Síntesis de elastómeros suaves de polisiloxano-urea para aplicación de Lente Intraocular

Los métodos demostrados en este video muestran una manera conveniente de sintetizar polisiloxanos amino-terminados y poliureas suaves a base de polisiloxano que son adecuados para la aplicación como lente intraocular. La principal ventaja de estas técnicas es que la síntesis y el análisis de los polímeros se pueden realizar fácilmente de acuerdo con los métodos estándar sin ninguna configuración experimental complicada. La implicación de esta tecnología se extiende hacia la terapia de cataratas porque la mayoría de los materiales de lentes intraoculares disponibles comercialmente se basan en polímeros acrílicos que son demasiado rígidos para permitir un alojamiento suficiente.

Aunque este método fue optimizado para proporcionar materiales de características muy suaves, de muy alta transparencia, el método se puede adoptar fácilmente para proporcionar materiales de características de rendimiento completamente diferentes, materiales que también podrían ser aplicables por ejemplo como recubrimientos. La demostración visual de los métodos es crítica, ya que algunos de los pasos de síntesis y análisis son difíciles de describir porque incluyen detalles experimentales que son importantes para el rendimiento exitoso. En primer lugar, añadir 19,5 gramos de D4 desgasificación y 0,9 gramos de APTMDS a un matraz inferior redondo de tres cuellos de 100 mililitros equipado con un agitador centrífugo recubierto de PTFE y entrada y salida de nitrógeno.

Añadir aproximadamente 26 miligramos de catalizador previamente preparado y agitar la mezcla de reacción durante 30 minutos a 80 grados Celsius bajo un flujo continuo de nitrógeno. Usando un embudo de caída, agregue 45,5 gramos de D4 gota sabia a la mezcla de reacción dentro de dos a tres horas y revuelva aún más a 80 grados Celsius durante 24 horas bajo un flujo continuo de nitrógeno. Después de esto, cambie el agitador centrífugo con una gran barra de agitación magnética ovalada y selle el matraz inferior redondo de tres cuellos con dos tapones de vidrio.

Utilice un adaptador con una válvula y caliente lentamente el PDMS a 150 grados Celsius bajo un vacío de 0,1 milibar para destilar los productos laterales cíclicos utilizando una línea Schlenk. A continuación, añada de un y medio a dos gramos de polisiloxano a un matraz cónico de 250 mililitros que contenga una barra de agitación magnética y disuelva el polisiloxano en 50 mililitros de THF bajo agitación continua. Valorar los grupos amino con ácido clorhídrico molar 0,1 utilizando el azul de bromofenol hasta que se observe un cambio de color de azul a amarillo.

Repita la valoración con tres muestras para calcular el peso molecular medio número. Agregue 2.939 gramos de H12 MDI a un matraz de reacción inferior redondo de cuatro cuellos de 250 mililitros equipado con un agitador centrífugo, un embudo de caída y entrada y salida de nitrógeno. Disolver el H12 MDI en 40 a 50 mililitros de THF.

A continuación, disolver 45 gramos de PDMS desgasificación en 100 mililitros de THF en un vaso de precipitados. Añada la solución PDMS a la solución H12 MDI a través de un embudo de caída bajo agitación continua y un flujo de nitrógeno a temperatura ambiente. A continuación, enjuague el vaso de precipitados y el embudo de caída con 50 mililitros de THF y añada esta solución al mezclador de reacción.

Agregue porciones de la cantidad estequiométrica del extensor de cadena APTMDS a la solución de prepolimérico. En primer lugar, añada el 80% de la cantidad estequiométrica calculada del extensor de cadena disuelto APTMDS a la mezcla de reacción. Agregue la última porción del extensor de cadena a la mezcla de reacción y compruebe la desaparición de la banda de absorción de isocianato en el espectro FTIR.

Para obtener elastómeros de poliurea no citotóxicos a base de poliesiloxano con pesos moleculares altos, es importante que la última porción del extensor de cadena se pese con precisión y se añada a la solución de polímero en una relación estequiométrica equilibrada. Vierta la solución resultante de urea o PSU a base de polisiloxano en un plato de petri de vidrio cubierto de lámina de PTFE y evapore el disolvente durante la noche en la campana de humo. Combine de siete a ocho gramos de piezas pequeñas de PSU y de 200 a 250 mililitros de cloroformo en un matraz cónico de 250 a 300 mililitros.

Agregue una barra de agitación magnética y selle libremente el matraz con un tapón de vidrio y revuelva la mezcla durante al menos 24 horas. Al día siguiente, agregue la solución homogénea a un plato Petri de vidrio y cúbralo con papel de aluminio perforado. Asegúrese de que el plato Petri esté en un área bien ventilada para permitir que los disolventes se evapore.

Después de secar la película, retírela cuidadosamente de la superficie de vidrio de la placa Petri con una pequeña espátula delgada y guárdela en una envolvente transparente para su caracterización mecánica. Para preparar especímenes en forma de hueso de perro cortados a partir de las películas de la PSU, coloque la película debajo de una unidad de cuchillo de punzonado. Empuje la palanca hacia abajo para perforar la muestra de prueba y guárdela durante al menos 72 horas a temperatura ambiente.

A continuación, presione el botón de encendido en una máquina de prueba de tracción y haga clic en el botón ir a la posición de inicio en la ventana principal del software. Después de retirar el sobre transparente, inspeccione la muestra de prueba bajo un polarizador cruzado para excluir cualquier tensión interna. Mida el grosor y la anchura de la muestra de ensayo utilizando una pinza.

A continuación, inserte los valores de grosor y anchura en los campos correspondientes en la ventana principal del software. Ahora fije la muestra de prueba entre las mordazas de sujeción superiores de la máquina de ensayo. Haga clic en el botón fuerza cero en la ventana principal del software.

A continuación, fije el extremo inferior de la muestra de prueba entre las mordazas de sujeción inferiores de la máquina de ensayo. Haga clic en el botón de medición de inicio para iniciar la medición de histéresis. Para la prueba de tracción, repita los pasos anteriores.

Añadir muestras previamente esterilizadas de PSU y 0,7 gramos de Pellethane como referencia a tubos de centrífuga cónica de 15 mililitros. Extraiga las muestras con DMEM sin FBS durante 72 más o menos dos horas a 37 grados centígrados y 5% dióxido de carbono a una relación de extracción de 0,1 gramos por mililitro. Prepare muestras ciegas añadiendo DMEM sin FBS en tubos de centrífuga cónica de 50 mililitros y realice la misma extracción.

A continuación, pipetear 200 microlitros de cada extracto de PSU en seis pomos de una microplaca de 96 pocódigo que contiene células HaCat. A continuación, pipetear 200 microlitros de la muestra ciega en seis pozos. Para el control negativo, pipeta 200 microlitros de DMEM frescos complementados con 10%FBS en seis pozos.

Para el control positivo, pipeta 200 microlitros de DMEM complementados con 10%FBS y 1%SDS en seis pozos. Después de incubar las células durante 24 horas a 37 grados Celsius y 5%dióxido de carbono, retire los extractos, muestras ciegas y controles. A continuación, pipetear 120 microlitros de una solución de stock MTS previamente preparada en cada pozo, incluyendo los seis pozos sin células para determinar el fondo.

Después de incubar las células en la solución MTS durante cuatro horas, mida la absorbancia de cada pozo a 492 nanómetros utilizando un lector de microplacas. El equilibrio de la cadena de anillos de D4 y metilfenil D4 con APTMDS produjo polidimetilsiloxanos terminados con aminopropilo y copolímeros de metilometil metilfenlysiloxano respectivamente. Los polidimetilsiloxaxanos terminados con aminopropilo se sintetizaron con pesos moleculares entre 3.000 y 33.000.

La copolimerización del siloxano cíclico con grupos de fenilo colgantes metilfenil D4 tuvo éxito con un índice de refracción que atenúe de 1.401 a 1.4356. En línea, la espectroscopia FTIR de los elastómeros de la PSU confirmó la reacción extremadamente rápida de los grupos de isocianatos con los grupos amino de PDMS y APTMDS. Las películas transparentes de elastómero de PSU mostraron una transmisión superior al 90% hasta un peso molecular MDS de 18.000.

Con mayores pesos moleculares de PDMS, las películas de la PSU se volvieron cada vez más opacas. Con un aumento en el peso molecular de PDMS, se podrían preparar elastómeros PSU suaves. El módulo de elastómeros de PSU de Young disminuyó de 5.5 a 0.6 megapascal.

La histéresis mecánica se redujo para los elastómeros de la PSU cuando se prepararon a partir de PDMS de alto peso molecular. Los valores de histéresis fueron el primer ciclo con una tensión de 100% disminuyó de 54 a 6%El método sintético aplicado permitió la preparación de elastómeros de PSU que no liberan residuos citotóxicos como se muestra en las pruebas de viabilidad celular realizadas con extractos de elastómeros de PSU en células HaCat. Al realizar la síntesis de polisiloxanos amino-terminados, es importante pesar con precisión la cantidad calculada de siano-basado porque esto determina en gran medida el peso molecular final del polisiloxano.

Después de este procedimiento, se pueden preparar poliureas o polisiloxanos que contengan diferentes grupos de colgantes como silanos. Silanes tendría la ventaja de producir materiales de enlace cruzado. Estos materiales de enlace cruzado abrirán nuevas aplicaciones potenciales como apósitos de elución de fármacos, materiales biofuncionalizados o geles blandos.

No olvide que trabajar con los isocianos y el hidróxido de amonio tetrametil puede ser peligroso y las precauciones como gafas de seguridad y guantes de mano siempre deben tomarse durante la realización de este procedimiento.