CN108289728B - 在牙齿上形成均匀的美化涂层或治疗性涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种在牙齿表面上形成均匀涂层的方法，所述方法包括：通过经由喷雾嘴喷涂口腔可接受的涂层材料来形成液滴，其中所述液滴具有约1μm至约100μm的体积平均液滴尺寸，并且其中包含所述液滴的喷雾以小于约10毫升/分钟的喷雾速率从所述喷雾嘴的尖端朝向所述牙齿表面行进，并且其中所述液滴包含成膜聚合物、治疗剂和/或美化剂；以及将所述液滴沉积到所述牙齿表面上，从而形成均匀涂层。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2015年11月5日提交的美国临时专利申请序列号62/251,289的优先权权益，所述专利的整体内容以引用方式并入本文。
背景技术
希望在牙齿表面上提供均一的涂层以便均匀地递送美化剂和/或治疗剂。美化剂和/或治疗剂可以通过使用化妆刷或其他递送装置(诸如涂抹笔)将药剂涂抹在牙齿表面上而容易地施用。美化增白颜料例如可以经常用于基于漂白的技术不太合乎期望的情况。然而，由于弯曲的牙齿表面，通过使用涂抹器(诸如刷子)在牙齿上涂抹美化剂和/或治疗剂来在牙齿上实现均匀厚度的高质量涂层是困难的。因此，本领域仍然希望提供可以用于在牙齿上均匀地涂覆美化剂和/或治疗剂的方法。
发明内容
本公开涉及一种在牙齿表面上形成均匀涂层的方法，所述方法包括：通过经由喷雾嘴喷涂口腔可接受的涂层材料来形成液滴，其中所述液滴具有约1μm至约100μm的体积平均液滴尺寸，并且其中包含所述液滴的喷雾以小于约10毫升/分钟的喷雾速率从所述喷雾嘴的尖端朝向牙齿表面行进，其中所述液滴包含选自成膜聚合物、治疗剂和/或美化剂的至少一种物质；以及将所述液滴沉积到所述牙齿表面上，从而形成所述均匀涂层。
由下文中所提供的详细说明，本公开的其他适用领域将变得显而易见。应当理解，详细说明和特定实例虽然指示典型的实施方案，但旨在仅用于说明的目的并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
图1示出了用于气体压力雾化的现有技术内部混合喷雾嘴。
图2示出了如实施例中所述的牛牙块在喷涂增白涂层材料之前和之后的实例。
图3示出了如实施例中所述的来自人类受试者的牙齿在喷涂增白涂层材料之前和之后的实例。
具体实施方式
以下对于实施方案的描述在性质上仅是示例性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。
如通篇所用，范围用作描述范围内的每个值的简略表达方式。范围内的任何值可选为范围终点。另外，本文引用的所有参考文献据此以引用的方式整体并入。如果在本公开中的定义和所引用的参考文献的定义发生冲突，则以本公开为准。
除非另外规定，否则本文和本说明书中其他位置处表达的所有百分比和量应当理解为是指重量百分比。给定的量是基于材料的有效重量计。
本发明人已经开发了一种使用如本文所述的喷雾涂覆过程在牙齿上形成均匀涂层(诸如膜涂层)的方法。喷雾涂覆用于大范围的工业过程，包括涂料施用、空调加湿和燃料喷射。喷雾涂覆也已经广泛地用于在制药工业中对片剂进行涂覆。参见例如2015年10月22日从万维网获得的Aliseda等人的“Atomization of liquids relevant topharmaceutical tablet coating，Experiments and droplet size modeling”，maeresearch.ucsd.edu/lasheras/papers/pf.pdf，第1-17页，第2页，第2段。关于喷雾涂覆的片剂，Pendey等人(AAPS PharmSciTech.2014，15：296-305)教导了所述过程是相当复杂的，具有与基材特性、涂层配方、加工设备和加工条件有关的多个变量。同上，在296页和图1中。
与广泛地使用喷雾涂覆的制药工业不同，本发明人不了解关于使用喷雾涂覆在口腔中的牙齿上形成均匀涂层的任何文献。尽管如此，尽管本领域中明显缺乏指导并且存在可能影响其他基材上的涂层形成的大量可变因素，但本发明人出人意料地能够提供一种在牙齿上形成均匀涂层的方法，以便以美学上令人愉悦和/或有效的方式沉积美化剂和/或治疗剂。
均匀涂层
本公开涉及在基材(例如牙齿表面)上形成均匀涂层。如本文所用，“牙齿表面”意指口腔内的牙齿表面。通常，“牙齿表面”是指天然牙齿的表面；然而，这个短语还包括由合成材料(例如钛、陶瓷等)制成并且在施用即时涂层之前可以位于口腔中或从口腔移除的牙科植入物或人造牙齿。
短语“均匀涂层”是指对于肉眼来说，涂层看起来具有均匀的厚度，其表面纹理看起来是光滑的并且没有缺陷，例如没有针孔、干燥液滴、条痕和颗粒附聚物。在一些实施方案中，诸如当涂层材料是如本文所述的增白剂时，涂层的均匀性可以进一步由牙齿颜色的均一性来指示。
还如本文所述，可以通过以下方式实现均匀涂层：1)以体积平均液滴尺寸在约1μm至约100μm的范围内的液滴的形式以及2)以小于约10毫升/分钟、诸如小于0.6毫升/分钟的喷雾速率将口腔可接受的涂层材料递送到牙齿表面。在一些实施方案中，也如本文所述，液滴以距离牙齿表面约20厘米或更小的距离被递送，这是由于例如更大的距离可能会阻止涂层材料精确地喷涂到口腔中的牙齿上。
通过根据本发明方法将口腔可接受的涂层材料以液滴形式沉积到牙齿上，可以实现具有一定表面纹理的均匀涂层，所述表面纹理具有的表面粗糙度值和/或表面波度值显著小于未根据所列举的范围递送到牙齿的涂层的表面粗糙度值和/或表面波度值。
如本文所用，“表面粗糙度”和/或“表面波度”是表面纹理的分量。如本领域中所熟知的，表面纹理可以使用例如表面轮廓测定法、表面扫描方法或原子力显微镜来测量。如本文所用，“表面粗糙度”是测量表面的高频短波分量。表面粗糙度可以通过实际表面的法向矢量的方向与其理想形式的偏差来量化。如果这些偏差很大，则表面是粗糙的；如果它们很小，则表面是光滑的。如普通技术人员所熟知的，表面粗糙度可以根据本领域中所熟知的许多参数来测量，这些参数包括但不限于平均表面粗糙度Ra、样本表面上的最大粗糙度深度Rt、平均最大峰谷高度Rz、最大表面粗糙度Rmax以及粗糙度分量不规则性从采样长度内测得的平均线的算术平均高度Ra。表面粗糙度也可以根据在评估长度或面积内取得并且从平均线性表面测得的测量高度偏差的平均值，即Rq(也称为RMS；均方根粗糙度)来测量。
术语“波度”描述了表面纹理的间隔更广的分量。存在用于表达波度的若干参数，包括平均波度Wa、总波度Wt、波纹间距Wsm和均方根波度Wq。
关于表面粗糙度值和/或表面波度值的短语“显著更小”是指这些值中的一个或多个比从对照涂层获得的表面粗糙度值和/或表面波度值小至少约15％，诸如小至少约25％、诸如小至少约40％、诸如小至少约50％、诸如小至少约100％或诸如小至少200％。
如本文所用，“对照涂层”是指以与即时方法相同的方式在牙齿表面上形成涂层，除了如下定义的液滴尺寸和/或喷雾速率在上文的1)和2)中规定的范围之外。
液滴
在一些实施方案中，本发明方法包括通过经由喷雾嘴喷涂口腔可接受的涂层材料来形成液滴。如本文所用，“喷涂”是指导致流体雾化的过程，即将流体分解成液滴。
本公开的喷涂过程可以包括任何本领域已知的雾化过程。例如，在一些实施方案中，即时喷涂过程包括流体压力雾化。在这个实施方案中，当流体通过喷雾嘴进行喷涂时，流体压力转化为动量。更具体地，在流体压力雾化(或“无空气雾化”)过程中，高压迫使流体(诸如即时的口腔可接受的涂层材料)穿过小喷嘴。流体作为固体流或片高速流出。流体与空气之间的摩擦破坏了所述流，初始将其分裂成碎片并且最终分裂成液滴。适用于流体压力雾化的喷雾嘴在本领域中是已知的，并且可以从例如Spray Sizer Company，Markham，Ontario，Canada商购获得。
在另一个实施方案中，即时喷涂过程包括离心力(旋转)雾化。在这个实施方案中，来自喷雾嘴的流体被引入旋杯或旋盘的中心处。离心力将流体运送到旋盘的边缘并将流体从所述边缘抛出。液体(诸如本公开的口腔可接受的涂层材料)形成丝带或薄片，所述丝带或薄片破裂成细小的液滴。在相同的旋转速度下，在流体流速较低的情况下，与流速较高的情况相比，液滴更靠近旋盘的边缘形成。喷雾模式倾向于在所有方向上远离旋盘或旋杯径向移动。通常，流速和旋盘速度是独立控制的。此外，通常将静电荷施加到喷雾上以便将液滴吸引到目标对象，例如本公开的牙齿表面。用于与本发明方法一起使用的旋转喷嘴在本领域中是已知的，并且可以从例如Nordson Corporation，Westlake，OH商购获得。
在另一个实施方案中，即时喷涂过程使用由流体(诸如本发明的口腔可接受的涂层材料)接收的电荷作为用于静电雾化的能量源。静电雾化将流体暴露于带电雾化器与基材(诸如牙齿表面)之间的强电场。电荷转移到流体上，并且雾化器与流体之间的排斥力从雾化器扯下液滴并将它们送往基材。用于与本发明方法一起使用的静电喷雾嘴在本领域中是已知的，并且可以从例如Elliot Equipment Corporation，Indianapolis商购获得。
在另一个实施方案中，即时喷涂过程使用超声雾化。在这个实施方案中，使用以非常高的频率(例如20Hz至200kHz)振动的机电装置来实现雾化。流体经过振动表面，并且以超声频率振动导致流体破裂成液滴。超声振动能量通常由压电换能器产生。压电换能器在本领域中是熟知的，并且包含压电材料，即将机械能转换为电能并且反之亦然的材料。即使当使用较高粘度的流体时，超声雾化也可能导致具有本文所述尺寸范围的液滴。因此，在一些实施方案中，超声雾化可以与本文所述的涂层材料一起使用，其中所述涂层材料的粘度在约1mPa.S至约100mPa.S的范围内。用于与本发明方法一起使用的超声喷雾嘴在本领域中是已知的，并且可以从例如Sonaer Inc.，Framingdale，NY商购获得。
在其他实施方案中，喷涂过程使用喷墨相关印刷技术来使液滴雾化。例如，可以将电压施加到填充有流体(例如，本公开的口腔可接受的涂层材料)的玻璃毛细管腔室。通过将电压施加到玻璃毛细管(其中压电晶体结合到所述玻璃毛细管)的壁上，导致使所述壁向外弯曲的变形。这种变形导致流体压力下降，从而将更多流体吸到毛细管中。当电压被释放并且壁返回到其原始位置时，液滴通过印刷喷雾嘴孔口排出。
用于雾化的其他方法包括使用热喷射印刷过程，其中使用电流来产生高温，所述高温使腔室中的一部分液体汽化，然后产生压力，所述压力继而通过喷雾嘴孔口将液滴射出。这种用于雾化的喷墨相关印刷技术在本领域中是已知的，并且例如在Tarcha等人的Annals of Biomedical Engineering，2007，35(10)：1791-9和美国专利公开号2005/0076831中进行描述，所述文献各自以引用的方式整体并入本文。
更通常地，即时喷涂过程使用气体压力雾化。在一些实施方案中，用于气体压力雾化的气体是氮气、氧气、氦气、二氧化碳、六氟化硫、氯氟烃、甲烷、碳氟化合物、一氧化二氮、氙、丙烷、正戊烷等。然而，通常，所述气体是空气。雾化是由流体(例如，本公开的口腔可接受的涂层材料)与气体之间的相对速度差异引起的。在一些实施方案中，口腔可接受的涂层材料以低于气体速度的速度进入喷雾嘴，导致液体与气体之间的摩擦，从而加速和破坏流体流，产生雾化。
在一些实施方案中，将内部混合喷雾嘴用于气体压力雾化。示例性的内部混合喷嘴在图1中示出。在这个实施方案中，雾化气体和流体分别行进穿过进料器(1)和(2)。流体和空气然后在环形区域(3)中混合，从而导致流体在被迫穿过喷嘴尖端(4)之前雾化。当空气和流体的混合物经过喷嘴尖端(4)时，其压力显著降低。
在一些实施方案中，使用通过诸如喷枪的装置进行的空气压力雾化来实现雾化。典型的喷枪通过使压缩气体流(例如空气流)经过喷雾嘴来操作，所述喷雾嘴产生压力或吸力减小的局部化区。这种吸力用于从所连接的贮器中吸取液体，例如本公开的口腔可接受的涂层材料。压缩气体流的速度在液体被驱动经过计量装置时将液体雾化成液滴，在所述计量装置中，液体之后被引导到基材，例如牙齿。所递送的液体量通常通过控制压缩气体流动的触发器来控制。合适的喷枪包括可从TCP Global Corporation，San Diego，CA商购获得的喷枪，诸如Master
品牌型号VC16-B22。
上述雾化过程产生“喷雾”，即形成的所有液滴的聚集体。通常，喷雾包含一系列以统计学分布的液滴尺寸。可以使用普通技术人员熟知的技术例如成像(显微镜和使用高速摄像机)和激光散射技术来确定液滴的尺寸。例如，立即对大量给定体积的液滴进行采样的仪器可例如从Malvern Instruments Company Worcestershire，United Kingdom商购获得。
在各种实施方案中，喷雾包含体积平均液滴尺寸(Dv)在约1微米(μm)至约100μm、诸如约5μm至约50μm、更通常地约5μm至约30μm的范围内的液滴。Dv可以使用以下公式进行计算：
其中Ni是直径为Di的液滴的总数。
在各种实施方案中，液滴尺寸的分布很窄。例如，在一些实施方案中，小于约10％、诸如小于约5％、诸如小于约0.1％的递送到牙齿表面的液滴具有大于约100μm或更小的直径。在一些实施方案中，这种窄的液滴尺寸分布导致不具有可见缺陷的均匀涂层。例如，由于人眼只能辨别直径大于约116μm的颗粒，因此从到牙齿表面的递送省略直径大于约100μm的液滴尺寸可能会妨碍干燥液滴在牙齿上的可见性，这可能会损害美学上令人愉悦的涂层。
在一些实施方案中，气体流速、诸如在气体压力雾化期间使用的气体流速(诸如空气流速)会影响液滴的尺寸。例如，较高的流速与较小液滴的产生相关联，而较低的流速(诸如低于4立方英尺/小时的气体流速)可能会妨碍涂层材料的雾化，即使当涂层材料具有低粘度时。因此，在一些实施方案中，通过在雾化期间维持在约4立方英尺/小时至约30立方英尺/小时(诸如约6立方英尺/小时至约20立方英尺/小时)的范围内的气体(诸如空气)流速来实现前述液滴尺寸。在这些范围的上限之外，气体流速对液滴尺寸的影响通常是最小的。
在一些实施方案中，涂层材料的粘度也会影响液滴尺寸。因此，为了获得如本文所述的平均体积尺寸在约1μm至约100μm的范围内的液滴，在一些实施方案中，口腔可接受的涂层材料的粘度在约1.1mPa.S至约100mPa.S、更通常地约1.1mPa.S至约25mPa.S并且甚至更通常地约3mPa.S至约15mPa.S的范围内。当与本发明方法一起使用气体压力雾化(诸如空气压力雾化)时，涂层材料的粘度通常小于约15mPa.S以避免喷雾嘴堵塞。
喷雾速率
在一些实施方案中，如本文所述的喷雾在离开喷嘴尖端之后以小于约10毫米/分钟的速率(本文中称为“喷雾速率”)朝向基材(牙齿表面)行进。在其他实施方案中，喷雾速率小于约1毫米/分钟。在一些实施方案中，喷雾速率小于约0.6毫升/分钟。通常，较慢的喷雾速率(诸如小于约0.6毫升/分钟的喷雾速率)允许对喷雾进行更精确地控制。
在一些实施方案中，在雾化(诸如气体压力雾化)期间使用的喷雾嘴的孔口直径可以影响喷雾速率。例如，即使空气流速和涂层材料的粘度保持恒定，与使用具有较小孔口直径的喷雾嘴实现的喷雾速率相比，较大的孔口直径将导致较快的喷雾速率。通常，在涂层材料的雾化期间、诸如在涂层材料的空气压力雾化期间使用孔口直径在约0.5毫米(mm)或更小、诸如约0.3mm或更小(诸如约0.2mm)的范围内的喷雾嘴。通常，与本发明的均匀涂覆方法一起使用孔口直径为约0.2mm的喷雾嘴。
在一些实施方案中，通过将特定的喷雾速率范围与特定的喷雾距离结合来在本发明的基材上实现涂层的均匀性。如本文所用，“喷雾距离”是指喷雾嘴尖端与基材(例如，口腔内的牙齿表面)之间的距离。通常，使用更快的喷雾速率与更大的喷雾距离来避免可见的涂层缺陷，诸如过度润湿。然而，在各种实施方案中，与大于约10毫升/分钟的喷雾速率相关联的可见缺陷(诸如过度润湿、粗糙、颜色不均匀和针孔)通常不能通过甚至高达20cm的喷雾距离减轻。如上所述，大于20cm的喷雾距离也可能是不实际的，因为它们不允许将液滴精确地喷涂到牙齿表面上。因此，在各种实施方案中，喷雾速率不超过约10毫升/分钟。
在典型的实施方案中，当在雾化(诸如空气雾化)期间使用小于约10毫升/分钟的喷雾速率时，喷雾距离在约1cm至约20cm的范围内。在其他典型的实施方案中，当在雾化(诸如空气雾化)期间使用小于约10毫升/分钟、诸如小于约8毫升/分钟、诸如小于约5毫升/分钟、诸如小于约2毫升/分钟的喷雾速率时，喷雾距离为约20厘米(cm)。在其他实施方案中，当在雾化(诸如空气雾化)期间使用约1毫升/分钟至约0.6毫升/分钟的喷雾速率时，喷雾距离通常为约5cm至约10cm。在另外一些其他实施方案中，当在雾化(诸如空气雾化)期间使用小于约0.6毫升/分钟的喷雾速率时，喷雾距离为约5cm或更小。通常，与本发明方法一起、具体地与大于约2毫升/分钟的喷雾速率一起来使用较大的喷雾距离(例如约12cm至约20cm)，这是因为较大的喷雾距离可能导致美学上更令人愉悦的涂层，例如在整个牙齿表面上看起来像干燥剂的涂层处理。
在一些实施方案中，涂层材料的粘度也会影响喷雾速率。因此，在一些实施方案中，可以通过使粘度在约1.1mPa.S至约100m mPa.S、更通常地约1.1mPa.S至约25mPa.S并且甚至更通常地约3mPa.S至约15mPa.S的范围内的口腔可接受的涂层材料雾化来实现如本文所述的小于约10毫升/分钟的喷雾速率。如上所述，当与所要求保护的方法一起使用气体压力雾化(诸如空气压力雾化)时，涂层材料的粘度通常小于15mPa.S以避免喷嘴堵塞。
在一些实施方案中，气体流速、诸如在气体压力雾化(诸如空气压力雾化)期间使用的气体流速会影响喷雾速率。因此，在一些实施方案中，通过维持在约4立方英尺/小时至约30立方英尺/小时(诸如约6立方英尺/小时至约20立方英尺/小时)的范围内的气体(诸如空气)流速来实现前述喷雾速率。
口腔可接受的涂层材料
本发明方法的液滴由口腔可接受的涂层材料形成。如本文所用，“口腔可接受的”是指涂层材料及其组分在所需水平下对于在口腔中使用是安全的。
媒介
在一些实施方案中，涂层材料是包含口腔可接受的媒介的组合物。口腔可接受的媒介可以包括口腔可接受的溶剂，诸如乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇、水、亚甲二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、己二醇、丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、全氯乙烯、甲基乙二醇乙酸酯、甲苯、苯、二乙醚、苯甲醇和甘油。通常，口腔可接受的溶剂是挥发性溶剂，诸如乙醇。
口腔可接受的溶剂可以基于混合物的总重量以约0.1重量％至约99.5重量％的量存在，尽管基于总混合物重量，约60重量％至约95重量％是典型的，其中80重量％-90重量％的量是进一步典型的。
在一些实施方案中，代替或除了口腔可接受的溶剂，口腔可接受的媒介包含成膜聚合物。如本文所用，“成膜聚合物”应当被理解为包含能够在牙齿基材上单独形成或在至少一种另外的药剂、连续且粘附性膜的存在下形成的聚合物、预聚物和/或单体。术语“预聚物”是指已经反应到中间分子质量状态的一系列单体。这种材料能够通过反应性基团进一步聚合以达到完全固化的高分子量状态。这样，反应性聚合物与未反应的单体的混合物也可以被称为预聚物。“单体”是可以与其他分子以化学方法结合形成聚合物的分子。
成膜聚合物可以是任何天然聚合物，包括常用的树胶、树脂、渗出物、动物呈现产品和副产品(诸如明胶和角蛋白)、植物提取物、藻酸盐、纤维素、半乳甘露聚糖、细菌产品(诸如黄原胶)以及这些天然聚合物的衍生物，包括甲基-、羟丙基-、邻苯二甲酸乙酸酯、乙酸酯、甲氧基、羟丙氧基、乙酰基、邻苯二甲酰基、水解产物和盐(Li、Na、K、Ca、Mg、Al、Zn、B、Fe、Cu、Ni)或者它们的组合或相关联的反应副产物。它们也可以是合成聚合物，包括衍生自成膜领域中已知的单体的均聚物、共聚物、共聚体、嵌段聚合物或接枝聚合物(交联的或基本线性的)，诸如(甲基)丙烯酸均聚物和共聚物，包括主要针对各种官能度和取代的烯属不饱和部分的均聚物和共聚物。合适的成膜聚合物的实例包括但不限于聚氨酯、丙烯酸类聚合物、乙烯基聚合物、硅氧烷聚合物以及它们的衍生物。特别合适的成膜聚合物包括丙烯酸酯/辛基丙烯酰胺共聚物，例如2-甲基-2-丙烯酸-2-甲基丙酯与2-丙烯酸和N-(1，1，3，3-四甲基丁基)-2-丙烯酰胺的聚合物(例如，
79)。
在一些实施方案中，所述膜防止染色和细菌。在其他实施方案中，所述膜包含如本文所述的增白剂和/或治疗剂。
在一些实施方案中，成膜聚合物包含例如用作牙科密封剂的双酚A衍生物。这种双酚A衍生物包括双-GMA、双-DMA、双酚-A乙氧基化物二甲基丙烯酸酯(双-EMA)和氨基甲酸酯改性的双-GMA。在这些实施方案中，可以将如本文所述的液滴涂覆到牙齿的咀嚼表面上，例如前臼齿和臼齿。在聚合之后形成的膜在使用可见光固化之后例如充当牙科密封剂。如本文所用，“牙科密封剂”是用于防止龋齿的膜。通过在每个涂覆牙齿的牙釉质上形成保护罩，密封剂结合到牙齿的凹陷和凹槽中。
在一些实施方案中，成膜聚合物以本发明涂层材料的约0重量％至约80重量％、诸如约40重量％至约80重量％、诸如约60重量％至约80重量％的量存在。在其他实施方案中，成膜聚合物可以以在约15重量％至约25重量％、诸如约5重量％至约20重量％(诸如约13.5重量％或约9重量％)的范围内的量存在于即时涂层材料中。
普通技术人员熟知的流变改性剂、分散剂和/或增塑剂也可以包含在本发明的口腔可接受的媒介中。口腔可接受的媒介可以以在涂层材料的约0.1重量％至约99重量％、诸如本发明涂层材料的约25重量％至85重量％、诸如约45重量％至约80重量％的范围内的量存在于涂层材料中。
美化剂和治疗剂
在一些实施方案中，本发明的口腔可接受的涂层材料包含美化剂，诸如增白剂。如本文所用，“增白剂”是使施加它的牙齿表面实现增白的材料。本领域中已知或开发的任何增白剂可以用于本发明的涂层材料中
例如，在一些实施方案中，本发明的组合物包括增白颜料。在一些实施方案中，增白颜料包括尺寸范围为约0.1μm至约10μm并且折射率大于约1.2的颗粒。合适的增白剂包括但不限于二氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、氧化铝颗粒、氧化锡颗粒、氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化钡颗粒、二氧化硅颗粒、硅酸锆颗粒、云母颗粒、滑石颗粒、四钙磷酸盐颗粒、无定形磷酸钙颗粒、α-磷酸三钙颗粒、β-磷酸三钙颗粒、羟基磷灰石颗粒、碳酸钙颗粒、磷酸锌颗粒、二氧化硅颗粒、硅酸锆颗粒以及它们的组合。增白颜料诸如二氧化钛颗粒可以是足以使牙齿变白的量。
在一些实施方案中，增白剂是过氧化物化合物，诸如过氧化氢、过氧化钙、过酸等。
在各种实施方案中，增白剂占本发明涂层材料的约4.1％至约50％w/w、诸如约4.1％至约40％w/w、诸如约4.1％至约30％w/w，诸如约1％至3％，诸如约1％。在其他实施方案中，增白剂以低浓度存在，例如约0.01％至约4％、诸如约0.1％至约4％、诸如约0.01％至约3％、诸如约0.05％至约3％、诸如约0.075％至约1％、诸如约0.1％至约1.5％、诸如约0.01％至约0.3％、诸如约0.1％至约0.3％或约0.1％。
在一些实施方案中，活性成分是治疗剂。合适的治疗剂包括氟离子源。在一些实施方案中，氟离子源选自：氟化物、单氟磷酸盐(MFP)和氟硅酸盐。在一些实施方案中，一种或多种释放氟离子的化合物任选地以提供100至20,000ppm、200至5,000ppm或500至2,500ppm总氟离子的量存在。如果存在的话，本发明涂层材料中氟化物的量在约0.1％至1.1％的范围内，通常为约1.1％。
治疗剂还可以包含亚锡离子或亚锡离子源以减轻钙损失。合适的亚锡离子源包括但不限于氟化亚锡、其他卤化亚锡诸如二水氯化亚锡、焦磷酸亚锡、有机亚锡羧酸盐诸如甲酸亚锡、乙酸亚锡、葡萄糖酸亚锡、乳酸亚锡、酒石酸亚锡、草酸亚锡、丙二酸亚锡和柠檬酸亚锡、乙醛酸亚锡(stannous ethylene glyoxide)等等。一种或多种亚锡离子源任选和例示性的存在总量为约0.01％至约10％，例如约0.1％至约7％或约1％至约5％。
治疗剂还可以包含抗微生物剂(例如抗菌剂)，诸如三氯生。可用的抗菌剂的例示性列表提供于授予Gaffar等人的美国专利号5,776,435中，所述专利的内容以引用的方式并入本文。一种或多种抗微生物剂可以以抗微生物有效总量存在，通常为约0.05％至约10％，例如约0.1％至约3％。
其他治疗剂包括但不限于钙离子源(例如碳酸钙)、锌离子源(例如柠檬酸锌)、钾离子源(例如氯化钾)或它们的组合。如果存在的话，本发明组合物中离子源的量在约0.1重量％至5重量％的范围内，通常为约1重量％。碱性氨基酸例如游离或盐形式的精氨酸也可以用作治疗剂。
沉积和涂层形成
一旦使用本文以上所述的喷涂过程将包含成膜聚合物、美化剂和/或治疗剂的液滴沉积到牙齿表面上，就可以通过以下熟知的机制在牙齿上形成均匀涂层：诸如蒸发、聚结、氧化固化或通过使用固化剂，诸如紫外光、可见光或热。用于形成涂层的特定机制将取决于所使用的特定涂层材料。
通过“蒸发”形成的涂层意味着载体、诸如如本文所述的口腔可接受的媒介(例如乙醇)蒸发，留下固体涂层，而对液滴中的其余材料不产生任何化学或结构上的改变，例如对成膜聚合物、美化剂和/或治疗剂不产生改变。
通过聚结形成的涂层意味着，当溶剂从牙齿上的液滴蒸发时，存在于液滴中的成膜聚合物的链开始变得更紧密地堆积在一起。在足够的溶剂蒸发之后，聚合物链堆积得如此紧密，以致于它们开始融合在一起或聚结而形成涂层。
在一些实施方案中，涂层通过氧化固化形成。如本领域中已知的，氧化固化是用于形成涂层的两步过程。首先，通过溶剂蒸发使液滴变干，这将成膜聚合物暴露于空气。然后，聚合物与空气中的氧气反应以便进一步硬化。
在一些实施方案中，使用固化剂形成涂层。在这些实施方案中，涂层材料可以包含预聚物和/或单体。在液滴沉积之后，可以将固化剂诸如UV光、可见光或热引导到牙齿表面，以促进预聚物和/或单体之间的反应，从而产生包含高分子量聚合物的膜。
形成涂层的时间可以在约1秒至约3小时、诸如约1分钟至约30分钟、诸如约1分钟至约三分钟之间变化。在一些实施方案中，涂层可以在上述范围内形成，但取决于涂层材料的组分，可能花费更长时间来硬化。
更快的喷雾速率(例如小于约10毫升/分钟至约8毫升/分钟的喷射速率)通常与较长的干燥时间相关联。因此，在最典型的实施方案中，针对较快喷雾速率的干燥时间可以在小于约3分钟内形成并硬化，而针对较慢喷雾速率(例如约0.6毫升/分钟)的干燥时间可以在小于约1分钟内形成并硬化。
在一些实施方案中，所形成的涂层的厚度在约0.1μm至约1500μm、诸如约1μm至约500μm的范围内。通常，由液滴沉积形成的均匀涂层的厚度在约1μm至约100μm的范围内。
实施例
实施例1.喷雾速率和液滴尺寸对涂层均匀性的影响
A.配方制备
制备用于雾化的液体涂层材料。涂层材料包含以下成分：无水乙醇，200Proof，PHARMCO-AAPER Company，Brookfield，CT；丙烯酸酯/辛基丙烯酰胺共聚物，
79，AkzoNobel Company，Surface Chemistry，Amsterdam，Netherlands；氢化松香，FORALTM AX-E全氢化松香，Eastman Chemical Company，Kingsport，TN；以及二氧化钛(TiO2)，KRONOS Worldwide Inc.，Chelmsford，MA。
通过将
79、氢化松香、TiO2和乙醇添加到旋转混合罐中来制备液体涂层材料。然后将混合物在3540rpm下旋转混合4分钟。表1中示出了典型的配方实例，其粘度为10.5mPa.S。通过改变聚合物和松香的浓度，制备了具有一系列粘度的配方。
表1
B.喷雾参数
在不同条件下(A-E组)评估关于均匀涂层的两个喷雾工艺参数、即液滴尺寸和喷雾速率的影响，如下表2-4所描绘。如上所述制备在这些实施例中使用的涂层材料。
通过调整配方粘度、空气流速和/或喷枪的喷嘴尺寸，在雾化期间改变液滴尺寸。使用OMEGA F-2034流量计(Omega Engineering，Inc.，Stamford，CT)来控制空气流量。使用Malvern Instruments的Spraytec来评估体积平均液滴尺寸。
在利用喷枪(Master
品牌型号VC16-B22喷枪系统和MAS KIT-VC16黑色便携式迷你喷枪空气压缩机)使涂层材料雾化之后，以不同的液滴尺寸来涂覆透明的塑料基材(60x 15mm培养皿)。
通过量化1毫升涂层材料溶液从喷枪喷出的总时间来评估大于3毫升/分钟的喷雾速率。通过捕获培养皿中的喷雾持续5秒，然后进行称重来评估小于3毫升/分钟的喷雾速率。然后根据培养皿的干重增益来确定喷雾速率。
在涂覆之后，视觉评估透明的塑料基材以检查过度润湿、滴落、针孔、粗糙、干燥液滴、厚度均匀性和颜色均一性。此外，使用轮廓仪(MicroXAM800(KLA-Tencor Company，Milpitas，CA)来表征表面纹理，包括表面粗糙度和表面波度。使用5X物镜来获得测量结果。使用MicroXAM 800软件来评估表面纹理。
i.喷雾速率的影响
对于A组，将体积平均液滴尺寸小于100μm的雾化涂层材料以小于0.6毫升/分钟的喷雾速率喷涂到第一组培养皿上。另外，用体积平均液滴尺寸小于100μm的雾化涂层材料以大于0.6毫升/分钟的喷雾速率来喷涂第二组培养皿(B组)。喷雾距离在A组与B组之间保持恒定(约5厘米)。
视觉检查和表面纹理评估的结果在下表2中示出。视觉检查显示，在使用体积平均液滴尺寸小于100μm的液滴时，喷雾速率增加到0.6毫升/分钟以上影响涂层均匀性。如表2中所述，与均匀的A组涂层相比，B组涂层表现出由于过度润湿而导致的可见缺陷。此外，B组涂层的波度和粗糙度值分别比A组涂层的波度和粗糙度值大2.4倍和1.7倍，从而进一步支持喷雾速率对均匀涂层的影响。
表2.喷雾速率对均匀涂层的影响
ii.液滴尺寸的影响
为了评估液滴尺寸对涂层均匀性的重要性，将具有与如上所述A组的液滴尺寸不同的液滴尺寸的雾化涂层材料以与A组的喷雾速率和喷雾距离相同的喷雾速率和喷雾距离(即，在约5cm的喷雾距离下小于6毫升/分钟)喷涂到第三组培养皿(C组)上。与用于在A组中形成均匀涂层的液滴尺寸分布相比，用于C组的雾化涂层材料包含更广的液滴尺寸分布。具体地，用于涂覆C组培养皿的10％的液滴具有直径大于100μm的液滴尺寸，而其余90％的液滴具有直径小于100μm的液滴尺寸。相反，A组中的几乎所有液滴都具有直径小于100μm的液滴尺寸。
表3示出了C组涂层的视觉检查和表面纹理的结果。从表3中可以明显看出，与A组的均匀涂层相比，对于10％的液滴，将液滴尺寸直径增加到大于100μm显著影响了涂层均匀性，为了进行比较，将其复制在表3中。如表3所示，对C组涂层的视觉检查显示，液滴尺寸的更广分布导致具有明显干燥液滴的过程涂层。此外，与A组的波度和粗糙度值相比，C组涂层的波度和粗糙度值增加。具体地，样本C涂层的波度和粗糙度值分别比A组的波度和粗糙度值大1.7倍和1.1倍，从而证明了大于100μm的液滴尺寸对均匀涂层制备的负面影响。
表3.液滴尺寸对均匀涂层的影响
(iii)通过增加喷雾距离可以减轻较快喷雾速率的负面影响
为了确定是否可以使用高于0.6毫升/分钟的喷雾速率通过调整喷雾距离来获得均匀涂层，结合喷雾距离的增加来评估更快的喷雾速率，即约9.0毫升/分钟(D组)和约10.3毫升/分钟(E组)的喷雾速率。为了达到如此高的喷雾速率，使用两个喷枪来同时喷涂同一个表面。由于消费者或牙科医师以大于20厘米的喷雾距离将液滴精确地喷涂到口腔中的牙齿上可能是不切实际的，因此使用这个最大实际距离结合更快的喷雾速率来评估其对涂层均匀性的影响。
如下表4中所示，通过以9.0毫升/分钟的高喷雾速率递送体积平均液滴尺寸小于100μm的液滴，可以获得不具有可见缺陷的均匀涂层，条件是喷雾距离增加到约20厘米(D组)。相反，即使当喷雾距离为20厘米(用于喷涂牙齿的明显最大实际距离)时，将喷雾速率增加到略微超过10毫升/分钟导致不均匀的涂层，具有由于润湿而产生的可见缺陷(E组)。
此外，E组涂层的波度值是均匀D组涂层的波度值的两倍大。此外，E组涂层和D组涂层的粗糙度值差甚至大于波度值差。具体地，E组涂层的粗糙度值是D组涂层的粗糙度值的七倍大。因此，表4的数据示出，当使用比0.6毫升/分钟更快的喷雾速率时，可以获得均匀的涂层，但条件是增加喷雾距离。超过10毫升/分钟的喷雾速率在均匀涂层制备中不可能有效，因为喷雾距离可能需要增加到超过20厘米，这对于精确地喷涂口腔中的牙齿可能不实用。
表4.较快的喷雾速度与增加的喷雾距离结合的影响。
实施例2.牙齿表面上的体外和体内喷雾涂层
为了评估以上讨论的液滴尺寸参数和喷雾速率参数是否可以有效地用于在牙齿上形成均匀涂层的方法中，将涂层材料喷涂到牛牙块和人牙齿上。在喷涂到1)染色的牛牙块、2)提取的人牙齿和3)十位专门小组成员的前牙上之前，轻轻摇动如表1中所述那样制备的涂层材料。使用针回缩度小于0.5mm的0.2mm喷雾嘴以12立方英尺/小时的流速将涂层液滴喷涂到前述牙齿基材上。喷涂距离为约5cm。体积平均液滴尺寸小于100μm，并且液滴以小于0.6毫升/分钟的速率递送送到基材。对牙齿表面进行喷涂直至污渍不可见为止。允许牙齿表面干燥长达三分钟，此后形成涂层。
图2中描绘了如上所述喷雾涂覆牛牙块的结果。将所述结果与喷涂之前的牛牙块进行比较。如图2中可以明显看出，喷涂后的牛牙块看起来是均匀的白色，并且没有可见的缺陷。此外，均匀涂覆的牙齿与VITA经典A1-D4选牙色板(德国的Vita GmbH&Co.KGBad
)上最白的牙齿相匹配，从而证明了即时方法的功效。
图3中描绘了来自10名专门小组成员之一的喷雾涂覆人牙齿的结果。从图3中可以明显看出，与喷涂之前的人牙齿不同，喷涂之后的人牙齿看起来是均匀的白色，并且没有可见的缺陷。此外，均匀涂覆的牙齿与VITA经典A1-D4选牙色板上最白的牙齿相匹配，进一步证明了即时方法的功效。
Claims (11)
1.一种在牙齿表面上的均匀涂层，其包含：
通过经由喷雾嘴喷涂口腔可接受的涂层材料形成液滴，其中所述液滴在所述牙齿表面上形成均匀涂层；
其中所述液滴具有小于100μm的体积平均液滴尺寸，
其中包含所述液滴的喷雾以9毫升/分钟的喷雾速率从所述喷雾嘴的尖端朝向所述牙齿表面行进，
其中喷雾距离为20厘米；
其中雾化过程包括使空气流穿过所述喷雾嘴；
其中所述喷雾嘴的直径为0.3至0.5毫米；
其中穿过所述喷雾嘴的所述空气流的流速为10立方英尺/小时至12立方英尺/小时；
其中所述液滴包含选自成膜聚合物、治疗剂和美化剂的至少一种物质；以及
其中所述美化剂是增白剂，其包含尺寸范围为0.1μm至10μm的增白颗粒，其中所述增白颗粒具有大于1.2的折射率。
2.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述液滴包含口腔可接受的溶剂，并且其中所述喷涂还包括将所述牙齿表面上的所述口腔可接受的溶剂蒸发，从而形成所述均匀涂层。
3.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述喷涂包括选自以下的雾化过程：流体压力雾化、离心力雾化、静电荷雾化、超声雾化和气体压力雾化。
4.根据权利要求3所述的均匀涂层，其中所述气体压力雾化是空气压力雾化。
5.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述喷涂是用喷枪执行的。
6.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述均匀涂层可见地没有选自针孔和干燥液滴的涂层缺陷。
7.根据权利要求2所述的均匀涂层，其中所述口腔可接受的溶剂是乙醇。
8.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述均匀涂层是膜。
9.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述均匀涂层是牙科密封剂。
10.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述治疗剂选自氟离子源、钙源、亚锡离子源、锌离子源、钾离子源、抗菌剂以及它们的组合。
11.根据权利要求1所述的均匀涂层，其中所述增白剂包含选自以下的增白颗粒：二氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、氧化铝颗粒、氧化锡颗粒、氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化钡颗粒、二氧化硅颗粒、硅酸锆颗粒、云母颗粒、滑石颗粒、磷酸四钙颗粒、无定形磷酸钙颗粒、α-磷酸三钙颗粒、β-磷酸三钙颗粒、羟基磷灰石颗粒、碳酸钙颗粒、磷酸锌颗粒、二氧化硅颗粒、硅酸锆颗粒以及它们的组合。
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