CN107205885A - 牙科组合物和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了高性能的牙科修复组合物，尤其是具有良好的自固化时间的两部分组合物。具体地，本文提供的组合物用于修复大龋齿，包含I类空腔和II类空腔。

Description

牙科组合物和使用方法
交叉引用
本申请要求美国临时申请号62/113,899(2015年2月9日提交)、美国临时申请号62/260,193(2015年11月25日提交)的权益，两者通过引用以其整体并入本文。
发明领域
使用领域是牙科组合物，尤其是在牙科修复应用中有用的组合物。
发明背景
牙科修复体或牙科填充物是用于修复缺失牙齿结构的功能、完整性和形态的牙科修复材料。结构损失通常是由于龋齿或外部创伤(本文统称为空腔)引起的。牙齿结构也可在牙齿制备期间有意丧失，以改善预期修复材料的美观性或物理完整性。直接修复涉及将软的或可塑的填充物放入准备好的牙齿中，并在材料硬化之前装配牙齿。由于其理想的美学特性，基于树脂的牙科修复材料正在成为牙科医生选择的材料。
在所有不同类型的牙科填充物中，后填充物的尺寸通常是最大的。在一些情况下，后填充物也是承压的。承压修复体，诸如在后牙处的那些I类和II类填充物，需要使用机械上强的修复材料来承受由于咀嚼所产生的力。这类修复材料通常是高粘度的，并且对于精确放置修复材料而言是困难的且高度技术敏感。后空腔通常深，有时深达7mm或更深。目前，绝大多数后牙填充材料通过在约468nm波长处的蓝光固化。光的有效穿透通常深不超过5mm，使得这类技术不适合于填充较深的空腔(例如，不使用更复杂和/或耗时的技术)。这些材料在固化过程中也会收缩，会引入应力。由光引发的固化的本质是以非常快的运动发生聚合，这通常导致对牙结构的显著应力。
在一些情况下，有可能通过以薄层递增填充空腔来减轻这些缺陷和风险。每个增量层在放置后续层之前分别固化以抵消聚合应力和低的光穿透深度。因此，这种方法相对耗时，并且增加层之间留下空隙的风险，这将显著削弱修复体并引入修复体失败的风险。
非故意地，空腔可能不充分填充，并且修复材料对空腔壁的适应性可能不完整，导致修复体和牙齿结构之间的间隙，这可导致增加的敏感性、流体和细菌的侵入，并且可导致继续的牙齿腐蚀和修复体的过早失效。大多数临床研究表明，后牙上牙齿有色的填充物的年失效率(AFR)在1％至3％之间。
发明概述
在一些情况下，理想的填充材料(例如，后填充材料或其它填充材料，诸如用于填充较大的空腔)可以大量(bulk)填充，而不是以增量填充，并且从修复体的底部缓慢地固化(例如相对地)导致更小的应力和空隙。在某些实施方案中，本文提供了适用于这类应用的这类方法和材料。
在本文的某些实施方案中提供了包含可聚合的单体、和氢过氧化物和/或硫脲的牙科组合物。在一些实施方案中，该组合物进一步包含铜(II)(例如，作为催化剂)。在某些实施方案中，该牙科组合物包含第一部分和第二部分，所述第一部分包含氢过氧化物，且所述第二部分包含硫脲。在某些实施方案中，第一和/或第二部分包含可聚合的单体(例如，包含烯基，诸如本文所述)。在一些实施方案中，第一和/或第二部分包含铜(II)(例如，铜(II)催化剂，诸如本文所述的铜(II)化合物)。
在具体的实施方案中，本文提供了包含第一部分和第二部分的牙科组合物，所述第一部分包含：铜(II)(例如铜(II)催化剂)；氢过氧化物；和可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基，和所述第二部分包含：铜(II)(例如铜(II)催化剂)；硫脲；和可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基。在具体的实施方案中，第一和第二部分是物理上分隔的(例如，直到当牙齿组合物用于修复牙齿中的空腔时的这个时间)。
在一些实施方案中，本文提供的是包含第一和第二部分的牙科组合物，所述第一和第二部分共同包含：铜(II)(例如铜(II)催化剂)；氢过氧化物；可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基；和硫脲。在具体的实施方案中，第一部分包含过氧化氢，第二部分包含硫脲，并且第一部分和第二部分在物理上彼此分隔(例如，直到当牙齿组合物用于修复牙齿中的空腔时的这个时间)。在更具体的实施方案中，第一和第二部分都包含铜(II)。在其它具体的实施方案中，第二部分(例如包含硫脲)包含铜(II)。在更具体的实施方案中，第二部分包括铜(II)，并且第一部分不包含铜(II)。在一些实施方案中，第二部分包含的铜(II)比第一部分的更多(例如，至少2倍、至少4倍、至少5倍或至少10倍(例如，按wt.％计))。
在一些实施方案中，本文提供了牙科组合物、其部分或其树脂前体，其包含：氢过氧化物；和可聚合的单体(例如，包含烯基的可聚合的单体)。在具体的实施方案中，本文提供的是牙科组合物、其部分或其树脂前体，其包含：铜(II)(例如铜(II)催化剂)；氢过氧化物；和可聚合的单体(例如，包含烯基的可聚合的单体)。类似地，在某些实施方案中，本文提供了牙科组合物，其部分或其树脂前体，其包含：铜(II)(例如铜(II)催化剂)；硫脲；和可聚合的单体(例如，包含烯基的可聚合的单体)。
在一些实施方案中，本文提供了包含第一和第二部分的牙科组合物(例如，快速固化、不含铜、不含酸的组合物)，所述第一和第二部分共同包含：氢过氧化物(例如氢过氧化物是叔芳基过氧化氢(例如，HOOCR’3，其中每个R’独立地为烷基或芳基，且至少一个R’为芳基(例如取代的或未取代的芳基)，诸如异丙苯过氧化氢(例如，其中第一和第二R’是甲基，第三个R’是苯基))；可聚合的单体(例如，包含烯基的可聚合的单体)；和硫脲。在一些实施方案中，第一部分包含过氧化氢，第二部分包含硫脲，且第一和第二部分在物理上彼此分隔。在具体的实施方案中，氢过氧化物在牙科组合物(例如，组合物以其整体(例如，浓度＝(氢过氧化物的重量/组合物的重量)×100％)，或不包括任何填料的重量(例如，浓度＝(氢过氧化物的重量/(组合物的重量-填料重量))×100％))中具有约1.5％(w/w)或更高的浓度，或相对于单体(例如，浓度＝(氢过氧化物的重量/单体的重量)×100％)约1.5％(w/w)或更高的浓度。在更具体的实施方案中，氢过氧化物在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中具有约2％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约2％(w/w)或更高的浓度。在另外的具体的实施方案中，氢过氧化物在牙科组合物(例如，组合物以其整体、或不包括填料)中具有约2.5％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约2.5％(w/w)或更高的浓度。在进一步的或可替代的实施方案中，硫脲在牙科组合物(例如，组合物以其整体(例如，浓度＝(硫脲的重量/组合物的重量)×100％)，或不包括填料(例如，浓度＝(硫脲的重量/(组合物的重量-填料重量))×100％))中具有约1.5％(w/w)或更高的浓度，或相对于单体(例如，浓度＝(硫脲的重量/单体的重量)×100％)约1.5％(w/w)或更高的浓度。在更具体的实施方案中，硫脲在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中具有约2％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约2％(w/w)或更高的浓度。在另外的具体的实施方案中，硫脲在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中具有约2.5％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约2.5％(w/w)或更高的浓度。在进一步的或另外的实施方案中，氢过氧化物加硫脲的组合重量在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中具有约3％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约3％(w/w)或更高的浓度。在更具体的实施方案中，氢过氧化物加硫脲的组合重量在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中具有约4％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约4％(w/w)或更高的浓度。在另外的具体的实施方案中，氢过氧化物加硫脲的组合重量在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中具有约5％(w/w)或更高的浓度或相对于单体约5％(w/w)或更高的浓度。在某些情况下，存在于组合物中的硫脲和氢过氧化物的量小于将导致不能固化组合物和/或由于组合物的部分和固化的组合导致修复材料的失效的量。在某些实施方案中，硫脲和/或氢过氧化物(单独地或组合地)在牙科组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中的量小于单体的50％(w/w)、小于单体的30％(w/w)、小于单体的20％(w/w)、小于单体的10％(w/w)等。
在某些实施方案中，铜(II)或铜(II)催化剂包括铜(II)离子和/或铜(II)化合物(例如铜(II)盐、络合物或其它牙科上可接受的化合物)。在具体的实施方案中，铜(II)化合物或催化剂包括硫酸铜(II)、乙酸铜(II)、氯化铜(II)、乙酰丙酮铜(II)或其组合。在一些实施方案中，铜(II)(例如铜(II)化合物或催化剂)以约5wt.％或更少的量(例如约1wt.％或更少，或约0.1wt.％或更少)存在于组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中。在具体的实施方案中，铜(II)化合物以约5wt.％或更少的量(例如约1wt.％或更少，或约0.1wt.％或更少)存在于组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中。在某些实施方案中，存在于组合物中的铜(II)的量足以促进期望的固化时间(例如，本文提供的组合物，其中第一和第二部分组合)，诸如本文所述的任何期望的固化时间。
在一些实施方案中，氢过氧化物包括被一个或多个-OOH基团取代的烃(例如C4-C20烃)。在具体的实施方案中，氢过氧化物是叔氢过氧化物(例如，-OOH基团被具有叔取代的碳取代)。在更具体的实施方案中，氢过氧化物是或包括叔-丁基过氧化氢、叔-戊基过氧化氢、对-二异丙苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢、蒎烷过氧化氢、对-薄荷烷过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢或其组合。在进一步的或可替代的实施方案中，氢过氧化物以约0.01％(w/w)至约10％(w/w)的量存在于组合物(例如，组合物以其整体或不包括填料)中。在更具体的实施方案中，氢过氧化物以约0.1％(w/w)至约6％(w/w)的量(例如约0.1％(w/w)至约5％(w/w))存在于组合物中。在一些实施方案中，氢过氧化物以约1:9999至约1:9的氢过氧化物与可聚合单体的比例存在于组合物中。在更具体的实施方案中，氢过氧化物与可聚合单体的比例为约1:99至约5:95。
在某些实施方案中，单体是牙科可接受的单体。在一些实施方案中，单体包括乙烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯(例如二甲基丙烯酸酯)或其组合。在进一步的或可替代的实施方案中，单体以约10％(w/w)至约60％(w/w)的量存在(例如，在整个组合物中，包括任何填料，以重量计)。在更具体的实施方案中，可聚合单体以约20％(w/w)至约50％(w/w)的量存在。
在某些实施方案中，硫脲是(杂)芳基硫脲、(杂)芳基羰基硫脲、(杂)烷基羰基硫脲、(杂)烷基硫脲等。在具体的实施方案中，硫脲是或包括1-(2-吡啶基)-2-硫脲(PTU)、1-苯甲酰基-2-硫脲(BTU)、1-乙酰基-2-硫脲(ATU)、1-(2-四氢糠基)-2-硫脲(TTU)或其组合。在进一步的或可替代的实施方案中，硫脲以约1:999至约100:900的硫脲与可聚合单体的比例存在于组合物中。在更具体的实施方案中，硫脲与可聚合单体的比例为约1:99至约10:90。
在具体的实施方案中，氢过氧化物是异丙苯过氧化氢。在进一步的或可替代的实施方案中，硫脲是1-(2-吡啶基)-2-硫脲(PTU)。在更具体的实施方案中，氢过氧化物是异丙苯过氧化氢，且硫脲是1-(2-吡啶基)-2-硫脲(PTU)。其他具体的氢过氧化物和硫脲以及它们的组合在实施例中阐述。此外，包含在本文的组合物中的具体的实施方案、特定的单体及其组合如实施例中所述。其它特定的试剂和试剂的组合如实施例中所述并以示例的任何组合包含在本文的公开中。
在具体实施方案中，本文提供的牙科组合物包含填料。在更具体的实施方案中，第一和第二部分包含填料。在另外的更具体的实施方案中，填料是细碎填料。在一些实施方案中，细碎填料包括多个粒子。在具体的实施方案中，粒子具有约0.02微米至约30微米，例如约0.2微米至约10微米的平均尺寸(例如直径)。在进一步的或可替代的实施方案中，填料包括无机填料、预聚合填料或其组合。通过非限制性实例，填料包括金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、硅酸盐、二氧化硅(例如胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、热解二氧化硅)、铝硅酸盐、铝硼硅酸盐、氟铝硅酸盐、硅酸钡、铝硅酸钡、铝硼硅酸钡、铝硅酸锶、氟铝硅酸钡、氟铝硅酸锶、氟铝硅酸锶锌、铝硅酸锌、预聚合填料及其组合。在一些实施方案中，填料以约10％(w/w)至约90％(w/w)的量(例如，总的组合物的，包括所有组分)存在。在更具体的实施方案中，填料以约40％(w/w)至约80％(w/w)的量存在。在另外的更具体的实施方案中，填料以约60％(w/w)至约80％(w/w)的量存在。
在一些实施方案中，组合物包含光引发剂、稳定剂、溶剂或其任何组合。在一些实施方案中，光引发剂以约5％(w/w)或更低的量存在(例如，相对于组合物整体的重量、或相对于不包括填料的组合物的重量)。在进一步的或可替代的实施方案中，稳定剂以约1％(w/w)或更低的量存在(例如，相对于组合物整体的重量、或相对于不包括填料的组合物的重量)。
在一些实施方案中，本文提供的组合物不含或基本上不含酸或酸酐。在具体的实施方案中，组合物(和/或其部分)(例如，相对于组合物整体的重量、或相对于不包括填料的组合物的重量)包含少于10％(w/w)的酸和/或酸酐-单独地或组合地-(例如少于8％(w/w)、少于5％(w/w)、少于3％(w/w)、少于1％(w/w)或少于0.5％(w/w))。在一些实施方案中，组合物和/或其部分是非酸的(例如，具有约5或更高的pH)。
在各种实施方案中，本文提供的组合物具有良好的性能特征，诸如当用于修复性牙科应用(例如，在修复具有I类或II类空腔的牙齿时)。在具体的实施方案中，第一和第二部分合并后，组合物的总体积收缩少于10％(例如，少于8％、少于6％或少于4％)(例如，当其凝固时)。在一些情况下，使这种收缩最小化降低了填充物和牙齿之间的空隙形成的发生率，降低了在修复期间和之后对牙齿的损伤(例如破裂)的发生率等。在进一步的或可替代的实施方案中，第一和第二部分合并后，复合材料的吸湿性小于100μg/mm3(例如，小于50μg/mm3、小于25μg/mm3、小于20μg/mm3、或小于15μg/mm3)。在一些情况下，使吸湿性最小化降低了在固化成复合材料后修复材料的膨胀，进而可降低对牙齿损伤(例如，破裂)、填充物从牙齿的移位和/或类似情况的发生率。
本文还提供了牙科复合材料，其包含由混合本文所述的组合物部分而产生的例如部分或全部固化的混合物。在一些实施方案中，复合材料包含部分或完全固化的树脂(例如，包括聚合物-诸如本文所述的聚合的单体)、填料和铜。在具体的实施方案中，复合材料包含约10％(w/w)至约60％(w/w)的量的固化树脂、约10％(w/w)至约90％(w/w)的量的填料、和约1wt.％或更少的量的以元素计的铜。本文还提供了包含铜(II)(例如铜(II)催化剂)；氢过氧化物；可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基；和硫脲的混合物。反应混合物可部分固化，其单体单元的一部分形成单体，且其它部分形成其低聚物或聚合物。
在一些实施方案中，本文提供的两部分组合物被包含在包含壳体的双室装置中，所述壳体包含第一室和第二室，第一室包含本文所述的组合物的第一部分，第二室包含本文所述的组合物的第二部分。在具体实施方案中，双室装置被配置成同时挤出和/或混合第一和第二部分。
本文还提供了用于修复个体中的牙齿的方法。在一些实施方案中，该方法包括将第一组合物(例如，本文所述的牙科组合物的第一部分)与第二组合物(例如本文所述的牙科组合物的第二部分)组合以形成混合组合物。在具体实施方案中，第一组合物包含氢过氧化物，第二组合物包含硫脲，并且第一和/或第二组合物的一者或两者包含铜(II)(例如铜(II)催化剂)、可聚合的单体(例如，包含乙烯基的可聚合的单体)和填料。在一些实施方案中，该方法进一步包括将混合组合物施用于个体(例如，用于个体牙齿中的I类或II类空腔)。在一些实施方案中，该方法进一步包括固化所述混合组合物(例如，允许组合物自固化、和/或使用牙科固化灯进行光固化该组合物)。在具体实施方案中，所述混合组合物的固化导致修复复合材料的形成(例如，以个体的牙齿空腔内的填充物的形式)。在优选实施方案中，固化步骤(例如，自固化)相对快速地发生，以促进修复进程。在具体实施方案中，固化步骤(例如自固化或凝固)发生在10分钟内、4分钟内、2分钟内等。
在一些实施方案中，该方法包括从待填充的空腔内和周围除去腐蚀(例如，钻牙以从其除去腐蚀)。在某些实施方案中，待施用组合物的空腔是I类或II类空腔。在一些具体实施方案中，待施用组合物的空腔具有至少3mm，例如至少4mm、至少5mm、5mm至7mm等的深度。
参照附图考虑以下描述和所附权利要求书，本文公开的组合物、其部分、其前体、所得的复合材料和方法以及制造方法中的这些和其它目标、特性和特征将变得更加明显，这些都形成本说明书的一部分。然而，应当明确地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为限制本发明的定义。如在说明书和权利要求书中所使用的，除非上下文另有明确规定，单数形式的“一种(a、an)”和“所述(the)”包括复数指示物。
附图简要说明
图1示出了使用本文所述的组合物相对于市售的修复组合物填充空腔的横截面图像。
图2示出了说明当使用本文所述的组合物填充空腔时观察到的缺乏微渗漏相对于当使用市售的修复组合物填充空腔时观察到的微渗漏的图像。
图3示出了本文使用的包含烯基(二丙烯酸酯)的示例性单体。
图4示出了本文使用的包含烯基(四丙烯酸酯)的示例性单体。
发明详述
在本文的某些实施方案中提供了牙科组合物。在本文的某些实施方案中还提供了其组分部分、牙科修复方法、用于制备牙科组合物的树脂、牙科复合材料(例如填充材料)等。在具体实施方案中，牙科组合物包含两部分，诸如保持在物理上彼此分隔的两部分。在一些情况下，当组合两部分时，诸如当牙科组合物用于牙科修复方法(例如本文所述)时，组合物形成复合材料(例如，用于牙齿修复中的填充材料)。
在一些实施方案中，本文提供的是包含两部分的牙科组合物(例如，在其混合后引发自由基聚合)，所述两部分牙科组合物包含，在一些实施方案中：(1)至少一种具有至少一个烯键式不饱和基团的单体(例如本文也称作包含烯基的可聚合的单体，如本文所述)；(2)包含至少一种氢过氧化物基团的一部分；和(3)包含至少一种取代的硫脲的一部分。在更具体的实施方案中，所述两部分牙科组合物包含：(1)至少一种具有至少一种烯键式不饱和基团的单体；(2)包含至少一种氢过氧化物基团的一部分；(3)包含至少一种取代的硫脲的一部分；(4)包含至少一种铜(II)化合物(例如，在第一和第二部分组合后催化、例如促进和/或加速组合物的固化(例如其单体组分的聚合)的铜(II)化合物)的至少一个部分。
在具体实施方案中，本文提供了包含第一和第二部分的牙科组合物，第一部分包含：(1)铜(II)(例如铜(II)催化剂)；(2)氢过氧化物；和(3)包含烯基的可聚合的单体，且第二部分包括：(1)铜(II)(例如铜(II)催化剂)；(2)硫脲；和(3)包含烯基的可聚合的单体。本文还提供其单独的第一和第二部分，包含例如包含(1)铜(II)(例如铜(II)催化剂)；(2)氢过氧化物；和(3)包含烯基的可聚合的单体的牙科组合物，和/或包含(1)铜(II)(例如铜(II)催化剂)；(2)硫脲；和(3)包含烯基的可聚合的单体的牙科组合物。可替代地，在一些实施方案中，第一部分不包含铜(II)。
在某些实施方案中，本文提供了一种双室装置，其包含壳体，壳体包含第一室和第二室，第一室中包含本文所述的组合物的第一部分，且第二室中包含本文提供的组合物的第二部分。在一些实施方案中，双室装置是适于同时挤出第一和第二部分的任何合适的装置，诸如允许混合第一和第二部分并促进其(一种或多种)单体组分的引发和聚合。在具体实施方案中，双室装置是双管式注射器，其包含喷嘴，所述喷嘴被配置成在第一和第二活塞(同时)压下后促进第一和第二部分的混合(例如，其中第一和第二活塞在其压下后取代双室装置的组合物的第一和第二部分)。
在某些实施方案中，具有至少一个烯键式不饱和基团的单体或包含烯基的可聚合的单体是包含至少一个>C＝C<基团的化合物。在具体的实施方案中，单体由式R2C＝CR2表示，其中每个R独立地选自H、COOR1或任选取代的烃(诸如烷基、芳基等)，诸如其中至少一个R不是H。在具体的实施方案中，至少一个R是COOR1或芳基(例如苯基等)。在一些实施方案中，R1是H、(杂)烷基(例如C1-C6烷基)(其中“(杂)烷基”在本文中是指烷基或杂烷基)、(杂)烷基芳基、芳基(杂)烷基、(杂)烷基芳基(杂)烷基等。在更具体的实施方案中，烷基是C1-C6烷基(例如甲基、乙基等)。在某些实施方案中，烷基是无环的(例如支链或直链)或环状饱和或不饱和烷基。在一些实施方案中，作为非限制性实例，任选的取代基包括-OH、烷基和/或芳基。在某些实施方案中，单体包含一个或多个由式R’2C＝CR’L表示的部分，其中R’和L基团各自独立地如上述R基团所述。在具体实施方案中，相邻的L基团结合形成任何合适的基团，诸如-COO-(杂)烷基-OOC-、-COO-(杂)烷基芳基(杂)烷基-OOC-、-COO-(杂)烷基芳基烷基芳基(杂)烷基-OOC-、(杂)烷基、(杂)烷基芳基(杂)烷基、(杂)烷基芳基烷基芳基(杂)烷基等。在某些实施方案中，L基团被(一个或多个)任何合适的基团取代，诸如一个或多个烷基、一个或多个-OH基、一个或多个氧代基(即＝O)等，或其组合。图3示出了示例性实施方案，诸如其中相邻的L基团结合形成-COO-杂烷基芳基烷基芳基杂烷基-OOC-基团。在某些实施方案中，单体包含两个或多个R’2C＝CR’L基团，其中L基团连接在一起(例如，作为R’2C＝CR’L-(LCR’＝CR’2)a，其中a>0，诸如1-5，例如1-2)，例如式I所示：
例如，在一些实施方案中，单体任选为R’2C＝CR’-COO((CH2)m(CHOH)n)pOOC-R’C＝CR’2(例如，其中L基团各自为COOR，其中R基团一起和/或单独地是烷基、任选地被OH取代)，其中m是1-6(例如2-4)，n是0-1，和p是1-30(例如1-10)。图4示出了另一个示例性单体，其包含丙烯酸酯(四丙烯酸酯、乙氧基化(4)季戊四醇四丙烯酸酯)，其中每个L是-COOR’(R’＝杂烷基)，且a＝3。
在具体实施方案中，单体是丙烯酸酯(例如，其中三个R基团＝H和一个R基团＝COOR1)、甲基丙烯酸酯(例如，其中两个R基团＝H，一个R基团＝甲基，且另一个R基团(与甲基在相同的碳上)为COOR1)或乙烯基(其中至少一个R基团为烃)。在一些实施方案中，单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和/或乙烯基。在具体的实施方案中，烯键式不饱和基团选自丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯基团。可聚合的单体的实例包括但不限于以下：甘油二(甲基)丙烯酸酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯{(甲基)丙烯酸酯＝丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯}、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2’-乙氧基-2-乙氧基乙酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、二(甲基)丙烯酸辛二醇酯、二(甲基)丙烯酸癸二醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二甲基丙烯酸尿烷酯(例如甲基丙烯酸2-羟乙酯与2,4,4-三甲基己烷二异氰酸酯的反应加合物)、2,2-双[4-(2-羟基-3-甲基丙烯酰基丙氧基)-苯基]-丙烷(Bis-GMA)、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(其中分子中环氧乙烷的总摩尔数可以在2至30个单位的范围内，例如，图3示出了乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯和n等于例如2-30)(例如，乙氧基化(6)双酚A二甲基丙烯酸酯(E6BAD)或乙氧基化(3)双酚A二甲基丙烯酸酯(EBPADM))、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、或其混合物或共聚物。如本文所指出，“(甲基)丙烯酸酯”包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯两者的公开。
在某些实施方案中，组合物中存在的单体的量是任何合适的量(例如，促进组合物固化成牙科上可接受的修复材料)。在某些实施方案中，本文提供的牙科组合物包含以重量百分比(例如，总组合物)计10％至60％之间的量的单体。在更具体的实施方案中，重量百分比在20％至50％之间。
在某些实施方案中，本文提供的组合物包含铜(II)(例如铜(II)催化剂)，诸如以铜(II)化合物的形式。在具体情况下，使用铜(II)(例如铜(II)化合物)来催化组合物的固化(例如硬化或凝固)(例如加速或以其它方式促进单体的聚合)。在具体情况下，当混合本发明组合物的两个部分时，铜(II)(例如其化合物)的存在加速聚合过程(例如，由此分隔的氢过氧化物和硫脲合并在一起并促进聚合的引发时，其通过铜(II)的存在而加速)。铜(II)催化剂任选地为分离、缔合(例如，以铜(II)化合物的形式)或部分缔合的形式。在各种实施方案中，铜(II)化合物是在其分子式中包含至少一个铜(II)的任何合适的化合物。铜(II)化合物的实例包括但不限于硫酸铜(II)、乙酸铜(II)、氯化铜(II)、乙酰丙酮铜(II)及其组合。在具体的实施方案中，铜(II)化合物是乙酸铜(II)。在其它具体的实施方案中，所述铜(II)化合物是乙酰丙酮铜(II)。在具体的实施方案中，铜(II)(或其化合物)的重量百分比小于1％(例如，约0.001wt.％至1wt.％)。在更具体的实施方案中，铜(II)(或其化合物)的重量百分比小于0.1％(例如，约0.001wt.％至约0.1wt.％)。在另外的更具体的实施方案中，铜(II)(或其化合物)以约0.001wt.％至约0.05wt.％的量提供或组合在本文的组合物中。在具体的实施方案中，这样的重量百分比是相对于组合物的总重量或相对于组合物的总重量减去任何填料(例如无机填料)的重量来确定的。
在某些实施方案中，氢过氧化物是任何合适的试剂，特别是牙科上可接受的试剂，例如当与本文提供的硫脲组合时，其引发和/或以其它方式促进本文单体的聚合，诸如以适合于牙科应用的速率，尤其是修复性应用。在一些实施方案中，氢过氧化物由式HOO-R2表示，其中R2是任何合适的有机基团。在具体的实施方案中，R2是烃，诸如C4-C20烃(任选被任何合适的基团，诸如烷基、芳基(例如苯基)、烷基芳基、另外的-OOH基和/或类似基团取代)。在一些实施方案中，R2由下式表示：-CR3R4R5，其中R3、R4和R5各自独立地为H、烷基(环和/或无环，支链或直链)、芳基(例如苯基)、芳基烷基(例如，连接到烷基上的碳)、烷基芳基烷基等，其中这类基团是任选取代或未取代的。在一些实施方案中，R3、R4和R5中的至少两个不是H。在具体的实施方案中，氢过氧化物是叔氢过氧化物，即其中R3、R4和R5都不为H。在某些情况下，R3、R4和/或R5的任何一个或多个任选地与R3、R4和R5中的另一个或两个一起形成环(单或多环)烷基(其为任选取代或未取代的，如本文所讨论的)。如本文所讨论的，任选使用具有至少一个氢过氧化物基团的任何合适的氢过氧化物化合物。在具体的实施方案中，氢过氧化物化合物包含多于一个氢过氧化物基团。氢过氧化物化合物的非限制性实例包括但不限于叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢、对二异丙基苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢、蒎烷过氧化氢、对甲烷过氧化氢和1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢。
在一些实施方案中，在本文提供的组合物和方法中任选使用任何合适浓度的氢过氧化物。在具体的实施方案中，总氢过氧化物化合物(一种或多种)在(例如总的组合物的)约0.01％(w/w)至约10.0％(w/w)的范围内。在某些实施方案中，氢过氧化物以组合物(例如，总组合物)的约0.1％(w/w)至约5.0％(w/w)的范围存在。在一些实施方案中，氢过氧化物以约1.5％(w/w)至约5％(w/w)的量存在于组合物中。在具体实施方案中，这类重量百分比是相对于组合物的总重量、或相对于组合物的总重量减去任何填料(例如无机填料)的重量来确定的。在某些情况下，本文提供的氢过氧化物，诸如上述的那些中的，在各种条件下是稳定的，并且具有长的保存期。
在本文所述的组合物(例如，在本文所述的两部分组合物的至少一部分中)中任选使用任何合适的硫脲。在一些实施方案中，硫脲是取代的硫脲，诸如牙科上可接受的硫脲。在一些实施方案中，硫脲是有机硫脲，例如被有机基团(例如吡啶基、乙酰基等)取代的硫脲。在具体的实施方案中，硫脲由结构R6R7NC(＝S)NR8R9表示，其中R6、R7、R8和R9独立地选自H、COR10、杂环烷基和杂芳基(例如，杂环烷基或杂芳基是取代或未取代的)，R10为烷基、杂烷基(环的或无环的)、芳基或杂芳基(R10为取代或未取代的)。在具体的实施方案中，硫脲基团在环的杂原子的α碳处连接到杂环烷基或杂芳基。在一些实施方案中，R6、R7、R8和R9中的至少一个或一个不是H。在具体的实施方案中，取代的硫脲选自由以下组成的组：1-(2-吡啶基)-2-硫脲(PTU)、1-苯甲酰基-2-硫脲(BTU)、1-乙酰基-2-硫脲(ATU)、1-(2-四氢糠基)-2-硫脲(TTU)及其任何混合物(即，PTU、BTU、ATU和/或TTU中的任何一种或多种)。
在某些实施方案中，本文提供的组合物的两部分的组合导致组合物的固化。在具体情况下，所述两部分，尤其是其氢过氧化物和硫脲的组合促进组合物的单体组分的聚合的引发。在某些实施方案中，包含铜(II)催化剂加速固化过程(例如单体组分的聚合)，导致足够快以适合于牙科应用的凝固时间。在一些情况下，当两部分混合时，所述混合组合物固化(例如，凝固或硬化)。在一个实施方案中，凝固时间小于20分钟(例如，不需要使用光固化装置进行光固化，光固化装置发射具有蓝色范围波长(例如，400nm至530nm，诸如约470nm)的大部分光)。在一个实施方案中，凝固时间小于10分钟。在一个实施方案中，凝固时间小于5分钟。在更优选的实施方案中，固化(例如，凝固)时间为约250秒或更短。在优选的实施方案中，固化(例如，凝固)时间为约180秒或更短。在进一步的或可替代的实施方案中，当组合两个部分时，组合物的工作时间(work time)为约200秒或更短，例如约150秒或更短。进一步地，在一些实施方案中，工作时间为至少30秒(例如，允许修复或填充牙齿空腔，尤其是I类或II类空腔)。
在某些实施方案中，在组合物和/或其部分中包含另外的添加剂。在一些实施方案中，任选地包括任何合适的添加剂，作为非限制性实例，诸如光引发剂、填料、稳定剂、溶剂或其组合。在具体的实施方案中，牙科组合物(或其部分)包含树脂组合物和填料(例如，包含本文所述牙科组合物的材料的树脂组合物)。在更具体的实施方案中，本文提供的组合物的每个部分包含树脂组合物(例如，本文所述的包含单体的组合物)和填料。在具体的实施方案中，在本文提供的组合物和复合材料中使用的试剂和添加剂通常是牙科上可接受的(例如，具有足够低的毒性并且在口内条件下执行其预期目的)。
在具体实施方案中，本文提供的组合物(或其部分)包含填料，例如至少一种细碎填料。在一些情况下，填料可以降低极化收缩、改善牙科复合材料的机械性能和增加辐射不透性。在进一步的或可替代的情况下，填料可以改变牙科组合物的流变性能。示例性填料包括但不限于金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、硅酸盐玻璃、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、热解二氧化硅、铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、氟铝硅酸盐玻璃、硅酸钡、铝硅酸钡、铝硼硅酸钡、铝硅酸锶、氟铝硅酸钡、氟铝硅酸锶、氟铝硅酸锶锌、铝硅酸锌预聚合复合填料、以及其一种或多种的任意组合。金属氧化物和氟化物的实例包括但不限于氧化钡、氟化锶、氟化钡、氟化镱、氟化钇、氧化锌、氧化铋(III)。在一个实施方案中，所述填料用偶联剂诸如γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)处理。在一些情况下，这种处理增强了填料和树脂基质之间的界面结合，并提高了机械性能。
在一些实施方案中，填料是细碎填料，例如包含多个固体粒子或由多个固体粒子组成的填料。在某些实施方案中，细碎填料(例如其粒子)具有任何合适的平均尺寸，诸如，例如在0.02微米(μm)和30微米之间的平均大小(例如粒子大小)。在具体的实施方案中，平均大小在0.2微米和10微米之间。
在某些实施方案中，填料以任何合适的量存在于本文提供的组合物中。在一些实施方案中，填料(例如细碎填料)以10wt.％和90wt.％之间的量存在于组合物中。在具体的实施方案中，重量百分比在40％和80％之间。
在某些实施方案中，本文提供的组合物(或其部分)进一步包含至少一种光引发剂。任选地包含任何合适的光引发剂。光引发剂的实例包括但不限于苯偶姻及衍生物、2,2-二乙氧基苯乙酮、樟脑醌、1-苯基-1,2-丙二酮、单酰基氧化膦、双酰基氧化膦及其混合物。另外，活化剂可与光引发剂一起使用。活化剂的实例包括但不限于2-乙基-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯、2-戊基-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯、2-辛基-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯；2-(乙基己基)-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯、N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基苯乙醇及其混合物。在一个实施方案中，光引发剂系统包含樟脑醌和选自以下的叔胺：2-乙基-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯、2-戊基-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯、2-辛基-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯；2-(乙基己基)-4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸酯、N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基苯乙醇及其一种或多种的任何混合物。在一个实施方案中，光引发剂的重量百分比小于5％。在一个实施方案中，光引发剂的重量百分比小于3％。在具体的实施方案中，这种重量百分比是相对于组合物的总重量或相对于组合物的总重量减去任何填料(例如无机填料)的重量来确定的。
在某些实施方案中，本文提供的组合物包含至少一种稳定剂。在一些情况下，稳定剂是抑制诸如本文所述组合物的单体组分的聚合的试剂。在某些情况下，这些试剂可用于改善本文提供的组合物的保存期(例如，在使用前抑制单体的聚合)。本文任选使用任何合适的稳定剂或聚合抑制剂(诸如自由基清除剂)。作为非限制性实例，稳定剂包括2,6-二-(叔-丁基)-4-甲基苯酚(BHT)和4-甲氧基苯酚(MEHQ)。任选使用任何合适量的稳定剂，诸如小于1wt.％。在具体的实施方案中，这类重量百分比是相对于组合物的总重量或相对于组合物的总重量减去任何填料(例如无机填料)的重量来确定的。
在各种实施方案中，本文提供的第一和/或第二部分任选地以任何合适的比例提供，从而提供具有本文提供的特征的总的组合物。在某些实施方案中，第一部分与第二部分的比例(例如存在于本文的组合物中和/或提供于本文的方法中)为约99:1至约1:99。在一些实施方案中，第一部分与第二部分的比例为约9:1至约1:9。在具体的实施方案中，第一部分与第二部分的比例为约4:1至约1:4或约2:1至约1:2。在更具体的实施例中，第一部分与第二部分的比例为约1:1。
在某些实施方案中，本文提供了利用和制造这类组合物的方法，诸如在牙科应用中和用于牙科应用。在一般情况下，这类组合物以牙科上可接受的方式(即以适合施用于个体、患者或个人的口腔(或其牙腔)的方式)制备。在具体的实施方案中，本文提供了将本文所述的组合物施用于个体的方法，诸如修复个体的牙齿。在具体的实施方案中，提供了本文所述的组合物，其任何部分组合以形成混合组合物(例如，其中组合物的单体被聚合)，将所述混合组合物施用于个体(例如，个体的空腔中)，并固化所述混合组合物(例如，直到凝固)。
在具体的实施方案中，该方法用于修复牙齿(例如，包含空腔的牙齿)。在一些实施方案中，将组合物施用于、递送至和/或用于修复包含I类或II类空腔(例如，基于G.V.Black分类系统)或后牙中空腔的牙齿。在某些实施方案中，I类空腔是位于臼齿(molar)和前磨牙(premolar)咬合面的凹坑或裂缝中、臼齿的颊面的咬合三分之二处、上切牙的舌面、或上臼齿的舌面中的空腔。在一些实施方案中，II类空腔是臼齿或前磨牙的邻面中的空腔。在某些实施方案中，组合物特别可用于提供填充大空腔(缺少其它修复组合物的区域)的有效机制。在具体的实施方案中，根据本文方法处理的空腔距离牙齿的任何表面(例如，牙齿的填充表面、或者在空腔之前，或者在将不存在空腔的情况下的牙齿的表面)具有约3mm或更大(例如，约4mm或更大、约5mm或更大、约5mm至约7mm等)的深度。
在具体情况下，将组合物的两部分混合，然后将混合物递送进I类或II类空腔(或本文所述的任何其它空腔类型)中。在等待一段时间后，混合物最终凝固。在一个实施方案中，凝固时间在1min至5min之间(例如，在口内条件下(例如，在施用组合物的个体的口内))。在一个实施方案中，凝固时间在0.2min至5min之间(例如，在口内条件下)。在一个实施方案中，凝固时间在0.5min至3min之间(例如，在口内条件下)。
在一些实施方案中，混合物通过牙科固化灯被进一步固化，例如在其在口内条件下凝固之后。在进一步的或可替代的实施方案中，本文提供的牙科组合物的另外的层被放置在凝固或固化的混合物的顶部上，然后用牙科固化灯固化。
在具体的实施方案中，将本文提供的组合物的部分混合(例如，被动组合，例如彼此接触，或主动整合)以形成混合组合物，将所述混合组合物施用于个体(例如，个体的牙腔)，并且所述混合组合物在周围环境(例如，口内)条件下固化(或，允许自固化)长达5分钟(例如，0.2分钟至5分钟、30秒至250秒、或0.5分钟至3分钟)。在可替代的实施方案中，施用第一或第二部分，并且随后施用所述第一部分或第二部分中的其他部分(例如，从而混合两个部分，诸如在个体的牙腔中)，然后固化，如本文所述。在具体情况下，在周围环境条件下固化包括允许组合物凝固(例如，在不存在光引发装置(诸如发光的装置，其中大部分具有蓝色波长(例如，在400-530nm范围内，或约470nm))的情况下固化)。在具体的实施方案中，固化(例如，自固化或凝固)的复合材料使用光引发装置(诸如发光的装置，其大部分具有蓝色波长(例如，在400-530nm范围内，或约470nm))进一步固化。在更具体的实施方案中，在光固化之前，向空腔施用额外的混合组合物。在一些情况下，表面上的光固化是期望的，以促进表面处填充物的完全固化(例如，其中自由基-例如，活性聚合物和/或引发剂的自由基可相互作用并死亡，例如在完全聚合/固化之前，在周围环境(例如空气)中与诸如水的试剂化学反应的结果)。
在一些实施方案中，本文所述的一种或多种所需的修复材料特征以任何合适的方式实现，诸如通过使用本文所述的材料的浓度。在某些实施方案中，本文提供了包含铜(II)的组合物(例如两部分组合物)，诸如本文所述。在一些实施方案中，铜(II)的存在以足以在牙科上有效(例如，更长的固化时间可降低产品的适当使用，潜在地导致修复材料的失效率的增加)的速率催化组合物的固化(例如，自固化)。在一些实施方案中，存在的铜(II)(或其化合物)的量不需要很多从而产生影响。例如，在一些实施方案中，使用小于0.1wt.％或甚至小于0.01wt.％的铜(II)(或其化合物)。在进一步的或可替代的实施方案中，使用较高浓度的氢过氧化物和/或硫脲(例如但不会多到在固化的修复材料中引起过度的温度和/或缺陷)来实现良好的固化速率。在一些实施方案中，本文提供的组合物包含氢过氧化物和硫脲(例如，在组合物的单独部分中提供的氢过氧化物和硫脲)的组合浓度为约2.5wt.％(相对于单体的总重量-即{{氢过氧化物重量+硫脲重量}/单体总重量}×100％)或更高，约3wt.％或更高、约4wt.％或更高、或约5wt.％或更高(例如，高达约50wt.％、高达约30wt.％、高达约20wt.％、高达约10wt.％、高达约8wt.％等)。
在本文的某些实施方案中提供了牙科复合材料(例如本文所述的修复材料)，其包含本文的任何组合物的第一和第二部分的固化组合，或本文所述的包含硫脲的任何组合物与包含氢过氧化物的任何组合物的固化组合。在某些实施方案中，本文所述组合物的一个或两个部分包含铜(II)催化剂。在一些实施方案中，本文提供的复合材料包含固化树脂(例如，包含本文所述的聚合的单体)、填料和铜(例如，处于任何氧化态，诸如铜(II)催化剂的氧化态)。在具体的实施方案中，复合材料包含任何合适量的固化树脂，诸如本文所述的用于包含单体的组合物的量(例如约10wt.％至约60wt.％)；任何合适量的填料，诸如本文所述的用于包含填料的组合物的量(例如，约10wt.％至约90wt.％)；和铜的量基于元素为约1wt.％或更少(例如，基于元素存在的铜的量)(例如约0.1wt.％或更少、约0.05wt.％或更少等)。在具体的实施方案中，牙科复合材料包含量为约60％(w/w)至约80％(w/w)的填料和量为约20％(w/w)至约40％(w/w)的固化树脂。在具体的实施方案中，这类重量百分比是相对于复合材料的总重量或相对于复合材料的总重量减去任何填料(例如无机填料)的重量确定的。在具体的实施方案中，牙科复合材料是修复材料(例如，固定到和/或粘附到牙空腔、或能够适合其的)，例如具有大于3mm、大于4mm、大于5mm、约5mm至约7mm等的厚度。
在某些实施方案中，本文提供的组合物和方法可用于修复牙齿，其中修复材料具有良好的凝固/固化时间、良好的粘附性、固化期间的低收缩(例如，在一些情况下，其在填充物和牙齿之间引起空隙，导致流体和/或细菌的渗漏)、固化后很少的渗漏、固化后很少膨胀(例如，在一些情况下，其引起填充物和/或牙齿的破裂或其它变形)和/或低的或降低的失效率。图1示出了使用本文所述的组合物(左)相对于市售的修复组合物(右)填充空腔的横截面图像。如左图所示，根据本文的方法和/或使用本文提供的组合物制备的示例性修复材料提供了空腔的良好填充。如图1的左面板的箭头所示。复合材料显示出良好的粘附性和良好的体积保持率(低收缩)(例如，在深度大于5mm，诸如约7mm的空腔中)。相比之下，如图1的右面板所示(箭头所示)，其它商业材料显示出对空腔衬底的粘附性差，在复合材料和空腔衬底之间形成空隙(例如，在深度大于5mm，诸如约7mm的空腔中)。图2示出了说明当使用本文所述的示例性组合物填充空腔时(固化后)观察到的微渗漏的缺乏(左)相对于当使用市售的修复组合物填充空腔时(固化后)观察到的微渗漏(右)的图像。
在一些实施方案中，本文提供和使用的组合物证明在固化过程中很小收缩。在某些情况下，期望最小的收缩从而避免填充物与牙齿的匹配差，诸如允许在填充物和牙齿之间形成空隙，这类空隙潜在导致流体和/或细菌的渗漏，这可进一步导致牙齿腐蚀。在一些实施方案中，在本文的组合物固化后，收缩约10％或更少(例如约8％或更少)。在更具体的实施方案中，收缩约6％或更少、约5％或更少、约4％或更少、约3％或更少、约2％或更少、约1％或更少等。
在某些实施方案中，本文提供和使用的组合物不具有至具有低的酸和/或酸酐含量。在具体的实施方案中，酸和/或酸酐含量小于组合物的5wt.％。在更具体的实施方案中，酸和/或酸酐含量小于组合物的3wt.％、小于组合物的2wt.％、小于组合物的1wt.％、小于组合物的0.5wt.％、小于组合物的0.1wt.％等。在具体的实施方案中，这类重量百分比是相对于组合物的总重量或相对于组合物的总重量减去任何填料(例如无机填料)的重量来确定的。在一些实施方案中，组合物具有基本上中性或碱性的性质，诸如约5或更高的pH、约5.5或更高的的pH、约6或更高的pH、约6.5或更高的pH、或约7或更高的pH。在具体情况下，优选地，为了任何原因使组合物的酸含量最小化，从而使所得复合材料的吸湿性或吸水性最小化。在一些情况下，当复合材料用作修复材料时，高水平的吸水可导致修复材料的体积膨胀，其可导致修复材料的变形，并且最终导致修复材料的移位、牙齿损伤和/或其他不良后果。
在某些实施方案中，本文提供的组合物固化成复合材料(或本文提供的复合材料)具有约100μg/mm3或更低的吸水性。在具体的实施方案中，吸水性为约50μg/mm3或更低、约25μg/mm3或更低、约20μg/mm3或更低、或约15μg/mm3。
在一些实施方案中，本文所述的复合材料(例如由本文所述的组合物部分的组合形成)对于牙科应用具有良好的物理参数。在一些实施方案中，这类复合材料具有良好的弯曲强度(例如，大于50MPa、大于100MPa、大于125MPa等)。在进一步的或可替代的实施方案中，复合材料具有良好的抗压强度(例如，大于100Mpa、大于150MPa、大于200MPa、大于250MPa等)。在某些实施方案中，复合材料具有良好的径向强度(例如，大于30Mpa、大于40MPa、大于45MPa等)。在一些实施方案中，本文提供的复合材料具有良好的水溶性(例如小于1μg/mm3)。在某些实施方案中，本文提供的复合材料具有良好的辐射不透性(例如，大于200％AI、大于300％AI等)。任选地使用任何合适的方法来确定这样的参数，诸如测试包含这类复合材料的膜(例如，膜的厚度为约10微米至约15微米，诸如约14微米)。
本文还提供了制备本文所述组合物的方法。在一些实施方案中，本文所述组合物的组分部分以任何合适的顺序组合。示例性方法在实施例中阐述。在具体的实施方案中，本文提供的组合物的部分通过组合单体、氢过氧化物、任选的稳定剂和任选的光引发剂来制备。在一些实施方案中，将其组合进行混合以形成添加了填料并掺合或研磨的树脂。同样地，在具体的实施方案中，本文提供的组合物的部分通过组合单体、硫脲、任选的稳定剂和任选的光引发剂来制备。在一些实施方案中，将其组合进行混合以形成添加了填料并掺合或研磨的树脂。在实施例中阐述的具体的试剂(以及相应的组分类型)的示例应理解为包含在本文所述的组合物和方法的公开内。
在一些情况下，如本文所用，“凝固时间”是本文提供的混合组合物(即组合本文所述的两部分组合物的两部分的组合物)形成固体或硬复合材料(其部分或完全固化)的时间量，尤其是在没有设计用于促进修复材料的固化的辅助装置(诸如牙科固化灯)的情况下(例如，本文也称为“自固化”)。牙科固化灯是一种用于基于光固化树脂的复合材料的聚合的牙科设备。它可以用于可光固化的几种不同的牙科材料。使用的光落在可见蓝光光谱下。这种光在一定范围的波长内递送，并且对于每种类型的装置而言是不同的。牙科固化灯有四种基本类型：卤钨灯、发光二极管(LED)、等离子体电弧固化(PAC)和激光。在某些情况下，“工作时间”是在其后
混合组合物使用典型的牙科技术和/或设备停止延展的时间长度。
如本文所用，除非另有说明，重量百分比(wt.％或％(w/w))是指相对于组合物或复合材料的总重量的组分的重量百分比。在没有单体和没有填料组分的情况下，重量百分比(wt.％或％(w/w))的公开还包括相对于组合物或复合材料的总重量减去组合物或复合材料(无论是作为一个整体、一部分系统、两部分系统等考虑)中的任何填料(例如无机填料)的重量的组分重量百分比的公开。在一些实施方案中，重量百分比是指相对于两部分组合物(例如，其中第一和第二部分在物理上分隔)重量的组分的重量，和/或相对于两部分组合物的一部分重量的组分的重量。在一些情况下，组分的重量百分比可以在两部分系统的两部分中相同或相似，而在其他情况下，组分在两部分系统的每个部分中可具有不同的重量百分比。例如，在一般情况下，氢过氧化物和硫脲各自在每个部分中具有不同的重量百分比，氢过氧化物完全或主要在组合物的第一部分中，硫脲完全或主要在组合物的第二部分中。
本文所用的术语“烷基”，单独地或组合地，是指任选取代的直链、或任选取代的支链饱和的或不饱和的烃单价基，其具有例如1至约10个碳原子，更优选地1至6个碳原子。实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、2-甲基-1-丙基、2-甲基-2-丙基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-3-丁基、2,2-二甲基-1-丙基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基和己基，以及更长的烷基，诸如庚基、辛基等。每当本文出现时，数值范围诸如“C1-C6烷基”意味着在一些实施方案中，烷基由1个碳原子组成；在一些实施方案中，由2个碳原子组成；在一些实施方案中，由3个碳原子组成；在一些实施方案中，由4个碳原子组成；在一些实施方案中，由5个碳原子组成；或者在一些实施方案中由6个碳原子组成，但是本定义也涵盖没有指定数字范围的术语“烷基”的出现。此外，在一些情况下，诸如其中烷基在任一侧被取代(例如如上述L所述)，烷基可以指衍生自上述定义的单价基烷基的二价基。实例包括但不限于亚甲基(-CH2-)、亚乙基(-CH2CH2-)、丙烯(-CH2CH2CH2-)、异丙烯(-CH(CH3)CH2-)等。“烷基”也可以指环烷基，是指含有例如3至约15个环碳原子或3至约10个环碳原子的任选取代的饱和烃的单价基环，但在一些实施方案中包括另外的非环碳原子作为取代基(例如甲基环丙基)。该术语包括稠合、非稠合、桥接和螺基团。在一些实施方案中，稠合环烷基含有2至4个稠合环，其中连接环是环烷基环。实例包括但不限于环丙基、环戊基、环己基、异丙苯和蒎烷环系统。
本文所用的术语“芳基”，单独地或组合地，指任选取代的6至约20个环碳原子的芳香族烃基，并且包括稠合和未稠合的芳环。稠合的芳环基包含2至4个稠合环，其中连接环是芳环，而其它单个环是脂环族、杂环、芳香族、杂芳族或它们的任何组合。此外，术语芳基包括含有6至约12个环碳原子的稠合和非稠合环，以及含有6至约10个环碳原子的稠合和非稠合环。单环芳基的非限制性实例包括苯基；稠环芳基包括萘基、菲基、蒽基、薁基；和非稠合联芳基包括联苯基。
本文所用的术语“杂芳基”，单独地或组合地，是指含有约5至约20个骨架环原子的任选取代的芳香族单价基，其中一个或多个环原子是独立地选自氧、氮和硫的杂原子，但不限于这些原子，且条件是所述基团的环不含有两个相邻的O或S原子。在环中存在两个或更多个杂原子的实施方案中，所述两个或更多个杂原子彼此相同，或者所述两个或更多个杂原子中的一些或全部与其它杂原子不同。术语杂芳基包括具有至少一个杂原子的任选取代的稠合和非稠合杂芳基。术语杂芳基还包括具有5至约12个骨架环原子的稠合和非稠合杂芳基，以及具有5至约10个骨架环原子的杂芳基。在某些情况下，与杂芳基的键合是通过碳原子或杂原子。单环杂芳基的非限制性实例包括吡啶基或呋喃基。
本文所用的术语“杂烷基”指如上所述的任选取代的烷基结构，其中一个或多个骨架链碳原子(和任何结合的氢原子，视情况而定)各自独立地被杂原子(即除碳之外的原子，诸如但不限于氧、氮、硫或其组合)代替。示例性的杂烷基包括直链基团，诸如亚乙基氧基(例如，-CH2CH2On-)或环状基团，例如四氢呋喃。
实施例
在本文提供的某些实施方案中，诸如在下面提供的说明性非限制性实施例中使用的某些材料的缩写包括如下：
PTU：1-(2-吡啶基)-2-硫脲
BTU：1-苯甲酰基-2-硫脲
ATU：1-乙酰基-2-硫脲
TTU：1-(2-四氢糠基)-2-硫脲
CHP：异丙苯过氧化氢
THPO：叔-丁基过氧化氢
Cu(acac)2：乙酰丙酮铜(II)
CuAc：乙酸铜(II)
GPDM：甘油二甲基丙烯酸酯
MDP：12-甲基丙烯酰基十二烷基磷酸酯
糖精：邻磺酰苯甲酰亚胺
R202：热解二氧化硅
R812S：热解二氧化硅
GM27884-K6：Schott GM27884牙科玻璃，3μm
GM39923-706：Schott GM39923牙科玻璃，0.7μm
Ba-Glass-15-23：钡牙科玻璃，1.5μm
YbF3：氟化镱
BYK W9010：润湿和分散添加剂(流动改性剂)
CQ：樟脑醌
SR494:乙氧基化(4)季戊四醇四丙烯酸酯
EDMAB：4-二甲基氨基苯甲酸乙酯
UDMA：二甲基丙烯酸尿烷酯
E6BAD：乙氧基化(6)双酚A二甲基丙烯酸酯
EBPADM：乙氧基化(3)双酚A二甲基丙烯酸酯
BisGMA：双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯
TEGDM：三乙二醇二甲基丙烯酸酯
BHT：丁基化羟基甲苯
实施例1
将Cu(acac)2的糊剂制成表1中列出的组合物。使用3辊研磨机将所有组分混合并研磨。
表1
(份) 实施例1A 实施例1B
EBPADM 89.5 89.5
Cu(acac)2 0.5
CuAc 0.5
R202 10.00 10.00
实施例2-19
将含有氢过氧化物的树脂制成表2中列出的组合物。将所有组分机械混合或磁力搅拌以形成均匀的混合物或溶液。
表2
使用上述树脂实施例(用“R”表示的树脂实施例)(表2)制备表3中列出的以下糊剂组合物。所有组分都借助于3辊研磨机混合和分散。
表3
将含有硫脲化合物的树脂制成表4中列出的组合物。将所有组分机械混合或磁力搅拌以形成均匀的混合物或溶液。
表4
使用上述树脂实施例来制备表5中列出的以下糊剂组合物。所有组分借助于3辊研磨机混合和分散。
表5
将包含上述化学还原剂(硫脲)或氧化剂(氢过氧化物)化合物的两部分糊剂实施例进行组合(例如，以约1:1的比例)以测量其各自的引发剂体系的所得工作/凝固时间。工作/凝固时间在周围环境条件(例如，22℃，没有牙科固化灯)下确定，示例性工作/凝固时间如表6所示。
表6
如表6中所示，与缺乏铜(II)的另外的类似组合物相比，即使在非常低的浓度下，包含铜(II)的组合物实现更快的工作/凝固时间。
实施例20-26
含有氢过氧化物的树脂被制成表7中列出的组合物。所有组分被机械混合或磁力搅拌以形成均匀的混合物或溶液。
表7
(份) 实施例20R
E6BAD 20.0
BisGMA-TEGDM 15.0
TEGDM 18.0
UDMA 9.0
EBPADM 34.15
EDMAB 0.40
CQ 0.20
BYK W9010 0.80
BHT 0.10
CHP 2.85
使用上述树脂实施例来制备表8中列出的以下糊剂组合物。所有组分都借助于3辊研磨机混合和分散。
表8
将含有硫脲化合物的树脂制成表9中列出的组合物。将所有组分机械混合或磁力搅拌以形成均匀的混合物或溶液。
表9
使用上述树脂实施例来制备表10中列出的以下糊剂组合物。所有组分都借助于3辊研磨机混合和分散。
表10
将包含上述化学还原剂或氧化剂化合物的两部分糊剂实施例进行组合(例如，以约1:1的比例)以测量其各自的引发剂体系(如上所述)的所得工作/凝固时间，其结果示于表11中。
表11
如表11中所示，当包含铜时，对于各种硫脲化合物获得良好的工作/凝固时间，TTU和PTU提供了优异的结果。
实施例27-44
含有氢过氧化物的树脂被制成表12中列出的组合物。所有组分被机械混合或磁力搅拌以形成均匀的混合物或溶液。
表12
使用上述树脂实施例制备表13中列出的以下糊剂组合物。所有组分都借助于3辊研磨机混合和分散。
表13
将含有硫脲化合物的树脂制成表14中列出的组合物。将所有组分机械混合或磁力搅拌形成均匀的混合物或溶液。
表14
使用上述树脂实施例制备表15中列出的以下糊剂组合物。所有组分都借助于3辊研磨机混合和分散。
表15
将包含上述化学还原剂或氧化剂化合物的两部分糊剂实施例进行组合以测量其各自的引发剂体系的所得工作/凝固时间，例如如上所述，说明性结果如表16中所示。
表16
如表16所示，组合使用PTU和CHP实现良好的工作/凝固时间，对于包含较高浓度的PTU+CHP的组合物和/或对于包含铜(II)的组合物获得最佳结果。
实施例45
此外，根据前述实施例制备的复合材料获得良好的物理参数。例如，深空腔的填充导致修复材料与衬底的良好粘附，而不会在修复材料和衬底之间形成空隙，如图1所示，而使用竞争性材料会导致与衬底的粘附性非常差，尤其是在空腔底部(深度为7mm)处，形成空隙。另外，使用本文提供的组合物制备的修复材料复合材料未观察到邻接渗漏，如图2所示，而竞争性光固化块(bulk)填充复合材料导致沿着邻近边缘的微渗漏。
此外，在前述实施例中描述的复合材料提供了良好的物理参数，诸如在固化后具有非常低的体积收缩(例如，小于5％)、良好的弯曲强度(例如，大于100MPa)、良好的抗压强度(例如，大于150MPa)、良好的径向强度(例如，大于30MPa)、低吸水性(例如，小于20μg/mm3)、良好的水溶性(例如，小于1μg/mm3)、以及良好的辐射不透性(例如，大于300％Al)。

Claims (59)

1.一种牙科组合物，其包含第一部分和第二部分，
所述第一部分包含：
氢过氧化物；和
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基，和
所述第二部分包含：
硫脲；和
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基，
所述第一部分和所述第二部分在物理上彼此分隔，并且所述第一部分和/或第二部分包含铜(II)催化剂。
2.一种牙科组合物，其包含第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分共同包含：
铜(II)催化剂；
氢过氧化物；
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基；和
硫脲；
所述第一部分包含过氧化氢，所述第二部分包含硫脲，并且所述第一部分和所述第二部分在物理上彼此分隔。
3.一种牙科组合物，其包含：
铜(II)催化剂；
氢过氧化物；和
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基。
4.一种牙科组合物，其包含：
铜(II)催化剂；
硫脲；和
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基。
5.一种牙科组合物，其包含第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分共同包含：
氢过氧化物；
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基；和
硫脲；
所述第一部分包含过氧化氢，所述第二部分包含硫脲，并且所述第一部分和所述第二部分在物理上彼此分隔，且所述氢过氧化物和所述硫脲的合并量多于不包括任何填料的重量的所述牙科组合物的3wt.％。
6.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物是叔芳基过氧化氢，诸如异丙苯过氧化氢。
7.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物在不包括任何填料的重量的所述牙科组合物中具有多于2wt.％的浓度。
8.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述第二部分包含铜(II)催化剂(例如，且所述第一部分任选地包含或不包含铜(II)催化剂)。
9.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述铜(II)催化剂包括铜(II)离子和/或铜(II)化合物。
10.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述铜(II)催化剂包括硫酸铜(II)、乙酸铜(II)、氯化铜(II)、乙酰丙酮铜(II)或其组合。
11.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述铜(II)催化剂以约5wt.％或更少的量存在于所述组合物中，不包括任何填料的重量。
12.如权利要求11所述的牙科组合物，其中所述铜(II)催化剂以约0.1wt.％或更少的量存在于所述组合物中，不包括任何填料的重量。
13.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物包括用一个或多个–OOH基团取代的烃(例如C4-C20烃)。
14.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物包括叔-丁基过氧化氢、叔-戊基过氧化氢、对-二异丙基苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢、蒎烷过氧化氢、对-薄荷烷过氧化氢和1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢或其组合。
15.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物以约0.01％(w/w)至约10％(w/w)的量存在于所述组合物中，不包括任何填料的重量。
16.如权利要求15所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物以约0.1％(w/w)至约6％(w/w)(例如约0.1％(w/w)至约5％(w/w))的量存在于所述组合物中。
17.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述氢过氧化物以约1:9999至约1:9的氢过氧化物与可聚合的单体比例存在于所述组合物中。
18.如权利要求17所述的牙科组合物，其中氢过氧化物与可聚合的单体的所述比例为约1:99至约5:95。
19.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，所述烯基单体包括乙烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或其组合。
20.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述可聚合的单体以约10％(w/w)至约60％(w/w)的量存在。
21.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述可聚合的单体以约20％(w/w)至约50％(w/w)的量存在。
22.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述硫脲包括1-(2-吡啶基)-2-硫脲(PTU)、1-苯甲酰基-2-硫脲(BTU)、1-乙酰基-2-硫脲(ATU)、1-(2-四氢糠基)-2-硫脲(TTU)或其组合。
23.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述硫脲以约1:999至约100:900的硫脲与可聚合的单体的比例存在于所述组合物中。
24.如权利要求23所述的牙科组合物，其中硫脲与可聚合的单体的所述比例为约1:99至约10:90。
25.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其进一步包含填料。
26.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述第一部分和第二部分包含填料。
27.如权利要求25或26任一项所述的牙科组合物，其中所述填料是细碎填料。
28.如权利要求25-27任一项所述的牙科组合物，其中所述填料包括无机填料、预聚合填料或其组合。
29.如权利要求27所述的牙科组合物，其中所述填料包括无机填料、预聚合填料和其组合，所述无机填料选自金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、硅酸盐、二氧化硅(例如胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、热解二氧化硅)、铝硅酸盐、铝硼硅酸盐、氟铝硅酸盐、硅酸钡、铝硅酸钡、铝硼硅酸钡、铝硅酸锶、氟铝硅酸钡、氟铝硅酸锶、氟铝硅酸锶锌、铝硅酸锌。
30.如权利要求25-29任一项所述的牙科组合物，其中所述填料以约10％(w/w)至约90％(w/w)的量存在。
31.如权利要求30所述的牙科组合物，其中所述填料以约40％(w/w)至约80％(w/w)的量存在。
32.如权利要求31所述的牙科组合物，其中所述填料以约60％(w/w)至约80％(w/w)的量存在。
33.如权利要求25-32任一项所述的牙科组合物，其中所述细碎填料包括多个粒子，所述粒子具有约0.02微米至约30微米的平均尺寸(例如直径)。
34.如权利要求33所述的牙科组合物，其中所述粒子具有约0.2微米至约10微米的平均尺寸(例如直径)。
35.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其进一步包含光引发剂。
36.如权利要求35所述的牙科组合物，其中所述光引发剂以约5％(w/w)或更少的量存在，不包括任何填料的重量。
37.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其进一步包含稳定剂。
38.如权利要求37所述的牙科组合物，其中所述稳定剂以约1％(w/w)或更少的量存在，不包括任何填料的重量。
39.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述组合物在任一部分中包含少于10％(例如少于5％(w/w)、少于3％(w/w)、少于1％(w/w)、少于0.5％(w/w)、少于0.1％(w/w)或约0％(w/w))的酸或酸酐。
40.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述组合物包含少于5％(w/w)(例如少于3％(w/w)、少于1％(w/w)或少于0.5％(w/w))的酸或酸酐。
41.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述组合物和/或其部分是非酸性的(例如具有约5或更高的pH)。
42.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述第一部分和第二部分组合后，所述组合物的总体积收缩少于10％(例如少于8％、少于6％或少于4％)。
43.如前述权利要求任一项所述的牙科组合物，其中所述第一部分和第二部分组合后，复合材料的吸湿性小于100μg/mm3(例如小于50μg/mm3、小于25μg/mm3、小于20μg/mm3或小于15μg/mm3)。
44.一种牙科复合材料，其包含前述权利要求中任一项所述第一部分和所述第二部分的组合。
45.一种牙科复合材料，其包含固化树脂、填料和铜，所述复合材料包含约10％(w/w)至约60％(w/w)的量的固化树脂、约10％(w/w)至约90％(w/w)的量的填料、和以元素计约1wt.％或更少的量的铜，其相对于固化树脂。
46.如权利要求44或45的任一项所述的牙科复合材料，其中所述固化树脂以约60％(w/w)至约80％(w/w)的量存在于复合材料中和所述填料以约20％(w/w)至约40％(w/w)的量存在于复合材料中。
47.如权利要求44-46任一项所述的牙科复合材料，其中所述复合材料具有大于5mm(例如5mm至7mm)的厚度。
48.一种双室装置，其包含壳体，所述壳体包含第一室和第二室，所述第一室包含权利要求1-43任一项的组合物的所述第一部分，第二室包含权利要求1-43任一项的组合物的所述第二部分，且双室装置被配置成同时挤出所述第一部分和第二部分。
49.一种反应混合物，其包含
铜(II)催化剂；
氢过氧化物；
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基；和
硫脲。
50.一种反应混合物，其包含
氢过氧化物；
可聚合的单体，所述可聚合的单体包含烯基；和
硫脲，
所述氢过氧化物和硫脲的合并浓度，不包括任何填料(例如无机填料)的重量，多于1.5wt.％(例如约3wt.％或更大、约3.5wt.％或更大、约4wt.％或更大，例如并小于20wt.％、或小于10wt.％).
51.用于在个体中修复牙齿的方法，所述方法包括：
a.合并第一组合物和第二组合物以形成混合组合物，所述第一组合物包含氢过氧化物，所述第二组合物包含硫脲，且所述第一和/或第二组合物的一者或两者包含铜(II)催化剂、可聚合的单体和填料，所述可聚合的单体包含烯基；
b.向所述个体施用所述混合组合物；和
c.固化所述混合组合物(例如以形成修复复合材料)。
52.如权利要求51所述的方法，其进一步包括在所述个体的牙齿附近或周围插入金属框架，所述牙齿在其中具有空腔；并且向所述空腔施用所述混合组合物。
53.如权利要求51或52的任一项所述的方法，所述方法进一步包括钻牙以从其除去腐蚀。
54.如权利要求51-53任一项所述的方法，其中所述混合组合物被施用至所述个体的I类空腔或II类空腔。
55.如权利要求51-54任一项所述的方法，其中所述混合组合物被施用于个体的空腔，所述空腔具有约5mm至约10mm(或约7mm或更小、或约5mm至约7mm)的深度。
56.如权利要求51-55任一项所述的方法，其中固化包括允许所述混合组合物自固化、光固化所述混合组合物或其组合。
57.如权利要求51-56任一项所述的方法，其中所述固化在约10分钟或更少的时间内发生。
58.如权利要求57所述的方法，其中所述固化在约4分钟或更少的时间内发生。
59.如权利要求58所述的方法，其中所述固化在约2分钟或更少的时间内发生。
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