Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

סינתזה של ששינינו רך-אוריאה אלסטומרי ליישום עדשה תוך-עיני

Published: March 8, 2019 doi: 10.3791/58590
Automatic Translation
*1,2, *3, 1,2, 3,4, 1,2
1Reutlingen Research Institute, Reutlingen University, 2School of Applied Chemistry, Reutlingen University, 3Fraunhofer-Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, 4Institute of Interfacial Process Engineering and Plasma Technology IGVP, University of Stuttgart
* These authors contributed equally

Summary

מחקר זה מתאר סינטטי מסלולים עבור המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxanes וסופולימרים polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-בלוק ועבור אלסטומרים רכים מבוססי ששינינו אוריאה (PSU). הוא מציג את היישום של Psu כמו אדיב של העדשה תוך-עיני. גם מתוארת שיטה הערכה עבור במבחנה cytotoxicity.

Abstract

מחקר זה עוסק דרך סינתזה אלסטומרים רכים מבוססי ששינינו אוריאה (PSU) על היישומים שלהם כמו התאמת עדשות תוך עינייות (-IOLs). המסתיימת ב- Aminopropyl polydimethylsiloxanes (PDMS) הוכנו בעבר באמצעות הטבעת-השרשרת equilibration של octamethylcyclotetrasiloxane siloxane מחזורית (4יח), 1, 3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane (APTMDS). קבוצות phenyl הוכנסו לתוך siloxane עמוד השדרה דרך copolymerization של D4 ו- 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetraphenyl-cyclotetrasiloxane (D4אותי, ה-Ph). Copolymers polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-בלוק אלה היו מסונתז להגדלת את מדדי השבירה של polysiloxanes. עבור יישומים כמו-IOL, שונות polysiloxanes חייב להיות מקבילה לזו של עדשת העין האנושית צעירים. משקל מולקולרי ששינינו נשלטת על ידי היחס של siloxane מחזורית כדי endblocker APTMDS. השקיפות של אלסטומרים כח נבדק ע י המדד להדמיה של סרטים בין 200 ל-750 ננומטר, שימוש ספקטרופוטומטרים UV-Vis. ערכי להדמיה 750 ננומטר (החלק העליון של הספקטרום הנראה) מותוות נגד משקל מולקולרי PDMS ולאחר > 90% להדמיה נצפית עד משקל מולקולרי של g·mol 18,000− 1. תכונות מכניות של אלסטומרים כח נחקרות באמצעות בדיקות הלחץ-זן-למות לחתוך לכלב עצמות-בצורת דגימות. להערכת יציבות מכנית, היסטרזיס מכני נמדד על ידי מתיחת שוב ושוב (10 x) דגימות התארכות 5% ל- 100%. היסטרזיס פוחתת במידה ניכרת עם עליית משקל מולקולרי PDMS. במבחנה cytotoxicity של כמה אלסטומרים כח שנבחר מוערך שימוש assay הכדאיות של MTS התא. בשיטות המתוארות בזאת היתר הסינתזה של אלסטומר כח רך, שקוף, noncytotoxic עם מקדם שבירה כ שווה לזה של עדשת העין האנושית צעירים.

Introduction

קטרקט סנילי, להשפיע על קבוצת גיל של ≥ 60 שנים, מוביל opacification מתקדמים של העדשה הטבעית הגבישי. מצב זה הקשורות לגיל נגרמת ככל הנראה חמצוני השינויים הם מואצת על-ידי UV הקרנה1,2,3. הטיפול הקונבנציונלי קטרקט סנילי כרוך החילוץ כירורגי של העדשה cataractous, ואחריו ההשתלה של תוך-עיני מלאכותי של העדשה (IOL) לתוך העדשה ריק הקפסולה באמצעות הזרקת מערכת2. עם זאת, רוב IOLs מיוצרות פולימרים אקריליק (הידרופובי, הידרופילית אקרילט או methacrylate פולימרים) עם מבנים מאוד נוקשה; לפיכך, העין מאבד את היכולת להכיל מרחקים שונים2,4. לכן, חולים עם monofocal IOL שתלים תלויים משקפיים החזון ליד (למשל., תוך כדי קריאת עיתון או ספר)5.

גישות שונות להשבת יכולת אירוח לאחר ניתוח קטרקט דווחו. בין הגישות הללו ניתן להבחין שתי אסטרטגיות העיקרי: מילוי הקפסולה העדשה ריק ע י הזרקת נוזל או דמוי ג'ל פולימרים ופיתוח רך, מתקפלת-IOLs-6,-7,-8. המושג "עדשה מילוי" הוא מבטיח כי ג'לים ניתן להכין עם מודולים של יאנג נמוך כמו אלה של העדשה (ca. 1-2 kPa) עין אנושית טבעית9; עם זאת, גישה זו הוא עדיין נסיוני8ולאחר הלימודים מתנהלים רק על עיניים חייתיות.

עדשה קפסולות כבר מילא על ידי השתלת סיליקון מתנפח בלונים10 מלא עם סיליקון נוזלי או ישירות הזרקת סיליקון11,12 זה היה לאחר מכן לרפא את הקפסולה באמצעות hydrosilylation . עם זאת, נושאים הקשורים משטח קמטים על הבלונים, משרעת נמוכה יותר לינה בהשוואה למצב לפני הניתוח, היווצרות של קטרקט משני חמורה (anterior ואת אחורי קפסולת opacification) כבר ציין7, 8,12,13. בפרט, זמן ריפוי פעמים (70 דקות - 12 h) לגרום לסיכון מוגבר של דליפה לתוך התאים העין שמסביב, שמוביל לדלקת לאחר הניתוח10,14. לכן, חומרים אחרים עבור החלפת העדשה הגבישי מומלצים, כולל hydrogels מבוסס על diacrylate פוליאתילן גליקול, אקרילט-השתנה copolymers של ויניל אלכוהול (N-vinylpyrrolidone)15, methacrylate-השתנה 16,polysiloxanes17poloxamer18, diisocyanate-תפור polyalcohols9. עם זאת, צמיגות מונומר (קרי, ג'ל נפיחות אחרי הזרקת crosslinking), מדדי השבירה מאוד נמוך או גבוה, יציבות מכנית ושלמות, שבירה לאחר הניתוח לא צפויים, נמוך מגוון מקומות לינה, ו קטרקט לאחר היווצרות מהווים נושאים עיקריים6,7,8,9,15,18. מסחרית, יכולת לינה משוחזר בעיקר על ידי פיתוח foldable-IOLs. כה-IOLs צריך לספק אירוח על ידי התנועה של הראייה IOL לאתר הקדמי של עדשה כמוסה ויה ההתכווצות של השריר ciliary. מספר מודלים הוכנסו לשוק בשנת 1996, 2001 ו 20027,8. עם זאת, במהלך מחקרים קליניים, amplitudes לינה המשוער עבור אלה מושתל-IOLs היו מאוד נמוך (≤ 1.5 D) להתיר ללא עזרה בקריאת (3-4 יח)6,7,8,19 , 20. לפיכך,-IOL הכוללת אופטיקה מחוברים שני (dual-אופטיים IOL) מפותח עבור הגדלת אפשרויות הלינה בטווח6,21. העיצוב של עדשה אחת נבדקה על ביצועיו accommodative בעיניי האדם, אף על פי תוצאות סותרות כבר דווח על22,23,24,25.

בדרך כלל, אלסטומרים סיליקון נחשב להיות פעיל ביולוגית ולא רעילים; לכן, אלסטומרים סיליקון יש היסטוריה ארוכה של להיות מיושם כחומרי מסתיימים ב רפואה והנדסה רפואית (למשל, שתלים, שתלים ואסטתיים, תותבות משותפת, הפצע תחבושות, קטטרים, שאיבות ו shunts) 26 , 27. בשל שלהם רכות, שקיפות, חדירות חמצן גבוהה, אלסטומרים סיליקון גם למצוא יישומים כמו עדשות מגע ו28,2,IOLs29. עם זאת, סיליקונים חייב להיות covalently תפור ולעיתים קרובות דורשים חיזוק ומרק להרוויח מספיק מכנית. Crosslinking היא חסרון כפי היא אוסרת על עיבוד עוקבות אלסטומרים או על ידי שיטות תרמופלסטיים (למשלהזרקה) או על-ידי עיבוד מפתרונות (למשל, הליהוק ממס). לעומת זאת, פוליאוריתנים גומי סינתטי אשר בהתקשותו מפגינים יציבות מכני אך הם רגישים השפלה בתוך הסביבה ביולוגי, במיוחד אם macrodiols פוליאסטר - או פוליאטר מבוססי משמשים. לכן, המאמצים לשלב גמישות ויציבות hydrolytic או חמצוני עם תכונות מכניות מצוינות מרוכזים על המיקום של הידרוקסיל או אמינו-תפקודית PDMS כמו מקטעי רך לתוך פוליאוריתנים, פוליאוריתן-ureas, ו polyureas27. כדי לשפר את התאימות קוטבי urethane או אוריאה קשה מקטע עם קטע רך מאוד פולרי PDMS וכדי לשפר את תכונות מכניות, macrodiols שונים מבוססי פוליאטר משולבים יחד עם PDMS30,31 ,32. במיוחד, באופן שיטתי חקרה קבוצת Thilak Gunatillake הפיתוח של פוליאוריתנים סיליקון עם biostability משופר, תכונות מכניות לטווח ארוך ביו יישומים כגון בידוד קוצב לב או מלאכותיים שסתומי הלב33. הם מסונתז פוליאוריתנים ארומטי מקטעים רך מעורבים הכוללת המסתיימת הידרוקסיל PDMS polyethers שונים, כמו גם diols פוליקרבונט אליפטיות. בין כל פוליאוריתנים מסונתזת את, השילוב של תחמוצת polyhexamethylene (PHMO) ותצוגות PDMS התכונות המכאניות הטובה ביותר ביחס קשה קטע תאימות30. במחקרים הבאים, נוסף בחנו את ההשפעה של היחס PDMS-אל-PHMO וסוכם על הקמת הרחבה של רשת מבוססי disiloxane על תכונות מכניות של סיליקון פוליאוריתנים34,35, 36. התוצאות עולה כי הרכב macrodiol של wt 80% PDMS ו- 20% wt PHMO, בנוסף הרחבה של רשת משותף, כגון 1, 3-bis(4-hydroxybutyl)-tetramethyldisiloxane (BHTD), התשואות פוליאוריתנים רך יותר עם תכונות מכניות טובות, גומי סינתטי אשר בהתקשותו processability. יתר על כן, אלה-הסיליקון-פוליאוריתנים התערוכה של biostability משופרת בהשוואה בדרך כלל יישומית פוליאטר רך urethane37,38,39.

הביו ויציבות חומרים דומים, השימוש שלהם עבור יישומים וכלי דם היו גם דיווחו40,41,42. בהתבסס על תוצאות אלו, מבוססי סיליקון פוליאוריאה אלסטומרים (או Psu) עם הרחבה של רשת מבוססי disiloxane נחשבים תשואה גבוהה וגמישויות, רכות, אמנם עם חוזק מכני מספיק, כדי לשמור על צורתם לאחר היישום של מתח חוזרות ונשנות. למשל, הרמנס. et al. יש נבנה אב טיפוס של הניסוי על בסיס פוליאוריתן כפול-אופטיים-IOL בגלל העיצוב, שבעבר שימשה עבור המצאה באמצעות סיליקון, היה רך מאוד להתמודד עם עומסים יישומית בתוך החזיר enucleated עיניים43.

מאמר זה מתאר את הסינתזה של רך מבוסס-siloxane כח, גזאשר מבחינת מאפייני מכניים, אופטיים עבור יישומים כמו IOL שמברי. ככל התכונות המכאניות של אלסטומרים כח הרקעים לפי משקל מולקולרי siloxane, ניתן להחיל את ההליך לפיתוח מבוסס-siloxane Psu, אשר עשוי למצוא יישומים ציפוי עור רטבים. בנוסף, הליך זה יכול לשמש כדי להכין מבוסס-siloxane פוליאורטן או אלסטומרי פוליאוריתן-שתנן אם המסתיימת בקרבינול PDMS משמש. בהתאם לסוג של diisocyanate (כלומר, או ארומטי aliphatic) המשמשים סינתזה, תנאי ריאקציה (כולל זמן, טמפרטורה, אולי ההרכב ממס) ייתכן שתצטרך להשתנות. עבור היישום של diisocyanates אליפטיות כגון 4,4-methylenebis(cyclohexylisocyanate) (H12MDI) או isophorone diisocyanate, התגובה חייב להיות מואץ באמצעות זרז של organotin, כגון dibutyltin dilaurate או diacetoxytetrabutyl distannoxane. לדוגמה, התגובה בין המסתיימת hydroxypropyl PDMS ו- H12MDI ממשיך בנוכחות זרז. יתר על כן, טמפרטורת התגובה זקוק ל 50-60 מעלות צלזיוס. של יישום diisocyanate ארומטי כגון 4,4-methylenebis(phenylisocyanate) (MDI), הטמפרטורה התגובה חייב להיות בינוני אבל מספיק מוגברת כמו diisocyanates ארומטיים הם בדרך כלל יותר תגובתי כלפי קבוצות נוקלאופילי מאשר הם diisocyanates אליפטיות. התגובה של MDI עם PDMS המסתיימת בקרבינול ניתן לפתח באמצעות את תערובות ממס של נטול מים tetrahydrofuran (THF) ו dimethylformamide (DMF) או dimethylacetamide (DMAc) כמו אמינים שלישוני להפגין קצת פעילות קטליטית.

Protocol

אזהרה: נא עיין כל גליונות נתונים גשמי בטיחות (MSDS) לפני השימוש. מספר כימיקלים המשמשים syntheses התערוכה רעילות חריפה וגירוי חזק את העור ואת העיניים, כמו גם בשאיפה. בבקשה ללבוש ציוד מגן אישי (מעבדה מעילים בטיחות משקפיים, כפפות יד, מכנסיים באורך מלא, נעליים סגורות), להתמודד עם הכימיקלים, במידת האפשר, תחת ברדס fume או במקום מאוורר היטב. לבצע כל syntheses מתחת למכסה המנוע fume. Tetramethylammonium הידרוקסיד pentahydrate (TMAH): TMAH הוא בסיס חזק, בחריפות רעילים אם בלע, בעת מגע עם העור הוא גורם לכוויות קשות כימי על העור והעיניים. זה רגיש אוויר והוא היגרוסקופי. אחסן אותו תחת חנקן מתקני קירור. לטפל TMAH במקום מאוורר היטב בגלל ריחו חזק כמו אמוניה. APTMDS: APTMDS רגיש אוויר ויש לאחסן תחת חנקן. זה גורם לכוויות חמורות העור ונזקי עין. H12MDI: H12MDI הוא רעיל על שאיפת וגורם גירוי העור והעיניים. D4: יח4 עשוי לפגום פוריות. THF: THF מזיק, גורם לגירוי בשאיפה, והוא ככל הנראה מסרטנים. כלורופורם (CHCl3): CHCl3 מזיקים בשאיפה, ככל הנראה מסרטנים, יכול לגרום נזק אפשרי פוריות של העובר ושל האדים שלו עלול לגרום לנמנום.

1. סינתזה של זרז, אמינו המסתיימת ששינינו Macromonomers

  1. סינתזה של הזרז tetramethylammonium-3-aminopropyl-dimethylsilanolate
    הערה: הזרז סונתז בהתאם לשיטה שדווחו על-ידי הופמן, ליר44.
    1. דגה APTMDS תחת ואקום לפני השתמש ואחסן אותו תחת חנקן. פיפטה כ 10 גרם של APTMDS באמצעות מזרק.
    2. הוסף 8.13 g (33.0 mmol) של degassed APTMDS ו- g 11.88 (66.0 mmol) של TMAH לתוך בקבוקון 100 מ ל 3-צוואר עגול-התחתון. הוסף 20 מיליליטר THF להתמוסס APTMDS ו להשעות את TMAH, יחד עם בר גדול מערבבים מגנטי סגלגל.
      התראה: TMAH הוא חומר היגרוסקופי קורוזיבי, רעיל עם ריח חזק של אמוניה דמוי ויש לאחסנו בחוזקה חתום במקרר. שוקל TMAH מיד במקום מאוורר היטב; ללבוש כפפות מגן היד, בטיחות משקפיים תוך כדי טיפול. APTMDS אוויר רגיש, גורמת לכוויות עור ונזקי עין. שוקל APTMDS מתוך בקבוק אטום באמצעות מזרק; ללבוש כפפות מגן היד, בטיחות משקפיים תוך כדי טיפול.
    3. לצייד את הבקבוק העגול-התחתון שלוש-צוואר עם הקבל ריפלוקס, פתחי הכניסה, שקעים עבור חנקן ומחממים תערובת התגובה עד 80 ° C באמצעות גליצרין או סיליקון שמן חימום לאמבטיה. מערבבים את תערובת התגובה כבר שעתיים תחת ריפלוקס, עם זרימה קלה, רציף חנקן.
      הערה: המתלה ראשונית, מעט עכורים משתנה פתרון ברור בתוך שעתיים.
    4. הסר את מעבה ריפלוקס, לזקק את THF באמצעות ליניקת אבק. לאחר מכן, יבש המוצר גסה מעט צהבהב תחת ואקום של 0.1 mbar עבור 5 שעות ב 70 ° C באמצעות שורת schlenk.
      הערה: לאחר שלב זה, המוצר גסה ניתן לאחסן במקרר ב 10 ° C עד למחרת היום.
    5. Resuspend את המוצר הגולמי ב- 50 מ של THF. במידת הצורך, להשתמש במרית לגרוס agglomerates גדולים, ולסנן את המתלים. באמצעות ליניקת אבק. רחץ x לפחות 3 precipitate עם 20 מ ל THF חלקים עד שהמוצר הופך מוצק, כמו אבקה לבנה.
    6. יבש את המוצר תחת ואקום של 0.1 mbar בטמפרטורת החדר במשך 3 שעות. לאחר מכן, לאחסן את הזרז במקרר ב 10 ° C תחת חנקן עד לשימוש.
  2. סינתזה של Α, ω-bis(3-aminopropyl)-polydimethylsiloxanes
    הערה: סינתזה של PDMS עם משקל מולקולרי של ~ 15,500 g·mol-1.
    1. דגה D4 ו- APTMDS תחת ואקום לפני השימוש. פיפטה כ 1.5 גר' APTMDS, באמצעות מזרק.
    2. הוסף 19.5 g (65.7 mmol) של degassed D4 ו- g 0.9 (3.6 mmol) של APTMDS לתוך בקבוקון סיבוב למטה שלוש-צוואר 100 מ ל, אשר מצויד עם מצופים PTFE קדירות צנטריפוגלי ו חנקן כניסת עודפים.
    3. מוסיפים ~ 26 מ ג של הזרז (מתוך סעיף 1.1) ומערבבים את תערובת התגובה למשך 30 דקות ב 80 ° C תחת זרימה קלה, רציף חנקן.
      הערה: שמן גליצרין או סיליקון חימום לאמבטיה ניתן להשתמש.
    4. להוסיף 45.5 גרם (153.4 mmol) ד4 dropwise תערובת התגובה, באמצעות משפך יורד (במרחק של 2-3 h), ומערבבים עוד ב 80 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה תחת זרימה רציפה חנקן.
      הערה: התגובה יכולה להמשיך בין לילה.
    5. מחממים את התערובת התגובה עד 150 ° C ומערבבים זה כבר שעתיים לפרק את הזרז. לאחר מכן, לאפשר את PDMS להתקרר לטמפרטורת החדר.
    6. להחליף את קדירות צנטריפוגלי עם בר גדול מערבבים מגנטי סגלגל, לאטום את הבקבוק העגול-התחתון שלוש-צוואר עם שני פקקים. השתמש במתאם עם שסתום וחום לאט את PDMS עד 150 ° C תחת ואקום של 0.1 mbar לזקק את המוצרים בצד מחזורית באמצעות שורת schlenk. אפשר את PDMS להתקרר לטמפרטורת החדר.
      הערה: זיקוק בואקום מתרחשת בדרך כלל ב- 4-5 שעות.
  3. סינתזה של α, ω-bis(3-aminopropyl)-polydimethyl-מתיל-phenylsiloxane
    הערה: סעיף זה מתאר את השגרה סינתזה ששינינו עם משקל מולקולרי של ~ 15,500 g·mol-1 ו- siloxane מתיל-phenyl מול 14%; ההליך זה להשוות הסינתזה PDMS, אשר המתוארת בסעיף 1.2.
    1. דגה D4 ו- APTMDS תחת ואקום לפני השימוש. פיפטה כ 1.5 גר' APTMDS באמצעות מזרק. המקום D4לי, Ph -70 מעלות צלזיוס במשך 3-5 h בתוך תא ואקום כדי להמיס לחלוטין, homogenize את המוצר לפני השימוש.
    2. הוסף g 4.54 (15.3 mmol) ד4, 14.96 g (27.5 mmol) של ד4. Phו- g 0.9 (3.6 mmol) של APTMDS לתוך בקבוקון סיבוב למטה שלוש-צוואר 100 מ ל, אשר מצויד עם מצופים PTFE קדירות צנטריפוגלי ו חנקן כניסת עודפים.
    3. מוסיפים ~ 26 מ ג של הזרז (מתוך סעיף 1.1) ומערבבים את תערובת התגובה ב 80 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות תחת זרימה רציפה חנקן.
    4. להוסיף 45.5 גרם (153.4 mmol) ד4 dropwise לתערובת התגובה, באמצעות משפך יורד (במרחק של 2-3 h), ומערבבים עוד ב 80 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה תחת זרימה רציפה חנקן.
      הערה: התגובה יכולה להמשיך בין לילה.
    5. להמשיך הסינתזה על-ידי ביצוע שלבים 1.2.5 ו 1.2.6.

2. משקל מולקולרי קביעת ששינינו

  1. תאורטית המשקל המולקולרי של ששינינו
    1. לחשב את המשקל המולקולרי תיאורטי Equation 1 של ששינינו לפי המשוואה הבאה:
      Equation 2(1)
      כאן, Equation 1 של מספר משקל מולקולרית ממוצעת של polydimethylsiloxane, m היא המסה (g) של מונומרים בשימוש D4 ו- APTMDS ו- n הוא הסכום של APTMDS ב שומות.
  2. קביעת משקל מולקולרי ששינינו מאת 1H-NMR ספקטרוסקופיה
    1. להמיס 10-20 מ"ג של ששינינו ב- 0.5 מ של CDCl3, להקליט את ספקטרום NMR, לכייל כימי במשמרות [אלפא] לאות הממס-7.26 ppm.
    2. לחשב את המשקל המולקולרי Equation 1 של ששינינו מתוך הערכים נפרד לפי המשוואה הבאה.
      Equation 3(2)
  3. קביעת משקל מולקולרי ששינינו באמצעות טיטור
    1. להוסיף 1.5-2 גר' ששינינו לתוך בקבוקון חרוט 250 מ ל, לפזר זאת בתוך 50 מ של THF תחת ערבוב רציף באמצעות פס מגנטי מערבבים.
    2. Titrate אמינו קבוצות עם 0.1 M HCl באמצעות bromophenol כחול עד לשנות צבע כחול לצהוב נצפית. חזור על טיטרציה עם שלוש דוגמאות כדי לחשב את המשקל המולקולרי ממוצע מספר.

3. סינתזה של אלסטומרים ששינינו-אוריאה

הערה: סעיף זה מתאר את השגרה סינתזה אלסטומר אוריאה המבוסס על PDMS של 10 w % קשה-קטע תוכן (HS %) (PDMS: 15,500 g·mol-1).

Equation 4(3)

  1. הוסף 2.939 g (11.2 mmol) של H12MDI לתוך בקבוקון ארבע-צוואר עגול למטה תגובה 250 מ ל, אשר מצויד עם מצופים PTFE צנטריפוגלי קדירות, נשירה משפך, ואת כניסת חנקן ו שקע, ' לפזר זאת בתוך 20 מיליליטר THF.
    התראה: H12MDI diisocyanate נדיף נמוך, גורם גירוי העור והעיניים. ללבוש כפפות מגן יד ומשקפיים בטיחות.
    הערה: לחלופין, להמיס H12MDI שבשנות ה בתוך 50 מ ל ולהוסיף הפתרון באמצעות משפך או זכוכית צבעוני לתוך הבקבוק התגובה. לאחר מכן, לשטוף את הספל, משפך עם 10 מ"ל של THF.
    1. להמיס 45.0 g (2.9 mmol) של PDMS degassed ב- 100 מ של THF; להוסיף פתרון זה dropwise לתוך הפתרון MDI12H באמצעות משפך יורד מתחת ערבוב רציף והזרמת חנקן בטמפרטורת החדר. לשטוף את. הספל ושחרור משפך עם 50 מ של THF ולהוסיף פתרון זה תערובת התגובה.
    2. לשלוט על היווצרות של ספקטרוסקופיה FTIR prepolymer דרך .
      הערה: התקדמות התגובה ניתן לנטר בשתי דרכים: באמצעות מוטבעת או ספקטרוסקופיה ATR-FTIR במצב לא מקוון.
      1. ספקטרוסקופיה מוטבעת ATR-FTIR, להוסיף של בדיקה ATR-FTIR בתוך השורה, אשר מחובר את ספקטרומטר, לתוך המפרק המרכזית בתחילת התגובה. השתמש בר מערבבים מגנטי סגלגל גדול במקום קדירות מצופים PTFE. להתחיל להקליט את הספקטרום של הפתרון MDI12H ובחר הפסגה הקליטה המש ב 2266 ס מ-1 כדי לבצע את ההמרה של קבוצות isocyanate.
      2. עבור ספקטרוסקופיה ATR-FTIR מנותק, לקחת דגימות של תערובת התגובה באמצעות פיפטה פסטר ולהוסיף כמה טיפות על הגביש ATR. להתנדף הממס תחת זרם חנקן עד דקה בסרט נשאר על פני קריסטל ATR. ספקטרה הרשומה שלבי תגובה אחרת (לאחר תוספת מלאה של PDMS ואחרי התוספת של כל חלק של APTMDS).
    3. להוסיף חלקים הכמות stoichiometric של שרשרת ב- extender APTMDS הפתרון prepolymer.
      הערה: התוספת של שרשרת ב- extender להתקדם בשני אופנים (ראה שלבים 3.1.3.1 ו 3.1.3.2).
      1. להמיס כמות שרשרת ב- extender ב 5-10 מ ל THF שנשקל ולהוסיף את הפתרון dropwise לתערובת תגובה באמצעות פיפטה פסטר או באמצעות משפך יורד, ולאחריה שטיפה שוב עם 3 מ"ל של THF.
      2. להוסיף חלקים ב- extender שרשרת לתוך מזרק ולהוסיף שרשרת ב- extender dropwise לתערובת התגובה. במקרה זה, חותם את המקום הרביעי באמצעות פקק גומי מחצה.
        1. הוסף 1.65 g (6.6 mmol) של APTMDS, המקביל ל-80% הסכום המחושב של APTMDS, prepolymer. לאחר מכן, בקרת התקדמות התגובה בעזרת FTIR ספקטרוסקופיה.
        2. ואז, להוסיף תערובת התגובה 0.21 גר' (0.8 mmol) APTMDS (ב, סה כ 90% מן הסכום המחושב) ושליטה התקדמות התגובה על ידי FTIR.
        3. להוסיף 0.1 גר' (0.4 mmol) APTMDS (ב, סה כ 95%) תערובת התגובה, שליטה התגובה התקדמות בעזרת FTIR.
        4. לבסוף להוסיף את החלק האחרון של שרשרת ב- extender (0.102 g, 0.41 mmol) לתערובת התגובה, בדוק את היעלמותה של הלהקה הקליטה המש בספקטרום FTIR.
          הערה: לאחר התוספת של החלק הראשון של שרשרת ב- extender, עלייה צמיגות יצויין.
    4. יוצקים את הפתרון ספק כח לתוך כוס PTFE רדיד-מכוסה פטרי, מתאדים הממס ללון מתחת למכסה המנוע fume. יתר על כן, יבש את כח בתוך תא ואקום ב 80 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות.

4. הליך הבדיקה מכני

  1. הכנת סרטים elastomer ששינינו-אוריאה
    1. להמיס 7-8 גר' חתיכות קטנות של ספק הכוח ב- 200-250 מ של CHCl3 בבקבוקון חרוט 300 מ"ל, באופן רופף לאטום את הבקבוקון באמצעות פקק זכוכית, ומערבבים את התערובת בעזרת פס מגנטי מערבבים במשך לפחות 24 שעות. אם יש צורך, להוסיף חלקים נוספים של הממס.
      זהירות: כלורופורם היא ככל הנראה מסרטנים. ואדים עלול לגרום לנמנום על שאיפה. להתמודד עם הכלורופורם במקום מאוורר היטב.
    2. להוסיף את הפתרון הומוגנית לתוך כוס, צלחת פטרי, לכסות אותו ברדיד אלומיניום מחורר. לאפשר הממס מתמוססות אט-אט גם על ידי הצבת הפטרי במקום מאוורר היטב או בשכונה fume סאש בחלון פתוח.
      הערה: בעת הצבת הפטרי בשכונה fume, להקטין את זרימת האוויר במידת האפשר. אידוי מהיר מאוד של הממס מוביל inhomogeneity היווצרות של כתמים אטום בתוך הסרטים שקוף.
    3. יבש את הסרט ב 80 מעלות צלזיוס בתוך תא ואקום במשך 12 שעות.
    4. בזהירות להסיר את הסרט במשטח זכוכית בעזרת מרית דק קטן ולאחסן את הסרט כח בתוך מעטפה שקופה על השימוש הבאים עבור אפיון מכני.
  2. בדיקות מתח-זן ששינינו-אוריאה אלסטומר סרטים
    1. היכונו למות לחתוך לכלב עצמות-בצורת דגימות מן הסרטים כח לפי Keiper45 (סוג S2). מקם את הסרט כח, המכוסה על ידי foils מעטפה, תחת יחידת הסכין חבטות בצורת כמוצג באיור4. לדחוף את הידית אגרוף הדגימה הבדיקה ואחסונו במשך לפחות 72 h בטמפרטורת החדר (23 ± 2 ° C).
    2. . הפעילי את מכונת בדיקות מתיחה והמחשב להפעיל את התוכנה על ידי לחיצה על הסמל. בחר את שיטת בדיקת מתיחה , בדוק אם התא הנכון עומס (100 N) מותקן במכונה הבדיקה.
    3. בחר שיטה העוזרת ולבדוק אם כל בדיקת הגדרות נכונות. ללכת pre-test ולבדוק אם ההגדרות הבאות מופעלים: אורך הדגימה המקורית (L0)-20 מ מ של preload-0.1 MPa, את מהירות עד preload ב- 5 מ מ/דקה.
    4. ללכת לבדוק פרמטר ולבדוק אם ההגדרות הבאות מופעלים: המהירות מצפני האלסטיות ב- 1 מ מ/דקה, המהירות עד מדגם בבאג 25 מ מ/דקה, זיהוי הדגימה בבאג-80% Fמקסימום, קביעת האלסטיות-רגרסיה, תחילתו של נחישות מודולוס של יאנג ב- 2% זן, וסופו של נחישות מודולוס של יאנג ב- 6% זן. להשאיר את השיטה עוזרת ולעבור החלון הראשי של התוכנה.
    5. הכפתור על כוח על מכונת בדיקות ולחץ על לחצן ללכת לנקודת ההתחלה בחלון הראשי של התוכנה.
    6. להסיר את האלומיניום הגנה ולבדוק את הדגימה תחת הצלב-מקטב כדי לא לכלול כל מתח פנימי. למדוד את הדגימה עובי ורוחב מדגם באמצעות נשק. לאחר מכן, הכנס את הערכים עבור מדגם עובי ורוחב השדות המתאימים בחלון הראשי של התוכנה.
    7. לתקן את הדגימה הבדיקה בין הלסתות clamping העליון של המכונה בדיקה. לחץ על לחצן אפס כוח בתוך החלון הראשי של התוכנה. לתקן את הקצה התחתון של הדגימה הבדיקה בין החלק התחתון מחבר חובק למעקה מלתעות של המכונה בדיקה.
      הערה: אם המשטחים של הלסתות clamping חלקלק, מקם את הקצוות של הדגימה בין פיין-תבואה אמרי נייר כדי למנוע החלקה במהלך המדידה הדגימה.
    8. לחץ על לחצן המדידה התחל כדי להתחיל את המבחן מתיחה.
    9. לאחר שסיים את המדידה, להמשיך עם שלבים 4.2.6 ו 4.2.7. לאחר תיקון הדגימה הבדיקה בין הלסתות clamping העליון ובחירה אפס כוח, בחר את לחצן ללכת לנקודת ההתחלה על החלון הראשי של התוכנה. לאחר מכן, לתקן את הקצה התחתון של הדגימה הבדיקה בין החלק התחתון מחבר חובק למעקה מלתעות ולחץ המדידה התחל שוב.
    10. חזור על שלבים 4.2.6 - 4.2.8 עבור ספק כח דוגמא אחת לפחות 3 x נוספים על הערכה סטטיסטית של מודולוס של יאנג, חוזק, התארכות בהפסקה.
  3. היסטרזיס בדיקות על כח elastomer סרטים
    1. . הפעילי את מכונת בדיקות מתיחה והמחשב להפעיל את התוכנה על ידי לחיצה על הסמל. בחר את שיטת בדיקת מתיחה מחזורית וסמנו את ההתקנה של תא המטען הנכון (100 N) במכונה בדיקה.
    2. בחר שיטה העוזרת ולבדוק אם כל בדיקת הגדרות נכונות. ללכת pre-test ולבדוק אם ההגדרות הבאות מופעלים: אורך הדגימה המקורית (L0)-20 מ מ של preload-0.05 MPa, את מהירות עד preload ב- 5 מ מ/דקה.
    3. לעבור מבחן פרמטר ולבדוק את ההפעלה של ההגדרות הבאות: מספר מחזורים בשעה 10, setpoint טעינה ב 100% מאמץ, setpoint פריקת מתח 0%, וכן את המהירות-25 מ מ לדקה לעזוב את השיטה עוזרת ו מעבר אל החלון הראשי של התוכנה.
    4. להמשיך עם שלבים 4.2.5 - 4.2.8.
    5. חזור על המדידות היסטרזיס עם שתי דגימות הערכות סטטיסטיות. לחשב את היסטרזיס מכני עבור כל מחזור לפי המשוואה הבאה.
      Equation 5(4)

5. טיפוח נוהל תאים HaCaT

  1. לחמם את cryotube עם HaCaT תאים ולשנות של Dulbecco בינוני של הנשר (DMEM) בתוך אמבט מים 37 º C. תחת עבודה, שעליו מונחים בטיחות מיקרוביולוגית, במהירות העברה התליה תא שפופרת צנטרפוגה חרוט 10 מ"ל, אשר מלא DMEM חמים.
    1. נושא התליה תא צנטריפוגה במשך 6 דקות ב x 845 גרם. למחוק את רוב תגובת שיקוע באמצעות כוס חד פעמית פסטר פיפטה, אשר מצורף של משאבת ואקום, resuspend בגדר תא בתוך הנוזל הנותר על ידי בעדינות pipetting את agglomerates תא למעלה ולמטה באמצעות פיפטה של גלאים.
    2. להעביר את התאים resuspended בקבוקון תרבות 25 ס מ תא2 ולהוסיף 9 מ של DMEM, אשר השלים עם 10% FBS. דגירה התאים-37 ± 1 ° C ו- 5% CO2 באינקובטור בארון. לשלוט על התפשטות תאים ביום בעזרת מיקרוסקופ הפוכה. לשנות את DMEM כל יום שלישי עד התאים הופכים subconfluent.
    3. לבצע מעבר תא תחת בטיחות עבודה, שעליו מונחים על-ידי הסרת את DMEM באמצעות כוס חד פעמית פסטר פיפטה. להוסיף 10 מ של PBS מאגר לכבס שהשכבה תא. הסר את המאגר הציבורי באמצעות כוס חד פעמית פסטר פיפטה שוב.
    4. להוסיף 1 מ"ל של פתרון טריפסין/EDTA 25 ס מ2 תא תרבות שתייה צידניות כדי לנתק את התאים ואת דגירה אותם בחממה CO2 ארון. בדוק אם התאים נמצאים ההשעיה, שימוש במיקרוסקופ הפוכה.
    5. להוסיף 3 מ"ל של DMEM תא תרבות שתייה צידניות כדי להשבית את טריפסין. להעביר את המתלים תא שפופרת צנטרפוגה, נושא את התאים צנטריפוגה במשך 6 דקות ב 845 x גרם. הסר את רוב תגובת שיקוע, באמצעות כוס פסטר פיפטה. Resuspend התאים DMEM הנותרים ולהוסיף 10 מ"ל של טרי DMEM חם, אשר השלים עם 10% FBS.
    6. להעביר 5 מ של התליה תא לתוך כל אחד 75 ס מ2 תא תרבות המבחנות ולהוסיף 15 מ"ל של DMEM חמים טריים, בתוספת 10% FBS. לטפח HaCaT תאים-37 ± 1 ° C ו- 5% CO2 בחממה CO2 ארון עד התאים הופכים subconfluent.
    7. חזור על המעבר תא על-פי השלבים 5.1.3 - 5.1.6 אבל הפעם, השתמש 2 מ"ל של פתרון טריפסין/EDTA, 6 מ של DMEM כדי להשבית את טריפסין.

6. נוהל MTS תא הכדאיות Assay באמצעות תאים HaCaT

הערה: במבחנה cytotoxicity בדיקות בוצעו על פי Wenzelewski46, באמצעות תמציות בינוני התא. ספק כח דוגמאות ודוגמאות פוליאוריתן ביו-כיתה חיטוי באמצעות אתילן אוקסיד.

  1. התרבות התאים HaCaT-37 ± 1 ° C ו- 5% CO2 ב- DMEM, אשר השלים עם 10% FBS בבקבוקון 75 ס מ2 תא תרבות. השתמש בתאים לבדיקות במבחנה cytotoxicity, לפחות אחרי המעבר הרביעי.
    1. להוסיף דוגמאות עקר כח וחומר עזר (0.7 גרם) 50 מ ל צנטריפוגה חרוט צינורות ולחלץ את הדגימות עם DMEM, בלי FBS, במשך 72 ± 2 h ב- 37 מעלות צלזיוס ו-5% CO2 -יחס החילוץ של 0.1 g/mL. השתמש תמציות שלושה עבור כל דגימה של ספק הכוח. להכין דגימות עיוור על ידי מילוי DMEM, בלי FBS, לתוך צינורות צנטריפוגה חרוט 50 מ ל, לבצע את החילוץ אותו.
    2. ביום 2 של ההליך החילוץ, לבצע ניתוק התא על פי שלבים 5.1.3 - 5.1.5 2 מ של טריפסין/EDTA, 6 מ של DMEM. קח את µL 100 aliquot של התליה תא ולהוסיף 100 µL של DMEM. ההשעייה מדולל, לקחת 20 µL של aliquot, להוסיף 10 µL של פתרון trypan blue 0.5% כתם תאים מתים.
    3. דגירה את התאים עבור 2 דק למלא hemocytometer באמצעות micropipette ולספור מיד את התאים בתוך התאים ארבע. לחשב את המספרים של תאים nonviable ובר קיימא להערכת הכדאיות תא באחוזים.
      הערה: לחלופין, התאים ניתן לספור באמצעות תא ספירת המערכת.
    4. HaCaT זרע תאים (פסקה רביעית)-ריכוז של 20 x 103 תאים/טוב ב 200 µL של DMEM לתוך microplates 96-ובכן, דגירה התאים במשך 24 שעות ביממה-CO 37 ° C ו-5%2.
    5. יום 3, אחרי החילוץ, להוסיף 10% FBS לכל אחד של תמצית, עיוור דגימות וחם הדגימות עד 37 ° C שימוש באמבט מים. להסיר את DMEM מכל נזרע טוב ולהחליף המדיום תמציות, דגימות עיוור ועל הפקדים המתאימים חיוביים ושליליים. עבור כל ספק כח לחלץ (שימוש, שלוש תמציות עבור כל דגימה כח), פיפטה µL 200 של התמצית לתוך בארות שש.
    6. פיפטה µL 200 המדגם עיוור (DMEM + 10% FBS) לתוך בארות שש. פיפטה 200 µL של DMEM טריים, בתוספת 10% FBS (בקרה שלילית), לתוך בארות שש. פיפטה µL 200 של הפקד חיובי (DMEM + 10% FBS + 1% מרחביות) לתוך בארות שש. דגירה התאים עם תמציות, פקדים עבור 24 שעות-CO 37 ° C ו-5%2.
      הערה: עבור הכנת פקד חיובית, להכין פתרון מרחביות 20% במים, לדלל את זה עם DMEM-1:2. לאחר מכן, בהמשך לדלל את זה עם DMEM להכין פתרון מרחביות 1%
    7. יום 4, זמן קצר לפני סוף זמן הדגירה, להכין פתרון מניות של MTS, DMEM ללא FBS (עבור כל טוב, µL 20 שימוש בפתרון MTS + 100 µL של DMEM). לאחר זמן הדגירה, להסיר את תמציות, פתרונות עיוור ופקדים, פיפטה µL 120 של הפתרון MTS מלאי כל טוב, כמו גם לתוך בארות שש ללא תאים כדי לקבוע את הרקע. דגירה התאים במשך 4 שעות-CO 37° C ו-5%2.
    8. יום 4 לאחר הדגירה של הפתרון MTS, למדוד את ספיגת כל הבאר-492 nm, שימוש בקורא microplate. להחסיר את ספיגת מדודה של רקע מזו של הבארות הזריעה. להניח הערכים ספיגת נמדד מהפקד חיובי מייצגים התפשטות 0% להגדיר ערכים אלה ספיגת ל- 0. להניח הערכים ספיגת נמדד מהפקד שליליים מייצגים התפשטות 100% להגדיר ערכים אלה ל- 100.
    9. לחשב את התפשטות תאים מתוך הערכים ספיגת כאחוז של הערכים ספיגת שליטה שלילי (100% הפצה), בקרה חיובית (0% הפצה). הערכת תמציות מדגם כי התערוכה התפשטות תאים עד 81% כמו לא ציטוטוקסיות.
      הערה: על פי מידע של הספק47, למדוד את ספיגת מאוחר יותר. פיפטה 25 µL של 10% הפתרון מרחביות לבאר כל לעצור את התגובה ולאחסן את microplate עבור עד 18 שעות מוגן מפני אור בטמפרטורת החדר בתוך תא humidified.

Representative Results

Equilibration טבעת-שרשרת של ד4 ו D4. Ph עם endblocker APTMDS הניבו המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxanes וסופולימרים polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-, בהתאמה, אשר היו מסונתז עם משקולות מולקולרית בין 3,000 ל 33,000 g·mol-1 על-ידי התאמת היחס מונומר בין D4 ו- APTMDS (איור 6). מולקולרית משקל Equation 1 של PDMS מוכן, אשר היו נחושים מ 1H-NMR ספקטרה (איור 5), היו דומים לערכים המתקבל טיטור. ערכים אלה היו מסכים עם המשקולות מולקולרית התיאורטי המחושב של g·mol–עד 15,0001. במהלך הכנת PDMS עם משקולות מולקולרית גבוהה יותר, משקולות מולקולרית שהושג היו מעט גדולים יותר מאלה המשוער על ידי חישוב תיאורטי. Copolymerization של siloxane מחזורית עם תליון phenyl קבוצות ד4. Ph הוערך מוצלח להגברת מעט את מקדם שבירה של polysiloxanes. מקדם שבירה (שנקבע באמצעות משאבות-מעבדות את אבה ב 37 מעלות צלזיוס) עלה מ 1.401 (PDMS שלא שונתה) ל 1.4356 (14 מול % מתיל-phenyl-siloxane) (איור 7). ספק כח אלסטומרים היו מסונתז בשני שלבים באמצעות מוכן המסתיימת ב- aminopropyl PDMS, diisocyanate אליפטיות H12MDI, APTMDS, שימוש THF הממס. שיטה זו מותרת הקמת תיכון משקל מולקולרי Psu עם מבנה מקוטע של מקטעי רך (PDMS) ואת מקטעי קשה (diisocyanate + שתנן). ספקטרוסקופיה מוטבעת FTIR אישר את התגובה המהירה מאוד של קבוצות isocyanate עם קבוצות אמינו מן PDMS את שרשרת ב- extender APTMDS (איור 3 ואיור 8). שלא כמו הכנת אלסטומרי פוליאוריתן, אשר לוקח מספר שעות, הכנת אלסטומרים כח היה נוח. השקיפות ואת התכונות המכאניות של ספק כח אלסטומרים היו תלויים המשקל המולקולרי של PDMS. סרטים elastomer כח שקוף הציג להדמיה של > 90% עד משקל מולקולרית PDMS של 18,000 g·mol-1. משקלים גבוהים יותר PDMS מולקולרית, הסרטים כח הפך יותר ויותר אטום (איור 9). עם העלייה המשקל המולקולרי של PDMS, אלסטומרים כח רך יכול להיות מוכן. האלסטיות של ספק כח אלסטומרים ירד מ ~5.5 MPa (עם משקל מולקולרית PDMS של 3,000 g·mol-1) 0.6 מגפ ס (עם משקל מולקולרית PDMS של ≥26, 000 g·mol-1) (איור 10). יתר על כן, היסטרזיס מכני, אשר שימש כדי להעריך את היציבות מכני בלחץ יישומית חוזרות ונשנות, צומצם עבור אלסטומרים כח כאשר הם הוכנו מ PDMS גבוהה משקל מולקולרי. הערכים היסטרזיס במחזור הראשון-זן 100% ירד מ 54% (עם משקל מולקולרית PDMS של 3,000 g·mol-1) 6% (עם משקל מולקולרית PDMS של 33,000 g·mol-1) (איור 11). שיטת סינתזה יישומית מותר הכנת אלסטומרים כח זה לא לשחרר שאריות ציטוטוקסיות כמו הדוגמאות המוצגות תא בדיקות הכדאיות עם תמציות של כמה אלסטומרים כח שנבחרו על תאים HaCaT (איור 12).

Figure 1
איור 1: סינתזה של הזרז tetramethylammonium-3-aminopropyl-dimethylsilanolate.
Tetramethylammonium הידרוקסיד pentahydrate (TMAH), 1, 3-Bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane (APTMDS) היו הגיבו h 2 שבשנות ה 80 מעלות צלזיוס. הזרז tetramethylammonium-3-aminopropyl-dimethylsilanolate מתקבל בתור מוצק לבן לאחר נטילת המוצר גולמי עם THF. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: תוואי סינתזה המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxanes (PDMS) וסופולימרים polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane. מונומרים מחזורית D4/D4. Ph הם equilibrated באמצעות endblocker של disiloxane APTMDS ב 80 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה באמצעות הזרז tetramethylammonium-3-aminopropyl-dimethylsilanolate. דמות זו שונתה מ ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: שני שלבים סינתזה של שתנן מבוססי ששינינו מקוטע אלסטומרים (PSU). בשלב הראשון, prepolymer המכיל קבוצות isocyanate פעיל הוא נוצר אחרי התגובה H12MDI עם ששינינו המסתיימת ב- aminopropyl (R = CH3: PDMS; R = Ph; קופולימר). בשלב השני, המשקל המולקולרי של פולימר היא מוגברת דרך התגובה של הקבוצות isocyanate הפעיל הנותר עם שרשרת ב- extender APTMDS. Elastomer וכתוצאה מכך הוא פולימר מקוטע הכוללת האוריאה מגזרים קשה ואת מקטעי רך סיליקון. דמות זו שונתה מ ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: המפרט של הדגימה הבדיקה כלב עצם-בצורת לבדיקות מתח-זן- איור זה השתנה Keiper45. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5: 1H-NMR הספקטרום של המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxane. לחישוב משקל מולקולרי, חלק בלתי נפרד מערכי d פרוטונים מתילן (אלפא 2.69 ppm) ו- b (אלפא 0.56 ppm), מתיל פרוטונים (אלפא ~ 0.07 ppm) נוצלו. שיא c (אלפא ~1.5 ppm) הוא בשכבות על-ידי HDO שיא49, המתייחס פרוטון חילופי המים עקבות עם הממס CDCl3; לפיכך, שיא זה אינו משמש כדי לחשב את המשקל המולקולרי. המשקל המולקולרי PDMS בספקטרום הזה הוא ~ 16,365 g·mol-1. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6: מתאם ליניארי בין משקל מולקולרי Equation 6 ריכוז המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxanes, endblocker. Equation 1 ערכים היו נחושים ויה 1H-NMR ספקטרוסקופיה, טיטרציה של קבוצות הקצה אמינו ו בחישוב תיאורטי על פי משוואה (1). איור זה מודפס באישור ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7: מדדי המסתיימת ב- aminopropyl polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-copolymers השבירה. מדדי השבירה (RI) של polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-copolymers היו נחושים ב- 20 ° C (ריבועים שחורים) ו- C ° 37 (עיגולים אדומים) באמצעות משאבות-מעבדות אבה. הערכים RI גדל באופן ליניארי עם כמות היחידות מתיל-phenyl-siloxane incorporated. ערכים רי ב 0% מול מייצגים אלה יאומתו PDMS עם משקל מולקולרי להשוות polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-copolymers. רי אופטימלית של 1.4346 (37 מעלות צלזיוס) הושג עבור קופולימר עם 14% מול מתיל-phenyl-siloxane. איור זה יש הודפס באישור ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 8
איור 8: המרה Isocyanate במהלך הסינתזה של polydimethylsiloxane-אוריאה (PSU). איור זה מציג מגרש תלויי-זמן של הלהקה הקליטה המש ב ס מ 2,2661 ואחריו מוטבעת FTIR-ATR ספקטרוסקופיה במהלך הסינתזה של כח. לאחר התוספת של המסתיימת ב- aminopropyl polydimethylsiloxane, הגובה של הלהקה המש ירד, אבל הראשון של היווצרות של המש המסתיימת שרשראות prepolymer. לאחר התוספת של שרשרת ב- extender APTMDS, הלהקה המש נעלם לחלוטין מכל ספקטרום אינפרא-אדום. איור זה יש הודפס באישור ריהלה. et al. 50. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 9
איור 9: התלות של להדמיה של ספק כח elastomer סרטים ב- 750 ננומטר, את המשקל המולקולרי של polydimethylsiloxane. להדמיה הסרטים כח נקבע על ידי UV-Vis ספקטרוסקופיה. להדמיה של Psu-750 ננומטר (הקצה העליון של הספקטרום הנראה) היה > 90% אם Psu היו מסונתז באמצעות PDMS עם משקולות מולקולרית שנעו בין 3,000 ל- 18,000 g·mol-1. עם משקל מולקולרי הגוברת של PDMS, האטימות של סרטים גדל. איור זה יש הודפס באישור ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 10
איור 10: מודול האלסטיות של ספק כח אלסטומרים כפונקציה של המשקל המולקולרי של polydimethylsiloxane. מודולים של יאנג (ימ ה) היו נחושים של מדידות לחץ-זן של הסרטים של ספק הכוח. הערכים מבוטאים כערך רשע המתקבל חמש מדידות חוזרות ונשנות. קווי השגיאה מייצגים את סטיית התקן. הירידה הגבוהה ביותר של ימ ה נצפתה עבור Psu מסונתז מן PDMS שנעו בין 3,000 ל- 9,000 g·mol–1. PDMS מולקולרית משקולות בין 12,000 ל- 18,000 g·mol-1, היו ימ ה ערכים בין 1.5 מגפ ס 1.0 מגפ ס. מולקולרית משקל גדול יותר 26,000 g·mol-1, היו ערכים ימ ה ~0.6 MPa. איור זה יש הודפס באישור ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 11
עקומות היסטרזיס איור 11:100 % של ספק כח אלסטומרים. העקומות היסטרזיס הראשון-מחזור של אלסטומרים כח ב 100% התארכות מוצגים. הסימון פולימר מתייחס המשקל המולקולרי של PDMS (למשל, ספק כח-3T הוא אלסטומר פוליאוריאה המוכן PDMS עם משקל מולקולרי של 3,000 g·mol-1). היסטרזיס מכני הגבוהה (43% - 54%) נצפתה ב כח אלסטומרים מסונתז מן PDMS נמוך משקל מולקולרי, כפי שמציין את עקומות היסטרזיס בולטת. היסטרזיס ירד עם עליית משקל מולקולרי PDMS מ- 14% (15,000 g·mol-1) 6% (33,000 g·mol-1). איור זה יש הודפס באישור ריהלה. et al. 48. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 12
איור 12: תוצאות של במבחנה cytotoxicity בדיקות על תאים HaCaT מטופלים עם תמציות של ספק הכוח. איור זה מציג את התפשטות תאים של תאי HaCaT שטופלו תא תמציות בינונית של ספק כח אלסטומרי. הערכים מבוטא את הערך הממוצע המתקבל שלוש תמציות שנבדקו עבור דגימה, עם מדידות חוזרות ונשנות 6 עבור כל תמצית (משכפל 18 בסך הכל). קווי השגיאה לייצג סטיית בין מדידות אלה. הריק מייצג המדיום תא DMEM (ללא המדגם), אשר התייחסו אלי מקביל המדיום התא המשמש עבור החילוץ. Urethane פוליאטר באיכות רפואית נבחר את החומר הפניה. אלסטומרים פוליאוריאה מבוססי סיליקון (כח-18T 16T-כח, כח-14Ph) נבחרו הבדיקה נציג דוגמאות, אשר התבססו על PDMS עם משקולות מולקולרית של 18,000, 16,000 g·mol-1 (כח-18T וכח-16T), ואילו כח-14Ph התבססה על polydimethyl-מתיל-phenyl-siloxane-קופולימר עם 14% מול מתיל-phenyl-siloxane, משקל מולקולרי של ~ 16,600 g·mol-1. התפשטות תאים HaCaT, מטופלים עם תמציות של אלסטומרים את כח ולאחר הפוליאורטן הפניה מרושע היה 100% ומעלה. לכן, תמציות של ספק כח אלסטומרי, פוליאוריתן הפניה אינם ציטוטוקסיות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

כדי להשיג גבוהה משקל מולקולרי המסתיימת ב- aminopropyl PDMS באמצעות טבעת-שרשרת equilibration, שימוש נטול מים, זרז בסיסי מאוד חיוני. זרזים מיושם בדרך כלל אחרים, כגון tetramethylammonium הידרוקסיד (TMAH) או אשלגן הידרוקסידי (KOH), מכילים משקעים מים, אשר לקדם ריאקציות צדדיות; לפיכך, תערובת של difunctional, monofunctional, שרשראות PDMS מתפקד עם משקולות מולקולרי דומה מתקבל44. יתר על כן, אם TMAH, התגובה דורש > 48 שעות עבור השלמת והאם לא תמיד להמשיך מונומר מלאה צריכת44.

בפרט, שקילת endblocker APTMDS הוא קריטי כדי להשיג את המשקל המולקולרי הרצוי של PDMS. לדוגמה, במקום 0.9 g של APTMDS, אם 0.85 g משמש לסנתז PDMS, כמתואר בסעיף 2.1 של הפרוטוקול, זה יוביל משקל מולקולרי תיאורטי של > 900 g·mol-1. בנוסף, משקל מולקולרי תיאורטי תלויה ההמרה. אם המוצרים בצד מחזורית אינם מוסרים במידה ניכרת באמצעות זיקוק ואקום, ניתן להשיג ערך המרה גבוהה. לדוגמה, כדי להשתמש את ההליך סינתזה (כמו סעיף 2.1 לפרוטוקול), המרה מחושב של 90% יוביל משקל מולקולרי תיאורטית מחושב; ערך זה הוא 910 g·mol-1 גדול יותר אם הוא בחזקת המרה של 85%. סטיות התקן, בקביעת משקל מולקולרי ששינינו באמצעות טיטור אולי קשורים שקילת PDMS לתוך המבחנות, במיוחד אם burette 50 מ ל משמש עבור טיטור. סטייה הקשורים שקילת 0.06 גרם ששינינו עלול להוביל ההבדל המחושב של ~ 650 g·mol-1. לפיכך, מומלץ השימוש titrator חצי אוטומטי.

מקדם שבירה של PDMS יכול להיות מוגברת על ידי שילוב של phenyl קבוצות17,51, הלוגניים phenyl קבוצות52, או קבוצות המכילות גופרית53. ניסיונות לשלב קבוצות phenyl PDMS ויה copolymerization של octaphenylcyclotetrasiloxane (D4Ph) כפי שתואר על ידי Yilgör, הרובה ואת McGrath54 הצליחו להזיזה בתנאים התגובה יישומית, ייתכן כי עמוד השדרה טבעת מגושם בלתי אפשרי הזרז שימושית לשבור את הקשרים siloxane בטמפרטורה התגובה שנבחרה. ניתן לפתוח את הטבעתPh 4D אם קו משמש בטמפרטורה התגובה של 160 מעלות צלזיוס. עם זאת, polysiloxanes של משקל מולקולרי גבוה מאוד מתקבלים, אשר ככל הנראה מכילים כמויות גבוהות של זיהומים מתפקד. בנוסף, הסרת הזרז KOH ב copolymers האלה היא לא פשוטה ודורשת צעד ניטרול באמצעות HCl ethanolic, ואחריו הוצאה מימית של הזרז. . אז, PDMS חייב להיות מומס של הממס האורגני, כגון CH2Cl2, להפריד את פאזה מימית השלב אורגניים המכילים PDMS. לבסוף, השלב אורגני יש לייבשם מעל MgSO4, ואחריו סינון, זיקוק ואקום באמצעות המאדה54. לעומת זאת, השיטה המובאת כתב יד זה מאפשר את הזרז יהיה להסיר מיידית באמצעות פירוק תרמי. לכן, במקום להשתמש מוצק מונומר D4Ph, קבוצות phenyl בהצלחה הציג לתוך עמוד השדרה PDMS על ידי copolymerization של מונומר נוזלי ד4.אותי, Ph, כפי שאושר על-ידי 29סי-NMR ספקטרוסקופיה50.

אלסטומרים מסונתזת כח הציג ימ ה של 0.6 - 5.5 MPa ו אלסטיות גבוהה עם התארכות ערכים של עד 1000%. ערכים התארכות גבוה כזה היו קשורים לא רק למבנה פולימר מקוטע אלא גם על משקלי מולקולרית גבוהה אלסטומרים כח (Equation 1 g·mol > 100,000-1)48. לתגובה מיידית מתרחשת בין קבוצות אמינו קבוצות isocyanyate אליפטיות בטמפרטורת החדר, שמוביל במהירות הגדלת משקל מולקולרי. תוצאה זו נוספת נתמכה על ידי ביצוע התגובה ב בתור ממיס, בגלל עלייה קלה של צמיגות שלא הופיעו כדי להאט את מהירות התגובה באופן משמעותי, אחר אשר היו משפיעים באופן דרמטי את המשקל המולקולרי של כמעט מאוזנת יחס stoichiometric. לעומת זאת, כאשר diol קצרות שרשרת, כגון 1, 4-butanediol, שימש ב- extender שרשרת, אלסטומרי פוליאוריתן-שתנן וכתוצאה מכך היו לא רק פחות אלסטי אלא גם לאיבוד יציבות מכנית ניכר, במיוחד אם היה PDMS גבוהה משקל מולקולרי משמש עבור סינתזה. תוצאה זו היה ככל הנראה קשור המשקלות מולקולרי נמוך במידה ניכרת אלסטומרים (תוצאות לא פורסם), המייצגים ההמרה לא שלם של כל הקבוצות isocyanate בשלב האחרון של polyaddition. בנוסף, הבדלים תגובתיות בין הקבוצות אמינו ו הידרוקסיל לכיוון diisocyanates אליפטיות השפיעה באופן דרמטי את התוצאות המתקבל במבחנה cytotoxicity בדיקות. תמציות של אלסטומר כח שהוכנו אמינו מסועפות שרשרת ב- extender APTMDS לא התערוכה ציטוטוקסיות השפעה על תאי HaCaT (איור 12). עם זאת, אם תמציות אלסטומר פוליאוריתן-שתנן מבוסס-siloxane שימשו, הכדאיות תא היה צמצום דרסטי (תוצאות לא פורסם), אשר היה יכול להיות קשור leachables נמוך משקל מולקולרי וקבוצות שיורית isocyanate unreacted.

פרוטוקול זה מתאר שיטה נוחה להכנת polysiloxanes אמינו-פונקציונלי, אשר ניתן לאחר מכן לשמש macrodiamines עבור סינתזה ששינינו-אוריאה גבוהה משקל מולקולרי רך, אלסטיות אלסטומרי. תכונות מכניות של Psu יכולים להיות מגוונים לפי משקל מולקולרי PDMS, זה ניתן להשתמש פולימרים אלה בתחומים אחרים של היישום. יתר על כן, הליך הכנת polysiloxanes אמינו-פונקציונלי יכול לשמש היכרות של קבוצות צד, כגון קבוצות ויניל, דרך copolymerization של siloxane מחזורית עם תליון ויניל קבוצות (תוצאות לא מוצג). זה יכול לפתוח שדות יישומים חדשים, כולל הכנת תפור רך ששינינו ג ' לים (למשל, על ידי מזורז נק' hydrosilylation עם סיליקון הידריד-פונקציונלי או מופעל UV תיול-ene תוספת של PDMS mercapto-פונקציונלי) ( תוצאות לא מוצג).

Disclosures

המחברים יש ריהצהל.

Acknowledgments

המחברים רוצה להודות משרד החינוך הפדרלי ולהעניק מחקר (BMBF) למימון העבודה תחת מספר 13FH032I3. תמיכה כספית מאת פתוח (DFG, פרוייקט Gepris 253160297) הוא הודה בהכרת תודה. המחברים עוד יותר רוצה לבטא Priska קולב, פול שולר מ אוניברסיטת טיבינגן לביצוע 1H-NMR ומדידות 29סי-NMR. תודה הן גם בשל CSC Jäkle Chemie GmbH & ושות ק ג שלהם לאספקת H12MDI. המחברים רוצה להודות Thelen הרברט, תן לי אנדרה מ Biotronik לביצוע של הדגימות כח אתילן אוקסיד עיקור, לאדה Kitaeva (אונ' רויטלינגן) לתמיכה שלה עם מדידות מתח-זן, היסטרזיס.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Octamethylcyclotetrasiloxane (D4), 97 % ABCR GmbH AB111277 presumably impairs fertility, must be degassed before use
CAS: 556-67-2
1,3-Bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane, 97% ABCR GmbH 110832 sensitive to air, must be stored under nitrogen
CAS: 2469-55-8
2,4,6,8-Tetramethyl-2,4,6,8-tetraphenylcyclotetrasiloxane  Sigma Aldrich 40094 technical grade
CAS: 77-63-4
Tetramethylammonium hydroxide pentahydrate Alfa Aesar L09658 toxic if swallowed and upon skin contact, strong base, sensitive to air, hygroscopic, store under refrigeration and under nitrogen
CAS: 10424-65-4
4,4¢-Methylenbis(cyclohexylisocyanate) (H12MDI) Covestro via CSC Jäkle Chemie GmbH & Co. KG toxic if inhaled, skin and eye irritant
CAS: 5124-30-1
Tetrahydrofuran (anhydrous) 99.8 % Alfa Aesar 44608 stabilized with BHT
CAS: 109-99-9
Chloroform 99 % Grüssing GmbH Analytica 1025125000 stabilized with ethanol, presumably carcinogenic, can impair fertility and cause damage to an unborn child
CAS: 67-66-3
Chloroform-d, 99.8 % Sigma Aldrich 151823 CAS: 865-49-6
Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) high glucose Thermo Fisher Scientific Life Technologies GmbH 41965-039
Fetal bovine serum (FBS) Thermo Fisher Scientific Life Technologies GmbH A3160801
Trypsin/EDTA, 0.25 % phenol red Thermo Fisher Scientific Life Technologies GmbH 25200056
Cell Titer Aqueous One Solution cell proliferation assay (MTS) Promega GmbH G3580
HaCaT-cells CLS Cell Lines Service GmbH 300493
BioComFold  Morcher GmbH foldable accommodating intraocular lens
Accommodative 1CU Human Optics AG foldable accommodating intraocular lens
CrystaLens  Bausch and Lomb Inc. foldable accommodating intraocular lens
Silmer OH-Di10 Siltech Corp. Carbinol-terminated Polydimethylsiloxane
Synchrony  Visiogen Inc. dual-optic foldable accommodating intraocular lens
Elast-Eon AorTech International plc thermoplastic PDMS-PHMO-based polyurethane for medical applications
Pellethane 2363-80A Lubrizol Life Sciences thermoplastic polyether-based polyurethane for medical applications
Zwick universal tensile testing machine model 81565 and software testXpert II Zwick GmbH & Co. KG tensile testing machine
CASY Roche Innovatis AG cell counting system
Multisizer Beckman Coulter Life Sciences cell counting system

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Berman, E. R. Biochemistry of the Eye. , Springer Science and Business Media. New York, NY. (1991).
  2. Bozukova, D., Pagnoulle, C., Jérôme, R., Jérôme, C. Polymers in modern ophthalmic implants-Historical background and recent advances. Materials Science and Engineering: R: Reports. 69 (6), 63-83 (2010).
  3. Kohnen, T., Baumeister, M., Kook, D., Klaproth, O. K., Ohrloff, C. Kataraktchirurgie mit Implantation einer Kunstlinse. Deutsches Ärzteblatt International. 106 (43), 695-702 (2009).
  4. Lace, R., Murray-Dunning, C., Williams, R. Biomaterials for ocular reconstruction. Journal of Materials Science. 50 (4), 1523-1534 (2015).
  5. Ong, H. S., Evans, J. R., Allan, B. D. S. Accommodative intraocular lens versus standard monofocal intraocular lens implantation in cataract surgery. Cochrane Database of Systematic Reviews. 5 (5), 1-44 (2014).
  6. Sheppard, A. L., Bashir, A., Wolffsohn, J. S., Davies, L. N. Accommodating intraocular lenses: a review of design concepts, usage and assessment methods. Clinical and Experimental Optometry. 93 (6), 441-452 (2010).
  7. Menapace, R., Findl, O., Kriechbaum, K., Leydolt-Koeppl, C. Accommodating intraocular lenses: a critical review of present and future concepts. Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 245 (4), 473-489 (2007).
  8. Dick, H. B. Accommodative intraocular lenses: current status. Current Opinion in Ophthalmology. 16 (1), 8-26 (2005).
  9. De Groot, J. H., et al. Hydrogels for an Accommodating Intraocular Lens. An Explorative Study. Biomacromolecules. 4 (3), 608-616 (2003).
  10. Nishi, O., et al. Refilling the lens with an inflatable endocapsular balloon: surgical procedure in animal eyes. Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 230 (1), 47-55 (1992).
  11. Nishi, O., Nishi, K. Accommodation amplitude after lens refilling with injectable silicone by sealing the capsule with a plug in primates. Archives of Ophthalmology. 116 (10), 1358-1361 (1998).
  12. Nishi, O., Nishi, K., Mano, C., Ichihara, M., Honda, T. Lens refilling with injectable silicone in rabbit eyes. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 24 (7), 975-982 (1998).
  13. Nishi, O., Nakai, Y., Mizumoto, Y., Yamada, Y. Capsule opacification after refilling the capsule with an inflatable endocapsular balloon. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 23 (10), 1548-1555 (1997).
  14. Koopmans, S. A., et al. Accommodative Lens Refilling in Rhesus Monkeys. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 47 (7), 2976-2984 (2006).
  15. de Groot, J. H., et al. Injectable intraocular lens materials based upon hydrogels. Biomacromolecules. 2 (3), 628-634 (2001).
  16. Hao, X., et al. Functionalised polysiloxanes as injectable, in situ curable accommodating intraocular lenses. Biomaterials. 31 (32), 8153-8163 (2010).
  17. Hao, X., et al. High refractive index polysiloxane as injectable, in situ curable accommodating intraocular lens. Biomaterials. 33 (23), 5659-5671 (2012).
  18. Han, Y. K., et al. In vitro and in vivo study of lens refilling with poloxamer hydrogel. British Journal of Ophthalmology. 87, 1399-1402 (2003).
  19. Glasser, A. Accommodation: Mechanism and Measurement. Ophthalmology Clinics. 19 (1), 1-12 (2006).
  20. Glasser, A. Restoration of accommodation. Current Opinion in Ophthalmology. 17 (1), 12-18 (2006).
  21. Tomas-Juan, J., Murueta-Goyena, L. A. Axial movement of the dual-optic accommodating intraocular lens for the correction of the presbyopia: Optical performance and clinical outcomes. Journal of Optometry. 8 (2), 67-76 (2015).
  22. McLeod, S. D., Vargas, L. G., Portney, V., Ting, A. Synchrony dual-optic accommodating intraocular lens: Part 1: Optical and biomechanical principles and design considerations. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 33 (1), 37-46 (2007).
  23. McDonald, J. P., et al. Sarfarazi Elliptical Accommodating IntraOcular Lens (EAIOL) in Rhesus Monkey Eyes In Vitro and In Vivo. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 44 (13), 256 (2003).
  24. Ossma, I. L., et al. Synchrony dual-optic accommodating intraocular lens: Part 2: Pilot clinical evaluation. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 33 (1), 47-52 (2007).
  25. Alio, J. L., Plaza-Puche, A. B., Montalban, R., Ortega, P. Near visual outcomes with single-optic and dual-optic accommodating intraocular lenses. Journal of Cataract Refractive Surgery. 38 (9), 1568-1575 (2012).
  26. Chen, Q., Liang, S., Thousas, G. A. Elastomeric biomaterials for tissue engineering. Progress in Polymer Science. 38, 584-671 (2013).
  27. Ward, R. S., Jones, R. L. Polyurethanes and Silicone Polyurethane Copolymers. Comprehensive Biomaterials. Ducheyne, P. , Elsevier Science. 431-477 (2011).
  28. Yoda, R. Elastomers for biomedical applications. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 9 (6), 561-626 (1998).
  29. Nicolson, P. C., Vogt, J. Soft contact lens polymers: an evolution. Biomaterials. 22 (24), 3273-3283 (2001).
  30. Adhikari, R., Gunatillake, P. A., McCarthy, S. J., Meijs, G. F. Mixed macrodiol-based siloxane polyurethanes: effect of the comacrodiol structure on properties and morphology. Journal of Applied Polymer Science. 78 (5), 1071-1082 (2000).
  31. Sheth, J. P., et al. Structure-property behavior of poly(dimethylsiloxane) based segmented polyurea copolymers modified with poly(propylene oxide). Polymer. 46 (19), 8185-8193 (2005).
  32. Yilgor, I., Yilgor, E. Silicone-urea copolymers modified with polyethers. ACS Symposium Series. 964, Science and Technology of Silicones and Silicone-Modified Materials. 100-115 (2007).
  33. Elast-Eon biocompatible polyurethane - CSIROpedia. , Available from: https://csiropedia.csiro.au/elast-eon-biocompatible-polyurethane/ (2008).
  34. Gunatillake, P. A., Meijs, G. F., McCarthy, S. J., Adhikari, R. Poly(dimethylsiloxane)/poly(hexamethylene oxide) mixed macrodiol based polyurethane elastomers. I. Synthesis and properties. Journal of Applied Polymer Science. 76 (14), 2026-2040 (2000).
  35. Adhikari, R., Gunatillake, P. A., McCarthy, S. J., Meijs, G. F. Low-modulus siloxane-based polyurethanes. I. Effect of the chain extender 1,3-bis(4-hydroxybutyl)1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (BHTD) on properties and morphology. Journal of Applied Polymer Science. 83 (4), 736-746 (2002).
  36. Adhikari, R., Gunatillake, P. A., McCarthy, S. J., Bown, M., Meijs, G. F. Low-modulus siloxane-polyurethanes. Part II. Effect of chain extender structure on properties and morphology. Journal of Applied Polymer Science. 87 (7), 1092-1100 (2003).
  37. Martin, D. J., et al. Polydimethylsiloxane/polyether-mixed macrodiol-based polyurethane elastomers: biostability. Biomaterials. 21 (10), 1021-1029 (2000).
  38. Simmons, A., et al. Long-term in vivo biostability of poly(dimethylsiloxane)/poly(hexamethylene oxide) mixed macrodiol-based polyurethane elastomers. Biomaterials. 25 (20), 4887-4900 (2004).
  39. Gunatillake, P. A., Martin, D. J., Meijs, G. F., McCarthy, S. J., Adhikari, R. Designing biostable polyurethane elastomers for biomedical implants. Australian Journal of Chemistry. 56 (6), 545-557 (2003).
  40. Briganti, E., et al. Silicone based polyurethane materials: a promising biocompatible elastomeric formulation for cardiovascular applications. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 17 (3), 259-266 (2006).
  41. Lim, F., Buchko, C., Shah, A., Simhambhatla, M. Medical device formed of silicone-polyurethane. U.S. Patent Application. , 09/879,023 (2002).
  42. Ward, R., Anderson, J., McVenes, R., Stokes, K. In vivo biostability of polysiloxane polyether polyurethanes: Resistance to biologic oxidation and stress cracking. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 77 (3), 580-589 (2006).
  43. Hermans, E. A., et al. Development of a ciliary muscle-driven accommodating intraocular lens. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 34 (12), 2133-2138 (2008).
  44. Hoffman, J. J., Leir, C. M. Tetramethylammonium 3-aminopropyl dimethylsilanolate-A new catalyst for the synthesis of high purity, high molecular weight α,ω-bis(aminopropyl) polydimethylsiloxanes. Polymer International. 24, 131-138 (1991).
  45. Keiper, F. D. I. N. Prüfung von Kautschuk und Elastomeren - Bestimmung von Reißfestigkeit, Zugfestigkeit, Reißdehnung und Spannungswerten im Zugversuch. Deutsches Institut für Normung e.V. , (2017).
  46. Wenzelewski, K. DIN EN ISO 10993-5. Biologische Beurteilung von Medizinprodukten - Teil 5: Prüfungen auf In-vitro-Zytotoxizität (ISO 10993-5:2009); Deutsche Fassung EN ISO 10993-5:2009. Deutsches Institut für Normung e.V. , (2009).
  47. Promega. CellTiter 96® AQ One Solution Cell Proliferation Assay. Technical Bulletin. , Available from: https://www.promega.com/-/media/files/resources/protocols/technical-bulletins/0/celltiter-96-aqueous-one-solution-cell-proliferation-assay-system-protocol.pdf (2012).
  48. Riehle, N., et al. Influence of PDMS molecular weight on transparency and mechanical properties of soft polysiloxane-urea-elastomers for intraocular lens application. European Polymer Journal. 101, 190-201 (2018).
  49. Gottlieb, H. E., Kotlyar, V., Nudelman, A. NMR Chemical Shifts of Common Laboratory Solvents as Trace Impurities. Journal of Organic Chemistry. 62 (21), 7512-7515 (1997).
  50. Riehle, N., Götz, T., Kandelbauer, A., Tovar, G. E. M., Lorenz, G. Data on the synthesis and mechanical characterization of polysiloxane-based urea-elastomers prepared from amino-terminated polydimethylsiloxanes and polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-copolymers. Data in Brief. 18, 1784-1794 (2018).
  51. Christ, R., Nash, B. A., Petraitis, D. J. Optically clear reinforced silicone elastomers of high optical refractive index and improved mechanical properties for use in intraocular lenses. U.S. Patent 5494946 A. , (1993).
  52. Jha, G. S., Seshadri, G., Mohan, A., Khandal, R. K. Sulfur containing optical plastics and its ophthalmic lenses applications. e-Polymers. 8 (1), 376-402 (2008).
  53. Rogulska, M., Kultys, A., Olszewska, E. New thermoplastic poly(thiourethane-urethane) elastomers based on hexane-1,6-diyl diisocyanate (HDI). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 114 (2), 903-916 (2013).
  54. Yilgör, I., Riffle, J. S., McGrath, J. E. Reactive Siloxane Oligomers. Reactive Oligomers. Harris, F. W., Spinelli, H. J. , American Chemical Society. Washington, DC. 161-174 (1985).

Tags

כימיה גיליון 145 אלסטומרים ששינינו-אוריאה Segmented polydimethylsiloxane טבעת-שרשרת equilibration שבירה תכונות מכניות היסטרזיס מכני הכדאיות תא יישומים ביו
סינתזה של ששינינו רך-אוריאה אלסטומרי ליישום עדשה תוך-עיני
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Riehle, N., Thude, S., Kandelbauer,… More

Riehle, N., Thude, S., Kandelbauer, A., Tovar, G. E. M., Lorenz, G. Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application. J. Vis. Exp. (145), e58590, doi:10.3791/58590 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter