硅氧烷水凝胶接触镜片的等离子体表面处理制造技术

本发明专利技术涉及在硅氧烷水凝胶镜片的表面上形成光学透明的、亲水性的覆盖层，其是使镜片表面经受包括等离子体处理、水合及热灭菌的加工步骤处理，其受控地产生含硅酸酯的膜层，当观察５０×５０平方微米的ＡＦＭ图像时，该膜层具有嵌镶式样的前突平板，该平板被缝隙所包围，其中该表面与等离子体处理前的镜片相比包含更多的氮。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅氧烷水凝胶接触镜片的表面处理。具体地讲，本专利技术涉及一种改善接触镜片表面的方法，以增加其湿润性，并降低其使用过程中对蛋白质和类脂沉积的敏感度。表面处理的结果是形成含硅酸酯的表面薄膜或覆盖层，当观察该表面的50×50平方微米的AFM图像时，其具有嵌镶式样的前突平板，而平板周围环绕有后缩的空间或缝隙，其中(ⅰ)缝隙的峰-谷距离平均在约100-500埃，(ⅱ)平板的覆盖率平均在约40-99％，以及(ⅲ)氮元素分析约为6.0-10.0％，其是在预定深度内用XPS分析测定的，该氮元素与等离子体处理前的镜片表面相比高至少10％。背景由含硅氧烷的材料制成的接触镜片已被研究了多年。一般这类材料可再分成两个大类，即水凝胶和非水凝胶。非水凝胶不能吸附适当量的水分，而水凝胶则能以平衡态吸附并保留住水。不管其水含量如何，非水凝胶和水凝胶硅氧烷接触镜片均倾向于具有相对疏水性的、不可湿润的表面。长期以来，本领域的技术人员已经认识到，需要改善这类硅氧烷接触镜片的表面，使其能够与眼睛相互适应。已经知道增加接触镜片的亲水性会改善其湿润性。这又与提高接触镜片的配戴舒适性有关。另外，镜片的表面会影响镜片对沉积的敏感度，特别是对镜片使用过程中泪液中蛋白质和类脂的沉积。积累的沉积物会引起眼睛不适或者甚至发炎。对于长时间配戴的镜片，其表面更为重要，这是因为长时间配戴的镜片必须设计成能在长时间内仍具有高标准的舒适度，而不需要每日在睡前摘下镜片。这样，在使用可长时间配戴的接触镜片时，眼睛就没有了每天进行恢复的时间，以便从戴镜时的任何不适或其它可能的副作用中恢复过来。已经使用等离子体来处理硅氧烷镜片的表面，以改善其表面性质，例如，表面已变得更加亲水、更抗沉积、更抗磨损，或者其它改进。以前公开的等离子体表面处理的例子包括处理接触镜片表面时使用含惰性气体或氧气的等离子体(例如第4,055,378、4,122,942以及4,214,014号美国专利)；使用含各种烃类单体的等离子体(例如第4,143,949号美国专利)；以及使用含氧化剂和烃类组合如水和乙醇的等离子体(例如WO95/04609和第4,632,844号美国专利)。在Peyman等的第4,312,575号美国专利中公开了一种在硅氧烷或聚氨酯镜片上提供防护覆盖层的方法，它是使镜片经受电流辉光放电(等离子体)处理，即在辉光放电时首先将镜片在烃气氛下处理镜片，接着在氧气气氛下处理镜片，从而增加镜片表面的亲水性。尽管已经公开了这样的表面处理来改善硅氧烷接触镜片的表面性质，但结果还是有些问题，而且其工业可行性也值得探讨，这无疑是硅氧烷水凝胶接触镜片还没有工业化的原因之一。例如，在Kamel等的第5,080,924号美国专利中指出，尽管已经知道将一个物体的表面置于含有氧气的等离子放电中，可以增加其表面的湿润性或亲水性，但这样的处理结果仅是暂时性的。虽然现有技术已试图证明未水合状态的接触镜片的表面处理能够完成，但关于后续加工或制造步骤对于镜片表面处理的可能影响，还很少或没有讨论过，也没有关于实际使用的、全加工的水凝胶镜片表面性质的描述。类似地，也很少或没有公开的信息。因而，需要提供一种具有光学透明的亲水表面膜层的硅氧烷水凝胶接触镜片，该表面膜层不仅有较好的湿润性，而且一般情况下可允许硅氧烷水凝胶接触镜片在人眼中持续使用一段较长的时间。对于长时间配戴的硅氧烷水凝胶接触镜片，非常需要使接触镜片具有一种还能允许氧和水高度渗透的表面。表面这样处理的镜片，在实际使用中会让人非常舒适，而且长时间配戴镜片时，也不会刺痛角膜，或对角膜有其它的副作用。如果表面这样处理的镜片能够经济地制造为工业上可行的产品，那将是十分理想的。本专利技术概述本专利技术是关于一种具有含硅酸酯的表面膜层的硅氧烷水凝胶镜片，当观察该表面的50×50平方微米的AFM(原子力显微镜)图像时，所述表面膜层具有嵌镶式样的前突平板，而平板周围环绕有后缩的空间或缝隙，其中(ⅰ)缝隙的峰-谷距离平均在约100-500埃，(ⅱ)平板的覆盖率平均在约40-99％，以及(ⅲ)氮元素分析约为6.0-10.0％，其是在预定深度内用XPS分析测定的，该氮元素与等离子体处理前的镜片表面相比高至少10％。本专利技术还涉及一种改善接触镜片表面的方法，以增加其湿润性，以及增加其使用过程中抗沉积的能力。在适当的等离子体条件下，对镜片进行氧化性等离子体处理，然后进行水合作用和压热灭菌，就可制得这样的表面膜层。附图的简单说明附图说明图1是本专利技术制备具有表面覆盖层的镜片时的生产工艺流程图。图2是按本专利技术经等离子体处理后镜片的原子力显微镜(AFM)的形貌图(50×50平方微米)，但该镜片没有进行进一步的萃取、水合和灭菌处理。图3是用于比较的原子力显微镜(AFM)的形貌图(50×50平方微米)，其是仅在4分钟的时间后观察已进行水合及压热灭菌的等离子体表面处理的镜片(全加工)，其它的处理与图3中相仿，该图显示的表面相对平滑，可以见到的平板很少，而且表面覆盖率约为20％。图4显示的是按本专利技术进行等离子体表面处理且已用异丙醇萃取过的镜片的原子力显微镜(AFM)的形貌图(50×50平方微米)，但该镜片没有进行压热灭菌，其表面覆盖率约为50％。图5显示的是按本专利技术已进行水合和压热灭菌的等离子体表面处理的镜片(全加工)的原子力显微镜(AFM)的形貌图(50×50平方微米)，镜片的每一面按实施例1中的条件处理8分钟，其表面覆盖率约95％。所有的AFM图像都用干燥样品测量。本专利技术的详细说明正如上面所述，本专利技术是关于具有含硅酸酯的覆盖层的硅氧烷水凝胶接触镜片及其制备方法，所述覆盖层可以改善镜片的亲水性和抗类脂/蛋白质的能力。因而，含硅酸酯的覆盖层使得原本戴在眼中不舒服的镜片可以使用较长时间，一次可以超过24小时。下面的事实使得硅氧烷水凝胶镜片的表面处理变得复杂尽管硅氧烷水凝胶镜片可以在非水合状态下进行等离子体处理，但这种镜片与非水凝胶镜片不一样，它们会被随后的溶剂萃取和水合处理溶涨，从而使得覆盖后的镜片的尺寸发生显著变化。事实上，水合作用能使镜片溶涨约10％至约20％，甚至更多，这取决于镜片中最终的水含量。除了溶剂萃取和水合处理使镜片溶涨外，业已发现，水合镜片随后的压热灭菌会显著影响等离子体处理过的镜片的表面性质。压热灭菌是包装镜片制造中对镜片进行灭菌的常用方式。本专利技术是关于表面经改善的硅氧烷水凝胶镜片，它具有含硅酸酯的覆盖层，该覆盖层即使在萃取、水合和压热灭菌后仍具有所需要的覆盖特性。具体而言，硅氧烷水凝胶接触镜片的表面在本体配方中包含5-50wt％的一种或多种硅氧烷大单体、5-75wt％的一种或多种聚硅氧烷基烷基(甲基)丙烯酸酯单体、以及10-50wt％的含内酰胺的单体，该镜片表面具有含硅酸酯的覆盖层，该覆盖层显示出嵌镶式样的平板，且平板周围环绕有较窄的空间或缝隙并被它们分隔，其中(ⅰ)平板的覆盖率平均在约40-99％，(ⅱ)缝隙的峰-谷距离平均在约100-500埃，以及(ⅲ)氮元素分析约为6.0-10.0％，其是用XPS分析测定的，该氮元素与等离子体处理前的镜片表面相比高至少10％。在表面处理、水合和灭菌后，全加工镜片的这些性质，可以按如下所述用原子力显微镜(AFM)观测50×50平方微米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅氧烷水凝胶接触镜片的表面处理方法，该镜片的本体配方包含５－５０ｗｔ％的一种或多种硅氧烷大单体、５－７５ｗｔ％的一种或多种聚硅氧烷基烷基（甲基）丙烯酸酯单体、以及１０－５０ｗｔ％的含内酰胺的单体，所述方法包括如下的控制制造步骤：（ａ ）用含氧气氛的等离子体处理镜片，使之产生含硅酸酯的覆盖层，镜片的每一面至少处理４分钟，所用功率为１００－１０００瓦，压力为０．１－１．０托；（ｂ）将镜片浸入水溶液中使之发生水合，其中镜片所吸附的水的数量至少占镜片材料的５ｗｔ％；（ｃ ）将水合的镜片进行热灭菌；其中，经热灭菌的镜片具有含硅酸酯的覆盖层，该覆盖层的特征在于，当观察５０×５０平方微米的ＡＦＭ图像时，具有嵌镶式样的前突平板，且平板周围环绕有后缩的缝隙，其中（ｉ）缝隙的峰－谷距离平均在约１００－５００埃，（ｉ ｉ）平板的覆盖率平均在约４０－９９％，以及（ｉｉｉ）氮元素分析约为６．０－１０．０％，其是用ＸＰＳ分析测定的，该氮元素与等离子体处理前的镜片表面相比高至少１０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小保罗L瓦林特，乔治L格罗比，小丹尼尔M阿蒙，迈克尔J穆尔黑德，
申请(专利权)人：博士伦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]