MXPA01007051A - Lentes capaces de modificacion de graduacion despues de fabricacion. - Google Patents
Lentes capaces de modificacion de graduacion despues de fabricacion.Info
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Abstract
La presente invencion se relaciona con lentes que son capaces de modificaciones de graduacion despues de la fabricacion. En general, los lentes de la invencion comprenden (i) una primera matriz de polimero, y (ii) una composicion reguladora de la refraccion que es capaz de polimerizacion inducida por estimulo dispersada en la misma. Cuando por lo menos una porcion del lente se expone a un estimulo apropiado, la composicion reguladora de refraccion forma una segunda matriz de polimero. La cantidad y localizacion de la segunda matriz de polimero puede modificar la caracteristica del lente tal como la graduacion del lente al cambiar su indice de refraccion o al alterar su forma, o ambas cosas. Los lentes de la invencion tienen muchas aplicaciones en campos electronicos y medicos y como un medio de almacenamiento de datos y como un lente medico, particularmente lentes intraoculares, respectivamente.
Description
LENTES CAPACES DE MODIFICACIÓN DE GRADUACIÓN DESPUÉS DE FABRICACIÓN
ANTECEDENTES
Aproximadamente se realizan dos millones de procedimientos de cirugía de cataratas en los Estados Unidos cada año. El procedimiento generalmente involucra realizar una incisión en la cápsula cristalina anterior para remover el lente cristalino con catarata e implantar un lente intraocular en su lugar. La graduación del lente implantado se selecciona
(en base en mediciones preoperatorias de la longitud ocular y la curvatura de la cornea) para permitir al paciente ver sin medidas correctivas adicionales (por ejemplo gafas o lentes de contacto) . Desafortunadamente, debido a errores en la medición o una colocación variable del lente y un sanado cicatrizante, aproximadamente la mitad de todos los pacientes que experimentan este proceso no disfrutarán de una visión óptima sin corrección después de cirugía. Brandser et al . , Acta Ophthalmol Scand 75: 162-165 (1997); Oshika et al . , J ca taract Refract Surg 24:509-514 (1998). Debido a que la graduación de los lentes intraoculares de la técnica anterior generalmente no se puede ajustar una vez que se han implantado, el paciente típicamente debe elegir entre sustituir los lentes implantados con otros lentes de una graduación diferente o se debe resignar
Ref: 131710 a utilizar lentes correctivos adicionales tales como gafas o lentes de contacto. Puesto que los beneficios típicamente no superan a los riesgos de lo primero, casi nunca se realiza. Un lente intraocular cuya graduación se puede ajustar después de la implantación y sanado subsecuente de la herida sería una solución ideal para errores de refracción postoperatorios asociados con la cirugía de cataratas. Además, tal lente puede tener aplicaciones más amplias y se puede utilizar para corregir condiciones más típicas tales como miopía, hiperopia y astigmatismo. Aunque los procedimientos quirúrgicos tales como LASIK los cuales utilizan un láser para reconformar la córnea están disponibles, solo se pueden tratar fácilmente miopía e hiperopia baja a moderada. En contraste, en lentes' intraoculares, los cuales funcionan mucho como las gafas o los lentes de contacto para corregir el error de refracción del ojo natural, se pueden implantar en el ojo en cualquier paciente. Debido a que se debe ajustar la potencia del lente implantado, los errores de refracción postoperatorios debidos a irregularidades de medición o a una colocación variable del lente y un sanado de herida pueden sintonizarse de manera fina in si tu .
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con elementos ópticos, particularmente lentes médicos y métodos de uso de los mismos. En general, los lentes de la invención comprenden (i) una primera matriz de polímero, y (ii) una composición moduladora de refracción que es capaz de polimerización inducida por estímulos colocada en la misma. En una modalidad, cuando por lo menos una porción de los lentes se exponen a un estímulo apropiado, la composición reguladora de refracción forma una segunda matriz de polímero, cuya formación modifica la graduación del lente.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es un esquema de un lente de la presente invención que es irradiado en el centro seguido por irradiación en todo el lente para "inmovilizar" la graduación del lente modificado. La figura 2 ilustra el procedimiento de irradiación de prisma que se utiliza para cuantificar los cambios de índice de refracción después de que se exponen a diversas cantidades de irradiación. Las figuras 3A y 3B muestran los patrones de franjas moiré no filtradas de un IOL de la invención. El ángulo entre dos reglas Ronchi se establece a 12° y la distancia de desplazamiento entre el primero y segundo patrones moiré es de 4.92 mm. La figura 4 es un Ronchigrama de un IOL de la invención. El patrón Ronchi corresponde a 2.6 mm de la región central del lente. La figura 5 es un esquema que ilustra un segundo mecanismo por el cual la formación de la segunda matriz de polímero regula una propiedad del lente al alterar la forma del lente . Las figuras 6A y 6B sen iparferagraras de Ronchi de un IOL antes y después del tratamiento láser que muestra aproximadamente un cambio de +8.6 dioptrías en la graduación de un lente dentro del ojo. La separación de las bandas alternativas de luz y oscuridad es proporcional a la graduación del lente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
La presente invención se relaciona con elementos ópticos (por ejemplo lentes y prismas) que son capaces de modificaciones de graduación después de la fabricación. Más particularmente, la presente invención se relaciona con lentes intraoculares cuya graduación se puede ajustar in si tu después de la implantación en el ojo.
Los elementos ópticos de la invención comprenden una primera matriz de polímero y una composición moduladora de refracción dispersada en la misma. La primera matriz de polímero forma la infraestructura del elemento óptico y generalmente es responsable de muchas de sus propiedades de material. La composición reguladora de refracción ("RMC") puede ser un compuesto único o una combinación de compuestos que son capaces de polimerización inducida por estímulo, preferiblemente fotopolimerización. Como se utiliza en la presente, el término "polimerización" se refiere a una reacción en donde por lo menos uno de los componentes de la composición reguladora de refracción refracta para formar por lo menos una unión covalente o física ya sea con un componente similar o con un componente diferente. Las identidades de la primera matriz de polímero y las composiciones reguladoras de refracción dependerán del uso final del elemento óptico. Sin embargo, como una regla general, la primera matriz de polímero y la composición reguladora de refracción se seleccionan de manera que los componentes que comprende la composición reguladora de refracción sean capaces de difusión dentro de la primera matriz de polímero. Dicho de otra manera, una primera matriz de polímero suelta tenderá a parearse con los componentes de RMC más grandes y una primera matriz polimérica atrapada tenderá a parearse con los componentes RMC más pequeños.
Cuando se expone a una fuente de energía apropiada
(por ejemplo calor o luz) , la composición reguladora de refracción típicamente forma una segunda matriz de polímero en la región expuesta del elemento óptico. La presencia de la segunda matriz de polímero cambia las características del material de esta porción del elemento óptico para regular sus capacidades de refracción. En general, la formación de la segunda matriz de polímero típicamente incrementa el índice de refracción de la porción afectada del elemento óptico. Después de la exposición, la composición reguladora de refracción en la región no expuesta migrará hacia la región expuesta con respecto al tiempo. La cantidad de migración de RMC dentro de la región expuesta depende del tiempo y se puede controlar con precisión. Si se permite tiempo suficiente, los componentes RMC se volverán a equilibrar y redistribuirán a través del elemento óptico (es decir, la primera matriz de polímero, que incluye la región expuesta) . Cuando la región se vuelve a exponer a la fuente de energía, la composición reguladora de refracción ("RMC") que desde que ha migrado al interior de la región (la cual puede ser menor si la composición RMC se permiten que se vuelva a equilibrar (polimeriza para incrementar adicionalmente la formación de la segunda matriz de polímero) . Se puede repetir este proceso (exposición seguida por un intervalo de tiempo apropiado para permitir la difusión) hasta que la región expuesta del elemento óptico haya alcanzado la propiedad deseada (por ejemplo graduación, índice de refracción o forma) . En este punto, la totalidad del elemento óptico se expone a la fuente de energía para "inmovilizar" la propiedad deseada de los lentes al polimerizar los componentes RMC restantes que están fuera de la región expuesta antes de que los componentes puedan migrar a la región expuesta. En otras palabras, debido a que ya no están disponibles los componentes RMC que difunden libremente, la exposición subsecuente del elemento óptico a una fuente de energía no puede cambiar adicionalmente su potencia. La figura 1 ilustra una modalidad de la invención, regulación del índice de refracción (y por lo tanto la modulación de la graduación del lente) seguido por inmovilización. La primera matriz de polímero es una estructura unida covalente o físicamente que funciona como un elemento óptico y que se forma a partir de una primera composición de matriz de polímero ("FPMC") . En general, la primera composición de matriz de polímero comprende uno o más monómeros que, cuando polimerizan, formarán la primera matriz de polímero. La primera composición de matriz de polímero opcionalmente puede incluir cualquier cantidad de auxiliares de formulación que regulan la reacción de polimerización o que mejoran cualquier propiedad del elemento óptico. Los ejemplos ilustrativos de monómeros FPMC adecuados incluyen acrílicos, metacrilatos, fosfacenos, siloxanos, vinilos, homopolímeros y copolímeros de los mismos. Como se utiliza en la presente, un "monómero" se refiere a cualquier unidad (la cual en si misma puede ser un homopolímero o copolímero) la cual puede estar unida para formar un polímero que contiene unidades repetidas de la misma. Si el monómero de FPMC es un copolímero, puede estar constituido del mismo tipo de monómeros (por ejemplo dos siloxanos diferentes) o puede estar comprendido de tipos diferentes de monómeros (por ejemplo un siloxano y un acrílico) . En una modalidad, uno o más de los monómeros que forman la primera matriz de polímero están polimerizados y reticulan en presencia de la composición reguladora de refracción. En otra modalidad, el material inicial polimérico que forma la primera matriz de polímero se retícula en presencia de la composición reguladora de refracción. Bajo' cualquier escenario, los componentes RMC deben ser compatibles y no interferir apreciablemente con la formación de la primera matriz de polímero. De manera similar, la formación de la segunda matriz de polímero también debe ser compatible con la primera matriz de polímero existente. Dicho de otra manera, la primera matriz de polímero y la segunda matriz de polímero no deben separarse en fases y la transmisión de la luz por el elemento óptico no debe ser alterada. Como se describe previamente, la composición reguladora de refracción puede ser un componente único o componentes múltiples en la medida en que: (i) sea compatible con la formación de la primera matriz de polímero; (ii) permanezca capaz de polimerización inducida por estímulo después de la formación de la primera matriz de polímero; y
(iii) pueda difundir libremente dentro de la primera matriz de polímero. En las modalidades preferidas, la polimerización inducida por estímulo es polimerización fotoinducida . Los elementos ópticos de la invención tienen muchas aplicaciones en las industrias de electrónica y almacenamiento de datos. Otra aplicación de la presente invención es como lentes médicos, particularmente como lentes intraoculares. En general, existen dos tipos de lentes intraoculares
("IOL"). El primer tipo de un lente intraocular sustituye al cristalino natural del ojo. La razón más común para tal procedimiento es la presencia de cataratas. El segundo tipo de lente intraocular suplementa al cristalino existente y funciona como un lente correctivo permanente. Este tipo de lente
(algunas veces denominado como lente intraocular faquico) se implanta en la cámara anterior o posterior para corregir cualquier error de refracción del ojo. En teoría, la graduación de cualquier tipo de lente intraocular necesario para emmetropia (es decir, foco perfecto sobre la retina a partir de una luz al infinito) se puede calcular con precisión. Sin embargo, en la práctica, debido a errores en la medición de la curvatura cornea o una colocación variable del lente asi como el sanado de heridas, se estima que únicamente la mitad de todos los pacientes que experimentan implantación de IOL disfrutarán de la mejor visión posible sin necesidad de corrección adicional después de la cirugía. Debido a que los IOL de la técnica anterior generalmente no son capaces de modificación postquirúrgica de su graduación, los pacientes restantes deben recurrir a otros tipos de corrección de la visión tales como lentes externos (por ejemplo gafas o lentes de contacto) o bien a cirugía de la cornea. La necesidad por estos tipos de medidas correctivas adicionales se elimina con el uso de los lentes intraoculares de la presente invención. El lente intraocular de la invención comprende una primera matriz de polímero y una composición reguladora de refracción colocada en el mismo. La primera matriz de polímero y la composición reguladora de refracción se describen en lo anterior con el requerimiento adicional de que el lente resultante sea biocompatible. Los ejemplos ilustrativos de la primera matriz de polímero incluyen: poliacrilatos tales como acrilatos de polialquilo y acrilatos de polihidroxialquilo; polimetacrilatos tales como metacrilato de polimetilo ("PMMA"), metacrilato de polihidroxietilo ("PHEMA") y metacrilato de polihidroxipropilo
("HPMA"); polivinilos tales como poliestireno y polivinilpirrolidona ( " PNVP" ) ; polisiloxanos tales como polidimetilsiloxano; polifosfacenos y copolímeros de los mismos. La patente de los Estados Unidos Número 4,260,725 y las patentes y referencias que se citan allí (las cuales todas se incorporan en la presente como referencia) proporcionan ejemplos más específicos de polímeros adecuados que se pueden utilizar para formar la primera matriz de polímero. En las modalidades preferidas, la primera matriz de polímero generalmente posee una temperatura de transición vitrea ("Tg") generalmente baja, de manera que el IOL resultante tiende a mostrar un comportamiento similar a fluido o elastomérico, y típicamente se forma por reticulado de uno o más materiales iniciales poliméricos en donde cada material inicial polimérico incluye por lo menos un grupo reticulable. Los ejemplos ilustrativos de grupos reticulables adecuados incluyen, pero no se limitan a hidruro, acetoxi, alcoxi, amino, anhídrido, ariloxi, carboxi, enoxi, epoxi, haluro, isociano, olefínico y oxima. En modalidades más preferidas, cada material inicial polimérico incluye monómeros terminales (también denominados como remates) que son iguales o diferentes de uno o más monómeros que comprenden el material inicial polimérico pero que incluyen por lo menos un grupo reticulable. En otras palabras, los monómeros terminales comienzan y terminal el material inicial polimérico e incluyen por lo menos un grupo reticulable como parte de su estructura. Aunque no es necesario para la práctica de la presente invención, el mecanismo para reticulado del material inicial polimérico preferiblemente es diferente al mecanismo para la polimerización inducida por estímulo de los componentes que comprenden la composición reguladora de refracción. Por ejemplo, si la composición msduladora de refracción es polimerizada por polimerización fotoinducida, entonces se denomina que los materiales iniciales poliméricos tienen grupos reticulables que son polimerizados por cualquier mecanismo diferente a la polimerización fotoinducida. Una clase especialmente preferida de materiales iniciales poliméricos para la formación de la primera matriz de polímero son los polisiloxanos (también conocidos como "siliconas") rematados con un monómero terminal el cual incluye un grupo reticulable que se selecciona del grupo que consiste de acetoxi, amino, alcoxi, haluro, hidroxi y mercapto. Debido a que los IOL de silicona tienden a ser flexibles y plegables, generalmente se pueden utilizar incisiones más pequeñas durante el procedimiento de implantación de IOL. Un ejemplo de un material inicial polimérico preferido especialmente es bis (diacetoximetilsilil) -polidimetilsiloxano (el cual es polidimetilsiloxano que está rematado con un monómero terminal diacetoximetilsililo) . La composición reguladora de refracción que se utiliza para fabricar los IOL es como se describe antes, excepto que tiene el requerimiento adicional de biocompatibilidad. La composición reguladora de refracción es capaz de polimerización inducida por estímulo y puede ser un solo componente o componentes múltiples en la medida en que: (i) sea compatible con la formación de la primera matriz de polímero; (ii) permanezca capaz de polimerización inducida por estímulo después de la formación de la primera matriz de polímero; y (iii) pueda difundir libremente dentro de la primera matriz de polímero. En general, el mismo tipo de monómeros que se utiliza para formar la primera matriz de polímero se puede utilizar como un componente de la composición reguladora de refracción. Sin embargo, debido al requerimiento de que los monómeros de RMC deben poder difundirse dentro de la primera matriz de polímero, los monómeros de RMC generalmente tienden a ser más pequeños (es decir, tener pesos moleculares menores) que los monómeros los cuales forman la primera matriz de polímero. Además de uno o más monómeros, la composición reguladora de refracción puede incluir otros componentes tales como iniciadores y sensibilizantes que faciliten la formación de la segunda matriz de polímero. En modalidades preferidas, la polimerización inducida por estímulo es fotopolimerización. En otras palabras, uno o más monómeros que comprendan la composición reguladora de refracción preferiblemente incluyen cada uno por lo menos un grupo que es capaz de fotopolimerización. Los ejemplos ilustrativos de tales grupos fotopolimerizables incluyen, pero no se limitan a acrilato, aliloxi, cinamoilo, metacrilato, estibenilo y vinilo. En las modalidades más preferidas, la composición reguladora de refracción incluye un fotoiniciador (cualquier compuesto utilizado para generar radicales libres) , ya sea solo o en presencia de un sensibilizante. Los ejemplos de fotoiniciadores adecuados incluyen acetofenonas (por ejemplo haloacetofenonas sustituidas y dietoxiacetofenona) ; 2,4-diclorometil-1, 3, 5-triazinas; benzoina metiléter; y o-benzoiloximinocetona. Los ejemplos de sensibilizantes adecuados incluyen p- (dialquilamino) arilaldehído; N-alquilindolilideno; y bis [p- (dialquilamino) bencilideno] cetona . Debido a la preferencia por los IOL flexibles y plegables, una clase especialmente preferida de monómeros de RMC son los polisiloxanos rematados con una porción siloxano terminal que incluye un grupo fotopolimerizable . Una representación ilustrativa de tal monómero es
X-Y-X1
en donde Y es un siloxano el cual puede ser un monómero, un homopolímero o un copolímero formado de cualquier cantidad de unidades de siloxano, y X y X1 pueden ser iguales o diferentes y cada uno es independientemente una porción siloxano terminal que incluye un grupo fotopolimerizable; un ejemplo ilustrativo de Y incluye
y
en donde m y n son independientemente cada uno un número entero y R1, R2, R3 y R4 son independientemente cada uno hidrógeno, alquilo (primario, secundario, terciario o cicloalquilo), arilo o heteroarilo. En modalidades preferidas, R1, R2, R3 y R4 es un alquilo de 1 a 10 átomos de carbono o fenilo. Debido a que los monómeros de RMC con un contenido relativamente alto de arilo se ha encontrado que producen cambios más grandes en el índice de refracción de los lentes de la invención, generalmente se prefiere que por lo menos uno de R1, R2, R3 y R4 sea un arilo, particularmente fenilo. En modalidades más preferidas, R1, R2 y R3 son iguales y son metilo, etilo o propilo, y R4 es fenilo. Los ejemplos ilustrativos de X y X1 (o X1 y X, dependiendo de como se muestre el polímero de RMC) son R R Z—Si-O Z—Si- R" ¿6
respectivamente, en las que: R5 y R6 son independientemente cada una hidrógeno, alquilo, arilo o heteroarilo; y Z es un grupo fotopolimerizable. En modalidades preferidas, R5 R6 son independientemente cada uno alquilo de 1 a 10 átomos de carbono o fenilo y Z es un grupo fotopolimerizable que incluye una porción que se selecciona del grupo que consiste de acrilato, aliloxi, cinamoilo, metacrilato, estibenilo y vinilo. En modalidades más preferidas, R5 y R6 son metilo, etilo o propilo y Z es un grupo fotopolimerizable que incluye una porción acrilato o metacrilato. En modalidades especialmente preferidas, un monómero RMC es de la siguiente fórmula
en donde X y X1 son iguales, y R1, R2, R3 y R4 son como se definen previamente. Los ejemplos ilustrativos de tales monómeros de RMC incluyen copolímero de dimetilsiloxano/difenilsiloxano rematado con un grupo vinildimetilsilano; copolímero de dimetilsiloxano-me t i 1 f n i 1 s i 1 oxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano; y dimetilsiloxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano. Aunque se puede utilizar cualquier método adecuado, una reacción de abertura de anillo de uno o más siloxanos cíclicos en presencia de ácido tríflico se ha encontrado que es un método particularmente eficiente para elaborar una clase de monómeros de RMC de la invención. Brevemente, el método comprende poner en contacto un siloxano cíclico con un compuesto de la fórmula
en presencia de ácido tríflico y en el que R5, R6 y Z son como se definen previamente. El siloxano cíclico puede ser un monómero de siloxano cíclico, homopolímero o copolímero. Alternativamente, se puede utilizar más de un siloxano cíclico. Por ejemplo, un tetrámero de dimetilsiloxano cíclico y un trímero de metilfenilsiloxano cíclico se ponen en contacto con bis- (matacriloxipropiltetrametildisiloxano en presencia de ácido tríflico para formar un copolímero de dimetilsiloxanometilfenilsiloxano que está rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano y especialmente un monómero de RMC preferido. Los IOL de la invención se pueden fabricar con cualquier método adecuado que resulte en una primer matriz de polímero, con uno o más componentes los cuales comprenden la composición reguladora de refracción dispersada en la misma, y en donde la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización inducida por estímulo para formar una segunda matriz de polímero. En general, el método para elaborar los IOL de la invención es el mismo que el que se utiliza para elaborar un elemento óptico de la invención. En una modalidad, el método comprende : mezclar una primera composición de matriz de polímero con una composición reguladora de refracción para formar una mezcla de reacción; colocar la mezcla de reacción en un molde; polimerizar la primera composición de matriz de polímero para formar el elemento óptico; y separar el elemento óptico del molde. El tipo de molde que se utiliza dependerá del elemento óptico que se fabrique. Por ejemplo, si el elemento óptico es un prisma, entonces se utilizará un molde en forma de prisma. De manera similar, si el elemento óptico es un lente intraocular, entonces se utiliza un molde de lente intraocular, y asi sucesivamente. Como se describe previamente, la primera composición de matriz de polímero comprende uno o más monómeros para formar la primera matriz de polímero y opcionalmente incluye cualquier cantidad de auxiliares de formulación que modulan la reacción de polimerización o que mejoran cualquier propiedad (este o no relacionada con la característica óptica) del elemento óptico. De manera similar, la composición reguladora de refracción comprende uno o más componentes que juntos son capaces de polimerización inducida por estímulo para formar una segunda matriz de polímero. Debido a que los lentes flexibles y plegables intraoculares generalmente permiten incisiones más pequeñas, se prefiere que tanto la primera composición de matriz de polímero como la composición reguladora de refracción incluyan uno o más monómeros acrílicos basados en silicona con una baja Tg cuando se utilice el método de la invención para elaborar los IOL. Una ventaja clave de los lentes intraoculares de la presente invención es que se puede modificar una propiedad de IOL después de la implantación dentro del ojo. Por ejemplo, cualquier error en el cálculo de la graduación debido a mediciones imperfectas de la cornea o una colocación variable del lente y sanado de heridas se puede modificar en un procedimiento postquirúrgico con un paciente ambulatorio. Además del cambio en el índice de refracción de IOL, se ha encontrado que la formación inducida por estímulo de la segunda matriz de polímero afecta la graduación de IOL al alterar la curvatura del lente de una manera predecible. Como un resultado, ambos mecanismos se pueden aprovechar para regular la propiedad de IOL, tal como la graduación, después de que se ha implentado dentro del ojo. En general, el método para implementar un IOL de la invención que tiene una primera matriz de polímero y una composición reguladora de refracción dispersada en el mismo comprende: (a) exponer por lo menos una porción del lente a un' estímulo por lo que el estímulo induce la polimerización de la composición reguladora de refracción. Si después de la implantación y sanado de herida no necesitan modificarse las propiedades de IOL, entonces la porción expuesta es el lente completo. La exposición del lente completo inmovilizará las propiedades existentes hasta ese momento del lente implantado. Sin embargo, si una característica del lente tal como su graduación necesita modificarse, entonces se expondrá únicamente una porción del lente (un poco menor que la totalidad del lente) . En una modalidad, el método de implementación de los IOL de la invención comprende además: (b) esperar un intervalo de tiempo; y (c) volver a exponer la porción del lente al estímulo. Este procedimiento generalmente inducirá una polimerización adicional de la composición reguladora de reacción dentro de la porción de lente expuesta. Se puede repetir las etapas (b) y (c) cualquier cantidad de veces hasta que el lente intraocular (o el elemento óptico) haya alcanzado la característica de lente que se desea. En este punto, el método puede incluir además la etapa de exponer la totalidad del lente al estímulo para inmovilizar la propiedad de lente que se desea. En otra modalidad, en donde necesita modificarse una de las propiedades del lente, un método para implementar un IOL de la invención comprende: (a) exponer una primera porción del lente a un estímulo por lo que el estímulo induce la polimerización de la composición reguladora de refracción; y (b) exponer una segunda porción del lente al estímulo. La primera porción del lente y la segunda porción del lente representan regiones diferentes del lente aunque estas se pueden superponer. Opcionalmente, el método puede incluir un intervalo de tiempo entre las exposiciones de la primera porción de lente y la segunda porción de lente. Además, el método puede incluir además volver a exponer la primera porción de lente o bien la segunda porción de lente cualquier cantidad de veces (con o sin un intervalo de tiempo entre exposiciones) o puede comprender además exponer porciones adicionales del lente (por ejemplo una tercera porción de lente, una cuarta porción de lente, etc.) . Una vez que se ha alcanzado la propiedad deseada, entonces el método puede incluir además la etapa de exponer la totalidad del lente al estímulo para inmovilizar la propiedad del lente que se desea. En general, la posición de una o más porciones expuestas variará dependiendo del tipo de error de refracción que se corrija. Por ejemplo, en una modalidad, la porción expuesta del IOL es la zona óptica la cual está en la región central del lente (por ejemplo, entre aproximadamente 4 mm y aproximadamente 5 mm de diámetro) . De manera alternativa, una o más porciones de lente expuestas pueden estar a lo largo del reborde exterior del IOL o a lo largo de un meridiano particular. En las modalidades preferidas, el estímulo es la luz. En las modalidades más preferidas, la luz es de una fuente láser. En resumen, la presente invención se relaciona con un elemento óptico novedoso que comprende: (i) una primer matriz de polímero y (ii) una composición que regula la refracción y la cual es capaz de polimerización inducida por estímulo dispersada en la misma. Cuando por lo menos una porción del elemento óptico se expone a un estímulo apropiado, la composición reguladora de refracción forma una segunda matriz de polímero. La cantidad y ubicación de la segunda matriz de polímero modifica una propiedad tal como la graduación del elemento óptico al cambiar su índice de refracción o bien al alterar su forma.
EJEMPLO 1
Los materiales que comprenden las diversas cantidades de (a) polidimetilsiloxano rematado con diacetoximetilsilano
("PDMS") (36000 g/mol), (b) copolímero de dimetilsiloxano-difenilsiloxano rematado con vinil-dimetilsilano ("DMDPS") 15,500 g/mol) y (c) un fotoiniciador UV, 2, 2-dimetoxi-2-fenilacetofenona ("DMPA") como se muestra en la tabla I se elabora y se prueba. PDMS es el monómero el cual forma la primera matriz de polímero y DMDPS y DMPA juntos comprenden la composición reguladora de refracción.
TABLA 1
peso % con respecto a DMDPS
Brevemente, se pesan las cantidades apropiadas de PMDS (Gelest DMS D33; 36000 g(mol), DMDPS (Gelest PDV-0325; 3.0-3.5 moles % de difenilo, 15,500 g/mol) y DMPA (Acros; 1.5 % en peso con respecto a DMDPS) juntas en un recipiente de aluminio, se mezclan manualmente a temperatura ambiente hasta que se disuelve DMPA y se desgasifica bajo presión (5 mtorr) durante 2-4 minutos para remover burbujas de aire. Los primas fotosensibles se fabrican al verter la composición de silicona resultante en un molde elaborado de tres placas de vidrio que se mantienen juntas por cinta scotch en forma de un primas y que se sellan en un extremo con calafateado de silicona. Los prismas son de -5 cm de longitud y las dimensiones de tres lados son de ~8 mm cada una. Se permite un período de 7 días para asegurar que la primera matriz de polímero resultante no sea pegajosa, sea clara y transparente. La cantidad de fotoiniciador (1.5% en peso) se basa en experimentos previos con un contenido de monómero RMC fijo de 25% en el cual se hace variar el contenido de fotoiniciador. La regulación de índice de refracción máxima se observa para composiciones que contienen 1.5% y 2% en peso de fotoiniciador mientras que la saturación en el índice de refracción se produce a 5% en peso.
EJEMPLO 2
Síntesis de monómeros de RMC
Como se ilustra por el esquema de reacción 1, el tetrámero de dimetilsiloxano cíclico disponible comercialmente
("D4") , trímero de metilfenilsiloxano cíclico ("D3") en diversas proporciones se someten a abertura del anillo por medio de ácido tríflico y se hace reaccionar bis-metacriloxipropiltetrametildisiloxano ("MPS") en una síntesis en un recipiente. Patente de los Estados Unidos Número
4,260,725; Kunzler, J.F., Trends in Polymer Science, 4:52-59
(1996); Kunzler et al. J. Appl. Poly. Sci., 55: 611-619 (1995); y Lai et al., J. Poly. Sci. A. Poly. Chem., 33: 1733-1782
(1995) . ESQUEMA DE REACCIÓN 1
H3C O Me. Me Ph 1) CF3S03H ! II | 20=C-C-0- -(CH2)3-Si-0 * — Si-O — + 1 — Si-0 2) NaHCQ3 M 2 1 Me Me MPS j D3' O Me Me Ph Me O >-C— C— O— (Oi2)3-Si-O— Si-O-rSi-O Si— (CH2)3O— C=C-- I \ i ' I H3C Me 2 Me Me Me CH3
Monómero RMC
Brevemente, se agitan cantidades apropiadas de MPS, D4 y D3' en un frasco durante 1.5-2 horas. Se agrega una cantidad apropiada de ácido tríflico y la mezcla resultante se agita durante otras 20 horas a temperatura ambiente. La mezcla de reacción se diluye con hexano, se neutraliza (el ácido) por' adición de bicarbonato de sodio y se seca por la adición de sulfato de sodio anhidro. Después de filtración y rotoevaporación del hexano, el monómero de RMC se purifica por filtración adicional a través de una columna de carbón activado. Se seca el monómero de RMC a 5 mtorr de presión entre 70-80°C durante 12-18 horas. Las cantidades de incorporación de fenilo, metilo y grupo final se calculan a partir de los espectros de RMN 1H que se llevan a cabo en cloroformo deuterado sin tetrametilsilano como estándar interno ("TMS"). Los ejemplos ilustrativos de desplazamientos químicos para algunos monómeros de RMC sintetizados son los siguientes. Un monómero de 1000 g/mol de RMC que contiene 5.58 moles % de fenilo (que se elabora al hacer reaccionar: 4.85 g (12.5 mmoles) de MPS; 1.68 g (4.1 mmoles) de D3 ' ; 5.98 g (20.2 mmoles) de D4 ; y 108 µl (1.21 mmoles) de ácido tríflico: d = 7.56-7.57 ppm (m, 2H) aromático, d = 7.32-7.33 ppm (m, 3H) aromático, d = 6.09 ppm (d, 2H) olefínico, d = 5.53 ppm (d, 2H) olefínico, d = 4.07-4.10 ppm (t, 4H) -0-CH2CH2CH2-, d = 1.93 PPM (s, 6H) metilo de metacrilato, d = 1.65-1.71 ppm (m, 4H) -0-CH2CH2CH2- , d = 0.54-0.58 ppm (m, 4H) -0-CH2CH2CH2-Si, d = 0.29-0.30 ppm (d, 3H) , CH3-Si-fenilo, d = 0.04-0.08 ppm (s, 50H)(CH3)2Si de la estructura principal .
Un monómero de 2000 g/mol de RMC que contiene 5.26 moles % de fenilo (fabricada al hacer reaccionar 2.32 g (6.0 mmoles) de MPS; 1.94 g (4.7 mmoles) de D3 ' ; 7.74 g
(26.1 mmoles) de D4; y 136 µl (1.54 mmoles) de ácido tríflico: d = 7.54-7.58 ppm (m, 4H) aromático, d = 7.32-7.34 ppm )m, 6H) aromático, d = 6.09 ppm (d, 2H) olefínico, d = 5.53 ppm (d, 2H) olefínico, d = 4.08-4.11 ppm (t, 4H) -0-CH2CH2CH2- , d = 1.94 ppm (s, 6H) metilo de metacrilato, d = 1.67-1.71 ppm (m, 4H) -0-CH2CH2CH2-, d = 0.54-0.59 ppm (m, 4H) -0-CH2CH2CH2-Si , d = 0.29-0.31 ppm (d, 6H) , CH3-Si-fenilo, d = 0.04-0.09 ppm (s, 112H) (CH3)2Si de la estructura principal.
Un monómero de 4000 g/mol de RMC que contiene 4.16 moles % de fenilo (fabricada al hacer reaccionar 1.06 g (2.74 mmoles) de MPS; 1.67 g (4.1 mmoles) de D3 ' ; 9.28 g (31.3 mmoles) de D4; y 157 µl (1.77 mmoles) de ácido tríflico: d = 7.57-7.60 ppm (m, 8H) aromático, d = 7.32-7.34 ppm (m, 12H) aromático, d = 6.10 ppm (d, 2H) olefínico, d = 5.54 ppm (d, 2H) olefínico, d = 4.08- d = 0.31 ppm (m, 11H) , CH3Si-fenilo, d = 0.07-0.09 ppm (s, 272 H) (CH3)2 de la estructura principal.
De manera similar, para sintetizar el polímero de dimetilsiloxano sin ninguna unidad metilfenilsiloxano y rematado con metilacriloxipropildimetilsilano, la relación de D4 respecto a MPS varía sin incorporar D'3. Los pesos moleculares se calculan por RMN 1H y por cromatografía de permeación en gel ("GPC"). Se obtienen pesos moleculares absolutos por el método de calibración universal utilizando estándares de poliestireno y poli (metacrilato de metilo) . La tabla 2 muestra la caracterización de otros monómeros de RMC sintetizados por la polimerización por abertura de anillo de ácido tríflico.
TABLA 2
10-40% peso, stos monom r s de RM de pesos moleculares 1000 a 4000 g/mol con 3-6.2 moles % de contenido de fenilo son completamente miscibles, biocompatibles y forman prismas ópticamente claros y lentes cuando se incorporan en la matriz de silicona. Los monómeros de RMC con un contenido de fenilo alto (4-6 moles %) y un peso molecular bajo
(1000-4000 g/mol) resultan en incrementos en el cambio de índice de refracción de 2.5 veces e incrementos en las velocidades de difusión de 3.5 a 5.0 veces en comparación con el monómero RMC utilizado en la tabla 1 (copolímero de dimetilsiloxano-difenilsiloxano rematado con vinildimetilsilano ("DMDPS") (3-3.5 moles% de contenido de difenilo, 15500 g/mol) .
Estos monómeros se utilizan para elaborar elementos ópticos que comprenden: (a) polidimetilsiloxano rematado con diacetoximetilsilano ("PDMS") (36000 g/mol), (b) copolímero de dimetilsiloxano y metilfenilsiloxano que está rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano, y (c) 2 , 2-dimetoxi-2-fenilacetofenona ("DMPA"). Nótese que el componente (a) es el monómero que forma la primera matriz de polímero y los componentes (b) y (c) comprenden la composición reguladora de refracción.
EJEMPLO 3
Fabricación de lentes intraoculares ("IOL")
Se diseña un molde intraocular de acuerdo con los estándares bien aceptados. Véanse, por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos Números 5,762,836; 5,141,678; y 5,213,825. Brevemente, el molde se construye de aproximadamente 2 superficies plano-cóncavas que poseen radios de curvatura de -6.46 mm o bien de -12.92 mm, respectivamente. Los lentes resultantes tienen un diámetro de 6.35 mm y poseen un espesor que varía de 0.64 mm, 0.98 mm o 1.32 mm, dependiendo de la combinación de superficies de lentes cóncavos que se utilicen. Utilizando dos radios de curvatura diferentes en sus tres posibles combinaciones y suponiendo un índice de refracción nominal de 1.404 para la composición IOL, se fabrican lentes con graduaciones previa a la irradiación de 10.51 D (62.09 D en aire) , 15.75 D (92.44 en aire) y 20.95 D (121.46 D en aire) .
EJEMPLO 4
Estabilidad de las composiciones contra el lixiviado
Se fabrican tres IOL con 30 y 10% en peso de RMC monómeros B y D incorporado en 60% en peso de la matriz de PDMS. Después de curado por humedad de PDMS para formar la primera matriz de polímero, se analiza como sigue la presencia de cualquier monómero RMC en la solución acuosa. Dos de los tres lentes se irradian tres veces durante un período de 2 minutos utilizando una luz de 340 nm, mientras que el tercero no se irradia de manera alguna. Uno de los lentes irradiados después se inmoviliza al exponer la totalidad de la matriz del lente a irradiación. Los tres lentes se agitan mecánicamente durante tres días en una solución de NaCl 1.0 M. Las soluciones de NaCl después se extraen por hexano y se analizan por RMN XH. En el espectro de RMN no se observan picos debido al monómero de RMC. Estos resultados sugieren que los monómeros de RMC no lixivian en la matriz dentro de la fase acuosa en la totalidad de los tres casos. Estudios anteriores en un monómero de RMC de silicona rematado con vinilo muestra resultados similares incluso después de haber sido almacenado en una solución de NaCl 1.0 M durante más de un año.
EJEMPLO 5
Estudios Toxicológicos en Ojos de Conejos
Los IOL de silicona esterilizados, no irradiados e irradiados (fabricados como se describe en el Ejemplo 3) de la presente invención y los IOL de silicona esterilizados y disponibles comercialmente se implantan en ojos de conejos albinos. Después de seguir clínicamente los ojos durante una' semana, se sacrifica a los conejos. Los ojos extraídos se enuclean, se colocan en formalina y se estudian histopatológicamente . No hay evidencia de toxicidad córnea, inflamación del segmento anterior u otros signos de toxicidad de los lentes.
EJEMPLO 6
Irradiación de los Prismas de Silicona
Debido a la facilidad de medición del cambio de índice de refracción ( n) y el porciento de cambio en el índice de refacción neto (% n) de los prismas, las formulaciones de la invención se pueden moldear en prismas para irradiación y caracterización. Los prismas se fabrican al mezclar y verter (a) 90-60% en peso de PDMS de Mn alto, (b) 10-40% en peso de monómeros de RMC en la Tabla 2, y (c) 0.75% en peso (con respecto a los monómeros de RMC) del fotoiniciador DMPA en moldes de vidrio en forma de prismas de 5 cm de largo y 8.0 mm en cada lado. La composición de silicona en los prismas se cura por humedad y se almacena en la oscuridad a temperatura ambiente durante un período de 7 días para asegurar que la matriz final no está pegajosa, que es clara y transparente. Dos de los lados grandes de cada prisma se cubren por un fondo negro mientras que el tercero se cubre por una fotomáscara elaborada de una placa de aluminio con una ventana rectangular (2.5 mm x 10 mm) . Cada prisma se expone a un flujo de 1.2 mW/cm2 de una luz colimada de 340 mm (absorción máxima del fotoiniciador) a partir de una lámpara de arco de 1000 W Xe:Hg durante períodos de tiempo variables. Las líneas de guía ANSÍ indican que la exposición permisible máxima ("MPE") en la retina utilizando 340 nm de luz para una exposición de 10-30000 s es de 1000 mJ/cm2. Los Criterios para Exposición del Ojo y la Piel. American National Standard Z136.1:31-42 (1993) . La intensidad de dosis única de 1.2 mW/cm2 de 340 nm de luz durante un período de 2 minutos corresponde a 144 mJ/cm2, lo cual está muy por debajo de las líneas de guía ANSÍ. De hecho, incluso si la intensidad total para tres exposiciones (432 mJ/cm2) está debajo de las líneas de guía ANSÍ. La Figura 2 es una ilustración del procedimiento de irradiación del prisma. Los prismas se someten a: (i) irradiación continua -exposición de una vez por un período de tiempo conocido, y (ii) irradiación de "estacato" -tres exposiciones más cortas con intervalos de duración entre ellas. Durante la irradiación continua, el contraste del índice de refracción depende de la densidad de reticulado y las moles % de grupos fenilo, mientras que en la irradiación interrumpida, la difusión del monómero RMC y el reticulado adicional también juegan un papel importante. Durante la irradiación de estacato, la polimerización de monómero RMC depende de la velocidad de propagación durante cada exposición y el grado de interifusión de monómero RMC libre durante los intervalos entre exposiciones. Los valores típicos para el coeficiente de difusión de los oligómeros (similar al de monómeros RMC de 1000 g/mol utilizados en la práctica de la presente invención) en una matriz de silicona están en el orden de 10"6 a 10~7cm2/s. En otras palabras, los monómeros RMC de la invención requieren aproximadamente 2.8 a 28 horas para difundir 1 mm (aproximadamente la mitad de anchura de las bandas irradiadas) . La distancia de una zona óptica típica en un IOL es de aproximadamente 4 a aproximadamente 5 mm transversales. Sin embargo, la distancia de la zona óptica también puede estar fuera de este intervalo. Después de las exposiciones apropiadas, los prismas se irradian sin la fotomáscara (y de esta manera se expone toda la matriz) durante 6 minutos utilizando una lámpara de arco de mercurio de presión media. Esto polimeriza los monómeros de RMC de silicona remanentes y por lo tanto "bloquea" el índice de refracción del prisma en el lugar. De manera notable, la irradiación total combinada de las exposiciones localizadas y la exposición de "inmovilización" aún está dentro de las líneas de guía ANSÍ.
EJEMPLO 7
Curvas de Dosis-Respuesta de Prisma
Los prismas de la invención fabricados a partir de monómeros de RMC descritos por la Tabla 2 se enmascaran y exponen inicialmente durante 0.5, 1, 2, 5 y 10 minutos utilizando 1.2 mW/cm2 de la línea de 340 nm a partir de una lámpara de arco de Xe:Hg de 1000 . Las regiones expuestas de los prismas se marcan, la máscara se separa y se miden los cambios en el índice de refracción. La regulación del índice de refracción de los prismas se mide al observar la deflección de una hoja del luz láser que pasa a través del prisma. La diferencia en la deflección del haz que pasa a través de las regiones expuesta y no expuesta se utiliza para cuantificar el cambio ( n) en el índice de refracción y el porcentaje de cambio en el índice de refracción (% n) . Después de tres horas, los prismas se vuelven a enmascarar con las ventanas superpuestas con las regiones expuestas previamente y se irradian durante una segunda ocasión por 0.5, 1, 2 y 5 minutos (el tiempo total de esta manera se iguala a l, 2, 4 y 10 minutos, respectivamente) . Se separan las máscaras y se miden los cambios en el índice de refracción. Después de otras tres horas, los prismas se exponen una tercera vez por 0.5, 1 y 2 minutos (por lo tanto, el tiempo total es a 1.5, 3 y 6 minutos) y se miden los cambios en el índice de refracción. Como se esperaba, el % n se incrementa con el tiempo de exposición para cada prisma después de la exposición lo que resulta en curvas prototípicas de dosis-respuesta. En base en estos resultados, una difusión de monómero de RMC adecuada parece producirse en aproximadamente 3 horas por 1000 g/mol de monómero de RMC.
La totalidad de los monómeros RMC (B-F) excepto para el monómero RMC A resultan en prismas ópticamente claros y transparentes antes y después de sus exposiciones respectivas. Por ejemplo, el % n más grande para los monómeros RMC B, C y D a 40% en peso de incorporación en FPMC 60% en peso fueron de 0.52%, 0.63% y 0.30%, respectivamente, lo cual corresponde a 6 minutos de exposición total (tres exposiciones de 2 minutos, cada una separada por intervalos de 3 horas para el monómero de RMC B y 3 días para los monómeros de RMC C y D) . Sin embargo, aunque producen el cambio más grande en el índice de refracción (0.95%), el prisma fabricado a partir del monómero RMC A (también con una incorporación de 40% en peso en 60% en peso de FPMC y 6 minutos de exposición total, tres exposiciones de 2 minutos, cada una separada por intervalos de 3 horas) se volvieron un poco turbios. Por lo tanto, si se utiliza el monómero RMC A para fabricar un IOL, entonces el RMC debe incluir menos de 40% en peso de monómero RMC A o el % n se debe mantener por debajo del punto en donde se comprometa la claridad óptica del material. Una comparación entre la irradiación continua y estacato para RMC A y C en el prisma muestra que los valores de % n inferiores se presentan en prismas expuestos a irradiación continua en comparación con los observados utilizando irradiaciones estacato. Como se indica por estos resultados, el intervalo de tiempo entre exposiciones (el cual se relaciona con la cantidad de difusión de RMC a partir de las regiones no expuesta y expuesta) se puede aprovechar para regular con precisión el índice de refracción de cualquier material elaborado de las composiciones de polímero de la invención. La exposición de los prismas por completo, irradiados previamente a una presión media con una lámpara de arco Hg polimeriza cualquier RMC libre remanente, lo que bloquea efectivamente el contraste de índice de refracción. La medición del cambio del índice de refracción antes y después de la fotoinmovilización indica que no hay modulación adicional en el índice de refracción.
EJEMPLO 8
Caracterización Óptica de los IOL
La interferometría de Talbot y la prueba de Ronchi se utilizan para medir cualitativa y cuantitativamente muchas aberraciones ópticas primarias (primario esférico, coma, astigmatismo, curvatura de campo y distorsión) presentes en lentes preirradiados y postirradiados así como cuantificar cambios en la graduación cuando se somete a fotopolimerización. En la interferometría de Talbot, la IOL de prueba se coloca entre dos reglas Ronchi con la segunda retícula colocada fuera del foco del IOL y que gira en un ángulo conocido, con respecto a la primera retícula. La superposición de la autoimagen de la primera regla de Ronchi (Px = 300 líneas/pulgada) sobre una segunda retícula (P2 = 150 líneas/pulgada) produce franjas moiré inclinadas en un ángulo, 1 . Un segundo patrón de franjas moiré está construido por desplazamiento axial de la segunda regla Ronchi a lo largo del eje óptico una distancia conocida, d, a partir de los lentes de prueba. El desplazamiento de la segunda rejilla permite la autoimagen de la primera regla de Ronchi para incrementar la ampliación provocando que el patrón de franja moiré que se observa gire en un nuevo ángulo, 2. El conocimiento de los ángulos de paso moiré permite la determinación de la longitud focal de los lentes (o inversamente) , su graduación se cierra mediante la expresión:
f= P2 tan a 2 sen ? + cos ? tan a ? sen ? + cos ?
Para ilustrar la aplicabilidad de la interferometría de Talbot a este trabajo, los patrones de franjas moiré de uno de los IOL preirradiados de la invención (PDMS 60% en peso, RMC monómero B 30% en peso, RMC monómero D 10% en peso y DMPA 0.75% en relación a dos monómeros RMC) medido en aire, se presenta en la figura 3. Cada una de las franjas moiré se coloca con el algoritmo de ajuste de mínimos cuadrados diseñado específicamente para el procesamiento de patrones moiré. El ángulo entre dos reglas Ronchi se establece en 12°, en desplazamiento entre la segunda regla Ronchi entre el primero y segundo patrones de franjas moiré es de 4.92 mm, y los ángulos de paso de las franjas moiré, se mide en relación a un sistema de coordenadas ortogonal definido por el eje óptico del instrumento y que cruza las dos reglas Ronchi en 90 , en donde x = -33.2 ± 0.30 y 2 = -52.7 ± 0.40. La sustitución de estos valores dentro de la ecuación anterior resulta en una longitud focal de 10.71 + 0.50 mm (potencia o graduación = 93.77 ± 4.6 D) . Las aberraciones ópticas de los IOL de la invención (ya sea de fabricación o de la polimerización inducida por estímulo de los componentes RMC) se monitorea utilizando la "prueba Ronchi" la cual involucra remover la segunda regla Ronchi del interferómetro Talbot y observar la autoimagen amplificada de la primera regla Ronchi después de su pasaje a través de la prueba IOL. Las aberraciones de los lentes de prueba se manifiestan a sí mismas como una distorsión geométrica del sistema de franja (producido por la regla Ronchi) cuando se observa en el plano de imagen. Un conocimiento de la imagen distorsionada revela la aberración de los lentes. En general, los lentes fabricados de la invención (tanto antes como después de los tratamientos por irradiación) muestran una separación tajante, paralela y periódica de las franjas de interferencia lo que indica una ausencia de la mayor parte de las aberraciones ópticas de orden primario, una calidad de superficie óptica elevada, homogeneidad de n en el volumen y una graduación constante en el lente. La figura 4 es un ejemplo ilustrativo de un ronchigrama de la invención, IOL irradiado previamente que se fabrica a partir de PDMS 60% en peso, RMC monómero B 30% en peso, RMC monómero B 10% en peso y 0.75% de DMPA en relación a los 2 monómeros de RMC. El uso de una sola regla ronchi también se puede utilizar para medir el grado de convergencia de un frente de onda refractado (es decir, la graduación) . En esta medición, el IOL de prueba se coloca en contacto con la primera regla Ronchi, se colima la luz hasta que se encuentra incidente sobre la regla de Ronchi y los lentes y la autoimagen ampliada se proyecta sobre una pantalla de observación. La ampliación del autoimagen permite la medición de la curvatura del frente de onda refractado al medir la frecuencia espacial del patrón de franja proyectado. Estas afirmaciones se cuantifican por la siguiente ecuación:
1000 ds Pr = (l+ ) En donde Pv es la graduación del lente expresada en dioptrías, L es la distancia del lente al plano de observación, ds es la franja ampliada separada de la primera regla Ronchi y d es la separación de retícula original.
EJEMPLO 9
Cambios de graduación por fotopolimerización de los IOL de la invención
Se fabrica un IOL de la invención como se describe por el Ejemplo 3 que comprende 60% en peso de PDMS (nD=1.404), 30% en peso de RMC monómero B (nD=1.4319), 10% en peso de RMC monómero D (nD=1.4243) y 0.75% en peso de fotoiniciador DMPA en relación a los porcientos en peso combinados de los dos monómeros de RMC. El IOL se coloca con una fotomáscara de 1 mm de diámetro y se expone a 1.2 mW/cm2 al cuadrado de luz colimada de 340 nm a partir de una lámpara de arco de Xe:Hg de 1000 W durante 2 minutos. El lente irradiado después se coloca en la oscuridad durante tres horas para permitir la polimerización y difusión de monómero de RMC. El IOL se fotoinmoviliza por exposición continua durante la totalidad de seis minutos utilizando las condiciones de iluminación mencionadas antes. La medición de los ángulos de paso moiré seguidas por sustitución en la ecuación 1 resulta en una graduación de 95.1 ± 2.9 D (f=10.52 ± 0.32 mm) y 104.1 ± 3.6 D (f=9.61 ± 0.32 mm) para las zonas no irradiada e irradiada, respectivamente . La magnitud del incremento en la energía es mayor que la que se predice a partir de los experimentos de prisma en donde habitualmente se obtiene un incremento de 0.6% en el índice de refracción. Si se obtiene un incremento similar en el índice de refracción en los IOL, entonces el cambio esperado en el índice de refracción sería de 1.4144 a 1.4229. Utilizando el nuevo índice de refracción (1.4229) en el cálculo de la graduación del lente (en aire) y suponiendo que las dimensiones del lente no cambien cuando se somete a fotopolimerización, se calcula una graduación de lente de 96.71 D (f=10.34 mm) . Puesto que este valor es menor que la graduación observada de 104.1 ± 3.6 D, el incremento adicional en la graduación debe ser de otro mecanismo. Un estudio adicional del IOL fotopolimerizado muestra que la difusión del monómero RMC subsecuente después de la exposición de radiación inicial lleva a cambios en el radio de curvatura del lente. Véase, por ejemplo, la Figura 5. La migración del monómero RMC de la zona no irradiada dentro de la zona radiada provoca que cualquiera o ambas superficies anterior y posterior del lente se expandan y de esta manera cambie el radio de curvatura del lente. Se ha determinado que una disminución de 7% en el radio de curvatura de ambas superficies es suficiente para explicar el incremento observado en la graduación del lente. El cambio concomitante en el radio de curvatura se estudia adicionalmente. Se fabrica un IOL idéntico al descrito antes. En la Figura 6a se muestra un interferograma de Ronchi del IOL (interferograma izquierdo) . Utilizando un interferómetro de Talbot, se determina experimentalmente la longitud focal del lente la cual es de 10.52 ± 0.30 mm (95.1 D ± 2.8 D) . El IOL después se coloca en una fotomáscara de 1 mm y se irradia con 1.2 mW/cm2 de luz colimada a 340 a partir de una lámpara de arco de Xe:Hg de 1000 continuamente durante 2.5 minutos. A diferencia del IOL previo, este lente no "se inmoviliza" tres horas después de la irradiación. La Figura 6b (interferograma derecho) es el interferograma de Ronchi del lente tomado seis días después de la irradiación. La característica más evidente entre los dos patrones de interferencia es el incremento notable en la separación de las franjas, lo que indica un incremento en la graduación de refracción del lente. La medición de las separaciones de las franjas indica un incremento de aproximadamente +38d dioptrías en aire (f ~ 7.5 mm) . Esto corresponde a un cambio en el orden de aproximadamente +8.6 dioptrías en el ojo. Puesto que la mayor parte de las correcciones postoperatorias de cirugía de cataratas están dentro de 2 dioptrías, este experimento indica que el uso de los IOL de la invención permitirá un intervalo terapéutico relativamente grande.
EJEMPLO 10
Estudios de Fotopolimerización de IOL que no contienen fenilo
Los IOL de la invención que no contienen fenilo y que contienen monómeros de RMC se fabrican para estudiar adicionalmente la expansión a partir de la formación de la segunda matriz de polímero. Se fabrica un ejemplo ilustrativo de tal IOL a partir de 60% en peso de PDMS, 30% en peso de RMC monómero E, 10% en peso de RMC monómero F y 0.75% en peso de DMPA en relación a los dos monómeros de RMC. La longitud focal antes de la irradiación en IOL resultante es de 10.76 mm (92.94 ± 2.21 D) . En este experimento, la fuente de luz es un láser fino de 325 nm a partir de un láser de He:Cd. Se coloca una fotomáscara de 1 mm de diámetro sobre el lente y se expone a un flujo colimado de 0.75 mW/cm2 a 325 nm durante un período de dos minutos. El lente después se coloca en la oscuridad durante tres horas. Las mediciones experimentales indican que la longitud focal del IOL cambia de 10.76 mm ± 0.25 mm (92.94 D ± 2.21 D) a 8.07 mm ± 0.74 mm (123.92 D ± 10.59 D) o un cambio dióptrico de + 30.98 D ± 10.82 D en aire. Esto corresponde a un cambio aproximado de + 6.68 D en el ojo. Esta cantidad de irradiación necesaria para inducir estos cambios es de únicamente 0.09 J/cm2, un valor muy por debajo de la exposición permisible máxima recomendada por la ANSÍ ("MPE") en un nivel de 1.0 J/cm2.
EJEMPLO 11
Vigilancia para detectar cambios potenciales del IOL por la luz ambiente La potencia óptica y calidad de los IOL de la invención se vigila para mostrar que el manejo en condiciones de luz ambiente no produce ningún cambio no deseado en la graduación de los lentes. Se coloca una fotomáscara de diámetro abierto de 1 mm sobre la región central de un IOL de la invención (que contiene 60% en peso de PDMS, 30% en peso de RMC monómero E, 10% en peso de RMC monómero F y 0.75% en peso de DMPA en relación a los dos monómeros de RMC) , expuesto a iluminación ambiente continua durante un período de 96 horas, y la frecuencia espacial de los patrones de Ronchi así como los ángulos de las franjas moiré las cuales se monitorean cada 24 horas. Utilizando el método de las franjas moiré, se mide la longitud focal del aire del lente inmediatamente después de la remoción del molde del lente la cual es de 10.87 ± 0.23 mm (92.00 D ± 1.98 D) y, después de 96 horas de exposición apf a luz ambiente, es de 10.74 mm ± 0.25 mm (93.11 D ± 2.22 D) . Por lo tanto, dentro de la incertidumbre experimental de medición, se demuestra que la luz ambiente no induce ningún cambio no deseado en la graduación. Una comparación de los patrones de Ronchi resultantes no muestra cambio en la frecuencia espacial o en la calidad del patrón de interferencia, lo que confirma que la exposición a luz ambiente no afecta la graduación o la calidad de los IOL de la invención.
EJEMPLO 12
Efecto del procedimiento de inmovilización en un IOL irradiado
Se prueba un IOL de la invención cuya graduación ha sido modulada por irradiación para observar si el procedimiento de inmovilización resulta en una modificación adicional de la graduación del lente. Un IOL fabricado de 60% en peso de PDMS,
30% en peso de RMC monómero E, 10% en peso de RMC monómero F y 0.75% en peso de DMPA en relación a los dos monómeros de RMC se irradia durante 2 minutos con 0.75 mW/cm2 de una línea láser de 325 nm a partir de un láser de He : Cd el cual se expone durante ocho minutos a una lámpara de arco de Hg de presión media. Las comparaciones de Talbot antes y después del procedimiento de inmovilización muestra que la graduación del lente permanece sin cambios. El contraste notable de las franjas de interferencia indica que la calidad óptica del lente de la invención también permanece sin afectar. Para determinar si el procedimiento de inmovilización se ha completado, el IOL se vuelve a colocar dentro de la fotomáscara de diámetro de 1 mm y se expone una segunda vez a 0.75 mW/cm2 de la línea de láser 325 durante dos minutos. Como en lo anterior, no se observa un cambio observable en el espacio de franja o en la calidad óptica del lente.
EJEMPLO 13
Vigilancia para detectar cambios potenciales del IOL desde el momento de inmovilización
Puede surgir una situación en la cual el IOL implantado no requiera de modificación de la graduación postoperatoria. En tales casos, el IOL se debe inmovilizar de manera que su característica no se someta a cambio. Para determinar si el procedimiento de inmovilización induce cambio no deseados en la graduación de refracción de un IOL no irradiado previamente, el IOL (que contiene 60% en peso de PDMS, 30% en peso de RMC monómero E, 10% en peso de RMC monómero F y 0.75% en peso de DMPA en relación a los dos monómeros de RMC) se somete a tres radiaciones de 2 minutos sobre toda su área y luego se separa por un intervalo de 3 horas utilizando 0.75 mW/cm2 de la línea láser 325 a partir de un láser de He:Cd. Los ronchigramas y los patrones de franjas moiré que se toman antes y después de cada irradiación subsecuente. Los patrones de franjas moiré tomados del IOL de la invención en el aire inmediatamente después de la remoción del molde del lente y después de la tercera irradiación de 2 minutos indican una longitud focal de 10.50 mm ± 0.39 (95.24 D ± 3.69 D) y 10.12 mm ± 0.39 mm (93.28 D ± 3.53 D) , respectivamente. Estas mediciones indican la fotoinmovilización de un lente no expuesto previamente no induce cambios no deseados en la graduación. Además, no hay un cambio discernible en la separación de franja o en la calidad de las franjas de Ronchi detectado lo que indica que la graduación de refracción no cambia debido a la inmovilización.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (49)
1. Un elemento óptico, caracterizado porque comprende : una primera matriz de polímero, y una composición reguladora de refracción dispersada en la misma en donde la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización inducida por estímulo.
2. El elemento óptico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización fotoinducida.
3. El elemento óptico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento óptico es un prisma.
4. El elemento óptico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento óptico es un lente.
5. Un lente, caracterizado porque comprende: una primera matriz de polímero, y una composición reguladora de refracción dispersada en la misma, en donde la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización fotoinducida.
6. El lente de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la primera matriz de polímero se selecciona del grupo que consiste de poliacrilato, polimetacrilato, polivinilo, polisiloxano y polifosfaceno.
7. El lente de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la composición reguladora de refracción incluye un componente que se selecciona del grupo que consiste de un acrilato, metacrilato, vinilo, siloxano y fosfacina.
8. El lente de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la composición reguladora de refracción comprende un monómero de la fórmula X-Y-X1 y un fotoiniciador, en donde Y es R Si—O R^ m X es R Z Si-O Ru y X1 es Z—Si— Rv en donde m y n son independientemente cada uno un número entero y R1, R2, R3 y R4 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste de hidrógeno, alquilo arilo y heteroarilo; y Z es un grupo fotopolimerizable.
9. El lente de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la matriz de polímero incluye un polisiloxano.
10. El lente de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la primera matriz de polímero incluye un poliacrilato.
11. El lente de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque R1, R2, R3, R4, R5 y R6 son cada uno independientemente un alquilo de 1 a 10 átomos de carbono o fenilo, y Z incluye una porción que se selecciona del grupo que consiste de acrilato, aliloxi, cinamoilo, metacrilato, cinamoilo, estibenilo y vinilo.
12. El lente de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque R1, R2 y R3, R5 y R6 se seleccionan del grupo que consiste de metilo, etilo y propilo, y R4 es fenilo.
13. El lente de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el monómero es (i) copolímero de dimetilsiloxano-difenilsiloxano rematado con un grupo vinildimetilsilano, (ii) copolímero de dimetilsiloxano-metilfenilsiloxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano, o (iii) d i m e t i 1 s i 1 o x a n o rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano, y el fotoiniciador es 2 , 2-dimetoxi-2-fenilacetofenona.
14. Un lente intraocular, caracterizado porque comprende : una matriz de polisiloxano y una composición reguladora de refracción dispersada en la misma, en donde la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización fotoinducida .
15. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la matriz de polisiloxano es polidimetilsiloxano rematado con diacetoximetilsilano .
16. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la composición reguladora de refracción comprende: dimetilsiloxano/difenilsiloxano rematado con un grupo vinildimetilsilano; copolímero de dimetilsiloxano-me t i 1 f en i 1 s i 1 oxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano; o dimetilsiloxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano; y 2 , 2 -dimetoxi-2-fenilacetofenona.
17. Un método para implementar un elemento óptico que tiene una composición reguladora de refracción dispersada en el mismo, caracterizado porque comprende: (a) exponer por lo menos una porción del lente a un estímulo por lo que el estímulo induce la polimerización de la composición reguladora de refracción.
18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el elemento óptico es un prisma o un lente.
19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la porción expuesta representa la totalidad del elemento óptico.
20. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además: (b) esperar un intervalo de tiempo; y (c) volver a exponer la porción del lente óptico al estímulo para inducir una polimerización adicional de la composición reguladora de refracción dentro de la porción.
21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: repetir las etapas (b) y (c) .
22. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: exponer la totalidad del elemento óptico al estímulo.
23. Un método para implementar un lente intraocular' que tiene una composición reguladora de refracción dispersada en el mismo e implantado dentro del ojo, caracterizado porque comprende : (a) exponer por lo menos una porción del lente a una fuente de luz por lo que la fuente de luz induce la polimerización de la composición reguladora de refracción.
24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la porción expuesta representa la totalidad del lente intraocular.
25. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además: (b) esperar un intervalo de tiempo; y (c) volver a exponer la porción del lente a la fuente de luz para inducir una polimerización adicional de la composición reguladora de refracción dentro de la porción.
26. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende: repetir las etapas (b) y (c) .
27. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además: exponer la totalidad de lente a la fuente de luz.
28. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la porción expuesta es la zona óptica del lente.
29. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la porción expuesta es el borde exterior del lente.
30. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la porción expuesta es a lo largo de un meridiano del lente.
31. Un método para implementar un lente intraocular que tiene una composición reguladora de refracción dispersada en el mismo e implantada dentro del ojo, que comprende: (a) exponer una primera porción del lente a una fuente de luz por lo que la fuente de luz induce la polimerización de la composición reguladora de refracción, y (b) exponer una segunda porción del lente a la fuente de luz .
32. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque comprende además exponer una tercera porción del lente a una fuente de luz .
33. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque comprende además exponer la totalidad del lente a la fuente de luz.
34. Un método para fabricar un elemento óptico caracterizado porque comprende: mezclar una primera composición de matriz de polímero con una composición reguladora de refracción para formar una mezcla de reacción; colocar la mezcla de reacción en un molde; polimerizar la primera composición de matriz de polímero para formar una primera matriz de polímero con la composición reguladora de refracción dispersada en el mismo; y remover el elemento óptico del molde.
35. El lente de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la primera matriz de polímero incluye un poliacrilato.
36. El lente de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque R1, R2, R3, R4, R5 y R6 son cada una independientemente alquilo de 1 a 10 átomos de carbono o fenilo y Z incluye una porción que se selecciona del grupo que consiste de acrilato, metacrilato, aliloxi, cinamoilo, estibenilo y vinilo.
37. El lente de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la matriz de polisiloxano es polidimetilsiloxano rematado con diacetoximetilsilano.
38. El lente de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la composición reguladora de refracción comprende (i) copolímero de dimetilsiloxano-difenilsiloxano rematado con un grupo vinildimetilsilano, (ii) copolímero de dimetilsiloxano-metilfenilsiloxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano, o (iii) dimetilsiloxano rematado con un grupo metacriloxipropildimetilsilano .
39. Un lente intraocular, caracterizado porque comprende: una primera matriz de polímero; una composición reguladora de refracción dispersada en la primera matriz de polímero, en donde la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización inducida por estímulo y es difundible libremente dentro de por lo menos una porción de la primera matriz de polímero.
40. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la composición reguladora de refracción es capaz de formar una segunda matriz de polímero.
41. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la composición reguladora de refracción es capaz de polimerización fotoinducida.
42. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la composición reguladora de refracción es biocompatible.
43. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque comprende además un fotoiniciador.
44. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la composición reguladora de refracción incluye un componente que se selecciona del grupo que consiste de un acrilato, metacrilato, vinilo, siloxano y fosfaceno.
45. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la primera matriz de polímero se selecciona del grupo que consiste de poliacrilato, polimetacrilato, polivinilo, polisiloxano y polifosfaceno .
46. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la composición reguladora de refracción comprende un monómero de la fórmula X-Y-X ' y un fotoiniciador en donde Y es R Si — O m X y X1 es R 5 R z SÍ o y Z-SÍ R6 R6 respectivamente, en donde m y n son independientemente un número entero y R1, R2, R3, R4, R5 y R6 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consiste de hidrógeno, alquilo, arilo y heteroarilo, y Z es un grupo fotopolimerizable .
47. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la primera matriz de polímero incluye un polisiloxano.
48. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la primera matriz de polímero incluye un poliacrilato.
49. El lente intraocular de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque R1, R2, R3, R4, R5 y R6 son cada uno independientemente un alquilo de 1 a 10 átomos de carbono o fenilo, y Z incluye una porción que se selecciona del grupo que consiste de acrilato, metacrilato, aliloxi, cinamoilo, estibenilo y vinilo. - / - 64 - RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con lentes que son capaces de modificaciones de graduación después de la fabricación. En general, los lentes de la invención comprenden (i) una primera matriz de polímero, y (ii) una composición reguladora de la refracción que es capaz de polimerización inducida por estímulo dispersada en la misma. Cuando por lo menos una porción del lente se expone a un estímulo apropiado, la composición reguladora de refracción forma una segunda matriz de polímero. La cantidad y localización de la segunda matriz de polímero puede modificar la característica del lente tal como la graduación del lente al cambiar su índice de refracción o al alterar su forma, o ambas cosas. Los lentes de la invención tienen muchas aplicaciones en campos electrónicos y médicos y como un medio de almacenamiento de datos y como un lente médico, particularmente lentes intraoculares, respectivamente . ^^^^^^.
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