DE10359338B4 - Antimikrobieller Nanosilber-Zusatz für polymerisierbare Dentalmaterialien - Google Patents

Abstract

Verwendung eines polymerisierbaren Materials, welches bis 0,5 % Silberpartikel enthält, die einen Primärpartikeldurchmesser < 40 nm aufweisen, zur Herstellung von dentalen Werkstoffen.

Description

• Die Erfindung betrifft die Verwendung von polymerisierbaren Materialien enthaltend als antimikrobiellen Zusatz elementares Silber zur Herstellung von dentalen Werkstoffen.
• Polymerisierbare Dentalmaterialien, wie z. B. Füllungskomposite, zeigen bei der Polymerisationsreaktion einen gewissen Volumenschrumpf, welcher sich zwar durch die geschickte Auswahl der Monomere und die Zugabe von anorganischen Füllstoffen deutlich reduzieren, aber nicht völlig vermeiden lässt. Durch diesen Schrumpf kann es trotz Verwendung von Adhäsiven, welche eine optimale Anbindung des Füllungswerkstoffes an die Zahnsubstanz gewährleisten sollen, zur Randspaltbildung, und in deren Folge zur Besiedlung mit Mikroorganismen und damit zu Sekundärkaries kommen.
• Hier zeigt sich ein Vorteil des traditionellen Dentalwerkstoffes Silberamalgam, der trotz seiner ausgeprägten Neigung zur Randspaltbildung aufgrund der antimikrobiellen Eigenschaften seiner Inhaltsstoffe keine oder nur selten eine Sekundärkaries zulässt.
• Um diesem Mangel der Füllungskomposite abzuhelfen, findet man in der Literatur und in Patenten zahlreiche Hinweise auf keimtötende Additive wie z.B. Antibiotika. Nicht unproblematisch wären auch die bei weiter Verbreitung von Antibiotika zu erwartenden Resistenzen der Mundflora. Außerdem ergibt sich ein praktisches Problem für die Hersteller vor der Vermarktung, denn die zulassungsrechtlichen Rahmenbedingungen durch die Antibiotika-Zugabe können sich ändern: Aus einem Medizinprodukt wird ein Arzneimittel mit deutlich aufwendigeren Zulassungsverfahren.
• Silber ist als keimtötendes Additiv bekannt. Das Silber wird allerdings in der Regel nicht elementar, sondern in Form von Gläsern ( US 6,593,260 B2 , Ishizuka Garasu Kabushiki Kaisha), Kern-Schale-Partikeln ( US 5,180,585 , Du Pont de Nemours), Co-Dotierungen auf Kieselsäure ( EP 1 083 146 A1 , Degussa), komplexen Silberverbindungen ( US 5,985,308 , Westham Technologies) aufgebracht auf Zeolithen etc. eingesetzt.
• Es sind ferner poröse Silber-Partikel mit Durchmessern im unteren Mikrometerbereich bekannt ( DE 101 46 050 A1 , WO 03/024494 A1, DE 102 05 600 A1 , WO 02/17984 A1).
• Die vorgeschlagenen Silberpartikel sind in der Regel einige Mikrometer groß und zudem meistens noch aggregiert/agglomeriert. Das Material besitzt somit stets eine dunkle Eigenfarbe. Der Einsatz in zahnfarbenen Dentalmaterialien kommt daher für die meisten der in diesen Dokumenten beschriebenen Silbermaterialien nicht in Betracht, da selbst in geringen Konzentrationen Produkteigenschaften wie Farbe und Transparenz negativ beeinflusst werden können.
• Zur Vermeidung solcher Nachteile wird die Verwendung eines polymerisierbaren Materials zur Herstellung von dentalen Werkstoffen vorgeschlagen, welches als antimikrobiellen Zusatz bis zu 0,5 % nanoskalige Silber-Partikel enthält, die
• – einen Primärpartikeldurchmesser < 40 nm, vorzugsweise 1–40 nm, besonders 1–20 nm) aufweisen. (Damit bewirken sie keine lichtoptischen Brechungs- und Beugungseffekte). Bevorzugt weisen die Partikel mindestens eines der folgenden weiteren Merkmale auf bzw. nicht auf, nämlich dass sie:
• – homogen in den Dental-Werkstoff eingearbeitet sind und damit keine oberflächliche Beschichtung darstellen. Aus diesem Grund kann durch die z.B. bei Füllungsmaterialien natürlicherweise eintretende Abnutzung der Beschichtung kein Wirkungsverlust eintreten. Das Bulk-Material stellt stets eine Art Silber-Depot dar, aus dem Silber nach außen diffundieren kann oder durch Lösungsprozesse verbraucht wird. Damit ist eine Langzeitwirkung garantiert.
• – nicht-agglomeriert sind, denn eine Agglomeration würde zu optisch negativen Effekten führen,
• – nicht auf Träger- oder Hilfssubstanzen aufgebracht sind;
• – zur Einarbeitung mit einer Oberflächenmodifizierung versehen sind;
• – in Form einer Acrylat-Dispersion in den Dentalwerkstoff eingebracht werden.
• Die vorgeschlagene Verwendung des Materials hat folgende Vorteile:
• 1. Die nanoskaligen Partikeldurchmesser bewirken eine sehr hohe spezifische Oberfläche. Dadurch kann die gesamte Silberkonzentration im Füllungskomposit relativ niedrig gehalten werden, und die antimikrobielle Langzeitwirkung ist dennoch gesichert.
• 2. Die Nanopartikel erscheinen im Licht nicht schwarz oder grau, wie man es von Silber gewöhnt ist, sondern beeinträchtigen die Farbe des Dentalmaterials nicht. Die Transparenz des Materials wird nicht wesentlich vermindert, da die Partikelgröße die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes unterschreitet (< 1/20 des spektralem Bereichs 420 bis 750 nm).
• 3. Ein Problem bei der Anwendung von Silber ist, dass zu hohe Konzentrationen von Silberionen toxisch wirken können ( DE 102 05 600 A1 ). Die Bildung hoher Konzentrationen löslicher Silberverbindungen ist daher nicht erwünscht. Mit dem vorgeschlagenen Material kann es zu diesen Problemen nicht kommen.
• Ein für die erfindungsgemäße Verwendung geeignetes nanoteiliges Silber wird z.B. von der Firma Bio-Gate Bioinnovative Materials in Nürnberg angeboten. Als Anwendungsvorschläge werden die Beschichtung von Textilien, Geweben, Materialien zum Implantieren in Knochen sowie Kleb- und Beschichtungsstoffe genannt.
• Das Silber ist vorzugsweise zu 0,05 bis 0,5 % im Dentalmaterial enthalten.
• Die erfindungsgemäße Verwendung bezieht sich auf das Dentalgebiet besonders z.B. für Füllungskomposite, Prothesenbasismaterialien, Adhäsive, Kronen- und Brücken-Verblendkomposite, sowie als Werkstoffe für künstliche Zähne.
• Das folgende Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken:
  Von dem dentalen Füllungskompositmaterial „Venus/Heraeus Kulzer" mit den Komponenten:
• A Monomere auf Acrylat-Basis
• B Dentalglas als anorganischer Füllstoff, Partikelgröße ca. 1 μm
• C Kieselsäure als anorganischer Füllstoff, Primärpartikelgröße < 40 nm
• D Stabilisatoren, Initiatoren
wird eine Probe genommen und mit einer Lampe „Translux Energy" ausgehärtet.
• In die übrige Masse werden Ag-Nanoteilchen (Firma BioGate, Erlangen), mittlerer Durchmesser ca. 5 nm, in einer Konzentration von ca. 50 ppm in einem Kneter 30 Minuten homogen eingearbeitet.
• Eine weitere Probe wird entnommen und mit einer Lampe „Translux Energy" ausgehärtet.
• Es zeigt sich kein Farbunterschied der beiden gehärteten Proben.
• Selbstverständlich ist es möglich, die Silber-Nanoteilchen bzw. deren Dispersion auch bereits während des Produktionsprozesses des Füllungskomposits an geeigneter Stelle einzuarbeiten.

Claims (9)

1. Verwendung eines polymerisierbaren Materials, welches bis 0,5 % Silberpartikel enthält, die einen Primärpartikeldurchmesser < 40 nm aufweisen, zur Herstellung von dentalen Werkstoffen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Werkstoffe der Gruppe der Füllungskomposite, Adhäsive, Prothesenbasismaterialien, Werkstoffe für künstliche Zähne, Kronen- und Brücken-Verblendkomposite, Fissurenversiegler und Dentalschutzlacke für die oberflächliche Behandlung von natürlichen Zähnen angehören.
3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Silberpartikel einen Primärpartikeldurchmesser von 1–40 nm aufweisen.
4. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Silberpartikel einen Primärpartikeldurchmesser von 1–20 nm aufweisen.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Silberpartikel homogen in den Dental-Werkstoff eingearbeitet sind.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Silberpartikel nicht agglomeriert sind.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Silberpartikel zur Einarbeitung mit einer Oberflächenmodifizierung versehen sind.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Silberpartikel in Form einer Acrylat-Dispersion in den Dentalwerkstoff eingebracht werden.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Silberpartikel nicht auf Träger- oder Hilfssubstanzen aufgebracht sind.