PL226644B1 - Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych - Google Patents

Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych

Info

Publication number
PL226644B1
PL226644B1 PL406333A PL40633313A PL226644B1 PL 226644 B1 PL226644 B1 PL 226644B1 PL 406333 A PL406333 A PL 406333A PL 40633313 A PL40633313 A PL 40633313A PL 226644 B1 PL226644 B1 PL 226644B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
epoxy
dimethacrylate
weight
component
polymer material
Prior art date
Application number
PL406333A
Other languages
English (en)
Other versions
PL406333A1 (pl
Inventor
Izabela Barszczewska-Rybarek
Izabela Barszczewska‑Rybarek
Katarzyna Jaszcz
Original Assignee
Politechnika Śląska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Śląska filed Critical Politechnika Śląska
Priority to PL406333A priority Critical patent/PL226644B1/pl
Publication of PL406333A1 publication Critical patent/PL406333A1/pl
Publication of PL226644B1 publication Critical patent/PL226644B1/pl

Links

Landscapes

  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych tzw. Full-IPN Interpenetrating Polymer Network, przedstawiony na Schemacie 1.
B i Β Β
Α-Α-— Α-Α--Α.......Α 4.....Α.........A — A A — Α Β Β I Β ! I α
-β—Β—Β—Β—Β—Β—Β —Β—B4-S—Β—Β—Β ϊ I Α |
Β Β I Β ““ Α-ΑΑΑΑ-Α —Α —Α — Α—Α-|-Α—Α — Β ί Β Β
I Α I I — Β—Β— Β4-Β— Β — Β— Β—Β — Β-Β Β —
Monomery uretanowo-dimetakrylanowe (UDMA) otrzymuje się w wyniku reakcji monometakrylanów glikoli oligoetylenowych (OEGMMA) i diizocyjanianów (DI), głównie stosuje się metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA) oraz monometakrylany glikolu: dwu- (DEGMMA), tri- (TEGMMA) i tetraetylenowego (TTEGMMA). Do reakcji korzystnie stosuje się diizocyjaniany: 1,6-heksametylenu (HMDI), 1,6-(2,2,4-trimetyloheksylenu) (TMDI), izoforonu (IPDI), 4,4'-dicykloheksylometanu (CHMDI), 2,4-toluilenu (TDI) i 4,4'-difenylometanu (MDI) (wzór A) [1-3].
Żywice epoksydowo-poliestrowe (EPSAGE) otrzymuje się poprzez utlenienie żywicy poliestrowej (PSAGE), korzystnie za pomocą kwasu m-chloronadbenzoesowego (MCPBA) [4]. Ponadto (PSAGE) otrzymuje się, poprzez addycję bezwodnika bursztynowego (SA) i eteru allilowo-glicydylowego (AGE), w obecności chlorku benzylenotrimetyloamoniowego (BTMAC) jako katalizatora, oraz wody jako przenośnika międzyfazowego (wzór B) [5].
Znany jest ze stanu techniki sposób generowania porowatości materiału poprzez zastosowanie układu dwóch sieci odmiennie reagujących na środowisko degradacyjne oraz jego stopniowo postępujący charakter od materiału litego do porowatego.
Z europejskiego opisu patentowego EP 2398577 znana jest metoda otrzymywania porowatej sieci typu IPN poprzez rozpuszczanie jednego ze składników polimerowych.
Ponadto w opisach patentowych: WO 2002036518 i WO 2012054010 przedstawione są porowate cementy kostne.
Ciekła kompozycja, będąca mieszaniną żywic: uretanowo-dimetakrylanowej i epoksydowo-poliestrowej ulega zestaleniu w ciągu kilku minut w temperaturze pokojowej. Wiązania podwójne dimetakrylanu ulegają polimeryzacji wolnorodnikowej, inicjowanej układem redoks, składającym się z inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej, korzystnie nadtlenku benzoilu (BPO), którego zawartość wagowa w stosunku do żywicy dimetakrylanowej wynosi 0,5-1,5% wag., korzystnie 1% wag. oraz akceleratora polimeryzacji, korzystnie N,N-dimetylo-p-toluidyny (DMPT), której zawartość w stosunku do dimetakrylanu wynosi 0,03-0,1% wag., korzystnie 0,075% wag.
Żywica epoksydowo-poliestrowa utwardza się w wyniku reakcji grup epoksydowych z aminą alifatyczną, korzystnie sperminą lub spermidyną, w ilości stechiometrycznej do żywicy epoksydowo-poliestrowej (1H aminowy/ 1 grupę epoksydową). Udział wagowy żywicznych składników mieszaniny reakcyjnej wynosi korzystnie 25% monomerów uretanowo-dimetakrylanowych (UDMA) i 75% EPSAGE.
Wynalazek jako spoiwo polimerowe można stosować do klejów lub cementów kostnych, leczenia złamań kości lub wypełniania ubytków kostnych. W medycynie IPN Interpenetrating Polymer Network, szczególnie w ortopedii, stosowany jest jako spoiwo cementu kostnego. W praktyce wykorzystuje się układy typu semi-IPN, na bazie PMMA oraz PMMA usieciowanego za pomocą dimetakrylanowego czynnika sieciującego [6, 7].
PL 226 644 B1
Zaletą zastosowania alifatycznych żywic epoksydowo-poliestrowych, zawierających w jednostkach powtarzalnych grupy epoksydowe, jest łatwość polimeryzacji w temperaturze pokojowej przy udziale amin alifatycznych, zwłaszcza spermidyny. Sperminą i spermidyną, jako aminy biogenne dostarczane są wraz z pożywieniem do organizmu człowieka, niezbędne są do wzrostu komórkowego, ponadto biorą udział w procesach komórkowych.
Żywice epoksydowo-poliestrowych ulegają degradacji hydrolitycznej, a kwasowe produkty degradacji, zwłaszcza kwas bursztynowy są włączane w cykl Krebsa.
Podczas, gdy sieć epoksydowa w warunkach organizmu ulega degradacji hydrolitycznej, drugi składnik sieć dimetakrylanowa pozostaje, pełniąc równocześnie funkcję wypełniacza ubytku kostnego i stanowiącego rusztowanie, na którym odbudowuje się kość. Właściwości otrzymanego materiału typu Full-IPN Interpenetrating Polymer Network modyfikowane są poprzez zróżnicowaną budowę chemiczną monomeru uretanowo-dimetakrylanowego oraz żywicy epoksydowo-poliestrowej o mniejszej łub większej zawartości grup epoksydowych oraz rodzaju utwardzacza.
Celem wynalazku jest opracowanie materiału polimerowego o cechach umożliwiających zastosowanie go, jako spoiwa polimerowego zwłaszcza do klejów lub cementów, służących do wypełniania ubytków kostnych lub leczenia złamań.
Istota wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z usieciowanej żywicy dimetakrylanowej o wzorze A oraz usieciowanej żywicy epoksydowo-poliestrowej o wzorze B o stosunku wagowym korzystnie 25% wagowych składnika dimetakrylanowego i 75% wagowych składnika epoksydowego.
Składnik dimetakrylanowy utwardzony jest inicjatorem polimeryzacji rodnikowej, korzystnie 1% nadtlenku benzoilu, w obecności akceleratora polimeryzacji, korzystnie N,N-dimetylo-p-toluidyny, której zawartość wagowa w stosunku do monomerów uretanowo-dimetakrylanowych (UDMA) wynosi 0,075%.
Sieciowanie składnika epoksydowego przebiega z udziałem aminy alifatycznej, korzystnie spermidyny, w ilości stechiometrycznej do ilości grup epoksydowych.
Materiał polimerowy, składa się z dwóch fizycznie zmieszanych sieci polimerowych, z których jedna jest całkowicie biodegradowalna, a druga nie ulega biodegradacji. Składniki żywiczne jednocześnie, symultanicznie ulegają usieciowaniu, powodując utwardzenie układu i powstanie litego materiału typu full-IPN Interpenetrating Polymer Network. Materiał typu Full-IPN po aplikacji i utwardzeniu jest lity i ma 100% właściwości mechanicznych, pozwalających na odciążenie tkanki kostnej. Z upływem czasu, postępująca degradacja jednego ze składników, generując wolną przestrzeń, wypełnia i odbudowuje tkankę kostną. Drugi składnik, nie ulegający degradacji, może stanowić rusztowanie dla regenerujących się komórek kostnych.
Wynalazek objaśniono poniżej w przykładzie wykonania.
P r z y k ł a d
Pierwszy składnik kompozycji zmieszano w ilości: 2 g TTEGMMA/MDI (UDMA), 15 g EPSAGE i 0,05 g BPO, po czym zmieszano drugi składnik kompozycji w ilości: 3 g TTEGMMA/MDI (UDMA),
1,88 g SPD i 0,0038 g DMPT. Obydwa składniki połączono i mieszano przez 1 minutę. Przygotowaną kompozycję o zawartości UDMA 25% wagowych i EPSAGE 75% wagowych przeniesiono do szklanej formy. Następnie po 24 godzinach materiał wyjęto z formy i poddano oznaczaniu. Temperatura ze2 szklenia wynosiła 26°C, twardość wynosiła 81 N/mm2, chłonność wody wynosiła 32% wagowych, ubytek masy w wyniku degradacji hydrolitycznej prowadzonej w temperaturze 37°C w buforze fosforanowym o pH=7,41, po 2 tygodniach wynosił 16%, a po 8 tygodniach wynosił 69%.
Literatura
[1] Barszczewska-Rybarek I, Gibas M and Kurcok M. Evaluation of the network parameter in aliphatic poly(urethane dimethacrylate)s by dynamie thermal analysis. Polymer 2000; 41:3129-3135.
[2] Barszczewska-Rybarek I, Korytkowska A, Gibas M. Investigations on the structure of poly(dimethacrylate)s. Des Monomers Polym 2001; 4(4):301-314.
[3] Cyra M, Barszczewska-Rybarek I, Gibas M, Kurcok M. Synthesis and polymerisation of bis-(methacryloyloxyoligoethylenoxy)-N,N'-[4,4'-methylenebis (cyclohexyl carbamate)]s. Zesz Nauk Pol Śl 1999; Chemia 140:59-62.
[4] Jaszcz K, Łukaszczyk J. Otrzymywanie i charakterystyka nowych biomateriałów opartych na żywicach poliestrowo-epoksydowych. Czasopismo Techniczne, Mechanika 2006; 103(6-M):247-250.
[5] Łukaszczyk J, Jaszcz K. Studies on copolymerization of succinic anhydride and allyl glycidyl ether. React: Funct. Polymers 2000; 43:25-32.
PL 226 644 B1
[6] M. Puska, A.J. Aho; Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and ManMade Materials; 2011; 3; 55-72.
[7] M. Puska, L. V. Lassila; Journal of Biomaterials Applications; 2005; 20; 51-64.

Claims (3)

1. Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów i cementów kostnych, znamienny tym, że składa się z usieciowanej żywicy dimetakrylanowej o wzorze A oraz usieciowanej żywicy epoksydowo-poliestrowej o wzorze B o stosunku wagowym korzystnie 25% wagowych składnika dimetakrylanowego i 75% wagowych składnika epoksydowego.
2. Materiał polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że składnik dimetakrylanowy utwardzony jest inicjatorem polimeryzacji rodnikowej, korzystnie 1% nadtlenku benzoilu, w obecności akceleratora polimeryzacji, korzystnie N,N-dimetylo-p-toluidyny, której zawartość wagowa w stosunku do monomerów uretanowo - dimetakrylanowych (UDMA) wynosi 0,075%.
3. Materiał polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że sieciowanie składnika epoksydowego przebiega z udziałem aminy alifatycznej, korzystnie spermidyny, w ilości stechiometrycznej do ilości grup epoksydowych.
PL406333A 2013-12-02 2013-12-02 Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych PL226644B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406333A PL226644B1 (pl) 2013-12-02 2013-12-02 Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406333A PL226644B1 (pl) 2013-12-02 2013-12-02 Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL406333A1 PL406333A1 (pl) 2015-06-08
PL226644B1 true PL226644B1 (pl) 2017-08-31

Family

ID=53269142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL406333A PL226644B1 (pl) 2013-12-02 2013-12-02 Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL226644B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL406333A1 (pl) 2015-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Swelling behaviours and mechanical properties of silk fibroin–polyurethane composite hydrogels
Espigares et al. New partially degradable and bioactive acrylic bone cements based on starch blends and ceramic fillers
US8497023B2 (en) Polyurethane-grafted hydrogels
Daemi et al. A robust super-tough biodegradable elastomer engineered by supramolecular ionic interactions
KR101707791B1 (ko) 리스페리돈 전달용 이식형 장치
Brey et al. Controlling poly (β-amino ester) network properties through macromer branching
CN103013094A (zh) 可注射型快速固化医用聚氨酯组合物及制备方法
Vernon et al. Insulin release from islets of Langerhans entrapped in a poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) polymer gel
EP2227262B1 (en) Bioadhesive hydrogels
KR20110044219A (ko) 소수성 중합체에서 유래된 친수성 상호 침투 중합체 네트워크
TW200533385A (en) Biocompatible polymer compositions for dual or multi staged curing
MX2011003299A (es) Dispositivos de suministro de farmaco de largo plazo con polimeros a base de poliuretano y su fabricacion.
CN110181806A (zh) 具有生物适配性的可降解水性聚氨酯的低温3d打印方法
Yang et al. Synthesis and characterization of an injectable and hydrophilous expandable bone cement based on poly (methyl methacrylate)
Mercado-Pagán et al. Synthesis and characterization of novel elastomeric poly (D, L-lactide urethane) maleate composites for bone tissue engineering
Ziemkiewicz et al. Laminin-111 functionalized polyethylene glycol hydrogels support myogenic activity in vitro
JP6039689B2 (ja) 修飾ベータ−アミノ酸エステル(アスパラギン酸エステル)硬化剤およびポリ尿素組織接着剤におけるその使用
US20160008507A1 (en) Adhesive bone filling agent and adhesive bone filling agent kit
Ozimek et al. Thermoplastic polyurethane/POSS nanohybrids: Synthesis, morphology, and biological properties
CN109260505B (zh) 一种多组分骨粘合材料及使用方法
US20240034894A1 (en) Photo-crosslinked hyaluronic acid bio-ink for bio-printing, method for preparing same, and biological structure capable of controlling physical properties using same
PL226644B1 (pl) Materiał polimerowy typu wzajemnie przenikającej się sieci polimerowej, zwłaszcza do klejów lub cementów kostnych
EP2612846A1 (de) Beta-Aminosäureester und deren Verwendung
Shahrousvand Optimization of the synthesis of poly (acrylic acid)/xanthan semi-IPNs using the response surface methodology
Carmello et al. Diametral tensile strength and film thickness of an experimental dental luting agent derived from castor oil