CN108601851B - 用纳米粒检测和治疗龋和微腔 - Google Patents

Abstract

提供了用于检测和/或治疗对象的牙齿中一个或更多个活动性龋损或微腔的组分，例如纳米粒。所述组分或纳米粒可包含生物相容性且可生物降解性的聚合物(例如，淀粉)，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物具有至少一个阳离子区和/或具有净正电荷并因此能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个活动性和/或早期龋损缔合。所述组分或纳米粒任选地是水溶性或水分散性的。所述组分或纳米粒还包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的成像剂(例如，荧光团或染料)。因此，当所述组分或纳米粒与一个或更多个活动性龋损缔合时，所述组分或纳米粒能够指示所述一个或更多个活动性龋损的存在。还提供了包含此类化合物/纳米粒的口腔护理组合物及其制备和使用方法。

Description

用纳米粒检测和治疗龋和微腔

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月21日提交的美国临时申请No.62/244,512 的权益。以上申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及具有诊断剂的纳米粒，其可被递送至对象的口腔以提供对龋的检测和/或提供对龋(尤其是活动性(进展性)龋损(carious lesion))的治疗性治疗。

背景技术

本节提供了与本公开内容相关的背景信息，其未必是现有技术。

龋齿(dental caries)是全世界牙齿健康中最常见的疾病。在美国，超过90％的成年人在其恒牙中经历龋齿。全世界约36％的人口患有活动性龋。此外，随着发展中国家获得高糖饮食，龋齿的发病率可能升高。

当牙齿表面上的牙齿生物膜中的细菌使糖发酵并且产生使牙本质和/ 或牙釉质脱矿化的酸时，牙齿空腔形成。早期脱钙通过在表面牙釉质上形成的白斑损伤指示。这些损伤(也称为“微腔(microcavity)”或初期龋损)通过被称为再矿化的过程而可逆，该过程使用唾液中的钙和磷并且通过饮用水和牙膏中氟化物的存在来辅助。然而，如果继续脱钙，则出现不可逆的空腔形成(cavitation)，需要牙科手术来阻止脱钙。

早期形成的龋还通过改善口腔卫生而可逆，但是难以诊断，并且触觉方法可潜在地引起对牙齿的永久性损伤。例如，早期龋(白斑损伤)通过改善的口腔卫生和氟化物应用而可逆；然而脱矿化使牙齿弱化，导致空腔形成，这需要牙齿修复。因此，诊断和治疗早期龋损可降低对于更复杂且昂贵的牙科治疗的需求。然而，由于表现是高度可变的，所以白斑损伤的诊断具有挑战性。

龋诊断主要利用牙科镜和探针光学地和策略性地进行，但是光学检测可以是困难的并且对龋损的触觉探测可能加速空腔形成。常规地拍摄牙齿的X射线图像来对空腔进行鉴定，特别是对于牙齿间的区域(邻面龋 (interproximal caries))。该方法可清楚地鉴定晚期空腔进展以用于牙科治疗，但是具有若干局限性。首先，X射线图像不能鉴定仍然可通过改善的口腔卫生方案和活性成分的应用(例如，氟化物应用)来修复的早期形成的损伤。此外，X射线对于牙科医生和患者二者均是昂贵的。此外，来自 X射线的辐射暴露与癌症风险相关，因此提供了动力以使基于辐射之诊断的需求最小化。

已经开发了多种用于龋诊断的新方法，但是这些需要额外的设备，是昂贵的并且通常无法区分活动性(进展性)和非活动性(非进展性)损伤。期望具有检测口腔龋(尤其是早期龋)的方法，其容易施用和评估，是生物相容性的并且具有低毒性，可在预定的时间间隔内在体内溶解或崩解，和/或施用和/或检测不需要大量的训练或设备。

发明概述

本节提供了本公开内容的一般概述，并不是其全部范围或其所有特征的全面公开内容。

在某些方面，本公开内容提出了用于经口施用的组合物。所述组合物可包含组分或纳米粒。所述组分或纳米粒包含成像剂、活性成分(例如，治疗剂)、或其组合。所述组合物具有阳离子部分或净正电荷。因此当所述组分或纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述组合物能够指示所述一个或更多个龋损的存在。所述组分或纳米粒可包含生物相容性、生物基 (bio-based)和/或可生物降解性的聚合物。在某些方面，所述生物相容性、生物基和/或可生物降解性的聚合物可具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋或龋损缔合的至少一个阳离子区或具有净正电荷。在另一些方面，成像剂可任选地与所述生物相容性、生物基和/或可生物降解性的聚合物键合。在另一些方面，当所述组分或纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述组分或纳米粒能够治疗所述一个或更多个龋损。在某些其他方面，当所述组分或纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述组分或纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在和治疗所述一个或更多个龋损。所述口腔护理组合物任选地还包含口腔可接受的载体(orally acceptable carrier)。

在另一些方面，本公开内容提出了用于经口施用的组合物。所述组合物可包含纳米粒。所述纳米粒可包含生物相容性且可生物降解性的聚合物。所述生物相容性且可生物降解性的聚合物任选地具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋或龋损缔合的至少一个阳离子区。在另一些方面，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物具有净正电荷。所述纳米粒还包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物缔合(例如，键合) 的成像剂。因此，当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在。

在另一些变型中，本公开内容提出了用于在对象的口腔中经口施用的口腔护理组合物。所述口腔护理组合物可包含多个纳米粒。每个纳米粒可包含生物相容性且可生物降解性的聚合物，所述聚合物具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋或龋损缔合的至少一个具有正电荷的阳离子区。口腔护理组合物还可包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物结合的成像剂。当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述多个纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在。所述口腔护理组合物还包含口腔可接受的载体。

在某些其他变型中，本公开内容提出了制备用于经口施用的纳米粒的方法。在一个方面，方法可包括用能够与成像剂反应的反应性基团使生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化。所述生物相容性且可生物降解性的聚合物包含能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个阳离子区。因此，所述方法还可包括使所述生物相容性且可生物降解性的聚合物上的所述反应性基团与所述成像剂反应，以是所述纳米颗具有所述成像剂，当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述成像剂能够指示所述一个或更多个龋损的存在。

在另一些变型中，提供了制备用于经口施用的组合物的方法，其包括用能够与成像剂反应的反应性基团使聚合物官能化，其中所述聚合物包含至少一个阳离子区。所述方法还包括使聚合物上的所述反应性基团与所述成像剂反应，其中所述组合物具有净正电荷。

在另一些变型中，本公开内容还提供了检测龋的方法。所述方法包括将带正电荷的荧光组分引入至对象的口腔。将光导入到口腔中并随后鉴定口腔中对应于口腔中的一个或更多个龋之位置的任何荧光。

在另一些方面，本公开内容提供了治疗龋的方法，其包括将含有再矿化剂的带正电荷的纳米粒引入至对象的口腔，其中所述带正电荷的纳米粒能够与对象的口腔中的一个或更多个龋损缔合。

在另一些方面，本公开内容提出了带正电荷的荧光组合物用于确定牙齿上龋之位置的用途。

在另一些方面，本公开内容提出了包含再矿化剂的带正电荷的组分或纳米粒在用于治疗龋的药物中的用途。

从本文中提供的描述中，其他应用领域将变得明显。本概述中的描述和特定实例旨在仅用于举例说明性目的，并不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅用于选定的一些实施方案的举例说明性目的，而不是用于所有可能的实施，并且不旨在限制本公开内容的范围。

图1示出了根据本公开内容的某些变型用于制备淀粉纳米粒的化学反应方案的图示。未经修饰纳米粒(1)经历阳离子化以制备阳离子颗粒 (2)。阳离子颗粒(2)和未经修饰颗粒(1)上的TEMPO氧化分别产生两性离子颗粒(3)和阴离子颗粒(5)。用荧光素胺在颗粒(3)和(5) 上进行EDC/NHS化学以产生荧光标记的阳离子颗粒(4)和荧光标记的阴离子颗粒(6)。

图2示出了如上图1的上下文中所述的未经修饰的(1)、阳离子的(2)、阴离子的(5)和两性离子的(3)淀粉纳米粒的FTIR光谱。突出了对于 C-H和C＝O峰的目的区域。

图3A至3B。图3A示出了概括对于经修饰淀粉纳米粒(StNP)的粒度和ζ电位结果的图表。尺寸由强度加权的动态光散射和数量加权的纳米粒跟踪分析来测量。图3B示出了概括对于未经修饰的(1)、两性离子的 (3)和荧光阳离子的(4)淀粉纳米粒的淀粉降解结果的图表。碘列是红色强度的测量，当暴露于唾液时，其从最初状态降低到最终状态，指示淀粉的降解。本尼迪克特反应(Benedict’s reaction)通过比较575nm的吸收值来测量并且显示在通过唾液降解之后吸收升高，指示还原糖的存在。(对于所有最终相对于初始的比较，p＜0.005)。

图4A至4B示出了对于StNP-1(未经修饰)、StNP-3(两性离子)和 StNP-4(荧光阳离子)淀粉纳米粒的淀粉降解结果。图4A示出了淀粉- 碘复合物的水平。图4B示出了通过本尼迪克特测试的还原糖含量。这两张图都示出了初始水平和暴露于人唾液中的唾液淀粉酶30分钟之后的最终测量数据。本尼迪克特反应通过比较575nm的吸收值来测量并且显示在通过唾液降解之后吸收升高，指示还原糖的存在。结果显示在唾液的存在下，淀粉纳米粒和经修饰淀粉纳米粒被降解成单糖。(对于所有最终相对于初始的比较，p＜0.005)。

图5A和5B示出了基于三种清洗条件随时间的荧光。图5A示出了2 小时(120分钟)中的荧光。图5B示出了20分钟中的荧光。

图6示出了暴露在HeLa细胞上2小时之后经修饰StNP的Tox8细胞毒性测定。即使在高浓度(按质量计1％)下，所有的颗粒也是无毒的。

图7A至7B。图7A至7B示出了相同牙齿在暴露于根据本公开内容的某些方面制备的与成像剂缀合的多个阳离子淀粉纳米粒之前和之后的照片。图7A是未暴露于荧光阳离子淀粉纳米粒的具有人工诱导的龋损的牙齿的照片，其没有照亮任何微腔，而图7B是相同牙齿在暴露于荧光阳离子淀粉纳米粒之后的照片。图7B示出了当使用标准牙科固化灯(dentalcuring lamp)照亮时，在暴露于与成像剂缀合的阳离子淀粉纳米粒之后牙齿颜色的可见变化。

图8示出了显示龋损强度减去背景牙齿强度的百分比强度差的条形图，以及在每种对照上面以及荧光阳离子StNP条下面的牙齿损伤的相应照亮图(使用标准牙科固化灯)。统计学标记如下：*比背景更暗(0.05＜p ＜0.20)；

比背景显著更暗(p＜0.05)；

比背景显著更亮(p＜10-5)。

图9A至9F。图9A至9F示出了利用各染料的龋损表面图像的代表性顶视图2-光子z-层叠(2-photon z-stack)。图9A中未染色的空白牙齿显示与荧光FITC-右旋糖酐(图9B)、荧光素(图9C)、荧光阴离子StNP(图 9D)和荧光阳离子无损伤(图9F)对照类似。用荧光阳离子StNP(图9E) 处理的具有龋损的样品具有明亮有斑点的外观，照亮的斑点清楚地鉴定了大致直径为5至10微米且深度为5至15微米的损伤。

图10示出了被根据本公开内容的某些方面用于检测龋损之存在的荧光阳离子StNP照亮的空腔孔结构的实例。根据本公开内容的某些方面制备的纳米粒吸附至孔的内腔表面，留下了中央间隙。该牙齿中的龋损约为 10微米宽，8微米深。

图11A至11B。图11A示出了经修饰StNP的X射线光子光谱术(X-ray photonspectroscopy，XPS)结果的图示，指示了对于阳离子和两性离子 StNP的约2％的氮的存在。这相当于30％至40％的葡萄糖单元的理论反应效率。此外，钠和氯化物的存在作为最显著的污染物被跟踪。图11B示出了作为添加的次氯酸钠之函数的TEMPO氧化的H’-NMR结果。对应于 C6氢的从5.2ppm至5.4ppm的峰位移表明约40％至50％的葡萄糖单元从羟基转化至羧基。

图12示出了根据本公开内容的某些方面制备的经修饰淀粉纳米粒样品的纳米粒跟踪分析(Nanoparticle Tracking Analysis，NTA)粒度分析图示，示出了对于每个样品的粒度分布。

图13示出了脱矿化和再矿化龋损的荧光。在暴露于荧光阳离子StNP 之后，与脱矿化(活动性)龋损相反，再矿化(非活动性)龋损不照亮。 *负对比度(0.05＜p＜0.20)，

显著负对比度(p＜0.05)，**正对比度(0.05 ＜p＜0.30)，

显著正对比度(p＜10^-5)。

图14示出了暴露于或未暴露于荧光阳离子StNP的再矿化龋损的双光子显微照片。图像最接近地类似于无损伤表面的双光子显微照片，突出了再矿化损伤是“非活动性的”并且从表面看已被治愈。

图15示出了氟化物释放研究的结果。研究表明当与阳离子淀粉纳米粒一起冻干时在氟化物释放上存在轻微的延迟，大致在人工唾液(artificial saliva，AS)溶液中为约30分钟提高，或在磷酸缓冲盐水 (phosphate-buffered-saline，PBS)溶液中为10分钟。这一初步数据表明阳离子淀粉可适度地结合阴离子氟化物盐以延长释放，暗示了需要具有交联的较大颗粒以进一步延长释放谱。

发明详述

提供了一些示例性实施方案以是本公开内容将是透彻的并且充分地将范围传达给本领域的技术人员。给出了大量的具体细节，例如具体的组合物、组分、装置和方法的实例，以提供对本公开内容的实施方案的透彻的理解。对本领域的技术人员而言明显的是，不需要使用特定的细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式体现，并且二者不应被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例性实施方案中，公知的方法、公知的装置结构和公知的技术没有详细地描述。

本文中使用的术语仅用于描述特定示例性实施方案的目的并且不旨在限制。除非上下文中另外清楚地指出，否则没有数量词修饰的名词表示一个/种或更多个/种。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的并因此指示所指出的特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或组分的存在，但是并不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其组的存在或添加。尽管开放性的术语“包含/包括”被理解为用于描述和声明本文中所述的多个实施方案的非限制性术语，但是在某些方面，该术语可作为替选地被理解为相反地更加限制和限制性的术语，例如“由……组成”或“基本上由……组成”。因此，对于记载组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤的任何给定实施方案，本公开内容还特别地包括由或基本上由这些记载的组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤组成的实施方案。在“由……组成”的情况下，作为替选的实施方案不包括任何附加的组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，而在“基本上由……组成”的情况下，从这样的实施方案中排除实质上影响基础的和新的特性的任何另外的组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，但是不实质上影响基础的和新的特性的任何组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤可包含在所述实施方案中。

除非特别指出为执行顺序，否则本文中所述的任何方法步骤、过程和操作并不解释为必须要求以所讨论或所示出的特定顺序执行。还应理解，除非另外指出，否则可使用附加的或作为替选的步骤。

当组分、元件或层被称为在另一元件或层“上”，“啮合至”、“连接至”或“偶联至”另一元件或层时，其可直接在其他组分、元件或层上，或直接啮合、连接或偶联至其他组分、元件或层，或者可存在介于中间的元件或层。相反地，当元件被称为“直接”在另一元件或层“上”，“直接啮合至”、“直接连接至”或“直接偶联至”另一元件或层时，可不存在介于中间的元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应该以类似的方式来解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”，等)。本文中使用的术语“和/或”包括相关联的所列出的术语中的任一个以及一个或更多个的所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述多种步骤、元件、组分、区域、层和/或部分，但是除非另外指出，否则这些步骤、元件、组分、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语可仅用于区分一个步骤、元件、组分、区域、层和/或部分与另一个步骤、元件、组分、区域、层和/或部分。当在本文中使用时，除非上下文清楚地说明，否则例如“第一”、“第二”和其他数值项的术语并不意指顺序或次序。因此，以下所讨论的第一步骤、元件、组分、区域、层和/或部分可称作第二步骤、元件、组分、区域、层和/或部分，而不脱离示例性实施方案的教导。

如图所示，在空间上或在时间上相关的术语(例如“在……之前”、“在……之后”、“内部的”、“外部的”、“在……之下”、“在……下面”、“下方的”、“在……之上”、“上方的”等)可在本文中用于便于描述以描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系而使用。在空间上或在时间上相关的术语可旨在涵盖除了图中所示的方向之外使用中或操作中的装置或系统的不同取向。

在整个本公开内容中，数值代表近似测量或对范围的限制，以包含来自给定值的小偏差和具有所述的大约值的实施方案以及具有所述的精确值的那些。除了在发明详述的最后所提供的工作实施例中之外，本说明书中所有的参数(例如，数量或条件)数值都被理解为在所有情况下经术语“约”修饰，无论“约”是否实际上在该数值前出现。“约”表明所述的数值允许一些轻微的不精确(一定程度上近似于值中的精确度；近似地或合理地接近该值；几乎)。如果由“约”所提供的不精确在其常规含义下在本领域中无法以其他方式理解时，那么本文中使用的“约”表明至少可由测量和使用此类参数的普通方法引起的变型。

此外，范围的公开包括所有值以及整个范围内进一步划分的范围的公开，包括针对范围给出的端点和子范围。

在本公开内容中参考或引用的所有专利、专利申请、文章和其他出版物的公开内容在此通过引用并入本文。

现在将参照附图更加全面地描述一些示例性实施方案。

在世界范围内，龋是最常见的慢性病并且几乎所有人在其一生中某一时刻都将发生龋。在美国，2014年国家牙科支出估计为约1335亿美元，并且预计在2024年将提高至约1834亿美元。牙病也是个人和国家的经济和社会损失的主要原因。在1996年，在美国口腔疾病预计导致损失240 万个工作日和160万个学校日。据估计，这些间接成本使总经济负担提高 50％。由于治疗成本过高，因此低社会经济阶层中的成年人和儿童患有更多未治疗的龋齿。

如果活动性龋损可在不可逆的空腔形成之前被诊断，则可警告患者和牙科医生改善口的特定区域中的牙齿卫生。当牙齿表面上的牙齿生物膜中的细菌使糖发酵并且产生酸(其使牙釉质脱矿化，导致初始的白斑损伤) 时，龋损初始形成。然而，该过程是动态的，并且被称为“微腔”或初期龋损的早期损伤通过再矿化而可逆，所述再矿化使用唾液中的钙和磷，通过饮用水和牙膏中氟化物的存在来辅助(参见B.Clarkson，“Redistribution ofenamel fluoride during white spot lesion formation：an in vitro study on humandental enamel，”Caries Res.1981，15)。阻止或逆转脱矿化过程的保守牙科治疗在该阶段中可以是有效的。当充分地再矿化时，牙齿表面保持完整。然而，如果继续脱钙，就会出现不可逆的空腔形成，需要牙科手术或侵入性手术恢复。

本文中提及的龋包括牙齿的牙釉质脱矿化和细菌性腐烂的多个阶段，包括牙釉质中孔径的初始微观增大(例如，微腔发展)至广泛腐烂和空腔，导致牙齿结构的严重损失和最终的牙齿损失。当干燥时，具有脱矿化的牙釉质中的活动性龋损的特性特征是白色和粗糙的表面。这表明牙釉质的微观孔径增大。活动性损伤是向空腔形成(脱矿化)进展的损伤，并且可被认为具有轻微脱钙(与正常牙釉质相比大约5％)的多微孔表面，其覆盖可具有30％至40％孔隙率的表面下损伤(参见B.Clarkson等，“Redistribution of enamelfluoride during white spot lesion formation：an in vitro study on human dentalenamel.”Caries Res.1981，15.)。表面下脱矿化可最终引起覆盖的牙齿表面的坍塌，产生空腔形成。非活动性损伤是非进展的，这是因为特别是暴露的表面上的孔隙率已经通过矿物和/或蛋白质沉积降低，因此有利于保守处理。通常来说，非活动性损伤不需要治疗，而活动性损伤需要。早期活动性损伤允许保守性再矿化治疗，而空腔化的损伤需要侵入性牙齿修复。

由于早期治疗可逆转空腔的形成，因此在发展的早期阶段诊断龋的能力可以是有利的。然而，检测龋的常规方法一直是不适当的或甚至有害的，并且通常在龋/空腔的发展中出现得远远地太晚以致无法逆转或减小进一步的损害。

在某些方面，本公开内容提供了用于检测对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损的口腔护理组合物。所述口腔护理组合物可向对象施用用于检测和诊断一个或更多个龋损的存在。对象可以是人、伴侣动物，例如猫、狗、或马等。所述口腔护理组合物可包含组分或纳米粒。所述组合物具有至少一个阳离子区或具有净正电荷，其中所述组合物具有阳离子部分或净正电荷，当组分或纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，其能够指示所述一个或更多个龋损的存在。所述组分或纳米粒可包含具有至少一个阳离子区或具有净正电荷的能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的生物相容性、生物基的和/或可生物降解性的聚合物。所述组分或纳米粒还包含成像剂、活性成分(例如，治疗剂)或其组合。成像剂可任选地与生物相容性、生物基的和/或可生物降解性的聚合物键合。如将在以下讨论的，所述口腔护理组合物还可包含口腔护理载体或递送载剂。

在某些方面，当所述组分或纳米粒与对象牙齿上的所述一个或更多个龋损缔合时，所述组分或纳米粒可指示一个或更多个龋损的存在。在另一些方面，当所述组分或纳米粒与对象牙齿上的龋损缔合时，所述组分或纳米粒能够治疗一个或更多个龋损。在某些其他方面，当所述组分或纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述组分或纳米粒因此能够指示所述一个或更多个龋损的存在并且治疗所述一个或更多个龋损。所述口腔护理组合物还包含口腔可接受的载体。

在某些变型中，本公开内容提供了用于经口施用的纳米粒，其可以是用于检测对象口腔中牙齿中的一个或更多个龋损的诊断性组分。包含纳米粒的口腔护理组合物可向对象施用用于检测和诊断一个或更多个龋损的存在。如将在以下讨论的，所述纳米粒可以并入到还包含口腔护理载体或递送载剂的口腔护理组合物中。所述纳米粒包含具有至少一个阳离子区 (例如，具有正电荷)的生物相容性且可生物降解性的聚合物。在某些其他方面，所述纳米粒可表现出总的净正电荷。所述纳米粒还包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物缔合(例如，通过键合)的成像剂。

如果活动性龋损可在不可逆的空腔形成之前诊断，则可警告患者和牙科医生改善口的特定区域中的牙齿卫生并且开始再矿化策略。

区分非活动性和活动性龋损的能力在使用再矿化治疗之后监测龋进展中可非常有用，以便使牙科医生和牙科患者能够实施保守治疗策略，避免更加侵入性和昂贵的恢复程序(例如“钻孔和填充”或其他侵入性程序)，以及能够降低患者暴露于来自拍摄X射线图像的有害辐射，这在儿童中可以是尤其不期望的。

如以上所解释的，与具有闭合表面的非活动性损失相反，牙釉质中活动性龋损的特性特征是白色和粗糙表面(也称为“白斑损伤”)，其与提供进入活动性损伤的表面孔隙率相组合。此外，活动性龋损的内表面具有负的表面电荷。因此，根据本发明教导的纳米粒的总净电荷或阳离子区提供了通过静电吸引来靶向牙齿的一个或更多个这些龋损并且吸附到这些损伤的暴露表面上的能力。

因此，生物相容性、可生物降解性和/或生物基的聚合物具有至少一个阳离子区(例如，具有正电荷)，其能够与对象的口腔中牙齿上具有负表面电荷的一个或更多个龋损选择性地缔合。所述纳米粒包含至少一种成像剂，其能够在施用之后或在纳米粒与牙齿上的所述一个或更多个龋损缔合之后检测颗粒。

“生物相容性”意指材料或材料的组合可与体外或体内的细胞、组织接触，或用于对象(例如哺乳动物或其他生物体)并且对于此类细胞、组织和/或动物的接触和/或有益使用具有可接受的毒理学特性。例如，生物相容性材料可以是适合于在对象中施用而没有不利的后果，例如没有显著的毒性或者急性或慢性炎性应答和/或通过免疫系统(例如，通过T细胞应答)对该材料的急性排斥的材料。当然，将认识到，“生物相容性”是相对术语，并且即使对于与活组织高度相容的材料也预期一定程度的炎性和/或免疫应答。然而，非生物相容性材料通常是高毒性、炎性和/或被免疫系统急性排斥的那些材料，例如植入到对象中的非生物相容性材料可引起对象中足够严重的免疫应答，使得免疫系统对材料的排斥不能得到充分的控制，甚至在使用免疫抑制药物的情况下也是如此，并且通常可可以是是的材料必须从对象中移除的程度。在某些方面，生物相容性材料是由适当的监管机构批准在人中使用的那些，所述监管机构例如美国的联邦药品管理局(Federal Drug Administration，FDA)；欧洲的欧洲委员会(European Commission，EC)/欧洲药品管理局(EuropeanMedicines Agency，EMEA) 或加拿大的健康产品和食品局(Health Products and FoodBranch，HPFB)。

在某些方面，“可生物降解”意指材料以不同的速率离体或在体内溶解或崩解。溶解是指材料的物理崩解、侵蚀、破坏和/或溶解并且可包括活生物体对材料的吸收。形成纳米粒的聚合物材料可以以不同的速率溶解或崩解或者具有影响溶解速率的不同的溶解度(例如，水溶解度)。当暴露于包含高浓度的水的溶剂(例如唾液、血清、生长培养基或培养基、血液或体液)时，材料可溶解或侵蚀。崩解还可包括材料破裂成小块，其可共同地形成胶质或凝胶。在某些变型中，所述纳米粒或组分在大于或等于约30分钟的时期内降解。在另一些变型中，所述纳米粒或组分可在引入到口腔中并且暴露于唾液之后小于或等于约30天内降解。口腔组合物在引入到口腔中之后的降解时间可以是大于或等于约30分钟至小于或等于约30天。

作为生物降解的实例，含有天然酶淀粉酶的唾液可作用于淀粉以切割糖苷键并且降低其高分子量(molecular weight，MW)结构，以导致低 MW水溶性单糖和寡糖以及糖。

在某些方面，所述材料可以是“生物基的”，意指材料的至少大部分 (例如50％或更多)由来源于活的或曾经活的生物体的一种或更多种物质制成。生物基材料可包含生物聚合物，其是由活生物体产生的聚合物或来源于由活生物体产生的聚合物。

因此，纳米粒包含具有至少一个阳离子区(例如，具有正电荷)的聚合物，例如生物相容性、可生物降解性和/或生物基的聚合物。在某些方面，在唾液的pH(约7的pH)下，纳米粒上的至少一个阳离子表面区域的ζ电位值为大于或等于约0至小于或等于约+50mV，任选地大于或等于约+2mV至小于或等于约+30mV，并且在另一些变型中大于或等于约 +5mV至小于或等于约+20mV。在某些变型中，具有这样范围的ζ电位的纳米粒因此能够与牙齿表面上具有负电荷的一个或更多个龋损缔合。在另一些方面，所述纳米粒或组分的净正电荷可以是小于或等于约30mV 或者任选地小于或等于约20mV。在某些变型中，所述纳米粒或组分可具有对应于以上指定的任何值的净正电荷和/或ζ电位。在一个变型中，在 pH 7下，所述纳米粒或组分的净正电荷和/或ζ电位可以是大于或等于约 +2mV。

不受任何特定理论的限制，认为活动性龋损具有负电荷。脱矿化过程释放游离离子，例如钙离子和镁离子，其中许多是阳离子。这些离子的释放看来导致其余脱矿化表面具有负电荷。具有阳离子部分或净正电荷(例如+2mV或更多)的化合物或纳米粒被吸引至活动性损伤处。然而，一些使用其他带正电荷的纳米粒(例如金纳米粒和脂质纳米粒)的研究已发现具有更高的正电荷(例如+38mV的ζ电位)的颗粒具有一些毒性作用。尽管另一些研究已经表明利用此类带正电荷的纳米粒没有毒性作用，在某些方面，根据本公开内容的某些方面使用的纳米粒仅具有中等正电荷，例如小于或等于约30mV或任选地小于或等于约20mV。所述组分或纳米粒任选地是水溶性或可分散性的。

在某些方面，所述组合物具有阳离子部分或净正电荷。因此，组分可以是包含具有阳离子部分或净正电荷的化合物的材料，如作为实例的官能化的基于淀粉的化合物，其用于经口施用并且能够与牙齿上的一个或更多个龋损缔合。在另一些方面，提供了纳米粒，其可包含相同的化合物(例如，官能化的基于淀粉的化合物)以使纳米粒因此也具有阳离子部分或净正电荷，使得其能够与牙齿上的一个或更多个龋损缔合。或者，纳米粒可包含聚合物、成像剂和活性成分(例如，治疗剂)中的一种或更多种，其中这些组分的一种或更多种具有负电荷，但纳米粒仍然表现出能够与牙齿上的活动性龋损缔合的净正电荷或阳离子部分。

在某些方面，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物自身是阳离子的或可以是包含阳离子结构域的共聚物。在另一些变型中，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物与阳离子部分反应以在纳米粒的表面上产生所述一个或更多个阳离子区。这样的键可以是共价键或离子键。在某些方面，所述键是在阳离子部分与生物相容性且可生物降解性的聚合物之间的共价键。纳米粒可以是两性离子的并且包含带正电荷的区域和带负电荷的区域二者。

在某些变型中，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物可以是选自以下的聚合物：单糖、寡糖或多糖、羧甲基纤维素、聚合物淀粉、糊精、右旋糖酐、纤维素、壳聚糖、明胶、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(L-赖氨酸)(PLL)、聚(L-精氨酸)、聚(酰氨型胺)(poly(amidoamine)，PAA)、聚(氨基-co-酯) (PAE)、聚(甲基丙烯酸2-N，N-二甲基氨基乙酯)PDMAEMA、聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)、聚酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚亚烷基二醇、甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物、其组合和等同物。示例性淀粉包含直链淀粉或支链淀粉。

当所述生物相容性且可生物降解性的聚合物自身是阳离子聚合物时，其可以选自：阳离子的或阳离子改性的单糖、寡糖或多糖、羧甲基纤维素、淀粉、糊精、右旋糖酐、壳聚糖、纤维素、明胶、聚乙烯亚胺(PEI)、聚 (L-赖氨酸)(PLL)、聚(L-精氨酸)、聚(酰氨型胺)(PAA)、聚(氨基-co-酯) (PAE)、聚(甲基丙烯酸2-N，N-二甲基氨基乙酯)PDMAEMA、聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)、其组合和等同物。在某些变型中，所述生物相容性聚合物可包含胺，例如叔胺和季胺。在另一些变型中，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的缩水甘油基三甲基氯化铵的反应产物。在另一些变型中，所述生物相容性聚合物可以是两性离子的。

在另一些变型中，纳米粒上的阳离子区包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的阳离子部分。在某些变型中，所述阳离子部分可包含胺，例如叔胺或季胺，或者两性离子基团。在一个变型中，所述阳离子部分是与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的缩水甘油基三甲基氯化铵的反应产物。在一个实施方案中，纳米粒被制成包含粒度为大于或等于约20nm至小于或等于约250nm的淀粉纳米粒。如将在以下进一步讨论的，淀粉纳米粒随后经修饰以包含含有缩水甘油基三甲基氯化铵的反应产物的阳离子部分。

本文中使用的术语“纳米级”或“纳米尺寸”通常理解为小于或等于约1微米(即，1,000纳米)。因此，所述纳米粒的至少一个空间维度为小于约1μm、任选地小于或等于约750nm、任选地小于约500nm，并且在某些方面小于约200nm。在某些方面，所述纳米粒组分的所有空间维度为小于或等于约1μm(1,000nm)。

在某些方面，本公开内容的纳米粒的平均粒度或直径为小于或等于约 1000nm。在某些方面，所述纳米粒的平均直径可以是大于或等于约1nm 至小于或等于约1,000nm、任选地大于或等于约10nm至小于或等于约 1,000nm、任选地大于或等于约20nm至小于或等于约1,000nm、任选地大于或等于约30nm至小于或等于约1,000nm、任选地大于或等于约50 nm至小于或等于约1,000nm、任选地大于或等于约100nm至小于或等于约1,000nm、任选地大于或等于约10nm至小于或等于约900nm、任选地大于或等于约100nm至小于或等于约900nm、任选地大于或等于约10 nm至小于或等于约800nm、任选地大于或等于约100nm至小于或等于约800nm、任选地大于或等于约10nm至小于或等于约500nm、任选地大于或等于约100nm至小于或等于约500nm、任选地大于或等于约10nm 至小于或等于约300nm、任选地大于或等于约50nm至小于或等于约300 nm、任选地大于或等于约100nm至小于或等于约300nm，并且在某些变型中，任选地大于或等于约200nm至小于或等于约300nm。应注意，用于口腔护理组合物的组分的至少一个维度可在以上列出的对于所述纳米粒相同的范围内。

在一些方面，所述纳米粒的平均尺寸可小于活动性损伤表面上孔的尺寸。这样的孔的尺寸可变化，但是通常在500nm的范围内。因此，所述纳米粒的平均粒度可小于或等于约500nm。

例如，纳米粒可通过包括以下的方法来制备：a)制备包含淀粉在水中的分散体的第一相，b)制备第一相在第二液相中的分散体或乳液，c)使第一相中存在的淀粉交联；以及d)分离如此形成的淀粉颗粒，或者其他方法，例如在美国专利No.6,755,915中描述的方法。在一些实例中，通过这样的方法产生的纳米粒的粒度估计为小于600nm。

纳米粒包含任选地部分地或完全地由有机材料构成的颗粒。在某些方面，纳米粒可部分地或完全地包含交联聚合物，所述聚合物在一些情况下可以是单分子。

纳米粒可具有圆形形状(例如球体或球状体形状)或者可具有多种其他的形状，例如碟、小板(platelet)、棒等。

不受任何特定理论的限制和束缚，考虑到支链淀粉是高度分支的和高分子量的聚合物，并且某些交联剂在水中(尤其是在低浓度下)可以是可逆的，在一些情况下，基于蜡状淀粉的纳米粒可完全地或部分地由一个或更多个非交联分子构成。

纳米粒可以是再生的淀粉颗粒。“再生”意指颗粒是通过部分地或完全地破坏天然淀粉颗粒的晶体结构(例如通过加热和/或热机械加工，以及通过物理聚集和/或交联重新组合产物)而形成的。例如可 通过使用剪切力、任选地在挤出机中、并且任选地在处理中添加交联剂使淀粉塑化来制备纳米粒。这样的方法的实例在以下中有描述：美国专利No.6,677,386、美国公开No.2011/0042841；Delong Song等，Carbohydrate Polymers 85 (2011)208-214；PCT国际公布No.WO 2011/071742 A2；美国专利No. 6,755,915；PCT国际公布No.WO 2010/084088和PCT国际公布No.WO 2010/065750。或者，可使用片段化颗粒。例如，GB1420392描述了通过在挤出前使淀粉交联来产生片段化淀粉颗粒的方法。

在一些变型中，纳米粒根据美国专利No.6,677,386和美国公开No. 2011/0042841中描述的方法制备。在该方法中，生物聚合物(例如淀粉) 与一种或更多种增塑剂组合。在高剪切力下，例如在双螺杆完全啮合的共旋挤出机(twin screw fully intermeshing co-rotating extruder)中混合该组合以使生物聚合物塑化并产生其中除去了生物聚合物的晶体结构的热塑性熔融相。在继续混合的同时将交联剂添加至挤出机以形成基于交联淀粉的纳米粒。纳米粒作为挤出物串离开挤出机，其被研磨成细的干粉。纳米粒以团聚形式存在于粉末中，并且可分散在水性介质中。由本方法制备的纳米粒的具体实例包括可从加拿大安大略省伯灵顿的EcoSynthetix Inc.获得的市售ECOSPHERE^TM纳米粒。

在本文中所述的特定变型中，阳离子部分和成像剂或治疗剂与相同的聚合物化学键合，使得可使用不是纳米粒形式的化合物，而是其可被认为是组合物中的组分。例如，由于本文中所述的用于制备纳米粒阳离子的反应和使荧光剂与纳米粒键合的反应二者都涉及与纳米粒内基于淀粉的聚合物键合，所以可在可溶性形式的淀粉(例如蒸煮淀粉、冷可溶淀粉、预胶化淀粉)、或较低分子量淀粉衍生物(例如糊精或右旋糖酐)、其他的寡聚或多聚碳水化合物或其他具有单元的聚合物上进行类似反应。例如，聚合物可包含葡萄糖重复单元。在另一些方面，聚合物包含羟基。然而，应注意，使用可溶性化合物(与可分散的纳米粒相反)的实施方案可更难以在稳定水性组合物中提供；可具有受限的携带活性剂的能力(例如，基于活性剂质量/化合物质量)；或可无法以与纳米粒相同的程度与更多孔的活动性损伤(与更少孔的非活动性损伤相反)缔合。因此，在某些优选的方面，纳米粒用于水分散体或溶液中。在另一些变型中，在水分散体或溶液中使用的组分(例如，化合物)的平均尺寸为大于或等于约1nm或任选地大于或等于约10nm。

成像剂可以是当递送到对象的口腔时允许检测的多种诊断剂或成像剂。在某些变型中，可使用一种或更多种成像剂。纳米粒或组分上的成像剂可以能够由例如牙科医生、牙科助理或保健员(hygienist)使用牙科固化灯通过人眼对口腔的目视检查来检测。在某些变型中，目视检查包括使用滤光器(optical filter)。滤光器可以是医生、助理或保健员所佩戴的一副UV滤光眼镜(UV-filtering glasses)。因此，成像剂可以能够在用牙科固化灯照亮(使口腔和牙齿暴露于来自灯的电磁)成像剂的同时通过口腔的目视检查或数字摄影(digital photography)来检测。在另一些方面，目视检查或数字摄影包括使用滤光器或对数字图像进行滤光(filtering)。

成像剂与生物相容性且可生物降解性的聚合物缔合。在某些方面，成像剂与聚合物键合。成像剂可包含响应于来自通常发蓝光的市售标准牙科固化灯的电磁辐射而发荧光的荧光团。这样的牙科固化灯通常发出波长为大于或等于约350nm至小于或等于约600nm、任选地大于或等于约400 nm至小于或等于约500nm、并且在某些变型中大于或等于约430nm至小于或等于约480nm的电磁辐射。在一个变型中，荧光团包含与生物相容性且可生物降解性的聚合物共价缀合的荧光素分子。荧光素由于被理解是安全性和低毒性的，因此是合适的荧光团。然而，可将多种荧光标签用于诊断目的，包括罗丹明(rhodamine)和MolecularProbes，Inc所销售的 Alexa

荧光染料。

还提出其他成像剂与生物相容性且可生物降解性的聚合物键合或包含(例如，分散)在生物相容性且可生物降解性的聚合物内。在一个变型中，成像剂包含至少一种生物相容性染料或着色剂。在某些方面，可使用一种或更多种生物相容性染料。在某些实施方案中，任选地选择由管理机构批准掺入到食物、药物或化妆品中的着色剂、颜料或染料，例如由联邦药品管理局(Federal Drug Administration，FDA)批准在美国使用的FD&C 或D&C颜料和染料。生物相容性染料和颜料包含天然颜色，作为非限制性实例包括：焦糖着色剂(E150)、胭脂树橙(annatto)(E160b)、来自小球藻(chlorella algae)的绿色染料(E140)、胭脂虫红(cochineal)(E120)、从甜菜中提取的甜菜苷、姜黄(E100)、西红花(E160a)、红辣椒(paprika) (E160c)、铁氧化物(E172)和接骨木汁(Elderberry juice)。其他生物相容性染料和颜料包括生物相容性合成色素和色淀和染料。在本文中可用的那些中，这样的食品安全和/或化妆品可接受的着色剂包括FD&C红No.3 (四碘荧光素的钠盐)、FD&C红No.40(2-萘磺酸)、食品红17(6-羟基 -5-{(2-甲氧基-5-甲基-4-磺基苯基)偶氮}-2-萘磺酸的二钠盐)、食品黄13 (喹酞酮或2-(2-喹啉基)茚满二酮的单磺酸和二磺酸的混合物的钠盐)、FD&C黄No.5(4-对磺基苯基偶氮-1-对磺基苯基-5-羟基吡唑-3羧酸的钠盐)、FD&C黄No.6(对磺基苯基偶氮-B-萘酚-6-单磺酸的钠盐)、FD&C 绿No.3(4-{[4-(N-乙基-对磺基苄基氨基)-苯基]-(4-羟基-2-锍苯基)-亚甲基}-[1-(N-乙基-N-对磺基苄基)-Δ-3，5-环己二烯亚胺]二钠盐)、FD&C蓝No. 1(二苄基二乙基-二氨基三苯基甲醇三磺酸的二钠盐无水石膏)、FD&C 蓝No.2(靛蓝二磺酸的钠盐)，以及其多种比例的混合物。在某些方面，着色剂包含化妆品和/或药学上可接受的水不溶性无机颜料，例如二氧化钛、氧化铬绿、酞青绿、群青蓝、氧化铁(ferric oxide)，或水不溶性染料色淀，包括但不限于铝色淀。在某些实施方案中，染料色淀包括FD&C 染料的钙盐或铝盐，例如FD&C绿#1色淀、FD&C绿#2色淀、D&C红#30色淀和FD&C黄#15色淀。在另一些实施方案中，使用白色着色剂，例如二氧化钛(TiO₂)、二氧化钛涂覆的云母、矿物或黏土。也可使用这些着色剂或染料的任意组合。

同样，在某些变型中，本公开内容提出了基于淀粉的荧光标记的纳米粒，其靶向可对应于早期龋的白色损伤斑点牙釉质损伤。基于淀粉的化学使纳米粒无毒且通过唾液淀粉酶可生物降解。使用荧光素作为纳米粒上的荧光团成像剂，龋损可使用牙科固化灯(通常用于大多数牙科诊所，其发出蓝光)来照亮和鉴定。

靶向的荧光成像纳米粒可特异性地照亮龋损，改善视觉对比度，并且辅助诊断。根据本公开内容的某些方面的纳米粒是廉价的、在口/口腔中可生物降解的、无毒的并且适合于当前的牙科实践(例如，对于成像仅需要目视检查和/或牙科固化灯)。在某些方面，纳米粒包含具有阳离子电荷的生物聚合物和成像剂。

在某些方面，纳米粒包含为纳米粒的按重量计约0.1％至小于或等于约10％的成像剂。

在某些实施方案中，本公开内容的纳米粒可以是诊断性的，意指其包含显示对象的口腔中牙齿上或牙齿中的一个或更多个可能的龋的存在的成像剂。在另一些变型中，本公开内容的纳米粒可以是治疗性的或诊断性和治疗性的。治疗性纳米粒可包含至少一种口腔护理活性成分。在某些变型中，组合物可包含第一多个诊断性纳米粒和含有口腔护理活性成分的第二多个治疗性纳米粒。在某些变型中，其中纳米粒用于诊断，其理想地在例如大于或等于约30分钟并且任选地小于或等于数小时的时期中降解，以向牙科医生、助理或保健员提供完成诊断程序和评价的能力。在另一些变型中，其中纳米粒用于治疗作用，纳米粒可被设计成具有长得多的降解期，例如在引入到口腔中并且暴露于唾液之后大于或等于约24小时至小于或等于约30天或甚至更长中降解。这允许在较长的时间框架中将活性成分递送至口腔(例如，至牙齿中的龋损内或附近的区域)以提供治疗益处。

口腔护理活性成分可用于预防或治疗口腔硬组织或软组织的病症或障碍，包括但不限于口腔癌和口干；预防或治疗生理障碍或病症；或者可提供美容益处。任选的口腔护理活性成分包括作为非限制性实例的抗龋剂、再矿化剂、抗菌剂(antibacterial agent)、抗牙石剂(anticalculus agent)、牙垢控制剂(tartar control agent)、牙齿脱敏剂(toothdesensitizer)、及其组合。尽管每种上述活性物类别的一般属性和性质可不同，但是可有一些共同属性，并且在两种或更多种这样的活性物类别之内的任何给定材料可用作多种目的。

在某些变型中，口腔护理活性成分包含抗龋剂、再矿化剂、抗菌剂、抗牙石剂、及其组合。在某些变型中，纳米粒可用于鉴定龋齿、微腔或牙釉质损伤；减轻或抑制早期牙釉质损伤或微腔；减轻或抑制龋齿或空腔的形成；减轻或抑制脱矿化和促进牙齿的再矿化；保护牙齿免受致龋细菌；抑制牙齿上或口腔中的微生物生物膜形成；和/或降低口腔中产酸细菌的水平。本文中可用的口腔护理活性物任选地以安全且有效量的存在于本发明的组合物中。在某些方面，纳米粒包含在并入所述纳米粒中之后为按重量计约0.1％至小于或等于约50％的口腔护理活性成分，以及任选地在并入所述纳米粒中之后为按重量计约0.1％至小于或等于约15％的口腔护理活性成分。

在某些变型中，口腔护理活性成分包含抗龋剂，例如在口腔中提供氟离子的抗龋含氟化物组分。在并入所述纳米粒之后，所述含氟活性成分可以以按重量计大于或等于约0.02％至小于或等于2.2％存在。含氟化物组分可选自：氟羟基磷灰石(fluorohydroxyapatite)、氟化亚锡、氟化钠、氟化钙、氟化银脱水物、单氟磷酸钠、二氟硅烷、其组合和等同物。

在另一些变型中，所述口腔护理活性成分包含在口腔中提供钙离子用于使牙齿再矿化的含钙组分。在并入所述纳米粒之后，所述含钙活性成分组分可以以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在。含钙活性成分可以是乳酸钙。

在某些其他变型中，所述口腔护理活性成分包含用于使牙齿再矿化的含钙和磷酸盐组分(calcium and phosphate-containing component)。所述含钙和磷酸盐组分任选地包含甘油磷酸钙、磷酸二钙、磷酸三钙、磷硅酸钠钙、或其组合和等同物。在某些变型中，在并入所述纳米粒中之后，甘油磷酸钙可以以按重量计大于或等于约0.1％至小于或等于约1％存在于所述纳米粒中。在另一些变型中，在并入所述纳米粒中之后，磷酸二钙可以以按重量计大于或等于约2％至小于或等于约50％、任选地在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约2％至小于或等于约10％存在于所述纳米粒中。在另一些变型中，在并入所述纳米粒中之后，磷酸三钙可以以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在于所述纳米粒中。在另一些变型中，在并入所述纳米粒中之后，磷硅酸钠钙可以以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约10％存在于所述纳米粒中。

在另一些方面，所述纳米粒可包含选自以下的口腔护理活性成分：氟化胺、酪蛋白磷酸肽(casein phosphopeptide)、磷蛋白(phosphoprotein)、及其等同物和组合。在某些方面，所述纳米粒可包含在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约0.2％至小于或等于约2.2％存在于纳米粒中的氟化胺。在另一些方面，在并入所述纳米粒中之后，酪蛋白磷酸肽可以以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在于纳米粒中。在另一些方面，在并入所述纳米粒中之后，磷蛋白可以以按重量计大于或等于约0.001％至小于或等于约0.01％存在于纳米粒中。

在某些变型中，所述纳米粒可以是包含多个组成上不同的隔室的多相纳米粒。每个隔室可因此包含不同的材料组成。多相纳米粒可具有多种形状，并且可包含两个、三个或更多个不同的隔室。在某些变型中，第一隔室可包含成像剂(例如，与第一隔室中的聚合物键合)，而第二隔室可具有一种或更多种口腔护理活性成分。这样的多相纳米组分可通过包含一种或更多种聚合物的材料的电气化喷射形成，例如以下公开的那些：Roh等，“BiphasicJanus Particles With Nanoscale Anisotropy”，Nature Materials，第四卷，第759-763页(2005年10月)，以及美国专利No.7,767,017、 8,043,480、8,187,708和美国公开No.2012/0045487和PCT国际公布No. WO 06/137936。

在某些方面，本公开内容提出了用于在对象的口腔中经口施用的口腔护理组合物。所述口腔护理组合物包含任何以上所讨论的纳米粒。所述纳米粒还包含口腔可接受的载体，意指在考虑风险与益处(例如，益处超过风险)的同时在对象中使用相对安全的材料或材料的组合。口腔可接受的载体可因此是毒理学上适合于在口腔中使用的任何载体。口腔可接受的载体的特定组分的选择取决于口腔护理组合物的形式，例如所述口腔护理组合物是否是含漱剂(mouth rinse)、洁齿剂(dentifrice)、凝胶、涂料等。如本领域的技术人员所公知的，这样的口腔可接受的载体包含洁齿剂(例如，牙膏和牙粉)、凝胶、涂料、含漱剂(例如漱口剂(mouth wash)、喷雾剂或冲洗剂)、锭剂等的常用组分。在某些变型中，所述口腔护理组合物是促进广泛和全面覆盖牙齿表面(包括龋经常易于发生的邻间/牙间表面)的含漱剂。

在多个方面，用于制备口腔组合物的口腔可接受的载体可包含基于水的相，其可含有乙醇和其他组分。如本领域的技术人员所认识的，口腔组合物可包含其他常规的口腔护理组合物材料，包括作为非限制性实例的表面活性试剂(例如表面活性剂、乳化剂和泡沫调节剂)、研磨剂(abrasive)、润湿剂(humectant)、口感剂(mouth feel agent)、黏度调节剂、稀释剂、 pH调节剂、甜味剂、矫味剂、着色剂、防腐剂、及其组合。

包含纳米粒的口腔护理组合物可向对象施用并因此引入到对象的口腔中。多个颗粒在临近牙齿表面上的龋和/或牙齿中对应于一个或更多个龋损的空腔内选择性地积聚。

在某些变型中，所述口腔护理组合物可包含多种不同类型的纳米粒。因此，在某些方面，所述多个纳米粒任选地是含有成像剂的第一多个诊断性纳米粒。口腔护理组合物可因此还包含含有口腔护理活性成分的第二多个治疗性纳米粒。在某些方面，本公开内容提出了含有生物聚合物的纳米粒用于靶向对象的口腔内牙齿上的龋(包括微腔)的用途。

在某些方面，本公开内容提供了纳米粒组合物和代谢物，其与某些在用于医学诊断应用时可潜在地导致副作用和毒性的合成聚合物相比是无毒且可吸收的。在多个方面，所述纳米粒具有对于微腔诊断有利的尺寸，即允许进入牙釉质中的空腔和损伤内的粒度。根据本公开内容的某些变型的纳米粒易于官能化，允许连接多种荧光或光学染料或成像剂、保护涂层，以及控制颗粒电荷。此外，本技术提供了符合当前的牙科技术的工作能力，而不需要额外的设备采购或训练，例如使用现有的标准牙科固化灯用于检测。此外，与受到规模生产能力限制的许多微粒与纳米粒体系相比，本公开内容的某些变型提供了可以以高生产率和相对低的成本在工业规模上制造的纳米粒。

因此，本公开内容提供了纳米粒形式的荧光生物聚合物用于帮助诊断微腔的用途。基于淀粉的纳米粒提供了帮助牙科医生诊断活动性龋损的新方式。这些颗粒是可生物降解的、廉价的、无毒的并且使用目前在牙科医生诊所中可获得的技术。如以下进一步讨论的，使用图像处理来提取仅绿光和改善对比度也是本教导所提供的新的且不寻常的发现。

在多个方面，通过本教导提出的纳米粒和口腔组合物可用于一种或更多种以下应用：由医师(例如，牙科医生、牙科助理或保健员)在牙科诊所施用空腔诊断、牙齿空腔的家庭诊断、在临床试验中监测牙齿降解的水平、以及持续且高度靶向地将治疗剂递送至具有龋或牙齿空腔的一个或更多个牙齿区域。

在某些其他方面，本公开内容提供了制备用于经口施用的纳米粒的方法。所述方法可包括用能够与成像剂反应的反应性基团使生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化。例如，反应性官能团可以是与成像颗粒(例如，胺官能化的成像剂)上的胺反应的聚合物上的羧基。另一个变型可包括通过相应成像剂上的铜点击化学使聚合物上的炔官能团反应。另一些变型包括使用碳二亚胺(EDC)，其引起羧基(-COOH)与伯胺(-NH₂)直接缀合而没有成为靶分子之间的最终交联(酰胺键)的一部分。在EDC 偶联过程中可包含N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或其水溶性类似物 (Sulfo-NHS)以增强键合。缀合化学的其他实例包括叠氮化物与膦、硫醇与马来酰亚胺或乙烯基的反应，或光反应性基团(例如二苯甲酮)的光诱导的交联。生物相容性且可生物降解性的聚合物包含能够与对象的口腔中牙齿上或牙齿内部的一个或更多个龋损缔合的至少一个阳离子区。该方法可因此包括使生物相容性且可生物降解性的聚合物上的反应性基团与成像剂反应，使得纳米粒具有成像剂，当纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述成像剂能够指示所述一个或更多个龋损的存在。可使用上文中先前讨论的任何生物相容性且可生物降解性的聚合物和成像剂。

在某些变型中，所述方法包括首先使所述生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化以具有能够与阳离子部分反应的至少一个第一反应性基团。例如，反应性官能团可以是与阳离子部分(例如，环氧化物官能化的阳离子部分)上的环氧化物基团反应的聚合物上的羟基。然后，所述生物相容性且可生物降解性的聚合物与阳离子部分反应，使得所述生物相容性且可生物降解性的聚合物具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个具有正电荷的阳离子区域。上文中先前讨论的任何阳离子部分(或其前体)可用于这样的方法中。

在一个实施方案中，使用用动态光散射(dynamic light scattering，DLS) 和纳米粒跟踪分析(nanoparticle tracking analysis，NTA)方法测量的粒度为大于或等于约20nm至小于或等于约250nm的淀粉纳米粒来制备颗粒。然后对这些颗粒进行化学修饰以提高官能度。在一个实施方案中，用阳离子环氧化物基团部分(缩水甘油基三甲基氯化铵)使淀粉阳离子化以向聚合物附加正电荷。阳离子淀粉纳米粒具有+30mV的中等正ζ电位。如上文中先前讨论的，认为该正电荷有助于颗粒靶向活动性早期龋损。

在另一个实施方案中，纳米粒可以是使用DLS和NTA方法测量的平均粒度为大于或等于约10nm至小于或等于约250nm的淀粉纳米粒。

然后可氧化阳离子颗粒以产生羧基官能团。优选地将使用水溶性催化剂TEMPO(2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧基)的方法用于将吡喃葡萄糖淀粉聚合物单元的C6羟基修饰成羧基，这使得使其他氧化过程中常见的多糖聚合物的分子量降低最小化。

经氧化阳离子纳米粒经测量具有约+8.5mV的稍微正ζ电位。羧基官能度旨在允许附着荧光分子，然而，其也为颗粒添加了稍微一些负电荷。不受任何特定理论的限制或束缚，认为这一两性离子特性通过允许荧光颗粒在活动性龋损中的自聚集增强可能的荧光信号。

为了帮助光学诊断早期龋损的目的，可将荧光分子或标记附着至纳米粒表面。一些实例包括上文中先前讨论的荧光素、Alexa

染料、罗丹明等。在一个变型中，因为其在标准牙科固化灯发出的蓝光下照亮的能力及其低毒性以及随后在其他牙科应用中的使用，选择了荧光素异构体1。

修饰荧光素异构体1以具有允许EDC/NHS与氧化的阳离子生物聚合物偶联的胺官能度。纳米粒表面上官能团的数量和与颗粒浓度相关的荧光标签浓度可确定颗粒的荧光强度。在一个实施方案中，荧光比来自Sigma Aldrich的市售异硫氰酸荧光素(fluoresceinisothiocyanate，FITC)-右旋糖酐(10k MW)的荧光低20倍。FITC-右旋糖酐溶液的平均尺寸为约100 nm并且ζ电位为约+6mV。

实施例

材料：生物基纳米粒由EcoSynthetix Inc提供。除非另有说明，否则所有的化学品都是实验室级的并且购买自Sigma Aldrich。这些包括2，2，6，6- 四甲基哌啶基氧自由基(TEMPO)、溴化钠、次氯酸钠、异丙醇、缩水甘油基三甲基氯化铵(ETA)、氢氧化钠、乙醇、荧光素胺异构体1、EDC、 NHS、FITC-右旋糖酐(10k)和荧光素钠盐。

实施例1-化学修饰。

用于修饰淀粉纳米粒的化学反应方案在图1中示出，并且在以下进一步描述。所有反应一式三份地重复以理解并解释批次间变异性。

淀粉纳米粒的阳离子化

根据在Huanga Y.等“Ultra-small and innocuous cationic starchnanospheres：Preparation，characterization and drug delivery study.”International Journal of Biological Macromolecules，58：第231-239页(2013) 中示出的程序，将在图1中的1处示出的淀粉纳米粒修饰成为阳离子的。

将淀粉纳米粒以10％固体分散到100mL的DI水中的1％氢氧化钠中。将3mL异丙醇和4-3g缩水甘油基三甲基氯化铵添加至该溶液并允许混合 1小时。然后将混合物加热至75℃过夜，然后在乙醇中沉淀并离心，随后冻干，产生了阳离子淀粉纳米粒(在图1中的2处示出)。

淀粉纳米粒的TEMPO氧化

根据在Kato，Y.等，“Oxidation process of water-soluble starch in TEMPO-mediated system，”Carbohydrate Polymers 51，第69-75页(2003)中示出的程序来氧化淀粉纳米粒。简单地说，将100mL分散在DI水中的 5％的阳离子淀粉颗粒的溶液与100mL含有0.048g TEMPO和0.635g溴化钠的水溶液混合。将混合物置于冰上，并且使用10％的氢氧化钠溶液调节pH以使pH高于10。将20g次氯酸钠溶液(与StNP的摩尔比为1∶2) 缓慢地添加至混合物，同时使用氢氧化钠维持pH高于10。将反应放置过夜并在高于10的pH下结束，此时将其在乙醇中沉淀并通过离心分离，随后冻干，产生了两性离子淀粉纳米粒(在图1中的3处示出)。在未经修饰淀粉纳米粒(在图1中的1处)上进行的相同反应条件产生了阴离子颗粒(在图1中的5处示出)。

FITC-胺与-COOH官能团的EDC/NHS连接。碳二亚胺(EDC)和其他类似的碳二亚胺是使羧基(-COOH)与伯胺(-NH₂)直接缀合而没有成为靶分子之间的最终交联(酰胺键)的一部分的交联剂。在EDC偶联过程中经常包含N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或其水溶性类似物(Sulfo-NHS) 以提高效率或产生更稳定的胺反应性中间体。

将2g的两性离子淀粉纳米粒溶解在20mL 0.1M MES、0.5M NaCl 缓冲剂溶液中。添加10×摩尔过量的EDC(0.2g)并且允许混合20分钟，并添加1.5×质量的NHS(0.3g)并混合10分钟。添加20mL的0.1M PBS、 0.15M NaCl溶液以将pH升高至高于7。以1∶75的摩尔比(0.05g)添加荧光素胺，并且允许反应2小时。将颗粒在乙醇中沉淀，通过离心分离，并冻干，产生了荧光素标记的阳离子淀粉纳米粒(图1中的4处示出)。使用阴离子淀粉纳米粒的相同反应条件产生了荧光素标记的阴离子颗粒 (图1中的6处示出)。

化学分析：FTIR、NMR和XPS。

使用Thermo Scientific Nicolet 6700仪器完成傅里叶变换红外(FourierTransform Infrared，FTIR)光谱。通过将经修饰淀粉纳米粒旋涂在镀金硅片上、随后真空干燥24小时来制备样品。每个样品进行128次扫描。

使用Varian MR400仪器完成H’-NMR分析。将样品以约5％固体分散在D₂O中并且将峰分析与如Kato等先前示出的结果进行比较。

使用配备有150kW功率的单色化Al KαX射线源的Axis Ultra X射线光电子分光仪(Kratos Analyticals，UK)在干粉淀粉纳米粒样品上运行X 射线光子光谱(XPS)。

颗粒表征：

ζ分析、尺寸分析、荧光分析。

使淀粉纳米粒样品1-6以0.025％固体分散并通过多种颗粒表征技术进行分析，包括使用Malvern ZetaSizer的ζ电位和DLS分析和使用 NanoSight NS300的纳米粒跟踪分析(NTA)。

使用BioTek Neo 1荧光平板读出器测量荧光素标记的阴离子和荧光素标记的阳离子StNP的颗粒荧光并且在多种浓度下与市售FITC-右旋糖酐(10k MW)进行比较。

实施例2-荧光素负载阳离子淀粉纳米粒。

通过分散按质量计5％淀粉颗粒和0.25％荧光素盐的混合物并将溶液冻干来用荧光素钠盐负载阳离子淀粉纳米粒。荧光素阴离子与淀粉纳米粒上的阳离子基团反应，将荧光染料保持在颗粒内。颗粒的尺寸为约30nm。

实施例3-壳聚糖的EHD喷射。

将壳聚糖粉末(脱乙酰度75％-85％；分子量190kDa-310kDa)以按重量计1％溶解在含有按质量计0.05％荧光素的三氟乙酸中以形成均匀溶液。使用涉及以下的设置通过电流体动力学(electrohydrodynamic，EHD) 喷射来制备壳聚糖纳米粒：1mL塑料注射器、不锈钢针(22G；内径0.413 mm)、注射泵、高压电源和直接放置在针下方作为接地对电极(收集器) 的铝板。前述溶液可吸入注射器中并使用注射泵以恒定流量通过针挤出。利用约10kV的高压，液体在针尖形成泰勒锥(Taylor cone)，其破碎成微滴，所述微滴在距离针尖15cm处收集在接地的收集板上。允许纳米粒在真空下干燥24小时以除去任何痕量溶剂，然后通过刮擦从铝板收集纳米粒并分散在水中，随后使用0.4微米滤器过滤，产生了荧光标记的壳聚糖纳米粒，尺寸为约200至300nm。

实施例4-阳离子淀粉纳米粒的EHD喷射。

将阳离子淀粉纳米粒以按质量计5％分散在含有0.25％荧光素钠盐的水∶乙醇的80∶20 v∶v溶液中。使用如先前实施例3中所述的电流体动力学喷射设置喷射溶液，然而使用约16kV的电压，产生了尺寸为约300至500 nm的纳米粒。

实施例5-用于组合的氟化物递送和荧光诊断的双隔室喷射颗粒。

通过使用上述相同的喷射程序使用涉及彼此相邻放置的针的设置来制备双隔室淀粉纳米粒。一根针用于喷射以按质量计5％分散在含有0.25％FITC-右旋糖酐的水∶乙醇的80∶20 v∶v溶液中的阳离子淀粉纳米粒的溶液。另一根针用于喷射以按质量计5％分散在含有按质量计1.3％的10k M.W. PEG-缩水甘油醚和按质量计0.25％的氟化钠的水∶乙醇的80∶20 v∶v溶液中的阳离子淀粉纳米粒的溶液。然后将颗粒在37℃下放置72小时以允许PEG-缩水甘油醚与淀粉的含氟化物组分交联以延长释放。最终颗粒是双隔室的，其具有用于龋诊断的快速降解的荧光隔室和用于再矿化的缓慢降解的负载氟化物的隔室。颗粒的尺寸为约300至500nm。

实施例6-点击官能化的阳离子淀粉纳米粒。

阳离子淀粉颗粒通过以按质量计5％固体分散在二甲基亚砜(DMSO， Sigma)中并向溶液添加按质量计1％的DMAP(Sigma)来进行化学修饰。一旦完全分散，添加按质量计1％的缩水甘油基炔丙基醚并允许在室温下反应48小时，然后通过用盐酸(Sigma)淬灭来结束反应。添加50％体积乙醇，允许淀粉纳米粒沉淀并除去上清液，额外的清洁步骤和从水：乙醇中再沉淀使颗粒纯化，其随后通过冻干来干燥。最终颗粒的尺寸为约20 nm，具有约+25mVζ电位的阳离子，并且具有可被铜点击化学修饰的炔烃官能团。

然后将这些颗粒以按质量计5％分散在水中并添加2M三乙基乙酸铵缓冲剂(pH7.0)至终浓度为0.2M。将溶液用DMSO以3∶2稀释，然后添加按质量计1.5％的溶解在DMSO中的Cy5-叠氮化物溶液，并涡旋混合。然后将抗坏血酸溶液添加至混合物以使终浓度为0.5mM并短暂涡旋，然后通过惰性气体鼓泡30秒来使溶液脱气。可使用氮气、氩气或氦气。将 55％DMSO中的10mM铜(II)-TBTA储液添加至混合物，用惰性气体吹洗小瓶并闭合盖。然后彻底地涡旋该溶液。如果观察到叠氮化物的显著沉淀，则将小瓶在65℃下加热3分钟，并且涡旋。

将反应混合物在室温下保持过夜，然后使用乙醇沉淀并离心，随后冻干。最终颗粒的尺寸为约20至30nm，具有阳离子ζ电位(20至35mV)，并且用Cy5荧光团荧光标记。

颗粒降解研究。

使淀粉颗粒以1％固体分散。留出一半颗粒分散体作为初始溶液并用 DI-水以1∶1v∶v稀释。取出其余一半颗粒分散体并添加至等体积的唾液，并在37℃的培养箱中放置30分钟作为最终分散体。收集唾液并立即使用以使唾液酶的可能的变性最小化。用碘和本尼迪克特试剂(Benedict’s reagent)测试初始分散体和最终分散体二者。

碘测试。

将20微升碘溶液添加至2mL初始分散体和最终分散体，并使用 ImageJ软件检查颜色。

本尼迪克特试剂测试

将20微升本尼迪克特试剂添加至2mL初始分散体和最终分散体中，并加热到80℃持续30分钟，并随后在UV-Vis分光光度计下运行以测量 735nm波长处的吸光度。

牙科测试。

牙齿的准备。

离体牙齿获得自School of Dentistry，University of Michigan(人对象免除)并在使用前储存在1％的叠氮化钠中。用耐酸的清漆涂覆牙齿，在牙冠的颊面留下1mm²的牙釉质窗。然后在37℃下将牙齿浸没在含有0.1M 乳酸、4.1mM CaCl₂·2H₂O、8mM KH₂PO₄和1％w/v CMC(羧甲基纤维素钠)的pH 5.0脱矿化凝胶中持续8天(参考文献：Lippert等，CariesRes. 46：第23-30页(2012))。在脱矿化完成时，用蒸馏水冲洗牙齿然后进行龋活动性测试。通过在丙酮中清洗除去残余清漆。

空洞诊断测试

制备FITC-右旋糖酐、FITC-阴离子StNP和FITC-阳离子StNP的1％溶液以及荧光素钠盐的0.001％溶液。将牙齿暴露于20微升样品持续3分钟，然后在DI水中冲洗。冲洗最初进行10秒，并且在标准牙科固化灯照亮下对牙齿进行检查并拍照。继续再冲洗10秒，然后成像，并且重复该过程长至5分钟以确定每个样品的“停留时间”以优化暴露程序。

基于本优化，发现在DI水中20秒冲洗足以洗掉除了FITC-阳离子 StNP以外的所有物质，所述FITC-阳离子StNP保留甚至长至5分钟。将 15颗牙齿分成3组用每种对照(FITC-右旋糖酐、荧光素标记的阴离子StNP 和荧光素钠盐)进行测试。在暴露3分钟、然后冲洗20秒之后，在牙科固化灯下进行成像。然后向同一牙齿给以荧光素标记的阳离子StNP并成像，显示了这些颗粒照亮龋损的能力，而多种对照不能照亮龋损。

图像分析。

用Nikon ABC相机拍摄数字图像并使用ImageJ图像分析软件来分析。特别地，使用“mean gray value”测量工具比较龋损与背景牙齿之间的灰度亮度，作为对比度的测量。此外，“split channels”选项用作第二种方法以从图像中提取绿色像素，以分离荧光素颜色。

双光子显微术

使用40×油浸物镜在FLIM和FCS下使用Leica TCS SP8 2-Photon Confocal来检查经处理的牙齿。将样品浸入油中并放置在玻璃底培养皿 (petri dish)上。照明波长设为810nm，并收集多个牙齿样品的z-层叠图像。

结果和讨论：

化学修饰和分析：

使用以上所讨论并示于图1(步骤1-4)中的反应程序完成淀粉纳米粒的化学修饰。为了分析该化学反应的效力，在中间步骤收集颗粒以产生阳离子StNP、阴离子StNP和两性离子StNP。这些颗粒的FTIR示于图2 中。由于没有比较阳离子StNP与未经修饰StNP的特征性NR4吸收，所以只能看到醛和烷烃的证据。这可通过在2930cm^-1(CH烷烃)、2830cm^-1 (CH醛)、1450cm^-1(CH烷烃)和1390cm^-1(CH醛)处增强的峰和在 2830cm^-1(CH醛)、1720cm^-1(C＝O醛)处峰的出现看到。考虑到阴离子StNP，在1710cm^-1(C＝O羧基)和1422cm^-1(OH羧基)处的吸收峰急剧升高。两性离子StNP示出了所有这些峰的证据。

为了进一步验证阳离子化反应，进行样品的XPS测量，结果见于图 11A。这些结果显示在阳离子化反应之后氮以1.5至2原子百分比存在，这对应于约30％的近似反应效率。在两性离子StNP的TEMPO氧化之后，该结果一致。该反应可能受限于空间和静电排斥。

为了表征TEMPO氧化反应，进行¹H NMR分析，如图11B中所示。对应于C6氢的峰位移(5.2至5.4ppm)表明约40％的反应效率。不受理论的限制和束缚，推测淀粉纳米粒的复杂凝胶结构通过空间地阻碍 TEMPO催化剂来阻止完全氧化。

除了化学分析之外，还在这些样品上进行了颗粒分析，包括通过NTA 和DLS的尺寸分析和ζ电位测量，如图3A和图12所示。这种等级的未经修饰StNP显示了小粒度和中性电荷。利用TEMPO氧化，颗粒电荷降低并且平均粒度显著降低。利用阳离子化，粒度降低并且电荷升高。当这两种反应组合以制备两性离子颗粒时，平均粒度增大并且颗粒显示出中等阳离子电荷。预期两种电荷的组合由于静电相互作用引起轻微的聚集。通过EDC-NHS配体化(ligandization)添加荧光素稍微中和了颗粒电荷，并且显示对粒度没有显著影响。

颗粒降解研究。

使用碘和本尼迪克特试剂测试确认淀粉颗粒降解，结果示于图3B和图4A-4B。对于未经修饰StNP、两性离子StNP和荧光阳离子StNP，碘测试显示在暴露于唾液30分钟之后，淀粉染色降低，而本尼迪克特测试显示还原糖的存在升高。这些结果表明淀粉颗粒在暴露于唾液的30分钟内被降解成还原糖。另外，在经修饰淀粉纳米粒和一些初始还原糖中显示了强度较低的染色。这很可能是化学修饰反应期间轻微降解的结果，并且可能由于官能团稍微抑制了碘对经化学修饰淀粉染色的能力。通过比较图 3B和4A-4B中的所有结果，可推断经修饰淀粉纳米粒在唾液的存在下降解。

测量相对于FITC-右旋糖酐的阳离子和阴离子淀粉纳米粒的颗粒荧光。发现阳离子纳米粒的荧光比FITC右旋糖酐的低约20×，并且阴离子淀粉纳米粒的荧光比FITC-右旋糖酐的低约80×(以每克计)。

损伤清洗研究

将牙齿暴露于荧光阳离子淀粉纳米粒并进行成像以提供基线荧光。使用三种不同的清洗条件(1％氯化钠溶液、1％硫酸镁溶液、人工唾液溶液) 冲洗来自龋损的颗粒，在30秒至2小时的中间时间点拍摄图像。图5A示出了2小时中的荧光。图5B示出了20分钟中的荧光。跟踪对比度的图像分析以确定作为清洗时间和冲洗流体类型的函数的来自损伤之荧光的总降低。

结果显示，在前30秒之后信号显著降低，如图5B所示。然后荧光信号随时间缓慢并逐渐降低，在人工唾液和MgSO₄清洗溶液中洗掉约65％，并且在2小时之后在NaCl清洗溶液中洗掉80％。

细胞毒性研究。

经修饰StNP在HeLa细胞上暴露2小时之后的Tox8细胞毒性测定的结果在图6中示出。这些结果表明，即使在0.01g/ml的高浓度下，所有颗粒是无毒的。

牙科活动性测试。

初始测试在照亮龋损方面比较了荧光素钠盐、FITC-右旋糖酐、荧光阴离子StNP和荧光阳离子StNP溶液。在DI水中冲洗样品以确定限制牙齿的非特异性染色的清洗方案。发现高浓度的荧光素钠盐使牙齿完全染色，因此，为了与其他样品适当地比较，将荧光素浓度降低至10^-5g/mL。将牙齿暴露于10μL浓度为10^-2g/mL的荧光标记的右旋糖酐和阴离子StNP、10^-5g/mL的荧光素钠盐溶液(对照)、以及10^-5g/mL的荧光标记的阳离子StNP的分散体，并随后进行冲洗。在牙科固化灯下拍摄图像并比较损伤强度和背景牙齿强度。图8示出了对应于每个以及未暴露的空白对照的损伤强度减去背景强度的％强度差。“正常”表示使用ImageJ软件对于正常图像获得的％强度差，并且“绿色”表示从这些相同的图像中提取的绿色像素数据。所有对照显示了轻微的负对比度，而荧光阳离子StNP 分散体对于正常和绿色图像分别显示了6.5％和21％的正对比度。暴露的对照与空白对照没有统计学上的差异，并且未经处理的龋损比牙釉质的正常背景更深；然而，对于正常和绿色(p＜10^-5)图像，荧光标记的阳离子 StNP显著照亮了损伤，还改善了视觉对比度。对于正常和绿色图像，牙齿上的荧光分别清楚地可见，分别为3％和6.5％。因此，阳离子StNP选择性地吸附至活动性龋损，并且使用荧光素，其有助于诊断。发现对于所有的样品，最初照亮了龋损，但是对于超过20秒的冲洗时间，荧光素、 FITC-右旋糖酐和阴离子StNP对照组被完全洗掉。相比之下，阳离子StNP 样品照亮了龋损并且冲洗长至5分钟也不能将其除去。

为了验证阳离子StNP的效力，如下进行测试：首先使用对照，冲洗 30秒，并且用根据本公开内容的某些方面制备的阳离子StNP在同一牙齿上重复。拍摄的牙齿照片如图7A-7B所示。在暴露于根据本公开内容的某些方面制备的阳离子淀粉纳米粒的悬液之后，与没有任何微腔的牙齿(图 7A)相比，具有微腔的牙齿(如图7B中所示)的颜色具有可见的变化。将照片从全尺寸照明修改成提取绿色像素，因为发现这样显著提高了损伤与背景之间的对比度。龋损最初比牙齿的其余部分稍暗，并且这一结果在所有的对照中是一致的。用荧光阳离子StNP处理的同一牙齿显示了在龋损区域的荧光，其比背景明显更亮。

如上所提及的，为了定量地分析图像，使用ImageJ软件测量亮度。数据和相关图片在图8中示出，作为比较龋损与相邻健康牙齿区域的百分比强度差。正值表明龋损比背景牙齿更亮，并且负值表明龋损比背景牙齿更暗。统计学分析证实未处理的牙齿与荧光素、荧光FITC-右旋糖酐和荧光阴离子StNP对照不可区分，意味着这些对照不照亮龋损。分析还表明未处理的龋损稍微可区别于背景牙齿；然而，这并不总是统计学显著的。完全相反地，用荧光阳离子StNP处理的牙齿产生了高度显著的正百分比强度差(p＜10^-5)，表明这些颗粒改善了龋损相对于背景的对比度，甚至在肉眼下。此外，代替标准RGD图像，分析提取的绿色像素图像进一步改善了对比度。有趣的是，取决于所使用的光学方法，注意到未照亮的图像与照亮的图像的比较突出了描绘的损伤形状之间的差异(例如，用荧光阴离子颗粒处理的龋损的图像和对应的用荧光阳离子颗粒处理的损伤的图像)。尽管不受任何特定理论的限制和束缚，可以想到，发生这种变化是因为荧光颗粒仅会照亮具有开放孔隙率的活动性龋损，而不能通过淀粉纳米粒检测到非活动性损伤的闭孔。相反地，如果具有表面下孔隙率，未照亮的损伤图像更暗。因此，由于非活动性龋损的闭合表面孔隙率，该方法本身无法鉴定非活动性龋损。与其他诊断性方法相比，区分活动性损伤与非活动性损伤的能力是靶向纳米粒的显著的牙科优点。

作为这些结果的进一步验证，使用具有绿色542nm带通滤光器 (bandpassfilter)和蓝光照亮的荧光扫描仪拍摄同一牙齿的图像。尽管与光学方法和使用牙科固化等通过照相机获得的图像相比，该方法显著提高了对比度(p＜10^-5)，但因为其受限的可翻译性(translatability)，未选择该方法作为主要分析方法。尽管如此，这些结果提供了在龋损中所见的荧光是由于荧光阳离子淀粉纳米粒的进一步验证。因此，可推断当在体外用标准牙科固化灯照亮时，制备的荧光阳离子淀粉纳米粒可特异性性地突出活动性龋损，并因此提供了简单的方法来帮助牙科医生诊断体内的白斑龋损。

尽管FITC-右旋糖酐聚合物溶液的平均尺寸为约100nm且ζ电位为约 +6mV，并因此是轻度阳离子的，但作为对照，其无法成功地缔合并照亮龋损。相比之下，具有类似ζ电位的阳离子淀粉纳米粒确实成功地与龋损缔合并将其照亮。不旨在受到理论的限制，与阳离子淀粉纳米粒相比，在绝对基础上或至少相对于溶液中分子的质量，阳离子糊精可通过更强的力保持在溶液中。阳离子淀粉纳米粒是分散体而不是溶液。可能由于空间稳定化，纳米粒分散体是稳定的，然而，仅需适度阳离子电荷就来使纳米粒从分散体中出来并与龋损缔合。作为替代或补充，可能借助于其两性离子的性质，阳离子淀粉纳米粒可聚集在活动性龋损中或其周围，并且变得稍微更抗冲洗，而溶液中的聚合物不行。尽管溶液中更强带电荷的化合物可能仍然能够与龋损缔合，但纳米粒所需的较少的电荷是有利的，因为需要较少的反应物来产生适度的电荷，并且随着阳离子电荷的升高，可有毒性的趋势。

双光子显微术。

不同条件的双光子显微图像如下在图9A-9F中示出。很明显阳离子 StNP照亮了牙齿表面中推测为早期龋损的小孔。有趣的环状照亮图案(例如图10中所示的图案)表明颗粒排列在龋损的表面上并且没有填充整个孔。这些结果表明，双光子显微术可用于获得关于照亮的龋损的尺寸和形状的信息。

旨在使损伤再矿化的纳米粒。

使用氟化物溶液使具有微腔的牙齿再矿化以“治愈”龋损的表面孔隙率，产生具有表面下孔隙率的非活动性损伤。在再矿化之前和之后使用相同的照亮和图像分析方案来分析这些损伤。用荧光扫描仪获得的结果在图 13中示出。从外观来看，再矿化(非活动性)损伤与脱矿化(活动性) 损伤(图13中的插图)在视觉上是不可区分的。此外，不通过荧光阳离子StNP照亮，活动性和非活动性龋损是不可区分的(p＝0.44)。相反，在暴露于荧光阳离子StNP之后，当与活动性损伤(p＜10^-5)相比时，非活动性龋损仅显示出最低的照亮(p＝0.38)。尽管对于再矿化损伤检测到了低水平的荧光，但这最可能是因为在再矿化方案期间牙齿没有完全再矿化。然而，在所有情况下，再矿化损伤的照亮都较低。根本地，这些结果验证了荧光阳离子StNP在诊断和区分活动性和非活动性龋损中的高度的特异性。使用特异性荧光纳米粒探针可通过表面孔隙率来鉴定龋活动性，在活动性龋损中，其允许扩散至表面下的孔，但在非活动性龋损的情况下，其阻止荧光探针进入。临床上，牙科医生不需要治疗非活动性损伤，并且例如氟化物清漆、凝胶、清洗物或密封剂的治疗将不具有有益作用。相比之下，活动性龋损是进展性的，并且合适的治疗可使脱矿化停止和逆转。在暴露于荧光阳离子StNP之前和之后两种情况下的再矿化损伤的双光子显微照片进一步支持这些结果(图14)。这些图像示出了在暴露于荧光阳离子StNP之后的没有可观察到的荧光孔的光滑表面，其最接近地类似于无损伤表面。从表面看，这些结果突出了再矿化损伤已经治愈。此外，牙科医生和临床研究员可使用荧光阳离子StNP来验证和监测在治疗之后龋损的有效再矿化，或作为量化多种治疗的效力的引人注目的方式。

氟化物释放研究。

氟化物释放研究测试了使用冷冻干燥法的氟化物在阳离子淀粉纳米粒中的负载。这旨在作为基线测量，因为阴离子氟化物盐与颗粒的阳离子淀粉聚合物存在潜在的相互作用。在冻干之后。将颗粒包含在100kDa透析膜内浸入0.01％的磷酸缓冲盐水(PBS)或人工唾液(artificial saliva， AS)溶液中。在从30秒延伸至72小时的连续时间点取出半毫升量的等分试样。然后使用氟化物电探针测试等分试样以确定氟化物浓度，并且使用校准将这些值相对于已知浓度的样品进行归一化。使用游离氟化物盐的参考溶液用作比较，以观察氟化物盐通过透析膜的扩散限制性释放。释放研究的结果在图15中示出。

研究显示，当与阳离子淀粉纳米粒一起冻干时，氟化物释放存在延迟，大致在人工唾液(AS)中为约30分钟提高，或在磷酸盐缓冲溶液中为10 分钟。这一初步数据表明阳离子淀粉纳米粒可适度地结合阴离子氟化物盐以延长释放，暗示了可期望具有不同交联度的更加肿胀的较大颗粒以进一步延长释放谱。

因此，本公开内容提供了靶向并照亮早期形成的活动性龋损的阳离子纳米粒。在某些变型中，这样的纳米粒可以是基于淀粉的荧光阳离子纳米粒。颗粒是可生物降解的并且在唾液中酶促地分解。这些颗粒可使用标准牙科固化灯来照亮，适合目前的牙科实践和工作流。因此，本技术改善了在微腔依然可逆并且可通过改善牙齿卫生和用牙齿再矿化剂(例如氟化物和/或磷酸盐)治疗时微腔的检测。使用图像分析，并且特别是通过分析图像中的绿色，这些颗粒显著地改善了龋损的对比度。此外，用这些纳米粒治疗的牙齿的双光子显微术允许分析这些损伤的结构。因此，所述纳米粒可用于牙科诊所中龋的早期诊断、用于家用，或在牙科实践和临床试验等中监测牙齿再矿化和保守恢复策略。这样的纳米粒可用于递送口腔护理活性成分(例如氟化物离子、其他再矿化助剂或抗菌治疗剂)以改善牙齿健康。

在另一些变型中，本技术提供了区分非活动性与活动性龋损的能力，以在使用再矿化治疗之后帮助监测进展，以便牙科医生和牙科患者能够实施保守治疗策略，避免更加侵入性和昂贵的恢复程序(例如“钻孔和填充”或其他侵入性程序)，以及能够减轻患者暴露于来自拍摄X射线图像的有害辐射，这在儿童中可以是尤其不期望的。

本说明书还提供了一个或更多个龋损的诊断方法、一个或更多个龋损的成像方法、龋治疗方法、再矿化方法、监测龋治疗的方法、如上所述的组分(例如，化合物)或纳米粒作为药物的用途、或组分(例如，化合物) 或纳米粒作为诊断剂的用途。

本公开内容还提供了具有净正电荷的荧光的、任选地基于淀粉的组分 (例如，化合物)或纳米粒，以及这样的组分(例如，化合物)或纳米粒用于帮助龋的诊断、成像和/或监测的用途。

本公开内容还描述了含有再矿化剂的任选地基于淀粉的组分或纳米粒，其中所述纳米粒具有净正电荷，并且这样的组分或纳米粒用于治疗龋。

作为实施方案特别地公开了以上和本文中作为本发明公开内容的创造性材料和创造性方法的任选特征讨论和列举的所有可能的组合。在多个方面，本公开内容提出了用于经口施用的组合物，其包含含有生物相容性聚合物和成像剂、口腔护理活性成分或成像剂和活性成分二者的组分。所述组合物具有阳离子部分或净正电荷。还特别地公开了包含该组合物的组合，所述组合物具有以下所列举的特征(1)-(23)中的任一个或者多于一个的任意组合。

例如，组合物任选地具有以下特征中的任一个或多于一个的任意组合：(1)阳离子部分与生物相容性聚合物键合；(2)生物相容性聚合物包含叔胺或季胺；(3)生物相容性聚合物包含与生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的缩水甘油基三甲基氯化铵的反应产物；(4)生物相容性聚合物选自：单糖、寡糖或多糖、羧甲基纤维素、聚合物淀粉、糊精、右旋糖酐、壳聚糖、纤维素、明胶、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(L-赖氨酸)(PLL)、聚(L-精氨酸)、聚(酰氨型胺)(PAA)、聚(氨基-co-酯)(PAE)、聚(甲基丙烯酸2-N，N-二甲基氨基乙酯)PDMAEMA、聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)、聚酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚亚烷基二醇、甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物、及其组合；(5)生物相容性聚合物是选自以下的阳离子聚合物：阳离子的或阳离子改性的单糖、寡糖或多糖、羧甲基纤维素、淀粉、糊精、右旋糖酐、壳聚糖、纤维素、明胶、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(L-赖氨酸)(PLL)、聚(L-精氨酸)、聚(酰氨型胺)(PAA)、聚(氨基-co-酯)(PAE)、聚(甲基丙烯酸2-N，N-二甲基氨基乙酯)PDMAEMA、聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)、及其组合；(6)成像剂包含响应于来自牙科固化灯的电磁辐射而发荧光的荧光团；(7)成像剂包含至少一种生物相容性染料；(8)当使成像剂暴露于来自牙科固化灯的电磁辐射时，成像剂能够通过口腔的目视检查或数字摄影来检测；(9)目视检查或数字摄影包括使用滤光器或对数字图像进行滤光；(10)在pH 7下所述组合物具有大于或等于约+2mV的净正电荷和/ 或ζ电位；(11)生物相容性聚合物是两性离子的；(12)组分是平均粒度为大于或等于约10nm至小于或等于约500纳米的纳米粒；(13)口腔护理活性成分选自：抗龋剂、再矿化剂、抗菌剂、抗牙石剂、及其组合；(14) 抗龋剂选自：含氟化物剂、再矿化剂、及其组合；(15)口腔护理活性成分包含在并入所述组分中之后以按重量计大于或等于约0.02％至小于或等于约2.2％存在的含氟化物组分，其中所述含氟化物组分选自：氟羟基磷灰石、氟化亚锡、氟化钠、氟化钙、氟化银脱水物、单氟磷酸钠、二氟硅烷、及其组合；(16)口腔护理活性成分包含在并入所述组分中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在的含钙组分；(17)口腔护理活性成分是包含含钙和磷酸盐组分的抗龋剂，其中所述含钙和磷酸盐组分包含：

(a)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约0.1％至小于或等于约1％存在于所述组合物中的甘油磷酸钙；

(b)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约2％至小于或等于约50％存在于所述组合物中的磷酸二钙；

(c)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在于所述组合物中的磷酸三钙；或者

(d)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约10％存在于所述组合物中的磷硅酸钠钙；

(18)其中所述口腔护理活性成分选自：

(a)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约0.2％至小于或等于约2.2％存在于所述组合物中的氟化胺；

(b)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在于所述纳米粒中的酪蛋白磷酸肽；以及

(c)在并入所述组合物中之后以按重量计大于或等于约0.001％至小于或等于约0.01％存在于所述组合物中的磷蛋白；

(19)组合物在引入到口腔中之后的降解时间为大于或等于约30分钟至小于或等于约30天；(20)组分是包含多个不同的隔室的纳米粒；(21) 组分还包含口腔可接受的载体；(22)口腔可接受的载体选自：含漱剂、涂料、凝胶和洁牙齿剂；和/或(23)组分是纳米粒并且组合物包含第一多个诊断性纳米粒和含有口腔护理活性成分的第二多个治疗性纳米粒。

在另一些方面，本公开内容提出了用于经口施用的纳米粒，其包含：生物相容性且可生物降解性的聚合物，其具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个阳离子区；以及与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的成像剂，使得当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在。还特别地公开了包含该组合物的组合，所述组合物具有以下所列举的特征(24) -(43)中的任一个或者多于一个的任意组合。

本实施方案的纳米粒任选地具有以下特征中的任一个或者多于一个的任意组合：(24)至少一个阳离子区包含与生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的阳离子部分；(25)阳离子部分包含叔胺或季胺；(26)阳离子部分是与生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的缩水甘油基三甲基氯化铵的反应产物；(27)生物相容性且可生物降解性的聚合物是选自以下的阳离子聚合物：阳离子的或阳离子改性的单糖、寡糖或多糖、羧甲基纤维素、淀粉、糊精、右旋糖酐、壳聚糖、纤维素、明胶、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(L-赖氨酸)(PLL)、聚(L-精氨酸)、聚(酰氨型胺)(PAA)、聚(氨基-co-酯)(PAE)、聚(甲基丙烯酸2-N，N-二甲基氨基乙酯) PDMAEMA、聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)、及其组合；(28)成像剂包含响应于来自牙科固化灯的电磁辐射而发荧光的荧光团；(29)成像剂包含至少一种生物相容性染料；(30)成像剂能够通过口腔的目视检查来检测； (31)目视检查包括使用滤光器；(32)在pH 7下，纳米粒的ζ电位为大于或等于约0mV至小于或等于约+50mV；(33)纳米粒是两性离子的； (34)纳米粒的平均直径为大于或等于约10nm至小于或等于约1000纳米；(35)生物相容性且可生物降解性的聚合物是选自以下的聚合物：单糖、寡糖或多糖、羧甲基纤维素、聚合物淀粉、糊精、右旋糖酐、壳聚糖、纤维素、明胶、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(L-赖氨酸)(PLL)、聚(L-精氨酸)、聚(酰氨型胺)(PAA)、聚(氨基-co-酯)(PAE)、聚(甲基丙烯酸2-N，N-二甲基氨基乙酯)PDMAEMA、聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)、聚酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚亚烷基二醇、甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物、及其组合；(36)还含有口腔护理活性成分；(37)口腔护理活性成分包括抗龋剂、再矿化剂、抗菌剂、抗牙石剂、及其组合；(38)口腔护理活性成分包含在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约0.02％至小于或等于约 2.2％存在的含氟化物组分，其中所述含氟化物组分选自：氟羟基磷灰石、氟化亚锡、氟化钠、氟化钙、氟化银脱水物、单氟磷酸钠、二氟硅烷、及其组合；(39)口腔护理活性成分包含在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在的含钙组分；(40)口腔护理活性成分包含含钙和磷酸盐组分，其中所述含钙和磷酸盐组分包含：

(a)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约0.1％至小于或等于约1％存在于所述纳米粒中的甘油磷酸钙；

(b)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约2％至小于或等于约50％存在于所述纳米粒中的磷酸二钙；

(c)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在于所述纳米粒中的磷酸三钙；或者

(d)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约10％存在于所述纳米粒中的磷硅酸钠钙；

(41)口腔护理活性成分包含：

(a)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约0.2％至小于或等于约2.2％存在于所述纳米粒中的氟化胺；

(b)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约1％至小于或等于约5％存在于所述纳米粒中的酪蛋白磷酸肽；以及

(c)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于约0.001％至小于或等于约0.01％存在于所述纳米粒中的磷蛋白；

(42)纳米粒在引入到口腔中之后在大于或等于约30分钟至小于或等于约30天的时期内降解；和/或(43)包含多个不同的隔室。

在另一些方面，本公开内容提出了用于在对象的口腔中经口施用的口腔护理组合物，其包含：多个纳米粒，其中每个纳米粒包含具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个具有正电荷的阳离子区的生物相容性且可生物降解性的聚合物；以及成像剂，其与生物相容性且可生物降解性的聚合物键合，以使当纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，多个纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在；以及口腔可接受的载体。还特别地公开了包含该组合物的组合，所述组合物具有以下所列举的特征(44)-(46)中的任一个或者多于一个的任意组合。

本实施方案的口腔护理组合物任选地具有以下特征中的任一个或者多于一个的任意组合：(44)口腔护理组合物选自：含漱剂、涂料、凝胶和洁齿剂；(45)多个纳米粒选择性聚集在牙齿中对应于所述一个或更多个龋损的空腔内；和/或(46)多个纳米粒是第一多个诊断性纳米粒，并且口腔护理组合物还包含含有口腔护理活性成分的第二多个治疗性纳米粒。

在另一些方面，本公开内容提出了制备用于经口施用的纳米粒的方法，其包括用能够与成像剂反应的反应性基团使生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化，其中所述生物相容性且可生物降解性的聚合物包含能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个阳离子区。该方法还包括使在生物相容性且可生物降解性的聚合物上的反应性基团与成像剂反应，使得纳米粒具有成像剂，当纳米粒与一个或更多个活动性龋损缔合时，所述成像剂能够指示所述一个或更多个龋损的存在。

还特别地公开了包括该方法的组合，所述方法任选地具有列举的步骤或特征(47)-(48)中的任一个或者多于一个的任意组合。制备用于经口施用的纳米粒的方法任选地具有以下步骤或特征中的任何一个或多于一个的任意组合：(47)还包括在官能化之前使生物相容性且可生物降解性的聚合物与阳离子部分反应以形成所述至少一个阳离子区；和/或(48) 还包括在与阳离子部分反应之前使生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化以具有能够与阳离子部分反应的至少一个第一反应性基团。

在另一些方面，本公开内容提出了制备用于经口施用的组合物的方法，其包括用能够与成像剂反应的反应性基团使聚合物官能化，其中所述聚合物包含至少一个阳离子区。所述方法还包括使聚合物上的反应性基团与成像剂反应，其中所述组合物具有净正电荷。

还特别地公开了包括该方法的组合，所述方法任选地具有列举的步骤或特征(49)-(52)中的任一个或者多于一个的任意组合。制备用于经口施用的组合物的方法任选地具有以下步骤或特征中的任何一个或多于一个的任意组合：(49)还包括在官能化之前使聚合物与阳离子部分反应以形成所述至少一个阳离子区；(50)还包括在与阳离子部分反应之前使聚合物官能化以具有能够与阳离子部分反应的至少一个第一反应性基团； (51)其中所述聚合物包含羟基；和/或(52)其中所述聚合物包含葡萄糖重复单元。

在另一些方面，本公开内容提出了检测龋的方法，其包括将带正电荷的荧光组分引入至对象的口腔。将光导入到口腔中。该方法还包括鉴定可对应于口腔中一个或更多个龋的位置的口腔中任何荧光的位置。

还特别地公开了包括该方法的组合，所述方法任选地具有列举的步骤或特征(53)-(59)中的任一个或者多于一个的任意组合。检测龋的方法任选地具有以下步骤或特征中的任何一个或多于一个的任意组合：(53) 通过牙科固化灯产生光；(54)还包括在引入带正电荷的荧光组分之后且在将光导入到口腔中之前冲洗口腔；(55)还包括产生荧光的数字图像； (56)还包括对数字图像进行滤光；(57)还包括用再矿化剂处理所述位置；(58)其中在多个步骤中重复所述处理；和/或(59)还包括随后重复所述引入、所述导入和所述鉴定以确定荧光是否已增强、减弱或保持不变。

在另一个方面，本公开内容提出了治疗龋的方法，其包括将含有再矿化剂的带正电荷的纳米粒引入至对象的口腔。带正电荷的纳米粒能够与对象的口腔中一个或更多个龋损缔合。

在另一个方面，本公开内容提出了根据上文中先前所述的任何变型的带正电荷的荧光组合物用于确定对象中至少一颗牙齿上龋的位置的用途。

在另一个方面，本公开内容提出了含有再矿化剂的带正电荷的组分或纳米粒在用于治疗龋的药物中的用途。带正电荷的组分或纳米粒可以是上文中先前所述的任何变型。

为了举例说明和描述的目的，已经提供了对实施方案的上述描述。其不旨在穷举或限定公开内容。特定实施方案的各元件或特征通常不限于该特定实施方案，但在适用情况下是可互换的并且可用于选定的实施方案，即使其没有特别示出或描述。其可以以许多方式变化。这样的变型不被视为脱离本公开内容，并且所有这样的修改旨在包括在本公开内容的范围内。

Claims (30)

1.用于向对象的口腔施用的纳米粒，所述纳米粒包含：

生物相容性且可生物降解性的聚合物，其具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个阳离子区；以及

成像剂，其与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合，以使当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在，

其中所述生物相容性且可生物降解性的聚合物是淀粉，

其中在pH 7下所述纳米粒的ζ电位为大于或等于+2mV至小于或等于+30mV；并且

其中所述纳米粒的平均直径为大于或等于10nm至小于或等于500纳米。

2.权利要求1所述的纳米粒，其中所述至少一个阳离子区包含与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的阳离子部分。

3.权利要求2所述的纳米粒，其中所述阳离子部分包含叔胺或季胺。

4.权利要求3所述的纳米粒，其中所述阳离子部分是与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合的缩水甘油基三甲基氯化铵的反应产物。

5.权利要求1所述的纳米粒，其中所述成像剂包含响应于来自牙科固化灯的电磁辐射而发荧光的荧光团。

6.权利要求5所述的纳米粒，其中所述成像剂包含至少一种生物相容性染料。

7.权利要求1所述的纳米粒，其中所述成像剂能够通过口腔目视检查来检测。

8.权利要求7所述的纳米粒，其中所述目视检查包括使用滤光器。

9.权利要求1所述的纳米粒，其中所述纳米粒是两性离子的。

10.权利要求1所述的纳米粒，其还包含口腔护理活性成分。

11.权利要求10所述的纳米粒，其中所述口腔护理活性成分选自：抗龋剂、再矿化剂、抗菌剂、抗牙石剂、及其组合。

12.权利要求11所述的纳米粒，其中所述口腔护理活性成分包含在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于0.02％至小于或等于2.2％存在的含氟化物组分，其中所述含氟化物组分选自：氟羟基磷灰石、氟化亚锡、氟化钠、氟化钙、氟化银脱水物、单氟磷酸钠、二氟硅烷、及其组合。

13.权利要求10所述的纳米粒，其中所述口腔护理活性成分包含在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于1％至小于或等于5％存在的含钙组分。

14.权利要求13所述的纳米粒，其中所述口腔护理活性成分包含含钙和磷酸盐组分，其中所述含钙和磷酸盐组分包含：

(a)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于0.1％至小于或等于1％存在于所述纳米粒中的甘油磷酸钙；

(b)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于2％至小于或等于50％存在于所述纳米粒中的磷酸二钙；

(c)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于1％至小于或等于5％存在于所述纳米粒中的磷酸三钙；或者

(d)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于1％至小于或等于10％存在于所述纳米粒中的磷硅酸钠钙。

15.权利要求10所述的纳米粒，其中所述口腔护理活性成分包含：

(a)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于0.2％至小于或等于2.2％存在于所述纳米粒中的氟化胺；

(b)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于1％至小于或等于5％存在于所述纳米粒中的酪蛋白磷酸肽；以及

(c)在并入所述纳米粒中之后以按重量计大于或等于0.001％至小于或等于0.01％存在于所述纳米粒中的磷蛋白。

16.权利要求1所述的纳米粒，其在引入到口腔中之后在大于或等于30分钟至小于或等于30天的时期中降解。

17.权利要求1所述的纳米粒，其包含多个不同的隔室。

18.用于在对象的口腔中经口施用的口腔护理组合物，其包含：

多个纳米粒，其中每个纳米粒包含：

生物相容性且可生物降解性的聚合物，其具有能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个具有正电荷的阳离子区，其中所述生物相容性且可生物降解性的聚合物是淀粉；以及

成像剂，其与所述生物相容性且可生物降解性的聚合物键合，以使当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述多个纳米粒能够指示所述一个或更多个龋损的存在；以及

口腔可接受的载体，

其中在pH 7下所述纳米粒的ζ电位为大于或等于+2mV至小于或等于+30mV；并且

其中所述纳米粒的平均直径为大于或等于10nm至小于或等于500纳米。

19.权利要求18所述的口腔护理组合物，其中所述口腔护理组合物选自：含漱剂、涂料、凝胶和洁齿剂。

20.权利要求18所述的口腔护理组合物，其中所述多个纳米粒选择地性积聚在牙齿中对应于所述一个或更多个龋损的空腔内。

21.权利要求18所述的口腔护理组合物，其中所述多个纳米粒是第一多个诊断性纳米粒，并且所述口腔护理组合物还包含含有口腔护理活性成分的第二多个治疗性纳米粒。

22.制备用于向口腔施用的纳米粒的方法，所述方法包括：

用能够与成像剂反应的反应性基团使生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化，其中所述生物相容性且可生物降解性的聚合物是淀粉并且包含能够与对象的口腔中牙齿上的一个或更多个龋损缔合的至少一个阳离子区；以及

使所述生物相容性且可生物降解性的聚合物上的所述反应性基团与所述成像剂反应，以使所述纳米粒具有所述成像剂，当所述纳米粒与一个或更多个龋损缔合时，所述成像剂能够指示所述一个或更多个龋损的存在，

其中在pH 7下所述纳米粒的ζ电位为大于或等于+2mV至小于或等于+30mV；并且

其中所述纳米粒的平均直径为大于或等于10nm至小于或等于500纳米。

23.权利要求22所述的方法，其还包括在所述官能化之前使所述生物相容性且可生物降解性的聚合物与阳离子部分反应以形成所述至少一个阳离子区。

24.权利要求23所述的方法，其还包括在与所述阳离子部分反应之前使所述生物相容性且可生物降解性的聚合物官能化以具有能够与所述阳离子部分反应的至少一种第一反应性基团。

25.制备用于向口腔施用的组合物的方法，所述方法包括：

用能够与成像剂反应的反应性基团使聚合物官能化，其中所述聚合物是淀粉并且包含至少一个阳离子区；以及

使所述聚合物上的所述反应性基团与所述成像剂反应，其中在pH 7下所述组合物具有大于或等于+2mV至小于或等于+30mV的净正电荷，

所述组合物的组分包含平均粒度为大于或等于10nm至小于或等于500纳米的纳米粒。

26.权利要求25所述的方法，其还包括在所述官能化之前使所述聚合物与阳离子部分反应以形成所述至少一个阳离子区。

27.权利要求26所述的方法，其还包括在与所述阳离子部分反应之前使所述聚合物官能化以具有能够与所述阳离子部分反应的至少一种第一反应性基团。

28.权利要求25所述的方法，其中所述聚合物包含羟基。

29.权利要求25所述的方法，其中所述聚合物包含葡萄糖重复单元。

30.权利要求1的纳米粒在制造用于确定牙齿上龋的位置的药物中的用途。

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