Comparative Evaluation of Photoactivators for Clinical Polymer Applications-Crosslinking performances and safety screening in the context of applied research in an industrial environment

Sammanfattning

Ljushärdning är central i många biomedicinska polymerapplikationer eftersom ljusaktiverade fotoaktivatorer (PA) bildar radikaler som snabbt omvandlar akrylatfunktioner till ett tvärbundet nätverk och möjliggör snabb, lokaliserad härdning. For kliniska implantat måste fotoaktivatorn därför kombinera effektiv och snabb reaktion under den kliniska ljuskällan med en acceptabel säkerhetsprofil. Efter en regleringsändring utvärderades tre fotoaktivatorer (A, B och C) som möjliga ersättare för den nuvarande PA i en medicinsk polymerformulering. Absorption vid 405 nm (den kliniska ljuskällans emission) bekräftades for samtliga kandidater, och formuleringar preparerades genom att blanda baspolymeren med PA-lösningar i etanol vid högsta möjliga belastning. Målkoncentrationerna 2500 ppm och 5000 ppm testades. Tvärbindningskinetik och effektivitet karaktäriserades med realtids-FTIR, ATR-FTIR och foto-DSC; effektiv tvärbindning definierades som ≥90 % akrylatomsättning inom 15 s vid den lägsta acceptabla polymerisationsstrålningen (LAPI; 70 mW・cm⁻2). Här visar vi att kandidat A, trots långsammare polymerisationskinetik, ger den basta balansen mellan prestanda och säkerhet: minimala koncentrationer for att uppnå kriteriet 90 %/15 s var ~2500 ppm for den nuvarande PA och ≥2500 ppm for kandidaterna B och C, medan kandidat A krävde ≥5000 ppm. Alla formuleringar visade liknande härd-djup och var stabila i omgivande ljus i 7 timmar, med undantag för kandidat C som härdade snabbare. Genomgång av regulatoriska databaser visade att kandidat A hade lägst toxicitet, kandidat C var mer cytotoxisk och klassificerad som hudsensibiliserande kategori 1A, medan mindre data fanns for kandidat B. Dessa resultat reviderar förväntningen att alla kandidat-PA skulle prestera som den befintliga PA vid samma dos: strukturella och fotofysiska skillnader förändrar nödvändiga driftkoncentrationer och kvarstående risk. I praktiken identifierar studien kandidat A som den föredragna ersättaren och visar också att det är ogenomförbart att sänka den nuvarande PA koncentrationen under gränsvärdet (900 ppm nådde inte effektiv tvärbindning, inte ens vid högre strålning och förlängd exponering). Pågående arbete utvärderar nu rena formuleringar innehållande kandidat A, renade med superkritisk koldioxid, for att bekräfta tvärbindningseffektivitet och helhetsprestanda i en industriellt och kliniskt relevant kontext.