ES2312554T3

ES2312554T3 - Compuestos y composiciones de polimero dentales y medicas.

Info

Publication number: ES2312554T3
Application number: ES02711891T
Authority: ES
Inventors: Pekka Vallittu; Lippo Lassila; Mikael Skrifvars; Eeva Viljanen; Antti Yli-Urpo
Original assignee: Stick Tech Oy
Current assignee: Stick Tech Oy
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2009-03-01
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP3971307B2; BR0207480B1; CA2437622A1; JP2004525216A; CN1643073A; KR20040011460A; CN100393813C; KR100893126B1; PL365346A1; EP1368430A1; AU2002231823B2; PL204442B1; WO2002062901A1; BR0207480A; ATE407976T1; DE60228823D1; EP1368430B1; WO2002062901A8; CA2437622C

Abstract

Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque este comprende a) 30-99% en p de monómeros que comprenden 30-99% en p de dendrímero terminado en metacrilato a una combinación de dendrímeros terminados de metacrilato y 1-70% en p de un disolvente reactivo a una combinación de disolventes reactivos, y b) 0.1-70% en p de un nanorrelleno o una combinación de nanorrellenos, con un tamaño de partícula de menos de 0.1 µm, y el nanorrelleno es un nanorrelleno orgánico o un nanorrelleno hibrido orgánico - inorgánico incorporado en la composición o el compuesto con el disolvente reactivo y que forma una fase de nanorrelleno en la polimerización, y aditivos opcionales.

Description

Compuestos y composiciones de polímero dentales y médicas.

La invención se relaciona con compuestos y composiciones de polímero multifuncionales polimerizables, que son adecuadas para aplicaciones dentales y médicas, tal como prótesis dentales, materiales de relleno, implantes y similares. Este también se relaciona con un método para la elaboración de tales compuestos y composiciones de polímero multifuncional, y con el uso de dichos compuestos y composiciones de polímero multifuncional en aplicaciones dentales y médicas.

Los compuestos de relleno particulados poliméricos, tales como aquellos hechos de 2,2-bis-4-(2-hidroxi-3-metacriloxi)fenil propano (BisGMA)-trietilenglicol dimetacrilato (TEGDMA) con rellenos inorgánicos, son comúnmente utilizados tanto como materiales de relleno o en enchapados de puentes dentales. Los inconvenientes de tales compuestos de relleno en partícula, basados en sistemas de monómero BisGMA-TEGDMA, son su alto encogimiento volumétrico en polimerización, la resistencia al desgaste inadecuada del material y las pobres propiedades adhesivas como sustratos después de ser polimerizados y envejecidos. El último inconveniente ha hecho la reparación de los viejos rellenos de compuesto difícil al utilizar técnicas adhesivas dentales. Además, el laminado y enchapado de un aparato dental compuesto se influencia negativamente por las pobres propiedades adhesivas de las capas laminadas de compuesto. El problema del encogimiento volumétrico se relaciona también con los adhesivos dentales, causando que la película adhesiva polimerizada se despegue de las estructuras del diente y de los túbulos de dentina.

El uso de compuestos reforzados con fibra (FRC) en aplicaciones dentales se basa en sistemas de monómero de mono o dimetacrilato para formar una matriz de copolímero y/o polímero multifase al FRC. Adherir un compuesto de relleno de partícula al sustrato FRC es de gran importancia en el éxito clínico de las restauraciones FRC. La matriz de polímero de dimetacrilato altamente reticulado de los FRC ha mostrado ser un sustrato adhesivo inadecuado para las nuevas matrices de polímero cuando se restaura el FRC. Para solucionar este problema, una matriz de polímero multifase, que emite la formación de la unión de una red de polímero penetrante (IPN), se ha introducido al FRC. Sin embargo, también estas matrices de polímero multifase tienen los mismos problemas con propiedades del sustrato adhesivo inadecuadas. Algunos productos pre impregnados de matriz de polímero multifase que contienen dendrímeros no especificados se han descrito en la publicación WO 99/45890.

La resistencia al desgaste inadecuada de los compuestos de relleno dental convencional se relaciona con el tamaño de la partícula, de relleno al acoplar los agentes y el tipo de matriz de polímero.

Los polímeros hiperramificados (HBP) y los polímeros dendríticos son compuestos oligoméricos o poliméricos tridimensionales, altamente ordenados que se sintetizan partiendo de moléculas iniciadoras pequeñas mediante una secuencia de reacción que es continuamente repetida. Estos compuestos difieren significativamente de los polímeros convencionales utilizados en los materiales dentales. En un polímero lineal, la cadena es enmarañada debido a las interacciones intramoleculares, cuyos HBP y polímeros dendríticos son moléculas esféricas compactas con muchas ramas. Debido a la estructura esférica altamente ramificada, los HBP y los polímeros dendríticos tienen un alto número de grupos finales funcionales localizados en la esfera de la estructura, aunque el polímero línea, no ramificado tiene solamente dos grupos finales funcionales. Estas propiedades únicas hacen los HBP y los polímeros dendríticos (también conocidos como dendrímeros) altamente interesantes en muchas aplicaciones.

Los HBP y los polímeros dendríticos son bien conocidos en la literatura. La US 5 4 18 301 describe una macromolécula dendrítica del tipo poliéster que tiene una molécula iniciadora o un polímero iniciador con uno o más grupos hidroxilo reactiva (A). Los grupos (A) están bajo formación de una estructura en árbol inicial, unido a los grupos carboxilo reactivo (B) de un extendedor de cadena monomérica que tiene los dos grupos reactivos (A) y (B). La estructura de árbol se extiende opcionalmente y adicionalmente ramificada desde la molécula iniciadora o polímero iniciador mediante la adición de moléculas adicionales de un extendedor de cadena monomérica por medio de uniones entre los grupos reactivos (A) y (B) de estos y es posteriormente opcionalmente extendida de manera adicional mediante la reacción con un detenedor de cadena.

La US 5 834 118 enseña un poliéster hiperramificado de poliol con 3 a 10 grupos hidroxilo reactivos y un anhídrido policarboxílico aromático con 2 a 4 grupos carboxilo, cada grupo hidroxilo del poliol que forma un enlace de éster con un grupo anhídrido del anhídrido policarboxílico, y además enlaces éster formadores de glicidil (met) acrilato o alil glicidil éter con los grupos carboxilo restantes del anhídrido y los grupos hidroxilo libres. Además, el poliéster hiperramificado, (anhídrido met) acrílico y/o un anhídrido carboxílico alifático forma enlaces éster con los grupos hidroxilo libres.

Un polímero hiperramificado que tiene por lo menos 6 grupos hidroxilo o carboxilo terminales y un punto de gel Caroters menor de 1 se describe en la WO 93/18079. El HBP está comprendido de un núcleo y de residuos de poliol y policarboxi. El polímero hiperramificado es obtenible al iniciar con un compuesto de núcleo que contiene por lo menos un grupo hidroxilo y hacerlo reaccionar con un compuesto que contiene por lo menos un grupo anhídrido, luego la primera generación el producto de adición terminado en ácido resultante de la primera generación reacciona con un compuesto que contiene por lo menos un grupo epoxi. En la segunda generación. el producto de adición terminado en hidroxilo de primera generación reacciona con un compuesto que contiene por lo menos un grupo anhídrido, luego el producto de adición terminado en ácido resultante de segunda generación reacciona con un compuesto que contiene por lo menos un grupo epoxi que resulta en un producto de adición terminado en hidroxilo de segunda generación. Por lo menos los monómeros de una generación son utilizados los cuales tienen por lo menos un grupo funcional además de un grupo anhídrido o un grupo epoxi.

La US 5 886 064 describe una composición granular, polimerizable que contiene por lo menos un monómero polimerizable y/o oligómero y un iniciador de polimerización y opcionalmente un acelerador y por lo menos 70% en peso de un relleno con un tamaño de partícula de 0,1-1, 0 \mum, y adicionalmente 0,5 a 28% de peso de un dendrímero. Los dendrímeros adecuados son dendrímeros de propilenoimina, dendrímeros de poliéter/politioéter, dendrímeros de poliéster, dendrímeros de polifenilenoamida, y dendrímeros de éster de polifenileno. Preferiblemente, los dendrímeros tienen grupos terminales polimerizables los cuales son grupos (met) acrílico, arilo, estirilo, vinilo, viniloxi y/o vinilamina. Dichas composiciones se vuelven fluibles bajo compresión o tensiones de corte. La composición se puede empacar de una manera similar como amalgama y es adecuada como un material dental o para la producción de un material dental. El contenido alto en relleno con el contenido de monómero/oligómero polimerizable optimizado asegura la formación de un sistema granular homogéneo.

La WO 98 36729 se relaciona con materiales dentales polimerizables que comprenden por lo menos una resina polimerizable tal como los productos de adición de aminas, por lo menos un monómero polimerizable y por lo menos un relleno con un contenido de 20 a 85% en peso. Los rellenos de compuesto tradicionales, tales como los rellenos de vidrio de estroncio-alumino-fluoro-silicato se sugieren sin ninguna especificación para tamaño de partícula.

La WO 99 09934 se relaciona con dendrímeros basados en composiciones sobre núcleos de silano con grupos alquenilo terminales, que comprenden opcionalmente organopolisiloxanos con o sin grupos reactivos, aplicables en materiales dentales.

En aplicaciones, tales como implantes, la rigidez de la construcción que corresponde al modulo del hueso juega un importante papel en disminuir la formación de tensión a la interfaz entre el implante y el hueso. Los implantes endóseos habitualmente utilizados son hechos típicamente de aleaciones de titanio o aleaciones de cobalto-cromo con un modo de flexión considerablemente mayor que aquel del hueso. La falta de coincidencia en estas propiedades puede explicar parcialmente la perdida de por ejemplo prótesis de cadera después del uso durante algunos años. El FRC comprende un grupo de materiales con propiedades mecánicas que pueden ser hechas a la medida las cuales corresponden a las propiedades del hueso. El FRC, hecho de fibras de sílice altamente rígidas, carbono/grafito o vidrio, incrementa el modulo del material. De otra parte, la matriz de polímero del FRC también es responsable de hacer a la medida las propiedades mecánicas de FRC. Los polímeros basados en dimetacrilato (por ejemplo sistemas BisGMA-TEGDMA) dan como resultado módulos de flexión relativamente bajos que pueden retener el modulo del FRC a un nivel bajo comparado con aquel del hueso cortical.

Un objeto de la invención es suministrar compuestos y composiciones de polímero polimerizables, multifuncionales adecuadas para aplicaciones dentales y médicas, particularmente para aplicaciones como materiales de relleno, construcciones tecnológicas dentales, implantes dentales y ortopédicos, otros implantes médicos y endoprótesis, materiales de guía de tejido, matriz de cultivo de célula y tejido, prótesis ortopédicas, materiales de matriz de liberación de fármaco y similares.

Un objeto adicional de la invención es suministrado en un método para la elaboración de dichos compuestos y composiciones de polímero multifuncionales polimerizables y compuestos preimpregnados de compuestos de polímero multifuncionales polimerizables.

Un objeto adicional de la invención es el uso de dichos compuestos y composiciones de polímero multifuncionales polimerizables y de compuestos pre impregnados de polímero multifuncionales polimerizables en aplicaciones dentales y médicas.

Las características propias de los compuestos y composiciones de polímeros multifuncionales polimerizables para aplicaciones dentales y médicas, del método para la elaboración de dichos compuestos y composiciones de polímero, multifuncionales polimerizables y el uso de dichos compuestos y composiciones de polímeros multifuncionales polimerizables en aplicaciones médicas y dentales se establecen en las reivindicaciones.

Se ha encontrado de manera sorprendente que las desventajas de los materiales de acuerdo con el estado de la técnica, utilizado en aplicaciones dentales y medicas, se puede evitar por reducir de manera significativa al utilizar la solución de acuerdo con la invención. de acuerdo con la invención, los compuestos y composiciones de polímero multifuncional polimerizables comprenden 1) un dendrímero terminado en metacrilato reactivo o una combinación de dichos dendrímeros reactivos con varios pesos moleculares, 2) un disolvente reactivo o una combinación de disolventes reactivos, y 3) un hibrido orgánico - inorgánico un nanorrelleno o una combinación de dichos nanorrellenos, siendo el tamaño de la partícula < 0.1 \mum, son especialmente adecuados para las aplicaciones dentales y medicas.

Los compuestos o composiciones de polímero multifunciones polimerizables comprenden a) 30-99% en peso de monómeros que comprenden 30-99% en peso, preferiblemente 50-90% en peso y particularmente de manera preferible 60-80% en peso del dendrímero terminado en metacrilato a una combinación de dichos dendrímeros y 1-70% en peso, preferiblemente 1-50% en peso y particularmente de manera preferible 1-30% en peso del disolvente reactivo o una combinación de los disolventes reactivos y b) 0.1-70% en peso, preferiblemente 30-70 en peso y particularmente preferiblemente 50-70% en peso de un hibrido orgánico o orgánico - inorgánico un nanorrelleno o una combinación de dichos nanorrellenos.

El dendrímero reactivo es seleccionable grupo que consisten de reticuladores multifuncionales funcionalizados de acrilato o metacrilato, tales como aquellos descritos en la Patente US 5 834 118. Los dendrímeros adecuados y los polímeros hiperramificados se obtienen al hacer reaccionar una molécula iniciadora que tiene uno o más grupos hidroxilo con compuestos policarboxílicos aromáticos de una manera seleccionada para obtener una estructura ordenada. Los dendrímeros y los polímeros hiperramificados obtenidos mediante la reacción de moléculas iniciadoras que contienen amino con vinil cianuros también se pueden utilizar, así como también los dendrímeros y los polímeros hiperramificados obtenidos de la reacción entre la molécula iniciadora que tiene uno o más grupos hidroxilo y una cadena entendedora que tiene unos grupos hidroxilo y por lo menos dos grupos carboxilo. Las mezclas de estos dendrímeros y los polímeros hiperramificados también son adecuadas. Los dendrímeros y los polímeros hiperramificados que tienen una estructura esférica se prefieren. Además, los dendrímeros y los polímeros hiperramificados en la segunda o una generación superior son particularmente adecuados. La generación se define como el número de reacciones consecutivas necesarias para obtener la estructura deseada. Los dendrímeros y los polímeros hiperramificados tienen grupos extremo terminales, que son reactivos y pueden tomar parte en una reacción química. Los grupos terminales posibles son grupos hidroxilo, carboxilo o amino. Los dendrímeros y los polímeros hiperramificados con combinaciones de estos grupos también son posibles. Los grupos terminales reaccionan además con reactivos orgánicos, de tal forma que el grupo final se convierte a un grupo terminal reactivo, polimerizable. Para la presente invención, los grupos terminales polimerizables adecuados en los dendrímeros son, grupos metacrílicos. Los dendrímeros particularmente preferibles son dendrímeros terminados en metacrilato.

La síntesis de dendrímeros y los polímeros hiperramificados que tiene grupos polimerizables reactivos se desarrollan de acuerdo con los principios de las reacciones comúnmente conocidas, entre reactivos monoméricos adecuados y los dendrímeros, respectivamente los polímeros hiperramificados. Los reactivos monoméricos particularmente preferidos son el cloruro ácido metacrílico y el anhídrido metacrílico para la reacción con dendrímeros terminales hidroxilo y polímeros hiperramificados, 2-hidroxi etil metacrilato, alil glicidiléter, glicidil acrilato y glicidil metacrilato para la reacción con dendrímeros terminados en carboxilo y polímeros hiperramificados, acriloiloxi etil metacrilato para la reacción con dendrímeros que contienen amino.

El nanorrelleno, que actúa como una sustancia de relleno es un compuesto híbrido orgánico o orgánico - inorgánico. El nanorrelleno es un polvo sólido a temperatura ambiente con un tamaño de partícula de menos de 0.1 \mum. El nanorrelleno orgánico se selecciona de un grupo que consiste de una cadena de polímero, un grupo de cadenas de polímero, un copolímero de dichos polímeros y similares, tal como un alquil acrilato polimerizado y/o monómeros de alquil metacrilato. Preferiblemente el nanorrelleno orgánico es un grupo de cadenas de polímero de polimetil metacrilato (PMMA) a un grupo de cadenas de polímero de dendrímero de dimetacrilato polietilenglicol (PEG DMA). El nanorrelleno orgánico puede estar en la forma de partículas sólidas polimerizadas, que son parcialmente disueltas por el dendrímero y el disolvente reactivo. Los polímeros de nanorrelleno orgánico consisten de monómeros tales como alquil metacrilato y alquil dimetacrilato, alquil acrilatos y alquil diacrilatos y preferiblemente metil metacrilato, mezclados con disolventes reactivos, forman después de la polimerización nanorrellenos, como grupos de cadenas de polímero, entre los dendrímeros.

El nanorrelleno hibrido orgánico - inorgánico se selecciona del grupo que consiste de polisilsesquioxanos, conocidos como monómeros POSS.

El disolvente reactivo actúa en la formación de la fase de nanorrelleno orgánica en la polimerización, como un portador para el nanorrelleno orgánico o inorgánico, y en la disminución de la viscosidad del dendrímero para obtener una resina utilizable. Así las composiciones con altas concentraciones de dendrímeros se pueden obtener. El disolvente reactivo, adecuadamente un monómero de acrilato o metacrilato tal como metil metacrilato, etil metacrilato, butil metacrilato, propil metacrilato y preferiblemente metil metacrilato, después de ser polimerizados, forman también un nanorrelleno orgánico.

La composición o el compuesto pueden opcionalmente comprender refuerzo, tal como fibra de vidrio, fibra de carbono/grafito y fibra de polietileno, y otros aditivos adecuados conocidos en la técnica, tales como plastificados, antioxidantes, inhibidores de polimerización, aceleradores y catalizadores si se requiere. Las sustancias fármaco y los agentes antimicrobianos también se pueden incorporar en la composición o compuesto de polímero, preferiblemente en combinación con rellenos Si-gel y Ti-gel.

El método para la elaboración del compuesto o la composición de polímero multifuncional polimerizable comprende las siguientes etapas:

Se prepara una mezcla de monómero. La mezcla de monómero contiene 30-99%, preferiblemente 50-90% en peso y particularmente de manera preferible 60-80% en peso de un dendrímero terminado en metacrilato o una mezcla de dichos dendrímeros, y 1-70% en peso, preferiblemente 1-50% en peso y particularmente de manera preferible 1-30% en peso de un disolvente reactivo a una mezcla de disolventes reactivos. A esta mezcla de monómero 0.1-70% en peso, preferiblemente 30-70% en peso y particularmente de manera preferible 50-70% en peso de, un nanorrelleno hibrido orgánico o orgánico - inorgánico a una combinación de dichos rellenos se agrega. El o los dendrímeros reactivos se mezclan con el o los disolventes reactivos y el o los nanorrellenos se agregan entonces. Los componentes se mezclan a temperatura ambiente o a una temperatura ligeramente elevada de 20-50ºC utilizando cualquier técnica de mezcla adecuada. Un iniciador de polimerización y un catalizador opcional se agregan, 0.1-3% en peso de cada uno, y otros aditivos opcionales. La mezcla se almacena en un lugar fresco, preferiblemente en o por debajo de una temperatura de 10ºC y en oscuridad, en un recipiente herméticamente cerrado con el fin de evitar la evaporación de los componentes volátiles y la polimerización de la mezcla. La mezcla es dejada en reposo durante un día y se asegura la completa solvatación y mezcla de todos los componentes. Una mezcla de dendrímero similar a gel se obtiene con una viscosidad que es trabajable en la aplicación planeada.

La mezcla de dendrímero similar a gel obtenida se puede mezclar con 60-98% en peso de un disolvente inerte, tal como un alcohol, cetona, alcano o similar y preferiblemente unos son etanol, metanol, acetona, hexano, ciclohexano, tetrahidrofurano, con el fin de obtener un adhesivo dental curable o un recubrimiento dental.

En la elaboración de un producto preimpregnado con un refuerzo adecuado, tal como un refuerzo de fibra, la impregnación de las fibras con la mezcla de monómeros no se puede llevar a cabo, seguido por la evaporación opcional de los componentes volátiles. Todos los otros ingredientes también están incorporados en el producto preimpregnado antes de evaporación. La viscosidad del gel de dendrímero se puede modificar con el fin de mantener el material de refuerzo deseado, como fibras de vidrio individuales, en el gel junto con el producto preimpregnado así obtenido durante el procesamiento y la conformación del producto preimpregnado en la forma deseada. La viscosidad del gel se puede modificar al variar las cantidades de los rellenos orgánicos, u opcionalmente variar la estructura IPN de los rellenos poliméricos.

También los pigmentos de color y otros aditivos convencionales se pueden utilizar con el fin de lograr la apariencia deseada y la estética, por ejemplo el color de los dientes del paciente.

El gel de dendrímero, la mezcla de monómero, y le adhesivo dental, el recubrimiento y el producto preimpregnado dental son curables al utilizar preferiblemente luz azul o auto polimerización, pero también otros métodos de curación se pueden utilizar dependiendo de la aplicación. Todos los promotores convencionales, tales como canforquinona con catalizadores de amina se pueden utilizar.

En el proceso de elaboración del compuesto de polímero multifuncional proveniente del producto preimpregnado de dendrímero anteriormente descrito, los nanorrellenos poliméricos son reactivamente procesados de los monómeros de disolvente utilizados en el procesamiento de los sistemas de dendrímeros altamente viscosos. El dendrímero orgánico reactivo reacciona con el nanorrelleno orgánico y las cadenas de polímero o los grupos de cadena de polímero de nanorrelleno que están covalentemente unidos a los dendrímeros o unidos por vía de los mecanismos de la red de polímero interpenetrante (IPN) a los dendrímeros. Las moléculas son polimerizadas a nivel molecular una dentro de la otra. En el caso de un nanorrelleno inorgánico, el dendrímero reactivo reacciona con la ayuda de o por vía de los agentes de acoplamiento para producir una unión entre el dendrímero y el agente de acoplamiento tal como silanos o titanatos, tal como las moléculas son polimerizadas a nivel molecular una dentro de la otra. En el caso de un nanorrelleno inorgánico, el dendrímero reactivo reacciona con la ayuda o por vía de el o los agentes de acoplamiento para producir una unión entre el dendrímero y el agente de acoplamiento tal como silanos o titanatos, tal como 3-(trimetoxisilil) propil metacrilato o metacrilato triisopropóxido de titanio, o las partículas de relleno son atrapadas físicamente en los espacios entre los dendrímeros. Cuando el relleno orgánico se utiliza en el compuesto, un disolvente reactivo, preferiblemente un acrilato o un monómero de metacrilato, polimeriza con el dendrímero. Después de la polimerización la composición se puede unir a las otras resinas a través de la polimerización del radical libre o los dendrímeros o los rellenos inorgánicos o por vía de la formación de IPN.

Cuando se utiliza un compuesto o composición de polímero multifuncional de acuerdo con la invención, los problemas relacionados con las propiedades adhesivas inadecuadas del sustrato son resueltas. De acuerdo con la invención, la introducción de un sistema de monómero multifuncional da como resultado grandes cantidades de grupos funcionales que no han reaccionado en la matriz del polímero. Los grupos funcionales no reaccionados del compuesto de relleno polimerizado y envejecido o construcción FRC se activan al momento cuando se adhiere nuevo material de compuesto líquido sobre el envejecido. La reacción de polimerización forma enlaces covalentes adhesivos ante la matriz de polímero multifuncional en el FRC y el material de compuesto recientemente aplicado.

Los HBP y los dendrímeros son particularmente adecuados en aplicaciones dentales y medicas. La forma esférica de la molécula da propiedades reológicas favorables, las cuales son ventajosas cuando se elabora el FRC. En la medida en que la forma y el tamaño esférico se pueden ajustar a la medida al seleccionar los HBP y los dendrímeros de diferente tamaño. Es posible controlar el empaque de componentes individuales en la matriz de resina utilizado en el FRC. Además la interacción entre la matriz de resina y los rellenos son refuerzos utilizados en los FRC puede ser mejorado al seleccionarlos HBP o el dendrímero con un grupo final adecuado funcionalmente.

De acuerdo con la invención, la resistencia al desgaste se mejora al incorporar partículas de nanorrelleno hibridas orgánicas, inorgánicas, u orgánicas inorgánicas en los espacios intermoleculares entre las moléculas de dendrímero. El tamaño de los rellenos a nanoescala se selecciona de acuerdo con el espacio intermolecular disponible entre las moléculas de dendrímero. La superficie de las regiones es funcionalizada con el fin de reaccionar con los grupos funcionales de la cubierta más exterior de las moléculas de dendrímero. Los rellenos se adhieren fuertemente y se atrapan nanomecánicamente entre las moléculas de dendrímero, que incrementa considerablemente la resistencia al desgaste de los compuestos de relleno de partícula. Los problemas relacionados con el uso de los FRC habituales, tales como la contracción de polimerización volumétrica alta, se puede resolver al introducir polímeros hiperramificados o dendríticos en los FRC. El uso de dendrímeros multifuncionales en lugar de monómeros de metacrilato incrementan las propiedades mecánicas de la matriz de polímero mediante la naturaleza extensivamente reticulada del polímero. El encogimiento volumétrico en la polimerización, de los compuestos y las composiciones de acuerdo con la presente invención es notoriamente baja.

Los nanorrellenos hechos de mezclas de disolventes reactivos, utilizados para disminuir la viscosidad de los dendrímeros no se ha descrito en la técnica anterior. Tales nanorrellenos son particularmente importantes y útiles en la medida en que ellos rellenan los espacios intermoleculares disponibles entre las moléculas de dendrímero. Los compuestos y las composiciones de dendrímero - nanorrelleno se pueden utilizar como materia prima o una matriz de polímero de FRC. Las aplicaciones de los puentes de compuesto reforzado con fibra (FRC) son posibles con el uso de fibras. La técnica anterior describe solamente composiciones de dendrímero con bajas concentraciones de dendrímeros. La presente invención suministra el uso de u disolvente reactivo como un portador/formador de nanorrellenos, y como un modificador de la viscosidad del sistema de composición de dendrímero antes de la polimerización, que da como resultado altas concentraciones de dendrímeros en las composiciones finales.

Los compuestos y composiciones de polímero multifuncional así obtenidos son adecuados para la aplicación dental y medica, los materiales de relleno, con y sin refuerzo, dependiendo de la aplicación. Los compuestos y composiciones de polímero multifuncional de acuerdo con la invención se pueden utilizar como materiales en masa o matrices de polímero de compuestos de fibra o compuestos de relleno en partícula en aplicaciones tales como compuesto de relleno de diente, adhesivos dentales, aplicaciones dentales, otras construcciones tecnológicas dentales, implantes dentales y ortopédicos, implantes médicos y endoprótesis, materiales de guía de tejido, matriz de cultivo celular y de tejido, prótesis ortopédica, materiales de matriz liberadores de fármaco y similares.

Los siguientes ejemplos suministran un mejor entendimiento de la presente invención, sin embargo, ellos no pretenden limitar al alcance de esta.

Ejemplos

Ejemplos 1-3

Elaboración de una mezcla de dendrímero polimerizable ligera

Un polímero hiperramificado con grupos finales metacrílicos (HBP-1, dendrímero hecho de pentaeritritol, anhídrido 1, 2,4-bencenotricarboxílico, glicidil metacrilato y anhídrido metacrílico, preparado como se describió en la patente US 5834118), metil metacrilato (MMA), canforquinona (CQ) y 2-(N,N-dimetilamino)-etil metacrilato (DMA EMA) fueron pesados y mezclados con 3 diferentes proporciones en peso a temperatura ambiente, 3 mezclas fueron almacenadas en un recipiente cerrado en un refrigerador a temperatura por debajo de 10ºC. La mezcla fue dejada en reposo durante un día para asegurar la mezcla completa de los componentes. Las muestras en forma de disco (diámetro 5.5 mm, grosor 0.75 mm) fueron polimerizados con luz azul (400-520 mm) durante 40 segundos. El grado de compresión se midió con un espectrómetro de FTIR durante 15 minutos después de iniciar la polimerización. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

TABLA 1 Grado de conversión (DC) de diferentes compuestos de polímero multifuncional

1

Ejemplo 4

Elaboración de un producto preimpregnado FRC dendrímero multifuncional

50% p del dendrímero (HBP-1, dendrímero hecho de pentaeritritol, anhídrido 1,2,4-bencenotricarboxílico, glicidil metacrilato y anhídrido metacrílico, preparado como se describió en la patente US 5834118), 50% p de disolvente de monómero reactivo MMA y 1% p de mezcla de acelerador fotoiniciador del ejemplo 1 se mezclaron juntos. Los grupos de hileras de E-fibra de vidrio señalizada, precubierta con PMMA poroso (preparada como se describió en la patente WO 96/25911) se sumergieron en la mezcla durante 5 minutos. La fase PMMA sobre la fibra se plastificó con la mezcla de dendrímero, y la mezcla de dendrímero-MMA impregno adicionalmente los manojos de fibra. Las burbujas de aire fueron removidas al aplicar vacío. Después de sumergir el producto preimpregnado fue ligeramente calentado, a una temperatura de 50ºC durante 30 minutos. Durante el calentamiento, el MMA se evaporó del producto preimpregnado, de tal forma que el producto preimpregnado fotocurable consistió de principalmente la matriz de dendrímero HBP-1 y las E-fibras de vidrio. El producto preimpregnado con cantidades residuales mayores de MMA también pudo ser elaborado, en la cantidad de MMA se puede controlar mediante la variación del tiempo y temperatura de evaporación.

Opcionalmente el producto preimpregnado se puede recubrir con una película de PMMA en una ultima etapa, al sumergirla rápidamente en la mezcla de tetrahidrofurano y PMMA (90% p + 10% p).

Ejemplo 5

Propiedades del FRC hechas con matriz de dendrímero

Las propiedades mecánicas del producto preimpregnado de dendrímero FRC que tiene una concentración MMA de 20% en peso, se elaboro como se describió en el ejemplo 4, se midió después del curado con luz y los resultados se muestran en la Tabla 2.

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TABLA 2 Resultados de la prueba de doblamiento de tres puntos de acuerdo con la ISO 10477

2

Ejemplo 6-9

El efecto de la concentración del disolvente reactivo agregado a las propiedades del producto preimpregnado FRC dendrímero

El efecto de la concentración MMA sobre las propiedades mecánicas de los 4 productos preimpregnados de dendrímero, elaborado como se describió en el Ejemplo 4 y curado con luz como se muestra en la Tabla 3.

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TABLA 3 Resultados de las propiedades mecánicas como una función de la concentración de MMA

3

Ejemplo 10

Prueba de unión de corte para adhesión de polímero aplicado a ISO7TR 11405

La unión de corte entre el dendrímero que contiene el sustrato y un adhesivo dental comercial se midió de acuerdo con la ISO/TR 11405. La mezcla de dendrímero compuesta de 80% en peso de HBP-1, 20% en peso de MMA y 1% en peso de CQ se preparo y se curó a) en un horno de curado con luz durante 15 minutos, y b) utilizando una unidad de curado a mano durante 40 s. la polimerización se hizo bajo una película Mylar con el fin de lograr una superficie de sustrato lisa. La superficie fue entonces tratada con un adhesivo de restauración comercial (Sinfony Activator) durante 5 min y el cabo adherente se polimerizó durante 15 minutos en un horno con curado de luz. Los resultados se presentan en la siguiente Tabla 4.

TABLA 4 Unión de corte

4

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Ejemplo 11

Uso del producto preimpregnado de dendrímero en la elaboración de puentes dentales

La elaboración de un compuesto de puente unido con resina de compuesto de fibra (RBB) no requiere ninguna preparación del diente al molerlo como en la elaboración de un puente convencional. Un RBB se hizo sobre un molde dental primario al presionar un producto preimpregnado unidireccional del Ejemplo 4 contra el lindero de las superficies de los dientes después de lo cual el producto preimpregnado se curo con luz. La resistencia del puente se puede incrementar considerablemente mediante una posibilidad opcional al girar el producto preimpregnado alrededor del lindero distante o mesial. El producto preimpregnado unidireccional polimerizado fue entonces rebajado con una capa de producto preimpregnado tejido y curado con luz. Opcionalmente, la estructura del producto preimpregnado se puede cubrir con otra capa de producto preimpregnado tejido. Los dientes pónticos del RBB fueron hechos de una resina de compuesto dental coloreada para dientes. El RBB fue enlodado en la superficie esmaltada grabada con cementos de enlodado dental normal.

Ejemplo 12

Uso de la mezcla de dendrímero como un adhesivo dental

Una mezcla de dendrímero, elaborada como en el Ejemplo 1, que contiene 5% p de nanorrelleno hibrido orgánico inorgánico de POSS metacrilado se agregó a 90% en p del disolvente inerte etanol. Los dientes recientemente extraídos se unieron en la muestra de unión de corte jig y se molieron hasta la aspereza del FEPA arena 1000 bajo enfriamiento con agua. Inmediatamente después de la molida, la superficie dentina expuesta se grabó con una solución de ácido fosforito que tiene una concentración de aproximadamente 35% p. La dentina grabada fue entonces fluida con un rociado de agua. La superficie de dentina fue ligeramente secada con aire y un cebador de dentina de dendrímero de baja viscosidad se suministró sobre la superficie de dentina. El etanol fue entonces vaporizado dejando una capa delgada de mezcla de dendrímero sobre la superficie. La superficie de dentina fue entonces tratada con un flujo de aire ligero y la película de dendrímero se polimerizó con luz. Un cabo adherente (Z100, 3M) se polimerizó sobre la superficie como se describió en el ejemplo 4. Las pruebas de unión de corte para la adhesión de dientes fue hecha de acuerdo a la ISO/TR 11405. Después de la prueba de unión de corte, la fractura se examinó con microscopia electrónica de exploración, que mostró que la mezcla de dendrímero había rellenado el túbulo de dentina sin encogimiento. En la Figura 1 la se presenta una microfotografía electrónica de exploración de la superficie de dentina.

Ejemplo 13

Uso de una mezcla de dendrímero con un recubrimiento dental

El núcleo del puente FRC se elaboró utilizando un producto preimpregnado de dendrímero elaborado en el ejemplo 4. Después de la polimerización del núcleo del puente FRC, el compuesto enchapado se utilizó para construir la forma y el color del diente. El compuesto enchapado se polimerizó y un recubrimiento de capa de dendrímero delgada se aplicó a la superficie del puente FRC. La mezcla de dendrímero descrita en el ejemplo 12 se utilizó. El tetrahidrofurano (THF) se utilizó en lugar del etanol con el fin de lograr una solvatación ligera de la superficie FRC. El THF se evaporó entonces desde la película de recubrimiento de dendrímero y la película se polimerizó en un horno con curado de luz en vacío. Se logró un recubrimiento resistente al raspado suave.

Ejemplo 14

Prueba de encogimiento volumétrico de las composiciones FRC elaboradas

El encogimiento volumétrico se midió para tres composiciones, ver Tabla 4. Como una referencia se utilizó una composición basada en bisGMA, la cual se comparó con dos composiciones basadas en los polímeros hiperramificados HBP-1 y HBP-2. (HBP-1 es un dendrímero hecho de pentaeritritol, anhídrido 1,2,4-bencenotricarboxílico, glicidil metacrilato y anhídrido metacrílico, el HBP-2 es un dendrímero hecho de pentaeritritol, anhídrido 1,2,4-bencenotricarboxílico, glicidil metacrilato y anhídrido acético, ambos preparados como se describió en la patente US 5834118). El encogimiento volumétrico se midió de acuerdo a la ASTM 792. Las composiciones FRC se polimerizaron utilizando una unidad de curado a mano Optilux durante 40 seg, adicionalmente se duplicaron las muestras postpolimerizadas utilizando un horno de curado con luz LicuLite durante 15 min.

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TABLA 5

5

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Ejemplo 15

Densidad de las composiciones FRC elaboradas

La densidad se midió para tres composiciones, ver Tabla 6. Como una referencia se utilizó una composición basada en BisGMA la cual se comparó con dos composiciones basadas en polímeros hiperramificados HBP-1 y HBP-2 1,2,4-bencenotricarboxílico, glicidil metacrilato y anhídrido metacrílico, HBP-2 es un dendrímero hecho de pentaeritritol, anhídrido 1,2,4-bencenotricarboxílico, glicidil metacrilato y anhídrido acético, ambos preparados como se describió en la patente US 5834118). La densidad se midió de acuerdo al ASTM 792. Las composiciones FRC se polimerizaron utilizando una unidad de curado a mano Optilux durante 40 seg, adicionalmente se duplicaron las muestras postpolimerizadas utilizando un horno con curado de luz LicuLite durante 15 min.

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TABLA 6

7

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Ejemplo 16

Efecto del tiempo de fotopolimerización sobre el grado de conversión

El grado de conversión de una composición FRC, preparada del HBP-1 como en el ejemplo 1, se midió mediante espectroscopia FT-IR, como la proporción de la altura del pico C=C a 1638 cm1, normalizada contra un pico C=C a 1582 cm-1. La polimerización se hizo utilizando una unidad de curado Optilux durante 40,60 y 120 seg, ver Tabla 7.

TABLA 7

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Claims

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1. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque este comprende a) 30-99% en p de monómeros que comprenden 30-99% en p de dendrímero terminado en metacrilato a una combinación de dendrímeros terminados de metacrilato y 1-70% en p de un disolvente reactivo a una combinación de disolventes reactivos, y b) 0.1-70% en p de un nanorrelleno o una combinación de nanorrellenos, con un tamaño de partícula de menos de 0.1 \mum, y el nanorrelleno es un nanorrelleno orgánico o un nanorrelleno hibrido orgánico - inorgánico incorporado en la composición o el compuesto con el disolvente reactivo y que forma una fase de nanorrelleno en la polimerización, y aditivos opcionales.
2. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque esta comprende a) 30-99% en p de monómeros que comprenden 50-90% en p de dendrímero a una combinación de dendrímeros y 1-50% en p de un disolvente reactivo o una combinación de disolventes reactivos, y b) 30-70% en p de un nanorrelleno o una combinación de nanorrellenos.
3. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, caracterizadas porque esta comprende a) 30-99% en p en monómeros que comprenden 60-80% en p de un dendrímero o una combinación de dendrímeros y 1-30% en p de un disolvente reactivo una combinación de disolventes reactivos, y b) 50-70% en p de un nanorrelleno o una combinación de nanorrellenos.
4. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizadas porque el nanorrelleno orgánico se selecciona de un grupo que consiste de cadena de polímero, un grupo de cadenas de polímero, un copolímero de dichos polímeros y preferiblemente de alquil aquilatro polimerizado y/o alquil metacrilato, alquil dimetacrilato, y monómeros de alquil diacrilato y el nanorrelleno hibrido orgánico - inorgánico se selecciona del grupo que consiste de polisilsesquioxanos.
5. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizadas porque el nanorrelleno orgánico es un grupo de cadenas de polímero de polimetil metacrilato o un grupo de cadenas de polímero de polietilenglicol dimetacrilato.
6. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizadas porque el disolvente reactivo es un monómero de acrilato o metacrilato.
7. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizadas porque el disolvente reactivo es metil metacrilato, etil metacrilato, butil metacrilato o propil metacrilato.
8. Un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizadas porque los aditivos opcionales comprenden refuerzo, preferiblemente fibra de vidrio, fibra de carbono/grafito y fibra de polietileno, plastificadores, antioxidantes, sustancias de fármaco, agentes antimicrobianos, colorantes, iniciadores de polimerización y catalizadores.
9. Un método para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque la mezcla de monómero se prepara en donde 30-90% en peso del o los dendrímeros terminados de metacrilato se mezclan con 1-70% en peso del o los disolventes reactivos, con 30-99% en peso de la mezcla obtenida 0.1-70% en peso del o los nanorrellenos orgánicos o el o los nanorrellenos híbridos orgánicos - inorgánicos a una combinación de nanorrellenos, con un tamaño de partícula de 0.1 \mum que forma una fase de nanorrelleno en polimerización, esta se agrega y los componentes se mezclan a 20-50ºC de temperatura, 0.1-3% en peso de un iniciador de polimerización, un catalizador opcional, cada uno, y se agregan aditivos opcionales.
10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque 50-90% en peso del o los dendrímeros se mezclan con 1-50% en peso del o los disolventes reactivos, a la mezcla obtenida se agregan 30-70% en peso del o los nanorrellenos.
11. Un método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque 60-80% en peso del o los dendrímeros se mezclan con 1-30% en peso del o los disolventes reactivos, a la mezcla obtenida se agregan 50-70% en peso de o los nanorrellenos.
12. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-11 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque el nanorrelleno orgánico se selecciona de un grupo que consiste de una cadena de polímero, un grupo de cadenas de polímero, un copolímero de dichos polímeros y preferiblemente de alquil acrilato polimerizado y/o alquil metacrilato, alquil dimetacrilato, alquil diacrilatos, monomerizados y el nanorrelleno hibrido inorgánico - orgánico se selecciona del grupo que consiste de polisilsesquioxanos.
13. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-12 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque el nanorrelleno orgánico es un grupo de cadenas de polímero de polimetilmetacrilato o un grupo de cadenas de polímero, de polietilenglicol dimetacrilato.
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14. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-13 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque el disolvente reactivo es un monómero de aquilato metacrilato.
15. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-14 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque el disolvente reactivo es metil metacrilato, etil metacrilato, butil metacrilato o propil metacrilato.
16. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-15 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque los aditivos opcionales comprenden refuerzo, preferiblemente fibra de vidrio, fibra de carbono/grafito o fibra de polietileno, plastificadores, antioxidantes, sustancias fármaco, agentes antimicrobianos e iniciadores y catalizadores de polimerización colorantes.
17. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-16 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque los compuestos volátiles se evaporan del compuesto para obtener un compuesto preimpregnado.
18. Un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-17 para la elaboración de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, caracterizado porque la composición obtenida se mezcla con 60-98% en peso de un disolvente inerte seleccionado de alcohol, cetona, alcano o similar, y preferiblemente etanol metanol, acetona, hexano, ciclohexano o tetrahidrofurano, para obtener un adhesivo dental o un recubrimiento dental.
19. Uso de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 o elaborado de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 9-18, en aplicaciones dentales y medicas.
20. Uso de un compuesto o composición de polímero multifuncional polimerizable de acuerdo a la reivindicación 19, caracterizado porque la composición de polímero se utilizó como un material en masa, en la matriz de polímero de los compuestos de refuerzo, como compuestos de relleno en aplicaciones tales como compuestos de relleno de dientes, adhesivos dentales, aplicaciones dentales, construcciones tecnológicas dentales, implantes dentales y ortopédicos, implantes médicos y endoprótesis, materiales guía de tejido, matriz de cultivo de célula y tejido, prótesis ortopédicas y materiales de matriz liberadoras de fármaco.