巨分子單體與水膠特性檢測

3.4.1 氫核磁共振光譜(¹H Nuclear magnetic resonance)

利用親核醯基取代反應所合成末端具有雙烯化之巨分子單體 PEGDA 與 P407DA，相較原先之 PEG 與 P407 因官能基產生改變，而可將巨分子單體分別溶 於氘化之氯仿(deuterated chloroform, CDCl₃)，藉由共振光譜圖上訊號比例的改變確 定烯化率[111, 112]。

3.4.2 水膠澎潤測試(Equilibrium swelling test)

於澎潤水膠上打洞取數片直徑一公分之圓形水膠，浸入含 10 毫升去離子水之 樣品瓶中 12 小時使水膠與外在環境達至平衡後，以拭淨紙輕擦拭水膠表面移除額 外水分並秤量澎潤的水膠重量(Ws)。而後再將圓形水膠置入於塑膠離心管中外以液 態氮冷凍 30 分鐘，以確保水膠凍結成冰塊，接續使用冷凍乾燥機(freeze dryer system) 設定攝氏負 40 度，凍乾 24 小時後取出秤水膠乾重量(Wd)，平衡澎潤比則以公式 3.4.1 所示。

swelling ratio = (W_s-W_d) W⁄ _d (3.4.1)

圖 3.4.1 澎潤測試簡易流程圖

3.4.3 掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscopy)

於澎潤水膠上取數個直徑一公分的圓形水膠後，裝入離心管中並使外環境充 滿液態氮 30 分鐘，冷凍乾燥 24 小時確保水膠孔洞內水分去除，以盡力維持完整 孔洞型態。將去除水分的水膠樣品用鉑電鍍膜(Platinum sputtering)於其上，載入樣 品台中，使用加速電壓 20 Kv 激發樣品中二次電子等觀察孔洞型態[113]。

圖 3.4.2 切圓澎潤水膠

3.4.4 動態機械性質測試(Dynamic mechanical analysis)

於水膠上切下數片邊長二公分厚度二毫米以上之正方形，使用拭淨紙去除水 膠表面水分後，連接儀器，使用平行板之幾何測量體在壓縮模式下測量每片方形 水膠的剪力儲存模數(shear storage modulus, G’)，以測試水膠在不同頻率下之剛性 性質。動態頻率掃描試驗於固定的正向力(0.3 N)，並控制應變於 0.1%，頻率範圍 由 0.05 rad/s 至 500 rad/s，溫度為攝氏 25 度，條件如表 3.4.1 所示。

表 3.4.1 流變儀測定參數

Parameter Condition

Testing geometry 2 cm parallel-plate Mode compression Normal force 0.3 N Frequency sweep 0.05 － 500 rad/s Deformation (strain) 0.1 %

Temperature 25 ℃

3.4.5 加速氧化降解測試(Accelerated oxidative degradation test)

由於自由基是生物體中代謝的中間產物，又因角膜本身也在眼代謝中扮演重 要角色，因此利用鈷離子與過氧化氫所進行的 Haber-Weiss reaction[114]作加速氧 化降解測試。其方法是以水膠上打孔取下數片直徑一公分之圓形水膠後，裝入離 心管中並使外環境充滿液態氮 30 分鐘，冷凍乾燥 24 小時後，測量乾重並重新浸 入含 10 毫升之樣品瓶中取得澎潤平衡，秤量初始澎潤比。而後使用 35 wt% 之過 氧化氫水溶液與氯化亞鈷(CoCl2)配置三毫升 12.5 mM 氯化亞鈷之過氧化氫水溶液，

將水膠浸入其中如圖 3.4.3 所示，並於固定時間間隔將圓形水膠取出秤重算出澎潤 比之改變[115]，流程圖如 3.4.4 所示，藉由因結構被自由基破壞而使澎潤重量改變 [116]至水膠無法測量(圖 3.4.5 所示)為止，比較不同比例之水膠耐自由基(·OH)攻擊 程度之性質測試。

圖 3.4.3 加速氧化降解測試

圖 3.4.4 加速氧化降解流程圖

圖 3.4.5 水膠氧化降解蜷曲狀態

3.4.6 水銀測孔儀(Mercury Porosimetry)

為測試孔隙率、孔徑分布孔洞型態，使用水銀測孔儀於樣品孔洞內注入水銀 測量獲取數據。樣品製備係將已澎潤平衡之水膠裝入離心管中，外環境使用液態 氮冷凍，後至於冷凍乾燥機中 24 小時乾燥取出(如圖 3.4.6 所示)，乾燥後樣品需在 0.1 克左右得以進一步分析。孔隙率(φ)藉由顆粒密度(ρparticle)與總密度(ρbulk)並以公 式 3.4.2 計算得出，孔徑分布則可利用使水銀進入孔洞之施予壓力(P)、施予壓力後 被水銀填入之孔洞直徑(D)、水銀表面張力(σ)、水銀與水膠之接觸角(θ)的公式 3.4.3 得出。

φ = 1 - ρ_bulk⁄ρ_particle (3.4.2)

P = 4σ cos θ D⁄ (3.4.3)

圖 3.4.6 冷凍乾燥後水膠

3.4.7 皮下植入實驗(Subcutaneous implantation studies)

樣品製備方式：置備五組水膠樣品，每組樣品切下三片邊長一公分且厚度為 一毫米之方形水膠，使用低溫之環氧乙烷滅菌法(ethylene oxide sterilization)滅菌後，

進入無菌水(sterilized water)中三小時確保澎潤平衡。

水膠澎潤後，使用 0.05 毫升之 Ropum (2%)與 0.1 毫升之 Zoiel 50 的混合液將 大白鼠麻醉後在背部剃毛，剃毛完成後在皮膚表面已手術剪刀劃開一切口，將滅 菌後的水膠經由切口袋中塞入皮下植入大白鼠體內後使用手術線縫合，分別於第 四週、第八週與第十二週使用密閉空間高濃度二氧化碳將大白鼠安樂死，使用手 術剪刀切下含水膠之皮下組織，浸泡於福馬林中保存以作石蠟切片及染色組織的 觀察。。