Poli(metacrilato de metilo) y poli(dimetacrilato de etilenglicol) como matrices para la síntesis de nanocompuestos poliméricos luminiscentes

LUCIANA MENTASTI; ILEANA A. ZUCCHI; MARTÍN A. SANTIAGO; GUILLERMO ORELLANA; GASTÓN BARRETO

Río Cuarto

Congreso; XXI Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados; 2022

Recientemente ha surgido una nueva aplicación de la tecnología de centelladores que permite la medición en tiempo real de la dosis aplicada en tratamientos de radioterapia complejos. Esta técnica se denomina dosimetría por fibra óptica (DFO) [1]. El YVO4:Eu3+ es un centellador que al ser irradiado presenta radioluminiscencia con características espectrales propias del dopante (Eu3+). En principio no sería conveniente utilizarlo para DFO porque su Zeff (⋍24) es superior al del tejido blando, lo que generaría una mayor absorción de radiación en comparación con los tejidos humanos. Este inconveniente puede ser mitigado si se lo dispersa como nanopartículas en una matriz polimérica equivalente al tejido. El poli(metacrilato de metilo) (PMMA) es una de las opciones más utilizadas porque es el material base de las fibras ópticas de plástico. Sin embargo, hay otros materiales poliméricos con características biomédicas muy atractivas que aún no han sido estudiados para esta aplicación. Uno de ellos es el poli(dimetacrilato de etilenglicol) (PEGDMA) el cual, además de tener cierta similitud química con el PMMA, está siendo utilizado en estudios de ingeniería de tejidos y regeneración de huesos, entre otros [2].Por otra parte, gran parte de los tratamientos de radioterapia se realizan en aceleradores lineales (LINAC). Para que la DFO sea aplicable es necesario medir la emisión del centellador en los intervalos intermedios entre pulsos de radiación del LINAC. Esto implica que los tiempos de decaimiento (τ) de la señal del centellador deben ser del orden de algunos milisegundos o inferior.El objetivo de este trabajo es realizar una caracterización preliminar de nanocompuestos (NCPs) de YVO4:Eu3+ en matrices de PEGDMA, comparando sus propiedades con los NCPs basados en PMMA, con el objetivo de ser utilizados como detectores en DFO. En ambos casos, los NCPs fueron obtenidos por polimerización in situ. Para los NCPs con base PMMA, la polimerización de metacrilato de metilo se realizó a partir de una iniciación térmica (130 °C) con triperóxido de dietilcetona. Los NCPs con base PEGDMA se obtuvieron por fotoiniciación a partir de PEGDMA (Mn = 550) y canforquinona. La carga de NPs fue de 0,1% (previamente funcionalizadas con 3-(trimetoxisilil)propil metacrilato [3]). Se realizaron caracterizaciones preliminares mediante DSC y técnicas espectroscópicas, enfocando el análisis en los espectros de excitación y emisión y tiempos de vida de luminiscencia.Respecto a la temperatura de transición vítrea (Tg) de los materiales obtenidos, la presencia de las NPs modifica muy parcialmente esta propiedad (PMMA: 105.8 °C del blanco vs 106.6°C NCP; PEGDMA: -31.2 °C del blanco vs. -32.6 °C NCP) pero esto no afecta significativamente las propiedades mecánicas de los materiales. Respecto a las propiedades luminiscentes, los espectros de excitación y emisión de los NCPs no presentan diferencias significativas. De hecho, ambas matrices tienen una banda de emisión típica de estos polímeros a ≈ 350-370 nm que no interfiere con la emisión de las NPs y su intensidad es despreciable. Además, los τ son similares para ambos NCPs (λexc= 310 nm y λem= 620 nm): 590 ± 0.76 μs para los NCPs con base PMMA y 586 ± 0.91 μs para los NCPs con base PEGDMA.Estos resultados parciales indican, en principio, que ambas matrices poliméricas resultan prácticamente transparentes a la emisión de las NPs de YVO4:Eu3+ a esas longitudes de onda. Además, los τ resultan comparables, por lo que ambas podrían utilizarse en LINAC. Por otro lado, si bien una de las matrices se encuentra en forma vítrea y la otra en forma gomosa a T ambiente, en principio ninguna presenta problemas mecánicos que puedan dificultar el uso rutinario en un centro médico oncológico.