聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法。本文提供了组合物，其包含下式的嵌段共聚物：[A]‑B‑[Q]，其中[A]为对基材具有亲和力的聚合物；B为连接基团，所述连接基团包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且[Q]包含半交联的未胶凝聚合物，所述聚合物来源于烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。所述嵌段共聚物经由所述[Q]链段交联，但未宏观胶凝。所述[Q]链段为亲水性的并且具有在约10至约10,000范围内的聚合度。所述[A]链段位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上，包含介于约1和约200个之间的重复单元。

【技术实现步骤摘要】
聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法本申请为分案申请，原申请的申请日为2013年5月8日，申请号为201380027478.7(PCT/US2013/040066)，专利技术名称为“聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法”。相关专利申请本专利申请要求2012年5月25日提交的、名称为“PolymersandnanogelmaterialsandMethodsforMakingandUsingtheSame”的美国临时专利申请61/651767的优先权，该专利申请的内容以引用方式并入。
本专利技术涉及交联但未宏观胶凝的嵌段共聚物，其具有至少一个可与聚合物基材缔合的末端链段。此类嵌段共聚物可为两亲性的或亲水性的。还提供了纳米凝胶材料。这些嵌段共聚物和纳米凝胶材料可结合到包括医疗装置的各种基材中，以改善其可润湿性和润滑性并且抑制其蛋白质和/或类脂吸收率。
技术介绍
自20世纪50年代起，接触镜片就已被商业化利用以改进视力。第一种接触镜片由硬质材料制得。尽管目前使用这些镜片，但由于其不佳的初始舒适度和相对较低的透氧度，这些镜片未被广泛使用。后来随着本领域的发展进步，出现了基于水凝胶的软性接触镜片。许多使用者发现软性镜片更舒适，并且增加的舒适水平允许软性接触镜片使用者比硬质接触镜片的使用者佩戴镜片长数小时。另一类可用的接触镜片为有机硅水凝胶接触镜片。将含有机硅组分与常规水凝胶组分混合以形成有机硅水凝胶，其与常规水凝胶相比表现出增加的透氧度。然而，一些有机硅水凝胶与常规水凝胶镜片相比表现出不利地高的接触角和蛋白质吸收率。已公开各种适用于处理预成型有机硅水凝胶接触镜片的化合物，其包括表面活性分段型嵌段共聚物、基本上水溶性的含有机硅表面活性剂、官能化混合PDMS/极性两亲共聚物嵌段体系，包括聚二甲基硅氧烷-PVP嵌段共聚物和(甲基)丙烯酸酯化聚乙烯吡咯烷酮。美国专利申请序列No.2011/0275734涉及“non-reactive,hydrophilicpolymershavingterminalsiloxanes”，其具有直链或支化的亲水性链段。仍然需要用于改善接触镜片，特别是有机硅水凝胶接触镜片的性质的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了赋予优异的可润湿性和润滑性以及降低的蛋白质和/或类脂吸收率的组合物，以及与其缔合的聚合物制品。还公开了制备和使用这些组合物的方法。组合物包含下式的嵌段共聚物：[A]-B-[Q]，其中[A]为对医疗装置具有亲和力的聚合物链段；B为连接基团，其包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且[Q]包含半交联的未胶凝聚合物，所述聚合物来源于烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。此类嵌段共聚物可用作为纳米凝胶组合物，所述纳米凝胶组合物包含至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述稳定嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含聚合度在约10至约10,000范围内的亲水性链段和位于所述聚合物的至少一个末端上的线性基材缔合链段，其中所述基材缔合链段包含介于约6和约10,000个之间的重复单元。表面包含至少一个疏水性聚合物位点的眼科装置可与所述嵌段共聚物缔合。所述缔合经由线性基材缔合型链段与所述装置的表面进行，并且改善所述眼科装置的至少一种性质，例如相比于仅所述基材或含有机硅聚合物，其类脂吸收率降低至少约20％。含有机硅聚合物的非限制性例子为有机硅水凝胶。所述嵌段共聚物可为两亲性的或亲水性的。所述缔合型链段可为亲水性的或疏水性的。还提供了抑制含有机硅的接触镜片的类脂吸收率的方法，这些方法包括将所述接触镜片与包含至少一种稳定嵌段共聚物的溶液接触，所述嵌段共聚物包含具有约10至约10,000的聚合度的亲水性链段和位于嵌段共聚物的至少一个末端上的基材缔合链段，其中所述基材缔合链段包含介于约1和约200个之间的甲硅烷氧基单元，并且所述嵌段共聚物经由所述基材缔合链段和包含聚合物或制品(例如有机硅水凝胶)的至少一个疏水性位点的表面缔合。本专利技术还提供了一种组合物，其包含下式的水溶性嵌段共聚物：[A]-B-[Q]，其中[A]为对医疗装置具有亲和力的链段；B为连接基团，其包含分子量不超过1000克/摩尔的任选地取代的多价连接基团；并且[Q]包含半交联的未胶凝链段，所述链段来源于至少一种烯键式不饱和单体与多官能烯键式不饱和单体的共聚。本专利技术还涉及一种组合物，其包含具有由下式表示的一级链ζ的水溶性嵌段共聚物：其中R1、A、X、R6、G、D、E、R15、R’15、t、p、m、α、β、γ如本文所定义，并且R24为能够控制聚合的任何剂，以及在一些实施例中，R24选自单价RAFT剂、ATRP剂、TERP剂和NMP剂。附图说明图1示出现有技术的类脂吸收率的性能相对于数均分子量的关系；图2示出根据制备例3使用渐增量的交联剂，即(XL:ζ-PC值从0至0.95)制备的一系列PDMA-硅氧烷嵌段共聚物和根据制备例4的比较性直链PDMA-硅氧烷的GPC重叠折射率迹线；图3示出类脂吸收率相对于XL:ζ-PC的关系，其中DPnQ-链段值不同，[A]:[Q]的恒定摩尔比为0.1；图4示出类脂吸收率相对于XL:ζ-PC的关系，其中DPnQ-链段值不同，[A]:[Q]的恒定摩尔比为0.55；图5示出类脂吸收率相对于XL:ζ-PC的关系，其中DPnQ-链段值不同，[A]:[Q]的恒定摩尔比为1.0；图6示出类脂吸收率相对于DPnQ-链段的关系，其中XL:ζ-PC不同，[A]:[Q]的恒定摩尔比为0.1；图7示出类脂吸收率相对于DPnQ-链段的关系，其中XL:ζ-PC不同，[A]:[Q]的恒定摩尔比为0.55；图8示出类脂吸收率相对于DPnQ-链段的关系，其中XL:ζ-PC不同，[A]:[Q]的恒定摩尔比为1.0；具体实施方式在描述本专利技术的多个示例性实施例之前，应当理解本专利技术不限于在以下描述中所述的构造细节和方法步骤。本专利技术能够具有其它实施例，并能够以各种方式实践或实施。已经发现的是，虽然使用此前开发的具有末端硅氧烷的非反应性亲水性聚合物(其具有直链、支化或梳状亲水性链段)，在降低接触镜片的类脂和/或蛋白质吸收率以及增强其润滑性和可润湿性方面有所进步，但随着分子量增加，达到了改善的性质的极限。图1示出相对于分子量的此极限。从图1中的图线可明显地看出，对于经分子量渐增的PVP-硅氧烷共聚物处理的senofilconA镜片，当亲水性PVP链段的分子量达到约80kDa时，其类脂吸收率降低至约15微克/镜片的最低水平。对于经分子量高于80kDa的PVP-硅氧烷共聚物处理的镜片，并未观察到senofilconA上的类脂吸收率有进一步的降低。意外地，已经发现的是，通过采用具有末端基材缔合链段和交联或“桥联”的亲水性链段的聚合物纳米凝胶，相比于同样包含末端基材缔合链段且具有类似分子量的类似非交联聚合物，可抑制更大程度的类脂吸收率。例如，图1示出用直链非交联PDMA-硅氧烷共聚物(数均分子量Mn为约23,000克/摩尔)处理senofilconA接触镜片使所述基材的类脂吸收率从约30微克/镜片增加至约52微克/镜片。另选地，用具有相等Mn(约23,050克/摩尔)的交联PDMA-硅氧烷材料(例如PDMA-Sil100-0.55-1.0)处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含两亲性纳米凝胶材料，所述两亲性纳米凝胶材料包含一种或多种交联的共聚物，其中所述共聚物包含具有在10至10,000范围内的聚合度的一个或多个亲水性链段，并且其中所述一个或多个亲水性链段在至少一个末端上包含线性有机硅链段，其中所述线性有机硅链段包含介于1和200个之间的甲硅烷氧基单元，并且所述两亲性纳米凝胶材料经由所述线性有机硅链段与包含至少一种部分疏水性基材的表面缔合。

【技术特征摘要】
2012.05.25 US 61/6517671.一种组合物，其包含两亲性纳米凝胶材料，所述两亲性纳米凝胶材料包含一种或多种交联的共聚物，其中所述共聚物包含具有在10至10,000范围内的聚合度的一个或多个亲水性链段，并且其中所述一个或多个亲水性链段在至少一个末端上包含线性有机硅链段，其中所述线性有机硅链段包含介于1和200个之间的甲硅烷氧基单元，并且所述两亲性纳米凝胶材料经由所述线性有机硅链段与包含至少一种部分疏水性基材的表面缔合。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在50至5,000范围内的聚合度。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在100至1000范围内的聚合度。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在100至500范围内的聚合度。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米凝胶的所述亲水性链段具有在100至300范围内的聚合度。6.根据权利要求1所述的组合物，其中基于聚合度，所述亲水性链段和所述线性有机硅链段以1:1至500:1范围内的重量比存在于所述纳米凝胶中。7.根据权利要求6所述的组合物，其中基于聚合度，所述亲水性链段与所述线性有机硅链段的重量比在1:1至200:1的范围内。8.根据权利要求7所述的组合物，其中基于聚合度，所述亲水性链段与所述线性有机硅链段的重量比在1:1至10:1的范围内。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述亲水性链段的交联剂与所述共聚物的一级链的摩尔比在0.01至1.5的范围内。10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述亲水性链段与所述共聚物的具有小于1.5的多分散性指数(PDI)的其它亲水性链段交联。11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述亲水性链段通过共价键合、离子键合、氢键合或它们的组合进行交联。12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述有机硅链段包含聚二烷基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷，以及它们的混合物。13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述烷基选自C1-C4烷基。14.根据权利要求12所述的组合物，其中所述聚二烷基硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷或聚二乙基硅氧烷。15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述亲水性链段由选自以下的单体形成：乙烯基酰胺、乙烯基内酯、乙烯基酰亚胺、乙烯基内酰胺、亲水性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺，以及它们的混合物。16.根据权利要求10所述的组合物，其中所述亲水性链段通过选自以下的交联剂进行交联：N,N'-亚烷基双(甲基)丙烯酰胺、聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酰胺，以及它们的组合。17.根据权利要求1所述的组合物，其中所述包含至少一种部分疏水性基材的表面包含有机硅水凝胶，所述有机硅水凝胶在所述表面经所述两亲性纳米凝胶材料处理后具有不超过50°的接触角。18.一种制备交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物的方法，所述方法包括：(a)使末端官能化的聚二烷基硅氧烷与能够控制不饱和单体的聚合的官能部分反应，以形成聚硅氧烷官能的受控自由基聚合(CRP)剂；(b)使所述聚硅氧烷官能的CRP剂与至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触；(c)在所述聚硅氧烷官能的CRP剂的存在下聚合所述至少一种亲水性单体，以在所述聚硅氧烷官能的CRP剂上形成亲水性链段，使得所述CRP化合物的活性部分位于所述亲水性链段的末端上，并且有机硅链段位于相对的末端上；以及(d)在聚合期间使所述亲水性链段交联。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述CRP剂为可逆加成断裂转移(RAFT)剂。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述CRP剂为原子转移自由基聚合(ATRP)剂。21.根据权利要求18所述的方法，其中所述CRP剂为碲化物介导的聚合(TERP)剂。22.根据权利要求18所述的方法，其中所述CRP剂为硝基氧介导的活性自由基聚合(NMP)剂。23.根据权利要求1所述的组合物，其中所述嵌段共聚物通过以下步骤形成：(a)使羟基烷基封端的聚二烷基硅氧烷与4-(溴甲基)苯甲酰基溴在至少一种受阻非亲核胺的存在下反应，并随后使硫代羰基硫代阴离子反应以形成聚硅氧烷官能的RAFT剂，其具有有机硅链段和位于所述有机硅链段的一个末端上的二硫化合物；(b)使所述聚硅氧烷官能的RAFT剂与至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触；(c)在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂的存在下聚合所述至少一种亲水性单体，以在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂上形成亲水性链段，使得所述二硫化合物位于所述亲水性链段的末端上，并且所述有机硅链段位于相对的末端上；以及(d)在聚合期间使所述亲水性链段与交联剂交联。24.根据权利要求1所述的组合物，其中所述嵌段共聚物通过以下步骤形成：(a)使硅烷封端的聚二烷基硅氧烷与1-(氯甲基)-4-乙烯基苯在铂催化剂的存在下反应，并随后使硫代羰基硫代阴离子反应以形成聚硅氧烷官能的RAFT剂，所述聚硅氧烷官能化RAFT剂具有有机硅链段和位于所述有机硅链段的一个末端上的硫代羰基硫代化合物；；(b)使所述聚硅氧烷官能的RAFT剂与至少一种亲水性单体、自由基引发剂、交联剂和任选的溶剂接触；以及(c)在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂的存在下聚合至少一种亲水性单体，以在所述聚硅氧烷官能的RAFT剂上形成亲水性链段，使得所述二硫化合物位于所述亲水性链段的末端上，并且所述有机硅链段位于相对的末端上；以及(d)在聚合期间使所述亲水性链段交联。25.一种方法，其包括在适于使嵌段共聚物与含有机硅的接触镜片缔合的接触条件下，使所述含有机硅的接触镜片与溶液接触，所述溶液以有效抑制所述镜片的类脂吸收率的量包含至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含具有在10至10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述基材缔合型链段包含介于1和200个之间的重复单元。26.根据权利要求25所述的方法，其中所述接触镜片包括有机硅水凝胶接触镜片。27.根据权利要求25所述的方法，其中所述亲水性链段的交联剂与一级链的摩尔比在0.01至1.5的范围内。28.根据权利要求25所述的方法，其中所述有效量为至少10ppm。29.根据权利要求25所述的方法，其中所述有效量为10ppm至10,000ppm。30.根据权利要求25所述的方法，其中所述镜片的类脂吸收率不超过10微克/镜片。31.一种方法，其包括：(a)形成反应混合物，所述反应混合物包含至少一种含有机硅组分、至少和至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含具有在10至10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性有机硅链段，其中所述有机硅链段包含介于1和200个之间的甲硅烷氧基单元，以及(b)固化所述反应混合物以形成接触镜片。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述反应混合物还包含至少一种亲水性组分。33.根据权利要求31所述的方法，其中所述反应混合物包含0.1至50重量%的所述嵌段共聚物。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述反应混合物包含1至20重量%的所述嵌段共聚物。35.根据权利要求34所述的方法，其中所述反应混合物包含2至15重量%的所述嵌段共聚物。36.一种眼科装置，其包含含有机硅聚合物和至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述嵌段共聚物的主链中包含具有在10至10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述嵌段共聚物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述有机硅链段包含介于1和200个之间的甲硅烷氧基单元，其中所述嵌段共聚物经由所述线性基材缔合型链段与包含至少一个疏水性位点的表面缔合，并且向所述眼科装置提供与所述含有机硅聚合物相比降低至少20%的类脂吸收率。37.根据权利要求36所述的眼科装置，其中所述类脂吸收率小于12微克/镜片。38.根据权利要求37所述的眼科装置，其中所述类脂吸收率为10微克/镜片或更少。39.根据权利要求36所述的眼科装置，其中所述亲水性链段的交联剂与所述嵌段共聚物的一级链的摩尔比在0.01至1.5的范围内。40.根据权利要求36所述的眼科装置，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至60个甲硅烷氧基重复单元。41.根据权利要求36所述的眼科装置，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在50至5,000范围内的聚合度。42.根据权利要求41所述的眼科装置，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在100至1000范围内的聚合度。43.根据权利要求36所述的眼科装置，其中基于聚合度，亲水性链段和包含线性有机硅的所述线性基材缔合型链段以1:1和500:1范围内的重量比存在于所述嵌段共聚物中。44.根据权利要求43所述的眼科装置，其中基于聚合度，所述亲水性链段与所述线性有机硅的重量比在1:1和200:1的范围内。45.根据权利要求36所述的眼科装置，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至60个甲硅烷氧基重复单元。46.根据权利要求45所述的眼科装置，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至20个甲硅烷氧基重复单元。47.一种眼科溶液，其包含至少一种交联但未宏观胶凝的稳定嵌段共聚物，所述嵌段共聚物在所述聚合物的主链中包含具有在10至10,000范围内的聚合度的亲水性链段和位于所述聚合物的至少一个末端上的线性基材缔合型链段，其中所述线性基材缔合型链段包含介于1和200个之间的甲硅烷氧基单元，其中所述嵌段共聚物以有效降低眼科装置与所述溶液接触时的类脂吸收率的量存在，并且所述眼科溶液为透明的。48.根据权利要求47所述的眼科溶液，其中所述亲水性链段的交联剂与所述嵌段共聚物的一级链的摩尔比在0.01至1.5的范围内。49.根据权利要求47所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至60个甲硅烷氧基重复单元。50.根据权利要求49所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物包含6至20个甲硅烷氧基重复单元。51.根据权利要求47所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物以0.005和2重量%范围内的量存在。52.根据权利要求51所述的眼科溶液，其中所述至少一种稳定嵌段共聚物以0.01和0.5重量%范围内的量存在。53.根据权利要求47所述的眼科溶液，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在50至1,000范围内的聚合度。54.根据权利要求53所述的眼科溶液，其中所述嵌段共聚物的所述亲水性链段具有在100至500范围内的聚合度。55.根据权利要求47所述的眼科溶液，其中基于聚合度，所述亲水性链段和包含线性有机硅链段的所述线性基材缔合型链段以1:1至5...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW斯卡勒斯，KP麦卡贝，BM希利，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力保护公司，
类型：发明
国别省市：美国,US