Los fotoiniciadores garantizan que el plástico líquido, por ejemplo, para empastes dentales, se endurezca rápidamente por medio de la luz. Gracias a un nuevo método de síntesis desarrollado por TU Graz, estos iniciadores se pueden producir de forma económica, algo que abrirá más puertas a la tecnología.

Cualquiera que haya estado alguna vez en la silla del dentista con un agujero en el diente probablemente esté familiarizado con el procedimiento. Después de perforar el orificio en el diente, se inserta un relleno de plástico líquido. A continuación, se modela en la boca y se endurece (cura) con luz ultravioleta. Esto es posible gracias a los denominados fotoiniciadores. Estos son compuestos químicos que se agregan a la pasta de relleno. Se descomponen cuando se exponen a la luz y forman radicales que hacen que esta pasta se endurezca.

Desde hace algunos años Se han utilizado fotoiniciadores a base de germanio para este propósito. La ventaja de estos es que absorben la luz con una longitud de onda más larga y, por lo tanto, no requieren luz ultravioleta. que es peligroso para la salud, para curar. Este fotoiniciador no tóxico ya se ha establecido en el campo dental, aunque es caro de producir. Los costes de producción de un kilogramo de este iniciador están actualmente en el orden de magnitud de un coche pequeño nuevo. "Dadas las pequeñas cantidades necesarias para los empastes dentales, el precio del fotoiniciador no es un factor importante en la industria dental. Para otras aplicaciones, sin embargo, la costosa producción era un obstáculo; hasta ahora, "explica el químico Michael Haas de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz).

Nuevo, método simple de síntesis

Junto con su equipo en el Instituto de Química Inorgánica, Haas ha desarrollado un método de síntesis completamente nuevo para fotoiniciadores basados ​​en germanio. A diferencia de la síntesis convencional, este método de producción no solo no requiere azufre ("un olor que no necesariamente desea en la boca"), pero también es significativamente más simple, más eficiente y más económico. Hemos logrado establecer un enfoque alternativo para esta clase de compuestos que es de un solo paso y hace que el aislamiento del producto sea absolutamente simple ". En el proceso, varios grupos protectores basados ​​en silicio se escinden simultáneamente. A continuación, el compuesto deseado se aísla mediante cristalización simple. Esto abre más aplicaciones biomédicas para esta clase de fotoiniciadores, por ejemplo en la producción de lentes de contacto, prótesis, implantes novedosos y tejido humano artificial.

Los investigadores ahora han traducido este enfoque alternativo en una aplicación con el socio del proyecto Ivoclar Vivadent AG. La empresa dental ya tenía un fotoiniciador a base de germanio (Ivocerin) toxicológicamente seguro en su cartera de productos. Sin embargo, esto también tiene serias desventajas en la producción, como explica Haas:"En el caso de Ivocerin, la síntesis es un proceso complejo y de varios pasos, y la eliminación de los socios de reacción también es costosa y conduce a enormes pérdidas de rendimiento ”. El lanzamiento al mercado previsible del nuevo iniciador hará que los empastes dentales sean significativamente más baratos en el futuro.

Michael Haas también ve potencial para otras aplicaciones biomédicas, como lentes de contacto. Para la mayoría de estas aplicaciones, Hasta ahora se han utilizado fotoiniciadores toxicológicamente cuestionables (por ejemplo, iniciadores basados ​​en fósforo). Los iniciadores a base de germanio, que son inofensivos para la salud, hasta ahora han sido demasiado caras para estas aplicaciones. La producción de implantes novedosos, Las prótesis o tejido humano artificial también son posibles áreas de aplicación para el iniciador recién sintetizado.

"Se vuelve interesante donde el uso de materiales no tóxicos es de importancia central, "dice Haas. Alrededor de los 12 años, la investigación sobre fotoiniciadores es un campo relativamente joven. Michael Haas y su grupo de investigación ya han obtenido con éxito dos patentes independientes en el campo de los fotoiniciadores basados ​​en germanio en los últimos cuatro años. "Dado que los fotoiniciadores radicales se utilizan en muchos procesos industriales, la relevancia absoluta de nuestros resultados aún no se puede evaluar, "dice Haas.

Por toda su orientación de aplicación, El grupo de trabajo de Michael Haas también está cosechando una rica cosecha en investigación básica. En años recientes, han publicado más de 15 artículos en revistas científicas reconocidas solo en este campo. Haas, junto con su estudiante de doctorado Manfred Drusgala y otros colegas, ha publicado recientemente nuevos resultados en la revista científica Angewandte Chemie . En eso, los investigadores describen un nuevo método para la síntesis dirigida de los llamados bisenolatos, una clase especial de compuestos de la química del enolato. Esta clase de compuestos se caracteriza por la posibilidad de una doble reacción en el átomo de germanio central y activo, es decir. se pueden llevar a cabo dos reacciones simultáneamente. Esto permite la introducción de nuevas funcionalidades, haciendo de esta nueva clase de compuestos de gran interés para futuras investigaciones en el campo de los fotoiniciadores.

"Este también es un hito para todo el campo de la química organometálica, ", dice Haas. Él y su equipo están desarrollando actualmente tipos completamente nuevos de fotoiniciadores solubles en agua basados ​​en estas moléculas, algo que representa un terreno previamente desconocido en este campo de investigación.