Polímeros nanorreforzados.

Polímeros nanorreforzados.

La presente invención proporciona un nanocompuesto que comprende un polímero de polisulfona y nanopartículas de óxidos inorgánicos modificadas superficialmente con un ácido carboxílico,

su procedimiento de obtención, dispositivos médicos y composiciones que comprenden dicho nanocompuesto, así como el uso del nanocompuesto en la fabricación de un dispositivo médico.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201230600.

Solicitante: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ANAYA PERALES,Susana, SERRANO PRIETO,María Bernarda, BASELGA LLIDÓ,Juan, GARCÍA BLAS,Ignacio, CERVERA SAVATER,Alberto Enrique.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61F2/02 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61F FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS; DISPOSITIVOS QUE MANTIENEN LA LUZ O QUE EVITAN EL COLAPSO DE ESTRUCTURAS TUBULARES, p. ej. STENTS; DISPOSITIVOS DE ORTOPEDIA, CURA O PARA LA CONTRACEPCION; FOMENTACION; TRATAMIENTO O PROTECCION DE OJOS Y OIDOS; VENDAJES, APOSITOS O COMPRESAS ABSORBENTES; BOTIQUINES DE PRIMEROS AUXILIOS (prótesis dentales A61C). › A61F 2/00 Filtros implantables en los vasos sanguíneos; Prótesis, es decir, elementos de sustitución o de reemplazo para partes del cuerpo; Dispositivos para unirlas al cuerpo; Dispositivos para proporcionar permeabilidad o para evitar que colapsen las estructuras tubulares del cuerpo, p. ej. stents (como artículos cosméticos, ver las subclases apropiadas, p. ej. pelucas o postizos, A41G 3/00, A41G 5/00, uñas artificiales A45D 31/00; prótesis dentales A61C 13/00; materiales para prótesis A61L 27/00; riñones artificiales A61M 1/14; corazones artificiales A61M 60/00). › Prótesis implantables en el cuerpo.
  • B82Y5/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B82 NANOTECNOLOGIA.B82Y USOS O APLICACIONES ESPECIFICOS DE NANOESTRUCTURAS; MEDIDA O ANALISIS DE NANOESTRUCTURAS; FABRICACION O TRATAMIENTO DE NANOESTRUCTURAS.Nano- biotecnología o nano-medicina, p. ej. ingeniería de proteínas o administración de fármaco.
  • C08K3/20 QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 3/00 Utilización de sustancias inorgánicas como aditivos de la composición polimérica. › Oxidos; Hidróxidos.

PDF original: ES-2431492_A1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Polímeros nanorreforzados

Campo de la invención La presente invención pertenece al campo de los nanocompuestos poliméricos y su aplicación en medicina o biotecnología.

Antecedentes de la invención La incorporación y dispersión homogénea de nanopartículas a una matriz polimérica en muy baja proporción produce con frecuencia mejoras notables en las propiedades termofísicas y mecánicas del material, cuando se comparan con la matriz polimérica sin dichas nanopartículas, o con los materiales compuestos convencionales, micro y macro estructurados [Tjong S.C., Mater. Sci. Eng. R. Rep.2006, 53, 73-197].

La heterogeneidad de sus fases matriz-nanopartícula, siendo el polímero la fase continua, aprovecha aquellas propiedades de gran interés del material nanométrico, fuertemente marcadas por la naturaleza de la partícula (tamaño, forma y relación de aspecto) y de la nueva interfase creada para optimizar y mejorar las propiedades físicas y mecánicas del polímero de origen [Crosby A.J. et al., Polym. Rev. 2007, 47, 217-229]. No obstante y en paralelo, la mejora de la interfase entre la matriz y el nanorefuerzo es decisiva en el aumento o limitación de las propiedades en estos sistemas nanoestructurados. Para optimizar la mejora de la interfase entre la matrizpartícula se ha descrito la utilización de agentes de tratamiento superficial de las nanopartículas que modifican las interacciones físico-químicas en la interfase, permitiendo así la mejora de las propiedades en el material nanocompuesto [Rong M.Z. et al., Mater. Sci. Technol. 2006, 22, 787-796; Yuen S.M. et al., Compos. Sci Technol.2007, 67, 2564-2573].

Es de destacar que, para alcanzar las características deseadas tanto mecánicas como termofísicas en el nuevo material compuesto, se requiere de una homogeneidad y dispersión uniforme que depende claramente del método de obtención de los nanocompuestos.

En el desarrollo de nanocompuestos destinados a una aplicación biosanitaria, al reto de conseguir dispersiones sólidas adecuadas en las que la nanofase percole dentro del material polimérico, se une además la necesidad de conseguir que los materiales sean biocompatibles. Y esto afecta tanto a los materiales utilizados como a los procesos de producción y desarrollo de los nanocompuestos, siendo claramente necesario adaptarse y adoptar el método más adecuado para que estos polímeros puedan cumplir con la estricta normativa reguladora biosanitaria europea [Reglamento UE Nº 10/2011 de la Comisión del 14 de enero de 2011].

Las polisulfonas se emplean en aplicaciones especiales donde a menudo remplazan a los policarbonatos. Sus variadas aplicaciones, que incluyen al sector automovilístico, materiales para colectores, bandejas esterilizadas, asas o mangos de instrumental dental y quirúrgico y acoplamientos para tuberías y fluidos, convierten a este polímero en una primera opción como matriz polimérica para el diseño de nuevos materiales avanzados para aplicaciones tecnológicas e industriales.

El documento EP 1 217 031 divulga un nanocompuesto de polisulfona que comprende nanopartículas dispersadas tales como oxido de aluminio, óxido de magnesio o carbonato de calcio que permiten mejorar la estabilidad del índice de refracción con la temperatura, característica relevante en aplicaciones ópticas. No obstante, dicho documento no hace referencia a las propiedades mecánicas del nanocompuesto.

La presente invención resuelve las necesidades del estado de la técnica proporcionando un nanocompuesto biocompatible, que presenta elevada resistencia mecánica y a la abrasión de la matriz polimérica, a la vez que mantiene las propiedades ópticas del material de origen (matriz polimérica) mediante la incorporación de nanopartículas modificadas superficialmente con diferentes ácidos carboxílicos alifáticos de cadena larga.

Sumario de la invención En un primer aspecto, la invención se relaciona con un nanocompuesto que comprende un polímero de polisulfona y nanopartículas de óxidos inorgánicos modificadas superficialmente con un ácido carboxílico.

En un segundo aspecto, la invención se relaciona con un procedimiento de obtención del nanocompuesto definido en el primer aspecto que comprende:

a) proveer las nanopartículas de óxidos inorgánicos;

b) modificar la superficie de las nanopartículas de óxidos inorgánicos de la etapa a) con un ácido carboxílico; y

c) dispersar las nanopartículas obtenidas en la etapa b) con polisulfona por mezcla en fundido.

En un tercer aspecto, la invención se dirige a un nanocompuesto obtenible según el procedimiento definido en el segundo aspecto de la invención.

En un aspecto adicional, la invención hace referencia a un dispositivo médico que comprende un nanocompuesto según se ha definido en cualquiera de los aspectos primero y tercero.

En otro aspecto, la invención se dirige al uso de un nanocompuesto según se ha definido en cualquiera de los aspectos primero y tercero en la fabricación de un dispositivo médico.

En otro aspecto, la invención se dirige a una composición que comprende un nanocompuesto según se ha definido en cualquiera de los aspectos primero y tercero.

Descripción de los dibujos La Figura 1 muestra los espectros de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido oleico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 2 muestra los espectros de FTIR de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido palmítico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 3 muestra los espectros de FTIR de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido erúcico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 4 muestra los espectros de FTIR de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido esteárico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 5 muestra el gráfico del análisis termogravimétrico (TGA) de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido oleico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 6 muestra el gráfico del TGA de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido palmítico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 7 muestra el gráfico del TGA de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido erúcico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 8 muestra el gráfico del TGA de nanopartículas de alúmina y nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido esteárico. El término “nano” hace referencia a nanopartículas.

La Figura 9 muestra las imágenes de microscopía electrónica de barrido FE-SEM de A) probetas obtenidas de nanocompuesto de matriz de polisulfona con nanopartículas de alúmina sin modificar y B) probetas obtenidas de nanocompuesto de matriz de polisulfona con nanopartículas de alúmina modificada superficialmente con ácido palmítico, ambas con un contenido de nanopartículas del 5% en peso respecto a la matriz de polisulfona.

La Figura 10 muestra fotografías de probetas circulares y en forma de hueso de polisulfona (0%) y nanocompuestos de matriz de polisulfona con diferentes cantidades de nanopartículas de alúmina modificada superficialmente con ácido palmítico (1%-5% en peso) .

La Figura 11 muestra el gráfico de transmitancia frente a longitud de onda de probetas de nanocompuestos de matriz de polisulfona con diferentes cantidades (1%, 3% y 5% en peso) de nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido palmítico.

La Figura 12 muestra el gráfico de transmitancia frente a longitud de onda de probetas de nanocompuestos de matriz de polisulfona con diferentes cantidades (1%, 3% y 5% en peso) de nanopartículas de alúmina sin modificar.

La Figura 13 muestra el gráfico de transmitancia frente a longitud de onda de probetas de nanocompuestos de matriz de polisulfona con diferentes cantidades (1%, 3% y 5% en peso) de nanopartículas de alúmina modificadas superficialmente con ácido oleico.

La Figura 14 muestra el gráfico de transmitancia frente a longitud de onda de probetas de nanocompuestos de matriz de polisulfona con diferentes cantidades (1%, 3% y 5% en peso) de nanopartículas de alúmina... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Nanocompuesto que comprende un polímero de polisulfona y nanopartículas de óxidos inorgánicos modificadas superficialmente con un ácido carboxílico. 5

2. Nanocompuesto según la reivindicación 1, en donde los óxidos inorgánicos se seleccionan de Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2 Fe3O4, y mezclas de los mismos.

3. Nanocompuesto según la reivindicación 2, en donde el óxido inorgánico es Al2O3.

4. Nanocompuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las nanopartículas presentan un tamaño comprendido entre 10 nm y 350 nm.

5. Nanocompuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las nanopartículas de óxidos 15 inorgánicos representan entre el 0, 1% y el 10% en peso respecto al peso del nanocompuesto.

6. Nanocompuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el ácido carboxílico es un ácido carboxílico alifático.

7. Nanocompuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el ácido carboxílico alifático es un ácido monocarboxílico alifático C16-C22 saturado, o con de 1 a 2 insaturaciones.

8. Nanocompuesto según la reivindicación 7, en donde el ácido carboxílico alifático C16-C22 se selecciona del

grupo que consiste en ácido palmítico, ácido oleico, ácido erúcico, ácido esteárico y mezcla de los mismos. 25

9. Nanocompuesto según la reivindicación 8, en donde el ácido carboxílico alifático C16-C22 se selecciona del grupo que consiste en ácido palmítico, ácido erúcico y mezcla de los mismos.

10. Nanocompuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el ácido carboxílico representa entre 5% y el 30% en peso respecto al peso de nanopartículas de óxidos inorgánicos.

11. Nanocompuesto según la reivindicación 10, en donde el ácido carboxílico representa entre el 7% y el 22% en peso respecto al peso de nanopartículas de óxidos inorgánicos.

12. Procedimiento de obtención del nanocompuesto definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende: a) proveer las nanopartículas de óxidos inorgánicos; b) modificar la superficie de las nanopartículas de óxidos inorgánicos de la etapa a) con un ácido carboxílico; y c) dispersar las nanopartículas obtenidas en la etapa b) con polisulfona por mezcla en fundido.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en donde la etapa b) comprende: b1) mezclar el ácido carboxílico y una disolución acuosa básica; b2) añadir las nanopartículas de óxidos inorgánicos a la disolución de la etapa b1) ;

b3) homogeneizar la mezcla obtenida en la etapa b2) ; b4) separar las nanopartículas de óxidos inorgánicos modificadas superficialmente con el ácido carboxílico obtenidas en la etapa b3) ; y b5) opcionalmente secar las nanopartículas de óxidos inorgánicos modificadas superficialmente con el ácido carboxílico obtenidas en la etapa b4) .

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en donde la etapa el pH de la disolución acuosa básica de la etapa b1) está comprendido entre 10 y 12.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en donde la disolución acuosa básica se selecciona del grupo

que consiste en disoluciones acuosas básicas de hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos, y carbonatos de metales alcalinos o alcalinotérreos.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en donde la disolución acuosa básica es una disolución acuosa de NaOH.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde la temperatura de la etapa b1) está comprendida entre 60 ºC y 90 ºC.

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17 en donde la mezcla en fundido de la etapa 65 c) se realiza en una extrusora.

19. Nanocompuesto obtenible según el procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18.

20. Dispositivo médico que comprende un nanocompuesto según se ha definido en cualquiera de las

reivindicaciones 1-11 y 19. 5

21. Dispositivo médico según la reivindicación 20, en donde dicho dispositivo médico se selecciona del grupo que consiste en brackets dentales, implantes, prótesis y componentes de equipo médico.

22. Uso de un nanocompuesto según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1-11 y 19 en la 10 fabricación de un dispositivo médico.

23. Uso según la reivindicación 22, en donde el dispositivo médico se selecciona del grupo que consiste en brackets dentales, prótesis y componentes de equipo médico.

24. Composición que comprende un nanocompuesto según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1-11 y 19.

Nano-Al2O3– ácido oleico 3000 2400 1800 1200 Número de onda (cm-1)

FIG. 1

2918 2852

1589 1469 2960 1409

Nano-Al2O3– ácido palmítico Absorbancia (i.u.) Absorbancia (i.u.)

3000 2400 1800 1200 Número de onda (cm-1)

2921

Absorbancia (i.u.) Absorbancia (i.u.)

Número de onda (cm-1)

FIG. 3

1469 1581

1410 2960 Nano-Al2O3– ácido esteárico Nano-Al2O3

3000 2400 1800 1200 Número de onda (cm-1)

200 400 600 800 1000

100 0

Derivada pérdida de peso

(%)

85

75

- 1

- 2

- 3

Temperatura (ºC)

FIG. 5

200 400 600 800 1000

Derivada pérdida peso (%)

85

- 1

- 2

-

- Temperatura (ºC)

FIG. 6 23

Peso (%)

Peso (%)

200 400 600 800 1000

100 0

Derivada pérdida peso (%) Derivada pérdida peso (%)

- 1

-

- 3 -4

FIG. 7

200 400 600 800 1000

- 1

-2

- 3

- 4

FIG. 8 24

Peso (%)

Peso (%)

FIG. 9 FIG. 10

300 400 500 600 700 800 Longitud de onda (nm)

FIG. 11

Transmitancia (%)

50 40

0

Longitud de onda (nm)

FIG. 12

Transmitancia (%)

60 50 40 30 20 10 0

Longitud de onda (nm)

FIG. 13

Transmitancia (%)

Transmitancia (%)

70 60 50 40

10 0

FIG. 14

70 60 50 40

10 0

FIG. 15

Carga (N) W (mJ)

350 NC Al2O3 – ác. palmíticoNC Al2O3 –300

N

ác. esteárico 250

NC Al2O3 NC Al2O3 – ác. oleico 200 NC Al2O3 –

ác. erúcico 150 PSFA1 A2 A3 A4 A5 Nanocompuestos Alúmina (%)

FIG. 16

150 PSF100

NC Al2O3 – ác. palmítico (3%) NC Al2O3 – ác. esteárico (3%) 50

NC Al2O3 – ac. oleico (3%) NC Al2O3 (3%) 0 NC Al2O3 – ác. erúcico (3%)

0, 0 0, 5 1, 0 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0 Desplazamiento (mm)

FIG. 17

Módulo de Young (MPa) σY (MPa)

130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80

NC Al2O3 – ác. palmíticoNC Al2O3 – ác. esteárico NC Al2O3 – ác. oleico NC Al2O3 NC Al2O3 – ác. erúcico NC Al2O3 – ác. palmíticoNC Al2O3 – ác. esteárico NC Al2O3 NC Al2O3 – ác. erúcico NC Al2O3 – ác. oleico Nanocompuestos Alúmina (%)

FIG. 18

Nanocompuestos Alúmina (%)

FIG. 19

Esfuerzo (MPa)

Nanocomposite AlO3%

100 80 60 NC Al2O3 – ac. oleico (3%)

Polisulfona 40

NC Al2O3 – ác. erúcico (3%) NC Al2O3 – ac. esteárico (3%) 20

NC Al2O3 (3%) 0

NC Al2O3 – ác. palmítico (3%)

0, 00 0, 05 0, 10 0, 15 0, 20 0, 25 0, 30 0, 35 Deformación

FIG. 20

1, 0

0, 8

0, 6

Fab

0, 4

0, 2

0

PSF A1 A2 A3 A4 A5

Alúmina (%)

FIG. 21

Fab

Fab

1, 0

0, 8

0, 6

0, 4

0, 2

0

PSF A1 A2 A3 A4 A5

Alúmina (%)

FIG. 22

1, 0

0, 8

0, 6

0, 4

0, 2

0

PSF A1 A2 A3 A4 A5

Alúmina (%)

FIG. 23

Fab Fab

1, 0

0, 8

0, 6

0, 4

0, 2

0

PSF A1 A2 A3 A4 A5

Alúmina (%)

FIG. 24

1, 0

0, 8

0, 6

0, 4

0, 2

0

PSF A1 A2 A3 A4 A5

Alúmina (%)

FIG. 25

FIG. 26 FIG. 27 FIG. 28


 

Patentes similares o relacionadas:

Prótesis para defecto de la pared muscular y sistema de implementación, del 1 de Julio de 2020, de BARD SHANNON LIMITED: Un dispositivo médico para la reparación y el refuerzo de un defecto de la pared muscular y que comprende, en combinación: (a) una prótesis implantable […]

Métodos y dispositivos para trasplante celular, del 10 de Junio de 2020, de Sernova Corporation: Un dispositivo para implantar células en un cuerpo huésped, que comprende: un andamio poroso que comprende al menos una cámara que tiene un extremo proximal y un extremo […]

Anclaje de fijación de dispositivo médico dotado de propiedades de compactación y administración mejoradas, del 6 de Mayo de 2020, de W.L. GORE & ASSOCIATES, INC.: Un dispositivo médico anclable que comprende un anclaje que tiene: a. una parte de sujeción del dispositivo que sujeta el dispositivo al anclaje […]

Dispositivos de cierre automático, del 29 de Abril de 2020, de Solinas Medical Inc: Un puerto de acceso que se puede unir a una superficie dentro del cuerpo de un paciente, que comprende: un cuerpo del puerto que comprende un material […]

Corazón artificial total, del 5 de Febrero de 2020, de Oregon Health & Science University: Un corazón artificial total, que comprende: una carcasa de la bomba que comprende un primero, un segundo, un tercero y un cuarto conector vascular […]

Implante y procedimiento de reconstrucción del pezón mediante microimplante de silicona, del 12 de Diciembre de 2019, de VARELA LAMAS, Cristina: Implante y procedimiento de reconstrucción del pezón mediante microimplante de silicona. Constituido a partir de una pieza cilíndrica de silicona con una de […]

Implante compuesto para reparación quirúrgica, del 11 de Diciembre de 2019, de SYNOVIS LIFE TECHNOLOGIES, INC.: Un implante compuesto biocompatible para reparación de tejido blando incluyendo: un andamiaje que permite el crecimiento celular interno en él; y un […]

Dispositivos para fijar dispositivos médicos dentro de una anatomía, del 14 de Octubre de 2019, de W.L. GORE & ASSOCIATES, INC.: Un sistema de entrega de dispositivo médico que comprende: un lumen de entrega con bordes; y una sutura (100a, 200, 302) para […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .