Integration of 3D patterned hydrogels for intraocular, functional-enhanced lenses

• Applicant: Dr. Tina Sabel-Grau
• Subject Area: Biomaterials ; Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2015 to 2023
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 277633398

• Final Report Year: 2023

Final Report Abstract

Multifunktionale biomedizinische Materialien, die optische Funktionen integrieren können, eröffnen vielversprechende neue Möglichkeiten für die Anwendung lichtempfindlicher Materialien. Beispielsweise sind sie für die Entwicklung neuartiger Intraokularlinsen (IOLs) äußerst wünschenswert. Zu diesem Zweck schlagen wir Hydrogele auf Basis von Polyethylenglykol (PEG) Präpolymeren vor, die photochemisch vernetzbar und dadurch strukturierbar sind. Wir haben hierfür verschiedene Photoinitiatoren eingesetzt und spektroskopisch untersucht; solche mit hoher Empfindlichkeit im optischen Bereich des Spektrums sind von Vorteil. Hydrogelfilme wurden erzeugt, die sich für die lichtbasierte Strukturierung eignen und damit anwendbar sind für die Funktionalisierung von Oberfläche und Volumen: Es wurde gezeigt, dass eine lokale Veränderung der optischen Eigenschaften durch photochemische Vernetzung in diesen speziellen Hydrogelfilmen induziert werden kann. Eine solche lokale lichtinduzierte Materialreaktion bildet die Grundlage für die Volumenholographie und eröffnet damit deren große Vorteile. Die Zytokompatibilität von Hydrogelen und der gesamten Zusammensetzung wurde anhand von Zytotoxizitätstests positiv bewertet. Die Ausnutzung der Wechselbeziehung zwischen Struktur und Funktion ist von großem Nutzen und auch relevant für andere biomedizinische Materialien mit Multifunktionalität.

Publications

• Simultaneous formation of holographic surface relief gratings and volume phase gratings in photosensitive polymer. Materials Research Letters, 7(10), 405-411.
  Sabel, Tina; de Vicente, Lucas Gonzalo & Lensen, Marga C.
  
• Formation of diffraction gratings in optically patternable hydrogel films. Nano Select, 3(12), 1583-1587.
  Sabel‐Grau, Tina; Zhang, Zhenfang; Rahman, Rahima & Lensen, Marga C.
  
• Influence of Pre-Exposure on the Material Response of Epoxy-Based Volume Holographic Recording Material. Polymers, 14(11), 2193.
  Sabel-Grau, Tina
  
• UV-VIS Curable PEG Hydrogels for Biomedical Applications with Multifunctionality. Gels, 8(3), 164.
  Sabel-Grau, Tina; Tyushina, Arina; Babalik, Cigdem & Lensen, Marga C.
  
• The Interplay of Processing-Related Influences on the Formation of Volume Holographic Gratings in a Free-Surface Epoxy-Based Recording Material. Macromol, 3(2), 211-223.
  Sabel-Grau, Tina
  
• Volume Holographic Structuring of Special Hydrogel Films by Photochemical Crosslinking. Holography - Recent Advances and Applications. IntechOpen.
  Sabel-Grau, Tina; Tyushina, Arina; Rahman, Rahima; Babalik, Cigdem; Zhang, Zhenfang & C., Lensen Marga