CN102770028A - 抗微生物二氧化硅组合物 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的复合材料包括二氧化硅和抗微生物金属氧化物。所述复合材料可用于抑制微生物生长，且因此可用于多种应用，包括例如作为洁牙剂组合物中的组分。

Description

抗微生物二氧化硅组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年3月25日提交的在先美国临时申请第61/317,426号以及于2011年3月21日提交的美国实用申请第13/052,391号的优先权，其全部内容在此通过引用方式并入。
背景
已知某些金属具有抗微生物性能。这种金属的实例包括银、酮及锌。认为，例如，锌可结合到微生物的膜并延长微生物(microbe)生长周期的停滞期和/或增加完成微生物细胞分裂所需的时间。锌及其它抗微生物化合物已掺入口腔护理产品中以提供抗菌斑作用(anti-plaque effect)。认为，例如，锌的抗菌斑活性通过菌斑酸(plaque acid)对在菌斑中俘获的锌化合物的酸性作用释放锌离子而产生。还认为，当菌斑中的细菌代谢糖类并释放酸时，锌离子从某些菌斑中俘获的锌化合物中释放出来。认为这些锌离子抑制磷酸钙晶体的成核，且因此阻止牙垢形成。
时常，包含锌或其它抗微生物金属化合物的口腔护理产品的味道令人不愉快并在口中具有不希望的口感，这限制了其在消费者中的使用。认为令人不愉快的味道和口感是由抗微生物金属化合物的涩味所引起。抗微生物金属化合物的涩味还对可成功地掺入含抗微生物金属的口腔组合物中的调味剂及其它组分具有一些限制。
抗微生物金属化合物还可赋予口腔护理组合物不希望的味道。例如，已发现，较可溶的锌盐比较不溶的锌盐产生更差的味道。然而，还发现，锌应为可溶形式以有效地对抗细菌和菌斑。因此，当在口腔护理组合物中使用锌化合物时，在效力和味道之间存在取舍，利用较可溶的锌化合物产生较高的抗微生物效力和涩味，而较不溶的形式给予较低的抗微生物效力及较弱的令人不愉快的味道和口感。
因此，进行了许多尝试以减小抗微生物金属化合物(诸如，锌和银)在口腔组合物中特别是洁牙剂组合物中的涩味。然而，这些尝试中的许多在支持微生物生长的情况下提供组合物的良好的抗微生物性能同时还减小涩味方面是不成功的。因此，对解决这些问题的改善的材料和组合物存在需要。
概述
本文公开了包括二氧化硅，和银、锌、铜的金属氧化物，或其混合物的抗微生物二氧化硅复合材料；其中复合材料由具有1微米至100微米的中值粒度的二氧化硅颗粒以及具有最高达二氧化硅颗粒的中值粒度的30％的中值粒度的金属氧化物颗粒来制备。
还公开了包含所述复合材料及至少一种其它洁牙剂组分的洁牙剂组合物。
还公开了制备所述复合材料的方法，包括：a)使银、锌、铜的金属氧化物或其混合物与包含按重量计1％至10％的二氧化硅的含水浆料混合，以提供包含按重量计0.01％至1％的金属氧化物的含水二氧化硅/金属氧化物浆料；其中含水浆料在混合之前处于恒定的酸性pH；b)重新调节含水二氧化硅/金属氧化物浆料的pH至恒定的酸性pH；及c)干燥含水二氧化硅/金属氧化物浆料以提供抗微生物二氧化硅复合材料。
附图简述
图1是二氧化硅颗粒(SiO2)的含水浆料及ZnO颗粒的含水浆料的ζ电势(mV)对pH的图。
图2是不含结合的ZnO的二氧化硅颗粒的含水浆料、具有相对于二氧化硅颗粒按重量计2％的与其结合的ZnO的二氧化硅颗粒的含水浆料，及具有相对于二氧化硅颗粒按重量计10％的与其结合的ZnO的二氧化硅颗粒的含水浆料的ζ电势(mV)对pH的图。
图3是不含与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的SEM图像。
图4是包含按重量计20％的与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的SEM图像。
图5是包含相对于二氧化硅颗粒按重量计20％的与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的EDS映射的SEM图像。在图像上较亮的区域指示锌。
图6是包含按重量计2％的与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的SEM图像(2,000倍放大)。
图7是包含按重量计2％的与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的SEM图像(10,000倍放大)。
图8是不含ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒(对照)的SEM图像(2,000倍放大)。
图9是不含ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒(对照)的SEM图像(10,000倍放大)。
图10是包含按重量计2％的与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的EDS映射的SEM图像；(A)电子图像；(B)Si映射；(C)Zn映射。
图11是不含ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的EDS映射的SEM图像；(A)电子图像；(B)Si映射；(C)Zn映射。
图12是在以下讨论的人工唾液释放研究中Zn浓度随时间变化的图。
图13是复合材料及比较性物理掺合的材料的Zn浓度对pH的图。
详述
如本文所用的，“一(a)”、“一(an)”及“该(the)”包括复数指示物，除非上下文另外清楚指出。
“包括(comprise)”或变形诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”意指包括陈述的整数或步骤或者整数或步骤的组，但不排除任何其它整数或步骤或者整数或步骤的组。
本文所公开的复合材料可用于抑制微生物生长。通常，本发明的复合材料能够由较不溶的金属化合物(诸如氧化锌)产生金属离子(诸如锌离子)。因此，复合材料可用于多种应用，包括例如作为洁牙剂组合物中的组分。
本发明的复合材料包括具有结合到二氧化硅表面的抗微生物金属化合物(诸如包括锌、银或铜的金属化合物)的一个或多个颗粒的二氧化硅。抗微生物金属化合物可以非共价地结合到二氧化硅颗粒。不希望受理论束缚，认为抗微生物金属化合物可以静电地结合到、氢键结合到，和/或物理地吸附到二氧化硅颗粒的表面。
合适的抗微生物金属化合物的实例包括而不限于锌、铜及银化合物。优选的抗微生物金属化合物是锌化合物，诸如氧化锌。也可利用本领域中已知的其它抗微生物金属化合物。
复合材料的含水浆料相对于不具有结合到表面的抗微生物颗粒(例如，氧化锌颗粒)的裸二氧化硅颗粒(即，与存在于所述复合材料中的二氧化硅颗粒在其他方面相同的二氧化硅颗粒)的含水浆料在跨5.0至8.0的pH范围中展现出ζ电势的增加。
例如，复合材料的含水浆料相对裸二氧化硅颗粒的含水浆料可展现出至少10％的ζ电势的增加。在另一个方面，复合材料的含水浆料相对裸二氧化硅颗粒的含水浆料展现出至少15％的ζ电势的增加。在另一个方面，复合材料的含水浆料相对裸二氧化硅颗粒的含水浆料展现出至少20％的ζ电势的增加。在另一个方面，复合材料的含水浆料相对裸二氧化硅颗粒的含水浆料展现出至少25％的ζ电势的增加。在另一个方面，复合材料的含水浆料相对裸二氧化硅颗粒的含水浆料展现出至少30％的ζ电势的增加。在另外的方面，复合材料的含水浆料相对裸二氧化硅颗粒的含水浆料展现出35％或更大的ζ电势的增加。
参照图1，包括按重量计2％的在二氧化硅颗粒的表面上的氧化锌的复合材料的水分散体相对于相同的裸二氧化硅颗粒(不含金属氧化物)在跨5.0至8.0的pH范围中展现出ζ电势的增加。同样地，包括按重量计10％的氧化锌的复合材料在跨相同的pH范围中展现出更大的ζ电势的增加。
存在于复合材料中的抗微生物金属氧化物的量可以变化，但通常将在按重量计复合材料(即，二氧化硅和抗微生物金属化合物复合材料)的约0.1％至约30％的范围中。在另一个方面中，抗微生物化合物的量在按重量计复合材料的约1％至约20％的范围中。
本发明的复合材料还可包括金属阳离子，其可在制备复合材料的过程中形成，或者可在复合材料被用于口腔护理组合物时形成。具体的实例是Zn2+离子，其可在如以下将要讨论的制备复合材料的过程中产生。Zn2+离子也可非共价地结合到二氧化硅颗粒的表面。
复合材料的二氧化硅颗粒的尺寸将根据希望的最终用途而变化。对于一些用途，例如，作为洁牙剂组合物中的增稠剂或磨料，复合材料的二氧化硅颗粒通常具有约1微米至约100微米的范围的中值粒度。在其它方面，二氧化硅颗粒具有约1微米至约50微米的范围的中值粒度，约1微米至约40微米的范围的中值粒度，约1微米至约30微米的范围的中值粒度，约1微米至约20微米的范围的中值粒度，或约1微米至约15微米的范围的中值粒度。
多种类型的二氧化硅产品可用于复合材料中，例如，通常用作洁牙剂组合物中的磨料或增稠剂的市售的二氧化硅产品，诸如可获自J.M.HuberCorporation的ZEODENT二氧化硅产品。在另一方面，用于复合材料中的二氧化硅颗粒是通过向碱金属硅酸盐中加入酸化剂以沉淀二氧化硅产物来制备的沉淀无定形二氧化硅。制备沉淀无定形二氧化硅的方法是本领域已知的。在其它方面，火成二氧化硅、硅胶、胶态二氧化硅及类似物可被用于复合材料中。
类似地，可以使用多种抗微生物金属化合物(例如氧化锌颗粒)。抗微生物金属颗粒的尺寸通常将取决于复合材料所期望的应用类型。通常，抗微生物金属颗粒的尺寸将小于二氧化硅颗粒的尺寸。在一些方面，可以使用亚微米尺寸的抗微生物金属颗粒，例如具有多至1微米粒度的氧化锌颗粒。在其它方面，可以使用较小的氧化锌颗粒，例如具有约1nm至约500nm尺寸范围，约1nm至约400nm尺寸范围，约1nm至约200nm尺寸范围，约1nm至约100nm尺寸范围的颗粒。在具体的实例中，氧化锌颗粒具有小于约100nm的中值粒度。这种颗粒由SIGMA ALDRICH(3050Spruce St.，St.Louis，MO 63103)市售。
如本文所用的，“中值粒度”指的是按数量计50％的样品具有更小的尺寸，且按数量计50％的样品具有更大的尺寸。
在本发明的另一个方面，复合材料通过包括以下步骤的过程来制备：(a)提供二氧化硅颗粒在水中或含水溶液中的酸性浆料；(b)将抗微生物金属化合物(例如，氧化锌、氧化银、氧化铜，等等)与酸性浆料合并；(c)重新调节浆料的pH至酸性pH；及(d)干燥浆料以获得包括(非共价地)结合到二氧化硅颗粒的表面的至少一部分的抗微生物金属颗粒的复合材料。
步骤(a)和步骤(b)优选地在高剪切条件下进行，诸如通过使用合适的混合器。步骤(a)的浆料可通过以合适的量将二氧化硅颗粒加到水溶液或仅仅水中来提供。通常，步骤(a)的浆料将是二氧化硅颗粒在水中的稀的浆料，例如，按重量计20％的二氧化硅或更少，按重量计10％的二氧化硅或更少，按重量计5％的二氧化硅或更少，或者按重量计3％的二氧化硅或更少。在一些方面，步骤(a)的浆料包括按重量计约3％的二氧化硅。
在与抗微生物金属化合物混合之前，优选地将浆料酸化至小于约6.5的pH。在一些方面，在步骤(b)之前，将浆料酸化至约6.5或更低的pH。浆料可用合适的酸来酸化，诸如硫酸或其它矿物酸的溶液。
通过使抗微生物金属颗粒与浆料混合来进行步骤(b)。在一些方面，这可通过将抗微生物金属颗粒加到步骤(a)中提供的浆料中来完成。在使抗微生物金属颗粒与二氧化硅浆料混合过程中或之后不久的某个时刻，优选地将浆料的pH调节(或维持)在低于6.5。在一个方面，在进行步骤(b)的同时使pH维持在低于约6.5。
利用氧化锌作为实例并参照图2，氧化锌(ZnO)的等电点在9和10之间，表示颗粒上的表面电荷为0的pH。pH低于9时，ZnO的表面电荷是阳离子的，而pH高于10时，表面电荷是阴离子的。二氧化硅SiO2的等电点接近于2.2。因此，二氧化硅在几乎整个pH范围内是带负电荷的，且高pH展现出最高的负表面电荷。因此，在步骤(b)过程中，为了改变两个表面的吸引力并使氧化锌颗粒和二氧化硅颗粒结合，使两种颗粒(氧化锌和二氧化硅)之间的相反表面电荷的量(magnitude)最大的浆料pH将产生较高的颗粒结合能。另外，在步骤(b)过程中使pH维持在低于6.5确保了氧化锌在二氧化硅表面上的最优的分散，同时减少了由于自身聚集或群集而引起的任何氧化锌颗粒生长，这在接近氧化锌的等电点时趋于发生。在步骤(b)过程中或步骤(b)之后不久(合并氧化锌和二氧化硅之后)，期望调节或维持从约2.0至约6.5的浆料pH，且优选地从约4.5至约5.5的浆料pH。步骤(b)也可导致Zn2+离子的形成，如以上简单讨论的，其可存在于复合材料中。当这些离子用于洁牙剂制剂中时，其可将Zn2+快速释放至口的口腔中的区域，同时二氧化硅-氧化锌颗粒可在一段时间内作为锌离子源。
使抗微生物金属颗粒与二氧化硅颗粒合并之后，可利用已知技术诸如喷雾干燥、快速干燥、带式干燥及本领域技术人员已知的其它干燥方法来干燥浆料。
本发明的复合材料可用于抑制微生物生长。因此，复合材料可阻止或降低细菌在多种表面上(包括活的受治疗者内或活的受治疗者上)的形成。作为具体的实例，本发明的复合材料可用于抑制受治疗者(诸如人)的口的口腔中的微生物生长。本发明的复合材料可抑制尤其是铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa)、大肠杆菌(Escherichia-Coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)及沙门氏菌(Salmonella)的生长。本发明的复合材料还可降低涩味。
本发明还涉及包括所公开的复合材料的洁牙剂，所述复合材料可与其它洁牙剂组分混合在一起、分散于其它洁牙剂组分中，或以其他方式与其它洁牙剂组分结合。如本文所用的，“洁牙剂组合物”指的是可用于例如通过清洁牙齿的可接触表面来保持口腔卫生的组合物。实例包括牙膏、液体洁牙剂、糊状洁牙剂、粉末洁牙剂及类似洁牙剂。
洁牙剂的实例是除本发明的二氧化硅复合材料以外还包括水、去垢剂、湿润剂、粘合剂、调味剂、除所述复合材料以外的粉末磨料，或其组合作为成分的那些。洁牙剂制剂还可包括在掺入洁牙剂制剂中之前必须被溶解的成分(例如，抗龋齿剂(anti-caries agent)诸如氟化钠、磷酸钠，调味剂诸如糖精)。
本发明的二氧化硅复合材料通常可以以按重量计相对于整个洁牙剂组合物的0.01％至50％的范围内的量，0.01％至30％的范围内的量或0.01％至25％的范围内的量存在于洁牙剂组合物中。当本发明的二氧化硅复合材料实质上是磨料时，该量可以是按重量计0.05％至约25％，且优选地是按重量计约10％至约25％。如果二氧化硅复合材料是粘度改性剂(增稠剂)，则该量可以是按重量计0.05％至约15％。
在另一个方面，洁牙剂组合物包括至少一种其它组分诸如除复合材料以外的磨料、至少一种除复合材料以外的增稠剂、至少一种溶剂、至少一种防腐剂、至少一种表面活性剂，或其组合；其中本发明的二氧化硅复合材料作为洁牙剂中的磨料、增稠剂或其两者而存在。
在一个方面，所公开的二氧化硅复合材料可作为洁牙剂组合物中的磨料单独使用，或作为添加剂或共磨料与本文所讨论的或本领域已知的其它磨料材料一起使用。许多其它常规类型的磨料添加剂可存在于本发明的洁牙剂组合物中。其它这样的磨料颗粒包括，例如，沉淀碳酸钙(PCC)、重质碳酸钙(GCC)、白垩、膨润土、磷酸二钙或其二水合物形式、硅胶(单独地，及任何结构)、沉淀二氧化硅、无定形沉淀二氧化硅(也是单独地，以及任何结构)、珍珠岩、二氧化钛、磷酸二钙、焦磷酸钙、氧化铝、水合氧化铝、煅烧氧化铝、硅酸铝、不溶性偏磷酸钠、不溶性偏磷酸钾、不溶性碳酸镁、硅酸锆、颗粒热固性树脂及其它合适的磨料材料。可将这种材料引入洁牙剂组合物中以调整目标制剂的磨光特性。
除磨料组分外，洁牙剂还可含有一种或多种感官增强剂(organolepticenhancing agent)。感官增强剂包括湿润剂、增甜剂、表面活性剂、食用香料、着色剂及增稠剂(并且有时被称为结合剂、胶或稳定剂)。
湿润剂用于向洁牙剂增加实体或“口的质地(mouth texture)”并防止洁牙剂干燥。合适的湿润剂包括聚乙二醇(以多种不同的分子量)、丙二醇、甘油(丙三醇)、赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、乳糖醇及氢化淀粉水解产物，及其混合物。在具体的实例中，湿润剂以洁牙剂组合物的约20wt％至约50wt％(例如40重量％)的量存在。
可将增甜剂加到洁牙剂组合物(例如，牙膏)中以赋予产品令人愉快的味道。合适的增甜剂包括糖精(如糖精钠、糖精钾或糖精钙)、环己烷氨基磺酸盐(如钠盐、钾盐、或钙盐)、乙酰舒泛钾、索马汀、新橙皮苷二氢查耳酮、氨化甘草甜素、右旋糖、左旋糖、蔗糖、甘露糖及葡萄糖。
表面活性剂可被用于本发明的洁牙剂组合物中以使得组合物在美容方面更易接受。表面活性剂优选地是去污材料，其可赋予组合物去污特性和起泡特性。合适的表面活性剂是安全且有效量的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、两性表面活性剂及甜菜碱表面活性剂，诸如月桂基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，月桂酰肌氨酸、肉豆蔻酰肌氨酸、棕榈酰肌氨酸、硬脂酰肌氨酸及油酰肌氨酸的碱金属盐或铵盐，聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇异硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸酯，月桂基磺基乙酸钠，N-月桂酰肌氨酸，N-月桂酰肌氨酸、N-肉豆蔻酰肌氨酸或N-棕榈酰肌氨酸的钠盐、钾盐及乙醇胺盐，烷基酚的聚氧化乙烯缩合物，椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、棕榈基甜菜碱及类似物。月桂基硫酸钠是优选的表面活性剂。表面活性剂通常以按重量计约0.1％至约15％，优选地按重量计约0.3％至约5％(诸如按重量计约0.3％至约2.5％)的量存在于本发明的口腔护理组合物中。
调味剂也可加到洁牙剂组合物中。合适的调味剂包括但不限于：冬青油、薄荷油、留兰香油、黄樟油以及丁香油，肉桂、茴香脑、薄荷醇、麝香草酚、丁香酚、桉叶油素、柠檬、橙及加入水果味、香料味等的其它这样的调味化合物。这些调味剂通常包括醛、酮、酯、酚、酸以及脂肪醇、芳香醇及其它醇的混合物。
可加入着色剂以改善产品的美观。合适的着色剂包括而不限于由适当的管理部门诸如FDA批准的那些着色剂以及列于欧洲食品药品指令(European Food and Pharmaceutical Directives)中的那些，并包括色素，诸如TiO2，及颜料诸如FD&C染料和D&C染料。
增稠剂可用于洁牙剂组合物中以提供使牙膏避免相分离而稳定的胶状结构。合适的增稠剂包括二氧化硅增稠剂；淀粉；淀粉的甘油剂；树胶诸如卡拉牙胶(梧桐胶)、黄蓍胶、阿拉伯树胶、印度胶、金合欢胶、黄原胶、瓜耳胶和纤维素胶；硅酸镁铝(Veegum)；角叉莱胶；藻酸钠；琼脂；果胶；明胶；纤维素化合物诸如纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基羧丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素及硫酸化纤维素；天然粘土及合成粘土诸如锂蒙脱石粘土；及其混合物。增稠剂或结合剂通常的水平是牙膏组合物的约0wt％至约15wt％。
作为非限制性实例，可用于药膏组合物中的有用的二氧化硅增稠剂例如包括，无定形沉淀二氧化硅诸如ZEODENT 165二氧化硅。其它优选的(但非限制性的)二氧化硅增稠剂是ZEODENT 153二氧化硅、ZEODENT 163二氧化硅和/或ZEODENT 167二氧化硅以及ZEOFREE 177二氧化硅和/或ZEOFREE 265二氧化硅，其全部均获自J.M.Huber Corporation。
治疗剂也可用于组合物中以提供龋齿、牙周病及温度敏感性的预防和治疗。治疗剂的非旨在限制的实例是氟化物源，诸如氟化钠、单氟磷酸钠、单氟磷酸钾、氟化亚锡、氟化钾、氟硅酸钠、氟硅酸铵及类似物；缩合磷酸盐诸如焦磷酸四钠、焦磷酸四钾、焦磷酸二氢二钠、焦磷酸一氢三钠；三聚磷酸盐、六偏磷酸盐、三偏磷酸盐及焦磷酸盐；抗微生物剂诸如三氯生、双胍啶，诸如阿来西定、氯己定及葡萄糖酸氯己定；酶诸如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、葡糖糖化酶、淀粉酶、葡聚糖酶、变聚糖酶(mutanase)、脂酶、果胶酶、鞣酸酶及蛋白酶；季铵化合物诸如苯扎氯铵(BZK)、苄索氯铵(BZT)、氯化十六烷基吡啶(CPC)及溴化度灭芬；金属盐，诸如柠檬酸锌、氯化锌及氟化亚锡；血根提取物及血根碱；挥发油，诸如桉油脑、薄荷醇、麝香草酚及水杨酸甲酯；氟化胺；过氧化物及类似物。治疗剂可以治疗上安全且有效的水平单独地或者结合地用于洁牙剂制剂中。
也可将防腐剂加到本发明的组合物中以防止细菌生长。可以加入安全且有效量的被批准用于口腔组合物的合适的防腐剂诸如尼泊金甲酯、尼泊金丙酯及苯甲酸钠。
本文所公开的洁牙剂还可含有多种额外的成分诸如脱敏剂、愈合剂、其它龋齿预防剂、螯合/隔离剂、维生素、氨基酸、蛋白质、其它抗菌斑/抗牙垢剂、遮光剂、抗生素、抗酶、酶、pH控制剂、氧化剂、抗氧化剂及类似物。
除以上所提到的添加剂外，水通常提供了组合物的剩余部分。水优选地是去离子的，且不含杂质。通常，洁牙剂将包括约5wt％至约70wt％的水，例如5wt％至35wt％的水，诸如11wt％的水。
本发明的二氧化硅复合材料还可掺入多种洁牙剂及其它口腔护理组合物中，所述其它口腔护理组合物包括呼吸带、口香糖(gum)诸如口香糖(chewing gum)、嗽口剂、口腔清洗剂、糖膏剂(例如，锭剂、压制片、硬糖，等等)、可食薄膜、口腔喷雾剂及牙齿美白带。本文所公开的复合材料或组合物可用于通过对受治疗者(诸如人)的口施用复合材料或组合物来降低微生物生长。
实施例
提出以下实施例以向本领域普通技术人员提供本文所要求保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法如何制造及评价的完整的公开内容和描述，并旨在纯粹地示例本发明且并不旨在限制本发明人视为其发明的范围。已经做出尝试以保证数字(例如，量、温度等)的准确性，但应当允许一些误差和偏差。除非另外说明，份数是重量份数，温度以℃计或为环境温度，且压力在大气压下或接近大气压。
实施例1.ZnO-二氧化硅复合材料的制备
在极度高剪切条件(利用ULTRA TURREX混合器30,000rpm)下向3000mL的去离子水中加入80g的ZEODENT 103(获自J.M.HUBER)。滴加硫酸(17％)以获得pH 6.0。其后，在相似的剪切下加入0.5-20g的氧化锌纳米粉末(＜100nm，由SIGMAALDRICH市售)。然后，利用17％硫酸将浆料重新调节至0.5至6.5且优选地4.5至5.5的恒定的pH。其后，在Niro实验室规模的喷雾干燥器中对浆料进行喷雾干燥。
图4中显示了ZnO-二氧化硅复合材料的SEM图像。用于对照，图3是不含与其结合的ZnO的相同的二氧化硅颗粒的SEM图像。图5是显示ZnO跨二氧化硅颗粒表面分布的EDS映射图像，其由图像中较亮的区域指示。
还可利用ZEODENT 103二氧化硅来制备额外的复合材料。图6-图7显示了包括按重量计2％的ZnO的ZEODENT二氧化硅复合材料的SEM图像。图10是包含按重量计2％的与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅颗粒的EDS映射的SEM图像；(A)电子图像；(B)Si映射；(C)Zn映射。相比之下，图8-图9显示了不含与其结合的ZnO的ZEODENT 103二氧化硅的SEM图像。图11也显示了对比的电子图像、Si映射图像和Zn映射图像。
实施例2.利用ZnO-二氧化硅复合材料抑制微生物生长
测定微生物生长的过程
利用标准USP61测试来表征微生物生长。将ZnO-二氧化硅复合材料的10g样品称重于90mL的胰酶大豆肉汤(TSB)或乳糖肉汤中。细菌学培养将指定所使用的肉汤的类型。摇动肉汤/ZnO-二氧化硅复合材料的样品，并将10mL的样品用移液管移到试管中。将金黄色葡萄球菌-ATCC 6538、铜绿假单胞菌ATCC 9027、大肠杆菌ATCC8739或猪霍乱沙门氏菌(Salmonella choleraesuis)ATCC 10708的第二代细菌培养物再水合，并将100μL的每种培养物用移液管移到含有TSB/乳糖肉汤/ZnO-二氧化硅复合材料的试管中。其后，将管及其内含物在30-35℃下温育2天。另外转移到四硫代硫酸盐肉汤&亚硒酸盐-胱氨酸肉汤中以进行沙门氏菌试验，并在30-35℃下温育24小时。将ZnO-二氧化硅培养物直接从所有的肉汤中转移到合适的差异性/选择性琼脂并在30-35℃下另外温育2天，其后读取板。用上述过程类似地测定对照实施例和比较实施例的微生物生长。
微生物生长试验的结果
测试二氧化硅-ZnO复合材料对以上讨论的微生物的抑制能力。参照表1，在纯氧化锌颗粒的存在下未观察到微生物生长。在利用略微碱性的浆料pH(pH 7.3)制备的具有按重量计相对于二氧化硅颗粒的2-20％的ZnO的ZnO-二氧化硅复合材料的存在下观察到一些生长至显著生长。相反，在利用酸性的浆料pH(pH5.5)制备的具有按重量计相对于二氧化硅颗粒的2-20％的ZnO的ZnO-二氧化硅复合材料的存在下观察到极少生长至无生长。
表1.
Figure BDA00002032059300141
参照表2，将ZnO-二氧化硅复合材料与二氧化硅和ZnO的共混物(其中二氧化硅颗粒不包含结合的ZnO)进行比较。在未加入任何ZnO的纯ZEODENT-103(“Z-103”)颗粒的存在下观察到微生物生长。在ZnO和ZEODENT-103的共混物的存在下观察到铜绿假单胞菌的生长，而在ZnO-二氧化硅复合材料的存在下仅观察到痕量生长。这些结果表明，本发明的复合材料表现得比二氧化硅和ZnO的共混物好。
表2.
Figure BDA00002032059300151
实施例3.在人工唾液中的Zn递送
在以下人工唾液制剂中评价了锌的递送和释放：2.2g/L胃粘液素；0.381g/L NaCl；0.213g/L CaCl2-2H2O；0.738g/L K2HPO4-3H2O；1.114g/LKC1。参照图12，可见，复合材料氧化锌-二氧化硅磨料材料在第一小时内消耗了大部分锌，而在其之后，在多至4小时内维持极低水平的锌释放。这在需要快速释放锌离子以首先杀死口中的细菌且然后控制口中的细菌的口腔护理制剂中是有优势的，因为递送系统在口腔中存留小于5分钟，然后被排出。2％的氧化锌和二氧化硅磨料的物理共混材料从长远来看表现是可比的，但锌的初始释放显著较低。
对这些样品进行了浸出锌pH梯度研究(leachable zinc pH ladder study)以确定Zn溶解度曲线。这些研究也在人工唾液中进行。参照图13，可见，在6.0-7.5的一般口的pH下，复合材料Zn的释放比物理共混物Zn的释放高。仅在5.2或更低的pH时观察到两种物质可相比的Zn的释放。因为在这两种情况下氧化锌均被认为是外部地存留，且在物理共混物中更是这样，曲线表明复合材料中的锌的形式比2％的物理共混物中的锌的形式更加可溶，并且因为复合材料的曲线是不同的，这表明不同的可溶物质在起作用。
可对本文所描述的化合物、复合材料、试剂盒、制品、装置、组合物及方法做出多种修改和变形。考虑说明书及本文所公开的化合物、复合材料、试剂盒、制品、装置、组合物及方法的实践之后，本文所描述的化合物、复合材料、试剂盒、制品、装置、组合物及方法的其它方面将变得明显。旨在认为说明书和实例是示例性的。

Claims (20)

1.一种抗微生物二氧化硅复合材料，其包括二氧化硅，和银、锌、铜的金属氧化物，或其混合物；其中所述复合材料由具有1微米至100微米的中值粒度的二氧化硅颗粒以及具有最高达所述二氧化硅颗粒的中值粒度的30％的中值粒度的金属氧化物颗粒来制备。
2.如权利要求1所述的复合材料，其中所述金属氧化物非共价地结合到所述二氧化硅的表面。
3.如权利要求1所述的复合材料，其中所述复合材料的含水浆料相对于用于制备所述复合材料的所述二氧化硅颗粒的含水浆料在跨5.0至8.0的pH范围中展现出ζ电势的增加。
4.如权利要求1所述的复合材料，其包括按重量计0.1％至30％的金属氧化物。
5.如权利要求1所述的复合材料，其中用于制备所述复合材料的所述二氧化硅颗粒具有1微米至20微米的中值粒度。
6.如权利要求1所述的复合材料，其中用于制备所述复合材料的金属氧化物颗粒具有1nm至100nm的中值粒度。
7.如权利要求1所述的复合材料，其中所述金属氧化物是氧化锌。
8.一种洁牙剂组合物，所述洁牙剂组合物包括抗微生物二氧化硅复合材料及至少一种其它洁牙剂组分，所述复合材料包括二氧化硅，和银、锌、铜的金属氧化物，或其混合物；其中所述复合材料由具有1微米至100微米的中值粒度的二氧化硅颗粒以及具有最高达所述二氧化硅颗粒的中值粒度的30％的中值粒度的金属氧化物颗粒来制备。
9.如权利要求8所述的洁牙剂，其中所述金属氧化物非共价地结合到所述二氧化硅的表面。
10.如权利要求8所述的洁牙剂，其中所述复合材料的含水浆料相对于用于制备所述复合材料的所述二氧化硅颗粒的含水浆料在跨5.0至8.0的pH范围中展现出ζ电势的增加。
11.如权利要求8所述的洁牙剂，其包括按重量计0.1％至30％的金属氧化物。
12.如权利要求8所述的洁牙剂，其中用于制备所述复合材料的所述二氧化硅颗粒具有1微米至20微米的中值粒度。
13.如权利要求8所述的洁牙剂，其中用于制备所述复合材料的金属氧化物颗粒具有1nm至100nm的中值粒度。
14.如权利要求8所述的洁牙剂，其中所述金属氧化物是氧化锌。
15.一种制备抗微生物二氧化硅复合材料的方法，包括：
a)使银、锌、铜的金属氧化物，或其混合物与包含按重量计1％至10％的二氧化硅的含水浆料混合，以提供包含按重量计0.01％至1％的金属氧化物的含水二氧化硅/金属氧化物浆料；其中所述含水浆料在混合之前处于恒定的酸性pH；
b)重新调节所述含水二氧化硅/金属氧化物浆料的pH至恒定的酸性pH；及
c)干燥所述含水二氧化硅/金属氧化物浆料以提供所述抗微生物二氧化硅复合材料。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述含水浆料在混合之前处于6.5或更低的pH。
17.如权利要求15所述的方法，其中在步骤(b)中所述pH被调节到4.5至5.5。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述二氧化硅具有1微米至20微米的中值粒度。
19.如权利要求15所述的方法，其中所述金属氧化物具有1nm至100nm的中值粒度。
20.如权利要求15所述的方法，其中所述金属氧化物是氧化锌。
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