ES2311612T3 - Preimpregnado, compuesto y sus utilizaciones. - Google Patents
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Abstract
Preimpregnado que comprende fibras y una matriz curable, caracterizado porque dicho preimpregnado presenta un núcleo y una parte superficial que envuelve dicho núcleo en el que la matriz del núcleo y de la parte superficial están realizados en el mismo material y porque la proporción de la matriz a las fibras es superior en el núcleo que en la parte superficial.
Description
Preimpregnado, compuesto y sus
utilizaciones.
La presente invención se refiere a un
preimpregnado que comprende fibras y una matriz curable.
La presente invención se refiere además a un
compuesto que se puede obtener a partir de dicho preimpregnado, así
como también a la utilización de dicho preimpregnado o
compuesto.
Muchos dispositivos médicos y dentales
realizados a partir de polímeros o compuestos necesitan unirse o
adherirse a otros materiales, tales como otras resinas o
compuestos, o a tejido vivo tal como hueso. En odontología, se ha
descubierto que es difícil obtener la adhesión de las fibras
polimerizadas reforzadas de un compuesto con una matriz polimérica
termocurable realizada, por ejemplo, en un copolímero de
2,2-bis(4-(2-hidroxi-3-methacriloxi)fenil)propano
(BisGMA) y trietilenglicoldimethacrilato (TEGDMA) a un nuevo
material polimérico. La mala adhesión puede resultar en, por
ejemplo, el despegado de partes del compuesto, aflojamiento o
deslaminado de un poste de tratamiento de canal fabricado de dicho
compuesto.
El problema se resuelve en parte mediante la
invención descrita en la solicitud de patente WO 99/45890 (Vallittu
et al.) en la que se utiliza una membrana termoplástica con
el fin de cubrir la matriz polimérica termocurable del
preimpregnado. La membrana termoplástica permitió la adhesión del
nuevo material polimérico mediante interdifusión (redes de polímero
interpenetrates).
En otras aplicaciones médicas de compuestos
reforzados por fibras, tales como en los implantes ortopédicos
(p.ej., prótesis de cadera), existe la necesidad de lograr la
adhesión del hueso al implante. El procedimiento que consiste en
convertir la superficie del implante en áspera se ha utilizado
ampliamente con el fin de incrementar el enlace entre la superficie
metálica del implante y el hueso, junto con el auxilio de cementos
acrílicos para hueso. La experiencia clínica ha demostrado que un
número relativamente elevado de desprendimientos de las implantes
de prótesis endóseas tiene lugar transcurridos entre 5 y 10 años de
utilización de la prótesis.
Numerosas publicaciones han dado a conocer la
utilización de preimpregnados y compuestos en medicina. La patente
US nº 4.894.012 da a conocer aparatos dentales pasivos de compuestos
de fibra reforzada completamente impregnados con compuesto. La
patente US nº 5.921.778 da a conocer un material híbrido tejido
constituido por hebras de vidrio y hebras sintéticas destinado a
evitar el deshilachamiento cuando se corta. La patente US nº
5.919.044 da a conocer un poste flexible para un sistema de poste
dental y núcleo. La patente US nº 5.816.816 da a conocer un
procedimiento destinado a la producción de un poste dental para su
utilización en el restablecimiento o estabilización de uno o más
dientes. El procedimiento comprende las etapas que consisten en
generar un hueco en un diente y obtener una cuerda urdida hueca,
que se monta sobre un mandril y se inserta en el hueco. El
documento DE 29 32 435 da a conocer un implante dental y de cadera
con un estructura fibrosa y núcleo metálico.
La patente US nº 5.723.007 da a conocer un
material compuesto biocompatible con una matriz de plástico que
presenta una felpa de fibras de colágeno contenidas en el mismo, en
el que las fibras de colágeno sobresalen hacia fuera por la
superficie del material de modo que se pueden colonizar por células
humanas antes de la implantación. El material se fabrica mediante
la impregnación de las fibras de colágeno con una matriz, curando
parcialmente dicha matriz y eliminando la matriz no polimerizada.
Las fibras que sobresalen desde la superficie del material se
recubren así mediante dicha matriz.
El documento GB 2 214 087 da a conocer un poste
de canal compuesto en el que la superficie está mecánicamente
erosionada con el fin de incrementar la fuerza de adhesión a la
superficie. En la patente US nº 5.839.900 se propone una prótesis
dental en la que la superficie se trata mediante abrasión o erosión
con el fin de exponer las fibras.
La patente US nº 5.676.546 da a conocer placas
de prótesis dental prostéticas parciales y completas y
procedimientos para su fabricación. Una placa de prótesis dental
parcial que comprende una base de prótesis dental formada de un
compuesto laminado con una capa intermedia de tejido urdido con
velos no urdidos dispuestos en lados opuestos de la misma se
encapsula en una resina polimérica. La prótesis dental base se
moldea para darle la forma de la boca de un paciente. La prótesis
dental base dispone de por lo menos una lengüeta que se extiende de
la base de la prótesis dental. La lengüeta se orienta para alinearla
con los dientes naturales del paciente. En cada lengüeta se moldea
un diente sintético lo que resulta en una prótesis dental con una
base compuesta reforzada por fibras y un diente sintético, o
dientes, moldeados en cada una de las lengüetas, estando la
lengüeta o lengüetas fabricadas de, y saliendo del compuesto
reforzado por fibras. De manera similar, se da a conocer una placa
de prótesis dental completa. Se coloca una costilla en una tira
parabólica del material laminado compuesto, generalmente la
costilla se conforma a la línea de la mejilla del paciente. A
continuación se moldean dientes artificiales en la costilla
produciéndose una placa de prótesis dental, prostética,
completa.
\newpage
La patente US nº 3.906.550 da a conocer
dispositivos prostéticos para reemplazar, pegar y reconstruir
estructuras óseas en sistemas esqueléticos de seres humanos y
animales. El dispositivo prostético puede ser un estructura
fibro-metálica de sección suficiente como para
soportar cargas adecuadamente o puede comprender un miembro sólido
que soporta carga con una estructura fibro-metálica
fijada a la superficie del mismo. La estructura
fibro-metálica está sinteriza y es de poro abierto
de modo que el tejido y el hueso en el que se implanta el
dispositivo prostético crezca dentro de dicha estructura
fibro-metálica.
El documento DE 41 33 690 da a conocer coronas
dentales prefabricadas y superficies masticadoras, las mitades
oclusoras de una o más coronas se moldean en forma de coberturas
plásticas a las coronas dentales metálicas existentes, o a las
construcciones prostéticas y se aplican a estas haciendo presión con
el dedo o con un instrumento. Las coronas disponen de salientes y
depresiones y después de conformarlas se endurecen por
polimerización o sinterización. La corona comprende preferentemente
una sola capa reforzada de entre 0,5 y 5 mm de espesor con la forma
de la superficie del mecanismo. El material plástico puede ser un
compuesto que se endurece por luz, presión o temperatura, o un
plástico o metal sinterizado o compuesto de metal plástico. En
particular, se utilizan sustancias inorgánicas y el material se
refuerza con fibras o tejido preferentemente realizado en fibras
sintéticas o naturales.
Así pues, la técnica anterior da a conocer
preimpregnados y compuestos en los que las fibras de refuerzo
sobresalen hacia el exterior de la superficie. Los inconvenientes
de los preimpregnados y compuestos propuestos son, sin embargo, que
o las fibras están cubiertas, por lo menos parcialmente, por la
matriz o se han expuesto mediante un tratamiento mecánico que
destruye las fibras parcialmente y por consiguiente disminuye la
resistencia mecánica de las fibras. La resistencia mecánica de un
producto fabricado mediante la utilización de un preimpregnado no
es, por consiguiente precisa y específicada.
Un objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un preimpregnado y compuesto que puedan ser duraderos
y firmemente adheridos a los materiales sintéticos y vivos y se
utilicen en aplicaciones médicas y dentales así como también en
aplicaciones técnicas, preimpregnado que no presenta los
inconvenientes anteriormente mencionados.
La presente invención proporciona un
preimpregnado según las reivindicaciones adjuntas. El preimpregnado
según la presente invención comprende fibras y una matriz curable y
caracterizada porque dicho preimpregnado dispone de un núcleo y una
parte superficial que cubre dicho núcleo en el que la matriz del
núcleo y la parte superficial están realizados en el mismo material
y porque la proporción de la matriz a las fibras es mas elevada en
el núcleo que en la parte superficial.
La presente invención se refiere además a un
compuesto obtenible mediante el curado de la matriz de un
preimpregnado según la presente invención.
La presente invención se refiere también a la
utilización de un preimpregnado o compuesto según la presente
invención para construcciones médicas y/o dentales, así como también
en herramientas, dispositivos y partes de instrumentos.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un
preimpregnado según una primera forma de realización de la presente
invención.
Las Figuras 2a y 2b ilustran la utilización de
un preimpregnado según una segunda forma de realización de la
presente invención.
La Figura 3 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una tercera forma de realización de la presente
invención.
La Figura 4 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una cuarta forma de realización de la presente
invención.
La Figura 5 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una quinta forma de realización de la presente
invención.
Las Figuras 6a y 6b ilustran la utilización de
un preimpregnado según una sexta forma de realización de la
presente invención.
La Figura 7 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una séptima forma de realización de la presente
invención.
Las Figuras 8a y 8b ilustran la utilización de
un preimpregnado según una octava forma de realización de la
presente invención.
La Figura 9 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una novena forma de realización de la presente
invención.
La Figura 10 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una décima forma de realización de la presente
invención.
La Figura 11 ilustra los resultados obtenidos en
el Ejemplo 8.
\vskip1.000000\baselineskip
Mediante el término "curado" en la presente
memoria se refiere a polimerización y reticulación. Además, mediante
"dendrímero" se refiere a polímeros hiperramificados
esféricos. El término "impregnación" se utiliza asimismo para
referirse a "mojado" tal como resultará evidente a partir de la
descripción siguiente.
La presente invención proporciona un
preimpregnado que comprende fibras y una matriz curable, y está
caracterizada porque dicho preimpregnado dispone de un núcleo y de
una parte superficial que encapsula dicho núcleo en el que la
matriz del núcleo y de la parte superficial están realizados en el
mismo material y porque la proporción de la matriz a las fibras es
superior en el núcleo que en la parte superficial.
El preimpregnado según la presente invención se
refiere a un preimpregnado que presenta de un núcleo en el que las
fibras están bien impregnadas de dicha matriz curable mientras que
la parte de la superficie presenta unas fibras parcial o totalmente
no impregnadas de dicha matriz curable.
La parte de la superficie en la que la parte de
la matriz es inferior que en el núcleo permite la impregnación de
la parte de la superficie con nuevo material dando lugar a sí a la
interconexión mecánica del nuevo material con el núcleo de
preimpregnado. La capa de interfase recientemente impregnada actúa
como una capa que atenúa el estrés mediante el reparto de la
tensión uniformemente en la capa, disminuyendo así el riesgo de
despegado. Se deberá notar que la interfase entre el núcleo y la
parte de la superficie del preimpregnado puede ser distinta (clara)
o indistinta, según qué opción resulta preferida en la utilización
final del preimpregnado.
La presente invención proporciona así un
preimpregnado que se une a otro material sintético o vivo y forma
un enlace duradero que se basa en la reticulación mecánica y
adhesión del preimpregnado a dicho material sintético o vivo. Las
fibras en la superficie del preimpregnado están intactas y no
recubiertas de la matriz y por consiguiente la resistencia del
producto resultante se puede determinar con antelación y el usuario
puede asegurarse de que la resistencia del producto es la
deseada.
Además, debido a que la matriz del preimpregnado
de la presente invención está en una forma curable, el preimpregnado
de la presente invención se puede preformar para una utilización
específica. En consecuencia, no hay limitaciones en el tamaño y
forma de preimpregnado y se puede utilizar en cualquier aplicación
deseada.
Según una forma de realización de la presente
invención, la proporción de la matriz a las fibras en la parte de
la superficie está comprendida entre el 0 y el 95%, preferentemente
entre el 0 y el 50%, más preferentemente entre el 0 y el 20% de la
proporción de la matriz a las fibras en el núcleo. De hecho la
proporción de la matriz a las fibras en la parte de la superficie
se puede seleccionar libremente entre el 0 y el 99% de la
proporción de la matriz a las fibras en el núcleo. Puede, por
ejemplo, ser del 2%, 6%, 13%, 23%, 36%, 41%, 57%, 63%, 70%, 82% o
92%.
Según otra forma de realización de la presente
invención, la densidad de la matriz es superior en el núcleo que en
la parte de la superficie, es decir, la matriz de la parte de la
superficie es porosa o su porosidad es superior a la porosidad del
núcleo. En otras palabras, una parte esencial del volumen de la
matriz de la parte de la superficie está ocupada por huecos y/o
poros.
Tal como se expuso anteriormente, la interfase
ente el núcleo y la parte de la superficie puede ser distinta o
indistinta. En el caso en que la interfase sea distinta, el grosor
de la parte de la superficie se puede seleccionar libremente. Según
una forma de realización de la presente invención, dicho grosor está
comprendido entre el 1 y el 50%, preferentemente entre el 1 y el
30% del grosor total del preimpregnado. Dicho grosor,
evidentemente, se puede seleccionar libremente. En todo caso, el
grosor de la parte de la parte de la superficie se selecciona de
tal modo que se obtenga la resistencia mecánica deseada en el
producto final.
Según una forma de realización de la presente
invención, las fibras del núcleo son esencialmente unidireccionales
y continuas, las fibras en la parte de la superficie pueden tener la
forma de un bucle tubular que encapsula el núcleo. Según una forma
de realización preferida de la presente invención, las fibras de la
parte de la superficie son esencialmente perpendiculares a las
fibras del núcleo esencialmente unidireccionales y continuas. Las
fibras de la parte superficial también pueden formar una superficie
semejante a un cepillo y/o una superficie con lazos de fibras tal
como se representará en las Figuras.
Según otra forma de realización de la presente
invención, la matriz de la parte de la superficie y/o las fibras de
la superficie se pueden funcionalizar. Si las fibras se
funcionalizan, dicha funcionalización se hace típicamente a la
superficie de las fibras. Las fibras se pueden funcionalizar con,
por ejemplo, silano, titanato, zirconato o aluminato. La matriz de
la parte de la superficie se puede funcionalizar con, por ejemplo,
hidroxiapatita, sílice o titanio.
La funcionalización de las fibras incrementa
además el enlace del preimpregnado al material circundante y
enfatiza la necesidad de que las fibras estén descubiertas y no
dañadas.
Según la presente invención, las fibras se
pueden seleccionar de entre el grupo constituido por fibras de
vidrio inerte, fibras de vidrio bioactivo, fibras de carbón/grafito,
fibras de aramid,
poli(p-fenilen-2,6-benzobisoxazol)
(PBO),
poli(2,6-diimidazo(4,5-b4',5'-e)piridinilen-1,4(2,5-dihidro)fenileno
(PIPD), fibras de poliolefina tales como polietileno o
polipropileno, sílice sol-gel tratada, fibras de
colágeno, fibras de celulosa y celulosa modificada. Se puede
utilizar una combinación cualquiera de dichas fibras. Las fibras de
poli(p-fenilen-2,6-benzobisoxazol)
y poli
(2,6-diimidazo(4,5-b4',5'-e)piridinilen-1,4(2,5-dhidro)fenileno
pertenecen a un grupo referido como fibras de polímero de barra
rígida. Resulta evidente para un experto en la materia que se pueden
utilizar otras fibras conocidas en la presente invención, con la
condición de que se pueda obtener una adhesión adecuada entre
dichas fibras y la matriz, con el fin de alcanzar las propiedades
mecánicas deseadas.
La matriz del preimpregnado puede comprender
monómeros seleccionados de entre el grupo constituido por metil
metacrilato, etil metacrilato, n-butil metcrilato,
isobutil metcrilato, 2-etilexil metacrilato,
ciclohexil metacrilato, isobornil metacrilato, tetrahidrofuril
metacrilato, bencil metacrilato, morfolinoetil metcrilato, dietilen
glicol dimetacrilato, trietilenglicol dimetacrilato (TEGDMA),
diuretano dimetacrilato,
2,2-bis(4-(2-hidoxi-3-metacriloxi)fenil)propano
(BisGMA), dendrímeros funcionarizados con metacrilato, otros
oligómeros hiperramificados de metacrilato y mezclas de los mismos.
La matriz también se puede producir a partir de monómeros
entrelazables o polímeros tales como
\epsilon-caprolactona, policaprolactona,
poliláctidos, polihidroxiprolina y otros biopolímeros así como
también poliamidas, poliuretano, polietileno, polipropileno, otras
poliolefinas y cloruro de polivinilo (PVC). La matriz puede estar
naturalmente constituida por una mezcla de un(os)
monómero(s) y un polímero(s).
Según una forma de realización de la presente
invención dicho sistema de monómeros curable es un monómero o
mezcla de monómeros de baja viscosidad. Según otra forma de
realización de la presente invención, la parte de la superficie del
preimpregnado puede comprender además un agente bioactivo, un
relleno o el preimpregnado según la presente invención puede
comprender una parte superficial que comprende fibras
biomiméticamente recubiertas de apatita que mejoran el crecimiento
del hueso en los espacios entre las fibras. La parte de la
superficie o las fibras recubiertas de apatita de la parte de la
superficie pueden comprender o pueden estar impregnadas con un
relleno de partículas, por ejemplo, vidrio bioactivo, otros
aditivos, tales como silicio (Si), calcio (Ca), fósforo (P), bario
(Ba), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na), titanio (Ti) o fluoro
(F), óxidos y otros compuestos de dichos elementos, pigmentos
coloreados, cerámicas inertes, hidroxiapatita u otros fosfatos de
calcio, xerogeles, sustancias funcionalmente bioactivas o
terapéuticamente activas, factores de crecimiento, antígenos,
antibióticos, desinfectantes, materiales radioopacos, proteínas
morfogénicas del hueso (BMPs), interferones, corticoesteroides,
bifosfonatos, citostáticos, hormonas anabólicas, vitaminas, agentes
antiinflamatorios, antimicrobióticos y combinaciones y mezclas de
los mismos. Éstos son ejemplos no limitativos y resultarán
evidentes para un experto en la materia más ejemplos de agentes
activos adecuados.
El preimpregnado de la presente invención se
puede fabricar de diferentes modos. Uno de los modos es un
procedimiento que comprende las etapas que consisten en:
- a)
- impregnar fibras con una matriz curable
- b)
- disolver una parte de dicha matriz con un disolvente y,
- c)
- eliminar dicho disolvente.
La eliminación del disolvente en la etapa c) se
realiza, por ejemplo, mediante lavado. También es posible hacer que
la etapa anterior b) mediante inmersión de las fibras impregnadas en
el disolvente y así se elimina el disolvente simplemente al extraer
el preimpregnado del disolvente. La viscosidad de la matriz se
selecciona de manera que sea posible utilizar este procedimiento,
es decir, la viscosidad de la matriz es lo suficientemente elevada
para permitir este procedimiento de inmersión. Un modo alternativo
de fabricar el preimpregnado de la presente invención es utilizar
como matriz una combinación de diferentes materiales, uno de los
cuales se evapora a temperatura ambiente. Un preimpregnado según la
presente invención se obtiene así, permitiendo que dicho material
se evapore de la superficie del preimpregnado. Un ejemplo de tal
combinación de materiales de matriz es metilmetacrilato y BisGMA,
en el que el metilmetacrilato se evapora de la superficie del
preimpregnado. La combinación incluye preferentemente un agente de
curado, por ejemplo, un agente de curado que se activa por luz.
La presente invención se refiere además a un
compuesto que se obtiene mediante el curado de la matriz de un
preimpregnado según la presente invención. La presente invención se
refiere también a un compuesto que se puede obtener mediante
impregnación adicional del preimpregnado según la invención con otra
matriz curable, que posiblemente comprende fibras y/o rellenos y
mediante el curado del preimpregnado impregnado obtenido.
El preimpregnado y compuesto según la presente
invención puede presentar cualquier forma deseada, tal como
láminas, tiras, cubos, esferas, discos, etc.
El compuesto o preimpregnado de la presente
invención se puede utilizar en construcciones médicas y/o dentales.
En odontología los preimpregnados y compuestos según la presente
invención se pueden utilizar, por ejemplo, en prótesis endoóxeas,
prótesis maxilofaciales, implantes dentales, puentes dentales,
puentes pegados con resina, materiales estructurales para prótesis
dentales parciales fijas, prótesis dentales, entablillados
periodontales, postes de conducto radicular, aparatos ortodónticos,
coronas, empastes, protectores de boca, matrices e insertos para
materiales de empastes dentales, refuerzos para prótesis dentales
extraíbles, materiales de reparación para puentes de aleaciones de
oro, material para registrar el índice de mordedura, dispositivos
ortopédicos externos de soporte y aparatos para deportes. En el
ámbito de la medicina y cirugía, el presente preimpregnado y
compuesto se pueden utilizar en vendajes que reemplazan empastes
tradicionales de yeso, material estructural en implantes endoóxeos
para prótesis, repuestos para empastes de soporte óseo y materiales
superficiales para mejorar la retención ósea.
Los presentes compuestos y preimpregnados se
pueden utilizar también en herramientas, dispositivos y partes de
instrumentos así como también como componentes para adhesivos. Un
ejemplo de utilización no médica del presente preimpregnado podría
ser, por ejemplo, como papel de pared, u otras aplicaciones de
recubrimiento de superficies, en las que se puede pegar una lámina
de preimpregnado o compuesto según la presente invención a una
pared y se añade encima de dicha lámina una capa de yeso,
facilitando así la formación de superficies provistas de cualquier
patrón deseado en tres dimensiones.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un
preimpregnado según una primera forma de realización de la presente
invención, en el que el preimpregnado 1 comprende fibras del núcleo
esencialmente continuas 2 y fibras 3 de la parte superficial, en el
que las fibras 2 del núcleo han sido impregnadas con una matriz y
las fibras 3 de la parte superficial han sido impregnadas solo
parcialmente con una matriz. En esta forma de realización, las
fibras 3 de la parte superficial están en forma de un bucle tubular
y dicho bucle está dispuesto de modo que forma una secuencia de
sobresalientes 4 así como lazos de fibra 5 y una superficie en forma
de cepillo 6. Las fibras de la parte superficial han sido expuestas
mediante la disolución de la matriz de la parte superficial con el
disolvente adecuado.
Las Figuras 2a y 2b ilustran la utilización de
un preimpregnado según una segunda forma de realización de la
presente invención. En esta forma de realización, el preimpregnado
se utiliza en la construcción de una dentadura parcial fija. En una
primera etapa, se forma un preimpregnado 1 en un molde de yeso y se
exponen las fibras tal como se describió anteriormente. Este
preimpregnado 1 se fija a continuación en los dientes de soporte 7
y 8 tal como se ilustra en la Figura 2a y se reimpregna el
preimpregnado con un monómero dental y se polimeriza. En otra
etapa, se consiguen la forma y el color de un diente utilizando el
compuesto de barniz 9 tal como se representa en la Figura 2b.
La Figura 3 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una tercera forma de realización de la presente
invención como un diente preformado 10 cuyo procedimiento de
fabricación se describe más adelante en el Ejemplo 4. La Figura
representa las fibras 11 de la superficie que sobresalen hacia fuera
desde la superficie sólida del diente preformado.
La Figura 4 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una cuarta forma de realización de la presente
invención destinada a la fabricación de un poste de tratamiento de
canal 12. En esta forma de realización, un haz de fibras largas
continuas 13 se rodea mediante un bucle 14, que se impregna con una
matriz espesa que comprende fotoiniciadores. La superficie del
bucle 14 se trata con un disolvente de modo que se revela la
estructura porosa de las fibras. La estructura porosa de las fibras
incrementa el enlace, lo que es esencial en el extremo de la corona
del poste. Se pueden añadir elementos bioactivos o terapéuticamente
activos tales como los rellenos de vidrio bioactivo, en la
superficie porosa del canal de la raíz. Antes de cementar el poste
en el canal de la raíz, se impregna el poste con cemento dental.
La Figura 5 ilustra la utilización del un
preimpregnado según una quinta forma de realización de la presente
invención como prótesis de cadera. En esta forma de realización, el
preimpregnado comprende un núcleo 15 que comprende un remo largo
continuo de fibra de vidrio-E. Este núcleo 15 está
envuelto en una tela tridimensional realizada en fibras adecuadas y
el núcleo y la tela están atados con hebra de fibra. La prótesis de
cadera preformada que se obtiene se impregna con una matriz espesa
y se revela la superficie de las fibras tal como se expuso
anteriormente, mediante la utilización de un disolvente adecuado. A
continuación se polimeriza el preimpregnado con la forma adecuada
con el fin de formar el compuesto. Las fibras de la parte
superficial 16 se recubren a continuación con hidroxiapatita y a
continuación la parte superficial se puede impregnar además con un
relleno de partículas que comprende vidrio bioactivo.
Las Figuras 6a y 6b ilustran la utilización de
un preimpregnado según una sexta forma de realización de la
presente invención como sustituto del yeso como soporte óseo. En
esta forma de realización, se produjo una forma redonda, hueca, es
decir, un tubo, utilizando fibras largas continuas en la superficie
exterior de un tubo y un bucle en la superficie interna del tubo.
Las fibras en la superficie externa se expusieron como
anteriormente. El preimpregnado 17 obtenido se puede utilizar, por
ejemplo, en un dedo 18 y polimerizar con luz para dar soporte
durante, por ejemplo, la cicatrización del hueso. Debido a que el
preimpregnado 17 tiene una superficie interna porosa 19, el aire
puede fluir a través del soporte. Esta estrategia se puede utilizar
con el fin de soportar muchas partes del cuerpo, tales como
rodillas, fémur, cúbito y radio, etc., durante la cicatrización del
hueso.
La Figura 7 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una séptima forma de realización de la presente
invención como corona dental. En esta forma de realización, se da a
un tejido de fibra tridimensional la forma de una corona premolar
20 como en la Figura 3 anterior, impregnada con una matriz espesa y
las fibras en las superficies interiores y exteriores del tejido se
exponen utilizando un disolvente. La superficie interna 21
abundantemente impregnada se polimeriza a continuación, de modo que
se forma una estructura rígida moderadamente resistente a la
presión. Las fibras expuestas en la superficie exterior 22 se
impregnan a continuación con un compuesto de relleno dental, p.ej.,
un compuesto de barniz restaurador. A continuación se aplica un
cemento de polímero dental al interior de la estructura de la
corona y se presiona en el puente. Después de que se obtiene la
forma adecuada, la parte de la corona se polimeriza con luz. El
contacto oclusivo se adquiere permitiendo que el paciente cierre la
boca y se inicia la polimerización de la estructura de la corona
mediante luz, lo que conduce a la corona terminada.
Las Figuras 8a y 8b ilustran la utilización de
un preimpregnado según una octava forma de realización de la
presente invención como un diente para una dentadura artificial. En
esta forma de realización, se utiliza un diente preimpregnado tal
como el de la Figura 3 para reparar una dentadura tras la extracción
de un diente original de la dentadura. La estructura de fibras
expuesta de un preimpregnado de diente se impregna con una segunda
matriz adecuada de modo que las fibras de la parte exterior se
utilicen para incrementar el enlace entre el diente 23 y la placa
de la dentadura 24 tal como se muestra en la Figura 8a. A la vez,
las fibras de la parte exterior del preimpregnado incrementan la
dureza de la placa de la dentadura en el lugar de la reparación y
de este modo eliminan las fracturas de fatiga en dicho lugar.
Si se reemplazan todos los dientes de una
dentadura con dientes de preimpregnado de fibra según la presente
invención, se refuerza ventajosamente toda la dentadura con fibras.
Los dientes preimpregnado 25 según la presente invención también se
pueden atar con fibras largas continuas 26 tal como se muestra en la
Figura 8b y un dentista o técnico dental puede utilizar este
conjunto de dientes como parte de una montura en el laboratorio o
en la boca de un paciente.
La Figura 9 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una novena forma de realización de la presente
invención como recubrimiento para un diente. La Figura muestra un
diente 27 y la gengiva 28. El diente 27 ha sido recubierto de un
preimpregnado 29 según la presente invención de tal modo que se ha
dispuesto sobre la superficie que se debe recubrir una lámina de
preimpregnado provista de una estructura de fibras expuestas en
ambos lados de dicha lámina. La primera superficie 30 del
preimpregnado no está impregnada con otra matriz pero se dispone
sobre la superficie del diente, cuya superficie ha sido tratada de
modo adecuado para proporcionar un enlace fuerte con dicho
preimpregnado. Este tratamiento puede ser para, por ejemplo, la
aplicación de un cemento dental. La segunda superficie 31 del
preimpregnado ha sido, o es, impregnada con un producto que
proporciona una superficie final que tiene el color adecuado y las
propiedades mecánicas suficientes. Esta segunda superficie 31 se
puede preparar fuera de la boca del paciente, lo que conduce a un
elemento de recubrimiento con la forma aproximada del diente que se
ha de recubrir. Durante la colocación de dicho elemento de
recubrimiento en el diente, la primera superficie del preimpregnado
es lo suficientemente deformable como para permitir una colocación
exacta del elemento de revestimiento.
La Figura 10 ilustra la utilización de un
preimpregnado según una décima forma de realización de la presente
invención. Esta Figura muestra dos dientes 32 y 33, los dos con
cavidades que han sido rellenas con un preimpregnado según la
presente invención. La cavidad del diente 32 primero ha sido rellena
parcialmente con un primer preimpregnado 34 que tiene una núcleo
denso 35 y una superficie exterior porosa por la que sobresalen
hacia el exterior las fibras 36 (representadas esquemáticamente) de
la superficie del núcleo. Este primer preimpregnado ha sido
recubierto por un segundo preimpregnado 37 en el que la superficie
exterior del primer preimpregnado está parcialmente impregnada con
dicho segundo preimpregnado 37. La superficie del segundo
preimpregnado 37 que forma la superficie exterior del diente está
cubierta por un tercer componente que proporciona una superficie
dura y rígida 38.
La cavidad del segundo diente 33 se ha rellenado
con un preimpregnado según la presente invención, que comprende un
núcleo 39 y una parte superficial 40.
La presente invención se ilustra con los
ejemplos siguientes. En los ejemplos se explica la invención en
términos de formas de realización preferidas y las implicaciones
odontológicas aunque la invención puede tener otras implicaciones
médicas y técnicas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se fabrica un preimpregnado utilizando una
sistema de matriz espesa de BisGMA 70% en peso, poli(metil
metacrilato) (PMMA) 15% en peso, MMA 14% en peso, un sistema
fotoiniciador camforquinona (CQ, de Fluka) 0,5% en peso +
2-(dimetilenamino)etil metacrilato (DMAEMA de Aldrich) 0,5%
en peso. El preimpregnado comprende fibras largas de
vidrio-E continuas en el núcleo y las fibras largas
continuas están rodeadas por un bucle tubular de fibras de
vidrio-E (Eurocarbon, Holanda). El sistema se
impregna con el sistema de matriz espesa anterior. Las fibras
impregnadas en la superficie exterior se exponen mediante la
disolución de la parte superficial de la matriz con
tetrahidrofurano (THF).
Ejemplo
2
Se fabrica un preimpregnado utilizando el
sistema de matriz espesa del Ejemplo 1. El preimpregnado comprende
fibras de vidrio-E largas y continuas en el núcleo y
estas fibras largas continuas están rodeadas por un tejido delgado
tridimensional de vidrio-E (Parabeam, Holanda). El
núcleo y la funda de tejido se atan con hebras de
vidrio-E y el sistema que se obtiene se impregna con
la matriz. Las fibras impregnadas en la superficie exterior se
exponen mediante la disolución de la parte superficial de la matriz
con THF.
Ejemplo
3
Se utiliza un sistema de matriz espesa como el
de los Ejemplos 1 y 2 con el fin de impregnar lana de
vidrio-E (30% volumen de vidrio-E
con respecto al volumen total) en forma de diente. Las fibras
impregnadas de la superficie exterior se exponen mediante la
disolución de la matriz de la parte superficial con THF. La
estructura interna con fibras se polimeriza con el fin de obtener
un núcleo rígido. Las fibras o la superficie que no está recubierta
por matriz polimerizada se impregnan a continuación con otro sistema
de matriz.
Ejemplo
4
Se fabrica un diente prefabricado reforzado de
fibras utilizando lana de vidrio-E recubierta de
acrilato termocurable curado por calor. La lana de
vidrio-E se inserta en un molde de diente y se
calienta a 200ºC durante 15 minutos. El diente de fibra preformado
que se obtiene presenta una estructura fibrosa de elevada porosidad
y se puede impregnar fácilmente con una resina espesa resinosa
curable por luz (como en el Ejemplo 1) utilizando calentamiento y a
presión. Después de impregnar el diente preformado, se sumerge
brevemente en THF. Esto se realiza con el fin de disolver una capa
delgada de resina espesa de la superficie para que se expongan las
fibras en la superficie y se utilicen como componente mecánico
entrelazante destinados a incrementar el la unión entre el diente
prefabricado reforzado de fibras y el compuesto de esmalte. Antes de
la polimerización se puede dar forma al diente con facilidad y se
puede utilizar como una parte "lista para utilización" en un
puente de dientes. La polimerización del diente reforzado de fibras
prefabricado se puede iniciar con luz, por ejemplo. El compuesto de
esmalte se añade y a continuación se polimeriza. Estas etapas de
añadir el compuesto de esmalte y polimerización se pueden realizar
en un modelo o en la boca del paciente.
Ejemplo
5
Se produjo una forma redonda hueca, es decir, un
tubo utilizando fibras continuas, con un bucle dentro. El tubo
obtenido se impregnó con una matriz espesa y el producto se sumergió
en un disolvente con el fin de exponer la estructura de fibras en
la parte exterior. El preimpregnado se recubrió adicionalmente con
una película de PMMA mediante inmersión rápida en disolución de
PMMA en THF (90% peso THF + 10% TFA peso).
Ejemplo
6
Se utilizó un preimpregnado de diente como el
del Ejemplo 4 con el fin de reparar una dentadura después de que se
extrajera un diente original de la dentadura. La estructura de
fibras expuesta del diente preimpregnado se impregnó de PMMA tal
como se describe en la patente US nº 5.846.640.
Ejemplo
7
Se impregnó lana de vidrio-E
silanizada (30% vol. de vidrio-E con respecto al
volumen total) en una matriz espesa produciendo una pasta, que se
puede considerar como una pasta de montura restauradora. Se expuso
una capa delgada de superficie de fibras de lana no impregnadas
mediante la disolución de la matriz. Se corroyó la superficie de
dentina con 35% de ácido fosfórico durante 15 segundos y se aplicó
la imprimación de dentina a la dentina. Se impregnó la pasta
restauradora con un adhesivo dental y se comprimió la pasta contra
el diente que se debía restaurar y se fotopolimerizó. La superficie
del relleno de base restauradora así obtenida se recubrió de un
producto adecuado con el fin de formar la superficie del diente.
Ejemplo
8
Se utilizaron ensayos de resistencia de la unión
a la cizalla según ISO/TR 11405 con el fin de medir las propiedades
de enlace de un preimpregnado según la presente invención. Se
compararon preimpregnados según la presente invención a un grupo
control consistente en fibras de vidrio-E
unidireccionales impregnadas completamente. Las muestras se
fotopolimerizaron con una unidad de curado por luz (Optilux 501)
durante 40 segundos. Se utilizó un poste (3,6 mm diámetro) de
compuesto de partículas de relleno (Gradia, CG Corporation, Tokio,
Japón) como adherente y se fotopolimerizó (Optilux 501) durante 40
segundos en las muestras.
La resistencia del enlace a la cizalla se midió
utilizando una velocidad de cruceta de 1,0 mm/min. La mitad de las
muestras se almacenó en condiciones secas y la mitad de las muestras
se expuso a reciclado térmico (5 a 55ºC, 6000 ciclos, 20 segundos
de tiempo de baño) en agua destilada con el fin de generar un ensayo
de envejecimiento acelerado.
\newpage
Los resultados del ensayo se representan en la
Figura 11, en la que la muestra A es un preimpregnado seco según la
presente invención, B es un preimpregnado termociclado según la
presente invención, C es un preimpregnado unidireccional
convencional y D es un preimpregnado convencional unidireccional
termociclado. Se puede apreciar claramente que la resistencia del
enlace a la cizalla de los preimpregnados según la presente
invención es considerablemente superior a la resistencia del enlace
a la cizalla del preimpregnado convencional.
En la presente memoria, excepto cuando el
contexto lo requiera de otro modo, los términos "comprende", y
"comprendiendo" se refieren a "incluye",
"incluyendo" respectivamente. Es decir, cuando la presente
invención se describe o define como comprendiendo características
específicas, múltiples formas de realización de la misma invención
pueden también comprender dichas características.
Resultará evidente para los expertos en la
materia que la presente invención puede proporcionar múltiples
aplicaciones y modificaciones adicionales del procedimiento de la
presente invención destinadas a la utilización de una estructura de
fibras con el fin de incrementar el enlace entre materiales rígidos
y flexibles y preimpregnados con el fin de formar estructuras
reforzadas para múltiples aplicaciones médicas y dentales.
En vista de lo expuesto anteriormente, la
presente invención se puede realizar de otras modos específicos sin
apartarse del espíritu o los atributos esenciales de la misma y, en
consecuencia, se deberá hacer referencia a las reivindicaciones
adjuntas, en lugar de a la descripción anterior como indicadoras del
alcance de la presente invención.
Claims (23)
1. Preimpregnado que comprende fibras y una
matriz curable, caracterizado porque dicho preimpregnado
presenta un núcleo y una parte superficial que envuelve dicho
núcleo en el que la matriz del núcleo y de la parte superficial
están realizados en el mismo material y porque la proporción de la
matriz a las fibras es superior en el núcleo que en la parte
superficial.
2. Preimpregnado según la reivindicación 1,
caracterizado porque la proporción de la matriz a las fibras
en la parte superficial es de 0 a 95% de la proporción de la matriz
a las fibras en el núcleo.
3. Preimpregnado según la reivindicación 1,
caracterizado porque la proporción de la matriz a las fibras
en la parte superficial es de 0 a 50% de la proporción de la matriz
a las fibras en el núcleo.
4. Preimpregnado según la reivindicación 1,
caracterizado porque la proporción de la matriz a las fibras
en la parte superficial es de 0 a 20% de la proporción de la matriz
a las fibras en el núcleo.
5. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la densidad
de la matriz es superior en el núcleo que en la parte
superficial.
6. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grosor
de la parte superficial es de 1 a 50% del grosor total del
preimpregnado.
7. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el grosor de la
parte superficial es de 1 a 30% del grosor total del
preimpregnado.
8. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras
del núcleo son esencialmente unidireccionales y continuas.
9. Preimpregnado según la reivindicación 1, 2 ó
3, caracterizado porque las fibras de la superficie están en
forma de un bucle tubular que envuelve dicho núcleo.
10. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras
de la parte superficial son esencialmente perpendiculares a dichas
fibras esencialmente unidireccionales y continuas del núcleo.
11. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichas
fibras en la parte superficial forman una superficie similar a un
cepillo y/o una superficie con bucles de fibra.
12. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material
de dicha matriz se selecciona de entre el grupo constituido por
metil metacrilato, etil metacrilato, n-butil
metacrilato, isobutil metacrilato, 2-etilhexil
metacrilato, ciclohexil metacrilato, isobornil metacrilato,
tetrahidrofurfuril metacrilato, bencil metacrilato, morfolinoetil,
metacrilato, dietilenglicol dimetacrilato, trietilenglicol
dimetacrilato, diurentan dimetacrilato,
2,2-bis(4-(2-hidroxi-3-metacriloxi)fenil)propano,
dendrímeros funcionalizados con metacrilato, otros oligómeros
hiperramificados de metacrilato,
\epsilon-caprolactona, policaprolactona,
poliláctidos, polihidroxiprolina, poliamidas, poliuretano,
poliolefinas, cloruro de polivinilo, mezclas y combinaciones de los
mismos.
13. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichas
fibras se seleccionan de entre el grupo constituido por fibras de
vidrio inertes, fibras de vidrio bioactivo, fibras de
carbono/grafito, fibras de aramid, fibras de
poli(p-fenilen-2,6-benzobisoxazol),
fibras de
poli(2,6-diimidazo(4,5-b4',5'-e)piridinilen-1,4(2,5-dihidro)fenileno,
fibras de poliolefina, colágeno, celulosa y fibras de celulosa
modificada.
14. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
superficie de las fibras de la parte superficial está
funcionalizada.
15. Preimpregnado según la reivindicación 14,
caracterizado porque la superficie de las fibras de la parte
superficial está funcionalizada con silano, titanato, zirconato y/o
aluminato.
16. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la matriz
de la parte superficial está funcionalizada.
17. Preimpregnado según la reivindicación 16,
caracterizado porque la matriz de la parte superficial está
funcionalizada con hidroxiapatita, sílice y/o titanio.
18. Preimpregnado según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte
superficial comprende un agente bioactivo.
19. Preimpregnado según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicho agente bioactivo está seleccionado
de entre el grupo constituido por vidrio bioactivo, factores de
crecimiento, bisfosfonatos, agentes antimicrobianos, agentes
antiinflamatorios, proteínas morfogénicas del hueso, interferones,
corticoesteroides, citostáticos, hormonas anabólicas, vitaminas,
desinfectantes y mezclas de los mismos.
20. Compuesto obtenible mediante el curado de la
matriz de un preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 19.
21. Utilización de un preimpregnado o compuesto
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20 para las
construcciones médicas y/o dentales.
22. Utilización según la reivindicación 20 en
prótesis endoóseas, prótesis maxilofaciales, implantes dentales,
puentes dentales, puentes unidos por resina, prótesis dentales,
entablillados periodontales, postes de conducto radicular,
aplicaciones ortodónticas, coronas, empastes, protectores bucales,
matrices e insertos para material de empaste dental, refuerzos para
prótesis dentales extraíbles, materiales de reparación para puentes
de aleación de oro, materiales para el índice de mordedura,
repuestos de yeso para soportes óseos, dispositivos de soporte
ortopédico externo y dispositivos deportivos.
23. Utilización de un preimpregnado o compuesto
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20 en herramientas,
dispositivos y partes de instrumentos.
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