Polímeros
Poli(2-hydroxietil methacrilato) (pHEMA) es un polímero que forma un hidrogel en agua. Fue inventado por Drahoslav Lim para lentes de contacto. Los copolímeros de polihidroxietilmetacrilato todavía son ampliamente usados hoy en día.
Aplicaciones
El PHEMA es un material flexible. Las lentes de contacto hechas de este material son demasiado gruesas para que suficiente oxígeno pueda difundir a través de ellas hacia elcristalino del ojo, así que todas las lentes de contacto hechas de este material, se fabrican por copolimerización de PHEMA y otros copolímeros que hacen el gel más delgado e incrementan la cantidad de agua dentro del hidrogel.
En los últimos años han surgido múltiples técnicas quirúrgicas para la corrección de los defectos refractivos. Estas técnicas se dividen en dos grandes grupos: aquellas que consiguen corregir defectos modificando la curvatura corneal y por otro lado los procedimientos que implantan lentes de potencias dióptricas concretas en el ámbito intraocular. Los procedimientos de queratofaquia (implantación de lentes a nivel intracorneal), consiguen modificar el defecto refractivo por los dos mecanismos referidos anteriormente; es decir, modificando la curvatura corneal y por el efecto aditivo o restrictivo de una lente. Para ello se han utilizado tanto tejido de donante como materiales sintéticos. La utilización de material sintético como un lentículo corneal ofrece ciertas ventajas frente al tejido donante: evita la transmisión de enfermedades y las incompatibilidades tisulares, la disponibilidad es mayor y la manipulación del material es más sencilla.
Desde los primeros trabajos de JI. Barraquer (1) en 1949, donde utilizaba un material derivado del cristal, han sido mucho los estudios realizados en torno a la biocompatibilidad y permeabilidad del material a implantar. Las publicaciones referentes a las lentes de polisulfonas (2,3) mejoraron los conocimientos de los problemas de intolerancia provocados por materiales que no respetaban el metabolismo corneal. Desde hace años se sabe que el hidrogel, un material derivado del polihidroxietilmetacrilato (PHEMA), posee una aceptable biocompatibilidad corneal y ha sido analizado en numerosas publicaciones tanto en animales (4,5) como en humanos (6). Siguiendo esta última tendencia de lentes intracorneales, en este artículo se pretenden comparar dos procedimientos quirúrgicos utilizados clásicamente para la implantación de lentes intracorneales.
SUJETOS, MATERIAL Y MÉTODO
Estudio experimental realizado en ojos de conejo albino New Zealand (peso medio: 3,3 kg). Para la anestesia se optó por una inyección intramuscular de 35 mg/kg de Ketamina (Ketolar® 50 mg/ml. Grupo Pfizer) combinada con 5 mg/kg de Xilacina (Xilagesic® 2%. Laboratorios Calier S.A).
Previamente se trabajó en el diseño y fabricación del lentículo intracorneal desarrollado por la empresa Centro Tecnológico INASMET (San Sebastián) especializada en el desarrollo de nuevos materiales. El material de los lentículos fue polihidroxietilmetacrilato (PHEMA) copolimerizado con un inhibidor de elastasa leucocitaria en su superficie según un procedimiento desarrollado por miembros de nuestro grupo (7), con un contenido en agua de un 68% (8). Todos los lentículos tenían un diámetro de 6,5 mm y grosor de 130 micras.
En el estudio experimental se optó en un primer grupo por la técnica quirúrgica descrita por J.I. Barraquer (1,8,9), donde se procedió a la realización de una queratectomía con un microqueratomo (LSK-one, Moria®), implantando a continuación la lente en el lecho estromal (fig. 1). En los siete conejos incluidos en este grupo se les practicó una queratectomía de 8,5 mm de diámetro y 130 micras de espesor con bisagra temporal. Una vez levantado el flap se colocó el lentículo en el lecho corneal, se centró y se suturó el flap al lecho estromal con dos puntos de nylon monofilamento 10/0. Los puntos eran retirados a los 7 días para evitar reacciones de neovascularización.
Fig. 1. Imagen correspondiente a un caso del grupo 1 al 7.º día de seguimiento. Obsérvese los puntos de sutura.
En el segundo grupo, se utilizó una técnica quirúrgica distinta, llamada de bolsillo (fig. 2) (10,11). Con esta técnica se practicó una incisión no perforante de 3 mm en córnea clara próxima a limbo en la zona nasal. A continuación, con un disector corneal y con espátulas de queratoplastia lamelar de Melles (D´Orc®) se disecó un plano corneal de 8 mm de diámetro, a 50% de profundidad del espesor corneal. Una vez tallado el bolsillo, se introdujo la lente plegada por la incisión, procediendo a continuación a desplegarla y centrarla sobre el eje visual. Para asegurar la estanqueidad, se suturó la incisión con dos puntos de nylon monofilamento 10/0, sutura que era retirada a los 7 días.
Fig. 2. Imagen de un caso del grupo bolsillo a la semana de la implantación del lentículo.
En ambos grupos intervenidos, se realizaron controles al día siguiente, a la semana, al mes y a los dos meses de la implantación del lentículo, momento en que se sacrificaron los animales siguiendo las normas de la Declaración de Helsinki. Durante una semana se trató a los animales con un colirio de cloramfenicol y dexametasona (Colircusi de Icol® Lab. Alcon Cusi) 4 veces al día. En los controles postoperatorios se evaluaron aspectos varios relacionados con el estado del flap (edema corneal y problemas de adherencia), estabilidad del lentículo (descentramientos y pérdidas) y problemas derivados de la respuesta corneal a la implantación del lentículo: reacciones de neovascularización, formación de depósitos y necrosis corneales.
RESULTADOS
En el grupo 1, el edema corneal fue la complicación más frecuente. El 71,43% (5/7) de los casos al mes y el 42,86% (3/7) de los casos a los 2 meses de la cirugía presentaron edema corneal de forma moderada. En el grupo 2, la prevalencia de esta incidencia fue menor, observándose el edema en solo un caso al mes (14,28%) y en dos conejos (28,57%) a los 2 meses (p: 0,0155 y p: 0,2927 respectivamente).
En relación con las queratectomías del grupo 1, se observó una adherencia incompleta del flap en las primeras 24 horas en dos casos; esta complicación derivó en dos casos de descentramientos del lentículo en la primera semana y pérdidas de la misma lente. En el grupo 1, la primera semana, el 28,57% (2/7) de los casos, el 57,14% (4/7) al mes y el 71,53% (5/7) de los conejos a los 2 meses habían perdido el lentículo (fig. 3). En el grupo 2, los intervenidos con la técnica denominadabolsillo, presentaron una buena adherencia del estroma anterior al posterior en las primeras 24 horas; en este grupo ningún conejo padeció descentramientos de la lente (p<0 0="" 60="" a="" animales="" anterior="" control="" culo="" d="" de="" del="" el="" en="" estromal="" hab="" lent="" lo="" los="" n="" p:="" p="" perdido="" perforaci="" s="" tras="" una="" uno="" y="">
Fig. 3. Obsérvese la adhesión incompleta del flap, con retracción del borde del mismo y pérdida del lentículo (grupo 1, día 8).
Fig. 4. Retracción y edematización importante del flap con neovascularización corneal y pérdida del lentículo (grupo 1, día 30).
Fig. 5. Perforación corneal del estroma anterior en el grupo a (día 30) con extrusión del lentículo. Obsérvese la neovascularización corneal.
Fig. 6. Perforación estromal anterior sobre el área del lentículo (grupo bolsillo; día 60).
Fig. 3. Obsérvese la adhesión incompleta del flap, con retracción del borde del mismo y pérdida del lentículo (grupo 1, día 8).
Otro aspecto a considerar en relación con la biocompatibilidad fue la reacción neovascular corneal. Las neovascularizaciones corneales se observaron en el 42,86% (3/7) de los casos al mes y en el 57,14% (4/7) a los dos meses en el grupo 1 (fig. 4). En el grupo 2, ningún conejo desarrolló neovascularización alguna (p< 0,05).
Fig. 4. Retracción y edematización importante del flap con neovascularización corneal y pérdida del lentículo (grupo 1, día 30).
Otras complicaciones fueron las erosiones corneales y la evolución de las mismas en perforaciones del estroma corneal anterior. En el grupo 1, cinco de los siete conejos desarrollaron erosiones corneales que evolucionaron a perforación estromal anterior. Estas perforaciones corneales eran, en su inicio, centrales, redondeadas, sin reacción inflamatoria perilesional, cuya presencia se observó a partir del control del primer mes. La repercusión más importante de estas necrosis corneales asépticas fue que facilitaron la extrusión del lentículo por el área de necrosis con pérdida del mismo (fig. 5). En este grupo, de los cinco conejos que perdieron el lentículo, cuatro sucedieron en animales donde previamente habían desarrollado necrosis estromales anteriores. En el grupo 2, las necrosis afectaron a cuatro de los siete conejos (fig. 6), pero sólo uno de ellos perdió el lentículo, coincidiendo en uno que previamente había presentado perforación del estroma anterior.
Fig. 5. Perforación corneal del estroma anterior en el grupo a (día 30) con extrusión del lentículo. Obsérvese la neovascularización corneal.
Fig. 6. Perforación estromal anterior sobre el área del lentículo (grupo bolsillo; día 60).
Los politiofenos (PT) son una familia de polímeros (macromoléculas) resultado de la reacciónde polimerización del tiofeno, un heterociclo sulfurado, que puede llegar a ser conductor cuando se le agregan o se le quitan electrones de los orbitales p conjugados por dopaje.- .....................................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Politiofeno&printable=yes
PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS CONDUCTORES
Hoy en día el estudio de estos materiales orgánicos ha concertado el encuentro interdisciplinario de numerosas áreas tales como la Química Orgánica, la Cristalografía de Rayos X, la Física del Estado Sólido, la Ciencia de los Materiales, la Espectroscopía Electrónica y Vibracional y la Ingeniería Microelectrónica.
El reemplazo de semiconductores inorgánicos y metales por materiales orgánicos ha dado lugar al concepto de electrónica molecular.
La ventaja clave de estos materiales orgánicos ha sido su pequeño tamaño, diversidad estructural, relativa facilidad de fabricación y bajo costo potencial. Esto hace una gran diferencia con la electrónica de estado sólido. Las recientes mejoras en la procesabilidad de los polímeros conductores ha multiplicado sus usos prospectivos. La aplicación mas publicitada de estos polímeros ha sido en baterías, ya que ha sido demostrada la factibilidad de construir baterías recargables basadas en electrodos de poliacetileno .
Las propiedades ópticas de estos nuevos materiales, específicamente sus propiedades ópticas no lineales y propiedades eléctricas, son atractivas a la industria. Las propiedades ópticas no lineales son exhibidas por muchos conductores cristalinos y poliméricos. Estas propiedades resultan de la interacción de campos electromagnéticos con sistemas de electrones p deslocalizados. Esto permite anticipar muchos usos industriales tales como: comunicaciones ópticas, barridos por lasers y transmisión de datos para la nueva generación de computadores.
Se ha explorado el uso de politiofeno y polianilina en visores electrocrómicos. Estos visores utilizan los cambios de color inducidos reversiblemente en el polímero por aplicación de potenciales eléctricos. Así, películas delgadas de politiofeno son azul intenso en su estado dopado y rojas en el estado no dopado. Es una alternativa viable a los visores de cristal líquido.
Tal y como ocurre con los semiconductores, los polímeros pueden ser dopados mediante la adición de pequeñas cantidades de ciertos átomos que modifican sus propiedades físicas. Se ha empleado el dopaje en diversos polímeros, como las polianilinas, polipirroles y politiofenos, logrando nuevamente un aumento considerable de la conductividad eléctrica.
La gran mayoría de los polímeros conductores son polímeros p conjugados cuya cadena principal tiene enlaces dobles y sencillos alternados. Los átomos de C en la cadena principal tienen una hibridación sp2. Esta hibridación crea enlaces s covalentes entre los C de la cadena principal y los C de las cadenas ramificadas. La hibridación sp2 deja un orbital p no enlazado; estos orbitales se solapan y forman un enlace p. La flexibilidad de los polímeros les permite rotar alrededor de los enlaces y producir el movimiento de las cadenas.
La conductividad en los polímeros conductores, aunque puede alcanzar valores metálicos (s >104 S/cm), es diferente de la conductividad metálica. En los polímeros conductoresésta sigue un proceso complejo que depende de la preparación y el dopado. Varios mecanismos que explican dicha conductividad han sido propuestos a lo largo de los últimos años. En un material conductor el flujo eléctrico proviene del movimiento de electrones, los cuales pueden moverse dentro y a través de estados discretos de energía, conocidos comobandas. Cada banda tiene una capacidad finita de ser ocupada por electrones y las bandas también pueden estar vacías. El movimiento de los electrones ocurre únicamente entrebandas parcialmente llenas; la conducción de electricidad no puede llevarse a cabo ni en bandas completamente llenas ni en bandas vacías, como es el caso de los aislantes o de los semiconductores. Por el contrario, los metales poseen bandas parcialmente llenas. Existen dos tipos de bandas que determinan la conducción de electricidad en un material. Por un lado, la banda con el mayor grado de ocupación es llamada banda de valencia, mientras que la banda superior a ésta es conocida como banda de conducción. Los polímeros ordinarios se comportan como aislantes, ya que tienen una banda de valencia llena y una banda de conducción vacía. En el caso de los materiales aislantes existe una importante separaciónenergética entre estas dos bandas, mientras que en el caso de los semiconductores esta separación es algo menor. Los polímeros conductores difieren de los polímeros aislantes debido, principalmente, a la presencia de agentes dopantes que modifican la cantidad de electrones en las distintas bandas. Los dopantes conocidos como tipo p remueven electrones de la banda de valencia, dejando a la molécula cargada positivamente. Los dopantes tipo n agregan electrones a la banda de conducción; de esta manera, la carga de la molécula resultará de signo negativo. Mediante el proceso de dopaje, la carga agregada al polímero (o removida de éste) produce un cambio en la posición de los átomos. Dichos cambios dan como resultado la aparición de “islas” de carga que pueden ser de tres tipos distintos, llamados solitones, polarones y bipolarones. Estas islas se forman alrededor de los iones de lasustancia dopante. Los polímeros conductores que tienen anillos aromáticos no forman solitones pero sí poltrones (radical catiónico) o bipolarones (un par de polarones con spin opuesto). La formación de estas islas de carga puede lograrse de varias formas. Los polímeros conductores pueden oxidarse o reducirse introduciendo iones negativos o positivos, ofotones. Estos métodos son llamados dopado (electro)químico o fotodopado. Cuando se tienen altos niveles de dopado en las cadenas poliméricas, las islas se empiezan a traslapar,dando como resultado bandas semillenas, a través de las cuales los electrones pueden fluir libremente. El polímero se convierte así en conductor de electricidad. El cambio de estado de los polímeros conductores debido al dopado puede tener varios efectos. Por ejemplo, el estado electrónico cambia desde semiconductor a conductor, el color del polímero varía y también su volumen.
Cuando los polímeros conductores son sintetizados químicamente están en su estado neutro, como aislante o semiconductor. Para transformar el polímero a su estado conductor es necesario doparlo dependiendo dicha conductividad del tipo de dopante y grado de dopaje. La oxidación del polímero neutro se denomina dopado-p y la reducción dopado-n. En lospolímeros conductores se pueden obtener porcentajes de dopado hasta del 44%. La oxidación y reducción electroquímica de los polímeros conductores son muy complejas, ocurren dos procesos simultáneos: la transferencia de electrones desde la cadena polimérica al electrodo y una inserción iónica en la película polimérica (para lograr la neutralidad) desde la disolución electrolítica. El cambio entre los estados oxidado y reducido es reversible, sin perder electroactividad, y está asociado a las diferentes propiedades de los polímeros conductores.
El dopado de los polímeros conductores puede ocasionar un cambio en el estado electrónico del polímero de no conductor a conductor. Este cambio de estado influye no solamente en las propiedades electrónicas, sino también en las ópticas. Por ejemplo, la polianilina en su estado reducido es no conductora y transparente, en estado neutro es conductora y de color verde, y en estado oxidado es no conductora y azul oscura. Este cambio de color asociado al estado de oxidación se denomina electrocromismo y puede utilizarse en la fabricación de dispositivos electrocrómicos, ventanas inteligentes y papeles electrónicos. En tales aplicaciones, los polímeros conductores y sus mezclas presentan menores costos de producción y propiedades mecánicas más apropiadas que los óxidos inorgánicos tradicionalmente utilizados.
Cambios de color asociados al dopaje en algunos polímeros conductores.
Polímero Color / forma no dopada Color / forma dopada
Politiofeno Rojo Azul
Polipirrol Amarillo-verdoso Azul oscuro
Polianilina Amarillo Verde o azul
Poliisotianafteno Azul Amarillo brillante
Al aplicar un potencial eléctrico se puede causar el dopado o desdopado del PC y así producir cambios de color controlados. Para que estos cambios sean visibles uno de los electrodos debe ser transparente. En una ventana inteligente los cambios de color responden a las variaciones de la luz del sol o de la temperatura. En el estado transparente de la ventana, el polímero está en la forma no dopada. Para bloquear la luz del sol se aplica un potencial positivo que causa el dopado oxidativo del polímero, lo que se traduce en una coloración intensa. El cambio de color se produce cuando es aplicado un potencial negativo que desdopa el polímero. Sin embargo, con algunos polímeros el cambio de color ocurre por el proceso contrario, como el poliisotianafteno que es transparente en su estado dopado.
Los polímeros conductores, tal como el polipirrol, pueden contener un ion dopante por cada tres o cuatro unidades de monómero. Por tanto, estos materiales pueden almacenar una cantidad importante de carga por unidad de volumen o peso. Esta alta capacidad de almacenamiento de carga está siendo utilizada y optimizada para construir baterías recargables.
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