CN102272178A - 刷状共聚物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刷状共聚物，其包含：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。

Description

刷状共聚物
技术领域
本发明一般而言涉及一种刷状共聚物，和一种在其至少部分表面上具有刷状共聚物涂层的生物医用器件，如眼科透镜。
背景技术
多年来已经研究了医用器件，例如由含硅酮材料制造的眼科透镜。这种材料可以被普遍细分为两个主要的类别，即，水凝胶和非水凝胶。水凝胶可以吸水，并且在平衡状态下保水，而非水凝胶不能吸收显著大量的水。不管它们的含水量如何，水凝胶和非水凝胶的有机硅医用器件均易于具有相对疏水的不可湿润的表面，该表面对脂类具有高的亲和性。这个问题尤其与接触镜有关。
所属领域的技术人员长期以来就认识到需要改变这种有机硅接触镜的表面，以使其与眼睛相容。增加接触镜表面的亲水性能够改善该接触镜的湿润性，这是公知的。而这随后还会相应改善接触镜的佩戴舒适感。另外，接触镜的表面可能影响透镜对沉积物的敏感性，特别是在接触镜佩戴期间由泪液产生的蛋白质和脂类的沉积物。积累的沉积物可以致使眼睛不适、乃至炎症。在延长佩戴期的透镜的情况下(即，所用眼镜在睡觉以前不用每日取下)，表面尤其是重要的，因为延长佩戴期的透镜必须设计成在延长的时间内具有高标准的舒适度和生物适合性。
进行等离子体表面处理的有机硅透镜能够改善其表面性质，例如赋予该表面更多的亲水性、耐沉积性、抗擦伤性，或者其它的改性。先前公开的等离子体表面处理的实例包括使接触镜的表面经受包含以下组分的等离子体处理：惰性气体或氧(例如参见美国专利US 4,055,378；4,122,942；和4,214,014)；各种烃单体(例如参见美国专利US 4,143,949)；和氧化剂与烃的组合，如水与乙醇(例如参见WO 95/04609和美国专利US 4,632844)。美国专利US 4,312,575公开了一种通过使该透镜经受电辉光放电(等离子体)工艺、而在有机硅或聚氨酯透镜上提供阻隔涂层的方法，首先使透镜经受烃类气氛处理，随后在辉光放电(flow discharge)期间使该透镜经受氧处理来进行该工艺，由此增加透镜表面的亲水性。
美国专利US 6,582,754(“‘754专利”)公开了一种涂敷材料表面的方法，其涉及以下步骤：(a)在其表面上提供具有官能团的有机散装材料(bulkmaterial)；(b)使具有第一活性基团和烯键式不饱和双键的第一化合物的层与该散装材料表面共价结合，通过的是该散装材料表面上的官能团与第一化合物的第一活性基团的反应；(c)在该散装材料表面上使第一亲水单体和包括第二活性基团的单体共聚合，以形成包括多个主聚合物链的涂层，所述主聚合物链通过第一化合物共价结合到该表面，其中每个主聚合物链包括第二活性基团；(d)使该主聚合物链的第二活性基团与包括烯键式不饱和双键和第三活性基团的第二化合物反应，以使该第二化合物共价结合到该主聚合物链上，其中第三活性基团是与第二活性基团共反应性的；和(e)接枝聚合第二亲水单体以在该散装材料的表面上以获得支链亲水涂层，其中该支链亲水涂层包括多个主聚合物链和多个次级链，每个次级链通过第二化合物与一个骨架共价连接。‘754专利中公开的方法较为耗费时间，因为其涉及多个步骤，并且在基材上生产涂层的过程中使用了许多试剂。
泡罩包装和玻璃小瓶一般可用于单独包装销售给顾客的每个软接触镜。在该包装中通常使用盐水或去离子水存储接触镜，如在涉及包装或制造该接触镜的各专利中所提到的。因为接触镜材料可能易于自粘且易于与该接触镜包装粘连，因此往往配制用于泡罩包装的包装液，以减少或消除透镜的折叠和粘连；包装液可以包括用于改善接触镜舒适性的聚合物。在接触镜包装液中已经使用了聚乙烯醇(PVA)。另外，美国专利US 6,440,366公开了接触镜包装液，其包括环氧乙烷(PEO)/环氧丙烷(PPO)的嵌段共聚物，尤其是泊洛沙姆或泊洛沙胺。
共同转让给本文受让人博士伦公司(Bausch Lomb Incorporated)的美国专利申请出版物号20080151181(“‘181申请”)公开了其表面涂有内层和外层的接触镜，内层包括衍生自包含硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元的聚合物，而外层包括二醇。该‘181申请进一步公开了该二醇层包括至少一个二醇封端的聚合物单元，其选自二醇封端的聚乙烯吡咯烷酮、二醇封端的聚丙烯酰胺、二醇封端的聚环氧乙烷、和二醇封端的环氧乙烷(PEO)/环氧丙烷(PPO)的嵌段共聚物。
期望的是提供改善的表面改性的生物医用器件，在表面上具有赋予该器件更生物相容的光学透明的亲水涂层。另外，还期望在具有改善的湿润性和润滑性的接触镜上形成涂层，同时还能够抑制微生物结合到该透镜的表面，由此使该透镜长时间具有佩戴舒适感。以这种方式，生物相容的眼镜能够连续佩戴整夜，优选持续佩戴一星期以上，而对角膜没有副作用。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，提供了一种刷状共聚物，其包括：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。
根据本发明的第二个实施方案，提供了一种刷状共聚物，其包括：衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元的硬毛(bristle)。
根据本发明的第三个实施方案，提供了一种在其表面的至少一部分上具有涂层的生物医用器件，该涂层包括刷状共聚物，该共聚物包括：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。
根据本发明的第四个实施方案，提供了一种制造生物医用器件的方法，该方法包括：将具有多个生物医用器件表面官能团的生物医用器件暴露于一个或多个刷状共聚物，由此在该生物医用器件上形成生物相容的表面，所述共聚物包括：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。
根据本发明的第五个实施方案，提供了一种抑制细菌在生物医用器件表面上附着的方法，该方法包括：(a)提供在其表面的至少一部分上具有涂层的生物医用器件，该涂层包括刷状共聚物，该共聚物包括：(i)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(ii)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元；和(b)将该生物医用器件嵌入病人的眼睛中。
在本发明刷状共聚物的骨架中的硼酸部分与在该生物医用器件表面上的生物医用器件的表面官能团结合，同时衍生自含有烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元的硬毛提供了亲水或润滑的(或二者均有的)表面。因此，本发明的刷状共聚物有利地提供了改善的表面处理的生物医用器件，由于其亲水或润滑的(或二者均有的)表面，该生物医用器件呈现出高水平的性能质量和/或使用者舒适性。此处该生物医用器件如接触镜的亲水和/或润滑表面能够充分防止或限制眼泪脂质和蛋白质在接触镜上的吸附，以及其最终被吸附到接触镜内，由此保持接触镜的清晰度。这随后又可保护其性能质量，由此提供高水平的佩戴舒适性。另外，相信本发明的刷状共聚物能够赋予生物医用器件表面以更多的抗细菌附着性。
具体实施方式
本发明涉及用于处理为与身体组织或液体直接接触的生物医用器件表面的刷状共聚物。通常，“聚合物刷状物(brush)”包括聚合物链，其一端直接或间接束缚在表面上，而其另一端自由从表面延伸，有点儿类似于刷子的硬毛。本发明的刷状共聚物具有：至少一个或多个硼酸聚合物链的类型，其与在生物医用器件表面上的生物医用器件表面的官能团结合；和一种或多种类型的亲水大分子单体的聚合物链，其不与在生物医用器件表面上的生物医用器件表面官能团结合。如此处所使用的，术语“被结合”、“结合”或类似含意的术语是指在刷状共聚物和在该器件表面上至少一个官能之间不同的化学相互作用，如静电、离子、络合、氢键或其它相互作用，这使得该刷状共聚物涂层与器件结合。在一个实施方案中，本发明的刷状共聚物包括：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自烯键式不饱和亲水大分子单体的单体单元。
适合的包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的代表性实例包括含有烯键式不饱和的烷基硼酸；含有烯键式不饱和的环烷基硼酸；含有烯键式不饱和的芳基硼酸等等；及它们的混合物。优选的具有一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体包括4-乙烯基苯基硼酸、3-甲基丙烯酰胺基苯基硼酸、3-丙烯酰胺基苯基硼酸，及它们的混合物。
此处使用的烷基的代表性实例包括，举例来说，具有1至约18个碳原子的含碳和氢原子的直链或支链烃链基，饱和或不饱和的，例如甲基、乙基、正丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基、等等和类似物。
此处使用的环烷基的代表性实例包括，举例来说，具有约3至约24个碳原子的取代或未取代的非芳族单环或多环体系，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、全氢化萘基、金刚烷基和降冰片基团桥接的环状基团，或螺二环基，例如螺环-(4，4)-壬-2-基等等，其任选包含一个或多个杂原子，例如O和N等等。
此处使用的芳基的代表性实例包括，举例来说，包含约5至约30个碳原子的取代或未取代的单芳香或多芳香基团，例如苯基、萘基、四氢化萘基、茚基、联苯基等等，任选包含一个或多个杂原子，例如，O和N等等。
该烯键式不饱和单体的烯键式不饱和部分的代表性实例包括，举例来说，含有(甲基)丙烯酸酯的基团、含有(甲基)丙烯酰胺的基团、含有乙烯基碳酸酯的基团、含有乙烯基氨基甲酸酯的基团、含有苯乙烯的基团、含有衣康酸酯的基团、含乙烯基的基团、包含乙烯氧基的基团、包含富马酸酯的基团、包含马来酰亚胺的基团、乙烯基磺酰基等等。如此处所使用的术语“(甲基)”表示任选存在甲基取代基。因此，例如术语如“(甲基)丙烯酸酯”表示甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，“(甲基)丙烯酰胺”表示甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺。
在一个实施方案中，含有烯键式不饱和硼酸单体的烯键式不饱和部分由以下通式表示：
Figure BPA00001392584800051
其中R是氢或具有1到6个碳原子的烷基，如甲基；每个R’独立地是氢、具有1到6个碳原子的烷基、或-CO-Y-R″′基，其中Y是-O-、-S-或-NH-，而R″′是具有1至约10个碳原子的烷基；R″是连接基(例如具有1至约12个碳原子的二价烯基)；B表示-O-或-NH-；Z表示-CO-、-OCO-或-COO-；Ar表示具有6到30个碳原子的芳基；w是0到6；a是0或1；b是0或1；和c是0或1。包含烯键式不饱和的部分可以与含有硼酸的单体连接作为侧基、端基或二者。
该刷状共聚物还包括衍生自含有烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。如此处所使用的术语“大分子单体”表示由自由基聚合或控制自由基聚合制备的高分子量聚合物。通常，该亲水大分子单体具有约500至约200,000的数均分子量，优选具有约500至约20,000的数均分子量。该亲水基团衍生自亲水单体，例如，丙烯酰胺如N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、等等；乙酰胺如N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基乙酰胺等等；甲酰胺如N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺、等等；环状内酰胺，如N-乙烯基-2-吡咯烷酮等等；(甲基)丙烯酸酯化的醇，如甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙基酯等等；(甲基)丙烯酸酯化的聚(乙二醇)等等；及它们的混合物。该含烯键式不饱和的部分可以是任何如上所述的含有烯键式不饱和的部分。如所属领域技术人员所容易预期地，该含有烯键式不饱和的部分可以与亲水单体连接，以作为侧基、端基或两者。
在一个实施方案中，该亲水大分子单体可以使用受控自由基聚合的技术来迅速地制备，即通过原子传递自由基聚合(ATRP)或可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合。RAFT聚合使用能够使亲水大分子单体构建为具有良好限定的分子量分布和窄多分散度的链转移剂。RAFT聚合是尤其优选的，因为其与多种乙烯系单体相容。例如，可以与单体如NVP一起使用羟基官能化的黄原酸酯RAFT试剂，如2-羟乙基2-(乙氧基呫吨基)丙酸酯(HEEXP)(图解A)，和羧酸酯官能化的三硫代碳酸酯RAFT试剂如2-甲基2-(十二烷基硫代羰基硫代)丙酸(MDTCTPA)与多种活性单体如二甲胺DMA都适用(图解B)。还可以使用其它的RAFT试剂类型，如二硫代氨基甲酸酯和脂肪族或芳族二硫酯，这取决于所使用的乙烯系单体的类型。可以使用如在以下图解A、B和C中所说明的具有合适端基官能的RAFT试剂来制备用于形成本发明刷状共聚物的亲水大分子单体。
Figure BPA00001392584800071
其中n是从5至约200，优选从5至约20。
Figure BPA00001392584800081
其中n具有前述的含义。
Figure BPA00001392584800091
其中n具有前述的含义。
在另外的实施方案中，可以通过以下方式得到该烯键式不饱和亲水大分子单体：首先(1)将亲水单体与适合的链转移剂混合；(2)添加聚合引发剂；(3)和使该单体/引发剂的混合物经受热源。适合的链转移剂包括但不限于硫代乙醇酸、颈基乙醇；等等。典型引发剂包括生成自由基的聚合引发剂，如过氧化乙酰、过氧化月桂酰、过氧化癸酰、过氧化辛甲酰(coprylyl)、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化新戊酸酯、过碳酸钠、叔丁基过辛酸酯、和偶氮双异丁腈(AIBN)所说明的类型。可以在单体混合物的0.01到2重量％的范围内改变使用的引发剂的用量。通常，通过添加自由基形成剂来加温上述单体的混合物。
该反应可以在约50℃至约70℃的温度下进行约12至约72小时。该反应可以在合适的溶剂存在下进行。合适的溶剂原则上是能够溶解所用单体的所有溶剂，例如，甲酰胺类如二甲基甲酰胺；极性疏质子溶剂如二甲亚砜；酮如丙酮或环己酮；醚如乙醚、四氢呋喃、二
Figure BPA00001392584800101
烷；和烃如甲苯等等。
然后，通过使用过量的丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯，并在胺清除剂如三乙胺的存在下引入含有烯键式不饱和的部分。该反应可以在室温下进行。在一个实施方案中，可以根据一般如以下图解D和E的方法来制备该烯键式不饱和亲水大分子单体。
其中n具有前述的含义。
Figure BPA00001392584800111
其中n具有前述的含义。
该刷状共聚物可以还包括在该聚合物骨架中含有叔胺端基部分的单体单元。适合的可与硼酸单体和亲水大分子单体共聚的单体是含有叔胺部分的烯键式不饱和单体。代表性实例包括但不限于2-(N，N-二甲基)乙氨基(甲基)丙烯酸酯、N-[2-(二甲基氨基)乙基](甲基)丙烯酰胺、N-[(3-二甲基氨基)丙基](甲基)丙烯酸酯、N-[3-二甲基氨基)丙基](甲基)丙烯酰胺、乙烯基苄基-N，N-二甲胺等等，及它们的混合物。
本发明的刷状共聚物可以还包括在该聚合物骨架中包含亲水部分的单体单元。代表性实例包括但不限于N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺等等；乙酰胺如N-乙烯基-N-甲基乙酰胺和N-乙烯基乙酰胺等等；甲酰胺如N-乙烯基-N-甲基甲酰胺和N-乙烯基甲酰胺，等等；二环内酰胺如N-乙烯基-2-吡咯烷酮等等；(甲基)丙烯酸酯化的醇如甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙基酯等等；(甲基)丙烯酸酯化的聚(乙二醇)等等；及它们的混合物。当使用时，所述聚合物中的该亲水单体单元确保该共聚物是水溶性的，由此避免当将该聚合物涂敷到该透镜表面上时需要在有机溶剂中溶解该共聚物。
一类刷状共聚物是包含以下单体单元的共聚物：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；(b)衍生自烯键式不饱和亲水大分子单体的单体单元；(c)衍生自包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(d)以足以赋予该共聚物水溶性的量存在的衍生自烯键式不饱和亲水单体的单体单元。这类共聚物可以包含：约1至约20摩尔％的含有硼酸的单体单元、优选约2至约10摩尔％的含有硼酸的单体单元；约1至约20摩尔％的衍生自烯键式不饱和亲水大分子单体的单体单元、优选约2至约10摩尔％；1至约20摩尔％的包含叔胺的单体单元、优选约2至约10摩尔％；和40至约90摩尔％的亲水单体单元、优选约50至约80摩尔％。
本发明的刷状共聚物可以通过使用对本领域技术人员来说常规的聚合反应获得。典型地，通过使单体/光引发剂混合物经受紫外线光源或光化辐射和/或升温处理，以使该混合物固化，从而形成聚合物或链。典型的聚合引发剂包括生成自由基的聚合引发剂，如过氧化乙酰、过氧化月桂酰、过氧化癸酰、过氧化辛甲酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化新戊酸酯、过碳酸钠、叔丁基过氧化辛酸酯、和偶氮二异丁腈(AIBN)。还可以使用典型的紫外线自由基引发剂，如二乙氧基苯乙酮。当然，固化过程取决于所使用的引发剂和单体或单体混合物的物理特性，如粘度。在任何情况下，引发剂的用量可以在单体混合物的约0.001至约2重量％的范围内变化。
可以在溶剂的存在下或在没有溶剂的情况下进行聚合，以形成所得的刷状聚合物。适合的溶剂原则上是能够溶解在单体混合物中存在的所有单体的溶剂。在一个优选方案中，适合的溶剂是极性溶剂，例如水；醇如低级烷醇，例如甲醇和乙醇；等等。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种生物医用器件，其包括本发明的刷状共聚物在其表面上。可以在该生物医用器件的整个表面上或仅仅在该生物医用器件表面的一部分上提供该刷状共聚物。如此处所使用的术语“生物医用器件”应理解为设计成能在哺乳动物组织或液体中或其上使用的任何物品，优选在人组织或液体中或之上使用的任何物品。生物医用器件的代表性实例包括但不限于：人工输尿管、光阑、子宫避孕器、心脏瓣膜、导管、托牙分离剂、假肢器官、眼科透镜应用，其中该眼科透镜设计为能直接置于眼睛内或眼睛上，例如，眼内器件和接触镜。优选的生物医用器件是眼用器件、尤其是接触镜、最尤其是由有机硅水凝胶制成的接触镜。
如此处所使用的，术语“眼用器件”是指存在于眼睛内或上的器件。这些器件可以提供光学修正、伤口护理、给药、诊断功能或美容或效果，或这些性质的组合。可用的眼用器件包括但不限于：眼科透镜如软接触镜，例如软的水凝胶接触镜；软的非水凝胶接触镜等等；硬接触镜，例如、硬质透气性接触镜材料等等；人工晶状体、覆盖透镜、眼植入物、光学植入物等等。如本领域技术人员所理解的，如果透镜本身能够反向折叠而不断裂，则其被认为是“软质的”。
根据本发明进行表面改性的生物医用器件可以是本领域已知的能够形成如上所述生物医用器件的任何材料。在一个实施方案中，生物医用器件包括由本身非亲水的材料形成的器件。这样的器件由本领域已知的材料形成，包括例如聚硅氧烷、全氟聚醚、氟化的聚(甲基)丙烯酸酯或等同的衍生自例如其它可聚合羧酸的氟化聚合物、聚(甲基)丙烯酸烷基酯或等同的衍生自例如其它可聚合羧酸的烷基酯聚合物、或氟化聚烯烃，如氟化乙烯丙烯聚合物或四氟乙烯、优选与二氧杂环戊烯组合，例如全氟代-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯。适宜的散装材料的代表性实例包括但不限于：Lotrafilcon A、Neofocon、Pasifocon、Telefocon、Silafocon、Fluorsilfocon、Paflufocon、Silafocon、Elastofilcon、Fluorofocon或Teflon AF材料，如Teflon AF 1600或Teflon AF 2400，其是约63至约73摩尔％的全氟-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯和约37至约27摩尔％四氟乙烯的共聚物，或约80至约90摩尔％全氟-2，2-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯和约20至约10摩尔％四氟乙烯的共聚物。
在另一个实施方案中，生物医用器件包括由本身亲水的材料形成的器件，因为活性基团例如羧基、氨甲酰基、硫酸根、磺酸根、磷酸根、胺、铵或羟基天生存在于该材料中，因此其也存在于由此制成的生物医用器件的表面上。这样的器件由本领域已知的材料形成，包括例如聚丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺(DMA)、聚乙烯醇等等、及其共聚物，例如选自以下的两种或多种单体的共聚物：丙烯酸羟乙基酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯吡咯烷酮、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、乙烯醇等等。适当的散装材料的代表性实例包括但不限于：Polymacon、Tefilcon、Methafilcon、Deltafilcon、Bufilcon、Phemfilcon、Ocufilcon、Focofilcon、Etafilcon、Hefilcon、Vifilcon、Tetrafilcon、Perfilcon、Droxifilcon、Dimefilcon、Isofilcon、Mafilcon、Nelfilcon、Atlafilcon等等。其它适合的散装材料的实例包括Balafilcon A、Hilafilcon A、Alphafilcon A、Bilafilcon B等等。
在另一个实施方案中，根据本发明进行表面改性的生物医用器件包括由两性链段的共聚物材料形成的器件，所述共聚物包含至少一个疏水链段和至少一个亲水链段，而这两个链段通过键或桥接单元连接。
此处使用普遍用于眼科透镜(包括接触镜)的包括软质和硬质材料的生物相容材料是尤其有用的。通常，非水凝胶材料是在其平衡状态下不含水的疏水性聚合材料。典型的非水凝胶材料包括有机硅丙烯酸系，如那些形成的大体积有机硅单体(例如，三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯，通常被称为“TRIS”单体)、甲基丙烯酸酯封端的聚(二甲基硅氧烷)预聚物、或具有氟代烷基侧基的有机硅(聚硅氧烷亦普遍被称为硅酮聚合物)。
另一方面，水凝胶材料包括在平衡状态中含有水的水合交联的聚合物体系。水凝胶材料包含约5重量％以上的水(直到例如约80重量％)。优选的水凝胶材料包括有机硅水凝胶材料。在一个优选方案中，材料包括与亲水单体共聚的乙烯基官能化的聚二甲基硅氧烷，以及与亲水单体共聚的氟化甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯官能化的氟化聚环氧乙烷。适合用于此处的材料的代表性实例包括在美国专利US 5,310,779、387,662、5,449,729、5,512,205、5,610,252、5,616,757、5,708,094、5,710,302、5,714,557和5,908,906所公开的那些，在此将这些文献的内容通过引用结合在此。
在一个实施方案中，用于生物医用器件如接触镜的水凝胶材料可以包含亲水单体，如一种或多种不饱和羧酸、乙烯基内酰胺、酰胺、可聚合的胺、乙烯基碳酸酯、乙烯基氨基甲酸酯、噁唑酮单体、其共聚物等等和其混合物。有用的酰胺包括丙烯酰胺，如N，N-二甲基丙烯酰胺和N，N-二甲基甲基丙烯酰胺。有用的乙烯基内酰胺包括环状内酰胺，如N-乙烯基-2-吡咯烷酮。其它的亲水单体的实例包括用可聚合基团官能化的亲水预聚物，如聚(链烯二醇)。有用的官能化的聚(链烯二醇)包括不同链长的聚(二甘醇)，其包含单甲基丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯封端。在优选的实施方案中，该聚(链烯二醇)聚合物包含至少两个链烯二醇单体单元。又一个另外的实例是在US 5,070,215中公开的亲水的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体，和在US 4,910,277中公开的亲水性噁唑酮单体。其它适合的亲水单体对本领域技术人员来说是显而易见的。在另一个实施方案中，水凝胶材料可以包含含有硅氧烷的单体和至少一个上述亲水单体和/或预聚物。
疏水单体的非限制实例是C1-C20烷基和C3-C20环烷基的(甲基)丙烯酸酯、取代和未取代的芳基(甲基)丙烯酸酯(其中该芳基包含6到36个碳原子)、(甲基)丙烯腈、苯乙烯、低级烷基苯乙烯、低级烷基乙烯醚、和C2-C10全氟烷基(甲基)丙烯酸酯，和相应的部分氟化的(甲基)丙烯酸酯。
在本文中可以使用广泛多种的材料，尤其优选有机硅水凝胶接触镜材料。有机硅水凝胶一般具有约5重量％的含水量，和更普通的在约10至约80重量％之间的含水量。这样的材料通常是通过使包含至少一个含有机硅的单体与至少一个亲水单体的混合物聚合而制备的。典型地，该含有机硅的单体或该亲水单体起交联剂的作用(交联剂定义为具有多个可聚合官能的单体)，或可以使用单独的交联剂。适合用于形成有机硅水凝胶的含有机硅单体是本领域所熟知的，在US 4,136,250；4,153,641；4,740,533；5,034,461；5,070,215；5,260,000；5,310,779；和5,358,995中提供了众多的实例。
适合的含硅单体的代表性实例包括大体积的聚硅氧烷基烷基(甲基)丙烯酸类单体。大体积的聚硅氧烷基烷基(甲基)丙烯酸类单体的实例由结构式I表示：
Figure BPA00001392584800151
其中X表示-O-或-NR-，其中R表示氢或C1-C4烷基；每个R1独立地表示氢或甲基；每个R2独立地表示低级烷基、苯基，或由下式表示的基团：
Figure BPA00001392584800152
其中每个R2′独立地表示低级烷基或苯基；h是1到10。
其它适合的含硅单体的代表性实例包括但不限于：如一般在下式Ia中描述的大体积的聚硅氧烷基烷基氨基甲酸酯单体：
Figure BPA00001392584800161
其中X表示-NR-，其中R表示氢或C1-C4烷基；每个R1独立地表示氢或甲基；每个R2独立地表示低级烷基、苯基，或由下式表示的基团
Figure BPA00001392584800162
其中每个R2′独立地表示低级烷基或苯基；和h是1到10，等等。
大体积单体的实例是3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基-甲硅烷氧基)硅烷，或三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯(有时被称为TRIS)和三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基丙基乙烯基氨基甲酸酯(有时被称为TRIS-VC)等等，及它们的混合物。
这样的大体积单体可以与有机硅大分子单体共聚，其是在该分子的两端或多个末端用不饱和基团封端的聚(有机硅氧烷)。US 4,153,641例如公开了不同的不饱和基团，如丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
另一类代表性的含有机硅的单体包括但不限于：含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体，例如1，3-双[4-乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-二硅氧烷；3-(三甲基甲硅烷基)丙基乙烯基碳酸酯；3-(乙烯氧基羰基硫代)丙基-[三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷]；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基碳酸酯；叔丁基二甲基甲硅烷氧基乙基乙烯基碳酸酯；三甲基甲硅烷基乙基乙烯基碳酸酯；三甲基甲硅烷基甲基乙烯基碳酸酯等等，及它们的混合物。
另一类含硅单体包括聚氨酯-聚硅氧烷大分子单体(有时亦被称为预聚物)，其可以具有硬-软-硬嵌段，如传统的聚氨酯橡胶。它们可以用亲水单体如HEMA封端。在出版物中已经公开了多种这样的有机硅氨基甲酸酯的实例，这些出版物，包括Lai，Yu-Chin，″The Role of Bulky PolysiloxanylalkylMethacryates in Polyurethane-Polysiloxane Hydrogels，″Journal of AppliedPolymer Science，Vol.60，1193-1199(1996)。PCT公布的申请WO 96/31792公开了这样的单体的实例，在此将其内容整体通过引用结合在此。有机硅氨基甲酸酯单体另外的实例由下式II和III表示：
E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E’；或  (II)
E(*D*G*D*A)a *D*A*D*E’；或  (III)
其中：
D独立地表示具有6至约30个碳原子的烷基二基、烷基环烷基二基、环烷基二基、芳基二基或烷基芳基二基；
G独立地表示具有1至约40个碳原子的烷基二基、环烷基二基、烷基环烷基二基、芳基二基、或烷基芳香基二基，其在主链上可以包含醚键、硫代键或胺键；
*表示氨基甲酸酯键或脲基键；
a是至少1；
A独立地表示下式IV的二价聚合基：
Figure BPA00001392584800171
其中每个Rs表示具有1至约10个碳原子的烷基或氟代烷基，其可以在碳原子之间包含醚键；m′是至少1；p是提供分子量为约400至约10,000部分的数值；
每个E和E′独立地表示由下式V代表的可聚合的不饱和有机基：
Figure BPA00001392584800172
其中：
R3是氢或甲基；
R4是氢、具有1到6个碳原子的烷基或-CO-Y-R6基团，其中Y是-O-、-S-或-NH-；
R5是具有1至约10个碳原子的二价亚烷基；
R6是具有1至约12个碳原子的烷基；
X表示-CO-或-OCO-；
Z表示-O-或-NH-；
Ar表示具有约6-约30个碳原子的芳族基；
w是0-6；x是0或1；y是0或1；和z是0或1。
优选的含有机硅的氨基甲酸酯单体由下式VI代表：
Figure BPA00001392584800181
其中m是至少1、优选是3或4；a是至少1、优选是1；p是能够提供分子量为约400至约10,000的部分的数字、优选至少约30；R7是在去除异氰酸酯基之后的二异氰酸酯的二基，如异氟尔酮二异氰酸酯的二基；每个E″是由下式表示的基团：
Figure BPA00001392584800182
在本发明的另一个实施方案中，有机硅水凝胶材料包括(散装，即在共聚的单体混合物中)约5至约50％、优选约10至约25％重量的一种或多种有机硅大分子单体，约5至约75％、优选约30至约60％重量的一种或多种聚硅烷氧基烷基(甲基)丙烯酸类单体，和约10至约50％、优选约20至约40％重量的亲水单体。通常，该有机硅大分子单体是在该分子两端或多个末端用不饱和基团封端的聚(有机硅氧烷)。除了在上述结构式中的端基之外，US 4,153,641公开了另外的不饱和基团，包括丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。含有富马酸酯的材料也可用作本发明的基材，如在US 5,310,779、5,449,729和5,512,205中公开的那些。该硅烷大分子单体可以是含硅的乙烯基碳酸酯、或乙烯基氨基甲酸酯、或聚氨酯-聚硅氧烷，其具有一个或多个硬-软-硬嵌段，且用亲水单体封端。
另一类代表性的含有机硅的单体包括氟化单体。这样的单体已经用于形成氟硅氧烷水凝胶，以减少沉积物在由其制成的接触镜上的聚集，例如在US 4,954,587、5,010,141和5,079,319中所公开的。同样地，已经发现使用具有一定氟化侧基即-(CF2)-H的含有机硅单体能够改善亲水单体单元与含有机硅单体单元之间的相容性。例如参见US 5,321,108和5,387,662。
上述有机硅材料仅仅是示范性的，还可以使用其它材料用作基材，这种基材可通过涂布本发明的亲水涂料组合物能够受益，其已公开于各种出版物，并且正在不断地发展用于接触镜及其它医用器件。例如，生物医用器件可以由至少一种阳离子单体组成，如阳离子的含有机硅单体，或阳离子氟化的含有机硅单体。
可以使用各种常规方法制造用于本发明应用的接触镜，以产生具有期望的后晶状体表面和前晶状体表面的成型制品。在US 3,408,429和3,660,545中公开了旋转浇注法；在US 4,113,224、4,197,266和5,271,876中公开了静态浇注。在单体混合物固化之后可以进行机械加工，以获得具有期望最终构形的接触镜。作为实例，US 4,555,732公开了一种方法，其中通过在模具中旋转浇注而固化过量的单体混合物，形成具有前晶状体表面和相对大厚度的成型制品。随后该固化的旋转浇注制品的后晶状体表面被车床切削，以提供具有期望厚度和后晶状体表面的接触镜。可以在透镜表面车床切削之后进行另外的机械加工，例如边缘精整工序。
典型地，可在初始单体混合物中包括有机稀释剂，以便最小化由单体混合物聚合而产生的聚合产物的相分离，并降低反应聚合混合物的玻璃转变温度，低的玻璃转变温度允许更有效率的固化过程，并且最终可产生更均匀的聚合产物。该初始单体混合物和聚合产物有足够的均匀性对于有机硅水凝胶而言是特别重要的，主要是由于包括含有机硅的单体常常容易与亲水性共聚单体分离。
适合的有机稀释剂包括，例如，一元醇如C6-C10直链的脂肪族一元醇，例如正己醇和正壬醇；二醇如乙二醇；多元醇如甘油；醚如二甘醇单乙醚；酮如甲基乙基酮；酯如庚酸甲酯；和烃如甲苯。优选该有机稀释剂具有足够的挥发性，以便通过在环境压力下或近似于环境压力下的蒸发而便于从固化制品中去除它。
一般可以包括单体混合物重量约5至约60％的稀释剂，尤其优选约10至约50重量％的稀释剂。如有必要，可以对固化的透镜进行溶剂脱除，这可以通过在环境压力下或近似环境压力下或真空下的蒸发来进行。可以采用升高的温度，以缩短挥发该稀释剂所需的时间。
在去除有机稀释剂之后，则可以将该透镜脱模以及进行任选的机械加工。该机械加工的步骤包括例如打磨或抛光眼科透镜外缘和/或表面。一般可以在将该制品从模具部件中取出之前或之后进行这种机械加工的方法。举例来说，可以通过使用真空镊子将透镜从该模具中提起，从而从模具中干燥脱离该透镜。
如本领域技术人员所容易预期的，本发明生物医用器件的生物医用器件表面官能团可以天生存在于该器件的表面上。然而，如果该生物医用器件包含太少或没有官能团，则可以用已知的技术例如等离子体化学法(例如参见WO 94/06485)改性器件的表面，或用具有基团如-OH、或-CO2H的传统官能团来改性该器件的表面。适合的生物医用器件的生物医用器件表面官能团包括多种为本领域技术人员已知的基团。这种官能团的代表性实例包括但不限于羟基、顺式-1，2-二醇、顺式-1，3-二醇、α-羟酸基团(例如唾液酸、水杨酸)、羧酸、二羧酸、苯磷二酚、硅醇、硅酸酯等等。
在优选的方案中，在用本发明刷状共聚物处理之后，使上述生物医用器件经受氧化表面处理，如电晕放电或等离子体氧化处理。例如，使生物医用器件如包含亲水聚合物(如聚(N，N-二甲基丙烯酰胺)或聚(N-乙烯吡咯烷酮))的有机硅水凝胶配制物经受氧化表面处理，以至少在该透镜的表面上形成硅酸酯，然后用包含本发明刷状共聚物的水溶液处理该透镜，以提供润滑的、稳定的、高度可润湿的刷状共聚物基表面涂层。有利地是在高压灭菌条件(消毒条件)下进行以上所述的复合的处理步骤。
该标准方法如等离子体方法(亦称为“电辉光放电方法”)在将该刷状共聚物结合到其一部分表面上之前，在该生物医用器件上提供了薄的耐用的表面。在美国专利US 4,143,949、4,312,575和5,464,667中提供了这种等离子体方法。
尽管等离子体方法一般是本领域所熟知的，下文仍然提供简短的概述。等离子体表面处理涉及在低压力下通过气体放电。可以在无线电频率(典型地13.56MHz)下进行放电，尽管可以使用微波及其它频率。放电产生除了被它们气态中的原子和分子吸收之外的紫外线(UV)放射线之外，还可以产生高能电子和离子、原子(基态和受激态)、分子、和自由基。因此，等离子体在基态和受激态中均是原子和分子的复杂混合物，其在放电开始之后达到稳态。循环的电场会使这些受激原子和分子彼此碰撞，以及使它们与室壁和待处理材料的表面碰撞。
已经证明，由高能量等离子体而无溅散协助(溅射协助沉积)的情况下，涂层由等离子体沉积到材料表面是可能的。单体可以在低压氛围下(约0.005至约5托、优选约0.001至约1托)利用合适地高达约1000瓦的连续或脉冲等离子体从气相被沉积和聚合在基材上。例如，可以施加约100毫秒的调制等离子体，然后中止。另外，已经利用液氮冷却来将来自气相的水蒸气冷凝到基材上，随后使用等离子体使这些材料与基材化学反应。然而，等离子体不需要利用外部冷却或加热来致使其沉积。低或高瓦特数(例如，约5至约1000瓦、优选约20至约500瓦)的等离子体可以涂敷甚至最耐化学品的基材，包括有机硅。
在由低能放电激发之后，在等离子体中存在的高能自由电子之间的碰撞致使形成了离子、受激分子和自由基。一旦形成，这些物种可以在气相中与它们自身反应，以及与其它的基态分子反应。该等离子体处理可以被理解为涉及高能气体分子的能量相关过程。对于发生在透镜表面的化学反应，依据电荷状态和粒子能量需要必需的物质(元素或分子)。无线电频率等离子体一般会产生分布的高能物质。典型地，“粒子能量”是指所谓的Boltzman类型高能物质能量分配的平均值。在低强度的等离子体中，该电子能量分布可以与维持等离子体的电场强度和放电压力(E/p)的比值相关。如本领域技术人员所能理解的，该等离子体的功率密度p是瓦特数、压力、气体流速等等的函数。关于等离子体技术的背景资料(在此通过引用结合在此)包括以下：A.T.Bell，Proc.Intl.Conf.Phenom.Ioniz.Gases，″ChemicalReaction in Nonequilibrium Plasmas″，19-33(1977)；J.M.Tibbitt，R.Jensen，A.T.Bell，M.Shen，Macromolecules，″A Model for the Kinetics of PlasmaPolymerization″，3，648-653(1977)；J.M.Tibbitt，M.Shen，A.T.Bell，J.Macromol.Sci.-Chem.，″Structural Characterization of Plasma-PolymerizedHydrocarbons″，A10，1623-1648(1976)；C.P.Ho，H.Yasuda，J.Biomed，Mater.Res.，″Ultrathin coating of plasma polymer of methane applied on the surface ofsilicone contact lenses″，22，919-937(1988)；H.Kobayashi，A.T.Bell，M.Shen，Macromolecules，″Plasma Polymerization of Saturated and UnsaturatedHydrocarbons″，3，277-283(1974)；R.Y.Chen，U.S.Pat.No.，4,143,949，Mar.13，1979，″Process for Putting a Hydrophilic Coating on a Hydrophobic Contactlens″；和H.Yasuda，H.C.Marsh，M.O.Bumgarmer，N.Morosoff，J.of Appl.Poly.Sci.，″Polymerization of Organic Compounds in an Electroless GlowDischarge.VI.Acetylene with Unusual Co-monomers″，19，2845-2858(1975)。
基于早先在等离子体技术领域中的这些工作，可以理解改变压力和放电功率对等离子体改性速率的影响。一般压力增加时速率减少。因而，随着压力增加，E/p的值即维持等离子体的电场强度与气体压力之间的比值减少，并且引起平均电子能量的减少。电子能量的减少又会引起所有电子-分子碰撞过程的速率系数的减少。压力增加的另外的结果是电子密度的减小。只要压力保持不变，电子密度和功率之间应该有线性关系。
在实践中，通过将未水合状态的接触镜放入电辉光放电反应容器(例如真空室)中来进行它们的表面处理。这样的反应容器是市场上可买到的。该接触镜可以支撑在容器内的铝盘(作为电极)上，或使用其它设计成能调节该接触镜位置的支撑装置。使用专门的允许对接触镜两面进行表面处理的支撑装置是本领域已知的，并且可以在本文中使用这种支撑装置。
如上所述，开始时通过利用等离子体处理，例如氧化该接触镜如有机硅水凝胶连续佩戴眼镜的表面，以便使后来的刷状共聚物表面沉积对该接触镜产生更好的粘附。透镜的这种等离子体处理可以在某种氛围下、典型地在约13.56Mhz的放电频率、优选在约20至约500瓦特之间、和在约0.1至约1.0托的压力下进行约10秒至约10分钟以上、更优选进行约1至约10分钟，所述氛围由适当的介质组成，例如氧化介质如氧、空气、水、过氧化物、O2(氧气)等等或其适当地组合。优选在此步骤中利用相对“浓的(strong)”等离子体，例如，通过百分之五(5％)的过氧化氢溶液提取的环境空气。本领域技术人员可以知晓其它改善或促进后来的刷状共聚物层粘合的粘附力的方法。
然后使该生物医用器件经受本发明的表面处理。通常，该生物医用器件如可润湿的有机硅基水凝胶透镜与含有至少一种或多种本发明的刷状共聚物的溶液接触，由此该刷状共聚物与在生物医用器件表面上的生物医用器件表面官能团一起形成络合物。该生物医用器件可以与至少包含该刷状共聚物的溶液直接在模具组件中接触，或可以将该生物医用器件从该模具组件中取出，然后与该溶液接触。该溶液可以是包含该刷状共聚物并且可以提供润滑的、稳定的、高度可润湿表面的水基溶液。有利地在高压灭菌条件下进行该络合处理。
在一个实施方案中，将该生物医用器件转移到独立的包含缓冲盐水溶液的透镜包装中，所述缓冲盐水溶液至少包含本发明的刷状共聚物。其它组分可以存在于该溶液中，如本领域已知的，例如，张性剂(tonicity agents)、螯合剂、润湿剂等等。可以在转移该透镜之前或之后将该盐溶液添加到该包装中。适当的包装设计和材料是本领域已知的。塑料包装可以用薄膜以易开启的方式密封。适当的密封薄膜是本领域公知的，包括箔、聚合物膜和其混合物。然后对包含该透镜的密封包装杀菌，以确保无菌产品。适当的杀菌方式和条件是本领域已知的，包括例如热压灭菌法。
提供以下实施例，以使本领域技术人员能够实践本发明，这些实施例仅仅用于说明本发明。不应该将这些实施例当作是对本发明如权利要求所限定的范围的限制。
在实施例中，使用以下缩写。
PVP：聚(乙烯吡咯烷酮)
DMA：N，N-二甲基丙烯酰胺
DMAPMA：N-[3-(二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺
NVP：N-乙烯基-2-吡咯烷酮
VazoTM 64：偶氮二异丁腈(AIBN)
THF：四氢呋喃
EDTA：乙二胺四乙酸
实施例1
甲基丙烯酸酯化的PVP大分子单体的制备
向包含磁性搅拌棒、水冷冷凝器和热电偶的1-L三颈圆底烧瓶中添加0.177g AIBN(0.30重量％，以NVP的总重量计)、4.22g的2-巯基乙醇(10摩尔％，以NVP计，Aldrich号M2650)和60g的蒸馏NVP(Aldrich商品目录号V3409)。通过向该烧瓶中添加250mL的无水THF，使混合物溶解。接着，在渐渐加热到60℃之前对该溶液吹扫氩气至少10分钟。当该溶液达到40到45℃时中止吹扫，随后将该烧瓶维持在氩气背压下。在72小时之后，中止加热，此时通过包含无水硫酸钙的干燥管将室温(RT)溶液敞开至大气压下。将三乙胺(8.65mL，1.15当量，以巯基乙醇为基准，Aldrich商品目录号471283)添加到烧瓶中，于是一些溶解的聚合物会沉淀。在室温RT下搅拌该溶液，直到所有聚合物再溶解。然后一部分地(in one portion)添加甲基丙烯酰基氯(5.75mL，1.10当量，Aldrich商品目录号523216)，然后在RT下搅拌该溶液整夜。通过真空过滤，从该溶液中去除盐酸三乙胺。向6-L机械搅拌的乙醚中滴加滤液。通过真空过滤收集固体，并且在室温RT真空下干燥产物至少18个小时，以提供54g的白色金属小球。估计该甲基丙烯酸酯化的PVP的数均分子量是1200道尔顿。
实施例2
PVP刷状聚合物的制备
向包含磁性搅拌棒、水冷冷凝器和热电偶的1-L三颈圆底烧瓶中添加0.152g的AIBN(0.40重量％，以单体的总重量计)、1.21g(4.25摩尔％，Combi-Blocks号BB-3222)的3-甲基丙烯酰胺基苯基硼酸、25.0g实施例1的甲基丙烯酸酯化的PVP大分子单体(15摩尔％)、2.01g(8.5摩尔％、Aldrich商品目录号409472-1L)的去抑制和蒸馏的DMAPMA，和9.95g(72.25摩尔％，Aldrich商品目录号274135-500ML)的蒸馏DMA。通过向该烧瓶中添加200-mL的甲醇使这些混合物溶解。接着，在渐渐加热到60℃之前对该溶液吹扫氩气至少10分钟。当该溶液达到40到45℃时中止吹扫，随后将该烧瓶维持在氩气背压下。在72小时之后，中止加热，此时向6-L机械搅拌的乙醚中滴加冷却的溶液。通过真空过滤分离沉淀物。在95℃真空下将该固体干燥至少18小时。通过溶解于150mL甲醇中，和滴加到6L搅拌的乙醚中，使该固体再沉淀。在95℃下真空干燥到恒定质量之后，测量最终聚合物的质量。
实施例3
甲基丙烯酸酯化的DMA大分子单体的制备
向包含磁性搅拌棒、水冷冷凝器和热电偶的1-L三颈圆底烧瓶中添加0.177g的AIBN(0.30重量％，以DMA的总重量计)、4.73g(10摩尔％，以DMA计，Aldrich号M2650)的2-巯基乙醇和60g的蒸馏DMA(Aldrich目录商品号274135)。通过向该烧瓶中添加250mL的无水THF使这些混合物溶解。接着，在渐渐加热到60℃之前对该溶液吹扫氩气至少10分钟。当该溶液达到40到45℃时中止吹扫，随后将该烧瓶维持在氩气背压下。在72小时之后，中止加热，此时通过包含无水硫酸钙的干燥管将室温(RT)溶液敞开至大气压下。将三乙胺(9.70mL，1.15当量，以巯基乙醇为基准，Aldrich商品目录号471283)添加到烧瓶中，于是一些溶解的聚合物沉淀。在RT下搅拌该溶液，直到所有聚合物再溶解。然后一部分地添加甲基丙烯酰基氯(6.45mL，1.10当量，Aldrich商品目录号523216)，然后在RT下搅拌该溶液整夜。通过真空过滤，从该溶液中去除盐酸三乙胺。向6-L机械搅拌的乙醚中滴加滤液。通过真空过滤收集固体，并且在室温RT下真空中干燥该产物至少18个小时。估计该甲基丙烯酸酯化的DMA的数均分子量是1100道尔顿。
实施例4
DMA刷状聚合物的制备
向包含磁性搅拌棒、水冷冷凝器和热电偶的1-L三颈圆底烧瓶中添加0.132g的AIBN(0.28重量％，以单体的总重量计)、2.10g(4.5摩尔％，Combi-Blocks号BB-3222)的3-甲基丙烯酰胺基苯基硼酸、25.0g的实施例3的甲基丙烯酸酯化的DMA大分子单体(10摩尔％)、3.48g(9.0摩尔％、Aldrich商品目录号409472-1L)的去抑制和蒸馏的DMAPMA和17.24g(76.5摩尔％，Aldrich商品目录号274135-500ML)的蒸馏DMA。通过向该烧瓶中添加200-mL的甲醇使单体和引发剂溶解。在渐渐加热到60℃之前对该溶液吹扫氩气至少10分钟。当该溶液达到40到45℃时中止吹扫，随后将该烧瓶维持在氩气背压下。在72小时之后，中止加热，此时向6-L机械搅拌的乙醚中滴加冷却的溶液。通过真空过滤分离该沉淀物。在95℃下真空中将该固体干燥至少18小时。通过溶解于150mL甲醇中和滴加到6L搅拌的乙醚中而使该固体再沉淀。在95℃下真空干燥到恒定质量之后，测量最终聚合物的质量。
实施例5
以标准制造工序浇注并加工由BalafilconA制成的接触镜。Balafilcon A是由3-[三(三-甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)、1，3-二[4-乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]聚二甲硅氧烷和N-乙烯氧基羰基丙胺酸组成的共聚物。在暴露于刷状共聚物之前，对所有的Balafilcon A眼镜进行空气等离子体处理。
为了涂上实施例2的刷状共聚物，将每个眼镜置于聚丙烯泡罩包装中，所述泡罩包装包含3.8-mL的100或250ppm(w/v)的刷状共聚物溶于硼酸盐缓冲盐水(BBS)的溶液中，所述缓冲盐水包含300ppm的EDTA。用箔盖密封该泡罩，并将其在121℃下高压灭菌30分钟。
实施例6
以标准制造工序浇注并加工由Balafilcon A制成的接触镜。Balafilcon A是由3-[三(三-甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)、1，3-二[4-乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]聚二甲硅氧烷和N-乙烯氧基羰基丙胺酸组成的共聚物。在暴露于刷状共聚物之前，对所有的Balafilcon A眼镜进行空气等离子体处理。
为了涂上实施例4的刷状共聚物，将每个眼镜置于聚丙烯泡罩包装中，所述泡罩包装包含3.8-mL的100或250ppm(w/v)的刷状共聚物溶于硼酸盐-缓冲盐水(BBS)的溶液中，所述缓冲盐水包含300ppm的EDTA。用箔盖密封该泡罩，并将其在121℃下高压灭菌30分钟。
应该理解，可以对本文所公开的实施方案进行各种改变。因此，上述说明将不会被视为限制，而仅仅是优选方案的范例。例如，如实现本发明的最佳方式所述和实现的功能仅仅用于举例说明的目的。本领域技术人员在不脱离本发明范围和精神的情况下可以实现其它的结构和方法。而且，在所附上的特征和优点的范围和精神内，本领域技术人员可以设想其它的改变。

Claims (34)

1.一种刷状共聚物，其包括：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。
2.权利要求1的刷状共聚物，其具有衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元的骨架；和衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元的硬毛。
3.权利要求1的刷状共聚物，其中包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体包括烯键式不饱和的含芳基的硼酸。
4.权利要求1的刷状共聚物，其中包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体选自4-乙烯基苯基硼酸、3-甲基丙烯酰胺基苯基硼酸、3-丙烯酰胺基苯基硼酸，及它们的混合物。
5.权利要求1的刷状共聚物，其中该亲水大分子单体包括衍生自选自以下的亲水单体的单元：不饱和羧酸、乙烯基内酰胺、酰胺、可聚合的胺、乙烯基碳酸酯、乙烯基氨基甲酸酯、噁唑酮单体，及它们的混合物。
6.权利要求1的刷状共聚物，其中该亲水大分子单体是利用原子转移自由基聚合(ATRP)或可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合制备的。
7.权利要求1的刷状共聚物，其中该亲水大分子单体具有约500至约200,000的数均分子量。
8.权利要求1的刷状共聚物，其还包括衍生自包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
9.权利要求1的刷状共聚物，其还包括衍生自包含能够赋予该刷状共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
10.权利要求9的刷状共聚物，其中该亲水部分衍生自选自以下的亲水单体：N-乙烯吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺，及它们的混合物。
11.权利要求2的刷状共聚物，其中该骨架还包括衍生自包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和衍生自包含能够赋予该共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
12.权利要求1的刷状共聚物，其包括约1至约20摩尔％的含有硼酸的单体单元、约1至约20摩尔％的衍生自烯键式不饱和亲水大分子单体的单体单元、约1-约20摩尔％的包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元、和约40-约90摩尔％的衍生自包含能够赋予该共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
13.一种在其表面上具有涂层的生物医用器件，该涂层包括刷状共聚物，该共聚物包括：(a)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(b)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元。
14.权利要求13的生物医用器件，其中该刷状共聚物具有衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元的骨架；和衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元的硬毛。
15.权利要求13的生物医用器件，其中包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体包括烯键式不饱和的含芳基的硼酸。
16.权利要求13的生物医用器件，其中包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体选自4-乙烯基苯基硼酸、3-甲基丙烯酰胺基苯基硼酸、3-丙烯酰胺基苯基硼酸，及它们的混合物。
17.权利要求13的生物医用器件，其中该亲水大分子单体包括衍生自选自以下的亲水单体的单元：不饱和羧酸、乙烯基内酰胺、酰胺、可聚合的胺、乙烯基碳酸酯、乙烯基氨基甲酸酯、噁唑酮单体，及它们的混合物。
18.权利要求13的生物医用器件，其中该亲水大分子单体是利用ATRP或RAFT聚合制备的。
19.权利要求13的生物医用器件，其中该亲水大分子单体具有约500至约200,000的数均分子量。
20.权利要求13的生物医用器件，其中该刷状共聚物还包括衍生自包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
21.权利要求13的生物医用器件，其中该刷状共聚物还包括衍生自包含能够赋予该状共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
22.权利要求21的生物医用器件，其中该亲水部分衍生自选自以下的亲水单体：N-乙烯吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺，及它们的混合物。
23.权利要求14的生物医用器件，其中该骨架还包括衍生自包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和衍生自包含能够赋予该共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
24.权利要求13的生物医用器件，其中该刷状共聚物包括约1-约20摩尔％的含有硼酸的单体单元、约1-约20摩尔％的衍生自烯键式不饱和亲水大分子单体的单体单元、约1-约20摩尔％的包含叔胺部分的烯键式不饱和单体的单体单元、和约40-约90摩尔％的衍生自包含能够赋予该共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
25.权利要求13的生物医用器件，其中该生物医用器件是眼科透镜。
26.权利要求25的生物医用器件，其中该眼科透镜是接触镜或人工晶状体。
27.一种抑制细菌在生物医用器件表面上附着的方法，该方法包括：(a)提供在其表面的至少一部分上具有涂层的生物医用器件，该涂层包括刷状共聚物，该共聚物包括：(i)衍生自包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体的单体单元；和(ii)衍生自含烯键式不饱和的亲水大分子单体的单体单元；和(b)将该生物医用器件嵌入病人的眼睛中。
28.权利要求27的方法，其中包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体包括烯键式不饱和的含芳基的硼酸。
29.权利要求27的方法，其中包含一个或多个硼酸部分的烯键式不饱和单体选自4-乙烯基苯基硼酸、3-甲基丙烯酰胺基苯基硼酸、3-丙烯酰胺基苯基硼酸，及它们的混合物。
30.权利要求27的方法，其中该亲水大分子单体包括衍生自选自以下的亲水单体的单元：不饱和羧酸、乙烯基内酰胺、酰胺、可聚合的胺、乙烯基碳酸酯、乙烯基氨基甲酸酯、噁唑酮单体，及它们的混合物。
31.权利要求27的方法，其中该亲水大分子单体是利用ATRP或RAFT聚合制备的。
32.权利要求27的方法，其中该亲水大分子单体具有约500至约200,000的数均分子量。
33.权利要求27的方法，其中该刷状共聚物包括约1-约20摩尔％的含有硼酸的单体单元、约1-约20摩尔％的衍生自烯键式不饱和亲水大分子单体的单体单元、约1-约20摩尔％的衍生自包含叔胺的烯键式不饱和单体的单体单元、和约40-约90摩尔％的衍生自包含能够赋予该共聚物水溶性的亲水部分的烯键式不饱和单体的单体单元。
34.权利要求27的方法，其中该生物医用器件是眼科透镜。
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