减少细菌附着于生物材料的方法和组合物 【技术领域】
本发明涉及包括眼科镜片、支架、植入物和导管等医疗器械表面的处理。具体地，本发明涉及一种改良医疗器械表面以减少其与细菌附着的亲和力的简单的、低廉的方法。
背景技术
诸如眼科镜片的医疗器械已经被研究了数年。通常可以将这些材料分为两大类，称为水凝胶(hydrogel)和非水凝胶(non-hydrogel)。非水凝胶近乎不吸收水分，反之水凝胶能吸收并保持水分在一种平衡状态。
本领域人员已经长时间地认识到表面的特性对生物相容性起着主要作用。已知增加接触镜片表面的亲水性可以提高接触镜片的可湿性。这反过来与接触镜片佩戴的舒适度的改善相关。加之，镜片的表面可以影响镜片对沉积物的敏感性，尤其是对来自镜片佩戴期间的泪液的蛋白与脂类的沉积物。堆积的沉积物可以引起眼部不适或甚至炎症。对于长期佩戴镜片(如使用不用在每日睡觉前摘除镜片的镜片)，表面是特别重要的，因为必须将长期佩戴镜片设计为在长时间的期间内从头到尾都有着高标准的舒适度和生物相容性。
长期佩戴镜片也面临着两个附加的挑战。首先，这些镜片通常与上皮连续接触7到30天之间，这与传统的接触镜片形成了显著的对比，传统的接触镜片在睡前从眼部摘下。第二，因为长期佩戴镜片是被连续地佩戴，它们通常没有被摘下来进行消毒直到推荐地长期佩戴期的结束。因此一种改良的抑制细菌附着的方法对于传统的和长期佩戴接触镜片都是一种重大的进步。
在接触镜片的加湿/处理溶液领域，已经发现聚合电解质(polyelectrolyte)能结合于携带相反的电荷的镜片表面并形成聚合电解质复合物。商业上已经证实这些聚合电解质复合物提供给了镜片材料更多的舒适度，原因在于其对表面结合的水具有更多的吸附。在美国专利No 4,321,261(授予Ellis等)；No 4,436,730(授予Ellis等)；No 5,401,327(授予Ellis等)；No 5,405,878(授予Ellis等)；美国专利No.5,500,144(授予Potini等)；美国专利No.5,604,189(授予Zhang等)；美国专利No.5,711,823(授予Ellis等)；美国专利No.5,773,396(授予Zhang等)；以及美国专利No.5,872,086(授予Ellis等)中都描述了形成这些聚合电解质复合物的有效材料的例子。
细菌附着于生物材料表面被认为是器械相关感染中起作用的因素。但是一种给定的微生物自身附着于一个给定的生物材料的能力被证实是难以预测的。在美国专利No.5,945,153(授予Dearnaley)；美国专利No.5,961,958(授予Homola等)；美国专利No.5,980,868(授予Homola等)；美国专利No.5,984,905(授予Dearnaley)；美国专利No.6,001,823(授予Hultgren等)；美国专利No.6,013,106(授予Tweden等)以及美国专利No.6,054,054(授予Robertson等)中都描述了抑制这种附着的方法的例子。
对于接触镜片材料，细菌附着于镜片表面可以造成细菌性角膜炎，或其他的潜在的接触镜片相关的并发症，如无菌性浸润和CLARE(接触镜片相关的急性红眼)。因此这就需要提供一种抑制微生物附着于接触镜片的方法。
【发明内容】
本发明提供了一种抑制微生物附着于生物材料表面的方法。根据本发明，已经发现控制溶液的离子强度可以意想不到地影响阳离子纤维素聚合物抑制细菌附着的性能。特别的，已经发现离子强度小于大约0.13的溶液，优选地小于大约0.10，对于减少细菌附着于生物医学材料是显著有效的。依照本发明，有效的离子强度的范围为大约0.01到0.13，优选地为大约0.05到大约0.10。在一个优选的实施方案中，生物医学材料是接触镜片而阳离子多糖为阳离子纤维素聚合物。在一个更优选的实施方案中，溶液具有的离子强度在这里被设定为小于大约0.095和最优选地小于大约0.090。本发明的方法较好地适合用于接触镜片，特别是用于适合于连续佩戴大约7到大约30天的硅酮水凝胶接触镜片。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种抑制细菌附着于生物材料表面的组合物。本发明的组合物包括一种阳离子多糖的水溶液，它的离子强度在这里被设定为小于大约0.13，优选地小于大约0.10，更优选地小于大约0.095，以及最优选地小于大约0.090。在一个优选的组合物的实施方案中，阳离子多糖是阳离子纤维素聚合物。
在应用阳离子多糖之前，生物材料的表面优选地至少是轻微阴离子的。阳离子多糖结合于生物医学器械的表面的机制不是紧要的，条件是结合强度对于维持生物材料的所欲使用的表面是足够的。这里使用的名词“结合”指的是在生物医学器械的表面和多糖之间形成相对稳定的复合物或其他相对稳定的附着，不论有或没有添加连接剂，且不限定于特定的机制。因此“结合”可以包括共价键、氢键、疏水作用或其他能使本发明的阳离子多糖在生物医学器械上形成相对牢固的表面涂层的分子作用。
阳离子多糖的阳离子电荷可以来自铵基、季铵基、guanidium基、磺酰基、磷酰基、过渡金属、和其他阳性电荷的功能基团。
给生物医学器械提供阴离子的表面电荷的方法的例子包括：(a)在生物材料上大量分布阴离子位点，例如通过聚合；(b)氧化表面处理，如等离子放电或电晕放电(corona discharge)；(c)应用阴离子的连接剂；(d)复合作用；或(e)以上(a)到(d)中任何一个或多个的组合。
加入含有如碳酸盐基团、硫酸盐基团、磺酸盐基团、亚硫酸盐基团、磷酸盐基团、磷酸酯基团和膦酸基团的单体能提供分布于整个大块的聚合基质材料上的阴离子位点。甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid)是单体的例证，这些单体对于将阴性电荷的位点加入到大块的基质生物材料是有效的。
如果生物材料携带有净中性电荷或净阳离子电荷，那么可以用氧化表面处理或其他的表面处理来处理生物材料以使得在用阳离子多糖处理之前表现为净阴离子电荷。合适的氧化表面处理的例子包括等离子放电或电晕放电，如美国专利No.4,217,038(授予Letter)；美国专利No.4,096,315(授予Kubacki)；美国专利No.4,312,575(授予Peyman)；美国专利No.4,631,435(授予Yanighara)；以及美国专利No.5,153,072；5,091,204和4,565,083(均授予Ratner)中所描述的。等离子表面处理的附加的例子包括将接触镜片放置于等离子体中，等离子体包括一种惰性气体或氧气(参见例如美国专利No.4,055,378；4,122,942；和4,214,014)，各种烃单体(参见例如美国专利No.4,143,949)；以及氧化剂和烃的混合物如水和乙醇(参见例如WO95/04609和美国专利No 4,632,844)。在此犹如已将这些专利的全部内容并入本文作为参考。
阳离子多糖可以通过生物材料表面的疏水位点与阳离子多糖的疏水基团的相互作用而附着于生物材料表面。共价键可以存在于生物材料表面和水溶性的阳离子多糖之间，这样阳离子多糖就被结合于生物材料表面。
阳离子多糖也可以通过氢键相互作用结合于生物医学器械表面。这些氢键相互作用可以发生在接受氢键的表面和提供氢键的溶液之间，或在提供氢键的表面和接受氢键的溶液之间。接受氢键的基团的例子包括吡咯烷酮基团、丙烯酰胺基团、聚醚基团和碳氟基团。合适的聚醚基团的例子包括聚乙二醇(poly(ethylene glycol))或聚环氧乙烷(poly(ethylene oxide))。合适的提供氢键的基团的例子包括羧酸、硫酸、磺酸、亚磺酸、磷酸、膦酸(phosphonic acid)、次磷酸(phosphinicacid)、酚基、羟基、氨基和亚氨基。
连接的例子包括耦合物质如酯连接和酰胺连接所提供的连接。表面连接也可以包括表面复合作用。这种表面复合作用的例子包括用提供质子的湿化剂处理含疏水单体和含硅酮单体的生物材料所形成的反应产物，其中湿化剂和生物材料表面的疏水单体在缺少表面氧化处理的步骤下形成复合物。
生物医学器械可以是眼科镜片，例如眼内镜片、接触镜片或角膜嵌体。生物医学器械也可以是接触镜片盒，更具体地是接触镜片盒的内部。本发明的方法对于柔软的镜片材料如水凝胶和坚硬的接触镜片材料一样有效。本发明的方法对于长期佩戴接触镜片特别有效，该接触镜片适合于连续佩戴大约7到大约30天时间。
已经发现本发明的阳离子纤维素聚合物对细菌表现出了有力的抗附着性能(活性)，如在接触镜片表面附着研究中显示的铜绿假单胞菌。有用的阳离子多糖的例子来自基于纤维素、瓜尔豆胶(guargum)、淀粉、葡聚糖、聚糖、槐豆树胶、黄蓍树胶、凝胶多糖(curdlan)、pullulan和seleroglucan的家族。特别感兴趣的阳离子聚合物来自纤维素材料。确信抑制活性的程度与表面涂层的聚合物和镜片表面之间的离子连接的强度相关。因此，不论机制如何，更强的连接被认为与更强的抗细菌附着的程度相关。
涂层或包被包括通过带离子的镜片表面和带相反电荷离子的聚合物的复合作用形成的聚合电解质复合物，该复合物在镜片表面形成吸收水分的水凝胶，能较好地保持水分，并与眼部的生理结构相容。形成了能提供给眼部长时间舒适耐用的“衬垫”。对于聚合物-表面活性物质相互作用的讨论，见Argillier等“用表面张力装置研究聚合物-表面活性物质相互作用”146《胶体和界面科学杂志》242(1991)。
根据本发明，已经发现控制湿化溶液的离子强度惊奇地提高了在接触镜片表面上形成的聚合物衬垫的耐久性。
这里使用名词“离子强度”特征性地说明本发明的溶液。这里使用的名词“离子强度”是一个无量纲(dimensionless)数值，用公式定义为：
离子强度＝0.5∑(CiZi2)，其中Ci是离子种类i的摩尔浓度，而Zi是离子种类i的化合价。
本发明的溶液的离子强度小于大约0.10，优选地小于大约0.095和更优选地小于大约0.090。对于名词“离子强度”更详细的讨论见《Remington’s药学》，17版，费城药学和科学学院出版(1985)。接触镜片优选地是可透氧的硬镜片，它携带有离子电荷或具有携带离子电荷的能力。
优选的镜片表面的电荷是阴离子电荷，而眼科溶液中的聚合物是阳离子电荷的纤维素聚合物。纤维素聚合物应当是与眼相容的，应当是无刺激性的且还应当形成水凝胶，该水凝胶是离子稳定地结合于接触镜片表面。
【具体实施方式】
本发明可适用于生物材料的广泛品种，包括上面提及的眼科镜片材料。眼科镜片的例子包括接触镜片、前或后房镜片、眼内镜片和角膜嵌体。眼科镜片可以用柔软的或坚硬的材料制成，这取决于特殊应用所需的性能。
基质材料
水凝胶包括水化的、交联的、以平衡状态含水的聚合物系统。传统的水凝胶镜片材料包括含如2-羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)、甘油甲基丙烯酸酯、N-乙烯吡咯烷酮(NVP)和二甲基丙烯酸酯胺单体的聚合物。
本发明中有用的柔软的镜片材料包括硅酮水凝胶以及传统水凝胶和低水的人造橡胶材料。美国专利No.5,908,906(授予Künzler等)；5,714,557(授予Künzler等)；5,710,302(授予Künzler等)；美国专利No.5,708,094(授予Lai等)；美国专利No.5,616,757(授予Bambury等)；美国专利No.5,610,252(授予Bambury等)；美国专利No.5,512,205(授予Lai)；美国专利No.5,449,729(授予Lai)；美国专利No.5,387,662(授予Künzler等)和美国专利No.5,310,779(授予Lai)描述了本发明有用的柔软眼科镜片的实施例。在此犹如已将这些专利的全部内容并入本文作为参考。
美国专利No.6,037,328、6,008,317、5,981,675、5,981,669、5,969,076、5,945,465、5,914,355、5,858,937、5,824,719和5,726,733描述了含HMA单体的眼科镜片材料。
美国专利No.6,071,439、5,824,719、5,726,733、5,708,094、5,610,204、5,298,533、5,270,418、5,236,969和5,006,622描述了含甘油甲基丙烯酸酯单体的眼科镜片材料。
美国专利No.6,008,317、5,969,076、5,908,906、5,824,719、5,726,733、5,714,557、5,710,302、5,708,094、5,648,515和5,639,908描述了含NVP单体的眼科镜片材料。
美国专利No.5,539,016、5,512,205、5,449,729、5,387,662、5,321,108和5,310,779描述了含二甲基丙烯酸酯胺单体的眼科镜片材料。
优选的传统水凝胶材料通常包括HEMA、NVP和TBE(4-t-丁基-2-羟基-环己基甲基丙烯酸酯)(4-t-butyl-2-hydroxycyclohexylmethacrylate)。PolymaconTM材料，例如Soflens66TM牌接触镜片(购自Bausch & Lomb Incorporated of Rochester，N.Y.)是特别优选的传统水凝胶材料的例子。
硅酮水凝胶通常有着大于大约5％(w/w)的水的成分，更常见的是在大约10到80％(w/w)之间。通常通过聚和包含至少一种含硅酮的单体和至少一种亲水的单体的混合物来制备材料。含硅酮的单体或亲水的单体都可以做为交联的物质(交联物定义为有着多个能形成聚合物的官能团的单体)或可以使用独立的交联物。应用于形成硅酮水凝胶的适用的含硅酮的单体单位在本领域是熟知的，在美国专利No.4,136,250；4,153,641；4,740,533；5,034,461；5,070,215；5,260,000；5,310,779和5,358,995中提供了许多例证。
优选的硅酮水凝胶材料包括(在总的共聚合的单体混合物中)5到50％(w/w)的，优选地10到25％(w/w)的一种或多种硅酮大单体，5到75％(w/w)的，优选地30到60％(w/w)的一种或多种polysiloxanylalkyl(meth)acrylic单体，以及10到50％(w/w)的，优选地20到40％(w/w)的亲水单体。通常，硅酮大单体是在分子的两个或多个末端带有一个不饱和基团的聚硅氧烷(poly(organosiloxane))。除了上述结构式的末端基团外，美国专利No.4,153,641(授予Deichert)等阐述了附加的不饱和基团，包括丙烯氧基或甲基丙烯氧基。依照本发明，如美国专利No.5,512,205；5,449,729；和5,310,779(授予Lai)所描述的那些含富马酸盐的材料也是有用的基质。优选地，硅酮大单体是含硅酮的乙烯碳酸或乙烯氨基甲酸酯或聚氨基甲酸乙酯-聚硅氧烷，它有着一个或更多的硬-软-硬块且末端带有亲水单体。
合适的亲水单体包括那些一旦聚合后能形成具有聚(丙烯酸)的复合物的单体。合适的单体形成本发明中有用的水凝胶并包括例如那些形成具有聚(丙烯酸)的复合物和它们的衍生物的单体。有用的单体的例子包括酰胺例如N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、环内酰胺例如N-乙烯基-2-吡咯烷酮和具有能被多聚的基团所功能化的聚(烯烃乙二醇)(poly(alkene glycol))。有用的功能化的聚(烯烃乙二醇)包括有着各种链长度的含单甲基丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯的末端帽的聚(二乙烯乙二醇)(poly(diethylene glycol))。在一个优选的实施方案中，聚(烯烃乙二醇)聚合物包含至少两个烯烃乙二醇单体单位。然而进一步的例子是在美国专利No.5,070,215中阐述的亲水的乙烯基羧酸酯或乙烯基甲氨酸酯单体，以及在美国专利No.4,910,277中阐述的亲水的恶唑啉单体。其他合适的亲水单体对于本领域人员是显而易见的。在一个特别优选的实施方案中，接触镜片材料中适用的亲水单体能够与阳离子多糖形成稳定的复合物。
坚硬的眼科镜片材料包括硬的可透气性材料(“RGP”)。RGP材料典型地包括含少于5％重量百分比水的疏水的交互连接的聚合物系统。依照本发明，有用的RGP材料包括那些在美国专利美国专利No.4,826,936(授予Ellis)；4,463,149(授予Ellis)；4,604,479(授予Ellis)；4,686,267(授予Ellis等)；4,826,936(授予Ellis)；4,996,275(授予Ellis等)；美国专利No.5,032,658(授予Baron等)；美国专利No.5,070,215(授予Bambury等)；美国专利No.5,177,165(授予Valint等)；美国专利No.5,177,168(授予Baron等)；美国专利No.5,219,965(授予Valint等)；美国专利No.5,336,797 to McGee and Valint；美国专利No.5,358,995(授予Lai等)；美国专利No.5,364,918(授予Valint等)；美国专利No.5,610,252(授予Bambury等)；美国专利No.5,708,094(授予Lai等)；以及美国专利No.5,981,669(授予Valint等)中描述的材料。美国专利No.5,346,976(授予Ellis)描述了一个优选的制备RGP材料的方法。在此犹如已将上述这些专利的全部内容并入本文作为参考。
其他用于长期佩戴应用的非硅酮水凝胶也可适用，它们提供了阳离子多糖能获得附着的表面。本发明的方法对于在组装前或后处理生物材料也是有效的，如广泛范围内的医学器械包括眼内镜片、人造角膜、支架和导管、这里只是指出了少量例子。
表面涂层材料
本发明中有用的表面涂层材料包括阳离子多糖，例如阳离子纤维素聚合物。特殊的例子包括N，N-二甲基氨乙基基团(或质子化或季铵化的(quatemized))的纤维素聚合物和含N，N-二甲基氨基-2-羟基丙基基团((或质子化或季铵化的)的纤维素聚合物。阳离子多糖聚合物可以通过商业化获得或能通过本领域已知的方法制备。例如，通过羟乙基纤维素与四甲基铵取代的环氧化物的反应能制备含四价氮的乙氧基化的糖苷。可以商业化获得各种优选的阳离子纤维素聚合物，例如从CTFA(美容剂、化妆品、及香水协会)指定的Polyquatemium-10获得的水溶性聚合物。从Amerchol Corp.，Edison，N.J.，USA购得商品名为UCARE聚合物的聚合物。这些聚合物在纤维素聚合物链上包含有季铵化的的N，N-二甲基胺基基团。
组合物中采用的阳离子纤维素的成分为组合物的大约0.01到大约10％(w/w)，优选地为大约0.05到大约5％(w/w)，以及特别优选地是大约0.1到大约1％(w/w)。合适的阳离子纤维素材料有以下的结构式：
其中R1、R2和R3选自氢原子、C1-C20羧酸衍生物、C1-C20烷基、C1到C3单羟基和二羟基烷醇、羟乙基、羟丙基、环氧乙烷基、环氧丙烷基、苯基、“Z”基及其混合物。至少R1、R2和R3中的一个是Z基。
“Z”基的性质为：
其中R′、R″和R可以是H、CH3、C2H5、CH2CH2OH和
x＝0-5，y＝0-4，和z＝0-5
X-＝Cl-、Br-、I-、HSO4-、CH3SO4-、H2PO4-、NO3-
美国专利No.5,645,827(授予Marlin等)(在此以其全部内容并入作为参考以阐述阳离子多糖)阐述了组合物的用途，该组合物包含一种阳离子多糖以及结合有一种阴离子的治疗物质，例如透明质酸或它的盐，它是已知的治疗眼干燥的缓和剂。欧洲专利088770 A1(授予Marlin等)阐述了用于运送阳离子的治疗物质的阳离子纤维素聚合物，特别是治疗青光眼。
美国专利No.4,436,730和5,401,327(授予Ellis)(在此犹如以其全部内容并入作为参考)阐述了阳离子的纤维素衍生物在接触镜片治疗溶液中的应用，包括联合一种阳离子纤维素聚合物和一种乙氧基化的葡萄糖如glucam。在一个优选的实施方案中，阳离子纤维素聚合物是Polyquatemium-10(CAS号53568-66-4；55353-19-0；54351-50-7；81859-24-7；68610-92-4；和81859-24-7)。在一个更优选的实施方案中，Polyquaternium-10是聚合物JR-30M，购自Union Carbide公司，一个美国密西根Midland的Dow化学公司的分公司。美国专利No.5,872,086(授予Ellis)中也阐述聚合物JR-30M，在此犹如以其全部内容并入作为参考。
任选地，一种或更多的附加的聚合或非聚合的缓和剂可以与上述的成分联合使用。已知缓和剂具有湿化、加湿和/或润滑的作用，使得舒适度增加。聚合的缓和剂也可以做为水溶性的粘度建立者。在水溶性的粘度建立者中包括非离子的纤维素聚合物，如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(poly(N-vinylpyrrolidone))、聚(乙烯醇)(poly(vinyl alcohol))等等。可以采用的这些粘度建立者或缓和剂占总量的范围为大约0.01到大约5.0％(w/w)或更少。最终的组合物的粘度范围从2厘泊(cps)到数百万cps，依赖于该组合物是否计划用于接触镜片、眼内镜片或角膜嵌体。也可以添加致舒适物质如甘油或丙二醇。
本组合物也可以包含消毒剂量的防腐剂或抗微生物剂。抗微生物剂的存在不是必需的，然而，因为本发明有效地减少生物材料表面的细菌的浓度，特别优选的防腐剂是山梨酸(0.15％)。抗微生物剂被定义为有机化合物，它们的抗微生物活性来自通过与微生物有机体的化学或物理化学的反应。例如、双胍包括阿来西定、氯已定、环六亚甲基双胍的游离碱或盐和它们的聚合物，以及上述的混合物。阿来西定和氯已定的盐可以是有机的或无机的，以及典型的是葡糖酸盐、硝酸盐、乙酸盐、磷酸盐、硫酸盐、卤化物等等。优选的双胍是环六亚甲基双胍，购自Zeneca，Wilmington，Del，商标为CosmocilTM CQ。通常，环六亚甲基双胍聚合物也被认为是多氨基丙基双胍(PAPB)，其分子量最大到大约100,000。
如果应用于目标溶液，应当按一定的剂量使用抗微生物剂，该剂量至少部分减少了采用的组合物中微生物的数目。优选地，消毒剂量为在四小时内减少二个对数级微生物的生物负荷的剂量，更优选地为在一个小时内降低一个对数级。最优选地，消毒剂量为当将配方应用推荐的浸泡时间后(FDA化学消毒效率测试，1985年7月，接触镜片溶液草案指南)消除接触镜片上微生物负荷的剂量。典型地，这些物质的浓度范围为大约0.00001到大约0.5％(w/v)，以及更优选地，为大约0.00003到0.05％(w/v)。
除了上述的活性成分外，本发明所采用的水溶液可以包括一种或更多的其他成分，它们通常存在于眼科溶液中，比如，缓冲液、稳定剂、渗透压物质等等，它们帮助眼科组合物对于使用者显得更为舒适。通常用渗透压物质将本发明的水溶液调整到近乎正常泪液的渗透压，等同于0.9％氯化钠溶液或2.8％甘油溶液。单独或联合使用制成的溶液大体是与生理的生理盐水等渗的。然而，如果简单地用无菌水调节以及造成低渗或造成高渗，那么镜片将丧失它们的所要求的光学参数。相应的，过多的盐或其他渗透压物质可以造成高渗溶液的形成，这将引起刺人感和眼部刺激。
本溶液的PH值应当被保持在5.0到8.0的范围内，更优选地为大约6.0到8.0，最优选地为大约6.5到7.8；可以加入合适的缓冲液，如硼酸、柠檬酸、重碳酸、TRIS和各种混合的磷酸缓冲液(包括Na2HPO4、NaH2PO4和KH2PO4的混合物)以及它们的混合物。优选硼酸缓冲液，特别是对于增强PAPB的效率。通常地，使用的缓冲液的量的范围为大约0.05到2.5％(w/w)，且优选地为0.1到1.5％(w/w)。
除了缓冲剂，在一些实施方案中，本发明的溶液需要包括隔离剂(sequestering agent)以结合金属离子，否则这些金属离子与镜片和/或蛋白沉积物反应，并聚集在镜片上。乙二胺四乙酸(EDTA)和它的盐(二钠)是优选的例子。通常它们的添加的量的范围为大约0.01到大约0.2％(w/w)。
可以通过各种技术制备本发明所采用的溶液。一种方法采用两阶段的混合步骤。在第一阶段，用大约30％的无菌水溶解阳离子纤维素聚合物，在大约50℃下混合大约30分钟。然后将第一阶段溶液在大约120℃下高压消毒30分钟。在第二阶段，将碱金属氯化物，分离剂，防腐剂和缓冲物质搅拌下溶解在大约60％的无菌水中，之后用无菌水平衡。然后可以利用压力迫使第二阶段溶液通过0.22微米滤器而将它无菌地添加到第一阶段溶液中，随后将它包装在无菌的塑料容器中。
如上所述，本发明对于改善长期佩戴接触镜片的舒适度和可佩戴性是有效的。因此本发明中使用的组合物可以被设计为滴眼剂并以1到30ml大小范围的小容积容器销售。这些容器可以用HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、聚丙烯、poly(ethylene terepthalate)等等制成。有着传统的滴眼配置滴头的软瓶特别地适合于本发明的使用。通过滴入使用本发明的滴眼组合物，例如，眼部滴入大约1或3滴是要求的。
本发明也用做为清洗，消毒或调整溶液的成分。本发明也可以包括抗微生物物质，表面活性物质，渗透压调节物质，缓冲液等等，它们是已知的接触镜片的调整和/或清洗溶液的有用成分。美国专利No.5,858,937(授予Richard和Heiler)描述了清洗和/或消毒溶液的合适的组合物的例证，其在此犹如以其全部内容并入作为参考。
实施例
实施例使用以下的名词和商品名。
1.聚合物JR 30MTM是一种优选的聚季铵盐，季铵盐由羟乙基纤维素和三甲基铵取代的expoxide反应生成，以及它是一种已知为Polyquaterium-10类型的阳离子纤维素聚合物。聚合物JR30MTM购自Union Carbide公司，一个美国密西根Midland的Dow化学公司的分公司。
2.HEC为羟乙基纤维素。
3.Pluronic F127TM(也称为“F127”)是一种非离子的表面活性物质，它是一种环氧丙烷和环氧乙烷的块共聚物。环氧丙烷块被夹在两个环氧乙烷块之间。该非离子的表面活性物质购自BASF公司，特殊商品业务组，3000 Continental Drive North，Mount Olive，N.J.07828-1234。
4.Kollidon30TM是中分子量(分子量44,000-54,000)的聚乙烯吡咯烷酮的商品名。Kollidon30购自BASF公司，3000 ContinentalDrive North，Mount Olive，N.J.07828-1234。
5.PVA Airvol 603TM是聚(乙烯乙醇)(PVOH)，购自Air Productsand Chemicals，Inc.，7201 Hamilton Boulevard，Allentown，Pa.18195-1501。
实施例1
聚合物JR表面调整Sureveu镜片
本实施例举例说明了阳离子纤维素聚合物对亲水的接触镜片的结合作用，其中相信它减少了细菌对材料表面的附着。利用原子力显微镜(AFM)分析将三种不同溶液中的三个Surevue镜片(Johnson &Johnson，New Brunswick，N.J.生产)进行比较。用作比较的溶液1是空白硼酸缓冲盐。溶液2是溶液1及0.1％聚合物JR。为了进一步比较，溶液3是ReNu(R)MPS(Bausch & Lomb，Rochester，N.Y.生产)。将镜片处理过夜，然后从小瓶中取出，放置在HPLC级水中静态下最少15分钟以消除盐分。用干净的手术刀在干净的玻璃底面上将所有的镜片切断。将样本干燥，切片和放置在干净的底面上。利用AFM获得镜片的每个面(前面和后面)的50×50μm地形图。本研究中使用的AFM为Dimension 3000并用ContaceMode操作。AFM测定镜片表面的原子和尖锐的探针之间毫微级的力(10-9N)。获得的AFM图像显示存放在空白硼酸缓冲盐(溶液1)和ReNu(R)MP(溶液3)中的镜片没有显示出显著的地形改变。存放在聚合物JR溶液(溶液2)中的镜片的表面显示出显著不同的地形图。表面被覆盖上一层薄膜，在前或后面都覆盖有多种大小的和形态的空隙。这些空隙的平均深度为40±10nm。这些空隙样的异常没有出现在存放于溶液1或溶液3的镜片上。这些空隙影响了存放于聚合物JR溶液中的镜片的粗糙度均方根(RMS)。
用Nanoscope软件计算粗糙度均方根(显示在下面的表中)。存放在溶液1或溶液3中的镜片比存放在聚合物JR溶液中的镜片有着更光滑的前表面和后表面。
表1每组AFM图像的粗糙度均方根 溶液 前面 后面 平均 溶液1 3.93nm 3.03nm 3.48nm 溶液2 8.85nm 6.21nm 7.53nm 溶液3 5.82nm 3.09nm 4.46nm
AFM结果说明聚合物JR对镜片表面的形态有影响，说明有着大量的多种形态和大小的空隙的薄膜覆盖在镜片的前面和后面。
实施例2
将测试量的20ml 0.1％阳离子聚合物JR溶液倒入无菌的一次性聚苯乙烯培养皿中。用无菌镊将带阴性电荷的连续佩戴镜片从包装中取出，在180ml最初无菌的0.9％盐水中浸泡5次。然后将这些镜片放置到含0.1％聚合物JR溶液的培养皿中，室温下浸泡4小时。4h孵育后，用无菌镊将离子涂层的镜片从0.1％聚合物JR溶液中取出，在三组连续替换(180ml)的最初无菌的0.9％盐水中各浸泡5次。然后将镜片转移到含3ml的大约108细胞/ml放射性标记细胞的接种物的20ml玻璃闪烁瓶中，37℃下孵育2小时。
实施例3和4
实施例3和4利用放射性标记方法测定细菌对生物材料的粘附。
利用Sawant等硅酮支架材料的射线不透性(Radioopacity)添加物体外减少了细菌的附着(Sawant，A.D.，M.Gabriel，M.S.Mayo，和D.G Aheam.1991 Curr.Micorbiol.22：285-292，及Gabriel，M.M.，A.D.Sawant，R.B.Simmons，和D.G Ahearn.1995.Sliver对细菌附着于尿管的影响：体外研究。Curr. Microbio.30：17-22.)中的方法的改良方法进行附着实验。
细菌细胞在Triptic Soy Broth(TSB)，37℃，转动的摇动器上生长12到18h。3000xg离心10分钟收集细胞，然后在0.9％盐水中洗涤2次，以大约2×108细胞/ml(600nm光密度为0.10)的浓度悬浮在基本培养基中(1.0g D-葡萄糖，7.0g K2HPO4，2.0g KH2PO4，0.5g柠檬酸钠，1.0g(NH4)2SO4，和0.1g MgSO4在1L的无菌水中，pH7.2)。将基本肉汤培养物在37℃摇动培养1h。将1到3μ Ci/ml L-[3，4，5-3H]亮氨酸(NEN Research Products，Du Pont Company，Wilmington，Del.)加到细胞中，以及将细胞悬浮液另外培养20分钟。在0.9％盐水中洗涤细胞4次，将细胞以大约108细胞/ml(600nm光密度为0.10)的浓度悬浮在磷酸缓冲液(PBS)中。
将具有正常阴离子表面电荷的长期佩戴接触镜片与3ml放射性标记的细胞悬浮液在37℃孵育2h。用无菌镊将这些镜片从细胞悬浮液中取出，在三组连续替换(180ml)的最初无菌的0.9％盐水中各浸泡5次。摇动这些镜片以去除盐分并将镜片转移到20ml玻璃闪烁瓶中。在每个瓶中加入10ml Opti-Fluor“闪烁鸡尾酒(scintillationcocktail)”(Packard Instrument Co.，Downers Grove，Ill.)。涡旋振荡这些小瓶，然后将它们放置在液体闪烁扫描计数器(LS-7500，BeckmanInstruments，Inc.，Fullerton，Calif.)中。依照标准校正曲线将两个实验的数据从每分钟裂变数(dpm)转换为菌落形成单位(cfu)并表达为cfu/mm2。从一系列接种物的稀释物的接种盘中得到的菌落数目和从一系列已知密度的细胞悬浮液的光密度值(O.D.s)中描绘出校正曲线。将未接种的有着正常阴离子表面电荷的长期佩戴接触镜片做为亮氨酸非特异性摄取的对照物，按与接种的部分一样的方式进行处理。
实施例5和6
表2描述了实施例5和6的结果，比较了有和没有在两分钟浸泡步骤中应用阳离子纤维素聚合物进行表面涂层的长期佩戴的水凝胶接触镜片表面上铜绿假单胞菌的基本附着的程度。
表2连续佩戴的硅酮水凝胶镜片的两分钟浸泡。 实施例配方 CFU/mm2 50.8％氯化钠0.02％氯化钾0.024％磷酸钾单碱0.144％磷酸钠双碱 6.56×104±8.53×103 60.8％氯化钠0.2％氯化钾0.05％依地酸二钠0.28％磷酸钠双碱0.055％磷酸钾单碱0.1％聚合物JR30M0.625％HEC0.07％Pluronic F127表面活性物质0.3％PVAarivol 6030.033％氯已定20％ 2.44×105±3.51×104
实施例7和8
表3说明了实施例7和8的结果，比较了有和没有在四小时浸泡步骤中应用阳离子纤维素聚合物进行表面涂层的长期佩戴的水凝胶接触镜片表面上铜绿假单胞菌的基本附着的程度。
表3连续佩戴的硅酮水凝胶镜片的四小时浸泡。 实施例配方 CFU/mm2 70.8％氯化钠0.02％氯化钾0.024％磷酸钾单碱0.144％磷酸钠双碱 7.96×104±1.20×104 80.8％氯化钠0.2％氯化钾0.05％依地酸二钠0.28％磷酸钠双碱0.055％磷酸钾单碱0.1％聚合物JR30M0.625％HEC0.07％Pluronic F127表面活性物质0.3％PVAArivol 6030.033％氯已定20％ 8.77×103±2.40×103
实施例9-11
表4说明了实施例9-11的结果，比较了在四小时浸泡步骤中应用阳离子纤维素聚合物与应用PVP聚合物进行表面涂层的IV组接触镜片(购自Johnson & Johnson，商品名为SurvueTM)表面上铜绿假单胞菌的基本附着的程度。
表4 IV组镜片的四小时浸泡 实施例组合物 CFU/mm2 90.8％氯化钠0.02％氯化钾0.024％磷酸钾单碱0.144％磷酸钠双碱 2.52×105±3.42×104 102％PVP Kollidon300.66％硼酸0.1％硼酸钠0.53氯化钠 2.44×105±3.51×104 110.1％聚合物JR 30M0.66％硼酸0.1％硼酸钠0.53氯化钠 9.83×104±3.88×104
实施例12-14
表5说明了实施例12-14的结果，比较了在四小时浸泡步骤中高离子强度环境下与低离子强度环境下应用阳离子纤维素聚合物进行表面涂层的IV组接触镜片表面上铜绿假单胞菌的基本附着的程度。
表5 SurvueTM镜片的四小时浸泡。 实施例配方 CFU/mm2 120.8％氯化钠0.02％氯化钾0.024％磷酸钾单碱0.144％磷酸钠双碱 2.52×105±3.42×104 130.1％聚合物JR 30M1％PVP Kollidon300.66％硼酸0.1％硼酸钠0.53％氯化钠 2.23×105±6.50×104 140.1％聚合物JR30M1％PVP Kollidon300.66％硼酸0.1％硼酸钠1％甘油0.5％丙二醇 3.32×104±7.82×103
根据在此所揭示的内容，对本发明作出许多其他的改良和变化是可能的，因此可以理解，在本发明的权利要求书的范围内，本发明可以按照在这里所特别描述的内容以外的方式被实践。