CN1222271C - 抗牙垢和牙斑的牙膏组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于预防牙垢形成并除去牙斑的牙膏组合物，更具体地说，本发明涉及包括具有网状结构的可溶性超磷酸盐(ultra phosphate)和沸石颗粒的牙膏组合物。本发明的组合物具有预防和除去牙垢并除去牙间斑的优良作用。

Description

抗牙垢和牙斑的牙膏组合物
                            发明背景
(a)发明领域
本发明涉及具有用于除去牙齿表面上的牙垢和细菌膜(下文称作″牙斑″)的作用极佳的牙膏组合物。更具体地说，本发明涉及通过包括沸石颗粒和超磷酸盐(ultra phosphate)而具有除去牙间斑和牙垢并预防牙垢形成的作用极佳的牙垢组合物。
(b)相关领域的描述
一般来说，牙斑是由口腔中诸如变异链球菌(Streptococcus mutans)等这样与牙齿表面或牙龈粘着并产生口腔中的龋牙和齿龈炎的细菌形成的粘着物质。如果不除去这类牙斑且它长时间保留，那么会缓慢发生钙化且它会转变成黑棕色牙垢。牙垢是在牙齿周围形成的硬而刚性的物质。当未除去的牙垢与食物和唾液中包含的诸如钙离子、镁离子等这样的金属离子反应并沉积和结晶时，牙垢开始形成。这类牙垢难以通过通常的刷牙而除去。如果它不被除去，那么它会生长成牙颈并产生各种牙周炎。
牙垢形成的机理尚未得到完全阐明，尽管可以按照各种公知技术有一些不同，但是美国专利4,138,477以及英国专利2,182,242和2,18，0,157中解释了生长成称作钙与正磷酸盐的羟基磷灰石(HAP)晶体物质的机理。因此，可以阻断晶体羟基磷灰石中的主要组分钙的功能的物质可以是有效的抗牙垢剂；且如果可以将产生牙垢的物质也就是牙斑完全除去，那么基本上可以阻断牙垢的形成。然而，完全除去牙斑实际上是不可能的且尽管可以使用常用的牙膏除去牙齿表面的牙斑，但是极难除去诸如牙齿与牙齿之间刷牙无法达到的部分中的牙斑。
同时，已知尽管牙垢的主要组分羟基磷灰石与牙齿的组分相似，但是它们在晶体结构上完全不同且在硬度上明显不同。然而，应注意过量抗牙垢组分的应用可以影响牙釉质和牙垢。
牙垢的主要组分是羟基磷灰石，它具有与牙齿主要组分相同的组成且它们仅在其结构粒度(structural finenesss)上不同。具体地，已经通过各种研究和临床试验证实了具有线性分子结构的水溶性金属离子缩聚磷酸盐作为抗牙垢剂的作用。已经将六偏磷酸盐(hexamethaphosphate)、三聚磷酸盐、焦磷酸盐等用于牙膏组合物，它们也称作螯合剂。已知它们具有螯合、抑制和分离钙、镁、亚铁离子等的功能且它们抑制形成晶体羟基磷灰石必不可少的钙离子的功能且由此有效预防牙垢。
美国专利4,515,772以及英国专利2,182,244和2,180,157中已经公开了诸如二碱金属焦磷酸盐或碱金属焦磷酸盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐这样具有线性分子结构的水溶性缩聚磷酸盐作为抗牙垢剂。除这类具有线性分子结构的水溶性碱金属缩聚磷酸盐外，美国专利US 4,138,477中还建议将乙烯基甲基醚/马来酸共聚物(PVM/MA)用作抗牙垢剂，并且已经清楚这种物质可以增加具有线性分子结构的水溶性缩聚磷酸盐的抗牙垢作用。
然而，上述专利中公开的牙膏组合物因牙膏的咸味较浓和刷牙的感觉特殊而在使用感觉上存在问题，因为这些牙膏组合物应用了过量的碱金属缩聚磷酸盐且它们将注意力集中在影响牙垢形成的钙离子的螯合作用上而没有考虑到对牙齿结构组分牙釉质的任何影响。
韩国专利公开1991-2096中已经公开了具有极佳抗牙垢作用的网状分子结构的水溶性碱金属缩聚磷酸盐、具有与缩聚磷酸盐的协同作用的柠檬酸钠和通常用于牙膏中的氟化合物在抑制缩聚磷酸盐随时间的变化而水解中的应用，但它们不能完全抑制缩聚磷酸盐在高温下随时间而水解。
同时，作为除去牙斑的技术，一般指定使用高度磨光的牙膏的常用方法和使用抑制形成牙斑的细菌繁殖的抗菌药的方法，但是应用高度磨光的牙膏会因磨损牙齿而导致牙齿冷硬(chilled teeth)且如果长时间使用，则会导致牙龈磨损；而抗菌药的应用存在细菌耐药的问题。近来日本专利61-280331和韩国专利公开1997-5641中已经在牙膏中使用了可分解牙斑的酶且日本专利JP 61-280331和韩国专利公开1997-121564中已经将不溶性的无机物制成了颗粒以便将其应用于牙膏，由此增加了牙齿变白和磨光的程度，但是它们不能最终除去牙间斑且没有考虑到牙齿的稳定性。
因此，对具有极佳抗牙垢和牙间斑除去作用以及使牙釉质具有稳定性的牙膏组合物存在需求。
                            发明概述
实施本发明是为了解决现有技术的这些难题且作为有关新物质和现存物质的协同作用的各种研究结果均集中于完全除去牙斑、预防并除去形成的牙垢和是否损害牙釉质，本发明者已经发现了表现出实验室和临床作用、对人体而言是安全的且随时间的推移是稳定的牙膏组合物且已经完成了本发明。
因此，本发明的目的是提供具有极佳抗牙垢和除去牙间斑作用并使牙釉质具有稳定性的牙膏组合物。
                     详细描述和优选实施方案
为了实现这些目的，本发明提供了用于预防牙垢和除去牙间斑的牙膏组合物，其特征在于它包括具有网状分子结构的水溶性碱金属缩聚磷酸盐作为抗牙垢剂和通过将沸石(zeolite)与硅石(silica)按特定比例混合而制备的颗粒(granules)。
一般来说，按照P2O5∶M2O(M：碱金属)之比来划分缩聚磷酸盐，当该比例小于1时，将缩聚磷酸盐分为超磷酸盐(ultra phosphate)；当该比例大于1时，将其分为多磷酸盐(polyphosphate)；而当该比例接近1时，将其分为偏磷酸盐(metaphorsphate)。在本发明中，使用具有网状分子结构的P2O5∶M2O之比小于1的超磷酸盐，它具有强于现存的具有线性分子结构的水溶性缩聚磷酸盐即偏磷酸盐、焦磷酸盐和多磷酸盐的抗牙垢作用。
优选使用超偏磷酸钠(sodium ultra metaphorsphate)或酸性多磷酸钠(acidic sodium polyphosphate)作为本发明中的缩聚磷酸盐。
优选缩聚磷酸盐在总组合物中的含有量为0.1-5wt％。当缩聚磷酸盐的含量小于0.1wt％时，预防牙垢形成的作用并不明显；而当该含量大于5wt％时，牙釉质的硬度可能因过度的抗牙垢作用而降低且因牙膏独特的味道而使应用感觉不好。
然而，缩聚磷酸盐特别在高温下会随时间的推移而迅速水解。因此，本发明表现出防止水解的作用和极佳的预防和去除牙垢的作用，该作用通过使用经混合沸石、硅石和二氧化钛而制备的颗粒来实现。此外，这类颗粒因其理化特性而增加了除去牙间斑的作用，它对牙釉质而言是安全的且因合并使用了氟组分而可以使牙齿牢固。
本发明的颗粒起防止缩聚磷酸盐水解和除去牙间斑的作用。优选该颗粒在总组合物中的含有量为0.2-10wt％。如果该含量小于0.2wt％，那么防止水解的作用并不明显，而如果该含量大于10wt％，那么使用感觉会因颗粒的过度应用而极差且成本会提高。
本发明中的沸石颗粒优选包括80-99wt％的沸石、0.5-10wt％的硅石和0.5-10wt％的二氧化钛且(titanium dioxide)优选使用制粒机(例如旋转型制粒机)来制备。所述的沸石、硅石和二氧化钛包括可以用于牙膏组合物中的所有化合物而优选所述的沸石是硅铝酸钠(sodium aluminosilicate)且硅石是沉淀的硅石。
当将所述的颗粒应用于软膏型牙膏(ointment type toothpaste)时，所述颗粒的大小和强度应按照消费者的使用感觉和制备工艺适当确定。如果颗粒的强度过高，那么牙齿就会受到损害且除去牙间斑的作用会降低，因为该颗粒在刷牙过程中不会被破碎。此外，如果该颗粒的强度过低，那么该颗粒在牙膏的生产过程中可能会被破碎。抗断强度(breaking strength)优选为150-650g/cm2且大小优选为100-800um。上述范围的强度使得通过常用的刷牙施加的力量来破碎该颗粒而在生产过程中该颗粒不会受到破碎；且上述范围的大小显示出适宜的应用感觉和除去牙间斑的作用。
本发明的组合物包括可以用作牙膏组合物中载体的任意组分。一般来说，尽管没有对这些组分进行限定，但是这些载体包括磨光剂、湿润剂、粘合剂、起泡剂、香料、增甜剂、颜料、pH调节剂等。
本发明的牙膏组合物可以包括磨光剂(polishing agent)。该磨光剂优选自沉淀硅石、硅胶、硅酸锆、磷酸二钙二水合物、磷酸二钙无水物、水合氧化铝、硬碳酸钙、中等硬度碳酸钙、焦磷酸钙、不溶性偏磷酸盐、硅酸铝及其混合物且其含量优选为5-60wt％。尽管可以按照磨光剂的类型改变，但是磨光剂的平均粒径优选为20um或20um以下。尽管尚未建立任何有关磨光牙齿程度的标准，但是一般将具有磨光度低于50的牙膏分为低磨光牙膏；将具有50-100磨光度的牙膏分为中等磨光度牙膏并将磨光度超过100的牙膏分为高磨光度牙膏，而使用高磨光度牙膏长时间刷牙可以使牙龈磨损。通过磨光剂的种类和含量来确定牙膏的这类磨光度。本发明使用上述类型的上述范围的磨光剂，由此使成品的磨光度为50-100。
本发明的牙膏组合物可以进一步包括湿润剂(wetting agent)。湿润剂是制备软膏型制品必不可少的基质组分，它在与空气接触时防止牙膏干燥和固化、在牙膏表面形成光泽并根据其种类在刷牙时产生增甜作用。本发明中所用的湿润剂优选自浓甘油(98％)、甘油(85％)、山梨醇溶液(70％)、非晶山梨醇溶液(70％)、木糖醇、聚乙二醇类、丙二醇类及其混合物且其含量优选为20-70wt％。
此外，本发明的牙膏组合物可以进一步包括药用组分(medicinalingredient)。常用的牙膏组合物根据应用目的而包括适宜的药用组分且近来认为在牙齿上形成氟膜以使牙齿耐诸如乳酸这样导致牙龋齿细菌代谢物的酸的氟化物是牙膏组合物必不可少的。本发明优选使用氟化钠或一氟磷酸钠，可以单独使用也可以组合使用，优选使用韩国药典(KoreanPharmaceutical Laws)中允许的1,000ppm或1,000ppm以下的氟离子(就氟化钠而言为0.22％；就一氟磷酸钠而言为0.76％)。此外，为了预防牙周炎，可以同时使用诸如氯化钠这样的水溶性盐、具有高渗透压的碳酸氢钠、氨基癸酸、alantoin和alantoin衍生物和各种维生素。
此外，本发明的牙膏组合物可以进一步包括粘合剂(binding agent)。防止固体粉末组分和液体组分分离的粘合剂是软膏型牙膏必不可少的且可以使用任意的水溶性大分子。一般使用由树的纤维素合成的羧甲基纤维素钠、提取自海藻的角叉菜聚糖和获自微生物代谢物的黄原胶(xanthan gum)等。
此外，本发明的牙膏组合物可以进一步包括起泡剂。起泡剂增加产品的应用感觉、辅助清洁并有利于药用组分的分散和透入并减小表面张力，由此易于分离外来物。作为起泡剂，主要使用阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠且可以根据制品的特性补充使用非离子型表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物(伯洛沙姆)、聚氧乙烯硬化蓖麻油、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯等。
此外，为了增强所述牙膏组合物的应用感觉，本发明的牙膏组合物可以包括香料、增甜剂、颜料等。作为香料(flavor)，必须使用可食用香料；且可以使用薄荷油(peppermint oil)、薄荷油(spearmint oil)、一串红、桉叶油素、水杨酸甲酯和果实提取物。作为增甜剂，通常使用糖精钠；作为颜料，使用可食用颜料。
参照下列实施例和对比例来更具体地详细解释本发明。然而，下列实施例用来解释本发明而本发明并不限于它们。
[实施例]
[实施例1-4和对比例1-4]
通过下列方法制备组成如表1a和1b中所示的本发明牙膏组合物(实施例1-4)和现存的牙膏组合物(对比例1-4)。
1)预先将粘合剂和其它添加剂分散于湿润剂中，向其中注射磨光剂和诸如抗牙垢剂这样的药物活性剂并将该混合物搅拌约30分钟。
2)在注射起泡剂和香料后，在真空中将该混合物搅拌20分钟以获得终产品。
[表1a]
    组分     实施例     对比例
1   2   3   4   1   2   3   4c
磨光剂   沉淀的硅石 20.0   -   5.0   -   -   20.0   20.0   -
  磷酸二钙二水合物 -   40.0   -   -   -   -   -   40.0
  水合氧化铝 -   -   -   30.0   30.0   -   -   3.0
  碳酸钙 -   -   35.0   5.0   5.0   -   -   -
  焦磷酸钙 -   -   -   5.0   5.0   -   -   -
  硅胶 -   3.0   -   -   -   -   -   -
湿润剂   浓甘油(98％) -   30.0   20.0   -   -   -   20.0   -
  山梨醇水溶液(70％) 50.0   -   -   30.0   30.0   50.0   30.0   35.0
  木糖醇 -   -   5.0   1.0   1.0   -   -   -
起泡剂   十二烷基硫酸钠 2.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0
  伯洛沙姆 -   -   0.5   -   -   -   -   -
粘合剂   羧甲基纤维素钠 0.2   0.4   -   -   -   -   0.8   -
  黄原胶 0.5   -   0.8   0.2   0.2   0.6   -   -
  角叉菜聚糖胶 -   0.5   -   0.5   0.5   -   -   1.0
[表1b]
    组分     实施例     对比例
防牙垢和牙斑剂     1     2     3     4     1     2     3     4c
  网状结构型缩聚磷酸盐a     1.0     2.0     3.0     5.0     5.0     -     -     -
  沸石颗粒b     3.0     10.0     5.0     2.0     -     -     -     -
  焦磷酸钠     -     -     -     -     -     2.4     3.5     -
  焦磷酸钾     -     -     -     -     -     2.36     4.5     -
  酸性焦磷酸钠     -     -     -     -     -     1.19     -     -
  乙烯基甲基醚/马来酸共聚物     -     -     -     -     -     -     2.0     -
  葡聚糖酶(500,000单位/g)     -     -     -     -     -     -     -     0.5
氟   氯化钠     -     0.22     0.22     0.11     0.11     0.22     0.22     -
  一氟磷酸钠     0.76     -     -     0.38     0.38     -     -     0.76
添加剂   香料     1.0     1.0     1.0     1.0     1.0     1.0     1.0     1.0
  糖精钠     0.1     0.1     0.1     0.1     0.1     0.1     0.1     0.1
  纯水     21.44     10.78     22.38     17.71     19.71     20.13     15.88     16.64
aSporix，Seodo Chemical Company的产品，用作网状结构型缩聚磷酸盐。
bColite，Cosmo Industry的产品，用作沸石颗粒。
500,000单位/g的酶在牙膏中的用量为0.5％，且每克牙膏中酶的滴度(titer)为2,500单位/克牙膏。
[实施例5和对比例5]
实验室抗牙垢作用的评价
为了比较实验室抗牙垢作用，通过对牙垢主要组分钙离子的螯合试验来比较和评价抗牙垢作用。
取实施例1-4和对比例1-4的组合物各100g并向其中加入水。然后以10,000rpm将该混合物离心30分钟并收集上清液。再向其中加入5.0ml的饱和草酸铵并使用标准溶液滴定该混合物，直到首先产生永久白色沉淀为止。根据消耗的标准钙溶液的ml数计算用于螯合钙离子的螯合值且结果如表2中所示。
上述公式中的数值50.00是每1ml标准钙溶液中CaCO3的mg数。
[表2]
  实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  对比例2  对比例3
螯合值     210     320     440     560     40     60
正如表2中所示，实施例的组合物表现出远高于对比例组合物的钙离子螯合值。
[实施例6和对比例6]
实验室去牙垢作用评价
为了证实去牙垢作用，从需要刮牙术的患者中收集确定的牙垢并将其精细地粉碎并干燥且取其特定量。使用实施例1-4和对比例2-3的牙膏组合物制备具有牙膏∶水之比＝1∶3的牙膏溶液并离心且取5ml上清液。在37℃下将牙垢浸入上清液中24小时且然后过滤并干燥以便根据牙垢减少的重量计算牙垢除去率。
[表3]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例2 对比例3
牙垢除去率(％)   25％   33％   38％   43％   18％   17％
正如表3中所示，实施例的组合物表现出优于对比例组合物的作用。
[实施例7和对比例7]
实验室牙间斑去除作用评价
设计与天然牙齿相似的人工牙齿并将其浸入形成牙斑的细菌变异链球菌接种的脑心培养基和1％蔗糖溶液。此外，将其在37℃下培养48小时以便以人工方法使其与牙斑粘着。在除去培养基后，涂敷牙斑识别剂以证实牙斑完全形成。且将由实施例1-4和对比例1-4的牙膏组合物稀释成30％水溶液的液体施用于每一人工牙齿。然后使用相同类型的具有刷牙通常施用的250g/cm2压力的牙刷对每一人工牙齿交替刷牙300次并用流动水清洁牙齿。用裸眼观察剩余的牙间斑、用下列标准评价且如表4中所示。
评价标准如下：
1：无牙间斑
2：少量牙间斑保留(斑点形)
3：保留了牙间斑(线形)
4：大量牙间斑保留(面形)
5：牙斑还保留在牙齿表面。
[表4]
    实施例     对比例
    1     2     3     4     1     2     3     4
剩余牙斑的评价值     1.5     1.0     1.3     1.1     3.5     4.0     4.3     4.5
正如表4中所示，实施例的组合物表现出优于对比例组合物的去牙间斑作用。
[实施例8和对比例8]
去牙垢和牙间斑作用的临床评价
为了在临床上证实实施例和对比例组合物的去牙垢和去牙间斑作用，选择60位带有大量牙垢的20-40岁男性和女性并将其分成3组。且要求他们使用市售的单纯的氟牙膏1周，然后记录牙垢指数和牙斑指数，将这些数值设定为基线值(起始指数)。在在进行相同的口腔卫生控制方法培训后，将实施例4和对比例1和2的各组合物提供给各组并使用3个月。然后估计牙垢指数(终点牙垢指数值)和牙斑指标(终点牙斑指数值)并根据3个月前后的指数计算减少率。
Figure C0182256500112
[表5]
    实施例4     对比例1     对比例2
牙垢减少率(％)     31.5     13.4     8.3
牙斑减少率(％)     43.6     8.7     15.6
正如表5中所示，使用实施例4组合物的组比使用对比例1和2的组在去牙垢和去牙斑作用方面表现出具有统计学显著性的作用(P＜0.01)。
[实施例9和对比例9]
实验室牙釉质稳定性的评价
本实验用于检验抗牙垢剂是否损害现存的牙釉质。使提取自20-30岁健康人的牙齿与环氧树脂固定并制备样品，使得牙齿样品的接触面积为2mm×2mm。且使用Knoop Hardness测试仪将每份样品中的硬度测定6次以便建立平均值作为起始硬度。在将每份样品浸入实施例1-4和对比例1-4的组合物中2分钟后，用蒸馏水清洁样品。在将该过程每天重复4次、持续2周后，将样品的硬度测定6次并将平均值设定为终点硬度。根据起始硬度和终点硬度计算脱钙率且结果如表6中所示。
Figure C0182256500121
[表6]
    实施例     对比例
  1   2   3   4   1   2   3   4
脱钙率(％) -23.1 -20.0 -10.2 -12.4  12.7  24.3  21.5 -1.8
正如表6中所示，所有实施例的组合物表现出负值，这表明脱钙作用没有发生且发生相当的再钙化作用以增加牙釉质的硬度。
[实施例10和对比例10]
评价抗牙垢组分磷酸盐随时间流逝的水解稳定性
为了评价使用缩聚磷酸盐的实施例1-4和对比例1-3的随时间流逝水解稳定性，通过使用高速液相色谱法对水解产物正磷酸盐进行定量、同时将该组合物储存在室温和40℃下来评价缩聚磷酸盐的水解程度。
[表7]
  随时间流逝     实施例     对比例
  1   2    3    4     1     2     3
6个月 室温 10ppm  25ppm  30ppm  38ppm  2,500ppm  4,100ppm  3,400ppm
 40℃ 80ppm  133ppm  140ppm  146ppm  67,000ppm  53,000ppm  60,500ppm
正如表7中所示，实施例的组合物在40℃下随时间流逝6个月后表现出的水解程度不明显。
[实施例11和对比例11]
牙膏组合物稳定性的评价
按照下列标准评价实施例1-4和对比例1-4的牙膏组合物稳定性，同时将这些组合物储存在室温和40℃下。
《评价标准》
◎极佳：表面光滑且无相分离发生。
○相对较好：表面轻度粗糙且仅管的开口部分相对较差。
相对较差：相分离发生且有少量变色情况发生。
×极差：相分离严重发生且看起来产气或变硬。
[表8]
随时间流逝     实施例     对比例
  1   2   3   4   1   2   3   4
 1个月 室温   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
40℃   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ○
 3个月 室温   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ○   ◎   
40℃   ○   ◎   ○   ◎   ○   ○   ○   
 6个月 室温   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ○   ○   
40℃      ○   ○               ×
1 2个月 室温   ○   ○   ○   ○   ○      ×   ×
40℃               ×   ×   ×   ×
正如表8中所示，实施例的组合物在随时间流逝稳定性方面优于对比例的组合物。
正如可以从上述实验结果中观察到的，这些实验比较了本发明组合物与现存的防牙垢牙膏和常用的除牙斑牙膏的各种作用和稳定性，本发明的牙膏组合物具有突出的效果(参见表2、3、4、5和6)，从而证实实现了本发明所述的作用。
正如所解释的，本发明的牙膏组合物具有极佳的牙釉质稳定性和随时间流逝稳定性以及极佳的抗牙垢和除牙斑作用。

Claims (4)

1.用于预防牙垢并除去牙斑的牙膏组合物，它包括：
a)具有网状分子结构的水溶性碱金属缩聚磷酸盐，其中水溶性碱金属缩聚磷酸盐在总组合物中的含量为0.1-5wt％；和
b)含有包括80-99wt％的沸石、0.5-10wt％的硅石和0.5-10wt％的二氧化钛的沸石颗粒，其中所述颗粒的大小为100-800um，强度为150-650g/cm2，并且所述颗粒在总组合物中的含量为0.2-10wt％。
2.权利要求1所述的牙膏组合物，其中所述的沸石是硅铝酸钠。
3.权利要求1所述的牙膏组合物，其中a)水溶性碱金属缩聚磷酸盐是超偏磷酸钠或酸性多磷酸钠。
4.权利要求1所述的牙膏组合物，其中该组合物进一步包括一种或多种载体，这些载体选自磨光剂、湿润剂、粘合剂、起泡剂、香料、增甜剂、颜料和pH调节剂。
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