<Desc/Clms Page number 1>
@ Titel
Formuleringen met tannase enzym voor het bleken van tanden.
Technisch vakgebied Deze uitvinding betreft een nieuwe formulering en nieuwe werkwijze voor het "bleken" of "witten" van tanden. Beide termen hebben dezelfde betekenis in het kader van dit dokument.
Doel is om verkleuringen te verwijderen, om aldus witte 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" genaamd.
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 verwijderd worden bij middel van een fysische, schurende, behandeling van het tandoppervlakte.
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 sikkel-cel anemie, thalassemie en ziekten van lever en nieren, kunnen ook verkleuringen veroorzaken.
<Desc/Clms Page number 2>
In het verleden zijn een aantal bleekmethoden ontwikkeld die hoofdzakelijk gebaseerd zijn op het gebruik van een peroxide, zoals waterstofperoxide, urea-peroxide of een peroxide/natriumperboraat mengsel. Bij sommige procedures 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 één 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.
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 betreft een één-staps-bleekproces met een bleek- formulering die minstens één oxiderend enzym 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 van laccase (zoals blijkt uit de delta-L resultaten die vermeld staan in het patent) is begrensd.
<Desc/Clms Page number 3>
Het patent is ook 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.
Laccasen kunnen dus verkleuringen slechts in begrensde mate verwijderen.
De ontwikkeling van een nieuwe formulering op basis van een ander enzym(en) met een veilige en selektieve bleekkracht is dus gewenst.
<Desc/Clms Page number 4>
Methode en Materialen Aan de Dental School, Vrije Universiteit Brussel, V.U.B.,Faculteit Geneeskunde, werden tanden verzameld.
De tanden werden behandeld met een mengsel van speeksel en chloorhexidine digluconaat ; werden ze behandeld met een aftreksel van koffie en tee.
Sommige 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 Nikon digitale camera.
De foto, maar ook commercieel beschikbare standaard tanden (shade guide, Vita) worden in de computer gescanned.
De foto's 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 5>
Uitvinding Het onderwerp van deze uitvinding betreft een nieuwe formulering bevattende het enzym tannase (tannin acylhydrolase EC 3.1.1.20), voor het bleken van tanden.
Wij hebben verassenderwijze ontdekt dat het enzym tannase in staat is om verkleuringen, die veroorzaakt worden door tannin of een verwant poly-phenolisch produkt, van de tand te verwijderen.
Tannin behoort tot een belangrijke klasse van voedingsingredienten die verkleuringen kunnen veroorzaken. Het zijn plant componenten met een complexe poly-phenolische struktuur.
Tannin komt voor in vele voedingsmiddelen waaronder koffie, tee, wijn, krieken, bessen en druiven.
In combinatie met proteinen en zetmelen vormt het een hardnekkige en wateronoplosbare neerslag op tanden.
Na verloop van tijd, dringt het dieper in de tand via kleine scheurtjes.
Het tannase enzym kan selektief tannin hydrolyseren en blijkt verrasenderwijze ook in staat te zijn om tannase dat neergeslagen is op tanden te hydrolyseren en te verwijderen van het tandoppervlak.
Het tannase enzym kan bekomen worden uit een veelheid van natuurlijke organismen, waaronder het Asp. Oryzae (Koji mold); het kan echter ook uit genetisch veranderde organismen gewonnen worden.
De bleek formulering met het tannase enzym kan ingezet worden bij een temperatuur van 0 tot 80 graden celcius, bij voorkeur tussen 20 en 60 graden, en nog meer bij voorkeur bij 35 tot 45 graden. De bleekprocedure kan uitgevoerd worden bij een pH van 2 tot 9, bij voorkeur pH van 4 tot 7 , en nog meer bij voorkeur een pH van 5 tot 6.
De tannase enzym concentratie in de bleek formulering kan elke concentratie zijn, zonder begrensd te zijn tot tussen 1 ppm van het enzymprodukt bij een aktiviteit van 500 U/gr enzym ( 500 x 10^-6 U/gr bleek formulering) tot verschillende duizenden U gram bleek formulering.
Het tannase enzym kan ingezet worden zowel in een één-fasige als een meer-fasige bleekprocedure ; het laatste geval kan de behandeling met tannase voorafgegaan of gevolgd worden door een behandeling met andere enzymen, meer specifiek oxiderende enzymen zoals laccase (met of zonder mediator) of verwante oxidoreductasen of Mn peroxidase, of een behandeling met een chemisch oxiderend produkt, zoals waterstofperoxide, urea-peroxide, perboraat,
<Desc/Clms Page number 6>
natriumchloriet of enig ander chemisch oxidans dat bekend is in het openbaar domein.
<Desc / Clms Page number 1>
@ Title
Formulations with tannase enzyme for teeth whitening.
Technical Field This invention relates to a new formulation and method for "whitening" or "whitening" teeth. Both terms have the same meaning in the context of this document.
The aim is to remove discolouration, so as to obtain white teeth.
State of the art Patients, dentists and consumers aim to maintain or restore the whiteness of teeth.
A lot is known about the cause of discolouration. They can occur on the outside of the tooth, in the enamel or in the dentin that is close to the tooth surface and are called extrinsic discolorations; they can also manifest themselves deeper in the tooth called the "intrinsic discolouration".
Extrinsic discolorations are caused by: colonization of various types of bacteria, precipitation of glycoproteins and chromophores of bacteria (plaque), degradation products of blood, hemoglobulin and sulfur-containing proteins; or by incorporating heavy metals (such as cadmium, lead, nickel and copper) or from drugs with chlorhexidine, manganese or silver. Foods such as coffee, tee, wine, some types of fruit such as cherries, berries, grapes are among the important causes of extrinsic discolouration. The food ingredient "tannin" in particular contributes to the discoloration. It forms water-insoluble complexes with proteins and starches and deposits on the teeth.
Tobacco smoke is another source of pollution.
At least a part of the extrinsic contamination can be removed by means of a physical, abrasive treatment of the tooth surface.
Over time, extrinsic discolorations can penetrate deeper into the tooth and produce intrinsic discolorations. These discolorations can also have an internal cause and result from breakdown products from blood, consumption of certain types of antibiotics (tetracyclines) or from excess fluorides, or uptake of food ingredients that reach the teeth through the bloodstream. Diseases such as sickle-cell anemia, thalassemia and liver and kidney diseases can also cause discolorations.
<Desc / Clms Page number 2>
In the past, a number of bleaching methods have been developed which are mainly based on the use of a peroxide, such as hydrogen peroxide, urea peroxide or a peroxide / sodium perborate mixture. In some procedures, the reactivity of the peroxide is increased by treatment with heat or light.
The peroxide concentration in the bleaching formulations varies between 1% and 35% (on final weight formulation). And the bleaching power of the formulation is highly dependent on the concentration of the bleaching product. In case a substantially pale result is required in one treatment, a hydrogen peroxide concentration of at least 30% is required. When a 10% urea-peroxide formulation is used, substantial bleaching results can only be obtained after days, sometimes weeks of, repetition of the treatment. The results with hydrogen peroxide concentration below 10% are even more modest.
Peroxides do not oxidize selectively. They react not only with substances that discolor teeth, but also with other bio-molecules that are present in the tooth, that do not contribute to the discoloration, and that should preferably remain unaffected. Peroxides even preferentially react with sugar molecules in the presence of iron.
Peroxides irritate gums, mouth and throat and react with essential amino acids and restorative materials. The gums must be carefully screened off when the teeth are treated, a requirement that is difficult to fully meet. The most worrying is the effect of the bleaching treatment on the strength properties of the teeth. Peroxides are known to make the teeth brittle.
Recently a new technique was developed (patent US 5989526), in which teeth are bleached with oxidizing enzymes, mainly laccase enzymes in combination with a product (accelerator) that enhances the reaction.
It is a one-step bleaching process with a bleaching formulation that contains at least one oxidizing enzyme, whether or not in combination with a small amount of hydrogen peroxide (max. 1%).
It is said that it is a safer process because the concentration of hydrogen peroxide is limited.
However, the bleaching power of laccase (as evidenced by the delta-L results stated in the patent) is limited.
<Desc / Clms Page number 3>
The patent is also vague about whether or not to use higher concentrations of hydrogen peroxide in the one-step bleaching process. It refers to a possible use up to 10% peroxide, but at the same time warns against degradation of the enzyme under these conditions. The accelerating co-product will also not be stable in such a formulation.
Laccases can therefore only remove discolorations to a limited extent.
The development of a new formulation based on a different enzyme (s) with a safe and selective bleaching power is therefore desirable.
<Desc / Clms Page number 4>
Method and Materials Teeth were collected at the Dental School, Vrije Universiteit Brussel, V.U.B., Faculty of Medicine.
The teeth were treated with a mixture of saliva and chlorhexidine digluconate; they were treated with an extract of coffee and tee.
Some teeth were cut into two equal parts along their longest axis and the cut surface of each tooth half was glued to a glass plate with cyanoacrylate glue. Each tooth half was treated with a different bleaching procedure; either with an experimental bleaching procedure or, for comparison, with a conventional bleaching procedure. The treated teeth were photographed with a Nikon digital camera.
The photo, but also commercially available standard teeth (shade guide, Vita) are scanned in the computer.
The photos were analyzed with computer software according to Bentley et al (J.Amer.Dent.Assoc ;, 1999; 130: 809-816). The number of measured blue pixels was taken as a measure of the whiteness of the tooth.
<Desc / Clms Page number 5>
Invention The subject of this invention relates to a new formulation containing the enzyme tannase (tannin acylhydrolase EC 3.1.1.20) for teeth whitening.
We have surprisingly discovered that the enzyme tannase is capable of removing discolorations caused by tannin or a related polyphenolic product from the tooth.
Tannin belongs to an important class of food ingredients that can cause discolorations. They are plant components with a complex polyphenolic structure.
Tannin is found in many foods including coffee, tee, wine, cherries, berries and grapes.
In combination with proteins and starches, it forms a stubborn and water-insoluble precipitate on teeth.
Over time, it penetrates deeper into the tooth through small cracks.
The tannase enzyme can selectively hydrolyze tannin and surprisingly also appears to be able to hydrolyze and remove tannase deposited on teeth from the tooth surface.
The tannase enzyme can be obtained from a multitude of natural organisms, including the Asp. Oryzae (Koji mold); however, it can also be extracted from genetically modified organisms.
The bleaching formulation with the tannase enzyme can be used at a temperature of 0 to 80 degrees Celsius, preferably between 20 and 60 degrees, and even more preferably at 35 to 45 degrees. The bleaching procedure can be carried out at a pH of 2 to 9, preferably a pH of 4 to 7, and even more preferably a pH of 5 to 6.
The tannase enzyme concentration in the bleaching formulation can be any concentration, without being limited to between 1 ppm of the enzyme product at an activity of 500 U / g enzyme (500 x 10 6 -6 U / g bleach formulation) to several thousand U gram bleaching formulation.
The tannase enzyme can be used in both a one-phase and a multi-phase bleaching procedure; in the latter case, treatment with tannase may be preceded or followed by treatment with other enzymes, more specifically oxidizing enzymes such as laccase (with or without mediator) or related oxidoreductases or Mn peroxidase, or treatment with a chemical oxidizing product such as hydrogen peroxide, urea peroxide, perborate,
<Desc / Clms Page number 6>
sodium chlorite or any other chemical oxidant known in the public domain.