Síntese de elastômeros de silicone macio-ureia para aplicação de lente intra-ocular

Este estudo descreve rotas sintéticas para polydimethylsiloxanes terminada aminopropil e polydimethyl-metil-fenil-siloxano-bloco copolímeros e elastômeros ureia baseado em silicone macio (PSU). Apresenta a aplicação de UPAs como acomodar uma lente intra-ocular. Também é descrito um método de avaliação de citotoxicidade em vitro .

Os métodos demonstrados neste vídeo mostram uma maneira conveniente de sintetizar polisiloxanos amino-exterminados e polisiloxanos macios à base de polisiloxano que são adequados para a aplicação como lente intraocular acomodada. A principal vantagem dessas técnicas é que a síntese e análise dos polímeros podem ser realizadas facilmente de acordo com os métodos padrão sem qualquer configuração experimental complicada. A implicação dessa tecnologia se estende para a terapia de catarata porque a maioria dos materiais de lente intraocular disponíveis comercialmente são baseados em polímeros acrílicos que são muito rígidos para permitir acomodação suficiente.

Embora este método tenha sido otimizado para fornecer materiais de características muito suaves, de muita transparência, o método pode ser facilmente adotado para fornecer materiais de características de desempenho completamente diferentes, materiais que também poderiam ser aplicáveis, por exemplo, como revestimentos. A demonstração visual dos métodos é fundamental, pois algumas das etapas de síntese e análise são difíceis de descrever porque incluem detalhes experimentais que são importantes para o desempenho bem-sucedido. Primeiro, adicione 19,5 gramas de D4 desgaseado e 0,9 gramas de APTMDS a um frasco de fundo redondo de três pescoços de 100 mililitros equipado com um agitador centrífugo revestido de PTFE e entrada e saída de nitrogênio.

Adicione aproximadamente 26 miligramas de catalisador previamente preparado e mexa a mistura de reação por 30 minutos a 80 graus Celsius sob um fluxo contínuo de nitrogênio. Usando um funil caindo, adicione 45,5 gramas de D4 gota sábia à mistura de reação dentro de duas a três horas e mexa ainda mais a 80 graus Celsius por 24 horas sob um fluxo contínuo de nitrogênio. Na sequência, troque o agitador centrífugo com uma grande barra de agitação magnética oval e sele o frasco de fundo redondo de três pescoços com duas rolhas de vidro.

Use um adaptador com uma válvula e aqueça lentamente o PDMS a 150 graus Celsius sob um vácuo de 0,1 milibar para destilar os produtos laterais cíclicos usando uma linha Schlenk. Em seguida, adicione um e meio a dois gramas de polisiloxano a um frasco cônico de 250 mililitros contendo uma barra de agitação magnética e dissolva o polisiloxano em 50 mililitros de THF sob agitação contínua. Titule os grupos amino com ácido clorídrico molar 0.1 usando azul bromofenol até que uma mudança de cor de azul para amarelo seja observada.

Repita a titulação com três amostras para calcular o peso molecular médio do número. Adicione 2.939 gramas de H12 MDI a um frasco de reação de quatro pescoços de quatro pescoços equipado com um agitador centrífugo, funil caindo e entrada e saída de nitrogênio. Dissolva o H12 MDI em 40 a 50 mililitros de THF.

Em seguida, dissolver 45 gramas de PDMS desgaseados em 100 mililitros de THF em um béquer. Adicione a solução PDMS a cair com sabedoria à solução H12 MDI através de um funil em queda sob agitação contínua e um fluxo de nitrogênio à temperatura ambiente. Em seguida, enxágue o béquer e solta o funil com 50 mililitros de THF e adicione esta solução ao misturador de reação.

Adicione partes da quantidade estequiométrica do extensor de cadeia APTMDS à solução pré-polímero. Primeiro, adicione 80% da quantidade estoquiométrica calculada do extensor de cadeia dissolvido APTMDS à mistura de reação. Adicione a última porção do extensor de corrente à mistura de reação e verifique o desaparecimento da faixa de absorção de isocianato no espectro FTIR.

Para obter elastômeros de polisiloxano não citotóxicos com altos pesos moleculares, é importante que a última porção do extensor da cadeia seja ponderada precisamente e adicionada à solução de polímero em uma relação estequiométrica equilibrada. Despeje a solução de ureia ou PSU resultante à base de polisiloxano em uma placa de vidro petri coberta de folha ptfe e evaporar o solvente durante a noite no capô da fumaça. Combine de sete a oito gramas de pequenas peças de PSU e 200 a 250 mililitros de clorofórmio em um frasco cônico de 250 a 300 mililitros.

Adicione uma barra de agitação magnética e sele o frasco com uma rolha de vidro e mexa a mistura por pelo menos 24 horas. No dia seguinte, adicione a solução homogênea a uma placa de vidro Petri e cubra-a com papel alumínio perfurado. Certifique-se de que a placa de Petri está em uma área bem ventilada para permitir que os solventes evaporem.

Depois de secar o filme, remova-o cuidadosamente da superfície de vidro da placa de Petri usando uma pequena espátula fina e armazene-a em um envelope transparente para caracterização mecânica. Para preparar espécimes em forma de osso de cachorro di-cut dos filmes da PSU, coloque o filme sob uma unidade de faca de perfuração. Empurre a alavanca para baixo para perfurar a amostra de teste e armazená-la por pelo menos 72 horas em temperatura ambiente.

Em seguida, pressione o botão liga-desliga em uma máquina de teste de tração e clique no botão vá para a posição inicial na janela principal do software. Depois de remover o envelope transparente, inspecione a amostra de teste sob um polarizador cruzado para excluir qualquer estresse interno. Meça a espessura e largura da amostra de teste usando uma pinça.

Em seguida, insira os valores para espessura e largura nos campos correspondentes na janela principal do software. Agora conserte a amostra de teste entre as mandíbulas superiores da máquina de teste. Clique no botão zero force na janela principal do software.

Em seguida, fixar a extremidade inferior da amostra de teste entre as mandíbulas de fixação inferior da máquina de teste. Clique no botão de medição iniciar para iniciar a medição da histerese. Para o teste de tração, repita as etapas anteriores.

Adicione amostras previamente esterilizadas de PSU e 0,7 gramas de Pellethane como referência a tubos de centrífuga cônica de 15 mililitros. Extrair as amostras com DMEM sem FBS por 72 mais ou menos duas horas a 37 graus Celsius e 5% dióxido de carbono a uma razão de extração de 0,1 grama por mililitro. Prepare amostras cegas adicionando DMEM sem FBS em tubos de centrífuga cônica de 50 mililitros e realize a mesma extração.

Em seguida, pipeta 200 microliters de cada extrato de PSU em seis poços de uma microplaca de 96 poços contendo células HaCat. Em seguida, pipeta 200 microliters da amostra cega em seis poços. Para o controle negativo, pipeta 200 microliters de DMEM fresco suplementado com 10% FBS em seis poços.

Para o controle positivo, pipetas 200 microliters de DMEM suplementadas com 10% FBS e 1%SDS em seis poços. Depois de incubar as células por 24 horas a 37 graus Celsius e 5% de dióxido de carbono, remova os extratos, amostras cegas e controles. Em seguida, pipeta 120 microliters de uma solução de estoque MTS previamente preparada em cada poço, incluindo os seis poços sem células para determinar o fundo.

Depois de incubar as células na solução MTS por quatro horas, meça a absorção de cada poço em 492 nanômetros usando um leitor de microplatos. O equilíbrio da cadeia do anel de D4 e metilfenil D4 com APTMDS rendeu polidimimetilasiloxanos e copolímeros de metilfenóxano polidimetil, respectivamente. Polidimimetilaxisiloxitanos terminados com aminopropílico foram sintetizados com pesos moleculares entre 3.000 e 33.000.

A copolização do siloxano cíclico com grupos de fenil de pingente metilfenil D4 foi bem sucedida com um índice refrativo aumentando de 1.401 para 1,4356. Na linha FTIR espectroscopia dos elastômeros PSU confirmou a reação extremamente rápida dos grupos isocianato com os grupos amino do PDMS e APTMDS. Filmes de elastômero transparentes da PSU exibiram uma transmissão superior a 90% até um peso molecular de MDS de 18.000.

Com pesos moleculares mais altos do PDMS, os filmes de PSU tornaram-se cada vez mais opacos. Com um aumento no peso molecular do PDMS, os elastômeros PSU macios poderiam ser preparados. O Módulo de PSU do Young diminuiu de 5,5 para 0,6 megapascal.

A histerese mecânica foi reduzida para os elastômeros da PSU quando foram preparados a partir de PDMS de alto peso molecular. Os valores da histerese foram o primeiro ciclo em uma cepa de 100% diminuída de 54 para 6%O método sintético aplicado permitiu a preparação de elastômeros PSU que não liberam resíduos citotóxicos como mostrado nos testes de viabilidade celular realizados com extratos de elastômeros de PSU em células HaCat. Ao realizar a síntese de polisiloxanos amino-exterminados, é importante pesar precisamente na quantidade calculada de silano à base porque isso determina em grande parte o peso molecular final do polisiloxano.

Após este procedimento, podem ser preparados poliuregas ou polisiloxitanos que contenham diferentes grupos pendentes, como silanas. Silanes teria a vantagem de produzir materiais de ligação cruzada. Tais materiais de ligação cruzada abrirão novas aplicações potenciais, como curativos de eluição de drogas, materiais biofuncionais ou géis macios.

Não se esqueça que trabalhar com isotonatos e hidróxido de amônio tetrametil pode ser perigoso e precauções como óculos de segurança e luvas de mão devem ser sempre tomadas durante a realização deste procedimento.