CN107802505B

CN107802505B - 一种非晶态磷酸钙微球及其在医药日化领域的应用

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Publication number: CN107802505B
Application number: CN201610811767.1A
Authority: CN
Inventors: 丁观军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: CN107802505A

Abstract

本发明公开一种非晶态磷酸钙微球，其是由生物活性钙盐溶液或分散液和生物有机磷酸盐溶液混合，在常温下或加热到40度与100度之间反应一段时间后形成的产物：其中，生物活性钙盐为乳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙或其上任几种的混合物；生物有机磷酸盐为含有2个或2个磷酸根基团的生物有机分子；部分比例的生物有机磷酸盐由聚合磷酸盐来代替。

Description

一种非晶态磷酸钙微球及其在医药日化领域的应用

技术领域

本发明属于医药、日化品技术领域，具体涉及一种非晶态磷酸钙微球及其在医药日化领域的应用。

背景技术

口腔护理用品已经成为人们日常生活中的必需品，随着人们生活水平的不断提高，已由普通洁齿型向疗效型发展。

由于中国饮食结构的变化，广大人民群众的口腔硬组织经常会受到酸性物质的侵蚀，牙齿表面失去牙釉质，暴露出脆弱牙本质材料及其表面可深入内部的孔洞。大多数磷酸钙材料具有良好的生物相容性和生物活性被广泛地应用到牙膏配方中，促进牙本质和牙釉质的修复。非晶态磷酸钙材料由于其较高的生物活性，是理想的牙齿修复材料。酪蛋白磷酸多肽稳定的非晶态磷酸钙材料已经被制备出来，并应用到牙膏配方中。但酪蛋白磷酸多肽稳定的非晶态磷酸钙材料对一些人群有一定的过敏性，还由于酪蛋白分子众多，分子链长短不一，磷酸根基团数目不一，其中的非晶态磷酸钙材料含量低，在水中的存在形式类似于胶束状态。

生物有机磷酸盐是指具有生物活性或存在于生物体内的有机磷酸盐。生物活性钙盐是指具有生物活性的，由含羧基的阴离子和钙离子阳离子组成的盐。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，发现和发明了一种非晶态磷酸钙微球，是由生物活性钙盐溶液或分散液和生物有机磷酸盐溶液混合，在常温下或加热到40度与100度之间反应一段时间后形成的产物：其中，生物活性钙盐为乳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙或其上任几种的混合物；生物有机磷酸盐为含有2个或2个磷酸根基团的生物有机分子；部分比例的生物有机磷酸盐由聚合磷酸盐来代替。

所述的非晶态磷酸钙微球包含由生物有机磷酸盐水解生成的磷酸根离子和钙盐反应形成的非晶态磷酸钙和少量吸附在非晶态磷酸钙表面的生物有机磷酸钙以及生物活性钙盐，其尺寸在20nm到200000 nm范围内，其中的生物有机磷酸钙含量在40wt%以下，其中的生物活性钙盐在40wt%以下。

所述的非晶态磷酸钙微球，其中的生物有机磷酸盐为植酸盐、二磷酸腺苷盐、三磷酸腺苷盐或其上任几种的混合物；聚合磷酸盐为焦磷酸盐、六偏磷酸盐或其上任几种的混合物。

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.100g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4MNaOH水溶液调pH值至7.0，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物。

一种制备非晶态磷酸钙微球的办法，其特征在于将生物活性钙盐溶液或分散液和生物有机磷酸盐溶液混合，在常温下或加热到40度与100度之间反应一段时间后，得到产物：其中，生物活性钙盐为乳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙或其上任几种的混合物；生物有机磷酸盐为含有2个或2个磷酸根基团的生物有机分子，为植酸盐、二磷酸腺苷盐、三磷酸腺苷盐或其上任几种的混合物；部分比例的生物有机磷酸盐由聚合磷酸盐来代替。

所述的非晶态磷酸钙微球在口腔护理产品中的应用，其特征在于所用的非晶态磷酸钙微球的含量在0.0%~30%之间。

所述的非晶态磷酸钙微球在牙膏产品中的应用，其特征在于所用的非晶态磷酸钙微球的含量在3% ~ 15%之间，所添加的生物有机磷酸盐与所用的非晶态磷酸钙微球的比例为0.0%到5.0%。

所述的非晶态磷酸钙微球在日化、医药产品中的应用。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1.本发明公开了非晶态磷酸钙微球及其制备方法。该非晶态磷酸钙微球是由生物有机磷酸盐水解生成的磷酸根离子和钙盐反应形成的非晶态磷酸钙和少量吸附在非晶态磷酸钙表面的生物有机磷酸钙以及生物活性钙盐组成的，其尺寸在20nm到200000 nm范围内，其中的生物有机磷酸钙含量在40wt%以下，其中的生物活性钙盐在40wt%以下。其中的反应形成的非晶磷酸钙被生物有机磷酸盐和生物活性钙盐稳定，长时间稳定存在。

2 非晶态磷酸钙微球是由生物有机磷酸盐水解生成的磷酸根离子和钙离子反应形成的，不是起始溶液中已经存在磷酸根离子跟钙离子反应形成的。故其中的反应形成的非晶磷酸钙具有很强的稳定性能。

3由于生物有机磷酸盐和生物活性钙盐成分和结构确定，有益于产物的质量控制；可避免使用酪蛋白带来的风险。

4所述的非晶态磷酸钙微球加入牙膏配方中，可明显地促进脱矿牙釉质和牙本质的矿化修复，也可与氟协同作用，有效避免龋齿的发生。

附图说明

图1产物a、b、c和d的X射线衍射图谱；

图2产物a的扫描电子显微图片；

图3产物b的扫描电子显微图片；

图4产物c的扫描电子显微图片；

图5产物d的扫描电子显微图片；

图6产物e、f、g和h的X射线衍射图谱；

图7产物e的扫描电子显微图片；

图8产物f的扫描电子显微图片；

图9产物g的扫描电子显微图片；

图10产物h的扫描电子显微图片；

图11产物i、j和k的X射线衍射图谱；

图12产物i的扫描电子显微图片；

图13产物j的扫描电子显微图片；

图14产物k的扫描电子显微图片；

图15酸侵蚀后的牙本质的扫描电子显微图片；

图16 SOF处理6次后，脱矿牙本质的扫描电子显微图片；

图17 牙膏1处理6次后，脱矿牙本质的扫描电子显微图片；

图18 牙膏2处理6次后，脱矿牙本质的扫描电子显微图片。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，并给出具体实施方式。

磷酸钙产物的制备

实施例1

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.100 g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液调pH值至5.0，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物a，见图1和图2。产物a为尺寸为1微米左右的颗粒，在X射线衍射光谱中，在近37.9度和44.2度的地方有小的衍射峰。X衍射仪的靶材为Co，波长为1.54056埃。扫描电子显微镜为日立 S-3400N。

实施例2

所述的微球，其制备方法特征在于将含有1.667 g 氯化钙的100g水溶液与含有1.100 g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液调pH值至5.0，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物b，见图1和图3。产物b为尺寸为1微米左右的颗粒，在X射线衍射光谱中，在近37.9度和44.2度的地方有明显的衍射峰。

实施例3

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.100 g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液调pH值至7.0，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物c，见图1和图4。产物c为尺寸为1微米左右的颗粒，在X射线衍射光谱中，无明显的衍射峰。

实施例4

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.100 g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液调pH值至5.0，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物d，见图1和图5。产物d为尺寸为1微米左右的颗粒，在X射线衍射光谱中，无明显的衍射峰。

实施例5

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.338 g十水焦磷酸钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液或1M HCl水溶液调pH值至7.0，加热至70摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物e，见图6和图7。产物e为尺寸为小于1微米且易团聚的颗粒，在X射线衍射光谱中，无明显的衍射峰。

实施例6

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.204 g十水焦磷酸钠和0.110g 三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液或1M HCl水溶液调pH值至7.0，加热至70摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物f，见图6和图8。产物f为尺寸为小于1微米且易团聚的颗粒，在X射线衍射光谱中，无明显的衍射峰。

实施例7

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.070 g十水焦磷酸钠和0.220g 三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液或1M HCl水溶液调pH值至7.0，加热至70摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物g，见图6和图9。产物g为尺寸为小于1微米且易团聚的颗粒，在X射线衍射光谱中，无明显的衍射峰。

实施例8

所述的非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630 g L型五水乳酸钙的100g水溶液与含有0.682 g 植酸钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4M NaOH水溶液或1MHCl水溶液调pH值至7.0，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物h，见图6和图10。产物h为尺寸为小于1微米且易团聚的颗粒，在X射线衍射光谱中，无明显的衍射峰。

结论：产物b比产物a拥有更明显的X射线衍射峰，说明采用生物有机钙盐如乳酸钙比无机钙盐如氯化钙，更易产生非晶态的磷酸钙产物。同时，相比产物a，产物c和d拥有接近完全非晶态的衍射谱，说明溶液pH值对产物的物相有影响，pH值在7.0或者以上，更容易制备非晶态物质，究其原因可能是中性或碱性环境下，磷酸根基团被脱离束缚出来。产物e、f和g都为易团聚的非晶态物质颗粒，说明聚合磷酸盐可部分或全部替代生物有机磷酸盐，并不会影响产物的物相。产物h也是非晶态物质，说明除了三磷酸腺苷二钠外，采用其他生物有机磷酸盐，如植酸钠，也可以制备非晶态磷酸钙材料。

非晶态磷酸钙微球的稳定性

将含有0.500 g产物c的50 g水分散液（pH值中性）放入密闭容器，并置于50度烘箱中静置1个月，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物i，见图11和图12。产物i为尺寸为1微米左右的颗粒，在X射线衍射光谱中，在近37.9度和44.2度的地方有小的衍射峰。

将含有0.500 g产物c和0.0030 g三磷酸腺苷二钠的50 g水分散液（pH值中性）放入密闭容器，并置于50度烘箱中静置1个月，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物j，见图11和图13。产物j为尺寸为1微米左右的颗粒，在X射线衍射光谱中，在近37.9度和44.2度的地方有小的衍射峰。

将含有0.500 g产物c和0.0080 g三磷酸腺苷二钠的50 g水分散液（pH值中性）放入密闭容器，并置于50度烘箱中静置1个月，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物k，见图11和图14。产物k为尺寸为1微米左右的颗粒，为非晶态物相。

结论：无稳定剂加入时，含水溶液或分散液中的非晶态磷酸钙微球有较强的非晶态稳定性能；当额外加入三磷酸腺苷二钠的浓度为0.0160%及其以上时，含水溶液或分散液中的非晶态磷酸钙微球有强力的非晶态稳定性能。

口腔护理用品

模拟口腔唾液（SOF），具体成分如下：137.35 mM NaCl、4.17 mM NaHCO₃、3.01 mMKCl、7.17 mM K₂HPO₄•3H₂O、1.53 mM MgCl₂•6H₂O、20.00 mM HCl、0.90 mM CaCl₂、0.51 mMNa₂SO₄和Tris调pH值至7.0。

实施例牙膏1本实施例提供一种含非晶态磷酸钙微球即产物c的牙膏1，以质量百分比计，由下列原料组成：二水磷酸氢钙12wt%、卡拉胶2 wt%、甘油28 wt%、三氯蔗糖0.1wt%、柠檬酸锌0.05wt%、十二烷基硫酸钠2wt%、单氟磷酸钠0.76 wt%、薄荷香精1.25wt%、柠檬黄色素0.005 wt%、水合二氧化硅10 wt%、非晶态磷酸钙微球4 wt%、余量为去离子水。所述的牙膏的制备方法，包括如下步骤：S1、将上述组分置于搅拌机中800rpm搅拌40min；S2、真空脱气成膏状。

实施例牙膏2本实施例提供一种含非晶态磷酸钙微球即产物c的牙膏2，以质量百分比计，由下列原料组成：二水磷酸氢钙12wt%、卡拉胶2 wt%、甘油28 wt%、三氯蔗糖0.1wt%、柠檬酸锌0.05wt%、十二烷基硫酸钠2wt%、单氟磷酸钠0.76 wt%、薄荷香精1.25wt%、柠檬黄色素0.005 wt%、水合二氧化硅10 wt%、非晶态磷酸钙微球8 wt%、余量为去离子水。所述的牙膏的制备方法，包括如下步骤：S1、将上述组分置于搅拌机中800rpm搅拌40min；S2、真空脱气成膏状。

脱矿牙釉质的体外修复实验

使用低速金刚石切割机（SYJ-160低速金刚石切割机）切割牛牙，制备厚度为2 mm的牙釉质片，再分别经200、400、1000、2000和4000目的碳化硅水砂纸抛光打磨至表面光亮平整；最后用3M抛光纸（3微米）打磨光滑，并在去离子水超声清洗3 min，备用。采用显微维氏硬度仪（HV-1000Z型，负载500gf，15秒）测得牙釉质表面显微维氏硬度，按硬度，选择合适的牙釉质样品，并随机分成3组，每组8个。每组牙釉质片嵌入口腔弹性体材料（沪鸽牌）中，光滑牙釉质面朝上，经1.0%柠檬酸水溶液预处理10 min脱矿，而后进行显微维氏硬度测试。牙膏处理脱矿牙釉质的具体步骤如下：称量5.0 g SOF、牙膏1和牙膏2分别加10.0 g去离子水搅拌制成溶液或牙膏浆液，并倒在3组嵌有牙釉质样品的弹性体材料上，静放2 min；然后，用20 mL去离子水冲洗3次，放入20 ml模拟口腔唾液中浸泡；随后，将含有模拟口腔唾液和牙釉质弹性体材料的容器并置于37 ^oC的恒定速率为150 rpm的恒温振荡器（THZ-98A）中4 h。每天处理牙釉质样品3次，在37 ^oC模拟口腔唾液中过夜。当处理样品数为14次时，取出牙釉质样品，进行显微维氏硬度测试。

在起始基线上，SOF、牙膏1和牙膏2的3组牙釉质的平均显微维氏硬度分别是293.5± 8.7 HV、289.0 ± 17.5 HV和288.6 ± 13.0 HV，且单因素方差分析（Anova, Tukey）显示3组牙釉质的表面显微维氏硬度之间没有存在显著性差异。在1%柠檬酸侵蚀后，SOF、牙膏1和2的3组牙釉质的平均显微维氏硬度降为是189.8 ± 8.4 HV、189.0 ± 13.7 HV和187.9 ± 9.7 HV；单因素方差分析（Anova, Tukey）显示3组牙釉质的表面显微维氏硬度之间没有存在显著性差异。在SOF或牙膏处理牙釉质片14次后，SOF、牙膏1和2的3组牙釉质的平均显微维氏硬度提高至是201.3 ± 9.4 HV、220.2 ± 8.4 HV和233.4 ± 8.7 HV。按牙釉质表面显微维氏硬度从高到低排列，样品组依次为牙膏2组、牙膏1组和SOF组。各组牙釉质显微硬度统计分析如下：牙膏1组、牙膏2组分别与SOF组，存在显著差异（p值<0.05），说明含非晶态磷酸钙微球牙膏的矿化修复牙釉质的功效；牙膏1和牙膏2存在显著性差异，说明非晶态磷酸钙微球含量从4%到8%可以带来显著的性能提升。

脱矿牙本质的体外修复实验

口腔医院内收集因正畸拔出的健康第三磨牙（患者知情同意），充分清洗干净放入0.5 wt%麝香草酚水溶液中。使用低速金刚石切割机（SYJ-160低速金刚石切割机）制备厚度为2 mm的牙本质薄片，再分别经200、400、1000、2000和4000目的碳化硅水砂纸抛光打磨至表面光亮平整；最后用3M抛光纸（3微米）打磨光滑，并在去离子水超声清洗3 min，备用。

使用前，将每牙本质片放入36 wt%磷酸水溶液中脱矿处理2 min，随后用去离子水冲洗3 min，取出3片牙本质做牙膏处理前样品以作表征分析用，剩余随机分入3组，每组3片。牙本质片固定在口腔弹性体材料（沪鸽牌）中，牙本质面朝上。牙膏处理牙本质样本的具体步骤如下：称量5.0 g SOF、实验组牙膏1和2分别加10.0 g去离子水搅拌制成水溶液或牙膏浆液，并倒在3组嵌有牙本质样品的弹性体材料上，用软毛牙刷手动轻刷1 min，静放1min；然后，用20 mL去离子水冲洗3次，放入20 ml模拟口腔唾液中浸泡；随后，将含有模拟口腔唾液和牙本质片的容器并置于37 ^oC的恒定速率为150 rpm的恒温振荡器（THZ-98A）中4h。每天处理牙本质样品3次，并且第三次处理后，在37 ^oC模拟口腔唾液中过夜。当处理样品数为6次时，取出3个牙本质样品，烘干处理后，保存，供扫描电子显微镜镜SEM（日立 S-3400N）表征分析牙本质表面的沉积和牙本质小管的直径变化情况（表征前，牙本质样品表面真空镀金）。根据样品SEM图片，测量牙本质小管孔径（牙小管直径测量方法：经过牙本质小管中心且到达小管两边的最短距离，且测量数大于120个，取3个牙本质牙小管的平均值）。

在电子显微扫描图片中，酸侵蚀后的牙本质表面光滑，表面牙小管全部暴露出来，平均孔径为3.68 ± 0.60 μm（图15）。不同的处理给脱矿的牙本质带来多样的变化：SOF处理6次后，牙本质表面依旧光滑，但是牙小管孔径变小，分别为3.49 ± 0.48μm（图16）；牙膏1处理6次后，牙本质表面有一定的沉积物，牙小管孔径也变小，分别为2.84 ± 0.46μm（图15）；牙膏2处理6次后，牙本质表面有沉积物，部分牙小管被堵塞，牙小管孔径也变小，分别为2.4 ± 0.39μm（图16）。脱矿牙本质修复效果在3组样品中，呈现出显著性差异，从大到小，分别是牙膏2、牙膏1和SOF。

在实际的处理过程中，脱矿牙本质表面牙小管孔径的缩小是生物矿化的结果，是牙膏中非晶态磷酸钙提供钙离子、磷酸根离子，在氟离子和pH环境影响下，形成羟基磷灰石相物质的结果。其中非晶态磷酸钙含量越高，其牙本质修复效果就越好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来讲，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围中。

Claims

1.一种非晶态磷酸钙微球，其制备方法特征在于将含有4.630gL型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.100g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4MNaOH水溶液调pH值至7.0～9.0之间，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物。

2.一种制备非晶态磷酸钙微球的办法，其特征在于将含有4.630gL型五水乳酸钙的100g水溶液与含有1.100g三磷酸腺苷二钠的100g水溶液混合，搅拌，然后用4MNaOH水溶液调pH值至7.0～9.0之间，加热至95摄氏度，保温处理20分钟，离心过滤并清洗后60度干燥，得到产物。

3.一种含权利要求1所述非晶态磷酸钙微球的牙膏，其特征在于，包含以下质量百分比的组分：

所述非晶态磷酸钙微球0.1wt％～20wt％、

摩擦剂2wt％～40wt％、

增稠剂0.02wt％～8wt％、

保湿剂1wt％～50wt％、

甜味剂0.001wt％～0.1wt％、

抑菌剂0.004wt％～0.1wt％、

发泡剂0.1wt％～5wt％、

氟化物0wt％～2wt％、

香精0.6wt％～3wt％、

色素0wt％～0.01wt％。

4.根据权利要求3所述的牙膏，其特征在于还包含大于0.0160％的生物有机磷酸盐。

5.根据权利要求3所述的牙膏，其特征在于，包含以下质量百分比的组分：二水磷酸氢钙12wt％、卡拉胶2wt％、甘油28wt％、三氯蔗糖0.1wt％、柠檬酸锌0.05wt％、十二烷基硫酸钠2wt％、单氟磷酸钠0.76wt％、薄荷香精1.25wt％、柠檬黄色素0.005wt％、水合二氧化硅10wt％、非晶态磷酸钙微球8wt％、余量为去离子水。

6.根据权利要求1所述的非晶态磷酸钙微球在制备口腔护理产品中的应用。