CN110559211A - 一种抑菌防龋组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于日化领域，涉及一种用于口腔用品的组合物及其制备方法和应用，具体涉及一种抑菌防龋组合物及其制备方法和应用。本发明的抑菌防龋组合物由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成。在抑制口腔环境常见细菌的功效上，两种物质具有协同增效的现象，由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成的抑菌防龋组合物在预防牙周病和预防龋病上都具有较好的效果。本发明的抑菌防龋组合物可以应用到牙膏、液体牙膏、漱口水、牙粉、牙齿凝胶或者口香糖的研发和生产中。

Description

一种抑菌防龋组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于日化领域，涉及一种用于口腔用品的组合物及其制备方法和应用，具体涉及一种抑菌防龋组合物及其制备方法和应用。

背景技术

多巴胺(4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚)是一种典型的儿茶酚基衍生物，在碱性条件下可以自聚合形成聚多巴胺颗粒。聚多巴胺颗粒的表面及结构内部存在大量的酚羟基及氨基等活性基团，因此具有优良的表面活性。聚多巴胺颗粒具有丰富的邻苯二酚、亚胺等还原性官能团，具有一定的抗氧化活性，可以有效抑制过量活性氧引发的牙周病(包括氧化应激性牙周病)。聚多巴胺颗粒本身也具有抗菌性质，通过试验测试表明，聚多巴胺颗粒对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌均具有抑制作用。另外，聚多巴胺颗粒具有良好的粘附性、生物相容性，并且其制备过程简单、制备成本较低。目前，聚多巴胺颗粒已经被应用到了口腔清洁用品的生产中。

中国专利CN106176378A(一种预防龋病和修复龋齿牙膏及漱口水的制备方法)公开了一种含有多巴胺的牙膏，在使用该牙膏进行口腔清洁时，多巴胺氧化自聚合形成聚多巴胺颗粒粘附在牙本质表面，实现牙本质的再矿化，形成一层牢固致密的保护层，可有效预防龋病和修复龋齿。但是现有技术的方案存在以下缺陷：(1)单独使用聚多巴胺颗粒，对口腔环境中常见细菌(如变异链球菌和牙龈卟啉单胞菌)的抗菌能力有限；(2)聚多巴胺颗粒容易聚集，使得聚多巴胺颗粒不能在牙齿表面均匀附着，阻碍了其在口腔环境中的应用，并限制了聚多巴胺颗粒的抑菌和防龋作用的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑菌防龋组合物，该组合物能够有效的抑制口腔环境中常见细菌，并具有预防龋病的作用。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

一种抑菌防龋组合物，由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成。

采用上述技术方案，技术原理以及有益效果为：

聚多巴胺颗粒具有抗氧化和抗菌的作用，可有效抑制牙周病；聚磷酸盐可以通过改变牙、唾液、牙菌斑的理化及生物学特性，从而影响抑制龋病的发生发展。根据两种物质各自的性质，发明人将两种物质均加入口腔清洁用品中，以分别实现两种物质各自的功效。但发明人意外地发现，在抑制口腔环境常见细菌上，两种物质具有协同增效的现象。发明人接着进行了大量抑菌试验，验证了聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐联合使用具有协同增效现象。抑菌防龋组合物(即聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐联合使用)的抑菌效果，较聚多巴胺颗粒单用和聚磷酸盐单用均有显著的提升。发明人分析，两种物质协同增效的机理在于：聚多巴胺颗粒具有细胞粘附性，能附着在生物分子上，包覆在细菌表面，阻碍了细菌的生命必须物质(如营养物质和其他化学物质)的渗透和吸收，同时也阻挡代谢废物的排出，从而抑制细菌的生长；而聚磷酸盐可以改变细菌表面的生物学特性，使得聚多巴胺颗粒更容易在细菌表面形成堆积和覆盖，细菌和外界环境的物质交换受到了更强的抑制作用。

综上所述，由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成的抑菌防龋组合物的有益效果在于：

(1)首次将聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐联合使用，两者形成的组合物具有抑菌防龋的作用。并且，在抑制口腔环境常见细菌的功效上，两种物质具有协同增效的现象。由于两者在抑菌作用上的协同增效现象，使得本抑菌防龋组合物的防牙周病和防龋功效都得到加强。

(2)聚磷酸盐具有抑制龋病发生发展的作用，可以替代现有技术中的氟化物添加到口腔用品当中，避免了摄入过量氟而出现的毒性副作用。聚磷酸盐能有效改变牙、唾液、牙菌斑的理化及生物学特性，进而抑制龋病的发生发展。

(3)聚多巴胺颗粒具有抗氧化、抗菌的双重功效，并且聚多巴胺颗粒可以覆盖在牙齿表面，对保护牙齿预防龋病有一定作用。除此之外，聚多巴胺颗粒包覆在生命体表面，阻断细菌生命需要物质的来源，达到抑菌的目的。另外，聚多巴胺颗粒表面具有丰富的邻苯二酚、亚胺等还原性官能团，能够有效抑制过量活性氧引发的口腔疾病(包括氧化应激性牙周病)。

(4)聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐均具有生物相容性良好、制备方法简单和成本低廉的优点。

进一步，所述聚多巴胺颗粒的重量百分比为1-30％，余量为聚磷酸盐。

采用上述技术方案，本抑菌防龋组合物可获得较好的抑菌效果，进而防止龋病的发生。

进一步，所述聚磷酸盐为聚磷酸镁、聚磷酸钠、聚磷酸钙、聚磷酸锶和聚磷酸锌中的一种物质或者一种以上的物质组成的混合物。

采用上述技术方案，可以根据实际需要选择不同种类的聚磷酸盐。例如，选择聚磷酸锶与聚多巴胺颗粒配合，除了两者协同抑菌之外，锶离子还具有防止牙齿过敏的作用。

进一步，一种抑菌防龋组合物在牙膏、液体牙膏、漱口水、牙粉、牙齿凝胶或者口香糖中的应用。

采用上述技术方案，将由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成抑菌防龋组合物应用到牙膏、液体牙膏、漱口水、牙粉、牙齿凝胶或者口香糖中，在使用过程中，两种物质(聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐)协同增效，可实现对口腔细菌的抑制和对龋病的预防及治疗。本发明的抑菌防龋组合物对口腔有多重保护功效，还能对口腔的一些病态症状进行改善，减缓牙周病、牙龈炎，抑制变异链球菌的滋生，帮助使用者预防和治疗龋病。

其中，液体牙膏的膏体为透明胶状液体，是一种无定形的液体粒子，是在牙膏的基础上发展而来，能迅速深入牙缝，覆盖整个牙齿。

进一步，所述牙膏的原料包括摩擦剂、增稠剂、保湿剂、调味剂、表面活性剂、香精、水和抑菌防龋组合物；所述抑菌防龋组合物由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成。

采用上述技术方案，牙膏为最常见的、使用频率最高的口腔清洁用品，在牙膏中添加本抑菌防龋组合物，可增加本抑菌防龋组合物使用频率，获得更好的抑制口腔细菌和防龋病的效果。

进一步，所述的保湿剂包括聚乙二醇和剩余保湿剂，所述剩余保湿剂为甘油、山梨醇和丙二醇中的一种物质或者一种以上的物质组成的混合物。

采用上述技术方案，聚乙二醇可以防止聚多巴胺颗粒聚集，进而增加聚多巴胺颗粒的生物学功效(抑菌防龋作用)。发明人在牙膏的制备过程中发现，聚多巴胺颗粒本身容易发生聚集，特别是在牙膏体系中直接添加本抑菌防龋类组合物时，由于聚多巴胺颗粒与牙膏体系中其他水料之间相容性的问题，牙膏会出现聚团、发干的现象，牙膏稳定性差。发明人在尝试寻找解决上述问题的过程中，意外发现，在牙膏中添加聚乙二醇，可以使聚多巴胺颗粒发生表面功能化，大大增强了聚多巴胺颗粒的稳定性和功能性，减少了聚多巴胺颗粒的聚集。再复配甘油、山梨醇、丙二醇中的一种或多种，能使含有本发明牙膏膏体体系稳定，解决了此种牙膏稳定性差，保存难的问题。

进一步，所述的增稠剂为羟乙基纤维素、黄原胶、卡拉胶、卡波姆和羟甲基纤维素中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

采用上述技术方案，增稠剂为现有技术中常用的物质，安全性和稳定性好、价格便宜且易获取。

进一步，所述的表面活性剂为月桂醇硫酸酯钠、月桂酰基肌氨酸钠，硫磺酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

采用上述技术方案，表面活性剂为现有技术中常用的物质，安全性和稳定性好、价格便宜且易获取。

进一步，所述牙膏的原料的重量百分比为：聚多巴胺颗粒0.025-0.5％，聚磷酸盐1.2-2％，保湿剂5-70％，摩擦剂0-60％，增稠剂0.3-10％，表面活性剂0.1-20％，调味剂0.1-2％，香精0.1-5％，防腐剂0-0.25％，余量为水。

采用上述技术方案，按照上述组分和含量制备的牙膏具有较好的抗菌、防龋齿、减缓牙周病和牙龈炎效果。

进一步，所述牙膏由如下方法制备：

(1)使用聚乙二醇溶解聚多巴胺颗粒，再加入所述剩余保湿剂，然后再加入增稠剂，搅拌均质后，依次加入调味剂、聚磷酸盐、表面活性剂和水，并均匀搅拌，得混合物A；

(2)在混合物A中加入摩擦剂，对盛放混合物A的容器抽真空，将混合物A和摩擦剂搅拌均匀，得混合物B；

(3)在混合物B中加入香精，搅拌均质，经脱气处理后得牙膏。

采用上述技术方案，具有抗菌、防龋齿、减缓牙周病和牙龈炎效果的牙膏产品。先使用聚乙二醇溶解聚多巴胺颗粒，使得聚乙二醇与聚多巴胺颗粒作用，使聚多巴胺颗粒发生表面功能化，增加了聚多巴胺颗粒的分散度，然后在复配其他成分，保证了最终制备牙膏膏体的稳定性。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1-实施例6为本发明的抑菌防龋组合物，成分以及含量(重量百分比)信息见表1。抑菌防龋类组合物，由如下重量百分比的组分组成：1-30％的聚多巴胺颗粒,余量为聚磷酸盐。聚多巴胺颗粒的重量百分比优选为5-25％。其中，聚磷酸盐为聚磷酸镁、聚磷酸钠、聚磷酸钙、聚磷酸锶和聚磷酸锌中的一种物质或者一种以上物质组成的混合物。

其中，聚多巴胺颗粒购买于西安瑞禧生物科技有限公司，颗粒粒径≥900nm，化学级，具体信息如下：

聚磷酸钠购自ChemischeFabrik公司(Buden-heim,Germany，Na_(n+2)P_nO_(3n+1)，n≈40)。聚磷酸钙，聚磷酸锌，聚磷酸锶，聚磷酸镁通过聚磷酸钠制备而成。聚磷酸钙的具体制备方法为：将3gCaCl₂·2H₂O溶于无水乙醇，再加入1g聚磷酸钠，得反应体系，然后调节反应体系的pH值至6，搅拌反应体系5h。反应完成后，过滤取固相，并用无水乙醇清洗固相，然后将固相部分置于60℃烘箱中烘干，过筛后得到聚磷酸钙，筛网的孔径为100μm。聚磷酸锌的制备方法同聚磷酸钙的制备方法，只是将CaCl₂·2H₂O替换为ZnCl₂。聚磷酸锶的制备方法同聚磷酸钙的制备方法，只是将CaCl₂·2H₂O替换为SrCl₂。聚磷酸镁的制备方法同聚磷酸钙的制备方法，只是将CaCl₂·2H₂O替换为MgCl₂。完成聚磷酸钙，聚磷酸锌，聚磷酸锶，聚磷酸镁的制备之后，使用EDX光谱(X射线能量色散光谱)对聚磷酸钙，聚磷酸锌，聚磷酸锶，聚磷酸镁进行成分分析。聚磷酸钙含有大量的钙元素、磷元素和氧元素，以及少量的钠元素；聚磷酸锌含有大量的锌元素、磷元素和氧元素，以及少量的钠元素；聚磷酸锶含有大量的锶元素、磷元素和氧元素，以及少量的钠元素；聚磷酸镁含有大量的镁元素、磷元素和氧元素，以及少量的钠元素。EDX光谱分析结果说明聚磷酸根将钙离子、锌离子、锶离子和镁离子充分络合，聚磷酸钙，聚磷酸锌，聚磷酸锶和聚磷酸镁制备成功。

表1：实施例1-实施例6抑菌防龋组合物的组成信息

实施例7-实施例16展示的是含抑菌防龋组合物的牙膏及其制备方法

以下为实施例7-实施例16中牙膏的通用配方和制备方法：

含抑菌防龋组合物的牙膏，包括抑菌防龋类组合物、摩擦剂、增稠剂、保湿剂、调味剂、表面活性剂、香精和水。各组分的重量百分比为：聚多巴胺颗粒为0.025-0.5％，聚磷酸盐1.2-2％，保湿剂5-70％，摩擦剂0-60％，增稠剂0.3-10％，表面活性剂0.1-20％，调味剂0.1-2％，香精0.1-5％，防腐剂0-0.25％，余量为水。

其中，保湿剂的重量百分比优选为20-40％，保湿剂包括聚乙二醇和剩余保湿剂，剩余保湿剂包括甘油、山梨醇和丙二醇中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

摩擦剂的重量百分比优选为20-50％，为碳酸钙、水合硅石、磷酸氢钙、焦磷酸钙中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

增稠剂的重量百分比优选为0.5-2％，为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、卡拉胶、黄原胶、聚丙烯酸钠和卡波姆中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

表面活性剂的重量百分比优选为0.1-3％，表面活性剂为阴离子、阳离子、两性和非离子表面活性剂中的一类物质或一类以上的物质组成的混合物，具体的为：表面活性剂为月桂醇硫酸酯钠、月桂酰基肌氨酸钠、硫磺酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

调味剂的重量百分比优选为0.1-0.5％，调味剂为糖精钠或三氯蔗糖。

香精的重量百分比优选为0.1-2％，香精为薄荷香精、留兰香香精、椒样薄荷香精和茴香脑中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

聚磷酸盐为聚磷酸镁、聚磷酸钠、聚磷酸锶、聚磷酸钙和聚磷酸锌中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。聚磷酸盐的来源详见实施例1-6中内容。

水的重量百分比优选为8-30％，采用纯净水。

牙膏的制备方法如下：

(1)使用聚乙二醇溶解聚多巴胺颗粒，再加入剩余保湿剂，然后再加入增稠剂，搅拌均质后，依次加入调味剂、聚磷酸盐、表面活性剂和水，并均匀搅拌，得混合物A；

(2)在混合物A中加入摩擦剂，对盛放混合物A的容器抽真空，将混合物A和摩擦剂搅拌均匀，得混合物B；

(3)在均质混合物B中加入香精，搅拌均质，经脱气处理后得牙膏。

实施例8-实施例17中牙膏的具体配方如表2所示。

表2：实施例7-实施例16中参数信息

实施例8-实施例17中牙膏的具体制备方法为：在制膏机中加入聚乙二醇溶解聚多巴胺颗粒，再加入羧甲基纤维素钠和甘油，搅拌均质，再加入糖精钠、聚磷酸盐(聚磷酸镁、聚磷酸钙、聚磷酸锌、聚磷酸锶或聚磷酸钠)、月桂醇硫酸酯钠和水，并均匀搅拌；加入磨料(摩擦剂)二氧化硅，然后对制膏机内物料容腔抽真空，将制膏机内物料搅拌混合均匀；最后加入香精(薄荷香精)，搅拌均质，经脱气处理后，牙膏制备完成。

实验例1：分级抑菌浓度(FIC)

采用琼脂稀释法将含不同浓度的聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐混合溶解在琼脂培养基中，然后点种受试细菌通过细菌生长与否，确定抗(抑)菌物质抑制受试菌生长的最小抑菌浓度(MIC值)。

根据两种物质单用和联用时的MIC，计算FIC指数(MIC_A药联用/MIC_A药单用+MIC_B药联用/MIC_B药单用)。当FIC指数≤0.75时，表明两者具有协同作用；当0.75＜FIC指数≤1时，表示两者具有累加作用；当1＜FIC指数≤2时，表示两者无关。

聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐的MIC值及两者联合后的FIC指数见表3-表7。

表3：聚多巴胺与聚磷酸钙联合使用实验结果

表4：聚多巴胺与聚磷酸钠联合使用实验结果

表5：聚多巴胺与聚磷酸镁联合使用实验结果

表6：聚多巴胺与聚磷酸锶联合使用实验结果

表7：聚多巴胺与聚磷酸锌联合使用实验结果

根据试验结果得出的聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐对变异链球菌和牙龈卟啉单胞菌的MIC值以及两者联合后的FIC值，并参考FIC指数的评判标准，每组的FIC指数均小于0.75，表明聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐对变异链球菌和牙龈卟啉单胞菌具有协同作用。

实验例2：牙膏抑菌试验

1.牙膏样本的获取

为了验证本发明牙膏的抑菌防龋效果，制备了不加聚多巴胺颗粒只加聚磷酸盐的牙膏(表8中的2组)，以及加聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐的牙膏(表8中的4组)，以及两种牙膏的对照(表8中的1组和3组)，具体配方见表8。

表8：实验例2中，1组-4组的配方信息

对表8中所示的四组牙膏，按照卫生部2002年版《消毒技术规范》(2.1.8.3)最小抑菌浓度试验方法，采用琼脂稀释法将含不同浓度的上述表8的四组牙膏混合溶解在琼脂培养基中，然后点种受试细菌，通过细菌生长与否，确定抗(抑)菌物质抑制受试菌生长的最低浓度，最后得出结果如表9。由实验数据可知，针对两种口腔常见细菌(变异链球菌和牙龈卟啉单胞菌)，聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐联合使用的MIC值相对于单用聚多巴胺颗粒和单用聚磷酸盐的MIC值均较低，说明聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐同时应用到牙膏的制作当中，可以使牙膏获得较好的抑菌效果，聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐在牙膏中存在协同增效的现象。

表9：实验例2中，1组-4组的实验结果

实验例3：牙膏稳定性测试

按照本发明方法，制备了6组牙膏，按照GB/T 8372-2017标准进行，对这六组牙膏进行稳定性测试，各组牙膏的具体配方比例和稳定性测试结果见表10。根据实验结果可知，1组-3组中，没有添加聚乙二醇，导致聚多巴胺颗粒容易发生聚集，从而影响了牙膏整体的稳定性；而4组-6组中，牙膏中添加了聚乙二醇，聚多巴胺颗粒性质稳定，不易聚集，牙膏的整体稳定性较好。

表10：实验例3中，1组-6组的配方信息以及实验结果

组分/含量	1组	2组	3组	4组	5组	6组
							甘油	30	30	——	——	——	30
聚乙二醇	——	——	——	5	5	5
							山梨醇	——	25	25	25	——	——
丙二醇	——	——	4	——	4	——
							聚多巴胺颗粒	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
二氧化硅	20	20	20	20	20	20
							月桂酰基肌氨酸钠	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2
黄原胶	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
							羧甲基纤维素胶	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
糖精钠	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
							硫磺酸钠	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
聚磷酸钙	1.3	1.3	1.3	1.3	1.3	1.3
							薄荷香精	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2
水	余量	余量	余量	余量	余量	余量
							稳定性	不稳定	不稳定	不稳定	稳定	稳定	稳定

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种抑菌防龋组合物，其特征在于，由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成。

2.根据权利要求1所述的一种抑菌防龋组合物，其特征在于，所述聚多巴胺颗粒的重量百分比为1-30％，余量为聚磷酸盐。

3.根据权利要求2所述的一种抑菌防龋组合物，其特征在于，所述聚磷酸盐为聚磷酸镁、聚磷酸钠、聚磷酸钙、聚磷酸锶和聚磷酸锌中的一种物质或者一种以上的物质组成的混合物。

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的一种抑菌防龋组合物在牙膏、液体牙膏、漱口水、牙粉、牙齿凝胶或者口香糖中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述牙膏的原料包括摩擦剂、增稠剂、保湿剂、调味剂、表面活性剂、香精、水、防腐剂和抑菌防龋组合物；所述抑菌防龋组合物由聚多巴胺颗粒和聚磷酸盐组成。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的保湿剂包括聚乙二醇和剩余保湿剂，所述剩余保湿剂为甘油、山梨醇和丙二醇中的一种物质或者一种以上的物质组成的混合物；所述防腐剂为苯甲酸钠、羟苯酯类、山梨酸钾和伞花烃中的一种物质或者一种以上的物质组成的混合物。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的增稠剂为羟乙基纤维素、黄原胶、卡拉胶、卡波姆和羟甲基纤维素中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的表面活性剂为月桂醇硫酸酯钠、月桂酰基肌氨酸钠，硫磺酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种物质或一种以上的物质组成的混合物。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述牙膏的原料的重量百分比为：聚多巴胺颗粒0.025-0.5％，聚磷酸盐1.2-2％，保湿剂5-70％，摩擦剂0-60％，增稠剂0.3-10％，表面活性剂0.1-20％，调味剂0.1-2％，香精0.1-5％，防腐剂0-0.25％，余量为水。

10.根据权利要求5-9任一项权利要求所述的应用，其特征在于，所述牙膏由如下方法制备：

(1)使用聚乙二醇溶解聚多巴胺颗粒，再加入所述剩余保湿剂，然后再加入增稠剂，搅拌均质后，依次加入调味剂、聚磷酸盐、表面活性剂和水，并均匀搅拌，得混合物A；

(2)在混合物A中加入摩擦剂，对盛放混合物A的容器抽真空，将混合物A和摩擦剂搅拌均匀，得混合物B；

(3)在混合物B中加入香精，搅拌均质，经脱气处理后得牙膏。