ES2915027T3

ES2915027T3 - Composición dental

Info

Publication number: ES2915027T3
Application number: ES19749320T
Authority: ES
Inventors: Lippo Lassila; Pekka Vallittu; Sufyan Garoushi; Eija Säilynoja; Jingwei He
Original assignee: Stick Tech Oy
Current assignee: Stick Tech Oy
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2039-08-01
Also published as: AU2019320995A1; CN112566608B; EP3610845A1; JP7134332B2; US20210315780A1; EP3836886B1; CA3108152C; AU2019320995B2; CA3108152A1; BR112021002461A2; JP2021535084A; WO2020035321A1; RU2765824C1; CN112566608A; EP3836886A1

Abstract

Composición dental que comprende el 10-50% en peso de un primer componente de matriz a base de metacrilato, un sistema de polimerización y, como segundo componente de matriz, el 1-50% en peso de un compuesto de fórmula general (I) **(Ver fórmula)** en la que cuando n=1, R=NH, R' es (Ia) o (Ib) **(Ver fórmula)** en la que k es 2 ó 3, **(Ver fórmula)** cuando n=2, R=O, R' es (Ic) o (Id) **(Ver fórmula)** en la que x=1-12, cuando n=2, R=NH u O, R' es (Ie) **(Ver fórmula)** en la que m=0-16, y cuando n=2, R=O, R' es (If) **(Ver fórmula)**

Description

DESCRIPCIÓN

Composición dental

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una composición dental que comprende el 10-50% en peso de un primer componente de matriz a base de metacrilato y un sistema de polimerización.

Antecedentes y objetos de la invención

Las composiciones dentales se usan como material de relleno de los dientes (es decir, como materiales de restauración), cementos dentales, revestimientos o adhesivos dentales. Pueden comprender material de relleno y/o fibras de refuerzo, dependiendo del uso previsto. Las composiciones dentales típicas comprenden al menos un monómero de matriz, que se polimeriza in situ, es decir, en el diente del paciente. La polimerización, también denominada curado, puede inducirse por un iniciador químico, por luz, por ultrasonidos, etc. Muchas composiciones dentales se basan en diversos metacrilatos, que son bien conocidos y tolerados. Jingwei He et al., Dental Materials, (2015), vol. 31(5), págs. 575-582 describen la preparación de una resina dental antibacteriana y radiopaca con un nuevo monómero de amonio cuaternario. El documento US 5.084.538 da a conocer resinas transparentes de alta dureza superficial preparadas a partir de un compuesto que tiene al menos un grupo isopropenilfenilo.

Las composiciones dentales están rodeadas normalmente por diente natural, es decir, por dentina y esmalte. Sería preferible si las propiedades mecánicas del material de restauración fueran o bien similares o bien mejores que las del esmalte y la dentina.

Un problema conocido de las composiciones dentales actuales es la contracción que se produce cuando la composición se cura, es decir, se polimeriza. La contracción puede no ser visible a simple vista y puede ser normalmente del 2-5% en volumen.

La contracción provoca tensiones en la superficie de contacto del material de relleno y el diente. La tensión de contracción crea problemas en el material dental, tal como el material de relleno dental. Cuando se produce la contracción por polimerización, el material de relleno puede desprenderse (parcialmente) del diente. De este modo, la adhesión se deteriora, se forman fugas marginales y el material de relleno puede aflojarse, provocar hipersensibilidad y acumular bacterias entre el material y el diente, lo que conducirá a problemas adicionales. Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una composición dental que supere, al menos parcialmente, los problemas de la técnica anterior. En efecto, un objeto es proporcionar un material dental que tenga una baja tensión de contracción cuando se cura, manteniendo al mismo tiempo buenas propiedades mecánicas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra las curvas de tensión de contracción de las muestras preparadas según el ejemplo 4.

La figura 2 ilustra las curvas de tensión de contracción de las muestras preparadas según el ejemplo 5.

La figura 3 ilustra las curvas de tensión de contracción de las muestras preparadas según el ejemplo 6.

Descripción detallada

La presente invención se define en la reivindicación 1, mientras que realizaciones adicionales de la misma se definen en las reivindicaciones 2 a 10. La presente invención se refiere a una composición dental que comprende el 10-50% en peso de un primer componente de matriz a base de metacrilato, un sistema de polimerización y, como segundo componente de matriz, el 1-50% en peso de un compuesto que tiene una fórmula general (I)

en la que cuando n=1, R=NH, R’ es (la) o (Ib)

en la que k es 2 ó 3,

y cuando n=2, R=O, R’ es (Ic) o (Id),

en la que x=1-12, cuando n=2, R=NH u O, R’ es (le),

en la que m=0-16, y cuando n=2, R=O, R’ es (If)

La presente composición dental comprende, por tanto, un segundo componente de matriz, que tiene la fórmula general (I). Se ha comprobado que este segundo componente de matriz disminuye la tensión de contracción por polimerización sin tener ningún efecto negativo sobre las propiedades mecánicas de la composición, tal como se demuestra a continuación en la parte experimental. Por tanto, la presente composición resuelve, al menos en parte, el problema de la tensión de contracción por polimerización de las composiciones dentales.

Los materiales de matriz se encuentran preferiblemente en su forma no curada en la composición dental antes de su aplicación y se curan una vez que la composición se coloca en su posición final (tal como en una cavidad dental que va a restaurarse). El curado puede inducirse por luz, por calor o por una combinación de un iniciador/activador y la luz, o por otra energía de onda tal como activación por UV o ultrasonidos. Por curado se entiende polimerización o reticulación, o similar. Los porcentajes en esta descripción son porcentajes en peso (% en peso) de la cantidad total de componentes (en forma no curada), a menos que se indique lo contrario. Dado que los materiales de matriz están en forma no curada, la composición también puede denominarse preimpregnado. Es decir, un preimpregnado es un material compuesto no curado, es decir, contiene todos los componentes del material compuesto acabado, pero el material de matriz está todavía en forma de monómero, o cuando se usa un material de matriz reticulable, está en su forma no reticulada.

En la presente descripción, los términos “componente de matriz”, “matriz” y “monómero” se usan de manera intercambiable y tienen el mismo significado, es decir, el componente de matriz primero o segundo de la composición dental, y del producto acabado (curado). Por “componente de matriz” se entiende un componente que está distribuido uniformemente dentro de la composición.

El segundo material de matriz se selecciona de los siguientes compuestos.

en la que k es 2 ó 3,

(leí),

en la que m=0-16

en la que m=0-16

A continuación se proporcionan algunos ejemplos de rutas de síntesis para estos compuestos.

Síntesis para el compuesto (Ia):

Síntesis para el compuesto (Ic):

Síntesis para el compuesto (Id):

Síntesis para los compuestos (Ie):

Síntesis para el compuesto (If):

La cantidad del primer componente de matriz puede ser, por ejemplo, del 30-50% en peso. De hecho, la cantidad del primer componente de matriz puede ser desde el 10, el 15, el 20, el 25, el 30, el 35, el 40 o el 45% en peso hasta el 15, el 20, el 25, el 30, el 35, el 40, el 45 o el 50% en peso.

La cantidad del segundo componente de matriz puede ser del 3-35% en peso. De hecho, la cantidad del segundo componente de matriz puede ser desde el 1, el 2, el 3, el 5, el 7, el 10, el 15, el 20, el 25, el 30, el 35, el 40 o el 45% en peso hasta el 2, el 3, el 5, el 7, el 10, el 15, el 20, el 25, el 30, el 35, el 40, el 45 o el 50% en peso.

La composición dental puede comprender además del 10 al 45% en peso de un tercer componente de matriz a base de metacrilato diferente del primer componente de matriz. Dicho de otro modo, la composición puede comprender dos o más componentes de matriz a base de metacrilato diferentes.

Normalmente, la cantidad del segundo componente de matriz es igual a o menor que la cantidad del primer componente de matriz. Cuando se usan tres componentes de matriz, la cantidad del segundo componente de matriz es normalmente igual a o menor que la cantidad total de los componentes de matriz primero y tercero.

El/los componente(s) de matriz a base de metacrilato de la composición dental puede(n) ser cualquier monómero o polímero adecuado para uso médico. Por ejemplo, el componente a base de metacrilato puede prepararse a partir de monómeros seleccionados del grupo que consiste en metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de n-butilo, metacrilato de isobutilo, metacrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de tetrahidrofurfurilo, metacrilato de bencilo, metacrilato de morfolinoetilo, ácido acrílico, dimetacrilato de dietilenglicol, dimetacrilato de trietilenglicol (TEGDMA), dimetacrilato de diuretano, dihidrogenofosfato de 10-metacriloiloxidecilo, 2,2-bis(4-(2-hidroxi-3-metacriloxi)fenil)propano (BisGMA), dendrímeros funcionalizados con metacrilato, otros oligómeros hiperramificados metacrilados.

Un primer componente de matriz ventajoso es el dimetacrilato de trietilenglicol (TEGDMA) y un tercer componente de matriz ventajoso es el 2,2-bis(4-(2-hidroxi-3-metacriloxi)fenil)propano (BisGMA).

El material de matriz puede comprender además monómeros o polímeros reticulables, tales como polímeros reticulables derivados de s-caprolactona, policaprolactona, poliactidas, polihidroxiprolina y otros biopolímeros, así como poliamidas, poliuretano, polietileno, polipropileno y otras poliolefinas. Naturalmente, el material de matriz también puede consistir en una mezcla de monómero(s) y polímero(s).

La cantidad de los materiales de matriz en la composición dental puede ser del 40-99,5% en peso del peso total del material compuesto. Según una realización, la cantidad de los materiales de matriz en la composición puede ser del 50-90% en peso del peso total de la composición. La cantidad de los materiales de matriz puede ser, por ejemplo, desde el 40, el 45, el 50, el 55, el 60, el 65, el 70, el 75, el 80, el 85 o el 90% en peso hasta el 45, el 50, el 55, el 60, el 65, el 70, el 75, el 80, el 85, el 90, el 95 o el 99,5% en peso de la composición. El material de matriz no curado puede ser, por ejemplo, una mezcla de monómeros que comprende un disolvente o una mezcla de monómeros sin disolvente. Cuando el material de matriz en su forma no curada comprende un disolvente (por ejemplo, etanol, acetona, agua), el disolvente se elimina normalmente del material compuesto antes del curado, por ejemplo, mediante soplado de aire o evaporación.

El sistema de polimerización puede ser cualquier iniciador y/o activador conocido adecuado para uso médico. Por ejemplo, puede ser el iniciador alcanforquinona (CQ) y el activador metacrilato de 2-(dimetilamino)etilo (DMAEMA). Normalmente se usa en una cantidad del 0,5-2% en peso del peso total de la composición.

La composición dental puede comprender además un material de relleno. El material de relleno, normalmente en forma de material de relleno particulado, se selecciona normalmente de tal manera que da al material compuesto acabado su resistencia al desgaste, color y radiopacidad deseados. Normalmente también influye en la contracción del material compuesto en comparación con un material compuesto sin rellenos y aumenta su resistencia al desgaste. El material de relleno es preferiblemente un material de relleno inorgánico.

El material de relleno puede seleccionarse de un grupo que consiste en rellenos de ionómero de vidrio, pigmentos de color, cerámicas inertes, hidroxiapatita, Al2Ü3, ZrÜ², plata (Ag), zerogeles, YbF3, fosfato de calcio, carbonato de calcio, vidrios bioactivos, materiales radiopacos, partículas poliméricas precuradas y mezclas de los mismos.

Según otra realización, el material de relleno particular se selecciona del grupo que consiste en rellenos de ionómero de vidrio inerte o bioactivo o parcialmente reactivo que contienen elementos tales como óxidos de silicio (Si), de calcio (Ca), de fósforo (P), de bario (Ba), de magnesio (Mg), de potasio (K), de sodio (Na), de titanio (Ti), de bismuto (Bi), de estroncio (Sr) o de zinc (Zn) u otros compuestos de dichos elementos, o flúor (F). La composición también puede comprender además partículas de relleno que contienen moléculas funcionales bioactivas o terapéuticamente activas, antígenos, antibióticos, factores de crecimiento, proteínas morfogénicas óseas (BMP), interferones, dopamina, corticosteroides, bifosfonatos, citostáticos, hormonas anabólicas, vitaminas, agentes antiinflamatorios, antimicrobianos, desinfectantes, ácidos orgánicos tales como ácidos maleicos, poli(ácido acrílico), o similares, y combinaciones y mezclas de los mismos.

Por partículas también se entiende, por ejemplo, esferas y fibras muy cortas (en las que la longitud de la fibra es como máximo dos veces su diámetro), tales como fibras cortas monocristalinas, es decir, que tienen una longitud inferior a < 50 |im. El diámetro de las partículas en el material de relleno (siendo éste el diámetro más grande en caso de partículas irregulares) puede variar, por ejemplo, desde 10 nm hasta 50 |im. El diámetro puede ser, por ejemplo, de desde 10 nm, 50 nm, 100 nm, 500 nm, 1 |im, 5 |im, 10 |im, 25 |im o 40 |im hasta 50 nm, 100 nm, 500 nm, 1 |im, 5 |im, 10 |im, 25 |im, 40 |im o 50 |im. Algunos intervalos preferidos son 100 nm - 40 |im.

El material de relleno particular también puede comprender parcial o totalmente polvo de ionómero de vidrio. Un tipo de polvos de ionómero de vidrio son partículas de vidrio de fluoroaluminosilicato de calcio solubles en ácido, que reaccionan con un disolvente reactivo y forman un ionómero de vidrio. El disolvente reactivo es normalmente poli(ácido acrílico) (concentración entre el 40 y el 50%) o un copolímero de ácido acrílico con ácidos itacónicos, maleicos o tricarboxílicos. El polvo de ionómero de vidrio puede tener partículas en el intervalo de 5 a 50 |im. Los porcentajes típicos de las materias primas del polvo de ionómero de vidrio son

- sílice, el 41,9% en peso

- alúmina, el 28,6% en peso

- fluoruro de aluminio, el 1,6% en peso

- fluoruro de calcio, el 15,7% en peso

- fluoruro de sodio, el 9,3% en peso

- fosfato de aluminio, el 3,8% en peso.

La composición dental puede comprender todavía además un material de refuerzo de fibra. De hecho, el refuerzo de fibra conduce normalmente a materiales compuestos con buenas propiedades mecánicas. Según una realización, el material de refuerzo de fibra se selecciona de un grupo que consiste en fibras de vidrio inerte, fibras de vidrio bioactivo, fibras de sílice procesada por sol-gel, fibras a base de óxido de aluminio, fibras de circona, fibras de apatita, fibras de cuarzo y mezclas de las mismas o fibras a base de polímeros de aramida, polietileno, polipropileno, celulosa micro/nanofibrilada, quitina o polifenoles. Preferiblemente, las fibras son fibras de vidrio inerte.

El diámetro de las fibras usadas puede variar desde 4 |im hasta 12 |im. Por tanto, el diámetro puede ser, por ejemplo, de desde 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5, 10, 10,5, 11 u 11,5 |im hasta 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5, 10, 10,5, 11, 11,5 ó 12 |im.

La longitud promedio de las fibras puede ser de desde 50 |im hasta 1300 |im, tal como desde 50, 75, 100, 200, 300, 400, 500, 520, 550, 600, 650, 700, 800, 900, 1000, 1050 ó 1200 |im hasta 75, 100, 200, 300, 400, 550, 600, 750, 800, 900, 1000, 1100, 1200 ó 1300 |im, dependiendo del diámetro de la fibra.

La cantidad total de material de relleno particular y de fibras puede ser del 10-60% en peso del peso total de la composición. Según una realización, la cantidad de material de relleno particular puede ser del 5-50% en peso y la cantidad de fibras puede ser del 5-50% en peso. La cantidad total de material de relleno particular y de fibras de la composición puede ser, por ejemplo, de desde el 10, el 15, el 20, el 25, el 30, el 35, el 40, el 45, el 50 o el 55% en peso hasta el 15, el 20, el 25, el 30, el 35, el 40, el 45, el 50, el 55 o el 60% en peso del material compuesto.

La presente composición dental, especialmente cuando se usa como adhesivo dental, también puede comprender un disolvente. Naturalmente, es necesario que tal disolvente sea adecuado para la aplicación médica y fácilmente volátil.

La presente descripción también se refiere al uso de la presente composición como material de restauración dental, adhesivo dental, cemento dental, material de perno y muñón, material de endocorona o para un póntico en prótesis parciales fijas. La presente descripción se refiere además al uso de la composición en aplicaciones médicas. Las diversas realizaciones y variaciones enumeradas anteriormente se aplican, haciendo los cambios necesarios, al uso de la composición, ya sea en aplicaciones dentales o médicas en general.

Los compuestos de fórmula (I) que contienen fosfato (es decir, los compuestos de las fórmulas (Ia), (Ib) y (If)) son especialmente adecuados para su uso en adhesivos. En el caso de que se usen en adhesivos dentales, normalmente no se usan rellenos.

Para su uso como material de relleno dental o en un material compuesto, se prefieren los compuestos de fórmula (I) que no contienen fosfatos, es decir, los compuestos de las fórmulas (Ic), (Id) y (Ie).

La composición, por ejemplo como parte de un material compuesto que comprende rellenos y/o fibras, también puede usarse en otras aplicaciones médicas, tales como en ortopedia como cemento óseo, en cirugía de cráneo o en aplicaciones ortopédicas.

Parte experimental

En los ejemplos se usan las siguientes abreviaturas:

DBTDL: dilaurato de dibutilestaño, Sigma-Aldrich Co. (St Louis, MO, EE.UU.)

FTIR: espectroscopía de infrarrojos con transformada de Fourier

BisGMA: 2,2-bis(4-(2-hidroxi-3-metacriloxi)fenil)propano, Esstech Inc. (Essington, PA, EE.UU.)

TEGDMA: dimetacrilato de trietilenglicol, Sigma-Aldrich Co. (St Louis, MO, EE.UU.)

CQ: alcanforquinona, Sigma-Aldrich Co. (St Louis, MO, EE.UU.)

DMAEMA: metacrilato de 2-(dimetilamino)etilo, Sigma-Aldrich Co. (St Louis, MO, EE.UU.)

Partículas de relleno de BaAlSiO²silanizado, de 0,7 mm de diámetro, fabricadas por Schott, Landshut, Alemania Ejemplo 1. Síntesis del compuesto (Ic)

Se agitó a 40°C una mezcla de isocianato de 3-isopropenil-a,a-dimetilbencilo (20,13 g, 0,1 mol), N-metildietanolamina (5,96 g, 0,05 mol), 50 ml de tetrahidrofurano extra seco y dos gotas de DBTDL. Se continuó la reacción hasta que el pico de absorbancia de infrarrojos del grupo -NCO (2270 cm_1) desapareció en los espectros de FTIR de las muestras que se tomaron del medio de reacción. Después de eliminar el tetrahidrofurano por destilación a vacío, se lavó el producto en bruto con n-hexano para eliminar el DBTDL. A continuación, se secó el líquido viscoso incoloro a vacío a 45°C para obtener el compuesto (Ic) con un rendimiento del 95%.

Ejemplo 2. Síntesis del compuesto (Id)2 (donde x=2)

Se agitó a 45°C una mezcla de isocianato de 3-isopropenil-a,a-dimetilbencilo (20,13 g, 0,1 mol), trietilenglicol (7,51 g, 0,05 mol), 50 ml de tetrahidrofurano extra seco y dos gotas de DBTDL. Se continuó la reacción hasta que el pico de absorbancia de infrarrojos del grupo -NCO (2270 cm_1) desapareció en los espectros de FTIR de las muestras que se tomaron del medio de reacción. Después de eliminar el tetrahidrofurano por destilación a vacío, se lavó el producto en bruto con n-hexano para eliminar el DBTDL. A continuación, se secó el líquido viscoso incoloro a vacío a 45°C para obtener el compuesto (Id)²(donde x=2) con un rendimiento del 93%.

Ejemplo 3. Síntesis del compuesto (Id)⁵(donde x=5)

Se agitó a 50°C una mezcla de isocianato de 3-isopropenil-a,a-dimetilbencilo (20,13 g, 0,1 mol), hexaetilenglicol (14,11 g, 0,05 mol), 50 ml de tetrahidrofurano extra seco y dos gotas de DBTDL. Se continuó la reacción hasta que el pico de absorbancia de infrarrojos del grupo -NCO (2270 cm^-1) desapareció en los espectros de FTIR de las muestras que se tomaron del medio de reacción. Después de eliminar el tetrahidrofurano por destilación a vacío, se lavó el producto en bruto con n-hexano para eliminar el DBTDL. A continuación, se secó el líquido viscoso incoloro a vacío a 45°C para obtener el compuesto (Id)⁵(donde x=5) con un rendimiento del 97%.

Ejemplo 4

Se prepararon cuatro matrices de resina diferentes de materiales compuestos dentales que contenían el compuesto (Ic) preparado en el ejemplo 1, según las formulaciones mostradas en la tabla 1. Una muestra de control no contenía el compuesto (Ic). Todos los compuestos se pesaron y se mezclaron con agitación magnética durante 3 horas. Después de eso, cada matriz de resina se mezcló con partículas de relleno de BaAlSiO2 silanizadas (de 0,7 mm de diámetro, tal como se explicó anteriormente) en una máquina mezcladora de alta velocidad (SpeedMixer, DAC150 FVZ-K; Hauschild, Hamm, Alemania) con una velocidad de 1900 rpm.

La razón en masa entre la matriz de resina y los rellenos fue de 2:5 (p/p).

Tabla 1

Los diversos materiales compuestos se sometieron a ensayo tal como se describe a continuación.

Conversión de dobles enlaces

La conversión de dobles enlaces (% de DC) durante y después de la fotoiniciación de la polimerización se monitorizó mediante espectroscopia de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR) (Spectrum One, Perkin-Elmer, Beaconsfield Bucks, RU) con un accesorio de reflectancia total atenuada (ATR). Los materiales compuestos se analizaron en un molde de 1,5 mm de grosor y 4,5 mm de diámetro. En primer lugar, se colocó el espectro de la muestra no polimerizada en el molde y se midió. A continuación, se irradió la muestra a través de un portaobjetos de vidrio superior durante 40 s con una unidad de curado por luz visible (Elipar TM S10, 3M ESpE, Alemania) que producía una irradiancia promedio de 1800 mW/cm2 (Marc Resin Calibrator, BlueLight Analytics Inc., Canadá). Se barrió el espectro de FTIR de la muestra después de irradiarse durante 40 s y 5 min después del inicio de la irradiación. Se calculó la DC a partir del pico de C=C alifático a 1636 cm-1 y se normalizó frente al pico del anillo de fenilo a 1608 cm-1 según la fórmula

DC (A ₌ V * - (4 A )

- ^ - 1 x 100%

(A ^p/) o

en la que A ^c=^c y Aph eran el área del pico de absorbancia de C=C de metacrilato a 1636 cm^-1y del anillo de fenilo a 1608 cm^-1, respectivamente; (Ac=c/Aph)0 y (Ac=c/Aph)t representaban la absorbancia normalizada del grupo funcional en el tiempo de irradiación de 0 y t, respectivamente; DC es la conversión de C=C de metacrilato en función del tiempo de irradiación. Para cada material compuesto, se realizaron cinco ensayos y se calculó el promedio.

Resistencia a la flexión y módulo de flexión

Se prepararon probetas de ensayo de flexión en tres puntos (2 x 2 x 25 mm3) a partir de cada material compuesto sometido a ensayo. Las probetas en forma de barra se prepararon en moldes de acero inoxidable divididos por la mitad entre láminas transparentes de Mylar. La polimerización de los materiales se realizó usando una unidad de curado por luz manual (Elipar S10, 3M ESPE, St. Paul, MN, EE.UU.) durante 20 s en cinco porciones separadas y superpuestas desde ambos lados del molde metálico. La longitud de onda de la luz estaba entre 430 y 480 nm y la intensidad de la luz era de 1600 mW/cm2. Las probetas de cada material (n=8) se almacenaron en atmósfera seca a 37°C durante un día antes del ensayo. El ensayo de flexión en tres puntos se llevó a cabo según la norma ISO 4049:2009 (tramo de ensayo: 20 mm, velocidad de la cruceta: 1 mm/min, indentador: 2 mm de diámetro). Todas las probetas se cargaron en una máquina de ensayo de materiales (modelo LRX, Lloyd Instrument Ltd., Fareham, Inglaterra) y las curvas de carga-deflexión se registraron con un software de ordenador-PC (Nexygen 4.0, Lloyd Instruments Ltd., Fareham, Inglaterra).

La resistencia a la flexión (af) y el módulo de flexión (Ef) se calcularon a partir de la siguiente fórmula (norma ISO 4049:2009)

c(f= 3FmL/(2bh2)

Ef= Sl_3 /(4bh3)

en las que Fm es la carga aplicada (N) en el punto más alto de la curva carga-deflexión, L es la longitud de tramo (20 mm), b es el ancho de las probetas y h es el grosor de las probetas. S es la rigidez (N/m). S=F/d y d es la deflexión correspondiente a la carga F en un punto de la porción rectilínea del trazo.

Resistencia a la fractura

Para determinar la resistencia a la fractura, se prepararon probetas de haz con muesca de un solo canto (2,5 x 5 x 25 mm3 ) según el método convencional de la norma ISO 20795-2 adaptado (ASTM 2005). Se usó un molde dividido de acero inoxidable hecho a medida, que permitía extraer la probeta sin forzarla. Se fabricó una ranura de diseño preciso en el centro del molde que se extendía hasta su altura media, lo que permitió la ubicación central de la muesca y la optimización de la longitud de la grieta (x) para que fuera la mitad de la altura de las probetas. El material de restauración se introdujo en el molde colocado sobre un portaobjetos de vidrio cubierto con tiras de Mylar en un incremento. Antes de la polimerización, se produjo una grieta afilada y situada en el centro introduciendo una cuchilla de acero de borde recto en la ranura prefabricada. La polimerización del material compuesto se llevó a cabo durante 20 s en cinco porciones separadas y superpuestas. La parte superior del molde se cubrió con una tira de Mylar y un portaobjetos de vidrio desde ambos lados de la cuchilla, antes de exponerse a la luz de polimerización. Al retirar el molde, cada probeta se polimerizó también por el lado opuesto. Las probetas de cada grupo (n=8) se almacenaron en seco a 37°C durante 24 h antes del ensayo. Las probetas se sometieron a ensayo en modo de flexión en tres puntos, en una máquina de ensayo de materiales universal a una velocidad de la cruceta de 1,0 mm/min.

La resistencia a la fractura se calculó usando la ecuación

Kmáx= [PL/BW3/2]f(x)

en la que f(x) = 3/2x1/2 [1,99-x (1-x) (2,15-3,93x+2,7x2)] / 2(1+2x) (1-x)3/2 y 0<x<1 con x=a/W. En este caso, P es la carga máxima en kilonewtons (kN), L es la longitud del tramo (20 cm), B es el grosor de la probeta en centímetros (cm), W es el ancho (profundidad) de la probeta en cm, x es una función geométrica que depende de a/W y a es la longitud de la grieta en cm.

Contracción volumétrica

Se midieron las densidades de las probetas (n=3) para determinar la contracción volumétrica según el principio de Arquímedes con un kit comercial de determinación de la densidad de la balanza analítica (XS105, Mettler Toledo, Greifensee, Suiza). Se pesó la masa de la probeta en aire y agua, y se calculó la densidad según la ecuación

D _ M l x D w

M x - M 2

en la que D es la densidad de la muestra, M¹es la masa de la muestra en aire, M²es la masa de la muestra en agua y Dw es la densidad del agua a la temperatura medida. Para cada material compuesto, se realizaron seis ensayos respectivamente para calcular las densidades de las muestras polimerizadas y no polimerizadas. La contracción volumétrica (VS) se expresó en % y se calculó a partir de las densidades según la ecuación VS = Dc D" xl00%

Dc

en la que Du es la densidad de la muestra no polimerizada y Dc es la densidad de la muestra polimerizada. Tensión de contracción

A las varillas de material compuesto reforzado con fibra de vidrio (FRC) de 4 mm de diámetro y 4 cm de longitud se les rectificó una de sus superficies planas con papel de lija de carburo de silicio de grano 180. Se fijaron de forma ajustada dos varillas de FRC a una máquina de ensayo universal (modelo LRX, Lloyd Instruments Ltd., Fareham, Inglaterra) y se aplicó el material que iba a someterse a ensayo entre las superficies de las varillas de FRC. La altura de la probeta se fijó en 2 mm. Se usaron simultáneamente dos unidades de luz (Elipar S10, 3M ESPE, St. Paul, MN, EE.UU.) durante 20 s con las puntas en estrecho contacto con la probeta de material desde ambos lados. Las fuerzas de contracción se monitorizaron durante 5 minutos a temperatura ambiente (22°C). La tensión de contracción se calculó dividiendo la fuerza de contracción entre el área de la sección transversal de la varilla de FRC. El valor máximo de la tensión de contracción se tomó de la meseta al final de la curva de tensión de contracción/tiempo. Se sometieron a ensayo cinco probetas para cada material experimental.

A continuación se muestran los resultados de los ensayos de los materiales compuestos dentales según la tabla 1 para la conversión de dobles enlaces (tabla 2), la resistencia a la flexión (tabla 3), el módulo de flexión (tabla 4), la resistencia a la fractura (tabla 5), la contracción volumétrica (tabla 6) y la tensión de contracción (tabla 6 y figura 1). En las tablas, DE significa desviación estándar.

Tabla 2

La conversión de dobles enlaces se midió después de irradiarse durante 40 s y 5 min. Los resultados muestran que una cantidad significativa de los dobles enlaces se convirtió ya después de 40 segundos (al menos el 60%) y la conversión no aumentó significativamente con 5 minutos de irradiación.

Tabla 3

La tabla 3 muestra la resistencia a la flexión (MPa) de las diversas composiciones. Puede observarse que, para algunas composiciones según la presente divulgación, los resultados fueron mejores que para la muestra de control, mientras que para otras fueron similares o ligeramente inferiores.

Tabla 4

6096

528

La tabla 4 muestra el módulo de flexión (MPa) de las diversas composiciones. Puede observarse que los resultados coinciden con los resultados de la resistencia a la flexión mostrados en la tabla 3.

Tabla 5

La tabla 5 muestra la resistencia a la fractura (MPa.m1/2 ) de cada muestra. De nuevo, casi todas las muestras tenían una resistencia a la fractura similar a o mejor que la muestra de control.

Tabla 6

La tabla 6 proporciona la contracción volumétrica (%) del material compuesto. Todos los materiales compuestos según la presente descripción tuvieron una contracción volumétrica menor que la muestra de control.

Tabla 7

La tabla 7 muestra la tensión de contracción de los materiales compuestos (MPa), que también es menor para cada material compuesto según la presente descripción en comparación con la muestra de control.

Las curvas de tensión de contracción se muestran en la figura 1, en la que el tiempo en minutos se proporciona en el eje de abscisas y el esfuerzo en MPa en el eje de ordenadas. Si se observa la parte superior de la figura, los resultados de las distintas muestras siguen el siguiente orden: la curva superior corresponde a la muestra EC-4, luego EC-3, EC-1, EC-2 y la curva inferior corresponde a la muestra de control.

Ejemplo 5

Las matrices de resina de los materiales compuestos dentales que contienen el compuesto (Id)2 (donde x=2) se prepararon según las formulaciones mostradas en la tabla 8. Todos los compuestos se pesaron y se mezclaron con agitación magnética. Los materiales compuestos dentales experimentales se prepararon mezclando cada matriz de resina con partículas de relleno de BaAlSiO²silanizadas (de 0,7 mm de diámetro) en una máquina mezcladora de alta velocidad, tal como se indica en el ejemplo 4. La razón en masa entre la matriz de resina y los rellenos fue de 2:5 (p/p). Los materiales se sometieron a ensayo tal como antes en el ejemplo 4, con la excepción de la conversión de dobles enlaces, cuyo método de ensayo se proporciona a continuación.

Tabla 8

Conversión de dobles enlaces

La conversión de dobles enlaces (% de DC) durante y después de la fotoiniciación de la polimerización se monitorizó mediante espectroscopia de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR) (Spectrum One, Perkin-Elmer, Beaconsfield Bucks, RU) con un accesorio de reflectancia total atenuada (ATR). Los materiales compuestos se analizaron en un molde de 1,5 mm de grosor y 4,5 mm de diámetro. En primer lugar, se colocó el espectro de la muestra sin polimerizar en el molde y se midió. A continuación, se irradió la muestra a través de un portaobjetos de vidrio superior durante 60 s con una unidad de curado por luz visible (Elipar TM S10, 3M Es Pe , Alemania) que producía una irradiancia promedio de 1800 mW/cm2 (Marc Resin Calibrator, BlueLight Analytics Inc., Canadá). Se barrió el espectro de FTIR de la muestra cada 10 s hasta 60 s después del inicio de la irradiación. Se calculó la DC a partir del pico de C=C alifático a 1636 cm-1 y se normalizó frente al pico del anillo de fenilo a 1608 cm-1 según la fórmula

en la que A ^c=^c y Aph eran el área del pico de absorbancia de C=C de metacrilato a 1636 cm-1 y del anillo de fenilo a 1608 cm-1, respectivamente; (AC=C/Aph⁾⁰y (AC=C/Aph)t representaban la absorbancia normalizada del grupo funcional en el tiempo de irradiación de 0 y t, respectivamente; DC es la conversión de C=C de metacrilato en función del tiempo de irradiación. Para cada material compuesto se realizaron cinco ensayos.

A continuación se muestran los resultados de los ensayos de conversión de dobles enlaces (tabla 9), resistencia a la flexión y módulo de flexión (tabla 10) y tensión de contracción (tabla 11 y figura 2) de los materiales compuestos dentales preparados según la tabla 8. En las tablas, DE significa desviación estándar y Contr significa muestra de control.

Tabla 9

La tabla 9 muestra la conversión de dobles enlaces en porcentaje, con respecto al tiempo de irradiación (en segundos). La muestra de control fue la más rápida en cuanto a conversión, pero los resultados finales a los 60 segundos son muy similares para cada material compuesto.

Tabla 10

La tabla 10 muestra la resistencia a la flexión (MPa) y el módulo de flexión (MPa) de las diversas composiciones. Puede observarse que, para algunas composiciones según la presente divulgación, los resultados fueron mejores que para la muestra de control, mientras que para otras fueron similares o ligeramente inferiores.

Tabla 11

La tabla 11 muestra la tensión de contracción de los materiales compuestos (MPa), que también es menor para cada material compuesto según la presente descripción, en comparación con la muestra de control.

Las curvas de tensión de contracción se muestran en la figura 2, en la que el tiempo en minutos se proprociona en el eje de abscisas y la tensión de contracción en MPa en el eje de ordenadas. Si se observa la parte superior de la figura, los resultados de las distintas muestras siguen el siguiente orden: la curva superior corresponde a la muestra EC-8, luego EC-7, EC-6, EC-5 y la curva inferior corresponde a la muestra de control.

Ejemplo 6

Se prepararon matrices de resina de los materiales compuestos dentales que contenían el 40% en peso del compuesto (Id)2 (donde x=2), del compuesto (Id)5 (donde x=5) o del compuesto (Ic), añadiendo el 40% en peso del monómero correspondiente a la matriz de resina de BisGMA/TEGDMA (50/50 p/p). Se añadieron el 0,7% en peso de CQ y el 0,7% en peso de DMAEMA como sistema fotoiniciador. Todos los compuestos se pesaron y se mezclaron con agitación magnética. Los materiales compuestos dentales experimentales se prepararon mezclando cada matriz de resina con partículas de relleno de BaAlSiO²silanizadas (de 0,7 mm de diámetro) en una máquina mezcladora de alta velocidad (tal como antes en el ejemplo 4). La razón en masa entre la matriz de resina y los rellenos fue de 2:5 (p/p). Los materiales se sometieron a ensayo tal como antes en el ejemplo 4, con la excepción de la conversión de dobles enlaces, cuyo método de ensayo se proporciona a continuación.

Tabla 12

Conversión de dobles enlaces

La conversión de dobles enlaces (% de DC) durante y después de la fotoiniciación de la polimerización se monitorizó mediante espectroscopia de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR) (Spectrum One, Perkin-Elmer, Beaconsfield Bucks, RU) con un accesorio de reflectancia total atenuada (ATR). Los materiales compuestos se analizaron en un molde de 1,5 mm de grosor y 4,5 mm de diámetro. En primer lugar, se colocó el espectro de la muestra no polimerizada en el molde y se midió. A continuación, se irradió la muestra a través de un portaobjetos de vidrio superior durante 60 s (40 s para EC-11) con una unidad de curado por luz visible (Elipar TM S10, 3M ESPE, Alemania) que producía una irradiancia promedio de 1800 mW/cm2 (Marc Resin Calibrator, BlueLight Analytics Inc., Canadá). Se barrió el espectro de FTIR de la muestra cada 10 s hasta 60 s (40 s para EC-11) después del inicio de la irradiación. Se calculó la DC a partir del pico de C=C alifático a 1636 cm-1 y se normalizó frente al pico del anillo de fenilo a 1608 cm-1 según la fórmula

en la que A ^c=^c y Aph eran el área del pico de absorción de C=C de metacrilato a 1636 cm-1 y del anillo de fenilo a 1608 cm-1, respectivamente; (AC=C/Aph⁾⁰y (AC=C/Aph)t representaban la absorbancia normalizada del grupo funcional en el tiempo de irradiación de 0 y t, respectivamente; DC es la conversión de C=C de metacrilato en función del tiempo de irradiación. Para cada material compuesto se realizaron cinco ensayos.

A continuación se muestran los resultados de la conversión de dobles enlaces (tabla 13), la resistencia a la flexión y el módulo de flexión (tabla 14) y la tensión de contracción (tabla 15 y figura 3) de los materiales compuestos dentales preparados según la tabla 12. En las tablas, DE significa desviación estándar.

Tabla 13

La tabla 13 proporciona la conversión de dobles enlaces en porcentaje, con respecto al tiempo de irradiación (en segundos). La muestra de control fue la más rápida en cuanto a conversión, pero los resultados finales a los 60 segundos son muy similares para cada material compuesto.

Tabla 14

La tabla 14 muestra la resistencia a la flexión (MPa) y el módulo de flexión (MPa) de las diversas composiciones. Puede observarse que, para algunas composiciones según la presente divulgación, los resultados fueron mejores que para la muestra de control, mientras que para otras fueron similares o ligeramente inferiores.

Tabla 15

La tabla 15 muestra la tensión de contracción de los materiales compuestos (MPa), que es significativamente menor para cada material compuesto según la presente descripción, en comparación con la muestra de control.

Las curvas de tensión de contracción se muestran en la figura 3, en la que el tiempo en minutos se proprociona en el eje de abscisas y la tensión de contracción en MPa en el eje de ordenadas. Si se observa la parte superior de la figura, los resultados de las distintas muestras siguen el siguiente orden: la curva superior corresponde a la muestra EC-11, luego EC-9, EC-10 y la curva inferior corresponde a la muestra de control.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Composición dental que comprende el 10-50% en peso de un primer componente de matriz a base de metacrilato, un sistema de polimerización y, como segundo componente de matriz, el 1-50% en peso de un compuesto de fórmula general (I)

en la que cuando n=1, R=NH, R’ es (Ia) o (Ib)

en la que k es 2 ó 3,

cuando n=2, R=O, R’ es (Ic) o (Id)

en la que x=1-12, cuando n=2, R=NH u O, R’ es (Ie)

en la que m=0-16, y cuando n=2, R=O, R’ es (If)

2. Composición dental según la reivindicación 1, en la que la cantidad del primer componente de matriz es del 30-50% en peso.

3. Composición dental según la reivindicación 1 ó 2, en la que la cantidad del segundo componente de matriz es del 3-35% en peso.

4. Composición dental según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el 10-45% en peso de un tercer componente de matriz a base de metacrilato diferente del primer componente de matriz.

5. Composición dental según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer componente de matriz y el tercer componente de matriz opcional se seleccionan independientemente del grupo que consiste en metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de n-butilo, metacrilato de isobutilo, metacrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de tetrahidrofurfurilo, metacrilato de bencilo, dihidrogenofosfato de metacriloiloxidecilo, metacrilato de morfolinoetilo, ácido acrílico, dimetacrilato de dietilenglicol, dimetacrilato de trietilenglicol, dimetacrilato de diuretano y 2,2-bis(4-(2-hidroxi-3-metacriloxi)fenil)-propano, y mezclas de los mismos.

6. Composición dental según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un material de relleno.

7. Composición dental según la reivindicación 6, en la que el material de relleno se selecciona del grupo que consiste en rellenos de ionómero de vidrio, pigmentos de color, cerámicas inertes, hidroxiapatita, AhO3, ZrO², plata, zerogeles, vidrios bioactivos, materiales radiopacos y mezclas de los mismos.

8. Composición dental según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un material de refuerzo de fibra.

9. Composición dental según la reivindicación 8, en la que el material de refuerzo de fibra se selecciona del grupo que consiste en fibras de vidrio inerte, fibras de vidrio bioactivo, fibras de sílice procesada por sol-gel, fibras a base de óxido de aluminio, fibras de circona, fibras de apatita, fibras de cuarzo y mezclas de las mismas o fibras a base de polímeros.

10. Composición dental según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, para su uso como material de restauración dental, adhesivo dental, cemento dental, material de perno y muñón, material de endocorona o para un póntico en prótesis parciales fijas.