Synthesis of a metal chelating monomer for radiation polymer dosimetry

Abstract

To enhance the performance of polymeric dosimeters it is necessary to design novel formulations considering the mechanisms that register the absorbed dose (e.g. induced polymerization) and the readout method. The combination of the advantages of polymeric dosimetry, such as response stability and high sensitivity in a tissue-equivalent material, together with the high optical absorbance commonly found in colored metal-ligand complexes, represents a promissory strategy to achieve new dosimetry systems with enhanced optical properties. Addressing this scope, herein this study reports the synthesis of a vinylic monomer that was polymerized for the first time induced by X-Ray radiation, being also capable of forming highly colored complexes with metal ions. The chelating monomer was obtained from glycidyl methacrylate and iminodiacetic acid, purified and fully characterized. Then, the reactivity of a monomeric system containing the obtained monomer, N-isopropylacrylamide and N,N′-methylenebisacrylamide was evaluated. Two different initiation methods, namely chemically initiated polymerization and X-ray promoted polymerization were compared. Finally, the ability of the obtained polymers to chelate Cu2+ ions and the corresponding changes in their optical properties were studied.

Para mejorar el rendimiento de los dosímetros poliméricos es necesario diseñar formulaciones novedosas considerando los mecanismos que registran la dosis absorbida (por ejemplo, polimerización inducida) y el método de lectura. La combinación de las ventajas de la dosimetría polimérica, como la estabilidad de respuesta y la alta sensibilidad en un material equivalente al tejido, junto con la alta absorbancia óptica que se encuentra comúnmente en los complejos de metal-ligando coloreados, representa una estrategia promisoria para lograr nuevos sistemas de dosimetría con ópticas mejoradas. propiedades. Abordando este alcance, este estudio reporta la síntesis de un monómero vinílico que fue polimerizado por primera vez inducido por radiación de Rayos X, siendo también capaz de formar complejos muy coloreados con iones metálicos. El monómero quelante se obtuvo a partir de metacrilato de glicidilo y ácido iminodiacético, purificado y completamente caracterizado. Luego, se evaluó la reactividad de un sistema monomérico que contenía el monómero obtenido, N-isopropilacrilamida y N, N'-metilenbisacrilamida. Se compararon dos métodos de iniciación diferentes, a saber, la polimerización iniciada químicamente y la polimerización promovida por rayos X. Finalmente, se estudió la capacidad de los polímeros obtenidos para quelar iones Cu2 + y los correspondientes cambios en sus propiedades ópticas.