ES2617549T3 - Adhesivos reversibles - Google Patents
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Abstract
Un adhesivo térmicamente reversible que comprende: un núcleo y una envoltura, en donde la envoltura se deposita sobre el núcleo, en donde el núcleo comprende un hidrogel, una arcilla, o mezclas de los mismos, en donde el hidrogel comprende productos de polimerización de acrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de 2- hidroxietilo, acrilato de 4-hidroxietilo, acrilato de etilenglicol-metil-éter, acrilato de 4-hidroxibutilo, diacrilato de etilenglicol, N-vinilpirrolidona, o mezclas de los mismos en donde la envoltura comprende al menos un primer y un segundo componente, en el que el primer componente comprende un polímero formado por reacción de un monómero de un polímero térmicamente reversible y el segundo componente comprende un polímero formado por reacción de un monómero de un polímero adhesivo sensible a la presión, en donde el polímero térmicamente reversible es poli(N-metil-N-n-propilacrilamida), poli(N-n-propilacrilamida), poli(Nmetil- N-isopropilacrilamida), poli(N-n-propilmetacrilamida), poli(N-isopropilacrilamida), poli(N-n-dietilacrilamida), poli(N-isopropilmetacrilamida), poli(N-ciclopropilacrilamida), poli(N-etilmetillacrilamida), poli(N-metil-N-etilacrilamida), poli(N-ciclopropilmetacrilamida), poli(N-etilacrilamida), o mezclas de los mismos, y en donde el monómero de un polímero adhesivo sensible a la presión es ácido acrílico, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de propilo, metacrilato de propilo, acrilato de n-butilo, metacrilato de n-butilo, acrilato de n-pentilo, acrilato de n-hexilo, metacrilato de n-hexilo, acrilato de n-heptilo, acrilato de n-octilo, acrilato de n-nonilo, acrilato de laurilo, acrilato de estearilo, metacrilato de estearilo, acrilato de behenilo, acrilato de octadecilo, acrilato de etilhexilo, o sus mezclas.
Description
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Ejemplo 2 (no de acuerdo con la invención)
Preparación de adhesivo por polimerización en emulsión
En este ejemplo, la cinta adhesiva se preparó de la manera descrita en el Ejemplo 1, excepto que se mezclaron de forma simultánea aproximadamente 0,025 gramos de HEMA, aproximadamente 0,0025 gramos de MBA, aproximadamente 0,075 gramos de NI, aproximadamente 0,900 gramos de EHA, aproximadamente 1,25 mililitros de solución de aproximadamente 1% en peso de SDS, aproximadamente 2 mililitros de solución de aproximadamente 0,135% en peso de KPS y aproximadamente 20 mililitros de agua. Después de aproximadamente 2 horas a 3 horas de polimerización, se añadieron aproximadamente 0,5 ml de solución de 0,135% en peso de KPS a esta mezcla. Una emulsión se obtuvo de este modo después de aproximadamente 4 horas de reacción. Sin embargo, la cinta mostró una adherencia muy débil a la piel de la yema del dedo, lo que indicaba que el núcleo tenía que ser formado antes de la adición de los monómeros térmicamente reversibles y/o los monómeros de adhesivos sensibles a la presión para tener una mejor adhesión al tejido. El tamaño de partícula de la emulsión era de aproximadamente 50 nm de acuerdo con la medición de DLS.
Ejemplo 3. Preparación del adhesivo reversible por polimerización por radicales libres sin utilizar ningún disolvente
En este Ejemplo, el adhesivo reversible fue preparado por polimerización por radicales libres. En este ejemplo, se consiguió una mayor co-polimerización de los monómeros sin formar inicialmente el núcleo y sin utilizar ningún disolvente. Aproximadamente 3,7 gramos de acrilato de N-butilo se mezclaron con aproximadamente 0,1 gramos de NiPAM, aproximadamente 0,2 gramos de HEMA y de 0,02 a 0,06 gramos de iniciador de fotones (Irgacure 2959 de Ciba Company), y se obtuvo una mezcla clara. A continuación, la mezcla líquida se depositó sobre un sustrato de poliéster en una atmósfera de nitrógeno y se radió con una fuente de luz ultravioleta (UV), que tenía una potencia de aproximadamente 400 W, de aproximadamente 0,5 minutos a aproximadamente un minuto para formar una capa de adhesivo polimérico sobre el sustrato. Este sustrato se sumergió en agua durante aproximadamente 12 horas a aproximadamente 24 horas para eliminar todas las moléculas pequeñas antes de una etapa de secado al vacío. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría en ella o tocando un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indicaba que su adhesión a la piel era insignificante.
Este ejemplo se repitió mediante el uso de acrilato de etilhexilo en lugar de acrilato de n-butilo, excepto que se mezclaron aproximadamente 3,6 gramos de EHA, aproximadamente 0,1 gramos de HEMA, aproximadamente 0,3 gramo de NiPAM y de 0,01 a 0,08 gramos de Irgacure 2959 y se polimerizó por la fuente de luz UV. Se obtuvieron resultados similares con respecto a la adhesión a la piel y la liberación. La cinta fue adhesiva a la punta de los dedos después de que se secara en la estufa de vacío, pero se separó de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza cuando la cinta se enfrió mediante el vertido de agua fría sobre la misma o al tocar una bolsa de hielo.
Ejemplo 4. Preparación del adhesivo reversible mediante el uso de nano-arcilla como núcleo
En este Ejemplo, el adhesivo reversible se preparó mediante el uso de una nano-arcilla, montmorillonita, como núcleo. La arcilla de montmorillonita se adquirió en Sigma-Aldrich (número de catálogo 139264-88-3). En el primer paso, aproximadamente 0,04 gramos de arcilla se mezclaron con aproximadamente 0,008 gramos de ácido 2acrilamido-2-metil-1-propanosulfónico (AMPS) y aproximadamente 80 mililitros de agua (pH aproximadamente 9) durante aproximadamente 24 horas a temperatura ambiente con agitación para exfoliar la arcilla. En el segundo paso, se añadieron aproximadamente 5 mililitros de solución de SDS aproximadamente al 1% en peso y aproximadamente 8 ml de la solución de aproximadamente 0,135% en peso de KPS a la mezcla a temperatura ambiente. En el tercer paso, aproximadamente 0,3 gramos de NIPAM y aproximadamente 3,66 gramos de EHA se añadieron a la mezcla preparada en la segunda etapa, esta mezcla se calentó a aproximadamente 70°C y la mezcla se continuó durante aproximadamente 5 horas a 6 horas en atmósfera de nitrógeno. A continuación, se añadieron aproximadamente 0,5 ml de solución de aproximadamente 0,135% en peso de KPS y la mezcla se continuó durante aproximadamente de 4 horas a 5 horas para completar la polimerización. La primera capa de la envoltura fue depositada de este modo sobre el núcleo. En el cuarto paso, aproximadamente 0,01 gramos de ácido acrílico (AA) y 0,1 mililitro de solución de aproximadamente 0,135% en peso de KPS se añadieron a la mezcla preparada en la tercera etapa y la reacción se continuó durante 1 hora adicional a aproximadamente 70°C. La segunda capa de la envoltura fue depositada de este modo en la primera capa de la envoltura. La mezcla final se revistió sobre un sustrato de poliéster (Mylar) y se secó en un horno a aproximadamente 110°C durante aproximadamente 5 minutos. Una cinta adhesiva fue de ese modo preparada.
La adhesividad de esta cinta se evaluó presionando con la punta del dedo de un ser humano en el lado adhesivo de la cinta. Se observó que la cinta adhesiva se adhería a la piel de la yema del dedo. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría en ella o tocando un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indicaba que su adhesión a la piel era insignificante.
Ejemplo 5
En este Ejemplo, el adhesivo reversible se preparó mediante el uso de una arcilla como núcleo. En el primer paso, aproximadamente 0,12 gramos de arcilla de montmorillonita se mezclaron con aproximadamente 0,024 gramos de
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La adhesividad de esta cinta se evaluó presionando con la punta del dedo de un ser humano en el lado adhesivo de la cinta. Se observó que la cinta adhesiva se adhería a la piel de la yema del dedo. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría sobre la misma o al tocar un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indica que su adhesión a la piel era insignificante.
Ejemplo 8
En este ejemplo, el núcleo se preparó por polimerización del monómero de 1-vinil-2-pirrolidinona (VP). En el primer paso, se mezclaron aproximadamente 0,04 gramos de VP, aproximadamente 0,0047 gramos de N,N'metilenbis(acrilamida) (MBA), aproximadamente 5 ml de solución de 1% en peso de SDS, aproximadamente 8 mililitros de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y aproximadamente 80 mililitros de agua (el pH se ajustó a aproximadamente 9 por adición de carbonato de sodio). Esta mezcla se dejó reaccionar a aproximadamente 70°C en atmósfera de nitrógeno durante aproximadamente 1 hora. El núcleo se preparó mediante lo mismo. En el segundo paso, aproximadamente 0,3 gramos de NiPAM y aproximadamente 3,66 gramos de EHA se añadieron a la mezcla preparada en la primera etapa, y se dejó reaccionar durante otras 3 horas a 4 horas. A continuación, se añadieron aproximadamente 0,5 ml de la solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y la mezcla se continuó durante 2 horas a 3 horas. La envoltura que comprende el primer componente, depositado por reacción de un monómero NiPAM térmicamente reversible y el segundo componente, depositado por reacción de un monómero de adhesivo sensible a la presión EHA, fue depositado de este modo sobre el núcleo. La mezcla final obtenida en la segunda etapa se revistió sobre un sustrato de poliéster (Mylar) y se secó en una estufa a aproximadamente 110°C durante aproximadamente 5 minutos. Una cinta adhesiva fue de ese modo preparada.
La adhesividad de esta cinta se evaluó presionando con la punta del dedo de un ser humano en el lado adhesivo de la cinta. Se observó que la cinta adhesiva se adhería a la piel de la yema del dedo. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría en ella o tocando un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indicaba que su adhesión a la piel era insignificante.
Ejemplo 9
En este ejemplo, el núcleo se preparó por polimerización del monómero de 1-vinil-2-pirrolidinona (VP). En el primer paso, se mezclaron aproximadamente 0,04 gramos de VP, aproximadamente 0,0047 gramos de N,N'-metilenbis (acrilamida) (MBA), aproximadamente 5 ml de solución de aproximadamente 1% en peso de SDS, aproximadamente 8 mililitros de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y aproximadamente 80 mililitros de agua (el pH se ajustó a aproximadamente 9 por adición de carbonato de sodio). Esta mezcla se dejó reaccionar a aproximadamente 70°C en atmósfera de nitrógeno durante aproximadamente 1 hora. El núcleo se preparó mediante lo mismo. En el segundo paso, aproximadamente 0,3 gramos de NiPAM y aproximadamente 3,65 gramos EHA se añadieron a la mezcla preparada en la primera etapa, y se dejaron reaccionar durante otras 3 horas a 4 horas. A continuación, se añadieron aproximadamente 0,5 ml de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y la mezcla se continuó durante 2 horas a 3 horas. La primera capa de la envoltura fue depositada de este modo sobre el núcleo. En el tercer paso, aproximadamente 0,01 gramos de AA y aproximadamente 0,1 mililitros de la solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS se añadieron a la mezcla preparada en la tercera etapa a 70°C y la mezcla se continuó durante aproximadamente 1 hora. La segunda capa de la envoltura fue depositada de este modo en la primera capa de la envoltura. La mezcla final obtenida en la tercera etapa se revistió sobre un sustrato de poliéster (Mylar) y se secó en una estufa a aproximadamente 110°C durante aproximadamente 5 minutos. Una cinta adhesiva fue de ese modo preparada.
La adhesividad de esta cinta se evaluó presionando con la punta del dedo de un ser humano en el lado adhesivo de la cinta. Se observó que la cinta adhesiva se adhería a la piel de la yema del dedo. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría en ella o tocando un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indicaba que su adhesión a la piel era insignificante.
Ejemplo 10
En este ejemplo, el núcleo se preparó por polimerización del monómero de diacrilato de etilenglicol. En el primer paso, se mezclaron aproximadamente 0,04 gramos de diacrilato de etilenglicol, aproximadamente 5 mililitros de solución de aproximadamente 1% en peso de SDS, aproximadamente 8 mililitros de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y aproximadamente 80 mililitros de agua (el pH se ajustó a aproximadamente 9 mediante la adición de carbonato de sodio). Esta mezcla se dejó reaccionar a aproximadamente 70°C en atmósfera de nitrógeno durante aproximadamente 1 hora para formar el núcleo de poli (diacrilato de etilenglicol) (PEG). En el segundo paso, aproximadamente 0,3 gramos de NiPAM y aproximadamente 3,66 gramos de EHA se añadieron a la mezcla preparada en la primera etapa, y se dejaron reaccionar durante otras 3 horas a 4 horas. A continuación, se añadieron aproximadamente 0,5 ml de la solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y la mezcla se continuó durante 2 horas a 3 horas. La envoltura que comprende el primer componente, depositado por reacción de un monómero NiPAM térmicamente reversible y el segundo componente, depositado por reacción de un monómero de adhesivo sensible a la presión EHA, fue depositado de este modo sobre el núcleo. La mezcla final obtenida en la segunda etapa se revistió sobre un sustrato de poliéster (Mylar) y se secó en una estufa a aproximadamente 110°C
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durante aproximadamente 5 minutos. Una cinta adhesiva fue de ese modo preparada.
La adhesividad de esta cinta se evaluó presionando con la punta del dedo de un ser humano en el lado adhesivo de la cinta. Se observó que la cinta adhesiva se adhería a la piel de la yema del dedo. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría en ella o tocando un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indicaba que su adhesión a la piel era insignificante.
Ejemplo 11
En este ejemplo, el núcleo se preparó por polimerización del monómero de diacrilato de etilenglicol. En el primer paso, se mezclaron aproximadamente 0,04 gramos de diacrilato de etilenglicol, aproximadamente 5 mililitros de solución de aproximadamente 1% en peso de SDS, aproximadamente 8 mililitros de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS y aproximadamente 80 mililitros de agua (el pH se ajustó a aproximadamente 9 mediante la adición de carbonato de sodio). Esta mezcla se dejó reaccionar a aproximadamente 70°C en atmósfera de nitrógeno durante aproximadamente 1 hora para formar poli(diacrilato de etilenglicol) (PEG). En el segundo paso, se añadieron aproximadamente 0,1 gramos de NiPAM a la mezcla preparada en la primera etapa y se dejó reaccionar durante aproximadamente 1 hora para formar las partículas del núcleo. En el tercer paso, aproximadamente 0,2 gramos de NiPAM y aproximadamente 3,66 gramos de EHA se añadieron lentamente a la mezcla preparada en la segunda etapa en el modo de inanición de monómero dentro de 2 horas, y se dejó reaccionar durante otras 2 horas. Aproximadamente una hora después del inicio de esta mezcla, se añadieron aproximadamente 1 mililitro de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS. La primera capa de la envoltura fue depositada de este modo sobre el núcleo. En el cuarto paso, se añadieron aproximadamente 0,5 ml de solución aproximadamente 0,135% en peso de KPS, seguido de aproximadamente 0,01 gramos de adición de ácido acrílico y la polimerización se continuó durante otra 1 hora a aproximadamente 70°C. La segunda capa de la envoltura fue depositada de esta manera en la primera capa de la envoltura. La mezcla final obtenida en la cuarta etapa se revistió sobre un sustrato de poliéster (Mylar) y se secó en una estufa a aproximadamente 110°C durante aproximadamente 5 minutos. Una cinta adhesiva fue de ese modo preparada.
La adhesividad de esta cinta se evaluó presionando con la punta del dedo de un ser humano en el lado adhesivo de la cinta. Se observó que la cinta adhesiva se adhería a la piel de la yema del dedo. Cuando la cinta se enfriaba mediante el vertido de agua fría en ella o tocando un paquete de hielo, se observaba que la cinta se separaba de la yema del dedo sustancialmente sin ninguna fuerza, lo que indicaba que su adhesión a la piel era insignificante.
Ejemplo 12
En este Ejemplo, el adhesivo reversible se preparó mediante el uso de la arcilla laponita XLS como el núcleo obtenido de Southern Clay Products Inc. (Gonzales, Tex.). En el primer paso, aproximadamente 1 gramo de arcilla laponita XLS se mezcló con aproximadamente 100 microlitros de metacrilato de 3-(trimetiloxisilil)propilo en aproximadamente 900 microlitros de tetrahidrofurano anhidro (THF) y se agitó durante aproximadamente 24 horas. La solución de arcilla se filtró primero, después se lavó tres veces con THF anhidro, y finalmente se secó. Una arcilla modificada orgánicamente se formó de esta manera como núcleo. En el segundo paso, se añadieron aproximadamente 0,03 gramos de la arcilla modificada orgánicamente, aproximadamente 3,75 mililitros de una solución aproximadamente 1% en peso de SDS, aproximadamente 2 ml de la solución de 0,135% en peso de KPS, y aproximadamente 20 mililitros de agua desionizada a un matraz a temperatura ambiente. La mezcla se agitó y se purgó con nitrógeno durante aproximadamente 15 minutos. En el tercer paso, aproximadamente 0,2 gramos de NiPAM se añadieron a la mezcla, la temperatura de reacción se ajustó de 70°C a 75°C y la reacción se continuó durante aproximadamente 30 minutos. La primera capa de la envoltura fue depositada de este modo sobre el núcleo. En el cuarto paso, aproximadamente 0,2 gramos de NiPAM y aproximadamente 3,2 gramos EHA se añadieron lentamente a la mezcla en el modo de inanición de monómero en aproximadamente 2 horas. Después que se completó la adición del monómero, se añadió 1 mililitro de solución adicional aproximadamente 0,135% en peso de KPS. Esta mezcla se dejó reaccionar durante aproximadamente 2 horas para completar la polimerización. La segunda capa de la envoltura fue depositada de este modo en la primera capa de la envoltura. En el quinto paso, aproximadamente 0,01 gramos de AA y aproximadamente 0,5 mililitros de una solución aproximadamente 0,135 en peso de solución de KPS se añadieron a la mezcla preparada en el cuarto paso, y la mezcla se continuó durante aproximadamente 1 hora. La tercera capa de la envoltura fue depositada de esta manera en la segunda capa de la envoltura. La emulsión blanca final se revistió sobre un sustrato de tereftalato de polietileno (PET) y el revestimiento se secó sustancialmente. Una cinta adhesiva fue de ese modo preparada.
La fuerza adhesiva de esta cinta se determinó mediante el uso de un método de prueba estándar internacional ASTM número ASTM F2258-05 (2010), titulado "Método de prueba estándar para las propiedades de resistencia de los adhesivos tisulares en tensión". Un equipo de pruebas de propiedades mecánicas, con un número de modelo Instron 5567, fabricado por Instron (Norwood, Mass.) se utilizó en la determinación de la fuerza adhesiva. La temperatura de las muestras de ensayo se controló mediante el uso de una cámara de control de la temperatura de Instron (Modelo Número 3119-506 Norwood, Mass.). Aproximadamente 2,5 cm x 2,5 cm cuadrados de piel de cerdo comprada en Brennen Medical, LLC (St. Paul, Minn.) se unió a un soporte de muestras en forma de T, fabricado con aluminio soldado conforme a la ASTM F2258-05 (2005). La piel de cerdo se unió en la superficie del soporte de la muestra mediante el uso de Instant Krazy Glue® Brush On, Elmer Products, Inc. (Columbus, Ohio). La superficie de
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