Functional silicones and silicone-containing block copolymers

Polysiloxanes can be synthesized and subsequently modified (i) by the attachment of small molecules that change the properties of the silicone in such a way that it becomes more hydrophilic, but under the premise that this does not go together with a loss of the silicone-specific features. This can be done by adding hydrophilic sidechains to a polysiloxane. Polyethers like poly(ethylene glycol) or hyperbranched polyether-polyols are suitable in this regard. In order to assure that the silicone properties retain, these side groups can be attached to only one part of the polysiloxane backbone, which results in a block copolymer that consists of a common polysiloxane and a second block of the modified structure. (ii) Polysiloxanes can be equipped with functional groups that are capable of initializing polymerization of a different monomer (macroinitiator approach). For example, hydroxyl groups are used to initiate the ring opening polymerization of cyclic esters, or ATRP macroinitiators can be synthesized to add a second block via controlled radical polymerization. Stimuli responsive polymers like poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA) can be added via this route to create “smart” siloxane-containing block copolymers that respond to certain stimuli. rnAn important premise for all synthetic routes is to achieve the targeted structure in a process as simple as possible, because facile availability of the material is crucial with regard to industrial applicability of the invented products. rnConcerning characterization of the synthesized macromolecules, emphasize is put on their (temperature dependent) aggregation behavior, which can be investigated by several microscopic and scattering methods, their behavior at the interface between silicone oils and water and their thermal properties.rnrn

The effect of the environment on the mechanical properties of medical grade silicones

Silicone spacers have been in use as replacement joints in the human hand for over 30 years. Since they were first used there has been a number of designs all of which have had problems with fracture. This may be due to a defect in the material caused during implantation, or by bony intrusions within the arthritic hand after implantation. The aim of this research was to investigate the effect of the environment on the mechanical properties of medical grade silicones used for human implantation. The materials were subjected to static tensile testing after various forms of ageing. The environmental conditions included temperatures of 37 and 80°C and the environments of Ringer's solution, distilled water, and air. The environmental conditions employed resulted in reduced mechanical strength with ageing time of the silicones. This research supports the view that failure of silicone implants in the hand could be partly attributed to the effects of environmental ageing of the material.

Dimensional change of two addition silicones

Poster apresentado no XXIV Congresso da Ordem dos Médicos Dentistas. Lisboa, 12-14 Novembro 2015

Pre-clinical evaluation of amphiphilic silicone oligomers for scar remediation

The formation of hypertrophic scars is a frequent outcome of wound repair and often requires further therapy with treatments such as silicone gel sheets (SGS; Perkins et al., 1983). Although widely used, knowledge regarding SGS and their mechanism of action on hypertrophic scars is limited. Furthermore, SGS require consistent application for at least twelve hours a day for up to twelve consecutive months, beginning as soon as wound reepithelialisation has occurred. Preliminary research at QUT has shown that some species of silicone present in SGS have the ability to permeate into collagen gel skin mimetics upon exposure. An analogue of these species, GP226, was found to decrease both collagen synthesis and the total amount of collagen present following exposure to cultures of cells derived from hypertrophic scars. This silicone of interest was a crude mixture of silicone species, which resolved into five fractions of different molecular weight. These five fractions were found to have differing effects on collagen synthesis and cell viability following exposure to fibroblasts derived from hypertrophic scars (HSF), keloid scars (KF) and normal skin (nHSF and nKF). The research performed herein continues to further assess the potential of GP226 and its fractions for scar remediation by determining in more detail its effects on HSF, KF, nHSF, nKF and human keratinocytes (HK) in terms of cell viability and proliferation at various time points. Through these studies it was revealed that Fraction IV was the most active fraction as it induced a reduction in cell viability and proliferation most similar to that observed with GP226. Cells undergoing apoptosis were also detected in HSF cultures exposed to GP226 and Fraction IV using the Tunel assay (Roche). These investigations were difficult to pursue further as the fractionation process used for GP226 was labour-intensive and time inefficient. Therefore a number of silicones with similar structure to Fraction IV were synthesised and screened for their effect following application to HSF and nHSF. PDMS7-g-PEG7, a silicone-PEG copolymer of low molecular weight and low hydrophilic-lipophilic balance factor, was found to be the most effective at reducing cell proliferation and inducing apoptosis in cultures of HSF, nHSF and HK. Further studies investigated gene expression through microarray and superarray techniques and demonstrated that many genes are differentially expressed in HSF following treatment with GP226, Fraction IV and PDMS7-g-PEG7. In brief, it was demonstrated that genes for TGFβ1 and TNF are not differentially regulated while genes for AIFM2, IL8, NSMAF, SMAD7, TRAF3 and IGF2R show increased expression (>1.8 fold change) following treatment with PDMS7-g-PEG7. In addition, genes for αSMA, TRAF2, COL1A1 and COL3A1 have decreased expression (>-1.8 fold change) following treatment with GP226, Fraction IV and PDMS7-g-PEG7. The data obtained suggest that many different pathways related to apoptosis and collagen synthesis are affected in HSF following exposure to PDMS7-g-PEG7. The significance is that silicone-PEG copolymers, such as GP226, Fraction IV and PDMS7-g-PEG7, could potentially be a non-invasive substitute to apoptosis-inducing chemical agents that are currently used as scar treatments. It is anticipated that these findings will ultimately contribute to the development of a novel scar therapy with faster action and improved outcomes for patients suffering from hypertrophic scars.

Amphiphilic silicone archtectures via anaerobic thiol - ene chemistry

Despite broad application, few silicone-based surfactants of known structure or, therefore, surfactancy have been prepared because of an absence of selective routes and instability of silicones to acid and base. Herein the synthesis of a library of explicit silicone-poly(ethylene glycol) (PEG) materials is reported. Pure silicone fragments were generated by the B(C(6)F(5))(3)-catalyzed condensation of alkoxysilanes and vinyl-functionalized hydrosilanes. The resulting pure products were coupled to thiol-terminated PEG materials using photogenerated radicals under anaerobic conditions.

An early assessment of silicone hydrogel safety : pearls and pitfalls, and current status

The contact lens industry has evolved and now provides many choices, including continuous wear, overnight orthokeratology, frequent-replacement lenses, daily-disposable lenses, and many alternatives in systems of care and maintenance. Epidemiologic studies to date have shown that how a lens is worn, particularly if worn overnight, can increase the risk of microbial keratitis. However, the risk of silicone hydrogel contact lenses worn on a continuous-wear basis has been evaluated only recently. This article summarizes the recent research data on extended-wear silicone hydrogel lenses and discusses the challenges of early evaluations of silicone hydrogel lens safety. Finally, the relevance of this information is discussed to practitioners and contact lens wearers making choices about the risks and benefits of different products and how they are used.

Avaliação comparativa da alteração dimensional de diferentes materiais utilizados para a confecção de troquéis

Neste trabalho experimental, objetivou-se avaliar comparativamente a alteração dimensional de três diferentes materiais utilizados na confecção de troqueis: gesso tipo IV Fuji Rock (GC), resina epóxica industrial Sikadur 32 (Sika) e resina epóxica Tri-Epoxy Die Material (Tri-Dynamics). Foram confeccionados dois modelos-padrão em aço inoxidável. Um desses modelos foi confeccionado de modo a simular um preparo para coroa total em um pré-molar. O outro modelo foi confeccionado 2,0mm maior em todas as dimensões em relação ao primeiro de modo a proporcionar um alívio uniforme para a base leve do material de moldagem. Trinta troquéis foram obtidos a partir de moldes em silicona de adição (Aquasil Dentsply) utilizada com a técnica de dois passos. Os troqueis foram divididos em grupos de dez para cada material. As alterações foram mensuradas através das medições da altura e dos diâmetros da base e do topo dos troqueis obtidos, com o auxílio de um Projetor de Perfis Deltronic DV-114 com leitura em software. As medidas obtidas foram dispostas em tabelas e analisadas estatisticamente. Após avaliação pode-se concluir que houve diferença estatisticamente significante entre todos os grupos testados. Os troquéis de gesso tipo IV Fuji Rock (GC) contraíram nas medições da altura e do diâmetro do topo, e expandiram nas medições do diâmetro da base, apresentando diferença estatisticamente significativa em todas as comparações com o grupo controle (metal). Os troquéis de resina epóxica Tri-Epoxy (Tri-Dynamics) contraíram nas medições da altura e do diâmetro do topo, e expandiram nas medições diâmetro da base, apresentando diferença estatisticamente significante somente no diâmetro do topo nas comparações com o grupo controle (metal). Os troquéis de resina epóxica Sikadur 32 (Sika) contraíram nas medições da altura e do diâmetro do topo, e expandiram nas medições do diâmetro das base, apresentando diferença estatisticamente significante em todas as comparações com o grupo controle (metal).

Perfil das pacientes submetidas a gluteoplastia

Durante nossas frequentes apresentações em cursos, congressos e jornadas e mesmo em nossas publicações, existiam constantes perguntas sobre o perfil dessas pacientes. O crescente interesse da mídia e das pacientes a este respeito e também a crescente procura pela cirurgia nos estimulou a realizar este trabalho. Segundo dados da Sociedade Brasileira de Cirurgia Plástica (SBPC) e da American Society of Plastic Surgery (ASPS), referem que 20.000 pacientes foram submetidas a esta cirurgia. Em 2012, 40.000 pares de implantes glúteos foram produzidos. Existe um crescimento da cirurgia de 20% nos últimos três anos e no Brasil houve aumento de 42% em 2011. Esta tese tem como objetivo estabelecer o perfil epidermiologico das pacientes que se submetem a gluteoplastia de aumento utilizando implantes de silicone, avaliar o grau de satisfação com resultado e a correlação deste com o volume dos implantes utilizados. Cinquenta pacientes responderam a um questionário e foram examinadas pelo cirurgião e outro médico. Outras 37 pacientes foram avaliadas prospectivamente com tomografia computadorizada e volumetria, avaliação de resultado por oito cirurgiões plásticos, medidas antropométricas e correlação destas variáveis. A análise destes dados evidenciou tratar-se de cirurgia com baixo índice de complicação e alto índice de satisfação com resultado (96%). A maior procura foi por pacientes brancas (62%) e pardas (34%). Não percebemos relação de profissão ou nível socioeconômico com a procura pela cirurgia. Observou-se um alto número de pacientes que referiram naturalidade do resultado, sendo que em 94% dos casos, ninguém notou que a paciente havia se submetido à cirurgia, sem que a própria desse esta informação. As queixas, quando existiram, 4% foram referentes a terem achado as próteses pequenas. O tempo de recuperação da maioria (60%) para atividades normais foi de até 45 dias. Houve grande influência positiva na vida sexual e afetiva das pacientes que se submeteram a esta cirurgia. A correlação entre o volume dos implantes utilizados e das medidas antropométricas com o resultado estético da operação não demonstrou significância estatística. Conclui-se que as pacientes que desejam a gluteoplastia são predominantemente brancas e na quarta década de vida. A operação alcança altos índices de satisfação e o volume dos implantes apresenta correlação positiva com a renda mensal, a idade e a satisfação das pacientes, porém com maior tempo de recuperação. Quando o resultado é avaliado por cirurgiões plásticos, este não apresenta correlação com o volume dos implantes ou com as medidas antropométricas das pacientes.

Photoluminescence measurements on erbium-doped silicon

Erbium-implanted silicones were treated by lamp-heating rapid thermal annealing (RTA). Two types of erbium-related photoluminescence spectra appear under different anneal temperatures. 750 degrees C annealing optimizes the luminescence intensity, which does not change with anneal time. Exciton-mediated energy transfer model in erbium-doped silicon was presented. The emission intensity is related to optical active erbium concentration, lifetime of excited Er3+ ion and spontaneous emission time. The thermal quenching of the erbium luminescence in Si is caused by thermal ionization of erbium-bound exciton complex and nonradiative energy backtransfer processes, which correspond to the activation energy of 6.6 meV and 47.4 meV respectively.

Permeation of bioactive constituents from Arnica montana preparations through human skin in-vitro

This study investigated and characterised transdermal permeation of bioactive agents from a topically applied Arnica montana tincture. Permeation experiments conducted over 48 h used polydimethylsiloxane (silastic) and human epidermal membranes mounted in Franz-type diffusion cells with a methanol-water (50:50 v/v) receptor fluid. A commercially available tincture of A. montana L. derived from dried Spanish flower heads was a donor solution. Further donor solutions prepared from this stock tincture concentrated the tincture constituents 1, 2 and 10 fold and its sesquiterpene lactones 10 fold. Permeants were assayed using a high-performance liquid chromatography method. Five components permeated through silastic membranes providing peaks with relative retention factors to an internal standard (santonin) of 0.28, 1.18, 1.45, 1.98 and 2.76, respectively. No permeant was detected within 12 h of applying the Arnica tincture onto human epidermal membranes. However, after 12 h, the first two of these components were detected. These were shown by Zimmermann reagent reaction to be sesquiterpene lactones and liquid chromatography/diode array detection/mass spectrometry indicated that these two permeants were 11,13-dihydrohelenalin (DH) analogues (methacrylate and tiglate esters). The same two components were also detected within 3 h of topical application of the 10-fold concentrated tincture and the concentrated sesquiterpene lactone extract.

Test and development of microcapsules for rigid polyurethane foam

Tese de mestrado em Química Tecnológica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016

Lipase-Mediated Enzymatic Catalysis For The Synthesis of New Chiral Polymers

Immobilized lipase B from Candida antarctica (N435) was investigated as a potential biocatalyst to generate silicone-based chiral polymers from monomers derived from the enzymatic dihydroxylation of bromobenzene. Several conditions and parameters have been investigated for this purpose and lipase transesterification preference to each of the free secondary alcohols in the chiral monomers was documented. The N435 was challenged with a series of substrates where the free alcohol moieties were systematically protected in order to study the substrate preference(s) for the transesterification reactions.

Optimization Studies to Improve MSC-based Cardiac Cell Therapy : Cytokine Preconditioning and Nanoparticle Coupling

Contexte: La cardiopathie ischémique (IHD) reste une cause majeure de mortalité en Amérique du Nord. La thérapie cellulaire cardiaque (CCT) a émergé comme une thérapie prometteuse pour aider à guérir certaines malades cardiaques. Parmi les cellulaires avec propriétés pluripotentes, les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) sont prometteuses. Cependant, plusieurs questions demeurent non résolues et certaines défis empêchent l'application clinique de la CCT se dans l'IHD, tels que le faible taux de rétention cellulaire in situ, le suivi des cellules in vivo post-implantation et post-acheminements et l`apoptose. Ici, le traitement préliminaire des MSC avec des facteurs de croissance et leur couplage avec des nanoparticules (NP) seront étudiés comme des méthodes pour optimiser MSC. Méthodes: Des MSCs provenant du rat (rMSC) et du cochon (pMSC) ont été isolés à partir de moelle osseuse. Les rMSC ont été préconditionnées avec SDF-1a, TSG-6 et PDGF-BB, et ensuite soumises à une hypoxie, une privation de sérum et a un stress oxydatif. Des études de cicatrisation ont également été effectués avec rMSCs préconditionnées. En parallèle, de nouvelles NP ferromagnétiques liées aux silicones ont été synthétisées. Les NPs ont été couplées aux pMSCs suivant leur fonctionnalisation avec l`anticorps, CD44, un antigène de surface du MSC bien connu. Par la suite, les études de biocompatibilité ont été réalisées sur pMSC-NP et en incluant des tests des processus cellulaires tels que la migration, l'adhésion, la prolifération et les propriétés de la différenciation. Résultats: Parmi toutes les cytokines testées, PDGF-BB a démontré la plus grande capacité à améliorer la survie de MSC dans des conditions d'hypoxie, de privation de sérum et en reponse au stress oxydatif. La conjugaison de NP a atténué la migration et la prolifération des pMSCs, mais n`a pas changé leur capacité de différenciation. Enfin, la complexe du MSC-NP est détectable par IRM. Conclusion: Nos données suggèrent que de nouvelles stratégies, telles que traitement préliminaire de PDGF-BB et le couplage des nanoparticules ferromagnétiques, peuvent être considérés comme des avenues prometteuse pour optimiser les MSCs pour la CCT.

Acção de extractos vegetais de camomila, macela e arnica do Brasil, no processo de modificação da cor dos cabelos, em diferentes veículos extractores

Apreocupação quanto ao aspecto sensorial faz com que vários formuladores opte pela utilização de diferentes tipos de silicones em cosméticos, uma vez que, além de formarem uma película protetora no cabelo não oclusiva, melhoram o aspecto final do produto. Plantas como Matricaria chamomilla (camomila), Achyrocline satureoides (macela) e Solidago microglossa (arnica de Brasil) são ricas em flavonóides e vêm sendo usadas em fórmulas destinadas ao clareamento dos cabelos. Deste modo, este trabalho tem como objetivo verificar a efetividade dos extractos dessas plantas, obtida por veículos extractores diferentes (hidroglicólico e hidrosilicônico), no clareamento capilar. Os extractos, obtidos por percolação e por digestão seguida de maceração, foram aplicados em mechas de cabelos castanhos claros, as quais posteriormente foram avaliadas por colorímetro de reflectância com o objetivo de avaliar a qualidade da extração em termos de material extraído. Os resultados obtidos indicam que dentre os diferentes veículos extractores, os melhores resultados foram obtidos com a mistura de água: DC 193 (PEG-12 dimeticone). Além disso, das três plantas pesquisadas, a camomila foi a que apresentou alterações estatisticamente significativas de cor nas mechas de cabelos, evidenciando a ação clareadora deste extracto.

Estudo comparativo de quatro materiais e de duas técnicas, simples e dupla, para moldagens funcionais em prótese total

Este trabalho avaliou comparativamente, em laboratório, a fidelidade dimensional de quatro materiais de moldagem usados nas moldagens finais em prótese total, um hidrocolóide irreversível (Hidrogum), um poliéter (Impregum) e dois silicones de adição (Honigum e Extrude), bem como a técnica de dupla moldagem, com ou sem alívio, usando o material Extrude de consistências média e leve. Para isto foi usado como corpo de prova um modelo metálico que simula um maxilar edêntulo, onde foram colocados quatro postes em forma do pirâmide, três truncadas, colocadas na crista do rebordo para medições horizontais, e uma inteira, que servia de referência para uma medição vertical. Com cada material ou técnica foram feitos dez moldes do modelo padrão, que foram vazados com gesso tipo IV. Os sessenta modelos obtidos, bem como o modelo-padrão, foram submetidos às medições das distâncias entre as referências situadas nas pirâmides, três medidas no sentido horizontal e uma no sentido vertical. Isto foi feito numa máquina para medição por coordenadas (tridimensionai), BRT-M507 fabricada pela Mitutoyo, com software Cosmos/Geopak-Win. Os resultados foram submetidos à analise de variância e testes complementares (Post Hoc Tests, de Duncan). A análise dos resultados mostra que quase todas as medidas no plano horizontal foram menores nas réplicas que no padrão, e que na medida vertical a discrepância entre os resultados foi maior, sendo umas medidas maiores e outras menores que no padrão. Estatisticamente, apenas numa das três distâncias avaliadas, Dist. 2, não houve diferença significativa entre os materiais. Concluiu-se que, com exceção do material Extrude em moldagem simples, os silicones e o poliéter tiveram desempenho semelhante, e que o hidrocolóide irreversível evidenciou os piores resultados. Outra conclusão foi que as duas técnicas de dupla moldagem usando materiais de consistências diferentes mostraram resultados semelhantes ao Honigum e Impregum, sendo mais precisas que estes na reprodução da altura, medida relacionada com a moldagem da zona de postdamming no paciente edêntulo.