Dokument: Polymergebundene Chromophore: Optische Kraftsensoren und photoprotektive Komponenten in gelben Intraokularlinsen

Titel:	Polymergebundene Chromophore: Optische Kraftsensoren und photoprotektive Komponenten in gelben Intraokularlinsen
Weiterer Titel:	polymer-bound chromophores: optical force sensors and photoprotective componentes in yellow intraocular lenses
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=11333
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090528-100658-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. rer. nat. Schmitz, Daniel [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,90 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 19.05.2009 / geändert 19.05.2009
Beitragende:	Prof. Dr. Dr. h.c. Ritter, Helmut [Betreuer/Doktorvater] PD Dr. Schaper, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	IOL, Fluorophor, Kraftsensor, Polymere
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit dem Anwendungsspektrum polymergebundener Chromophore. Im ersten Teil wurde die Anwendbarkeit von Fluorophoren als lokale Kraftsensoren für polymere Matrices untersucht. In diesem Zusammenhang konnte nachgewiesen werden, dass eine äußere Krafteinwirkung einen direkt messbaren Einfluss auf die Fluoreszenzeigenschaften von Fluorophoren ausübt, die eine im Grundzustand verdrillte Molekülgeometrie besitzen. Zu diesem Zweck wurden in einem ersten Schritt neuartige Fluorophore auf Basis endgruppenfunktionalisierter Oligo(paraphenylenvinylene) (OPV) und Diketopyrrolopyrrole (DPP) synthetisiert. Diese wurden in der Folge als Initiatoren für die ringöffnende Polymerisation von -Caprolacton eingesetzt. Die erhaltenen fluorophor-dotierten Polyester wurden in hoher Verdünnung in flexible PVC Folien eingebracht und definierten Zugspannungen ausgesetzt. Während des Zugvorgangs konnte eine Orientierung der Fluorophore in Zugrichtung beobachtet werden. Des Weiteren konnte im Falle der OPV-Derivate ein linearer Abfall der Fluoreszenzlebensdauer sowie eine spektrale Blauverschiebung der Fluoreszenz als direkte Funktion der anliegenden Zugspannung detektiert werden. Die experimentellen Ergebnisse sind qualitativ konsistent mit semiempirischen Berechnungen und konnten auf die Entdrillung des Molekülgerüstes der Fluorophore im elektronischen Grundzustand unter Einwirkung einer uniaxialen Zugkraft zurückgeführt werden. Gegenstand des zweiten Teils der vorliegenden Dissertationsschrift war die Entwicklung (meth)acrylat-basierter Copolymere, die sich als optische Materialien für gelbe Intraokularlinsen (IOL) eignen. Gelbe IOL sind Implantate, die die Funktion der natürlichen Augenlinse übernehmen sollen, wenn diese in Folge einer Linsentrübung (grauer Star) entfernt werden muss. Diese sollen nicht nur das Sehvermögen bestmöglich wiederherstellen, sondern müssen auch die photoprotektiven Eigenschaften der natürlichen Linse übernehmen. Im Fokus der experimentellen Arbeiten stand daher die Synthese polymerisierbarer Chromophore, die eine quantitative Absorption der für das Augeninnere schädlichen elektromagnetischen Strahlung des Spektralbereichs zwischen 300 und 450 nm sicherstellen können. Es konnte gezeigt werden, dass sich ein Filtersystem bestehend aus Cumarin-5,7-di(propoxymethacrylat) als UV-Filter und 4-Nitrophenylimino-di(2’ethyl-methacrylat) als Violettlichtabsorber in idealer Weise für den Einsatz in gelben IOL eignet. Diese Filterkombination ermöglichte eine maximale Photoprotektion, ohne dabei die Photorezeption des Auges einzuschränken und stellt somit eine entscheidende Verbesserung gegenüber dem aktuellen Stand der Technik dar. Durch Copolymerisation der Absorbermoleküle mit Tetrahydrofufurylacrylat (THFFA) und Tetrahydrofurfurylmethacrylat (THFFMA) wurden sowohl hydrophile als auch hydrophobe elastische Materialien erhalten, die ein enges Aufrollen der Kunstlinse und somit eine Implantation der Linse im Zuge eines kleinstschnittchirurgischen Eingriffs ermöglichen. In the course of the present thesis new applications of polymer-bound chromophores have been investigated. The first part deals with the applicability of fluorophores as optical force sensors, which are capable of indicating local stresses in polymer matrices. In this context it was proven that certain fluorophores with twisted ground state geometries show a significant change in fluorescence properties, if an unidirectional external force is applied. To demonstrate this fact, novel fluorophores based on endgroup-functionalized oligo(paraphenylenevinylenes) (OPV) and diketopyrrolopyrroles (DPP) have been synthesized and used as initiators for the ring-opening polymerization of -caprolactone. The obtained fluorophor-doped polyesters were subsequently blended in micromolar concentrations with PVC and cast to thin foils. In force experiments these foils were exposed to clearly defined tensile stresses. While stretching a reorientation of the fluorophores’ long axes towards the direction of tension was observed. Furthermore, a linear decrease of fluorescence lifetime as well as a blue-shift of the fluorescence spectrum was found as a function of tensile stress in the case of OPV-derivatives. The observed force effects are qualitatively consistent with semiempirical calculations and were attributed to an untwisting of the stretched fluorophore. The development of (meth)acrylate-based copolymers, which are suited as optical materials for yellow intraocular lenses (IOLs), was the subject of the second part of the present thesis. A yellow IOL is an implanted lens in the eye, usually replacing the existing crystalline lens because it has been clouded over by a cataract. Once implanted, an IOL has not only to restore the visual faculty but also to ensure a maximum of photoprotection. For this reason, the experimental works focused on the synthesis of polymerizable choromophores, which quantitatively absorb all potentially harmful electromagnetic radiation in the spectral region between 300 and 450 nm. It was shown that a two-component filter system consisting of coumarine-5,7-bis(propoxy) methacrylate as an UV-filter and 4-nitrophenylimino-bis(2’ethyl) methacrylate as an violet-light absorber are very well suited to be used as photoprotective components in yellow IOLs. The major improvement of this filter system in comparison with the state of the art, is the fact, that photoreception of the eye is not affected by the absorber molecules at all. By copolymerizing the filter molecules with tetrahydrofurfurylacrylate (THFFA) and tetrahydrofurfurylmethacrylate (THFFMA) hydrophilic as well as hydrophobic optical materials were obtained. The copolymers showed a very high flexibility, which enables the lens to be rolled for insertion into the capsule through a very small incision.
Rechtliche Vermerke:	Aus patentrechtlichen Gründen bis 30.11.2009 zurückgestellt
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	02.12.2009
Dateien geändert am:	19.05.2009
Promotionsantrag am:	14.03.2009
Datum der Promotion:	18.05.2009