ES2902972T3

ES2902972T3 - Composiciones de polímeros con actividad biocida

Info

Publication number: ES2902972T3
Application number: ES16794455T
Authority: ES
Inventors: Roger W Day; Hua Zhang; Richard Woofter; Umit G Makal
Original assignee: Lubrizol Advanced Materials Inc
Current assignee: Lubrizol Advanced Materials Inc
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2036-10-12
Also published as: TW201717755A; US20190191703A1; EP3361868B1; TWI756188B; US10827757B2; JP2019500436A; CN108366561B; CN108366561A; EP3361868A1; CA3001913C; CA3001913A1; JP7118000B2; WO2017066242A1

Abstract

Una composición de polímeros antimicrobiana que comprende: a) un aditivo oligomérico o polimérico en donde el aditivo oligomérico o polimérico se deriva de (i) un monómero de acrilato, metacrilato o vinilo a base de fluorocarbono que promueve la floración; (ii) un monómero con actividad biocida que se selecciona de uno o más de un monómero de acrilato, metacrilato, acrilamida, norborneno, vinilo o alilo que lleva uno o más grupos de amonio, sulfonio, o fosfonio cuaternizados con alquilo o arilo, grupos guanidina, grupos biguanidina o cualquier combinación; y (iii) opcionalmente, un monómero o grupo que promueve la adhesión; en donde dicho (i) monómero a base de fluorocarbono que promueve la floración se selecciona del grupo que consiste en acrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 1,1,1,3,3,3- hexafluoroisopropilo, metacrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3- tetrafluoropropilo, metacrilato de 2,2,2-trifluoroetilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, acrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, metacrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, metacrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10- heptadecafluorodecilo, acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-heneicosafluorododecilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-dodecafluoroheptilo, acrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, acrilato de 1H,1H,2H,2H-perfluorodecilo, metacrilato de 2-[(1',1',1'- trifluoro-2'-(trifluorometil)-2'-hidroxi)propil]-3-norbornilo, metacrilato de 1,1,1-trifluoro-2- (trifluorometil)-2-hidroxi-4-metil-5-pentilo, metacrilato de 2-(perfluorohexil)etilo, 4- vinilbencilhexafluoroisopropiléter, perfluorooctanoato de 4-vinilbencilo, trifluoroacetato de 4- vinilbencilo, heptafluorobutirato de alilo, perfluoroheptanoato de alilo, perfluorononanoato de alilo, perfluorooctanoato de alilo, aliltetrafluoroetiléter, trifluoroacetato de alilo y alilpentafluorobenceno; dicho (iii) monómero o grupo opcional que promueve la adhesión comprende un alquilo u otro monómero de metacrilato, acrilato o acrilamida sustituido; y b) un polímero base, en donde el polímero base es un polímero formador de película y comprende un poliuretano termoplástico.

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones de polímeros con actividad biocida

Campo de la invención

Se proporciona una composición de polímeros antimicrobiana la cual incluye un aditivo oligomérico o polimérico y un polímero base. El aditivo incluye monómeros y/o grupos que promueven la floración, y con actividad biocida. El aditivo puede incluir adicionalmente un monómero o grupo que promueva la adhesión y/o un monómero y/o grupos no incrustantes y/o no trombogénicos. La composición de polímeros puede contener opcionalmente aditivos no incrustantes adicionalmente a los aditivos antimicrobianos que se describen en esta solicitud. La composición de polímeros que incluye el(los) aditivo(s) puede encontrar uso en dispositivos médicos donde las características antimicrobianas, no incrustantes y/o no trombogénicas son de particular importancia.

Antecedentes

Las infecciones asociadas a la atención de la salud ("IAAS") son uno de los eventos adversos más comunes en la prestación de atención de la salud, que afectan a millones de pacientes cada año. Debido a los costos asociados, tanto monetariamente como humanitariamente, se ha enfocado un esfuerzo significativo en reducir la incidencia y la gravedad de las IAAS. Sin embargo, incluso con un esfuerzo sustancial para garantizar buenas prácticas de higiene y esterilidad en los procedimientos médicos, la tasa de IAAS permanece inaceptablemente alta.

Un enfoque para disminuir la incidencia de IAAS, y particularmente las infecciones asociadas a biomateriales, ha sido el desarrollo de biomateriales con propiedades antimicrobianas y superficies resistentes a las biopelículas. Diversos enfoques se han tomado para impartir propiedades antimicrobianas a los biomateriales, que incluyen la absorción de agentes antimicrobianos o antisépticos en biomateriales, la adsorción o injerto de agentes antimicrobianos en la superficie de los biomateriales, y el recubrimiento de biomateriales con recubrimientos antimicrobianos. Estos enfoques, aunque efectivos, son típicamente costosos, implican etapas de procesamiento secundario complejas y, a menudo, ofrecen protección antimicrobiana, la cual es limitada en duración. También es bien conocido que los recubrimientos que se usan en biomateriales, los cuales entran en contacto con el torrente sanguíneo a menudo pueden desprenderse de la superficie del biomaterial y dar como resultado embolismos aguas abajo del biomaterial, para dar como resultado resultados médicos adversos. Como tal, hay un interés significativo en la industria de dispositivos médicos por biomateriales, los cuales tengan propiedades antimicrobianas inherentes y los cuales no requieran recubrimientos y de los cuales los compuestos antimicrobianos no se lixivien con el tiempo. También es ventajoso si tales biomateriales se pueden procesar mediante cualquiera de una variedad de métodos, que incluyen, pero no se limitan a, extrusión, moldeo por inyección, moldeo por compresión, y electrohilado adicionalmente al recubrimiento.

Los polímeros en general y particularmente los poliuretanos termoplásticos (TPU) se usan ampliamente como biomateriales debido a sus excelentes propiedades físicas y mecánicas. La modificación de la superficie de polímeros para aplicaciones biomédicas se ha logrado previamente mediante una variedad de medios, que incluyen recubrimiento de la superficie mediante recubrimiento por inmersión o recubrimiento por pulverización, o polimerización por plasma de materiales apropiados sobre la superficie del polímero. Además, la adición de aditivos, tales como fluorocarbonos, los cuales no son compatibles con el polímero y migran espontáneamente a la superficie del polímero, se ha usado para modificar la superficie del polímero. Las superficies de fluorocarbono, sin embargo, no evitan la incrustación de proteínas y no proporcionan propiedades biocidas u otras antimicrobianas activas al biomaterial.

El documento GB2349644A describe copolímeros que comprenden o se preparan mediante el uso de una parte con actividad biocida, en particular clorhexidina y polihexanida unidas a un (met)acrilato, alil, vinil o un isocianato reactivo, una parte de silicona, en particular un siloxano o metacrilato de fluorocarbono o un isocianato reactivo y un polímero base, así como artículos que comprenden el mismo y métodos de preparación de los mismos.

El documento US2011/200655A1 muestra la preparación de polímeros adicionales que tienen la fórmula R(LEx), en donde L puede representar polisiloxano o fluorocarbono y E es el resto antimicrobiano, preferiblemente un monómero que contiene amonio cuaternario de alilo o vinilo, así como artículos médicos que comprenden el mismo. El documento WO2009/148880A2 se refiere a la preparación de polímeros antimicrobianamente activos, útiles como aditivos en mezclas de polímeros antimicrobianamente activas, en particular en artículos médicos, que tienen la fórmula P-(L-R-S)n, en donde R representa un resto orgánico u organometálico antimicrobianamente activo, preferiblemente un amonio cuaternario o biguanida, y S representa un grupo terminal superficial activo, por ejemplo, óxidos de polialquileno, óxidos de polialquileno fluorados, polisiloxanos, polisiloxanos fluorados, o poliéteres polisiloxano.

El documento US2006/223962A1 muestra la preparación de copolímeros mediante la reacción de una sal de amonio cuaternario que contiene silicio polimerizable antimicrobiano con un segundo monómero y un polímero que tiene una funcionalidad que reaccionará con el monómero de sal de amonio cuaternario que contiene silicio bajo condiciones de reacción, tales que el monómero de sal de amonio cuaternario que contiene silicio polimeriza con un segundo monómero y un polímero para formar un copolímero con propiedades antimicrobianas sostenidas.

El documento FR2686610A1 describe biocidas o bactericidas activos injertados en resina de poliuretano sintética, en donde dicho injerto contiene copolímeros de polisiloxano con grupos de amonio cuaternario.

El documento US2006/217515A1 describe polímeros antimicrobianos que se obtienen mediante la reacción de una disolución de sal de amonio cuaternario que contiene silicio polimerizable antimicrobiano con un segundo monómero y un polímero que tiene una funcionalidad que reaccionará con la sal de amonio cuaternario que contiene silicio. El documento US2011/233810A1 describe una composición plástica antimicrobiana que comprende compuestos de amonio cuaternario de silanol uniformemente dispersos en un plástico, en donde el compuesto antimicrobiano es capaz de llevar a cabo una reacción de polimerización por condensación para formar un homo/copolímero y/o formar un enlace covalente con el plástico en la resina plástica. Para la preparación de los mismos se pueden mezclar alcoxisilanos de vinilo o acrílicos y sales de amonio cuaternario que contengan silicio.

El documento EP0393511A2 se refiere a una composición antimicrobiana que comprende partículas de goma de silicona curadas que contienen una sal de amonio cuaternario de organosilicio como un agente antimicrobiano. Las partículas se preparan mediante el calentamiento de una dispersión acuosa de una composición de goma de silicona líquida curable mediante una reacción de hidrosilación catalizada por platino o mediante la reacción entre un diorganopolisiloxano terminado en hidroxilo y un agente de curado que se selecciona del grupo que consiste en organohidrogenopolisiloxanos y organosilanos hidrolizables. Pinturas, goma y composiciones cosméticas en polvo que comprenden el mismo se describen adicionalmente en el mismo.

Igualmente, el documento JP2001294810A describe una composición de pintura antiincrustante, la cual se obtiene mediante la reacción de alfa,omega-dihidroxidimetilpolisiloxano y cloruro de 3-(trimetoxisilil)propildimetiloctadecilamonio.

El documento WO99/32157A2 describe la preparación de un sustrato polimérico al entrar en contacto una sal de silicio-amonio cuaternario polimerizable o monomérica en un disolvente con el sustrato y polimerizar para formar una red interpenetrada. Se mencionan aplicaciones, por ejemplo, a catéteres.

El documento WO2015/042020A1 se refiere a un polímero útil como un modificador de reología que comprende unidades derivadas de composiciones de monómeros que comprenden un monómero de ácido hidrocarbilamidoalcanosulfónico etilénicamente insaturado, monómeros polimerizables etilénicamente insaturados a los cuales se puede adicionar una silicona catiónica.

El documento US4921691A1 se refiere a un compuesto formador de película antibacteriano, el cual es el producto de reacción de una sal de amonio cuaternario de organosilicio, la cual tiene un silano hidrolizable y un polímero reactivo con el silano, preferiblemente una polivinilpirrolidona, polímero celulósico, polihidroxi y acrilato o metacrilato de alcoxialquilo, poliacrilamida, o polisacárido, o mezclas de los mismos.

Sería deseable, entonces, proporcionar una composición de polímeros que sea con actividad biocida y que adicionalmente pueda exhibir características no incrustantes y/o no trombogénicas.

Resumen

La presente invención se refiere a una composición de polímeros antimicrobiana, un artículo que contiene o incluye dicha composición y un método para hacer dicha composición. El asunto específico al cual se refiere la invención es evidente de las reivindicaciones adjuntas.

Descripción detallada

La presente invención se refiere a una composición de polímeros antimicrobiana que comprende: a) un aditivo oligomérico o polimérico en donde el aditivo oligomérico o polimérico se deriva de (i) un monómero de acrilato, metacrilato o vinilo a base de fluorocarbono que promueve la floración; (ii) un monómero con actividad biocida que se selecciona de uno o más de un monómero de acrilato, metacrilato, acrilamida, norborneno, vinilo o alilo que lleva uno o más grupos de amonio, sulfonio, o fosfonio cuaternizados con alquilo o arilo, grupos guanidina, grupos biguanidina, o cualquier combinación; y (iii) opcionalmente, un monómero o grupo que promueve la adhesión; en donde dicho (i) monómero a base de fluorocarbono que promueve la floración se selecciona del grupo que consiste en acrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 2.2.3.4.4.4- hexafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3-tetrafluoropropilo, metacrilato de 2,2,2-trifluoroetilo, acrilato de 2.2.3.3.4.4.4- heptafluorobutilo, Metacrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, Acrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, Metacrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, Metacrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, Metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, Metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecilo, Acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, Acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-heneicosafluorododecilo, Acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, Acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-dodecafluoroheptilo, Acrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, Acrilato de 1H,1H,2H,2H-perfluorodecilo, Metacrilato de 2-[(1',1',1'-trifluoro-2'-(trifluorometil)-2'-hidroxi)propil]-3-norbornilo, Metacrilato de 1,1,1 -trifluoro-2-(trifluorometil)-2-hidroxi-4-metil-5-pentilo, Metacrilato de 2-(perfluorohexil)etilo, 4-Vinilbencilhexafluoroisopropiléter, Perfluorooctanoato de 4-Vinilbencilo, Trifluoroacetato de 4-Vinilbencilo, Heptafluorobutirato de Alilo, Perfluoroheptanoato de Alilo, Perfluorononanoato de Alilo, Perfluorooctanoato de Alilo, Aliltetrafluoroetiléter, Trifluoroacetato de Alilo, y Alilpentafluorobenceno; dicho (iii) monómero o grupo opcional que promueve la adhesión comprende un alquilo u otro monómero de metacrilato, acrilato o acrilamida sustituido; y b) un polímero base, en donde el polímero base es un polímero formador de película y comprende un poliuretano termoplástico.

La presente invención se refiere adicionalmente a la preparación de los mismos, así como a un artículo que contiene o incluye dicha composición de polímeros antimicrobiana.

Por con actividad biocida se entiende que el polímero tiene propiedades antimicrobianas, biocidas, biostáticas, antibacterianas, fungicidas, virucidas, antifúngicas, y/o antivirales. En algunas modalidades, el aditivo oligomérico o polimérico incluye adicionalmente ii) un monómero de fosforilcolina, de carboxibetaína, de sulfobetaína o de polialquilenglicol.

El aditivo oligomérico o polimérico

La composición antimicrobiana como se describe en la presente descripción incluye un aditivo oligomérico o polimérico. En una modalidad, el aditivo incluye dímeros, trímeros, o tetrámeros. En una modalidad, el aditivo incluye un polímero o copolímero en bloques, injertado o ramificado. En una modalidad, el aditivo oligomérico o polimérico tiene un peso molecular (Mn) de 1000 a 50000 dalton. En una modalidad, el aditivo tiene un peso molecular de 2000 a 15000 dalton.

El aditivo oligomérico o polimérico puede estar presente en la composición de polímeros antimicrobiana, en algunas modalidades, en una cantidad de aproximadamente 0,1 % en peso a aproximadamente 20 % en peso de la composición de polímeros total, o de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 % en peso, y en una modalidad, de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 5 % en peso, o al menos 0,2 % en peso.

El Monómero de Fluorocarbono que Promueve la Floración

El aditivo oligomérico o polimérico de la composición de polímeros de superficie modificada que se describe en la presente descripción incluye un monómero o grupo que promueve la floración. El monómero que promueve la floración incluye un monómero de fluorocarbono.

El aditivo oligomérico o polimérico incluye un monómero de fluorocarbono.

El monómero de fluorocarbono se selecciona del grupo que consiste en acrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3-tetrafluoropropilo, metacrilato de 2,2,2-trifluoroetilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, acrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, metacrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, metacrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecilo, acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-heneicosafluorododecilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-dodecafluoroheptilo al 95 %, acrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, acrilato de 1H,1H,2H,2H-perfluorodecilo, metacrilato de 2-[(1',1',1'-trifluoro-2'-(trifluorometil)-2'-hidroxi)propil]-3-norbornilo, metacrilato de 1,1,1 -trifluoro-2-(trifluorometil)-2-hidroxi-4-metil-5-pentilo, metacrilato de 2-(perfluorohexil)etilo, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluoro-1-octanol, 4-vinilbencilhexafluoroisopropiléter, perfluorooctanoato de 4-vinilbencilo, trifluoroacetato de 4-vinilbencilo, heptafluorobutirato de alilo, perfluoroheptanoato de alilo, perfluorononanoato de alilo, perfluorooctanoato de alilo, aliltetrafluoroetiléter, trifluoroacetato de alilo y alilpentafluorobenceno.

El monómero de fluorocarbono puede estar presente, en una modalidad, en una cantidad de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 60 % en peso de la composición de monómeros total del aditivo.

El monómero que promueve la adhesión

En algunas modalidades, el aditivo oligomérico o polimérico incluye un monómero o grupo que promueve la adhesión como se define en las reivindicaciones. El monómero que promueve la adhesión puede incluir un monómero sustituido con alquilo. El monómero sustituido con alquilo comprende un monómero de metacrilato, de acrilato, o de acrilamida.

Los monómeros adecuados incluyen, pero no se limitan a, acrilatos y metacrilatos sustituidos, tales como metacrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, metacrilato de 2-etilhexilo, mono y otros monómeros similares, los cuales serán fácilmente obvios para los expertos en la técnica. El monómero puede elegirse tal que, cuando se incluya en el aditivo, aumente la afinidad del aditivo por el polímero base. En algunas modalidades, el monómero sustituido con alquilo estará presente en el aditivo en una cantidad de aproximadamente 10 % en moles a aproximadamente 70 % en moles de la composición de monómeros total del aditivo.

En algunas modalidades, el monómero sustituido con alquilo puede incluir acrilatos de hidroxialquilo, acrilatos con grupos amino primarios, secundarios, o terciarios, y acrilato reactivo o reticulable, tal como acrilatos que contienen grupos sililo, dobles enlaces, u otros grupos funcionales reactivos; acrilamidas, que incluye acrilamidas sustituidas como se describió anteriormente para los acrilatos; compuestos de vinilo; moléculas multifuncionales, tales como di-, tri-, y tetraisocianatos, di-, tri-, y tetraoles, di-, tri-, y tetraaminas, y di-, tri-, y tetratiocianatos; monómeros cíclicos, tales como lactonas y lactamas; y combinaciones de los mismos; Metacrilatos de alquilo u otros metacrilatos hidrófobos, tales como metacrilato de etilo, metacrilato de butilo, metacrilato de hexilo, metacrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de metilo, metacrilato de laurilo, metacrilato de isobutilo, metacrilato de isodecilo, metacrilato de fenilo, metacrilato de decilo, metacrilato de 3,3,5-trimetilciclohexilo, metacrilato de bencilo, metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de estearilo, metacrilato de terc-butilo, metacrilato de tridecilo, y metacrilato de 2-naftilo; Metacrilatos reactivos o reticulables, tales como metacrilato de 2-(trimetilsililoxi)-etilo, metacrilato de 3-(triclorosilil)propilo, metacrilato de 3-(trimetoxisilil)-propilo, metacrilato de 3-[tris(trimetilsiloxi)silil]propilo, metacrilato de trimetilsililo, metacrilato de alilo, metacrilato de vinilo, metacrilato de 3-(acriloiloxi)-2-hidroxipropilo, metacrilato de 3-(dietoximetilsilil)propilo, metacrilato de 3-(dimetilclorosilil)propilo, isocianatos, tales como metacrilato de 2-isocianatoetilo, metacrilato de glicidilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de 3-cloro-2-hidroxipropilo, metacrilato de hidroxibutilo, metacrilato de glicol, metacrilato de hidroxipropilo, y ftalato de 2-hidroxipropil-2(metacriloiloxi)etilo.

La cantidad de los diversos monómeros que se usan para hacer los aditivos de la invención están típicamente en el intervalo de 10-60 por ciento en moles de la composición total del aditivo. La cantidad de cada monómero particular, la cual es útil en la invención dependerá de cuál monómero específico de cada clase de monómeros se use y del polímero base en el cual se mezcle el aditivo. Por ejemplo, para un TPU aromático a base de PTMEG, se ha demostrado que los aditivos, los cuales contienen de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 por ciento en moles de un metacrilato de fluorocarbono, de aproximadamente 10 a aproximadamente 70 por ciento en moles de metacrilato de polietilenglicol y de aproximadamente 10 a aproximadamente 80 por ciento en moles de metacrilato de metilo son efectivos para impartir superficies no incrustantes y/o no trombogénicas al polímero base de TPU con el cual se mezcla.

Por ejemplo, en el caso de aditivos poliméricos u oligoméricos con base en la química del uretano (no de acuerdo con la invención), no se requieren monómeros o grupos que promuevan la adhesión adicionales, particularmente cuando el polímero base es un poliuretano. Si bien no se desea ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que el enlace uretano en algunas formulaciones es suficiente para proporcionar adhesión entre el aditivo y el polímero base, tal que no se requieren monómeros o grupos adicionales para proporcionar una adhesión suficiente tal que no se produzca lixiviación del aditivo cuando la composición de polímeros se exponga a diversos entornos bajo condiciones de uso típicas.

El monómero con actividad biocida

El aditivo oligomérico o polimérico de la composición de polímeros de superficie modificada que se describe en la presente descripción incluye un monómero con actividad biocida. El monómero con actividad biocida incluye un monómero de acrilato, de metacrilato, de acrilamida, de norborneno, de vinilo, o de alilo que lleva uno o más grupos de amonio, sulfonio o fosfonio cuaternizados con alquilo o arilo, grupos guanidina, grupos biguanidina, o combinaciones de los mismos. Los monómeros adecuados pueden representarse mediante la siguiente fórmula:

GHI

donde G es un grupo, el cual se puede polimerizar adicionalmente; e I es un grupo funcional antimicrobiano que se selecciona de uno o más de los grupos amonio, fosfonio, sulfonio, guanidinio o biguanidinio, y H es un grupo de enlace opcional. En algunas modalidades, tales monómeros incluyen, pero no se limitan a, metacrilato de nhexildimetilaminoetoxilo, N-alquilvinilpiridio, tetrafluoroborato de p-vinilbenciltetrametilenosulfonio, y otros monómeros similares, los cuales serán fácilmente obvios para los expertos en la técnica. El monómero puede elegirse tal que, cuando se incluya en el aditivo, mate y/o inhiba el crecimiento de organismos microbianos. En algunas modalidades, el monómero biocida estará presente en el aditivo en una cantidad de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 50 % en peso de la composición de monómeros total del aditivo. En alguna modalidad, el monómero biocida estará presente en el aditivo en una cantidad de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso, y en algunas modalidades en una cantidad de al menos 10 % en peso, o 20 % en peso.

El monómero de metacrilato, acrilato u otro con actividad biocida puede contener grupos guanidinio o biguanidinio. Por ejemplo, el metacrilato de guanidinopropilo (Arjen M. Funhoff, Comelus F. van Nostrum, Martin C. Lok, Marjan M. Fretz, Daan J. A. Crommelin, y Wim E. Hennink, Bioconjugate Chem., 2004, 15, 1212-1220) pueden usarse como el monómero con actividad biocida, en algunas modalidades. En otras modalidades, el monómero con actividad biocida puede ser el metacrilato de PHMB, u otros metacrilatos o acrilatos de guanidina o biguanidina similares. La síntesis del metacrilato de PHMB se describe en la Patente de Estados Unidos 7,771,743. En otras modalidades, el monómero con actividad biocida incluye un éster de acrilato o metacrilato que se prepara mediante la reacción de pclorofenilguanidino etanol. El p-clorofenilguanidino etanol se puede preparar fácilmente a partir de pclorofenildicianamida e hidrocloruro de etanol mediante métodos sintéticos estándar que conocen los expertos en la técnica (ver los ejemplos). Otros monómeros de acrilatos, metacrilatos o vinilo de guanidina o biguanidina, los cuales son fácilmente obvios para los expertos en la técnica o los cuales se pueden imaginar fácilmente también pueden usarse como el monómero con actividad biocida.

El monómero no incrustante y/o no trombogénico

En algunas modalidades, el aditivo polimérico u oligomérico de la composición antimicrobiana puede incluir adicionalmente un monómero no incrustante, en donde el monómero no incrustante incluye un monómero zwitteriónico o un monómero de polialquilenglicol. En una modalidad, el aditivo de la composición como se describe en la presente descripción incluye un monómero de zwitteriónico o un monómero de polialquilenglicol. El monómero zwitteriónico puede incluir uno o más de un monómero de fosforilcolina, de carboxibetaína o de sulfobetaína, derivados de los mismos, o combinaciones de los mismos. Los zwitteriones son moléculas que llevan cargas formales positivas y negativas en átomos no adyacentes dentro de la misma molécula. Se ha demostrado que tanto los polímeros naturales como los sintéticos, que contienen funcionalidad zwitterión, resisten la adhesión de proteínas. En una modalidad, el monómero zwitteriónico incluye un resto de fosforilcolina, un resto de sulfobetaína, un resto de carboxibetaína, derivados de los mismos, o combinaciones de los mismos. En una modalidad, el monómero zwitteriónico incluye fosforilcolina metacrilato de 2-hidroxietilo.

El monómero de sulfobetaína se puede seleccionar entre uno o más acrilatos de sulfobetaína, acrilamidas de sulfobetaína, compuestos de vinilo de sulfobetaína, epóxidos de sulfobetaína, y mezclas de los mismos. En una modalidad, el monómero es un metacrilato que contiene el grupo sulfobetaína.

El monómero de carboxibetaína puede incluir acrilatos de carboxibetaína, acrilamidas de carboxibetaína, compuestos de vinilo de carboxibetaína, epóxidos de carboxibetaína, y mezclas de los mismos. En una modalidad, el monómero es metacrilato de carboxibetaína.

En algunas modalidades, los monómeros zwitteriónicos incorporados en los aditivos oligoméricos o poliméricos están presentes en una cantidad de 10-40 por ciento en moles de la composición de monómeros total del aditivo. En una modalidad, el aditivo oligomérico o polimérico puede incluir adicionalmente un monómero de polialquilenglicol. En una modalidad adicional, el aditivo oligomérico o polimérico puede incluir alternativamente un monómero de polialquilenglicol, donde el monómero de polialquilenglicol se usa en lugar de o adicionalmente al monómero zwitteriónico. Los monómeros de polialquilenglicol adecuados incluyen, pero no se limitan a, ésteres de metacrilato, acrilato de monometil polietilenglicol polioles que tienen un total de 2 a 100 átomos de carbono. Los monómeros comerciales de polialquilenglicol útiles incluyen poli(etilenglicol) que comprende óxido de etileno que reacciona con etilenglicol u otro alcohol, tal como metacrilato/acrilato de poli(etilenglicol)metiléter con diversos pesos moleculares, metacrilato/acrilato de glicolbutiléter con diversos pesos moleculares, metacrilato/acrilato de poli(etilenglicol) con diversos pesos moleculares. En algunas modalidades, el monómero de polialquilenglicol contiene un grupo reactivo de hidrógeno activo, tal como un hidroxilo, amina, o tiol. En un aspecto de la presente tecnología que no es de acuerdo a la invención como se reivindica, el aditivo se forma mediante el uso de polimerización por condensación, en la cual, por ejemplo, se deja reaccionar un diisocianato con monómeros de polialquilenglicol con grupos de hidrógeno activo. Tegomer® D3403 (un monómero de diol disponible en Evonik con un grupo PEG colgante - monómeros similares están disponibles en Perstorp bajo el nombre comercial Ymer) es un monómero particularmente útil para la preparación de aditivos de este tipo. En algunas modalidades, el monómero de polialquilenglicol puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 10 % en moles a aproximadamente 50 % en moles de la composición de monómeros total del aditivo.

Síntesis de aditivos oligoméricos o poliméricos

El aditivo oligomérico o polimérico como se describe en la presente descripción puede formarse mediante polimerización por adición (radical, catiónica e iónica) o polimerización por condensación. En una modalidad, el aditivo se forma mediante el uso de polimerización por adición, en la cual, por ejemplo, la disolución de monómeros mezclada y el iniciador de radicales se dosifican en un reactor para permitir la reacción durante aproximadamente 4 horas y se deja posreaccionar durante unas 14 horas adicionales. La temperatura y el tiempo de reacción serán dependientes del iniciador usado. Por ejemplo, para AIBN, la temperatura de reacción es 70 °C y el tiempo es el dado anteriormente. Luego, los aditivos se recuperan mediante la eliminación del disolvente, seguido de secado adicional, opcionalmente al vacío.

En un aspecto de la presente tecnología que no está de acuerdo con la invención como se reivindica, el aditivo se forma mediante el uso de polimerización por condensación, en la cual, por ejemplo, se deja reaccionar un diisocianato con monómero(s) con actividad biocida(s) que contiene(n) un hidrógeno activo, los cuales son reactivos con grupos isocianato, tales como un alcohol, dioles o monooles, o diaminas o monoaminas, o tioles o ditioles, y combinaciones de los mismos (u otros grupos de hidrógeno activo que conocen los expertos en la técnica) para formar un prepolímero con grupos isocianato terminales libres. Un monómero a base de silicona o fluorocarbono, tal como monómeros monofuncionales fluorados o siloxanos, los cuales contienen grupos de hidrógeno activo, los cuales se pueden hacer reaccionar con grupos isocianato, se puede hacer reaccionar luego con los prepolímeros para preparar aditivos oligoméricos o poliméricos con enlaces uretano y/o urea. Los poliisocianatos útiles incluyen H12MDI, MDI, HDI, TDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, y NDI.

Alternativamente, el diisocianato se puede hacer reaccionar inicialmente con un monómero monofuncional de fluorocarbono o siloxano que contiene hidrógeno activo para formar un intermediario reactivo, el cual contiene un grupo isocianato terminal, el cual se hace reaccionar adicionalmente con un monómero antimicrobiano que contiene hidrógeno activo para producir un aditivo oligomérico o polimérico. Opcionalmente, se pueden incluir extensores de cadena y/o polioles en estos aditivos a base de uretano. Si se desea, se puede usar un exceso de isocianato en la etapa inicial de producción del aditivo a base de uretano y el exceso de isocianato se puede eliminar opcionalmente mediante destilación. En una modalidad adicional, los monómeros de hidrógeno activo tanto del antimicrobiano como del fluorocarbono o silicona, se pueden combinar con el diisocianato, todo al mismo tiempo, para producir el aditivo oligomérico o polimérico antimicrobiano. El peso molecular de los aditivos antimicrobianos se puede controlar en los aditivos a base de uretano mediante el uso de reactivos monofuncionales o mediante el control de la estequiometría de formas que conocen bien aquellos familiarizados con la química del uretano.

Los ejemplos de monómeros biocidas incluyen, pero no se limitan a, base libre parcial de polihexametilenbiguanida, la cual se ha demostrado que se hace reaccionar con isocianatos para dar biguanidinoureas, como se describe en la Patente de Estados Unidos 7771743 o compuestos de hidroxil o dihidroxibiguanida, tales como el producto de reacción del hidrocloruro de etanolamina con el compuesto de alquilcianoguanidino apropiado para dar compuestos de hidroxibiguanida, tales como aquellos que se muestran a continuación:

Otros monómeros, los cuales son reactivos con isocianatos y los cuales contienen grupos biocidas y los cuales conocen los expertos en la técnica pueden usarse en lugar de o adicionalmente a los monómeros que se describieron anteriormente.

El Polímero Base

Las composiciones de polímeros con actividad biocida que se describen en la presente descripción incluyen un polímero base. En algunas modalidades, el polímero base incluye un nailon, un polietileno, un poliéster, un cloruro de polivinilo, una polisulfona, un polisiloxano, un polipropileno, un policarbonato, una poliétersulfona, una polieterétercetona (PEEK), una policaprolactona, un polidioxanol, un poli-(carbonato de 1,3-trimetileno), un carbonato de politirosina, un poliacrilato, un polimetacrilato, ácido poliláctico, ácido poliglicólico, una amida de poliéter en bloques, copolímeros de los mismos y combinaciones de los mismos. El polímero base que comprende la composición de polímeros antimicrobiano de la presente invención es un polímero formador de película y comprende un poliuretano termoplástico.

En una modalidad, el polímero base es un poliuretano termoplástico. Las composiciones de TPU que se describen en la presente descripción se hacen mediante el uso de: (a) un poliisocianato; (b) un poliol; y opcionalmente (un extensor de cadena). El TPU puede estar presente en el polímero con actividad biocida en una cantidad de aproximadamente 80 a aproximadamente 99,9 por ciento en peso.

El Poliisocianato

Las composiciones que se describen en la presente descripción se hacen mediante el uso de a) un componente de poliisocianato. El poliisocianato y/o componente de poliisocianato incluye uno o más poliisocianatos. En algunas modalidades, el componente de poliisocianato incluye uno o más diisocianatos.

En algunas modalidades, el poliisocianato y/o componente de poliisocianato incluye un a,w-alquilendiisocianato que tiene de 5 a 20 átomos de carbono.

Los poliisocianatos adecuados incluyen diisocianatos aromáticos, diisocianatos alifáticos, o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el componente de poliisocianato incluye uno o más diisocianatos aromáticos. En algunas modalidades, el componente de poliisocianato está esencialmente libre de, o incluso completamente libre de, diisocianatos alifáticos. En otras modalidades, el componente de poliisocianato incluye uno o más diisocianatos alifáticos. En algunas modalidades, el componente de poliisocianato está esencialmente libre de, o incluso completamente libre de, diisocianatos aromáticos.

Los ejemplos de poliisocianatos útiles incluyen diisocianatos aromáticos tales como 4,4'-metilenbis(fenilisocianato) (MDI), m-xilendiisocianato (XDI), fenilen-1,4-diisocianato, naftalen-1,5-diisocianato, y toluendiisocianato (TDI); así como diisocianatos alifáticos, tales como isoforona diisocianato (IPDI), 1,4-ciclohexildiisocianato (CHDI), decano-1,10-diisocianato, lisina diisocianato (LDI), 1,4-butanodiisocianato (BDI), isoforona diisocianato (PDI), 3,3'-dimetil-4,4-bifenilendiisocianato (TODI), 1,5-naftalendiisocianato (NDI), y diciclohexilmetano-4,4'-diisocianato (H12MDI). Pueden usarse mezclas de dos o más poliisocianatos. En algunas modalidades, el poliisocianato es MDI y/o H12MDI. En algunas modalidades, el poliisocianato incluye MDI. En algunas modalidades, el poliisocianato incluye H12MDI.

En algunas modalidades, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que incluye H12MDI. En algunas modalidades, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que consiste esencialmente en H12MDI. En algunas modalidades, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que consiste en H12MDI.

En algunas modalidades, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que incluye (o consiste esencialmente en, o incluso consiste en) H12MDI y al menos uno de MDI, HDI, TDI, IPDI, LDI, BDI, PDl, CHDI, TODI, y NDI.

En algunas modalidades, el poliisocianato que se usa para preparar el TPU y/o composiciones de TPU que se describen en la presente descripción es al menos 50 %, en peso, de un diisocianato cicloalifático. En algunas modalidades, el poliisocianato incluye un a,w-alquilendiisocianato que tiene de 5 a 20 átomos de carbono.

En algunas modalidades, el poliisocianato que se usa para preparar el TPU y/o composiciones de TPU que se describen en la presente descripción incluye hexametilen-1,6-diisocianato, 1,12-dodecanodiisocianato, 2,2,4-trimetilhexametilendiisocianato, 2,4,4-trimetil-hexametilendiisocianato, 2-metil-1,5-pentametilendiisocianato, o combinaciones de los mismos.

El componente de poliol

Las composiciones de TPU que se describen en la presente descripción se hacen mediante el uso de: (b) un componente de poliol.

Los polioles incluyen polioles poliéter, polioles poliéster, polioles policarbonato, polioles polisiloxano y combinaciones de los mismos.

Los polioles adecuados, los cuales también pueden describirse como intermediarios terminados en hidroxilo, cuando están presentes, pueden incluir uno o más poliésteres terminados en hidroxilo, uno o más poliéteres terminados en hidroxilo, uno o más policarbonatos terminados en hidroxilo, uno o más polisiloxanos terminados en hidroxilo, o mezclas de los mismos.

Los intermediarios de poliéster terminados en hidroxilo adecuados incluyen poliésteres lineales que tienen un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 500 a aproximadamente 10 000, de aproximadamente 700 a aproximadamente 5000, o de aproximadamente 700 a aproximadamente 4000, y generalmente tienen un índice de acidez de menos de 1,3 o menos de 0,5. El peso molecular se determina mediante ensayo de los grupos funcionales terminales y se relaciona con el peso molecular promedio en número. Los intermediarios de poliéster se pueden producir mediante (1) una reacción de esterificación de uno o más glicoles con uno o más ácidos dicarboxílicos o anhídridos o (2) mediante una reacción de transesterificación, es decir, la reacción de uno o más glicoles con ésteres de ácidos dicarboxílicos. Se prefieren las proporciones molares generalmente en exceso de más de un mol de glicol a ácido para obtener cadenas lineales que tengan una preponderancia de grupos hidroxilo terminales. Los intermediarios de poliéster adecuados también incluyen diversas lactonas, tales como policaprolactona que se hace típicamente de £-caprolactona y un iniciador bifuncional, tal como dietilenglicol. Los ácidos dicarboxílicos del poliéster deseado pueden ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos, o combinaciones de los mismos. Los ácidos dicarboxílicos adecuados, los cuales pueden usarse solos o en mezclas tienen generalmente un total de 4 a 15 átomos de carbono e incluyen: succínico, glutárico, adípico, pimélico, subérico, azelaico, sebácico, dodecanodioico, isoftálico, tereftálico, ciclohexanodicarboxílico, y similares. También pueden usarse anhídridos de los ácidos dicarboxílicos anteriores, tales como anhídrido ftálico, anhídrido tetrahidroftálico, o similares. El ácido adípico es un ácido preferido. Los glicoles, los cuales se hacen reaccionar para formar un intermediario de poliéster deseable pueden ser alifáticos, aromáticos, o combinaciones de los mismos, que incluye cualquiera de los glicoles que se describen anteriormente en la sección de extensor de cadena, y tienen un total de 2 a 20 o de 2 a 12 átomos de carbono. Los ejemplos adecuados incluyen etilenglicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, decametilenglicol, dodecametilenglicol, y mezclas de los mismos.

El componente de poliol también puede incluir uno o más polioles poliéster policaprolactona. Los polioles poliéster policaprolactona útiles en la tecnología que se describe en la presente descripción incluyen dioles poliéster que se derivan de monómeros de caprolactona. Los polioles poliéster policaprolactona terminan en grupos hidroxilo primarios. Los polioles poliéster policaprolactona adecuados se pueden hacer de £-caprolactona y un iniciador bifuncional, tal como dietilenglicol, 1,4-butanodiol, o cualquiera de los otros glicoles y/o dioles enumerados en la presente descripción. En algunas modalidades, los polioles poliéster policaprolactona son dioles poliéster lineales que se derivan de monómeros de caprolactona.

Los ejemplos útiles incluyen CAPA™ 2202A, un diol poliéster lineal de peso molecular promedio en número (Mn) de 2000, y CAPA™ 2302A, un diol poliéster lineal de Mn 3000, ambos disponibles comercialmente en Perstorp Polyols Inc. Estos materiales también pueden describirse como polímeros de 2-oxepanona y 1,4-butanodiol.

Los polioles poliéster policaprolactona se pueden hacer de 2-oxepanona y un diol, donde el diol puede ser 1,4-butanodiol, dietilenglicol, monoetilenglicol, 1,6-hexanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, o cualquier combinación de los mismos. En algunas modalidades, el diol que se usa para preparar el poliol poliéster policaprolactona es lineal. En algunas modalidades, el poliol poliéster policaprolactona se prepara a partir de 1,4-butanodiol. En algunas modalidades, el poliol poliéster policaprolactona tiene un peso molecular promedio en número de 500 a 10000, o de 500 a 5000, o de 1000 o incluso 2000 a 4000 o incluso 3000.

Los intermediarios de poliéter terminados en hidroxilo adecuados incluyen polioles poliéter que se derivan de un diol o poliol que tiene un total de 2 a 15 átomos de carbono, en algunas modalidades un alquildiol o glicol, el cual se hace reaccionar con un éter que comprende un óxido de alquileno que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, típicamente óxido de etileno u óxido de propileno o mezclas de los mismos. Por ejemplo, el poliéter con funcionalidad hidroxilo puede producirse al hacer reaccionar primero propilenglicol con óxido de propileno seguido de la reacción posterior con óxido de etileno. Los grupos hidroxilo primarios que resultan del óxido de etileno son más reactivos que los grupos hidroxilo secundarios y, por lo tanto, se prefieren. Los polioles poliéter comerciales útiles incluyen poli(etilenglicol) que comprende óxido de etileno que se hace reaccionar con etilenglicol, poli(propilenglicol) que comprende óxido de propileno que se hace reaccionar con propilenglicol, poli(tetrametilenéterglicol) que comprende agua que se hace reaccionar con tetrahidrofurano, el cual también puede describirse como tetrahidrofurano polimerizado, y al cual se refiere comúnmente como PTMEG. En algunas modalidades, el intermediario de poliéter incluye PTMEG. Los polioles poliéter adecuados también incluyen aductos de poliamida de un óxido de alquileno y pueden incluir, por ejemplo, aducto de etilendiamina que comprende el producto de reacción de etilendiamina y óxido de propileno, aducto de dietilentriamina que comprende el producto de reacción de dietilentriamina con óxido de propileno, y polioles poliéter de tipo poliamida similares. También pueden usarse los copoliéteres en las composiciones que se describen. Los copoliéteres típicos incluyen el producto de reacción de THF y óxido de etileno o THF y óxido de propileno. Estos están disponibles en BASF como PolyTHF® B, un copolímero de bloques, y PolyTHF® R, un copolímero aleatorio. Los diversos intermediarios de poliéter generalmente tienen un peso molecular promedio en número (Mn) como se determina mediante ensayo de los grupos funcionales terminales, el cual es un peso molecular promedio mayor que aproximadamente 700, tal como de aproximadamente 700 a aproximadamente 10 000, de aproximadamente 1000 a aproximadamente 5000, o de aproximadamente 1000 a aproximadamente 2500. En algunas modalidades, el intermediario de poliéter incluye una mezcla de dos o más poliéteres de peso molecular diferente, tal como una mezcla de PTMEG de Mn 2000 y Mn 1000.

Los policarbonatos terminados en hidroxilo adecuados incluyen aquellos que se preparan al hacer reaccionar un glicol con un carbonato. La Patente de Estados Unidos Núm. 4,131,731 describe policarbonatos terminados en hidroxilo y su preparación. Tales policarbonatos son lineales y tienen grupos hidroxilo terminales con la exclusión esencial de otros grupos terminales. Los reactivos esenciales son glicoles y carbonatos. Los glicoles adecuados se seleccionan de dioles cicloalifáticos y alifáticos que contienen de 4 a 40, e o incluso de 4 a 12 átomos de carbono, y de polioxialquilenglicoles que contienen de 2 a 20 grupos alcoxi por molécula con cada grupo alcoxi que contiene de 2 a 4 átomos de carbono. Los dioles adecuados incluyen dioles alifáticos que contienen de 4 a 12 átomos de carbono, tales como 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, 2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiol, 1,10-decanodiol, dilinoleilglicol hidrogenado, dioleilglicol hidrogenado, 3-metil-1,5-pentanodiol; y dioles cicloalifáticos, tales como 1,3-ciclohexanodiol, 1,4-dimetilolciclohexano, 1,4-ciclohexanodiol, 1,3-dimetilolciclohexano, 1,4-endometilen-2-hidroxi-5-hidroximetilciclohexano, y polialquilenglicoles. Los dioles que se usan en la reacción pueden ser un solo diol o una mezcla de dioles en dependencia de las propiedades deseadas en el producto terminado. Los intermediarios de policarbonato, los cuales terminan en hidroxilo son generalmente aquellos que se conocen en la técnica y en la bibliografía. Los carbonatos adecuados se seleccionan de carbonatos de alquileno que se componen por un anillo de 5 a 7 miembros. Los carbonatos adecuados para su uso en la presente descripción incluyen carbonato de etileno, carbonato de trimetileno, carbonato de tetrametileno, carbonato de 1,2-propileno, carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3-butileno, carbonato de 1,2-etileno, carbonato de 1,3-pentileno, carbonato de 1,4-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno, y carbonato de 2,4-pentileno. Además, los carbonatos de dialquilo, los carbonatos cicloalifáticos, y los carbonatos de diarilo son adecuados en la presente descripción. Los carbonatos de dialquilo pueden contener de 2 a 5 átomos de carbono en cada grupo alquilo y ejemplos específicos de los mismos son carbonato de dietilo y carbonato de dipropilo. Los carbonatos cicloalifáticos, especialmente los carbonatos dicicloalifáticos, pueden contener de 4 a 7 átomos de carbono en cada estructura cíclica, y puede haber una o dos de tales estructuras. Cuando un grupo es cicloalifático, el otro puede ser ya sea alquilo o arilo. Por otro lado, si un grupo es arilo, el otro puede ser alquilo o cicloalifático. Los ejemplos de carbonatos de diarilo adecuados, los cuales pueden contener de 6 a 20 átomos de carbono en cada grupo arilo, son carbonato de difenilo, carbonato de ditolilo, y carbonato de dinaftilo.

Los polioles polisiloxano adecuados incluyen polisiloxanos terminados en a-w-hidroxilo o amina o ácido carboxílico o tiol o epoxi. Los ejemplos incluyen poli(dimetilsiloxano) terminado con un grupo hidroxilo o amina o ácido carboxílico o tiol o epoxi. En algunas modalidades, los polioles polisiloxano son polisiloxanos terminados en hidroxilo. En algunas modalidades, los polioles polisiloxano tienen un peso molecular promedio en número en el intervalo de 300 a 5000, o de 400 a 3000.

Los polioles polisiloxano pueden obtenerse mediante la reacción de deshidrogenación entre un hidruro de polisiloxano y un alcohol polihídrico alifático o alcohol de polioxialquileno para introducir los grupos hidroxi alcohólicos en la cadena principal del polisiloxano.

En algunas modalidades, los polioles polisiloxano pueden representarse mediante uno o más compuestos que tienen la siguiente fórmula:

en la cual: cada R1 y R2 son independientemente un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo bencilo, o fenilo; cada E es OH o NHR3 donde R3 es hidrógeno, un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo cicloalquilo de 5 a 8 átomos de carbono; a y b son cada uno independientemente un número entero de 2 a 8; c es un número entero de 3 a 50. En polisiloxanos que contienen amino, al menos uno de los grupos E es NHR3. En los polisiloxanos que contienen hidroxilo, al menos uno de los grupos E es OH. En algunas modalidades, tanto R1 como R2 son grupos metilo.

Los ejemplos adecuados incluyen poli(dimetilsiloxano) terminado en a,w-hidroxipropilo y poli(dimetilsiloxano) terminado en a,w-aminopropilo, ambos son materiales disponibles comercialmente. Los ejemplos adicionales incluyen copolímeros de los materiales de poli(dimetilsiloxano) con un poli(óxido de alquileno).

El componente de poliol, cuando está presente, puede incluir poli(etilenglicol), poli(tetrametilenéterglicol), poli(óxido de trimetileno), poli(propilenglicol) bloqueado con óxido de etileno, poli(adipato de butileno), poli(adipato de etileno), poli(adipato de hexametileno), poli(tetrametileno-co-adipato de hexametileno), poli(adipato de 3-metil-1,5-pentametileno), diol de policaprolactona, glicol de poli(carbonato de hexametileno), glicol de poli(carbonato de pentametileno), glicol de poli(carbonato de trimetileno), polioles poliéster a base de dímeros de ácidos grasos, polioles a base de aceite vegetal, o cualquier combinación de los mismos.

Los ejemplos de dímeros de ácidos grasos que pueden usarse para preparar polioles poliéster adecuados incluyen glicoles/polioles poliéster Priplast™ comercialmente disponibles en Croda y glicoles de poliéster Radia® comercialmente disponibles en Oleon.

En algunas modalidades, el componente de poliol incluye un poliol poliéter, un poliol policarbonato, un poliol policaprolactona, o cualquier combinación de los mismos.

En algunas modalidades, el componente de poliol incluye un poliol poliéter. En algunas modalidades, el componente de poliol está esencialmente libre de o incluso completamente libre de polioles poliéster. En algunas modalidades, el componente de poliol que se usa para preparar el TPU está sustancialmente libre de, o incluso completamente libre de polisiloxanos.

En algunas modalidades, el componente de poliol incluye óxido de polietileno, óxido de polipropileno, óxido de polibutileno, óxido de poliestireno oligoméricos, poli(tetrametilenéterglicol), poli(propilenglicol), poli(etilenglicol), copolímeros de poli(etilenglicol) y poli(propilenglicol), epiclorhidrina y similares, o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el componente de poliol incluye poli (tetrametilenéterglicol).

El extensor de cadena

Las composiciones de TPU que se describen en la presente descripción se hacen mediante el uso de c) un componente extensor de cadena. Los extensores de cadena incluyen dioles, diaminas, y sus combinaciones.

Los extensores de cadena adecuados incluyen compuestos polihidroxi relativamente pequeños, por ejemplo, glicoles alifáticos inferiores o de cadena corta que tienen de 2 a 20, o de 2 a 12, o de 2 a 10 átomos de carbono. Los ejemplos adecuados incluyen etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, 1,4-butanodiol (BDO), 1,6-hexanodiol (HDO), 1,3-butanodiol, 1,5-pentanodiol, neopentilglicol, 1,4-ciclohexanodimetanol (CHDM), 2,2-bis[4-(2-hidroxietoxi)fenil]propano (HEPP), hexametilenodiol, heptanodiol, nonanodiol, dodecanodiol, 3-metil-1,5-pentanodiol, etilendiamina, butanodiamina, hexametilendiamida, e hidroxietil resorcinol (HER), y similares, así como mezclas de los mismos. En algunas modalidades, el extensor de cadena incluye BDO, HDO, 3-metil-1,5-pentanodiol, o una combinación de los mismos. En algunas modalidades, el extensor de cadena incluye BDO. Podrían usarse otros glicoles, tales como glicoles aromáticos, pero en algunas modalidades los TPU que se describen en la presente descripción están esencialmente libres de o incluso completamente libres de tales materiales.

En algunas modalidades, el extensor de cadena que se usa para preparar el TPU está sustancialmente libre de, o incluso completamente libre de, 1,6-hexanodiol. En algunas modalidades, el extensor de cadena que se usa para preparar el TPU incluye un extensor de cadena cíclico. Los ejemplos adecuados incluyen CHDM, HEPP, HER, y combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el extensor de cadena que se usa para preparar el TPU incluye un extensor de cadena cíclico aromático, por ejemplo, HEPP, HER, o una combinación de los mismos. En algunas modalidades, el extensor de cadena que se usa para preparar el TPU incluye un extensor de cadena cíclico alifático, por ejemplo CHDM. En algunas modalidades, el extensor de cadena que se usa para preparar el TPU está sustancialmente libre de, o incluso completamente libre de extensores de cadena aromáticos, por ejemplo, extensores de cadena cíclicos aromáticos. En algunas modalidades, el extensor de cadena que se usa para preparar el TPU está sustancialmente libre de, o incluso completamente libre de polisiloxanos.

En algunas modalidades, el componente extensor de cadena incluye 1,4-butanodiol, 2-etil-1,3-hexanodiol, 2,2,4-trimetilpentano-1,3-diol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclohexanodimetilol, 1,3-propanodiol, 3-metil-1,5-pentanodiol o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el componente extensor de cadena incluye 1,4-butanodiol, 3-metil-1,5-pentanodiol o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el componente extensor de cadena incluye 1,4-butanodiol.

Las composiciones que se describen incluyen los materiales de TPU que se describieron anteriormente y también composiciones de TPU que incluyen tales materiales de TPU y uno o más componentes adicionales. Estos componentes adicionales incluyen otros materiales poliméricos que pueden mezclarse con el TPU que se describió en la presente descripción. Estos componentes adicionales también incluyen uno o más aditivos que pueden adicionarse al TPU, o mezcla que contiene el TPU, para impactar las propiedades de la composición.

El TPU que se describe en la presente descripción también puede mezclarse con uno o más de otros polímeros. Los polímeros con los cuales puede mezclarse el TPU que se describe en la presente descripción no están demasiado limitados. En algunas modalidades, las composiciones que se describen incluyen dos o más de los materiales de TPU que se describen. En algunas modalidades, las composiciones incluyen al menos uno de los materiales de TPU que se describen y al menos otro polímero, el cual no es uno de los materiales de TPU que se describen. En algunas modalidades, las mezclas que se describen tendrán la misma combinación de propiedades que se describieron anteriormente para la composición de TPU. En otras modalidades, la composición de TPU tendrá, por supuesto, la combinación de propiedades que se describe, mientras la mezcla de la composición de TPU con uno o más de los otros materiales poliméricos que se describieron anteriormente puede o no.

Los polímeros que pueden usarse en combinación con los materiales de TPU que se describen en la presente descripción también incluyen materiales de TPU más convencionales, tales como TPU a base de poliéster sin caprolactona, TPU a base de poliéter, o TPU que contiene tanto poliéster sin caprolactona como grupos poliéter. Otros materiales adecuados que pueden mezclarse con los materiales de TPU que se describen en la presente descripción incluyen policarbonatos, poliolefinas, polímeros estirénicos, polímeros acrílicos, polímeros de polioximetileno, poliamidas, óxidos de polifenileno, sulfuros de polifenileno, cloruros de polivinilo, cloruros de polivinilo clorados, ácidos polilácticos, o combinaciones de los mismos.

Los polímeros para su uso en las mezclas que se describen en la presente descripción incluyen homopolímeros y copolímeros. Los ejemplos adecuados incluyen: (i) una poliolefina (PO), tal como polietileno (PE), polipropileno (PP), polibuteno, goma de etileno propileno (EPR), polioxietileno (POE), copolímero de olefina cíclica (COC), o combinaciones de los mismos; (ii) un estirénico, tal como poliestireno (PS), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), estireno acrilonitrilo (SAN), goma de estireno butadieno (SBR o HIPS), polialfametilestireno, estireno anhídrido maleico (SMA), copolímero de estireno-butadieno (SBC) (tal como copolímero de estireno-butadieno-estireno (SBS) y copolímero de estireno-etileno/butadieno-estireno (SEBS)), copolímero de estireno-etileno/propileno-estireno (SEPS), látex de estireno-butadieno (SBL), SAN modificado con monómero de propileno etileno dieno (EPDM) y/o elastómeros acrílicos (por ejemplo, copolímeros PS-SBR), o combinaciones de los mismos; (iii) un poliuretano termoplástico (TPU) distinto de aquellos que se describieron anteriormente; (iv) una poliamida, tal como Nylon™, que incluye poliamida 6,6 (PA66), poliamida 1,1 (PA11), poliamida 1,2 (pA12), una copoliamida (COPA), o combinaciones de las mismas; (v) un polímero acrílico, tal como acrilato de polimetilo, metacrilato de polimetilo, un copolímero de metacrilato de metilo estireno (MS), o combinaciones de los mismos; (vi) un cloruro de polivinilo (PVC), un cloruro de polivinilo clorado (CPVC), o combinaciones de los mismos; (vii) un polioxiemetileno, tal como poliacetal; (viii) un poliéster, tal como tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), elastómeros de copoliésteres y/o poliéster (COPE), que incluyen copolímeros en bloques de poliéter-éster, tal como tereftalato de polietileno (PETG) modificado con glicol, ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico (PGA), copolímeros de PLA y PGA, o combinaciones de los mismos; (ix) un policarbonato (PC), un sulfuro de polifenileno (PPS), un óxido de polifenileno (PPO), o combinaciones de los mismos; o combinaciones de los mismos.

En algunas modalidades, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan de los grupos (i), (iii), (vii), (viii), o alguna combinación de los mismos. En algunas modalidades, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (i). En algunas modalidades, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (iii). En algunas modalidades, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (vii). En algunas modalidades, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (viii).

Los aditivos adicionales adecuados para su uso en las composiciones de TPU que se describen en la presente descripción no están demasiado limitados. Los aditivos adecuados incluyen pigmentos, estabilizadores de luz UV, absorbentes de luz UV, antioxidantes, agentes de lubricación, estabilizadores térmicos, estabilizadores de hidrólisis, activadores de reticulación, pirorretardantes, silicatos en capas, rellenos, colorantes, agentes de refuerzo, mediadores de adhesión, modificadores de resistencia al impacto, antimicrobianos, aditivos radiopacos, por ejemplo, sulfato de bario, subcarbonato de bismuto, trióxido de bismuto, oxicloruro de bismuto, tantalio y tungsteno, entre otros, y cualquier combinación de los mismos.

En algunas modalidades, el componente adicional es un pirorretardante. Los pirorretardantes adecuados no están demasiado limitados y pueden incluir un pirorretardante de fosfato de boro, un óxido de magnesio, un dipentaeritritol, un polímero de politetrafluoroetileno (PTFE), o cualquier combinación de los mismos. En algunas modalidades, este pirorretardante puede incluir un pirorretardante de fosfato de boro, un óxido de magnesio, un dipentaeritritol, o cualquier combinación de los mismos. Un ejemplo adecuado de un pirorretardante de fosfato de boro es BUDIT®-326, disponible comercialmente en Budenheim USA, Inc. Cuando está presente, el componente pirorretardante puede estar presente en una cantidad de 0 a 10 por ciento en peso de la composición total de TPU, en otros modalidades de 0,5 a 10, o de 1 a 10, o de 0,5 o 1 a 5, o de 0,5 a 3, o incluso de 1 a 3 por ciento en peso de la composición total de TPU.

Las composiciones de TPU que se describen en la presente descripción también pueden incluir aditivos adicionales, a los cuales se puede referir como un estabilizador. Los estabilizadores pueden incluir antioxidantes, tales como fenólicos, fosfitos, tioésteres, y aminas, estabilizadores de luz, tales como estabilizadores de luz de amina impedida y absorbentes de luz UV de benzotiazol, y otros estabilizadores de proceso y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el estabilizador preferido es Irganox®-1010 de BASF y Naugard®-445 de Chemtura. El estabilizador se usa en una cantidad de aproximadamente 0,1 por ciento en peso a aproximadamente 5 por ciento en peso, en otra modalidad de aproximadamente 0,1 por ciento en peso a aproximadamente 3 por ciento en peso, y en otra modalidad de aproximadamente 0,5 por ciento en peso a aproximadamente 1,5 por ciento en peso de la composición de TPU.

Adicionalmente, diversos componentes pirorretardantes inorgánicos convencionales se pueden emplear en la composición de TPU. Los pirorretardantes inorgánicos adecuados incluyen cualquiera de aquellos que conoce un experto en la técnica, tales como óxidos metálicos, hidratos de óxido metálico, carbonatos metálicos, fosfato de amonio, polifosfato de amonio, carbonato de calcio, óxido de antimonio, arcilla, arcillas minerales que incluyen talco, caolín, wollastonita, nanoarcilla, arcilla de montmorillonita, a la cual a menudo se refiere como nanoarcilla, y mezclas de las mismos. En una modalidad, el paquete pirorretardante incluye talco. El talco en el paquete pirorretardante promueve las propiedades de alto índice de limitación de oxígeno (LOI). Los pirorretardantes inorgánicos pueden usarse en una cantidad de 0 a aproximadamente 30 por ciento en peso, de aproximadamente 0,1 por ciento en peso a aproximadamente 20 por ciento en peso, en otra modalidad de aproximadamente 0,5 por ciento en peso a aproximadamente 15 por ciento en peso del peso total de la composición de TPU.

Pueden usarse otros aditivos opcionales adicionales en las composiciones de TPU que se describen en la presente descripción. Los aditivos incluyen colorantes, antioxidantes (que incluye fenólicos, fosfitos, tioésteres y/o aminas), antiozonantes, estabilizadores, rellenos inertes, lubricantes, inhibidores, estabilizadores de hidrólisis, estabilizadores de luz, estabilizadores de luz de aminas impedidas, absorbente de luz UV de benzotriazol, estabilizadores térmicos, estabilizadores para prevenir la decoloración, tintes, pigmentos, rellenos inorgánicos y orgánicos, agentes de refuerzo, radioopacantes (por ejemplo BaSO⁴) y combinaciones de los mismos.

Todos los aditivos que se describieron anteriormente pueden usarse en una cantidad efectiva habitual para estas sustancias. Los aditivos no pirorretardantes pueden usarse en cantidades de aproximadamente 0 a aproximadamente 30 por ciento en peso, en una modalidad de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 25 por ciento en peso, y en otra modalidad de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 por ciento en peso del peso total de la composición de TPU.

Estos aditivos adicionales pueden incorporarse en los componentes de, o en la mezcla de reacción para, la preparación de la resina de TPU, o después de hacer la resina de TPU. En otro proceso, todos los materiales pueden mezclarse con la resina de TPU y luego fundirse o pueden incorporarse directamente en la masa fundida de la resina de TPU.

Los poliuretanos termoplásticos de la invención pueden prepararse mediante procesos, los cuales son convencionales en la técnica para la síntesis de elastómeros de poliuretano, tales como, pero sin limitarse a, un proceso discontinuo o una técnica de un solo paso. En el proceso discontinuo, los componentes, es decir, el(los) diisocianato(s), el(los) poliol(es) y el(los) extensor(es) de cadena, así como el(los) catalizador(es) y cualquier otro aditivo(s), si se desea, se introducen en un recipiente, se mezclan, se distribuyen en bandejas y se dejan curar. Luego, el TPU curado se puede granular y peletizar. El procedimiento de un solo paso se realiza en una extrusora, por ejemplo, de un solo husillo, de doble husillo, en donde los componentes formativos, se introducen individualmente o como una mezcla en la extrusora, y se hacen reaccionar a una temperatura generalmente en una modalidad de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 300 °C, y en otra modalidad de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 250 °C, e incluso de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 240 °C.

Pueden estar presentes uno o más catalizadores de polimerización durante la reacción de polimerización. Generalmente, puede usarse cualquier catalizador convencional para hacer reaccionar el diisocianato con los intermediarios de poliol o el extensor de cadena. Los ejemplos de catalizadores adecuados, los cuales en particular aceleran la reacción entre los grupos NCO de los diisocianatos y los grupos hidroxi de los polioles y extensores de cadena son las aminas terciarias convencionales que se conocen de la técnica anterior, por ejemplo, trietilamina, dimetilciclohexilamina, N-metilmorfolina, N,N'-dimetilpiperazina, 2-(dimetilaminoetoxi)etanol, diazabiciclo[2,2,2]octano y similares, y también en particular compuestos organometálicos, tales como ésteres titánicos, compuestos de hierro, por ejemplo, acetilacetonato férrico, compuestos de estaño, por ejemplo, diacetato de estaño, dioctoato de estaño, dilaurato de estaño, o las sales de dialquilestaño de ácidos carboxílicos alifáticos, por ejemplo, diacetato de dibutilestaño, dilaurato de dibutilestaño, o similares. Las cantidades que se usan usualmente de los catalizadores son de 0,0001 a 0,1 partes en peso por 100 partes en peso de compuesto polihidroxi (b).

El proceso puede incluir adicionalmente la etapa de: mezclar la composición de TPU con uno o más componentes de la mezcla, que incluye uno o más materiales y/o polímeros de TPU adicionales, que incluye cualquiera de aquellos que se describieron anteriormente.

El proceso puede incluir adicionalmente la etapa de: mezclar la composición de TPU de la etapa (I) con uno o más aditivos adicionales que se seleccionan del grupo que consiste en pigmentos, estabilizadores de luz UV, absorbentes de luz UV, antioxidantes, agentes de lubricación, estabilizadores térmicos, estabilizadores de hidrólisis, activadores de reticulación, pirorretardantes, silicatos en capas, rellenos, colorantes, agentes de refuerzo, mediadores de adhesión, modificadores de la resistencia al impacto y antimicrobianos.

El proceso puede incluir adicionalmente la etapa de: mezclar la composición de TPU con uno o más componentes de la mezcla, que incluye uno o más materiales y/o polímeros de TPU adicionales, que incluye cualquiera de aquellos que se describieron anteriormente y/o la etapa de: mezclar la composición de TPU con uno o más aditivos adicionales que se seleccionan del grupo que consiste en pigmentos, estabilizadores de luz UV, absorbentes de luz UV, antioxidantes, agentes de lubricación, estabilizadores térmicos, estabilizadores de hidrólisis, activadores de reticulación, pirorretardantes, silicatos en capas, rellenos, colorantes, agentes de refuerzo, mediadores de adhesión, modificadores de la resistencia al impacto, radioopacantes y antimicrobianos.

Preparación de las composiciones de polímeros con actividad biocida

Las composiciones de polímeros con actividad biocida pueden prepararse mediante mezclado por fusión del aditivo en el polímero, incorporación del aditivo durante la síntesis del polímero, al coagular o disolver el aditivo y el polímero base en un disolvente común y fundir, al coagular, o electrohilar la mezcla de disolvente que contiene el aditivo y el polímero base, al fundir, o electrohilar una mezcla de disolvente que contiene el aditivo y el polímero. En algunas modalidades, donde el polímero base es un TPU y donde los aditivos antimicrobianos se incorporan durante la síntesis del polímero, el diisocianato, los polioles y el extensor de cadena, los cuales se hacen reaccionar juntos para formar el TPU, se mezclan juntos ya sea con o sin catalizadores, en dependencia del tipo de TPU que se use. Durante la reacción, los aditivos modificadores de superficie poliméricos u oligoméricos se precalientan y se vierten en la mezcla de reacción. El polímero de TPU de superficie modificada resultante se puede luego cortar en pedazos y granular para procesos de extrusión, moldeo por inyección, termoformado, moldeo por compresión, o cualquiera de una diversidad de otros procesos que comúnmente se usan para el procesamiento de polímeros. Las composiciones de polímeros con actividad biocida pueden prepararse alternativamente al mezclar por fusión los aditivos oligoméricos o poliméricos mediante el uso de un Brabender Plasticorder con el accesorio de tazón de mezclado. En algunas modalidades, las mezclas se procesan con los aditivos y el TPU se mezcla como una mezcla de sólidos (sal y pimienta) antes del mezclado por fusión. En algunas modalidades, el aditivo se puede adicionar al polímero base seguido de que la carga inicial del TPU base se haya fundido y el torque se haya estabilizado. Alternativamente, una extrusora de doble husillo u otro aparato de mezclado por fusión puede usarse para mezclar por fusión el aditivo en el TPU mediante métodos típicos que conocen aquellos expertos en la técnica. En modalidades donde la composición de polímeros con actividad biocida se produce mediante mezclado por fusión o donde se procesa por fusión después de su producción, es necesario que el aditivo biocida polimérico u oligomérico sea térmicamente estable a las temperaturas requeridas para este procesamiento.

En una modalidad, la composición de polímeros puede recubrirse sobre un material. El material puede incluir un polímero, un vidrio, una cerámica, un metal, o un composite. El método de aplicación del recubrimiento no está demasiado limitado, y puede incluir recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización, recubrimiento de rodillo a rodillo o recubrimiento por rotación. El recubrimiento puede aplicarse con un espesor de aproximadamente 1 micrómetro a aproximadamente 200 micrómetros, o de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 100 micrómetros. El polímero recubierto se puede secar luego en un horno durante aproximadamente 24 horas y en algunas modalidades a 80 °C. En algunas modalidades, seguido del recubrimiento del polímero base, se puede realizar una etapa adicional de recocido, como se describe a continuación.

En algunas modalidades, las composiciones de polímeros pueden imprimirse sobre un material que forma un artículo. Los métodos de impresión no están demasiado limitados, y pueden incluir métodos tales como fabricación aditiva, impresión digital, y similares, así como otros métodos de impresión que conocen aquellos expertos en la técnica.

En una modalidad adicional, las composiciones de polímeros pueden incluir una etapa de procesamiento adicional en el cual las composiciones se recocen. En una modalidad, el recocido se puede lograr en un horno a una temperatura de aproximadamente 30 °C hasta aproximadamente 150 °C, o de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 80 °C. En algunas modalidades, el recocido puede ocurrir durante períodos de aproximadamente dos horas hasta aproximadamente setenta y dos horas, o de 24 horas a 48 horas. En una modalidad, el período de recocido puede ser durante un período de al menos 2 horas, o al menos 12 horas, o al menos 24 horas. En algunas modalidades, la etapa de recocido tiene lugar al exponer la composición de polímeros a vapores de disolvente, opcionalmente a temperaturas por encima de la ambiente.

Los materiales y/o composiciones de polímeros que se describen en la presente descripción pueden usarse en la preparación de uno o más artículos. El tipo específico de artículos que se pueden hacer a partir de los materiales y/o las composiciones de polímeros que se describen en la presente descripción no está demasiado limitado. En general, los materiales y/o las composiciones de polímeros que se describen en la presente descripción pueden usarse en cualquier aplicación donde se desee una superficie con actividad biocida o con actividad biocida y no incrustante.

La invención proporciona adicionalmente un artículo que se hace con los materiales y/o composiciones de polímeros de superficie modificada que se describen en la presente descripción. En algunas modalidades, el artículo puede incluir un dispositivo médico. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a aplicaciones médicas, por ejemplo, donde el polímero que se describe en la presente descripción puede usarse en catéteres de angiografía, catéteres de angioplastia, catéteres de urología, catéteres de diálisis, catéteres Swan-Ganz, catéteres venosos centrales, y catéteres centrales insertados periféricamente; conectores de catéter; membranas de diálisis; tubos médicos; artículos para el cuidado de heridas, que incluyen cierres de heridas, grapas, suturas, mallas, dispositivos de refuerzo, refuerzos de sutura, apósitos para el cuidado de heridas, y similares; artículos ortopédicos que incluyen clavos, tornillos, placas, cajas, prostéticos y similares; implantes neurales, que incluyen drenajes, derivaciones, y similares; implantes, que incluyen implantes dentales, implantes oculares, implantes cocleares, implantes mamarios, y similares; una válvula cardíaca, una máquina de derivación cardíaca, un dispositivo sanguíneo extracorpóreo, un conducto nervioso, un injerto vascular, una endoprótesis, una lente de contacto, y similares, así como usarse en aplicaciones de cuidado personal, aplicaciones farmacéuticas, aplicaciones de productos para el cuidado de la salud, aplicaciones marinas o cualquier otro número de aplicaciones. En algunas modalidades, estos artículos se preparan mediante extrusión, moldeo por inyección, o cualquier combinación de los mismos.

Las composiciones de polímeros con actividad biocida como se describen en la presente descripción pueden proporcionar propiedades biocidas y biocidas/no incrustantes/no trombogénicas al artículo que se prepara con la composición. En algunas modalidades, la composición de polímeros proporciona una reducción en la actividad microbiana de al menos 90 % o al menos 95 %, o hasta 99 % y mayor, o de 90 % hasta 99 % y por encima. En algunas modalidades, la composición de polímeros proporciona una reducción en la absorción de proteínas de al menos 50 %, o al menos 60 %, o 70 %.

La cantidad de cada componente químico que se describe se presenta con la exclusión de cualquier disolvente, el cual puede estar presente habitualmente en el material comercial, es decir, en base al producto químico activo, a menos que se indique de otra manera. Sin embargo, a menos que se indique de otra manera, cada producto químico o composición que se refiere en la presente descripción debe interpretarse como que es un material de calidad comercial, el cual puede contener los isómeros, subproductos, derivados, y otros tales materiales, los cuales normalmente se entiende que están presentes en la calidad comercial.

Se sabe que algunos de los materiales que se describieron anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de manera que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de aquellos que se adicionan inicialmente. Por ejemplo, los iones metálicos (de, por ejemplo, un pirorretardante) pueden migrar a otros sitios ácidos o aniónicos de otras moléculas. Los productos que se forman de esa manera, que incluyen los productos que se forman tras emplear la composición de la tecnología que se describe en la presente descripción en su uso pretendido, pueden no ser susceptibles de una descripción fácil. No obstante, todas tales modificaciones y productos de reacción se incluyen dentro del alcance de la tecnología que se describe en la presente descripción; la tecnología que se describe en la presente descripción abarca la composición que se prepara mediante la mezcla de los componentes que se describieron anteriormente.

Ejemplos

La tecnología que se describe en la presente descripción puede entenderse mejor con referencia a los siguientes ejemplos.

Materiales

Los materiales están generalmente disponibles comercialmente en las casas de suministro de productos químicos que conocen aquellos expertos en las técnicas químicas o del proveedor que se indica a continuación.

Síntesis de aditivos de metacrilato

- Se carga un recipiente de reacción con disolvente y se precalienta a la temperatura deseada de 70 °C bajo purga de nitrógeno para eliminar cualquier oxígeno. Los monómeros y el iniciador se mezclan con disolvente en las cantidades que se indican en la Tabla 1 y se adicionan al recipiente de reacción mediante una bomba de jeringa durante un período de 3-4 horas. Las proporciones de monómeros y monómero/iniciador total se varían para obtener aditivos con diferentes composiciones y pesos moleculares dirigidos a aproximadamente de 2-15 000 Dalton. La reacción se mantiene a la temperatura de reacción (70 °C para el iniciador AIBN) durante 4 horas adicionales para consumir la mayoría de los monómeros y el iniciador (el monómero residual es menos de 1 % medido por RMN). Los polímeros de la serie PEG se recuperan mediante evaporación rotatoria o precipitación en dietiléter frío o acetona y se secan adicionalmente al vacío.

Tabla 1 Composiciones de aditivos

*Mn se estima en base a versiones no cuaternizadas de los aditivos inventivos.

**La proporción RMN es la proporción de monómeros en el aditivo medida mediante RMN

***PDI es índice de polidispersión

Síntesis de aditivos PHMB antimicrobianos a base de uretano (Ejemplo de Referencia):

Se disuelve hidrocloruro de polihexametilenbiguanida [PHMB/HCl (33 g)] en 100 mL de metanol (MeOH) y se adiciona lentamente hidróxido de potasio (KOH) (200 mL, disolución de MeOH 0,1 M) a la disolución de PHMB en un matraz de fondo redondo. Se deja que la reacción procese durante la noche y se elimina el metanol mediante evaporación rotatoria y luego con una bomba de vacío. El PHMB (11 g) se disuelve en 150 g de dimetilsulfóxido (DMSO) y se adicionan 1,67 g de Diisocianato de difenilmetano (MDI). La reacción se mantiene a 65 °C durante 4 horas. Se adiciona Capstone 62MA (2,42 g) y se hace reaccionar la reacción durante unas 8 horas adicionales. El NCO libre es 0,02 %. El Aditivo Inventivo 1 se recupera mediante precipitación en dietiléter.

Síntesis de monómeros de hidroxilbiguanida (Ejemplo de Referencia):

En un matraz de fondo redondo de tres bocas de tamaño apropiado, se combina el reaccionante cianoguanidino con una cantidad equivalente de hidrocloruro de etanolamina. El matraz se purga con nitrógeno y se calienta a 120 °C con agitación. Después de hacer reaccionar durante 8 horas, la reacción se enfría y el producto se precipita mediante la adición de un no disolvente. Después de lavar con el no disolvente, el monómero se analiza mediante RMN para confirmar la finalización de la reacción.

Síntesis de aditivos a base de diol de biguanida antimicrobiano a base de uretano (Ejemplo de Referencia):

BGdiol (1,6-bis-hidroxietilbiguanidinohexano) y 2 equivalentes de Capstone 62Al se mezclan en una lata y se precalientan a 50 °C, H12MDI, en una cantidad para alcanzar números equivalentes de grupos hidroxilo e isocianato, se adiciona con varias gotas de catalizador de CoTin. Se observa una reacción exotérmica y la mezcla se transfiere a un horno una vez que la reacción alcanza 75 °C. La mezcla se cura adicionalmente a 125 °C durante 3 horas para producir el Aditivo Inventivo 2.

Recubrimiento de película de TPU con composición de polímeros antimicrobiano a base de uretano:

El Aditivo Inventivo 2 se disuelve en Dimetilformamida (DMF) y se mezcla con una disolución de TPU alifático para obtener disoluciones de recubrimiento con proporciones aditivo/TPU (p/p) de 4/96 y 6/94. El contenido total de sólidos de las disoluciones de recubrimiento es de 2 %. Un cupón de TPu alifático (5 cm x 5 cm) se recubre por inmersión con la disolución de recubrimiento, se seca y se recuece en un horno a 50 °C durante 48 horas.

Prueba Antimicrobiana (protocolo JIS Z2801)

Se inocularon muestras de película (aproximadamente 35 mm x 35 mm) con 0,4 mL de un caldo nutriente al 0,2 % que se siembra con un cultivo estandarizado de un organismo de prueba por triplicado. Las muestras inoculadas se cubrieron con una película inerte y se incubaron a 36 ±2 °C en una cámara de humedad durante 24 horas. Los microorganismos supervivientes se recuperaron mediante elución del inóculo de caldo de la muestra de prueba en caldo neutralizante. Se determinaron los recuentos microbianos de las muestras y se calculó la reducción logarítmica de microorganismos (versus muestras no tratadas) y la actividad antimicrobiana.

Protocolo de zona de inhibición (protocolo AATCC 147)

El método de rayas paralelas es una prueba de detección cualitativa para demostrar la actividad bacteriostática (antimicrobiana) de los antimicrobianos difusibles en superficies textiles tratadas. El alcance de la prueba demuestra actividad bactericida (inhibición de la multiplicación y el crecimiento) por difusión del agente antimicrobiano a través del agar. La muestra de prueba (textil) se coloca en contacto íntimo con una superficie de agar nutriente, la cual está rayada ("rayas paralelas") con un inóculo del organismo de prueba. Las muestras se incuban durante 18-24 horas a una temperatura de 37 ±2 °C, después de lo cual se demuestra la actividad bacteriostática mediante un área clara de crecimiento interrumpido debajo y a lo largo de los lados del material de prueba.

Prueba de incrustación de proteínas (Método de fluorescencia)

Un método de prueba estático para medir la adsorción de proteínas en la superficie de TPU procesados térmicamente. El método usa proteínas marcadas fluorescentemente para cuantificar la cantidad de proteína que se adsorbe en la superficie de las muestras de TPU. La técnica es similar a la que describe Hlady, y otros, en Methods for Studying Protein Adsorption, p. 402-429, 1999, Methods in Enzymology y Ishihara, y otros, Why do Phospholipid Polymers Reduce Protein Adsorption, Journal of Biomedical Materials Research, p. 323-330, 1998. Se cortan muestras de las películas de la Tabla 2 en (2,5 cm x 0,6 cm) cupones y los cupones se lavan mediante agitación en dodecilsulfato de sodio (SDS) al 1 % y luego se enjuagan bien con agua desionizada y tampón salino de fosfato IX (PBS). Cada cupón lavado se coloca luego en un tubo de centrífuga ámbar de 2 mL que contiene ya sea fibrinógeno (Fbg) marcado fluorescentemente o albúmina de suero bovino (BSA) (Alexa Fluor 488 o Alexa Fluor 594 respectivamente, Molecular Probes, Eugene, OR). Las muestras se incuban a 37 °C durante 1 hora, después de lo cual se retiran los cupones y se lavan 3 veces con ~ 25 mL de PBS IX. Mediante el uso de un punzón de biopsia, se recoge un punzón de 4,0 mm de cada cupón y se coloca en un tubo ámbar de 2 mL que contiene 1,5 mL de SDS al 1 %. Los punzones se limpian con vórtice y se dejan remojar hasta el análisis. Las disoluciones de SDS se transfieren a cubetas y se leen directamente en el fluorímetro. La cantidad de proteína adsorbida en la superficie del TPU (ng/cm2) se calcula mediante la correlación de la absorbancia de la proteína marcada fluorescentemente con una curva estándar y mediante la división por el área superficial del punzón de 4 mm.

Los resultados de la prueba antimicrobiana se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2. Resultados de las pruebas antimicrobianas de los aditivos PQ6

*TPU1 es un control que no contiene aditivo inventivo.

Como puede verse en la Tabla 2, la eficacia antimicrobiana de los ejemplos inventivos se demuestra como se mide por la reducción logarítmica de microbio de dos cepas bacterianas para Películas que contienen los aditivos inventivos en comparación con una Película de poliuretano termoplástico sin aditivo inventivo. Adicionalmente, los resultados de la zona de inhibición indican que no hay lixiviación del aditivo inventivo.

Tabla 3 Resultados de la prueba de actividad antimicrobiana * para Aditivos a base de uretano (Ejemplo de Referencia)

Como puede verse en la Tabla 3, la eficacia antimicrobiana del Ejemplo de Referencia (Ej Inv 5) se demuestra como se mide por la reducción logarítmica de microbio para dos cepas bacterianas para una Película que contiene el aditivo inventivo a base de uretano.

Tabla 4 Prueba de adsorción de antimicrobianos y proteínas

Los resultados de la prueba antimicrobiana y de incrustación de proteínas fluorescentes en las Muestras de película se muestran en la Tabla 4. Puede verse que la cantidad de proteína adsorbida sobre la superficie de las Muestras que contienen los aditivos inventivos se reduce significativamente en comparación con un TPU base sin aditivo inventivo. La adsorción real de las proteínas está en el intervalo que se ha demostrado que es útil en dispositivos médicos biocompatibles, no trombogénicos. Adicionalmente, se puede ver que hubo una reducción en la actividad antimicrobiana en comparación con un TPU base que no contiene aditivo inventivo.

Prueba de recocido

Se extruyen o moldean por compresión Muestras de películas de la Tabla 1 y se cuelgan dentro de un horno mediante un sujetapapeles durante un tiempo dado. El horno se calentó a 80 °C y se mantuvo durante un período de 48 horas. Luego, se evaluó la eficacia antimicrobiana de las muestras de acuerdo con el método JIS Z2801. Se midió la actividad antimicrobiana de la composición aditiva y los resultados se indican a continuación:

Tabla 5. Recocido y actividad antimicrobiana

Como se puede ver en la Tabla 5, la eficacia antimicrobiana como se mide mediante reducción logarítmica para Películas que contienen los aditivos inventivos seguido del recocido de las Películas aumenta significativamente en comparación con una Película que contiene los aditivos inventivos, las cuales no se han sometido al proceso de recocido.

Como se describe a continuación, el peso molecular de los materiales que se describieron anteriormente se ha determinado mediante el uso de métodos conocidos, tales como análisis GPC mediante el uso de estándares de poliestireno. Los métodos para determinar los pesos moleculares de polímeros se conocen bien. Los métodos se describen, por ejemplo: (i) PJ Flory, "Principies of star polymer Chemistry", Cornell University Press 91953), Capítulo VII, pp 266-315; o (ii) "Macromolecules, an Introduction to star polymer Science", F. A. Bovey y F. H. Winslow, Editores, Academic Press (1979), pp 296-312. Como se usa en la presente descripción, los pesos moleculares promedio en peso y promedio en número de los materiales que se describen se obtienen mediante la integración del área bajo el pico correspondiente al material de interés, al excluir los picos asociados con diluyentes, impurezas, cadenas de polímeros en estrella desacopladas y otros aditivos.

Como se usa en la presente descripción, el término de transición "que comprende", el cual es sinónimo de "que incluye", "que contiene", o "se caracteriza por", es inclusivo o de extremos abiertos y no excluye elementos o etapas del método adicionales que no se mencionan. Sin embargo, en cada mención de "que comprende" en la presente descripción, se pretende que el término también abarque, como modalidades alternativas, las frases "que consiste esencialmente en" y "que consiste en", donde "que consiste en" excluye cualquier elemento o etapa que no se especifique y "que consiste esencialmente en" permite la inclusión de elementos o etapas adicionales que no se mencionen que no afecten materialmente las características básicas y novedosas de la composición o método bajo consideración. Es decir, "que consiste esencialmente en" permite la inclusión de sustancias que no afecten materialmente las características básicas y novedosas de la composición bajo consideración.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Una composición de polímeros antimicrobiana que comprende:

a) un aditivo oligomérico o polimérico

en donde el aditivo oligomérico o polimérico se deriva de (i) un monómero de acrilato, metacrilato o vinilo a base de fluorocarbono que promueve la floración; (ii) un monómero con actividad biocida que se selecciona de uno o más de un monómero de acrilato, metacrilato, acrilamida, norborneno, vinilo o alilo que lleva uno o más grupos de amonio, sulfonio, o fosfonio cuaternizados con alquilo o arilo, grupos guanidina, grupos biguanidina o cualquier combinación; y (iii) opcionalmente, un monómero o grupo que promueve la adhesión; en donde

dicho (i) monómero a base de fluorocarbono que promueve la floración se selecciona del grupo que consiste en acrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropilo, metacrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3-tetrafluoropropilo, metacrilato de 2,2,2-trifluoroetilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, metacrilato de 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutilo, acrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, metacrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, metacrilato de 2,2,3,3,3-pentafluoropropilo, metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, metacrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecilo, acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctilo, acrilato de 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-heneicosafluorododecilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo, acrilato de 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-dodecafluoroheptilo, acrilato de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutilo, acrilato de 1H,1H,2H,2H-perfluorodecilo, metacrilato de 2-[(1',1',1'-trifluoro-2'-(trifluorometil)-2'-hidroxi)propil]-3-norbornilo, metacrilato de 1,1,1 -trifluoro-2-(trifluorometil)-2-hidroxi-4-metil-5-pentilo, metacrilato de 2-(perfluorohexil)etilo, 4-vinilbencilhexafluoroisopropiléter, perfluorooctanoato de 4-vinilbencilo, trifluoroacetato de 4-vinilbencilo, heptafluorobutirato de alilo, perfluoroheptanoato de alilo, perfluorononanoato de alilo, perfluorooctanoato de alilo, aliltetrafluoroetiléter, trifluoroacetato de alilo y alilpentafluorobenceno; dicho (iii) monómero o grupo opcional que promueve la adhesión comprende un alquilo u otro monómero de metacrilato, acrilato o acrilamida sustituido; y

b) un polímero base, en donde el polímero base es un polímero formador de película y comprende un poliuretano termoplástico.
2. La composición de polímeros antimicrobiana de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un monómero no incrustante, en donde dicho monómero no incrustante incluye un monómero zwitteriónico o un monómero de polialquilenglicol.
3. La composición de polímeros de la reivindicación 1, en donde el monómero que promueve la adhesión comprende metacrilato de metilo.
4. La composición de polímeros de la reivindicación 1, en donde el monómero a base de fluorocarbono que promueve la floración comprende 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctiléster del ácido 2-metil-2-propenoico.
5. La composición de polímeros de la reivindicación 1, en donde el aditivo oligomérico o polimérico se deriva de (i) un monómero de acrilato, metacrilato, o vinilo a base de fluorocarbono que promueve la floración; (ii) un monómero de acrilato, metacrilato, acrilamida o vinilo con actividad biocida; y (iii) opcionalmente, un monómero o grupo que promueve la adhesión, en donde dicho monómero o grupo que promueve la adhesión comprende un alquilo u otro monómero de metacrilato, acrilato o acrilamida sustituido, y

en donde el monómero a base de fluorocarbono que promueve la floración está presente en una cantidad de 5 % en peso a 60 % en peso de la composición de monómeros total del aditivo, o

en donde el monómero con actividad biocida está presente en una cantidad de 0,5 % en peso a 50 % en peso de la composición de monómeros total del aditivo, o

en donde el monómero que promueve la adhesión está presente en una cantidad de 10 % en peso a 70 % en peso de la composición de monómeros total del aditivo.
6. La composición de polímeros de la reivindicación 1, en donde el aditivo oligomérico o polimérico está presente en una cantidad de 0,1 % en peso a 20 % en peso de la composición de polímeros total.
7. Un artículo que contiene o incluye la composición de polímeros antimicrobiana de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Un método para hacer la composición de polímeros con actividad biocida de la reivindicación 1, que comprende:

(a) polimerizar por radicales libres monómeros apropiados para formar el aditivo oligomérico o polimérico; e

(b) incorporar el aditivo en el polímero base.
9. El método de la reivindicación 8, en donde la incorporación del aditivo polimérico u oligomérico comprende la mezcla por fusión del aditivo en el polímero base o la adición del aditivo durante la síntesis del polímero base.
10. El método de la reivindicación 8, que comprende: disolver el aditivo y el polímero base en un disolvente común y fundir, coagular, o electrohilar la mezcla de disolvente que contiene el aditivo y el polímero base.
11. El método de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente recocer la composición de polímeros o un artículo que se forma a partir de la misma.