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JP2000503044A - プラズマに誘導されたポリマー被覆 - Google Patents

プラズマに誘導されたポリマー被覆

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JP2000503044A JP9521673A JP52167397A JP2000503044A JP 2000503044 A JP2000503044 A JP 2000503044A JP 9521673 A JP9521673 A JP 9521673A JP 52167397 A JP52167397 A JP 52167397A JP 2000503044 A JP2000503044 A JP 2000503044A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、被覆のポリマー鎖が、特定のプラズマ条件下、モノマーのアフターグロープラズマにより誘導された重合によって得ることができる、被覆された物品に関する。本発明はさらに、上記特徴のポリマーで被覆された物品の製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】プラズマに誘導されたポリマー被覆 本発明は、被覆が、基材への密着性、耐久性、湿潤性、生体適合性および透過 性に関して望ましい特徴を有するポリマーを含む、被覆された物品に関する。よ り詳細には、本発明は、特定のプラズマ条件下に、重合性不飽和化合物、好まし くは重合性ビニルまたはイソプロペニル化合物のアフターグロープラズマ誘導重 合によって得ることができるポリマーで少なくとも部分的に被覆されている物品 、たとえば生物医学的材料または物品に関し、特に、長時間装用コンタクトレン ズを包含するコンタクトレンズに関する。本発明はさらに、前記特徴のポリマー で被覆された物品の製造方法に関する。 基材の保護、および基材が必要な程度には示さない望ましい表面特性を備える ことをはじめとする多様な理由のために、一般に、基材に対する被覆を備えるこ とが望ましい。眼科用器具、たとえばコンタクトレンズのような生物医学的器具 の場合、涙流体のような水性液体で容易に湿潤させることができ、装用者の快適 さにとって有利である水性流体層を保持することができる表面を有することが望 ましい。コンタクトレンズ上に涙流体の連続層、すなわち、組織/レンズの界面 を潤滑する層が存在することにより、コンタクトレンズの滑動が容易になる。さ らには、タンパク質、脂質、ミネラル、細胞屑および他の汚染源もしくは微生物 に対する付着性の問題、その上に被覆を有するコンタクトレンズ表面の透過性お よび安定特性が、非常に重要である。長時間装用コンタクトレンズの場合に特に 必要とされる、レンズ材料の気体、水およびイオンの透過性が、好ましくは、表 面に親水性を付与するために設けられる被覆によって損なわれてはならない。被 覆は、熱、酸化および加水分解に対する安定性ならびに涙の成分からの付着物形 成、および機械的応力によって生じる離層への抵抗性を示すべきである。 基材上にポリマー被覆を調製する多様な異なる方法が、従来技術で開示されて いる。被覆は、バルク重合、気相からの重合性物質の蒸着、ならびに重合性モノ マー層による基材表面の被覆、および基材表面における前記モノマーの重合をは じめとする従来の重合方法のいずれかにより、基材の表面に調製することができ る。古典的な「湿式」化学を使用する基材上の被覆の調製を開示する従来技術の 代表として、無機または有機の基材に結合することができる官能化光開始剤を記 載するヨーロッパ公開特許第632329号公報を挙げるべきである。前記開示 の一つの実施態様は、光開始剤基を有する基材の表面に光重合性のエチレン性不 飽和物質の薄い被覆を付着し、エチレン性不飽和物質の層を放射線重合させるこ とによって得ることができる、光開始剤の層の上の薄い外側ポリマー層を含むコ ンタクトレンズに関する。 しかしながら、古典的な「湿式」化学を使用するこれらの方法では、コンタク トレンズを含む生物医学的器具の表面に必要な所望の被覆特性、たとえば耐離層 性、安定性および透過性の特性を、常に得ることができるわけではない。 湿式化学方法とは実質的に異なる、多様な基材の上にポリマー被覆、特に薄い 被覆を調製する方法は、放電によって発生するプラズマの影響下における、重合 性の不飽和または飽和化合物の重合である。プラズマ誘導重合は、基本的に乾式 であり、基材と被覆される材料の溶液との直接接触が起こらない方法で、ポリマー を表面に付着させることによって、表面を改質する物理的方法である。「プラズ マ」とは、たとえばグロー放電によって生成される、基底状態もしくは何らかの より高い励起形態の状態にある電子、いずれかの極性のイオン、気体原子および 分子ならびに光子からなるイオン化ガスをいう。しばしば「低温プラズマ」とも 呼ばれる。プラズマ重合およびその用途の概説に関しては、以下を参照されたい 。 R.Hartmann“Plasmapolymerisation:Grundlagen,Technik und Angwendung( プラズマ重合:基礎、技術および応用)”,Jahrb.Oberflachentechnik(1993 )49,pp.283-296,Battelle-Inst.e.V.Frankfurt/Main Germany;H.Yasuda ,“GlowDischarge Polymerization”,Journal of Polymer Science:Macromol ecularReviews,vol.16(1981),pp.199-293;H.Yasuda,“Plasma Polymeriz ation”,Academic Press,Inc.(1985);Frank Jansen,“Plasma Deposition P rocesses”,in“Plasma Deposited Thin Films”,T.MortおよびF.Jansen編 ,CRC Press BocaRaton(19);O.Aucielloら(編)“Plasma-Surface Interaction s and Processingof Materials”Kluwer Academic Publishers in NATO ASI Ser ies;Series E:Applied Sciences,vol.176(1990),pp.377-399;ならびにN .Dilsiz およびG.Akovali“Plasma Polymerization of Selected Organic Com pounds”,Polymer vol.37(1996)pp.333-341。 「プラズマグラフト」、「プラズマ付着」または「プラズマ被覆」とも呼ぶこ とができる、基材上に被覆を製造するプラズマ重合の場合、重合性不飽和基を有 する適当な有機モノマーまたはモノマーの混合物を、反応器のプラズマ区域に導 入すると、そこで、フラグメント化および/または活性化されて、活性化プラズ マガスの複雑な混合物に加えて、さらに励起された種を形成する。励起種および モノマーのフラグメントは、基材と接触すると、不確定な方法で再結合して、種々 の基および化学結合の複雑な変種を含む、およそ不確定な構造になって、高度に 架橋したポリマー付着物を基材上に形成する。プラズマ被覆工程でプラズマ反応 器中に、またはプラズマ工程の後でプラズマ被覆した基材を、酸素または空気に 露出したとき、O2、N2または酸素もしくは窒素を含有する分子が存在するなら ば、ポリマー付着物は多様な極性基を含む。 以下「イングロー」プラズマ重合と呼ぶこの技術では、基材は、プラズマ区域 の中に配置することもできるし、あるいはまた、プラズマ区域の外(下)に配置 することもでき、モノマーおよびプラズマガス流(たとえばH2、He、Ar) をプラズマ区域に導入する。イングロープラズマ重合を使用するコンタクトレン ズ上の被覆の調製に関して、米国特許第4,312,575号明細書は、密に架 橋し、グロー放電重合法から得られた反応性生物を含む、超薄形で光学的に明澄 であり、非透過性の遮断被覆を表面に形成された、軟質で高酸素透過性のポリマ ーレンズを含む軟質の角膜コンタクトレンズを開示している。特開昭62−31 803号公報は、光学部品、たとえばコンタクトレンズの表面に薄膜を形成する ための、酸素と飽和炭化水素との混合物のプラズマ重合を開示している。米国特 許第4,783,374号明細書は、シラン、アルケンおよび酸素源の、プラズ マに支援された化学蒸着アルケン−シランプラズマ反応生成物を含む、耐摩耗性 の透明な被覆を有する眼科用レンズを開示している。特開昭60−163901 号公報は、コンタクトレンズ上に薄い親水性膜を形成するための、不飽和炭化水 素と酸素との混合物のプラズマ重合を開示している。アセチレン−H2O−N2の ポリマーの超薄層をポリ(メチルメタクリレート)コンタクトレンズにプラズマ 蒸着することが、H.Yasudaらにより、J.Biomed.Mater. Res.(1975)pp.629-643 に開示されている。ヨーロッパ公開特許第1522 56号公報は、酸素と、二重結合を有する炭化水素化合物との混合ガスをプラズ マ重合させることによって得られる薄膜を表面に有する光学製品を開示している 。米国特許第5,260,093号明細書、米国特許第5,326,584号明 細書、国際公開特許94/11118号公報および米国特許第5,080,92 4号明細書は、無線周波数プラズマ誘導グラフトによって、基材の表面に生適合 性ポリマー材料を共有結合的にグラフトすることにより、眼内レンズのような基 材物質の表面を永久的に改質して、顕微鏡的に平滑な生適合性の表面をその上に 発生させる方法を開示している。特開平6−289332号公報は、表面が親水 性、疎水性のミクロドメイン構造を有するコンタクトレンズを開示している。親 水性は、コンタクトレンズの表面の周囲にマスクを形成することによってプラズ マ粒子の収束を生じさせるプラズマ処理を含む、表面親水性処理によって得られ る。特開昭58−216222号公報は、シリコーン樹脂レンズを低温プラズマ 処理した後、N−ビニルピロリドンを低温プラズマ重合することによる、優れた 透明性および親水性を有するコンタクトレンズの製造を開示している。シリコー ンゴムコンタクトレンズに対する湿潤処理の技術としてのN−ビニルピロリドン のプラズマ重合が、M.Kuriaki らにより、高分子論文集(1985)841〜 847頁に記載されている。 東ドイツ特許第277466号明細書および東ドイツ特許第298268号明 細書は、プラズマ重合によってポリマー層を固体キャリヤに付着させた後、生物 学的活性材料をポリマー層に付着させる、生物学的活性材料を固定化する方法を 開示している。この方法では、マスクを自由に選択できる構造を有する固体キャ リヤに設け、それにより、ポリマーを支持体のマスクされていない側だけに付着 させることもできる。 イングロープラズマ重合によって調製されるポリマー被覆は、好適な親水性表 面特性を有することができるが、規則的な繰返し単位の連鎖からはできておらず 、不規則な三次元架橋ネットワークを形成する傾向を示す。A.P.Ameen らのPo lymer,vol.35(1994)p.4382 を参照されたい。これらの被覆は、コンタクト レンズのような生物医学的器具の被覆の場合に求められる透過特性の観点から 望ましい、変化しないモノマー残基の高度に規則的な配列を持たない。イングロー プラズマ重合法で遭遇するさらなる問題は、普通、被覆の付着と同時に、高度に 活性化した分子フラグメントによるボンバードによって生じる、競合的な表面浸 蝕プロセスが起こるということである。このように、イングロープラズマ重合は 、コンタクトレンズのような生物医学的基材の上に、特に長時間装用レンズの場 合の透過性に関してすべての性能要件を満たす被覆を調製するのには、不適当で あることがわかった。 「イングロー」プラズマ重合法を改良したものが、「プラズマ誘導」重合また は被覆もしくは付着とも呼ばれる「ポストプラズマ」重合または被覆もしくは付 着ならびに「下流」プラズマ誘導重合または被覆もしくは付着あるいは「遠隔」 プラズマ誘導重合または被覆もしくは付着とも呼ばれる「アフターグロー」プラ ズマ誘導重合または被覆もしくは付着である。 「ポストプラズマ」重合の場合、まず、基材の表面を非重合性プラズマガス( たとえばH2、HeまたはAr)で処理した後、後続工程で、プラズマ出力をオ フにした状態で、そのように活性化した表面をモノマーに露出する。活性化の結 果、表面上でプラズマによって誘導されたラジカルの形成が生じ、後続工程で、 その上にモノマーの重合を開始させる。 良好な湿潤性を有するコンタクトレンズを調製するためのポストプラズマ重合 が、特開平2−220024号公報に開示されている。三段階の方法でメタクリ レートポリマーを含むコンタクトレンズ基材のプラズマ処理を実施した後、酸素 に露出し、水溶液中でグラフト重合させる。特開昭62−10616号公報およ び特開平5−295144号公報は、低温プラズマ処理を実施した後、親水性モ ノマーを表面にグラフト重合させることによる、コンタクトレンズ表面の処理を 開示している。ドイツ国公開特許第2748568号公報は、親水性シリコーン コンタクトレンズを製造するための二段階の方法であって、レンズを低温ガスプ ラズマに付した後、酸化還元グラフト重合を実施して、処理面上に親水性樹脂膜 を形成する方法を開示している。また、ヨーロッパ公開特許第574352号公 報には、まずポリマー基材をプラズマに配してフリーラジカルを形成し、ついで 酸素と接触させて表面にヒドロペルオキシ基を形成し、最後に、エチレン性不飽 和モノマーと架橋剤とのグラフト重合を実施する、三段階のポストプラズマ重合 法が開示されている。水性媒体を含有する乳化剤中のアクリレート類のガスプラ ズマ開始重合およびプラズマの非存在におけるポスト重合が、特開昭59−02 5807号公報に開示されている。特開平4−067012号公報は、拡散プラ ズマを使用してプラズマ処理を実施する、コンタクトレンズ表面のプラズマ処理 およびレンズ材料以外のポリマー材料を使用するレンズ表面の装飾を開示してい る。処理は、角膜への湿潤性を増すために、表面に親水性を付与するものである 。ヨーロッパ公開特許第220919号公報は、眼への適合性および長期装用性 を付与するために、グラフトされた親水性ポリマー被覆を表面に有する、トリオ ルガノビニルシランベースのポリマーを含むコンタクトレンズを開示している。 被覆の製造のために、レンズ表面を低温ガスプラズマに付し、O2に露出して表 面にペルオキシド基を形成し、ついでモノマー性ジオルガノジビニルシランの溶 液に浸漬した後、レドックス重合または熱重合させる。国際特許公開94/06 485号公報は、ベース材料上に調製されたプラズマ面に加水分解に安定な結合 によって共有結合した炭水化物を含む、水性流体の連続層をその上に保持するこ とができる一つ以上の湿潤面を有するコンタクトレンズを開示している。ベース 材料上に調製されたプラズマ面は、ベース材料上のプラズマ処理面またはベース 材料に被覆されたプラズマポリマーのいずれかを含む。特開平7−72430号 公報は、リン脂質タイプ構造を有するビニルモノマーを含有するモノマー成分が 、活性放射線、たとえばプラズマによって処理されてペルオキシド結合が導入さ れた、コンタクトレンズベース材料の表面にグラフト重合されている、良好な水 湿潤性および防汚性を有するコンタクトレンズを開示している。 ポストプラズマ重合は、重合されるモノマーが高エネルギープラズマに露出さ れず、したがって、活性化および/またはフラグメント化を受けない方法である が、低い付着速度のため、この方法は用途が限定される。 プラズマ出力をオフにした後で活性化基材上で重合を実施する、上記に説明し たポストプラズマ重合法とは対照的に、「アフターグロー」プラズマ誘導重合は 、プラズマの存在で重合を実施するが、基材およびモノマー原料の導入口がプラ ズ マ区域の外(下)に位置している方法である。モノマーが高反応性プラズマガス の区域を通らないため、この方法ではモノマー分子のフラグメント化をおおむね 避けることができる。この方法を用いると、一定の限界の範囲でポリマー付着物 の構造を制御することができ、影響を受けやすい基材の望ましくない表面浸蝕を 避けることができ、ポリマー付着物の形成は、主としてラジカル反応に基づく。 この改良されたプラズマ誘導重合法は、B.D.Ratner により、「PlasmaDepos ition of Organic Thin Films - Control of Film Chemistry」に記載されてい る。この中で、「グローから下流側に試料を配置して、その表面で凝縮し、重合 することができる気相から反応性分子を受けるようにするが、それをグロー中の 高エネルギー種によるボンバードにさらさないことが、多くの例で、比較的無傷 の化学構造を有する膜を作り出すことが証明された」ことが述べられている。著 者は、「プラズマ付着プロセスとともに有意な従来の重合が起こる条件を整える ことができるならば、大部分の構造を保持することができる」と締めくくってい る。A.Hartwick らは、Die Angewandte Makromolekulare Chemie 211(1993)p p.141-155 において、アフターグロープラズマ重合に関して、不飽和モノマー からポリマー層を調製する新たな方法として報告している。著者は、実験パラメー タ、たとえば付着速度、圧力、プラズマと付着区域との距離、還流および補助ガ スの種類を挙げて、おおむね、アフターグロープラズマ重合によって調製される ポリマーが架橋し、したがって不溶性になると述べている。 D.YuおよびR.E.Marchant の Macromolecules,22(1989)p.2957 および 国際公開特許92/02114号公報は、N−ビニル−2−ピロリドンモノマー をプラズマ重合させ、得られるポリマー中のカルボニル基を水素化ホウ素ナトリ ウム水溶液でアルコール基に還元することによる、生物医学的インプラント用の ヒドロキシル化プラズマ重合膜の製造を開示している。この方法は、血液との接 触面を改質し、生物医学的器具の適合性を高めるのに使用される。ドイツ公開特 許第3522817号公報は、プラズマアフターグロー重合または有機金属化合 物のグラフトによる殺菌性被覆の製造を開示している。特開昭57−20540 3号公報は、高分子量モノマーが不活性ガスのプラズマに導入され、それがメッ シュ型電極を通過し、両電極の外にあるベースプレート上に 高分子量薄膜を製造するプラズマ重合によって、高分子量薄膜を製造する方法を 開示している。プラズマ重合膜は、架橋結合を含まず、溶剤に可溶性である。こ れは、たとえば光学レンズの被覆として使用される。国際公開特許87/010 40号公報は、角膜内皮組織に対する細胞損傷を著しく減少させる、好ましくは 剛性で低エネルギー面を生み出すフルオロカーボン被覆のガスプラズマ付着によ って改質されたポリ(メチルメタクリレート)であるポリマー基材を含む、改良さ れた眼内レンズ材料を開示している。被覆のために、試料ディスクをキャパシタ ンスプレートの下流側に配置した。内皮の損傷に関して、フロオロカーボン被覆 が、HEMA、NVPまたはエチレンオキシド被覆に比べて優れていることがわ かった。 R.E.Marchantらは、Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemist ryVol.27,881-895(1989)で、N−ビニル−2−ピロリドン(NVP)のRFプ ラズマ重合から誘導される親水性ポリマー膜の調製および特性決定を報告してい る。使用したプラズマ系では、モノマー導入口が誘導コイルよりも2cm 先まで 延びていた。基材試料を、コイルから5〜30cm のところに配置されたガラス 棒トレーに取り付けた。付着したプラズマ重合NVP(PPNVP)の構造は、 FTIR−ATR分光分析法およびESCA(化学分析電子分光法)によって決 定し、得られたスペクトルを直鎖状PVPのIRスペクトルと比較した。観察さ れた主な違いは、C−H変形結合、C−N延伸およびラクタム環骨格モードを含 む、PPNVP膜の1600〜1000cm-1領域における幅広化と解像度の損失 であった。プラズマによって得られたポリマーと、相当するPVP直鎖状ポリマー とのこれらの違いは、高エネルギープラズマ環境でより大きな程度に起こる分岐 化、架橋および開環反応に帰すことができた。 プラズマ被覆法のアフターグロー態様に関する従来技術の文献を概観すると、 この比較的若い技術を用いて得られる製品が、まだ相当する結果を含むというこ とがわかる。文献の一つは、調製されたポリマーが架橋しており、したがって不 溶性であると述べており、別の文献では、ポリマーは架橋しておらず、溶剤に可 溶性であると記載されている。上記で引用した B.D.Ratner は、比較的無傷の 化学構造を有する膜を製造する可能性を考察しているが、他の文献には、望まし い透過特性を有する無傷のポリマー構造の高度な保持を報告しているものはない 。それどころか、上記で引用した R.E.Marchant らは、報告された条件下でN VPのアフターグロープラズマ重合が分岐化、架橋および開環反応につながり、 直鎖状PVPとは大きく異なるポリマー生成物をもたらすと示している。 本発明の目的は、重合性不飽和化合物のプラズマ誘導重合により、基材に対す る優れた密着性を有するポリマー被覆であって、該ポリマー鎖が、抑制された架 橋を示しながらも、重合性不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって得ら れる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位から主としてなり、その被覆が、 抜群の熱、酸化および加水分解安定性、ならびに機械的応力によって生じる基材 からの離層に対する耐性を示し、高分子量生体成分、たとえばタンパク質、糖タ ンパクおよび脂質に対しては抑制された透過性を有するのに対して、液体、気体 、イオンおよび低分子量化合物に対する望ましい透過特性を示す、ポリマー被覆 を提供することである。 本発明のさらなる目的は、有機ポリマーおよび無機物質、たとえば金属、セラ ミック材料、ガラス、ミネラルおよび黒鉛を含む炭素、またはこれらの物質の複 合体を含む多様な基材に被着することができる、上述のタイプの被覆を提供する ことである。 本発明のより具体的な目的は、生物医学的物質または物品、特にコンタクトレ ンズ、最も具体的には、長時間装用コンタクトレンズに対する被覆であって、基 材に対する良好な密着性および耐摩耗性を特徴とし、酸素、二酸化炭素、水およ びイオンの良好な透過性、高い湿潤性、涙液ならびにタンパク質、脂質、ムチン および塩の付着に対する安定性を示し、6日6夜を越える連続装用でも、装用者 に優れた快適さを示す被覆を提供することである。 本発明のさらなる目的は、上述の望ましい性質を有する被覆を、簡単で信頼で きる一段階法で調製する方法を提供することである。 これらの目的は、プラズマ装置のアフターグロー区域中で、基材およびモノマー 導入口のプラズマ区域までの距離を包含する具体的に制御される条件下で、基材 上での重合性不飽和化合物のプラズマ誘導重合により、上述のような多様な所望 の特徴を有するポリマー被覆を製造することができるという発見に基づいて、達 成することができる。 したがって、本発明の主題は、少なくとも部分的にポリマー被覆で被覆されて いる基材を含む物品である。該物品は、基材上における重合性不飽和化合物のア フターグロープラズマ誘導重合によって得ることができる。この重合において、 基材は、プラズマ区域の外で4〜40cm 下流のところに配置され、モノマー導 入口は、プラズマ区域の外で3〜35cm 下流のところに配置される。被覆のポ リマー鎖は、重合性不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって得られる繰 返し単位と構造が同一である繰返し単位70〜98%と、基材に対する架橋結合 および/または共有結合のサイトである繰返し単位2〜30%とからなる。 さらなる目的は、重合性不飽和化合物(モノマー)の非プラズマラジカル重合 によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位70〜98%と、基 材に対する架橋結合および/または供給結合のサイトである繰返し単位2〜30 %とからなるポリマー被覆で、少なくとも部分的に被覆されている基材を含む物 品である。 本明細書中「重合性不飽和化合物」と「モノマー」とは、同義に使用する。 本発明によると、基材に対する被覆の密着性およびポリマー被覆の架橋度は、 被覆された物品が熱、酸化および加水分解安定性ならびに機械的応力によって生 じる離層に対する耐性を示し、被覆が、分子量500未満の気体、水およびイオ ンに対して透過性であり、生体成分、たとえばタンパク質、糖タンパクおよび脂 質に対しては抑制された透過性を有するようなものである。 本発明の特に好ましい態様では、上記に示したような、少なくとも部分的にポ リマーで被覆された基材は、カテーテルおよび血管移植片、特に視力矯正のため の眼内器具、たとえばコンタクトレンズ、眼内レンズまたは水晶体角膜インプラ ント、および最も具体的には長時間装用コンタクトレンズを含む生物医学的物質 、物品または器具である。 本発明の特定の実施態様によると、ポリマー被覆は、2種以上の重合性不飽和 化合物の混合物を使用する、上述したようなアフターグロープラズマ誘導重合に よって得ることができるコポリマーである。この実施態様では、非プラズマラジ カル共重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位を主とし て有する、十分に確定される構造のコポリマー被覆を得ることができる。 本発明のもう一つの実施態様によると、ポリマーまたはコポリマー被覆の架橋 度は、アフターグロープラズマ誘導重合に付されるモノマー原料に少なくとも1 種の架橋剤を加えることにより、さらに制御することができる。 本発明のさらなる実施態様によると、好ましくはグロー放電を中断することな く、2種以上のコモノマーを、場合によっては架橋剤とともに1種ずつ順に重合 に付すならば、本発明のアフターグロープラズマ誘導重合により、「仕立てられ た」透過性および湿潤性の性能、ならびに確定された構造および形態を有する積 層被覆を調製することができる。 本発明のさらなる主題は、基材上で重合性不飽和化合物のアフターグロープラ ズマ誘導重合を実施することを含む、上述のような物品を調製する方法であって 、基材をプラズマ区域の外で4〜40cm 下流に配置し、モノマー導入口をプラ ズマ区域の外で3〜35cm 下流に配置する方法である。 本発明による重合性不飽和化合物のアフターグロープラズマ誘導重合は、以下 のプラズマ条件下で実施することが好ましい。 電力 40〜300W 電圧 8・102〜4・103V プラズマガス流 1〜100sccm(標準cm3) モノマー流 1〜50mg/min 原料ガス流 1〜100sccm モノマー源の温度 −80℃〜+80℃ 周波数 1kHz〜27.12MHz 最適には13.6MHzまたは27.12MHz プラズマガス Ar、He、N2 圧力 1・10-4〜5mbar プラズマ区域からの下流への基材の距離は、好ましくは8〜30cm であり、 最も好ましくは10〜25cm である。プラズマ区域から下流へのモノマー導入 口の距離は、好ましくは6〜25cmであり、最も好ましくは8〜20cmである。 基材とプラズマ区域との間の距離、およびモノマー導入口とプラズマ区域との 間の距離に関する前記の条件下で、基材上での重合性不飽和化合物のアフターグ ロープラズマ誘導重合によって得ることができる本発明のポリマー被覆は、イン グロープラズマ誘導重合によって、またはこれらの条件が見られる以外のアフタ ーグロープラズマ誘導重合によって得られる被覆とは違って、実際、ポリマー鎖 の繰返し単位が、、それぞれの不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって 得られる繰返し単位と構造においてかなりの程度に同一であるということを特徴 とする。繰返し構造単位の70〜98%、好ましくは76%〜98%、より好ま しくは82〜98%が、同じモノマーの非プラズマラジカル重合によって得られ るポリマーと同じ構造を示す。残る2〜30%、好ましくは2〜24%、より好 ましくは2〜18%の構造単位は、被覆される基材に対する共有結合基として、 または隣接するポリマー鎖の間の架橋サイトとして働く。 本発明のプラズマ誘導ポリマー被覆の定性的および定量的な特性決定は、通常 、以下に概説するようにして決定することができる。 いずれもN−ビニルピロリドンに基づく3種の被覆を調製する。第一の被覆( 1)は、ラジカル重合によって製造されたポリビニルピロリドン(PVP)の溶 液流延膜であり、第二の被覆(2)は、本発明にしたがって調製されたPVP膜 であり、第三の被覆(3)は、いわゆる「イングロー」プラズマ重合したPVP 膜(本発明の導入部を参照)である。上記3種の膜をフーリエ変換赤外減衰全反 射分光分析法(FTIR−ATR、実施例を参照)によって調査する。 第一(1)および第二(2)の被覆は本質的に同一のIRスペクトルを示したが 、第三(3)の被覆は、はっきりと異なるIRスペクトルを示す。 FTIR−ATR調査法の約5%検出限界に基づくと、被覆(1)および(2)は、 化学構造において基本的に同一であると結論づけることができる。 基材およびモノマー導入口の位置の指定条件の下で、重合性不飽和化合物のプ ラズマ誘導重合における、アフターグローまたは下流の実施態様で、驚くほどに 達成される被覆の均一な構造、および制御可能な比較的低い架橋度は、特に、生 物医学的用途、物品または器具を含む生物学的系における使用という観点で、こ れらの被覆によって示される、広く多様な有利な性質の原因である被覆の特徴を 構成する。 被覆の具体的な利点は、基材が、ポリマー有機材料であろうが、金属、セラミ ック材料、ガラスもしくは鉱物または炭素、特に黒鉛もしくはガラス状炭素のよ うな無機物質であろうが、基材の性質から大きく独立して得られる、被覆基材の 表面に対する強力な密着性である。また、上述の基材2種以上を包含する複合材 料を、本発明の被覆で被覆してもよい。 本発明の被覆のポリマー鎖の高い構造均一性、および低い架橋度、ならびに基 材に対する被覆の優れた密着性が、広く多様な用途で、以下を含む優れた特徴を 有する本発明の被覆を提供する。 基材に対する優れた密着性および耐摩耗性; 優れた熱酸化および加水分解に対する安定性、ならびに機械的応力によって生 じる離層に対する耐性; 液体、気体、イオンおよび低分子量化合物に対する、良好な透過特性; 生体成分、たとえばタンパク質、糖タンパクおよび脂質に対する、抑制された 透過性; 温度変化、オートクレーブ処理、生物浸蝕、膨潤およびせん断力に対する高い 耐性; サブミクロン区域までの平滑面、均一なシート厚および優れた潤滑性 生物学的環境における高い抵抗性および耐久性、生物学的系からの成分、たと えばタンパク質、脂質、糖タンパク、塩および代謝産物ならびに細胞屑の不可逆 性付着物の形成に対する良好な耐性; 化粧品、溶剤蒸気および埃のような環境からの物質の吸収が低い傾向; 微生物を付着させる傾向が実質的にないこと。 密着性および透過性に関する被覆の格別の特徴は、被覆の中のポリマー鎖が、 まだ顕著な運動性および移動性を有するという事実による。 プラズマ発生装置のアフターグロー区域に導入し、その中で保持することがで きる限り、本発明の物品の調製のために被覆される基材の形態に関して、実質的 に制限はない。本発明によって被覆することができる基材の形態の具体例には、 フィルム、繊維、膜、シート、ホース、管、中空繊維、カプセル、ビーズおよび 粉末タイプ物質を含む異なるサイズの顆粒、ならびに複合体および積層体が包含 される。本発明の範囲で想定される基材の具体的な群は、生物医学的材料または 物品、特に視力矯正のための眼科用器具である。これらには、コンタクトレンズ 、眼内レンズおよび水晶体角膜インプラント(人工角膜)が包含される。 基材は、それ自体が十分には親水性ではない生物医学的器具、たとえばコンタ クトレンズに従来から使用される材料を包含する。このような材料は、当業者に は公知であり、たとえば、ポリシロキサン類、フッ素化(メタ)アクリレート類 もしくはたとえば他の重合性カルボン酸から誘導される同等なフッ素化コモノマ ー、アルキル(メタ)アクリレート類もしくは他の重合性カルボン酸から誘導さ れる同等なアルキルコモノマーまたはフッ素化ポリオレフィン類、たとえばフッ 素化エチレンもしくはプロピレンポリマー類およびコポリマー類、または好まし くはペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールのような特定のジ オキソール類と組み合わせたテトラフルオロエチレンを含むことができる。好適 な基材の例は、たとえば、Neofocon、Pasifocon、Telefocon、Silafocon、Fluor silfocon、Paflufocon、Silafocon、Elastofilcon、Eluorofocon またはTeflon AF材料、たとえば、ペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール 約63〜73モル%と、テトラフルオロエチレン約37〜27モル%との、また はペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール約80〜90モル% とテトラフルオロエチレン約20〜10モル%とのコポリマーであるTeflon A F 1600またはTeflon AF 2400である。 基材はまた、それ自体が親水性である生物医学的器具、たとえばコンタクトレ ンズの製造に従来から使用される材料を包含する。その理由は、反応性基、たと えばアミノまたはヒドロキシ基が、本来、材料中に存在し、したがって、それか ら製造される生物医学的器具の表面にも存在するからである。このような材料は 、当業者に公知である。典型的な例は、たとえば、Polymacon、Tefilcon、Methafilco n、Deltafilcon、Bufilcon、Phemfilcon、Ocufilcon、Focofilcon、Etafilcon、Hefilc on、Vifilcon、Tetrafilcon、Perfilcon、Droxifilcon、Dimefilcon、Isofilcon 、Mafilcon またはAtlafilcon を含む。これらの材料の大部分は、HEMAをベ ースにしたものであるが、適切な材料はまた、反応性基、たとえばヒドロキシ基 もしくはアミノ基を有する、ポリビニルアルコールのような他の基本的なモノマ ー またはポリマーをベースにしたものでもよい。 基材は、腎透析膜、血液貯蔵バッグ、ペースメーカ導線または血管移植片の製 造に従来から使用される、どのような血液接触材料であってもよい。たとえば、 基材は、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレン 、ペルフルオロアルキル−ポリエーテル、ポリ塩化ビニルまたは Dacron(登録 商標)であってもよい。 本発明の具体的に好ましい実施態様では、被覆される基材は、長期装用、すな わち、6日6夜を越え、約30日までの期間に至る連続装用に適したコンタクト レンズである。このタイプのソフトコンタクトレンズには、ポリシロキサンおよ び/またはペルフルオロアルキル−ポリエーテル基を含む、所望の高い酸素透過 性、ならびに高いイオンおよび水の透過性を示すものがある。このタイプの基材 を本発明にしたがって親水性モノマーで被覆するならば、従来の表面被覆された コンタクトレンズに比較して、以下の望ましい性質を示す、被覆されたコンタク トレンズが得られる。 酸素、二酸化炭素、水およびイオンに対する透過性の増大; 眼液環境における優れた湿潤性、潤滑性および安定性; 装用者にとって向上された快適さ、ならびに眼の環境で生じる物質、たとえば タンパク質、脂質、ムチンおよび塩の不可逆性付着に対する耐性の改善; 微生物の付着性の減少; オートクレーブ内でのリン酸緩衝溶液中の殺菌処理の際、被覆内で微小亀裂が 形成する傾向の減少; 角膜腫脹および眼の刺激が非常に低いことを含む、眼の表面における優れた性 能、および30日までの長期にわたるレンズの連続装用時の眼の表面における、 非常に良好な移動性。 インプラントの場合、親水性モノマーから調製される本発明の被覆は、優れた 生体適合性を示し、生体組織への良好な耐久性の一体化につながる、開環し、わ ずかに架橋したポリマー構造を含む表面特性を有する物品を提供する。 アフターグロープラズマ誘導重合によってポリマー被覆を調製するために使用 できるモノマーは、蒸発させ、プラズマ発生装置のアフターグロー区域に導入し て、その中に設けられた基材と接触させることができるならば、どのような重合 性不飽和化合物であってもよい。好ましいモノマーは、(メタ)アクリル酸誘導 体、ビニルエーテル類、N−ビニルピロリドンおよびビニルピリジンのようなビ ニル化合物である。 好ましいアクリル酸系誘導体の具体例には、アクリル酸、メタクリル酸、ヒド ロキシエチルメタクリレート(HEMA)、メチルメタクリレート(MMA)、 ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)、2−ヒドロキシエチル アクリレート(HEA)、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)、N−ア クリロイルモルホリン(NAM)およびエチレングリコールジメタクリレート( EDGMA)がある。 N−ビニルピロリドンは、本発明によってポリマー被覆を調製するのに、特に 好ましいモノマーである。 適当なビニルエーテル類の具体例は、メチルビニルエーテル、エチルビニルエー テルおよびメトキシエチルビニルエーテルである。 上記のモノマー、すなわちビニル化合物は、別個に使用するか、混合物として 使用することができる。 プラズマ反応器のアフターグロー、または下流区域での重合性不飽和化合物の プラズマ誘導重合により、ポリマー被覆を基材表面の少なくとも一部に調製する と、本発明の被覆物品が得られる。物理的プラズマパラメータを含む処理パラメー タは、付着工程に関し、重合性不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって 得られる繰返し単位と構造が同一である所望の量の繰返し単位、所望の架橋度な らびに所望の形態および形状が、特定の基材上に得られるような方法で制御され る。これらのパラメータおよび特性ならびに被覆の厚さは、プラズマおよび反応 のパラメータを適切に選択することにより、広い範囲の中で仕立てることができ る。他の被覆法に比較して、本発明の方法は、以下の利点を提供する(たとえば コンタクトレンズを被覆する場合)。 一段階法として実施することができる。 被覆された基材が、無菌条件下で得られる。 表面浸蝕速度が非常に低く、付着速度が高い。 平滑で、ピンホールのない被覆が得られる。 1μmを越える比較的厚い被覆まで、被覆の厚さを容易に制御できる。 被覆中に残るラジカルの含有量が低い。 空気と二次反応を起こして、ヒドロペルオキシドおよび他の反応性種を形成す ることがない。 浸出性部分を含まず、被覆の熱および加水分解安定性が優れている。 被覆のUVおよび光に対する安定性が高い。 良好な縁被覆を含む、非平坦基材上での層の厚さが均一である。 表面基が均質である。 バイオポリマーおよび他の生体成分の変性および不可逆性吸着(生汚損)の傾 向が低い「ブラシ形」表面構造の含有量が高い。 用いるモノマーのフラグメント化がなく、被覆工程で基材の表面が原子、イオ ン、励起種または高エネルギーUV線によるボンバードを受けることがなく、被 覆および/または基材の望ましくない二次的変化および有害な表面浸蝕につなが らない。 熱、水熱および機械的応力によって、被覆が離層する傾向がない。 前述のように、本発明は、重要な態様において、本発明のポリマー被覆を適切 なレンズ本体の上に含むコンタクトレンズであって、高い酸素透過性、眼の表面 での良好な動き、ならびにイオンおよび水の高い透過性を含む被覆の抜群の性質 に基づき、長期間、たとえば30日までの期間、装用することができるコンタク トレンズに関する。このようなコンタクトレンズの重要な特性およびそれらの測 定方法を、以下に説明する。酸素伝達度および透過率 本明細書に使用するレンズの「酸素伝達度」とは、酸素が特定の眼科用レンズ を通過する速度である。酸素伝達度Dk/tは、従来から barrer/mm の単位で 表されている。tは、測定される区域での材料の平均厚さ(mm 単位)であり、 「barrer」は次のように定義される。 [(cm3酸素)(mm)/(cm2)(sec)(mmHg)]・10-9 レンズ材料の「酸素透過率」Dkは、レンズの厚さに依存しない。酸素透過率 は、酸素が材料を通過する速度である。酸素透過率は、従来から barrer 単位で 表されている。「barrer」は次のように定義される。 [(cm3酸素)(mm)/(cm2)(sec)(mmHg)]・10-10 これらは、当該技術で一般に使用されている単位である。したがって、当該技 術における使用と一致させるため、単位「barrer」は、上記に定義した意味を有 する。たとえば、90barrer のDk(「酸素透過率 barrer」)および90μm( 0.090mm)の厚さを有するレンズは、100barrer/mm のDk/t(「酸素 伝達度barrer」/mm)を有することになる。 長時間装用レンズの外面から内面までの酸素伝達度は、長期装用期間中の実質 的な角膜腫脹を防ぐのに十分でなければならない。角膜は、夜の就寝期間中、ま ぶたを閉じているとき、酸素を遮断する結果として、約3〜4%腫れることが知 られている。また、従来のコンタクトレンズを約8時間(夜どおし)装用すると 、角膜が約11%腫れることが知られている。しかし、許容可能な長時間装用コ ンタクトレンズは、通常の就寝期間を含めて約24時間装用した後でも、約8% 未満、より好ましくは約6%未満、最も好ましくは約4%未満の角膜腫脹しか引 き起こさない。好ましい長時間装用コンタクトレンズは、通常の就寝期間を含め て約7日間装用した後でも、約10%未満、より好ましくは約7%未満、最も好 ましくは約5%未満の角膜腫脹しか引き起こさない。したがって、長期装用レン ズは、角膜腫脹に関連する上記の性質を得るために、酸素拡散を生じさせるのに 十分な量で酸素透過性ポリマーを有しなければならない。好ましくは、長期装用 レンズは、レンズの外面からレンズの内面に延びる酸素透過性ポリマーの連続相 を有するものである。 レンズの酸素透過率およびレンズ材料の酸素伝達度は、以下の技術によって測 定することができる。Dk1000計器(ジョージア州ノークロスの AppliedDe sign and Development 社から市販)または同様な分析機器を使用して、湿セル 中(すなわち、気体流を約100%の相対湿度に維持)、34℃で酸素フラック ス(J)を測定する。既知の割合(たとえば21%)の酸素を有する空気流を、 約10〜20cm3/min の速度でレンズの片側から通し、同時に、窒素流を約1 0〜20cm3/minの速度でレンズの反対側から通す。系を包囲するバロメー タ圧Pmeasuredを測定する。Mitotoya マイクロメータVL−50または同様な 計器を使用して約10個所を測定し、測定値を平均することにより、試験に付さ れる区域のレンズ厚さ(t)を測定する。Dk1000計器を使用して、窒素流 中の酸素(すなわち、レンズ中に拡散した酸素)の濃度を測定する。以下の式か ら、レンズ材料の酸素透過率Dkを測定する。 Dk=Jt(Poxygen) 式中、 J=酸素フラックス[μl O2/cm2−min] Poxygen=(Pmeasured−Pwater vapor)・(気流中%O2)[mmHg] =気流中の酸素の分圧 Pmeasured=バローメータ圧[mmHg] Pwater vapor=0mmHg、34℃(乾燥セル中)における水蒸気圧[mmHg] Pwater vapor=40mmHg、34℃(湿潤セル中)における水蒸気圧[mmHg] t=露出試験区域でのレンズの平均厚さ[mm] Dkは、barrerの単位、すなわち、[(cm3酸素)(mm)/cm2]・[sec/mmHg]・ 10-10で表す。 材料の酸素伝達度(Dk/t)は、酸素透過率(Dk)をレンズの平均厚さ(t )で割ることによって、計算することができる。 本発明の長時間装用レンズの酸素伝達度(Dk/t)は、好ましくは少なくと も70barrer/mm であり、より好ましくは少なくとも75barrer/mm であり、 最も好ましくは少なくとも87barrer/mm である。レンズの中心厚さは通常、 30μm を越え、好ましくは約30〜約200μm であり、より好ましくは約4 0〜約150μm であり、さらに好ましくは約50〜120μm であり、最も好 ましくは約60〜100μmである。イオノフラックス測定技術 本明細書で「イオノフラックス技術」と呼ぶ以下の技術は、レンズのイオン透 過性を測定するための好ましい方法である。この技術は、眼の表面における十分 な動きの可能性を測定するために、使用することができる。 「イオノフラックス技術」は、温度センサ(LR01/T、カタログ番号 302520(WTW))、塩溶液を入れたドナーチェンバ、脱イオン水約60ml を入れた受けチェンバ、攪拌棒およびサーモスタットを装備した電極である電気 伝導計(LF2000/C、カタログ番号300105、Wissenschaftlich-Tec hnische Werkstatten GmbH(WTW)、ドイツ)の使用を含む。 ドナーチェンバは、ドナー溶液がレンズの周囲に通過しないように(すなわち 、イオンがレンズを通過するだけであるように)、コンタクトレンズをそこに封 止するために特別に設計されている。ドナーチェンバは、受け溶液に浸漬される 端部にねじが切られてたガラス管からなる。ガラス管は、中央に位置する直径約9 mmの穴を含む。ガラス管と嵌合するようにねじを切られたふたが、中央に位置す る直径約8mm の穴を含むレンズ保持部材を保持する。レンズ保持部材は、レン ズの内面(凹面)の縁と嵌合し、それを封止するように設計されたオス部と、レ ンズの外面(凸面)の縁と嵌合し、それを封止するように設計されたメス部とを 含む。 測定されるレンズが、レンズ保持部材に、オス部とメス部との間に配置される 。オス部およびメス部は、レンズとオス部またはメス部それぞれとの間に配置さ れる可撓性の封止リングを含む。レンズをレンズ保持部材に配置した後、レンズ 保持部材をねじ付きのふたに配置する。ふたをガラス管にねじ付けて、ドナーチ ェンバを画定する。ドナーチェンバには、0.1モルNaCl溶液16ml が充 填される。受けチェンバには、脱イオン水60ml が充填される。電気伝導度計 のリードを受けチェンバの脱イオン水に浸漬し、攪拌棒を受けチェンバに加える 。受けチェンバをサーモスタットに配置し、温度を約35℃に保持する。最後に 、ドナーチェンバを受けチェンバに浸漬する。 ドナーチェンバを受けチェンバに浸漬した10分後から、伝導率の測定を20 分ごとに約3時間実施する。次のように、フィックの法則を適用することにより 、イオノフラックス拡散係数Dを測定する。 D=−n′/(A・dc/dx) 式中、n′=イオン輸送速度(モル/min) A=レンズ露出面積(mm2) D=イオノフラックス拡散係数[mm2/min] dc=濃度差[モル/L] dx=レンズ厚さ[mm] 眼の表面における十分な動きを達成するためには、約6.4・10-6mm2/min を越えるイオノフラックス拡散係数が好ましい。より好ましくは、イオノフラッ クス拡散係数は、約2.6・10-6mm2/min よりも大きく、最も好ましくは、 イオノフラックス拡散係数は、約1.5・10-5mm2/min よりも大きい。イオ ノフラックス係数は、レンズを通過するイオンの透過性と相関し、それにより眼 の表面における動きを予測させるものであることを、強調しなければならない。接触角の測定 動的Wilhelmy法により、Kruess K12計器(Kruess GmbH、Hamburg)を使用し て、前進水接触角および後退水接触角を測定した。詳細に関しては、D.A.Brand rethの“Dynamic contact angles and contact angle hysteresis”,Journalof Colloid and Interface Science,vol.62,1977,pp.205-212 および R.Kna pikowski,M.Kudraの“Kontaktwinkelmessungen nach dem Wilhelmy-Prinzip− Ein Statistischer Ansatz zur Fehlerbeurteilung”,Chem.Technik,vol.45 ,1993,pp.179-185を参照されたい。通常、以下のパラメータ、すなわち前進 角、後退角およびヒステリシスを、以下のように測定する。非プラズマラジカル重合ポリマーと同一の構造を有するポリマー被覆における繰 返し単位の割合の測定 定量は、フーリエ変換赤外減衰全反射(FTIR−ATR)分光分析法によっ て測定する。液体窒素で冷却した媒体帯域通過水銀カドミウムテルル化物(MC T)検出器を備えたBruker IFS-55FTIR分光計を使用する。GrasebySpecac NIC から得ることができる32・20・3mm の寸法および45°の端面角を有 するゲルマニウム台形結晶を、内反射要素(IRE)として用いる。 スペクトルに関して、4cm-1の解像度で500回の走査を符号化する。 ラジカル重合によって製造されるポリビニルピロリドン(PVP)の溶液流延 膜(厚さ0.005mm)と、上記のプラズマ誘導アフターグロー法によって調製 したPVP被覆コンタクトレンズ(PVP−CL)とを、上記の設備によって調 査する。最適な接触を達成するため、ATR測定のための試料をゲルマニウム結 晶面にぴったり押しつける。被覆面を下に向けて、レンズを結晶の上に配置する 。 PVPのスペクトルにおける波数1668、1494、1461、1424、1 375および1287cm-1の吸収バンド、ならびにPVP−CLのスペクトルに おける1671、1494、1462、1375および1287cm-1の吸収バン ドを、比較のために選択する。吸光の相対強度に基づく計算から、以下の構造の 繰返し単位を90%±8%含むポリマー被覆が含有されていた。 本発明のポリマー被覆の厚さは、通常、1〜5,000nm の範囲にあり、好 ましくは5〜1,000nm の範囲にあり、より好ましくは15〜350nm の範 囲にあり、特に好ましくは30〜150nm の範囲にある。 実施例 本発明のポリマー被覆によって被覆されたコンタクトレンズに関する以下の実 施例において、具体的な実施態様を参照して、本発明をさらに説明する。これら の実施例は、請求の範囲を制限しようとするものではない。すべての温度は摂氏 で表す。 1.基材としてコンタクトレンズの調製 実施例A−1マクロマー合成 ヒドロキシエチルプロポキシ末端基を有するポリ(ジメチルシロキサン)ジア ルカノール(信越化学工業)1モル当量(約100g)を、室温(約21℃)で 、ジブチルスズジラウレート触媒(Pfaltz & Bauer 社、米コネチカット州ウォ ーターベリー)約0.2gの存在において、イソホロンジイソシアネート(Aldr ichChemical 社、米ウィスコンシン州ミルウォーキー)2モル当量(約21.2 g)と反応させることにより、ポリシロキサンマクロマーを調製した。約48時 間の反応時間の後、前工程からの反応生成物80gに、ポリ(エチレングリコー ル) (「PEG」、数平均分子量(Mn)約610、Dow Chemical 社、米ミネソタ 州ミッドランド)2.02モル当量(約38.7g)およびジブチルスズジラウ レート約0.17g(PEG基準で約0.43重量%)を加えた。混合物を均一 にするのに十分な量のクロロホルム(Aldrich Chemical 社)を加えた。この混 合物を室温で約15時間攪拌した。次に、周囲の油浴により温度を実質的に一定 に維持しながら、混合物を約44〜48℃で約8時間攪拌した。そして、混合物 を室温で約8時間攪拌することにより、クロロホルムを蒸発させ、固形分約50重 量%の最終濃度を達成した。そして、イソシアナトエチルメタクリレート(「I EM」Monomer Polymer社、米ペンシルバニア州フィースタービル)約2.14モ ル当量(約10.4g)を混合物に加えた。最後に、混合物をアルミ箔で覆い、 室温で約17時間攪拌すると、Mnが約4,000の、ポリシロキサン含有マク ロマーが得られた。 実施例A−2コンタクトレンズの製造 まず、ほぼ実施例A−1に記載した手順によって、ポリシロキサンマクロマー を調製した。 ポリシロキサン含有マクロマー約180g、3−メタクリルオキシプロピルト リス(トリメチルシロキシ)シラン(信越化学)約15g、2−ヒドロキシエチ ルメタクリレート(「HEMA」)約4g、エチレングリコールジメタクリレー ト(「EGDMA」)約1gおよびDarocur(登録商標)1173光開始剤約1gを 、室温で約16時間混合することにより、コポリマー前駆体溶液を調製した。 次に、該コポリマー前駆体溶液を重合させて、コンタクトレンズを形成した。 すなわち、ポリプロピレンのコンタクトレンズ型に、コポリマー前駆体溶液を充 填した。約3〜6mW/cm2の紫外線(約300〜400nm)を、型の中の溶液に 、室温で約3時間照射した。UV光が重合を開始させ、それにより、溶液を、型 の形状を有するコンタクトレンズに成形した。レンズをイソプロパノールで抽出 して、残存したクロロホルム溶媒および未反応成分を除去した。好ましい得られ たポリマーは、ポリシロキサンマクロマー約81.8重量%、TRIS約13. 6%、2−ヒドロキシエチルメタクリレート約3.6%およびEGDMA約0. 9%を 含有していた。 レンズマトリックスから実質的にすべてのガスを除去するのに十分な期間、レ ンズを適切な減圧下に置くことにより、コンタクトレンズをガス抜きした。この 組成を有する、完全に水和し、ガス抜きされたコンタクトレンズは、Dk約87b arrer、水分含有率約19重量%および弾性率約2.5MPa を示した。イオノフ ラックスイオン透過係数は、約3.14・10-5mm2/min であると測定された 。 実施例A−3マクロマー合成 1,030g/モルの平均分子量を有し、末端基滴定によるとヒドロキシル基 1.96meq/gを含むペルフルオロポリエーテル Fomblin(登録商標)ZDO L(Ausimont 社、イタリア、ミラノ)51.5g(50mmol)を、ジブチルス ズジラウレート50mg とともに三つ口フラスコに導入した。攪拌しながらフラ スコの中身を約20mbar まで真空排気した後、減圧下にアルゴンを通した。こ の操作を2回繰り返した。続いて、アルゴン雰囲気下に維持された蒸留したての イソホロンジイソシアネート22.2g(0.1モル)を、アルゴンと向流に加 えた。水浴で冷却することにより、フラスコ中の温度を30℃未満に維持した。 室温で一夜攪拌すると、反応は完了した。イソシアネート滴定はNCO含有量1 .40meq/gを示した(理論値1.35meq/g)。 平均分子量2,000g/モルのα,ω−ヒドロキシプロピル末端ポリジメチ ルシロキサンKF−6001(信越化学)202g(滴定によるとヒドロキシル基1 .00meq/g)を、フラスコに導入した。フラスコの中身を約0.1mbar まで 真空排気した後、減圧下にアルゴンを通した。この操作を2回繰り返した。脱ガ スしたシロキサンを、アルゴン下に維持された蒸留したてトルエン202mlに溶 解し、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)100mg を加えた。溶液が完 全に均一化した後、イソホロンジイソシアネート(IPDI)と反応したすべて のペルフルオロポリエーテルをアルゴン下に加えた。室温で一夜攪拌すると、反 応は完了した。溶媒を高減圧下に室温で留去した。マイクロ滴定は、ヒドロキシ ル基0.36meq/g(理論値0.37meq/g)を示した。2−イソシアナト エチルメタクリレート(IEM)13.78g(88.9mmol)を、アルゴン下 にα,ω−ヒドロキシプロピル末端ポリシロキサン−ペルフルオロポリエーテル −ポリシロキサン3元ブロックコポリマー(化学量論的平均量の3ブロックのコ ポリマー、ただし、他のブロック長のものもまた存在する)247gに加えた。 混合物を室温で3日間攪拌した。すると、マイクロ滴定はもはやイソシアナト基 の存在を示さなかった(検出限界0.01meq/g)。メタクリル基0.34meq/ gが見出された(理論値0.34meq/g)。 このようにして調製されたマクロマーは完全に無色透明であった。これは、空 気中、室温で、光のないところで、分子量の変化を起こさずに数ヶ月間貯蔵する ことができた。 実施例A−4コンタクトレンズの製造 実施例A−3によって得られたマクロマー13.0gを、エタノール(Fluka, puriss.p.a.)(70重量%溶液)5.6gに溶解した。溶液が完全に均一化 した後、3−トリス(トリメチルシリルオキシ)シリルプロピルメタクリレート (信越化学のTRIS、製品番号KF−2801)5.2g、蒸留したてのN,N− ジメタクリルアミド(DMA)7.8gおよび光開始剤Darocur(登録商標)117 3(Ciba)160mg を加えた。この溶液を、約1〜2bar のアルゴン圧の下に、 0.45mm の孔径を有するTeflon膜に通してろ過した。ろ過した溶液をフラス コに入れ、液体窒素中で凍結し、フラスコを高減圧下で真空排気し、フラスコを 封止した状態で溶液を室温に戻した。このガス抜き操作を2回繰り返した。次に 、マクロマー/コモノマー溶液を含むフラスコを、不活性ガス雰囲気のグローブ ボックスに移し、溶液をピペットでポリプロピレン製の無塵コンタクトレンズ型 に移した。型を閉じ、UV線(15mW/cm2、5分)によって重合反応を起こさ せ、同時に架橋させた。そして、型を開放して、エタノール中に置き、得られた レンズを膨潤させて型から出した。蒸留したジクロロメタンを絶えず補充しなが らレンズを24時間抽出し、ついで高減圧で乾燥させた。乾燥させたレンズを、 耐オートクレーブ性ガラスびんに入れて、リン酸緩衝生理食塩水中で平衡させた 後、120℃で30分間オートクレーブ処理した。オートクレーブ処理したレン ズに対し、すべての物理的データ測定を実施した。 このようにして製造されたレンズは、以下のデータによって特徴づけられた。 酸素透過率(Dk):77barrer(以下に説明する「湿式」法によって測定) 平衡化したレンズの水分含有率:32重量% 破断伸び(35℃):360% 弾性率(30℃):0.5MPa(英国Polymer Laboratories 社の Minimat を 使用して測定) イオノフラックスイオン透過係数:71.0・10-6mm2/minコンタクトレンズの製造 実施例A−5 以下の組成(重量%)を有するコモノマーの混合物を使用したことを除き、コ ンタクトレンズを製造するための実施例A−4で記載した方法を繰り返した。 55% 実施例B−1のマクロマー 22% TRIS 22.5% DMA 0.5% 2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルトリメチルアン モニウムクロリド(Blemer(登録商標)QA) 製造したレンズは、以下のデータの特徴を示した。 イオノフラックスイオン透過係数:8.5・10-6mm2/min O2k:106barrer 水分含有率:23% 実施例A−6コンタクトレンズの製造 以下の組成(重量%)を有するコモノマーの混合物を使用したことを除き、実 施例A−4で記載した手順にしたがってレンズを調製した。 60% 実施例A−3のマクロマー 25% TRIS 15% DMA 製造したレンズは、以下のデータの特徴を示した。 イオノフラックスイオン透過係数:1.5・10-6mm2/min O2k:130barrer 水分含有率:7% 実施例7−Aマクロマー合成 α,ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサンとD(+)グルコン酸δ− ラクトンとの反応 まず、合成に用いるアミノ官能化ポリジメチルシロキサン(X−22−161−C 、信越化学)をアセトニトリル中に微細に分散させ、抽出した後、分子蒸留にか けた。 H2Oを排除しながら、次の反応を実施した。すなわち、無水THF200ml に溶解した精製アミノ官能化ポリジメチルシロキサン(NH20.375meq/g 、Mn(VPO)3,400〜3,900(VPO=蒸気圧浸透圧測定))20 0gを、無水THF50ml 中のD(+)グルコン酸δ−ラクトン13.35g (75mmol)の懸濁液に滴下し、混合物を40℃で約24時間攪拌して、ラクト ンを完全に反応させた。薄層クロマトグラフィー(TLC)によって反応をモニ ターした。シリカゲル、イソプロパノール/H2O/酢酸エチル6:3:1、硫 酸セリウム(IV)/モリブドリン酸溶液(CPS剤)で染色した。反応が完了し た後、溶液を乾燥状態まで濃縮し、残留物を3Pa(0.03mbar)で48時間乾 燥させた。α,ω−ビス(3−グルコンアミドプロピル)ポリジメチルシロキサ ン213.3gが得られた。過塩素酸によるアミノ基の滴定は、アミノ基の99 .8%を越えた量が転換したことを示した。 α,ω−ビス−3−グルコンアミドプロピルポリジメチルシロキサンとIEM との反応 上記で得られた生成物(213.3g)を、無水THF800ml に溶解し、 触媒量のジブチルスズジラウレート(DBTDL)を加えて、溶液を40℃に加 熱した。無水THF20ml 中のIEM14g(90mmol)を、約4時間かけて この溶液に滴下した。これは、グルコンアミド単位あたりIEM1.2当量の濃 度に相当する。IR分光分析法によってNCO結合の存在をモニタしながら、反 応を48時間実施した。反応溶液を濃縮し、生成物を、氷冷しながら褐色のガラ スフラスコ中で、3Pa(0.03mbar)で24時間乾燥させた。 収量:高い光学透明度を有する無色のゴム状弾性生成物227.2g 実施例A−8コンタクトレンズの製造 重合の前に、用いたアクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA )および(3−メタクリロイルオキシプロピル)トリス(トリメチルシリルオキ シ)シラン(TRIS)から、蒸留によって重合禁止剤を除いた。DMA0.8 0g(8.1mmol)およびTRIS0.804g(1.9mmol)を50ml の丸 底フラスコに秤量し、フラスコを氷冷しながらN2で半時間フラッシュした。実 施例A−7のマクロマー0.80gを、窒素気流下で丸底フラスコに移し、3Pa (0.03mbar)で24時間ガス抜きした後、あらかじめN2で半時間フラッシュ しておいたエタノール2.7gに溶解した。続いて、試料の調製および重合を、 グローブボックスの中、酸素の非存在において実施した。上記モノマー混合物と 実施例A−7のマクロマー溶液とを混合して、Darocur(登録商標)1173 の0. 012g(0.21mmol)を添加し、混合物をマイクロろ過(0.45mmフィル タ)にかけた。この混合物180μl をポリプロピレン型に導入した後、適切な ポリプロピレンのふたで型を閉じた。混合物を、相応な装備を有するUVオーブ ン中、窒素雰囲気中で、UV−A水銀高圧ランプによって5分間照射した。ラン プ(5器、それぞれTLK40W/10R、Philips)は、挿入したホルダの上下に 配置した。照射強度は14.5mW/cm2であった。 ポリプロピレン型を開き、完成したディスクまたはレンズを、塩化メチレンと エタノールとの溶剤混合物(2:3)に浸すことによって取り出した。レンズお よびディスクを、特殊なポリプロピレンのかごに入れ、エタノール中、室温で4 8時間抽出した後、10Pa(0.1mbar)で、40℃で24時間乾燥させた(1 20℃で30分間オートクレーブ処理)。ディスクは、弾性率0.7MPa、酸素 透過率96barrer、ショアーA硬さ53およびイオノフラックス27.0・10-6 mm2/minを示した。 II.プラズマグラフト被覆の生成 実施例B−1N−ビニル−2−ピロリドンのプラズマ誘導重合(ポリNVP被覆タイプ1) 実施例A−2から得たレンズ2個、実施例A−4から得たレンズ2個、実施例 A−5から得たレンズ2個および実施例A−8から得たレンズ2個を含む基材を 、イソプロパノール中で抽出し、乾燥させた後、プラズマ反応器の中のガラスホ ルダに配置した。基材とプラズマ区域の下縁との距離は25cm であった。反応 器を0.010mbar の圧力まで真空排気し、これらの条件で1時間保持した。 次に、反応器のプラズマ区域へのアルゴンガス流量を40sccm にセットし、反 応器中の圧力を0.3mbarに調節し、RF発生器(27.12MHz 無線周波数発 生器、HFA Koppold & Co.、Hoehenkirchen、ドイツ)をオンにした。100W の 出力を有するプラズマ放電を、1分間の全期間維持した。その後、NVPのプラ ズマ誘導重合の、以下のパラメータを維持した。 プラズマ励起のためのアルゴン流量:30sccm モノマー(NVP)輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量:50sccm モノマー(NVP)蒸発装置の温度:45℃ 圧力:0.35mbar プラズマ出力:60W 10分の付着後、プラズマ放電を中断し、反応器を真空排気し、0.010mbar の圧力で30分間維持した。そして、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にした。 次に、基材をひっくり返し、基材の反対側に対して、すべての手順を繰り返し た。 次に、試料を反応器から取り出し、HPLC水中で抽出し、AFM、ATR− FTIRおよび接触角測定によって分析した。被覆の厚さは、シリコンウェーハ に付着させた類似の被覆に対して実施した偏光解析によって測定して、160〜 200nmの範囲であった。 改質した基材の分析 基材の実施例 A−2 A−4 A−5 A−8 接触角[°] 75/65/10 64/53/11 51/41/10 60/41/19 前進/後退/ヒステリシス イオノフラックス 2.7・10-5 6.6・10-5 7.5・10-6 3.1・10-5 [mm2/min] O2k[barrer] 80 71 96 85 眼の表面における動き あり あり あり あり 実施例B−2N−ビニル−2−ピロリドンのプラズマ誘導重合(ポリNVP被覆タイプ2) 実施例B−1と同様にして、実施例A−2から得たレンズ2個、実施例A−4か ら得たレンズ2個および実施例A−8から得たレンズ2個を含む基材を、イソプ ロパノール中で抽出し、乾燥させた後、反応器の中に、プラズマ区域の下縁から 20cmの距離に位置ぎめされたガラスホルダに配置した。試料を取り付けた後、 系の圧力を0.010mbar に下げ、これらの条件で1時間保持した。次に、反 応器のプラズマ区域へのアルゴンプラズマガスの流量を40sccm にセットし、 反応器の圧力を0.2mbarに調節し、RF発生器をオンにした。出力100Wの プラズマ放電を1分間維持した。この前処理期間の後、NVPのプラズマ誘導グ ラフトの以下のパラメータを設定した。 プラズマ励起のためのアルゴン流量:20sccm モノマー(NVP)輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量:25sccm モノマー(NVP)蒸発装置の温度:40℃ 圧力:0.30mbar プラズマ区域の下縁と基材との距離:15cm 100W のプラズマ出力で、グラフト重合を7.5分間実施した。反応期間が 終了すると、0.010mbarのベース圧を回復し、30分間維持した。そして、 乾燥窒素を使用してベース圧を大気圧にした。 次に、基材をひっくり返し、すべての手順を繰り返して、基材の反対側を被覆 した。 次に、試料を反応器から取り出し、HPLC水中で抽出し、AFM、ATR− FTIRおよび接触角測定によって分析した。 原子間力顕微鏡測定(AFM)による被覆の厚さの測定 上記に概説した手順にしたがって、コンタクトレンズをPVPで被覆した。プ ラズマ処理工程に付す前に、レンズの半分を、レンズのこの部分へのポリマーの 付着を防ぐため、薄いTeflon 膜でぴったり覆っておいた。Teflon シールドを除 去し、ph7.4のリン酸緩衝溶液中、121℃で30分間オートクレーブ処理し た後、水和したレンズの表面をタッピングモードのAFMによって調査した。こ のようにして、レンズ表面の被覆区域と未被覆区域との間の段差を明確に識別し た。被覆の厚さに相当する段の高さは、60〜70nmの範囲にあることがわかっ た。 改質した基材の分析 基材の実施例 A−2 A−4 A−8 接触角[°] 69/49/20 66/47/19 68/34/31 前進/後退/ヒステリシス イオノフラックス 2.9・10-5 6.8・10-5 2.8・10-5 [mm2/min] O2k[barrer] 78 68 81 眼の表面における動き あり あり あり 実施例B−3N−ビニル−2−ピロリドンのプラズマ誘導重合(ポリNVP被覆タイプ3) 実施例B−1と同様にして、実施例A−2から得たレンズ2個、実施例A−5か ら得たレンズ2個、実施例A−8から得たレンズ2個および2枚の Silastic 膜 (2cm・1cm)を含む基材を、イソプロパノール中で抽出し、乾燥させた後、ガ ラスホルダに配置し、プラズマ反応器の中に、プラズマ区域の下縁から10cmの 距離に位置ぎめした。次に、反応器を0.010mbar まで真空排気し、この圧 で1時間保持した。次に、基材の表面を、170W のプラズマ出力、20sccmの アルゴン流量および0.15mbar の圧で作動するアルゴンプラズマで、1分間 活性化した。その後、NVPリザーバ(40℃に維持)から、NVP蒸気を2分 間、0.25mbar の反応室に導入した。プラズマ区域へのアルゴン流量、およ びNVP源(キャリヤガス)を通過するアルゴン流量を、いずれも10sccm に セットし、反応器の圧力を0.35mbar に調節し、RF発生器をオンにした。 NVPのプラズマ誘導重合を、150W のプラズマ出力で10分間実施した。反 応期間が終了すると、0.010mbarのベース圧を回復し、30分間維持した。 そして、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にした。同じ手順によって基材の反対 側を被覆した後、基材を反応器から取り出し、HPLC水中で抽出し、AFM、 ATR−FTIRおよび接触角測定によって分析した。被覆の厚さは40〜50 nmの範囲であった(AFMによって測定)。 改質した基材の分析 基材の実施例 A−2 A−5 A−8 Silastic 接触角[°] 65/39/16 59/41/18 56/34/22 55/39/16 前進/後退/ヒステリシス イオノフラックス 2.8・10-5 6.7・10-5 3.0・10-5 − [mm2/min] O2k[barrer] 78 74 81 − 眼の表面における動き あり あり あり 被覆厚[nm] 46 46 46 − 被覆の熱酸化および加水分解安定性ならびにせん断力の下での離層に対するその 耐性の測定 上記に概説した手順にしたがって、コンタクトレンズをPVPで被覆した。多 数の摩耗および応力試験の前後で、原子間力顕微鏡測定(AFM)およびフーリ エ変換赤外減衰全反射(FTIR−ATR)分光分析法を用いて、被覆の均一さ および被覆の厚さを測定した。FTIR−ATR測定値は、オートクレーブ処理 の間に被覆の厚さが変化しないことを実証し、AFMによって被覆層の微少亀裂 の形成または部分的離層は見出されなかった。繰り返し5回の膨潤(水)および 乾燥サイクルを実施して、異なる膨潤係数による相当なせん断力をレンズ/被覆 の界面相に加えた後でも、被覆厚の減少、または部分的もしくは断片的な離層は 、FTIR−ATRまたはAFM調査によって見出されなかった。 実施例B−4N,N−ジメチルアクリルアミドのプラズマ誘導重合(ポリDMA被覆タイプ1 この実施例に使用した基材は、実施例A−2から得たレンズ2個、実施例A− 4から得たレンズ2個および2枚の Silastic 膜(2cm・1cm)であった。基材 を、反応器の中に、プラズマ区域の下縁から16cm の距離に位置ぎめした。次 に、反応器を0.012mbar の圧まで真空排気し、この圧で40分間維持した 。プラズマ区域へのアルゴンプラズマの流量を20sccm にセットし、反応器の 圧を0.15mbarに調節し、RF発生器をオンにした。出力170Wのプラズマ 放電を1分間維持した後、反応器を再び0.060mbar まで真空排気した。そ の後、温度調節(30℃)したDMAリザーバから、DMA蒸気を2分間、0.25mb arの反応室に導入した。そして、プラズマ区域へのアルゴン流量および30℃に 維持したDMAリザーバを通過するアルゴン流量を10sccm にセットし、反応 器の圧力を0.30mbar に調節し、プラズマによるグラフトを開始した。15 0Wのプラズマ放電出力で10分間、DMAを重合した。反応期間が終了すると 、0.012mbar のベース圧を回復し、30分間維持した。そして、窒素を使 用して反応器圧を大気圧まで上げた。同じ手順によって基材の反対側を被覆した 後、基材を蒸留水で洗浄し、HPLC水中で抽出し、分析した。 改質した基材の分析 基材の実施例 A−2 A−4 Silastic 接触角[°] 61/40/21 59/33/26 29/20/9 前進/後退/ヒステリシス イオノフラックス − 6.6・10-5 ― [mm2/min] O2k[barrer] − 74 − 眼の表面における動き − あり − 実施例B−5N,N−ジメチルアクリルアミドのプラズマ誘導重合(ポリDMA被覆タイプ2 実施例A−5から得たレンズ2個および実施例A−8から得たレンズ2個に対 するDMAのプラズマ誘導重合を、実施例B−4にしたがって実施した。ただし 、 0.30mbar ではなく0.35mbar の圧力を、DMAプラズマ誘導付着工程に 使用した。 改質した基材の分析 基材の実施例 A−5 A−8 接触角[°] 64/54/10 62/37/25 前進/後退/ヒステリシス イオノフラックス − 3.3・10-5 [mm2/min] O2k[barrer] − 86 眼の表面における動き − あり 実施例B−62−ヒドロキシエチルメタクリレートのプラズマ誘導重合(ポリHEMA被覆) この実施例に使用した基材は、実施例A−2から得たレンズ2個、実施例A− 4から得たレンズ2個、実施例A−8から得たレンズ2個および2枚のSilastic 膜(2cm・1cm)であった。このモノマーを用いるプラズマ誘導重合法は、実 施例B−5のDMAプラズマ誘導重合法に対応するが、DMA重合に使用した1 50W のプラズマ放 電出力ではなく、110W の出力を2−HEMAプラズマ 誘導重合に使用した。 改質した基材に対する接触角 基材の実施例 A−2 A−4 A−8 Silastic 接触角[°] 78/42/36 77/39/38 79/48/34 78/36/42 前進/後退/ヒステリシス 実施例B−7N−アクリロイルモルホリンのプラズマ誘導重合(ポリNAM被覆) 1cm・2cmのサイズのSilastic膜を基材として使用した。実施例B−4のDM Aのプラズマ誘導重合と同様にして、NAMのプラズマ誘導重合を実施したが、 NAM蒸気をプラズマ反応器に導入する全期間中、NAMリザーバの温度を50 ℃に維持した。プラズマ誘導重合工程の間、150W のプラズマ出力および0. 30mbar の圧力の代わりに、240W のプラズマ出力および0.25mbar の圧力を加えた。 この被覆による Silastic 膜に対する接触角:24°前進/16°後退/8°ヒ ステリシス 実施例B−8メタクリル酸のプラズマ誘導重合(ポリMAA被覆) 実施例A−6から得たレンズ2個、実施例A−8から得たレンズ2個および2 枚の Silastic 膜(2cm・1cm)を含む基材を、イソプロパノール中で抽出した 後、ガラスホルダに配置し、プラズマ反応器の中に、プラズマ区域の下縁から1 6cmの距離に位置ぎめした。反応器を0.010mbar で40分間真空排気した 後、アルゴンプラズマを基材の清浄および活性化に使用した。アルゴンプラズマ による活性化に使用したパラメータは次のとおりであった。 アルゴン流量:20sccm 圧力:0.15mbar プラズマ出力:170W プラズマ期間:1分 次に、冷却した(0℃)MAAリザーバから、MAA蒸気を2分間、0.25mb arの反応室に導入した。以下の条件の下でMAAのプラズマ誘導重合を実施した 。 プラズマ励起のためのアルゴン流量:10sccm モノマー(MAA)輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量:10sccm モノマー蒸発装置の温度:0℃ 圧力:0.35mbar プラズマ出力:150W プラズマ放電を合計10分間維持した。この期間の後、反応器を真空排気し、0 .010mbar の圧力で30分間維持した。そして、乾燥窒素を使用して内圧を 大気圧にした。基材をひっくり返し、同じ手順を使用して基材の反対側を被覆し た。 改質した基材に対する接触角 基材の実施例 A−6 A−8 Silastic 接触角[°] 58/19/39 65/26/39 59/25/24 前進/後退/ヒステリシス 実施例B−94−ビニルピリジン(ポリ−4−VPY被覆)のプラズマ誘導重合 MAAのプラズマ誘導重合のための実施例B−8に記載した方法を、同じ基材 に対し、4−VPYのプラズマ誘導重合について繰り返した。 改質した基材に対する接触角 基材の実施例 A−6 A−8 Silastic 接触角[°] 73/37/36 62/36/26 52/40/12 前進/後退/ヒステリシス 実施例B−102−ヒドロキシエチルアクリレートのプラズマ誘導重合(ポリHEA被覆) 実施例B−8に記載した方法を、Silastic 膜に対するこのプラズマ誘導重合 について繰り返したが、全重合処理期間中、モノマー蒸発装置の温度を25℃に 維持した。 III.「両面」被覆コンタクトレンズの製造 実施例B−11基材の片側に対するメチルメタクリレート(ポリMMA被覆)のプラズマ誘導重 合および基材の反対側に対するN−ビニル−2−ピロリドンのプラズマ誘導重合 (ポリNVP被覆タイプ3) 実施例A−6から得たレンズ4個および4枚の Silastic 膜(2cm・1cm)を 含む基材を、イソプロパノール中で抽出した後、ガラスホルダに配置し、プラズ マ反応器の中に、プラズマ区域の下縁から8cmの距離に位置ぎめした。反応器を 0.010mbar で40分間真空排気した後、アルゴンプラズマを基材の清浄お よび活性化に使用した。アルゴンプラズマによる活性化に使用したパラメータは 、次のとおりであった。 アルゴン流量:20sccm 圧力:0.08mbar プラズマ出力:170W プラズマ期間:1分 次に、冷却した(−35℃)MAAリザーバから、MAA蒸気を2分間、0.2 5mbarの反応器に導入した。以下の条件の下で、MAAのプラズマ誘導重合を実 施した。 プラズマ励起のためのアルゴン流量:10sccm モノマー(MAA)輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量:5sccm モノマー蒸発装置の温度:−35℃ 圧力:0.35mbar プラズマ出力:150W プラズマ放電を、10分間の全期間維持した。この期間の後、プラズマ放電を中 断し、反応器を真空排気し、0.010mbar の圧力で30分間維持した。そし て、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にし、基材をひっくり返し、実施例B−3 に記載した手順を使用して基材の反対側を被覆した。両方の被覆の構造をATR −FTIR分光分析法によって測定した。 IV.積層被覆の調製 実施例B−12ポリNVPタイプ3被覆ですでに被覆された基材に対するN,N−ジメチルアク リルアミドのプラズマ誘導重合(ポリDMA被覆) 実施例B−3にしたがって、実施例A−4から得たレンズ2個、実施例A−6 から得たレンズ2個および2枚の Silastic 膜(2cm・1cm)を、ポリNVPタ イプ3被覆で被覆した。ただし、被覆時間は10分ではなく、5分しかなかった 。その後、基材を反応器から取り出さず、実施例B−4にしたがって、ただし5 分間だけ、ポリDMAでさらに被覆した。ATR−FTIR分光分析法により、 いずれの被覆も基材表面上ではっきりと検出することができた。 改質した基材に対する接触角 基材の実施例 A−4 A−6 Silastic 接触角[°] 61/40/21 59/33/26 49/28/21 前進/後退/ヒステリシス V.コポリマー被覆の調製 実施例B−13N,N−ジメチルアクリルアミドとN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレー トとの混合物のプラズマ誘導重合(ポリDMA−ポリDMAEMA被覆) 実施例B−4にしたがって、実施例A−4から得たレンズ2個、実施例A−6 から得たレンズ2個および2枚の Silastic 膜(2cm・1cm)を被覆した。ただ し、DMAではなく、DMAとDMAEMAとの1:1の混合物を、プラズマ誘 導グラフトのモノマー源として使用した。 改質した基材に対する接触角 基材の実施例 A−4 A−6 Silastic 接触角[°] 61/49/12 67/43/24 69/38/31 前進/後退/ヒステリシス VI.架橋コポリマー被覆の調製 実施例B−142−ヒドロキシエチルメタクリレート(80%)とエチレングリコールジメタク リレート(20%)との混合物のプラズマ誘導重合(架橋ポリHEMA被覆) 実施例B−6にしたがって、実施例A−4から得たレンズ2個、実施例A−6 から得たレンズ2個および2枚の Silastic 膜(2cm・1cm)を被覆した。ただ し、HEMAではなく、HEMAとEGDMAとの容量比4:1の混合物をプラ ズマ誘導グラフトのモノマー源として使用した。 改質した基材に対する接触角 基材の実施例 A−4 A−6 Silastic 接触角[°] 71/49/22 77/38/39 79/38/41 前進/後退/ヒステリシス VII.プラズマ誘導被覆中の繰返し単位の測定 実施例C−1ポリビニルピロリドン繰返し構造単位のFTIR−ATR吸収に関する較正曲線 の画定 N−ビニルピロリドン(NVP)と4−ビニルピリジン(NVPy)とのアフ ターグローグラフト重合によって調製された被覆中のビニルポリマー構造の量を 定量するため、標準的な重合手順(エタノール中10%溶液、AIBN(α,α ′−アゾイソブチロニトリル)を触媒として使用、70℃、反応時間8時間)に よって、NVPとNVPyとの通常のコポリマーを数多く調製した。 これらのコポリマーのPVP含有量を、1N−NMRによって測定した。次に 、対応するエタノール溶液を、厚さ40μm のポリプロピレン(PP)膜にス ピンキャストすることにより、コポリマーの被覆を調製した。コポリマー被覆の 厚さは、120〜140nm にセットした。ゲルマニウム結晶を使用することに より、PP上のコポリマー被覆のFTIR−ATRスペクトルを記録した。 1670cm-1におけるPVPセグメントのカルボニル基の吸光度、および下層P P膜の−CH−基の吸光度を測定した。各コポリマー膜に対する三つの測定値に 関し、相対吸光度E1/E2を計算した。そして、E1/E2の平均値をコポリマー のPVP含有率に対してプロットした。 表Iは、上記手順によって得られたデータを示す。したがって、重量%でのP VP含有率を相対吸光度(E1/E2)と相関させることができた。前記の相関か ら得られる線形回帰は、次のようになる。 y=0.4913×−33.714 式中、yは相対吸光度E1/E2であり、xは重量%によるPVP含有率を表す 。 上記の回帰は、下記(実施例C−2)において、プラズマ誘導アフターグロー 被覆法で得られる被覆における繰返しPVP単位の定量に使用した。実施例C−2アフターグロープラズマグラフトPVP被覆におけるPVP構造要素の含有量の 測定 実施例B−1およびB−3に概説した手順にしたがって、厚さ40μm PP膜 に対して、プラズマ誘導PVP被覆を調製した。前記実施例に記載したようにし て、被覆材料の中のPVPセグメントのFTIR−ATR吸光度に関するデータ を測定した。上記較正曲線(実施例C−1を参照)を使用して、PVP繰返し単 位の割合を、それらの相対吸光度に基づいて計算した。その結果、プラズマ誘導 アフターグロー法で保持されるPVP含有率は、それぞれ97.9、88.7お よび87.4%であった(表IIを参照)。 厚めの被覆(120〜140nm)に必要な長い露出時間が、PVP繰返し単位 の含有率を減らす。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 少なくとも部分的にポリマー被覆で被覆されている基材を含む物品であっ て、被覆のポリマー鎖が、重合性不飽和化合物(モノマー)の非プラズマラジカ ル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位70〜98% と、基材に対する架橋結合および/または共有結合のサイトである繰返し単位2 〜30%とからなる物品。 2. 繰返し単位の76〜98%、好ましくは82%〜98%が、モノマーの非 プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一であり、繰返し 単位の2〜24%、好ましくは2〜18%が、基材に対する架橋結合および/ま たは共有結合のサイトを表す、請求項1記載の物品。 3. 基材が、有機ポリマーまたは無機物質である、請求項1または2記載の物 品。 4. 重合性不飽和化合物(モノマー)が、ビニル化合物である、請求項1〜3 のいずれか1項記載の物品。 5. ビニル化合物が、N−ビニルピロリドン、N,N−ジメチルアクリルアミ ド、ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ジメチルアミノ エチルメタクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチルアクリレー ト、ビニルピリジン、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、メトキシ エチルビニルエーテル、エチレングリコールジメタクリレート、N−アクリロイ ルモルホリンおよびそれらの混合物から選択される、請求項4記載の物品。 6. モノマーが、N−ビニルピロリドンである、請求項1〜5のいずれか1項 記載の物品。 7. ポリマー被覆を形成するために、少なくとも2種のモノマーが使用されて いる、請求項1記載の物品。 8. ポリマー被覆を形成するために、さらに架橋性モノマーが使用されている 、請求項1記載の物品。 9. ポリマー被覆が、少なくとも2種の重合性不飽和化合物を、場合によって 架橋性モノマーとともに、順次重合させることによって製造される積層体である 、請求項1記載の物品。 10. ポリマー被覆が、厚さ1〜5,000nm である、請求項1〜9のいず れか1項記載の物品。 11. ポリマー被覆が、パターンの形態である、請求項1〜10のいずれか1項 記載の物品。 12. 無機物質が、金属、セラミック材料、ガラス、ミネラルおよび黒鉛を包 含する炭素から選択される、請求項3記載の物品。 13. 基材が、有機−有機または有機−無機の複合材料である、請求項1記載 の物品。 14. 基材が、フィルム、繊維、膜、シート、管、ホース、中空繊維、カプセ ルおよび粉末から選択される成形体である、請求項1記載の物品。 15. 基材が、生物医学的材料、物品または器具である、請求項1記載の物品 。 16. 視力矯正のための眼科用器具である、請求項15記載の物品。 17. コンタクトレンズ、眼内レンズまたは水晶体角膜インプラント(人工角 膜)である、請求項16記載の物品。 18. 長時間装用コンタクトレンズである、請求項15記載の物品。 19. ポリシロキサンおよび/またはペルフルオロアルキル基を含むレンズ本 体上のポリマー被覆を含む、請求項18記載のコンタクトレンズ。 20. 被覆が、前進≦75°、後退<65°およびヒステリシス<46°の、 水との接触角として表される湿潤性を示す、請求項19記載のレンズ。 21. 前記レンズの前面および背面がそれぞれ異なるポリマーで被覆されてい る、請求項16記載のコンタクトレンズ。 22. 基材上で重合性不飽和化合物(モノマー)のアフターグロープラズマ誘 導重合を実施することを含む、請求項1〜21のいずれか1項記載の物品を調製 する方法であって、基材をプラズマ区域の外で4〜40cm 下流に配置し、モノ マー導入口をプラズマ区域の外で3〜35cm 下流に配置する方法。 23. プラズマが、直流(DC)、無線周波数(RF)またはマイクロ波(M V)プラズマである、請求項22記載の方法。 24. プラズマが、誘導結合をもつRFプラズマである、請求項22記載の方 法。 25. 周波数(RF)が13.6MHzまたは27.12MHzである、請求項22 〜24のいずれか1項記載の方法。 26. プラズマが、パルス化プラズマである、請求項22〜25のいずれか1項 記載の方法。 27. プラズマ区域から下流の基材への距離が、8〜30cm であり、最も好 ましくは10〜25cm である、請求項22〜26のいずれか1項記載の方法。 28. プラズマ区域から下流のモノマー導入口への距離が、6〜25cm であ り、最も好ましくは8〜20cm である、請求項22〜27のいずれか1項記載 の方法。 29. 転写面を生成するためのマスクとして、取り外し可能な、パターン化さ れたスクリーンを有する基材の存在において重合を実施する、請求項10記載の 物品を調製するための、請求項22〜28のいずれか1項記載の方法。 30. 請求項22〜29のいずれか1項記載の方法によって得ることができる 請求項1記載の物品。
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