Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere al campo de los materiales que pueden ser utilizados en diferentes industrias, tales como ingeniería de tejidos, medicina regenerativa pero también para la obtención de productos de alta resolución para la industria del sonido, joyería, entre otras.

Antecedentes

SLA/DLP (Estereolitografía/Procesado digital de luz) - Stereolithography/Digital Light Processing -y también las tecnologías de inyección de tinta como Polyjet son tecnologías de fabricación aditiva (AM) basadas en el uso de resinas fotopolimerizables. Estas metodologías requieren la exposición de una resina líquida a la luz ultravioleta para fotopolimerizar y, por lo tanto, crear una red sólida de polímeros.

Por un lado, la alta resolución de estas técnicas en comparación con otros enfoques de fabricación aditiva las ha convertido en las más empleadas para aplicaciones de alta precisión como joyería, prótesis auditivas, en el sector dental pero también para la preparación de moldes y equipamiento.

Además, tecnologías como la bioimpresión suelen beneficiarse del uso de materiales fotoentrecruzables para obtener hidrogeles con fines relacionados con biotecnología.

Hay una gran variedad de resinas con propiedades variables que van desde elásticas/flexibles hasta resistentes o estables a altas temperaturas (https://formlabs.com/store/matehals/; https://envisiontec.com/3d-phnting-matehals/ ). También existen resinas biocompatibles disponibles comercialmente que actualmente se están empleando para la elaboración de férulas dentales o guías quirúrgicas. Sin embargo, todas estas resinas suelen formularse con grandes cantidades de entrecruzantes multifuncionales para formar estructuras estables y no hinchables, es decir, redes unidas covalentemente que permanecen inalteradas durante la vida útil de la pieza impresa en 3D. En este texto se entenderá que el término 'entrecruzante' se refiere a un compuesto polimerizable con al menos dos funcionalidades polimerizables.

Teniendo en cuenta tanto la alta resolución de SLA (estereolitografía) como el amplio uso de esta tecnología AM para la preparación de moldes impresos en 3D sería deseable contar con:

1) Resinas que puedan ser empleadas para la fabricación de piezas de alta resolución (como moldes) y que puedan ser fácilmente removidas luego de su uso para el fin deseado.

Este tipo de materiales de sacrificio ya tiene homólogos en FDM (Fused deposition modeling modelado por deposición de fusión ) (por ejemplo, HIPS (poliestireno de alto impacto) soluble en limoneno y PVA (alcohol polivinílico) soluble en agua) para la fabricación de soportes y también de moldes. Sin embargo, la pobre resolución x-y de FDM produce moldes de baja calidad. Cabe mencionar que los moldes actualmente empleados hechos con SLA no permiten la fabricación de estructuras intrincadas debido a la necesidad de ser removidos integralmente una vez que la pieza ha sido fabricada. En este sentido, los moldes solubles mejorarán significativamente la complejidad de las estructuras que se puedan fabricar. Esto podría conseguirse utilizando como agentes de entrecruzamiento estructuras lábiles como las proporcionadas por la presente invención. El disolvente preferible en términos de no toxicidad y accesibilidad para cualquier tipo de uso sería el agua, lo que conlleva el usp de entrecruzantes hidrolizables.

2) Hidrogeles con interés en aplicaciones relacionadas con biotecnología.

Los materiales empleados actualmente para SLA y DLP en particular, pero también para fines de inyección de tinta conducen a materiales sólidos entrecruzados. En el caso de SLA y DLP la configuración de la impresora con la pieza que está siendo fabricada en posición invertida sobre un soporte sólido introduce importantes limitaciones. En particular, se evita la fabricación de materiales con baja densidad de entrecruzamiento (como es el caso de los hidrogeles). El motivo es que la pieza durante el proceso de fabricación es capaz de hincharse en contacto con la resina polimerizable. Como resultado, la adherencia pieza/plataforma disminuye y finalmente la pieza cae sobre el tanque de resina. Una solución a este problema es la fabricación de piezas altamente entrecruzadas (capaces de permanecer adheridas al soporte) que, en un segundo paso, puedan hidrolizarse parcialmente.

3) Materiales entrecruzados reprocesables impresos en 3D.

Una limitación importante de los materiales entrecruzados empleados actualmente es la posibilidad de reciclarlos después de su uso. Estos materiales generalmente se envían directamente al vertedero o se emplean para la combustión y solo un pequeño porcentaje de estos materiales se incluye como aditivo en plásticos nuevos. La presente invención proporciona el uso de estos agentes entrecruzantes hidrolizables en formulaciones entrecruzadas reversiblemente, también conocidas como "vitrímeros".

Vahos documentos hacen referencia a compuestos similares a los entrecruzantes hidrolizables de la invención:

CN 109851572 se refiere al campo de la síntesis de materiales poliméhcos, en particular a un monómero de metachlato para materiales de restauración dental y un método de preparación

CN 109651296 divulga un monómero de metachlato soluble en agua, cuyo propósito es resolver el problema de que un recubrimiento de fotocurado existente no tiene resistencia al agua. El monómero tiene las ventajas de que la estructura molecular contiene la estructura de sal de amonio cuaternario, de modo que el monómero tiene buena solubilidad en agua y puede servir como un sistema de fotocurado a base de agua o hidrogel de fotocurado.

En particular, realizaciones de la presente invención, como aquellas en las que R3 en la fórmula I es diferente de una cadena hidrocarbonada, son más hidrofílicas que las estructuras descritas por CN109851572 y CN109651296. Como resultado, los entrecruzantes hidrolizables de la presente invención interactúan de manera más favorable con el agua y darán lugar a productos con mejores propiedades.

JACS, 2009, 131 , 14795-14803, describe algunas estructuras de dendrímeros de poliéster que son útiles para el suministro in vivo de moléculas bioactivas debido a su biodegradabilidad, pero su síntesis generalmente requiere reacciones de vahos pasos con purificaciones intensivas.

El artículo titulado “Recubrimientos a base de nanocompuestos de arcilla sintética preparados mediante fotopolimehzación de curado UV” de B. S. Shemper, J.-F. Mohzur, M. Alirol, A. Domenech, V. Hulin, L. J. Mathias; Primera publicación: 04 de mayo de 2004; Journal of Applied Polymer Science, vol. 93, 1252-1263 (2004) se refiere al efecto de la arcilla sintética en la cinética de fotopolimehzación y las propiedades de recubrimiento de los sistemas de metil alfa-hidroximetilachlato (MHMA) en presencia de entrecruzantes de dimetachlato hidroxilado. Para aumentar la compatibilidad entre la arcilla y la matriz poliméhca, las Jeffaminas se utilizan como compatibilizadores de polímero/arcilla

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un entrecruzante hidrolizable de fórmula I: en la que:

- X puede ser igual o diferente en las dos posiciones y significa oxígeno o nitrógeno

- Ri y Ri’ pueden ser ¡guales o diferentes, y pueden ser:

- un grupo alquileno de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser saturado o insaturado, y en el que los átomos de hidrógeno pueden, opcionalmente, estar sustituidos con sustituyentes seleccionados entre:

- heteroátomos, de manera que dicho heteroátomo puede ser uno o más átomos de halógeno,

- grupos funcionales tales que dicho grupo funcional puede ser: uno o más grupos alcoxi que tienen de 1 a 8 átomos de carbono, uno o más grupos hidroxilo, uno o más grupos nitro, uno o más grupos ciano, uno o más grupos oxo, uno o más grupos oxi, uno o más grupos carboxi, grupos oxicarbonilo, carbamoilo y combinaciones de estos sustituyentes, y - grupos alquilo, y tal que en el grupo alquileno puede haber heteroátomos que sustituyen a uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos entre O, N- sustituido, S,

- oligómeros o polímeros de tipo poliéter (como el polietilenglicol) o poliéster (tal como los derivados de la policaprolactona) y con la condición de que al menos Ri o R es un grupo alquileno de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser saturado o insaturado, que tiene al menos uno de sus átomos de hidrógeno, unidos a carbono, sustituido con un sustituyante seleccionado entre:

- heteroátomo, de manera que dicho heteroátomo puede ser un átomo de halógeno,

- un grupo alcoxi que tienen de 1 a 8 átomos de carbono, un grupo hidroxilo, un grupo nitro, un grupo ciano, un grupo oxo, un grupo oxi, un grupo carboxi, un grupo oxicarbonilo, carbamoilo, y tal que en el grupo alquileno puede haber heteroátomos que sustituyen a uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos entre O, N- sustituido, S,

- R2 yR4 pueden ser ¡guales o diferentes, y pueden ser:

- H, alquilo de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser lineal o ramificado, el cual puede ser saturado o insaturado, y en el que los átomos de hidrógeno pueden, opcionalmente, estar sustituidos con sustituyentes seleccionados entre heteroátomos, grupos funcionales o grupos alquilo, tales que dicho heteroátomo puede ser uno o más átomos de halógeno, de manera que dich grupo funcional puede ser uno o más grupos alcoxi de 1 a 8 átomos de carbono, uno o más grupos hidroxilo, uno o más grupos nitro, uno o más grupos ciano, uno o más grupos oxo, uno o más grupos oxi, uno o más grupos carboxilo, grupos oxicarbonilo, grupos carbamoilo y combinaciones de estos sustituyentes, y tal que en el grupo alquilo puede haber heteroátomos sustituyendo uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos entre O, N- sustituido, S, - o R2 y R4 pueden estar unidos, dando lugar, junto con R3, a una estructura cíclica de 5 o más miembros, que puede ser una estructura saturada o insaturada, en la que los átomos de carbono de la estructura cíclica pueden estar sustituidos por heteroátomos, y en el que dichos átomos de carbono también pueden tener sustituyentes,

- y opcionalmente R2 y R4 pueden estar unidos dando lugar junto con R3 a una estructura cíclica de 5 o más miembros, con una estructura saturada o insaturada, de manera que R2 y R4, juntos, tienen el mismo significado que R3, de manera que la estructura cíclica es simétrica,

- R3 puede ser:

- una cadena hidrocarbonada de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser saturada o insaturada, y en la que los átomos de hidrógeno pueden, opcionalmente, estar sustituidos con sustituyentes seleccionados entre heteroátomos, grupos funcionales o grupos alquilo, de manera que dicho heteroátomo puede ser uno o más átomos de halógeno, de manera que dicho grupo funcional puede ser uno o más grupos alcoxi de 1 a 8 átomos de carbono, uno o más grupos hidroxilo, uno o más grupos nitro, uno o más grupos ciano, uno o más grupos oxo, uno o más más grupos oxi, uno o más grupos carboxi, grupos oxicarbonilo y combinaciones de estos sustituyentes, y en la que puede haber heteroátomos que sustituyen a uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos de O, N, S

- un oligómero o polímero de tipo poliéter, o poliéster (tales como los derivados de policaprolactona), con la condición de que:

1) cuando:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno,

- R1 y Ri’ son idénticos y son 2-hidroxi-propano-1 ,3-d¡¡l, o etano-1 ,2-diil

- R2, R3 y R4 forman un ciclo, entonces el ciclo no es un resto de piperazina-1 ,4- diilo,

2) cuando

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno,

- R2 y R4 son ambos un grupo metilo, entonces: R3 no es -(CH2)n donde n=2-4 o R2 y R4 con R3 no forman un resto piperazina-1 ,4-diilo,

3) cuando

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno, y

- R1 y Ri' son idénticos y son 2-hidroxi-propano-1 ,3-d¡¡lo,

- R2 y R4 son H entonces: R3 es diferente de

-CH(CH3)-CH ₂ -O-CH(CH3)-CH2-(O-CH2-CH2-)X-O-CH2-CH(CH3)-O-CH ₂ - CH(CH ₃ )- donde X = 14.

En la definición de fórmula I anterior, "N-sustituido" significa "un grupo amino terciario".

En la definición de fórmula I anterior, un oligómero o polímero “de tipo poliéter” significa que comprende grupos etilenglicol o propilenglicol, o mezclas de grupos etilenglicol y propilenglicol.

Los entrecruzantes de la invención son hidrolizables y también transesterificables.

El término “transesterificables” significa en esta memoria que estos compuestos comprenden grupos éster, que pueden ser transesterificados mediante moléculas con estructuras que contienen grupos OH.

Según realizaciones particulares R1 y R pueden ser ¡guales o diferentes, y son:

- un grupo alquileno de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser saturado o insaturado, y en el que al menos uno de los átomos de hidrógeno, unido a carbono, está sustituido por un grupo hidroxilo.

Según realizaciones particulares R1 y R son ¡guales y son:

- un grupo alquileno de 1 a 20 átomos de carbono saturado y en el que al menos un de los átomos de hidrógeno, unido a carbono, está sustituido por un grupo hidroxilo.

Según realizaciones particulares: - X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno o nitrógeno

- Ri y Ri’ son idénticos

- R2, R ₃ y R4 tienen el significado dado anteriormente.

Según realizaciones particulares adicionales:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno o nitrógeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, donde uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R2, R ₃ y R4 tienen el significado dado anteriormente.

Según realizaciones particulares adicionales:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno o nitrógeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R2, R3 y R4 forman un ciclo de al menos 5 miembros, donde los miembros diferentes de N son grupos metileno.

Según realizaciones particulares adicionales:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 3 átomos de carbono, donde uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH), más preferiblemente, R1 y R son 2-hidroxi-propano-1 ,3 -diilo

- R2, R3 y R4 forman un ciclo de al menos 5 miembros, donde los miembros diferentes de N son grupos metileno.

Según realizaciones particulares adicionales:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R2, y R4 son idénticos y son H o un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono

- R ₃ es una cadena hidrocarbonada, que comprende átomos de oxígeno en sustitución de uno o más átomos de carbono, y tal que en la cadena hay al menos un grupo de cada una de las siguientes estructuras:

-CH(CH ₃ )-CH ₂ -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ ))X- -(O-CH ₂ -CH ₂ ) _y -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ ))Z- donde x, y, z, tienen valores, independientemente entre sí, entre 1 y 12.

En una realización preferida:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- Ri y Ri’ son idénticos y son 2-hidroxi-propano-1 ,3-d¡¡lo

- R ₂ y R4 son idénticos, y son H,

- R ₃ es una cadena hidrocarbonada, formada por átomos de oxígeno en sustitución de uno o más átomos de carbono, y tal que en la cadena hay al menos un grupo de cada una de las siguientes estructuras, en el orden que se especifica a continuación:

-CH(CH ₃ )-CH ₂ -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ )) _X -

-(O-CH ₂ -CH ₂ ) _y -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ )) _Z - donde x, y, z, tienen valores, independientemente entre sí, entre 1 y 3.

Según realizaciones particulares adicionales:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R ₂ , y R4 son idénticos y son H o un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono

- R ₃ es una cadena hidrocarbonada, que comprende átomos de oxígeno que sustituyen a uno o más átomos de carbono.

En una realización preferida:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son 2-hidroxi-propano-1 ,3-d¡¡lo

- R ₂ , y R4 son idénticos y son H

- R ₃ es un grupo alquileno, que comprende átomos de oxígeno que sustituyen uno o más átomos de carbono, con la estructura: -(CH ₂ ) ₃ -O-(CH ₃ )) ₂ -O-(CH ₃ )) ₂ -O-(CH ₂ ) ₃ -, Un caso particular de esta realización preferida es el siguiente compuesto:

Los entrecruzantes hidrolizables de la invención pueden obtenerse mediante métodos de síntesis convencionales. Por ejemplo, pueden obtenerse realizando una reacción de Michael entre un acrilato o acrilamida con los grupos amino de la diamina correspondiente, en condiciones bien conocidas por un experto en la materia.

Otro objeto de la invención es una resina que comprende:

- un entrecruzante hidrolizable de formula II: en la que:

- X puede ser igual o diferente en las dos posiciones y significa oxígeno o nitrógeno

- Ri y Ri’ pueden ser ¡guales o diferentes, y pueden ser:

- un grupo alquileno de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser saturado o insaturado, y en el que los átomos de hidrógeno pueden, opcionalmente, estar sustituidos con sustituyentes seleccionados entre:

- heteroátomos, de manera que dicho heteroátomo puede ser uno o más átomos de halógeno,

- grupos funcionales tales que dicho grupo funcional puede ser: uno o más grupos alcoxi que tienen de 1 a 8 átomos de carbono, uno o más grupos hidroxilo, uno o más grupos nitro, uno o más grupos ciano, uno o más grupos oxo, uno o más grupos oxi, uno o más grupos carboxi, grupos oxicarbonilo, grupos carbamoilo y combinaciones de estos sustituyentes, y

- grupos alquilo, y tal que en el grupo alquileno puede haber heteroátomos que sustituyen uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos de O, N- sustituido, S,

- oligómeros o polímeros de tipo poliéter (como el polietilenglicol) o poliéster (como los derivados de la policaprolactona)

- R2 y 4 pueden ser ¡guales o diferentes, y pueden ser:

- H, alquilo de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser lineal o ramificado, que puede ser saturado o insaturado, y en el que los átomos de hidrógeno pueden, opcionalmente, estar sustituidos con sustituyentes seleccionados entre heteroátomos, grupos funcionales o grupos alquilo, de manera que dicho heteroátomo puede ser uno o más átomos de halógeno, de forma que dicho grupo funcional puede ser uno o vahos grupos alcoxi de 1 a 8 átomos de carbono, uno o vahos grupos hidroxilo, uno o vahos grupos nitro, uno o vahos grupos ciano, uno o vahos grupos oxo, uno o vahos grupos oxi, uno o más grupos carboxi, grupos oxicarbonilo, grupos carbamoilo y combinaciones de estos sustituyentes, y tal que en el grupo alquilo puede haber heteroátomos sustituyendo uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos entre O, N- sustituido, S,

- o R2 y 4 pueden estar unidos, dando lugar, junto con R3, a una estructura cíclica de 5 o más miembros, que puede ser una estructura saturada o insaturada, en la que los átomos de carbono de la estructura cíclica pueden estar sustituidos por heteroátomos, y en la que dichos átomos de carbono también pueden tener sustituyentes,

- y opcionalmente pueden estar unidos R2 y 4, dando lugar junto con R3 a una estructura cíclica de 5 o más miembros, con estructura saturada o insaturada, de manera que R2 y R4juntos tienen el mismo significado que R3, de manera que la estructura cíclica es simétrica,

- Rs puede ser: - una cadena hidrocarbonada de 1 a 20 átomos de carbono, que puede ser saturada o insaturada, y en la que los átomos de hidrógeno pueden, opcionalmente, estar sustituidos con sustituyentes seleccionados entre heteroátomos, grupos funcionales o grupos alquilo, de manera que dicho heteroátomo puede ser uno o más átomos de halógeno, de manera que dicho grupo funcional puede ser uno o más grupos alcoxi de 1 a 8 átomos de carbono, uno o más grupos hidroxilo, uno o más grupos nitro, uno o más grupos ciano, uno o más grupos oxo, uno o más más grupos oxi, uno o más grupos carboxi, grupos oxicarbonilo y combinaciones de estos sustituyentes, y en la que puede haber heteroátomos que sustituyen a uno o más átomos de carbono, seleccionándose dichos heteroátomos de O, N, S

- un oligómero o polímero de tipo poliéter, o poliéster (como los derivados de la policaprolactona),

- al menos un iniciador

- opcionalmente, al menos un monómero monofuncional,

- opcionalmente, al menos un entrecruzante estable

- opcionalmente, un absorbedor de luz.

- opcionalmente, uno o más disolventes.

El término “resina” según la presente invención debe entenderse como una mezcla que comprende los componentes mencionados en la definición anterior, en la que al menos un entrecruzante hidrolizable y al menos un iniciador están presentes para cualquier realización de la resina, mientras que el resto los componentes son opcionales.

La resina definida anteriormente comprende componentes polimerizables que son los entrecruzantes hidrolizables y los monómeros monofuncionales (si están presentes). El resto de los componentes (iniciador, absorbente, disolvente) tienen una función diferente, es decir, no se incluyen por polimerización en la cadena polimérica resultante.

Según realizaciones particulares, la resina de la invención tiene una composición tal que comprende un entrecruzante hidrolizable de fórmula I.

Según realizaciones particulares, la resina de la invención tiene una composición correspondiente a cualquiera de las realizaciones particulares previamente definidas para los entrecruzantes hidrolizables anteriores. En la definición de fórmula II anterior, "N-sustituido" significa "un grupo amino terciario".

En la definición de fórmula II anterior, un oligómero o polímero “de tipo poliéter” significa que comprende grupos etilenglicol o propilenglicol, o mezclas de grupos etilenglicol y propilenglicol.

Según realizaciones particulares de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones y es oxígeno o nitrógeno

- Ri y Ri’ son idénticos

- R2, R3 y R4 tienen el significado dado anteriormente.

Según realizaciones particulares adicionales de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones y es oxígeno o nitrógeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R2, R3 y R4 tienen el significado dado anteriormente.

Según realizaciones particulares adicionales de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones y es oxígeno o nitrógeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R2, R3 y R4 forman un ciclo de al menos 5 miembros, donde los miembros diferentes de N son grupos metileno.

Según realizaciones particulares adicionales de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones y es oxígeno o nitrógeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 3 átomos de carbono, donde uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH), más preferiblemente, R1 y R son 2-hidroxi-propano-1 ,3 -diilo

- R2, R3 y R4 forman un ciclo de al menos 5 miembros, donde los miembros diferentes de N son grupos metileno. Según realizaciones particulares adicionales de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- Ri y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R2, y R4 son idénticos y son H o un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono

- R ₃ es una cadena hidrocarbonada, que comprende átomos de oxígeno en sustitución de uno o más átomos de carbono, y tal que en la cadena hay al menos un grupo de cada una de las siguientes estructuras:

-CH(CH ₃ )-CH ₂ -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ )) _X -

-(O-CH ₂ -CH ₂ ) _y -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ ))Z- donde x, y, z, tienen valores, independientemente entre sí, entre 1 y 12.

En una realización preferida de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son 2-hidroxi-propano-1 ,3-d¡¡lo

- R ₂ y R4 son idénticos, y son H,

- R ₃ es una cadena hidrocarbonada, formada por átomos de oxígeno en sustitución de uno o más átomos de carbono, y tal que en la cadena hay al menos un grupo de cada una de las siguientes estructuras, en el orden que se especifica a continuación:

-CH(CH ₃ )-CH ₂ -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ )) _X -

-(O-CH ₂ -CH ₂ ) _y -

-(O-CH ₂ -CH(CH ₃ )) _Z - donde x, y, z, tienen valores, independientemente entre sí, entre 1 y 3.

Según realizaciones particulares adicionales de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno o nitrógeno

- R1 y Ri’ son idénticos y son un grupo alquileno de 1 a 10 átomos de carbono, en el que uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos con grupos hidroxilo (-OH)

- R ₂ , y R4 son idénticos y son H o un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono

- R ₃ es una cadena hidrocarbonada, que comprende átomos de oxígeno que sustituyen a uno o más átomos de carbono. En una realización preferida de la resina, en la fórmula II:

- X es idéntico en las dos posiciones, y es oxígeno

- Ri y Ri’ son idénticos y son 2-hidroxi-propano-1 ,3-d¡¡lo

- R2 y R4 son idénticos, y son H,

- R3 es un grupo alquileno, que comprende átomos de oxígeno que sustituyen uno o más átomos de carbono, con la estructura: -(CH2)3-O-(CH3))2-O-(CH3))2-O-(CH2)3-.

La resina tiene una composición en la que la relación en peso HCL/I (entrecruzante hidrolizable/lniciador) es superior a 1. Según realizaciones particulares, la resina tiene una composición en la que la relación en peso HCL/I (entrecruzante hidrolizable/lniciador) es superior a 10.

Los materiales de sacrificio o vitrímeros se pueden obtener usando polimerización por radicales de la resina. El carácter de sacrificio en medios acuosos o la reversibilidad del vitrímero se basa en ambos casos en el uso de HCL.

Según realizaciones particulares, la resina de la invención comprende un entrecruzante de fórmula II, al menos un iniciador y al menos un entrecruzante estable. Se pueden obtener redes reajustables utilizando esta resina que comprende al menos un entrecruzante estable.

Según realizaciones particulares, la resina comprende un entrecruzante de fórmula II, al menos un iniciador, y al menos un entrecruzante estable, donde la relación en peso (HCL+ entrecruzante estable)/! es superior a 10, y la proporción en peso HCL/( entrecruzante estable) es inferior a 1000 y superior a 0,1 .

Según realizaciones particulares adicionales, se pueden obtener redes reajustables utilizando la resina que comprende un entrecruzante de fórmula II, al menos un iniciador, y al menos un entrecruzante estable, donde la relación en peso (HCL+ entrecruzante estable)/! es superior a 10, y la proporción en peso HCL/( entrecruzante estable) es inferior a 1000 y superior a 0,1 , por polimerización por radicales; y después de la hidrólisis.

El agente de entrecruzamiento estable puede ser un agente de entrecruzamiento estable comercialmente disponible. También se puede seleccionar entre cualquiera de los entrecruzantes con estructuras (met)acrílicas alquénicas (estructuras a,p- insaturadas) o divinilbenceno, descritos en la solicitud WO2019193236.

En una realización preferida, el entrecruzante estable se selecciona de metacrilato de etilenglicol, di(met)acrilato de trietilenglicol, di(met)acrilato de tetraetilenglicol, th(met)achlato de trimetilolpropano, di(met)acrilato de bisfenol A, di(met)acrilato de bisfenol A, di(met)acrilato de bisfenol A (met)acrilato, th- y tetra(met)achlato de pentaeritritol, tetrametilend¡(met)achlato, N,N'-met¡lenb¡sachlam¡da, divinilbenceno, polisiloxanilbisalquil(met)achlato, diuretano d ¡metacrilato, polietilenglicol di(met)achlato, o combinaciones de los anteriores.

En una realización más preferida, el entrecruzante estable es dimetachlato de etilenglicol.

Según realizaciones preferidas, la resina comprende uno o más monómeros monofuncionales M1 , M2...Mn. Estos monómeros monofuncionales pueden ser, por ejemplo, cualquiera de los monómeros monofuncionales descritos en la solicitud WO2019193236.

La cantidad de monómero(s) monofuncional(es) en la resina puede ser, por ejemplo, en una relación ponderal (M1+M2+...Mn)/HCL igual o inferior a 9.

En una realización más preferida, el monómero monofuncional se selecciona de las siguientes estructuras (met)acrílicas hidrófilas: achlato de hidroxietilo (HEA), metacrilato de hidroxietilo, achlato de éter metílico de polietilenglicol (PEGMEA), achlato de polietilenglicol, metacrilato de éter metílico de polietilenglicol, metacrilato de polietilenglicol, dimetilachlamida (DMA), ácido metacrílico (MAA), ácido acrílico, achlato de carboxietilo (CEA).

En una realización más preferida, HEA y PEGMEA se seleccionan como monómeros monofuncionales. La proporción en peso HEA/PEGMEA puede estar, por ejemplo, entre 1/100 y 100/1.

En una realización adicional más preferida, DMA y PEGMEA se seleccionan como monómeros monofuncionales. La proporción en peso DMA/PEGMEA puede estar, por ejemplo, entre 1/100 y 100/1. En una realización adicional más preferida, HEA y DMA se seleccionan como monómeros monofuncionales. La proporción ponderal HEA/DMA puede estar, por ejemplo, entre 1/100 y 100/1.

En una realización adicional más preferida, MAA y HEA se seleccionan como monómeros monofuncionales. La proporción en peso MAA/HEA puede estar, por ejemplo, entre 1/100 y 100/1.

En una realización adicional más preferida, CEA y HEA se seleccionan como monómeros monofuncionales. La proporción en peso CEA/HEA puede estar, por ejemplo, entre 1/100 y 100/1.

En una realización adicional más preferida, el monómero monofuncional se selecciona de las siguientes estructuras (met)acrílicas hidroxiladas: 2-hidroxietilacrilamida, 2- hidroxipropilacrilato, 4-hidroxibutilacrilato, hidroxipropilmetacrilato, 2- hidroxietilmetacrilato, 3-fenox¡ 2-hidroxipropilmetacrilato, monometacrilato de glicerol, N-(2-hidroxipropil)metacrilamida, acrilato de 2-hidroxi-3-fenox¡prop¡lo (HPPA). Se pueden usar monómeros monofuncionales hidroxilados para facilitar la reprocesabilidad como vitrímeros.

En una realización adicional más preferida, HPPA se selecciona como monómero monofuncional.

En una realización preferida adicional, el monómero monofuncional es una estructura estirénica, este es un monómero que comprende un grupo estireno, de fórmula química C6HSCH=CH-, O derivados del mismo.

En una realización más preferida, la estructura estirénica se selecciona de estireno, cloroestireno, bromoestireno, vinilanilina, vinilnaftaleno, vinilbenzoato o vinilanisol.

En una realización preferida adicional, el monómero monofuncional es un monómero con estructura vinílica, esto es, que comprende un grupo vinilo. Por ejemplo, puede contener un grupo vinilo unido a un heteroátomo.

En una realización más preferida, el monómero con estructura de vinilo que contiene un vinilo unido a un heteroátomo se selecciona de N-vinilacetamida, vinilpirrolidona, vinilcarbazol, vinilpiridina, vinilimidazol, acetato de vinilo, vinilformamida, ácido vinilfosfónico, vinilsulfonato de sodio o viniltrimetilsilano. Opcionalmente, la resina comprende uno o más disolventes. Los disolventes que se pueden utilizar se seleccionan, por ejemplo, entre acetonitrilo, nitrometano, THF, dioxano, DMF o DMSO o una combinación de los anteriores.

El iniciador puede ser un fotoiniciador, un iniciador térmico o un iniciador de una polimerización redox.

Los fotoiniciadores que se pueden usar, por ejemplo, 1 -hidroxiciclohexil-fenil cetona, óxido de trimetilbenzoil-difenilfosfina o cualquier otro fotoiniciador mencionado en The Photoinitiators Used in Resin Based Dental Composite — A Review and Future Perspectives, Polymers (Basilea). 2021 febrero; 13(3): 470, https://doi.org/10.3390/polym13030470, o en el Documento de Aldrich: https://www.sigmaaldhch.eom/US/en/deepweb/assets/sigmaaldhch /marketing/global/d ocuments/233/907/photoinitiators

En un modo preferido, el iniciador es un iniciador térmico.

Los iniciadores térmicos que se pueden utilizar son, por ejemplo, peróxido de benzoílo, persulfato de potasio, persulfato de amonio, azoiniciadores como azo-bis-isobutironithlo, ácido 4,4'-azobis(4-cianovaléhco), diclorhidrato de 2,2'- azobis(2-(2-im¡dazol¡n-2- il)propano), diclorhidrato de 2,2'-azobis(2-metilpropionamidina), 2,2'-azob¡s (2,4 dimetilvaleronitrilo), 2,2'-azobis (2-metilbutironitrilo), 2,2'-azobis(2-metilprop¡onato) de dimetilo, o cualquier otro iniciador mencionado en el documento: https://www.sigmaaldhch.com/deepweb/assets/sigmaaldhch/marke ting/global/documen ts/411/888/thermalJnitiators.pdf.

En un modo preferido, el iniciador es un iniciador redox.

Los iniciadores redox pueden ser cualquier pareja agente oxidante/reductor, por ejemplo, como oxidantes peróxido de benzoílo, persulfatos, peróxidos o hidroperóxidos y como agentes reductores ácido ascórbico, dimetil-p-toluidina, dimetilanilina, formaldehído sulfoxilato (SFS), tetrametil etilendiamina (TMEDA), Bruggolit 6 y 7 (FF6 y FF7), metabisulfites de sodio. En una realización preferida, se usan peróxido de benzoílo y dimetilanilina como iniciadores redox

Los absorbentes UV que se pueden utilizar son de tipo diazo -es decir, que comprenden al menos un grupo diazo- o a base de benzofenona, benzotriazol o triazinas.

En una realización más preferida, el absorbente de UV es Sudan I.

Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para polimerizar la resina de la invención.

El procedimiento de polimerización de la resina comprende al menos los siguientes pasos: a) Una mezcla de:

- uno o más entrecruzantes hidrolizables/transesterificables de fórmula II,

- iniciador,

- absorbente de UV, si está presente,

- uno o más entrecruzantes estables, si están presentes,

- uno o más monómeros monofuncionales, si están presentes,

- disolvente, si está presente, b) opcionalmente, burbujear con un gas la mezcla del paso (a), c) transferencia del producto obtenido en el paso b) a un recipiente donde tendrá lugar la polimerización, como un vial, un matraz, un reactor, un molde, un tanque para impresión 3D d) polimerización, y e) recuperación del material polimerizado resultante.

Un objeto adicional de la presente invención es un material polimerizado resultante del paso e) del procedimiento definido anteriormente.

Según realizaciones particulares, en el procedimiento definido anteriormente, la mezcla del paso a) comprende:

- uno o más entrecruzantes hidrolizables/transesterificables de fórmula II,

- iniciador,

- absorbente de UV, si está presente,

- uno o más monómeros monofuncionales, si están presentes, - disolvente, si está presente, y el procedimiento comprende además: f) hidrolizar o transesterificar al menos parte de los enlaces de entrecruzamiento de los entrecruzantes hidrolizables de la mezcla del paso a).

Es objeto adicional de la presente invención un producto polimerizado resultante del procedimiento definido en el párrafo anterior. El producto polimerizado se somete opcionalmente a una o más operaciones, tales como lavado, calentamiento, enfriamiento.

Según realizaciones particulares, en el proceso definido anteriormente, la mezcla del paso a) comprende:

- uno o más entrecruzantes hidrolizables/transesterificables de fórmula II,

- iniciador,

- uno o más entrecruzantes estables

- absorbente de UV, opcionalmente,

- uno o más monómeros monofuncionales, si están presentes,

- disolvente, opcionalmente, y el procedimiento comprende además: f) hidrolizar o transesterificar al menos parte de los enlaces de entrecruzamiento de los entrecruzantes hidrolizables de la mezcla del paso a).

Es objeto adicional de la presente invención un producto polimerizado resultante del procedimiento definido en el párrafo anterior. El producto polimerizado se somete opcionalmente a una o más operaciones, tales como lavado, calentamiento, enfriamiento.

Es objeto adicional de la presente invención un producto polimerizado resultante del procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones 18 o 19.

De acuerdo con realizaciones adicionales particulares, el producto polimerizado se selecciona entre:

- una pieza de sacrificio, - una red reajustable o

- un material reprocesable o vitrímero.

La forma de llevar a cabo el procedimiento de polimerización definido anteriormente es bien conocida por un experto en la materia.

Una polimerización por radicales se puede diferenciar en el modo de iniciación: puede ser fotoiniciada, térmicamente iniciada, o iniciada mediante el uso de un par redox, o por otros métodos. En otro nivel, el tipo de polimerización por radicales también se puede distinguir en términos de componentes: polimerización en solución si hay un solvente, o polimerización en masa si no hay solvente. En otro nivel, la fotopolimerización puede llevarse a cabo en una cámara de curado o en un procedimiento capa por capa (Fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D) por ejemplo, utilizando SLA/DLP o incluso Polyjet(R), 3D basado en inyección de tinta. Impresoras o impresoras 3D de extrusión de material.

En una realización preferida, la polimerización se lleva a cabo en una cámara de fotocurado y la radiación UV se mantiene entre 0,01 y 60 minutos.

En una realización preferida, la polimerización se lleva a cabo en un procedimiento capa por capa que comprende la deposición de un material fotosensible y una etapa de curado. Este enfoque puede llevarse a cabo, por ejemplo, utilizando impresoras 3D SLA/DLP, tecnología Polyjet o extrusión de materiales.

En una forma de realización preferida, la polimerización se lleva a cabo sin adición de disolvente (paso a). Es decir, polimerización en masa.

En una realización preferida, la polimerización se lleva a cabo por iniciación térmica a una temperatura entre 30°C y 120°C durante un tiempo entre 0,1 y 24 horas.

Otro objeto de la invención es el uso de las resinas de la invención para la fabricación aditiva y, en particular, para la impresión 3D estereolitográfica.

En la presente memoria descriptiva se utilizan indistintamente los términos “curado” y polimerización. Las resinas de la invención tienen las siguientes características ventajosas: Capacidad de ser impresas en impresoras 3D DLP/SLA comerciales estándar. Potencialmente también para la tecnología Polyjet.

1. Una vez curado (por ejemplo, fotocurado), el material polimerizado resiste la temperatura para poder utilizarlo, por ejemplo, para la fabricación de moldes.

2. El material polimerizado lleva agentes de entrecruzamiento hidrolizables/transesterificables que pueden romperse utilizando disolventes no tóxicos, como el agua, o utilizando grupos hidroxilo presentes en la estructura de la red. En particular, los entrecruzantes no permanentes o hidrolizables serán hidrolizables en medios acuosos básicos.

3. Como se explicará más adelante, dependiendo de la cantidad relativa de entrecruzantes hidrolizables frente a la cantidad total de entrecruzantes y el tipo de monómeros empleados en la formulación, la pieza final impresa en 3D podrá:

- Ser capaz de disolverse completamente en el disolvente adecuado. Los entrecruzantes de esta resina se diseñarán exclusivamente con los entrecruzantes hidrolizables.

- hincharse, pero conservará la estructura general (comportamiento similar al de un hidrogel). Para ello, se empleará una mezcla de entrecruzantes estables e hidrolizables como entrecruzantes en la resina.

- Ser empleada para producir materiales entrecruzados reprocesables. Esto significa que el material puede ser, por ejemplo, reprocesado al calentarlo en la forma deseada pero todavía estar entrecruzado a temperatura ambiente (material "vitrímero"). Además, estos materiales pueden hidrolizarse al final de su uso, dando lugar a cadenas lineales que pueden ser recicladas.

Otro objeto de la invención es un producto polimerizado derivado del producto polimerizado resultante de la etapa e) en el procedimiento definido anteriormente. El producto polimerizado puede ser, por ejemplo:

- una pieza de sacrificio, - una red reajustable o

- un material reprocesable o vitrímero.

Una pieza de sacrificio es un tipo de producto polimerizado, para cuya obtención se utilizan como entrecruzantes únicamente entrecruzantes hidrolizables de la invención, pero no entrecruzantes estables.

Una red reajustable según la invención, es un tipo de producto polimerizado, para cuya obtención se utilizan entrecruzantes hidrolizables de la invención, así como entrecruzantes estables. En una primera etapa, la red comprende un número de entrecruzamientos provenientes de los entrecruzantes hidrolizables y estables, pero en una segunda etapa (después de la hidrólisis), los entrecruzamientos provenientes de los entrecruzantes hidrolizables se rompen y sólo comprende las reticulaciones formadas por los entrecruzamientos estables.

Un material reprocesable o vitrímero, según la invención, es un tipo de producto polimerizado, para cuya obtención se utilizan como entrecruzantes únicamente entrecruzantes hidrolizables de la invención, pero no entrecruzantes estables. En una primera etapa, la red comprende vahos entrecruzamientos provenientes de los entrecruzantes hidrolizables, y en una segunda etapa (después de la transestehficación), al menos algunos de los entrecruzamientos se intercambian con diferentes entrecruzamientos. Es decir, se rompen algunos enlaces entrecruzados y se crean algunos enlaces entrecruzados nuevos.

Otro objeto de la invención es el uso del material polimerizado definido anteriormente para la fabricación aditiva.

Otro objeto de la invención es la utilización del producto polimerizado en la industria previamente definida, preferentemente en la medicina, automoción o joyería.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1 : Estrategia para preparar materiales de sacrificio en agua a partir de resinas que contienen entrecruzantes hidrolizables HOL (HCL1 , HCL2, HCL3 o combinaciones de los anteriores; están representados con un 3 en la figura), como se describe en el ejemplo 2. Otros monómeros monofuncionales se incluyen como componentes polimerizables en este ejemplo, específicamente, combinaciones de PEGMEA (2 en la Figura) y HEA o DMA (ambos representados como 1 en la Figura). Tras la polimerización, que en este caso se produce mediante impresión 3D, se obtiene una red polimérica. Esta red se sacrifica en agua básica porque los puentes de entrecruzamiento se rompen, dando lugar a cadenas lineales solubles.

Figura 2: Ejemplo de molde impreso en 3D con propiedades elásticas, tal y como se describe en el Ejemplo 2, apartado 2.1. Este molde se puede disolver en agua después de la hidrólisis de los entrecruzantes.

Figura 3. Ejemplo de molde impreso en 3D con propiedades rígidas, tal y como se describe en el Ejemplo 2, apartado 2.2. Este molde se puede disolver en agua después de la hidrólisis de los entrecruzantes (a) Obtenido después de la impresión 3D y (b) obtenido después del lavado y post-curado.

Figura 4. Diseños digitales de moldes para la impresión 3D de dos tipos de tornillos con la resina fotocurable utilizada para imprimir materiales con propiedades elásticas, tal como se describe en el Ejemplo 2, apartado 2.3. La diferencia entre los dos moldes se basa en el paso de la rosca.

Figura 5. Piezas de silicio obtenidas por entrecruzamiento térmico de Sylgard 184 en el interior del molde de resina impresa en 3D, tal y como se describe en el Ejemplo 2, apartado 2.3.1. (a) Tornillo de silicona obtenido mediante el Molde 1 de la Figura 4 y (b) Tornillo de silicona obtenido mediante el Molde 2 de la Figura 4, en ambos casos tras la disolución de los moldes en agua básica.

Figura 6. Izquierda: Molde impreso en 3D con PCL fundido en la parte central, como se describe en el Ejemplo 2, apartado 2.3.2. Derecha: Imágenes de los tornillos PCL obtenidos tras la disolución de los moldes en agua básica.

Figura 7. Izquierda: Molde impreso en 3D con formulación líquida fotocurable en la parte central, como se describe en el Ejemplo 2, apartado 2.3.2. Derecha: Tornillos de red de polímero obtenidos después de la disolución de los moldes en agua básica; estas redes son capaces de hincharse en agua comportándose como hidrogeles termosensibles. Figura 8. Estrategia para preparar redes reajustables después de la hidrólisis, a partir de resinas que contienen tanto entrecruzante, hidrolizable HCL2 (1 en la Figura) como entrecruzantes estable (PEGDMA, 2 en la Figura), como se describe en el ejemplo 3. Otros monómeros monofuncionales se incluyen como componentes polimerizables en este ejemplo, en concreto, PEGMEA (4 en la Figura) y HEA (3 en la Figura). Después de la impresión (y polimerización), se obtiene una red de polímero. Esta red se hidroliza parcialmente en agua básica porque los puentes de entrecruzamiento de PEGDMA se mantienen estables mientras que los de HCL2 se rompen, dando lugar a redes reajustables capaces de hinchar en agua comportándose como hidrogel.

Figura 9. Hinchamiento de los hidrogeles de la serie 1 preparados como se describe en el ejemplo 3, después de todo el tratamiento: impresión por DLP e inmersión en agua básica.

Figura 10. Izquierda: Pieza impresa en 3D obtenida directamente después de la impresión, como se describe en el ejemplo 3. Derecha: Imagen de la red reajustada después de hidrólisis parcial en agua básica e hinchamiento.

Figura 11. Representación esquemática del comportamiento de un “vitrímero” observado al calentar, como se describe en el Ejemplo 4. El material se ha obtenido por fotopolimerización de una resina que contiene un entrecruzante HCL transesterificable (HCL1 , HCL2, HCL3 o combinaciones de los anteriores; están representados por 3 en la Figura) y monómero de HPPA monofuncional y que contiene hidroxilo. Tras la polimerización se ha obtenido una red polimérica rica en OH con entrecruzamientos transesterificables. En la Figura, el beta-amino éster del entrecruzante hidrolizable en el material impreso, activado para la transesterificación, se representa como 1. Al calentarse, un -OH del ambiente ataca al éster2, produciendo un nuevo beta-aminoéster 3. En la figura, 2 representa el vacío relacionado con el éster original 1.

Figura 12. Imágenes ilustrativas de: a) resina líquida después de la mezcla, como se describe en el ejemplo 4, b) película obtenida después de fotocurado en cámara, c) película cortada en pequeños pedazos y d) película reprocesada al calentar a 220°C / 100 bar durante 10 minutos.

EJEMPLOS MATERIALES

Sylgard 184, vinilcaprolactama, dimetacrilato de etilenglicol, hidroxiciclofenilcetona, policaprolactona, dimetacrilato de poli(etilenglicol) (PEGDMA Mn= 550 g/mol), acrilato de poli(etilenglicol) metil éter (PEGMEA, Mn= 480 g/mol ), N,N-d¡met¡lacr¡lam¡da (DMA), acrilato de 2-hidroxietilo (HEA), ácido metacrílico (MAA), acrilato de carboxietilo (CEA), acrilato de 2-hidroxi-3-fenox¡prop¡lo (HPAA), Sudán I, estaño (II) 2-etilhexanoato y óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina (TPO) fueron suministrados por Aldrich.

BASH suministró N,N-divinilimidazolina.

EJEMPLO 1

PREPARACIÓN DEL ENTRECRUZANTE HIDROLIZABLE/TRANSESTERIFICABLE

La síntesis de algunos ejemplos de entrecruzantes hidrolizables/transesterificables se representa en el Esquema 1. El grupo acriloiloxi del metacrilato de 3-(acriloiloxi)-2- hidroxipropilo (también llamado 1-(acriloiloxi)-3-(metacriloiloxi)-2-propanol) reacciona con los grupos amino de, por ejemplo: a) piperazina para producir el entrecruzante HCL1 , o b) jeffamina, para producir el entrecruzante HCL2, o c) 4,7,10-thoxa-1 ,13-thdecanodiam¡na para producir el entrecruzante HCL3 en una relación molar de 2:1 , dando lugar así a un dimetacrilato. Esta reacción se lleva a cabo durante la noche a 37°C en presencia de una cantidad catalítica de ácido acético (0,25 % en peso). Se usó espectroscopia de ¹ H RMN para seguir la desaparición de los picos de acrilato de vinilo. Los compuestos se utilizaron sin purificación posterior.

Metacriiato de 3(acnioxi)-2-hidroxipropilo

37°C, ácido acético, durante la noche

HCL 3

Esquema 1

Compuesto HCL1 (no se incluye procedimiento por tratarse de un compuesto descrito anteriormente): ¹ H NMR (400 MHz, CDCI3) d: 6.11 (m, 2H, 1-H), 5.58 (m, 2H, 1-H), 4.37-3.45 (m, 16H, 4-6-H + OH+ H-b), 2.80-2.37 (m, 12H, 1 '-H + 2'-H + H-a), 1 .87 (m, 6H, Me) ppm.

HRMS (espectrometría de masas de alta resolución) (ESI+, M + H+) HCL1 : 515,2582 calculado para C24H38N2O10, 515,2599 encontrado. Procedimiento para la preparación de HCL2: Se mezclaron 60,00 g (0,28 mol) de metacrilato de 3-(acriloil)-2-hidroxipropilo con 84,02 g (0,14 mol) de jeffamina como en el Esquema 1 , donde x+z=3,6 e y=9 , y se dejó reaccionar en agitación durante la noche a 37 °C en presencia de 0,33 mL de ácido acético. El producto se usó sin purificación posterior. El producto no se caracterizó por espectroscopia de masas porque la jeffamina es una mezcla de oligómeros. ¹ H NMR (400 MHz, CDCI3) d: 6.10 (m, 2H, 1-H), 5.56 (m, 2H, 1-H), 4.18 (m, 4H 4-H), 3.92 (m, 2H, 5-H), 3.80-3.17 (m, OH + 6-H + Hjeff), 3.03-2.69 (m, H-b + CHjeff), 2.50 (m, H-a + CH2O), 1.92 (m, 6H, Me), 1.11 (m, Me-jeff), 1.0 (m, Me-jeff) ppm.

Procedimiento para la preparación de HCL3: 60.00 g (0.28 mol) de metacrilato de 3- (acriloil)-2-hidroxipropilo se mezclaron con 30,85 g (0,14 mol) de 4,7,10-trioxa-1 ,13- tridecanodiamina y se dejaron reaccionar durante la noche en agitación a 37 °C en presencia de 0,21 mL de ácido acético. El producto se usó sin purificación posterior.

¹ H NMR (400 MHz, CDCI3) d: 6.07 (m, 2H, 1-H), 5.53 (m, 2H, 1-H), 4.30-4.05 (m, 10H,4- 6-H), 3.72-3.23 (m, 12H, 3 -5 -H), 2.91-2.32 (m, 14H, H-b + H-a + 1 '-H + OH), 1.88 (m, 6H, Me), 1.77-1.63 (m, 6H, 2'-H) ppm.

HRMS (ESI ⁺ , M + H ⁺ ) HCL3: 649.3526 calculado para C30H52N2O13, 649.3542 encontrado.

EJEMPLO 2

PREPARACIÓN Y USO DE MOLDES DE SACRIFICIO IMPRESOS EN 3D PRINTED

Los moldes de sacrificio son un ejemplo de piezas de sacrificio.

Este ejemplo describe el uso de los entrecruzantes hidrolizables del Ejemplo 1 , HCL, para las resinas. Estas resinas pueden ser impresas por SLA/DLP, por fotopolimerización, para obtener piezas entrecruzadas elásticas o rígidas de carácter sacrificial, es decir, solubles en medios acuosos tras la hidrólisis del HCL (Figura 1). Los entrecruzantes hidrolizables se basan en -amino ésteres que pueden hidrolizarse en medios acuosos neutros a básicos [1] ([1] :Y. Al Thaher, S. Latanza, S. Perni, P.J.J.o.c. Prokopovich, /. science, Role of poly-beta-amino-esters hydrolysis and electrostatic attraction in gentamicin release from layer-by-layer coatings, 526 (2018) 35-42). Como resultado de la hidrólisis, la estructura entrecruzada se transforma en cadenas poliméricas solubles lineales.

Además de HCL, la resina incluye monómeros monofuncionales, como se indica a continuación (por ejemplo, un monómero lineal como HEA (acrilato de 2-hidroxietilo) o DMA (dimetilacrilamida) (podría ser otro monómero hidrofílico)), así como un fotoiniciador apropiado (absorbiendo en la longitud de onda de la luz ultravioleta de la impresora 3D) para fotopolimerizar la mezcla utilizando una impresora 3D DLP. También se incluye un absorbente UV para mejorar la definición. Como resultado de la fotopolimerización se obtiene una estructura entrecruzada.

2.1 Moldes de sacrificio con propiedades elásticas

En este caso, los componentes polimerizables de la resina son un entrecruzante hidrolizable (HCL1 , HCL2 o HCL3) y diferentes combinaciones de PEGMEA (acrilato polietilenglicol metil éter), HEA (hidroxietil éter acrilato) y DMA (dimetilacrilamida) como monómeros monofuncionales. Además de los monómeros, a la formulación fotocurable se agregaron los siguientes componentes: fotoiniciador TPO óxido de (fenilbis(2,4,6- trimetilbenzoiljfosfina) en un intervalo de 0,35-1 % en peso (con respecto al peso total de los componentes polimerizables [HCL (difuncional) y monómeros monofuncionales] y un absorbente de UV (Sudan I) en un 0,2 % en peso (con respecto al peso total de los componentes polimerizables).

La Tabla 1 resume las 8 series diferentes de resinas preparadas. Cada serie (cada columna) se refiere a un conjunto de formulaciones en los intervalos indicados en la Tabla. Así, tomando las series 1 y 2, se utilizan PEGMEA como monómero monofuncional y HCL1 o HCL2 respectivamente como entrecruzante hidrolizable. Estas series incluyen formulaciones con diferente relación en peso HCL(1 o 2)/PEGMEA en intervalos de 5. En concreto, se han preparado 10 formulaciones en las que las relaciones en peso HCL(1 o 2)/PEGMEA han sido 15/85, 20/80 , ... . 55/45 y 60/40. Para las series 3 a 8 se ha mantenido fijo un porcentaje en peso de HCL (1 , 2 ó 3) del 15% (respecto al total de entrecruzante más monómeros monofuncionales), y se han ensayado combinaciones de dos monómeros monofuncionales en los intervalos indicados en la tabla. Así, tomando como ejemplo la serie 3, en esta serie las 13 formulaciones preparadas contienen HCL1 y una combinación de PEGMEA y HEA como monómeros monofuncionales en relaciones ponderales HCL/PEGMEA/HEA de 15/85/0, 15/80/5... 15 /30/55 y 15/25/60. Tabla 1. Composiciones de las resinas preparadas. Todas las cantidades están en % en peso con respecto al peso total del entrecruzante más los monómeros monofuncionales. Ejemplo para la preparación de piezas de impresión para 20 q de una resina fotocurable que contiene HCL2, PEGMEA y HEA en una relación de peso de 15/25/60: Primero se agregan 3 g de HCL2 a un vial, luego 5 g y 12 g de PEGMEA y HEA. Después de esto, se añaden 2,67 mg de Sudán I y se tapa el vial con papel de aluminio. Luego, se agregan 0,2 g de fotoiniciador (en este caso usando 1 % en peso) y la mezcla se agita durante 5- 10 minutos hasta que la mezcla es completamente homogénea. La resina está entonces lista para ser probada en la impresora. La resina se agrega al tanque y después de elegir los parámetros de impresión: capa 100 .m, altura de la balsa 1 mm, desplazamiento de la balsa 4 mm, tiempo de exposición de la capa 20 s, tiempo de exposición desactivada 5 s, tiempo de exposición de la capa inferior 60 s, capas inferiores 5 pcs, velocidad inferior de la plataforma 100 mm/m y velocidad de elevación de la plataforma 100 mm/m. Las impresoras utilizadas son la Zortrax Inkspire y la Creality LD-002H, utilizando Chitubox para Creality y Z-Suite para Zortrax como programas de diseño, respectivamente. Tras la impresión se realiza un paso de lavado en isopropanol durante 5 minutos y un proceso de post-curado de 30 minutos a temperatura ambiente en cámara de fotocurado.

El proceso descrito anteriormente se llevó a cabo para todas las 108 formulaciones citadas en la tabla 1. La capacidad de impresión se probó fabricando piezas de 2 cm x 2 cm x 2 mm. Todas las formulaciones se pueden imprimir normalmente.

Con el fin de caracterizar mecánicamente los materiales, se imprimieron especímenes para ensayos de compresión y tracción. El tamaño de los especímenes de compresión (siempre 5 especímenes por ensayo) fue de 29 cm de diámetro y 12,5 cm de altura. El tamaño de los especímenes de tracción (siempre 5 especímenes para cada ensayo) fue tipo de ensayo V, es decir, W (Ancho de sección estrecha) = 3,18 ± 0,03 mm (0,125 ± 0,001 pulg.), L (Longitud de sección estrecha) = 9,53 ± 0,08 mm (0,375 ± 0,003 pulg.), G (Longitud calibrada) = 7,62 ± 0,02 mm (0,300 ± 0,001 pulg.) y R (Radio de la lámina) = 12,7 ± 0,08 mm (0,500 ± 0,003 pulg.). Las mediciones se realizaron en una “Máquina de ensayos universal” ("Universal testing machine"), marca INSTRON, con celdas de carga de 1-5kN, según la necesidad, velocidad de ensayo de tracción: 100 mm/min y velocidad de ensayo de compresión: 10 mm/min. A continuación se enumeran los intervalos de las propiedades mecánicas de las piezas de impresión obtenidas (específicamente preparadas para realizar estas mediciones), junto con algunos ejemplos para materiales impresos dados.

Intervalo de propiedades mecánicas de las piezas impresas:

Prueba de resistencia a la tracción: 1 ,68-17,45 Mpa

Tensión de compresión: 0,09-1,00 MPa (10 %), 0,32-3,27 MPa (20 %)

Resultados de la prueba de resistencia a la tracción de ejemplos seleccionados:

Relación en peso de entrecruzante y monómeros monofuncionales en la formulación fotocurable: HCL2/PEGMEA/DMA = 15/25/60. Módulo de la pieza impresa: 2,148 ± 0,049 MPa.

Relación en peso de entrecruzante y monómeros monofuncionales en la formulación fotocurable: HCL2/PEGMEA/HEA = 15/25/60. Módulo de la pieza impresa: 2,245 ± 0,025 MPa.

Relación en peso de entrecruzante y monómero monofuncional en la formulación fotocurable: HCL1/PEGMEA = 30/70. Módulo de la pieza impresa: 9,230 ± 0,290 MPa.

Relación en peso de entrecruzante y monómero monofuncional en la formulación fotocurable: HCL2/PEGMEA = 30/70. Módulo de la pieza impresa: 4,384 ± 0,060 MPa.

Resultados de la prueba de compresión de ejemplos seleccionados:

Relación en peso de entrecruzante y monómeros monofuncionales en la formulación fotocurable: HCL2/PEGMEA/DMA = 15/25/60. Módulo de Compresión al 20%: 0,560 ± 0,050MPa.

Relación en peso de entrecruzante y monómeros monofuncionales en la formulación fotocurable: HCL2/PEGMEA/HEA = 15/25/60. Módulo de Compresión al 20%: 20%: 0,565 ± 0,037MPa. Relación en peso de entrecruzante y monómero monofuncional en la formulación fotocurable: HCL1/PEGMEA = 30/70. Módulo de Compresión al 20%: 3,272 ± 0,573 MPa.

Relación en peso de entrecruzante y monómero monofuncional en la formulación fotocurable: HCL2/PEGMEA = 30/70. Módulo de Compresión al 20%: 0,789 ± 0,122 MPa.

La figura 2 muestra una pieza obtenida a partir de una resina soluble preparada según este apartado.

2.2 Piezas de sacrificio con propiedades rígidas

Para mejorar la resistencia mecánica de los materiales impresos, se realizó una modificación de la formulación sustituyendo PEGMEA por componentes ácidos que incrementarán la rigidez, como el ácido metacrílico (MAA) o el acrilato de 2-carboxietilo (CEA). Estas resinas permitieron fabricar piezas con módulo mejorado hasta 88 MPa.

Así, en este caso, los componentes polimerizables de la resina son el entrecruzante hidrolizable HCL2 y distintas combinaciones de HEA, MAA y CEA como monómeros monofuncionales. Además del entrecruzante y los monómeros monofuncionales, el fotoiniciador TPO (óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina) en un intervalo de 0,35- 1 % en peso (con respecto al peso total) y se adicionó al 0.2 % en peso (respecto al peso total) un absorbente de UV (Sudan I) a la formulación fotocurable.

La Tabla 2 resume las 3 series diferentes de resinas preparadas. Cada serie (cada columna) se refiere a un conjunto de formulaciones en los intervalos indicados en la Tabla. En el caso de la serie 1 se utiliza CEA (acrilato de carboxietilo) como monómero monofuncional y HCL2 como entrecruzante hidrolizable. La serie incluye formulaciones con diferentes proporciones de peso HCL2/CEA. En concreto se han preparado 4 formulaciones en las que las relaciones en peso HCL2/CEA han sido 15/85, 20/80, 25/75 y 30/70. Para las series 3 y 4 se ha mantenido fijo un porcentaje en peso de HCL2 del 15% (respecto al total de entrecruzante más monómeros monofuncionales), y se han ensayado combinaciones de dos monómeros monofuncionales en los intervalos indicados en la tabla. Así, para la serie 2, se prepararon 3 formulaciones que contenían HCL2 y una combinación de HEA y CEA como monómeros monofuncionales en proporciones en peso de HCL/HEA/CEA de 15/10/75, 15/40/45 y 15/75/10. Para la serie 4, fueron preparadas 6 formulaciones que contienen HCL2 y una combinación de HEA y MAA como monómeros monofuncionales en proporciones en peso de HCL/HEA/MAA de 15/77,5/7,5, 15/70/15, 15/60/35, 15/50/35 , 15/42.5/42.5 y 15/0/85,. En el caso de la serie 2, se preparó una única formulación que contenía HCL2 y MAA como monómero monofuncional en relaciones ponderales HCL/MAA de 30/70.

La Tabla 2 muestra la composición de las resinas obtenidas. Todas las cantidades están en % en peso con respecto al peso total de entrecruzante más monómeros monofuncionales.

Ejemplo de preparación de piezas de impresión utilizando 20 g de una resina fotocurable que contiene HCL2, HEA y MAA en una relación en peso de 15/42,5/42,5: Primero se añaden 3 g de HCL2 a un vial, seguidos de 8,5 g de ambos monómeros. Después de esto, se añaden 2,67 mg de Sudán I y se tapa el vial con papel de aluminio. Luego, se agregan 0,2 g de fotoiniciador (en este caso usando 1 % en peso) y la mezcla se agita durante 5-10 minutos hasta que la mezcla es completamente homogénea. La resina está entonces lista para ser probada en la impresora. La resina se agrega al el tanque y se eligen los parámetros de impresión: capa 100 .m, altura de la balsa 1 mm, desplazamiento de la balsa 4 mm, tiempo de exposición de la capa 20 s, tiempo de exposición desactivada 5 s, tiempo de exposición de la capa inferior 60 s, capas inferiores 5 pcs, velocidad inferior de la plataforma 100 mm/m y velocidad de elevación de la plataforma 100 mm/m. Las impresoras utilizadas son la Zortrax Inkspire y la Creality LD-002H, utilizando Chitubox para Creality y Z-Suite para Zortrax como programas de diseño, respectivamente. Tras la impresión se realiza un lavado en isopropanol durante 5' y un post-curado de 30' a temperatura ambiente en cámara de fotopolimerización.

El proceso descrito anteriormente se llevó a cabo para las 14 formulaciones citadas en la tabla 2. La capacidad de impresión se probó fabricando piezas de 2 cm x 2 cm x 2 mm. Todas las formulaciones permitieron su correcta capacidad de impresión.

Con el fin de caracterizar mecánicamente algunos materiales seleccionados, se imprimieron especímenes para ensayos de compresión y tracción. El tamaño de los especímenes de compresión (5 piezas de prueba para cada ensayo) fue de 29 cm de diámetro y 12,5 cm de altura. El tamaño de las piezas de los ensayos de tracción (5 piezas de prueba para cada ensayo) fue del tipo de ensayo V, es decir, W (Ancho de la sección estrecha) = 3,18 ± 0,03 mm (0,125 ± 0,001 pulg.), L (Longitud de la sección estrecha) = 9,53 ± 0,08 mm (0,375 ± 0,003 pulg.), G (Longitud calibrada) = 7,62 ± 0,02 mm (0,300 ± 0,001 pulg.) y R (Radio de la lámina) = 12,7 ± 0,08 mm (0,500 ± 0,003 pulg.). Las mediciones se realizaron en una “Máquina de ensayos universal” ("Universal testing machine"), marca INSTRON, con celdas de carga de 1-5kN, según la necesidad, velocidad de ensayo de tracción: 100 mm/min y velocidad de ensayo de compresión: 10 mm/min.

A continuación se enumeran las propiedades mecánicas de los ejemplos seleccionados.

Intervalo de propiedades mecánicas: Resultados de la prueba de resistencia a la tracción de ejemplos seleccionados:

Relación en peso de entrecruzante y monómeros monofuncionales en la formulación fotocurable: HCL2/HEA/MAA = 15/42,5/42,5. Módulo de la pieza impresa: 88,27 ± 6,85

Resultados de la prueba de compresión de ejemplos seleccionados:

Relación en peso de entrecruzante y monómeros monofuncionales en la formulación fotocurable: HCL2/HEA/MAA = 15/42,5/42,5. Con una celda de carga de 5kN, no superó el 2,6 % de deformación a carga máxima.

La figura 3 muestra una pieza obtenida según este apartado, (a) Obtenida después de la impresión 3D y (b) obtenida después del lavado y post-curado.

2.3 Uso de moldes de sacrificio con propiedades elásticas

Con el fin de evidenciar la resistencia y la capacidad de los materiales obtenidos en el apartado 2.1 para la elaboración de moldes de alta resolución y de sacrificio, se han explorado tres ejemplos de uso diferentes. Para realizar estas pruebas de concepto se han impreso los diseños digitales que se muestran en la figura 4, siendo moldes para la preparación de tornillos. Para estos ensayos se seleccionó la formulación HCL2/PEGMEA/HEA 15/25/60 (relaciones en peso).

Así, en los siguientes párrafos se identificarán estos moldes de sacrificio con propiedades elásticas obtenidos por impresión 3D de la resina fotocurable descrita en el apartado 2.1 con relaciones de peso HCL2/PEGMEA/HEA de 15/25/60 como moldes impresos.

Los tres ejemplos son:

A) usar el molde para la preparación de materiales sólidos de silicona elástica a partir de componentes líquidos; tras un curado a 60 °C y 15 horas se obtiene una pieza sólida elástica de silicona con la forma dada por el molde.

B) usar el molde para contener polímero fundido, específicamente policaprolactona; después del enfriamiento se obtiene una pieza rígida de PCL con la forma dada por el molde. C) utilizar el molde para albergar una resina líquida fotocurable, que tras el fotocurado da lugar a una red polimérica sólida con características de hidrogel y con la forma dada por el molde.

En los tres casos, la pieza final se recupera sacrificando (solubilizando) el molde en agua básica. En lo que sigue agua básica se refiere a un tratamiento en agua con NaOH al 2% en peso durante 20 horas y a temperatura ambiente.

2.3.1 Uso de moldes de sacrificio con propiedades elásticas para obtener estructuras de silicona 3D

Las siliconas son polidimetilsiloxanos entrecruzados deformables. Utilizamos Sylgard 184, un kit elastomérico a base de silicona que es un sistema líquido de dos componentes:

1) un polímero (llamado base)

2) y un agente de curado que se entrecruza con la base.

Ambos componentes 1) y 2) se mezclan en una proporción en peso de 10 (base):1 (agente de curado). La mezcla se agitó manualmente y se dejó al vacío durante 15' para inhibir el oxígeno. Luego de esto, la mezcla se agregó a los moldes de sacrificio impresos mencionados anteriormente y se colocaron en el horno a 60°C durante 15 horas. Después de esto, la construcción (molde con el Sylgard 184) se sumerge en agua básica, el molde de sacrificio impreso se solubiliza y la pieza de silicona se recupera con la forma y definición proporcionada por el molde de sacrificio impreso.

Probamos la resistencia térmica del molde de sacrificio para producir tales materiales. El análisis Tga evidenció que el molde es capaz de resistir 140-150°C durante pocas horas lo que amplía sus usos potenciales.

La Figura 5 muestra piezas de silicona obtenidas por polimerización térmica de Sylgard 184 dentro del molde de resina impresa en 3D. (a) Tornillo de silicona obtenido con el Molde 1 y (b) Tornillo de silicona obtenido con el Molde 2.

2.3.2 Uso de moldes de sacrificio con propiedades elásticas para alojar PCL fundido y obtener estructuras 3D después del enfriamiento Este ejemplo ¡lustra el uso de los moldes de sacrificio impresos en la fabricación de piezas (por ejemplo para ser utilizadas como moldes) hechas de un polímero termoplástico capaz de fundirse y fluir en el molde, de manera que el polímero toma la forma del molde impreso. Seleccionamos poli(s-caprolactona) (PCL) como polímero termoplástico. PCL es un polímero cristalino, biocompatible, aprobado por la FDA y ampliamente utilizado para aplicaciones biomédicas. Los gránulos de PCL se colocaron en el molde impreso y este material se fundió a una temperatura cercana a los 100°C. Después del enfriamiento, el molde impreso se disolvió en agua básica y se recuperó la pieza de PCL con la forma y definición proporcionada por el molde impreso. La Figura 6 muestra (Izquierda) un molde impreso con PCL fundido en la parte central; (derecha) imágenes de las piezas de PCL sin los moldes impresos externos (1 y 2), que fueron disueltos.

2.3.3 Uso de moldes de sacrificio con propiedades elásticas para albergar resina fotocurable líquida y obtener estructuras 3D después del fotocurado

Este ejemplo ¡lustra el uso de moldes impresos en la fabricación de piezas obtenidas por fotocurado de una formulación líquida fotopolimerizable, de manera que el material obtenido tras la polimerización toma la forma del molde impreso.

Para el relleno del molde se ha utilizado una formulación fotocurable a base de vinilcaprolactama, que da lugar a hidrogeles termosensibles. En concreto, la formulación se compone de vinilcaprolactama (2,355 g), N,N-divinilimidazolina (11 ,6 mg), dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA) (31 pL9 e hidroxiciclofenilcetona (9,1 mg). La fotopolimerización de esta construcción (molde relleno con formulación fotocurable) se llevó a cabo durante 40 min bajo radiación UV (A= 365 nm) en una cámara UV (modelo CL-1000L, 230 V). Después del fotocurado, el molde impreso se disolvió en agua básica y se recuperó la pieza fotocurada con la forma y definición proporcionada por el molde impreso. La figura 7 muestra (Izquierda) un molde impreso con formulación líquida de fotocurado en la parte central, (derecha) imágenes de las piezas sólidas fotocuradas sin los moldes impresos externos (1 y 2), que fueron disueltos.

EJEMPLO 3 PREPARACIÓN DE REDES REAJUSTABLES DESPUÉS DE LA HIDRÓLISIS (HIDROGELES)

Este ejemplo describe el uso de los entrecruzantes hidrolizables de la invención para imprimir redes reajustables que, por hidrólisis de los beta-aminoésteres del HCL, son capaces de hincharse en agua comportándose como hidrogeles (Figura 8).

En este caso, los entrecruzantes hidrolizables se utilizan para obtener hidrogeles en un solo paso.

Para obtener las redes reajustables se combinan monómeros monofuncionales (como HEA o PEMEA) o una mezcla de ellos con una mezcla de un entrecruzante permanente o estable (como dimetacrilato de poli(etilenglicol) (PEGDMA - PCL1) y entrecruzantes hidrolizables según la invención (como HCL1 o HCL2). Utilizando un fotoiniciador y un absorbente de UV, la mezcla puede obtener la estructura deseada mediante impresión 3D. La estructura impresa en 3D resultante, puede sumergirse en una solución acuosa básica. En estas condiciones, la estructura impresa en 3D se hidroliza parcialmente (debido a los agentes de entrecruzamiento hidrolizables según la invención) y, por lo tanto, la densidad de entrecruzamiento final disminuye. Como resultado, la estructura impresa generada es capaz de acomodar una mayor cantidad de agua y comportarse como un hidrogel.

Un ejemplo de red reajustable se obtiene de la siguiente manera: los componentes polimerizables de la resina (1 , 2, 3 y 4 mostrados en la Figura 8) son:

A) diferentes proporciones en peso del entrecruzante hidrolizable HCL2 y un entrecruzante estable (dimetacrilato de polietilenglicol, PEGDMA) y

B) diferentes proporciones en peso de PEGMEA y HEA como monómeros monofuncionales.

A) y B) forman una formulación fotocurable

La suma de las cantidades de monómeros (monofuncionales) y entrecruzamientos es el 100% del peso al que se refieren las relaciones ponderales: HCL2 + PEGMEA + HEA+ PEGMDA = 100 (denominado en adelante “peso total”).

Además de los entrecruzantes y monómeros monofuncionales, el fotoiniciador TPO en un intervalo de 0,35-1 % en peso (respecto al peso total) y un absorbente UV (Sudan I) al 0,2 % en peso (respecto al peso total) se agregaron a la formulación fotocurable. Esta mezcla (A+B+ TPO + Sudán I) se empleó para imprimir en 3D la red ajustable deseada. Como la red reajustable impresa en 3D resultante contiene entrecruzamientos estables e hidrolizables (consulte la Figura 8), cuando la estructura se sumerge en una solución acuosa básica, los entrecruzamientos se hidrolizan parcialmente (debido a la presencia de HCL2) y, por lo tanto, la densidad de entrecruzamiento final disminuye. Como resultado, la red reajustable generada: es capaz de acomodar una mayor cantidad de agua y comportarse como un hidrogel (ver Figura 8).

La figura 8 muestra un ejemplo de cómo se obtiene el hidrogel utilizando los entrecruzantes de la invención.

La Tabla 3 resume las 2 series diferentes de resinas preparadas. Cada serie (cada columna) se refiere a un conjunto de formulaciones en los intervalos indicados en la Tabla. Para todas las formulaciones, la relación en peso (HCL2+PEGDMA)/(PEGMEA+HEA) es 15/85.

In case of series 1 , the weight percentage of PEGMEA and HEA, compared to the total weight of the polymeric components (crosslinkers and monofunctional monomers) remains constant at values of 25 and 60, respectively. This series 1 includes formulations with different HCL2/PEGDMA weight ratios. Specifically, 6 formulations have been prepared in which the HCL2/PEGDMA weight ratios have been 0/15, 3/12, 5/10, 7.5/7.5, 10/5 and 13/2.

En el caso de la serie 2, el porcentaje en peso de HCL2 y PEGDMA, respecto al peso total de los componentes poliméricos (entrecruzantes y monómeros monofuncionales) se mantiene constante en valores de 7,5 y 7,5. Esta serie 2 incluye formulaciones con diferentes relaciones de peso PEGMEA/HEA. En concreto se han preparado 5 formulaciones en las que las relaciones ponderales PEGMEA/HEA han sido 85/0, 60/25, 40/45, 20/65 y 0/85.

Tabla 3. Composiciones de las resinas preparadas. Todas las cantidades están en % en peso con respecto al peso total del entrecruzante más los monómeros monofuncionales.

Ejemplo para la preparación de piezas de impresión de 20 g de una resina fotocurable que contiene HCL2, PEGDMA, PEGMEA y HEA en una relación de peso de 7,5/7,5/25/60: En primer lugar, se añaden a un vial 1 ,5 g de HCL2, 1 ,5 g de PEGDMA, 5 g de PEGMEA y 12 g de HEA. Después de esto, se añaden 2,67 mg de Sudán I y se tapa el vial con papel de aluminio. A continuación, se añaden 0,2 g de fotoiniciador (en este caso utilizando un 1 % en peso con respecto al peso total) y se agita la mezcla durante 5-10 minutos hasta que la mezcla sea completamente homogénea. La resina está entonces lista para ser probada en la impresora. La resina se agrega al tanque y se eligen los parámetros de impresión: capa 100 .m, altura de la balsa 1 mm, desplazamiento de la balsa 4 mm, tiempo de exposición de la capa 20 s, tiempo de exposición desactivada 5 s, tiempo de exposición de la capa inferior 60 s, capas inferiores 5 pcs, velocidad inferior de la plataforma 100 mm/m y velocidad de elevación de la plataforma 100 mm/m. Las impresoras utilizadas son la Zortrax Inkspire y la Creality LD-002H, utilizando Chitubox para Creality y Z-Suite para Zortrax como programas de diseño, respectivamente. Después de la impresión se realiza una etapa de lavado en isopropanol de 5 minutos y un proceso de post-curado de 30 minutos a temperatura ambiente en cámara de fotocurado.

El proceso descrito anteriormente se llevó a cabo para las 11 formulaciones citadas en la tabla 3. La capacidad de impresión se probó fabricando piezas de 2 cm x 2 cm x 2 mm. Todas las formulaciones se pueden imprimir normalmente.

Las piezas impresas se sumergieron en agua básica (NaOH al 2 % en peso en agua, durante 20 horas a TA (15-30 °C) para hidrolizar HCL2 y obtener hidrogeles hinchados, y luego caracterizar gravimétricamente los hidrogeles hinchados en estado hinchado y seco. El hinchamiento se determinó a partir de 100(WS-WD)/WD, siendo WS y WD el peso en estado hidratado y en estado seco. La Figura 9 muestra el hinchamiento de los hidrogeles de la serie 1 , como ejemplo, después de todo el tratamiento (impresión por DLP e inmersión en agua básica). Cuanto mayor sea la cantidad relativa de PEGDMA (respecto a la suma de entrecruzantes), menor será la capacidad de hinchamiento de los hidrogeles finales, lo cual es consistente con el mecanismo indicado en la Figura 8, ya que se mantienen entrecruzamientos más estables en los sistemas

Figura 10. Izquierda: piezas impresas en 3D obtenidas directamente después de la impresión por DLP. Derecha: Piezas después del tratamiento en agua básica.

EJEMPLO 4

FABRICACIÓN DE MATERIALES ENTRECRUZADOS REPROCESABLES IMPRESOS EN 3D.

En este caso, los entrecruzantes hidrolizables de la invención se utilizan para obtener vitrímeros - materiales entrecruzlados reprocesables-, (Figura 11). La capacidad de reprocesamiento se basa en la sensibilidad de los beta-aminoésteres de HCL (1 , 2 o 3) que dan lugar a reacciones de transesterificación en un entorno rico en -OH. Los puntos de entrecruzamiento en este caso se comportan como los llamados enlaces covalentes dinámicos (DCB) que imparten capacidad de reprocesamiento a la estructura impresa. Este ejemplo se basa en un ejemplo bibliográfico (Nature Communications (2018) 9:1831) que describe una formulación vitrímera típica basada en la transesterificación. Este ejemplo bibliográfico utiliza como componentes polimerizables un entrecruzante que contiene ásteres no activados y acrilato de 2-hidroxi-3-fenox¡prop¡lo (HPPA) como monómero monofuncional que contiene -OH, en una proporción de peso de 1 :9. Se debe incluir un catalizador para la transesterificación (acetilacetona hidratada de zinc, Zn(acac)2)) de acuerdo con este artículo.

Según la presente invención, se ha sustituido el reticulante del ejemplo bibliográfico por cualquiera de los HCL (1 , 2 ó 3) de la invención. De esta manera, como estos entrecruzantes HCL contienen ásteres activados, la transesterificación puede tener lugar sin necesidad de un catalizador (aunque se puede usar un catalizador). Así, los componentes polimerizables de la resina de este ejemplo de la invención son: un entrecruzante transesterificable (HCL1 , HCL2 o HCL3) y HPPA en una relación ponderal HCL/HPPA de 1/9. Además de los monómeros, se agregaron el fotoiniciador TPO al 2 % en peso (respecto al peso total) y un absorbente UV (Sudan I, solo hay que imprimir la formulación) al 0,2 % en peso (respecto al peso total)) a la formulación fotocurable. ;¡ón de material entrecruzado

Las polimerizaciones descritas a continuación se han llevado a cabo con o sin 2- etilhexanoato de estaño (II) como catalizador (3 g, 5 mol% con respecto a los grupos OH) para la transesterificación. Como las piezas obtenidas sin catalizador se comportan como vitrímeros, a continuación se describe únicamente el procedimiento sin catalizador. Se añadieron 45 g de HPPA en un frasco de 100 mi con 5 g de HCL2 como entrecruzante. Los componentes se mezclaron a unos 60 °C. Se añadió TPO (1 ,0 g) como iniciador a temperatura ambiente. En el caso de fotocurado en cámara de curado, la mezcla de reacción (Figura 12a) fue inyectada en moldes apropiados, preparados con películas de polipropileno separadas con espaciadores de silicona de 0.5 mm de espesor. La fotopolimerización se realizó durante 40 minutos bajo radiación UV (A=365 nm) en una lámpara ultravioleta UVP (modelo CL-1000L, 230V). Después de la fotopolimerización, las redes se recuperaron de los moldes (Figura 12b). En el caso de la impresión 3D, se añadió Sudán I (0,02 % en peso respecto al peso total) como fotoabsorbente. Las resinas se almacenaron en frascos de laboratorio de color ámbar a 5 °C. Las resinas son estables durante más de 4 meses sin gelificación ni precipitación, y se pueden utilizar directamente para la impresión 3D. Para el proceso de impresión, la resina se agrega al tanque y se eligen los parámetros de impresión: capa 50 .m, tiempo de exposición de la capa 15 seg, tiempo de exposición de la capa inferior 30 seg, velocidad de descenso de la plataforma 150 mm/m y velocidad de elevación de la plataforma 65 mm /metro. La impresora utilizada es la Creality LD-002H, utilizando Chitubox for Creality como programas de diseño. Tras la impresión se realiza un lavado en isopropanol de 5 minutos y un post-curado de 30 minutos a 60°C en cámara de curado mediante fotopolimeñzación.

Para probar el comportamiento vitrímero, ambos tipos de piezas, las obtenidas por fotopolimeñzación en cámara UV o las preparadas en impresora 2D (2cmx2cm2mm), se cortaron en pequeños trozos (Figura 12-c) y se prensaron con calor (180°C para HCL3 y 50 bars de presión) durante 5 min (para HCL3) obteniendo nuevamente una película homogénea (Figura 12-d). Al calentar, puede ocurrir un intercambio de enlaces debido a las reacciones de transesteñficación entre los grupos hidroxilo y beta- aminoéster (Figura 11). A esta temperatura, los puntos de entrecruzamiento son enlaces covalentes dinámicos (DCB) que confieren capacidad de reprocesamiento a la estructura impresa. El material impreso prístino solo contiene los beta-aminoésteres originales de HCL (1 , en la Figura 11). Cuando se calienta, y gracias a que este éster es lábil y por tanto se activa hacia la transesteñficación, estos enlaces se rompen dando lugar a nuevos beta-aminoésteres (3, en la Figura 11). La etiqueta 2 en la Figura 11 indica el éster original. Esta operación se denomina "reprocesamiento", lo que significa que las cadenas de polímero pueden reorganizarse al calentar la estructura entrecruzada, lo que permite la procesabilidad.

Más interesante aún, el material puede transformarse en una cadena termoplástica lineal por hidrólisis de los agentes de entrecruzamiento HCL. En concreto, las piezas fotopolimeñzadas obtenidas por impresión 3D descritas en el apartado anterior se vuelven solubles tras una inmersión de 20 horas en una mezcla de agua básica/THF (tetrahidrofurano) o agua básica/etanol. Los disolventes orgánicos son necesarios debido a la hidrofobicidad de la estructura de la red.