Synthese van zachte polysiloxaan-ureum elastomeren voor intraoculaire Lens toepassing

De methoden aangetoond in deze video tonen een handige manier om amino-beëindigd polysiloxanes en zachte polysiloxane-gebaseerde polyurea’s die geschikt zijn voor de toepassing als opvang intraoculaire lens synthetiseren. Het belangrijkste voordeel van deze technieken is dat synthese en analyse van de polymeren gemakkelijk volgens standaardmethoden kunnen worden uitgevoerd zonder ingewikkelde experimentele setup. De implicatie van deze technologie uit te breiden tot cataract therapie, omdat de meeste commercieel beschikbare intraoculaire lens materialen zijn gebaseerd op acryl polymeren die te stijf zijn om voldoende accommodatie mogelijk te maken.

Hoewel deze methode is geoptimaliseerd om materialen met zeer zachte eigenschappen te leveren, met een zeer hoge transparantie, kan de methode gemakkelijk worden aangenomen om materialen van volledig verschillende prestatiekenmerken te leveren, materialen die ook als coatings toepasbaar kunnen zijn. Visuele demonstratie van de methoden is van cruciaal belang omdat sommige van de synthese- en analysestappen moeilijk te beschrijven zijn omdat ze experimentele details bevatten die belangrijk zijn voor succesvolle prestaties. Voeg eerst 19,5 gram ontgaste D4 en 0,9 gram APTMDS toe aan een 100 milliliter drie neck ronde bodemkolf uitgerust met een PTFE gecoate centrifugale roerder en stikstofinlaat en uitlaat.

Voeg ongeveer 26 milligram eerder bereide katalysator toe en roer het reactiemengsel gedurende 30 minuten bij 80 graden Celsius onder een continue stikstofstroom. Voeg met behulp van een uitvallende trechter 45,5 gram D4-druppel verstandig toe aan het reactiemengsel binnen twee tot drie uur en roer verder 24 uur onder een continue stikstofstroom bij 80 graden Celsius. Wissel hierna de centrifugaalroertangr in met een grote ovale magnetische roerstaaf en verzegel de drie nek ronde bodemkolf met twee glazen stoppers.

Gebruik een adapter met een klep en verwarm de PDMS langzaam tot 150 graden Celsius onder een vacuüm van 0,1 millibar om de cyclische zijproducten met behulp van een Schlenk-lijn te destilleren. Voeg vervolgens anderhalve tot twee gram polysiloxaan toe aan een conische kolf van 250 milliliter met een magnetische roerstaaf en los de polysiloxaan op in 50 milliliter THF onder continu roeren. Titreer de aminogroepen met 0,1 molair zoutzuur met bromofolblauw totdat een kleurverandering van blauw naar geel wordt waargenomen.

Herhaal de titratie met drie monsters om het gemiddelde molecuulgewicht te berekenen. Voeg 2.939 gram H12 MDI toe aan een 250 milliliter vier nek ronde bodemreactiekolf uitgerust met een centrifugale roerder, vallende trechter en stikstofinlaat en uitlaat. Los de H12 MDI op in 40 tot 50 milliliter THF.

Los vervolgens 45 gram ontgaste PDMS op in 100 milliliter THF in een bekerglas. Voeg de PDMS-oplossing drop wise toe aan de H12 MDI-oplossing via een droppingtrechter onder continu roeren en een stikstofstroom bij kamertemperatuur. Spoel vervolgens het bekerglas en laat trechter vallen met 50 milliliter THF en voeg deze oplossing toe aan de reactiemixer.

Voeg delen van de stoichiometrische hoeveelheid van de ketting extender APTMDS toe aan de pre-polymeeroplossing. Voeg eerst 80% van de berekende stoichiometrische hoeveelheid van de opgeloste ketting extender APTMDS toe aan het reactiemengsel. Voeg het laatste gedeelte van de ketting extender toe aan het reactiemengsel en controleer het verdwijnen van de isocyanaatabsorptieband in het FTIR-spectrum.

Om niet-cytoxische polysiloxane-gebaseerde polyurea elastomeer met hoge moleculaire gewichten te verkrijgen, is het belangrijk dat het laatste deel van de ketting extender nauwkeurig wordt afgewogen en toegevoegd aan de polymeeroplossing met een evenwichtige stoichiometrische verhouding. Giet de resulterende polysiloxane-gebaseerde ureum of PSU oplossing in een PTFE folie bedekt glas Petri schotel en verdampen het oplosmiddel ‘s nachts in de rookkap. Combineer zeven tot acht gram kleine PSU-stukjes en 200 tot 250 milliliter chloroform in een conische kolf van 250 tot 300 milliliter.

Voeg een magnetische roerstaaf toe en sluit de kolf losjes af met een glazen stop en roer het mengsel minstens 24 uur. Voeg de volgende dag de homogene oplossing toe aan een glazen petrischaal en bedek deze met geperforeerde aluminiumfolie. Zorg ervoor dat de petrischaal zich in een goed geventileerde ruimte bevindt zodat de oplosmiddelen kunnen verdampen.

Na het drogen van de film, voorzichtig te verwijderen uit het glazen oppervlak van de petrischaal met behulp van een kleine dunne spatel en bewaar het in een transparante envelop voor mechanische karakterisering. Om di-cut hond bot vormige exemplaren uit de PSU-films voor te bereiden, plaats de film onder een ponsmes eenheid. Druk op de hendel naar beneden om het testexemplaar eruit te slaan en bewaar hem minstens 72 uur bij omgevingstemperatuur.

Druk vervolgens op de aan/uit-knop op een trektestmachine en klik op de knop ga naar de startpositie in het hoofdvenster van de software. Na het verwijderen van de transparante envelop, inspecteer het testmonster onder een kruispolarisator om eventuele interne stress uit te sluiten. Meet de dikte en breedte van het testexemplaar met behulp van een remklauw.

Plaats vervolgens de waarden voor dikte en breedte in de bijbehorende velden in het hoofdvenster van de software. Bevestig nu het testexemplaar tussen de bovenste klemkaken van de testmachine. Klik op de knop nulkracht in het hoofdvenster van de software.

Bevestig vervolgens de onderkant van het testexemplaar tussen de bodemklemmen van de testmachine. Klik op de startmetingsknop om de hysteresemeting te starten. Herhaal voor de trekproef de vorige stappen.

Voeg eerder gesteriliseerde monsters van PSU en 0,7 gram Pellethane als verwijzing naar 15 milliliter conische centrifugebuizen. Haal de monsters met DMEM zonder FBS voor 72 plus of min twee uur bij 37 graden Celsius en 5% kooldioxide bij een extractieverhouding van 0,1 gram per milliliter. Bereid blinde monsters door het toevoegen van DMEM zonder FBS in 50 milliliter conische centrifuge buizen en het uitvoeren van dezelfde extractie.

Vervolgens pipette 200 microliters van elke PSU extract in zes putten van een 96-well microplaat met HaCat cellen. Vervolgens pipette 200 microliters van het blinde monster in zes putten. Voor de negatieve controle, pipet 200 microliters van verse DMEM aangevuld met 10%FBS in zes putten.

Voor de positieve controle, pipet 200 microliters van DMEM aangevuld met 10%FBS en 1%SDS in zes putten. Na het uitbroeden van de cellen gedurende 24 uur bij 37 graden Celsius en 5% kooldioxide, verwijder de extracten, blinde monsters, en controles. Dan pipette 120 microliters van een eerder voorbereide MTS voorraad oplossing in elke put met inbegrip van de zes putten zonder cellen om de achtergrond te bepalen.

Na het uitbroeden van de cellen in de MTS-oplossing gedurende vier uur, meet de absorptie van elke put op 492 nanometer met behulp van een microplate-lezer. De ringkettingsevenwicht van D4 en methylfenidyl D4 met APTMDS leverde aminopropyl-beëindigde polydimethylsiloxaan en polydimethylmethylfenlysiloxane copolymeren respectievelijk op. Aminopropyl-geïndimetide polydimethylsiloxanes werden gesynthetiseerd met moleculaire gewichten tussen 3.000 en 33.000.

De copolymerisatie van het cyclische siloxaan met hangfenylgroepen methylfenyl D4 was succesvol met een refractieve index die steeg van 1.401 naar 1,4356. In lijn FTIR spectroscopie van de PSU elastomeren bevestigde de extreem snelle reactie van de isocyanaat groepen met de aminogroepen uit de PDMS en APTMDS. Transparante PSU elastomer films vertoonden een doorgifte van meer dan 90% tot een MDS moleculair gewicht van 18.000.

Bij hogere MOLECULAIRe gewichten PDMS, werden de films PSU meer en meer ondoorzichtiger. Met een toename van het PDMS moleculaire gewicht konden zachte PSU-elastomeren worden voorbereid. De Young’s Modulus van PSU elastomers daalde van 5,5 naar 0,6 megapascal.

Mechanische hysterese werd verminderd voor de PSU elastomeren toen ze werden bereid van hoog moleculair gewicht PDMS. De hysterese waarden waren de eerste cyclus bij een 100%-stam die daalde van 54 tot 6%De toegepaste synthetische methode stond de bereiding toe van PSU-elastomeren die geen cytotoxische reststoffen afgeven, zoals blijkt uit celrevoltietests die werden uitgevoerd met extracten van PSU-elastomeren op HaCat-cellen. Tijdens het uitvoeren van de synthese van amino-terminated polysiloxane, is het belangrijk om precies te wegen in de berekende hoeveelheid silaan-gebaseerde omdat dit grotendeels bepaalt het uiteindelijke molecuulgewicht van de polysiloxaan.

Na deze procedure kunnen polyurea’s of polysiloxaan worden bereid die verschillende hanggroepen bevatten, zoals silanes. Silanes zou het voordeel hebben om kruisverkoppelingsmaterialen te produceren. Dergelijke cross linking materialen zal openen nieuwe potentiële toepassingen zoals drug eluting dressings, biofunctionalized materialen of zachte gels.

Vergeet niet dat het werken met de isocynates en tetramethyl ammoniumhydroxide gevaarlijk kan zijn en voorzorgsmaatregelen zoals veiligheidsbril en handhandschoenen moeten altijd worden genomen tijdens het uitvoeren van deze procedure.