高含水率非离子型水凝胶角膜接触镜材料的合成及性能研究

仲恺农业技术学院学报,20(3):25~30,2007

Jou r na l o f Zhongkai University o f Agriculture an d Technology

文章编号:1006-0774(2007)03-0025-06

收稿日期:2007-01-12

基金项目:广东省自然科学基金(5300978)资助项目.作者简介:鲁 红(1971-),女,山东淄博人,实验师,硕士.

高含水率非离子型水凝胶角膜接触

镜材料的合成及性能研究

鲁 红,崔英德,黎新明,廖列文,尹国强

(仲恺农业技术学院化学与化工系,广东广州510225)

摘要:以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸 -羟乙酯(HEMA)为主要原料,采用适宜的制备工艺,得到一种高含

水率、非离子型交联共聚水凝胶角膜接触镜材料,对影响其平衡溶胀率的各种因素、透光率、饱和含水率、力

学强度等进行了研究.结果表明,所得膜材料的透光率、饱和含水率、力学强度均能很好满足水凝胶角膜接触

镜的要求.

关键词:丙烯酰胺(AM );甲基丙烯酸 -羟乙酯(HE MA);角膜接触镜;水凝胶

中图分类号:Q317 3 文献标识码:A

S tudy on synthesis and properties of the non ionic hydrogel

for contact lens with high water contents

LU Hong,C UI Ying de,LI Xin ming,LI AO Lie wen,YIN Guo qiang

(Department of Chemi stry and Chemical Engineering,Zhongkai Universi ty of Agriculture and Technology,Guangzhou 510225,China)Abstract:With AM and HEMA as main raw materials,the non ionic hydrogel for contact lens with high water content was prepared by copolymerizatio.The influence factors of equilibrium swelling ratio,the transparency,

the equilibrium wa ter content,and the mechanical strength of the contact lens were investigated.The results showed that the performances of the transparency,the equilibrium water content and the mechanical strength satisfied the require ment of hydrogel for contact lens.

Key words:acrylamide (AM);hydroxyethulmethacrylate (HE MA);c ontact lens;hydrogel

角膜接触镜俗称 隐形眼镜 ,是根据人眼角膜的形态,以无色或染色的透明材料制成镜片、使用时直接附着在角膜的泪液层表面,并能与人眼生理相容,最终达到矫正视力、美容或治疗的目的.角膜接触镜的制造材料,包括硬性不透气性材料、硬性透气性材料、软性非亲水性材料(又称为弹性材料)以及软性亲水性材料(即水凝胶材料)[1].由于采用水凝胶材料制成的角膜接触镜配戴适应期短,舒适感强,验配技术也较透气性硬镜简单,因此深受广大患者欢迎.随着近年来相关技术的迅速发展,各种彩色隐形眼镜更是受到年轻一族的青睐[2].由于角膜是眼球表面的一层透明薄膜,是人体中唯一没有血管分布的组织,角膜代谢所需的氧,80%要从体外空气中吸收,配戴软性角膜接触镜后,角膜主要通过镜片边缘泪液的排吸交换和直接透过镜片获取氧气[3],而水凝胶材料的透氧性能与其含水率成正比关系,故含水率是水凝胶角膜接触镜的一个重要衡量指标参数.

根据美国FDA 制定的隐形眼镜行业规范[4],含水率大于50%为高含水率隐形眼镜,而非离子型材质

对蛋白质的吸附能力较低[5],高含水率、非离子型材质的隐形眼镜颇受市场的青睐.作者利用甲基丙烯酸 -羟乙酯(HE MA)和丙烯酰胺(AM)为原料,以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过特殊工艺合成了高含水率、非离子型水凝胶角膜接触镜材料,并对其性能和结构进行了表征.

1 试验部分

1 1 原料与仪器

甲基丙烯酸 -羟乙酯(HE MA),Acrosorganin公司生产,广州市医药公司化学试剂玻璃仪器批发部分装,直接使用;过氧化苯甲酰(BPO),食品级,广州真尔诚公司生产,直接使用;丙烯酰胺(AM),上海试剂一厂生产,分析纯;PHS 3C酸度计,上海雷磁仪器厂生产;721型分光光度计,北京普析通用仪器有限公司生产;VEC TOR型红外光谱仪,德国B RUKER OPTICS生产;XLL 100A型拉力试验机,广州诚验仪器厂生产;MYA I S数字阿贝折射仪,上海精密科学仪器有限公司(物理光学仪器厂)生产;XL30ESEM 扫描电镜,荷兰Philips公司生产.

1 2 合成方法

以B PO为引发剂(用量为反应单体总量的0 2%),按不同摩尔比制备系列AM/HEMA共聚物水凝胶膜.把定量单体和BPO置于三角锥型瓶中,室温下用电动磁力搅拌器搅拌10~15min,混合均匀后过滤,将滤液倒入可密封的小塑料袋中进行热水浴,利用水浴中水的温度及压力将塑料袋中的气体挤出后密封,然后将其放入玻璃模具中压片,再将模具于70!恒温水浴中加热反应24h.脱膜后,选取厚度为0 25 (∀0 005)mm的聚合物,将其剪成直径为1 5cm的圆片,然后在室温下将这些圆片用蒸馏水浸泡7d,每隔12h换一次水,以除去残留的单体和未交联的大分子.最后将其放入60!的干燥箱中干燥至恒重,放入塑料袋中密封备用.

1 3 性能测试

1 3 1平衡溶胀率的测定 将已知质量为W1(g)的绝干样品分别放入不同pH、不同离子强度、不同温度的溶液中浸泡,达溶胀平衡后取出,用滤纸拭去其表面水分,称其质量为W2(g),按下式计算水凝胶膜材料的平衡溶胀率:

SR=W2-W1

W2

#100%(当溶液为蒸馏水时SR即为饱和含水率EWC)

不同pH值溶液的配制:先配制浓度为0 1mol/L的盐酸溶液,再用0 1mol/L的氢氧化钠溶液滴定.在滴定的同时用PHS 3C酸度计测量溶液的pH值.由于交联共聚物侧链中存在大量酰胺基,在碱性条件下易发生水解放出氨气,导致共聚物结构变化,故本试验只考察凝胶材料SR在pH1~8之间的变化.

不同离子强度溶液的配制:将不同质量的氯化钠溶于蒸馏水配制而成.

1 3

2 光学性能测试 将按不同摩尔配比的共聚物水凝胶膜用生理盐水溶胀饱和后,置于样品池,以生理盐水为参比,采用721型分光光度计在400~700nm波长范围内测量其透光率.另外再在25!条件下用阿贝折射仪测量其折射率.

1 3 3 力学强度测试 将样品用生理盐水溶胀至饱和后,裁剪为长250mm、相同形状的长条形,室温下采用XLL 100A型拉力试验机进行样品力学强度测试,拉伸速度为300mm/min[6].

1 4 结构表征

1 4 1 红外光谱分析 众所周知,聚丙烯酰胺中的残留单体对人体有致癌作用,但要想对水凝胶产品中AM单体残留量作准确定量分析仍很困难.考虑到本试验只是对AM用于水凝胶角膜接触镜材料的成型性进行研究,并不涉及应用研究,所以只对样品通过红外光谱测试作简单定性分析.而且将所得样品与蒸馏水进行多次质交换后,膜中已几乎没有AM残留物存在.

用德国VEC TOR型红外光谱仪,用液膜法对未反应单体混合液进行表征,以KBr压片法对干燥的水凝胶的结构进行表征.

1 4

2 材料横断面形态 将n(AM)∃n(HEMA)=1∃5,n(AM)∃n(HE MA)=1∃1的两种干凝胶横断

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