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CN1416437A - 反应性聚合物 - Google Patents

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Publication number
CN1416437A
CN1416437A CN01806383A CN01806383A CN1416437A CN 1416437 A CN1416437 A CN 1416437A CN 01806383 A CN01806383 A CN 01806383A CN 01806383 A CN01806383 A CN 01806383A CN 1416437 A CN1416437 A CN 1416437A
Authority
CN
China
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group
alkyl
independently
formula
compound
Prior art date
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Pending
Application number
CN01806383A
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English (en)
Inventor
J·洛伊克尔
P·沙布塞克
D·洛曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novartis AG
Original Assignee
Novartis AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Novartis AG filed Critical Novartis AG
Publication of CN1416437A publication Critical patent/CN1416437A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041—Lenses
    • G02B1/043—Contact lenses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
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    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明涉及下式(1)的新型反应性聚合物：其中各变量如权利要求所定义。本发明的聚合物可用于材料表面改性和尤其适合于为生物医学制品如隐形眼镜提供亲水涂层。

Description

反应性聚合物
本发明涉及新型高反应性聚合物衍生物，至少部分涂布所述聚合物衍生物的制品如生物医学制品，尤其是隐形眼镜，和使用该新型聚合物衍生物涂布无机或有机基材的方法。
现有技术中已经公开了用于在基材上制备聚合物涂层的各种不同类型的方法。例如，U.S.专利No.5,527,925描述了官能化光引发剂和含以共价键键接于其表面的所述光引发剂的有机基材如隐形眼镜。在所述公开物的一个实施方案中，这样改性的隐形眼镜的表面用光可聚合的烯属不饱和单体涂布，然后通过辐射来聚合，这样形成了新型基材表面。然而用这种方法，不可能总是获得所需的涂层特性，例如对于包括隐形眼镜的生物医学装置的表面必需的可湿性特性。最重要的是，该已知的表面改性方法仅可应用于具有官能化表面的制品，也就是说，制品的表面要么本身含有官能团，要么必须通过等离子体处理或类似处理预先引入官能团。然而，人们非常需要能够引发亲水层在“惰性”表面上的共价结合，从而避免预先的等离子体处理或类似处理。
令人惊奇的是，现在已经发现了能够与不合官能团的制品的表面反应的新型反应性聚合物衍生物。利用所述新型聚合物，有可能获得具有改进可湿性、保水性能和生物相容性的制品，尤其生物医学装置如隐形眼镜。
本发明因此在一个方面涉及下式的化合物：
其中R1是吸电子取代基且n是0至2的整数，Z是用作形成卡宾或氮宾的可触发的前体，A是下式的基团：
-C(O)-X-                            (2a)或
-X-C(O)-                            (2b)；或
-X1-C(O)-X-                        (2c)；或
-X1-C(S)-X-                        (2d)；或
-A1-C(O)-X-                        (2e)；或
-X1-C(O)-NH-R-NH-C(O)-X-           (2f)；或
-X1-C(O)-R-C(O)-X-                 (2g)；
X和X1各自独立是基团-O-或-NR2-，其中R2是氢或C1-C4-烷基；
A1是可以插有-O-的C2-C30-烷基；
R是线性或支化C1-C18-亚烷基，或未取代或C1-C4-烷基-或C1-C4-烷氧基-取代的C6-C10-亚芳基，C7-C18-芳亚烷基，C6-C10-亚芳基-C1-C2-亚烷基-C6-C10-亚芳基，C3-C8-亚环烷基，C3-C8-亚环烷基-C1-C6-亚烷基，C3-C8-亚环烷基-C1-C2-亚烷基-C3-C8-亚环烷基或C1-C6-亚烷基-C3-C8-亚环烷基-C1-C6-亚烷基；并且(oligomer)是
(i)下式的调聚物的基团：
其中(alk)是C2-C12-亚烷基，
Q是适合用作聚合链反应终止剂的一价基团，
P和q各自独立是0-750的整数，其中(p+q)的总和是2-750的整数，
以及B和B’各自独立是可以从可共聚的乙烯基单体衍生的通过用单键替换乙烯的双键得到的1，2-亚乙基，基团B和B’中至少一个被亲水取代基取代；或者(i-i)下式的调聚物的基团：
Figure A0180638300092
其中(alk*)，Q*，p1和q1各自独立具有(alk)，Q，p和q的含义，B1是可以从可共聚的乙烯基单体衍生的通过用单键替换乙烯的双键得到的1，2-亚乙基，它可被基团-T-(oligomer1)取代，其中(oligomer1)独立是上式(3a)的基团和T是一个直接键或下式的基团：
-C(O)-(T1)x-X3-                  (2a*)或
-(T2)m-NH-C(O)-X4-               (2b*)；或
-(T2)m-X3-C(O)--                 (2c*)；或
-C(O)-NH-(alk**)-C(O)-X3-          (2d*)；或
-C(O)-X4-(alk***)-X3-C(O)-        (2e*)；
T1是未取代或被羟基取代的-O-C2-C12-亚烷基，或是-O-C2-C12-亚烷基-NH-C(O)-或-O-C2-C12-亚烷基-O-C(O)-NH-R13-NH-C(O)-，其中R13独立具有以上R的含义；
T2是C1-C8-亚烷基；亚苯基或亚苄基；
X3和X4各自独立是二价基团-O-或-NR2’，其中R2’是氢或C1-C6-烷基；
(alk**)是C1-C6-亚烷基并且(alk***)是C2-C12-亚烷基，并且
m和x各自独立是数值0或1；和
B1’独立具有B1或B的含义；
(ii)下式的低聚物的基团：
Figure A0180638300101
其中R3是氢或未取代或羟基取代的C1-C12-烷基，u是2-750的整数且Q’是聚合引发剂的基团；或
(iii)下式的基团：其中X2独立具有上述X的含义，以及R3和u如以上所定义，或(iv)下式的低聚物的基团：
其中R4和R4’各自独立是C1-C4-烷基，An-是阴离子，v是2-750的整数，且Q”是适合用作聚合链反应终止剂的一价基团；
前提条件是，如果(oligomer)是式(3b)或(3c)的基团，A不是式(2b)的基团。
以下优选项适用于在式(1)的化合物的定义中含有的变量：
Z例如是下式的基团：
Figure A0180638300113
(4a)      或        -N3        (4b)，
其中R5是吸电子取代基，例如氟化C1-C6-烷基，例如基团-C2F5或优选基团-CF3。
R1例如是羟基，C1-C4-烷氧基，磺基，硝基，三氟甲基或卤素如氟或氯。
变量n例如是数值1或优选0。
X和X1各自独立优选是基团-O-或-NH-和尤其各是基团-NH-。
A1优选是可以插有-O-的C2-C12-烷基，例如支化或优选线性C2-C12-烷基或尤其基团-(CH2CH2O)1-5-CH2CH2-。
式(2a)-(2g)的基团A和式(2a*)-(2e*)的基团在各种情况下理解为分别是左键朝向苯环或B1和右键朝向(oligomer)或(oligomer1)。
在式(2g)中作为亚烷基的R优选是线性或支化C1-C12-亚烷基，更优选C1-C6-亚烷基和最优选C1-C4-亚烷基。
在式(2f)中作为亚烷基的R优选是线性或支化C3-C14-亚烷基，更优选线性或支化C4-C12-亚烷基和最优选线性或支化C6-C10-亚烷基。
当R是亚芳基时，例如是亚萘基或尤其亚苯基，各自可以被例如C1-C4-烷基或C1-C4-烷氧基取代。优选作为亚芳基的R是未取代或在至少一个键合部位的邻位被C1-C4-烷基或C1-C4-烷氧基取代的1，3-或1，4-亚苯基。
作为芳亚烷基的R优选是萘基亚烷基和最优选苯基亚烷基。芳亚烷基中的亚烷基含有优选1-12、更优选1-6和最优选1-4个碳原子。最优选的是，芳亚烷基中的亚烷基是亚甲基或亚乙基。
当R是亚环烷基时，优选是C5-C6-亚环烷基和最优选未取代或被甲基取代的亚环己基。
当R是亚环烷基-亚烷基时，优选是亚环戊基-C1-C4-亚烷基和尤其亚环己基-C1-C4-亚烷基，各是未取代的或被C1-C4-烷基(尤其甲基)单取代或多取代。更优选基团亚环烷基-亚烷基是亚环己基-亚乙基，最优选亚环己基-亚甲基，各是未取代的或在亚环己基中被1-3个甲基取代。
当R是亚烷基-亚环烷基-亚烷基时，优选是C1-C4-亚烷基-亚环戊基-C1-C4-亚烷基和尤其C1-C4-亚烷基-亚环己基-C1-C4-亚烷基，各是未取代的或被C1-C4-烷基(尤其甲基)单或多取代。更优选，基团亚烷基-亚环烷基-亚烷基是亚乙基-亚环己基-亚乙基，最优选是亚甲基-亚环己基-亚甲基，各是未取代的或在亚环己基中被1-3个甲基取代。
作为C3-C8-亚环烷基-C1-C2-亚烷基-C3-C8-亚环烷基或C6-C10-亚芳基-C1-C2-亚烷基-C6-C10-亚芳基的R优选是C5-C6-亚环烷基-亚甲基-C5-C6-亚环烷基或亚苯基-亚甲基-亚苯基，各自可以是未取代的或在环烷基或苯环中被一个或多个甲基取代。
式(2f)中的基团R具有对称或优选非对称结构。
一组优选的基团A包括式(2f)的那些，其中R是线性或支化C6-C10-亚烷基；亚环己基-亚甲基或亚环己基-亚甲基-亚环己基，各自是未取代或在环己基结构部分中被1-3个甲基取代。
式(2f)中的二价基团R优选从二异氰酸酯衍生而来，最优选从选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，4，4’-亚甲基双(环己基异氰酸酯)，1，6-二异氰酸基-2，2，4-三甲基-正己烷(TMDI)，亚甲基双(环己基-4-异氰酸酯)和六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)中的二异氰酸酯衍生而来。
在另一实施方案中，A优选是式(2a)，(2b)，(2d)或(2e)，尤其(2a)或(2b)的基团。
一组适合的式(1)化合物是其中Z是基团
Figure A0180638300131
n是0，和A是式(2a)的基团。
另一组适合的式(1)化合物是其中Z是基团-N3，n是1或优选0，和A是式(2a)，(2d)或(2e)，尤其(2b)的基团。
亲水聚合物(oligomer)具有例如750-1000000Da，优选1000-100000Da，更优选1500-75000Da，还更优选1500-50000Da，和特别是2500-50000Da的数均分子量Mn。
如果(oligomer)是调聚物基团(i)，(alk)优选是C2-C8-亚烷基，更优选C2-C6-亚烷基，还更优选C2-C4-亚烷基和尤其优选1，2-亚乙基。亚烷基(alk)可以是支化或优选线性亚烷基。
Q可以是在调聚物的制备过程中存在于反应混合物中的任何链终止片段，例如氢原子、溶剂基团、引发剂片段或链转移剂的基团。
(p+q)的总和优选是10-750，更优选15-700，还更优选20-650和尤其优选40-600的整数。在本发明的优选实施方案中，q是0且p是2-750，优选10-750、更优选15-700、还更优选20-650和尤其优选40-600的整数。根据另一个实施方案，p和q各自独立是1-749且(p+q)的总和优选是10-750、更优选15-700、还更优选20-650和尤其优选40-600的整数。
基团B或B’的适合的亲水取代基可以是非离子，阴离子，阳离子或两性离子取代基。因此，含有单体单元B和/或B’的式(3a)的调聚物链可以是含有阴离子、阳离子和/或两性离子基团的带电荷链，或者可以是不带电荷链。另外，调聚物链可以包括不带电荷和带电荷单元的共聚混合物。如果存在，电荷在调聚物内的分布可以是无规或分段的。
在本发明的一个优选实施方案中，式(3a)的调聚物基团单独由非离子单体单元B和/或B’组成。在本发明的另一优选的实施方案中，式(3a)的调聚物基团单独由离子单体单元B和/或B’组成，例如单独由阳离子单体单元或单独由阴离子单体单元组成。本发明的还一个优选实施方案指包含非离子单元B和离子单元B’的式(3a)的调聚物基团。
B或B’的适合的非离子取代基例如包括被选自-OH、C1-C4-烷氧基和-NR6R6’中的一个或多个相同或不同的取代基取代的C1-C6-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或未取代或羟基取代的C1-C6-烷基或苯基；被羟基、C1-C4-烷氧基或-NR6R6’取代的苯基，其中R6和R6’如以上所定义；基团-COOY，其中Y是C1-C4-烷基，被例如以下基团取代的C1-C24-烷基：羟基、C1-C4-烷氧基、-O-Si(CH3)3、-NR6R6’，其中R6和R6’如以上所定义，基团-O-(CH2CH2O)1-24-E，其中E是氢或C1-C6-烷基，或基团-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是具有1-8个糖单元的糖基或是基团-O-(CH2CH2O)1-24-E，其中E如以上所定义，或Y是未取代或被C1-C4-烷基或C1-C4-烷氧基取代的C5-C8-环烷基，或是未取代的或C1-C4-烷基或C4-C4-烷氧基取代的苯基或C7-C12-芳烷基；-CONY1Y2，其中Y1和Y2各自独立是氢，C1-C4-烷基，例如被羟基、C1-C4-烷氧基或基团-O-(CH2CH2O)1-24-E取代的C1-C12-烷基，其中E如以上所定义，或Y1和Y2与相邻的N-原子一起形成没有其它杂原子或有一个其它的氧或氮原子的5或6元杂环；基团-OY3，其中Y3是氢；被-NR6R6’取代的C1-C4-烷基或C1-C12-烷基；或是基团-C(O)-C1-C4-烷基；和其中R6和R6’如以上所定义；或具有至少一个N原子和在各种情况下经所述氮原子键接的5-7元杂环基团。
B或B’的适合阴离子取代基包括例如被-SO3H、-OSO3H、-OPO3H2和-COOH取代的C1-C6-烷基；被选自-SO3H、-COOH、-OH和-CH2-SO3H中的一个或多个相同或不同的取代基取代的苯基；-COOH；基团-COOY4，其中Y4是例如被-COOH、-SO3H、-OSO3H、-OPO3H2或被基团-NH-C(O)-O-G’取代的C1-C24-烷基，其中G’是阴离子碳水化合物基团；基团-CONY5Y6，其中Y5是被-COOH，-SO3H、-OSO3H、或-OPO3H2取代的C1-C24-烷基和Y6独立具有Y5的含义或是氢或C1-C12-烷基；或-SO3H；或它的盐，例如它的钠、钾、铵或类似盐。
B或B’的适合阳离子取代基包括被基团-NR6R6’R6”+An-取代的C1-C12-烷基，其中R6、R6’和R6”各自独立是氢或未取代或羟基取代的C1-C6-烷基或苯基，和An-是阴离子；或基团-C(O)OY7，其中Y7是被基团-NR6R6’R6”+An-取代的C1-C24-烷基并且是未取代的或进一步例如被羟基取代，其中R6、R6’、R6”和An-如以上所定义。
B或B’的适合两性离子取代基包括-R7-Zw，其中R7是直接键或官能团，例如羰基、碳酸酯、酰胺、酯、二羰酐、二羰酰亚胺、脲或脲烷基团；和Zw是各包括一个阴离子和一个阳离子基团的脂族结构部分。
以下优选项适用于B和B’的亲水取代基：
(i)非离子取代基：
B或B’的优选的烷基取代基是被选自-OH和-NR6R6’中的一个或多个取代基取代的C1-C4-烷基，尤其C1-C2-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或C1-C4-烷基，优选氢、甲基或乙基并尤其优选氢或甲基，例如-CH2-NH2，-CH2-N(CH3)2。
B或B’的优选的苯基取代基是被-NH2或N(C1-C2-烷基)2取代的苯基，例如邻、间或对-氨基苯基。
在B或B’的亲水取代基是基团-COOY的情况下，作为烷基的Y优选是C1-C2-烷基；作为取代烷基的Y优选是各自如上述那样被取代的C1-C12-烷基，更优选C1-C6-烷基，还更优选C1-C4-烷基和尤其优选C1-C2-烷基。在烷基Y被-NR6R6’取代的情况下，上述的含义和优选项适用于R6和R6’。被-NH-C(O)-O-G取代的烷基Y的适合糖类取代基-O-G的实例是单或二糖的基团，例如葡萄糖、乙酰基葡萄糖、甲基葡萄糖、葡糖胺、N-乙酰基葡糖胺、葡糖酸内酯、甘露糖、半乳糖、半乳糖胺、N-乙酰基半乳糖胺、果糖、麦芽糖、乳糖、岩藻糖、蔗糖或海藻糖、脱水糖基团如左旋葡聚糖、葡糖苷基团如辛基葡糖苷、糖醇基团如山梨醇、糖酸衍生物基团如乳糖酸酰胺、或具有最多20个糖单元的寡糖基团，例如环糊精、支化环糊精、淀粉、脱乙酰壳多糖、麦芽三糖或麦芽六糖的片段。基团-O-G优选表示单或二糖的基团或具有最多8个糖单元的环糊精片段的基团。尤其优选的糖基团-O-G是海藻糖的基团或环糊精片段的基团。在烷基Y被基团-O-(CH2CH2O)1-24-E或-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是-O-(CH2CH2O)1-24-E，取代的情况下，(CH2CH2O)单元的数目在各种情况下优选是1-12和更优选2-8。E优选是氢或C1-C2-烷基。作为C5-C8-环烷基的Y例如是环戊基或优选环己基，各自是未取代的或例如被1-3个C1-C2-烷基取代。作为C7-C12-芳烷基的Y例如是苄基。
优选的非离子基团-COOY是其中Y是以下基团：C1-C2-烷基；或被选自羟基、C1-C2-烷氧基、-O-Si(CH3)3、和-NR23R23’中的一个或两个取代基取代的C2-C6-烷基，其中R23和R23’各自独立是氢或C1-C4-烷基；或Y是基团-CH2CH2-O-(CH2CH2O)1-12-E，其中E是氢或C1-C2-烷基；或是基团-C2-C4-亚烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是糖基。
更优选的非离子基团-COOY是其中Y是以下基团：C1-C2-烷基；或被选自-OH和-NR6R6’中的一个或两个取代基取代的C2-C4-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或C1-C2-烷基；或基团-CH2CH2-O-(CH2CH2O)1-12-E，其中E是氢或C1-C2-烷基；或是基团-C2-C4-亚烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是糖基。
特别优选的基团-COOY包括其中Y是以下基团：C1-C2-烷基，尤其甲基；或是未取代或被羟基或N，N-二-C1-C2-烷基氨基取代的C2-C3-烷基，或是基团-C2-C3-亚烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是海藻糖的基团或具有最多8个糖单元的环糊精片段基团。
B或B’的优选非离子取代基-C(O)-NY1Y2是其中Y1和Y2各自独立是氢，C1-C2-烷基或被羟基取代的C1-C6-烷基；或Y1和Y2与相邻的N原子一起形成没有其它杂原子或具有另一N或O原子的杂环6元环。还更优选的Y1和Y2的含义彼此独立是氢，C1-C2-烷基或未取代或被羟基取代的C1-C4-烷基；或Y1和Y2与相邻的N原子一起形成N-C1-C2-烷基哌嗪基或吗啉基环。尤其优选的非离子基团-C(O)-NY1Y2是其中Y1和Y2各自独立是氢、甲基或2-羟乙基；或Y1和Y2与相邻N原子一起形成吗啉基环。
B或B’的优选的非离子取代基-OY3是其中Y3是氢、C1-C2-烷基、被-NH2或-N(C1-C2-烷基)2取代的C1-C4-烷基、或是基团-C(O)C1-C2-烷基。Y3特别优选是氢或乙酰基。
B或B’的优选的非离子杂环取代基是具有一个N原子和另外没有其它杂原子或有一个其它N或O杂原子的5或6元杂芳族或杂脂族基团，或是5-7元内酰胺。这种杂环基团的实例是N-吡咯烷酮基，2-或4-吡啶基，2-甲基吡啶-5-基，2-，3-或4-羟基吡啶基，N-ε-己内酰胺基，N-咪唑基，2-甲基咪唑-1-基，N-吗啉基或4-N-甲基哌嗪-1-基，尤其N-吗啉基或N-吡咯烷酮基。
一组优选的B或B’的非离子取代基包括未取代或被-OH或-NR6R6’取代的C1-C2-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或C1-C2-烷基；基团-COOY，其中Y是C1-C2-烷基；被-OH、-NR6R6’取代的C2-C4-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或C4-C2-烷基，或Y是基团-C2-C4-亚烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是糖基；基团-C(O)-NY1Y2，其中Y1和Y2各自独立是氢，C1-C2-烷基或未取代或被羟基取代的C1-C6-烷基；或Y1和Y2与相邻的N原子一起形成没有其它杂原子或具有另一N或O原子的杂环6元环；基团-OY3，其中Y3是氢，C1-C2-烷基，被-NH2或-N(C1-C2-烷基)2取代的C1-C4-烷基，或是基团-C(O)C1-C2-烷基；或具有一个N原子和另外没有其它杂原子或有另一N、O或S杂原子的5或6元杂芳族或杂脂族基团，或5-7元内酰胺。
一组更优选的B或B’的非离子取代基包括基团-COOY，其中Y是C1-C2-烷基，被羟基、氨基或N，N-二-C1-C2-烷基氨基取代的C2-C3-烷基，或是基团-C2-C4-亚烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是海藻糖的基团或具有最多8个糖单元的环糊精片段；基团-CO-NY1Y2，其中Y1和Y2各自独立是氢、C1-C2-烷基或被羟基取代的C1-C4-烷基，或Y1和Y2与相邻的N原子一起形成N-C1-C2-烷基哌嗪基或吗啉基环；或选自N-吡咯烷酮基、2-或4-吡啶基、2-甲基吡啶-5-基、2-，3-或4-羟基吡啶基、N-ε-己内酰胺基、N-咪唑基、2-甲基咪唑-1-基、N-吗啉基或4-N-甲基哌嗪-1-基的杂环基团。
B或B’的非离子取代基的特别优选组包括基团-COO-C1-C2-烷基、-COO-(CH2)2-4-OH、-CONH2、-CON(CH3)2、-CONH-(CH2)2-OH、
Figure A0180638300181
和-COO(CH2)2-4-NHC(O)-O-G
其中-O-G是海藻糖的基团或具有最多8个糖单元的环糊精片段。
(ii)阴离子取代基：
优选的B或B’的阴离子取代基是被选自-SO3H和-OPO3H2中的一个或多个取代基取代的C1-C4-烷基，尤其C1-C2-烷基，(例如-CH2-SO3H)；被-SO3H或磺甲基取代的苯基，例如邻、间或对-磺基苯基或邻、间或对磺基甲基苯基；-COOH；基团-COOY4，其中Y4是被-COOH、-SO3H、-OSO3H、-OPO3H2或被基团-NH-C(O)-O-G’取代的C2-C6-烷基，其中G’是乳糖酸、透明质酸、唾液酸或唾液酸终端的碳水化合物的基团，例如唾液酸化半乳糖或乳糖酸；尤其是被-SO3H或-OSO3H取代的C2-C4-烷基；基团-CONY5Y6，其中Y5是磺基取代的C1-C6-烷基，尤其是磺基取代的C2-C4-烷基，和Y6是氢，例如基团-C(O)-NH-C(CH3)2-CH2-SO3H；或-SO3H；或它的合适的盐，例如钠或钾盐或生物相容性胺盐如三乙醇胺盐。B或B’的尤其优选的阴离子取代基是-COOH、-SO3H、邻、间或对磺基苯基、邻、间或对磺基甲基苯基或基团-CONY5Y6，其中Y5是被磺基取代的C2-C4-烷基且Y6是氢。
(iii)阳离子取代基：
B或B’的优选的阳离子取代基是C1-C4-烷基，尤其C1-C2-烷基，在各自情况下被-NR6R6’R6”+An-取代；基团-C(O)OY7，其中Y7是C2-C6-烷基，尤其C2-C4-烷基，在各自情况下被-NR6R6’R6”+An-取代并未取代或进一步被羟基取代。R6、R6’和R6”各自独立优选是氢或C1-C4-烷基，更优选甲基或乙基并尤其优选甲基。适合的阴离子An-的实例是Hal-，其中Hal是卤素，例如Br-、F-、I-、或尤其Cl-，此外HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、HSO4 -、SO4 2-或有机酸的基团如OCOCH3 -等。尤其优选的B或B’的阳离子取代基是基团-C(O)OY7，其中Y7是是被-N(C1-C2-烷基)3 +An-取代和进一步被羟基取代的C2-C4-烷基，和An-是阴离子，例如基团-C(O)O-CH2-CH(OH)-CH2-N(CH3)3 +An-。
(iv)两性离子取代基-R7-Zw：
R7优选是羰基，酯，或酰胺官能团和更优选酯基-C(O)-O-。
结构部分Zw的适合阴离子基团例如是-COO-、-SO3 -、-OSO3 -、-OPO3H-或二价-O-PO2 --或-O-PO2 --O，优选基团-COO-或-SO3 -或二价基团-O-PO2 --，和尤其基团-SO3 -。
结构部分Zw的适合的阳离子基团例如是基团-NR6R6’R6”+或二价基团-NR6R6’+-，其中R6、R6’和R6”如以上所定义，以及各自独立优选是氢或C1-C6-烷基，优选氢或C1-C4-烷基和最优选各自是甲基或乙基。
结构部分Zw例如是C2-C30-烷基，优选C2-C12-烷基，和更优选C3-C8-烷基，在各种情况下未插有或插有-O-，以及各被上述阴离子和阳离子之一取代或插有，另外，进一步未取代或被基团-OY8取代，其中Y8是氢或羧酸的酰基。
Y8优选是氢或高级脂肪酸的酰基。
其它实施方案涉及两性离子结构部分，其中R7是基团-C(O)NH-和Zw是下式的基团：
-(CHR8-C(O)-NH)t-CHR8-COOH                (5)
其中R8是氢或未取代或被羟基、羧基、氨基甲酰基、氨基、苯基、邻、间或对-羟基苯基、咪唑基、吲哚基或基团-NH-C(＝NH)-NH2取代的C1-C4-烷基，和t是2-250的整数，或Zw是以脯氨酸或羟基脯氨酸为基础的寡肽基团。
Zw优选是C2-C12-烷基和还更优选C3-C8-烷基，被上述阴离子和阳离子基团之一取代或插有，和另外可以进一步被基团OY8取代。
两性离子取代基-R7-Zw的优选基团对应于下式：
-C(O)-O-(alk)-N(R6)2 +-(alk’)-An-            或
-C(O)-O-(alk”)-O-PO2 --(O)0-1-(alk)-N(R6)3 +
其中R6是氢或C1-C6-烷基；An-是阴离子基团-COO-，-SO3 -，-OSO3-或-OPO3H-，优选-COO-或-SO3 -和最优选-SO3 -，alk’是C1-C12-亚烷基，(alk”)是未取代或被基团-OY8取代的C2-C24-亚烷基，Y8是氢或羧酸的酰基，而(alk)是C2-C8-亚烷基。
(alk’)优选是C2-C8-亚烷基，更优选C2-C6-亚烷基和最优选C2-C4-亚烷基。(alk”)优选是C2-C12-亚烷基，更优选C2-C6-亚烷基和特别优选C2-C3-亚烷基，在各自情况下是未取代的或被羟基或基团-OY8取代。(alk)优选是C2-C4-亚烷基和更优选C2-C3-亚烷基。R9是氢或C1-C4-烷基，更优选甲基或乙基和尤其优选甲基。B或B’优选的两性离子取代基是下式：
-C(O)O-CH2-CH(OY8)-CH2-O-PO2 --(CH2)2-N(CH3)3 +，
其中Y8是氢或高级脂肪酸的酰基。
B例如表示下式的基团：
Figure A0180638300201
或
Figure A0180638300202
其中R9是氢或C1-C4-烷基，优选氢或甲基；R10是亲水取代基，其中适用上述的含义和优选项；R11是C1-C4-烷基，苯基或基团-C(O)OY9，其中Y9是氢或未取代或羟基取代的C1-C4-烷基；而R12是基团-C(O)Y9’或-CH2-C(O)OY9’，其中Y9’独立具有Y9的含义。
R11优选是C1-C2-烷基，苯基，基团-C(O)OY9。R12优选是基团-C(O)OY9’或-CH2-C(O)OY9’，其中Y9和Y9’各自独立是氢，C1-C2-烷基或羟基-C1-C2-烷基。根据本发明的尤其优选的-CHR11-CHR12-单元是其中R11是甲基或基团-C(O)OY9和R12是基团-C(O)OY9’或-CH2-C(O)OY9，其中Y9和Y9’各自是氢，C1-C2-烷基或羟基-C1-C2-烷基。
B’可以独立具有上述B的含义之一。
如果(oligomer)是式(3a)的基团，基团-(alk)-S-[B]p-[B’]q-Q优选表示下式的基团：还更优选下式的基团：
Figure A0180638300211
其中R9、R10、Q、p和q适用上述的含义和优选项，R9’独立适用上述R9的含义和优选项，和R10’独立适用上述R10的含义和优选项。
基团(oligomer)的一个实施方案涉及式(3a’)或(3a”)的基团，其中R9和R9’各自独立是氢或甲基，而R10和R10’各自独立是上述低分子量亲水基团之一，例如重均分子量＜200的基团；在本文中，适合的低分子量基团例如是选自以下的非离子基团：未取代或被-OH或-NR6R6’取代的C1-C2-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或C1-C2-烷基；基团-COOY，其中Y是C1-C2-烷基；被-OH，-NR6R6’取代的C2-C4-烷基，其中R6和R6’各自独立是氢或C1-C2-烷基；基团-C(O)-NY1Y2，其中Y1和Y2各自独立是氢，C1-C2-烷基或未取代或被羟基取代的C1-C6-烷基，或Y1和Y2与相邻的N原子一起形成没有其它杂原子或具有一个其它N或O原子的杂环6元环；基团-OY3，其中Y3是氢，C1-C2-烷基，被-NH2或-N(C1-C2-烷基)2取代的C1-C4-烷基，或是基团-C(O)C1-C2-烷基；和具有一个N原子和另外没有其它杂原子或有其它N、O或S杂原子的5或6元杂芳族或杂脂族基团，或5-7元内酰胺；选自-COOH，-SO3H，邻、间或对磺基苯基，邻、间或对磺基甲基苯基或基团-CONY5Y6的阴离子基团，其中Y5是被磺基取代的C2-C4-烷基，和Y6是氢；阳离子基团，选自在各自情况下被-NR6R6’R6”+An-取代的C1-C4-烷基，尤其C1-C2-烷基的阳离子基团；或基团-C(O)OY7，其中Y7是C2-C6-烷基，尤其C2-C4-烷基，在各种情况下被-NR6R6’R6”+An-取代并且未取代或进一步被羟基取代；或选自以下的两性离子基团：
-C(O)-O-(alk)-N(R6)2 +-(alk’)-An-      或
-C(O)-O-(alk”)-O-PO2 --(O)0-1-(alk)-N(R6)3 +
其中R6是氢或C1-C2-烷基；An-是阴离子基团-COO-，-SO3 -，-OSO3 -或-OPO3H-，alk’是C2-C4-亚烷基，(alk”)是未取代或被羟基取代的C2-C3-亚烷基，和(alK)是C2-C4-亚烷基。
基团(oligomer)的另一方案涉及式(3a’)或(3a”)的那些基团，其中R9和R9’各自独立是氢或甲基，至少一个R10是包含重均分子量≥200的亲水侧链的基团；和R10’独立具有R10的含义或是上述的低分子量基团。在本文中作为包含亲水侧链的基团的R10和R10’例如是选自以下的非离子取代基：基团-COOY，其中Y是基团-CH2CH2-O-(CH2CH2O)y-E，E是氢或C1-C6-烷基和y是3-24的整数，或Y是-C2-C6-烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是糖基或是基团-O-(CH2CH2O)y-E，其中E和y各自如以上所定义；和基团-CONY1Y2，其中Y1是氢或未取代或例如羟基取代的C1-C12-烷基，和Y2是被基团-O-(CH2CH2O)y-E取代的C1-C12-烷基，和其中E和y如以上所定义；和选自下式中的两性离子取代基：
-C(O)O-CH2-CH(OY8)-CH2-O-PO2 --(CH2)2-N(CH3)3 +，
其中Y8是高级脂肪酸的酰基，和下式的基团
-C(O)NH-(CHR8-C(O)-NH)t-CHR8-COOH          (5)
其中R8是氢或未取代或被羟基、羧基、氨基甲酰基、氨基、苯基、邻、间或对羟苯基，咪唑基，吲哚基或基团-NH-C(＝NH)-NH2取代的C1-C4-烷基，和t是2-250的整数。
如果(oligomer)是式(3a-a)的基团(i-i)，以下优选项适用于其中含有的变量：
(alk*)，Q*，p1和q1独立适用上述(alk)，Q，p和q的优选项。(oligomer1)是式(3a)的基团，其中适用上述的含义和优选项。
X3优选是二价基团-O-或-NH-，尤其-NH-。X4优选是-O-或-NH-。
R13独立适用上述式(2f)中的R的含义和优选项。
T1的优选含义是未取代或羟基取代的-O-C2-C8-亚烷基或基团-O-C2- C6-亚烷基-NH-C(O)-和尤其-O-(CH2)2-4-，-O-CH2-CH(OH)-CH2-或基团-O-(CH2)2-4-NH-C(O)-。T1的尤其优选含义是基团-O-(CH2)2-NH-C(O)-，T2优选是C1-C6-亚烷基，亚苯基或亚苄基，更优选C1-C4-亚烷基和还更优选C1-C2-亚烷基。x是0或优选1的整数。m是优选1的整数。
T优选是式(2b*)或尤其(2a*)的基团。
一组优选的基团B1包括下式的基团：
其中R9是氢或C1-C4-烷基，优选氢或甲基，和R10是-T-(oligomer1)的基团，其中T是式(2a*)或(2b*)的基团和(oligomer1)是式(3a)的基团，其中适用上述的含义和优选项。还更优选的一组基团B1包括上式(6a’)的基团，其中R9是氢或甲基，和R10 *是基团-T-(oligomer1)，其中T是式(2a*)的基团和(oligomer1)是式(3a)的基团。
优选基团B1例如是下式的基团：
其中R9、R9’和R9”各自独立是氢或甲基，T1是-O-(CH2)2-4-，-O-CH2-CH(OH)-CH2-或基团-O-(CH2)2-4-NH-C(O)-，X3是-O-或-NH-，(alk)是C2-C4-亚烷基，Q是适合用作聚合链反应终止剂的一价基团，而R10、R10’、p和q各自独立适用上述的含义和优选项。
特别优选的基团B1是下式的基团：
Figure A0180638300241
其中R9和R9’各自独立是氢或甲基，和R10、Q、(alk)和p适用上述的含义和优选项。一组特别优选的上式(6a)的基团是其中R9和R9’各自独立是氢或甲基，(alk)是C2-C4-亚烷基，p是10-750的整数，Q如以上所定义，和R10适用上述的含义和优选项的那些；尤其，该方案的R10是基团：
-COO-C1-C2-烷基，-CONH2，-CON(CH3)2，-COO-C1-C2-烷基，-CONH2，-CON(CH3)2， 或
基团B1’优选独立是其中适用上述的含义和优选项的基团B。变量q1最优选是0和p1独立适用上述p的含义和优选项。
如果(oligomer)是式(3b)的基团(ii)，式(3b)中的Q’是例如C1-C12-烷基，苯基或苄基，优选C1-C2-烷基或苄基和尤其甲基。R3优选是未取代的或羟基取代的C1-C4-烷基和尤其甲基。u优选是2-500，更优选5-500，还更优选5-250和尤其优选10-100的整数。
如果(oligomer)是式(3b’)的基团(iii)，上述的含义和优选项适用于其中含有的变量R3和u。式(3b’)中的基团X2H优选是羟基或氨基。
如果(oligomer)表示式(3c)的基团(iv)，R4和R4’各自优选是乙基或尤其甲基；v是2-500，更优选5-500，还更优选5-250和尤其优选10-100的整数；Q”例如是氢；和An-如以上所定义。
式(3a)，(3a-a)，(3a’)和(6a”)应被理解为各低聚基团的统计描述，也就是说，单体的取向和单体的顺序(在共聚物的情况下)绝不由所述结构式所固定。B和B’在式(3a)，(3a-a)或(3a’)中的排列因此在各种情况下可以是无规或分段的。
式(1)的化合物例如可以通过使下式的化合物：
其中A*是氨基、N-C1-C4-烷基氨基、羟基、异氰酸根、异硫氰酸根、羧基、或羧基衍生物，例如酰卤、酯或酸酐，以及R1、Z和n如以上所定义，
与下式的化合物反应来制备：
A**-(oligomer)                 (8)
其中(oligomer)如以上所定义，和A**独立具有A*的含义，条件是A**对A*有共反应性。例如，具有羧基，羧酸酰卤基，酯，酸酐，异氰酸根或异硫氰酸根的式(7)的化合物与式(8)的氨基或羟基化合物的反应(或反之亦然)在本领域中是公知的，并且按照有机化学的教科书中所述那样进行。例如，式(7)的异氰酸根或异硫氰酸根衍生物与式(8)的氨基或羟基化合物的反应可以在惰性有机溶剂如任选卤化的烃类，例如石油醚、甲基环己烷、甲苯、氯仿、二氯甲烷等，或醚，例如二乙醚、四氢呋喃、二噁烷，或高极性溶剂如DMSO，DMA，N-甲基-吡咯烷酮或甚至低级醇中，在0-100℃，优选0-50℃的温度下和特别优选在室温下，任选在催化剂，例如叔胺如三乙胺或三正丁基胺，1，4-二氮杂双环辛烷，或锡化合物如二月桂酸二丁基锡或二辛酸锡的存在下进行。使上述反应在惰性气氛下，例如在氮气或氩气氛围下进行是有利的。
在带有羧酸酐基团的式(7)或(8)的化合物的情况下，羧酸酐与带有氨基或羟基的式(8)或(7)的反应可以按照有机教科书中所述，例如在非质子溶剂，例如上述非质子溶剂之一，在室温到大约100℃的温度下进行。
在带有羧基的式(7)或(8)的化合物的情况下，羧基与带有氨基或羟基的式(8)或(7)的化合物的反应可以在酯或酰胺形成常用的条件下，例如在非质子介质中在大约室温到大约100℃的温度下进行。进一步优选在活化剂，例如N-乙基-N’-(3-二甲氨基丙基)-碳化二亚胺(EDC)、N-羟基丁二酰亚胺(NHS)或N，N’-二环己基碳化二亚胺(DCC)的存在下进行酯化或酰胺化反应。
式(1)的化合物可以使用本来已知的方式进行分离和在使用前有利地例如通过用适合溶剂沉淀、过滤和洗涤，在合适的溶剂中萃取、渗析、反渗透(RO)或超滤而纯化，特别优选反渗透和超滤。
本发明的共聚物的优选纯化方法，即反渗透和超滤能够以本来已知的方式进行。超滤和反渗透可以重复进行例如2-10次。另外，超滤和反渗透能够连续进行，直到获得所选择的纯度。所选择纯度原则上能够想要多高就能多高。
式(7)的化合物是已知的，部分可以商购或可以根据已知方法来制备。式(8)的化合物同样是已知的，例如从WO 99/57581中得知，或根据本领域已知的方法来制备。
本发明的另-目的涉及包括以下物质的复合材料：
(a)无机或有机主体材料；和
(b)通过将一种或多种不同的式(1)的化合物(其中所含有的变量适用上述的含义和优选项)施用于主体材料表面可获得的亲水表面涂层。
根据(a)的无机或有机主体材料的实例是石英，陶瓷，玻璃，硅酸盐矿物，硅胶，金属，金属氧化物，碳材料如石墨或玻璃化碳黑，天然或合成有机聚合物，或所述材料的层压材料，复合材料或混和物，尤其大量已知的天然或合成有机聚合物。聚合物的一些实例是加聚和缩聚聚合物(聚氨酯，环氧树脂，聚醚，聚酯，聚酰胺和聚酰亚胺)；乙烯基聚合物(聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯和它们的卤化衍生物，聚乙酸乙烯酯和聚丙烯腈)；或弹性体(硅氧烷，聚丁二烯和聚异戊二烯)。
所要涂布的一组优选的材料是通常用于生物医学装置制造，例如隐形眼镜，尤其那些本身不亲水的隐形眼镜。这些材料对熟练技术人员来说是已知的，可以包括例如聚硅氧烷，全氟聚醚，氟化聚(甲基)丙烯酸酯或例如由其它可聚合的羧酸衍生的相应氟化聚合物，聚(甲基)丙烯酸烷基酯或从其它可聚合的羧酸衍生的相应烷基酯聚合物，聚烯烃，或氟化聚烯烃，如聚偏二氟乙烯，氟化的乙烯丙烯聚合物，或四氟乙烯聚合物(优选与特殊间二氧杂环戊烯，如全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯结合)。适合的主体材料的实例是例如Lotrafilcon A，Neofocon，Pasifocon，Telefocon，Silafocon，Fluorsilfocon，Paflufocon，Silafocon，Elastofilcon，Fluorofocon或Teflon AF材料，如Teflon AF 1600或Teflon AF 2400，它们是大约63-73mol％的全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯和大约37-27mol％的四氟乙烯的共聚物，或大约80-90mol％的全氟-2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯和大约20-10mol％四氟乙烯的共聚物。
所要涂布的另一组优选材料包括通过键或桥连接的至少一种疏水链段和至少一种亲水链段的两亲型链段共聚物。实例是硅氧烷水凝胶，例如在PCT申请WO 96/31792和WO97/49740中公开的那些。
所要涂布的材料还可以是通常用于生产肾透析膜，血储存袋，起博器导线或血管移植物的任何血接触材料。例如在其表面改性的材料可以是聚氨酯，聚二甲基硅氧烷，聚四氟乙烯，聚氯乙烯，DacronTM或由其制备的复合材料。
此外，所要涂布的材料还可以是有或没有适合反应性基团的无机或金属基层材料，例如陶瓷，石英，或金属(如硅或金)，或其它聚合或非聚合基材。例如，对于可植入的生物医学应用，陶瓷或含有碳水化合物的材料如多糖是非常有效的。另外，例如用于生物传感器目的，如果充分控制涂层的结构，葡聚糖涂布的基层材料预期可降低非特异结合作用。生物传感器可以要求多糖在金、石英或其它非聚合基材上。
所要涂布的材料的形式可以在很大范围内变化。实例是微粒，细粒，胶囊，纤维，和尤其所有类型的模制品，例如管，薄膜，膜或生物医学模制品，尤其眼科模制品，如隐形眼镜，眼内透镜或人工角膜。模制品的其它实例是例如用作伤口愈合敷料，眼绷带，用于活性化合物缓释的材料如药物释放片的材料，能够用于外科的模制品，如心瓣膜，血管移植物，导管，人工器官，封入内部的生物植入物如胰岛，假肢材料如骨替代物，或用于诊断的模制品，膜或生物医学仪器或装置。
式(1)的化合物可以根据本来已知的方法施用于主体材料表面。例如，将主体材料浸渍在式(1)化合物的溶液中，或例如通过浸渍、喷涂、印刷、刮涂、倾注、辊涂、旋转涂敷或真空蒸汽沉积法首先将一层式(1)化合物沉积在改性主体材料表面，浸渍或尤其喷涂是优选的。最优选的是，包括一种或多种不同的式(1)的化合物喷涂到可以是润湿或优选干燥的主体材料表面上。根据另一优选的实施方案，所要涂布的材料浸渍在式(1)化合物在能够溶胀该材料的溶剂中的溶液中(溶胀-浸渍)。
用作式(1)化合物的溶剂的适合溶剂例如是水，C1-C4-链烷醇如甲醇，乙醇或异丙醇，腈如乙腈，四氢呋喃(THF)，包括醇、THF等的水溶液，以及烃类，例如卤代烃类如二氯甲烷或氯仿。喷涂溶液中的式(1)化合物的浓度取决于所使用的具体化合物，但一般是在0.1-100克/升，优选0.5-50克/升，更优选0.5-25克/升和尤其1-10克/升的范围内。
然后例如可以通过辐射，尤其通过用UV或可见光照射来引发式(1)化合物在主体材料表面上的固定。照射用的适合光源为技术人员所知，例如包括汞灯、高压汞灯、氙灯、炭弧灯或阳光。可以使用增感剂来改变照射波长。另外，可以使用适合的滤光器将光照限制在特定的波长范围内。优选，用波长≥300nm的光照射已经预先施用式(1)化合物的主体材料的表面。照射的时间不是关键的，但通常至多30分钟，优选10秒到10分钟，和更优选15秒到5分钟，和尤其优选20秒到1分钟。在惰性气体的氛围下进行照射是有利的。聚合后，任何未共价键键接的聚合物或未反应的式(1)化合物例如可以通过处理，例如用适合的溶剂(如水，C1-C4-链烷醇，水/C1-C4-链烷醇混合物或乙腈)萃取来除去。
根据所需性能和涂层厚度，以上概要描述的工艺周期，即(i)使表面与式(1)的化合物接触(即喷涂或浸渍)和(ii)将式(1)的化合物固定在表面上(即通过照射)可以进行1次或优选数次。例如，1-100，优选1-50和尤其5-25层不同的一种或多种式(1)的化合物添加并固定在主体材料表面。根据本发明的另一实施方案，使表面与式(1)的化合物的接触的步骤(i)，即喷涂或浸渍进行数次，例如2-25次，和优选2-10次，然后进行固定步骤(ii)。如果使用包括数个喷涂或浸渍步骤的方法，各喷涂或浸渍步骤可以用相同的聚合物进行；另外在各喷涂或浸渍步骤中也可以使用不同的聚合物。
式(1)化合物在主体材料上的涂层的厚度主要取决于所需性能。例如，它可以是0.001-1000μm，优选0.005-100μm，更优选0.01-50μm，还更优选0.01-5μm，特别优选0.01-1μm和尤其优选0.01-0.5μm。
与现有技术相比，根据本发明的复合材料和尤其包含这种复合材料的生物医学模制品具有各种出乎意料的优点，这使得这些模制品非常适合于实用目的，例如作为长期佩戴的隐形眼镜或眼内透镜。例如，它们具有高表面可湿性，这一点可以由它们的接触角，容水性和水-薄膜破裂时间或透镜前或眼上泪膜破裂时间(TBUT)证实。
TBUT在眼科装置如隐形眼镜的领域中起着特别重要的作用。因此，已经证明，眼睑在隐形眼镜上的灵活运动对于戴用者的舒适感是重要的；这种滑动运动受益于在隐形眼镜上润滑组织/透镜界面的连续眼泪流动层的存在。然而临床试验已经表明，目前可获得的隐形眼镜在眨眼之间部分干燥，因此增加了眼睑与透镜之间的摩擦。该增加的摩擦导致了眼睛的痛苦并减少了隐形眼镜的运动。现在，通过施用根据本发明的表面涂层，可以明显增加商业隐形眼镜如Focus DailiesTM，Focus New Vues或Lotrafilcon A透镜的TBUT。根据隐形眼镜的基准曲线可知，涂层的显著润滑性有利于眼上透镜的运动，这对于长期佩戴的隐形眼镜是必需的。而且，本发明的复合材料提供了长期佩戴型透镜所必需的其它作用，如透镜前泪膜的厚度增加，这有助于明显降低微生物的粘附和抗沉积物形成。由于复合材料表面的极度柔软和润滑的特性，生物医学制品如尤其隐形眼镜显示了优异的戴用舒适感，包括在后半日干燥性(late day dryness)和长期(一夜)佩戴方面的改进。此外，本发明的复合材料的表面以可逆的方式与眼部粘液相互作用，这有助于改进的佩戴舒适感。
另外，包含根据本发明的复合材料的生物医学装置，例如眼科装置如隐形眼镜，同时具有非常显著的生物相容性和良好的机械性能。例如，这些装置是血液相容的并具有良好的组织同化作用。另外，一般没有发现对眼的不利影响，同时蛋白或脂质体的吸收率低，还有盐沉积物形成低于普通隐形眼镜。通常，例如在低摩擦系数和低磨损性能方面可以发现有良好的机械性能，同时还有污垢少、微生物黏附力低和生物腐蚀性低。而且，本发明的复合材料的尺寸稳定性优异。另外，亲水表面涂层在根据本发明给定的主体材料上的附着不影响其视觉透明性。
总之，包含根据本发明的复合材料的眼科装置，如隐形眼镜，人工角膜或眼内透镜提供了对细胞碎片、化妆品、灰尘或污垢、溶剂蒸汽或化学品低损坏性与佩戴这种眼用装置的患者的高度舒适性的结合，这是由于柔软的水凝胶表面例如提供了眼科装置非常良好的眼内运动。
包含根据本发明的复合材料的生物医学装置如肾透析膜，血储存袋，起博器导线或血管移植物利用连续的结合水层能抵抗蛋白结垢，因此减少了血栓形成的速度和程度。根据本发明制造的血液接触装置因此是血液相容的和生物相容的。
在实施例中，如果没有另外规定，量按重量计，温度以摄氏度给出。眼泪破坏时间值一般涉及按照由M.Guillon等，Ophthal.Physiol.Opt.9，355-359(1989)或M.Guillon等，Optometry and Vision Science 74273-279(1997)公开的工序测定的透镜前泪膜非侵袭破坏时间(PLTF-NIBUT)。涂布和非涂布透镜的平均前进和后退水接触角使用KruessK-12仪器(Kruess GmbH，Hamburg，德国)用动态Wilhelmy方法测定。当将固体浸渍在已知表面张力的液体或从已知表面张力的液体中取出时测量固体上的润湿力。
实施例1：(二氮杂环丙烯NHS酯的合成)
将7.06g(36.81mmol)N-乙基-N’-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐于pH12加入装有200mL水的500mL圆底烧瓶中。在室温下搅拌15分钟后，加入50mL二氯甲烷。用50mL二氯甲烷重复萃取3次。合并有机相，用MgSO4干燥，过滤并高真空干燥。将该游离碱加入250mL圆底烧瓶中并溶解于150mL乙腈(28.4ppm水)中。加入17.19g(约12mmol Cl)Merrifield聚合物。将悬浮液加热至100℃，回流16小时。冷却到室温后，活化Merrirield聚合物用50mL乙腈洗涤3次，用50mL二乙醚洗涤2次并在高度真空下干燥。
将300mg(1.30mmol)4-(1-重氮-2，2，2-三氟乙基)苯甲酸，135mg(1.17mmol)N-羟基丁二酰亚胺，6.3g活化Merrifield聚合物和45mL氯仿加入100mL棕色圆底烧瓶中，并在室温下摇动。DC控制显示在30分钟后完全转化。过滤混合物并用氯仿洗涤。滤液在高度真空下干燥。完全反应用1H-NMR波谱法测定。
实施例2：(单官能DMA调聚物的合成)
将293.3g(3.0mol)新蒸馏的N，N-二甲基-丙烯酰胺，37.2g(0.327mol)的半胱胺盐酸盐和4.08g的a，a-偶氮二异丁脒(azodiisobutyramidine)二盐酸盐在600ml的HPLC级水(使用10N HCl将pH调至3)中的经仔细脱气的溶液缓慢滴加到保持在60℃和用氮气吹扫的1000ml反应烧瓶中。为了控制放热反应，用加热至60℃的60cm长和1cm宽的水平玻璃管将溶液加入到反应烧瓶中。总共滴加90分钟。随后，将反应混合物在氮气下60℃搅拌4小时。通过加入1摩尔氢氧化钠溶液将混合物的pH调节至10.5并将总体积稀释到1200mL。盐和低分子量残余物如未反应的链转移剂使用装有Millipore Helicon RO-4 Nanomax 50膜的Millipore Proscale系统在15巴的压力下操作，通过反渗透来除去。产物通过冷冻干燥从所获渗余物中分离。
实施例2.1-2.3：(其它单官能调聚物的合成)
按照实施例2下所述的操作程序，制备各种分子量的类似的N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和丙烯酰胺(AAm)调聚物。所用试剂量以及所获数均分子量列举在表1中：
表1
实施例 DMA/AAm[mol]   引发剂[mMol] 链转移剂[mMol]   Mn
 2.1  2.0DMA  72.8  10.0  3800
 2.2  2.0DMA  5.3  2.6  40100
 2.3  1.0AAm  5.0  2.2  25000
实施例3：(具有二氮杂环丙烯首基的DMA调聚物的合成)
将实施例2.1的2.0g(0.53mmol)氨基终端的(0.264mAeq/g)DMA调聚物，173mg(0.53mmol)来自实施例1的4-(1-重氮-2，2，2-三氟乙基)苯甲酸NHS酯和15mL异丙醇加入50mL棕色圆底烧瓶中，并在室温下摇动16小时。然后在高真空度下干燥混合物并溶解在水中。使用YC05膜超滤除去N-羟基丁二酰亚胺。冷冻干燥分离化合物；通过1H-NMR波谱法测定为85％的官能化度。
实施例4：(具有叠氮首基的AAm调聚物的合成)
将溶解在25mL水中的来自实施例2.3的2.0g(0.08mmol)氨基终端的(0.04mAeq氨基/g)Aam和溶解在1mL异丙醇中的14.5mg(0.08mmol)4-叠氮基苯基-异硫氰酸酯的混合物加入50mL棕色圆底烧瓶中并室温搅拌16小时。将混合物在高真空度下干燥，溶解在水中，并最后通过冷冻干燥分离。用1H-NMR波谱法测得官能化度＞95％。
实施例5：(在隐形眼镜上的具有二氮杂环丙烯首基的DMA调聚物的喷涂涂层)将根据实施例3的具有二氮杂环丙烯首基的DMA调聚物的40mg/mL的水溶液加入喷漆器aero-pro 381TM(Hansa)的漏斗中。使用1.15巴的氮气压力在lotrafilcon A隐形眼镜(聚硅氧烷/全氟烷基聚醚共聚物)的两面喷涂溶液5秒钟。之后，透镜用强度1.36mW/cm2的UV LQ 400B灯(Gr bel)和305nm的截止滤波器照射30秒钟。整个过程重复10次。然后透镜在水中萃取过夜并高压灭菌。通过动态接触角测量监控可湿性，获得66°和28°的前进和后退接触角。
实施例6：(使用具有二氮杂环丙烯首基的DMA调聚物在隐形眼镜上的浸渍涂层)将Lotrafilcon A透镜浸渍到100mg/mL实施例3的具有二氮杂环丙烯首基的DMA的水溶液中达60秒。之后，透镜用强度1.51mW/cm2的UV LQ 400B灯(Gr bel)和305nm的截止滤波器照射30秒钟。整个过程重复9次。然后透镜在水中萃取过夜并高压灭菌。通过动态接触角测量监控可湿性，获得了67°和21°的前进和后退接触角。
实施例7：(使用具有叠氮首基的AAm调聚物在隐形眼镜上的喷涂涂层)将2mg/mL的实施例4的具有叠氮首基的丙烯酰胺调聚物的水溶液加入喷漆器aero-pro 381TM(Hansa)的漏斗中。使用1.2巴的氮气压力在lotrafilcon A透镜的两面喷涂溶液5秒钟。之后，透镜用强度1.29mW/cm2的UV LQ 400B灯(Gr bel)和305nm的截止滤波器照射30秒钟。整个过程重复10次。然后透镜在水中萃取过夜并高压灭菌。通过动态接触角测量监控可湿性，获得了80°和20°的前进和后退接触角。

Claims (14)

1、下式的化合物：
Figure A0180638300021
其中R1是吸电子取代基和n是0-2的整数，Z是用作形成卡宾或氮宾的可触发的前体，A是下式的基团：
-C(O)-X-                            (2a)或
-X-C(O)-                            (2b)；或
-X1-C(O)-X-                        (2c)；或
-X1-C(S)-X-                        (2d)；或
-A1-C(O)-X-                        (2e)；或
-X1-C(O)-NH-R-NH-C(O)-X-             (2f)；或
-X1-C(O)-R-C(O)-X-                  (2g)；
X和X1各自独立是基团-O-或-NR2-，其中R2是氢或C1-C4-烷基；
A1是可以插有-O-的C2-C30-烷基；
R是线性或支化C1-C18-亚烷基，或未取代或C1-C4-烷基-或C1-C4-烷氧基-取代的C6-C10-亚芳基，C7-C18-芳亚烷基，C6-C10-亚芳基-C1-C2-亚烷基-C6-C10-亚芳基，C3-C8-亚环烷基，C3-C8-亚环烷基-C1-C6-亚烷基，C3-C8-亚环烷基-C1-C2-亚烷基-C3-C8-亚环烷基或C1-C6-亚烷基-C3-C8-亚环烷基-C1-C6-亚烷基；且(oligomer)是
(i)下式的调聚物的基团：
其中(alk)是C2-C12-亚烷基，
Q是适合用作聚合链反应终止剂的一价基团，
P和q各自独立是0-750的整数，其中(p+q)的总和是2-750的整数，
以及B和B’各自独立是可以通过用单键替换乙烯双键从可共聚的乙烯基单体衍生的1，2-亚乙基，基团B和B’中至少一个带有亲水取代基；或者(i-i)下式的调聚物的基团：
Figure A0180638300031
其中(alk*)，Q*，p1和q1各自独立具有(alk)，Q，p和q的含义，B1是通过用单键替换乙烯双键从可共聚的乙烯基单体衍生的1，2-亚乙基，它可带有基团-T-(oligomer1)，其中(oligomer1)独立是以上式(3a)的基团和T是直接键或下式的基团：
-C(O)-(T1)x-X3-                      (2a*)或
-(T2)m-NH-C(O)-X4-                   (2b*)；或
-(T2)m-X3-C(O)--                     (2c*)；或
-C(O)-NH-(alk**)-C(O)-X3-               (2d*)；或
-C(O)-X4-(alk***)-X3-C(O)-             (2e*)；
T1是未取代或被羟基取代的-O-C2-C12-亚烷基，或是-O-C2-C12-亚烷基-NH-C(O)-或-O-C2-C12-亚烷基-O-C(O)-NH-R13-NH-C(O)-，其中R13独立具有以上R的含义；
T2是C1-C8-亚烷基；亚苯基或亚苄基；
X3和X4各自独立是二价基团-O-或-NR2’，其中R2’是氢或C1-C6-烷基；
(alk**)是C1-C6-亚烷基和(alk***)是C2-C12-亚烷基，和
m和x各自独立是数值0或1；和
B1’独立具有B1或B的含义；或
(ii)下式的低聚物的基团：
其中R3是氢或未取代或羟基取代的C1-C12-烷基，u是2-750的整数和Q’是聚合引发剂的基团；或
(iii)下式的基团：
Figure A0180638300042
其中X2独立具有以上X的含义，以及R3和u如以上所定义，或
(iv)下式的低聚物的基团：
Figure A0180638300043
其中R4和R4’各自独立是C1-C4-烷基，An-是阴离子，v是2-750的整数，和Q”是适合用作聚合链反应终止剂的一价基团；
前提条件是，如果(oligomer)是式(3b)或(3c)的基团，A不是式(2b)的基团。
2、根据权利要求1的化合物，其中Z是下式的基团：(4a)或        -N3          (4b)，其中R2是氟化C1-C6-烷基。
3、根据权利要求1的化合物，其中Z是基团
n是0，和A是式(2a)的基团。
4、根据权利要求1的化合物，其中Z是基团-N3，n是0或1，和A是式(2b)，(2d)或(2e)的基团。
5、根据权利要求1-4的任一项的化合物，其中(oligomer)是式(3a)的调聚物基团。
6、根据权利要求5的化合物，其中基团B和B’的亲水取代基选自基团-COOY，其中Y是C1-C2-烷基，被羟基、氨基或N，N-二-C1-C2-烷基氨基取代的C2-C3-烷基，或是基团-C2-C4-亚烷基-NH-C(O)-O-G，其中-O-G是海藻糖的基团或具有最多8个糖单元的环糊精片段；基团-CO-NY1Y2，其中Y1和Y2各自独立是氢、C1-C2-烷基或被羟基取代的C1-C4-烷基，或Y1和Y2与相邻的N原子一起形成N-C1-C2-烷基哌嗪基或吗啉基环；和选自一组包括N-吡咯烷酮基、2-或4-吡啶基、2-甲基吡啶-5-基、2-，3-或4-羟基吡啶基、N-ε-己内酰胺基、N-咪唑基、2-甲基咪唑-1-基、N-吗啉基或4-N-甲基哌嗪-1-基的杂环基团。
7、根据权利要求1-6中任一项的化合物，其中(oligomer)是下式的基团：
Figure A0180638300052
其中(alk)是C2-C4-亚烷基，R9和R9’各自独立是氢或甲基，Q是适合用作聚合链反应终止剂的一价基团，R10和R10’各自独立是-COO-C1-C2-烷基、-COO-(CH2)2-4-OH、-CONH2、-CON(CH3)2、-CONH-(CH2)2-OH、或-COO(CH2)2-4-NHC(O)-O-G，
其中-O-G是海藻糖的基团或具有最多8个糖单元的环糊精片段，以及p和q各自独立是0-750的整数，其中(p+q)的总和是2-750的整数。
8、根据权利要求7的化合物，其中p是10-750的整数，q是0，和R10是-COO-(CH2)2-4-OH、-CONH2、-CON(CH3)2、或
Figure A0180638300063
9、复合材料，包含：
(a)无机或有机主体材料；和
(b)通过将根据权利要求1-8中任一项的一种或多种不同的式(1)的化合物施用于主体材料表面可获得的亲水表面涂层。
10、根据权利要求9的复合材料，其中无机或有机主体材料是生物医学装置，尤其隐形眼镜、眼内透镜或人工角膜。
11、根据权利要求9或10的复合材料，其中根据步骤(b)的亲水表面涂层可通过将式(1)的化合物施用于主体材料表面和使用照射，尤其UV或可见光将所述式(1)的化合物固定到主体材料上获得。
12、制造复合材料的方法，包括以下步骤：
(a)提供无机或有机主体材料；
(b)将根据权利要求1的式(1)的一种或多种不同化合物施用于主体材料表面；和
(c)使用辐射尤其UV或可见光将式(1)的化合物固定到主体材料表面上。
13、根据权利要求12的方法，其中无机或有机主体材料是生物医学装置，尤其隐形眼镜，眼内透镜或人工角膜。
14、根据权利要求1的式(1)的化合物用于材料表面改性，尤其用于生物医学制品表面改性的用途。
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