JP2004535598A - 半固体前駆体から形成した医用成形品材料 - Google Patents

Abstract

本発明は、ポリマー成形品、たとえば、医用機器成形品ならびに光学レンズおよび眼科レンズ、好ましくは、コンタクトレンズおよび眼内レンズの製造方法に関するものである。本発明は、また、ポリマー成形品に有用なポリマー前駆体混合物、ならびに、ポリマー前駆体混合物の製造方法および使用方法に関するものである。半固形重合体前駆体混合物が（i）少なくとも2つの互いに似していないプレポリマー、または少なくとも1つのプレポリマーおよびデッドポリマーからなるポリマーブレンド、（ii）少なくとも1つの非反応性希釈剤、および（iii）選択的に少なくとも1つの反応性可塑剤を含む。

Description

【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、ポリマー成形品、たとえば、医用機器成形品ならびに光学レンズおよび眼科レンズ、好ましくは、コンタクトレンズおよび眼内レンズの製造方法に関するものである。本発明は、ポリマー成形品を製造するにあたって有用なポリマー前駆体混合物、ならびに、ポリマー前駆体混合物の製造方法および使用方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
コンタクトレンズのような小型の成形品は、通常、液状モノマーの直接重合を使用することによって製造されてきた。しかし、こうした材料には、いくつかの問題がある。たとえば、液体には、蒸発環が残ったり、泡または空隙が生じたり、シュリーレン効果が生じてしまうなど、型への充填の間の取り扱い上の問題がある。硬化が完了するまで液体を所定の位置に保持しておくためには、精巧な型や入念な方法が必要とされる。さらに、液状材料は、通常、急激に作用し、型への充填時などに、接触した材料を攻撃したり、溶媒和を形成したりする。そのため、型は、一度しか使用できない。さらに、液体は硬化に時間を要し、硬化時に成形品が実質的に収縮してしまい、型のキャビティ形状が成形品に正確に反映されない。また、成形品に、紫外線からの保護、染料といった表面特性をさらに付与することも困難である。さらに、医用機器の生体適合性や安全性を確保するために、成形品を水等の非毒性の液体に長時間にわたって、往々にして何時間にもわたって、高温で浸漬するという面倒な抽出処理が必要とされることも多い。残存する有害な化学種は、拡散によって除去するが、この拡散は徐々にしか進行しない。
【０００３】
ポリマー製品は、ポリマー樹脂を用いて、射出成形、圧縮成型などによって製造することもできる。しかし、こうした方法には高い処理温度が必要とされ、眼科用レンズに有用な高屈折率ポリマーのような感熱性のポリマーの処理には適していない。
【発明の開示】
【０００４】
発明の概要
本発明は、成形品、特に、医用機器成形品、より詳細には、光学レンズ成形品および眼科レンズ成形品の製造方法に関するものである。好ましい成形品は、コンタクトレンズおよび眼内レンズである。他の適用可能な医用成形品の例としては、包帯等の創傷被覆手段、心臓の弁、冠動脈のステント、人工組織および臓器、フィルムおよび膜がある。本発明の成形品は、医療用および／または治療用の成分を含有することができ、この成分は、成形品から、制御された様式で放出される。本発明の方法は、新規の半固体の前駆体混合物を使用し、この半固体前駆体混合物は、型の内部で形状付与され、硬化され、型から離型されて目的とする成形品を生じる。本発明の他の局面は、本発明の方法で使用する半固体の前駆体混合物、および、この方法によって製造された成形品に関するものである。本発明のこれらの局面ならびに現状において好ましい態様のいくつかについては、以下で詳述する。
【０００５】
より詳細には、本発明の一局面は、（i）少なくとも2種の互いに類似していないプレポリマー、または、少なくとも1種のプレポリマーおよびデッドポリマーからなるポリマーブレンドと；（ii）少なくとも1種の非反応性希釈剤と；（iii）選択的な、少なくとも1種の反応性可塑剤とを含む半固体重合性前駆体混合物に関するものである。この前駆体混合物は、重合時の収縮が少ない。
【０００６】
また、本発明の半固体重合性前駆体混合物は、選択的に、所望の形状を付与し、表面改質用組成物に曝露させて、所望の表面特性を示す半固体傾斜複合材料とすることができる。本発明の前駆体混合物には、さらに、活性成分、たとえば、医療用および／または治療用の成分を含有させて、最終的な対象の成形品から制御可能なかたちで放出させるようにすることもできる。現時点で好ましい態様では、半固体ポリマー前駆体混合物は、重合時には、光学的に透明な成形品となる。
【０００７】
別の局面では、本発明は、半固体前駆体材料を構成し、型のキャビティ寸法にあわせて形状を付与し、重合エネルギー源によって硬化し、型から離型させて目的とする成形品を得る新規の方法に関するものである。本発明の新規の方法の一つの利点は、この方法を用いることで、半固体前駆体混合物を硬化させることのできるスピードである。後述するように、本発明の半固体前駆体混合物での反応性の化学種の全体としての濃度は、極めて低い。すなわち、適切な反応開始剤および重合エネルギー源を使用することで、反応を、所望の程度まで極めて迅速に進行させることが（すなわち、迅速に硬化させることが）でき、硬化時の収縮が少なくてすむ。
【０００８】
「短い硬化時間」および「迅速な硬化」という用語は、液体配合物が半固体前駆体混合物と同種の反応性官能基を有し、エネルギー強度や部品形状などの他の硬化パラメータも一定の場合に、半固体前駆体混合物が、液状組成物より速く硬化することを意味するものである。光重合開始（photoinitiated）システムを使用する場合には、通常、硬化を所望の程度まで進行させるには、重合エネルギー源に約10分またはそれ以下で曝露することが必要である。硬化は、約100秒未満で生じるのが、より好ましく、約10秒で生じれば、さらに好ましい。重合エネルギー源への曝露は、約2秒未満で生じることが、特に好ましい。こうした短い硬化時間は、成形品がコンタクトレンズなどのように薄い成形品である場合に、より容易に実現することができる。
【０００９】
さらに別の局面では、本発明は、表面と内部コアを有し、表面材料の組成が、コア材料の組成とは異なるにもかかわらず、表面とコアが一体で一続きの物体を構成しているような成形品にも関するものである。本発明では、半固体ポリマー前駆体混合物を、選択的に所望の形状に形状付与してから、表面改質用組成物に曝露させて、半固体重合性傾斜複合材料を得、この後この材料を成形、硬化して、最終製品を得る。
【００１０】
このように、本発明は、成形品を製造する方法に関するものであり、この方法は、a）開始剤と、（i）少なくとも2種の互いに類似していないプレポリマー、または、少なくとも1種のプレポリマーおよびデッドポリマーからなるポリマーブレンドと；（ii）少なくとも1種の非反応性希釈剤と；（iii）選択的な、少なくとも1種の反応性可塑剤および／または活性成分とを含むポリマー前駆体混合物とを混合して、重合時の収縮の少ない半固体重合性組成物を生成し；b）選択的に、この半固体重合性組成物に形状を付与して所望の形状の予成形品とし；c）選択的に、この予成形品を表面形成用材料に曝露させて、半固体傾斜複合材料を形成し；d）半固体重合性組成物または半固体傾斜複合材料を、所望の形状に対応した型に導入し；e）型をプレスして、半固体重合性組成物または半固体傾斜複合材料を、型の内部キャビティの形状とし；f）半固体重合性組成物または半固体傾斜複合材料を、重合化エネルギー源に曝露して、形作られた光学レンズまたはその他の形状の医療機器などの硬化成形品を得る工程を含む方法である。この方法は、硬化時間が短く、硬化時の収縮が少ないことを特徴としている。
【００１１】
発明の詳細な説明
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する用語（「1つの（a）」および「1つの（an）」）は、「1つまたはそれ以上の」を意味するものである。
【００１２】
本発明の一態様では、半固体前駆体混合物は、重合性の基を含む少なくとも2種のプレポリマーと、非反応性希釈剤とを含有するポリマーブレンドを含んでいる。第一のプレポリマーが有する重合性の基は、第二のプレポリマーが有する重合性の基と反応性のもの、または、非反応性のものを選ぶことができる。第一のプレポリマーが、第二のプレポリマーと反応できない場合には、前駆体混合物は、硬化時に、互いに類似していない複数のプレポリマーが独立に架橋している相互貫入高分子網目構造（IPN）を形成する。第一のプレポリマーが、第二のプレポリマーと反応しうる場合には、前駆体混合物は、互いに類似していない複数のプレポリマーがともに架橋して、単一の高分子網目構造を形成している準相互貫入（semi-interpenetrating）高分子網目構造を形成する。
【００１３】
本発明の別の態様では、半固体前駆体混合物は、重合性の基を含むプレポリマーと、デッドポリマーと、非反応性希釈剤とを含有する。硬化時には、最終製品は、内部にデッドポリマーと非反応性希釈剤が取り込まれた架橋プレポリマー網目構造を含む準相互貫入高分子網目構造の形態となる。
【００１４】
反応性のモノマー種を含まない上述の態様では、反応は、最終的に得られるゲルが、所望の機械的特性を有するのに必要な程度まで進行すれば十分であり、この機械的特性は、通常、架橋密度と密接に相関している。水溶性の半固体プレポリマー混合物を使用する場合には、反応は、成形品を水性の環境で使用するのであれば、得られたゲルが不溶性となるとなるのに十分な程度まで進行させる必要がある。このように、半固体プレポリマー混合物を使用した場合には、反応が、全体としてわずかですむので、硬化工程を迅速かつ効率的に完了させることができる。また、この特定の態様では、小分子のモノマー種が不在であるので、通常の重合スキームの場合とは異なり、硬化終了時に未反応のモノマーについての心配がなく、モノマー反応物質を使用する現在の先端技術と比べても、硬化時間が短くてすむ。
【００１５】
本発明の現時点で好ましいさらに別の態様では、まず、半固体重合性前駆体混合物を形成し、所望の形状としてから、表面改質用組成物に曝露させて、半固体傾斜複合材料を得る。この際、表面改質用組成物は、反応性であってもよい。表面改質用組成物は、最終製品の表面に所望の特性、たとえば親水性または生体適合性を付与するものを選択する。半固体前駆体組成物は、製造過程のこの時点ではまだ未硬化なので、表面改質用組成物がコア材料に十分に侵入し、拡散する。表面改質の程度は、コア材料に適用する表面改質用組成物の量、コア材料の硬さまたは密度、およびコア材料と表面改質用組成物の相溶性を調節することによって制御することができる。得られた半固体傾斜複合材料を、その後、成形、硬化して、表面材料がコア材料とは組成が異なるにもかかわらず表面とコアが一体で一続きの物体を構成しており、表面層がコア材料にしっかり付着している最終製品を得る。このように、本発明の半固体重合性組成物を使用すると、所望の表面特性を最終硬化生成物に付与する新規かつ改良された方法が得られる。半固体傾斜複合材料についてのさらなる記載は、国際公開公報第00／55653号に示されており、この開示内容は、参照として本発明に組み入れられるものである。
【００１６】
本明細書に開示した方法の別の利点として、フリーラジカルを用いた重合スキームを使用して半固体前駆体混合物を硬化させる場合に、酸素による阻害効果が低減することが挙げられる。特定の理論に拘束されることは避けたいが、こうした効果は、通常の液体を用いた注入成形システムと比較して、硬化の前や最中に、半固体材料中での酸素の可動性が低いことによって生じているものと考える。その結果、現在、酸素を成形過程から排除するために使用されている複雑で費用のかさむスキーム（たとえば米国特許第5,922,249号および第5,753,150号に記載されたような、型の成形と完成部品の成形の両方）を、使用せずにすむにもかかわらず、反応は、上述したように、短時間で、完了するところまで進行する。
【００１７】
本明細書に開示した方法のさらに別の利点として、半固体前駆体混合物を使用することによって、型に充填する間の通常の液体が有する取り扱い上の問題、たとえば、蒸発環が形成されたり、泡や空隙が残ったり、シュラーレン効果が生じたりすることを防止することができる。さらに、混合物の型の材料との相溶性についての懸念も、半固体材料の場合には、通常、たとえば型への材料の充填に際して接触相手の材料を急激に攻撃したり、接触相手の材料と溶媒和を形成したりすることがないので緩和される。こうした利点は、半固体材料には、小分子種が存在している場合でも、溶媒和を形成する力がほとんどないという半固体材料の性質一般に帰すことができる。理論に拘束されることは避けたいが、この効果は、任意の小分子種は、半固体マトリックスに対して親和性を有しており、その結果、小分子が半固体材料から移動することが阻止し、または少なくとも遅延され、その結果、蒸発の効果と、隣接する材料、たとえば、型の材料の攻撃が遅延または防止されるためであるとと考える。
【００１８】
その結果、本発明にしたがって目的とする成形品を形状を付与する際には、多岐にわたる適当な型材料を使用することができる。適当な型の材料としては、石英、ガラス、サファイア、および各種の金属が挙げられる。適当な型の材料には、成形品の表面が光学製品の品質を備えた表面となり、本明細書に開示した方法で用いる処理条件の下で、型が必須の寸法を維持しうるような機械的特性を備えた任意の熱可塑性材料を含むこともできる。適当な熱可塑性材料の例としては、ポリオレフィン、たとえば、低密度、中密度、および高密度ポリエチレン；ポリプロピレンおよびその共重合体；ポリ-4-メチルペンテン；ポリスチレン；ポリカーボネート；ポリアセタール樹脂；ポリアクリルエーテル；ポリアリールエーテルスルホン；ナイロン、たとえば、ナイロン6、ナイロン11、または、ナイロン66；ポリエステル；および各種のフッ素化ポリマー、たとえばフッ素化エチレンプロピレン共重合体が挙げられる。
【００１９】
半固体材料が、レンズの製造に用いる型の材料を容易には攻撃しないので、各成形サイクルの後にレンズの型をリサイクルまたは再使用する際に、多大な処理上の利点が実現する。こうした再使用には、通常の処理工程では半固体材料と型の材料との間に最低限の相互作用のみが生じることも有利に作用し、また、半固体前駆体材料の新規の特徴によって、硬化が急激または迅速に進行することも有利に作用する。したがって、本発明の一態様は、本明細書に記載した半固体前駆体混合物の使用にしたがって、コンタクトレンズの型を、選択的に、使用の各回の間に洗浄工程による、複数回の成形サイクルに再利用する方法を開示するものである。
【００２０】
本発明は、目的とする成形品を製造する際に用いることのできる新規の半固体前駆体混合物にも関する。この前駆体混合物は、硬化時にポリマー鎖または高分子網目構造を形成する重合性の基を含んでいる。ここで単に例としてあげることのできる重合のメカニズムとしては、フリーラジカル重合、陽イオンまたは陰イオン重合、環化付加、ディールス‐アルダー反応、開環メタセシス重合、および加硫がある。重合性の基は、モノマー、オリゴマー、ポリマー主鎖上の反応性の突出基、または他かたちで、反応性モノマー、オリゴマーまたはポリマー成分の形態で半固体前駆体混合物に組み込ませることができる。反応性の基を有するか、他のかたちで反応性であるようなオリゴマーまたはポリマーのことを、以下では「プレポリマー」と称する。本開示内容に関しては、プレポリマーとは、さらに、式量が300を超える分子、または、互いに結合している2つ以上の反復単位を含む分子のことを称するものである。式量が300に満たず、反復単位1つのみを有する、官能基の導入された分子については、下記で説明するように、「反応性可塑剤」と称する。プレポリマーは、反応性の末端官能基および／または突出官能基を有することもできる、または、単に、半固体前駆体混合物を構成する際に使用する重合用の系の存在下でグラフト重合をはじめとする反応を生じる傾向があるということでもよい。本発明の半固体前駆体混合物は、少なくとも1種のプレポリマーを含んでいる。
【００２１】
半固体前駆体混合物は、さらに、非反応性または、実質的に非反応性のポリマーを含むこともでき、本明細書ではこのポリマーを「デッドポリマー」と称する。デッドポリマーは、半固体前駆体混合物の嵩を、実質量の反応性の基を加えることなく増すことができ、または、デッドポリマーを、目的とする成形品に、各種の化学的、物理的、および／または機械的特性を付与するよう選択することもできる。デッドポリマーは、さらに半固体前駆体混合物に所望の程度の半固体のコンシステンシーを付与する目的で使用することもできる。所望のプレポリマーが高価な場合には、半固体前駆体混合物のコストを下げる目的で、デッドポリマーを使用することもできる。
【００２２】
デッドポリマーは、最終的に得られる硬化生成物が均質で光学的に透明となるよう、プレポリマーと相溶性のものを選ぶことができる。デッドポリマーは、また、最終的な硬化生成物が、所望の相形態を示す相分離した混合物を含むよう、プレポリマーと非相溶性のものを選ぶこともできる。デッドポリマーとプレポリマーが非相溶性であるような組み合わせを含む前駆体混合物では、最終的な硬化生成物でのデッドポリマーに富む相と、プレポリマーに富む相の屈折率が相対応するような、光学的に透明な相分離した等屈折率の製品を得ることができる。相分離した等屈折率の製品は、非相溶性のプレポリマーのブレンドを含む前駆体混合物からも、形成することができる。本発明の半固体前駆体混合物が、プレポリマーを1種のみ含有する場合には、前駆体混合物は、少なくとも1種のデッドポリマーも含有している。
【００２３】
さらに、本発明の半固体前駆体混合物は、非反応性、または実質的に非反応性の希釈剤も含んでいる。希釈剤は、系の反応性には寄与しない増量剤の役目を果たすことも、混合物の他の成分の相分離を生じる傾向を低減させるための相溶剤の機能を果たすこともできる。必要に応じて、非反応性希釈剤の量を、成形後に、塩類溶液との等積交換を可能とするよう選ぶこともできる。こうした成形スキームは、硬化および塩類溶液への浸漬時に膨張および収縮を示さないか、示してもごくわずかであるようなコンタクトレンズを製造するうえで特に有用である。等積注入成形では、硬化させ、所望の溶媒、たとえば生理学的に許容される塩類溶液中で平衡化させた際に、型の幾何形状が正確に複製されるような製品の製造が可能となる。希釈剤は、重合過程で何らかの役割を果たしうるものの、通常は非反応性であると想定され、重合の際に形成されるポリマー鎖や高分子網目構造には有意に寄与しないものと想定されている。
【００２４】
さらに、半固体前駆体混合物のプレポリマー、デッドポリマー、および非反応性希釈剤には、反応性の小分子種（すなわち、式量約300未満のモノマー）を、選択的に、反応性の程度を増す目的で、および／または、所望の半固体のコンシステンシーと相溶性を付与する目的で加えることもできる。この場合、反応性の小分子種は、ポリマー成分を可塑化する役目を果たすことになる。この小分子種は、他にも、反応中に、重合遅延剤、促進剤、または停止剤の役目を果たしうるものである。半固体前駆体混合物、およびその後の重合反応に及ぼす最終的な影響が何であるにせよ、以下では、こうした成分のことを、「反応性可塑剤」と称する。
【００２５】
全体として見ると、半固体前駆体混合物は、ポリマーブレンドを含むものであり、ここで、ポリマーブレンドとは、少なくとも2種の互いに類似していないプレポリマー、または、少なくとも1種のプレポリマーおよびデッドポリマーと、非反応性希釈剤とから構成されている。上述したような理由がある場合には、選択的に、反応性可塑剤／モノマーも加えることができる。これらの成分の選択および組成の調整は、前駆体混合物が所望の半固体のコンシステンシーを有し、所望の反応性（硬化時間および収縮への影響も含む）を示し、生成した成形品が所望の最終的な物理的、化学的特性、ならびに相形態を有するよう、および等積注入成形のような所望の成形スキームを実行するように適宜行う。相形態は、均質または異質とすることができる。重合させて硬化樹脂を形成する際には、形態的安定性の増した複合体を得るために、硬化直前の前駆体材料の相形態を固定させておく。
【００２６】
「ポリマーブレンド」とは、少なくとも2種の互いに類似していないポリマー分子の混合物のことを意味する。ポリマーに官能基を導入することによってプレポリマーを得る場合には、プレポリマーと、プレポリマーを形成するのに使用した官能基非導入のポリマーとは、互いに類似していないものと考える。
【００２７】
本発明の現時点での好ましい態様では、半固体重合性組成物は、架橋可能なプレポリマー、デッドポリマー、少なくとも1種の非反応性希釈剤、および選択的な少なくとも1種の反応性可塑剤を含むものである。架橋可能なプレポリマーとデッドポリマーは、「相対応」するものとするのが、すなわち、構造に類似性があるものとすることが好ましい。たとえば、現時点で好ましい混合物として、架橋可能なプレポリマーである、ヒドロキシエチルメタクリレート（HEMA）モノマーとメタクリル酸（MAA）モノマーの共重合体に官能基を導入したもの（pHEMA-co-MAA）と、デッドポリマーであるHEMAのホモポリマー（pHEMA）の混合物があるが、これらの2種のポリマーは、互いに類似していないものの、相対応する化学構造を有している。官能基を導入したpHEMA-co-MAA中のMAA含量は、10%未満とするのが好ましく、5%未満とするのがより好ましい。
【００２８】
別の好ましい態様では、前駆体混合物は、第一の架橋可能なプレポリマーである官能基導入pHEMA-co-MAAと、第二の架橋可能なプレポリマーである官能基導入pHEMAを含んでいる。
【００２９】
現時点では、非反応性希釈剤は、半固体前駆体混合物中に、成形後に、塩類溶液と等積交換が生じうるような量で存在するのが好ましい。その結果得られる現時点で好ましい半固体の組成物は、親水性かつ不溶性であるが、水膨潤性であり、重合して、塩類溶液で平衡化させても、光学的に透明なままであり、収縮や膨張も少ないものである。
【００３０】
「半固体」とは、混合物が、変形可能で融合可能であるが、型への挿入のような短時間の操作の間であれば、別個の自立する物体として取り扱いうるものであること意味するものである。純粋なポリマー系に関しては、純粋なポリマー材料の弾性率は、分子量が、分子量カットオフ値として知られている特定の値を超えているのであれば、分子量の値に関わりなく、おおざっぱには一定である。したがって、本開示内容については、また、本発明の一局面では、半固体とは、温度や圧力のような条件が固定されている場合に、高分子量の、すなわち、分子量が分子量カットオフ値以上であるような所定の純粋なポリマー系で見られる一定のモジュラスより低いモジュラスを示す材料であると定義されるものである。半固体のコンシステンシーを得るためのモジュラスの低下は、1種またはそれ以上のプレポリマーまたはデッドポリマー成分を可塑化する役目をはたす可塑剤（反応性または非反応性希釈剤）を、半固体前駆体混合物に組み込むことによって実現できる。または、所定のポリマー（プレポリマーまたはデッドポリマー）の類似物質であって、分子量が分子量カットオフ値より低いものを、完全に重合させたポリマーのかわりに使用して、処理温度でのモジュラスを下げることも可能である。
【００３１】
実際には、本発明で半固体と称するものは、一般に、約10¹⁰〜10¹¹ダイン／cm²未満の弾性率を有している。所定温度での半固体のモジュラスを低下させておくと、その低下が、ポリマー（プレポリマーまたはデッドポリマー）の分子量を下げることによって達成されたのか、それとも反応性または非反応性の可塑剤を加えることによって達成されたのかに関わりなく、上述したように、また後述するように、処理特性ならびに最終的な成形品の特性が望ましいものとなる。
【００３２】
所望の半固体のコンシステンシーを得るために半固体前駆体混合物を冷却した場合には、半固体前駆体混合物の1種またはそれ以上の成分が、凍結することもある。たとえば、米国特許6,106,746号を参照されたい。本開示内容については、また、本発明の別の局面では、半固体とは、上記の凍結成分のうちのいずれの成分の、その成分の純粋かつ凍結状態で測定したモジュラスより低いもモジュラスを示す材料であると、さらに定義されるものである。例を挙げると、半固体前駆体混合物に使用される成分に水が含まれており、所望の処理温度が0℃（純水の凝固点）より低い限り、混合物は、使用する処理温度での混合物のモジュラスが、純粋な凍結水のモジュラスより低いままである限り、半固体であると考えることができる。このように、本発明の半固体は、半固体材料のモジュラスが、所望の処理温度より高い凝固点温度を示す成分の純粋物質状態でのモジュラスより低いままでなので、従来の方法によって凍結させた材料とは区別されうるものである。このようにモジュラスが低下していると、割型同士を合わせて型の内部キャビティおよび成形品の形状を画定する際に、材料が変形しやすいため、有利である。さらに、半固体前駆体の組成を慎重に選択すれば、所望の半固体のコンシステンシーを室温または室温の付近で達成することも一般に可能であり、その場合には、固形状態での取り扱いの利点を実現するための実質的な冷却、ならびに液体状態での取り扱いの利点を実現するための実質的な加熱を行う必要がなくなる。
【００３３】
半固体は、少なくとも最短の処理作業で必要とされる時間は、別個の自立する量として取り扱いうる点で、液体と区別される。たとえば、半固体を型に挿入する際には、半固体材料を特定量だけ取り出して、開いた型の片方に入れるために、半固体を約1秒間取り扱うことが必要となることがある。このためには、半固体は、予成形品の形状で存在させることができ、この場合、半固体は、それ以前に、何らかの形状付与作業を経ており、この形状付与作業の間、および／または、この作業の後には、半固体のコンシステンシーをとりうるよう、諸条件を調整しておくことができる。または、半固体は、型から未硬化材料が溢れるのを防ぐためにガスケットや他の型閉鎖手段を設ける必要がないような状態である限り、貯留部から型のキャビティにポンプで供給することもできる。これとは対照的に、液体の場合には、最短の処理工程の間であってさえ、不必要な流れたり変形したりすることのない別個の自立する物体として取り扱うことはできない。液体前駆体混合物が硬化前に型から出てしまうことを防止するためには、ガスケットで封止された型キャビティや、凹状の割型が上向きであるような直立した型キャビティを使用する必要がある。この要件は、型の充填のような短時間の処理作業の間であれば望まれない流れてしまうことのない独自の半固体前駆体混合物の開示内容である本発明によって克服される。
【００３４】
本発明の半固体材料のような材料は、加熱時にはかなり軟化するので、温度は、本発明の半固体材料の流れやすさに対して大きく影響する。十分に加熱した場合に、半固体が液体のような挙動を示しうることは、この材料が、成形過程のある程度の部分の間に半固体として存在するかぎりは、本発明を実施するにあたっての新規の使用を阻むものではない。実際には、所望の半固体のコンシステンシーを示す材料は、通常、約50,000センチポイズまたはそれ以上の粘度を示すことが観察されている。同様に、こうした材料は、約10⁵〜10⁶ダイン／cm²以上の動的モジュラスを示すことも見いだした。こうした数値は、半固体の挙動の絶対的最小値を示すものではなく、実施時に、半固体の挙動を開始するおおよその範囲を示すことが見いだされた値である。
【００３５】
本発明の半固体前駆体混合物の一つの利点は、硬化時に低収縮率を実現しうることである。例を挙げると、純粋なメタクリル酸メチルモノマーを硬化させる際の収縮について考えるとすると、硬化時の密度の変化によって与えられる収縮量は、約25〜30%である（MMAモノマーの比重は約0.939、PMMAの比重は約1.19）。この収縮は、メタクリレートのモル濃度が約9.3M（M = モル／リットル）であるモノマーの硬化によって生じる。メタクリレート濃度を約2〜5Mまで低下させた分子量のより高いモノマー（オリゴマーも含めオリゴマーに至るまでのモノマー）種も存在しており、硬化時の収縮を約7〜15%まで低下させることが可能となっている。本発明を実施するにあたって半固体前駆体混合物を使用することの利点は、メタクリレート基の濃度（または他の反応性の官能基、たとえば、アクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニル、ビニルエーテル、アリルなど）を、大型のモノマーおよびオリゴマーに見られる2〜5Mのレベルよりさらに低下させることができることにある。ちなみに、大型のモノマーおよびオリゴマーは、従来、比較的低い粘度、すなわち、液体として処理できる程度に低い粘度を示すという要件があったために使用が限定されてきたものである。したがって、たとえば、プレポリマーを修飾して主鎖の単位の1%がメタクリレート官能基を有するようにすると、メタクリレートの濃度は、約0.1Mまで低下し、硬化時の収縮が約0.3%となる（この実施例の系での収縮は、メタクリレートあたりの収縮量は、モノマーのサイズが上昇するにしたがって定性的に低下するので、実際には、もっと低い可能性がある）。こうした低い官能基濃度は、先行技術の方法論では、液体のような低い粘度を有することが必要とされ、配合時に使用しうる反応性分子のサイズが限定されていたために使用されてこなかったものであり、そのため、硬化時の固有収縮率が高いという結果を生じていた。
【００３６】
プレポリマーを、デッドポリマーおよび不活性な可塑剤で希釈すると、全体としてのメタクリレート濃度はさらに低下し、それとともに、硬化時の半固体前駆体混合物の収縮も低減する。少数のメタクリレート基を含むプレポリマーを、デッドポリマー、非反応性希釈剤、および反応性可塑剤と混合して、官能基濃度が約2M未満で、硬化時の収縮が約5%未満であるような半固体前駆体混合物を得ることもできる。このことは、モノマーおよびプレポリマーが、硬化時に、それぞれ15%および1.0%の収縮を示し、半固体前駆体混合物中に、それぞれ30重量％および10重量％のみ存在しており、残りがデッドポリマーおよび非反応性希釈剤であるとすると、硬化時の半固体前駆体混合物の予測される収縮は、約4.6%となると考えることによって説明がつく。したがって、本開示内容については、「低い収縮」とは、（1）硬化前と硬化後の密度の変化によって測定された収縮量が5%またはそれ以下である、または、（2）硬化前の反応性の基の濃度が2M未満である、の2つのうちの少なくとも1つの条件が満たされることを称するものである。本発明で開示した前駆体混合物の半固体のコンシステンシーを具体的に使用することによって、（従来の液体系とは異なり、）本明細書の全体を通じて詳細に記載するように多岐にわたる処理、配合上の利点が実現する。
【００３７】
本発明に開示する半固体前駆体混合物は、重合および／または架橋成形品を製造する際に、有利に使用することができる。したがって、本発明のさらに別の局面は、本発明は、半固体前駆体混合物を硬化することによって製造した成形品に関するものである。コンタクトレンズまたは眼内レンズを製造するために、成形品の組成を、成形品を実質的に水溶液に浸漬した場合に、ヒドロゲルになるように、つまり、成形品が純粋に水性の環境で平衡状態に達した際には約10〜90重量％の水を吸収するが、水溶液に溶解はしないようにように選ぶ。上記の成形品を、以下では、「ゲル」と称する。
【００３８】
本開示内容については、実質的に水溶液としては、たとえば、水を主成分として含有する溶液、特に水性の塩溶液がある。成形品を平衡化また保存する際には、純水ではなく、特定の生理学的な塩溶液、すなわち、塩類溶液を使用するのが好ましいと理解されたい。具体的には、好ましい水性の塩溶液は、モル浸透圧濃度が、約200〜450ミリオスモル／Lのものであり、より好ましい溶液は、約250〜350ミリオスモル／Lのものである。水性の塩溶液は、生理学的に許容される塩、たとえば、コンタクトレンズの手入れの分野では周知のリン酸塩とするのが有利である。こうした溶液は、さらに、等張化剤、たとえば、これもまたコンタクトレンズの手入れの分野では周知である塩化ナトリウムを含むこともできる。こうした溶液を、以下では、一般に、塩類溶液と称するが、コンタクトレンズの手入れの分野で現在公知の技術以外の塩濃度および組成が好ましいというわけでない。
【００３９】
本発明の成形品は、「最低限の膨張または収縮」を示すコンタクトレンズまたは眼内レンズに形成するのが有利であり、というのも、これらのレンズは、塩類溶液に浸漬した際に、まったく、またはほとんど膨張も収縮も示さないからである。こうした状態は、成形品を塩類溶液環境で平衡化した場合に、ゲルの正味の容積変化が生じないように非反応性希釈剤の含有量を調整することによって達成することができる。希釈剤と塩類溶液の等積交換が生じているということである。この目標は、塩類溶液をゲル形成後の平衡時の含量と同じ濃度で半固体前駆体混合物に含有させる限り、塩類溶液を唯一の希釈剤として使用することによって容易に達成することができ、この濃度は、単純な試行錯誤の実験を行うことによって容易に決定することができる。半固体前駆体混合物中で他の希釈剤を、塩類溶液の存在下または非存在下で使用しようとする場合には、塩類溶液で平衡化した場合にゲルの正味の容積変化を生じないような希釈剤の濃度は、平衡塩類溶液濃度とは異なっているかもしれないが、その場合でも、濃度は、単純な試行錯誤の実験を行うことによって容易に決定することができる。
【００４０】
「抽出」は、不要または望まれない種（通常は、小分子の不純物、重合の副産物、未重合または部分的に重合したモノマーなど。場合によっては、抽出可能物質と称する。）を、所定用途への使用の前に、硬化したゲルから取り除く工程である。「所定用途への使用の前」とは、たとえば、コンタクトレンズの場合には、目に装用する前のことを意味する。抽出工程は、コンタクトレンズの製造に用いる先行技術の方法では必須の特徴であり（米国特許第3,408,429号および第4,347,198号参照）、操作が過度に煩雑になり、処理時間が増し、成形品の製造方法に要する費用が増す原因となっている。
【００４１】
本発明の利点は、重合工程の完了後に、抽出工程を必要としないか、または必要としても、最低限の抽出工程ですむような成形品を製造しうることである。「最低限の抽出工程」および「最低限の抽出」とは、抽出可能物質の量が十分に少ないか、および／または、抽出可能物質の組成が十分に無毒で、消費者に向けて出荷する際に梱包に使用する容器内の流体によって、必要な抽出がすんでしまうことを意味する。「最低限の抽出工程」および「最低限の抽出」という表現は、さらに、離型の任意の局面の一部、ならびに任意の取り扱い工程として生じる任意の洗浄またはすすぎも含むことができる。すなわち、ある容器から別の容器への移動、1つまたはそれ以上のレンズの型からの離型などは、場合によっては液体噴流を用いて促進することがあり、こうした場合、噴流は、一般に、水または塩類溶液の集中した流れを含む。こうした過程の間に、任意の抽出可能なレンズ材料のある程度の抽出やすすぎが生じることは十分予測されることであるが、いずれの場合も、本開示内容にも示すように、最低限の抽出工程を要する材料および方法の範疇に入るものとみなされる。
【００４２】
一例を挙げると、本発明の一態様では、半固体前駆体混合物は、光重合開始剤、ならびに、水およびFDAによって承認済みの眼科用粘滑剤からなる群より選択された非反応性希釈剤と混合した30〜70重量％のプレポリマー／デッドポリマーブレンドを含んでいる。硬化時には、成形品を、直接、約3.5 mlの保存用塩類溶液の入ったコンタクトレンズの梱包容器に入れ、その際には、1本以上の液体噴流を利用して離型工程を促進させ、また、液体噴流を使用することで、機械的に接触せずにレンズを取り扱うことを可能としている（たとえば米国特許第5,836,323号参照）。かくして、成形品は、梱包容器中で、周囲の流体と平衡化することになる。コンタクトレンズの成形体積（たとえば約0.050 mL）は、レンズ梱包容器の流体体積に比較して小さいので、粘滑剤の濃度は、平衡化後の溶液とレンズの双方とも、少なくとも約1重量％またはそれ以下となり、この濃度は、消費者が直接目に装用する際にも許容される濃度である。このように、厳密にいえば、この態様でも抽出工程が用いられているが、抽出工程は、最低限の抽出工程、すなわち、離型、取り扱い、および梱包の過程で本来行われる抽出工程という最低限ですんでいる。用いられる抽出工程を別個に設けなくてもすむということ自体、本明細書に開示した本発明の重要な利点である。
【００４３】
材料および方法
本発明は、反応性官能基が、プレポリマー鎖に沿って1箇所またはそれ以上の部位でポリマー主鎖に共有結合で結合しているプレポリマーに関する。別の態様では、本発明は、実質的に水溶性ではないプレポリマーに関する。「水溶性」とは、プレポリマーが、周囲条件下で、水または塩類溶液に、約1〜10重量％のプレポリマーの濃度範囲の全域、より好ましくは、約1〜70%プレポリマーの濃度範囲で水または塩類溶液に可溶であることを意味する。したがって、本開示内容については、「不溶性（water-insoluble）」または「不溶性（non water-soluble）」のプレポリマーとは、周囲条件下で、約1〜10%の濃度範囲において、水に完全には解けないプレポリマーということになる。好ましい態様では、プレポリマーから形成された不溶性のゲルは、水膨潤性で、10〜90%の水を吸収すると、光学的に透明で、均質な混合物を生成しうるものとすることができる。一般に、こうした水膨潤性ゲルは、ゲルを構成しているポリマーの化学組成と、ゲルの架橋密度との関数であるような最大吸収量（すなわち平衡含水率）を示す。本発明で好ましいゲルは、水または塩類溶液中で、約20〜80重量％の水の平衡含水率を示すものである。架橋時には、こうした不溶性ではあるが膨潤性であるような材料が、ヒドロゲルを生成することが望ましく、こうしたヒドロゲルは、本発明の製品で有用である。
【００４４】
本発明の好ましい態様では、本発明に係る均質な半固体前駆体混合物を、プレポリマーの製造に使用したモノマー、オリゴマーまたはポリマー化合物（および、その間に生成した副産物）を実質的に含まず、他の不要な成分、たとえば、たとえば不純物または希釈剤のような眼科用粘滑剤ではない成分も含まない構成とする。「実質的に含まない」とは、本明細書では、半固体前駆体混合物中の望ましくない成分の濃度が0.001重量%未満、より好ましくは、0.0001%（1 ppm）未満であることを意味する。こうした望ましくない成分の許容濃度範囲は、最終的には、最終製品をどのような用途に使用するのかによって決定する。この混合物は、好ましくは、水である希釈剤、または、限定された濃度であれば眼内でも許容されるとFDAによって認められている希釈剤のみを含有している。混合物は、さらに、いずれのコモノマーまたは反応性の可塑剤も含有しないように構成されている。このように、半固体前駆体混合物は、不要な成分を含まないか、実質的に含まないように構成されており、この半固体前駆体混合物から製造した成形品は、不要な成分を含まないか、実質的に含まない。したがって、生成した成形品は、硬化成形品の製造後に梱包容器内ならびに離型工程および中間の取り扱い工程で生じる抽出／平衡化の過程以外に、別途に抽出工程を実施する必要がない。
【００４５】
本発明を実施する際に使用するのに適当なプレポリマーとしては、オリゴマーまたはポリマーの主鎖に沿って1種またはそれ以上の突出または末端官能基（すなわち、反応性の基）を有する任意の熱可塑性材料があげられる。さらに、重合系（モノマー、オリゴマー、開始剤、および／または重合化エネルギー源）の存在下で、グラフト反応をはじめとする架橋反応を生じるオリゴマーまたはポリマーをプレポリマーとして使用して、本発明の半固体前駆体混合物を構成することができる。プレポリマーは、線状、枝分かれ、または軽度に架橋したポリマーとすることも、ナノスフェアまたはマイクロスフェアとすることもできる。
【００４６】
プレポリマーは、官能基導入剤をポリマーと反応させて、反応性の基をポリマーの主鎖上に導入することによって得ることができる。プレポリマーは、ポリマーのナノスフェアまたはマイクロスフェアの表面に反応性の基を導入することによっても得ることができる。「官能基導入剤」とは、ポリマーに対して反応性の基を有しており、ポリマーとの反応時に反応性の基をポリマー主鎖に導入するような分子を意味するものである。官能基導入反応は、適当な官能基導入剤を使用して、単一の工程として実施することもできる。または、ある分子と反応させることによって、ポリマーの主鎖上の官能基導入が可能な基を、別のタイプの官能基導入が可能な基にさらに移動させ、移動させた基を官能基導入剤と反応させる。官能基導入が可能な基の例としては、ヒドロキシル、アミン、カルボキシレート、チオール（ジスルフィド）、無水物、ウレタン、およびエポキシドがあるが、これらに限定されるものではない。
【００４７】
ヒドロキシルを含むポリマーに官能基を導入するにあたっては、官能基導入剤は、ヒドロキシル反応性の基、たとえば、エポキシドおよびオキシラン、カルボニルジイミダゾール、過ヨウ素酸塩による酸化、酵素による酸化、アルキルハロゲン、イソシアネート、ハロヒドリン、および無水物を含むものとするが、これらに限定されるものではない。アミン基を含むポリマーに官能基を導入するにあたっては、官能基導入剤は、アミン反応性の基、たとえば、イソチオシアネート、イソシアネート、アシルアジド、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、塩化スルホニル、アルデヒドおよびグリオキサール、エポキシドおよびオキシラン、カーボネート、アリール化剤、イミドエステル、カルボジイミド、無水物、およびハロヒドリンを含む。チオール基を含むポリマーに官能基を導入するにあたっては、チオ反応性の化学反応の例として、ハロアセチルおよびハロゲン化アルキル誘導体、マレイミド、アジリジン、アクリロイル誘導剤、アリール化剤、およびチオール-ジスルフィド交換剤（たとえば、ピリジルジスルフィド、ジスルフィド還元剤、および5-チオ-2-ニトロ安息香酸）がある。
【００４８】
例を挙げると、本発明を実施するにあたって適当なプレポリマーには、（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸無水物、（メタ）アクリルアミド、ビニル、ビニルエーテル、ビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ビニルシラン、ビニルシロキサン、ビニル複素環、ジエン、アリル、およびエポキシを官能基として導入したポリスチレン、ポリ（α-メチルスチレン）、ポリマレイン酸無水物、ポリスチレン-co-マレイン酸無水物、ポリスチレン-co-アクリロニトリル、ポリスチレン-co-メチル（メタ）アクリレート、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリブチル（メタ）アクリレート、ポリ-イソ-ブチル（メタ）アクリレート、ポリ-2-ブトキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ-2-エトキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ（2-（2-エトキシ）エトキシ）エチル（メタ）アクリレート、ポリ（2-ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート）、ポリ（シクロヘキシル（メタ）アクリレート）、ポリ（イソボルニル（メタ）アクリレート）、ポリ（2-エチルヘキシル（メタ）アクリレート）、ポリテトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリ（l-ブテン）、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリ（4-メチル-1-ペンテン）、ポリエチレン-co-（メタ）アクリル酸、ポリエチレン-co-酢酸ビニル、ポリエチレン-co-ビニルアルコール、ポリエチレン-co-エチル（メタ）アクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ酪酸ビニル、ポリ吉草酸ビニル、ポリビニルホルマール、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンアゼレート、ポリオクタデセン-co-マレイン酸無水物、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリアクリロニトリル-co-ブタジエン、ポリアクリロニトリル-co-メチル（メタ）アクリレート、ポリ（アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン）、ポリクロロプレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリホスフィンオキシド、ポリエーテルイミド、ナイロン（6、6／6、6／9、6／10、6／12、11、および12）、ポリ（1,4-ブチレンアジペート）、ポリヘキサフルオロプロピレンオキシド、フェノキシ樹脂、アセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ（2,3-ジヒドロフラン）、ポリジフェノキシホスファゼン、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、...ポリエチレングリコール、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、...ポリプロピレングリコール、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、...ポリグリセロール、ポリビニルアルコール、ポリ-2または4-ビニルピリジン、ポリ-N-ビニルピロリドン、ポリ-2-エチル-2-オザゾリン、ピリジンのポリ-N-オキシド、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ピペラジン、アゾリジン、およびモルホリン、ポリカプロラクトン、ポリ（カプロラクトン）ジオール、ポリ（カプロラクトン）トリオール、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリガラクツロン酸、ポリ（t-ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート）、ポリエチレンイミン、ポリイミダゾリン、ポリメチルビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、ポリメチルビニルエーテル-co-マレイン酸無水物、セルロース、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、硝酸セルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシブチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、デンプン、デキストラン、ゼラチン、キトサン、多糖／グルコシド、たとえばグルコースおよびショ糖、ポリソルベート80、ゼイン、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシラン、ポリジエトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン-co-メチルフェニルシロキサン、ポリジメチルシロキサン-co-ジフェニルシロキサン、ポリメチルヒドロシロキサン、タンパク質、タンパク質誘導体、および合成ポリペプチドがある。上記ポリマーをエトキシル化およびプロポキシル化したもの、それらの共重合体も、本開示においてプレポリマーとして使用するのに適している。他の、あまりよく知られていないものの重合可能であるような官能基も用いることができ、こうした基としては、たとえば、エポキシ（および硬化剤）およびウレタン（イソシアネートとアルコールの反応）がある。
【００４９】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合には、「（メタ）アクリレート（(meth)acrylate）」または「（メタ）アクリルアミド（(meth)acrylamide）」のような表記は、選択的にメチルで置換されていることを示すために使用するものである。同様に、「モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、... ポリ-」のような表記は、所定の反復単位の単量体、二量体、三量体、四量体、等から、ポリマーも含め、ポリマーに至るまでを示すために使用するものである。
【００５０】
好ましいプレポリマーとしては、ポリマーの主鎖構造の内部またはポリマーの主鎖構造の突出基として、スルホキシド、スルフィド、および／またはスルホン基を含むポリマーまたは共重合体に、別の反応性の基を官能基として導入したものがある。スルホキシド、スルフィド、および／またはスルホン含有モノマーから得られたゲル（最初の重合の後は、反応性の基を加えず）は、従来のコンタクトレンズの配合では、タンパク質の吸着率が低下しており（米国特許第6,107,365号および国際公開公報第00／02937号参照）、本発明の半固体前駆体混合物にも容易に含有させることができる。
【００５１】
好ましいプレポリマーとしては、また、1つまたはそれ以上の突出または末端ヒドロキシル基を含むプレポリマーで、その一部にフリーラジカルを用いた重合を生じうる反応性の基が官能基として導入されているものがある。こうしたプレポリマーの例としては、ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール、セルロース、デキストラン、キトサン、グルコース、ショ糖、ポリビニルアルコール、ポリエチレン-co-ビニルアルコール、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、... ポリビスフェノールA、およびε-カプロラクトンのC_2-6アルカンジオールおよびトリオールとの付加物に官能基を導入したものがある。上述のポリマーの共重合体、上述のポリマーをエトキシル化、およびプロポキシル化したものも好ましいプレポリマーである（たとえば国際公開公報第98／37441号参照）。
【００５２】
これらのポリマーの、他のモノマーおよび物質との共重合体、ならびに眼科用レンズ材料としての使用が適当であるような材料も開示する。共重合に使用するモノマーとしては、さらに、ビニルラクタム、たとえばN-ビニル-2-ピロリドン、（メタ）アクリルアミド、たとえばN,N-ジメチル（メタ）アクリルアミドおよびジアセトン（メタ）アクリルアミド、ビニルアクリル酸、たとえば、（メタ）アクリル酸、アクリレート、ならびにメタクリレート、たとえば、2-エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ヒドロキシトリメチレン（メタ）アクリレート、グリセリル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートおよびグリジシル（メタ）アクリレート、スチレン、および第四アンモニウム塩を含むモノマー／主鎖単位があるが、これらに限定されるものではない。
【００５３】
特に好ましいプレポリマーは、メタクリレートまたはアクリレートを官能基として導入したポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート-co-メタクリル酸）共重合体である。最も好ましいプレポリマーは、ヒドロキシエチルメタクリレートの、約2%のメタクリル酸との共重合体であり、この共重合体の場合、共重合体の約0.2〜5%の突出ヒドロキシル基に、メタクリレート基が官能基として導入されることによって、本発明の半固体前駆体混合物および方法に適した反応性のプレポリマーとなっている。メタクリレートによる官能基の導入の程度としては、ヒドロキシル基の約0.5〜2%とするのが、より好適である。
【００５４】
本出願の対象の系は、プレポリマーに加えて、1種またはそれ以上の実質的に非反応性のポリマー成分、すなわちデッドポリマーを含むことができ、このデッドポリマーは、線状であっても、枝分かれしていても、また架橋していてもよい。デッドポリマーは、ナノスフェアまたはマイクロスフェアの形状とすることもできる。デッドポリマーは、実質的な量の反応性の基を加えることなく、半固体前駆体混合物の嵩を増す役割を果たしうるものであり、または、デッドポリマーを、目的とする成形品に各種の化学的、物理的、機械的、および／または形態的特性を付与するよう選択することができる。デッドポリマーは、さらに、半固体前駆体混合物に所望の程度の半固体のコンシステンシーを付与する目的で使用することもできる。プレポリマーの製造が費用がかさむ場合には、デッドポリマーを使用して、半固体前駆体混合物の材料費を下げることもできる。デッドポリマーは、プレポリマーと相溶性のものを選ぶことも、非相溶性のものを選ぶこともできる。本発明の一好適態様では、デッドポリマーの組成を、プレポリマーの組成と相対応するものとする。
【００５５】
本発明では、相分離した等屈折率のプレポリマー混合物、またはプレポリマーとデッドポリマーの混合物を含有させることによって、光学的に透明で相分離した系を有利なかたちで製造することもできる。「相分離した等屈折率の」とは、この系が相分離を示すものの、共存している相同士の屈折率が相対応しているために、光学的透明性は保たれていることを意味するものである。（1）相間にほぼ等しく分離する、または（2）重合時の屈折率がポリマー混合物と近似しているのいずれかであるような、非反応性希釈剤ならびに選択的な反応性可塑剤を加える場合には、硬化時に透明な部分が生成する。または、非反応性希釈剤および／または反応性可塑剤が、相間に等しく分離せず、硬化時にポリマー混合物に類似した屈折率を有さない場合には、二相のうちの一方の屈折率を、ポリマーの組成を適切に選択することによって変化させ、等屈折率の混合物が得られるようにすればよい。こうした操作を、本発明にしたがって行って、所定の物質系では、それまでは実現不能だったような特性を実現する（すなわち、機械特性、光学特性、処理上の特性を同時に実現する）ことが有利である。
【００５６】
光学的に透明な材料を製造しているのではあるが、デッドポリマーとしては、事実上すべての熱可塑性樹脂を、形態のトラッピングされた材料の製造に用いることが可能である。例を挙げると、こうした樹脂としては、ポリスチレン、ポリ（α-メチルスチレン）、ポリマレイン酸無水物、ポリスチレン-co-マレイン酸無水物、ポリスチレン-co-アクリロニトリル、ポリスチレン-co-メチル（メタ）アクリレート、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリブチル（メタ）アクリレート、ポリ-イソブチル（メタ）アクリレート、ポリ-2-ブトキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ-2-エトキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ（2-（2-エトキシ）エトキシ）エチル（メタ）アクリレート、ポリ（ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート）、ポリ（シクロヘキシル（メタ）アクリレート）、ポリ（イソボルニル（メタ）アクリレート）、ポリ（2-エチルヘキシル（メタ）アクリレート）、ポリテトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリ（l-ブテン）、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリ（4-メチル-1-ペンテン）、ポリエチレン-co-（メタ）アクリル酸、ポリエチレン-co-酢酸ビニル、ポリエチレン-co-ビニルアルコール、ポリエチレン-co-エチル（メタ）アクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ酪酸ビニル、ポリ吉草酸ビニル、ポリビニルホルマール、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンアゼレート、ポリオクタデカン-co-マレイン酸無水物、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリアクリロニトリル-co-ブタジエン、ポリアクリロニトリル-co-メチル（メタ）アクリレート、ポリ（アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン）、ポリクロロプレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリホスフィンオキシド、ポリエーテルイミド、ナイロン（6、6／6、6／9、6／10、6／12、11、および12）、ポリ（1,4-ブチレンアジペート）、ポリヘキサフルオロプロピレンオキシド、フェノキシ樹脂、アセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ（2,3-ジヒドロフラン）、ポリジフェノキシホスファゼン、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、...ポリエチレングリコール、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、...ポリプロピレングリコール、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、...ポリグリセロール、ポリビニルアルコール、ポリ-2または4-ビニルピリジン、ポリ-N-ビニルピロリドン、ポリ-2-エチル-2-オザゾリン、ピリジンのポリ-N-オキシド、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ピペラジン、アゾリジン、およびモルホリン、ポリカプロラクトン、ポリ（カプロラクトン）ジオール、ポリ（カプロラクトン）トリオール、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリガラクツロン酸、ポリ（t-ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート）、ポリエチレンイミン、ポリイミダゾリン、ポリメチルビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、ポリメチルビニルエーテル-co-マレイン酸無水物、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、硝酸セルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシブチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、デンプン、デキストラン、ゼラチン、キトサン、多糖／グリコシド、たとえばグルコースおよびショ糖、ポリソルベート80、ゼイン、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシラン、ポリジエトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン-co-メチルフェニルシロキサン、ポリジメチルシロキサン-co-ジフェニルシロキサン、ポリメチルヒドロシロキサン、タンパク質、タンパク質誘導体、および合成ポリペプチドがあるが、これらに限定されるものではない。上記ポリマーをエトキシル化およびプロポキシル化したものも、本発明の開示内容においてデッドポリマーとして使用するのに適している。
【００５７】
本発明の一態様では、好ましいデッドポリマーは、ポリマーの主鎖構造の内部またはポリマーの主鎖構造の突出基として、スルホキシド、スルフィド、および／またはスルホン基を含むポリマーまたは共重合体である。こうした基を含むゲルは、従来のコンタクトレンズの配合では、タンパク質の吸着率が低下しており（米国特許第6,107,365号および国際公開公報第00／02937号参照）、本発明の半固体前駆体混合物にも容易に含有させることができる。
【００５８】
さらに、好ましいデッドポリマーとしては、1つまたはそれ以上の突出または末端ヒドロキシル基を含むプレポリマーもある。こうしたポリマーの例としては、ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール、セルロース、デキストラン、グルコース、ショ糖、ポリビニルアルコール、ポリエチレン-co-ビニルアルコール、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、... ポリビスフェノールA、およびε-カプロラクトンのC_2-6アルカンジオールおよびトリオールとの付加物がある。上述のポリマーの共重合体、上述のポリマーをエトキシル化、およびプロポキシル化したものも好ましいプレポリマーである。
【００５９】
これらのポリマーの、他のモノマーや物質との共重合体であって、眼科用レンズ材料としての使用が適当であるようなものも開示するものである。デッドポリマーの共重合に使用するモノマーとしては、さらに、ビニルラクタム、たとえばN-ビニル-2-ピロリドン、（メタ）アクリルアミド、たとえばN,N-ジメチル（メタ）アクリルアミドおよびジアセトン（メタ）アクリルアミド、ビニルアクリル酸、たとえば、（メタ）アクリル酸、アクリレート、およびメタクリレート、たとえば、2-エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ヒドロキシトリメチレン（メタ）アクリレート、グリセリル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートおよびグリジシル（メタ）アクリレート、スチレン、ならびに第四アンモニウム塩を含むことができるモノマー／主鎖単位があるが、これらに限定されるものではない。
【００６０】
熱可塑性樹脂には、硬化時の架橋を促進するために、選択的に、ポリマー主鎖に少量の反応性部分を結合（共重合、グラフト結合または別のかたちで導入）しておくことができる。こうした部分は、無定形でも、結晶性でもよい。こうした部分は、高性能エンジニアリング熱可塑性樹脂（たとえば、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトンなど）と分類されるものとすることも、生分解性の天然型ポリマー（たとえば、デンプン、プロラミン、およびセルロース）とすることもできる。こうした部分は、天然のオリゴマーの性状を有するものとすることも、天然のマクロマーを有するものとすることもできる。こうした例は、本発明を実施する際に使用することのできる組成の範囲を限定するために挙げているのではなく、単に、本開示において用いることのできる多岐にわたる熱可塑性の化学的性質の選択範囲について例示するためのものである。
【００６１】
熱可塑性ポリマーは、完成品が、光学的透明性、高い屈折率、低い複屈折、格段の耐衝撃性、熱安定性、紫外線透過性または紫外線遮断性、耐切り裂きまたは耐穿孔性、所望レベルの多孔性、塩類溶液中での平衡時の所望の含水率、所望の透過物に対する選択的透過性（たとえば、高い酸素透過性）、組織適合性、耐変形性、低コスト、または、これらの特性および／または他の特性の組み合わせを有することができるように選ぶ。
【００６２】
2種またはそれ以上のポリマーを物理的に混ぜ合わせることによって得られたポリマーブレンドは、所定の材料系で所望の機械特性を引き出すために使用されることも多い。たとえば、衝撃改質剤（通常は、軽度に架橋した粒子または線状ポリマー鎖）を各種の熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーに配合して、最終的に硬化した樹脂の耐衝撃性を改善することもできる。実際には、こうしたブレンドは、機械的、ラテックス、または溶媒キャストブレンド；グラフト型ブレンド（表面改質グラフト、散発的グラフト（IPN、メカノケミカルブレンド））、またはブロック共重合体とすることができる。ポリマーの化学構造、分子のサイズ、および分子の構築に応じて、ブレンドは、相溶性および非相溶性、不定形または結晶性の構成成分の双方を含む混合物とすることもできる。
【００６３】
ポリマーブレンドおよびブロック共重合体、ならびに他の多くの共重合体は、相分離系を生じるので、材料の設計者は、多くの相形状を提供することができる。相ドメインの物理的配置は、単純であることも、複雑であることもあり、連続した、別々／不連続の、および／または共連続な形態を示すこともある。これらのうちの一部は、以下の例をもって示すことができる。すなわち、第I相のスフィアが第II相に分散しているもの；第I相のシリンダが第II相に分散しているもの；相互連結シリンダ；第I相の秩序だった共連続ダブル・ダイアモンド相互連結シリンダが第II相中に存在しているもの（星形ブロック共重合体について記載されているようなもの）；交互のラメラ（鎖長がほぼ等しいジブロック共重合体について周知のもの）；入れ子構造の球状殻またはらせんを形成している環；相内に相が存在し、その相内に相が存在するもの（HIPSおよびABS）；および、相分離の熱力学作用（核形成および成長の双方、ならびにスピノーダル分解機構）、相分離の動態学、および混合方法、またはその組み合わせによってこれらの形態が同時に複数生じたもの。
【００６４】
別の一群の材料では、デッドポリマーまたはプレポリマー（官能基が導入されている場合）として「熱可塑性エラストマー」を使用する。熱可塑性エラストマーの例としては、一般構造が「A-B-A」（式中、Aは、熱可塑性で剛固なポリマー（すなわち、ガラス転移温度は周囲温度以上）、およびBは、エラストマー状（ゴム状）ポリマー（ガラス転移温度は周囲温度未満）のトリブロック共重合体がある。純粋な状態では、ABAは、ミクロ分離またはナノ相分離形態を形成する。この形態は、ゴム鎖（B）によって連結され、囲まれた剛固なガラス状ポリマー領域（A）、またはガラス状領域（A）の連続相によって囲まれて吸蔵されたゴム相（B）から形成されている。ポリマー中の（A）と（B）の相対的な量、ポリマー鎖（すなわち、線状、枝分かれ、星形、非対称星形等）の形状または配置、使用する処理条件に応じて、熱可塑性エラストマー材料中に、交互のラメラ、半連続のロッドをはじめとする相ドメイン構造が観察される。特定の組成および処理条件では、形態は、関連したドメインのサイズが可視光の波長より小さいような形態となる。したがって、こうしたABA共重合体によって形成された部分は、透明か、悪くても半透明となる。硬化を行わない熱可塑性エラストマーは、従来の加硫ゴムと類似したゴム状の特性を有するが、ガラス状ポリマー領域のガラス転移点より高い温度では熱可塑性樹脂として流れる。市販の重要な熱可塑性エラストマーとしては、SBS、SIS、およびSEBS（Sは、ポリスチレン、Bはポリブタジエン、Iはポリイソプレン、EBはエチレンブチレン共重合体）がある。他にも、ポリ（芳香族アミド）-シロキサン、ポリイミド-シロキサン、ポリウレタンなど、多くのジブロックまたはトリブロック候補体が知られている。SBSおよび水素化SBS（すなわちSEBS）は、クラトン・ポリマー・ビジネス（KRATON Polymers Business）（クラトン（Kraton（登録商標））から販売されている周知の製品である。デュポン（DuPont）のライクラ（Lycra（登録商標））も、ブロック共重合体である。
【００６５】
配合にあたっての出発プレポリマーおよび／またはデッドポリマーとして熱可塑性エラストマーを選んだ場合には、反応性の可塑剤を混合することによって、格段の耐衝撃性を有する透明な部品を製造することができる。熱可塑性エラストマーは、それ自体は、化学的に架橋されていないし、成形にあたって比較的高温の処理工程を必要とする。冷却時には、そうした温度変動によって寸法が不安定で、収縮したまたは歪んだ部品が生じる。反応性可塑剤は、それ自体を硬化させた場合には、比較的ガラス状で剛固な網目構造または比較的柔軟でゴム状の網目構造を形成するが、いずれの場合も比較的収縮の大きいものを選ぶことができる。しかし、熱可塑性エラストマー（すなわち、デッドポリマーまたはプレポリマー）と反応性可塑剤とをブレンドして反応させ、硬化樹脂を形成した場合には、衝撃吸収および耐衝撃特性に優れ、しかも硬化時の収縮が比較的少ない複合網目構造が形成される。「耐衝撃性」とは、偶発的物体によって打撃を受けた際の破壊、粉砕に対する抵抗性を意味する。
【００６６】
眼科用レンズおよびコンタクトレンズに使用する際には、プレポリマーおよびデッドポリマーは、得られた重合性組成物が、重合時に、かつコンタクトレンズについては、その後塩類溶液中で平衡化した際にも、光学的に透明なままであるよう選ぶ。プレポリマーとデッドポリマーを重合性組成物中で一緒に使用する場合には、プレポリマーとデッドポリマーとしては、一般に、互いに相溶性で、最終的に光学的に透明なレンズが得られるようなものを選ぶ。こうした相溶性の組み合わせは、当技術分野において公知であるか、または面倒な実験を行わなくても決定することができる。現時点で好ましい態様では、プレポリマーとデッドポリマーは、相対応する化学構造を有するものとする。非相溶性のプレポリマーとデッドポリマーの組み合わせも、上述したような相分離した等屈折率の系を形成することによって光学的に透明な成形品を製造する場合に使用することができる。
【００６７】
配合に使用したプレポリマー、デッドポリマー、非反応性希釈剤および／または反応性可塑剤の性質に応じて、最終的な硬化樹脂は、出発プレポリマーまたはデッドポリマーより可撓性となること、またはあまり可撓性ではないこともある（または、より硬くなることも、より軟らかくなることもある）。それ自身がポリマー鎖に沿って重合性の基を含む熱可塑性エラストマーを使用すると、格段の靱性を示す複合成型物を製造することができる。この意味で好ましい組成物には、たとえば、SBSトリブロックまたは星形共重合体があり、この共重合体では、反応性可塑剤が、SBSポリマーのブタジエン部分の不飽和基と軽度に架橋していると考えられる
【００６８】
光学的に透明で耐衝撃性に優れた材料を得るうえで好ましい配合としては、約75%までのスチレンを含有するスチレンに富むSBSトリブロック共重合体を使用するものがある。こうしたSBS共重合体は、クラトン・ポリマー・ビジネス（KRATON Polymers Business）（クラトン（登録商標））、フィリップス・ケミカル・カンパニー（Phillips Chemical Company）（Kレジン（K-Resin）（登録商標））、BASF （スチロルクス（Styrolux）（登録商標））、フィナ・ケミカル（Fina Chemicals）（フィナクリア（Finaclear）（登録商標））、旭化成（Asahi chemical）（アサフレックス（Asaflex）（登録商標））、電気化学工業（DENKA）（クリアレン（Clearen）（登録商標））などから市販されている。優れた耐衝撃性および良好な光学透明性ばかりでなく、こうしたスチレンに富んだ共重合体は、場合によっては望ましい特性、たとえば、比較的高い屈折率（すなわち約1.54またはそれ以上の屈折率）および／または低い密度（30%またはそれ以下の反応性可塑剤を用いた場合には、密度は、約1.2 g／cc未満、大抵は、約1.0 g／cc未満である）も示す材料系を生じる。
【００６９】
混合物の屈折率が特に重要視される場合には、1種またはそれ以上のデッドポリマー成分として高屈折率のポリマーを使用することができる。こうしたポリマーの例としては、ポリカーボネートおよびハロゲン化および／またはスルホン化したポリカーボネート；ポリスチレンおよびハロゲン化および／またはスルホン化したポリスチレン；ポリスチレン-ポリブタジエンブロック共重合体および水素化、スルホン化、および／またはハロゲン化したポリスチレン-ポリブタジエンブロック共重合体（いずれも、線状、枝分かれ、星形、または非対称枝分かれもしくは星形などのものとすることが可）；ポリスチレン-ポリイソプレンブロック共重合体および水素化、スルホン化、および／またはハロゲン化したポリスチレン-ポリイソプレンブロック共重合体（線状、枝分かれ、星形、ならびに非対称枝分かれおよび星形などの変種を含む）；ポリエチレンまたはポリブチレンテレフタレート（またはその変種）；ポリ（ペンタブロモフェニル（メタ）アクリレート）；ポリビニルカルバゾール；ポリビニルナフタレン；ポリビニルビフェニル；ポリナフチル（メタ）アクリレート；ポリビニルチオフェン；ポリスルホン；ポリフェニレンスルフィドまたはオキシド；ポリホスフィンンオキシドまたはホスフィンオキシド含有ポリエーテル；尿素、フェノール、またはナフチルホルムアルデヒド樹脂；ポリビニルフェノール；塩化または臭化ポリスチレン；ポリ（フェニルα-またはβ-ブロモアクリレート）；ポリ塩化または臭化ビニリデンなどがある。
【００７０】
一般に、芳香族の含量、ハロゲン（特に臭素）の含量、および／または硫黄の含量を増大させることは、材料の屈折率を上昇させるにあたっての当技術分野において周知の有効な手段である。高屈折率、低密度、および耐衝撃性は、眼科用レンズでは特に好ましい特性であり、これは、目立たず、装用者が気持ちよく、安全に装用しうるために所望される超薄型で軽量の眼鏡レンズの製造が可能になるからである。
【００７１】
また、本発明を実施するにあたっては、エラストマー、熱硬化性樹脂（たとえば、エポキシ類、メラミン、アクリレート化エポキシ、アクリレート化ウレタンなどの未硬化状態のもの）をはじめとする非熱可塑性ポリマー組成物を使用するのが望ましいこともある。
【００７２】
本発明では、混合物の成分を相溶性とし、反応性官能基を所望の濃度とし、かつ、半固体のコンシステンシーを所望のものとする目的で、本発明の半固体前駆体混合物に非反応性希釈剤を加えることが有利である。希釈剤は、半固体前駆体混合物中のプレポリマーおよびデッドポリマー成分との相溶性と、そうした成分を可塑化する効果にもとづいて選ぶ。「相溶性」とは、非反応性希釈剤が、プレポリマーおよびデッドポリマーと溶媒和を形成するか、および／または、プレポリマーおよびデッドポリマーを可塑化するような熱力学的状態のことをいう。実際の現場では、分子中の構造的に類似した部分同士は、互いの溶解を促進することが見いだされている。かくして、ポリマーの芳香族部分は、一般に、芳香族希釈剤に溶解し、その逆についても同様である。親水性と疎水性というのも、半固体前駆体混合物の非反応性希釈剤ならびにプレポリマーおよびデッドポリマーを選ぶ上での、また別の重要事項である。混合後に透明である（clear）または透き通った（transparent）ような系は、一般的に、相溶性であると考えることができる。しかし、本発明の場合、相溶性であることは、必須ではなく、単に、特に透明な物体を製造する場合に好適であるということにとどまる。最終的に得られる成形品が何らかの所望の物質特性を有するうえで、相分離状態が不可避または望ましい場合を除いては、通常、目的とする成形品を製造するうえでは、混合物は相溶性とすることが望ましい。眼科用レンズおよびコンタクトレンズを製造する場合には、硬化後に透明であるような系が望ましく、こうした系は、半固体前駆体混合物のプレポリマーおよびデッドポリマーと相溶性の希釈剤を選ぶことによって容易に実現しうるものである。
【００７３】
希釈剤は、半固体前駆体材料の重合系では表面上は非反応性であるものの、実際には、何らかの小規模な反応が生じる可能性があり、そうした反応は、一般に、許容されるし、また不可避でもある。希釈剤は、鎖終結剤として作用することによって（たとえば、水が、陰イオン重合系に存在する場合について公知の現象）、重合反応にも影響を及ぼしうるるものであり、その結果、硬化速度が低下し、最終的な硬化度、最終的に得られる分子量分布にも影響が及ぶ。幸運なことに、本発明の半固体系は、主としてモノマー系と比較して、開始から終了までの全反応に要する時間が短く、希釈剤による阻害効果も極めて低減しており、硬化反応に対する影響が測定不能であることも多い。反応阻害効果が生じにくいので、この点は、本発明の方法で使用しうる希釈剤を選ぶうえで極めて好都合である。
【００７４】
例を挙げると、非反応性希釈剤としては、アルコール、たとえば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノールなど、ならびにそのメトキシおよびエトキシエーテル；グリコール、たとえば、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-ポリエチレングリコール、ならびにそのモノ-およびジ-メトキシおよび-エトキシエーテル、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、....ポリプロピレングリコール、ならびにそのモノ-およびジ-メトキシおよび-エトキシエーテル、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、....ポリブチレングリコール、ならびにそのモノ-およびジ-メトキシおよび-エトキシエーテルなど、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、....ポリグリセロール、ならびにそのモノ-およびジ-メトキシおよび-エトキシエーテル；アルコキシル化グリコシド、たとえば米国特許第5,684,058号に記載、および／またはアマコール・コープ（Amerchol Corp.）から「グルカム（Glucam）」の商標で販売されているエトキシル化およびプロポキシル化グリコシド；ケトン、たとえば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン；エステル、たとえば、酢酸エチルまたは酢酸イソプロピル；ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、ジアセトンジアルコール、ホウ酸エステル（たとえば、米国特許第4,495,313号、第4,680,336号、および第5,039,459号に開示されたグリセロール、ソルビトール、または他のポリヒドロキシ化合物とのエステル）、などがあるが、これらに限定されるものではない。
【００７５】
コンタクトレンズを製造する際に使用する希釈剤は、最終的には、水で置換可能である必要がある。とはいえ、必要に応じて、目的とする成形品の製造に使用する希釈剤を、まず水以外の溶媒で抽出しておいてから、第二工程として水で抽出することも可能である。
【００７６】
眼科用組成物に粘滑剤を「店頭販売」目的で使用することは、米国食品医薬品局（Food & Drug Administration、FDA）によって規制されている。たとえば、連邦公報（21連邦規則集、パート349）のOphthalmic Drug Products for Over-the-Counter Use: Final Monographには、許容される粘滑剤が、それぞれの適切な濃度範囲とともに列挙されている。具体的には、セクション349.12に、以下の承認された「モノグラフ」粘滑剤、すなわち、（a）セルロース誘導体:（1）カルボキシメチルセルロースナトリウム、（2）ヒドロキシエチルセルロース、（3）ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース；（b）デキストラン70；（c）ゼラチン；（d）ポリオール、液体:（1）グリセリン、（2）ポリエチレングリコール300、（3）ポリエチレングリコール400、（4）ポリソルベート80、（5）プロピレングリコール；（e）ポリビニルアルコール；および（f）ポビドン（ポリビニルピロリドン）が列挙されている。セクション349.30には、モノグラフの範囲を遵守するうえでは、上記の同定された粘滑剤を3種を超えて組み合わせてはならない旨が記載されている。
【００７７】
本発明で使用する希釈剤は、FDAによって承認された眼科用粘滑剤、または、眼科用粘滑剤と水または塩類溶液との混合物とするのが好ましい。重合過程が水によって妨害される場合には（ちなみに、半固体前駆体混合物を使用した場合には、液状のモノマー前駆体を使用する従来の重合スキームと比較するとこうしたケースは少ない）、純粋な粘滑剤、または粘滑剤とプレポリマー、デッドポリマー、および／または反応性可塑剤の混合物を用いることができる。硬化中の成形品での粘滑剤の濃度は、使用者による使用に先立って、成形品が水または塩類溶液で希釈または平衡化されるようなケース、たとえば、コンタクトレンズ成形品が、保存および輸送の目的で、過剰量の塩類溶液とともに梱包容器に入れられるケースなどでは、FDAによって許可された濃度よりはるかに高くてもよい。
【００７８】
本発明の好ましい態様では、希釈剤の組成および半固体前駆体混合物中での濃度は、重合およびその後の塩類溶液中での平衡化を行った際に、ゲル容積の正味の変化がほとんど生じないようなものを選択する。ゲルの容積は、生理学的に許容される塩類溶液中で平衡化した際に、わずか10%以下の変化を生じるものとするのが好ましい。ゲルの容積変化は、5%未満とするのがより好ましく、2%未満とするのがさらに好ましい。成形、硬化、離型の後に塩類溶液中で平衡化を行った際に、ゲルの容積が1%未満の変化を生じるものとするのが、最も好ましい。
【００７９】
本発明の新規の半固体前駆体混合物を用いると、塩類溶液中で平衡化を行った際のゲルの容積変化を最低限にすることが可能であり、これは、半固体材料が、（1）硬化時の収縮が少なく、（2）希釈剤を、平衡含水率を相殺するのに必要な正確な量だけ含有するよう、配合することができるためである。この第二の条件は、前駆体混合物を配合する際に、従来の成形操作で使用されていたような液状の系が不要となったことによって実現したものである。先行技術とは異なり、本開示では、水中での平衡化時にゲルの正味の容積変化が生じないような正確な量の希釈剤を配合した結果得られる半固体のコンシステンシーを有利に生かすものである。
【００８０】
別の好ましい態様では、希釈剤の濃度を、水中での平衡化時に、固定量のゲルの膨潤が生じるように調整する。こうした調整は、場合によっては、離型過程を促進させるうえで有用であり、その場合には、ゲルの容積変化には、完成成形品の少量ではあるが固定量の膨潤を計算に入れたかたちで型を適切に設計することによって対応が可能である。
【００８１】
本発明では、半固体前駆体混合物に、選択的に、反応性可塑剤も含有させることができる。反応性可塑剤は、一般に、少なくとも何らかの温度および圧力といった所望の処理条件において、目的とする前駆体混合物のそれ以外の成分と相溶性となるものを選択する。反応性可塑剤は、硬化を開始させる際に、硬化の直前に材料内の相形態を固定する速度を増して、形態安定性の程度が増した複合材料を得るかたちで、前駆体混合物に対してさらなる反応性を付与するために使用することができる。
【００８２】
非反応性希釈剤と反応性可塑剤が存在すると、ブレンドするポリマーの軟化温度が下がることによって、ブレンドが行いやすくなることもある。この現象は、温度感受性材料を高Tgポリマーとブレンドする際に特に有利である。光学的に透明な材料が望まれている場合には、混合物の成分（すなわち、プレポリマー、デッドポリマー、耐衝撃性改良剤、非反応性希釈剤、および／または反応性可塑剤）を、相間の屈折率が等しくなり（等屈折率）、光の散乱が低減するように選ぶことができる。等屈折率の成分を使用できない場合でも、希釈剤と反応性可塑剤が相溶化剤として作用し、2種の非混和性のポリマーの間のドメインのサイズを光の波長より下げる働きをし、光学的に透明なポリマー混合物を生成する。ちなみに、ポリマー混合物は、さもなければ不透明であると思われる。反応性可塑剤の存在は、場合によっては、耐衝撃性改良剤とデッドポリマーの接着を改善し、その結果、得られる混合物の特性が改善されることもある。
【００８３】
室温では部分的な相溶性のみが観察される場合でも、混合物は、温度がやや上がると均一となることも多く、すなわち、多くの系は、温度がやや上がると、透明となる。こうした温度は、周囲温度よりわずかに高めの温度である場合も、100℃近辺に至る場合もある。こうした場合、反応性の成分を高めの温度で迅速に硬化させて、硬化樹脂の相溶性の相状態を系が冷える前に「固定」してしまうことができる。このように、相形態のトラッピングを使用して、さもなければ冷却時に形成したはずの半透明ないし不透明な材料の代わりに、光学的に透明な材料を製造することができる。この点も、本開示内容によって提示された、さらに別の利点である。
【００８４】
非反応性希釈剤と組み合わせるかたちで、反応性可塑剤を単独または混合物として使用して、所定のプレポリマーおよびデッドポリマーの溶解を促進することができる。反応性官能基は、アクリレート、メタクリレート、アクリル酸無水物、アクリルアミド、ビニル、ビニルエーテル、ビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ビニルシラン、ビニルシロキサン、（メタ）アクリレート化シリコーン、ビニル複素環式化合物、ジエン、アリルなどとすることができる。他の、あまりよく知られていないものの、重合可能な官能基も用いることができ、こうした基としては、たとえば、エポキシ（および硬化剤）およびウレタン（イソシアネートとアルコールの反応）がある。原則として、本発明により、任意のモノマーを反応性可塑剤として使用することができるが、周囲温度またはそれよりわずかに高い温度で液体として存在し、重合化エネルギー源、たとえば光または熱を適用すると、適当な開始剤の存在下で、容易かつ迅速に重合するものを使用するのが好ましい。
【００８５】
アクリレートまたはメタクリレート官能基を含む反応性モノマー、オリゴマー、および架橋剤は周知であり、サートマー（Sartomer）、ラドキュア（Radcure）、およびヘンケル（Henkel）から市販されている。同様に、ビニルエーテルもアライドシグナル（Allied Signal）／モルフレックス（Morflex）から市販されている。ラドキュアは、紫外線硬化性脂環式エポキシ樹脂も供給している。ビニル、ジエン、およびアリル化合物は、多数の化学物質供給業者から販売されている。
【００８６】
こうした相溶性を実現する際に使用することのできる多岐にわたる反応性可塑剤を例示する目的で、何百何千の市販の化合物のリストから、ごく一部を挙げておく。たとえば、一官能性のものとしては、以下のものがあるが、これらに限定されるものではない。ブチル（メタ）アクリレート；オクチル（メタ）アクリレート；イソデシル（メタ）アクリレート；ヘキサデシル（メタ）アクリレート；ステアリル（メタ）アクリレート；イソボルニル（メタ）アクリレート；安息香酸ビニル；テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート；カプロラクトン（メタ）アクリレート；シクロヘキシル（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート；エチレングリコールフェニルエーテル（メタ）アクリレート；メチル（メタ）アクリレート；エチル（メタ）アクリレート；およびプロピル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチルメタクリレート（HEMA）；2-ヒドロキシエチルアクリレート（HEA）；メチルアクリルアミド（MMA）；メタクリルアミド；N,N-ジメチル-ジアセトン（メタ）アクリルアミド；2-ホスファトエチル（メタ）アクリレート；モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、ペンタ-、... ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート；1,2-ブチレン（メタ）アクリレート；1,3ブチレン（メタ）アクリレート；1,4-ブチレン（メタ）アクリレート；モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、... ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート；グリセリンモノ（メタ）アクリレート；4-および2-メチル-5-ビニルピリジン；N-（3（メタ）アクリルアミドプロピル）-N,N-ジメチルアミン；N-（3-（メタ）アクリルアミドプロピル）-N,N,N-トリメチルアミン；1-ビニル-および2-メチル-1-ビニルイミダゾール；N-（3-（メタ）アクリルアミド-3-メチルブチル）-N,N-ジメチルアミン；N-メチル（メタ）アクリルアミド；3-ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート；N-ビニルイミダゾール；N-ビニルスクシンイミド；N-ビニルジグリコーリルイミド；N-ビニルグルタルイミド；N-ビニル-3-モルホリノン；N-ビニル-5-メチル-3-モルホリノン；プロピル（メタ）アクリレート；ブチル（メタ）アクリレート；ペンチル（メタ）アクリレート；ジメチルジフェニルメチルビニルシロキサン；N-（1,1-ジメチル-3-オキソブチル）（メタ）アクリルアミド；2-エチル-2-（ヒドロキシ-メチル）-1,3-プロパンジオールトリメチル（メタ）アクリレート；X-（ジメチルビニルシリル）-ω-[（ジメチルビニル-シリル）オキシ]-ジメチルジフェニルメチルビニルシロキサン；ブチル（メタ）アクリレート；2-ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート；酢酸ビニル；ペンチル（メタ）アクリレート；ビニルプロピオネート；3-ヒドロキシ-2-ナフチル（メタ）アクリレート；ビニルアルコール；N-（ホルミルメチル）（メタ）アクリルアミド；2-エトキシエチル（メタ）アクリレート；4-t-ブチル-2-ヒドロキシシクロヘキシル（メタ）アクリレート；2-（（メタ）アクリロイロキシ）エチルビニルカーボネート；ビニル[3-[3,3,3-トリメチル-1,1-ビス（トリメチルシロキシ）ジシロキサニ]プロピル]カーボネート；4,4'-（テトラペンタコントメチルヘプタ-コサシロキサニレン）ジ-1-ブタノール；N-カルボキシ-β-アラニン N-ビニルエステル；2-メタクリロイルエチルホスホリルコリン；メタクリロキシエチルビニルウレア；など.
【００８７】
多官能性のものとしては、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、... ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート；1,2-ブチレンジ（メタ）アクリレート；1,3-ブチレンジ（メタ）アクリレート；1,4-ブチレンジ（メタ）アクリレート；モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-、... ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート；グリセリンジ-およびトリ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート（およびそのエトキシル化および／またはプロポキシル化誘導体）；ペンタエリスルトールテトラアクリレート（およびそのエトキシル化および／またはプロポキシル化誘導体）；ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート；ビスフェノールAジ（メタ）アクリレート；エトキシル化（および／またはプロポキシル化）ビスフェノールAジ（メタ）アクリレート；（メタ）アクリレート化メチルグルコシド（およびそのエトキシル化および／またはプロポキシル化物）；（メタ）アクリレート化ポリカプロラクトントリオール（およびそのエトキシル化および／またはプロポキシル化およびその）；メチレンビスアクリルアミド；トリアリルシアヌレート；ジビニルベンゼン；ジアリルイタコネート；アリルメタクリレート；ジアリルフタレート；ポリシロキサニルビスアルキル（メタ）アクリレート；メタクリロキシエチルビニルカーボネート；ポリブタジエンジ（メタ）アクリレート；ならびにサートマー（SRシリーズ）、ラドキュア（エベクリル（Ebecryl）（登録商標）シリーズ）、およびヘンケル（ホトマー（登録商標）シリーズ）から販売されている全ての脂肪族および芳香族（メタ）アクリレート化オリゴマーおよび（メタ）アクリレート化ウレタン系オリゴマーがあるが、これらに限定されるものではない。代表的な架橋剤は、大抵は、エチレン不飽和二重結合を少なくとも2つ有しているが、必ずしもそうでなくてもよい。
【００８８】
本発明で有用な高度に親水性のモノマーまたはコモノマーとしては、さらに、アクリル酸；メタクリル酸；（メタ）アクリルアミド-または（メタ）アクリレート官能基の導入されたカルボキシレート系、スルホキシド系、スルフィド系、またはスルホン系モノマー、たとえば米国特許第6,107,365号および第5,571,882号に開示されたもの；アルコキシル化されたショ糖、グルコース、および他のグリコシド、たとえば、米国特許第5,856,416号、第5,690,953号および第5,654,350号に開示されたもの；N-ビニルピロリドン；2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸およびその塩；ビニルスルホン酸およびその塩；スチレンスルホン酸およびその塩；3-メタクリロイロキシプロピルスルホン酸およびその塩；アリルスルホン酸；2-メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウム塩；N,N,N-トリメチルアンモニウム塩；ジアリル-ジメチルアンモニウム塩；3-アミノプロピル（メタ）アクリルアミド-N,N-ジ酢酸ジエチルエステル（米国特許第5,779,943号に開示されたもの）などがあるが、これらに限定されるものではない。
【００８９】
高屈折率の材料が望ましい場合には、反応性可塑剤も高屈折率のものを選択し、好ましくは、使用するプレポリマーまたはデッドポリマーの屈折率によく合致したものを選択する。こうした反応性可塑剤の例としては、上述したものに加えて、臭素化または塩素化フェニル（メタ）アクリレート（たとえば、ペンタブロモメタクリレート、トリブロモアクリレートなど）、臭素化または塩素化ナフチルまたはビフェニル（メタ）アクリレート、臭素化または塩素化スチレン、トリブロモネオペンチル（メタ）アクリレート、ビニルナフチレン、ビニルビフェニル、ビニルフェノール、ビニルカルバゾール、臭化または塩化ビニル、臭化または塩化ビニリデン、ブロモエチル（メタ）アクリレート、ブロモフェニルイソシアネートなどがある。上述したように、反応性可塑剤の芳香族、硫黄および／またはハロゲン含量を増大させることは、高屈折率という特性を実現する際の周知の技術である。
【００９０】
現時点で好ましい態様では、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、および／またはビニルエーテル部分を含む反応性の可塑剤を用いると、取り扱いが容易で硬化の速い紫外線硬化系が得られることを見いだした。
【００９１】
反応性可塑剤は、それ自体が一官能性、二官能性、三官能性、または他の多官能性の可塑剤から構成される混合物であってもよい。たとえば、一官能性と多官能性の反応性可塑剤の混合物を組み込ませると、重合時に、反応性可塑剤のポリマー鎖が互いに架橋した（すなわち準IPNの）反応性可塑剤の高分子網目構造が得られる。重合の間に、成長しつつある反応性可塑剤のポリマー鎖が、プレポリマーと反応して、IPNを形成することができる。また、反応性可塑剤とプレポリマーとは、（存在する場合には）デッドポリマーにグラフト、またはデッドポリマーと反応して、デッドポリマー鎖中に不飽和の部分または他の明らかに反応性の部分が存在していなくても、ある種のIPNを形成することができる。このように、プレポリマーおよびデッドポリマー鎖は、硬化中に、架橋性の物質として作用しうるものであり、その結果、混合物中に一官能性反応性可塑剤のみが、プレポリマーのみ、および／またはデッドポリマーとともに存在している場合でも、架橋反応性可塑剤の高分子網目構造が形成する。
【００９２】
半固体前駆体混合物には、混合物を重合化エネルギー源、たとえば光または熱に曝露した際の硬化を促進する目的で、通常、開始剤または重合触媒を加える。重合触媒は、ある程度の高温でフリーラジカルを生じる熱重合開始剤とすることができる。熱重合開始剤としては、たとえば、ラウリルペルオキシド、過酸化ベンゾイル、ジクミルペルオキシド、t-ブチルヒドロペルオキシド、アゾビスイソブチロニトリル（AIBN）、過硫酸カリウムまたはアンモニウムが周知であり、化学物質供給業者、たとえばアルドリッチから販売されている。光重合開始剤は、化学線源またはイオン線源によって重合反応を引き起こすことができるように、1種またはそれ以上の熱重合開始剤のかわりに、または1種またはそれ以上の熱重合開始剤とともに使用するのが好ましい。光重合開始剤としては、たとえばイルガキュア（Irgacure）（登録商標）およびダロキュア（Darocur）（登録商標）シリーズが周知で、チバ・ガイキ（Ciba Geigy）から市販されており、サートマーからは、エサキュア（Esacure）（登録商標）シリーズも販売されている。光重合開始剤系の例としては、ベンゾインメチルエーテル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2メチル-1-フェニルプロパン-1-オン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）によって、ダロキュア1173の商標で販売）、およびアルドリッチ・ケミカルス（Aldrich Chemicals）から販売されている4,4'-アゾビス（4-シアノ吉草酸）がある。開始剤についての文献については、たとえば、ポリマーハンドブック（Polymer Handbook）（J. Brandrup、E.H. Immergut編、第3版、Wiley、New York、1989）を参照されたい。
【００９３】
開始剤は、型に挿入する前に、前駆体混合物に加えておくのが有利である。選択的に、他の添加剤、たとえば、離型剤、保存剤、顔料、染料、有機または無機繊維または粒子状補強または増量充填材、チキソトロピー剤、指示薬、阻害剤または安定剤（耐候剤または黄変防止剤）、紫外線吸収剤、界面活性剤、流動促進剤、連鎖移動剤、発泡剤、多孔性改質剤などを含めることもできる。開始剤および他の選択的に加える添加剤は、デッドポリマーおよび／またはプレポリマーと混合する前に、反応性可塑剤および／または希釈剤成分に溶解または分散して、ポリマー成分に完全に溶解し、ポリマー成分と均一に混ざるようにしておく。 または、開始剤および他の選択的に加える添加剤は、重合の直前など、任意の時点で混合物に加えることもでき、こうした重合直前の添加は、たとえば、熱重合開始剤を使用する場合には好適である。
【００９４】
本発明の医用成形品は、活性成分の制御されたかたちでの放出が実現された活性成分送達システムとしても使用することができる。活性成分の例としては、薬剤、製剤、ワクチン、抗菌剤、遺伝子、および芳香剤があるが、これらに限定されるものではない。プレポリマーまたはデッドポリマーがナノスフェアまたはマイクロスフェアとして存在している場合には、活性成分は、ナノスフェアまたはマイクロスフェアに封入または吸着させることができる。
【００９５】
本発明の一態様では、薬剤送達システムとしても機能するコンタクトレンズを、プレポリマー、デッドポリマーとして薬剤担持ナノスフェアまたはマイクロスフェア、非反応性希釈剤を含む半固体前駆体混合物から製造する。デッドポリマーを薬剤含有マイクロスフェアとする場合には、前駆体混合物は、相分離した等屈折率の系から形成して、コンタクトレンズの光学的透明性を改善するのが有利である。
【００９６】
本発明のさらに別の態様では、プレポリマー、目的とする薬剤に対して親和性を示すデッドポリマー（ナノスフェアまたはマイクロスフェアとすることができる）、および非反応性希釈剤を含む半固体前駆体混合物から、再使用が可能な薬剤放出性コンタクトレンズを製造する。前駆体混合物は、均質な混合物とすることも、相分離した等屈折率の系とすることもできる。プレポリマーは、生理学的に許容される水溶液の熱力学的バランス、たとえば温度、pH、またはイオン強度に対して感受性の溶解度挙動を示すポリマーから形成する。コンタクトレンズを、水溶液中での温度に対して感受性の溶解度挙動を示すプレポリマーから製造すると、コンタクトレンズは、プレポリマーが不溶性の温度より、プレポリマーが可溶性の温度で、より膨潤する。
【００９７】
流体混合物中で、加熱時に生じる相分離のことを、下部臨界完溶温度（LCST）挙動と称する。逆に、冷却時の相分離を、上部臨界完溶温度（UCST） 挙動と称する。水系については、LCST挙動を示すポリマーの例として、ポリ（N-イソプロピルアクリルアミド）、ポリエチレングリコール（PEG）、ポリプロピレングリコール（PPG）、PEG-co-PPG共重合体、およびセルロース誘導体、たとえば、メチルセルロースがある。N-イソプロピルアクリルアミドも、電離基を含むモノマーと共重合させて、溶液のpHおよびイオン強度に依存したLCST挙動を示す共重合体を生成することができる。PEGの水溶液では、LCSTは、溶液のイオン強度に依存する。一方、N-アセチルアクリルアミドおよびアクリルアミドを含む共重合体の水溶液は、UCST挙動を示すことが知られている。これらの系で観察されるLCSTおよびUCSTは、可逆である。
【００９８】
したがって、コンタクトレンズが、上述のLCSTおよびUCSTポリマー、ならびに目的とする薬剤に対して親和性を示すデッドポリマーから形成したプレポリマーを含む場合には、コンタクトレンズへの薬剤の担持は、溶液の熱力学的バランス、たとえば温度を、コンタクトレンズが膨張して薬剤のコンタクトレンズへの拡散が促進されるように調節した薬剤含有溶液に、コンタクトレンズを浸漬することによって、効率的かつ何度も達成することができる。こうして得られた薬剤担持コンタクトレンズを、次に、コンタクトレンズ保存用の溶液に浸漬して、当初のレンズの形状に復帰させる。得られた薬剤含有コンタクトレンズは、目に装用する準備が完了している。
【００９９】
重合性混合物の成分は、手作業で、または機械的混合によってブレンドすることができる。成分は、多少温めて、プレポリマーおよび／またはデッドポリマー成分を軟化または液化させておくことが好ましい。混合物を機械的に均質化するにあたっては、任意の適当な混合装置、たとえば、ブレンダー、混練機、内部ミキサー、配合機、押出機、ミル、インラインミキサー、静的ミキサーなどを使用することができ、選択的に、周囲温度より高い温度で、または、選択的に、大気圧より高いか低い圧力でブレンドする。
【０１００】
本発明の現時点で好ましい一態様では、選択的に、その間は成分の機械的撹拌を行わないような待ち時間を設けることができる。選択的に設けるこの待ち時間は、成分を最初に計量して保持容器に入れた時点と、成分を機械または手作業で均質化する時点との間に行うことができる。または、成分を計量して混合装置に入れ、この混合装置を十分な時間作動させて成分を「ドライブレンド」し、その後、さらなる混合を行う前に、選択的に待ち時間を確保することもできる。さらにまた、成分を機械装置で十分に混合し、その後、待ち時間を確保することができる。待ち時間は、約1時間から1日以上までの期間とすることができる。機械的な混合技術では、通常ミクロ相ドメインの長さスケールでの混合が生じるには至らないので、こうした待ち時間は、所定のポリマー系の均質化を極めて小さい長さスケールまで実現するうえで有用である。このように、機械的混合と待ち時間の組み合わせを用いて、あらゆる長さスケールの均質化を実現することができる。待ち時間の長さや、処理でのその順番については、面倒な実験を行わずに、エネルギー消費、プロセス全体での経済性、最終的な材料の特性といった面で混合工程全体としての効率が最もよくなる期間を経験的に選択すればよい。
【０１０１】
本発明のこの態様は、プレポリマーまたはデッドポリマー成分を高い割合で含んでいる場合、特に、プレポリマーまたはデッドポリマーが周囲温度でガラス状または剛固である場合に、特に有利である可能性がある。待ち時間の利用は、プレポリマーおよび／またはデッドポリマーが熱に感受性で、そのために、望ましくない劣化を生じることなしには、ある時間以上、軟化点を超える温度で処理を行うことができない場合にも、特段の有用性を示す。
【０１０２】
2種またはそれ以上のポリマーをブレンドしようとする場合には、まず、非反応性希釈剤および／または反応性可塑剤を、ガラス転移温度が最も高い成分に加えて、その成分を可塑化しておくことが有用なこともある。Tgが低めの他の成分は、その後、希釈剤または反応性可塑剤の可塑化作用を利用しなかった場合に用いることができた温度より低い温度で混合すればよい。こうすることにより、系の全体としての熱に対する曝露が低減する。または、希釈剤および反応性可塑剤を、混合しようとする各ポリマーごとにふり分け、それぞれを別々に可塑化することもできる。独立に可塑化を行ったポリマーは、その後、相対的に低い温度で混合することができ、この場合、エネルギー消費やポリマーの劣化も、相応して低減する。
【０１０３】
コンタクトレンズや眼鏡レンズなどの眼科用成形品を製造するための本発明の新規の方法で、半固体前駆体混合物を用いることができるかどうかを判断する際の必須の規準としては、前駆体混合物が十分な程度に均質であって、硬化時に光学的透明な状態が実現されること；目的とする成形品を製造するのに使用した製造方法の少なくとも一部の期間は、混合物が半固体のコンシステンシーを示すこと；光、熱、または他の何らかの形態の重合化エネルギー、または重合誘発メカニスムを適用した際に、混合物が重合反応を生じうること；および混合物の重合時の収縮が少ないことが挙げられる。眼鏡レンズとして好ましい特性としては、さらに、下記の、すなわち厚さ2 mmの場合に可視スペクトル域の光が少なくとも80%、好ましくは85%、最も好ましくは90%透過するような光学的透明性；少なくとも1.5の屈折率；少なくとも80℃のガラス転移温度；10⁹ダイン/cm²超の弾性率；80超のショアD硬さ；および25超のアッベ数のうちの1つまたはそれ以上が挙げられる。
【０１０４】
本発明の半固体前駆体材料は、当技術分野において周知かつ一般に実施されている各種成形技術のいくつかによって成形することが有利である場合がある。たとえば、成形材料を2つの割型の間に載置し、その後型を閉鎖して内部キャビティを画定し、この内部キャビティによって、製造する成形品の形状が画定されるようにする静的注入成形法は、眼科用レンズの製造分野では、周知である。たとえば、米国特許第4,113,224号、第4,197,266号、および第4,347,198号を参照されたい。同様に、2つの割型を近接させるものの、必ずしも互いを接触させずに、1つまたはそれ以上の成形面を画定する圧縮成型法も、熱可塑性樹脂の成形の分野では周知である。また別の方法としては、射出成形も、本発明のこの半固体前駆体材料に使用できるよう適合させることのできる方法で、この方法では、2つの温度制御された割型によって画定されるキャビティに半固体材料を急激に圧入し、材料が型内に存在している間に選択的に硬化し、その後、割型から突き出し、（半固体材料が、射出成型機中では硬化しないか、部分的にのみ硬化する場合には）さらに形状の付与または硬化の工程を選択的に行う。
【０１０５】
こうした、型内では部分的硬化のみが生じまたは硬化は生じないプロセスは、予成形品の製造に適しており、この予成形品は、その後、静的注入成形法または圧縮成型のプロセスで、硬化させて目的とする最終製品を製造する際に使用することができる。眼科用レンズの製造に関しては、静的注入成形法、圧縮成型法、および射出成形法、は、いずれも好ましい方法であり、これは、現時点で、非反応性熱可塑性材料（射出成形および圧縮成型法）と液状の反応性前駆体（静的注入成形法）のいずれについても、これらの方法が当技術分野において圧倒的に普及しているからである。
【０１０６】
必要に応じて、予成形品をさらに表面改質用材料または表面形成用材料に曝露させて、所望の表面特性を示す半固体の傾斜複合材料とすることもできる。「表面改質用材料」と「表面形成用材料」という用語は、本明細書および添付した特許請求の範囲で使用する場合には、ポリマー成形品の1つまたはそれ以上の表面に、所望の特性を有する層を付加または提供するような任意の組成物または材料について言及する際に、互換的に使用するものである。本発明の成形品を製造するにあたって有用な組成物は、染料または顔料溶液であることもあり、ここで、染料または顔料の例としては、たとえば、光変異性のもの、蛍光性のもの、紫外線吸収性のもの、可視（色）のものがある。染料は、担体、たとえば、ハイパーブランチポリマー、ナノスフェア、またはマイクロスフェアに、封入、共有結合、吸着などのかたちで固定することができ、ここで、担体は、表面に反応性の基を含むものとすることもできる。または、表面組成物に、耐擦過性の前駆体配合物を含ませることも可能である。さらにまた、染料を耐擦過材料に直接溶解して、色味と耐擦過性が同時に付与されたレンズ等の完成品とすることもできる。表面形成用材料または表面改質用組成物の別の例としては、親水性モノマー／架橋剤混合物があり、こうしたコーティングは、たとえば、コンタクトレンズに親水性および／または組織適合性を、眼鏡レンズやフロントガラスに曇り防止特性を付与する。こうした親水性で反応性のモノマー／架橋剤組成物には、フォトクロミックなものも含め、各種の染料をさらに含有させることができる。
【０１０７】
予成形品は、表面形成用組成物の槽に浸漬することによって、表面形成用組成物に曝露させることができる。槽への浸漬だけでなく、表面形成用組成物は、コーティングおよびパターン形成／転写の当業者には周知の方法によって、蒸着、刷毛塗り、吹きつけ、スピンコーティング、印刷、転写によって、予成形品上に付着させることができる。または、表面形成用組成物は、吹きつけ、刷毛塗り、印刷、パターニング、フローコーティングなどによって、型の1つまたはそれ以上の表面に塗布することもできる。表面形成用組成物は、選択的に、硬化または部分硬化させて、粘度、靱性、耐摩耗性をはじめとする所望の特性を増強することもできる。半固体傾斜複合材料についてのさらに詳しい記載については、国際公開公報第00／55653号に記載されており、この開示内容は、参照として本発明に組み入れられるものである。
【０１０８】
シリコーン含有ポリマーは、高い酸素透過性を示すものの、組織適合性が低いことが周知である。本発明の好ましい一態様では、シリコーン含有プレポリマーおよび／またはデッドポリマーを含む予成形品をまず半固体前駆体混合物から形成し、次に、この予成形品を、親水性モノマーを含む表面改質用組成物に曝露させる。こうしてえられた半固体傾斜複合材料を、次に、成形、硬化して、酸素透過性が高く、組織適合性の改善されたコンタクトレンズとする。
【０１０９】
本発明の方法は、従来の成形技術と比較して、半固体前駆体材料が、少ないとはいえ流れに対する有限の抵抗を有しており、型への導入時に半固体が型から流れ出すことがなく、この点が、静的注入成形技術で使用される液状の前駆体とは異なり、有利である。しかも、この半固体材料は、2つの静的圧縮用の型を合わせた際には、過度の抵抗なく、たやすく圧縮されて変形し、所望の型のキャビティの形状または表面形状に十分合致することができる。さらに、この半固体材料は、通常の熱可塑性樹脂とは異なり、従来の材料を用いた圧縮または射出成形技術で典型的に見られるような過度または望ましくない量の加熱および／または圧縮力を要さない。このように、本発明の半固体材料は、液体の変形しやすさと、固体の取り扱い安さの側面とを、反応性であって（なおかつ収縮は少なく）、硬化によって準IPNまたは硬化時に架橋ゲルを生成しうる系にまとめあげたものとみなすことができる。
【０１１０】
このように、一態様では、半固体前駆体材料は、従来の熱可塑性樹脂とは異なり、成形の後に硬化させて、架橋した熱硬化性の系を生成することができる熱可塑性樹脂様の材料を提供する。半固体系が、プレポリマー、デッドポリマー、または半固形の系で使用されている反応性の可塑剤の重合によって生じるポリマーを構成する純粋な熱可塑性樹脂より可塑化の程度が甚だしい場合には、半固体は、対応する熱可塑性材料より容易に、および／または低温で流れるので有利である。
【０１１１】
別の態様では、半固体前駆体材料は、半固体は型から過度に流れ出さず、酸素による阻害を受けずに迅速に硬化することができ、硬化時の収縮が、液状の前駆体類似物質に比べて少ない点で、液状の前駆体材料系と比べて改善されている。
【０１１２】
半固体前駆体混合物の型組立て品中での重合は、混合物を、重合開始条件に曝露することによって行うことが好ましい。硬化時間は、周囲温度よりわずかに高い温度に加熱することによって部品を熱硬化させる場合には、分単位〜日単位に及ぶことも多い。または、フリーラジカルまたは陽イオン硬化機構を用いて、高強度の紫外光源によって硬化を開始させた場合には、硬化時間は数分〜数秒未満程度ですむ可能性が高い。好ましい方法は、光重合開始剤を含む組成物を、重合を所望の程度まで開始させるのに十分な強度および持続時間にわたって紫外（UV）線に曝露する方法である。重合は、通常、重合用のエネルギー源、たとえば紫外光源を取り除いた後も持続し、また、重合を効果的に完了させるのに要する時間は、面倒な実験を行わなくても決定することができる。場合によっては、比較的高強度の紫外線を、本発明の半固体前駆体混合物と組み合わせて使用して、硬化系内で過度の熱の生成を生じることなく、短時間で十分完全な硬化を達成することもできる。この利点は、半固体前駆体混合物の反応性種がプレポリマーのみを含む場合、かつ、選択的に、少量（たとえば、約30重量％未満、または、好ましくは、約20重量％未満）の1種またはそれ以上の反応性可塑剤を含む場合に、特に顕著である。
【０１１３】
本発明に係る方法の好ましい態様は、以下の工程すなわち、
a） プレポリマーおよびデッドポリマーを含み、少なくとも1種のプレポリマーが存在するポリマーブレンドと、非反応性希釈剤と、光重合開始剤と、選択的な反応性の希釈剤とを含む半固体前駆体材料を、型に入れ、
b） 重合化エネルギー源、たとえば紫外線を用いて、1分またはそれ未満の期間にわたる光架橋反応を開始し、
c） 型を開き、硬化した成形品を取り出し、硬化した成形品を保存および／または配送用の梱包容器に入れる
工程を含むものである。
【０１１４】
別の好ましい態様では、半固体前駆体混合物は、硬化後に、不溶性（すなわち、1〜10重量％の濃度範囲では水に解けない）ではないが水膨潤性であるようなのプレポリマーのブレンドまたはプレポリマー／デッドポリマーのブレンドを含んでいる。こうした組成物は、粘滑剤タイプの希釈剤と混合することによって、硬化後に、硬化によって生成した成形品の離型、取り扱い、梱包時に生じる抽出以外には、別途抽出工程を行わなくてもすむようにすることができる。
【０１１５】
現時点で好ましい態様では、半固体前駆体混合物は、不溶性であるが水膨潤性であるようなプレポリマーを含んでおり、このポリマーは、官能基を導入したポリヒドロキシエチルメタクリレート（pHEMA）の共重合体である。この共重合体は、HEMAとともに、メタクリル酸、アクリル酸、n-ビニルピロリドン、ジメチルアクリルアミド、ビニルアルコールをはじめとするモノマーを含むことができる。現時点で好ましい態様の一種は、約2%のメタクリル酸を共重合させたHEMAのポリマーを含んでいる。共重合体は、反応性の染料および／または反応性の紫外線吸収剤も含むことができる。この共重合体は、その後、官能基としてメタクリレート基（またはアクリレート基）を導入して、コンタクトレンズとして有用な眼科用成形品の製造に適した反応性のプレポリマーを作製する。HEMAを用いた共重合体は、たとえば、メタクリレート無水物およびグリジシルメタクリレートを使用することによって、HEMAのヒドロキシル基を使用して官能基を導入することができる。
【０１１６】
好ましい態様の一種では、前駆体混合物は、官能基を導入したpHEMA-co-MAA共重合体をプレポリマーとして、pHEMAをデッドポリマーとして、1,2-プロピレングリコールと水の50:50の混合物（重量基準）を非反応性希釈剤として、および水溶性の光重合開始剤、たとえば4,4'-アゾビス（4-シアノ吉草酸（ACVA）を含んでいる。開始剤の濃度は、約0.5重量％とし、非反応性希釈剤の濃度は、約50重量％とする。プロピレングリコールと水の混合物のかわりに、PEG400または、PEG400と水の50:50の混合物を使用することもできる。さらに別の好ましい態様では、前駆体混合物は、官能基を導入したpHEMAを第一のプレポリマーとして、官能基を導入し、反応性の染料および反応性の紫外線吸収剤とも共重合させたpHEMA-co-MAAを第二のプレポリマーとして、PEG400を非反応性希釈剤として、およびイルガキュア1750を光重合開始剤として含んでいる。
【０１１７】
こうした材料は、混合時に、透明で均質な半固体前駆体混合物となる。少量の半固体前駆体混合物を大量の半固体前駆体混合物集団から取り分けて、別個の量として型のキャビティに挿入する。型を閉鎖すると、半固体が変形し、半割の割型の双方によって画定される内部キャビティの形状となる。試料を、重合化エネルギー源、たとえば紫外線で照射すると、前駆体混合物は硬化して、水膨潤性の架橋ゲルとなるので、このものを、その後、離型し、塩類溶液に浸漬して平衡化させる。このゲルは、平衡時に約30〜70%の水を吸収し、しかも、市販のコンタクトレンズ材料と遜色ない機械的特性、たとえば破断点伸びおよびモジュラスを示すよう設計することができる。そのため、こうして製造された成形品は、眼科用レンズ、特にコンタクトレンズまたは、眼内レンズとして有用である。というのも、このレンズは、急速な硬化工程の間にも収縮の少ない半固体前駆体材料を用いて製造されており、梱包容器中で生じる平衡化の工程以外の抽出工程を別途に行わなくてもすむからである。
【０１１８】
別の好ましい態様では、親水性成分と高い酸素透過性を示すシリコーン成分の共重合体である親水性シリコーンを、デッドポリマーとして、または、さらに官能基を有している場合には、プレポリマーまたは反応性可塑剤として使用する。本発明の半固体前駆体混合物への導入に適したシリコーンを主成分とするモノマーおよびプレポリマーは、米国特許第4136250号、第4153641号、第4740533号、第5010141号、第5034461号、第5057578号、第5070215号、第5314960号、第5336797号、第5356797号、第5371147号、第5387632号、第5451617号、第5486579号、第5789461号、第5807944号、第5962548号、第5998498号、第6020445号、および第6031059号、国際公開公報第94／15980号、国際公開公報第97／22019号、国際公開公報第99／60048号、国際公開公報第99／60029号、および国際公開公報第01／02881号、ならびに欧州特許出願第00940447号、欧州特許出願第00940693号、欧州特許出願第00989418号、および欧州特許出願第00990668号に開示されている。
【０１１９】
別の好ましい態様では、パーフルオロアルキルポリエーテルを使用し、このパーフルオロアルキルポリエーテルは、良好な酸素透過性を示し、不活性となるように、また、それにもかかわらず、ポリマー主鎖構造および／または親水性の突出基ゆえの親水性を許容範囲内で示すように、フッ素化されている。こうした材料は、本発明の半固体前駆体混合物に、デッドポリマーとして、または、さらに官能基を有している場合には、プレポリマーまたは反応性可塑剤として容易に組み込むことができる。こうした材料の例については、米国特許第5965631号、第5973089号、第6060530号、第6160030号、および第6225367号を参照されたい。
【０１２０】
実施例
実施例 1 ： 官能基を導入したpHEMAの一般的製造方法
10グラムのポリ（2-ヒドロキシエチルメタクリレート）（pHEMA、分子量=300,000）を無水ピリジンに溶解した。この溶液に、0.114 mLの無水メタクリレートを加え、混合物を、12〜24時間にわたって連続的に撹拌した。その後、ピリジンを、真空下で除去し、官能基を導入したpHEMAを水に2回沈殿させて、不純物を取り除いた。乾燥後、当初の突出ヒドロキシル基の1%が、突出メタクリレート官能基を有するように改変された、官能性が1%（理論値）のpHEMAが得られた。出発原料として使用したpHEMAについては、この値は、ポリマー鎖あたり約20〜25個の突出メタクリレート基に相当する。
【０１２１】
上述の手順にしたがって、官能性（0.3%〜5%の範囲）各種のpHEMAを調製した。pHEMA-ピリジン混合物に加えるメタクリレート無水物の量を調整すれば、官能性がさらに異なるものも容易に調製が可能である。同様の方法を用いることで、他の反応性の基（たとえば、アクリレート、（メタ）アクリレートなど）も、同じ方法を用いたpHEMA鎖の側鎖に付加することができる。
【０１２２】
実施例 2 ： 官能基を導入したpHEMA-co-MAAの製造
150 mlの無水ピリジンを、還流凝縮器、温度計、窒素導入用チューブを備えたフラスコに充填した。その後、10 mlの2-ヒドロキシエチルメタクリレート（HEMA）、0.14 mlのメタクリル酸（MAA）、15 mgの2,2'-アゾビスイソブチロニトリルをフラスコに加えた。溶液を、窒素で15分間置換した後、溶液を70℃までゆっくり加熱して重合反応を開始させ、pHEMA-co-MAAを合成した。
【０１２３】
重合反応は、典型的には6〜8時間持続し、溶液を室温まで冷却した。官能基導入剤として、0.12 mlのメタクリル酸無水物を投入し、溶液を12時間撹拌して、反応性のメタクリレート基を、pHEMA-co-MAAの主鎖に、HEMAのヒドロキシル基を介して導入した。
【０１２４】
官能基導入反応の完了後、ピリジン、残留モノマー、不純物を真空蒸留によって取り除き、官能基の導入されたpHEMA-co-MAAプレポリマーを得た。次に、非反応性の希釈剤、たとえばエタノールと、デッドポリマー、たとえばpHEMAを、官能基導入pHEMA-co-MAAプレポリマーと混合して、成形および硬化に用いることのできる半固体前駆体混合物を得る。
【０１２５】
上述の手順にしたがって、各種の異なる官能性を有する官能基導入pHEMA-co-MAAプレポリマーを調製した。
【０１２６】
実施例 3 ： 非反応性希釈剤の存在下でのpHEMA-co-MAAの製造
この実施例では、官能基導入pHEMA-co-MAAプレポリマーを、半固体前駆体混合物を構成する非反応性の希釈剤を含む重合溶媒中で合成した。
【０１２７】
反応容器は、温度計、凝縮器、窒素導入用チューブを備えた、250 ml入りの温度制御四つ口フラスコを含む。反応容器に、非反応性で非揮発性の希釈剤として、10 gの平均分子量が400のポリエチレングリコール（PEG 400、アルドリッチ（Aldrich））と、揮発性溶媒として、20 gのアセトンを充填した。混合物を、2〜数分間撹拌してから、10 gの2-ヒドロキシメタクリレート（HEMA）、0.15 gのメタクリル酸（MAA）、開始剤である12 mgのアゾビスイソブチロニトリル（AIBN）を加えた。混合物を、その後、約15分間撹拌しながら、精製窒素で置換した。
【０１２８】
溶液をゆっくりと加熱し、60℃に2時間保ち、重合を行った。重合後、透明な半固体が形成された。次に、混合物を室温まで冷却し、0.21 gの無水メタクリル酸（MA）を、官能基導入剤として投入した。HEMAのヒドロキシルとMAの無水物との間の反応は、触媒を使用しなくても、室温で自発的に進行する。溶液を12時間にわたって撹拌して、官能基導入反応を行ったところ、この反応により、反応性メタクリル基がポリマーの主鎖に導入された。官能基導入反応の終了後、揮発性のアセトンと残留している不純物を、蒸発または真空蒸留によって除去し、PEG400と官能基としてメタクリレートを導入したpHEMA-co-MAA共重合体とを含む半固体ポリマー前駆体混合物を得た。
【０１２９】
この実施例では、反応混合物中のアセトンの濃度を、10重量％〜80重量％の範囲で変化させることができる。アセトンの濃度が80重量％より高い場合には、重合の間にpHEMA-co-MAA共重合体が沈殿した。アセトンの濃度が10重量％より低い場合には、有意なゲル化が生じた。ゲル化が生じるのは、少量の二官能性モノマーがHEMA中に不純物として存在しているために、共重合体が架橋するからである。所望の特性を有する前駆体混合物を得るには、溶媒の種類、溶媒の濃度、反応時間、反応温度、希釈剤の濃度を最適なものとする必要がある。
【０１３０】
官能基導入の程度は、官能基導入剤として反応混合物に加えるMAの量を調整することによって、容易に変化させることができる。上述の手順に従って、MAの量を調整することによって、充填されていないHEMAとMAAの量は変えずに、0.3〜5%の官能性を有する各種のpHEMA-co-MAA共重合体の合成も行った。官能基導入剤として別の適当な物質を使用することによって、pHEMA-co-MAAの骨格にさらに別の種類の反応性の基（たとえば、アクリレート、（メタ）アクリルアミドなど）を導入することもできる。
【０１３１】
本実施例で得られた前駆体混合物は、プレポリマーとして官能基導入pHEMA-co-MAAを、非反応性希釈剤としてPEG400を含んでおり、プレポリマーの濃度は、約50重量％である。この前駆体混合物を、さらに、別のプレポリマー、たとえば、実施例1で得られた官能基導入pHEMA、デッドポリマー、たとえばpHEMA、開始剤、およびさらに別の非反応性希釈剤と混合し、成形、硬化に用いることのできる所望の半固体前駆体混合物を得る。これらの追加の成分は、揮発性溶媒と残留不純物を除去する前に、反応溶媒に加えることもできる。
【０１３２】
実施例 4 ： pHEMA／官能基導入pHEMAブレンドからの眼科用成形品の一般的製造方法
コンタクトレンズ製造用の半固体材料を、プレポリマーとして官能基導入pHEMA、デッドポリマーとしてpHEMA、およびpHEMAと相溶性の非反応性希釈剤から調製した（すなわち、希釈剤が、pHEMAと溶媒和を形成して、透明な混合物を形成する）。
【０１３３】
一例を挙げると、0.06 gの希釈剤と0.002 gの1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（イルガキュア（Irgacure）184）を、0.02 gのpHEMAと0.08 gの1%の官能基を導入したpHEMAに、キャップをしたバイアル瓶中で加え、この物質を、70℃のオーブンに1日入れておいた。代表的な希釈剤としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコール、グリセロール、およびPEG（300、400、...1000、etc.）、またはそれらの混合物が含まれうる。本実施例では、重量比50:50のエタノールとグリセロールの混合物を使用した。
【０１３４】
70℃で1日置いたところ、得られた物質は透明で、比較的均質な半固体であった。溶媒和を形成した物質0.08 g分を、ガラス板2枚に挟んで手作業で約2分間混合し、その後、眼科用レンズの型2つの間に置いた。この組立て品を、50℃のプレスに置き、わずかな圧力をかけて、型の周縁同士を制御しつつ互いに接触させた（このアプローチは、コンタクトレンズ業界で一般に使用されている静的注入成形法と類似している）。2つの型が閉じるのと同時に、余分の半固体材料が型から押し出され、溢流量は、型にもともと加えた量と型のキャビティの容積とを比較することによって決定した。
【０１３５】
型同士を締め付けた後、フュージョン（Fusion）社の紫外光源下で、D-、H-、またはV-電球を使用して、眼科用成形品を約20秒間硬化させた。なお、硬化時間は、光重合開始剤と紫外光源の波長の選択を最適化することによって、短縮することも可能であり、20秒というのは、この特定形状の特定の成形用組成物および形状を硬化させる際に必要な時間の上限となる。その後、型組立て品を紫外灯下から取り出し、溢流材料をレンズの型の端部からトリミングした。室温まで冷却させた後、レンズの型を開き、成形品を取り出し、眼科用レンズ成形品を得た。
【０１３６】
本実施例の眼科用レンズは、平衡含水率で約36〜38%の水分を含んでおり、この含水率は、出発プレポリマーにどの程度の官能基が導入されているかに依存する。約0.5〜1%の官能基を導入した試料は、同様の水分含量を有する市販のコンタクトレンズ材料でみられるのと同様の機械的弾性率を示し、破断する前に、もとの長さの2〜4倍まで伸張させることが可能であった。
【０１３７】
コンタクトレンズを製造する際には、本実施例の成形および硬化の操作を、官能基を導入したpHEMA-co-MAAプレポリマーを含む前駆体混合物に適用することもできる。MAAモノマーをpHEMAに含有させると、ポリマーの水への溶解度が高まるので、本実施例で使用したpHEMAを、たとえば、実施例2または3で得た官能基導入pHEMA-co-MAAプレポリマーで置換して、最終的に得られるコンタクトレンズの平衡含水率を上昇させることもできる。実施例2または3で得られた官能基導入pHEMA-co-MAAプレポリマーを用いると、平衡含水率が約55〜60重量％のコンタクトレンズが得られる。
【０１３８】
本実施例では、非反応性希釈剤の量を、成形後に、希釈剤が、水または塩類溶液と等容積の交換を生じうるように調整することができる。その場合には、硬化後のレンズが、水または塩類溶液と平衡化する際に、体積変化を生じないか、生じてもわずかですむ。
【０１３９】
実施例 5 ： 1％官能基導入pHEMAおよび眼科用粘滑剤からの成形
本実施例は、官能基を導入したpHEMAプレポリマーを含む半固体前駆体混合物を製造するにあたって、各種の眼科用粘滑剤の非反応性希釈剤としての使用を示すものである。これらの半固体前駆体混合物は、硬化時に、光学的に透明な成形品を生成する。
【０１４０】
50重量％の官能基導入pHEMA（実施例1で得られたメタクリレート官能性が1%のもの）、25重量％の1,2-プロピレングリコール（PPG）、および25重量％の水の混合物を、キャップをしたバイアル瓶中で、70℃のオーブンで1時間均質化したところ、その間に、試料は、実際に半固体状となった。試料には、（プレポリマーおよび希釈剤にもとづいて）1重量％の光重合開始剤である4,4'-アゾビス（4-シアノ吉草酸）（ACVA）を含有させた。半固体材料をオーブンから取り出し、さらに、ガラス板2枚を使用して手作業で数分間混合した。最後に、半固体前駆体混合物を2枚のガラス板の間でプレスして、厚さ約100μmとし、その後、散乱紫外光源（Blak-Ray 100 AP、UVP、Inc.）下に20分間置いて硬化させた。さらに高強度の紫外光源を使用すれば、試料の硬化時間を有意に短縮できることに留意されたい。
【０１４１】
硬化後、生成した成形品を型から取りだし、水で水和させた。平衡含水率を測定したところ、約39%であり、試料は、約200%の破断点伸びを有していた。この試料は、下表1の試料番号3aである。
【０１４２】
他の半固体前駆体混合物も、同様にして処理した。組成と結果を、下表に示す（いずれの試料も、1%のACVAを用いて処理したことに留意されたい）:
【表１】

【０１４３】
この実施例では、官能基を導入していないpHEMAも、デッドポリマーとして、光学的透明性を損なうことなく、前駆体混合物に加えることができる。この実施例で記載した非反応性希釈剤は、約2%のMAAを含有する官能基導入pHEMA-co-MAAプレポリマーを含む半固体前駆体混合物を調製する際にも使用することができる。
【０１４４】
実施例 6 ： デッドポリマー、反応性可塑剤、および選択的な非反応性希釈剤から得た成形品
本実施例は、各種のデッドポリマーを含む半固体前駆体混合物を開示している。これらのポリマーには、反応性の基が官能基として導入されているわけではないが、ポリマー主鎖上の官能基、たとえばヒドロキシル基やカルボキシ基を介して官能基を導入することによって、官能基導入プレポリマーとすることもできる。
【０１４５】
デッドポリマー、1種またはそれ以上の反応性可塑剤、光重合開始剤、および場合によっては非反応性希釈剤を含む混合物を、キャップをしたバイアル瓶中で、70℃のオーブンで24時間にわたって均質化したところ、試料は、実際にこの間に、半固体状となった。この半固体材料をオーブンから取り出し、さらに、ガラス板2枚を使用して、手作業で数分間混合した。最後に、半固体前駆体混合物をガラス板2枚の間でプレスして、厚さ約100〜500μmとし、その後、拡散紫外光源（Blak-Ray 100 AP、UVP、Inc.）下に10〜20分間置いて硬化させた。試料の硬化時間は、さらに高強度の紫外光源を使用すれば、有意に短縮できることについて留意されたい。
【０１４６】
硬化によって生成した成形品は、透明のゲル状で、医用成形品としての使用に適していた。配合例を、下表2（パーセントは、いずれも重量％）に示す。
【表２】

【０１４７】
実施例 7 ： 相分離した等屈折率の系を主成分とするコンタクトレンズ
相分離した等屈折率の系を主成分とするコンタクトレンズの例として、半固体前駆体混合物を、疎水性シリコーン含有プレポリマーおよび親水性デッドポリマーから製造する。官能性シリコーン含有ポリマー、たとえば、官能性ポリジメチルシロキサン（PDMS）は、各種の官能基、たとえば、紫外光で迅速に硬化する（メタ）アクリレート官能基を含むものが市販されている。シリコーン含有ポリマーは、高度の酸素透過性を示し、コンタクトレンズを製造する際の材料として有利に使用することができる。
【０１４８】
本実施例では、プレポリマーは、PDMSの末端基にメタクリレート基が官能基として導入されているメタクリレート官能性PDMSである。デッドポリマーは、HEMAを主成分とする共重合体、たとえば、HEMAを共重合体の主要な構成成分とするpHEMA-co-MAAである。HEMAを主成分とする共重合体に反応性の基を官能基として導入して、プレポリマーとすることもできる。PDMSとpHEMAは、非相溶性であり、pHEMAの方がPDMSより親水性が高いので、PDMSとHEMAを主成分とする共重合体を含むコンタクトレンズを水で平衡化する場合には、水は、それぞれPDMSとHEMAを主成分としつつ共存している共重合体に富む疎水性の相と親水性の相の間を隔て、親水相の方と選択的に溶媒和を形成する。水和した親水相の屈折率は、HEMAを主成分とする共重合体の屈折率ならびに含水率によって決まり、これらは、基本的には、共重合体の構成成分によって決まる。
【０１４９】
pHEMAとメタクリレート官能性PDMSの屈折率は、それぞれ、約1.51と1.46である。水で平衡化したpHEMA製コンタクトレンズの屈折率は、約1.44である。したがって、成形、硬化の後に水で平衡化した際には、HEMAを主成分とする共重合体の構成成分を、水和したHEMAを主成分とする共重合体に富む親水相の屈折率が、PDMSに富む疎水性の相の屈折率に合致するように調整しておくことによって、光学的に透明な水和コンタクトレンズを、相分離した等屈折率の成形品として得ることができる。
【０１５０】
実施例 8 ： 酸素透過性および組織適合性の高いコンタクトレンズ
本実施例では、プレポリマーとしてメタクリレート官能性PDMS、デッドポリマーとしてHEMAを主成分とする共重合体、および非反応性希釈剤を含む半固体前駆体混合物から、円盤形状の予成形品を製造する。ここで、前駆体混合物は、実施例7で製造した相分離した等屈折率の混合物とすることができる。この予成形品を、表面形成用モノマー組成物に浸漬して、組織適合性を付与する。組織適合性を付与するにあたっては、HEMAおよび／またはポリエチレングリコールジメタクリレートを含むモノマー組成物を、表面形成用組成物として使用することができる。得られた半固体傾斜複合材料を、実施例4に記載した方法によって成形、硬化させて、レンズとする。
【０１５１】
実施例 9 ： 組織適合性を有する薬剤送達用埋め込み材
薬剤を緩徐性または徐放性放出する薬剤送達用インプラントを、多糖、たとえばセルロース誘導体、キトサン、およびデキストランに官能基を導入することによって得たプレポリマーから調製する。これらの多糖には、ポリマー主鎖上のヒドロキシル、カルボキシル、および／またはアミン基を介して官能基の導入を行うことができる。プレポリマーである官能基を導入した多糖、デッドポリマー、非反応性希釈剤、および開始剤を含む半固体前駆体混合物に、所望の薬剤を、薬剤送達技術の分野で公知の各種の方法で包含させる。得られた半固体前駆体混合物には、硬化時に残留物質として残りうる、有害な可能性のあるモノマー反応物質が含まれてない。次に、前駆体混合物を、予成形品の形状とする。
【０１５２】
予成形品は、さらに、組織適合性を付与する表面形成用組成物の溶液に浸漬して、薬剤を含有する傾斜複合材料を得ることができる。得られた予成形品は、その後、成形、硬化して、組織適合性を有する薬剤送達用インプラントとして使用しうる最終製品を得る。
【０１５３】
実施例 10 ： 薬剤放出性コンタクトレンズ
薬剤送達系として機能するコンタクトレンズを、プレポリマー、薬剤担持ナノスフェアまたはマイクロスフェア、および非反応性希釈剤を含む半固体前駆体混合物から製造する。薬剤をナノスフェアまたはマイクロスフェアに封入するにあたっては、当技術分野においては各種の方法が公知である。ナノスフェアまたはマイクロスフェアの表面は、反応性の基で修飾することもできる。前駆体混合物が、薬剤担持マイクロスフェアを含む場合には、相分離した等屈折率の系を形成して、光学的透明性を改善するのが有利である。
【０１５４】
実施例 11 ： 温度感受性薬剤放出性コンタクトレンズ
プレポリマー、デッドポリマー、および非反応性希釈剤を含む半固体前駆体混合物から、再使用が可能な薬剤放出性コンタクトレンズを製造する。前駆体混合物は、均質混合物とすることも、相分離した等屈折率の系とすることもできる。プレポリマーは、生理学的に許容される水溶液中で温度に対して溶解度感受性を示すポリマーから形成する。デッドポリマーは、コンタクトレンズへの薬剤の溶解度を増大させるために、目的とする薬剤に対して親和性を示すものから選ぶことができる。
【０１５５】
本実施例では、プレポリマーは、プレポリマーが水溶液中でLCST挙動を示すよう、N-イソプロピルアクリルアミドが主要な構成成分である共重合体を主成分としている。コンタクトレンズの非使用時には、レンズを、周囲温度よりもコンタクトレンズの膨潤度が高い低温の薬剤含有溶液に浸漬し、コンタクトレンズに薬剤を担持させる効率的な手段とする。目に装用すると、レンズは、緩徐で、または他の制御可能なかたちで、薬剤を放出する。

Claims (29)

1. （i）少なくとも2種の互いに類似していないプレポリマー、または、少なくとも1種のプレポリマーおよびデッドポリマーからなるポリマーブレンドと；（ii）少なくとも1種の非反応性の希釈剤と；（iii）選択的な、少なくとも1種の反応性の可塑剤と；（iv）選択的な、少なくとも1種の活性成分とを含むポリマー前駆体混合物であって、重合時の収縮の少ない半固体の重合性組成物であるポリマー前駆体混合物。
2. 重合時も光学的に透明なままである請求項1に記載のポリマー前駆体混合物。
3. ポリマー前駆体混合物が、半固体状で不溶性であるが、水膨潤性の重合性親水性組成物である請求項1または2に記載のポリマー前駆体混合物。
4. ポリマー前駆体混合物が、重合して塩類溶液に平衡化させた際に、相分離した等屈折率の系を形成する請求項1または2に記載のポリマー前駆体混合物。
5. 非反応性希釈剤の量を、成形、硬化後に、非反応性希釈剤が塩類溶液と等積交換しうる量であって、重合したポリマー前駆体混合物を塩類溶液中で平衡化させても、光学的に透明なままである量を選択する請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
6. プレポリマーの組成とデッドポリマーの組成が相対応している請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
7. 非反応性希釈剤が、水、眼科用粘滑剤、およびそれらの混合物からなる群より選択される請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
8. プレポリマーとデッドポリマーの少なくとも一方が、2-ヒドロキシエチルメタクリレートモノマー単位を主要部分として含む請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
9. プレポリマーとデッドポリマーの少なくとも一方が、N-ビニルピロリドンモノマー単位を主要部分として含む請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
10. プレポリマーとデッドポリマーの少なくとも一方が、シリコーンを含む請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
11. プレポリマーとデッドポリマーの少なくとも一方が、親水性シリコーンである請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
12. プレポリマーとデッドポリマーの少なくとも一方が、生理学的に許容される水溶液中で、溶液の熱力学的バランスが移動した際に相分離を示す請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物。
13. 表面形成用材料と内部コア材料とを含み、コア材料が、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物であり、表面形成用材料の組成が、コア形成材料の組成とは異なっており、重合時には、表面材料とコア材料が一体で一続きの物体を構成する予成形品。
14. 表面形成用材料が、染料溶液、顔料溶液、引っ掻き抵抗剤の前駆体の配合物、親水性モノマー／架橋剤混合物、およびそれらの混合物からなる群より選択される請求項13に記載の予成形品。
15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のポリマー前駆体混合物または予成形品から製造された成形品。
16. 生理学的に許容される塩類溶液中で平衡化させた際に、最低限の膨張または収縮を示す請求項15に記載の成形品。
17. 所定用途への使用の前に、別途に抽出工程を行わなくてもよい請求項15または16に記載の成形品。
18. コンタクトレンズまたは眼内レンズである請求項15、16、または17に記載の成形品。
19. 形状付与成形品を製造する方法であって、
    a） 開始剤と、（i）少なくとも2種の互いに類似していないプレポリマー、または、少なくとも1種のプレポリマーおよびデッドポリマーからなるポリマーブレンドと；（ii）少なくとも1種の非反応性の希釈剤と；（iii）選択的な、少なくとも1種の反応性の可塑剤と；（iv）選択的な、少なくとも1種の活性成分とを含むポリマー前駆体混合物とを混合して、重合時の収縮の少ない半固体重合性組成物を生成し；
    b） 選択的に、この半固体重合性組成物に形状を付与して所望の形状の予成形品とし；
    c） 選択的に、この予成形品を表面形成用材料に曝露させて、半固体傾斜複合材料を形成し；
    d） 半固体重合性組成物または半固体傾斜複合材料を、所望の形状に対応する型に導入し；
    e） 型を圧縮して、半固体重合性組成物または半固体傾斜複合材料を型内部のキャビティの形状とし；
    f） 半固体重合性組成物または半固体傾斜複合材料を、重合化エネルギー源に曝露して、硬化成形品を得る
    工程を含む方法。
20. 半固体重合性組成物が、重合時も光学的に透明なままである請求項19に記載の方法。
21. 硬化成形品が、形状を付与した光学レンズである請求項20に記載の方法。
22. ポリマー前駆体混合物が、半固体状で不溶性であるが、水膨潤性の重合性親水性組成物である請求項19、20、または21に記載の方法。
23. 架橋性プレポリマーの組成とデッドポリマーの組成が相対応している請求項19〜22のいずれか一項に記載の方法。
24. 半固体組成物または傾斜複合材料を型内で圧縮した後であって、重合化エネルギー源に曝露する前の時点において、所定温度での待ち時間を設ける工程をさらに含む請求項19〜23のいずれか一項に記載の方法。
25. 表面形成用材料を型の表面に塗布し、選択的に表面形成用材料を硬化または部分硬化させてから、予成形品を型内に載置し、型の閉鎖時に予成形品を表面形成用材料に曝露させる請求項19〜24のいずれか一項に記載の方法。
26. 硬化成形品を、塩類溶液の入った梱包容器に入れる工程をさらに含む請求項19〜25のいずれか一項に記載の方法。
27. 型が再使用可能である請求項19〜26のいずれか一項に記載の方法。
28. 半固体組成物または傾斜複合材料を重合化エネルギー源に曝露して、硬化時間を短縮する請求項19〜27のいずれか一項に記載の方法。
29. 硬化成形品が、所定用途への使用の前に、最低限の抽出工程のみをさらに要する請求項19〜28のいずれか一項に記載の方法。