<Desc/Clms Page number 1>
Titel
Werkwijzen en produkten voor het bleken van tanden.
Technisch vakgebied Deze uitvinding betreft nieuwe methoden en nieuwe formuleringen voor het "bleken" of "witten" van tanden. Beide termen hebben dezelfde betekenis in het kader van dit dokument. Doel is om verkleuringen aan de buitenkant en binnenin de tand te verwijderen, om aldus helderwitte tanden te bekomen.
Stand van de techniek Patienten, tandartsen en consumenten beogen de witheid van tanden te behouden of te herstellen.
Er is heel wat bekend over de oorzaak van verkleuringen. Ze kunnen zich aan de buitenkant van de tand voordoen, in het glazuur of in het dentine dat zich dichtbij het tandoppervlakte bevindt en worden"extrinsieke verkleuringen"genoemd ; ze kunnen zich ook dieper in de tand manifesteren, de "intrinsieke verkleuringen".
Extrinsieke verkleuringen worden veroorzaakt door : kolonisatie van diverse soorten bacterien, neerslag van glycoproteinen en chromoforen van bacterien (plaque), afbraakprodukten van bloed, hemoglobuline en zwavel bevattende proteinen ; of door opname van zware metalen (zoals cadmium, lood, nikkel en koper) of van geneesmiddelen met chlorhexidine, mangaan of zilver. Voedingsmiddelen zoals koffie, tee, wijn, sommige fruitsoorten zoals krieken, bessen, druiven. behoren tot de belangrijke oorzaken van extrinsieke verkleuringen. Vooral het voedingsingredient "tannine" draagt bij tot de verkleuring. Het vormt water onoplosbare complexen met proteinen en zetmelen en slaat neer op de tanden.
Tabaksrook is een andere bron van vervuiling.
Minstens een gedeelte van de extrinsieke vervuiling kan verwijdert worden bij middel van een fysische, schurende, behandeling van het tandoppervlakte ; chemische en enzymatische bleekmiddelen kunnen echter wel helpen.
Na verloop van tijd kunnen extrinsieke verkleuringen dieper penetreren in de tand en intrinsieke verkleuringen opleveren. Deze verkleuringen kunnen ook een interne oorzaak hebben en het gevolg zijn van afbraakprodukten van bloed, consumptie van bepaalde soorten antibiotica (tetracyclines) of van overmaat van fluorides, of opname van voedingsingredienten die de tanden bereiken via de bloedbaan. Ziekten zoals cikkel-cel anemie, thalassemie en ziekten van lever en nieren, kunnen ook verkleuringen veroorzaken.
<Desc/Clms Page number 2>
Intrinsieke verkleuringen kunnen alleen maar verwijderd worden met bleekmiddelen die in staat zijn de tand in de diepte te penetreren.
In het verleden zijn een aantal bleekmethoden ontwikkeld die hoofdzakelijk gebaseerd zijn op het gebruik van een peroxide derivaat, zoals waterstofperoxide, urea-peroxide of een peroxide/natriumperboraat mengsel. In sommige gevallen wordt de reaktiviteit van het peroxide verhoogd door behandeling met hitte of licht.
De peroxide concentratie in de bleekformuleringen varieert tussen 1 % en 35 % (op eindgewicht formulering). En de bleekkracht van de formulering hangt in hoge mate af van de concentratie van het bleekprodukt. In geval een substantieel bleek resultaat vereist wordt in een behandeling, is een waterstofperoxide concentratie van minstens 30 % vereist. Bij gebruik van een 10 % urea-peroxide formulering zijn substantiele bleekresultaten pas te bekomen na dagenlange, soms wekenlange, herhaling van de behandeling. De resultaten met waterstofperoxide concentratie beneden de 10 % zijn nog meer bescheiden.
Peroxiden oxideren niet op selektieve wijze. Ze reageren niet alleen met stoffen die tanden verkleuren, maar ook met andere bio-moleculen die aanwezig zijn in de tand, die niet bijdragen tot de verkleuring, en die bij voorkeur onaangetast zouden moeten blijven. In aanwezigheid van ijzer reageren peroxiden zelfs bij voorkeur met suiker-moleculen.
Peroxiden irriteren tandvlees, mond en keel en reageren met essentiele aminozuren en restauratieve materialen. Het tandvlees moet nauwlettend afgeschermd worden op het moment dat de tanden behandeld worden, een vereiste waaraan moeilijk volledig kan voldaan worden. Het meest zorgwekkend is het effekt van de bleekbehandeling op de sterkte eigenschappen van de tanden. Het is bekend dat peroxiden de tanden brozer maakt.
Het doel van deze uitvinding, is de ontwikkeling van een bleekmethode en van formuleringen die de nadelen van het gebruik van peroxiden verminderen en vermijden, terwijl een hoge bleekkracht behouden blijft.
Onlangs werd een niewe techniek ontwikkeld (patent US5989526), waarbij tanden gebleekt worden met oxiderende enzymen, in hoofdzaak laccase enzymen in combinatie met een produkt (versneller) dat de reaktie versterkt.
Het gaat over een éen-staps-bleekproces met een bleek-formulering die minstens een oxiderend enzym
<Desc/Clms Page number 3>
bevat al dan niet in combinatie met een kleine hoeveelheid waterstofperoxide (max. 1%). Men stelt dat het gaat om een veiliger proces omdat de concentratie van waterstofperoxide beperkt wordt.
Echter de bleekkracht (zoals blijkt uit de delta-L resultaten die vermeld staan in het patent) is bescheiden. Enzymen zijn niet in staat tanden te witten tot op het niveau gewenst door patient, tandarts en consument. De nadelen zijn eventueel vermindert in vergelijking met peroxiden, maar de bleekkracht evenzeer. Het patent is vaag over het al dan niet gebruik van hogere concentraties waterstofperoxide in het éénstaps-bleek-proces. Het verwijst naar een eventueel gebruik tot 10 % peroxide, maar waarschuwt tegelijkertijd voor afbraak van het enzym onder deze omstandigheden. Ook het versnellende co-produkt zal niet stabiel zijn in een dergelijke formulering.
Enzymen kunnen verkleuringen slechts in beperkte mate verwijderen en het patent bevat, in tegenstelling tot de claims, geen aanwijzingen dat intrinsieke verkleuringen verwijdert worden (tanden die behandeld worden met chloorhexidine-digluconate bieden geen model voor interne verkleuringen).
Een methode met sterkere bleekkracht is gewenst om te kunnen voldoen aan de verwachtingen van patient, tandarts en consument.
<Desc/Clms Page number 4>
Uitvinding Het onderwerp van deze uitvinding is een nieuwe multistap-bleek-procedure die een maximale bleekkracht combineert met een minimum gebruik aan chemisch bleekmiddel, waardoor de nadelige neveneffekten van een klassieke peroxide behandeling vermindert of vermeden worden.
Wij hebben, verassenderwijze, ontdekt dat blekende enzymen, meer bepaald oxidoreductases, en meer specifiek laccases en verwante enzymen in aanwezigheid van een versnellend co-product, niet alleen een deel van de kleurstoffen verwijderen van de tand (en dus bleken) maar ook een effekt hebben op de kleurstoffen die na behandeling op de tand blijven. De strukturen van deze kleurstoffen worden dermate aangetast door het enzym, dat ze kwetsbaar worden voor chemische bleekmiddelen (peroxiden en verwante bestaande chemische bleekmiddelen) in de daarop volgende bleekstap. Een voorbehandeling met enzymen oefent aldus een synergetisch effekt uit op de daaropvolgende behandeling met een chemisch bleekmiddel.
Aldus en onafgezien het gebruik van een lagere concentratie bleekmiddel, minder stringente reactieomstandigheden en kortere behandelingstijden wordt, desondanks, een groter bleekeffekt te bekomen.
Dankzij het synergetisch effekt, levert deze multistap bleek procedure (met minstens twee, mogelijk meer, stappen) de gewenste combinatie van hoge bleekperformantie en hogere veiligheid en minder neveneffekten, met mindere risico voor het ontstaan van broze tanden. Dit contrasteert met de bekende bleekprocedures die alleen chemische bleekmiddelen gebruiken (en onveiliger zijn) en de methoden op basis van enzymen (die minder bleekkracht hebben).
Meerdere bleekstappen kunnen uitgevoerd worden met chemische bleekmiddelen ; minstens één stap moet voorafgegaan worden door een enzymatische behandeling.
Meerdere bleekstappen kunnen uitgevoerd worden met blekende enzymen ; minstens één ervan moet gevolgd worden door een behandeling met een bekend chemisch bleekmiddel.
De blekende enzymen zijn oxidoreductasen (bij voorkeur laccasen of verwante enzymen zoals catechol oxidase, biluribin oxidase, mono-phenol-monooxygenase. The concentratie van de enzymen ligt tussen 0. 0001 % en 25 % op basis van het eindgewicht van de formulering. De enzymatische reaktie wordt uitgevoerd in het pH gebied 4. 5 tot 9, en bij voorkeur tussen pH 5. 5 tot 7. 5.
<Desc/Clms Page number 5>
Het co-produkt dat de enzymatische reaktie versneld kan elke bekend versnellend produkt zijn zoals vermeld in de conclusie 3 ofwel derivaten van adenine, indole, imidazole, benzothiazole, benzothiadiazole, benzotriazole, purine, benzoxazole, benzimidazole, pteridine, indazole, pyrazolopyrimidine, isoindole, benzisoxazole, carbazole.
Het chemisch bleekprodukt kan elk bekend chemisch bleekprodukt zijn of zoals vermeld in de conclusie 3.
De gebruikte concentratie ligt tussen 0. 0001 % en 25 % op basis eindgewicht van de formulering.
In een aanvullend aspekt van de uitvinding werd, verassenderwijze, gevonden dat met het toevoegen van een wasstap aan de multi-stap bleek-procedure, en volgend op de behandeling van tanden met blekende enzymen (meer specifiek oxidoreductasen, en bij voorkeur laccasen), extra verkleurend materiaal verwijderd kon worden, hetgeen de witheid van de tanden verder verbetert. De wasstap dient uitgevoerd te worden met een alkalische formulering die een hydroxide produkt (eg. natriumhydroxide), een carbonaat produkt (eg. natriumcarbonaat), of "lime" bevat. De pH is tussen 8 en 14, bij voorkeur tussen 9 en 12.
In aan ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd, verassenderwijze, ontdekt dat de bleekkracht van de bleekstap waarbij gebruik wordt gemaakt van chemische bleekmiddelen zoals waterstopperoxide, urea-peroxide of organische peroxiden zoals cumeneperoxide, verbetert wordt door het voorafgaandelijk wassen van tanden met een metaalion-complexerend produkt zoals EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) of DTPA (diethylenetriaminepenta acetic acid). The concentratie van het complexerend produkt is bij voorkeur tussen 0. 001 % en 1 %, maar kan ook meer dan 1% bedragen.
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd verassenderwijze gevonden dat het toevoegen van magnesium-ionen, bij voorkeur magnesiumsulfaat, aan een formulering met een chemisch bleekmiddel op basis van peroxiden, het bleekresultaat verbetert. De concentratie van magnesiumsulfaat is tussen 0. 001 % en 1 % op eindgewicht van de formulering, bij voorkeur tussen 0. 05 % en 0. 2%.
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd verassenderwijze gevonden dat het toevoegen van koper-ionen, bij voorkeur kopersulfaat, en van een koper-coordinerend-produkt, aan een formulering met
<Desc/Clms Page number 6>
een chemisch bleekmidddel op basis van peroxiden, de bleekkracht versterkt. Het koper zout en het koper coordinerend produkt worden gebruikt in de concentratie tot 20 % op eindgewicht van de formulering, bij voorkeur tussen 0. 001 % en 5 %.
Het koper coordinerend produkt kan elk bekend coordinerend produkt zijn zoals verbindingen met stikstof (eg pyridine), met een hydroxylgroep (eg catechol), met een ether group (eg 18 crown 6) of een verbinding met zwavel (eg mercaptosuccinic acid).
Het chemisch bleekmiddel kan elk bekend peroxide zijn, bij voorkeur waterstofperoxide of een organisch peroxide zoals cumeneperoxide. The concentratie van het chemisch bleekmiddel is tussen 0. 001 % en 25 %, bij voorkeur tussen 0. 1 % en 10 %. Het effekt van het gebruik van koper ionen en een koper coordinerend produkt op de oxidatiekracht van een peroxide is bekend voor zover het de oxidatie van lignine in pulp betreft (patent W099/0924 ; tittel"chemical method for lignin depolymerization"). Kleurstoffen in en op tanden hebben echter een andere chemische struktuur en de bereikbaarheid ervan is veel problematischer zodat een gelijkaardig effekt bij tanden vooraf niet kon voorspeld worden.
Het gebruik van deze stoffen in combinatie met chemische peroxide bleekstoffen kan zowel nuttig ingezet worden bij een multi-stap-bleek-procedure als bij een mono-stap-bleek procedure.
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding, werd verassenderwijze ontdekt dat de bleekkracht van de bleekstap met bleek-enzymen, zoals laccasen en verwante enzymen, en met versnellende co-producten, verbeterd kan worden door verzadiging van de bleekformulering met moleculaire zuurstof.
Het verzadigingsproces kan zowel voor de behandeling van tanden als tijdens de behandeling uitgevoerd worden. De verbetering is het resultaat van een grotere beschikbaarheid van zuurstof in de bleekformulering.
Het blijkt tevens mogelijk het bleekeffekt te versterken door toevoeging van een perfluorcarbon product (bijvoorbeeld perfluoro-1, 3-dimethyl cyclohexane) en een emulgator (bijvoorbeeld lecithine van ei) aan de formulering met bleekenzymen zoals laccase en verwante enzymen. Deze formulering wordt verzadigd met moleculaire zuurstof.
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd ontdekt dat het tannase enzym, een enzym dat tannine (een voedingsingredient dat verkleuring van tanden veroorzaakt) afbreekt, in staat is om tanden te bleken. Het tannase kan afkomstig zijn van Asp.
Oryzae of van elk ander organisme dat tannase
<Desc/Clms Page number 7>
produceert. Het enzyme wordt gebruikt bij een temperatuur tussen 0 en 70 graden celcius, bij voorkeur bij 20 tot 45 graden celcius ; de pH is tussen 3 en 8, bij voorkeur tussen 5. 5 en 6. 5. de enzyme concentratie is tussen 0. 001 % en 25 % op basis eindgewicht van de formulering (bij verdunde oplossing kan de concentratie boven 25 % uitstijgen).
Het is gebruikelijk dat de enzym aktiviteit van de enzym oplossing zieh bevindt tussen 50 U/gr en 50000 U/gr.
Tannase kan alleen ofwel in combinatie met een oxiderend enzym zoals laccase of verwant enzym, ingezet worden in een bleek formulering.
Tannase enzymen kunnen gebruikt worden in een multi stap-en in een één-staps bleek procedure.
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd verassenderwijze ontdekt dat bleek-formuleringen met Mn-peroxidase in staat zijn om tanden te bleken.
Mn-peroxidase kan ook in combinatie met andere oxidoreductasen of met tannase ingezet worden en dit zowel in multi stap als in één staps bleek formuleringen.
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd verassenderwijze ontdekt dat het mogelijk is om "interne" verkleuringen te bleken met een formulering op basis van enzymen zoals oxidoreductasen, bij voorkeur laccasen of verwante enzymen, en/of Mnperoxidase al dan niet in aanwezigheid van een kleine hoeveelheid waterstofperoxide. Tot op heden zijn geen experimentele gegevens in de openbaarheid bekend die een dergelijk effekt aantonen (Patent US5989526 hanteert een dergelijke conclusie op basis van experimenten met tanden die gekleurd werden met chlorhexidine-digluconate, maar dit produkt vormt geen interne verkleuringen).
In een ander aanvullend aspekt van de uitvinding werd ontdekt dat een formulering op basis van oxidoreductase enzymen, bij voorkeur laccasen of verwante enzymen, of Mn-peroxidase of tannase in staat is om verkleuringen te bleken die veroorzaakt werden door tabaksrook. Tot op heden zijn geen experimenten bekend die zulks aantonen.
De bovenstaande aspekten van de uitvinding worden toegepast bij het bleken van tanden ; de produkten kunnen zowel gebruikt worden door tandartsen als door schoonheidsinstituten en door consumenten thuis.
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
Methode en Materialen Aan de Dental School, Vrije Universiteit Bussel, V. Geneeskunde, werden tanden verzameld.
De tanden werd in twee gelijke delen gesneden volgens hun langste axis en het versneden oppervlak van elke tandhelft werd aan een glazen plaatje gelijmd met cyanoacrylaat lijm.
Elke tandhelft werd behandeld met een verschillende bleekprocedure ; ofwel met een experimentele bleek procedure ofwel, ter vergelijking, met een conventionele bleekprocedure.
De behandele tanden werden gefotografeerd met een Canon reflex camera uitgerust met een speciale medische lens op statief. Diapositieven werden gemaakt van de experimentele tanden, maar ook van commercieel beschikbare standaard tanden (shade guide, Vita) teneinde effekten veroorzaakt door variaties in het filmmateriaal op te heffen.
De diapositieven werden geanalyseerd met computer software volgens Bentley et al (J. Amer. Dent. Assoc ;, 1999 ; 130 : 809-816). Het aantal gemeten blauwe pixels werd als maatstaf genomen voor de witheid van de tand.
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
<tb>
<tb>
Patenten <SEP> onderzoek
<tb> nummer <SEP> datum <SEP> tittel
<tb> US05098303 <SEP> 03/92 <SEP> Method <SEP> for <SEP> bleaching <SEP> teeth
<tb> USRE034196 <SEP> 03/93 <SEP> Method <SEP> and <SEP> material <SEP> for
<tb> brigthening <SEP> teeth
<tb> US05208010 <SEP> 05/93 <SEP> Tooth <SEP> whithening <SEP> dentrifice
<tb> US05376006 <SEP> 12/94 <SEP> Dental <SEP> bleaching <SEP> compositions
<tb> and <SEP> methods <SEP> for <SEP> bleaching
<tb> teeth <SEP> surfaces
<tb> US5601750 <SEP> 02/97 <SEP> Enzymatic <SEP> bleach <SEP> composition
<tb> US05770105 <SEP> 06/98 <SEP> Methods <SEP> for <SEP> manufacturing <SEP> sticky
<tb> bleaching <SEP> compositions
<tb> US05746598 <SEP> 05/98 <SEP> Dental <SEP> bleaching <SEP> compositions
<tb> including <SEP> a <SEP> sticky <SEP> matrix
<tb> material
<tb> US05725843 <SEP> 03/98 <SEP> Methods <SEP> for <SEP> bleaching <SEP> teeth
<tb>
surfaces
<tb> EP00511782B1 <SEP> 12/98 <SEP> Polymer <SEP> composition <SEP> for <SEP> tooth
<tb> bleaching <SEP> and <SEP> other <SEP> dental <SEP> uses
<tb> thereof
<tb> US5752980 <SEP> 05/98 <SEP> Bleaching <SEP> process <SEP> comprising <SEP> use
<tb> of <SEP> phenol <SEP> oxidizing <SEP> enzyme, <SEP> a
<tb> hydrogen <SEP> peroxide <SEP> source <SEP> and <SEP> an
<tb> enhancing <SEP> agent
<tb> US5795855 <SEP> 08/98 <SEP> Enhancement <SEP> of <SEP> laccase <SEP> reactions
<tb> US5851233 <SEP> 12/98 <SEP> Bleaching <SEP> process <SEP> comprising <SEP> use
<tb> of <SEP> a <SEP> phenol <SEP> oxidizing <SEP> enzym,
<SEP> a
<tb> 4
<tb> hydrogen <SEP> sourceand <SEP> an <SEP> enhancing
<tb> agent
<tb> US5885304 <SEP> 03/99 <SEP> Enhancement <SEP> of <SEP> laccase <SEP> reactions
<tb> US05922307 <SEP> 07/99 <SEP> Tooth <SEP> bleaching <SEP> compositions
<tb> US05989526 <SEP> 11/99 <SEP> Tooth <SEP> bleaching
<tb>