PT93169A - Processo para a preparacao de composicoes polimericas liquidas, auto-polimerizaveis contendo um monomero acrilico e de cimentos para proteses dentarias e/ou osseas que as compreendem - Google Patents

Description

4 invenção refere-se áo processo para a preparação de novas composições de cimentos com base em resinas acríii*· cas e, em especial, a cimentos utilizáveis na vedação de pró teses intra-ósseas.

Os cimentos à base de resinas, são utilizados.» numa variedade de aplicações* Orna dessas áreas de aplicação I no interior do corpo humano* tanto m,implantação dè prote-sés de várias articulações humanas, tais como articulações dos joelhos, cotovelos, ombros e braços, como também eimen-tos para próteses dentárias* Estes cimentos têm de ser bem tolerados pelo corpo humano e,, devem, prefereneialmente, ser facilmente manipulados durante a intervenção'cirúrgica ou o tratamento dentário e possuir boas propriedades mecânicas após o seu., endurecimento.* Os cimentos convencionais são for neeidos como um’sistema de dois componentes* um componente . de fase líquida cbnstituid© por,.um monômero de metacrilato e um componente de fase sólida (babitualmente,. um pô) compr*: tura, os dois componentes formam uma massa, semelhante a uma pasta oleosa que pode ser introduzida dentro da cavidade óssea A mistura ê então polimerizada in situ o que provoca o endurecimento do cimento num período de tempo relativamente curto, cerca de 15 minutos.

Embora.tais cimentos sejam largamente utilizados, reconhece-se que apresentam algumas desvantagens* Uma dessas desvantagens deve-se ao facto âe a poliaerização ser uma rase ção fortemente exotêrmica o que pode provocar o aumento da temperatura local para níveis indesejavelmente altos, por vj zes, tão elevados como 1GO°0* Ferificou-se qu,e este facto eia particularmente desvantajoso no âmbito da implantação âe pró teses. Outro problema inerente à utilização destas composições com base em resinas é o grau de retracção que ocorre du - 3 · 0 Μ rante o processo da polímerizaçlo. um cimento acrílico para próteses ósseas o qual utiliza uma. fase liquida que compreende um coiódio de um polímero acrílico ou de um copolímero acrílico em» pelo menos, um monóme ro, Estas fases líquidas são formadas dissolvendo aproxima-damente uma parte em, peso de um, p o lime tacrílãt o de metilo em aproximadamente duas partes em peso de metacrilato de me tilo. Estes sistemas conseguem reduzir o efeito exotlrmíco da reacção da polimerização numa certa proporção mas a sua utilização é complicada uma vez que"a fase líquida poásui uma,viscosidade relativamente elevada, tipicamente igual a cerca de 500 centipoise â temperatura de 20°0, p que torna difieil misturar eficazmente a fase líquida e a fase sólida ► * · * \ . A presente invenção proporciona um cimento acrili co aperfeiçoado o qual utiliza uma nova fase liquida que ê substancialmente menos viscosa e, por cOnsegdinte, mais fácil de misturar com a- fase sólida e que reduz substancial-mente o efeito exotermico associado com' a reacçãò da polime rizaçâo. âs composições da presente invenção podem igualmen te,apresentar um menor grau de retracção. Be acordo com um dos' aspectos da invenção, ela* proporciona um eimento amtopjq limerizável que se prepara: -mediante a mistura-íntima de um componente em fase sólida, compreendendo um polímero acrili cb ou um copolímero acrílico, com um componente em fase só lidâ, contendo um monómero-acrílico, caracterizado pelo fac to de à fase líquida compreender ainda um material polimérico constituído por partículas reticuladas e um bomopolímero ou de um copolímero de um mõnómero que contêm im grupo vinilo ou vinilideno substituído ou insubstituído, o qual I suseep tível de ser polimerizado por uma reacção de adição de radicais livres, reticulado, por um monómero contendo dois, .três ou mais grupos vinilo ou vinilideno, cuáas partículas são cu

Η* 4- pazes de formar iam sole num dissolvente que (a) tem um parâ 1/2 37; metro de solubilidade cujo valor varia desde 2,5 cal7 ml n abaixo até 2,5 cal^ ml~^/^ acima do parâmetro de solubridade do material produzido por polimerização em massa dos monóme·-ros ou da mistura de monómeros, e (b) I do mesmo grupo, de ligação dó hidrogénio, ou adjacente, que o material produzi do por polimerização em massa do monômeroeou mistura de mono meros e que são produzidas pela polimerização do monómero e do^ monómero' de, reticulação num tal dissolvente de uma manei ra que evita a gelificação dos polímeros.

Estes materiais oolimerlcos serão daauí em diante denominados na presente memória descritiva ,,microgelesn por conveniência* Eles são preferencialmente preparados de acor do çom os processos descritos na Patente Britânica 2 090 264. Os microgeles preferidos são aqueles que utilizasi ésteres de metacrilato, especialmente os ésteres de alquilo inferior como por exemplo, metacrilatos de metllo, etilo, propilo, butiio ou 2-etil-hexilõ, como o homopolímero ou o copolímerOvGada unidade de monómero eopolimerizável, que ê de funcionalidade maior do que bifuncional, pode ser utilizada como agente de reticulação. São exemplos de monómeros que podem ser utilizados vantajosamente, os hidrocarbonetos aromáticos hidro-earboxilados ou insubstituxdos, tais como > divinil-benzeno e os ésteres de polialilo substituídos de li(carboxil)-benzenos, tais como ésteres de alilo do ácido ftálico Ou de ácido piromelítieo* Preferencialmente, o agen te de reticulação compreende um éster que contém dois ou três grupos vinilo ou viriiiâeno, tal como o éster de bis-metacrilato de polietilenoglicol, o . éster de bis-metaorilato de eti-lenoglicol ou cianato de trialilo. As partículas reticuladas possuem de preferência um peso molecular médio compreendido no intervalo entre 5 000 e 20 G00 GQQ. As partículas dispersadas têm preferencialmente um tamanho médio compreendido'no inter valo entre 10 nm e 1 ^m, de preferência, no intervalo compre - 5 -

endido entre 10 nm e 0,1yum. 0 dissolvente utilizado no processo para a preparação dos microgeles de acrilato pode qualitativamente, per tôncer a nm dos três grupos de acordo com a sua capacidade de ligação por ponte de hidrogénio. GEUPO BCKHiOS Ligação de hidrogénio forte álcoois, ácidos, aminas. aldeídos Ligação de hidrogénio moderada eetonas, ésteres, éteres Ligação âe hidrogénio fraca hidrocarbonetos, hidroear- :Γ 'bonetos clorados e aitrohi· drocarbonetos, sitrilos* a partir do qual o significado de· nme sino grupo de ligação em ponte de hidrogénio ou adjacente1* é evidente*

Os parâmetros de solubilidade £que ê & raiz quadre, da da densidade da energia coesiva) de um número de dissolventes estão listados na latente Britânica ns* 2 090 264 an-teriormentè depositada peia Eequerente, bem como os valores dos parâmetros de solubilidade para um número- de polímeros acrílica em massa* Sstes parâmetros podem igaalmente ser co|. firmados a partir de por John para utilizar na qualquer trabalho de referencia, como V ·- k of Eoljmer Science and íechnologs & Sons* Os dissolveres preferidos dos microgeles são aaueles que possuem um parâmetro' de,solubilidade euúo valor pode. ir até 1,0 cai1/2 ae^_ma &0 parâmetro de solubilidade do mate rial produzido por polimerizaçio em,massa 'do monomero ou da mistura de meaúmeros* '

Ia prática, um- dissolvente apropriado para a produ — 6 — — 6 — ο

á #' /.Μ ção de ma mierogel útil nas composições da presente invenção» pode ser facilmente escolhido mediante em primeiro lugar a polimerização' em massa da mistura de monomero para se obter uma composição sólida e determinando então a possibilidade de incitamento de porções dessa composição num numero de dis solventes* Esses dissolventes que a incham até atingir um grau significativo e, preferencialmente, um grau que excede! 100 pph de polímero» são geralmente apropriados para a produção de mierogelôs úteis nas composições preparadas de acor do com o processo da presente invenção, desde que não. .contenham grupos reaecionais,que interfiram com·a polimerização*! Preferem-se aqueles dissolventes que proporcionam o maior grau de inehamento*_Iara se obterem''partículas reticuladas i com um elevado peso'molecular que segam capazes de formar ' soles no dissolvente, I desejável manter um dissolvente ter! mbdinãmieameniê bom em-todas as fases da reaeção* ·.. t i > ‘lia maior parte dos casos, á reaeção prossegue até a uma conversão de’1ÔQ% do'monõmero em'polímero sem se veri! car nenhum sinal visível de gelificaçãò* lalguns"cásos, co-; mo por exemplo» quando a polimerização se realiza utilizan do um monomero de concentração mais elevada oú um dissolvente pior, pode ser preferível ou necessário s monotorizàr o processo' da polimerização a fim de se evitar a 'gelificaçãò. Um dos processos que pode ser utilizado cons:. .te em espalhar uma alíquota da mistura reaccional numa ehapu de vidro e observar se se forma ou não uma película coerente ^uandb se forma uma tal película ou quando outra monotorisa pode realizar-se de qualquer maneira convencional como por exemplo adicionando-se um agente de interrupção da polimeri zaçãó ou reduzindo o valor da· temperatura do meio reaccional*

Ia parte final da reaeção. as películas polimêricas

reticuladas podem ser convenientemente separadas do meio renc cional mediaste a mistura de um excesso de um são dissolves·· te. Alternativament e, os sólidos em partículas podem ser se·* parados pela evaporação do dissolvente. Prefere-se geralmen·· te que a separação se realize pela adição ou adição inversa a um não dissolvente,, tal como éter de petróleo ou hexano. componentes em xase Ixquida, que compreendem un morómero. .acrílieo e um micro gel como foi anteriormente defi-< nido, supõe-se que são componentes novos e um outro aspecto da presente invenção* A fase líquida compreende preferencial mente os componentes do monómero e do microgel numa proporção em peso compreendida np intervalo entre 3:1 e 10:1¾ de preferência, no intervalo entre 4:1 e 6:1. À incorporação de maiores proporções em peso de microgel aumenta a viscosidade da solução para níveis indesejáveis, pelô que a incorporação de menores proporções de microgel possui um efeito proporei; > ,nalmente diminuído sopre o efeito exotêrmico durante a fase da polimerizacão. co,

Os monómeros acrílicos usados na fase líquida são rs que , geralmentelse sabe que são áteis neste campo teoni Os ésteres de ácido'acrílieo e de ácido metacrílico sã os preferidos para serem utilizados, especralmente, os aerr-latos'e.metaerilatos de aetilo, etilo, propilo e.butilo* Â ção pode igualmente compreender outros aditivos convencionais, tais com© catalisadores da polimerização e outros agentes da reticulaçãõ* fem-se forte preferência pela presença de um ca talisador da polimerização na mistura do cimento, listes cata lisadores são bem conhecidos na técnica. tJm grupo de catalisadores preferido são os peróxidos, especialmente o peróxido de benzóílo e os percarbonatos, .aos quais se adicionam aminas terciárias tais como a if,j»dimetil^paratolnidina. ííuma forma âe realização preferida, adicionasse um componente de um tal 6 -

sistema catalisador binário â fase líquida e adiciona-se o outro componente à fase solida, A fase líquida das composições de acordo com a presente invenção compreende de preferência uma tal amina terciária. As fases solidas compreendem de preferência um peróxido ou ua percarbonato. • O microgel é faeilmènte dispensável no monomero e o componente da fase líquida'pode ser facilmente preparado pela simples adição do'microgel ao monomerol Estas fases lí quidas têm normalmènte uma viscosidade inferior a 50 çenti-poi-se e, mais'habitualmente, inferior a 25 centipoise* A as-· sociáção de partículas de pequenas dimensões, como a baixa viscosidade que a fase líquida apresenta é particularmente vantajosa, uma vez que pode passar através de filtros conven clorais como parte de um processo de esterilização. ' A viscosidade da fase líquida pode aumentar após um armazenamento prolongado mesmo a baixas temperaturas. Á Requerente descobriu que esta tendência para a instabilidade pode ser reduzida mediante a aâiçaó de um ínibidor da po~ limerização, tal'como uma hiâroquinona.’ ffma fase líquida com preendendo um tal inibidor 'de poXimerização forma um aspecto preferencial da presente invenção. A faée sólida pode ser formulada de uma maneira convencional. Ela compreende um polímero ou um copolímero acrílico, quê e de preferência um polimetacriíato de metilo opcionalmente misturado· com outros aditivos convencionais. 0 polímero pode ter a forna de um pó ou de finos grânulos* 0 tamanho das partículas do polímero não ê um factor crucial, e pode ser tão elevado como 500 mierometros. 0 tamanho das partículas pode ter efeito sobre o tempo de endurecimento do cimento· e este pode variar de acordo com a aplicação que se pretenda dar ao referido cimento* A fase 'sólida pode igualmente conter uma carga mineral tal como alumina ou óxido de zireônio. .Outros aditivos típicos que podem ser incorporados

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V./ •fX ' Λ - 9 - / ti de forma útil na fase sólida, incluem opacificadores de raios tais como sulfato de bário, um iniciador da polimerização, particularmente um iniciador por radicais livres, um agente corante e agentes antibióticos para controlarem o risco de infecção, As fases sólida, e liquida são embaladas separadamente, normalmente em recipientes esterilizados. As quantidades devem ser tais que possibilitam que o utilizador misture o conteúdo das embalagens para obter uma pasta que se-3a imediatamente utilizável, Oma embalagem compreendendo âo:.s pacotes separados forma um outro aspecto da presente, invenção*· '

As-fases líquida e sólida são misturados nas proporções convencionais*. Eo caso de composições de cimentes pa ra serem utilizados na vedação da próteses intra-ósseas (ciumentos ósseos)» podem-se coavenientemente‘utilizar quantida*·' des que proporcionam aproacimadamente duas partes em peso da fase sólida para uma parte em peso da fase líquida* listas proporções podem variar mas geralaente a proporção em peso da fase sólida em relação ao da fase líquida está compreendida no intervalo entre 1:1 e 3:1» © mais babltualmente no intervalo entre 1,5:1 © 2,5*1» da A mistura 'dos componentes das fases líquida e sóll pode ser f acilmente conseguida por manipulação manual ou -mecânica* A Hequerente descobriu que a homogeneidade do cimen- to misturado mas não endurecido pode ser ainda mais -.aperfeiçoada mediante, a adição da um dissolvente, espeeialmeate um dissolvente polar como etanol* Sste dissolvente pode ser có|l venientemente adicionado à fase líquida antes de· se realizar a mistura* Sempre que a resistência mecânica do' cimento erián recido for um factor importante, poderá ser útil incorporar pequenas quantidades de materiais fibrosos, tais como fibras, de carbono» fibras acrílicas, fibras de poliamido ou fibras de poliester·, . - 10 õ #/ íl guem. Exemplo^ 1

Preparou-se um microgel de acrilato misturando.os seguintes·ingredientes* ’ ,, - " 1465 g -de metacrilatõ de metilo * 32*67 g.&e dimetacrilatp de etileno e 60,71 g de' peróxido de benzoílo * P · que foram aquecidos a refluxo em 15 litros de metil-etil-ce tona, durante 24 boras. A solução foi trazida até 0 seu Aponto de neblina*1 pela adição lenta de cerca de 55¾ do seu volume em éter de petróleo 100*120. (Este I o ponto em que a solução ficou per manentemente turva). 0 microgel áe acrilato foi precipitado diluído a solução mantida ao seu poáto de neblina, çontinuamente sob agitação, com 450¾ do seu volume de éter de petróleo 100-120« ,Piltroú-s© a suspensãé, làvou-s© com éter de petró leo novo e secou-se nUma estufa .de'vácuo» ‘

Obtiveram-se cerca de 1290 g de microgel» -7 i0 microgel de acrilato. foi misiurado com um momo-mero cprtendò metacrilatõ de metilo, contendo 1,81¾ em peso • de H,iT-dimetil-p-toluidina, 0,22¾'em peso de' ácido,.ascórbiço e 0,002¾ em peso de bidroquinona, em várias proporções como se indica no Quadro 1. Estas misturas foram combinadas com um pó de polimetaerilato de metilo* A mistura foi eomtimaa-mente agitada. Eegistou-se o tempo dispemdido a formar-se uma massa (isto é, uma mistura que não adere a um instrumento que nela seia introduzido).

Deu-se â massa a f orma de uma bola oval. Um termie - II -

tor, coberto com uma folha de alumínio, de um termómetro digitai foi inserido no centro da massa* Está foi colocada nun molde de espuma de poliestireno* Begistou-se a temperatura da massa em função do tempo, até o .termómetro registar 3?°Q> õ tempo de endurecimento foi registado como sendo o tempo mo dido desde o principio da operação de mistura'até a temperatura da massa atingir um valor igual a famb * ‘Umax em que ím ax I a temperatura máxima e Saab è a'temperatura - * ambiente* Os resultados são reunidos no Quadro 1.

Eealizou-se uma comparação entre um· cimento para próteses ósseas comercial-formulação A - e uma composição de acordo com a invenção - B. 0 produto comercial compreendia um componente constituí do por uma fase sólida, que era um po límero de, metacrilato de, mètila, e tua componente com a forma ; de fase líquidai compreendendo: 98% em peso de metacrilato de .metilo' e 2%.em peso de dimetll^p-toluidina. A composição pro | parada de acordo com a invenção foi produzida substituindo ; 15% em peso: do metacrilato pelo microgel de acrilato obtido de acordo com o processo do Exemplo 1. íSisturaram-se os cimentos nas proporções indicadas foi determinada de acordo com a ÍSOrma ISO 5^33/1 e a Eesis-tência do Impacto e a resistência, mecânica â flexão do ciaeá to endurecido foram determinadas de acordo com.as 1’ormas BI3 Os resultados são reunidos na tabela seguinte.

B

A PÓ (g); líquido(ml) 40;20 40;20

Formulação A Formulação B 6:40 95,0 63,,5 Λ 2 Eesistencia ao Impacto KJ/m 6:30

Resistência à flexão S/m^ 85»9

Temperatura máxima - G . 73,0 Μ, ·/// 13 -

A

ΐ-'Λ.-Α X OHGTífè ίϊχ- O r o o 10 O H o : i •r) cv r4 OJ O -·»- ,«* '.*> P g Es, tA Qt vi *φ o QN (A a ® 43 H © <g & Φ m tA tA 3 fí 04 ÍN tA H i ·· » . *· *3* i=3T £S: tA 4& I O l^\ Φ P * g © g Lf\ tn» g © CV O tA •d a a »* . «· © •H w 03 49 SN O - ' ✓~\ cd V ω © © •d tA O O © 1 *» . «* ‘ «k m —* H H rl d » © O *4 ) 4J Φ O P o © rg OT g g cd r-í O O Á o a © 0 O g g g vi S S © .cr* g cd cd © 8 g g a H g © © 63 69 g P o ON p OJ g g P ® pj © 69 © © ô 0 49 m H © © a Pi '·» r4 p4 © & P O P 3 H 0 © >g O? cd O! cd g 8i H Φ 60 Ή Pt o» Pt 69 © «4» © tg O g ©i fg g g 4 O M Ht cd •4 a o ã —*4 - J3 g <D P .1 o T* g •s SI fA 4» èO © o a 69 60 4* 69 4· 69 O 0 O © O 0 0 4· © 4· 4* •4 m v> £P VJ> g* o © O © 0 + 4" g g : g *ΰ »g 0. cd cd g r~\ ca ® ίίϊ ©. 02 © m g P © 43 g P g fg o a d g g g a At ω. cd © © © © © P g 43 g P g ng cd 60 © 69 d 60 Pi Pt - Pt 01 O Ό O g <í 4 -‘.tf» -.4 -¾ '-4 4· r~í êã £-4 4* íl á3· Aí f g ' At 4· : PM + W w 60 tA * Φ σν

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Claims (2)

1. Η ο QUADRO I (Continuação) -¾ fermômetro Digital - lermistor + Registador de careta em papel gráfico -* fermopsr; Constantan - Cobre ** Formulações escolhidas por apresentarem uma aelhòr mo-lhabilidade © efeito exotérmico '-CTXlBfOAGglS* lâ. - Processo para a preparação de uma composição polimérioa líquida autopolimerizáve 1 contendo um mónomeroo acrílico, c&racterizado pelo facto de se misturar um monômero acrílico com um material polimérico constituído por partículas reticuladas de um homopolímero ou de um copolímero de uir. monômero que contém um grupo vinilo ou vinilideno substituído ou Insubstituído o qual ê suseeptível de ser polimeriza&o por adição de radicais -livre reticulado por um monômero contendo dois, três ou mais grupos vinilo ou vinilideno partici, las essas que são'capazes de formarem um sole num dissolvente que (a) tem um parâmetro de solubilidade cujo valor é 2,5· cal1^ mi“3/2 a 2,5 cal^ maior do que o parâmetro de solubilidade do material produzido por p olimeri zação em massa dos monômeros ou da mistura de monômeros, e (b) I do mesmo grupo de ligação do hidrogénio ou adjacente que o material produzido por polimerização em massa do monômero ou mistura - 15 - - 15 -

   de monômero e que são produzidas pela polimerização do(s) mo nômero(s) e do agente de reticulação de uma maneira que evita a gelificação dos polímeros. 2â* - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de as- partículas feticuladas deriva rem da polimerização de um éster de met&crilato.
2. 50, - Processo de acordo com a 'reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o éster de metacrilato ser esco lhido no grupo que compreende metacrilàtos de metilo, etilo. propilo, liutilo ou 2-etil-hexilOv - Processo , de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de 0 agente de reticulação ser escolhido no grupo que compreende éster de Ms-metacrilato de polietilenoglicoi, éster de Ms-metacrila to de etilenoglicol e 'cianato de trialilo* 5-* ·- Processo de acordo com qualquer das' reivindicações anteriores caracterizado pelo facto de as partículas reticuladas terem um peso molecular médio compreendido ‘no_ intervalo entre 5 000- e 20 000 000. * õa. - Processo de acordo, com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pêlo facto de as partículas reticuladas terem um tamaniio médio compreendido no inter valo entre 10 nm e 0,1 j/lw.» 7â- - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado pelo facto de 0 monômetro acrílico ser escolhido no grupo que compreende acrilatos e metacrilatos de metllo, etilo, propilo e iDutllo. 8S. - Processe de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de compreendei * 16 -

   reticuladas numa 3:1 e 10:1 o monômero e os componentes de partículas proporção em peso compreendida ao 9§. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, earacterizado pelo facto de a composição ter uma viscosidade inferior a 50 centipoise» ICS, - Processo de acordo com qualquer das reivin dicações anteriores, earacterizado pelo facto de se eapregâr ainda um dissolvente polar» , lia. - Processo de acordo com qualquer das reivin dicações anteriores, earacterizado pelo facto de compreendei· ainda a adição de um inibidor de poXimerização. ' 12ã» - Processo de acordo com a reivindicação 11, earacterizado pelo facto d© o inibidor de polimerização ser 13ã.,; - processo de acordo com qualquer das reivin dicações anteriores, earacterizado pelo facto de o líquido compreender um componente de um sistema de catalisador de polimerização binário. . 14c, - Processo de acordo com a reivindicação 13, earacterizado pelo ;facto de a fase líquida compreender dia amina terciária* 15â» - Processo para a preparação de um cimento d€i vedação autopolimerizável, earacterizado pelo facto de se realizar uma mistura intima dè um componente constituído por umd fase solida compreendendo um polímero ou um copolímero de ácido acrílico e um componente constituído por uma fase líquida de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 14. 162. -· processo de acordo com a reivindicação 15» earacterizado pelo facto de se embalar o componente formado

   pela fase solida e o componente formado pela fase líquida em embalagens esterilizadas separadas. iiisboa, 15 de fevereiro de 199G jQ Agente Oficial da Propriedade Industrial ΡΚΙΑ SiLVIMÂ VIEIRA PEREIRA FERREIRÂ Miunte Ãmêriòo da Silva Carmlho Agenlc Oficial da Projj;l«í«!= Imfciídal Rua Castilho, 201-3.° £sq. TeJôf. 6513 39 - 1000 LISBOA