Les photoinitiateurs garantissent que le plastique liquide, par exemple pour les obturations dentaires, durcit rapidement à l'aide de la lumière. Grâce à une nouvelle méthode de synthèse développée par TU Graz, ces initiateurs peuvent être produits à moindre coût, quelque chose qui ouvrira de nouvelles portes pour la technologie.

Quiconque a déjà été dans le fauteuil du dentiste avec une dent trouée est probablement familier avec la procédure. Après avoir percé le trou dans la dent, un remplissage en plastique liquide est inséré. Celui-ci est ensuite modelé en bouche et durci (durci) à la lumière UV. Ceci est rendu possible par ce que l'on appelle des photoinitiateurs. Ce sont des composés chimiques qui sont ajoutés à la pâte de remplissage. Ils se décomposent lorsqu'ils sont exposés à la lumière et forment des radicaux qui font durcir cette pâte.

Depuis quelques années maintenant, des photoinitiateurs à base de germanium ont été utilisés à cet effet. L'avantage de ceux-ci est qu'ils absorbent la lumière avec une longueur d'onde plus longue et ne nécessitent donc pas de lumière UV, ce qui est dangereux pour la santé, pour le durcissement. Ce photoinitiateur non toxique s'est déjà imposé dans le domaine dentaire, même si c'est cher à produire. Les coûts de production d'un kilogramme de cet initiateur sont actuellement de l'ordre de grandeur d'une petite voiture neuve. "Compte tenu des petites quantités nécessaires pour les plombages dentaires, le prix du photoinitiateur n'est guère un facteur dans l'industrie dentaire. Pour d'autres applications, cependant, la production coûteuse était une pierre d'achoppement - jusqu'à maintenant, " explique le chimiste Michael Haas de l'Université de technologie de Graz (TU Graz).

Nouveau, méthode simple de synthèse

Avec son équipe de l'Institut de chimie inorganique, Haas a développé une toute nouvelle méthode de synthèse pour les photoinitiateurs à base de germanium. Contrairement à la synthèse conventionnelle, cette méthode de production non seulement ne nécessite pas de soufre ("une odeur qu'on ne veut pas forcément dans la bouche"), mais est aussi nettement plus simple, plus efficace et moins cher. Nous avons réussi à établir une approche alternative à cette classe de composés qui est en une seule étape et rend l'isolement du produit absolument simple. » Dans le processus, plusieurs groupes protecteurs à base de silicium sont clivés simultanément. Le composé recherché est ensuite isolé par simple cristallisation. Cela ouvre d'autres applications biomédicales pour cette classe de photoinitiateurs, par exemple dans la production de lentilles de contact, prothèses, nouveaux implants et tissus humains artificiels.

Les chercheurs ont maintenant traduit cette approche alternative en application avec le partenaire du projet Ivoclar Vivadent AG. L'entreprise dentaire avait déjà un photoinitiateur à base de germanium (Ivocerin) toxicologiquement sûr dans son portefeuille de produits. Cependant, cela présente également de sérieux inconvénients dans la production, comme l'explique Haas :« Dans le cas d'Ivocerin, la synthèse est un processus complexe et en plusieurs étapes, et l'élimination des partenaires de réaction est également coûteuse et entraîne d'énormes pertes de rendement. » Le lancement prévisible sur le marché du nouvel initiateur rendra les obturations dentaires nettement moins chères à l'avenir.

Michael Haas voit également un potentiel pour d'autres applications biomédicales, comme les lentilles de contact. Pour la plupart de ces applications, des photoinitiateurs toxicologiquement douteux ont été utilisés jusqu'à présent (par exemple des initiateurs à base de phosphore). Les initiateurs à base de germanium, qui sont sans danger pour la santé, ont été jusqu'à présent trop coûteux pour ces applications. La production de nouveaux implants, les prothèses ou les tissus humains artificiels sont également des domaines d'application possibles pour l'initiateur nouvellement synthétisé.

"Cela devient intéressant partout où l'utilisation de matériaux non toxiques est d'une importance centrale, " dit Haas. Vers 12 ans, la recherche sur les photoinitiateurs est un domaine relativement jeune. Michael Haas et son groupe de recherche ont déjà obtenu avec succès deux brevets indépendants dans le domaine des photoinitiateurs à base de germanium au cours des quatre dernières années. "Comme les photoinitiateurs radicaux sont utilisés dans de nombreux procédés industriels, la pertinence absolue de nos résultats ne peut pas encore être évaluée, " dit Haas.

Pour toute son orientation d'application, Le groupe de travail de Michael Haas récolte également une riche moisson en recherche fondamentale. Dans les années récentes, ils ont publié plus de 15 articles dans des revues scientifiques reconnues dans ce seul domaine. Haas, avec son doctorant Manfred Drusgala et d'autres collègues, a récemment publié de nouveaux résultats dans la revue scientifique Angewandte Chemie . Dedans, les chercheurs décrivent une nouvelle méthode de synthèse ciblée de bisénolates, une classe spéciale de composés issus de la chimie des énolates. Cette classe de composés se caractérise par la possibilité d'une double réaction au niveau de l'atome de germanium central et actif, c'est-à-dire deux réactions peuvent être réalisées simultanément. Cela permet l'introduction de nouvelles fonctionnalités, faisant de cette nouvelle classe de composés un grand intérêt pour de futures recherches dans le domaine des photoinitiateurs.

"C'est aussi une étape importante pour tout le domaine de la chimie organométallique, " dit Haas. Lui et son équipe développent actuellement de tout nouveaux types de photoinitiateurs hydrosolubles basés sur ces molécules, quelque chose qui représente un terrain inexploré dans ce domaine de recherche.