Radikalische Photopolymerisation ist eine innovative Methode zur Materialherstellung mit Anwendungen, die von Beschichtungen und additiver Fertigung bis hin zu Gewerberekonstruktion und Zahnmedizin reichen. Obwohl sie von schnellen und lösungsmittelfreien Aushärtungsverfahren profitiert, steht sie derzeit aufgrund der schlechten Biokompatibilität und langsamen Abbaubarkeit der jeweiligen Photoinitiatoren, Monomere und Photopolymere unter ökologischer und gesundheitlicher Beobachtung. Die Umstellung der Photopolymerisation auf biokompatiblere Systeme erfordert Innovation für jede Komponente des Harzes, insbesondere zur Verbesserung der Materialauswahl und der Weiterentwicklung des Photoinitiator-Designs. Diese Arbeit untersucht zwei Ansätze zur Entwicklung biokompatibler Systeme, beginnend mit orthogonal photospaltbaren Hydrogelen auf Disulfidbasis zur Verwendung in biomedizinischen Anwendungen, wie z. B. der Mikrofluidik. Die Vernetzung wurde hierbei unter UV-Licht und die Photospaltung mittels Zwei-Photonen Laser durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden neue Konzepte für die Thiol-En Photokonjugation von Norbornen-modifiziertem Polyvinylalkohol entwickelt und ein Disulfid Vernetzer mit Thiol Endgruppen untersucht, der bei niedrigen Radikalkonzentrationen photopolymerisiert. Erst unter sensibilisierter Zweiphotonen Bestrahlung wurden die Disulfidgruppen über eine radikalinduzierte Reaktion gespalten. Zusätzlich wurde er Einfluss einer stabilisierenden Gelatine Matrix untersucht, wobei sowohl physikalische als auch chemische Einbindung des Subnetzwerks geprüft und deren Wirkung auf thermische und hydrolytische Stabilität ermittelt wurde. Im zweiten Teil der Arbeit wurden neuartige Konzepte für radikalische Photoinitiatoren untersucht, da die Mehrheit der kommerziell erhältlichen Initiatoren Benzoyl-Chromophore enthält, die toxische Photolyseprodukte erzeugen. Hierbei wurden vollständig aliphatische und multifunktionelle Photoinitiatoren, die auf der α-Ketoester Struktur basieren, sorgfältig konzipiert, um die für die UV-induzierte Photopolymerisation erforderlichen Absorptions eigenschaften zu erfüllen. Die aliphatischen Strukturen wurden hinsichtlich ihrer Photoreaktivität, ihres Gelierungsverhaltens und ihrer Biokompatibilität getestet. Die leistungsstärksten Systeme erwiesen sich als hochreaktive und biokompatible Alternativen im Vergleich zu den aromatischen Gegenstücken. Zusätzlich zeigten aliphatische, auf α Ketoester basierende Photoinitiatoren eine ausgezeichnete Mischbarkeit in einer Vielzahl von organischen und wasserbasierten Monomeren, die kombiniert mit geringer Verfärbung, eine Verwendung in lithografischen Techniken, einschließlich der UV-Nanoimprint-Lithographie und des 3D-Drucks, ermöglichte.
Antonella Fantoni (Wed,) studied this question.