 반응성 작용성 말단기는 적어도 하나의 히드록실기를 함유하는 기이다. 본원에서 사용하기 위한 히드록실 함유 반응성 작용성 말단기의 대표적인 예는 예를 들어, 다음의 일반식 -R7(OH)를 갖는 기를 포함하며, 여기서 R7은 독립적으로 본원에서 정의되는 알킬기, 아릴기 및 사이클로알킬기 등을 포함한다.
결합기 L은 독립적으로 직선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 에테르기 또는 폴리에테르기 및 치환 또는 비치환 에스터기이다.
본원에서 사용하기 위한 알킬기의 대표적인 예는 예를 들어, 분자의 나머지 부분에 대해 불포화가 있거나 없는 1개 내지 약 30개의 탄소 원자 또는 1개 내지 약 12개의 탄소 원자 또는 1개 내지 약 6개의 탄소 원자의 탄소 및 수소 원자를 함유하는 직선형 또는 분지형 알킬 사슬 라디칼, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 1-메틸에틸(이소프로필), n-부틸, n-펜틸, 메틸렌, 에틸렌 등을 포함한다.
본원에서 사용하기 위한 사이클로알킬기의 대표적인 예는 예를 들어, 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어 O 및 N 등을 함유하는, 예를 들어, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 퍼히드로나프틸기, 아다만틸기 및 노르보르닐기, 가교 사이클릭기 또는 스프리로바이사이클릭기, 예를 들어, 스피로-(4, 4)-논-2-일 등과 같은 약 3개 내지 약 30개의 탄소 원자 또는 약 3개 내지 약 6개의 탄소 원자의 치환 또는 비치환 비방향족 단환식 또는 다환식 고리 시스템을 포함한다.
본원에서 사용하기 위한 사이클로알킬알킬기의 대표적인 예는 예를 들어, 알킬기에 직접 부착되고, 이어서 알킬기의 임의의 탄소에서 단량체의 주 구조에 부착되어 예를 들어 사이클로프로필메틸, 사이클로부틸에틸, 사이클로펜틸에틸 등과 같은 안정된 구조를 생성하는 약 4개 내지 약 30개의 탄소 원자 또는 3개 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환 사이클릭 고리 함유 라디칼을 포함하며, 여기서 사이클릭 고리는 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어, O 및 N 등을 함유할 수 있다.
본원에서 사용하기 위한 사이클로알케닐기의 대표적인 예는 예를 들어, 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 약 3개 내지 약 30개의 탄소 원자 또는 약 3개 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환 사이클릭 고리 함유 라디칼, 예를 들어, 사이클로프로페닐, 사이클로부테닐, 사이클로펜테닐 등을 포함하고, 여기서 사이클릭 고리는 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어 O 및 N 등을 함유할 수 있다.
본원에서 사용하기 위한 아릴기의 대표적인 예는 예를 들어, 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어, O 및 N 등을 함유하는, 약 6개 내지 약 30개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환 단방향족 또는 다방향족 라디칼, 예를 들어, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸, 인데닐, 바이페닐 등을 포함한다.
본원에서 사용하기 위한 아릴알킬기의 대표적인 예는 예를 들어, 본원에서 정의되는 알킬기에 직접 결합되는 본원에서 정의되는 치환 또는 비치환 아릴기, 예를 들어, -CH2C6H5, -C2H4C6H5 등을 포함하며, 여기서 아릴기는 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어, O 및 N 등을 함유할 수 있다.
본원에서 사용하기 위한 에스터기의 대표적인 예는 예를 들어, 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 카르복실산 에스터 등을 포함한다.
본원에서 사용하기 위한 에테르 또는 폴리에테르 함유기의 대표적인 예는 예를 들어, 알킬 에테르, 사이클로알킬 에테르, 사이클로알킬알킬 에테르, 사이클로알케닐 에테르, 아릴 에테르, 아릴알킬 에테르를 포함하며, 여기서 알킬기, 사이클로알킬기, 사이클로알킬알킬기, 사이클로알케닐기, 아릴기 및 아릴알킬기는 본원에서 정의된 바와 같다. 예시적인 에테르 또는 폴리에테르 함유기는 예를 들어, 알킬렌 옥시드, 폴리(알킬렌 옥시드) 예컨대, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드, 폴리(에틸렌 옥시드), 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(프로필렌 옥시드), 폴리(부틸렌 옥시드) 및 이들의 혼합물 또는 공중합체, R14는 본원에서 정의되는 결합, 치환 또는 비치환 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아릴기이고 R15는 본원에서 정의되는 치환 또는 비치환 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아릴기이며 t는 적어도 1인 일반식 -(R14OR15)t의 에테르기 또는 폴리에테르기 등을 포함한다.
예시적인 실시양태에서, 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 화학식 (V):
(V)
의 구조로 나타내며, 여기서 각각의 R, R1, R2, R3 및 R4 기는 독립적으로 H 또는 예를 들어, 직선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환 C1-C12 알킬기와 같은 히드로카르빌기를 나타내며; p는 0 내지 40의 정수, 예를 들어, 1 내지 10이며; q는 0 내지 40의 정수, 예를 들어, 1 내지 10이며; z는 2 내지 50의 정수, 예를 들어, 2 내지 10 또는 2이며; u는 1 내지 100의 정수, 예를 들어, 10 내지 40이며; y는 0 내지 40의 정수, 예를 들어, 1 내지 10이며; w는 0 내지 40의 정수, 예를 들어, 1 내지 10이며; v는 2 내지 50의 정수, 예를 들어, 2 내지 10이며; 및 각각의 Q 기는 독립적으로 히드록실 함유 반응성 작용성 말단기를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, 적어도 하나의 R1 기는 히드로카르빌기를 나타내고 p는 1 내지 40의 정수를 나타내거나, 또는 적어도 하나의 R2 기는 히드로카르빌기를 나타내고 q는 1 내지 40의 정수를 나타내거나; 및 적어도 하나의 R3 기는 히드로카르빌기를 나타내고 w는 1 내지 40의 정수를 나타내거나, 또는 적어도 하나의 R4 기는 히드로카르빌기를 나타내고 y는 1 내지 40의 정수를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, 각각의 R, R1, R2, R3 및 R4 기는 독립적으로 H 또는 메틸기, 에틸기 또는 프로필기와 같은 알킬기를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, 적어도 하나의 R1 기 및 적어도 하나의 R4 기는 히드로카르빌기를 나타내며; p는 1 내지 40의 정수를 나타내고 y는 1 내지 40의 정수를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, 적어도 하나의 R2 기 및 적어도 하나의 R3 기는 히드로카르빌기를 나타내며; q는 1 내지 40의 정수를 나타내고 w는 1 내지 40의 정수를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, 실리콘 함유 화합물은 대칭이나 실리콘 화합물을 보유하는 비대칭 구조가 또한 사용될 수 있다.
예시적인 실시양태에서, R1 및/또는 R4는 히드로카르빌기를 나타내며, p 및 q는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수를 나타내고 w 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 10 또는 5 내지 10의 정수를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, R3 및/또는 R4는 히드로카르빌기를 나타내며, w 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수를 나타내고 p 및 q는 각각 독립적으로 1 내지 10 또는 5 내지 10의 정수를 나타낸다.
예시적인 실시양태에서, Q는 OH이다.
다른 예시적인 실시양태에서, 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 화학식 (Va):
(Va)
의 구조로 나타내며, 여기서 R1 및 R4는 히드로카르빌기, 예를 들어, 직선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환 C1-C12 알킬기 예컨대, 메틸, 에틸 또는 프로필을 나타내며; p는 1 내지 40, 예를 들어, 1 내지 10의 정수를 나타내며; y는 1 내지 40, 예를 들어, 1 내지 10의 정수를 나타나며; q는 1 내지 40, 예를 들어, 5 내지 10의 정수를 나타내며; w는 1 내지 40, 예를 들어, 5 내지 10의 정수를 나타내며; Q, z, R, u 및 v는 위에서 정의되는 바와 같다.
다른 예시적인 실시양태에서, 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 화학식 (Vb):
(Vb)
의 구조로 나타내며, 여기서 R2 및 R3은 히드로카르빌기, 예를 들어, 직선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환 C1-C12 알킬기 예컨대, 메틸, 에틸 또는 프로필을 나타내며; p는 1 내지 40, 예를 들어, 1 내지 10의 정수를 나타내며; y는 1 내지 40, 예를 들어, 1 내지 10의 정수를 나타나며; q는 1 내지 40, 예를 들어, 5 내지 10의 정수를 나타내며; w는 1 내지 40, 예를 들어, 5 내지 10의 정수를 나타내며; Q, z, R, u 및 v는 위에서 정의되는 바와 같다.
다른 예시적인 실시양태에서, 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 화학식 (Vc):
(Vc)
의 구조로 나타내며, 여기서 각각의 R1 기는 메틸, 에틸 또는 프로필과 같은 알킬기이고 p, q, z, u, v, w 및 y는 위에서 정의되는 바와 같다. 화학식 (Vc)의 화합물의 일례는 Siltech Corporation으로부터 사용 가능한 Silsurf® 2510이며 여기서 각각의 R1 기는 메틸기를 나타내며, z는 25이며, p는 10이며, y는 10이다.
예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 예를 들어, 크기 배제 크로마토그래피(즉, 겔 투과 크로마토그래피)에 의해 측정되는 바와 같은 약 500 내지 약 5000달톤의 수 평균 분자량을 가질 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 약 500 내지 약 3500달톤의 수 평균 분자량을 가질 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 약 800 내지 약 3000달톤의 수 평균 분자량을 가질 수 있다.
하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체를 제조하기 위한 방법은 널리 공지되어 있으며 통상의 기술자의 이해범위 내에 있다. 또한, 폴리실록산 예비중합체는 예를 들어 Gelest, Silar, Shin-Etsu, Momentive 및 Siltech와 같은 공급원으로부터 상업적으로 이용 가능하다.
하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 3 내지 약 60 중량 % 범위의 양으로 혼합물에서 존재할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 혼합물에서 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 50 중량 % 범위일 수 있다.
혼합물은 예를 들어, 크기 배제 크로마토그래피(즉, 겔 투과 크로마토그래피)에 의해 측정되는 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 더 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 약 1000달톤 이상 내지 최대 약 50,000,000달톤의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 약 1000달톤 이상, 또는 10,000달톤 초과, 또는 25,000달톤 초과, 또는 50,000달톤 초과, 또는 100,000달톤 초과, 또는 250,000달톤 초과, 또는 500,000달톤 초과, 또는 750,000달톤 초과, 또는 1,000,000달톤 초과, 또는 2,500,000달톤 초과, 또는 5,000,000달톤 초과, 또는 10,000,000달톤 초과, 또는 25,000,000달톤 초과 또는 최대 약 50,000,000달톤의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 50,000,000달톤 미만, 또는 25,000,000달톤 미만, 또는 10,000,000달톤 미만, 또는 5,000,000달톤 미만, 또는 2,500,000달톤 미만, 또는 1,000,000달톤 미만, 또는 750,000달톤 미만, 또는 500,000달톤 미만, 또는 250,000달톤 미만, 또는 100,000달톤 미만의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 이작용성, 삼작용성 또는 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올이다. 예시적인 실시양태에서, 이작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 에테르 및/또는 에스터 결합을 선택적으로 함유하는 알킬 분자를 갖는 알킬 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C1-C12 알킬 폴리옥사졸린 폴리올, 방향족 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올 및 사이클로알킬 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C3-C20 사이클로알킬 폴리옥사졸린 폴리올 중 하나이다. 일 실시양태에서, 아릴기는 페닐이다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 화학식 (VI):
(VI)
의 구조로 나타내며, 여기서 R은 히드록실기이며; 각각의 R’은 독립적으로 예를 들어, 알킬기, 할로알킬기, 알켄기, 알킨기, 사이클로알킬기, 할로사이클로알킬기, 아릴기, 할로아릴기, 아랄킬기 및 할로아랄킬기와 같은 히드로카르빌기이며; Z는 2가 결합이고 x 및 y는 각각 독립적으로 적어도 1, 예를 들어, 1 내지 최대 약 200이다. 대표적인 Z 결합은 단일 결합, 선택적으로 에테르 결합을 포함하는 C1-C12 알킬렌기, C6-C30 아릴렌기, C7-C30 알카릴렌기 및 C3-C20 사이클로알킬렌기이다.
다른 예시적인 실시양태에서, 삼작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 에테르 및/또는 에스터 결합을 선택적으로 함유하는 알킬 분자를 갖는 알킬 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C1-C12 알킬 폴리옥사졸린 폴리올이다. 예시적인 실시양태에서, C1-C12 알킬 분자는 분자의 나머지 부분에 대해 불포화가 있거나 없는 1개 내지 약 12개의 탄소 원자 또는 1개 내지 약 6개의 탄소 원자의 탄소 및 수소 원자를 함유하는 직선형 또는 분지형 알킬 사슬일 수 있다. 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기는 동일하거나 상이할 수 있으며 알킬 분자에 대한 임의의 부착 지점에 제공될 수 있다.
다른 예시적인 실시양태에서, 삼작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 방향족 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C6-C30방향족 폴리옥사졸린 폴리올이다. 예시적인 실시양태에서, C6-C30 방향족은 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어, O 및 N을 함유하는, 약 6개 내지 약 30개의 탄소 원자 또는 6개 내지 12개 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환 단방향족 또는 다방향족 라디칼, 예를 들어, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸, 인데닐, 바이페닐 등을 포함한다. 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기는 동일하거나 상이할 수 있으며 방향족 분자(들)에 대한 임의의 부착 지점에 제공될 수 있다. 일 실시양태에서, 방향족 분자는 페닐이다.
다른 예시적인 실시양태에서, 삼작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 사이클로알킬 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C3-C20 사이클로알킬 폴리옥사졸린 폴리올이다. 예시적인 실시양태에서, C3-C20 사이클로알킬 분자는 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어 O 및 N을 함유하는, 예를 들어, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 퍼히드로나프틸기, 아다만틸기 및 노르보르닐기, 가교 사이클릭기 또는 스프리로바이사이클릭기, 예를 들어, 스피로-(4, 4)-논-2-일 등과 같은 약 3 내지 약 20개의 탄소 원자 또는 약 3개 내지 약 6개의 탄소 원자의 치환 또는 비치환 비방향족 단환식 또는 다환식 고리 시스템을 포함한다. 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기는 동일하거나 상이할 수 있으며 사이클로알킬 분자에 대한 임의의 부착 지점에 제공될 수 있다.
다른 예시적인 실시양태에서, 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 에테르 및/또는 에스터 결합을 선택적으로 함유하는 알킬 분자를 갖는 알킬 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C1-C12 알킬 폴리옥사졸린 폴리올, 방향족 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올 및 사이클로알킬 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C3-C20 사이클로알킬 폴리옥사졸린 폴리올이다. 일 실시양태에서, 아릴기는 페닐이다. C1-C12 알킬 분자, C6-C30 방향족 분자 및 C3-C20 사이클로알킬 분자는 위에서 설명되는 임의의 분자일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기는 동일하거나 상이할 수 있으며 알킬 분자, 방향족 분자 및 사이클로알킬 분자에 대한 임의의 부착 지점에 제공될 수 있다.
약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 전술한 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 해당 기술분야에서 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.
일 실시양태에서, 전술한 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 2-치환-2-옥사졸린(A-1)이 촉매화된 개환 중합체화를 거치도록 하여 수득될 수 있으며,
이는 예를 들어, 개시제, 예컨대, 브로모 함유 개시제(A-2)
(Br)a-Z
(A-2)
를 사용하며, 여기서 Z는 히드로카르빌기이고 a는 2 내지 4의 정수이고, 생성된 생성물을 물/탄산 나트륨 혼합물 또는 다른 적합한 종결제와 반응하게 하여 폴리옥사졸린 폴리올을 제조한다. 브로모 함유 개시제의 Z 히드로카르빌기는 임의의 C1-C30 알킬기, C6-C30 방향족기, C3-C20 사이클로알킬기, C1-C20 에스터 함유기, C1-C20폴리에테르 함유기 등일 수 있다. C1-C30 알킬기, C6-C30 방향족기, C3-C20 사이클로알킬기, C1-C20에스터 함유기 및 C1-C20 폴리에테르 함유기는 위에서 임의의 설명된 것일 수 있다. 트리아자비시클로데센과 같은 염기의 존재 하에 글리콜산, 락트산, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등을 포함하는 물/탄산 나트륨 혼합물과는 다른 적합한 종결제가 사용될 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 전술한 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 2-치환-2-옥사졸린(A-1)이 아래에서 명시되는 촉매화된 개환 중합체화 과정을 거치도록 하여 수득될 수 있다.
다른 예시적인 실시양태에서, 전술한 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 2-치환-2-옥사졸린(A-1)이 아래에서 명시되는 촉매화된 개환 중합체화 과정을 거치도록 하여 수득될 수 있다.
따라서, 본원에서 사용하기 위해 적합한 알킬 치환 옥사졸린은 다음의 화학식:
으로 나타내는 2-알킬-치환 옥사졸린이며, 여기서 R은 1개 내지 12개의 탄소 원자의 알킬기이다. 예시적인 비제한적 실시양태에서, 본원에서 사용하기 위한 2-알킬-치환 옥사졸린은 2-이소프로페닐-2-옥사졸린이다. 따라서, 예시적인 실시양태에서, 촉매화된 개환 중합체화 과정에서 위에서 나타낸 바와 같은 폴리(2-알킬옥사졸린) 반복 단위는 다음과 같이 나타내며:
여기서 R은 1개 내지 12개의 탄소 원자의 알킬기이다.
하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 65 중량 % 범위의 양으로 혼합물에서 존재할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 혼합물에서 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 45 중량 % 범위일 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 혼합물은 중합체화 생성물을 제조하기 위한 반응을 수행하기 위한 촉매를 더 함유할 것이다. 적합한 우레탄 촉매는, 예를 들어, 우레탄 촉매로 해당 기술분야에 공지되어 있는, 카르복실 산의 주석 염, 예컨대, 주석 옥토에이트, 주석 올레에이트, 주석 아세테이트 및 주석 라우레이트, 디알킬주석 디카르복실레이트, 예컨대, 디부틸주석 디라우레이트 및 디부틸주석 디아세테이트를 포함하며, 3차 아민 및 주석 메르캅티드 또한 그러하다.
사용되는 촉매의 양은 일반적으로 이소시아네이트의 특성에 따라 촉매되는 혼합물의 약 0.005 내지 약 5 중량 %이다.
혼합물은 다른 단량체를 더 함유할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 혼합물은 하나 이상의 항산화제를 더 포함할 수 있다. 적합한 항산화제는 예를 들어 BHA(부틸화 히드록실 아니솔), BHT(부틸화 히드록시톨루엔) 및 아스코르브산 등과 같은 폴리우레탄에 일반적으로 사용되는 임의의 항산화제일 수 있다. 하나 이상의 항산화제는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 10 중량 %, 또는 약 0.1 내지 약 5 중량 %, 또는 약 0.2 내지 약 1 중량 %의 양으로 사용될 수 있다.
다른 예시적인 실시양태에서, 혼합물은 하나 이상의 단부 말단 기능화된 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 단부 말단 기능화된 계면활성제는 위에서 논의되는 바와 같은 예를 들어, Pluronic 및 리버스 Pluronic과 같은 폴록사머 및 Tetronic 및 리버스 Tetronic과 같은 폴록사민을 포함한다.
폴록사머 및 리버스 폴록사머는 말단 기능화될 수 있는 말단 히드록실기를 갖는다. 말단 기능화된 폴록사머의 예는 미국 특허 출원 공개 제2003/0044468호에서 개시되는 바와 같은 폴록사머 디메타크릴레이트(예를 들어, Pluronic® F127 디메타크릴레이트)이다. 다른 예는 미국 특허 제6,517,933호에서 개시되는 바와 같은 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜의 글리시딜 종결된 공중합체를 포함한다.
폴록사머 및/또는 폴록사민은 분자의 단부 말단에서 원하는 반응성을 제공하도록 기능화된다. 작용가는 다양할 수 있고, 기능화된 PEO 함유 및 PPO 함유 블록 공중합체의 의도된 사용에 기반하여 결정된다. 즉, PEO 함유 및 PPO 함유 블록 공중합체가 반응하여 의도된 디바이스 형성 혼합물과 상보적인 단부 말단 작용가를 제공한다.
PEO 함유 및 PPO 함유 블록 공중합체가 말단 기능화될 수 있는 반응 순서의 대표적인 예는 아래에서 제공된다.
전술한 반응 순서는 PEO 함유 및 PPO 함유 블록 공중합체에 대한 기능화된 말단을 제공하기 위한 반응의 단지 예시적이나 비제한적인 예이다. 통상의 기술자는 과도한 양의 실험에 관여하지 않고 다른 반응 방법을 결정할 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 또한, 나타내는 임의의 특정 블록 공중합체 분자는 참조 물질의 다분산 집단의 단지 하나의 사슬 길이라는 점을 이해하여야 한다.
일 실시양태에서, 단부 말단 기능화된 계면활성제는 적어도 하나의 단부 말단 기능화된 폴록사머, 적어도 하나의 단부 말단 기능화된 리버스 폴록사머, 적어도 하나의 단부 말단 기능화된 폴록사민, 적어도 하나의 단부 말단 기능화된 리버스 폴록사민 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다.
일반적으로, 단부 말단 기능화된 계면활성제는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 20 중량 %, 또는 약 1 내지 약 10 중량 %, 또는 약 3 내지 약 6 중량 % 범위의 양으로 혼합물에 존재할 것이다.
필요에 따라 그리고 본원에서 개시되는 예시적인 실시양태의 목적 및 효과를 손상시키지 않는 제한 내에서, 혼합물은 예를 들어, 하나 이상의 자외선(UV) 차단제, 착색제, 윤활제 내부 습윤제, 강화제(toughening agent) 등 및 해당 기술분야에서 널리 알려진 다른 성분과 같은 다양한 첨가제를 더 함유할 수 있다.
예시적인 실시양태의 생체의학 디바이스, 예를 들어, 콘택트 렌즈 또는 안구내 렌즈는 예를 들어. 선반 가공, 사출 성형, 압축 성형, 절단 등에 의해 적절한 형상으로 후속적으로 형성될 수 있는 생성물을 형성하기 위해 전술한 혼합물을 중합체화하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 콘택트 렌즈의 생성에서, 개시 혼합물을 튜브에서 중합체화하여 막대 모양의 물품을 만든 다음 이를 버튼으로 절단할 수 있다. 그 후, 버튼을 콘택트 렌즈에 선반 가공할 수 있다.
대안적으로, 콘택트 렌즈와 같은 생체의학 디바이스는 예를 들어 회전 주조(spincasting) 및 정적 주조(static casting)방법에 의해 혼합물로부터 주형 예를 들어, 폴리프로필렌 주형에서 직접 주조될 수 있다. 회전 주조 방법은 미국 특허 제3,408,429호 및 제3,660,545호에 개시되어 있으며; 정적 주조 방법은 미국 특허 제4,113,224호, 제4,197,266호 및 제5,271,875호에 개시되어 있다. 회전 주조 방법은 중합체화할 혼합물을 주형에 충전하는 단계 및 혼합물을 UV 광과 같은 방사선 공급원에 노출시키면서 제어된 방식으로 주형을 회전하게 하는 단계를 포함한다. 정적 주조 방법은 2개의 주형 섹션, 전방 렌즈 표면을 형성하도록 성형되는 하나의 주형 섹션 및 후방 렌즈 표면을 형성하도록 성형되는 다른 주형 섹션 사이에 혼합물을 충전하는 단계 및 렌즈를 형성하기 위해 주형 조립체에서 유지되는 동안 혼합물을 경화시키는 단계를 포함한다. 미국 특허 제5,271,875호는 후방 주형 및 전방 주형에 의해 정의되는 주형 공동에서 마감된 렌즈의 성형을 허용하는 정적 주조 성형 방법을 설명한다. 추가적인 방법으로, 미국 특허 제4,555,732호는 과량의 혼합물을 주형에서 회전 주조로 경화시켜 전방 렌즈 면 및 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 물품을 형성하고, 경화된 회전 주조 물품의 후방 면을 선반 가공하여 후속적으로 원하는 두께 및 후방 렌즈 표면을 갖는 콘택트 렌즈를 제공하는 과정이 개시된다.
중합체화는 예를 들어, 적합한 용매를 사용하는 용액 또는 분산액과 같은 반응 매질에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 중합체화는 약 15분 내지 약 72시간 동안 수행될 수 있다. 원하는 경우, 생성된 중합체화 생성물은 예를 들어, 약 5 내지 약 72시간 동안 진공 하에 건조되거나 사용 전 수용액에 방치될 수 있다.
혼합물의 중합체화는 수화되는 경우, 바람직하게는 히드로겔을 형성하는 중합체를 생성할 것이다. 히드로겔 렌즈를 생성하는 경우, 혼합물은 중합체화 생성물이 수화되어 히드로겔을 형성할 때 궁극적으로 물로 대체되는 적어도 희석제, 예를 들어, PEG 에테르 희석제를 더 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 희석제의 최대량은 희석제가 최종 중합체를 팽윤시키는 정도에 따라 달라질 것이다. 과도한 팽윤은 희석제가 수화 시 물로 대체되는 경우 공중합체를 붕괴시키거나 붕괴시킬 수 있다. 일반적으로, 히드로겔의 수분 함량은 위에서 설명되는 바와 같다. 사용되는 희석제의 양은 약 50 중량 % 미만이어야 하며, 대부분의 경우, 희석제 함량은 약 30 중량 % 미만일 것이다. 그러나 특정 중합체 시스템에서, 실제 한계는 희석제에서 다양한 단량체의 용해도에 의해 결정된다. 광학적으로 투명한 공중합체를 생성하기 위해, 시각적 불투명도로 이어지는 상분리가 공단량체(comonomer)와 희석제 또는 희석제와 최종 공중합체 사이에서 발생하지 않는 것이 중요하다.
필요한 경우, 상압 또는 거의 상압이거나 또는 진공 상태에서 증발하여 수행될 수 있는 가장자리 마감 작업 전 렌즈에서 잔류 희석제를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 희석제를 증발시키는 데 필요한 시간을 단축하기 위하여 상승된 온도가 사용될 수 있다. 용매 제거 단계를 위한 시간, 온도 및 압력 조건은 통상의 기술자에 의해 용이하게 결정될 수 있는 바와 같이 희석제의 휘발성 및 특정 단량체 성분과 같은 인자에 따라 달라질 것이다. 원하는 경우, 히드로겔 렌즈를 생성하기 위해 사용되는 혼합물은 히드로겔 재료를 제조하기 위해 선행 기술에 공지된 가교결합제 및 습윤제를 더 포함할 수 있다.
본원에서 수득되는 콘택트 렌즈와 같은 생체의학 디바이스는 선택적인 가공 작업을 거칠 수 있다. 예를 들어, 선택적인 가공 단계는 렌즈 가장자리 및/또는 표면을 버핑(buffing) 또는 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이러한 가공 공정은 제품이 주형 생성물로부터 이형되기 전후 수행될 수 있는데, 예를 들어, 진공 핀셋을 사용하여 주형으로부터 렌즈를 들어올려 주형로부터 렌즈를 건식 이형시킨 후, 렌즈는 기계적 핀셋에 의해 제2 세트의 진공 핀셋으로 이송되고 표면 또는 가장자리를 매끄럽게 하기 위해 회전 표면에 대해 배치된다. 그 후, 렌즈를 뒤집어 렌즈의 다른 측을 가공할 수 있다.
그 후, 렌즈를 완충 식염수를 함유하는 개별 렌즈 포장으로 이동하게 할 수 있다. 식염수를 렌즈 이동 전후 포장에 추가할 수 있다. 적절한 포장 설계 및 재료는 해당 기술분야에 공지되어 있다. 플라스틱 포장은 필름으로 해체 가능하게 밀봉된다. 적합한 밀봉 필름은 해당 기술분야에 공지되어 있으며 호일, 중합체 필름 및 이들의 혼합물을 포함한다. 그 후, 렌즈를 함유하는 밀봉된 포장을 멸균하여 멸균 생성물을 보장한다.
통상의 기술자는 위에서 설명되는 성형 및 포장 공정에 다른 단계가 포함될 수 있다는 점을 용이하게 이해할 것이다. 이러한 다른 단계는 예를 들어 형성된 렌즈를 코팅하는 단계, 형성 동안 (예를 들어, 주형 이동을 통해) 렌즈를 표면 처리하는 단계, 렌즈를 검사하는 단계, 결함이 있는 렌즈를 폐기하는 단계, 주형 반부를 세척하는 단계, 주형 반부를 재사용하는 단계 등 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 다음의 실시예가 제공되며, 이는 단지 예시적이다. 실시예는 청구범위에서 정의되는 바와 같이 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
400달톤의 수 평균 분자량 및 1900달톤의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리옥사졸린을 다음의 반응식에 따라 제조하였다.
마개 및 교반 막대 및 응축기가 장착된 난연 건조 2목 250mL 둥근 바닥 플라스크에 주사기를 통해 2-에틸-2-옥사졸린(25mL), 에틸렌 글리콜 비스(2-브로모피오네이트)(0.568g) 및 아세토니트릴(55mL)을 첨가하였다. 플라스크를 N2(g) 하의 80℃ 오일 수조에 배치하고 밤새 교반하였다. 중탄산 나트륨(0.12g) 및 탈이온수(DI) 수(0.2mL)를 첨가하여 반응을 종결하고 1시간 동안 교반하였다. 생성된 중합체를 약 1500mL 디에틸 에테르에 침전시키고, 여과하고, 진공 오븐에서 건조하였다.
실시예 2
5,000달톤의 수 평균 분자량을 갖는 폴리옥사졸린을 다음의 반응식에 따라 제조하였다.
마개 및 교반 막대 및 응축기가 장착된 난연 건조 2목 250mL 둥근 바닥 플라스크에 주사기를 통해 2-에틸-2-옥사졸린(25mL), α,α’-디브로모-p-크실렌(0.45g) 및 아세토니트릴(55mL)을 첨가하였다. 플라스크를 N2(g) 하의 80℃ 오일 수조에 배치하고 밤새 교반하였다. 반응을 중탄산 나트륨(0.12g) 및 DI 수(0.2mL)를 첨가하여 종결하고 1시간 동안 교반하였다. 생성된 중합체를 약 1500mL 디에틸 에테르에 침전시키고, 여과하고, 진공 오븐에서 건조하였다.
실시예 3
700달톤의 수 평균 분자량 및 7,700달톤의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리옥사졸린을 다음의 반응식에 따라 제조하였다.
마개 및 교반 막대 및 응축기가 장착된 난연 건조 2목 250mL 둥근 바닥 플라스크에 주사기를 통해 2-에틸-2-옥사졸린(25mL), 1,6-디브로모헥센(0.26mL) 및 아세토니트릴(55mL)을 첨가하였다. 플라스크를 N2(g) 하의 80℃ 오일 수조에 배치하고 밤새 교반하였다. 반응을 중탄산 나트륨(0.12g) 및 DI 수(0.2mL)를 첨가하여 종결하고 1시간 동안 교반하였다. 생성된 중합체를 약 1500mL 디에틸 에테르에 침전시키고, 여과하고, 진공 오븐에서 건조하였다.
실시예 4
800달톤의 수 평균 분자량 및 14,400달톤의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리옥사졸린을 다음의 반응식에 따라 제조하였다.
마개 및 교반 막대 및 응축기가 장착된 난연 건조 2목 250mL 둥근 바닥 플라스크에 주사기를 통해 2-에틸-2-옥사졸린(25mL), 1,2,5,6-테트라키스(브로모메틸) 벤젠(0.77g) 및 아세토니트릴(55mL)을 첨가하였다. 플라스크를 N2(g) 하의 80℃ 오일 수조에 배치하고 밤새 교반하였다. 반응을 중탄산 나트륨(0.12g) 및 DI 수(0.2mL)를 첨가하여 종결하고 1시간 동안 교반하였다. 생성된 중합체를 약 1500mL 디에틸 에테르에 침전시키고, 여과하고, 진공 오븐에서 건조하였다.
실시예 5
4,900달톤의 수 평균 분자량 및 9,135달톤의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리옥사졸린을 다음의 반응식에 따라 제조하였다.
난연 건조 2목 250mL 둥근 바닥 플라스크에 4,4'-비스(브로모메틸)바이페닐(0.54g; 0.0016mol) 및 20mL의 무수 아세토니트릴을 첨가하였다. 그 후, 2-에틸-2-옥사졸린(24.55g; 0.2476mol)을 주사기로 첨가하였다. 플라스크를 약 6시간 동안 80℃로 예열된 오일 수조에 배치하여 에테르에서 중합체를 생성한 후 냉각시켰다. 글리콜산(2.20g; 0.037mol) 및 트리에틸아민(1.24g; 0.012mol)을 순차적으로 첨가하고 밤새 50℃에서 예열된 오일 수조에 배치하였다. 추가 용매(~5mL)를 첨가하여 반응을 계속 교반하였다.
혼합물을 냉각시키고, 디클로로메탄(400mL)으로 희석하고, 포화 수성 중탄산 나트륨(2 x 300mL) 및 포화 수성 염화 나트륨(1 x 300mL)으로 세척하였다. 조합된 중탄산염 추출물을 1 x 400mL의 디클로로메탄으로 다시 추출하였다. 조합된 유기물을 황산마그네슘 상에서 건조시키고 증발시켰다. 그 후, 디클로로메탄(약 100mL)을 잔류물에 첨가하고 에테르에 침전시켰다. 중합체를 수집하고, 건조하고, 디클로로메탄에 재용해시키고, 에테르에 침전시켰다. 고체를 여과하고, 헹구고, 실온의 하우스 진공 오븐에서 수일 동안 건조시켰다. 백색 고체를 수집하였다(18.60g)(76%).
실시예 6
폴리옥사졸 기반 실리콘 함유 폴리우레탄의 제조.
마개, 교반 막대, 추가 깔대기 및 응축기가 장착된 난연 건조 2목 250mL 둥근 바닥 플라스크에, 건조 환경을 유지하기 위해 질소 하에서, 1,2-디클로로에탄(76mL/100g 혼합물)과 실시예 2(6.43g)의 폴리옥사졸린 중합체를 첨가하였다. 중합체가 용해된 후, Silsurf® 2510(45.89g), 트리에틸렌 글리콜(13.14g) 및 디부틸주석 디라우레이트(0.05g)를 첨가하였다. 플라스크를 가열된 오일 수조(80℃)에 배치하고 교반하여 성분을 조합하였다. 그 후, 4,4'-메틸렌 비스 (사이클로헥실 이소시아네이트)(34.50g)를 주사기를 통해 첨가하였다. 반응 혼합물을 80℃를 유지하면서 질소 하에서 최소 2시간 동안 교반하였다. 그 후, 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 처리된 유리판에 부어 박막을 제조하였다. 용매를 밤새 후드에서 증발시켰다.
본원에서 개시되는 다양한 특성은, 간결성을 위해, 단일 실시양태의 맥락에서 설명되나, 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 제공될 수도 있다. 실시양태의 모든 조합은 각각의 그리고 모든 조합이 개별적으로 그리고 명시적으로 개시되는 것처럼 본원에서 개시되는 예시적인 실시양태에 의해 구체적으로 포함된다. 또한, 이러한 변형을 설명하는 실시양태에서 열거되는 모든 하위 조합은 또한 각각의 그리고 모든 하위 조합이 개별적으로 그리고 명시적으로 개시되는 것처럼 본원에서 개시되는 본 제형에 의해 구체적으로 포함된다.
다양한 변형이 본원에서 개시되는 실시양태에 대해 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 위의 설명은 제한적인 것으로서가 아니라, 단지 바람직한 실시양태의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어, 위에서 설명되고 본원에서 개시되는 실시양태를 작동하기 하기 위한 최선의 방식으로서 구현되는 기능은 단지 예시를 위한 것이다. 다른 배열 및 방법은 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않으면서 통상의 기술자에 의해 구현될 수 있다. 또한, 통상의 기술자는 본원에 첨부되는 특징 및 이점의 범주 및 사상 내에서 다른 변형을 구상할 수 있을 것이다.
Claims (54)
- 다음을 포함하는 혼합물의 중합체화 생성물인 생체의학 디바이스(device):
(a) 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트;
(b) 하나 이상의 폴리알코올;
(c) 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및
(d) 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올. - 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 지방족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트 및 방향족 이소시아네이트를 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 화학식이 OCN-R1-NCO이며, 여기서 R1은 선형 또는 분지형 C3-C18-알킬렌기, 비치환 또는 치환 C6-C10-아릴렌기, 비치환 또는 치환 C7-C18-아랄킬렌기, C6-C10-아릴렌-C1-C2-알킬렌-C6-C10-아릴렌기, C3-C8-사이클로알킬렌기, C3-C8-사이클로알킬렌-C1-C6-알킬렌기, C3-C8-사이클로알킬렌-C1-C6-알킬렌-C3-C8-사이클로알킬렌기 또는 C1-C6-알킬렌-C3-C8-사이클로-알킬렌-C1-C6-알킬렌기인 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리알코올은 약 2개 내지 약 50개의 탄소 원자 및 적어도 2개의 히드록시기를 갖는 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리알코올은 디올, 트리올, 3차 아민 폴리알코올, 알콕실화 폴리알코올, 폴리에테르 폴리알코올 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 생체의학 디바이스.
- 제5항에 있어서, 상기 디올은 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드의 축합에 의해 유도되는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 2,2-디메틸-1,3 프로판디올, 1,6-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,3-프로판 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 3-히드록시-2,2-디메틸프로필-3-히드록시-2,2-디메틸 프로파노에이트, 1,2-사이클로헥산디올, 1,3-사이클로헥산디올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 레조르시놀, 히드로퀴논, 폴리(옥시알킬렌) 폴리올 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 생체의학 디바이스.
- 제5항에 있어서, 상기 트리올은 글리세롤, 디글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 수크로스, 글루코스, 프룩토스, 소르비톨, 만니톨 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 생체의학 디바이스.
- 제5항에 있어서, 상기 3차 아민 폴리알코올은 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민 N-n-부틸디에탄올아민 N-터트-부틸디에탄올아민 N-비스(2-히드록시에틸)옥타데실아민, 비스(2-히드록시에틸)코코알킬아민, 비스(2-히드록시에틸)올레일아민, 에톡실화(EO), 프로폭실화(PO) 및 혼합 EO/PO 3차 아민 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 생체의학 디바이스.
- 제5항에 있어서, 상기 알콕실화 폴리알코올은 하나 이상의 폴리옥시에틸렌 글리콜을 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제5항에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리알코올은 폴록사머 블록 공중합체를 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제5항에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리알코올은 폴록사민 블록 공중합체를 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 화학식이 하기 화학식:
이며, 상기 식에서 각각의 R, R1, R2, R3 및 R4 기는 독립적으로 H 또는 히드로카르빌기를 나타내며; p는 0 내지 40의 정수이며; q는 0 내지 40의 정수이며; z는 2 내지 50의 정수이며; u는 1 내지 100의 정수이며; y는 0 내지 40의 정수이며; w는 0 내지 40의 정수이며; v는 2 내지 50의 정수이며; 그리고 각각의 Q 기는 독립적으로 히드록실 함유 반응성 작용성 말단기를 나타내는 생체의학 디바이스. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 이작용성, 삼작용성 및 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 화학식이 하기 화학식:
이며, 상기 화학식에서 각각의 R은 히드록실기이며; 각각의 R’은 독립적으로 알킬기, 할로알킬기, 알켄기, 알킨기, 사이클로알킬기, 할로사이클로알킬기, 아릴기, 할로아릴기, 아랄킬기 및 할로아랄킬기이며; Z는 2가 결합이며 각각의 x 및 y는 독립적으로 적어도 1인 생체의학 디바이스. - 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올인 생체의학 디바이스.
- 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 에테르 및/또는 에스터 결합을 선택적으로 함유하는 알킬 분자를 갖는 알킬 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C1-C12 알킬 폴리옥사졸린 폴리올, 방향족 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올 및 사이클로알킬 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 C3-C20 사이클로알킬 폴리옥사졸린 폴리올인 생체의학 디바이스.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 각각의 상기 옥사졸린 함유 히드록실기는 1개 내지 약 200개의 반복 옥사졸린 단위를 갖는 생체의학 디바이스.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 방향족 분자당 2개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올이며, 상기 방향족 분자는 페닐기 또는 바이페닐기인 생체의학 디바이스.
- 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 삼작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올인 생체의학 디바이스.
- 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 삼작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 에테르 및/또는 에스터 결합을 선택적으로 함유하는 알킬 분자를 갖는 알킬 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C1-C12 알킬 폴리옥사졸린 폴리올, 방향족 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올 및 사이클로알킬 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C3-C20 사이클로알킬 폴리옥사졸린 폴리올인 생체의학 디바이스.
- 제19항 또는 제20항에 있어서, 각각의 상기 옥사졸린 함유 히드록실기는 1개 내지 약 200개의 반복 옥사졸린 단위를 갖는 생체의학 디바이스.
- 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 삼작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 방향족 분자당 3개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올이며, 상기 방향족 분자는 페닐기 또는 바이페닐기인 생체의학 디바이스.
- 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올인 생체의학 디바이스.
- 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 에테르 및/또는 에스터 결합을 선택적으로 함유하는 알킬 분자를 갖는 알킬 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C1-C12 알킬 폴리옥사졸린 폴리올, 방향족 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올 및 사이클로알킬 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C3-C20 사이클로알킬 폴리옥사졸린 폴리올인 생체의학 디바이스.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 각각의 상기 옥사졸린 함유 히드록실기는 1개 내지 약 200개의 반복 옥사졸린 단위를 갖는 생체의학 디바이스.
- 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 하나 이상의 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올은 방향족 분자당 4개의 옥사졸린 함유 히드록실기를 갖는 하나 이상의 C6-C30 방향족 폴리옥사졸린 폴리올이며, 상기 방향족 분자는 페닐기 또는 바이페닐기인 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 약 1000달톤 이상의 그리고 최대 50,000,000달톤의 중량 평균 분자량을 갖는 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은 촉매량의 하나 이상의 촉매를 더 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은 적어도 하나의 실리콘 함유 단량체를 더 포함하는 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체의학 디바이스는 콘택트 렌즈인 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체의학 디바이스는 히드로겔 콘택트렌즈인 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체의학 디바이스는 안구내 렌즈인 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체화 생성물은 열경화성 중합체화 생성물인 생체의학 디바이스.
- 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은
(a) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 60 중량 %의 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트;
(b) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 70 중량 %의, 상기 하나 이상의 폴리알코올;
(c) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 3 내지 약 60 중량 %의, 상기 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및
(d) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 65 중량 %의, 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 생체의학 디바이스. - 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은
(a) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 30 내지 약 45 중량 %의 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트;
(b) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 12 내지 약 20 중량 %의, 상기 하나 이상의 폴리알코올;
(c) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 50 중량 %의, 상기 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및
(d) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 45 중량 %의, 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 생체의학 디바이스. - 생체의학 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
(a) (i) 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트; (ii) 하나 이상의 폴리알코올; (iii) 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및 (iv) 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 혼합물을 제공하는 단계;
(b) 중합체화 디바이스를 제공하기 위해 상기 혼합물이 중합체화 조건을 거치도록 하는 단계; 및
(c) 상기 중합체화 디바이스를 수화시키는 단계를 포함하는 방법. - 제36항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 지방족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트 및 방향족 이소시아네이트를 포함하는 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트는 화학식이 OCN-R1-NCO이며, 여기서 R1은 선형 또는 분지형 C3-C18-알킬렌기, 비치환 또는 치환 C6-C10-아릴렌기, 비치환 또는 치환 C7-C18-아랄킬렌기, C6-C10-아릴렌-C1-C2-알킬렌-C6-C10-아릴렌기, C3-C8-사이클로알킬렌기, C3-C8-사이클로알킬렌-C1-C6-알킬렌기, C3-C8-사이클로알킬렌-C1-C6-알킬렌-C3-C8-사이클로알킬렌기 또는 C1-C6-알킬렌-C3-C8-사이클로-알킬렌-C1-C6-알킬렌기인 방법.
- 제36항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리알코올은 약 2개 내지 약 50개의 탄소 원자 및 적어도 2개의 히드록시기를 갖는 방법.
- 제36항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리알코올은 디올, 트리올, 3차 아민 폴리알코올, 알콕실화 폴리알코올, 폴리에테르 폴리알코올 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
- 제40항에 있어서, 상기 하나 이상의 알콕실화 폴리알코올은 하나 이상의 폴리옥시에틸렌 글리콜을 포함하는 방법.
- 제40항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리에테르 폴리알코올은 폴록사머 블록 공중합체 및 폴록사민 블록 공중합체 중 하나 이상을 포함하는 방법.
- 제36항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체는 하기 화학식:
이며, 상기 식에서 각각의 R, R1, R2, R3 및 R4 기는 독립적으로 H 또는 히드로카르빌기를 나타내며; p는 0 내지 40의 정수이며; q는 0 내지 40의 정수이며; z는 2 내지 50의 정수이며; u는 1 내지 100의 정수이며; y는 0 내지 40의 정수이며; w는 0 내지 40의 정수이며; v는 2 내지 50의 정수이며; 그리고 각각의 Q 기는 독립적으로 히드록실 함유 반응성 작용성 말단기를 나타내는 방법. - 제36항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 하나 이상의 이작용성, 삼작용성 및 사작용성 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 방법.
- 제36항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 화학식이 하기 화학식:
이며, 상기 화학식에서 각각의 R은 히드록실기이며; 각각의 R’은 독립적으로 알킬기, 할로알킬기, 알켄기, 알킨기, 사이클로알킬기, 할로사이클로알킬기, 아릴기, 할로아릴기, 아랄킬기 및 할로아랄킬기이며; Z는 2가 결합이며 각각의 x 및 y는 독립적으로 적어도 1인 방법. - 제36항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올은 약 1000달톤 이상의 그리고 최대 50,000,000달톤의 중량 평균 분자량을 갖는 방법.
- 제36항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은 촉매량의 하나 이상의 촉매를 더 포함하는 방법.
- 제36항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은 적어도 하나의 실리콘 함유 단량체를 더 포함하는 방법.
- 제36항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체의학 디바이스는 콘택트 렌즈인 방법.
- 제36항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체의학 디바이스는 히드로겔 콘택트 렌즈인 방법.
- 제36항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체의학 디바이스는 안구내 렌즈인 방법.
- 제36항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체화 생성물은 열경화성 중합체화 생성물인 방법.
- 제36항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은
(a) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 60 중량 %의 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트;
(b) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 70 중량 %의, 상기 하나 이상의 폴리알코올;
(c) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 3 내지 약 60 중량 %의, 상기 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및
(d) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 65 중량 %의, 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 방법. - 제36항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은
(a) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 30 내지 약 45 중량 %의 상기 하나 이상의 이작용성 이소시아네이트;
(b) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 12 내지 약 20 중량 %의, 상기 하나 이상의 폴리알코올;
(c) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 50 중량 %의, 상기 하나 이상의 히드록시 말단 폴리실록산 예비중합체; 및
(d) 상기 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 45 중량 %의, 약 1000달톤 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 상기 하나 이상의 폴리옥사졸린 폴리올을 포함하는 방법.
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