Copolímeros de hidrogel para dispositivos biomédicos.

Un copolímero de hidrogel que el producto de polimerización hidratado de una mezcla monomérica consistente en un prepolímero de polisiloxano que comprende segmentos blandos que son un residuo dirradical 5 de la fórmula (PS'):

**Fórmula**

donde:

cada A es un radical hidroxilo o amino;

cada R es independientemente seleccionado entre un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, donde los átomos de carbono pueden incluir uniones éter, uretano o ureido entre ellos;

cada R' es independientemente seleccionado entre hidrógeno, radicales hidrocarbonados monovalentes o radicales hidrocarbonados monovalentes substituidos por halógeno, donde los radicales hidrocarbonados tienen de 1 a 20 átomos de carbono que pueden incluir uniones éter entre sí, y

a es al menos 1,

donde el contenido en átomos de silicio del prepolímero es de al menos un 32% en peso del prepolímero; un monómero que contiene silicona monofuncional; y

un comonómero hidrofílico seleccionado entre el grupo consistente en: ácido metacrílico, ácido acrílico, metacrilato de 2-hidroxietilo, N-vinilpirrolidona y metacrilamida, teniendo el copolímero de hidrogel un contenido acuoso del 40 al 50 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de 100 barrers.

Copolímeros de hidrogel para dispositivos biomédicos Campo de la invención La presente invención se relaciona con copolímeros de hidrogel que son útiles para formar dispositivos biomédicos, particularmente dispositivos oftálmicos, incluyendo lentes de contacto, lentes intraoculares e implantes oftálmicos. Los copolímeros tienen una combinación deseable de permeabilidad al oxígeno, coeficiente de tracción y contenido acuoso, especialmente para lentes de contacto blandas.

Antecedentes de la invención Los hidrogeles representan una clase deseable de materiales para la fabricación de diversos dispositivos biomédicos, incluyendo dispositivos oftálmicos, tales como lentes de contacto. Un hidrogel es un sistema polimérico entrecruzado hidratado que contiene agua en estado de equilibrio. Las lentes de hidrogel ofrecen una biocompatibilidad y un confort deseables. Los hidrogeles de silicona son una clase conocida de hidrogeles y se caracterizan por la inclusión de un material que contiene silicona. Típicamente, se copolimeriza un monómero que contiene silicona por polimerización de radicales libres con un monómero hidrofílico, funcionando el monómero que contiene silicona o el monómero hidrofílico como agente entrecruzante (definiéndose un entrecruzante como un monómero que tiene múltiples funcionalidades polimerizables) , o se puede emplear un entrecruzante aparte.

La permeabilidad al oxígeno es una propiedad deseable para materiales de lentes de contacto, ya que la córnea humana resultaría dañada se le priva de oxígeno durante un período prolongado. La permeabilidad al oxígeno es convencionalmente expresada en unidades de barrer, también llamadas Dk. La transmisibilidad del oxígeno es una propiedad de los materiales de lentes de contacto relacionada con la permeabilidad al oxígeno. La transmisibilidad del oxígeno es la permeabilidad al oxígeno dividida por el grosor de la lente, o Dk/t. La literatura clínica sobre lentes de contacto ha expresado la opinión de que una lente de contacto debe tener una Dk/t de al menos 87 barrers/mm para poderla llevar durante la noche sin que se produzca hinchazón de la córnea, especialmente cuando se lleva la lente continuamente durante períodos de tiempo prolongados. El deseo de disponer de materiales de lentes de contacto con mayores permeabilidades al oxígeno es especialmente importante para lentes de contacto más gruesas, tales como lentes de contacto tóricas, con objeto de mantener un valor de Dk/t aceptable.

Una ventaja de los hidrogeles de silicona con respecto a los hidrogeles que no son de silicona es que los hidrogeles de silicona tienen típicamente una mayor permeabilidad al oxígeno debido a la inclusión del monómero que contiene silicona. Dicho de otra manera, la permeabilidad al oxígeno de los hidrogeles que no son de silicona depende casi exclusivamente del contenido acuoso; por el contrario, los hidrogeles de silicona contienen silicona, que es más permeable al oxígeno que el agua. Teóricamente, un material de silicona sin agua constituiría un material ideal de lentes de contacto, ya que la silicona pura tiene una permeabilidad al oxígeno que se aproxima a 600 barrers. Sin embargo, en la práctica, las lentes de silicona pura son muy hidrofóbicas y no humectables por las lágrimas humanas y tienen a adherirse a la córnea, lo que hace que sean incómodas para períodos más prolongados de uso. En general, una lente de contacto blanda debe tener un contenido acuoso de al menos un 20 por ciento en peso para llevarla confortablemente durante períodos prolongados.

La Figura 1 es un gráfico del contenido acuoso frente a la permeabilidad al oxígeno que se ha publicado en la literatura. Para hidrogeles convencionales que no son de silicona, la permeabilidad al oxígeno aumenta de un modo bastante lineal al aumentar el contenido acuoso. Esto se debe a que estos hidrogeles convencionales obtienen su permeabilidad al oxígeno casi exclusivamente del contenido en agua. Por otro lado, la permeabilidad al oxígeno de los hidrogeles de silicona disminuye al aumentar el contenido acuoso, al menos para contenidos acuosos que van del 20 al 50 por ciento en peso.

La Figura 1 ilustra el desafío que supone desarrollar nuevos materiales de hidrogeles de silicona. Se pueden desear mayores contenidos acuosos para hacer que una lente de contacto sea más humectable o confortable, pero un mayor contenido en agua compromete la permeabilidad al oxígeno. Además, las lentes de contacto con un coeficiente de tracción demasiado alto pueden ser menos confortables o incluso dañar la córnea cuando se llevan durante períodos prolongados.

EE.UU. 2003/162862 A1 describe un hidrogel de silicona formado a partir de una mezcla de reacción consistente en un polímero hidrofílico de alto peso molecular y una cantidad efectiva de un monómero que contiene silicona funcionalizado con hidroxilo.

Resumen de la invención Esta invención proporciona copolímeros de hidrogel que son útiles para formar dispositivos biomédicos, particularmente dispositivos oftálmicos, incluyendo lentes de contacto, lentes intraoculares e implantes oftálmicos. Los copolímeros tienen una combinación deseable de permeabilidad al oxígeno, coeficiente de tracción y contenido acuoso, especialmente para aplicaciones de lentes de contacto blandas. Especialmente, los copolímeros de hidrogel tienen una mayor permeabilidad al oxígeno para un valor de contenido acuoso dado, y también exhiben un coeficiente de tracción deseable.

La presente invención se relaciona con un copolímero de hidrogel que es el producto de polimerización hidratado de una mezcla monomérica consistente en un prepolímero de polisiloxano que comprende segmentos blandos que son un residuo dirradical de fórmula (PS’) :

donde:

cada A es un radical hidroxilo o amino; cada R es independientemente seleccionado entre un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, donde los átomos de carbono pueden incluir uniones éter, uretano o ureido entre ellos; cada R’ es independientemente seleccionado entre hidrógeno, radicales hidrocarbonados monovalentes o radicales hidrocarbonados monovalentes substituidos por halógeno, donde los radicales hidrocarbonados tienen de 1 a 20 átomos de carbono que pueden incluir uniones éter entre sí, y a es al menos 1, donde el contenido en átomos de silicio del prepolímero es de al menos un 32% en peso del prepolímero; un monómero que contiene silicona monofuncional; y un comonómero hidrofílico seleccionado entre el grupo consistente en: ácido metacrílico, ácido acrílico, metacrilato de 2-hidroxietilo, N-vinilpirrolidona y metacrilamida, teniendo el copolímero de hidrogel un contenido acuoso del 40 al 50 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de 100 barrers.

El anterior copolímero de hidrogel puede tener un contenido acuoso de un 40 a no más de un 45 por ciento en peso o un contenido acuoso de un 45 a un 50 por ciento en peso.

El anterior copolímero de hidrogel puede tener un coeficiente de entre aproximadamente 40 y 80 g/mm2.

Más aún, la presente invención se relaciona con una lente de contacto hecha del anterior copolímero de hidrogel.

También se describe aquí, aunque no está relacionado con la invención reivindicada, un copolímero de hidrogel que tiene: o bien un contenido acuoso de al menos un 20 a no más de un 40 por ciento en peso y una permeabilidad al oxigeno mayor de (330-6x) barrers, más preferiblemente (350-6x) barrers, donde x tiene un valor igual al porcentaje en peso del contenido acuoso, o bien un contenido acuoso de un 40 a no más de un 45 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de 80 barrers, o bien un contenido acuoso de un 45 a un 50 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de 70 barrers.

También se describe aquí, aunque no está relacionado con la invención reivindicada, un copolímero de hidrogel que tiene un contenido acuoso de al menos un 20 a no más de un 40 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de (380-6x) barrers. Más preferiblemente, el copolímero de hidrogel tiene un contenido acuoso de al menos un 20 a no más de un 40 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de (410-6x) barrers. Más preferiblemente, el copolímero de hidrogel tiene un contenido acuoso de al menos un 20 a no más de un 40 por ciento en peso y una permeabilidad al oxígeno mayor de (440-6x) barrers.

También se describe aquí, aunque no está relacionado con la invención reivindicada, un copolímero de hidrogel que es el producto de polimerización hidratado de una mezcla monomérica consistente en un prepolímero de polisiloxano y un comonómero hidrofílico, teniendo el copolímero de hidrogel: o bien... [Seguir leyendo]

1. Un copolimero de hidrogel que el producto de polimerizacion hidratado de una mezcla monomerica consistente en un prepolimero de polisiloxano que comprende segmentos blandos que son un residuo dirradical de la formula (PS') :

donde:

cada A es un radical hidroxilo o amino; cada R es independientemente seleccionado entre un grupo alquileno de 1 a 10 atomos de carbono, donde los atomos de carbono pueden incluir uniones eter, uretano o ureido entre ellos; cada R' es independientemente seleccionado entre hidrogeno, radicales hidrocarbonados monovalentes o radicales hidrocarbonados monovalentes substituidos por halogeno, donde los radicales hidrocarbonados tienen de 1 a 20 atomos de carbono que pueden incluir uniones eter entre si, y a es al menos 1, donde el contenido en atomos de silicio del prepolimero es de al menos un 32% en peso del prepolimero; un monomero que contiene silicona monofuncional; y

un comonomero hidrofilico seleccionado entre el grupo consistente en: acido metacrilico, acido acrilico, metacrilato de 2-hidroxietilo, N-vinilpirrolidona y metacrilamida, teniendo el copolimero de hidrogel un contenido acuoso del 40 al 50 por ciento en peso y una permeabilidad al oxigeno mayor de 100 barrers.

2. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, que tiene:

un contenido acuoso del 40 a no mas del 45 por ciento en peso, o un contenido acuoso del 45 al 50 por ciento en peso.

3. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, que tiene un coeficiente de entre 40 y 80 g/mm2. 30

4. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, donde el contenido en atomos de silicio del prepolimero es de al menos un 33% en peso del prepolimero.

5. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, donde el prepolimero tiene un peso molecular (Mn) de al menos

10.000 o de al menos 15.000.

6. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, donde la mezcla monomerica incluye metacrilato de 2-hidroxietilo.

7. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 6, donde la mezcla monomerica incluye ademas N-vinilpirrolidona. 40

8. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, donde cada R es alquileno y cada R' es independientemente alquilo o fluoroalquilo que eventualmente incluye uniones eter.

9. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, donde el prepolimero incluye ademas al menos un miembro

seleccionado entre el grupo consistente en: segmentos duros resistentes representados por *Dii*Diol*Dii* y segmentos duros debiles representados por *Dii*, donde cada Dii es independientemente un residuo dirradical de un diisocianato, cada Diol es independientemente un residuo dirradical de un diol de 1 a 10 atomos de carbono y cada * es independientemente -NH-CO-NH-, -NH-COO- o -OCONH-.

10. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 9, donde el prepolimero comprende dichos segmentos blandos y dichos segmentos duros resistentes, representados por *Dii*Diol*Dii*PS*Dii*, donde PS es el residuo dirradical de formula (PS') .

11. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 10, donde la razon de peso de dichos segmentos blandos a dichos 55 segmentos duros resistentes es de al menos 5:1 y no mayor de 13:1.

12. El copolimero de hidrogel de la reivindicacion 1, donde el prepolimero es seleccionado entre uno de las formulas siguientes:

M (*Dii*Diol*Dii*PS) x (*Dii*PS) y*Dii*M M (*Dii*Diol*Dii*PS) x (*Dii*PS) y*Dii*Diol*Dii*M

M (*Dii*PS*Dii*Diol) x*Dii*PS*Dii*M M (*Dii*Diol*Dii*PS) x*Dii*Diol*Dii*M M (*Dii*PS) x*Dii*M donde:

cada M es independientemente un radical etilénicamente insaturado polimerizable; cada Dii es independientemente un residuo dirradical de un diisocianato; cada Diol es independientemente un residuo dirradical de un diol de 1 a 10 átomos de carbono; cada PS es independientemente un residuo dirradical de un polisiloxanodiol; cada * es independientemente -NH-CO-NH-o -NH-COO-;

x esal menos2, e y es al menos 1.

13. Una lente de contacto hecha del copolímero de hidrogel de la reivindicación 1, 2 ó 3.