眼内レンズ用ソフト ポリシロキサン尿素エラストマーの合成

注意: 使用前に関連するすべての材料安全データ用紙 (MSDS) を参照してください。合成で使用されるいくつかの化学物質は、急性毒性や強い刺激だけでなく、吸入、皮膚や目に展示します。個人保護具 (実験室のコート、保護メガネ、手袋、フルレングス パンツ ・閉鎖つま先の靴) を着用、ヒューム フードの下で可能であれば、またはよく換気された場所で、化学物質を処理してください。ヒューム フードの下ですべての合成を実行します。テトラメチル アンモニウム水酸化五水和物 (TMAH):飲み込んだ場合、TMAH は強力な基盤、急性毒性、肌に接触した時にそれは皮膚や目に重度の化学熱傷を引き起こします。それは空気に敏感で、吸放湿。冷凍および窒素の下で保管してください。その強力なアンモニア臭のためよく換気された場所で TMAH を処理します。APTMDS:APTMDS は空気に敏感で、窒素下で保存する必要があります。それは重度の皮膚熱傷、目の損傷を引き起こします。H12MDI:H12MDI は吸入毒性があり、皮膚と目に炎症を引き起こします。D4:D4は、豊饒を損なうことがあります。THF:THF は有害である吸入に炎症の原因や発がん性がおそらく。クロロホルム (CHCl3):CHCl3は吸入、おそらく発ガン性の有害な豊饒と胎児、その蒸気を可能な損傷を引き起こすことができます眠気を引き起こすかもしれません。 1. 触媒とアミノ基終端ポリシロキサン マクロモノマーの合成 テトラメチル アンモニウム 3-アミノプロピル dimethylsilanolate 触媒の合成注: 触媒は、ホフマンとレア44によって報告されたメソッドによると合成されました。 前に真空下でドガの APTMDS を使用し、窒素下で保存します。注射器を使用して APTMDS の約 10 g のピペットします。 脱 APTMDS ・ 100 mL 三首丸底フラスコに TMAH の 11.88 g (66.0 モル) 8.13 g (33.0 mmol) を追加します。20 mL の thf APTMDS を溶解して大きな楕円形電磁攪拌棒と一緒に TMAH を中断するを追加します。注意: TMAH は強いアンモニアのようなにおいを持つ吸放湿、腐食性、有毒な物質で、冷蔵庫で密閉保存する必要があります。よく換気された場所で直ちに TMAH の重量を量る保護手袋と扱っている間安全メガネを着用してください。APTMDS は、空気敏感で皮膚の火傷や目の損傷を引き起こします。注射器; を使用して密封された瓶から APTMDS の重量を量る保護手袋と扱っている間安全メガネを着用してください。 還流凝縮器と口とコンセントの窒素と熱は 80 ° C までグリセリンまたはシリコーン オイルの熱浴を使用して反応混合物三首丸底フラスコを装備します。2 時間わずかな、連続的な窒素フローと還流下で反応混合物をかき混ぜなさい。注意: 初期、わずかに濁った懸濁液は 2 時間以内の透明な溶液に変わります。 還流凝縮器を外し、蒸留 THF 真空吸引装置を使用しています。シュレンク管を使用して 70 ° C で 5 時間 0.1 mbar の真空下でわずかに黄色の粗製品を乾かします。注: この手順後粗製品に格納できる 10 ° C で冷蔵庫次の日まで。 50 ml の THF の粗製品を再懸濁します。必要に応じて、細断処理する大きな塊へらを使用し、真空吸引装置を使用して懸濁液をフィルタ リングします。製品は白色の粉末のような固体になるまでは、20 mL の THF 部分沈殿物の少なくとも 3 倍を洗います。 3 時間室温で 0.1 mbar の真空下で製品を乾燥させます。その後、触媒を窒素下 10 ° C で冷蔵庫で使用するまで保存します。 合成Α, ω-bis(3-aminopropyl)-polydimethylsiloxanes〜 15,500 g·mol-1の分子量と PDMS のメモ: 合成。 ドガ D4使用する前に真空下で APTMDS。注射器を使用して APTMDS の約 1.5 g のピペットします。 脱 D4の PTFE コーティング遠心攪拌機と窒素入口と出口が装備されている 100 mL 三首丸底フラスコに APTMDS の 0.9 g (3.6 m モル) 19.5 g (65.7 mmol) を追加します。 触媒の ~ 26 mg を追加 (セクション 1.1) から、わずかな、連続的な窒素フロー下 80 ° C で 30 分間反応混合物をかき混ぜます。注: 加熱浴グリセリンやシリコン オイルは使用できます。 (内で 2-3 時間)、滴下漏斗を使用して、反応混合物を滴下 45.5 g (153.4 モル) D4を追加し、さらに 24 h 連続窒素フローの下 80 ° C で攪拌します。注: 反応が一晩に進むことができます。 150 ° C に反応混合物を加熱し、触媒を分解する 2 時間のためにそれをかき混ぜます。部屋の温度に冷却する PDMS を許可します。 大きな楕円形磁気攪拌棒遠心攪拌機を交換し、2 つのストッパーを三首丸底フラスコを密封します。バルブ アダプターを使用、シュレンク管を使用して繰返し側製品を蒸留する 0.1 mbar の真空下で 150 ° C に PDMS をゆっくりと加熱します。部屋の温度に冷却する PDMS を許可します。注: 真空蒸留は 4-5 時間で通常発生します。 合成 α, ω-bis(3-aminopropyl)-ジメチルビニル-メチル-phenylsiloxane注: このセクションは 〜 15,500 g·mol-1と 14 mol % メチル フェニル シロキサン; の分子量とポリシロキサンの合成法を説明しますこの手順は、セクション 1.2 で説明する PDMS 合成に匹敵します。 ドガ D4使用する前に真空下で APTMDS。注射器を使用して APTMDS の約 1.5 g のピペットします。場所 D4Ph、私完全に溶かすし、使用する前に製品を均質化する真空チャンバー内で 3-5 h 70 ° C で。 D44.54 g (15.3 ミリ モル)、14.96 g (27.5 ミリ モル)、私は、PhD4と 0.9 g (3.6 m モル) APTMDS の PTFE コーティング遠心攪拌機と窒素入口と出口が装備されている 100 mL 三首丸底フラスコに追加します。 (セクション 1.1) から触媒の ~ 26 mg を追加し、連続窒素フローの下 30 分 80 ° C で反応混合物をかき混ぜます。 (2-3 時間) 以内の滴下漏斗を使用して、反応混合物に滴下 45.5 g (153.4 モル) D4を追加し、さらに 24 h 連続窒素フローの下 80 ° C で攪拌します。注: 反応が一晩に進むことができます。 1.2.5 と 1.2.6 以下の手順で合成を続行します。 2. ポリシロキサンの分子量測定 ポリシロキサンの理論分子量 理論の分子量を計算する次の式によるとポリシロキサンの。(1)ここでは、ポリジメチルシロキサンの数平均分子量mが使用されるモノマー D4と APTMDS の質量 (g)、 nはモルの APTMDS の量。 1H NMR 分光法によるポリシロキサンの分子量測定 CDCl3の 0.5 mL 中にポリシロキサンの 10-20 mg を溶解、その NMR スペクトルを記録し、化学シフト [δ] 7.26 ppm で溶剤の信号を調整します。 分子の重量を計算する次の式に従って整数値からポリシロキサンの。(2) 滴定法によるポリシロキサンの分子量測定 250 mL の三角フラスコにポリシロキサンの 1.5-2 g を追加し、電磁攪拌棒を使用して連続的に攪拌下で 50 mL の thf に溶解します。 0.1 M HCl の色が青色から黄色に変更されるまで、ブロモフェノール ブルーを使用しての観察によるアミノ基を滴定しなさい。数平均分子量を計算する 3 つのサンプルとの滴定を繰り返します。 3. ポリシロキサン尿素エラストマーの合成 注: このセクションは PDMS による尿素エラストマー 10 w % ハード セグメント内容 (HS %) の合成手順を説明します。(PDMS: 15,500 g·mol-1)。 (3) 2.939 g (11.2 ミリ モル) H12MDI、目標到達プロセスと窒素の入口と出口をドロップ、PTFE コーティング遠心攪拌が装備されている 250 mL の 4 首丸底反応フラスコを追加し、20 mL の thf に溶解します。注意: H12MDI は低揮発性ジイソシアネートと皮膚と目に炎症を引き起こします。保護手袋、保護メガネを着用します。注: また、H1250 mL ビーカーに THF で MDI を溶解、反応フラスコに漏斗、チューリップ ガラス溶液を追加します。ビーカーを洗いし、10 ml の THF の漏斗します。 100 mL の thf; に脱 PDMS 45.0 g (2.9 mmol) の解散します。室温で連続的に攪拌し窒素フロー下滴下漏斗を使用して H12MDI 溶液に滴下このソリューションを追加します。ビーカーと 50 ml の THF の目標到達プロセスの削除をすすいで、このソリューションを反応混合物に追加します。 プレポリマーによる赤外分光法の形成を制御します。注: 反応の進行は、2 つの方法で監視できる: インラインまたはオフラインの ATR FTIR 分光法を使用しています。 インライン ATR FTIR 分光用インライン ATR-FTIR プローブ、分光計に接続されているを反応の開始時に中央のジョイントに挿入します。PTFE 被覆の攪拌ではなく大きな楕円形電磁攪拌棒を使用します。H12MDI 溶液のスペクトルを記録を開始し、イソシアネートの変換に従う 2266 cm-1に下士官吸収ピークを選択します。 オフライン ATR ftir、パスツール ピペットを使用して反応混合物のサンプルを取るし、ATR 結晶を数滴を追加します。ATR 結晶表面に薄膜が残っているまでの窒素フロー下で溶媒を蒸発させます。(PDMS の完全な付加の後でおよび APTMDS の各部分の付加の後で) 異なる反応段階で記録のスペクトル。 プレポリマー溶液に鎖エクステンダー APTMDS 化学量論量の部分を追加します。注: チェーン エクステンダーの追加 (手順 3.1.3.1 と 3.1.3.2 参照) 2 つの方法で進むことができます。 5-10 mL の thf に鎖エクステンダーの重量を量られた量を溶解し、滴下反応混合物は、パスツール ピペットを使用してまたは 3 mL の thf で洗浄再度続いて滴下漏斗を使用してソリューションを追加します。 注射器に鎖エクステンダーの部分、反応混合物を滴下チェーン エクステンダーを追加します。この場合、シールのゴム中隔のストッパーを使用して 4 番目の接合箇所。 プレポリマーに APTMDS の計算された量の 80% に対応する APTMDS の 1.65 g (6.6 m モル) を追加します。赤外分光法による反応の進行状況を制御します。 (計算量の合計の 90%) の APTMDS の 0.21 g (0.8 mmol) を反応混合物に追加し、FTIR による反応の進行を制御します。 0.1 g (0.4 モル) APTMDS の (の合計の 95%) を追加します。反応混合物、調節反応に FTIR を用いた進行。 最後に、反応混合物に鎖エクステンダー (0.102 g、0.41 mmol) の最後の部分を追加し、FTIR スペクトルの下士官吸収帯の消失を確認します。注: チェーン エクステンダーの最初の部分の付加の後で粘度の増加が示されています。 PSU ソリューションを PTFE の箔で覆われたガラス シャーレに注ぎ、一晩ヒューム フードの下で溶剤を蒸発します。さらに、80 ° C、12 時間で真空チャンバー内で PSU を乾燥させます。 4. 機械のテスト手順 ポリシロキサン尿素エラストマー膜の作製 CHCl3 300 mL 三角フラスコでの 200-250 ml の PSU 小片の 7-8 g を溶解、緩くガラス ストッパーを使用してフラスコを密封し、少なくとも 24 時間電磁攪拌棒を使用して混合物をかき混ぜます。必要に応じて、溶媒の追加部分を追加します。注意: クロロホルムはおそらく発がん性があります。蒸気は、吸入時に眠気を引き起こす可能性があります。よく換気された場所でクロロホルムを処理します。 ガラス シャーレに均一溶液を追加し、多孔アルミ箔でカバーします。やヒューム フード サッシ窓を開けてよく換気された場所にペトリ皿を配置するかゆっくりと蒸発する溶剤を許可します。注: ヒューム フードにペトリ皿を置くこと、可能であれば空気の流れを減らします。溶媒の非常に急速な蒸発は、不均一性と透明の膜内の不透明な汚れの形成に します。 80 ° c 12 h 真空チャンバー内でフィルムを乾燥させます。 慎重に小さな薄いヘラを使用してガラス表面から映画を削除し、ストアの力学特性評価のための後の使用時に透明封筒内で PSU フィルム。 応力-ひずみ試験ポリシロキサン尿素エラストマー フィルム エームズ45 (型 S2) によると PSU 膜からダイカット犬状骨標本を作製します。図 4に示すように、図形を持つパンチング ナイフ ユニット下の封筒箔で覆われている PSU の映画を配置します。レバーを押して、試験片をパンチを周囲温度 (23 ± 2 ° C) で、少なくとも 72 時間保存します。 引張試験機とコンピューターに切り替えます。アイコンをクリックして、ソフトウェアを起動します。引張試験と方法を選択し、テスト マシンで正しいロードセル (100 N) がインストールされているかどうかはチェックしてください。 メソッド アシスタントを選択し、設定が正しい場合は、すべてのテストを確認します。事前テストに移動し、次の設定がアクティブ化されるかどうかを確認してください: 20 mm、0.1 MPa 時の予圧、予圧が 5 mm/分に達するまでの速度で元の試料の長さ (L0)。 パラメーターをテストするのには移動し、次の設定がアクティブ化されるかどうかをチェック: 速度 1 mm/分、速度 25 mm/分、80 %f最大でサンプル ブレークの検出でサンプル改までのヤング率の定量、回帰, 2% ひずみ時のヤング係数測定の最初と 6% ひずみ時のヤング係数測定の最後のヤング率の定量。法助をまま、ソフトウェアのメイン ウィンドウへ切り替えます。 テスト コンピューター上の電源ボタンを押して、ボタン開始位置へソフトウェアのメイン ウィンドウでをクリックします。 保護箔を削除し、任意の内部応力を除外するクロス偏光下でサンプルを検査します。試料の厚さと口径を使用してサンプル幅を測定します。その後、ソフトウェアのメイン ウィンドウ内の対応するフィールドにサンプル厚さおよび幅の値を挿入します。 試験機の上部クランプ間試験片を修正します。ソフトウェアのメイン ウィンドウでボタンゼロの力をクリックします。試験機の顎をクランプ下部間試験片の下端を修正します。注: 場合は、クランプの表面は滑りやすい、細粒紙やすり試料の測定時に滑りを防ぐために、試料の両端を配置します。 引張試験を開始する測定を開始ボタンをクリックします。 測定が終わったら、4.2.6 と 4.2.7 の手順に進みます。修正後上部クランプとゼロの力を選択する試験片をボタン開始位置へソフトウェアのメイン ウィンドウで選択します。クランプの顎下の試験片の下端を修正し、再度計測を開始] をクリックします。 4.2.6 – 1 電源ユニットについてはサンプルの 3 x 少なくともヤング弾性率、引張強さ、伸びの統計的評価休憩 4.2.8 の手順を繰り返します。 PSU エラストマー膜のヒステリシス試験 引張試験機とコンピューターに切り替えます。アイコンをクリックして、ソフトウェアを起動します。繰返し引張試験としてメソッドを選択し、試験機の正しい負荷セル (100 N) のインストールを確認します。 メソッド アシスタントを選択し、設定が正しい場合は、すべてのテストを確認します。事前テストに移動し、次の設定が有効かどうかを確認してください: 20 mm、0.05 MPa 時の予圧、予圧が 5 mm/分に達するまでの速度で元の試料の長さ (L0)。 パラメーターをテストするのには移動し、次の設定の活性化をチェック: 10 0% ひずみと 25 mm/分の速度で荷降ろし setpoint 100% ひずみ時の読み込み setpoint でサイクル数を残す方法アシスタントとソフトウェアのメイン ウィンドウに切り替えます。 4.2.8 4.2.5 – の手順に進みます。 統計的評価の 2 つの標本とヒステリシス測定を繰り返します。各サイクルで次の式に従って機械的ヒステリシスを計算します。(4) 5. 栽培手順 HaCaT 細胞 HaCaT 細胞と cryotube を暖める、ダルベッコ修飾イーグル培地 (DMEM) 37 ° C の水浴中。微生物学的安全ワークベンチの下で急速に細胞懸濁液を温かい DMEM で満ちている 10 mL の円錐形遠心管に転送します。 845 x gで 6 分間の遠心分離の細胞懸濁液を対象します。使い捨てガラス パスツール ピペット、真空ポンプに接続されているを使用して上清の大半を破棄し、残りの液体でエッペン ピペットを使って細胞塊を軽くピペッティングにより細胞ペレットを再懸濁します。 25 cm2細胞培養用フラスコに再懸濁のセルを転送し、DMEM は、10% を添加した 9 mL を加える FBS。37 ± 1 ° C および 5% CO2キャビネット インキュベーター内で細胞を孵化させなさい。毎日倒立顕微鏡を用いた細胞増殖を制御します。各 3 日目のセルが 10mj/cm ^2 になるまで、DMEM を変更します。 使い捨てガラス パスツール ピペットを使用して DMEM を外して安全ワークベンチの下セル一節を実行します。10 mL の細胞層を洗浄する PBS バッファーを追加します。もう一度使い捨てガラス パスツール ピペットを使用して PBS バッファーを削除します。 25 cm2細胞培養用フラスコ細胞をデタッチし、キャビネットの CO2インキュベーターで孵化させなさいそれらに/トリプシン EDTA 溶液 1 mL を追加します。細胞懸濁液、倒立顕微鏡を使用して存在しているかどうかを確認します。 トリプシンを不活化する細胞培養用フラスコに DMEM の 3 mL を追加します。細胞懸濁液を遠心管に転送 845 x gで 6 分間の遠心分離のセルを対象とします。ガラス パスツール ピペットを使用して、上清の大半を削除します。残り DMEM に細胞を再懸濁します、10% を添加した新鮮なの暖かい DMEM の 10 mL を追加し政府短期証券。 75 cm2細胞培養フラスコのそれぞれに細胞懸濁液 5 mL を転送し、15 mL の 10% と新鮮な暖かい DMEM を追加 FBS。セルが 10mj/cm ^2 になるまで 37 ± 1 ° C および 5% CO2キャビネットの CO2インキュベーター内で細胞を養います。 5.1.3 – 今回は 5.1.6 の手順に従ってセル通過を繰り返し、DMEM の 6 mL のトリプシン/EDTA 溶液 2 mL を使用してトリプシンを不活化します。 6. HaCaT 細胞を用いた MTS 細胞生存率測定の手順 注:生体外の細胞毒性試験は、Wenzelewski46, 細胞培地抽出液を用いたに従って行われました。PSU のサンプルとバイオメディカル グレード ウレタンのサンプルは、酸化エチレンを使用して滅菌されました。 37 ± 1 ° C および 5% CO2の 10% と補われる DMEM で HaCaT 細胞の培養 75 cm2細胞培養用フラスコの FBS。生体外の細胞毒性試験の少なくとも 4 通過後セルを使用します。 50 mL コニカル遠沈管に PSU の参考資料 (0.7 g) 滅菌サンプルを追加し、72 ± 0.1 g/mL の抽出率で CO2を 37 ° C、5% で 2 h の FBS、なし、DMEM にサンプルを抽出します。電源ユニットの各サンプルに対して 3 つのエキスを使用します。50 mL コニカル遠沈管に DMEM、FBS、なしを記入ブラインド サンプルを準備し、同じ抽出を実行します。 抽出プロシージャの 2 日目、5.1.3 – 2 ml のトリプシン/EDTA、DMEM 6 mL 5.1.5 の手順に従って細胞の剥離を実行します。細胞懸濁液の分注 100 μ L を取る、DMEM の 100 μ L を追加します。この希薄懸濁液から因数の 20 μ L を取るし、死んだ細胞を染色する 0.5% トリパン ブルー溶液 10 μ L を追加します。 2 分塗り細胞にピペットを使用して検定をインキュベートし、すぐに 4 本のチャンバー内のセルをカウントします。割合で細胞の生存率を評価して実行可能な細胞数を計算します。注: 別の方法として、セル数えることができるセルのカウント システムを使用しています。 シード HaCaT 細胞/ウェルの 96 ウェル マイクロ プレートに DMEM を 200 μ l 添加 20 x 103の濃度で細胞の (第 4 道) と 37 ° C、5% CO2で 24 時間細胞をインキュベートします。 抽出後 3 日、追加 10% エキスとブラインドのそれぞれに FBS サンプルし、サンプルを暖かい水のお風呂を使用して 37 ° C まで。まあシードそれぞれから、DMEM を削除し、抽出物、ブラインド サンプル、および対応する正と負のコントロールによってメディアを置き換えます。各電源ユニット (PSU の各サンプルに対して 3 つのエキスを使用) を抽出し、六つの井戸にエキス 200 μ L をピペットします。 ブラインド サンプルの 200 μ L をピペット (DMEM + 10 s) 六つの井戸に。10% の新鮮な DMEM の 200 μ L をピペット 6 井戸に FB (マイナス コントロール)。肯定的な制御の 200 μ L をピペット (DMEM + 10 s + 1 %sds) 六つの井戸に。エキスと 37 ° C、5% CO2で 24 時間コントロールでセルを孵化させなさい。注: 肯定的な制御の準備のため水で 20 %sds の溶液を準備し、DMEM 1:2 でそれを希釈します。その後、さらにそれを希釈 DMEM 1 %sds の溶液を調製します。 日 4、インキュベーション時間の終了直前に、(各ウェル、MTS ソリューションの使用 20 μ L + DMEM の 100 μ L) の MTS と FBS なし DMEM のストック溶液を準備します。インキュベーション時間後抽出物、盲目のソリューション、およびコントロールを削除し、セルの背景を特定することがなく六つの井戸と同様、各ウェルに MTS 原液の 120 μ L をピペットします。37 ° C、5% CO2で 4 時間細胞を孵化させなさい。 492 で各ウェルの吸光度を測定日 4 MTS ソリューションのインキュベーション後、nm、マイクロ プレート リーダーを使用しています。シードの井戸のバック グラウンドの測定した吸光度を減算します。肯定的な制御から測定した吸光度値 0% 増殖を表し、これらの吸光度の値を 0 に設定すると仮定します。否定的な制御から測定した吸光度値が 100% 増殖を表すし、これらの値を 100 に設定と仮定します。 ネガティブ コントロール (100% 増殖) と肯定的な制御 (0% 増殖) の吸光度値の割合として吸光度値から細胞増殖を計算します。最大 81% ない細胞としての細胞増殖を示すサンプル抽出を評価します。注: サプライヤーの情報47, によると、後の吸光度を測定します。反応を停止して加湿チャンバーに室温で光から保護された 18 h までのマイクロ プレートを格納を各ウェルに 10 %sds 溶液の 25 μ L をピペットします。