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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Silanen zum Beschichten von Zähnen sowie ein Verfahren zum Beschichten von Zähnen.
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Die professionelle Zahnreinigung hat eine therapeutische, prophylaktische und ästhetische Dimension. Sowohl ausgereifte, vitale Plaque als auch mineralisierte Plaque können Entzündungen hervorrufen. Zahnstein und Konkremente allein verursachen zwar keine Entzündung, schaffen aber mit ihrer rauen Oberfläche günstige Vorraussetzungen für die Anlagerung vitaler Plaque. Die Entfernung dieser Beläge durch eine ZAHNREINIGUNG hat durchaus schon eine therapeutische Wirkung, weil nach ein oder mehreren gründlichen professionellen Zahnreinigungen eine chronische Gingivitis (Zahnfleischentzündung) ausheilt. Folglich tritt eine Gingivitis bei erneuter Plaquebildung wieder auf.
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Die ästhetische Komponente ergibt sich allein schon aus der Gingivitistherapie oder deren Prävention, die sich in einem gesunden Zahnfleisch ohne Blutung und Schwellung zeigt. Zudem werden alle pigmentierten Zahnauflagerungen (Tee-, Kaffee- oder Nikotinbeläge) entfernt.
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Bestandteil der Zahnreinigung ist die Reinigung der Zahnoberflächen mit Beseitigung der vitalen Plaque, der mineralisierten bakteriellen Auflagerungen (Zahnstein) sowie von pigmentierten Auflagerungen (Verfärbungen). Desweiteren wird die Hygienefähigkeit wieder hergestellt, indem natürliche (Zahnstein) sowie iatrogene Plaqueretentionsstellen durch die Korrektur überstehender Füllungs- und Kronenränder sowie Öffnung von Interdentalräumen, die durch überstehende Füllungs- und Kronenränder verschlossen sind.
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Die ästhetische Dimension darf für die Motivation eines Patienten zur effektiven Mundhygiene nicht unterschätzt werden, da jeder Patient bestrebt ist, den ”weißen” Zustand seiner Zähne durch eigene Reinigungsmaßnahmen so lang wie möglich zu erhalten. Die professionelle Zahnreinigung wird bei normalem Risiko regelmäßig alle 6 Monate erfolgen. Bei einem erhöhten Karies- oder Parodontitisrisiko ist ein kürzeres Intervall zu wählen.
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Viele Patienten bevorzugen aus ästhetischen Gründen das sogenannte Zahn-Bleaching, ein Verfahren, bei welchem nicht nur Zahnbeläge oder Zahnstein entfernt werden, sondern bei welchem Zähne, die von Natur aus dunkel, gelblich gefärbt sind, einem Bleichen unterworfen werden, d. h. die Farbe der Zähne wird aufgehellt. Beim Bleaching wird in der Regel ein Bleichmittel auf die Zähne aufgebracht, beispielsweise Wasserstoffperoxyd oder ein anderes Peroxyd. Die Zahnaufhellung kann zusätzlich durch Einstrahlen von Licht verstärkt werden.
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Da das Bleachingverfahren die Zahnoberfläche direkt angreift, besteht die Gefahr, dass die Zähne entweder durch das Bleichmittel selbst angegriffen werden oder nach dem Bleaching sehr empfindlich gegenüber Lebensmittel und Getränke sind und die Bildung von Karies beschleunigt werden kann.
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Es bestand daher ein Bedarf, eine Beschichtung zur Verfügung zu stellen, die die Zähne nach einer Zahnreinigung oder auch nach einem Bleachingverfahren vor Zahnbelägen und auch vor Angriffen der empfindlichen Zähne gegenüber Lebensmitteln und Getränken schützt.
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Zur Beschichtung von Keramik,- Glas- und Kunststoffflächen werden häufig Silanverbindungen verwendet. Diese werden beispielsweise auf Keramikoberflächen aufgebracht und gehen dort eine Reaktion mit den SiO-Gruppen des Glases ein.
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Auch in der Zahntechnik ist der Einsatz von Silanen bekannt, um zwischen den verwendeten anorganischen Füllstoffen in Composits mit organischen Matrixmaterialien eine Bindung herzustellen, oder auch um einen Verbund von Kunststoffverblendungen an Metallgerüsten zu ermöglichen.
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Überraschenderweise wurde festgestellt, dass sich Silane auch hervorragend zur unmittelbaren Beschichtung von Zähnen eignen. Die Silane liefern eine sehr dünne, vorzugsweise nur mehrere Molekülschichten dicke Beschichtung, die auf den Zähnen einen wirksamen Schutz gegen Zahnbeläge und Plaque liefert und auch die Zähne vor Einwirkungen durch Lebensmittel etc. schützt.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Verwendung von Verbindungen mit der allgemeinen Formel I R1 n-Si-(O-(CH2)m-CH3-]4-n (I) in der bedeuten
R1 C1-C6-Alkyl, welches mindestens eine reaktive Gruppe aufweist,
m = 0, 1, 2 oder 3 und n = 0, 1, 2 oder 3,
zum Beschichten von Zähnen.
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Silane die unter die allgemeine Formel I fallen, sind im Stand der Technik beispielsweise auch als sogenannte Kupplungsmittel bekannt. Sie haben in der Regel mindestens zwei reaktive Gruppen im Molekül. Eine dieser reaktiven Gruppen ist beispielsweise Alkoxy wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy oder Butoxy und kann mit unterschiedlichen anorganischen Materialien reagieren, wobei eine chemische Bindung zu der Oberfläche des Materials eingegangen wird. Die zweite reaktive Gruppe, beispielsweise Ethoxy oder Amino, kann mit organischen Materialien unter Bildung einer chemischen Bindung reagieren. Für den Einsatz im Dentalbereich haben sich Silane als geeignet erwiesen, in denen die reaktive Gruppe eine Amino oder Ethoxy-Gruppe ist, vorzugsweise ist R1 ausgewählt aus In-Reprosition substituiertem Propyl, insbesondere 3-Amino-propyl und 3-Glycidyloxy-propyl. Um eine gute Bindung an den Zahnschmelz zu gewährleisten, sollte eine ausreichende Zahl von reaktiven Gruppen vorhanden sein, vorzugsweise ist n eine Zahl 1 oder 2. Da sich bei der Reaktion mit Wasser und der Bindung an den Zahnschmelz aus dem Silan die Alkoxygruppe abspaltet, ist n vorzugsweise 1, so dass als austretende Verbindung das für Menschen in geringen Mengen unschädliche Ethanol abgespalten wird. Besonders bevorzugt wird als Silan 3-Amino-propyl-triethoxysilan eingesetzt.
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Die Verbindungen mit der Formel I können wie auch sonst zum Beschichten von Keramik oder Kunststoff üblich auf die Zähne aufgebracht werden. Für eine stabile Beschichtung ist es erforderlich, dass die Zähne zuvor gereinigt wurden. Um ein vorzeitiges Abreagieren der reaktiven Gruppen mit der Feuchtigkeit auf der Zahnoberfläche zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Zähne vor dem Auftrag der Verbindungen mit der Formel I getrocknet, d. h. so vollständig wie möglich von Feuchtigkeit befreit werden.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von Zähnen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- a) Reinigen der zu beschichtenden Zähne
- b) Trocknen der zu beschichtenden Zähne
- c) Aufbringen einer Verbindung mit der allgemeinen Formel I R1 n-Si-(O-(CH2)m-CH3-]4-n (I) in der bedeuten
R1 C1-C6-Alkyl, welches mindestens eine reaktive Gruppe aufweist, m = 0, 1, 2 oder 3 und n = 0, 1, 2 oder 3,
- d) nach erfolgter Beschichtung ggf. Entfernen von überschüssigem Material.
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Wie bereits beschrieben ist für eine möglichst dauerhafte Beschichtung eine Grundreinigung der zu beschichtenden Zähne von Vorteil. Dazu können die Zähne mit üblichen Verfahren und Hilfsmitteln bearbeitet werden. Üblicherweise wird sich ein Patient, der eine Beschichtung der Zähne wünscht, zunächst einer Grobreinigung seines Zahngebisses unterziehen müssen, Ablagerungen, wie Zahnstein, Konkremente und harte Beläge müssen abgetragen werden. Dieses kann mit üblichen Geräten erfolgen oder aber durch Pulverstrahlen. Es können auch mehrere unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden. Nach der Grobreinigung erfolgt üblicherweise eine Feinreinigung, eine sogenannte Politur. Diese Feinreinigung umfasst die Beseitigung von nicht mineralisierter Plaque, Ablagerungen und Verfärbungen und eine damit verbundene Rauhigkeitsverminderung der Zahnoberfläche. Auch die Politur kann mit aus der Zahntechnik bekannten Geräten erfolgen, wie mit rotierenden Gumminäpfen, Polierbürsten und Polierpasten. Auch entsprechende Bürstchen, oszillierend bewegte Spitzen und Kunststoffspatel, Spiralbürsten, Soflexscheiben oder Sandpapier- bzw. Finierstreifen, die besonders für den Interdentalraum geeignet sind, können eingesetzt werden.
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Die Reinigung sollte möglichst vollständig erfolgen und auch alle außerhalb der direkt sichtbaren Zahnflächen erreichbaren Stellen erfassen, dazu zählen auch überstehende Kronen-, Brücken und Füllungsränder. Es soll vermieden werden, dass auf den Zähnen Plaqueretentionsstellen zurückbleiben, so dass eine optimale Reinigung ermöglicht wird.
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Nach der Zahnreinigung erfolgt das Trockenlegen der Zahnsubstanz. Dazu werden mit guter Erreichbarkeit alle Zahnoberflächen trockengelegt und die Zunge abgehalten. Das Trockenlegen des Mundinnenraums und der Zähne kann mit in der Zahnheilkunde bekannten Verfahren erfolgen. Für das Trockenlegen hat sich als besonders vorteilhaft eine Vorrichtung erwiesen, wie sie in der US-Patentanmeldung 2007/0148619 offenbart wird.
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Diese Vorrichtung umfasst im Wesentlichen ein u-förmiges Blatt für die Zunge mit gegenüberliegenden Seiten, welche lingual im Unterkiefer liegen, um die Zunge des Patienten hinten zu halten, sich lateral nach außen und vorne erstreckende Arme, um die Wangen und das Vestibulum (Umschlagfalte) abzuhalten, Retraktoren für die Lippen, die ober- und unterhalb der Abhalter der Wangen angeordnet sind, ein Rahmen, der dem gesamten System seine Stabilität verleiht, und Schlauchanteile, die direkt mit der Absaugung der Einheit verbunden werden können, so dass eine konstante Trockenlegung erfolgt. Diese Vorrichtung umfasst ein im Wesentliches u-förmiges Blatt für die Zunge mit gegenüberliegenden Seiten, die lingual im Hinblick auf die unteren Zähne des Patienten angeordnet werden, um die Zunge des Patienten in eingezogener Position zu halten, sich lateral nach außen erstreckende Arme, um die Wangen auszudehnen und nach vorne gerichtet im Bezug auf die rückwärtigen Teile des Zungenschildes, um die Wangen des Patienten von den Weisheitszähnen und dem Vestibulum abzuhalten, Rückhaltemittel für die Lippen, die sich von den Abstandshaltern für die Wangen in einer exakten Anordnung über und unterhalb der Abstandshalter für die Wangen befinden, und ein Gewebe, das sich zwischen dem Retraktor für die Lippen und den Abstandshaltern für die Wangen erstreckt, um ein weiches Gewebe innerhalb des Mundes des Patienten distal zum Orbicularis Oris Muskel zu halten.
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Nach erfolgter Zahnreinigung und Trockenlegung des Gebisses kann die Beschichtung in an sich bekannter Weise aufgebracht werden. Dazu können die Verbindungen mit der Formel I direkt oder im Gemisch mit einem geeigneten Verdünnungsmittel oder Aktivator aufgetragen werden. Als Verdünnungsmittel oder Aktivatoren werden vorzugsweise solche eingesetzt, die nicht sofort mit den Verbindungen mit der Formel I abreagieren und für den Menschen unbedenklich sind, wie C1-C6-Alkylalkohle, beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, i-Propylalkohol, Butanol, Pentanol, Hexanol oder deren Gemische, wobei Ethanol, i-Propanol, Butanol und Gemische daraus bevorzugt sind.
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Wird ein Verdünnungsmittel eingesetzt, kann man das Gemisch Verbindung(en) mit der Formel I und Verdünnungsmittel für einige Minuten stehen lassen. Anschließend wird die Verbindung mit der Formel I bzw. das Gemisch mit einem Verdünnugnsmittel oder Aktivator auf alle Zahnoberflächen einschließlich aller Zahnzwischenräume aufgebracht. Das Aufbringen kann nach einem üblichen Verfahren erfolgen, ggf. unter Anwendung von entsprechenden Applikationshilfsmitteln, wie einem Mikroapplikator oder einem Borstenapplikator. Die Verbindung bzw. das Gemisch reagiert nahezu sofort nach dem Auftrag, so dass nach wenigen Sekunden bereits eine Schutzwirkung vorliegt. festgestellt werden kann. Die Reaktion der Komponenten mit der Zahnoberfläche ist nach ca. 10 Sekunden abgeschlossen. Die erhaltene Beschichtung lässt man noch einige Zeit, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Minuten, aushärten. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich aus der Reaktion der Verbindung mit der Formel I mit der Zahnoberfläche Verbindungen bilden, die während der Aushärtzeit konglomerieren unter Ausbildung von Rundköpfen. Dadurch entsteht eine Oberflächenstruktur die einen guten Schutz für die Zähne darstellt. Die ausgebildete Oberfläche ist keine vollverschlossene Fläche, sie zeigt eine gewisse Durchlässigkeit für Luft und Feuchtigkeit, ist also atmungsaktiv. Die Beschichtung hat den weiteren optischen bzw. kosmetischen Vorteil, dass sie einen Glanzeffekt auf den Zähnen bewirkt. Dieser Effekt wird von den Erfindern darauf zurückgeführt, dass Wasserdampf bzw. Feuchtigkeit auf der Beschichtung eine glänzende Fläche bilden.
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Falls erforderlich, kann überschüssiges Material noch mit bekannten Hilfsmitteln, beispielsweise mit einer Bürste oder einem schwachen Poliergerät entfernt werden.
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Die aufgebrachte Beschichtung schützt die Zähne vor Ablagerungen und Verfärbungen für einen langen Zeitraum, in der Regel für einen Zeitraum zwischen 3 und 6 Monaten je nach mechanischer Belastung.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der Verbindungen mit der Formel I wird anhand eines nachfolgend dargestellten Anwendungsbeispiels näher erläutert:
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Anwendungsbeispiel
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Zur Beschichtung der Zähne eines Erwachsenen wurde das Gebiss unter Verwendung von Ultraschall und Airflow (Pulverstrahlen) gereinigt. Anschließend erfolgte das Trockenlegen der Zahnsubstanz unter Verwendung eines Applikators, wie er in der US-Patentanmeldung 200/0148619 dargestellt ist.
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Zur Beschichtung eines Gebisses mit 32 Zähnen werden ein Gemisch aus 1,5 ml mit Ethanol < 65% und 3-Aminopropyl-Triethoxysilan und 1,5 ml eines Gemisches aus 65% 1-Butanol und 35% Ethanol miteinander vermischt.
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Das Gemisch wurde 10 Minuten stehengelassen, anschließend wurde es mit Hilfe eines Mikroapplikators auf die Zähne, d. h. auf die Zahnoberflächen und die Dentalzwischenräume aufgebracht. Die aufgebrachte Beschichtung ließ man trocknen. Abschließend wurde überschüssiges Material mit einer Bürste entfernt.
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Um die Schutzwirkung der Beschichtung zu überprüfen wurde ein extrahierter Weisheitszahn erfindungsgemäß beschichtet. Der beschichtete Zahn und ein unbeschichteter Zahn wurden 7 Tage in Rotwein gelegt, anschließend wurden die Anfärbungen verglichen.
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Der unbeschichtete Zahn zeigte eine deutliche Verfärbung während Zahn, der erfindungsgemäß beschichtet war nur leichte Verfärbungen aufwies und auf den glatten Fläche nahezu Zahnfarbe zeigte