DE102006009825A1 - Composite materials of calcium compounds and ampholytic polymer components - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Kompositmaterialien nach Lehre der DE 102005052370.6, dass die Partikel der Calciumsalze stäbchen- und/oder plättchenförmig, bevorzugt vorwiegend plättchenförmig, sind.The present invention relates to composite materials according to the teaching of DE 102005052370.6 that the particles of the calcium salts are rod-shaped and / or platelet-shaped, preferably predominantly platelet-shaped.
Description
Die
vorliegende Anmeldung ist eine Zusatzanmeldung zur früheren deutschen
Patentanmeldung
Die Hauptanmeldung betrifft Kompositmaterialien umfassend in Wasser schwerlösliche Calciumsalze, wobei die Calciumsalze in Form von einzelnen Kristalliten oder in Form von Partikeln, umfassend eine Mehrzahl besagter Kristallite, mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von unter 1000 nm, bevorzugt unter 300 nm vorliegen, und ampholytische Polymerkomponenten, wobei die ampholytischen Polymere einen isoelektrischen Punkt zwischen etwa 5 und etwa 7,4 aufweisen, die sich aufgrund ihrer Zusammensetzung und Feinstruktur besonders zur Förderung der Wiederherstellung von Knochen und Zahnmaterial, insbesondere Enamel und Dentin, eignen. Weiterhin betrifft die Erfindung Verwendungen dieser Kompositmaterialien, Mund- und Zahnpflege- und -reinigungsmittel, Zusammensetzungen zur Induktion oder Förderung der Neubildung von Knochengewebe sowie Süßigkeiten, enthaltend diese Kompositmaterialien.The The main application relates to composite materials comprising in water slightly soluble Calcium salts, wherein the calcium salts in the form of individual crystallites or in the form of particles comprising a plurality of said crystallites, having an average particle diameter in the range of less than 1000 nm, preferably below 300 nm, and ampholytic polymer components, wherein the ampholytic polymer has an isoelectric point between about 5 and about 7.4, due to their composition and fine structure especially for promotion the restoration of bone and tooth material, in particular Enamel and dentin, are suitable. Furthermore, the invention relates to uses these composite materials, oral and dental care and cleaning products, Compositions for inducing or promoting the regeneration of Bone tissue and sweets, containing these composite materials.
Gegenstand der Hauptanmeldung sind in einer ersten Ausführungsform Kompositmaterialien umfassend
- a. in Wasser schwerlösliche Calciumsalze, wobei die Calciumsalze in Form von einzelnen Kristalliten oder in Form von Partikeln, umfassend eine Mehrzahl besagter Kristallite, mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von unter 1000 nm, bevorzugt unter 300 nm vorliegen, und
- b. ampholytische Polymerkomponenten, wobei die ampholytischen Polymere einen isoelektrischen Punkt zwischen etwa 5 und etwa 7,4 aufweisen.
- a. sparingly soluble calcium salts in water, wherein the calcium salts in the form of individual crystallites or in the form of particles comprising a plurality of said crystallites, having an average particle diameter in the range of less than 1000 nm, preferably less than 300 nm, and
- b. ampholytic polymer components, wherein the ampholytic polymers have an isoelectric point between about 5 and about 7.4.
Diese
Zusatzanmeldung betrifft Verwendungen nach der Lehre der
Gegenstand
dieser Zusatzanmeldung sind Kompositmaterialien nach Lehre der
Überraschenderweise ist es gelungen, Kompositmaterialien bereitzustellen, die eine vorwiegend plättchenartige Struktur des schwer wasserlöslichen Calciumsalzes aufweisen und somit die Knochensubstanz besonders gut nachahmen können.Surprisingly has succeeded in providing composite materials which are predominantly platelike Structure of the sparingly water-soluble calcium salt and thus imitate the bone substance very well can.
Vorwiegend plättchenförmig bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 70 %, besonders bevorzugt mindestens 80 % der Partikel in Form von Plättchen vorliegen. Besonders bevorzugt weisen die Partikel eine im wesentlichen plättchenartige Form auf.mainly platelet-shaped in the context of the present invention that at least 50%, preferably at least 70%, more preferably at least 80% of the particles in the form of platelets available. Particularly preferably, the particles have a substantially flaky Shape up.
Vorteilhafterweise sind die erfindungsgemäßen Kompositmaterialien mit den vorwiegend plättchenartigen Calciumpartikeln der Struktur der Knochensubstanz in vivo, die ebenfalls aus Platten aufgebaut ist, besonders ähnlich. Dies hat den besonderen Vorteil, dass sie aufgrund der Ähnlichkeit der Form mit den biologischen Apatiten (z.B. Knochen- bzw. Dentinapatit) eine besonders gute Fähigkeit zur Re- und Neomineralisierung aufweisen, so dass der Prozess der Biomineralisation noch schneller und besser stattfinden kann.advantageously, are the composite materials according to the invention with the predominantly platelike Calcium particles of the structure of the bone substance in vivo, which also Made of plates, especially similar. This has the special Advantage that they are due to the similarity of the form with the biological apatites (for example bone or dentin apatite) a particularly good ability have to re - and neomineralization, so that the process of Biomineralization can take place even faster and better.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Kompositmaterialien mit einer vorwiegend plättchenartigen Struktur der Calciumsalze eine verbesserte Biokompatibilität aufweisen.One Another advantage of the invention is that the composite materials with a predominantly platelike Structure of the calcium salts have improved biocompatibility.
Die Bestimmung der Teilchendurchmesser der Kristallite kann durch den Fachmann geläufige Methoden bestimmt werden, insbesondere durch die Auswertung der bei der Röntgenbeugung beobachteten Verbreiterung der Reflexe. Vorzugsweise erfolgt dabei die Auswertung durch Fit-Verfahren beispielsweise die Rietveld-Methode.The Determination of the particle diameter of the crystallites can by the Professional common methods be determined, in particular by the evaluation of the X-ray diffraction observed broadening of the reflexes. Preferably takes place the evaluation by Fit method for example, the Rietveld method.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform weisen die plättchenförmigen Partikel eine Breite im Bereich von 5 bis 150 nm und eine Länge im Bereich von 10 bis 150 nm sowie eine Höhe (Dicke) von 2 bis 50 nm auf.According to one particular embodiment the platelet-shaped particles a width in the range of 5 to 150 nm and a length in the range of 10 to 150 nm and a height (Thickness) from 2 to 50 nm.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Länge der Partikel bevorzugt 30 bis 100 nm. Bevorzugt liegt die Breite dieser Partikel dabei im Bereich zwischen 10 bis 100 nm.According to one very particularly preferred embodiment is the average length of the Particles preferably 30 to 100 nm. Preferably, the width of this Particles in the range between 10 to 100 nm.
Die Bestimmung der Teilchendurchmesser der Partikel kann durch den Fachmann geläufige Methoden bestimmt werden, insbesondere durch die Auswertung von bildgebenden Verfahren, insbesondere Transmissionelektronenmikroskopie.The Determination of the particle diameter of the particles can be carried out by a person skilled in the art common Methods are determined, in particular by the evaluation of Imaging methods, in particular transmission electron microscopy.
Unter Höhe (Dicke) ist hier der kleinste Durchmesser der Partikel bezogen auf die drei zueinander senkrecht stehenden Raumrichtungen zu verstehen, unter Länge ihr größter Durchmesser. Die Breite der Partikel ist demnach der weitere senkrecht zur Länge liegende Durchmesser, der gleich oder kleiner als die Längenabmessung des Partikels, aber größer oder zumindest gleich ihrer Höhenabmessung ist.Under Height (thickness) Here is the smallest diameter of the particles in relation to the three to understand mutually perpendicular spatial directions, under Length her largest diameter. The width of the particles is therefore the other perpendicular to the length Diameter equal to or smaller than the length dimension of the particle, but bigger or at least equal to its height dimension is.
Die
plättchenförmigen Partikel
liegen als mehr oder minder unregelmäßig geformte Partikel, teilweise
als eher runde, teilweise eher eckige Partikel auch mit abgerundeten
Kanten vor. Dies ist insbesondere bei den Abbildungen zu beobachten,
die im Wege der Transmissionselektronenmikroskopie aufgenommen werden
können.
(vgl.
Die plättchenförmigen Partikel liegen in solchen Proben häufig auch mehrfach überlappend vor. Sich überlappende Partikel werden in der Regel an den Stellen der Überlappung mit einer stärkeren Schwärzung abgebildet als nicht überlappende Partikel. Die angegebenen Längen, Breiten und Höhen werden bevorzugt an sich nicht überlappenden Partikeln der Probe bestimmt (vermessen).The platelet-shaped particles are common in such samples also overlapping several times in front. Overlapping Particles are typically imaged at the points of overlap with greater blackening as non-overlapping Particle. The specified lengths, Latitudes and heights will be preferably not overlapping Particles of the sample determined (measured).
Die Höhe der plättchenförmigen Partikel kann aus solchen Aufnahmen bevorzugt durch die Bestimmung der Abmessungen der mit ihrer größten Fläche senkrecht zur Bildebene stehenden Partikel erhalten werden. Die senkrecht zur Bildebene stehenden Partikel zeichnen sich durch einen besonders hohen Kontrast (hohe Schwärzung) aus und erscheinen dabei eher stäbchenartig. Diese senkrecht zur Bildebene stehenden plättchenförmigen Partikel können als tatsächlich senkrecht zur Bildebene stehend identifiziert werden, wenn sie bei einer Kippung der Bildebene eine Verbreiterung der Abmessung (zumindest in eine Raumrichtung) und eine Abnahme der Schwärzung der Abbildung zeigen.The height of platelet-shaped particles can from such recordings preferred by the determination of the dimensions the one with its largest surface vertical to the image plane standing particles are obtained. The vertical particles standing to the image plane are characterized by a particularly high contrast (high density) and appear more like a rod. These platelet-shaped particles which are perpendicular to the image plane can be referred to as indeed be identified standing perpendicular to the image plane, when at a tilting of the image plane a broadening of the dimension (at least in a spatial direction) and show a decrease in the density of the image.
Zur Bestimmung der Höhe der Partikel ist es insbesondere geeignet, die Bildebene der Probe mehrfach in verschiedenen Positionen zu kippen und die Abmessungen der Partikel in der Einstellung zu bestimmen, die durch den höchsten Kontrast/höchste Schwärzung und die geringste Ausdehnung der Partikel gekennzeichnet ist. Die kürzeste Ausdehnung entspricht dabei dann der Höhe der Partikel.to Determination of height it is particularly suitable for the particle to multiply the image plane of the sample in different positions to tilt and the dimensions of the particles in the setting to determine by the highest contrast / highest darkness and the smallest extent of the particles is characterized. The shortest extent then corresponds to the height the particle.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform beträgt bei den Partikeln der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien das Verhältnis von Länge zu Breite zwischen 1 und 4, bevorzugt von 1 bis 3, besonders bevorzugt zwischen 1 und 2, bspw. 1,2 (Länge 60 nm, Breite 50 nm) oder 1,5 (Länge 80, Breite 40 nm).According to one particular embodiment is in the Particles of the composite materials according to the invention The relationship of length to width between 1 and 4, preferably from 1 to 3, particularly preferred between 1 and 2, for example, 1.2 (length 60 nm, width 50 nm) or 1.5 (length 80, width 40 nm).
Die plättchenartige Form der Partikel wird durch das Verhältnis von Länge zu Breite gebildet. Beträgt das Verhältnis zwischen Länge und Breite deutlich größer als 4, liegen eher stäbchenförmige Partikel vor.The flaky Shape of the particles is formed by the ratio of length to width. Is the ratio between Length and Width significantly larger than 4, are more rod-shaped particles in front.
Der Vorteil der plättchenförmigen Partikel mit einem Verhältnis von bevorzugt 1 bis 2 liegt darin, dass diese Partikel ein dem natürlichen Knochenmaterial besonders ähnliches Länge zu Breite- Verhältnis aufweisen und daher eine besonders gute und biologisch verträgliche Re- bzw. Neomineralisierung des Zahnmaterials (Dentin und Enamel) aufweisen.Of the Advantage of the platelet-shaped particles with a relationship of preferably 1 to 2 is that these particles are natural Bone material very similar Length too Have a width ratio and therefore a particularly good and biologically compatible or neomineralization of the dental material (dentin and enamel).
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weisen die Partikel eine Fläche von 0,1·10–15 m2 bis 90·10–15 m2, bevorzugt eine Fläche von 0,5·10–15 m2 bis 50·10–15 m2, besonders bevorzugt 1,0·10–15 m2 bis 30·10–15 m2, ganz besonders bevorzugt 1,5·10–15 m2 bis 15·10–15 m2 beispielsweise 2·10–15 m2 auf.According to a further particular embodiment, the particles have an area of 0.1 × 10 -15 m 2 to 90 × 10 -15 m 2 , preferably an area of 0.5 × 10 -15 m 2 to 50 × 10 -15 m 2 , particularly preferably 1.0 × 10 -15 m 2 to 30 × 10 -15 m 2 , very particularly preferably 1.5 × 10 -15 m 2 to 15 × 10 -15 m 2, for example 2 × 10 -15 m 2 ,
Als Fläche der Partikel wird die Fläche der Ebene, aufgespannt durch die Länge und die dazu senkrechte Breite, nach den gängigen geometrischen Berechnungsmethoden ermittelt.When area the particle becomes the surface the plane, spanned by the length and the vertical Width, according to the usual determined by geometric calculation methods.
Überraschenderweise gelang es mit der vorliegenden Erfindung, die erfindungsgemäßen Kompositmaterialien in Form von kristallinen anorganischen Nanopartikeln zu erzeugen, die zu einer besonders effektiven Neomineralisierung von Zahnmaterial (Dentin und Enamel) sowie Knochengewebe führen.Surprisingly succeeded with the present invention, the composite materials according to the invention in the form of crystalline inorganic nanoparticles, which leads to a particularly effective re-mineralization of dental material (Dentin and enamel) as well as bone tissue.
Weiterhin
betrifft die Hauptanmeldung
Ein
weiterer Gegenstand dieser Zusatzanmeldung ist ein Verfahren zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien
nach Lehre der
Besonders geeignet zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kompositmaterials, welches vorwiegend plättchenförmige Partikel enthält, ist ein Verfahren bei dem die Fällung des Kompositmaterials bei einem pH-Wert zwischen 5 und 9, bevorzugt zwischen 6 und 8, besonders bevorzugt um 7 durchgeführt wird.Especially suitable for the production of a composite material according to the invention, which predominantly platelet-shaped particles contains is a process of precipitation of the composite material at a pH between 5 and 9, preferably between 6 and 8, more preferably performed by 7.
Bevorzugt wird zur Ausbildung des erfindungsgemäß bevorzugten Kompositmaterials dabei eine Lösung eines Calciumsalzes mit der Polymerkomponente vorgelegt und eine Phosphatlösung langsam hinzugegeben, wobei der pH-Wert zwischen 5 und 9, bevorzugt zwischen 6 und 8, besonders bevorzugt um 7 liegt. Besonders bevorzugter Weise wird der pH-Wert bei der Zugabe der Phosphatlösung durch Zugabe entsprechender Mengen wässriger Base konstant gehalten.Prefers becomes the formation of the inventively preferred composite material a solution a calcium salt with the polymer component and presented a Phosphate solution slowly added, the pH between 5 and 9, preferably between 6 and 8, more preferably around 7 lies. Particularly preferred way is the pH at the addition of the phosphate solution by adding appropriate Amounts of aqueous base kept constant.
Gegenstand der Hauptanmeldung sind weiterhin Mund- und Zahnpflege- und -reinigungsmittel, Süßigkeiten sowie Zusammensetzungen zur Induktion oder Förderung der Neubildung von Knochengewebe mit einem Gehalt an den erfindungsgemäßen Kompositmaterialien.The subject-matter of the main application is white terhin mouth and dental care and cleaning agents, sweeteners and compositions for inducing or promoting the formation of new bone tissue containing the composite materials according to the invention.
Weitere Gegenstände dieser Zusatzanmeldung sind demnach Mund- und Zahnpflege- und -reinigungsmittel, Süßigkeiten sowie Zusammensetzungen zur Induktion oder Förderung der Neubildung von Knochengewebe mit einem Gehalt an den Kompositmaterialien nach Lehre der DE 102005052370.6, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel stäbchen- und/oder plättchenförmig, bevorzugt vorwiegend plättchenförmig sind.Further objects this additional application is therefore oral and dental care and cleaning products, Sweets and compositions for inducing or promoting the regeneration of Bone tissue containing the composite materials according to teaching DE 102005052370.6, characterized in that the particles rod- and / or platelet-shaped, preferably are predominantly platelet-shaped.
Ein weiterer Gegenstand der Hauptanmeldung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien als neo- bzw. remineralisierende Komponenten zur Herstellung von Zusammensetzungen zur Reinigung und/oder Pflege der Zähne sowie zur Festigung des Zahnschmelzes, als die Biomineralisation induzierende oder fördernde Komponente zur Herstellung von Zusammensetzungen für die Behandlung von Zahn- oder Knochendefekten, zur Beschichtung von Implantaten und zum Schutz und/oder zur therapeutisch und/oder präventiven Behandlung von Zähnen und/oder Knochen vor bzw. bei Schäden, die auf äußere Einflüsse, insbesondere körperbedingter, chemischer, physikalischer und/oder mikrobiologischer Art zurückzuführen sind, insbesondere zur Prävention und Reparatur von Erosionen an Knochen und Zähnen, insbesondere Zahnschmelz, Pflege des Zahnschmelzes, sowie zum Schutz der Zähne vor Angriffen durch Säuren, insbesondere durch bakterielle Aktivität oder durch Einwirkung von Säuren aus Nahrungsmitteln, zum Schutz vor Demineralisierung der Zähne, zur Versiegelung von Fissuren, zum Schutz vor und/oder zur Reparatur von Primärläsionen und/oder Initialkaries im Zahnschmelz sowie zur Glättung der Zahnoberfläche, zur Kariesprävention, zur Verbesserung der Reinigungsfähigkeit, der mechanischen Resistenz der Zähne sowie der Zahngesundheit allgemein.One Another subject of the parent application is the use of the composite materials according to the invention as neo- or remineralizing components for the production of Compositions for cleaning and / or care of the teeth as well for the strengthening of the enamel, as the biomineralization inducing or promotional Component for the preparation of compositions for the treatment of tooth or bone defects, for coating implants and for protection and / or therapeutic and / or preventive Treatment of teeth and / or bones before or in the event of damage due to external influences, in particular body-related chemical, physical and / or microbiological nature, in particular for prevention and repair of erosions on bones and teeth, in particular tooth enamel, Care of the enamel, as well as to protect the teeth from attack by acids, in particular by bacterial activity or by the action of acids from food, to protect against demineralization of the teeth, to Seal of fissures for protection and / or repair of primary lesions and / or Initial caries in the enamel and for smoothing the tooth surface, for Caries prevention, to improve cleanability, the mechanical resistance of the teeth as well as dental health in general.
Ein
weiterer Gegenstand dieser Zusatzanmeldung ist die Verwendung der
Kompositmaterialien den Kompositmaterialien nach Lehre der
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