Toxicological Evaluation of Leachate-Preventing Hydrogel Photoinitiators.

چکیده اصلی

Current photoinitiators like (diphenylphosphoryl)(mesityl)methanone (TPO) are being regulatory phased out due to issues related to solubility, cytotoxicity, and leaching. Diazirines, a class of three-membered-ring photoinitiators, have been identified to address limitations of solubility, leaching, and toxicity effects as compared to TPO. Herein, two water-soluble diazirines are exposed to human keratinocyte (Ker-CT) cells for cytotoxicity evaluation. Exposure conditions are limited to initiator concentrations of 0.17-17 mM before (0 J) and after (10 J) UVA irradiation. Diazirine benchmarked to TPO maintained >90% cell viability at concentrations up to 17 mM, compared to a 20% reduction with TPO at 0.17 mM post-UVA. (4-(3-(trifluoromethyl)-3H-diazirin-3-yl)phenyl)methanol and 4-(3-(trifluoromethyl)-3H-diazirin-3-yl)benzoic acid (DzOH and DzCOOH) did not elevate mitochondrial superoxide above baseline levels. Elevated intracellular ROS levels correlated to diazirine dose, which could be due to controlled oxidative signaling. DzOH exhibited potential mitochondrial superoxide scavenging behavior under stimulated conditions. Diazirine-derived diazoalkanes spontaneously react with acrylamide monomers to form stable, non-toxic pyrazoline structures. Thus, the benign side product of UVA exposure mitigates the cytotoxicity associated with residual acrylamide. Incorporation of these diazirines into poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) - 575 hydrogels resulted in biocompatible materials with tunable water content (0-80 wt %) and negligible toxic leachates. Furthermore, cytotoxicity studies revealed cell type-dependent responses, with HeLa cells showing greater sensitivity than keratinocytes, suggesting potential for selective biological interactions. Overall, this study highlights water-soluble diazirine photoinitiators with low cytotoxicity, reactive oxygen species-modulating properties, and intrinsic detoxification capability.

ترجمه فارسی چکیده

فوتوسازمان‌دهنده‌های فعلی مانند (دی‌فنیل‌فسفونیل)(متسیل)متانون (TPO) به دلیل مشکلات مربوط به حلالیت، سمیت سلولی و لیت‌لیچ، به تدریج از سطوح تنظیمی حذف می‌شوند. دیازیرین‌ها، کلاسی از فوتوسازمان‌دهنده‌های حلقه سه‌عضوی، به عنوان راهکاری برای رفع محدودیت‌های حلالیت، لیت‌لیچ و اثرات سمیت در مقایسه با TPO شناسایی شده‌اند. در اینجا، دو دیازیرین قابل حل در آب در برابر سلول‌های کراتینوسیت انسانی (Ker-CT) برای ارزیابی سمیت قرار داده شدند. شرایط مواجهه محدود به غلظت‌های ۰.۱۷ تا ۱۷ میلی‌مولار پیش از (۰ ژول) و پس از (۱۰ ژول) تابش UVA بود. دیازیرین‌هایی که به TPO ارزیابی شدند، تا غلظت‌های ۱۷ میلی‌مولار، بیش از ۹۰٪ پایداری سلولی را حفظ کردند، در حالی که TPO پس از تابش UVA در غلظت ۰.۱۷ میلی‌مولار باعث کاهش ۲۰٪ی سلول‌ها شد. (۴-(۳-(تریفلورومتیل)-۳H-دیازیرین-۳-یل)فنول) و ۴-(۳-(تریفلورومتیل)-۳H-دیازیرین-۳-یل)بنزوئیک اسید (DzOH و DzCOOH) سطوح اکسیژن فعال اکسیژن میتوکندری را بالاتر از سطوح پایه بالا نبردند. سطوح بالاتر ROS سلولی با دوز دیازیرین همبستگی داشت که ممکن است ناشی از سیگنال‌دهی اکسیداتیو کنترل شده باشد. DzOH در شرایط تحریک‌شده، رفتار پاک‌کنندگی اکسیژن فعال اکسیژن میتوکندری را نشان داد. دیازیرین‌های مشتق شده به دیازوآلکان‌ها به صورت خودبه‌خودی با مونومرهای آکریل‌آمید واکنش داده و ساختارهای پیرازولین پایدار و بی‌سمیت را تشکیل می‌دهند. بنابراین، محصول جانبی بی‌خطر مواجهه با UVA، سمیت مرتبط با آکریل‌آمید باقی‌مانده را خنثی می‌کند. ادغام این دیازیرین‌ها در هیدروژل‌های پلی‌اتیلن گلیکول دی‌آکریلات (PEGDA) - ۵۷۵ منجر به مواد همگن‌سازی زیستی با آب‌محتوای قابل تنظیم (۰ تا ۸۰ درصد وزنی) و لیت‌لیچ‌های سمی ناچیز شد. علاوه بر این، مطالعات سمیت پاسخ‌های وابسته به نوع سلول را آشکار ساخت، با اینکه سلول‌های HeLa حساسیت بیشتری نسبت به کراتینوسیت‌ها نشان دادند که نشان‌دهنده پتانسیل تعاملات زیستی انتخابی است. در مجموع، این مطالعه فوتوسازمان‌دهنده‌های دیازیرین قابل حل در آب با کمترین سمیت سلولی، خواص تنظیم‌کننده اکسیژن فعال اکسیژن و قابلیت سم‌زدایی درونی را برجسته می‌کند.

متن کامل اصلی