DE60114767T2

DE60114767T2 - Verfahren zur beschichtung einer oberfläche

Info

Publication number: DE60114767T2
Application number: DE60114767T
Authority: DE
Inventors: Cook Lynn WINTERTON; Martin John LALLY; F. Michael RUBNER; Yongxing Qiu
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: US7022379B2; ES2251471T3; US20010048975A1; US20040224098A1; ATE309292T1; AU2001246414A1; JP2003522241A; WO2001057118A2; US6793973B2; JP5153982B2; EP1252222A2; EP1252222B1; TWI292410B; WO2001057118A3; DE60114767D1; AR027348A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Behandlung von polymeren Materialien, wie biomedizinischen Vorrichtungen und Kontaktlinsen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Veränderung der hydrophoben oder hydrophilen Eigenschaft der Polymeroberfläche einer biomedizinischen Vorrichtung durch die Anwendung einer polyionischen Einfachtauchlösung unter Bildung einer Schicht-um-Schicht ähnlichen Beschichtung hierauf.
Viele Vorrichtungen, die in biomedizinischen Anwendungen verwendet werden, erfordern, dass der Grundkörper der Vorrichtung eine Eigenschaft hat, während die Oberfläche der Vorrichtung eine andere Eigenschaft hat. Beispielsweise können Kontaktlinsen eine hohe Sauerstoffpermeabilität durch die Linse aufweisen, um eine gute Gesundheit der Kornea aufrechtzuerhalten. Jedoch sind Materialien, die eine ausnehmend hohe Sauerstoffpermeabilität aufweisen (beispielsweise Polysiloxane) typischerweise hydrophob und haften am Auge. Daher weist eine Kontaktlinse im allgemeinen ein Kern- oder Grundkörpermaterial auf, das hoch sauerstoffpermeabel und hydrophob ist und eine Oberfläche, die behandelt oder beschichtet wurde, um die hydrophilen Eigenschaften zu erhöhen, was der Linse erlaubt, sich auf dem Auge frei zu bewegen, ohne dass überschüssige Mengen an Tränenlipid und Protein anhaften.
Um die hydrophile Eigenschaft eines relativ hydrophoben Kontaktlinsenmaterials zu modifizieren, kann eine Kontaktlinse mit einer Plasmabehandlung behandelt werden. Beispielsweise ist eine Plasmbehandlungstechnik in WO 96/31793 A beschrieben. Einige Plasmabehandlungsverfahren erfordern jedoch eine signifikante Kapitalinvestition in bestimmtes Equipment. Darüberhinaus erfordert eine Plasmabehandlung, dass die Linse vor der Exposition gegenüber dem Plasma trocken ist. Daher müssen Linsen, die von vorangehenden Hydratations- oder Extraktionsprozessen nass sind, getrocknet werden, was zusätzliche Kosten für die Anschaffung einer Trocknungsausrüstung wie auch zusätzliche Zeit im gesamten Linsenproduktionsverfahren verursacht.
Als Ergebnis wurden mehrere Verfahren entwickelt, die die Oberflächeneigenschaften von polymeren Biomaterialien, wie Kontaktlinsen, konsistent und permanent verändern. Die WO 99/35520 A beschreibt den Schicht-um-Schicht ("LbL") Polymerabsorptionsprozess. Das Verfahren umfasst das aufeinanderfolgende Tauchen eines Substrats in entgegengesetzt geladene polyionische Materialien bis eine Beschichtung mit einer gewünschten Dicke gebildet wurde. Obwohl diese Technik eine effektive Polyelektrolytablagerungstechnik für Biomaterialien, wie Kontaktlinsen bereitstellt, besteht trotzdem immer noch ein Bedarf für weitere Verbesserungen. Beispielsweise kann eine Beschichtung mit diesem Schicht-um-Schicht Verfahren mehrfache Tauchschritte erfordern, die eine wesentliche Zeit für die Anwendung benötigen. Als Ergebnis können die Herstellkosten aufgrund der Zeit und der Tauchvorgänge erhöht sein, die zur ausreichenden Beschichtung des Substrats erforderlich sind.
Daher besteht derzeit ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung eines Materials, wie einer Kontaktlinse, mit Polyelektrolytschichten (polyionisch). Insbesondere besteht ein Bedarf für eine verbesserte polyionische Ablagerungstechnik, die weniger Zeit und Tauchvorgänge erfordert, als die vorher beschriebene Schicht-um-Schicht Ablagerungstechnik.
Demnach ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Polymeren, wie ophthalmologischen Linsen bereitzustellen. um die Oberflächeneigenschaften zu verändern.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Polymeren mit polyionischen Materialien bereitzustellen, um die hydrophile oder hydrophobe Art ihrer Oberflächen zu verändern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung eines Polymersubstrats mit einem polyionischen Material bereitzustellen, um die Oberflächeneigenschaften des Substrats zu verändern. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung eines Polymersubstrats mit einem polyanionischen und einem polykationischen Materials bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Beschichtung eines Polymersubstrats mit Schichten eines Polyanions und eines Polykations in einer relativ kurzen Zeitspanne bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Auftragung von Schichten aus Polyanionen und Polykationen auf ein Substrat in einem einzigen Tauchschritt bereitzustellen.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Anwendung einer polyionischen Lösung auf ein Substratmaterial erreicht, wie einer Kontaktlinse. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in den meisten Ausführungsformen aufeinanderfolgende Schichten aus polyionischem Material auf das Substrat mit einem einzigen Tauchschritt des Substrats in die polyionische Lösung aufbringen.
Die Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Substrats, das folgende Schritte umfasst:
Bildung einer Lösung, wobei die Lösung negativ geladenes Material und positiv geladenes Materialen einer Menge aufweist, dass das molare Ladungsverhältnis der Lösung etwa 3:1 bis etwa 100:1 beträgt,
Aufrechterhaltung des pH der Lösung in einem Bereich, dass das negativ geladene Material und das positiv geladene Material stabil in der Lösung bleiben und
Anwendung der Lösung auf das Substrat unter Bildung einer Beschichtung hierauf, wobei die Beschichtung auf dem Substrat zumindest 2 Schichten aufweist, dass eine der Schichten das negativ geladene Material aufweist und die andere der Schichten das positiv geladene Material aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine polyionische Lösung verwendet, um das Substrat zu beschichten. Im allgemeinen enthält die polyionische Lösung zumindest ein polykationisches Material und zumindest ein polyanionisches Material, obwohl mehr als jeweils eines der polyionischen Materialien verwendet werden kann. In einer Ausführungsform ist beispielsweise die polyionische Lösung eine Zweikomponentenlösung, die ein Polykation und ein Polyanion enthält.
Typischerweise kann das polykationische Material der vorliegenden Erfindung jedes in der Technik bekannte Material sein, das eine Vielzahl an positiv geladenen Gruppen entlang der Polymerkette aufweist. Beispielsweise umfasst das polykationisches Material in einer Ausführungsform Poly(allylaminhydrochlorid). Ähnlich kann ein polyanionisches Material der vorliegenden Erfindung typischerweise jedes in der Technik bekannte Material umfassen, das eine Vielzahl an negativ geladenen Gruppen entlang der Polymerkette aufweist. beispielsweise umfasst das polyanionische Material in einer Ausführungsform Polyacrylsäure.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein polykationisches Material mit einem polyanionischen Material unter Bildung der polyionischen Lösung kombiniert. Im allgemeinen werden die polyionischen Komponenten in nicht-stöchiometrischen Mengen so zugegeben, dass eine der Komponenten in der Lösung in einer größeren Menge vorhanden ist, als die andere Komponente. Insbesondere kann das molare Ladungsverhältnis, wie es hierin definiert ist, etwa 3:1 bis etwa 100:1 betragen. In bestimmten Fällen beträgt das molare Ladungsverhältnis 10:1 (Polyanion:Polykation).
Durch die Erhöhung des molaren Ladungsverhältnisses kann eine polyionische Lösung der vorliegenden Erfindung auf das Substrat "selbstkaskadiert" werden. In anderen Worten können beim Eintauchen des Substrats in die Lösung alternierende Schichten der polyionischen Komponenten auf das Substrat beschichtet werden. Beispielsweise werden in einer Ausführungsform polyanionisch-polykationisch-polyanionisch alternierend sich wiederholende Schichten zusammengefügt, wenn das Substrat in die Lösung getaucht wird.
Neben dem Gehalt an polyionischen Komponenten kann eine polyionische Lösung der vorliegen den Erfindung auch verschiedene andere Materialien enthalten. Beispielsweise kann die polyionische Lösung antimikrobielle, antibakterielle, Strahlungs-absorbierende Materialien, Zellwachstumsinhibitoren usw. enthalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist typischerweise gewünscht, den pH der Lösung innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Die Aufrechterhaltung des pH kann helfen, die Fällung einer der polyionischen Komponenten aus der Lösung zu verhindern. Demnach wird in einer Ausführungsform der pH innerhalb von etwa ±0,5 eines geeigneten pH gehalten. Vorzugsweise wird der pH innerhalb etwa ±0,1 eines geeigneten pH gehalten. Im allgemeinen ist der geeignete pH für eine bestimmte Lösung zumindest teilweise von den ausgewählten polyionischen Materialien abhängig und kann durch jedes geeignete in der Technik bekannte Verfahren bestimmt werden.
Wie oben erwähnt, wird nach der Bildung der polyionischen Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Substratmaterial im allgemeinen so in die Lösung getaucht, dass es ausreichend beschichtet wird. Im allgemeinen kann ein Substratmaterial der vorliegenden Erfindung aus jedem polymeren Material hergestellt werden. Insbesondere kann ein Substratmaterial der vorliegenden Erfindung aus Sauerstoffdurchlässigen, polymeren Materialien hergestellt werden. Einige Beispiele für geeignete Substratmaterialien umfassen unter anderem die in US 5 760 100 A beschriebenen Materialien.
In einigen Ausführungsformen kann das Substrat auch vorkonditioniert werden, um die Fähigkeit der polyionischen Lösung zu erhöhen, das Substrat zu beschichten. In einer Ausführungsform kann beispielsweise ein Schicht-um-Schicht Anwendungsverfahren verwendet werden, um eine Grundbeschichtung oder Primerbeschichtung auf dem Substrat zu bilden. Diese Grundbeschichtung kann die Oberfläche ausreichend aufrauen, so dass die schließliche Einfachtauchbeschichtungslösung der vorliegenden Erfindung besser auf der Substratoberfläche haften kann.
Darüberhinaus kann eine Lösemittellösung in einer anderen Ausführungsform anfänglich auf das Substrat zur Vorkonditionierung aufgetragen werden. Die Anwendung eines Lösemittels, wie einer Alkohollösung, in Gegenwart einer polyionischen Komponente oder mehreren polyionischen Komponenten, kann auch das Quellen des Substrats erlauben. Nach dem Quellen kann das Substrat aus der Lösemittellösung entfernt und dann in eine polyionische Lösung getaucht werden, so dass es schrumpft. Das Schrumpfen des Substrats kann die polyionischen Komponenten im Substrat einschließen. Als Ergebnis haftet in manchen Ausführungsformen die Einfachtauchlösung der vorliegenden Erfindung leichter an die Substratoberfläche, wenn sie hierauf aufgebracht wird.
Im Gegensatz zum vorher erwähnten Schicht-um-Schicht Verfahren kann ein Verfahren der vorliegenden Erfindung alternierende Schichten einer polyionischen Lösung auf ein Substrat in nur einem Tauchschritt auftragen, was eine signifikante Menge Zeit spart. Beispielsweise können Beschichtungen mit etwa 40 Angström bis etwa 1000 Angström in einem einzelnen Tauchschritt aufgetragen werden. Darüberhinaus beträgt die Zeit für die Auftragung einer solchen Beschichtung weniger als 6 Minuten und sogar so wenig wie 1 Minute. Andere Ziele, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detaillierter diskutiert.
Es wird nun im Detail auf die Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wobei ein oder mehrere Beispiele im folgenden aufgeführt sind. Jedes Beispiel wird nur zur Erläuterung und nicht zur Beschränkung der Erfindung bereitgestellt. Tatsächlich ist dem Fachmann bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne sich vom Umfang der Erfindung zu entfernen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform erläutert werden, in einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Variationen abdeckt, die im Umfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente vorkommen. Andere Ziele, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden beschrieben oder sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Der Fachmann versteht, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen ist und die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht beschränken soll.
Im allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung von Substratmaterialien, wie Kontaktlinsen, mit einer Lösung aus negativ und positiv geladenen Materialien, wie polyionischen Materialien. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das eine Beschichtungslösung verwendet, die sowohl ein Polykation als auch ein Polyanion umfasst und bei einem bestimmten pH Wert gehalten wird. Es wurde gezeigt, dass ein Verfahren der Erfindung ein Substratmaterial mit einer bestimmten Dicke an polyionischen Schichten in einer wesentlich kürzeren Zeitspanne ausreichend beschichten kann, als frühere Beschichtungsverfahren. Beispielsweise kann in eine Ausführungsform ein Einfachtauchverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um eine 100 Angström dicke Beschichtung in etwa 6 Minuten bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Beschichtungsverfahren bereitgestellt, das verwendet werden kann, um polyionische Materialien auf ein Substrat abzulagern. In einer Ausführungsform erlaubt beispielsweise ein Verfahren der vorliegenden Erfindung die Ablagerung einer polyionischen Zweikomponentenlösung auf ein Biomaterialsubstrat, wie eine Kontaktlinse.
Um ein beschichtetes Substrat der vorliegenden Erfindung zu bilden, wird anfänglich eine Beschichtungslösung gebildet. Wie erwähnt kann eine Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung polyionische Materialien enthalten, wie polyanionische oder polykationische Materialen. Beispielsweise kann ein erstes Material ein polykationisches Material sein, das jedes in der Technik bekannte Material umfassen kann, welches eine Vielzahl an positiv geladenen Gruppen entlang einer Polymerkette aufweist. Solche Materialien können unter anderem umfassen:
(a) Poly(allylaminhydrochlorid) (PAH)
(b) Poly(ethylenimin) (PEI)
(c) Poly(vinylbenzyltriamethylamin) (PVBT)
(d) Polyanilin (PAN oder PANI) (p-Typ gedoped) [oder sulfoniertes Polyanilin)
(e) Polypyrrol (PPY) (p-Typ gedoped)
(f) Poly(pyridiniumacetylen)
Darüberhinaus kann ein zweites Material ein polyanionisches Material sein, das im allgemeinen jedes in der Technik bekannte Material umfassen kann, das eine Vielzahl an negativ geladenen Gruppen entlang einer Polymerkette aufweist. Beispielsweise können geeignete anionische Materialien unter anderem umfassen
(a) Poly methacrylsäure (PMA)
(b) Polyacrylsäure (PAA)
(c) Poly(thiophen-3-essigsäure) (PTAA)
(d) Poly(4-styrolsulfonsäure) (PSS) oder Natriumpoly(styrolsulfonat) (SPS) oder Poly(natriumstyrolsulfonat) (PSSS)
In bestimmten Ausführungsformen kann das polykationische Material aus Derivaten eines Polyallylamins mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 2000 auf der Grundlage der Anzahl an Aminogruppen des Polyallylamins hergestellt werden, das etwa 1 bis 99% an Einheiten der folgenden Formel (1) aufweist:
worin M eine "Modifikationseinheit" ist. In einer Ausführungsform kann die Modifikationseinheit M R-C=O sein, worin R für C₂-C₆ Alkyl steht, das durch zwei oder mehr gleiche oder verschiedene Substituenten substituiert ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche besteht aus Hydroxy, C₂-C₅ Alkanoyloxy und C₂-C₅ Alkylaminocarbonyloxy, Vorzugsweise steht R für lineares C₃-C₆ Alkyl, bevorzugter lineares C₄-C₅ Alkyl, vor allem n-Pentyl, das in jedem Fall wie oben definiert substituiert ist.
Geeignete Substituenten des Alkylrests R sind -OH, ein Rest -O-C(O)-R₁ und/oder ein Rest -O-C(O)-NH-R₁', worin R₁ und R₁' jeweils unabhängig voneinander für C₁-C₄ Alkyl stehen, vorzugsweise Methyl, Ethyl, Iso- oder n-Propyl und bevorzugter Methyl oder Ethyl. Bevorzugte Substituenten des Alkylrests R sind Hydroxy, Acetyloxy, Propionyloxy, Iso- oder n-Butanoyloxy, Methylaminocarbonyloxy oder Ethylaminocarbonyloxy, speziell Hydroxy, Acetyloxy oder Propionyloxy und insbesondere Hydroxy.
Eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft Einheiten der Formel (1), worin R für lineares C_p-Alkyl steht, das "p" gleiche oder verschiedene oben erwähnte Substituenten aufweist und worin p für 2, 3, 4, 5 oder 6 steht und vorzugsweise für 4 oder 5 und bevorzugter 5 steht. Alternativ dazu kann R für C_p Alkyl stehen, das "p" Hydroxygruppen enthält, die teilweise oder vollständig acetyliert sind, worin p für 4 oder 5 und vorzugsweise 6 steht. Bevorzugte Reste R sind 1,2,3,4,5-Pentahydroxy-n-pentyl oder 1,2,3,4,5-Pentahydroxy-n-pentyl, worin die Hydroxygruppen teilweise oder vollständig acetyliert sind.
Wie oben erwähnt, umfassen Ausführungsformen eines polyionischen Materials der vorliegenden Erfindung Derivate eines Polyallylamins, das auf der Grundlage der Aminogruppen des Polyallylamins etwa 1 bis 99%, in einigen Ausführungsformen etwa 10 bis etwa 80%, in einigen Ausführungsformen etwa 15 bis etwa 75% und in anderen Ausführungsformen etwa 40 bis etwa 60% der Einheiten der Formel (1) umfasst. Im allgemeinen sind die polyionischen Materialien der vorliegenden Erfindung auch wasserlöslich.
Eine bestimmte Gruppe an Polyallylaminpolymeren, die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, umfassen zumindest 1%, in machen Fällen zumindest 5% und in anderen Fällen zumindest 10% an PAH Einheiten auf der Grundlage der Anzahl an Aminogruppen des Polyallylamins. Darüberhinaus kann eine Gruppe an Polyallylaminpolymeren ein mittleres Molekulargewicht von beispielsweise 2000 bis 1 000 000, von 3 000 bis 500 000, von 5 000 bis 150 000 oder bevorzugter von 7 500 bis 100 000 aufweisen.
Die oben beschriebenen Polyallylaminpolymere können auf eine in der Technik bekannte Art hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Polyallylamin mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 2 000, das PAH Einheiten aufweist, mit einem Lacton der folgenden Formel (6):
worin (alk) für lineares oder verzweigtes C₂-C₆ Alkylen steht, die Summe von (t1–t2–t3) zumindest 1 ist und R₁ und R₁' wie oben definiert sind, unter Bildung eines Polyallylaminpolymers, das Einheiten der Formel 1 und PAH umfasst, umgesetzt werden.
Die Umsetzung zwischen dem Polyallylamin und dem Lacton kann auf eine an sich bekannte Weise ausgeführt werden, wie durch Umsetzung des Polyallylamins mit dem Lacton in wässrigem Medium bei einer Temperatur von etwa 20°C bis etwa 100°C und in manchen Fällen 30°C bis 60°C. Das Verhältnis der Einheiten der Formel (1) und der Formel PAH im Endpolymer wird durch die Stöchiometrie der Reaktanden bestimmt. Die Lactone der Formel (6) sind bekannt oder können gemäß bekannter Verfah ren hergestellt werden. Die Verbindungen der Formel (6), worin t2 oder t3 ≥ 1, sind beispielsweise durch die Umsetzung der jeweiligen Hydroxyverbindung der Formel (6) mit einer Verbindung R₁-C(O)X oder R₁-NCO unter in der Technik gut bekannten Bedingungen verfügbar. Die Polyallylaminausgangsmaterialien unterschiedlicher Molekulargewichte sind im Handel erhältlich, beispielsweise im Form des Hydrochlorids. Das Hydrochlorid kann vorher in das freie Amin umgewandelt werden, beispielsweise durch die Behandlung mit einer Base, wie einer Natrium- oder Kaliumhydroxidlösung.
Polyallylamine, die zusätzliche "Modifikationseinheiten" M umfassen, können durch die Zugabe eines Gemisches des Polyallylamins und der Verbindung der Formel (6) gleichzeitig oder vorzugsweise nacheinander zur Reaktion hergestellt werden. Einige Beispiele für Verbindungen, die zu einem Polyallylamin und der Verbindung der Formel (6) zugegeben werden können, sind nicht auf die folgenden beschränkt:
R₃-N=C=O (6d),
R₆-X (6h),
Q1-N=C=O (6j), oder
worin X für Halogen, vorzugsweise Chlor steht, (alk') für C₁-C₁₂Alkylen steht, R₁₂ für Wasserstoff oder C₁-C₂ Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Methyl steht und R₃, R₄, R₅', R₆ und Q₁ wie oben definiert sind. Die Reaktion läuft beispielsweise in wässriger Lösung bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur ab, wie 25°C bis etwa 60°C und ergibt verschiedene Polymere, die verschiedene Modifikationseinheiten umfassen.
Da die Umsetzung der Aminogruppen des Polyallylamins mit den Verbindungen der Formeln (6) oder (6a)–(6k) im allgemeinen quantitativ abläuft, wird die Struktur der modifizierten Polymere hautsächlich durch die Stöchiometrie der Reaktanden bestimmt, die in der Reaktion verwendet werden. Ein bestimmtes polyionisches Material ist Polyallylamingluconolacton, wie dies in Formel (7) gezeigt ist:
Das Polyallylamin kann eines sein, worin etwa 20% bis etwa 80% der Aminogruppen mit delta-Gluconolacton unter Bildung von R Gruppen der Formel (7) umgesetzt werden.
Um verschiedene Eigenschaften der Beschichtung zu verändern, wie die Dicke, kann das Molekulargewicht der polyionischen Materialien variiert werden. Insbesondere erhöht sich im allgemeinen die Dicke der Beschichtung wenn das Molekulargewicht erhöht wird. Falls die Erhöhung des Molekulargewichts zu substanziell erhöht wird, können auch die Schwierigkeiten bei der Handhabung zunehmen. Daher haben polyionische Materialien, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, typischerweise ein Molekulargewicht M_n von etwa 10 000 bis etwa 150 000. In bestimmten Ausführungsformen beträgt das Molekulargewicht etwa 25 000 bis etwa 100 000 und in anderen Ausführungsformen etwa 75 000 bis etwa 100 000.
Zusätzlich zu polyionischen Materialien kann die erfindungsgemäße Beschichtungsiösung auch zusätzliche Additive enthalten. Wie hierin verwendet umfasst ein Additiv im allgemeinen jede Chemikalie oder jedes Material. Beispielsweise können Wirkstoffe, wie antimikrobielle Mittel und/oder antibakterielle Mittel zu einer Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung zugegeben werden, insbesondere bei einer Verwendung in biomedizinischen Anwendungen. Einige antimikrobielle, polyionische Materialien umfassen polyquarternäre Ammoniumverbindungen, wie die, welche in US 3 931 319 A beschrieben sind (beispielsweise POLYQUAD^®).
Darüberhinaus sind andere Beispiele für Materialien, die zu einer Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung zugegeben werden können, polyionische Materialien, die für ophthalmologische Linsen verwendet werden können, wie Materialien, die strahlenabsorbierende Eigenschaften aufweisen. Solche Materialien können beispielsweise Sicht-tönende Mittel, Irisfarbe-modifizierende Farbstoffe und Ultraviolettes Licht (UV) tönende Farbstoffe umfassen. Ein weiteres Beispiel für ein Material, das zu einer Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung zugegeben werden kann, ist ein polyionisches Material, das das Zellwachstum hemmt oder induziert. Zellwachstumsinhibitoren können in Vorrichtungen brauch bar sein, die für einen ausgedehnten Zeitraum gegenüber Humangewebe exponiert sind, aber letztlich wieder entfernt werden sollen (beispielsweise Katheter), während Zellwachstums-induzierende polyionische Materialien in permanenten Implantationsvorrichtungen brauchbar sind (beispielsweise künstliche Cornea).
Wenn Additive in einer erfindungsgemäßen Beschichtungslösung angewendet werden, ist es im allgemeinen erwünscht, dass die Additive eine Ladung aufweisen. Wenn sie eine positive oder negative Ladung aufweisen, kann das Additiv für eines der polyionischen Materialien in Lösung im selben Molladungsverhältnis verwendet werden. Beispielsweise haben polyquarternäre Ammoniumverbindungen typischerweise eine positive Ladung. Daher können diese Verbindungen in einer erfindungsgemäße Lösung die polykationische Komponente substituieren, so dass das Additiv auf ein Substratmaterial in einer Weise aufgetragen wird, die zu der ähnlich ist, in der das Polykation aufgetragen werden würde. Es sollte jedoch verständlich sein, dass nicht geladene Additive auch auf ein erfindungsgemäßes Material aufgetragen werden können. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform zuerst eine polykationische Schicht auf ein Substratmaterial aufgetragen werden. Danach kann ein nicht-geladenes Additiv aufgetragen werden und sofort von einem polyanionischen Material eingeschlossen werden, das hierauf aufgetragen wird. In dieser Ausführungsform kann beispielsweise polyanionisches Material die nicht geladenen Additive zwischen den zwei Schichten des polyionischen Materials ausreichend einschließen. Nach einem solchen Einschluss kann das Substratmaterial mit den anderen Schichten des polyionischen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet werden. Wie oben diskutiert, kann eine Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung im allgemeinen aus polyionischen Materialien und verschiedenen anderen Chemikalien gebildet werden. In einer Ausführungsform kann eine Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung eine Zweikomponentenlösung sein, die zumindest ein polykationisches und ein polyionisches Material enthält. In anderen Ausführungsformen kann die Beschichtungslösung mehr als zwei Komponenten eines polyionischen Materials enthaften, wie 3, 4 oder 5 Komponenten.
Ohne Berücksichtigung der Anzahl an polyionischen Komponenten in einer erfindungsgemäßen Beschichtungslösung ist es typischerweise erwünscht, dass eine der polyionischen Komponenten der Lösung in einer größeren Menge als die andere vorhanden ist, so dass eine nicht stöchiometrische Lösung gebildet werden kann. Wenn beispielsweise eine polyanionische/polykationische Zweikomponentenlösung gebildet wird, kann eine der polyionischen Komponenten in einer Menge vorkommen, die größer ist, als die der anderen Komponente. Durch die Bildung einer Lösung aus polyionischen Materialien auf eine solche Weise kann ein Substratmaterial geeignet mit der Beschichtungslösung in einem einzigen Tauchschritt geeignet beschichtet werden. insbesondere stellen die nicht-stöchiometrischen Konzentrationen des polyionischen Materials eine Lösung bereit, die "selbstkaskadieren" kann, so dass alternierende Schichten der polyionischen Materialien auf dem Substrat mit einem einzigen Tauchschritt gebildet werden können.
Um die Menge jeder polyionischen Komponente innerhalb einer Beschichtungslösung kontrollieren zu können, kann das Molverhältnis variiert werden. Wie hierin verwendet, ist das molare Ladungsverhältnis als Verhältnis der geladenen Moleküle in Lösung auf molarer Basis definiert. Beispielsweise kann ein molares Ladungsverhältnis von 10:1 als 10 Moleküle eines Polyanions zu 1 Molekül eines Polykations oder 10 Moleküle eines Polykations zu 1 Molekül eines Polyanions definiert werden. Das molare La dungsverhältnis kann für jede Anzahl an Komponenten in einer Lösung bestimmt werden, wie dies oben definiert ist, solange zumindest ein Polykation und ein Polyanion hierin enthalten sind.
Da das Molverhältnis wesentlich erhöht ist, kann die Struktur der Beschichtung auf einem bestimmten Substrat "offener" werden. In manchen Fällen kann eine solche Öffnung der Beschichtungsstruktur mehrere Tauchschritte erfordern, um die gewünschte Beschichtung auf dem Substratmaterial zu erreichen. Diesbezüglich weist eine erfindungsgemäße Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung typischerweise ein "molares Ladungsverhältnis" von etwa 3:1 bis etwa 100:1 auf. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungslösung ein molares Ladungsverhältnis von etwa 5:1 (Polyanion:Polykation) auf. In einer anderen Ausführungsform weist die Beschichtungslösung ein molares Ladungsverhälnis von etwa 1:5 (Polyanion:Polykation) auf. In einer weiteren Ausführungsform kann ein molares Ladungsverhältnis von 3:1 bis 1:3 verwendet werden.
In einer bestimmten Ausführungsform weist die Beschichtungslösung ein molares Ladungsverhältnis von etwa 10:1 (Polyanion:Polykation) auf. Durch die Verwendung einer Beschichtungslösung mit einer vorwiegenden Menge an polyanionischem Material kann ein Substratmaterial auf eine Weise beschichtet werden, dass die äußere Schicht ein polyanionisches Material ist. Substrate mit einem äußeren polyanionischen Material sind typischerweise saurer. Man geht davon aus, dass in manchen Anwendungen eine saure äußere Schicht ein hydrophileres Substrat bereitstellen kann und eine bessere Benetzung erlaubt. Jedoch sollte verständlich sein, dass eine äußere Schicht eines polykationischen Materials auch erwünscht sein kann. Im Gegensatz zu einer polyanionischen äußeren Beschichtung kann eine polykationische äußere Beschichtung durch die Bereitstellung einer Beschichtungslösung erreicht werden, die eine vorbestimmte Menge an polykationischem Material enthält.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine erfindungsgemäße Beschichtungslösung typischerweise bei einem bestimmten pH Wert gehalten, so dass die Lösung stabil bleibt. Wenn der pH der Beschichtungslösung ungeeignet variiert wird, kann manchmal ein Salz durch Rücktitration gebildet werden. Eine solche Ausfällung kann oft einen schädlichen Effekt auf die Fähigkeit der Beschichtungslösung haben, die Substratschicht wie gewünscht zu beschichten. Daher wird in Abhängigkeit der im einzelnen verwendeten Beschichtungslösung der pH der Lösung normalerweise bei einem Wert von etwa ±0,5 des geeigneten pH Bereichs für die Lösung gehalten. In bestimmten Ausführungsformen wird der pH der Beschichtungslösung bei einem pH von ±0,1 des geeigneten pH Bereichs für die Lösung gehalten. Durch die Aufrechterhaltung des pH der Lösung innerhalb eines spezifizierten Bereichs des geeigneten pH für die Lösung kann die Fällung im wesentlichen gehemmt werden.
Der geeignete pH Bereich für eine Beschichtungslösung kann in Abhängigkeit des im einzelnen ausgewählten polyionischen Materials variieren. Es ist kann jedes in der Technik geeignete Verfahren verwendet werden, um den geeigneten pH Bereich für eine gegebene Lösung zu bestimmen. Ein solches Verfahren ist in "Controling Bilayer Composition and Surface Wettability of Sequentially Adsorbed Multilayer of Weak Polyelectrolytes" von Dougsik Yoo, Seimel S. Shiratori und Michael R. Rubner beschrieben, das in Macromolecules, Band 31, Nummer 13, Seiten 4309–4318 (1988) veröffentlicht ist. Beispielsweise wird in einer bestimmten Ausführungsform ein 10:1 Verhältnis (Polyanion:Polykation) an Polyacrylsäure und Polyallylaminhydrochlorid verwendet. Für diese bestimmte Zweikomponentenbeschichtungslösung wird der geeignete pH Bereich mit etwa 2,5 bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung, wie dies oben beschrieben ist, auf eine Vielzahl an Wegen hergestellt werden. Insbesondere kann eine Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung durch Lösen der polyionischen Materialien in Wasser oder jedes anderen Stoffs, der das Material ausreichend löst, hergestellt werden. Wenn ein Lösemittel verwendet wird, ist jedes Lösemittel geeignet, das es den Komponenten erlaubt, in der Beschichtungslösung in Wasser stabil zu bleiben. Beispielsweise kann ein auf Alkohol basiertes Lösemittel verwendet werden. Geeignete Alkohole können unter anderem Isopropylalkohol, Hexanol, Ethanol usw, umfassen. Es sollte verstanden werden, dass andere Lösemittel, die in der Technik verwendet werden, in der vorliegenden Erfindung geeignet verwendet werden.
Ob in Wasser oder in einem Lösemittel gelöst, kann die Konzentration der polyionischen Materialien innerhalb einer Beschichtungslösung der vorliegenden Erfindung im allgemeinen in Abhängigkeit der im einzelnen verwendeten Materialien, der gewünschten Beschichtungsdicke und mehreren anderen Faktoren abhängen. Jedoch kann es typisch sein, eine relativ verdünnte wässrige Lösung des polyionischen Materials zu formulieren. Beispielsweise kann eine Konzentration des polyionischen Materials zwischen etwa 0,001 und etwa 0,25 Gewichtsprozent, zwischen etwa 0,005 und etwa 0,10 Gewichtsprozent oder zwischen etwa 0,01 und etwa 0,05 Gewichtsprozent liegen.
Diesbezüglich kann eine Ausführungsform einer Zweikomponentenbeschichtungslösung der vor liegenden Erfindung folgendermaßen hergestellt werden. Es ist jedoch verständlich, dass die folgende Beschreibung nur beispielhaften Zwecken dient und dass eine erfindungsgemäße Lösung durch andere geeignete Verfahren hergestellt werden kann.
Eine Zweikomponentenbeschichtungslösung kann hergestellt werden, indem man zuerst eine einzelne Komponente des anorganischen Materials in Wasser oder einem anderen Lösemittel in einer gewünschten Konzentration löst. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform eine Polyacrylsäurelösung mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000 durch Lösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser unter Bildung einer 0,001 M PAA Lösung hergestellt. Nach dem Lösen kann der pH der polyanionischen Lösung geeignet durch die Zugabe eines basischen oder sauren Materials eingestellt werden. In einer obigen Ausführungsform kann beispielsweise eine geeignete Menge an 1 N Chlorwasserstoffsäure (HCl) zugegeben werden, um den pH auf 2,5 einzustellen.
Nach der Herstellung der polyanionischen Lösung kann die polykationische Lösung ähnlich gebildet werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform Poly(allylaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von etwa 50 000 bis etwa 65 000 in Wasser unter Bildung einer 0,001 M Lösung hergestellt werden. Danach kann der pH ähnlich durch die Zugabe einer geeigneten Menge an Chlorwasserstoffsäure auf 2,5 eingestellt werden.
Die gebildeten Lösungen können dann unter Bildung einer erfindungsgemäßen Einfachtauchbeschichtungslösung der vorliegenden Erfindung gemischt werden. In einer Ausführungsform können die obigen Lösungen langsam unter Bildung der Beschichtungslösung gemischt werden. Die Menge jeder auf die Mischung angewendeten Lösung hängt von dem gewünschten molaren Ladungsverhältnis ab. Falls beispielsweise eine 10:1 Lösung (Polyanion:Polykation) erwünscht ist, kann 1 Teil (bezogen auf das Volumen) der PAH Lösung in 10 Teile der PAA Lösung gemischt werden. Nach dem Mischen kann die Lösung auch filtriert werden, falls dies gewünscht ist.
Wenn eine Beschichtungslösung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, kann sie dann auf ein Substratmaterial aufgetragen werden. In einer Ausführungsform kann eine erfindungsgemäße Beschichtungslösung auch in eine Form zur Bildung eines polymeren Materials eingebracht werden. Daher gilt, obwohl die im folgenden diskutierte Ausführungsform sich auf die direkte Auftragung einer Beschichtungslösung auf das Substratmaterial bezieht, dass andere Verfahren zur Beschichtung des Substrats ebenfalls geeignet sind.
Daher kann ein Substratmaterial zur Beschichtung in eine Beschichtungslösung getaucht werden, so dass das Substrat mit den polyionischen Materialien ausreichend beschichtet ist. Die Beschichtungslösung enthält sowohl ein Polyanion als auch ein Polykation in einem einzelnen Lösemittel, so dass ein einzelner Tauchschritt zu alternierenden Lagen des polyionischen Materials führen kann. Beispielsweise kann ein einzelner Tauchschritt eines Substratmaterials dazu führen, dass das Substrat mit kaskadierenden Schichten aus Polyanion/Polykation/Polyanion/Polykation etc. beschichtet wird.
Im allgemeinen kann ein Substrat, das in eine Beschichtungslösung getaucht wird, aus jedem polymeren Material hergestellt werden, wie Kontaktlinsen, Formen zur Bildung von Kontaktlinsen oder geformten polymeren Materialien. Beispiele für geeignete Substratmaterialien sind natürliche oder synthetische organische Polymere oder Laminate, Komposite oder Mischungen dieser Materialien, insbesondere natürliche oder synthetische, organische Polymere oder modifizierte Biopolymere, die in einer großen Vielzahl bekannt sind. Einige Beispiele für Polymere sind Polyadditions- und Polykondensationspolymere (Polyurethane, Epoxidharze, Polyether, Polyester, Polyamide und Polyimide), Vinylpolymere (Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyacrylamide, Polymethacrylamide, Polystyrol, Polyethylen und halogenierte Derivate hiervon, Polyvinylacetat und Polyacrylonitril) oder Elastomere (Silicone, Polybutadien und Polyisopren).
Eine bevorzugte Gruppe an zu beschichtenden Materialien sind die, welche herkömmlich zur Herstellung von biomedizinischen Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise ophthalmologische Vorrichtungen, wie Intraokularlinsen, künstliche Cornea oder insbesondere Kontaktlinsen, die an sich nicht hydrophil sind. Solche Materialien sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise Polysiloxane, Perfluoralkylpolyether, fluorierte Polyalkyl(meth)acrylate oder äquivalent fluorierte Polymere, die beispielsweise von anderen polymerisierbaren Carbonsäuren, Poly(meth)acrylaten oder äquivalenten Alkylesterpolymeren abgeleitet sind, welche von anderen polymerisierbaren Carbonsäuren abgeleitet sind, oder fluorierte Polyolefine, wie fluoriertes Ethylen oder Propylen, beispielsweise Tetrafluorethylen, vorzugsweise in Kombination mit spezifischen Dioxolen, wie Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol umfassen. Beispiele für geeignete Bulkmaterialien sind beispielsweise Materialien wie Lotrafilcon A, Neofocon, Pasifocon, Telefocon, Silafocon, Fluorsilfocon, Paflufocon, Silafocon, Elastofilcon, Fluorfocon oder Teflon AF, wie Teflon AF 1600 oder Teflon AF 2400, die Copolymere aus etwa 63 bis 73 Molprozent an Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und etwa 37 bis 27 Molprozent an Tetrafluorethylen oder aus etwa 80 bis 90 Molprozent Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und etwa 20 bis 10 Molprozent an Tetrafluorethylen sind.
Eine weitere Gruppe an bevorzugten zu beschichtenden Materialien sind amphiphile, segmentierte Copolymere, die zumindest ein hydrophobes Segment und zumindest ein hydrophiles Segment aufweisen, die über eine Bindung oder ein Brückenglied miteinander verbunden sind. Beispiele sind Siliconhydrogele, wie sie beispielsweise in WO 96131792 A und WO 97/49740 A beschrieben sind.
Eine besonders bevorzugte Gruppe an Substratmaterialien umfasst organische Polymere, die ausgewählt sind aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyacrylamiden, Poly(N,N-dimethylacrylamiden), Polymethacrylamiden, Polyvinylacetaten, Polysiloxanen, Perfluoralkylpolyethern, fluorierten Polyacrylaten oder -methacrylaten und amphiphil segmentierten Copolymeren, die zumindest ein hydrophobes Segment umfassen, beispielsweise ein Polysiloxan oder Perfluoralkylpolyethersegment oder ein gemischtes Polysiloxan/Perfluoralkylpolyethersegment und zumindest ein hydrophiles Segment, beispielsweise ein Polyoxazolin, Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Polyacrylamid, Poly(N,N-dimethylacrylamid), Polyvinylpyrrolidonpolyacryl- oder -polymethacrylsäuresegment oder ein copolymeres Gemisch aus zwei oder mehreren der zugrunde liegenden Monomeren. Beispielsweise sind die polymeren Materialien "A", "B", "C" und "D" in US 5 760 100 A geeignete Substratmaterialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das im einzelnen verwendete Substratmaterial auch "präkonditioniert" oder "orientiert" werden, bevor es in eine Beschichtungslösung getaucht wird. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann das Präkonditionieren des Substratmateriais gemäß der vorliegenden Erfindung die "Selbstkaskadierung" der polyionischen Schichten in einem einzelnen Tauchverfahren erhöhen. Insbesondere umfasst die Präkonditionierung eines Substratmaterials typischerweise die Erhöhung der Rauheit der Substratoberfläche.
Daher kann die Rauheit der Substratoberfläche auf eine Vielzahl an Arten verändert werden. Im allgemeinen kann eine "Grundschicht" oder "Primerschicht" der Beschichtungslösung anfänglich auf das Substratmaterial aufgetragen werden, um die gewünschte Oberflächenveränderung zu erreichen. Beispielsweise können in einer Ausführungsform eine oder mehrere Standard Schicht-um-Schicht Tauchbeschichtungen als Grundschicht für die schließliche Tauchbeschichtung der Erfindung verwendet werden. Die "Grundschicht" kann durch jedes in der Technik bekannte Verfahren aufgetragen werden, wie Sprühbeschichtung, Tauchen usw. In einigen Ausführungsformen kann die Grundschicht aus einem polyionischen Material hergestellt werden, wie Poly(ethylenimin). Nach der Aufbringung dieser Primerbeschichtung oder Grundschicht kann in einer Ausführungsform das Substrat dann in die schließliche Beschichtungslösung getaucht werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die schließliche Beschichtungslösung Poly(allylaminhydrochlorid) und Polyacrylsäure enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann die Beschichtungslösung Poly(allylaminhydrochlorid) und Natriumpoly(styrolsulfonat) enthalten.
Darüberhinaus kann in einer anderen Ausführungsform das Substratmaterial in einer Lösemittellösung quellen, die ein Lösemittel und zumindest eine polyionische Komponente enthält. Im allgemeinen kann jedes Lösemittel verwendet werden, das es den Komponenten in der Beschichtungslösung erlaubt, stabil in Wasser zu bleiben, zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet. Beispiele für geeignete Alkohole können unter anderem Isopropylalkohol, Hexanol, Ethanol usw. sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Substratmaterial zuerst in einer Alkohollösung quellen, die etwa 20% Isopropylalkohol und etwa 80% Wasser enthält. In einigen Ausführungsformen kann die zur Quellung des Substrats verwendete Alkohollösung auch als Lösemittel in der schließlichen polyionischen Einfachtauchlösung verwendet werden.
Nach der Quellung kann das Substratmaterial dann aus der Lösemittellösung entfernt werden und "schrumpfen". Dieser "Schrumpfungsschritt" verursacht, dass das Substratmaterial die anfängliche Schicht des Polykations oder Polyanions einschließt, das in der Lösemittellösung enthalten ist. Das Quell-/Einschlussverfahren, das in der Ausführungsform beschrieben ist, kann die Fähigkeit der Beschichtungslösung zur Beschichtung des Substratmaterials erhöhen.
Es wurde festgestellt, dass in den meisten Fällen ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Beschichtungslösung auf ein Substratmaterial in nur einem einzigen Tauchschritt auftragen kann. Daher kann ein erfindungsgemäßes Verfahren im Gegensatz zum vorher erwähnten LbL Verfahren eine Beschichtung in einer relativ kurzen Zeit auftragen. Beispielsweise können die Beschichtungen in einer Zeitspanne aufgetragen werden, die nur 1 Minute beträgt. Darüberhinaus kann in einigen Anwendungen eine 100 Angström dicke Beschichtung in etwa 6 Minuten mittels eines einzelnen Tauchschritts aufgetragen werden, während eine ähnliche Beschichtung etwa 10 Stunden für den Auftrag brauchen kann, wenn man das vorher erwähnte LbL Verfahren verwendet (beispielsweise 20 Tauchschritte). Darüberhinaus wurde festgestellt, dass in bestimmten Anwendungen ein erfindungsgemäßes Verfahren Beschichtungen von etwa 40 Angström bis etwa 2000 Angström in einem einzelnen Tauchschritt auftragen kann.
Jedoch kann es oft erwünscht sein, eine Beschichtung mit einer substanziellen Dicke aufzutragen, die nicht ausreichend in einem einzigen Tauchschritt aufgetragen werden kann. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine 500 Angström Beschichtung auf ein Substratmaterial in zwei Tauchschritten aufgetragen. Genauer gesagt wird zuerst eine 10:1 Polyanion zu Polykation Tauchlösung auf das Substratmaterial aufgetragen. Danach wird eine mit 1:10 Polyanion zu Polykation als zweite Beschichtungsschicht verwendet. In manchen Ausführungsformen können mehr als zwei Tauchvorgänge, wie 3 bis 5 Tauchschritte in Multikomponentenlösungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wenn beispielsweise ein erfindungsgemäßes Kontaktlinsenmaterial beschichtet wird, können 3 Tauchschritte verwendet werden. Sogar wenn mehr als ein Tauchschritt mit den erfindungsgemäßen Lösungen verwendet wird, kann das Substratmaterial immer noch in wesentlich weniger Zeit beschichtet werden, als mit einem LbL Verfahren. Tatsächlich kann ein LbL Verfahren etwa 50 Stunden (beispielsweise 100 Tauchschritte) benötigen, um eine Beschichtung mit 500 Angström aufzutragen, während ein Verfahren des erfindungsgemäßen Einfachtauchverfahrens etwa 8 bis 30 Minuten (beispielsweise 4 oder 5 Tauchschritte) benötigen kann, um dieselbe Dicke zu erreichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Einfachtauchlösung auch zur Beschichtung einer Form verwendet werden, die zur Formdefinition eines Artikels verwendet wird. Die Beschichtung einer Form auf diese Weise kann in Prozessen brauchbar sein, wie der Transferübertragung einer polyionischen Beschichtung. In einer Ausführungsform wird die Form mit einer polyionischen Lösung der vorliegenden Erfindung beschichtet, aber zumindest ein Teil der Beschichtung wird von der Form überführt, wenn das flüssige Formmaterial (beispielsweise polymerisierbare Material) in die Form zur Bildung eines festen Artikels abgegeben wird. Daher ist eine andere Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Bildung eines Artikels und die Beschichtung des Artikels durch den Transferübertrag eines Beschichtungsmaterials von der Form, in der der Artikel hergestellt wird. Dieses Verfahren umfasst die Schritte der Auftragung einer Beschichtung einer polyionischen Lösung auf eine Form durch das Zusammenbringen zumindest eines Teils der Form mit der Lösung, Abgabe des flüssigen Formmaterials in die Form, wobei das flüssige Formmaterial mit der Beschichtung in Kontakt gebracht wird, Kontaktbildung der Formbeschichtung des flüssigen Formmaterials während der Vernetzung und Aushärten des flüssigen Formmaterials (beispielsweise durch Polymerisierung durch die Anwendung von UV Licht). Als Ergebnis kann die Beschichtung intakt bleiben und auf den verfestigten Artikel übertragen werden.
Die vorliegende Erfindung kann besser unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele verstanden werden.
Beispiel 1
Es wird die Fähigkeit von polyionischen Materialien zur Beschichtung einer Kontaktlinse in einer relativ kurzen Zeitspanne mittels einer erfindungsgemäßen Lösung gezeigt. Das Substratmaterial (das heißt die Kontaktlinse) wird mit Materialien hergestellt, die in US 5 760 100 A beschrieben sind.
Eine Musterkontaktlinse (Polysiloxan/Perfluoralkylpolyethercopolymer) wird mittels der erfindungsgemäßen Einfachtauchlösungen beschichtet. Insbesondere wird die Linse folgendermaßen beschichtet. Anfänglich wird eine Primärschicht auf die Linse aufgetragen durch Sprühen einer PEI Lösung auf die Linse für 1 Minute (mittels einer Ultraschalldüse), Trocknen der Linse für 1 Minute (mittels eines Luftmessers), Besprühen mit einer PAA Lösung für 1 Minute, Trocknen für 1 Minute, Besprühen mit einer PEI Lösung für 1 Minute, Trocknen für 1 Minute, Besprühen mit einer PAA Lösung für 1 Minute und Trocknen für 1 Minute. Die PEI und PAA Lösungen werden durch Lösen der entsprechenden Pulver in Wasser unter Bildung von 0,001 M Lösungen hergestellt.
Nach dem Auftragen der Primerbeschichtung wird die Linse in eine vorwiegend polyanionische Einfachtauchlösung für 1 Minute getaucht, für 1 Minute getrocknet, in eine vorwiegend polykationische Einfachtauchlösung für 1 Minute getaucht und für 1 Minute getrocknet, so dass eine Beschichtung mit 10 Zweifachschichten gebildet wird. Die oben verwendeten Einfachtauchlösungen werden folgendermaßen hergestellt. Eine Lösung aus Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000 wird durch Lösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser unter Bildung einer 0,001 M PAA Lösung hergestellt. Nach dem Lösen wird der pH der polyanionischen Lösung durch die Zugabe von 1 N Chlorwasserstoffsäure eingestellt, bis der pH 2,5 erreicht. Nach der Herstellung der obigen Lösung wird Poly(allyllaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von etwa 50 000 bis etwa 65 000 in Wasser unter Bildung einer 0,001 M Lösung gelöst. Danach wird der pH durch die Zugabe von Chlorwasserstoffsäure eingestellt, bis ein pH von 2,5 erhalten wird.
Ein Teil der Lösungen wird dann unter Bildung der vorwiegend polyanionischen Einfachtauchlösung gemischt. Genauer gesagt wird eine Einfachtauchlösung mit einem molaren Ladungsverhältnis von 10:1 (Polyanion:Polykation) durch die Zugabe von 1 Teil (bezogen auf das Volumen) der PAH Lösung in 10 Teile (bezogen auf das Volumen) der PAA Lösung hergestellt. Die vorwiegend polykationische Einfachtauchlösung wird ähnlich zu einer Lösung gemacht, die ein molares Ladungsverhältnis von 1:10 (Polyanion:Polykation) aufweist, in dem man 1 Teil (bezogen auf das Volumen) der PAA Lösung in 10 Teile (bezogen auf das Volumen) der PAH Lösung gibt. Es wird bestimmt, dass nur 4 Sprühschritte (Primerschicht) und 2 Tauchschritte, die nur 12 Minuten dauern, unter Bildung einer 1 μm Beschichtung auf den Linsen erforderlich sind. Wie es aus den Ergebnissen des Beispiels ersichtlich ist, kann eine beispielsweise erfindungsgemäße Eintauchlösung die Beschichtung von Substratmaterialien in kürzeren Zeiten erlauben, als Schicht-um-Schicht Standardverfahren.
Beispiel 2
Die Fähigkeit der polyionischen Materialien, zuerst auf einer Form so beschichtet zu werden, dass eine Kontaktlinse innerhalb der Form gebildet wird und die Beschichtung aus der Form auf die Kontaktlinse überführt werden kann, wird gezeigt. Das Substratmaterial (das heißt Kontaktlinsen) wird mit Materialien hergestellt, wie sie in US 5 760 100 A von Nicholson et al., beschrieben sind und die Formen werden durch Formgussverfahren hergestellt, wie dies hierin beschrieben ist.
Es wird eine Probenform zuerst mit einer Primerschicht durch Sprühen einer PAA Lösung auf die Linsen für 1,5 Sekunden mittels einer Ultraschalldüse beschichtet. Die PAA Lösung wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Nach dem Sprühen wird die Form für 3 Sekunden mit Wasser besprüht. Danach wird die Form mit einer PEI Lösung für 1,5 Sekunden, gefolgt von Wasser für 3 Sekunden besprüht. Die PEI Lösung wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die Form wird erneut mit der PAA Lösung für 1,5 Sekunden und Wasser für 3 Sekunden besprüht. Dann wird eine PAH Lösung auf die Form für 1,5 Sekunden, gefolgt von Wasser für 3 Sekunden gesprüht. Die PAH Lösung wird durch Lösen von PAH Pulver in Wasser unter Bildung einer 0,001 M Lösung hergestellt. Wenn die obigen Schritte vollständig sind, wird die Form mit einer PAA Lösung für 1 Minute besprüht, mit Wasser für 3 Sekunden besprüht, mit einer PAH Lösung für 1,5 Sekunden besprüht, mit Wasser für 3 Sekunden besprüht, mit einer PAA Lösung für 1,5 Sekunden besprüht, mit Wasser für 3 Sekunden besprüht, mit einer PAH Lösung für 1,5 Sekunden besprüht, mit Wasser für 3 Sekunden besprüht, mit einer PAA Lösung für 1,5 Sekunden besprüht, mit Wasser für 3 Sekunden besprüht, mit PAH für 1,5 Sekunden besprüht, mit Wasser für 3 Sekunden besprüht usw. bis sich 5 Doppelschichten des polyionischen Materials auf der Form gebildet haben.
Wenn die Formen beschichtet sind, wird dann ein polymeres Substratmaterial, wie es hierin beschrieben ist, in die Form gegeben. Danach wird das polymere Substratmaterial gegossen, vernetzt und durch eine Isopropylalkoholextraktion extrahiert, wie es in der Technik bekannt ist. Nach der Entnahme wird die Probenlinse in eine vorwiegend polyanionische Einfachtauchlösung für 2 bis 5 Minuten getaucht.
Die oben verwendete Einfachtauchlösung wird folgendermaßen hergestellt. Eine Lösung aus Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000 wird durch Lösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser unter Bildung einer 0,001 M PAA Lösung hergestellt. Nach dem Lösen wird der pH der polyanionischen Lösung durch die Zugabe von 1 N Chlorwasserstoffsäure eingestellt, bis der pH 2,5 erreicht. Nach der Herstellung der obigen Lösung wird Poly(allyllaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von etwa 50 000 bis etwa 65 000 in Wasser unter Bildung einer 0,001 M Lösung gelöst. Danach wird der pH durch die Zugabe von Chlorwasserstoffsäure eingestellt, bis ein pH von 2,5 erhalten wird. Ein Teil der Lösungen wird dann unter Bildung der vorwiegend polyanionischen Einfachtauchlösung gemischt. Genauer gesagt wird eine Einfachtauchlösung mit einem molaren Ladungsverhältnis von 10:1 (Polyanion:Polykation) durch die Zugabe von 1 Teil (bezogen auf das Volumen) der PAH Lösung in 10 Teile (bezogen auf das Volumen) der PAA Lösung hergestellt.
Es wird bestimmt, dass eine Beschichtung aus 5 Doppelschichten mit einer Sprühzeit von 1,5 Minuten und einer Tauchzeit von 2 bis 5 Minuten unter Bildung einer 200 bis 400 Angström dicken Beschichtung erreicht wird. Darüberhinaus wird auch bestimmt, dass im wesentlichen die Beschichtung auf den verfestigten Artikel übertragen wurde,
Beispiel 3
Die Fähigkeit von polyionischen Materialien, von einer Form auf eine Kontaktlinse übertragen zu werden, die innerhalb der Form gebildet wird, wird gezeigt. Das Substratmaterial (das heißt die Kontaktlinsen) wird mit Materialien hergestellt, wie sie in US 5 760 100 A beschrieben sind und die Formen werden durch Formgussverfahren hergestellt, wie dies hierin beschrieben ist.
Es wird eine Probenform zuerst mit einer Primerschicht durch Sprühen einer PAA Lösung auf die Linsen für 1,5 Sekunden mittels einer Ultraschalldüse beschichtet. Die PAA Lösung wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Nach dem Sprühen wird die Form für 3 Sekunden mit Wasser besprüht. Danach wird die Form mit einer PEI Lösung für 1,5 Sekunden, gefolgt von Wasser für 3 Sekunden besprüht. Die PEI Lösung wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Diese Form wird erneut mit der PAA Lösung für 1,5 Sekunden und Wasser für 3 Sekunden besprüht. Es wird dann eine PAH Lösung auf die Form für 1,5 Sekunden, gefolgt von einem Wasserspray für 3 Sekunden gesprüht. Die PAH Lösung wird durch Lösen des PAH Pulvers in Wasser unter Bildung einer 0,001 M Lösung hergestellt.
Wenn die obigen Schritte abgeschlossen sind, wird die Form in eine vorwiegend polyanionische Einfachtauchlösung für 5 Minuten getaucht, mit Wasser für 1 Minute gewaschen, in eine vorwiegend polykationische Einfachtauchlösung für 1 Minute getaucht und mit Wasser für 1 Minute gewaschen. Nach dem Auftragen der Beschichtung auf die Form wird ein polymeres Substratmaterial in die Form gegeben, vernetzt und wie in Beispiel 2 beschrieben extrahiert. Danach wird die fertiggestellte Kontaktlinse in eine vorwiegend polyanionische Einfachtauchlösung für 2 bis 5 Minuten getaucht. Die oben verwendeten Einfachtauchlösungen werden wie in Beispiel 1 beschrieben gebildet. Es wird bestimmt, dass eine Beschichtung mit 5 Doppelschichten und einer Dicke von etwa 1 μm in 13 Minuten für jede Linse gebildet werden kann.
Beispiel 4
Es wird eine Kontaktlinse (Polysiloxan/Perfluoralkylpolyether-Copolymer) mit nur einem Tauchschritt unter Verwendung einer Ausführungsform der hierin beschriebenen Einfachtauchlösung beschichtet. Insbesondere wird die Linse beschichtet, nachdem sie in Isopropylalkohol (IPA) quellen konnte. Nach 2 bis 5 Minuten Quellen werden die Linsen aus der Alkohollösung entfernt und dann für etwa 5 Minuten in eine 0,001 M Lösung getaucht, die sowohl Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000 als auch Poly(allylaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von etwa 60 000 in einem molaren Ladungsverhältnis von 10:1 (Polyanion/Polykation) und einem pH von 2,5 enthält. Nach dem Eintauchen werden die Linsen in Phosphat-gepufferte Kochsalzlösung gegeben und autoklaviert (sterilisiert). Die in diesem Beispiel verwendete Einfachtauchlösung wird folgendermaßen hergestellt: Eine Lösung aus Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000 wird durch Lösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser unter Bildung einer 0,001 M PAA Lösung hergestellt. Nach dem Lösen wird der pH der polyanionischen PAA Lösung durch die Zugabe von 1 N Chlorwasserstoffsäure eingestellt, bis der pH 2,5 erreicht. Dann wird eine Lösung aus Poly(allylaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von etwa 60 000 durch Lösen einer geeigneten Menge des Materials in Wasser unter Bildung einer 0,001 M PAH Lösung hergestellt. Danach wird der pH der polykationischen PAH Lösung ähnlich durch die Zugabe von 1 N Chlorwasserstoffsäure eingestellt, bis man einen pH von 2,5 erhält. Ein Teil der PAA und PAH Lösungen wird dann unter Bildung der vorwiegend polyanionischen Einfachtauchbeschichtungslösung gemischt. Genauer gesagt wird eine Lösung mit einem molaren Ladungsverhältnis von 10:1 (Polyanion/Polykation) durch die Zugabe von 1 Teil (bezogen auf das Volumen) der PAH Lösung in 10 Teile (bezogen auf das Volumen) der PAA Lösung hergestellt.
Es wird bestimmt, dass eine hydrophile Beschichtung auf einer Kontaktlinse mit einem Kontaktwinkel von 50 oder weniger in einem 5 Minuten oder weniger dauernden Tauchschritt in einer erfindungsgemäßen Einfachtauchlösung erreicht werden kann.
Beispiel 5
Es wird die Fähigkeit von polyionischen Materialien gezeigt, dass sie auf einer Kontaktlinsenform aufgebracht werden können. Verschiedene Kontaktlinsen können mittels verschiedener Beschichtungsverfahren beschichtet werden. Für jeden Ansatz unten wird das Substratmaterial (das heißt die Kontaktlinse) mit Materialien hergestellt, wie sie in US 5 760 100 A beschrieben sind und die Formen werden durch Formgussverfahren hergestellt, wie sie hierin beschrieben sind.
Tauchbeschichtete Linsen (Ansatz Nr. 1): Der erste Ansatz an Kontaktlinsen wird durch Tauchen der Linsen in die polyionischen Materialien hergestellt. Anfänglich werden die Kontaktlinsen in einer isopropylalkohollösung gequollen. Nach ausreichendem Quellen werden die Linsen dann in eine 0,001 M Lösung (Lösung A) getaucht, die Poly(allylaminhydrochlorid) mit einem Molekulargewicht von etwa 60 000 und Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 90 000 in einem molaren Ladungsverhältnis von 10:1 (Polyanion/Polykation) mit einen pH von 2,5 enthält. Die Linsen verbleiben in der Lösung für 5 Minuten und werden danach für etwa 1 Minute mit Wasser gewaschen. Nach dem Tauchen der Linsen in die Lösung A und dem Waschen werden die Linsen in eine zweite 0,001 M Lösung (Lösung B) getaucht, die dieselben polyionischen Materialien und denselben pH aufweist, aber ein molares Ladungsverhältnis von 1:10 (Polyanion/Polykation) aufweist. Die Linsen verbleiben für 5 Minuten in dieser Lösung. Nach dem Tauchen werden die Linsen für etwa 1 Minute mit Wasser gewaschen.
Sprühbeschichtete Formen (Ansatz Nr. 2): Der zweite Ansatz an Kontaktlinsen wird durch Besprühen von Formen mit polyionischen Materialien vor der Bildung der Linsen hergestellt. Die Formen werden mit einer 0,001 M Lösung, die Poly(ethylenimin) enthält, für etwa 1 Minute mit einer Ultraschalldüse besprüht. Danach werden die Linsen gewaschen und mit einer 0,001 M Lösung aus Polyacrylsäure für etwa 1 Minute besprüht. Die Schritte werden wiederholt, bis sich 3 Doppelschichten auf der Form gebildet haben. Nach dem Auftragen der gesprühten Beschichtung werden die Linsenmaterialien in die Formen abgegeben und vernetzt. Die Linsen werden dann mit Isopropylalkohol extrahiert.
Tauchbeschichtete Formen (Ansatz Nr. 3): Der dritte Ansatz an Kontaktlinsen wird durch Tauchen der besprühten Formen von oben in andere Lösungen an polyionischen Materialien hergestellt. Nach dem Besprühen werden die Formen in die Lösung A für etwa 5 Minuten getaucht, in Wasser für etwa 1 Minute gewaschen, in Lösung B für etwa 5 Minuten getaucht und erneut in Wasser für etwa 1 Minute gewaschen. Nach dem Tauchen werden die Linsenmaterialien in die Formen gegeben und vernetzt. Die Linsen werden dann mit Isopropylalkohol extrahiert, in Lösung A für etwa 5 Minuten getaucht und dann für etwa 5 Minuten in Lösung B getaucht.
Dann werden die Oberflächeneigenschaften der Linsen evaluiert:

(i) Die IP Werte messen die Ionenpermeabilität einer bestimmten Kontaktlinse, wenn sie mit Salzionen und Wasser zusammengebracht wird. In anderen Worten misst der IP Wert die Fähigkeit der Ionen, durch die Kontaktlinse zu diffundieren. Dieser lest wird spezifischer in US 5 760 100 A beschrieben.
(ii) Der Dk Wert ist im allgemeinen ein Maß für die Fähigkeit eines Gases, wie Sauerstoff, durch die Kontaktlinsen zu diffundieren. Eine detailliertere Beschreibung des Dk Werts kann auch unter Bezugnahme auf US 5 760 100 A erhalten werden.
(iii) Die mittleren Kontaktwinkel (Sessle Drop) werden mittels einer VCA 2500 XE Kontaktwinkelmessvorrichtung von AST Inc. gemessen, die in Boston, Massachusetts ist. Die Kontaktwinkel messen im allgemeinen die Oberflächenenergie einer Kontaktlinse.
(iv) Die NISDT oder nicht-invasive Oberflächentrocknungszeit, wird bestimmt. Die NISDT ist ein Maß der Aufreisszeit einer bestimmten Kontaktlinse. Insbesondere wird jede Kontaktlinse visuell während dem Tragen über eine Schlitzlampe, einer herkömmlich verwendeten Messvorrichtung, visuell beobachtet. Die NISDT wird an dem Punkt bestimmt, an dem die erste Zerstörung des Tränenfilms beobachtet wird.
(v) Es werden subjektive Ergebnisse durch die Testpersonen in Bezug auf den Komfort für jede Linse bestimmt.

Die Linsen der 3 Ansätze zeigen alle Werte bezüglich IP, Dk, Kontaktwinkel, NISDT und Komfort, die sie für ein längeres Tragen auf dem Auge geeignet machen.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mittels spezifischer Ausdrücke, Vorrichtungen und Verfahren beschrieben wurden, ist eine solche Beschreibung nur zur Erläuterung gedacht. Die verwendeten Wörter sind beschreibende Wörter und keine Beschränkungen. Es ist verständlich, dass Veränderungen und Variationen vom Fachmann vorgenommen werden können, ohne sich vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen, der in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist. Zusätzlich ist verständlich, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen sowohl vollständig als auch teilweise ausgetauscht werden können. Daher sollte der Umfang der folgenden Ansprüche nicht auf die Beschreibung der hierin enthaltenen bevorzugten Versionen beschränkt werden.

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Substrats, das folgende Schritte umfasst: Bildung einer Lösung, wobei die Lösung negativ geladenes Material und positiv geladenes Material in einer Menge aufweist, dass das molare Ladungsverhältnis der Lösung 3:1 bis 100:1 beträgt, Aufrechterhaltung des pH der Lösung in einem Bereich, dass das negativ geladene Material und das positiv geladene Material stabil in der Lösung bleiben und Anwendung der Lösung auf das Substrat unter Bildung einer Beschichtung hierauf, wobei die Beschichtung auf dem Substrat zumindest 2 Schichten aufweist, dass eine der Schichten das negativ geladene Material aufweist und die andere der Schichten das positiv geladene Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das molare Ladungsverhältnis etwa 10:1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das negativ geladene Material Polyacrylsäure enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das negativ geladene Material ein Additiv umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem antimikrobiellen und einem antibakteriellen Mittel ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das positiv geladene Material ein Poly(ethylenimin) oder Poly(allylaminhydrochlorid) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das negativ geladene Material Polyacrylsäure umfasst und das positiv geladene Material ein Poly(allylaminhydrochlorid) umfasst und worin der pH der Lösung, die die Polyacrylsäure und das Poly(allylaminhydrochlorid) enthält, auf einem Wert von etwa 2,5 gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das positiv geladene Material ein Additiv enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem antibakteriellen Mittel und einem antimikrobiellen Mittel ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das negativ geladene Material die Lösung dominiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das positiv geladene Material die Lösung dominiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin der pH der Lösung innerhalb von ±0,5, vorzugsweise innerhalb von ±0,1 eines geeigneten pH Bereichs gehalten wird, wobei der geeignete pH Bereich von der Auswahl des negativ geladenen Materials und des positiv geladenen Materials abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner den Schritt der Vorkonditionierung des Substrats vor dem Eintauchen des Substrats in die Lösung umfasst, worin das Substrat mit einer Primerbeschichtung vorkonditioniert wird, wobei die Primerbeschichtung auf das Substrat durch das Eintauchen des Substrats in eine Lösung angewendet wird, die Primermaterialien enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das Substrat durch folgende Schritte vorkonditioniert wird: Bereitstellung einer Lösemittellösung, die ein Lösemittel und zumindest ein polyionisches Material umfasst, Ermöglichung einer Substratquellung in dieser Lösemittellösung, Entfernung des Substrats aus der Lösemittellösung nachdem das Substrat hierin gequollen ist, und Ermöglichung einer Substratschrumpfung, dass zumindest ein polyionisches Material in diesem Substrat eingeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, worin das Lösemittel einen Alkohol umfasst, vorzugsweise Isopropylalkohol.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Dicke der Beschichtung 40 Angström bis 2000 Angström beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin das Substrat so in die Lösung getaucht wird, dass sich hierin eine Beschichtung bildet.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das Substrat mit der Lösung in einem Tauchschritt beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das Substrat mit der Lösung in 2 bis 5 Tauchschritten beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin das Substrat eine Form umfasst und das ferner folgende Schritte umfasst: Abgabe eines polymeren Materials in die Form, Vernetzung des polymeren Materials, dass sich die Beschichtung aus der Form während der Vernetzung ablöst und zumindest teilweise an die externe Oberfläche des polymeren Materials anheftet, und Entfernung des vernetzten polymeren Materials aus der Form, wobei das polymere Material mit zumindest einem Teil der Lösung beschichtet wird.
Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Materials, das die folgenden Schritte umfasst: Bildung einer polyionischen Lösung, wobei die polyionische Lösung ein polyanionisches Material und ein polykationisches Material in einer Menge enthält, dass das molare Ladungsverhältnis der Lösung weniger als 10:1 beträgt, Aufrechterhaltung des pH der Lösung innerhalb eines Bereichs, dass die polyanionischen und polykationischen Materialien stabil in der polyionischen Lösung bleiben, Bereitstellung eines Substrats, Anwendung eines Lösemittels auf das Substrat, wobei das Lösemittel zur Bildung einer stabilen Lösung fähig ist, wenn es mit der Lösung kombiniert wird, die die polyanionischen und polykationischen Materialien enthält, Ermöglichung der Substratquellung in diesem Lösemittel, Entfernung des Substrats aus dem Lösemittel nach der Quellung des Substrat hierin, und Eintauchen des Substrats in die Lösung unter Bildung einer Beschichtung hierauf, wobei das beschichtete Substrat zumindest zwei Schichten aufweist, wobei eine der Schichten das polyanionische Material aufweist und die andere der Schichten das polykationische Material aufweist.
Verfahren zur Beschichtung einer Kontaktlinse, das die folgende Schritte umfasst: Bildung einer polyionischen Lösung, wobei die Lösung ein polyanionisches Material und ein polykationisches Material in einer Menge umfasst, dass das molare Ladungsverhältnis der Lösung kleiner als 10:1 ist, Aufrechterhaltung des pH der Lösung in einem Bereich, dass die polyanionischen und polykationischen Materialien stabil in der Lösung bleiben und Eintauchen der Kontaktlinse in die Lösung unter Bildung einer hydrophilen Beschichtung hierauf, wobei das beschichtete Substrat zumindest zwei Schichten aufweist, wobei eine der Schichten das polyanionische Material aufweist und die andere der Schichten das polykationische Material aufweist.
Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Materials, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung eines Substrats, Anwendung eines ersten polyionischen Materials auf das Substrat, wobei das erste polyionische Material eine bestimmte Ladung aufweist, Anwendung eines Additivs auf das Substrat, wobei das Additiv im wesentlichen keine Ladung aufweist, Anwendung eines zweiten polyionischen Materials auf das Substrat nach der Anwendung des Additivs hierauf, wobei das zweite polyionische Material eine Ladung aufweist, die zur Ladung des ersten polyionischen Materials entgegengesetzt ist, Anwendung einer Lösung auf das Substrat unter Bildung einer Beschichtung hierauf, wobei die Lösung ein polyanionisches Material und ein polykationisches Material in einer Menge aufweist, dass das molare Ladungsverhältnis der Lösung 3:1 bis 100:1 beträgt, worin der pH der Lösung in einem Bereich gehalten wird, dass das polyanionische Material und das polykationische Material stabil in der Lösung bleiben, und das beschichtete Substrat zumindest zwei Schichten aufweist, dass eine der Schichten das polyanionische Material aufweist und die andere der Schichten das polykationische Material aufweist, wobei die zwei Schichten im wesentlichen das Additiv auf dem beschichteten Substrat einschließen.