CN115281879A

CN115281879A - 基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品

Info

Publication number: CN115281879A
Application number: CN202210914357.5A
Authority: CN
Inventors: 刘淑娟; 贺良灿; 刘绍琴
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2022-08-01
Filing date: 2022-08-01
Publication date: 2022-11-04

Abstract

本发明公开了一种基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品，属于牙齿美白杀菌技术领域。本发明以具有压电光催化效应的纳米材料作为牙齿美白杀菌产品的主要成分，辅以配套的具有发出特定波长和超声震动功能的美牙仪或牙刷，激发材料的压电光催化效应，释放大量活性氧基团，实现降解牙齿表面色素，杀灭牙齿表面细菌，达到牙齿美白杀菌的目的。本发明的牙齿美白杀菌产品能够实现对牙齿表面沉积的色素、细菌及菌膜的有效降解，同时不会损伤正常的口腔软组织，也不会损伤牙齿表面的牙釉质，安全有效，操作方法简单，是一种适合长期应用的牙齿美白杀菌的口腔护理产品。

Description

基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品

技术领域

本发明涉及一种基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品，属于牙齿美白杀菌技术领域。

背景技术

随着社会进步，人们对于口腔保健的需求日益提高，拥有一口健康洁白的牙齿成为口腔护理的重要内容。然而由于干预不及时，我国口腔疾病患病率高、范围广，成人的恒牙患龋率为49.88％，儿童乳牙患龋率为80％。其中，以变异链球菌为代表的致龋菌，能够分解残留在牙齿表面和缝隙中的食物残渣，产生多种有异味气体的同时形成黄色的牙菌斑，是造成牙齿变色进而导致龋病等多种口腔疾病发生发展的罪魁祸首。此外，我国烟民众多，再加上咖啡渍、茶渍、牙菌斑等需要牙齿美白的人群,中国至少有8亿人需要牙齿美白。因此，杀菌同时分解牙齿表面的多种色素沉积，是获得健康洁白牙齿的重要思路。开发安全有效的牙齿美白杀菌功能材料和相关产品，具有十分广泛的应用前景。

目前，化学牙齿美白技术主要包括过氧化物漂白、激光美白和冷光美白技术等。但无论哪种美白技术，都是基于高浓度过氧化物与着色物质发生的氧化还原反应。高浓度的过氧化物用于牙齿美白时，虽然可以实现短期牙齿美白，牙齿光泽增加，但从美白疗效和患者的长远健康角度来看，该种美白方法不但可以刺激患者牙髓、损伤牙周组织，出现牙本质敏感现象，还会造成牙釉质脱矿、牙本质结构改变、牙冠表面菌斑粘附能力变强等，这给患者美白之后的牙齿造成了不同程度的伤害。而且，为最大程度减小对牙齿的伤害，牙齿美白需要到专业的医院进行，这为患者带来了较大的时间和经济成本，现有的美白方式可谓费时、费力、费钱。

目前，针对牙齿抗菌，临床上主要依赖于机械刮治、抗生素应用及日常牙膏清洁。传统的机械刮治无法彻底清除牙菌斑，同时会对口腔软硬组织造成损伤。而长期使用抗生素治疗，不但可能形成细菌耐药性造成抗菌失败，还有可能破坏人体有益菌群，引起副作用。采用抗菌牙膏刷牙安全方便，然而抗菌效果有限。因此，开发一种安全有效便捷的口腔抗菌新方法，具有十分重要的作用。

综上，研发一种新型、安全、有效、便捷的口腔护理新技术，在杀菌同时能够实现牙齿的美白，减少对口腔软硬组织的伤害，将成为今后口腔保健治疗的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品。本发明将具有压电光催化效应的牙齿杀菌美白产品的应用融入日常刷牙护理过程中，在每日正常护理中轻松实现牙齿的杀菌美白保健护理。

本发明所述的具有压电光催化效应的材料，可以为ZnO,g-C₃N₄,Bi₂O₃,Bi₂WO₆,Ag₃PO₄,TiO₂,BiOCl中一种、多种的复合物或是基于上述材料形成的复合物，如g-C₃N₄/Ag，或是在上述材料基础上掺杂其他离子改性形成的半导体材料，如Cu²⁺掺杂Bi₂WO₆形成的Cu²⁺-Bi₂WO₆材料。

本发明所述的含有压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品包括含有上述压电光催化材料的牙膏、凝胶、牙齿清洗液，添加有压电光催化材料的牙套、牙刷，以及能够激发材料发生压电光催化效应的配套牙刷和美牙仪。

本发明还提供一种牙齿美白杀菌新方法，通过将含有压电光催化材料的牙齿美白杀菌产品接触牙齿，辅以能激发压电光催化效应的带有超声震动和发出特定波长光的新型牙刷和美牙仪，光照震动的同时，实现牙齿的美白杀菌。

具体地，本发明所述的牙齿美白杀菌新方法，含有压电光催化效应的材料接触到牙齿后，在含有特定波长灯光的牙刷和美牙仪的照射下，会激发材料的光催化效应产生光生载流子，辅以规律的震动和摩擦作用，材料自身的压电效应得以激发，能够大幅提升活性氧基团的生成量，将牙齿表面的细菌和色素降解，实现牙齿的杀菌美白。

本发明所用的能发出特定波长光的新型牙刷和美牙仪等产品，发光波长可为蓝光或黄光。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明以具有压电光催化效应的纳米材料作为牙齿美白杀菌产品的主要成分，利用兼具发光与超声震动双重功能的牙刷和美牙仪，激发材料自身的压电光催化效应，实现牙齿的抗菌和美白。操作方法简单，无需额外的专业设备和专业的操作人员，美白杀菌效果明显且不伤害牙齿表面结构，让人们在日常护理中轻松获得长期有效的抗菌美白效果。

附图说明

图1为利用压电光催化效应进行牙齿美白杀菌的示意图。

图2为利用0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆纳米材料不同处理方式降解食用靛蓝溶液的实验结果图。

图3为利用0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆的压电光催化效应处理红茶浸泡后牙齿的美白效果图。

图4为压电光催化材料对变异链球菌抑制效果图。

图5为不同浓度压电光催化材料对小鼠上皮成纤维细胞的生物毒性测试图。

图6为不同处理后牙釉质表面结构的SEM图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详述。

图1为采用压电光催化效应美白牙齿、杀灭牙齿表面细菌的示意图。如图所示，压电光催化材料受光能激发产生电子和空穴等载流子，同时压电光催化材料受超声作用产生电势差，载流子在电场作用下分离，进而生成大量活性氧基团。牙齿表面附着的细菌、色素等有机物在活性氧基团的作用下，发生分解，进而达到牙齿美白杀菌的目的。

实施例1

本实施例以0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆为压电光催化材料的例子，证明压电光催化材料在光照超声环境下具有明显的色素降解作用。

图2为将0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆压电光催化材料置于20mg/L的食用靛蓝溶液中，光照超声处理后降解效率变化图。图a为加入相同的0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆材料，单独光照，单独超声，超声光照协同处理后食用靛蓝溶液的降解效率变化图，从图中可以看出，超声光照协同处理的降解效率明显提高。动力学曲线图b表明，光照超声协同处理的降解效率为单一超声处理的3.0倍，单一光照处理的2.2倍。

本实施例说明，协同光照超声降解有机物的效率明显提升，本实施例证明采用压电光催化材料实现牙齿美白的可行性。

实施例2

为了模拟压电光催化效应对牙齿美白的效果，将浸泡在红茶溶液中一周的牙齿取出冲洗干净，置于压电光催化粉末浓度为1mg/mL的悬浊液中进行光照超声处理，如图3所示，10h后，牙齿明显变白，而未加入压电光催化粉末只是进行超声光照处理的牙齿，颜色没有明显变化，证实压电光催化美白牙齿的可行性。

实施例3

为了研究压电光催化材料对口腔细菌的抑制效果，将压电光催化材料0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆置于变异链球菌浓度为10⁷CFU/L的细菌液中共培养，控制压电光催化材料浓度为1mg/mL，分别在单一蓝光照射、单一超声震荡及蓝光照射与超声协同条件下处理5min。反应结束后将细菌液稀释400倍，取10μL细菌液均匀的涂在直径为30mm的琼脂板上，在37℃的摇床中培养24h，观察菌落数，如图4所示。结果表明，协同处理后的菌落数明显减少。

实施例4

使用小鼠上皮成纤维细胞(L929)对压电光催化材料进行生物毒性测试。在细胞对数生长期将细胞接种于96孔细胞培养板中，控制细胞浓度为5*10⁴个/mL，培养24h后，洗去原有培养液，加入培养液配置的压电光催化材料分散液适量，继续培养24h，利用CCK-8法检测细胞活性。如图5所示，结果表明，压电光催化材料生物毒性低，200ppm下细胞活性仍可达到80％以上。

实施例5

牙釉质损伤实验。使用浓度为1mg/mL的0.5Cu²⁺-Bi₂WO₆压电光催化材料分散液及浓度为30％的过氧化氢分别美白牙齿10h和2h，自然风干后，对牙齿进行切片、固定，使用扫描电子显微镜观察牙釉质表面的结构是否发生变化。如图6结果所示，30％的过氧化氢处理2h后，牙釉质表面结构损伤严重，而10h的压电光催化材料处理，未对牙齿表面结构造成明显损伤，与原始牙齿的表面结构相差无几。

综上所述，利用压电光催化材料的压电光催化协同响应特性，含有压电光催化材料的牙齿美白杀菌产品，在配套的电动牙刷、美牙仪等作用下，可在不损伤牙齿表面结构及口腔软组织的前提下，实现牙齿的美白和杀菌，方法简便，安全有效。

Claims

1.基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品。

2.根据权利要求1所述的牙齿美白杀菌产品，其特征在于含有具有压电光催化效应的纳米材料，选自ZnO,g-C₃N₄,Bi₂O₃,Bi₂WO₆,Ag₃PO₄,TiO₂,BiOCl中一种、多种的复合物或是基于上述纳米材料与其他半导体或金属形成异质结材料，如g-C₃N₄/Ag等，或是在上述纳米材料基础上掺杂其他离子改性形成的半导体材料，如Cu²⁺掺杂Bi₂WO₆形成的Cu²⁺-Bi₂WO₆材料。

3.根据权利要求1所述的基于压电光催化效应的牙齿美白杀菌产品，其特征在于为牙齿美白剂或配套的美牙仪、牙刷、牙套等。

4.根据权利要求3所述的牙齿美白剂为含有上述压电光催化纳米材料的牙膏、凝胶、牙齿清洗液等，或表面负载了压电光催化纳米材料的美牙仪、牙刷、牙套等。

5.根据权利要求3所述的配套的美牙仪、牙刷、牙套等，其特征在于能够激发相应的牙齿美白剂发生压电光催化效应。

6.根据权利要求1所述的牙齿美白杀菌方法，其特征在于通过将含有压电光催化纳米材料的牙齿美白产品接触牙齿，辅以能同时激发压电光催化效应的配套牙刷和美牙仪等产品，光照超声的同时，实现牙齿的美白杀菌；或将负载了压电光催化纳米材料的具有光照超声功能的美牙仪、牙刷、牙套接触牙齿，实现牙齿的杀菌美白。

7.根据权利要求6所述的能激发压电光催化效应的配套牙刷和美牙仪等产品，其特征在于能够发出特定波长的光，且同时能够实现高频率超声波震动。

8.根据权利要求7所述的能够发出特定波长的光，其特征在于为口腔护理或牙齿美白常用的蓝光或是波长更长的黄光。

9.根据权利要求6所述的负载了压电光催化材料的具有超声光照功能的美牙仪、牙刷、牙套等产品，其特征在于产品自身负载了压电光催化材料，能够发出特定波长的光，且同时能够实现高频率超声波震动。

10.根据权利要求9所述的能够发出特定波长的光，其特征在于为口腔护理或牙齿美白常用的蓝光或是波长更长的黄光。