I fotoiniziatori assicurano che la plastica liquida, ad esempio per le otturazioni dentali, si indurisca rapidamente grazie alla luce. Grazie ad un nuovo metodo di sintesi sviluppato da TU Graz, questi iniziatori possono essere prodotti a buon mercato, qualcosa che aprirà ulteriori porte alla tecnologia.

Chiunque sia mai stato sulla poltrona del dentista con un buco nel dente probabilmente ha familiarità con la procedura. Dopo aver praticato il foro nel dente, viene inserito un riempimento in plastica liquida. Questo viene quindi modellato in bocca e indurito (polimerizzato) mediante luce UV. Ciò è reso possibile dai cosiddetti fotoiniziatori. Questi sono composti chimici che vengono aggiunti alla pasta di riempimento. Si decompongono se esposti alla luce e formano radicali che fanno indurire questa pasta.

Ormai da qualche anno, a questo scopo sono stati utilizzati fotoiniziatori a base di germanio. Il vantaggio di questi è che assorbono la luce con lunghezze d'onda più lunghe e quindi non richiedono luce UV, che è pericoloso per la salute, per curare. Questo fotoiniziatore atossico si è già affermato in campo odontoiatrico, anche se è costoso da produrre. I costi di produzione di un chilogrammo di questo iniziatore sono attualmente nell'ordine di grandezza di una nuova utilitaria. "Date le piccole quantità necessarie per le otturazioni dentali, il prezzo del fotoiniziatore non è certo un fattore nell'industria dentale. Per altre applicazioni, però, la costosa produzione è stata un ostacolo - fino ad ora, " spiega il chimico Michael Haas della Graz University of Technology (TU Graz).

Nuovo, semplice metodo di sintesi

Insieme al suo team presso l'Istituto di Chimica Inorganica, Haas ha sviluppato un metodo di sintesi completamente nuovo per fotoiniziatori a base di germanio. Contrariamente alla sintesi convenzionale, questo metodo di produzione non solo non richiede zolfo ("un odore che non vuoi necessariamente in bocca"), ma è anche molto più semplice, più efficiente ed economico. Siamo riusciti a stabilire un approccio alternativo a questa classe di composti che è a passaggio singolo e rende l'isolamento del prodotto assolutamente semplice". diversi gruppi protettivi a base di silicio vengono scissi contemporaneamente. Il composto desiderato viene quindi isolato per semplice cristallizzazione. Questo apre ulteriori applicazioni biomediche per questa classe di fotoiniziatori, ad esempio nella produzione di lenti a contatto, protesi, nuovi impianti e tessuti umani artificiali.

I ricercatori hanno ora tradotto questo approccio alternativo in applicazione con il partner del progetto Ivoclar Vivadent AG. L'azienda odontoiatrica aveva già un fotoiniziatore tossicologicamente sicuro a base di germanio (Ivocerin) nel suo portafoglio di prodotti. Però, questo ha anche gravi svantaggi nella produzione, come spiega Haas:"Nel caso di Ivocerin, la sintesi è un processo complesso e in più fasi, e anche la rimozione dei partner di reazione è costosa e porta a enormi perdite di rendimento." Il lancio sul mercato prevedibile del nuovo iniziatore renderà le otturazioni dentali notevolmente più economiche in futuro.

Michael Haas vede anche il potenziale per altre applicazioni biomediche, come le lenti a contatto. Per la maggior parte di queste applicazioni, fino ad ora sono stati utilizzati fotoiniziatori tossicologicamente discutibili (ad es. iniziatori a base di fosforo). Gli iniziatori a base di germanio, che sono innocui per la salute, sono stati finora troppo costosi per queste applicazioni. La produzione di nuovi impianti, protesi o tessuto umano artificiale sono anche possibili aree di applicazione per l'iniziatore di nuova sintesi.

"Diventa interessante ovunque l'uso di materiali atossici sia di importanza centrale, " dice Haas. A circa 12 anni, la ricerca sui fotoiniziatori è un campo relativamente giovane. Michael Haas e il suo gruppo di ricerca hanno già ottenuto con successo due brevetti indipendenti nel campo dei fotoiniziatori a base di germanio negli ultimi quattro anni. "Poiché i fotoiniziatori radicali sono utilizzati in molti processi industriali, l'assoluta rilevanza dei nostri risultati non può ancora essere valutata, " dice Haas.

Per tutto il suo orientamento applicativo, Il gruppo di lavoro di Michael Haas sta raccogliendo un ricco raccolto anche nella ricerca di base. Negli ultimi anni, hanno pubblicato più di 15 articoli su riviste scientifiche riconosciute solo in questo campo. Haas, insieme al suo dottorando Manfred Drusgala e ad altri colleghi, ha recentemente pubblicato nuovi risultati sulla rivista scientifica Angewandte Chemie . Dentro, i ricercatori descrivono un nuovo metodo per la sintesi mirata dei cosiddetti bisenolati, una classe speciale di composti della chimica degli enolati. Questa classe di composti è caratterizzata dalla possibilità di una doppia reazione all'atomo di germanio centrale e attivo, ad es. due reazioni possono essere eseguite contemporaneamente. Ciò consente l'introduzione di nuove funzionalità, rendendo questa nuova classe di composti di grande interesse per ulteriori ricerche nel campo dei fotoiniziatori.

"Questa è anche una pietra miliare per l'intero campo della chimica organometallica, " afferma Haas. Lui e il suo team stanno attualmente sviluppando tipi completamente nuovi di fotoiniziatori idrosolubili basati su queste molecole, qualcosa che rappresenta un terreno inedito in questo campo di ricerca.