ES2235460T3

ES2235460T3 - Nuevo preimpregnado.

Info

Publication number: ES2235460T3
Application number: ES99903715T
Authority: ES
Inventors: Pekka Vallittu; Antti Yli-Urpo; Ilkka Kangasniemi
Original assignee: Stick Tech Oy
Current assignee: Stick Tech Oy
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2005-07-01
Anticipated expiration: 2019-02-15
Also published as: PT1067895E; BR9908689A; EP1067895B1; FI980528A0; SI1067895T1; SK284500B6; AU2427599A; KR100570277B1; NO330516B1; CN1299264A; KR20010034579A; DE69923549D1; NZ507401A; CN1117555C; HUP0102583A2; CZ300384B6; JP4550275B2; JP2002506086A; EP1067895A1; NO20004475D0

Abstract

Preimpregnado conformable que comprende fibras y una matriz polimérica, caracterizado porque la matriz polimérica es una matriz multifase que comprende: - una primera componente matricial constituida por un monómero o un dendrímero, y - una segunda componente matricial constituida por moléculas orgánicas de alto peso molecular, formando dicha segunda componente matricial una membrana adherente del preimpregnado con una red polimérica interpenetrante (IPN) que está aglutinada con la primera componente matricial.

Description

Nuevo preimpregnado.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una nuevo compuesto denominado preimpregnado, un procedimiento para la preparación de dicho preimpregnado así como a un procedimiento para envasar dicho preimpregnado. La invención se refiere asimismo a un compuesto reforzado con fibra basado en el uso de dicho preimpregnado y al uso de dicho compuesto con refuerzo de fibra.

Antecedentes de la invención

Numerosas mercancías de uso diario y mercancías especiales tales como dispositivos médicos y dentales, realizados a partir de polímeros, son propensos a su fractura debido a las condiciones mecánicas del cuerpo humano o de empleo. En odontología, está bien documentado que las dentaduras postizas pueden fracturarse después de que la dentadura se haya usado durante algunos años (1-3). En ortopedia, los cementos óseos han resultado ser un enlace débil entre, por ejemplo, el implante de articulaciones y el hueso (4, 5). Durante las últimas décadas, los materiales de compuesto reforzado con fibra (FRC), en lugar de polímeros no reforzados, han sido probados como materiales más adecuados para las aplicaciones médicas y dentarias. Se realizaron tentativas para desarrollar un material compuesto de fibras de polímeros que satisface las exigencias biológicas y necesidades de la odontología clínica y la cirugía ortopédica para dicho material compuesto con refuerzo de fibra. Recientemente, una invención de material de fibra preimpregnada de polímeros (prepreg) fue introducido para algunas aplicaciones médicas y dentarias (6). Dicho preimpregnado hizo posible utilizar materiales compuestos de fibras junto con resinas acrílicas multifase, que presentan una viscosidad relativamente alta antes de la polimerización. El polímero acrílico multifase está constituido por partículas de polvo prepolimerizadas, tales como polimetacrilato de metilo (PMMA) y monómero líquido, tal como metil metacrilato (MMA) y etilenglicol dimetacrilato (EGDMA) (7). Las resinas acrílicas multifase se utilizaron en dispositivos dentales y en cementos óseos ortopédicos (7, 5). El uso de dicho preimpregnado resultó en un compuesto de fibras impregnadas con buenas propiedades mecánicas. Desde entonces, los estudios clínicos han demostrado que el uso de dicho preimpregnado de polímeros elimina las fracturas recurrentes de dentaduras postizas de resina acrílica (8).

Aunque el preimpregnado anterior ha resuelto el problema reforzando las resinas acrílicas multifase de dentaduras postizas con fibras, dicho preimpregnado no ha resuelto algunos otros problemas relativos al uso de materiales compuestos reforzados con fibras en odontología. En numerosas aplicaciones dentarias, los polímeros se obtienen a partir de sistemas de líquidos monoméricos solamente, en lugar de mezclas de polvo-líquido según se describió anteriormente. Estos sistemas suelen obtenerse a partir de resinas de dimetacrilato, tales como BISGMA y trietilenglicoldimetacrilato (TEGDMA) y polimerizadas por activación de un iniciador mediante radiación de luz visible (9). La viscosidad de dichos sistemas monoméricos fue regulada cambiando la relación de monómeros y esto resultó en un sistema monomérico que podría utilizarse en la preimpregnación de fibras con monómeros. Dichos productos (Vectris, Vivadent/Ivoclar, Liechtenstein; FibreKor, Jeneric/Pentron, Estados Unidos) están en el mercado. Debido a la manipulación bastante difícil de las fibras preimpregnadas de monómeros de dimetacrilato, fueron necesarios numerosos equipos para utilizar estos productos en el laboratorio dental. El principal problema, a este respecto, que aparecía con dicho procedimiento de preimpregnación de monómeros era que las fibras se deshilachaban en zonas indeseadas en la dentición cuando los preimpregnados se colocaron sobre los dientes. Además, el procesamiento de las fibras preimpregnadas con monómeros, con técnica laminadora a mano, sensibiliza al personal dental en cuanto a la alergia por monómeros.

Otro gran inconveniente que aparecía al utilizar dichos sistemas de fibras preimpregnados de monómeros en los puentes dentales era que se necesitaba un tipo convencional de preparación del diente. Esto significa que una gran cantidad de esmalte dental y dentina era eliminado para dejar espacio para el material restaurador. Esta clase de odontología restauradora se podía denominar como "odontología prostética invasiva" y una complicación de esta clase de tratamiento era la hipersensibilidad del diente o necrosis del tejido de la pulpa dentaria. La necesidad de preparación del diente era menor con los denominados "puentes ligados por resina" o "puentes Maryland", que estaban realizados en aleación de metal fundido y empastada el diente con cementos de resinas (10, 11). Un inconveniente de esta clase de restauración era la desunión recurrente de la restauración y el precio relativamente alto de la restauración debido a una técnica de laboratorio complicada (10, 11).

Los compuestos de carbono/grafito y fibra de vidrio-epoxi se desarrollaron para uso en postes de canal de raíz (12, 13). Los postes de canal de raíz se obtuvieron a partir de aleaciones de metal fundido individualmente o a partir de tornillos para metales. Los postes de canal de raíz de fibra-epoxi podrían tener posibilidades para sustituir a materiales tradicionalmente usados. Sin embargo, se informó acerca de un inconveniente de los postes de compuestos de fibra-epoxi en la aplicación dental. Este inconveniente es una adhesión inadecuada entre el cemento de empastado de la resina y los postes de compuesto de fibra-epoxi, lo que da lugar al aflojamiento del poste después de algún periodo de tiempo (14). Esto era debido a la estructura polimérica de termoendurecible con numerosos enlaces cruzados de la epoxia que no permitía la formación del enlace de la red polimérica interpenetrante (IPN) o el enlace de polimerización radical (15).

En resumen, los problemas que se relacionan con los procedimientos de esta técnica, en la práctica, son:

1) los preimpregnados, obtenidos a partir de sistemas monoméricos, eran difíciles de manipular por los dentistas y técnicos dentales porque el monómero de preimpregnación no aglomeraba suficientemente las fibras juntas.

2) La manipulación de preimpregnados de monómeros sensibiliza al personal dental a los monómeros por el contacto de la piel con el preimpregnado.

3) El tratamiento con fuentes dentales convencionales necesitaba una preparación del diente y se puede definir como "Odontología protésica invasiva".

4) Utilizando menos técnicas prostodónticas invasivas, tales como puentes ligados por resina, el desprendimiento recurrente del cemento de implante desde la estructura metálica del puente constituía un problema.

5) Al utilizar postes de endodoncia de compuestos de fibra-epoxi actualmente disponibles, el aflojamiento del poste desde el canal de la raíz constituía un problema.

Además, un problema sin resolver con todos los polímeros utilizados en odontología era la contracción por polimerización de la resina (9). Esto lleva a restauraciones y dentaduras de ajuste deficiente y causaba una pérdida marginal de la restauración.

El uso de preimpregnados de hilos de fibra encapsulado semisólido fue descrito en la patente US nº 4.264.655 (16). En ese preimpregnado, las fibras eran preimpregnadas con resina termoendurecible y de termocurado y a continuación, cubiertas con una membrana de resina termoplástica. Fue subrayado el hecho de que la membrana termoplástica permanecía siendo una parte distinta de la resina termoinducible y no se obtenía ningún enlace o deseado, entre las fases poliméricas. Además, la membrana termoplástica era tal que eliminaba la adhesión entre hilos de los preimpregnados.

Otra patente US nº (5.597.631) (17) describía un preimpregnado que tenía una cobertura de película termoplástica. La finalidad de la cobertura de la película era aumentar la resistencia mecánica del compuesto reforzado con fibras obtenido a partir del preimpregnado por medio de la alta resistencia mecánica y el alto módulo del polímero usado en la cobertura de la película. Sin embargo, esta película, aunque estaba ligada a la parte rica en fibras del preimpregnado termoplástico, la película no era capaz de causar la adhesión interhilos de los preimpregnados porque el preimpregnado era de tipo termoplástico, que es una propiedad deseada para el preimpregnado utilizado en odontología.

Objetivo y sumario de la invención

Numerosas mercancías de uso diario y diferentes equipos deberán satisfacer los requisitos impuestos por la odontología clínica y la tecnología dental sobre un preimpregnado obtenido a partir de fibras y sistemas monoméricos útiles en odontología. Los principales requisitos son los siguientes:

1) La composición de una fase resinosa no polimerizada (es decir, no curada) del preimpregnado debe ser tan cohesiva que la fase resinosa mantenga suficientemente la forma del preimpregnado, aunque esté en forma no polimerizada.

2) El preimpregnado debe ser suficientemente plástico a la temperatura del recinto y del cuerpo

3) el preimpregnado debe estar completamente impregnado con el material resinoso

4) el preimpregnado debe estar polimerizado, por ejemplo, mediante autopolimerización, termopolimerización, polimerización por microondas o mediante fotopolimerización

5) el material compuesto obtenido a partir del preimpregnado debe adherirse con firmeza a los materiales resinosos utilizados en odontología y medicina (por ejemplo, cementos de ortodoncia resinosos de BISGMA y TEGDMA)

6) la contracción por polimerización del compuesto debe ser lo más baja posible

7) presionando los preimpregnados juntos antes de la polimerización deben adherirse suficientemente juntos (adhesión interhilos) y

8) el envasado del preimpregnado debe permitir el conformado y polimerización del preimpregnado y evitar el contacto de los monómeros con la piel de las manos del personal dental.

Un objetivo de la invención es un preimpregnado que satisfaga los requisitos 1) a 8) indicados anteriormente.

Otro objetivo de la invención es el empleo de dicho preimpregnado en la fabricación de compuestos reforzados con fibras. Dichos compuestos son adecuados para su empleo en cualquier campo técnico, en particular en el campo médico o dental.

Por consiguiente según un aspecto, la invención se refiere a un preimpregnado conformable que comprende fibras y una matriz polimérica, caracterizado porque la matriz polimérica es una matriz multifase que comprende

- una primera componente matricial que consiste en un monómero o un dendrímero, y

- una segunda componente matricial que consiste en moléculas orgánicas de alto peso molecular, formando dicha segunda componente matricial una membrana adherente de preimpregnado con un enlace de red polimérica interpenetrante (IPN) a la primera componente matricial.

Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para la preparación del preimpregnado, en el que las fibras se humedecen en un monómero o un dendrímero y en el que el producto así obtenido es opcionalmente humedecido en una solución de moléculas orgánicas de alto peso molecular.

Según un tercer aspecto, la invención se refiere a un envase del preimpregnado, caracterizado porque comprende el preimpregnado rodeado con un fondo de hoja metálica y una o dos capas, de cubierta laminar plástica, siendo la lámina más próxima, al preimpregnado una lámina traslucida clara y siendo la lámina más exterior una lámina traslucida, tratada de modo que no deje pasar esencialmente la luz para el curado.

Según otros aspectos, la invención se refiere a un compuesto basado en dicho preimpregnado así como a los usos de dicho compuesto.

Breve descripción de los dibujos

Las Figuras 1A y 1B ilustran dos preimpregnados diferentes según esta invención,

La Figura 2 ilustra un envase del preimpregnado,

La Figura 3 ilustra un puente ligado con resina basado en el uso del preimpregnado y

La Figura 4 ilustra un accesorio de precisión basado en el uso del preimpregnado.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1A ilustra un preimpregnado según la invención, en el que el preimpregnado está constituido por fibras, una primera componente matricial y una segunda componente matricial. Según una realización preferida, el preimpregnado comprende, además, una tercera componente matricial (véase Figura 1B) que consiste en moléculas orgánicas de alto peso molecular, por ejemplo, de termoplásticos, estando dicha tercera componente matricial distribuida entre las fibras.

La primera componente matricial y la tercera componente matricial forman un gel. El preimpregnado contiene preferentemente ingredientes necesarios para iniciar la polimerización en un punto deseado del tiempo. Todos los ingredientes necesarios pueden incluirse, excepto el caso en que el procedimiento de curado esté basado en la autopolimerización. En este caso, la adición de por lo menos uno de los ingredientes necesarios debe aplazarse hasta que se desee la polimerización (curado).

Según otra realización preferida, el preimpregnado contiene aditivos tales como materiales de relleno inertes o bioactivos, pigmentos de color o materiales terapéuticos.

Aunque la membrana que cubre las fibras se puede obtener simplemente por polimerización del monómero sobre la capa superficial del preimpregnado, resulta preferible crear la membrana sumergiendo la preforma en una solución separada de un polímero.

Un procedimiento preferible para la preparación del preimpregnado, según esta invención, comprende las etapas siguientes: a) impregnar las fibras con un líquido que contenga moléculas orgánicas de alto peso molecular, tales como moléculas de PMMA con un peso molecular de 190 000 a 900 000 o epsilon-caprolactona/PLA o epsilon caprolactona, D- y L-lactida, moléculas PLA o PGA u otras moléculas poliméricas biocompatibles termoplásticas que tengan un peso molecular en el margen de 5000 a 400000 en un disolvente orgánico de rápida evaporación, tal como tetrahidrofurano (THF), acetona o compuesto similar; conteniendo opcionalmente dicho líquido aditivos tales como diferentes rellenos inertes o bioactivos que contengan elementos tales como Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Ti, F, óxidos u otros compuestos de dichos elementos, pigmentos de color, cerámica inerte, hidroxi -apatita (HA) u otros fosfatos de calcio, Al_{2}O_{3}, ZrO_{2}, xerogeles, vidrios bioactivos o moléculas funcionalmente bioactivas o terapéuticamente activas, antígenos, antibióticos, desinfectantes, materiales radiopacos, ácidos orgánicos tales como ácidos maleicos, ácido poliacrílico o similares; y b) evaporar el disolvente que resulta en una masa polimérica muy porosa entre las fibras, c) humedecer la preforma obtenida en la etapa b) en un sistema monomérico, tal como un sistema BISGMA-TEGDMA, o en un enlazador cruzado multifuncional (denominado dendrímero), conteniendo opcionalmente dicho sistema los compuestos químicos necesarios para la posterior polimerización de los monómeros o dendrímeros, donde dichos monómeros o dendrímeros al menos disuelven parcialmente la masa termoplástica muy porosa existente entre las fibras.

d) realizar una extrusión por estirado de la preforma obtenida en la etapa c) a través de una mezcla de un disolvente y moléculas orgánicas de alto peso molecular para poder crear una membrana polimérica de IPN bien aglomerada para cubierta de las fibras del preimpregnado,

e) cubrir, de forma opcional, la membrana con pequeñas partículas de polímero, rellenos inertes o bioactivos que contengan elementos tales como Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Ti, F, óxidos u otros compuestos de dichos elementos, pigmentos de color, cerámica inerte, hidroxi -apatita (HA) u otros fosfatos de calcio, Al_{2}O_{3}, ZrO_{2}, xerogeles, vidrios bioactivos o moléculas funcionalmente bioactivas o terapéuticamente activas, antígenos, antibióticos, desinfectantes, materiales radiopacos y

f) empaquetar opcionalmente el preimpregnado en un envase que contenga un fondo de hoja metálica y opcionalmente, dos capas de cubierta laminar polimérica; siendo la más próxima al preimpregnado una lámina traslúcida clara y siendo la lámina más exterior una lámina traslúcida capaz de evitar la iniciación de la polimerización por la luz mediante luz visible en el caso de preimpregnado polimerizable por la luz.

El preimpregnado así obtenido contiene un gel de polimérico-monómero que aglutina las fibras juntas con firmeza suficiente y una membrana termoplástica polimérica delgada de alto peso molecular, que cubre y protege las fibras del preimpregnado. Las moléculas de alto peso molecular se comportaron como rellenos en la matriz monomérica, disminuyendo así la cantidad requerida de monómeros polimerizables. La cantidad disminuida de monómeros disminuye, a su vez, la contracción por polimerización de la resina. Además, la membrana termoplástica ligeramente adherente permite que los preimpregnados tengan adhesión interhilos antes de la polimerización.

El preimpregnado se puede fabricar en la forma deseada a partir de fibras unidireccionales continuas, una urdimbre de fibras, una esterilla de fibras, filamentos de fibras o cualquier otra forma de fibras o partículas de relleno de implante. Se puede utilizar también mezclas de las diversas formas de fibras.

Fibras adecuadas para el uso en esta invención son tanto las inorgánicas como las orgánicas. La elección de la fibra depende, en gran medida, del campo técnico en el que deberá utilizarse el compuesto reforzado con fibras. Fibras ya probadas en odontología son vidrio E, vidrio S, carbono/grafito, aramida y fibras de polietileno de ultra alto peso molecular. Parece ser que las fibras de vidrio satisfacen mejor las exigencias cosméticas y adhesivas para el uso dental. Como otros ejemplos de fibras adecuadas se pueden mencionar las fibras de vidrio bioactivo y fibras de sílice derivadas de sol-gel.

Los monómeros utilizados en la primera componente matricial del preimpregnado pueden ser cualquier clase de monómero o combinación de monómeros. Entre los monómeros preferibles pueden mencionarse, por ejemplo, a 2,2-bis [4-(2-hidroxi-3-metacroiloxi) fenil] propano (BISGMA), trietileneglicoldimetacrilato (TEGDMA) o hidroxietildimetacrilato (HEMA).

El polímero utilizado en la segunda componente matricial del preimpregnado es preferentemente un polímero termoplástico en su forma disuelta, tal como PMMA. Los polímeros termoplásticos son preferidos porque se pueden disolver en resinas aplicadas alrededor del preimpregnado.

El polímero usado en la tercera componente matricial del preimpregnado puede ser cualquier polímero termoplástico. El polímero más frecuentemente utilizado en odontología y cirugía ortopédica es el polimetacrilato de metilo (PMMA). Otros polímeros adecuados son epsilon-caprolactona (PLA), epsilon-caprolactona, D- y L- lactida, moléculas de PLA o PGA, poliortoesteres u otros polímeros biocompatibles y bioactivos.

Durante el procedimiento de fabricación del preimpregnado, las cadenas poliméricas del polímero de preimpregnación (tercer componente matricial) (por ejemplo PMMA) se disuelven por los monómeros (por ejemplo, BISGMA-TEGDMA) o dendrímeros o de la primera componente matricial y forman un gel muy viscoso que contiene moléculas de alto peso molecular (PMMA) en fase monomérica (BISGMA-TEGDMA). El gel y la membrana delgada de alto peso molecular (segunda componente matricial) aglutinan las fibras juntas y eliminan el deshilachado de las fibras durante su manipulación. La fase monomérica o la fase de moléculas de alto peso molecular, o ambas a la vez, pueden contener compuestos químicos necesarios para iniciar la reacción de polimerización.

El preimpregnado se empaqueta preferentemente en un envase con fondo de hoja metálica y opcionalmente, una cubierta laminar plástica de una o dos capas: siendo la más próxima al preimpregnado una lámina traslúcida clara y siendo la segunda lámina una membrana traslúcida capaz de eliminar la polimerización del preimpregnado en el caso de preimpregnado polimerizable por la luz mediante luz visible. Preferentemente, la segunda lámina es de color naranja. La hoja metálica hace posible conformar el preimpregnado en la forma deseada, por ejemplo, sobre molde dentario y la hoja metálica mantiene la forma hasta que se termine la polimerización del preimpregnado. Las láminas plásticas eliminan el contacto con la piel del preimpregnado durante el conformado. Se hace referencia a la Figura 2.

Después de la polimerización, el preimpregnado formaba un compuesto de fibras en el que existen fibras de refuerzo en una matriz polimérica multifase. La matriz polimérica multifase contenía las moléculas de alto peso molecular del polímero termoplástico (por ejemplo, PMMA), sistema de copólimeros con numerosos enlaces cruzados (por ejemplo, BISGMA-TEGDMA o dendrímero) que están cubiertos con una delgada capa de membrana termoplástica. Las fases de alto peso molecular entre las fibras están aleatoriamente orientadas en el preimpregnado y las zonas de moléculas enriquecidas de alto peso molecular están unidas a la parte de enlaces cruzados de la matriz polimérica con un sistema IPN (red polimérica interpenetrante).

Las zonas de moléculas enriquecidas de alto peso molecular, situadas entre las fibras, son realmente cadenas del polímero termoplástico (PMMA) (tercera componente matricial) que son al menos parcialmente solubles en monómeros o dendrímeros. Estas cadenas poliméricas PMMA en la matriz polimérica de enlaces cruzados del compuesto de fibras finalmente polimerizadas y la membrana termoplástica hacen posible obtener una buena aglutinación de cualquier clase de materiales resinosos, tales como los usados en cementos de ortodoncia para el compuesto de fibras. Una buena aglutinación está basada en la formación de la capa de IPN entre las cadenas termoplásticas en la matriz polimérica o la membrana termoplástica. Dicha aglutinación no se puede obtener con la parte de numerosos enlaces cruzados de la matriz polimérica (15).

El preimpregnado según esta invención se puede utilizar en una gran diversidad de campos:

1) En el campo ortopédico se puede mencionar a las vendas enyesadas que sustituyen a la escayola tradicional. Las vendas enyesadas de preimpregnado, según esta invención, son delgadas, ligeras y duraderas. Los rellenos de pigmentos cromáticos apropiados, otros rellenos, compuestos terapéuticos o desinfectantes mejoran las cualidades estéticas y médicas

2) En caso de que se utilicen productos cerámicos bioactivos o vidrios bioactivos o polímeros bioactivos, se pueden construir varios soportes que permitan el contacto tisular con el soporte y la cicatrización de heridas tisulares.

3) El preimpregnado se puede utilizar también para construir yesos, medias de soporte ortopédicas para su uso alrededor de las piernas o para construcciones de consolidación para empleo en huesos o para en cirugía dental y para uso periodontológico o protésico.

Además, el preimpregnado según esta invención se puede emplear también para numerosos fines no médicos y no dentales. Se puede utilizar para fines técnicos generales, por ejemplo, como parte de instrumentos, herramientas, dispositivos y materiales y equipos que se pueden conformar libremente para productos hechos a medida, por ejemplo, a mano o que pueden conformarse en moldes con la influencia de la presión o en un dispositivo para producción en masa. Además, el preimpregnado se puede emplear para reparar huecos, anomalías y fracturas de varios productos.

La invención se ilustra por los ejemplos siguientes. En estos ejemplos la invención se explica en términos de sus realizaciones preferidas e implicaciones en la odontología aunque la invención tiene también otras implicaciones médicas y técnicas.

Ejemplo 1 Preparación del preimpregnado a partir de las fibras no impregnadas

Las fibras eran fibras de vidrio E (Ahlstrom, Karhula, Finlandia) con dimensionamiento que contiene silano. Hilos de fibra o hilos tejidos, respectivamente, fueron extruídos por estirado a través de un líquido de monómeros BISGMA y TEGDMA (primera componente matricial). El BISGMA -TEGDMA contenía todos los productos químicos requeridos para la fotoiniciación de la polimerización. Por lo tanto, esta y las siguientes etapas se realizaron en una cámara o cuarto oscuro. La posterior etapa de extrusión por estirado se hizo mediante un líquido de disolvente THF y moléculas de PMMA disueltas. Esta etapa formaba membranas de gel del preimpregnado (segunda componente matricial) que aglutinaba juntas las fibras. El preimpregnado era luego secado y cortado a los trozos deseados y empaquetado en envases con fondo de hoja de aluminio y dos capas de cubierta laminar polimérica: siendo la más próxima al preimpregnado traslúcida clara y la lámina más exterior siendo traslúcida de color naranja.

Ejemplo 2 Preparación del preimpregnado a partir de las fibras preimpregnadas con polímeros

Un preimpregnado con polímeros (tercera componente matricial), preparado según el ejemplo 1 en el documento WO 96/25911, fue extruído por estirado a través de un líquido de monómeros de BISGMA -TEGDMA (primera componente matricial) que contenía todos los productos químicos necesarios para la fotoiniciación de la polimerización. La posterior esta de extrusión por estirado se hizo a través de un líquido de disolvente THF y moléculas de PMMA disueltas (segunda componente matricial) que formaba la membrana de gel. El empaquetado se hizo según se describe en el ejemplo 1.

Ejemplo 3 Preparación del preimpregnado con superficie de partículas de biovidrio adicional

El preimpregnado de fibras fabricado según se describe en el ejemplo 1 ó 2 fue objeto de extrusión por estirado a través de un líquido de disolvente THF y moléculas de PMMA disueltas para formar la membrana de gel para el preimpregnado. Antes del secado del gel, el preimpregnado fue recubierto con polvo con pequeñas partículas de vidrio bioactivo (tamaño de las partículas de 10-50 micrones) que se adherían a la superficie del preimpregnado durante el secado.

Los siguientes ejemplos que describen el uso del preimpregnado hacen referencia a cualesquiera de los preimpregnados descritos en los ejemplos 1 a 3 anteriores.

Ejemplo 4 Uso del preimpregnado en la fabricación de una férula periodontal

La longitud deseada del preimpregnado fue cortada con tijeras, el esmalte dental fue atacado con ácido fosfórico y se utilizaron agentes aglutinantes dentales normales. El preimpregnado fue luego presionado contra el diente mediante instrumentos de mano con o sin el envase de hoja de aluminio y el preimpregnado fue fotocurado con una unidad de fotocurado dental normal. El preimpregnado polimerizado fue aglutinado con los agentes de aglutinación dentaria que son resinas de dimetacrilato mediante la formación de capas de IPN de las fases termoplásticas del preimpregnado y mediante polimerización radical de enlaces carbono-carbono sin reaccionar del preimpregnado y monómeros de agentes aglutinantes dentales. De la misma manera, el preimpregnado se podría utilizar como férulas periodontales que se colocaban en las cavidades de los dientes.

Ejemplo 5 Uso del preimpregnado en la fabricación de puentes o coronas compuestas

Las unidades de coronas del puente se obtuvieron a partir de preimpregnado tejido presionando el preimpregnado sobre los dientes de tope fijador de molde dentario mediante un molde transparente o con la ayuda del envase con base de hoja de aluminio. Los preimpregnados fueron curados por la luz mediante el molde transparente con una unidad de fotocurado. Los pónticos del puente se obtuvieron a partir de preimpregnado unidireccionales continuos, que se colocaron sobre los topes y se polimerizaron para superficie de preimpregnado tejidos sobre dientes de sostén. La capa de preimpregnado aglutinados juntos por medio de la naturaleza adherente de los preimpregnados y después de la polimerización, el enlace estaba basado en la polimerización radical y la formación de capas de IPN. La estructura finalmente fotocurada para el puente compuesto fue cubierta con resina de compuesto coloreado de dientes normales que proporcionan al diente la apariencia para los dientes pónticos y de sostén. El puente fue implantado a los dientes de sostén con cemento de ortodoncia resinosos normales y la aglutinación del cemento a la estructura compuesta del puente estaba basada en la formación de una capa de IPN entre la fase termoplástica del compuesto el cemento de empastado termoendurecible así como en la polimerización radical de los monómeros de cemento de empastado termoendurecible y los enlaces dobles no relacionados de preimpregnado polimerizado.

Ejemplo 6 Uso de preimpregnado en fabricación de puente ligado con resina

La fabricación de un puente ligado con resina (RBB) de compuesto de fibras no exigió necesariamente ninguna preparación del diente fresando como un puente convencional. El RBB fue obtenido sobre la base de un molde dentario primario presionando un preimpregnado contra las superficies de dientes de sostén y el preimpregnado fue fotocurado. De manera opcional, la armadura del preimpregnado fue cubierta con otra capa de preimpregnado urdido. Los pónticos del puente RBB se obtuvieron a partir de diente coloreado con resina compuesta dental. El RBB fue empastado para la superficie del esmalte con cementos de ortodoncia normales. La aglutinación estaba basada en la formación de una capa de IPN y en la polimerización radical. Se hace referencia a la Figura 3.

Ejemplo 7 Uso del preimpregnado en fabricación de un poste de canal de raíz

El preimpregnado de fibra unidireccional continua fue presionado dentro de un molde de la forma del poste de canal de raíz deseado. La forma del poste podría ser normalizada o individual, es decir, el poste podría curarse finalmente a la forma predeterminada por su fabricante o el poste podría obtenerse a partir del preimpregnado directamente al canal de raíz preparado in situ. El preimpregnado no curado fue polimerizado en el molde y extraído del molde. El poste de compuesto hecho de preimpregnado de fibra unidireccional fue implantado en el diente con cementos de ortodoncia resinosos. Una buena aglutinación entre el poste y el cemento fue obtenida mediante la formación de una capa de IPN entre las fases termoplásticas del post y del cemento de implante.

De forma opcional, el preimpregnado de fibra unidireccional podría incorporarse en el canal de raíz del diente antes de la polimerización. El preimpregnado fue curado con la acción de la luz y/o autopolimerización in situ.

Ejemplo 8 El uso del preimpregnado como material de implante dentario

Los "ladrillos" de preimpregnado, obtenidos a partir de fibras aleatoriamente orientadas, fueron empaquetados en la cavidad del diente, que había sido tratado con agentes aglutinadores dentales. Las fracciones de moléculas de alto peso molecular del preimpregnado hicieron el material condensable y disminuyeron la contracción por polimerización del material de implante.

Ejemplo 9 Uso de preimpregnado como matriz para material de implante dental

El preimpregnado en esta forma tejida podría utilizarse como matriz para material compuesto de implante dental. La matriz del preimpregnado fue tal que fue aglutinada permanentemente con la resina compuesta simultáneamente con la polimerización del material de implante y por lo tanto, formó una parte exterior del implante. Esta clase de matriz de preimpregnado eliminó el problema de formación de una separación entre el diente restaurado y el diente situado detrás.

Ejemplo 10 Uso del preimpregnado como implante de precisión

El preimpregnado obtenido del tipo unidireccional o tejido de preimpregnado se utilizó como implante de precisión ligada por resina para dentaduras postizas. El preimpregnado unidireccional fue retorcido para cubrir los lados labial/bucal y palatal/lingual del diente. La parte de bucle de los preimpregnados fue cubierta con una placa de oro o material cerámico para obtener una superficie resistente al desgaste. Como alternativa, cualquier clase de patrice (elemento padre) o matrice (elemento madre) de la implante de precisión podría emplearse para sustituir la placa de oro. El preimpregnado fue polimerizado y empastado a la superficie del diente con cementos de implantes dentales normales. La aglutinación estaba basada en la formación de una capa de IPN. La dentadura postiza se obtuvo sobre la parte de dentición y patrice del implante de precisión, es decir, a partir del preimpregnado. La parte de matrice del implante de precisión fue colocada normalmente en la dentadura. Se hace referencia a la Figura 4.

Ejemplo 11 Uso del preimpregnado como retenedor ortodóntico

El preimpregnado obtenido a partir de fibras unidireccionales o a partir de fibras tejidas fue empastado a la superficie del esmalte atacado de los dientes después del tratamiento ortodóntico. La aglutinación con el esmalte se obtuvo con adhesivos dentales normales y el producto fue fotocurado a la zona deseada de la dentición.

Ejemplo 12 Uso del preimpregnado en reparación de estructuras poliméricas en la boca

El preimpregnado, obtenido a partir de fibras unidireccionales continuas o tejido de fibras, fue colocado en la zona de reparación de la construcción dental en la boca después de que la superficie hubiera sido tratada con alguna de las técnicas conocidas (por ejemplo, ataque ácido, enarenado, utilizando adhesivos dentarios) para poder obtener una buena aglutinación entre el preimpregnado y la construcción dentaria reparada. Las construcciones dentarias que pudieron repararse con el preimpregnado fueron: implantes dentales, coronas y puentes de porcelana metal, otros tipos de puentes, coronas cerámicas, implantaciones de precisión de dentaduras postizas y elementos similares. Después del curado del preimpregnado, por fotopolimerización, la superficie del preimpregnado fue cubierta con material polimérico del color del diente para mejorar las cualidades cosméticas de la zona reparada.

Ejemplo 13 Uso del preimpregnado como material de rebase (nueva base) de construcciones dentarias

Algunas construcciones dentarias obtenidas en un laboratorio dental pueden tener un ajuste deficiente in situ. Por ejemplo, una corona, injerto cerámico o injerto de aposición o veneer polimérico podría aflojarse al producirse su adaptación a un diente fuera del objeto de la prueba. El preimpregnado tejido fue utilizado para mejorar el ajuste de dichas construcciones colocando una pieza del preimpregnado no curado entre la construcción y el diente cuando la construcción fue cimentada en el diente. Después del curado del cemento de implante y el preimpregnado, el cemento de implante fue reforzado con las fibras del preimpregnado. Esto redujo también el desgaste del cemento de ortodoncia entre el relleno del implante y el propio diente.

Ejemplo 14 Uso del preimpregnado como partes premoldeadas para construcciones dentarias

El preimpregnado fue premoldeado aproximadamente en la forma de, por ejemplo, un núcleo de la corona, póntico de un puente, superficie oclusal de un puente, grapa de una dentadura por el fabricante del preimpregnado. El dentista o técnico dental utilizó estas partes preformadas no curadas en forma de gel de los preimpregnados y las colocó en el molde dentario o en los propios dientes, las ajustó para la forma y contorno correctos y les dejó polimerizarse. Las partes curadas fueron luego utilizadas, de una forma convencional para obtener la restauración o construcción protésica final. En el caso de grapas de dentaduras postizas o sus superficies oclusales de dientes, algunas zonas eran propensas al desgaste en el producto final. Esta situación fue eliminada cubriendo dicha superficie particular del preimpregnado premoldeado con partículas resistentes al desgaste, tales como pequeños postes cerámicos del color del diente o algún otro tipo de capa de rellenos de implante.

Ejemplo 15 Uso del preimpregnado como una pieza de inserción del material de implante dental

La pieza de inserción de preimpregnado con la dirección de fibra deseada, considerando la dirección de las fuerzas oclusales en la dentición, fue incorporada en la cavidad del diente, parcial o completamente rellenada con material de relleno dental convencional. Después de la polimerización del material de relleno y el preimpregnado, las fibras reforzaron el relleno polimérico. Como una opción, el preimpregnado fue polimerizado en la forma deseada en la cavidad del diente, eliminado después de que fuera colocado en la cavidad, que fue rellenada con el material de relleno de implante.

Ejemplo 16 Reparación de una restauración antigua realizada a partir del preimpregnado

El antiguo compuesto restaurativo u otro material fue eliminado de la superficie de la zona rica en fibras, por ejemplo, parte de preimpregnado de la construcción. La eliminación expuso la estructura del preimpregnado que consistía en fibras y fases poliméricas de naturaleza termoplástica y termoendurecible. El compuesto restaurador recientemente aplicado sobre la superficie rica en fibras expuesta fue aglutinada mediante un mecanismo de IPN a las fases termoplástico de la zona rica en fibras y mediante un mecanismo de polimerización radical a los dobles enlaces C-C, sin reaccionar restantes de las otras partes poliméricas. Estos mecanismos de enlace resultaron en un enlace duradero entre el material restaurativo y el antiguo compuesto reforzado con fibras.

Se apreciará que los procedimientos de la presente invención se pueden incorporar en la forma de una diversidad de realizaciones, solamente unas pocas de las cuales se revelan aquí. Será evidente para el especialista en esta técnica que existen otras realizaciones y no se desvían el espíritu de la invención. Por lo tanto, las realizaciones descritas son solamente ilustrativas y no deben interpretarse como restrictivas.

Referencias

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4. Pourdehimi B, Robinson HH, Schwartz P, Wagner HD. Frcature toughness of kevlar 29/ polymethyl methacrylate composite materials for surgical implantations. Ann Biomed Eng 1986; 14:277-294.

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10. Altieri JV, Burstone CJ, Goldberg AJ, Patel AP. Longitudinal clinical evaluation of fiber-reinforced composite fixed partial dentures: A pilot study. J Prosthet Dent 1994: 71:16-22.

11. Probster B, Henrich GM. 11 -year follow-up study of resin-bonded fixed partial dentures. Int J Prosthodont 1997; 10:259-268.

12. King PA, Setchell DJ. An invirto evaluation of a prototype CFRC prefabricated post developed for the restoration of pulpless teeth. J Oral Rehabil 1990; 17: 599-609.

13. Purton DG, Payne JA. Comparison of carbon fiber and stainless steel root canal posts. Quintessence Int 1996; 27: 93-97.

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15. Sperling LH. Interpenetrating polymer networks and related properties. Plenum Press, New York 1981.

16. Patente US nº 4.264.655: Encapsulated impregnated rovings, 1981.

17. Patente US nº 5.597.631: Prepreg, composite molding body, and method of manufacture of the composite molded body. 1997.

Claims

1. Preimpregnado conformable que comprende fibras y una matriz polimérica, caracterizado porque la matriz polimérica es una matriz multifase que comprende:

- una primera componente matricial constituida por un monómero o un dendrímero, y

- una segunda componente matricial constituida por moléculas orgánicas de alto peso molecular, formando dicha segunda componente matricial una membrana adherente del preimpregnado con una red polimérica interpenetrante (IPN) que está aglutinada con la primera componente matricial.

2. Preimpregnado según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una tercera componente matricial constituida por moléculas orgánicas de alto peso molecular, estando dicha tercera componente matricial distribuida entre las fibras.

3. Preimpregnado según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque es capaz de aglutinarse con los materiales de resinas circundantes con un mecanismo de IPN y polimerización radical.

4. Preimpregnado según la reivindicación 2, caracterizado porque la primera componente matricial, que es un monómero o un dendrímero, y la tercera componente matricial forman un gel, y porque el preimpregnado contiene los ingredientes necesarios para iniciar la polimerización en un punto deseado en el tiempo.

5. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque dicha tercera componente matricial está constituida por polimetilmetacrilato, epsilon-caprolactona, D-y L- lactida, moléculas PLA- y PGA- o poliortoesteres.

6. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la segunda componente matricial y la tercera componente matricial están constituidas por polimetacrilato de metilo (PMMA).

7. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el monómero es 2,2-bis [4-(2-hidroxi-3-metacroiloxi) fenil] propano (BISGMA), trietileneglicoldimetacrilato (TEGDMA) o un dendrímero.

8. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque contiene otros aditivos.

9. Preimpregnado según la reivindicación 8, caracterizado porque los aditivos son diferentes rellenos inertes o bioactivos que contienen elementos tales como óxido de Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Ti, F, u otros compuestos de dichos elementos, pigmentos de color, cerámica inerte, hidroxi-apatita (HA) u otros fosfatos de calcio, Al_{2}O_{3}, ZrO_{2}, xerogeles, vidrios bioactivos o moléculas funcionalmente bioactivas o terapéuticamente activas, antígenos, antibióticos, desinfectantes, materiales radiopacos, ácidos orgánicos tales como ácidos maleicos, ácido poliacrílico.

10. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las componentes termoplásticas del preimpregnado permiten la formación de una capa de red polimérica interpenetrante (IPN) para aglutinar cualquier clase de materiales resinosos a la superficie del compuesto finalmente curado obtenido a partir del preimpregnado y el material resinoso.

11. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las fibras se encuentran en forma de hilo, filamentos, filamentos tejidos, esterilla de fibra continua, esterilla de hilos troceados, fibras cortas, un filamento formado por partículas o una mezcla de los elementos anteriores.

12. Preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las fibras son fibras inorgánicas, tales como fibras de vidrio o carbón/grafito o fibras orgánicas, tales como fibras de aramida o de polietileno de ultra alto peso molecular o cualquier clase de fibras de refuerzo de rellenos o sus combinaciones.

13. Procedimiento para la preparación del preimpregnado según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras están humedecidas en un monómero o un dendrímero y porque el producto así obtenido opcionalmente es humedecido en una solución de moléculas orgánicas de alto peso molecular.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque la membrana es un material termoplástico, opcionalmente recubierto con uno o más aditivos tales como óxidos de Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Ti, F, u otros compuestos de dichos elementos, pigmentos de color, cerámica inerte, hidroxi -apatita (HA) u otros fosfatos de calcio, Al_{2}O_{3}, ZrO_{2}, xerogeles, vidrios bioactivos o moléculas funcionalmente bioactivas o terapéuticamente activas, antígenos, antibióticos, desinfectantes, materiales radiopacos, ácidos orgánicos tales como ácido maleico, ácido poliacrílico.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque una tercera componente matricial, que está constituida por moléculas orgánicas de alto peso molecular, ha sido distribuida entre las fibras antes de que las fibras se humedezcan con el monómero o dendrímero.

16. Envase del preimpregnado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque comprende el preimpregnado rodeado por un fondo de hoja metálica y una o dos capas de cubierta laminar plástica, siendo la lámina más próxima al preimpregnado una lámina traslúcida clara y siendo la lámina más exterior una lámina traslúcida, tratada de modo que no deje pasar esencialmente la luz para el curado.

17. Compuesto reforzado por fibras que incorpora el preimpregnado según las reivindicaciones 1 a 12.

18. Utilización de un compuesto según la reivindicación 17 en construcciones médicas o dentarias, tales como prostodoncia, odontología restaurativa, ortodoncia, aplicaciones ortopédicas y cementos; armaduras de dentaduras postizas o implantaciones de precisión, grapas, puentes dentales, puentes aglutinados con resina, poste de canal de raíz, núcleos, férulas periodontales, retenedores ortodónticos, coronas, rellenos, topes protectores bucales, matrices y piezas de inserción para material de implante dentario.

19. Utilización de un compuesto según la reivindicación 17 como partes de instrumentos, por ejemplo herramientas, dispositivos y materiales y equipos que pueden ser conformados libremente para finalidades particulares del usuario o pueden ser utilizados en la producción en serie.