亲水性改变系统和方法技术方案

公开了允许聚合物材料(PM)的亲水性改变的系统/方法。PM亲水性改变通过降低PM折射率、提高PM电导率以及提高PM重量来改变PM特性。该系统/方法包括激光辐射源，该激光辐射源在PM的三维部分内产生紧密聚焦的激光脉冲以实现PM性质的这些改变。该系统/方法可以应用于形成定制的包括材料(PLM)的人工晶状体，其中，使用该系统/方法创建的晶状体通过外科手术定位在患者的眼睛内。植入的晶状体的折射率然后可以可选地随激光脉冲原位变化，以改变植入的晶状体的光学性质，从而实现最佳的纠正的患者视力。该系统/方法允许当患者的视力随年龄改变时对植入的晶状体进行许多原位修改。

【技术实现步骤摘要】
亲水性改变系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求专利技术人RuthSahler、StephenQ.Zhou和JosefF.Bille于2012年11月14日向USPTO提交的、序号为61/726,383、案号为AAARE.0105P(原案号AAARE.0107P)、标题为“HYDROPHILICITYALTERATIONSYSTEMANDMETHOD”的美国临时专利申请的权益，并且通过引用并入本文。本申请要求专利技术人RuthSahler、StephenQ.Zhou和JosefF.Bille于2013年3月15日向USPTO提交的、序号为13/843,464、案号为AAARE.0105、标题为“HYDROPHILICITYALTERATIONSYSTEMANDMETHOD”的美国技术专利申请的权益，并且通过引用并入本文。版权的部分放弃本专利申请中的所有资料都依据美国和其他国家的版权法受到版权保护。自本申请的第一个有效提交日起，该资料作为未发表的资料受到保护。然而，对于拷贝该资料的许可特此被授予到如下的程度，即，版权所有者不反对任何人按照该专利文档或专利公开内容在美国专利商标局专利文件或记录中所登载的那样对它进行传真复制，但是保留所有版权权利。关于联邦政府资助研究或开发的声明不适用微缩胶片附录(MicroficheAppendix)的参考不适用
本专利技术涉及材料的亲水性的改性。所述材料的亲水性通过使该材料曝露于针对的激光脉冲而改变。激光脉冲被吸收，并且改变所述材料内的分子的化学键。则所述材料(如果是疏水的)要么因为分子结构改变而吸收水，要么排斥水(如果所述材料是亲水的)。仅举例来说，本专利技术教导了一种用于使光学晶状体在晶状体主体内部的预定区域中的亲水性改性、而晶状体表面上的亲水性改变或不改变的激光系统和方法。本文中所描述的应用于本专利技术的实验中所使用的材料是聚丙烯酸晶状体材料(PLM)，但是该材料选择是示例性的，不应被看作本专利技术的限制。
技术介绍
(0100)-(0400)按照惯例，人工晶状体是使用制作聚合物基晶状体的切割或模制技术制造的，这些技术可能需要研磨鼓转步骤来获取光学级质量。光学晶状体可以是通过物理和化学方法表面改性的。物理方法包括，但不限于，等离子体、电晕放电和微波处理。该处置可以改变晶状体表面的亲水性。例如，IhabKamel和DavidB.Soll于1993年11月9日发表的、标题为“METHODOFMAKINGBIOCOMPATIBLE,SURFACEMODIFIEDMATERIALS”的美国专利5,260,093公开了一种用于通过射频等离子体使基底材料的表面永久地改性的方法。该专利中所公开的基底之一是人工晶状体。光学晶状体的化学改性也是众所周知的。光学晶状体的化学改性可以改变表面上的化学成分，因此这不仅改变晶状体表面的亲水性，而且还改变表面的物理和化学性质。例如，YadingWang、RobertvanBoxtel和StephenQ.Zhou于2000年1月4日提交的、标题为“PROCESSFORTHEMODIFICATIONOFELESTOMERSWITHSURFACEINTERPRETINGPOLYMERNETWORKSANDELASTOMERSFORMEDTHEREFROM”的美国专利6,011,082公开了一种通过肝磷脂以及其他亲水剂使得聚合硅胶人工晶状体可以化学地改性为亲水表面的化学改性方法。然而，以上现有技术方法仅可以用于处置晶状体表面。它们不能用于使该表面下方的晶状体主体的亲水性改性。换句话说，它们不能用于处置晶状体材料内部的预定区域。相比之下，最近的激光技术使得可以选择性地针对材料(包括光学晶状体材料)内部的预定区域，而不改变晶状体表面。例如，专利技术人ShigeruKatayama和MikaHoriike于2002年8月29日发布的、标题为“PLASTICOBJECT”的美国专利申请公开US2002/0117624A公开了一种使用激光器制作塑料物体的通用方法，该塑料物体在其内部主体的一部分中通过10-12秒或更短的超短脉冲持续时间的激光而发生结构改性。图1(0100)和图2(0200)中概括地例示了使用该现有技术创建的内部结构的例子。专利技术人WayneH.Knox、LiDing、JayFriedrichKunzler和DharmendraM.Jani于2008年1月3日发布的、标题为“OPTICALMATERIALANDMETHODFORMODIFYINGTHEREFRACTIVEINDEX”的美国专利申请公开US2008/0001320A1中的最近的申请公开了一种用于改变光学聚合物材料的折射率的方法，该方法包括用飞秒激光脉冲(使用如图3(0300)中概括地例示的系统构造)照射选定的区域，导致形成激光处置区域的折射光学结构，该折射光学结构的特征在于折射率发生正向改变。该专利申请公开还公开了计算折射率变化(Δn)为正的，在0.03至0.06的范围内。该现有技术教导了，如果选定的处置区域是凸平形状，则它将创建正型晶状体，而如果处置的区域是双凹形状，则它将是负型晶状体。这在US2008/0001320A1专利申请公开的附图中进行了描述，并且在本文中作为图4(0400)再现。现有技术没有解决材料的内部区域的亲水性的改性。现有技术中的缺陷虽然如上详述的现有技术在理论上可以用于形成光学晶状体，但是它具有下列缺陷：●对于厚度为200微米、直径为6mm的晶状体，现有技术使形成在晶状体材料内的晶状体限于改变2.65屈光度，而本专利技术创建晶状体直径相同的20屈光度晶状体。●现有技术创建2.65屈光度晶状体需要几个小时，而本专利技术将在几分钟内生产相同的晶状体。现有技术纸质出版物表明，用于高折射率改变的成形速度为0.4um/s。使用下列参数：XY上的斑点大小为1um、Z上的斑点大小为2.5um、凸形晶状体直径为6mm、晶状体深度为200um。来源：LiDing、RichardBlackwell、JayF.Kunzler和WayneH.Knox的“LARGEREFRACTIVEINDEXCHANGEINSILICONE-BASEDANDNON-SILICONE-BASEDHYDROGELPOLYMERSINDUCEDBYFEMTOSECONDLASERMICRO-MACHINING”。●现有技术采用凸形晶状体仅可以生成正屈光度改变，而本专利技术可以使用凸形晶状体来仅生成负屈光度改变。●现有技术限于所述材料内的一个晶状体，而本专利技术可以堆叠多个晶状体来增大屈光度改变或者改变非球面性、环曲面性或其他晶状体性质。●现有技术没有公开亲水性改变和UV吸收之间的关系，而本专利技术依赖于UV吸收来实现亲水性改变。●现有技术没有改变亲水性，而本专利技术依赖于亲水性的改变来实现材料中的改变。到目前为止，现有技术尚未完全地解决这些缺陷。专利技术目的因此，本专利技术的目的是(除了其他目的之外)规避现有技术中的缺陷并且实现下列目的：(1)提供一种允许材料内部的亲水性的改性、而该材料的表面的亲水性改变或不改变的系统和方法；(2)提供一种改变聚合物材料内的整个预定的三维区域的亲水性的系统和方法；(3)提供一种制造光学晶状体的系统和方法；和(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括合成聚合物材料的光学晶状体，进一步包括形成在聚合物材料(PLM)指定区域内的多个光学区，所述聚合物材料具有UV吸收体，所述多个光学区使用晶状体形成方法创建，所述方法仅增加所述PLM的所述指定区域的亲水性，所述方法包括：(1)从激光源产生脉冲激光辐射输出，所述脉冲激光辐射输出具有一波长，可在所述PLM的指定区域内与包括所述UV吸收体的PLM相互作用；(2)将所述脉冲激光辐射接纳到显微镜物镜内的数值孔径中以生成聚焦的激光辐射输出；(3)将所述聚焦的激光辐射输出传送到PLM内的指定区域以增加所述PLM的所述指定区域的亲水性；(4)将所述光学区域暴露于水中；以及(5)允许所述PLM的所述指定区域吸收水以在所述PLM的所述指定区域内形成晶状体。

【技术特征摘要】
2012.11.14 US 61/726,383;2013.03.15 US 13/843,4641.一种包括合成聚合物材料的光学晶状体，进一步包括形成在聚合物材料指定区域内的多个光学区，所述聚合物材料具有UV吸收体，所述多个光学区使用晶状体形成方法创建，所述方法仅增加所述聚合物材料的所述指定区域的亲水性，所述方法包括：(1)从激光源产生脉冲激光辐射输出，所述脉冲激光辐射输出具有一波长，可在所述聚合物材料的指定区域内与包括所述UV吸收体的聚合物材料相互作用；(2)将所述脉冲激光辐射接纳到显微镜物镜内的数值孔径中以生成聚焦的激光辐射输出；(3)将所述聚焦的激光辐射输出传送到聚合物材料内的指定区域以增加所述聚合物材料的所述指定区域的亲水性；(4)将所述光学区域暴露于水中；以及(5)允许所述聚合物材料的所述指定区域吸收水以减小所述聚合物材料的所述指定区域的折射率和在所述聚合物材料的所述指定区域内形成晶状体。2.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚焦的激光辐射输出的分布通过使用X-Y载物台而被构造为大于所述显微镜物镜的视场大小，所述X-Y载物台被构造为定位所述显微镜物镜。3.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述激光源还包括以兆赫兹重复率发射激光脉冲的飞秒激光源。4.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述脉冲激光辐射输出具有在0.17至500纳焦耳的范围内的能量。5.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述脉冲激光辐射输出具有在1MHz至100MHz的范围内的重复率。6.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述脉冲激光辐射输出具有在10fs至350fs的范围内的脉宽。7.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚焦的激光辐射输出具有在0.5至10微米的范围内的X-Y方向上的斑点大小。8.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚焦的激光辐射输出具有在0.01至200微米的范围内的Z方向上的斑点大小。9.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚合物材料的所述指定区域成形为晶状体的形式。10.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚合物材料的所述指定区域是水饱和的。11.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚合物材料的所述指定区域包括包含在镜片材料内的人工晶状体。12.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚合物材料的所述指定区域包括包含在镜片材料内的人工晶状体，所述镜片材料安置在患者的眼睛内。13.根据权利要求1所述的光学晶状体，其中，所述聚焦的激光辐射输出在所述聚合物材料的所述指定区域内是三维模式，所述模式在所述聚合物材料的所述指定区域内形成凸形晶状体。14.根据权利要求13所述的光学晶状体，其中，所述聚合物材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·扎勒，S·Q·周，J·F·比勒，
申请(专利权)人：完美IP有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US