DE1617369A1 - Zur Zahnpflege verwendbare Stoffzusammensetzung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Inabesonder· siebt die Erfindung oral verabreiohbar· Stoffzusammensetzungen vor, die löslich·, ungiftig· und schmackhaft· komplex· Assoziationen von Kalziumzuckerpbospbaten und an organ is ob «in Kalziumpboaphat zweoks Verhinderung der Wirkung kariogener Nahrungsmittel auf die Zähne enthalten. Der Begriff "kariogene Nahrungsmittel¹·, welcher bier verwendet wird, bezeichnet ein Lebensmittel, das aus einem Kohlehydrat hergestellt ist oder dieses enthält.

Einige Faktoren, die den kariogenen Effekt betreffen, sind in der Zahnheilkunde allgemein anerkannt und akzeptiert worden. Unter diesen sind folgende die Hauptfaktoren:

1. Bakterien, welche Säuren erzeugen (z.B. Bakterien der Art Iacto-bacillus, welche Milchsäure erzeugen), sind bei vorherrschender Zahnkaries in großer Anzahl in der Mundhöhle vorbanden.

2. Teilchen kariogener Nahrungsmittel, die auf die Zahnoberfläche einwirken, sorgen für ein günstiges Substrat zur Säurebildung in der Mundhöhle.

3. In der Mundhöhle gebildete Säuren greifen einige der wesentlichen Bestandteile der Zähne, insbesondere Hydroxyapatit (ein Kalsiuephoephat, das den Großteil dta Zabnaobmelaee bildet), an und 1σ*·#η tie auf, wobei sit di· Zähne für Erosion und lari·· anfälliger naohen.

Der kariogen· Effekt der in der Mundhöhle gebildeten

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Säuren ergibt slob aus dem direkten trad gewöhnlich fortgesetztem Kontakt zwischen den Säuren und der Zabnoberflache. Sie Autoritäten auf diesem Gebiet stimmen hinsichtlich des genauen Mechanismus des karlogenen Effektes nicht vollständig überein, aber es ist bekannt, daß diese Sturen Im Hund oder in vitro eine Erweichung und Erosion des Zahnschmelzes verursachen - ein destruktiver Prozeß, der ein Vorläufer der Zahnkaries 1st.

Es ist ebenfalls bekannt, daß der kariogene Effekt dieser Säuren bei Anwesenheit gewisser Substanzen, welche hier als "kariostatisohe Substanzen" bezeichnet werden, verhindert wird. Einige kariostatisohe Effekte, die in der Zahnheilkunde anerkannt worden sind, sind folgende:

1. Lösungen, die bestimmte lösliche anorganische Phosphate, z.B. Natrium- oder Ammoniumphosphat, enthalten, verhindern Säureangriffe·

2. Metastabile Lösungen, die sowohl gelöstes Kalzium als auch Phosphat enthalten, härten wieder einen duroh Säure erweichten menschlichen Zahnsohmelz; PIuorid beschleunigt diesen Prozeß. -

Diese karlostatisohenEffekte sind dafür bekannt, daß sie in Kund oder in vitro stattfinden und, während der Mechanismus ungewiß ist, vollzieht sich dort offenkundig eine lokale pbysikaliecb-cbeBieobe Reaktion, an der die karioatatisoht Substanz und dl·Zahnobtrfläch« beteiligt

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sind. Aus dies·« Grunde kann die größtmögliche Verhinderung der Zahnkaries dann erwartet werden, wenn karioetatieohe Substanzen gleichzeitig ait den kariogenen Substanzen der Zahnoberfläohe zugeführt werden.

Idealerweise sollten daher kariostatisohe Substanzen kariogenen Nahrungsmitteln einverleibt werden. B*ur dann können Bio aariohtigen Ort zur richtigen Zeit gegenwärtig sein, um den kariogenen Effekt am erfolgreichsten zu verhindern. Nichtsdestoweniger ist offensichtlich, daß die kariostatiecben Substanzen, da ja eine zeitliche Verzögerung zwischen der Aufbringung der kariogenen Nahrungsmittel auf die Zähne, der Säurebildung in der Mundhöhle und den Einsetzen des kariogenen Effektes vorhanden ist, ebenfalls wirkungsvoll sein müssen (obgleich mit geringeres als den größtaögliohen Hutβen), wenn sie den Zähnen in Zahnpasten und anderen ηioht-kariogenen Irägersnbstanzen zugeführt werden.

Aus dea einen oder anderen arund können die' meisten (wenn nioht alle) der eheaale bekannten kariostatisohen Substanzen für die Einverleibung in Nahrungsmittel nioht in Betracht gezogen werden. So haben fluoride einen bekannt kariostatisohen Effekt, sind aber in allgemeinen toxisch und ihr Konzentrationegrad in Fabrungsaitteln auß genau und sorgfältig kontrolliert werden. Die Toxieität der Fluoride ist wieder ein or und, warum die Fluoridierung von Trinkwasser welche auf einen praktisch unendlich kleinen Fluoridgehalt

SADORIGINAt

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hinausläuft (t p.p.m.) - keine allgemeine Annahme erfahren hat. Die löslichen Phosphate von u.a. Natrium, Ammonium und Magnesium wiederum sind wegen ihres starken und eigentümlichen Geschmackes nicht zufriedenstellend. Es ergibt sioh, daS die geschmacklichen Eigenschaften abträglich beeinflußt werden, wenn diese Verbindungen in Nahrungsmitteln in karlostatisoh wirksamen Konzentrationen vorhanden sind. Gleichfalls haben stabile formen von Kalziumphosphat - die unter gewissen Bedingungen möglicherweise wirktam sind - zwei Nachteile, welche geeignet sind, deren erfolgreiche Verwendung in Lebensmitteln zu verhindern:

(1) sie haben, wie z.B. Natriumpbosphat, einen unangenehmen Geschmack, ^x

(2) sie sind in Wasser unter physiologischen Bedingungen des pH-Wertes nur geringfügig löslich.

Das vorerwähnte ältere.Patent . ... ... (Anmeldung

Aktz. C 27 415 IVa/50b) beinhaltet eine Diskussion des kariostatisohen Verhaltens von bestimmten Substanzen, u.a. der Kalziumsalze von Zuokerphospbaten, welche löslich, ungiftig und schmackhaft sind und nicht durch die Nachteile der vorher bekannten kariostatisohen Substanzen gekennzeichnet sind.

Rohe Kohlehydrate beinhalten fast beständig Kalzium und Phosphor in Form einer Assoziation von sowohl organischen ale auch anorganischen Kalziumphosphaten. Z.B. enthalten Zuokerrohrbalee und Zuoktrrüben etwa 0,15 Gew.Ji

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Kalzium und etwa 0,15 Gew.5* Phosphor (die Prozentsätze beziehen sieb auf das Gewicht der Saccharose, die sie enthalten). Der Großteil dieses Kalziums und Phosphors ist wasserlöslich und etwa ein Drittel des Phosphors liegt in Form organischer Phosphate vor.

Mehr als 95 1· der jeweils natürlioh vorkommenden Kalzium- und Phosphorkomponenten werden während der Herstellung von raffiniertem Zucker entfernt. Ähnlich hohe Prozentsätze an Kalzium und Phosphor geben während der Veredelung von Weizen zu Weißmehi: verloren. Veredelte Kohlehydrate werden im allgemeinen für kariogener angesehen als unverarbeitete Kohlehydrate und ein Grund dafür liegt möglicherweise im Verlust von Kalzium und Phosphor, welcher während des Raffinationsprozesses auftritt.

Bs wurde nunmehr gefunden, daß kariostatisohes Kalzium und Phosphat durch eine komplexe Assoziation von Kalziumzuckerphosphaten und anorganischem Kalziumphospbat hergestellt werden können, die einige Eigenheiten aufweist, die sieb von denen der Einzelkomponenten merklich unterscheiden . Diese Kombination von Verbindungen ist löslich, ungiftig und sobmaokbaft und kann kariogenen oder ungiftigen Trägersubstanzen einverleibt werden, ohne das Aroma oder andere Eigenschaften der frägersubstans merkbar su beeinflussen. Wenn die Kombination raffinierten KoblebTdratnabrungemitteln sugesetit wird, reichert sie diese

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it

Nahrungsmittel mit Kalzium und Phosphor in einer löslichen, gesobmaoklosen Form an, die derjenigen ähnlich ist, in der diese Elemente in rohen Kohlehydraten -vorkommen.

Assoziationen in wässerigen Lösungen, ionisierte Arten eingeschlossen, können von relativ einfacher Komplexbildung bis zu komplizierten ionischen Wechselwirkungen reioben, wie sie in komplexer Coacervation und komplexer Flocculation vorkommen. Diese letzteren Weohselwirkungepbänomena sind bis jetzt nur in geringem Ausmaß begriffen worden, aber man glaubt, daß sie in bobem Grad von Faktoren, wie pH, Konzentrationen der wecbseIwirksamen Species (sowohl absolut als auob relativ), der Ionenstärke und der Eigentümlichkeit der Wechselwirkung abhängen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf eine oral verabreiobbare Stoffzusammeneetzung, die eine karlostatisob wirksame Menge einer löslichen, ungiftigen und schmackhaften kariöstatlachen Substanz In inniger Mischung mit einer Tragersubstanz dafür enthält, wie im folgenden beschrieben wird: die kariostatisobe Substanz besteht aus einer komplexen Assoziation von zwei Komponenten (a) und (b), wobei die Komponente (a) aus einem oder mehreren Kalziumzuokerphospbaten und die Komponente (b) aus einem anorganischen Kalslumphoepbat besteht; die besagte Assoziation 1st dergestalt, daß wenigstens 2 Gew.* der Komponente (b), bezogen auf da« Gewicht der Komponente (a), in Wasser unter

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den Uagebungsbedlngungen, wenn das sur G an «se aufgelöste laliiUBEuokerphospbat und das mnorganisohe lalEiuaphospbat 5 Ttilt pro 100 Gewichteteil· Wasser übersteigen, löelioh sind.

fragersubstanzen für den erfindungsgeaäßen Zweck können kariogen oder nioht-kariogen sein und werden aas Zahnpasten, Zahnpulvern, flüsβigen Zabnpflegeaitteln, Mundwässern, eßbaren pharaaseutischen Präparaten (b.B. prophylaktische Tabletten und Lutechpastillen)» HabrungMitteln oder Getränken ausgewählt.

Die kariostatisohaaSubatansen und Ihre Herstellung Wie weiter unten naher ausgeführt werden wird, können die komplexen kariostatischen Substaneen, welobe Gegenstand dar terliegeaden Erfindung sind» nur durch beet Ih te Verfahren hergestellt werden, deren Auswahl i« Hinblick auf ihr« loaponenten aus den bestehenden Wissenssohat« niobte_rsiohtlioh ist.

lalmiuaeuokerphoephate sind bekannte Verbindunfen, daran Herstellung u.a. ton Veuberg in der deutsohen Patentschrift Ir. 247 809 beschrieben wurde. Pur Tergleiohssweoke ■it den komplexen Produkten, die Gegenstand der rorliefenden Erfindung sind, wurde ein laliiuesaoobarosephoipbatprodukt ■ittels dar Phosphorylierunfseethode, die in diaier dautsohen Patentschrift beschrieben ist, hergestellt und «i wird la folgenden darauf al* Produkt (A) Besag fenomen.

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Bei Anwendung übliober Verfahren wurde gefunden, daß die Teilanalyse einer bestimmten Menge von Produkt (A) wie folgt war (die Prozenzangaben bezieben siob auf das Trockengewicht des Produktes):

Kalzium 8,1 ji

Gesamtphosphor 6,8 Ji

anorganischer Phosphor 0,05 fi

Das Produkt enthält so nur etwa 0,25 fl des Trockengewichtes eines anorganischen Kalziumphospbats. Es ist in Wasser leicht löslich und die Lösung ist in fast allen Konzentrationen stabil.

Wenn Polyhydroxyverbindungen, wie Zucker, phospboryliert werden, kann jede oder eine Anzahl der Hydroxylgruppen wahrscheinlich verestert werden und - wie im folgenden gezeigt wird - ist die Saoobarosepbosphatkomponente des Produktes (A) außerordentlich komplex.

Zonenäektrophorese (Papier) ist ein wichtiges Verfahren, welches angewendet wurde, um die Identifizierung sowohl der Komponenten des Produktes (A) als auob der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbaren komplexen karios*atisoben Substanzen zu unterstützen. Das Verfahren kann mit einer Vielzahl von Puffern, pH-Werten, Konzentrationen und Spannunfigradienten durchgeführt werden. Sie relative Btwtgliobkeit der verschiedenen Komponenten bangt von diesen Parametern ab und typiaobe Bedingungen, welobe für

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zweckmäßig gefunden wurden, sind folgende:

Puffer 5 Ί» Pyridin, 0,5 1· Eisessig

in Wasser, pH = 6,0

Papier wbatman Nr. 54 Spannungsgradient 16 Volt/cm Laufzeit 2-2 1/2 Stunden

Die Lokalisierung der Komponenten am Papier naoh dem Trooknen wird zweokmäßlg durch Anwendung eines Ammoniummolybdatreagens angezeigt, das in Gegenwart von Phosphat eine Blaufärbung ergibt.

Sie fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen vergleichbare elektropboretische Muster, wenn eine Anzahl von verschiedenen Produkten - Produkt (A) und einige komplexe Produkte (Z), (T) und (Z), welche im folgenden beschrieben werden - der Elektrophorese in gleichen Mengen (bei Anwendung der ob-igen Bedingungen) unterworfen wird· Es zeigt sioh, daß jedes Produkt ein charakteristisches Muster von elektrophoretischen Banden besitzt, welobes dazu dient, es von den anderen Produkten zu unterscheiden.

Die Methoden, welche zur Charakterisierung der vor- . sohiedenen Banden angewendet wurden, umfassen die herkömmliche Analyse, Chromatographie, Infrarotspektropbotometrie, Neutronenaktivierungsanalyse, die Bestimmung der Pormelgewiohte und dl« BestInnung der Natur der anorganischen

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Phosphate, die siob ergeben, wenn die Substanzen bei 800⁰C kalEiniert werden, mittels Runtgenstrahlenbeugung.

Soloherart wurde nachgewiesen, daß die Banden, die in der Zeichnung nit 1 bis 4 numeriert Bind, in allen Fällen für verschiedene Saooharoeephosphatkomponenten typisch sind. Die allgemeine Bestätigung dieser Tatsache ergibt sioh durch Elulerung dieser Banden von derelektrophoretisohen !Trennung, gefolgt durch kontrollierte Hydrolyse in wässeriger lösung (durch Säuren, Alkalien oder Enzyme), un freies anorganisches Phosphat und die freien Zucker oder deren Hydrolyseprodukte zu erhalten*

Die detaillierten Bestimmungen, die an den Saccharosephosphatkomponenten durchgeführt wurden, lassen vermuten, daß für das besondere Produkt (A) die tier Banden 1 bis 4 von den folgenden Arten des Saocharoeephosphats, das in besonderen Verhältnissen vorbanden let, herzustammen scheinen.

Sie Bande 1 starnet von etwa 2 Jt dee Gesaattrookengewichtes des Produktes und sobelnt aus Sieaoobaroeephosphatanionen der Type

0
Ii
R-O-P-O - E (I>,

o ■·■.' ■ ' ■ - V-- -

BU bestehen, worin R da· Saooharoseeolekül weniger einer Hydroxylgruppe bedeutet.

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Die Bande 2 stammt aus etwa 64 £ des Geeamttrockengewiobtes dee Produktes und echtint aus Saoobarosenonopbospbatanionen der Type

β
R-O-P-O (II)

zu beeteben, wobei R wieder das SaoobaroseBolekül weniger einer Hydroxylgruppe bedeutet. Die Saocbaroeeaonophpspbatanionen eobeinen an die Stelle der Glukose-2 Stellung des Saoobaroseaoleküls zu treten.

Die Bande 3 stammt aus etwa 20 i» des Gesaattrookengewiobtes des Produktes und sobeint aus einer Misobung der xwei Saoobarosepbospbatanionen zu besteben, wobei eines davon,ein Saoöbaroseaonopbospbatanion ibnliob der type (II) und das andere ein zyklisches Saccbaroeeaonophospbatanion der Type

Cm)

ist, wobei R* das Saoobarosevolekül weniger zwei Hydroxylgruppen bedeutet.

Die Bande 4 βtarnt au« etwa 14 t des Oeeaettrooktngewiobte· des Produkte· und soheint au· Saoobaroseaono-

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phosphatanionen äbnlioh der Type (II) zu besteben. In diesem Falle scheint die Pbosphatgruppe an die Stelle der Fruktose-6 Stellung des SaooharosemolekUls zu treten·

Es veretebt sich, daß diese Banden sieb niobt notwendigerweise auf die einfachen reinen Verbindungen bezieben. Beispielsweise können sie in einigen Fällen aus mehreren isomeren Saoobarosepbosphaten besteben. Die Komplex!· zität des Fbosphorylierungsproduktes hat eine rolletändige Identifizierung der Molekularstruktur jeder Komponente verhindert.

Methoden, um spezifische efazelne Zuckerphosphate herzustellen sind bekannt, sind jedoch zu teuer, um kommerziell angewendet werden zu können. Dies ergibt sioh aui der Tatsache, daß die selektive Veresterung von Zuckern nur möglich 1st, wenn besondere Methoden angewendet werden, z.B. Methoden, die die Verwendung von Enzymen oder die Reaktion von substituierten Pboepborylohloriden mit Zuokermolekülen, die gesohützte Hydroxylgruppen in entsprechenden Stellungen tragen, umfassen·

Ss ist bekannt, daß anorganische Kalzium-ortopbosphate entweder in Wasser relativ unlöslich sind oder sioh darin inkongruent lttstn (d.h. die Lösung ist von tlntr Reaktion begleitet). Sin Beispiel für inkongruintt Lösung ist duroh Monokal*iu«pbospbat gegeben, das siob in Wasser löst, aber

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dann einer Hydrolyse unterliegt, wobei sieb das weniger lösliche Dikalziumphosphat bildet. Im allgemeinen wurde gefunden, daß längere Behandlung jedes KalziumprtbophasphateB mit einem Überschuß an Wasser zur Bildung eines unlösliohen Apatits führt.

Andererseits ist bekannt, daß Kalziumzuokerphospbate eine vergleichsweise hohe löslichkeit in Wasser besitzen. Diese höbe Löslichkeit ist wahrscheinlich auf die hydrophile Natur des Zuokeranteils zurückzuführen, die den Phosphatgruppen anhaftet. Allgemein kann gesagt werden, daß, je höher das Verhältnis von Hydroxyl zu Phosphat im Zuokermolekül ist, desto höher die Wasserlöslichkeit des Salzes iet. Zum Beispiel sind die Kalziumsalze der Saocharosemonophospbate in Wasser außerordentlich löslich, die Grenze ihrer löslichkeit ist offensichtlich nur durch den sehr großen Viskositätsanstieg,der bei hohen Konzentrationen (z.B. Lösungen, die mehr als etwa 250 g Salz pro 100 g Wasser enthalten) vorkommt, gezogen. Die Kalziumsalze der Glukosemooopbtsphate sind ebenfalls in. Wasser leicht löslich, jedoob etwas weniger gut als die Salze der Saoobarosemonophospbate. Jedoob sind die Kalsiuasalze der Hexosed!phosphate, z.B. Fruktοae-1,6-d!phosphat, «rbebliob weniger löslioh,

Wenn ein Produkt, das im wesentlichen aus Kalzium saoobarostphoaphaten besteht, durch Zerkleinerung

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innig nit einem anorganischen Kalziumpbosphat vermischt wird, zeigt das entstandene Material ein Löslichkeitsverhalten in Wasser, das siob nioht merklich von den bekannten Verhaltensweisen der Komponenten unterscheidet« Sie Kalziumsaooharosephosphatkomponente lust sich auf und die anorganische Kalziumpbosphatkomponente bleibt entweder ungelöst oder löst sioh anfänglich, üb schließlich ausgefällt zu werden. Das anorganische Kalzlumphosphat kann durch Ansäuern dieser wässerigen Mischung gelöst werden, aber es wurde überraschenderweise gefunden, daß - wenn die Konzentrationen der beiden Komponenten Innerhalb der weiter oben definierten Grenzen liegen - sorgfältige neutralisation der angesäuerten Mischung nioht die Ausfällung des anorganischen Kalziumphosphates zur Folge hat. Es wurde auch gefunden, daß die Ausfällung sogar dann nioht stattfindet, wenn der pH-Wert mehr als 7 beträgt. Biese neutralisierten lösungen sind bei Konzentrationen der Kalziumsaccharosephoephate, die etwa 5 Gew.# Wasser übersteigen, und bei Konzentrationen des anorganischen Kalzlumpbosphats Innerhalb des Bereiobes von etwa 2 bis 25 Gew.jt, bezogen auf das Gewicht der Kalzium- : saoobarosephospbate, für lange Zeiträume stabil. Dieses Ergebnis ist unerwartet, da bekannt ist, daß anorganisches Kalziumphosphat in neutralen und alkali·ohen Lösungen ausgefällt wird.

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Verdünnung der Lösung kann die langsame Ausfällung des anorganischen Kalziunpbosphats verbunden alt einigen Kalziunsaooharosephospbaten bewirken. Bas ausgefällte Material ist in hohe« Grad· dispergiert und ia wesentlichen amorph; in Abhängigkeit von den Konzentrationsfaktoren kann es ein Gel oder eine viskose trübe Lösung bilden. Rekonzentration der Lösung löst den Niederschlag wieder.

Die oben beschriebene neutralisierte Lösung enthält eine geaäß der Erfindung verwendbare kariostatisohe Substanz, näalioh eine koaplext Assoziation von Kalziuasaooharosephosphaten und noraalerweise wasserunlösliohea anorganische« Kalziuaphosphat«neutralisierte Lösungen, die koapleze Assoziationen von anorganisohea Kalziumpbospbat und anderen Xalziuazuokerphospbaten (z.B. Kalziuaglukosspbospbaten) enthalten, können auf ähnliche Weise hergestellt werden·

So wurde allgeπβin gefunden» dafl die beschriebenen koaplezen Assoziationen durch eine Methode, welche hier als Ansäuerungsaetbode* beselohnet wird, gebildet werden können, die den Terfahrenssohrlit des Zusetsena einer geeigneten Base Bu einer angesäuerten wasserIgen Lösung, die ein Suckerphosphat und ein anorganische* Phosphation enthält, ein» soblieet. Bas lalziuekation kann entweder durch die Base oder durch die angesäuerte Lösung geliefert werden.

Ss zeigt sich, daß die Xatur dieser koaplexext Assoziation derart ist, dal die anorganisch· Phoephat-

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komponente bei hoben Konzentrationen der Zuokerphosphatkomponente in Wasser löslicher ist als bei niedrigen Konzentrationen. Vergleichende Studien haben ebenfalls gezeigt, daß die anorganische Komponente in Gegenwart von einigen Kalziumzuokerphosphaten (z.B. wenn der Zucker Saccharose ist) lösliober ist als in Gegenwart einer gleichen Gewiohtsmenge einiger anderer Kalziumzuokerpbospbate (i.B. wenn der Zucker Glukose ist)·

Dies sind die Gründe, warum bei Definition der gemäß der Erfindung verwendbaren kariostatisoben Substanzen die Löslichkeit der Komponente (b) wenigstens auf den Fall bezogen worden ist, bei welchem das insgesamt gelöste Phosphat 5 Teile pro 100 Gewiobtsteile Wasser übersteigt· Hur einige der komplexen Assoziationen, die von der Natur des Zuckerphosphate oder der Zuokerphosphatmisobung abhängig sind, sind dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 2 Gew.# der Komponente (b), bezogen auf das Gewicht der Komponente (a), in Wasser unter Umgebungsbedingungen löslich sind, wenn der *ur Ganz· gelöste Fbospbatgehalt der Lösung 5 Teile pro 100 Gew.Teile Wasser nioht übersteigt; alle komplexen Assoziationen entsprechen allerdings der angegebenen Bed ingung.

Im allgemeinen kann keine endgültige obere Grenze für das Gewichtβverhältnis der Komponente (b), die in

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1 ρ 17 3 β 9

Wasser unter Umgebungsbedingungen löslioh ist, wenn das zur Gänze gelöste Kalziumzuckerphospbat und das anorganische Kalziumpbospbat 5 Teile pro 100 Gew. Teile Wasser übersteigen., bestimmt werden; gewöhnlich übersteigt das Verhältnis der gelösten Komponente (b) nicht 25 Gew.^, bezogen auf das Gewicht der gelösten Komponente(a). Sas von der Konzentration abhängige löeliohlceitsverhalten der beschriebenen komplexen Assoziationen bringt offensichtlich komplexe Wechselwirkung zwischen den Ionenarten mit sich.

Ss sei darauf hingewiesen, daß die beschriebenen komplexen Assoziationen duroh einige Methoden (z.B. doppelte Umsetzungsreaktionen in Lösung) nicht hergestellt werden können, welche andernfalls durch die bestehende Kenntnis der individuellen Eigenheiten der Komponenten vorgezogen werden würden. So kann die Ausfällung des anorganischen Kalziunphospbats (in alkalischer Lösung) durch Lösen eines Zuokerphospbatsalzea in Wasser und gleichseitiges tropfenweises Zusetzen von getrennten wässerigen Lösungen unter heftige« Rühren, welche Lösungen folgende Bestandteile enthalten:

1) ein lösliches anorganisches Phospbatealz,

2) ein lösliches anorganisches Niobtpboapbatials von KalaiuB,

niobt vermieden werden» Die Ausfällung des anorganischen Kalsiuapbospbats (in alkalischer Lösung) kann auoh nicht

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Texmieden werden durch Lösung des Zuokerpbosphatsalzes eines Kations in Wasser, dessen anorganisches Phosphat (z.B. Natrium, Kalium, Ammonium) gewöhnlich in Wasser löslioh ist, zusammen alt dta entsprechenden löslichen anorganischen Phosphataalz, und tropfenweiaes Zusetzen einer wässerigen Lösung unter heftigem Rühren, welche Lösung ein lösliches anorganisches Nicbtpbospbatsalz τοη Kalzium enthält.

In einer der Ansäuerungssethode alternativen Methode wurde gefunden, daß die beschriebenen komplexen Assoziationen durob Phosphorylierung eines Zuckers unter geeigneten Bedingungen in Anwesenheit einer geeigneten Kalziumbase gebildet werden können. Eine herkömmliche und wirtschaftliche Methode umfaßt die Schritte, Zucker Bit Wasser und einer anorganischen Kaiζiumoxyverbindung aus der Gruppe Kalziumoxyd, Kalziumhydroxyd und Kalziumkarbonat, zu Bischen, die Mischung bei niedriger Temperatur Bit Phosphorozycblorid zu pbosphorylieren und die beschriebene komplexe Assoziation aus der ReaktionsBisobung wiederzugewinnen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zucker, die anorganische Kalziuaoxyverbindung und das Phoephoroxyohlorid in Molverhältn!ssen τοη etwa 1 : 2*5 : 1 -verwendet «»den.

Bei der Phosphorylierung τοη Zuckern gemäß dem letzteren Terfahren wurde gefunden, daß das Verhältnis des

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anorganischen Phosphate ία Produkt während der Herstellung duroh Veränderung der folgenden Faktoren kontrolliert werden kann: Konsentrationen und Zusateverhältnisee der Reaktlonskoorponenten, Reactionstemperatur, Agitationsgrad und Verfahren sur Wiedergewinnung dee Produktes. Z.B. führt bei Phosphorylierung der Sacohaose in wässeriger Lösung in Gegenwart von Kalk duroh Pbospboroxyohlorid, gelöst in Triohloräthylen, die Kontrolle der Variablen auf folgende Weise su eine« Ansteigen des Verhältnisses von anorganische» Phosphat in Produkt:

1. Konsentrationsanstieg des Phosphoroxyoblorids in Trichlorethylen,

2. sunebaendes Zusatsverhältnie von Phosphoroxyohlorid in Triohloräthylen während der Reaktion,

3. Anstieg der Reaktionsteeperatur «wischen 0 und 25° 0,

4* Abnahae des Agitationsgrades während der Reaktion» Ia folgenden werden besondere Beispiele nach dieser Methode sur Herstellung von drei Produkten» die hler als (X), (T) und (Z) beseiohnet werden, angegeben, welche Produkte komplexe Assosiationen von Kalsiuasuokerpbospbaten und anorganische· Kalsiusphospbat, die geeäß der vorliegenden Erfindung als kariostatisohe Substansen verwendbar sind, enthalten. Wie aus der Herstellung von (X) und (T) ersichtlich,

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kanu das Verhältnis des anorganischen Phosphats ie Produkt auch durch Variierung des Verfahrens zur Wiedergewinnung aus der Reaktionsmisobung verändert werden.

PRODUKT ( I )

Eine lösung aus 127 kg Saccharose in 63,5 1 Wasser wurde alt 295 1 Wasser und 68 kg gelöschtem Kalk in eines Reaktionskessel gemischt. Zusätzliches Wasser wurde züge- ' setzt, un das Voluaen auf 591 1 zu bringen. Die Lösung wurde auf 5⁰O abgekühlt und bei dieser Temperatur während 8 Stunden gebalten, während welcher Zeit 54,5 kg Phosphoroiyohlorid, gelöst in 54,5 kg Triohlorätbylen, unter heftigem Rübren stufenweise zugesetzt wurden. Als die Reaktion beendet war, wurde die Mischung zentrifugiert, um suspendierte Feststoffe und Triohlorätbylen zu entfernen, und dann in einen Glasbehälter gepumpt, wo 2000 1 denaturierter absoluter Alkohol unter Rübren zugesetzt wurden, un ein Robprodukt, welcbeseine komplexe Assoziation von Kalziumeaoobarosephospbaten und anorganischem Kalziumpbosphat enthält, auszufällen. Der erhaltene niederschlag wurde abgetrennt und Tiermal mit 80 ^igem ithanol ausgelaugt, ehe er in einer Zentrifuge gesammelt und zu einem feinen weiden Pulver, fern !Endprodukt, getrocknet wurde.

Bei Anwendung herkömmlicher Terfahren wurde gefunden, d*d die Teilanalyse einer besonderen Charge des Produktes

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(X)wie folgt war (Prozentsätze beziehen siob auf das Trockengewicht dee Produktes):

Kalzium 12,5 %

Gesamtphosphor 9,3 H

anorganischer Phosphor 2,8 56

Gewichtsverlust beim

Trocknen 11,0 i»

Gewichtsverlust beim

Glühen 63,0 *

Das Produkt 1st eine komplexe Assoziation τοπ Kalziumsaooharosephospbaten und löslich gemaobteo anorganisobem Kalzlumphospbat zusammen mit geringeren Bestandteilen, welohe für die Reaktion charakteristisch sind (z.B. Spuren von Kaliumchlorid).

Durch Verfahren, welohe im vorhergehenden angegeben wurden, zeigte sich, daß dieses Produkt im wesentlichen aus den folgenden Komponenten in annähern den angebenen Verbältnissen besteht (Gew.#, bezogen auf das Trookengewioht des Produktes): 85 + im wesentlichen amorphe Kalzium· safese mehrerer Saoobarosepbosphate, 15 "h anorganisches Kalziumpbosphat, das im festen Zustand im wesentlichen als ein amorphes Trikalziumortophosphat vorliegt, Spuren von freier Saccharose und Kaliumchlorid.

Im HinbUok auf die Fig. 1 oder 2 ist ersiohtliob, daß das Produkt (Z) an fünf elektrophoretisch«) Banden

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kenntlich ist. Ton diesen 1st die Bande 5 die sloh am schnellsten bewegende und entspricht dem anorganischen Phosphat. Es zeigt sich, daß die verbleibenden Banden 1 bis 4 je aus den vorher beschriebenen Saocharosepbosphatanionentypen bestehen und aus folgenden Prozentsätzen des Gesauttrookengewiobtes des Produktes stammen: Bande 1 etwa 5 jt> Bande 2 - etwa 35 £, Bande 3 - etwa 10 Jt, Bande 4 - etwa 35 £·

Das Produkt ist in Wasser leicht löslioh und stabile viskose Lösungen können hergestellt werden, die soviel wie 70 Gew.^C gelöste Feststoffe enthalten. Diese Lösungen enthalten etwa 19 Gew.ji gelöstes anorganische« Kalziumphosphat (bezogen auf das Gewicht der anwesenden Kalziumsaooharosephospbate) und haben pH-Werte von mehr als 7.

Wenn <3 ie Lösungen mit Wasser auf weniger ale etwa 10 Teile gesamt gelöste Phosphate pro 100 Gew. Seile Wasser verdünnt werden, können «nlösliohe Stoffe, die aus anorganischem Kalziumphosphat in Verbindung mit einigen Kalziumsaooharosephosphaten bestehen, langsam ausgefällt werden. Die Form und Zusammensetsung des ausgefällten Materials, · die Menge der Ausfällung und das Verhältnis der Ausfällung sind alle abhängig u.a. von der Konzentration der Lösung.

PRODUKT (Y)

Dieses Produkt wurde durch ein modifiziertes SAD ORtQitq/^L

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Pbosphorylierungsverfabren , wie es für das Produkt (X) beschrieben wurde, hergestellt. Anstelle der Ausfällung des Reaktionsproduktes nach Zentrifugieren der Reaktionsoisohung wurde eine dem in der Reaktionsmisehung verbleibenden freien Chlorid äquivalente Menge Dinatriumhydrogenphosphat zu» gesetzt· Die so erhaltene Lösung wurde dann zur Trockene eingedampft.

Bei Anwendung herkömmlicher Techniken wurde gefunden, daß die Teilanalyse einer bestimmten Charge des Produktes (T) wie folgt war (die Prozentsätze beziehen sich auf das Trockengewicht des Produktes):

Kalzium 10,5 #

Gesamtphosphor 8,6 #

anorganischer Phosphor 5,7 #

Es zeigte sich (durch vorher beschriebene Verfahren), daß das Produkt (Y) im wesentlichen aus den folgenden Komponenten in annähernd den angegebenen Verhältnissen besteht (Gewicbtsprozentflätze, bezogen auf das Trookengewioht des Produkts): 35 J* Kalziumsaooharoeephoepkate, 29 i» Trikalziumpbosphat, 17 i» freie Saccharose und 19 % Natriumchlorid.

Etwa 57 f> dieses Produktes sind in Wasser bei einem Gesamtgewiohtsverhältnis der Feststoffe zu Wasser von 1 : 5 löslich. Die zwei Phasen haben die folgende

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56 löslich	% unlöslich
18,9	15,7
1,5	27,3
17,4	-
19.2	-

- 25 annähernde Zusammensetsung:

Kalziumsaocharosepbosphate Trikalziumphosphat freie Saccharose Natriumchlorid

total 57 43

Etwa 8 % Trikalsiumphospbat, bezogen auf das Gewicht der löslichen Kalziumsaoobarosephospbate, sind in Wasser bei einer Konzentration von etwa 4 # gesamtlöBlioher anorganischer und Saccharose-Phosphate lösliob.

Hinsichtlich der Fig. 1 zeigt sioh,da0 das Produkt (Y) im wesentlichen an fünf elektropboretisohen Banden, 1 bis 5, kenntlich ist. Diese Analyse ist ahnIioh den elektropboretiBohen Banden 1 bis 5 für Produkt (X). Xn der Zeichnung für Produkt (7) entspricht die schwache Bande unter Bande 1 der freien Saccharose.

PRODUKT (Z)

90 g Glulcos· wurden in 1,5 1 Wasser gelöst und hernach wurden 92,5 g Kaliiuabydroxyd der Lösung sugesetst. Bit Mischung wurde sodann auf 0° G abgekühlt und auf dieser Ttaperatur gehalten, wobei stufenweise unter heftiger Bewegung 46 al Phoaphoroiyohlorid, gelöst in 75 «1 Triohlor-

BADORIOfNAL

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äthylen, zugesetzt wurden. Die Reaktionsmiscbung wurde dann eine Stunde lang gerührt, ehe sie zweoks Entfernung etwaigen ungelösten Materials zentrifugiert wurde. Die so erhaltene Flüssigkeit wurde dann auf annähernd 40 3* feststoffe konzentriert und das Reaktionsprodukt durch Zusatz tob Äthanol bis zu einer Konzentration von etwa 90 Gew.ji, bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit, ausgefällt. Das Produkt wurde vieraal unter ähnlichen Bedingungen isoliert, wiedergelöst und wiederausgefällt, um lösliche Verunreinigungen zu entfernen (z.B. Kaliumchlorid).

Bei Anwendung herkömmlicher Techniken wurde gefunden, daß die Teilanalyse einer bestimmten Charge des Produktes (Z) wie folgt war (Prozentsätze beziehen sich auf das Trockengewicht des Produktes):

Kalzium 10,7 S*

Gesamtphosphor 11,53*

anorganischer Phosphor 1,32 Ji.

Sas Produkt enthält im wesentlichen «ine komplexe Assoziation von Kaliiu«jglukoe«phospbaten und löslich g·- naobten anorganischen Kalziuephosphat,

Ei zeigte sieh (durch vorher beschrieben· Verfahren), daß diese Assoziation in wesentlichen au· d«n folgenden Komponenten la annähernd dtn gegebenen Verhältnis·« besteht (Prozentsatz« beziehen eich auf dme Trookengewioht

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dee Produktes): 90 £ im wesentlichen amorphe Kalziumsalze von mehreren Glukosepbosphaten und 7 # anorganisches Kalziumphosphat, das in festem Zustand in wesentlichen als ein amorphes Trikalziumortophosphat vorliegt.

Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt vergleichbare elektrophoretiache Muster für die Produkte (X) und (Z). Sie Huster sind verschieden» zeigen aber beide dieselbe sieb am schnellsten bewegende Bande des anorganischen Phosphate, identifiziert als Bande 4« für (Z).

Im Falle des Produktes (Z) kann durch Anwendung von früher in Terbindung Bit Saooharosephoepbaten erwähnten Techniken gezeigt werden, daß die verbleibenden Banden 1* bis 3' den Glukosephosphatkomponenten entsprechen. Es zeigt sich, daß die größere Gruppe der im Produkt anwesenden (und der Bande 2* entsprechend) Glukosephosphate aus Glukosemonophosphaten zusammengesetzt ist.

Das Produkt (Z) lust sich in Wasser vollständig, vorausgesetzt daß die erhaltene Lösung hinreichend konzentriert ist (z.B. 50 Gew.^ Gesamtfeststoffe). Sie Lösung enthält etwa 8 i» der anorganischen Kalziumphosphatkomponente, bezogen auf das Gewicht der anwesenden Kalziumglukosephosphate und besitzt einen pH-Wert von etwa 7. Wenn die Lösung auf etwa 1 Gew. feil gesamtgelöster Phosphate pro 100 Gew. Teile Wasser verdünnt wird, wird sie äußerst schnell wolkig infolge der Ausfällung von feindispersem unlöslichen Material.

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Bei dtr Herstellung der oben beschriebenen kariostatisohen Substanzen staamt die Zuokerphosphatkoaponente aus Saccharose oder Glukose. Se versteht oioh jedoch, daß genau vergleichbare Metboden angewendet werden können, um kariostatiscbe Substanzen, die Kalziumzuokerphosphate enthalten, welobe von anderen Zuckern stammen, z.B. Arabinoee, Riboee, Xylose, Fruktoae, Galaktose« Laktose, Maltose, Raffinose oder Mischungen hiervon, herzustellen.

Nachweis der kariostatlsohen Wirkuni

Bei Experimenten, die zur vorliegenden Erfindung führten, wurde ein umfassendes Porsobungsprograiim durchgeführt, um das kariostatisohe Verhalten von (u.a.) Kalziumzuokerphoephaten und komplexen Assoziationen von Kalziuazuokerphospbaten und anorganisohea Kalziumphospbat zu untersuchen.

In dieses Program« sind Experimente inbegriffen, die die Wirkung dieser Substanzen auf

1) die Löslichkeit und das löslichkeitsverhaitnie von Hydroxyapatit und Zahnsobaelz,

2) die Erweichung und Wiederhärtung des Zahnschmelzes, 3} das Auftreten der Zahnkaries bei Ratten, erstens wenn

die Substanzen in einer Zahnpaste auf die Zähne auigebraoht wurden, und zweitens wenn die Substanzen in Nahrungsmitteln verabreicht wurden, ermittelten.

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Einige der aus diesen Laboratoriurasversuchen erhaltenen Ergebnisse werden im nachstehenden angegeben.

Der kariogene Effekt besteht letztlich in der Dekalzifikmtion des Zahnschmelzes duroh Lösung des Hydroxyapatita in der Zahnoberfläche. So kann von jeder Verbindung, von der nachgewiesen werden kann, daß sie diesen Lösungsprozeß verbindert, ebenso nachgewiesen werden, daß sie prophylaktische kariostatisohe Aktivität besitzt.

Beispiel .1;

Die Auflösung von Hydroxyapatitpellets in einer Lösung mit einem pH von 4,0 (Kaliumazetatpuffer) unter ständigem Rübren wurde sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von verschiedenen Zuckerpbosphatanionen untersucht. Kaliuazuokerpbospbate, die frei von anorganische» Phosphat waren, wurden in allen fällen verwendet, so daß die tatsächliche Wirkung des Anions, abgesehen von der Verhinderung der Auflösung, die bekanntlich von Kalziun- und Phosphatieren bewirkt wird, beobachtet werden konnte.

Die Gegenwart dieser verschiedenen Kaliumtuokerphosphat· in der Lösung vermindert· den Auflösungsanttil von Hydrosy apatit ua die bezügliohea Faktoren, die in Tabelle 1 angegeben sind.

BAD RIGIN^

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T a "be lie 1

+ ) Zusatz

nil

Dikaliumglukose-6-phosphat Dikaliumglukose-1-phosphat Tetrakaliumfruktose-1,6-diphoaphat Dikaliumsaooharosephosphat

Paktor

1,00 1,75 1,75 2,00

2,54

+) in einer Konzentration von 1,0 χ 10 molar vorliegend

Das Einsetzen der Zahnkaries wird durch Bekalzifikation des Zahnschmelzes unter der Oberfläche angezeigt. Biese Dekalzifikaüon vermindert die Härte der Zahnober*läohe, wie duroh herkömmliche Härteteste (z.B. das Knoop-Verfahren) gemessen wurde. So könnte jede Verbindung, von der sich zeigt, daß sie ein Material in den dekalziflzierten erweichten Zaansohmelz einlagert, und so den Zahnsohmelz wieder härtet, sehr gut sowohl prophylaktische als auch heilende kariostatisohe Aktivität bteitztn.

BEISPIEL 2;

Wenn das Produkt (X) in einer Konseatration von 0,5 Gew.# einem wässerigen Xestaitt·!, welohts Milohsäurβ enthält, einverleibt wird, verhindert es bedeutend dit Erweichung des geglätteten Zahnsoheeleea bei tinea derart niedrigen pH-Wert von 3,8. . ...-

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BEISPIEL· 5 s ,

Wenn polierter Zahnschmelz 6 Stunden lang in eine Löaung mit einem pH-Wert von 4,5 (KaIziumaoetatpuff er) eingetaucht wurde, zeigte sich eine Erweiohung bis zu 140 KHZ-Einheiten (Knoop'sohe Härtezahl). In ähnlichen Lösungen, die 0,05 1» und 0,5 Gew.# des Produktes (X) enthielten, waxen die entapreohenden Erweiohungsgrade nach 6 Stunden 52 dew. 20 EHZ-Einheiten« BEISPIEL 4:

Stüoke von polierten ZahneohneIb wurden zuerst duroh Eintauchen in eine Lösung Bit einem pH von 4,5 (Kaliunaoe tatpuff er) erwe loht und dann in AufaohlännBungen eingetaucht, die Dispersionen einer herkömnllohen Zahnpaste in ¥asser₉ denen eine Vielzahl von Zusätzen einverleibt war, enthielten (Diaperaionsfaktor: 1 g Zahnpaste in 5 ml Wasser). .

Die Zahnpaste enthielt die folgenden Bestandteile (Gew.Teile)i

dlbasisohes Kalziumphosphat 40 Glycerin 16

Sorbitsirup 10 Xraganthgummi 1,0 Saocharin (löslioh) 0,1 Hatriuroaurylsulfat 1,0 Methyl-p.hydroxybenzoat 0,1 Wasser auf 100 Gew.feile

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Sie Tabelle 2 gibt die Beschaffenheit des Zusatzes, die Härte der bezüglichen Zahnsoheelzstttoke naoh der Erweichung, den Grad dieser vorhergehenden Erweichung und den Grad der Wiedererhärtung naoh dem Eintauchen in die Auieohläsraaung an· Die Härtezahlen werden in dieser Beschreibung durohwege in KHZ-Einhtiten angegeben.

I a b e 1 1 e 2

	O	Zusatz	Härte naoh	Abnahm· der Härte	Bereich des Härteanstiegeβ
			ohung
		nil	206	133	+2 bis +7
10	*	Kalium nitrat	201	121	-1 bis +6
10	*	Dinatrium- hydrogen- phosphat	188	129	+3 bis +6
10		Dikaliua- saooharose- phosphate '	183	112	+2 bis +6
10		Kalzium- saooharose- phosphate	199	127	+9 bis +20
5		Produkt (X)	219	128	+9 bis +15
10	*	Produkt (X)	213	126	+16 bis + 26
20	*	Produkt (X)	214	121	+28 bis +35
20		Produkt (τ)	183	150	+15 bis +32

+) Sie Konzentration des Zusatzes wird als Gewichts·

1,

Prozentsatz der Zahnpaste ausgedruckt.

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. - 33 BEISPIEL· 5;

Stüoke voQ poliertem Zahnsohmelz wurden wie in Beispiel 4 behandelt und der Wiedererhärtungsgrad für drei verschiedene Konzentrationen eines Zusatzes, der aus Produkt (X) bestand, bestimmt«

Die Tabelle 3 gibt die Konzentrationen des Zusatzes in den drei Aufschlämmungen (1), (2) und (3)» die Härte der bezüglichen Zahnsohmelzatüoke nach der Erweichung und den G-rad der vorhergehenden Erweichung

Ta be 1 1 e

+) Produkt (X), Konzentration in der Auf schlämmung	Härte naoh der Erweichung	Abnahme der Härte I
(D 5* (2) 10 5t (3> 20 *	213 235 215	140 100 130

+) Di· Konsentration dta Produktes (Z) ist in «inta Gewicht aproient sat β der Zahnpaste auegedrüokt.

Die Tabelle 4 gibt den Grad der Wiedererhärtung an, welcher naoh verschiedenen Perioden des Eintauohena in die beeugliohen AufsohlMoraungen auftrat, Es wurde be- «erkt, dad in allen fällen während kurser Zeitperioden bedeutende Wiedererhärtungsgrade erreicht wurden.

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Tabelle

	1	Här-tezuwaohe	3	4	5	im Zeitintervall	8	9	10	(min)	15
Aufschläm mung		2	8	-	-	6	-	11	—	12	12
(D	-	-	-	13	-	13	22	-	19	14	21
(2)	8	6	23	34	35	16	-	—	—	-	35
(3)	12	-	-

BEISPIEL· 6;

Wenn polierter Zahnschmelz, der zuerst duroh Eintauchen in eine Lösung mit einen pH von 4_f5 (Kaliuaaoβtatpuff er) erweicht worden war, in wässerige Lösungen, die das Produkt (X) oder das Produkt (Z) in verschiedenen Konzentrationen innerhalb des Bereiches von 1 bis 20 Gew.jG enthielten, eingetaucht wurde, zeigte sich, dad er in allen Fällen wiedererhaltet. Sie Tabelle 5 gifct die Beschaffenheit des Zusatzes, die Härte der bezüglichen Zahnsohmelzstttokc naoh de« Erweichen_t den Grad dieser vorhergehenden Erweichung und das Auimaß der nachfolgenden Wiedererhärtung an.

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S a b e 1 1 e

Zusatz	Härte nach Erweichung	Abnahme der Härte	Bereich des Harte zuwachseβ
Produkt (X)
20 $	213	100	+30 bis +40
10 $	214	97	+20 bis +30
5*	231	91	+20 bis +30
2*	225	106	+15 bis +25
1 *	229	112	+15 t>is +25
Produkt (Z)			-
20 $	219	108	+10 bis +25
	261	59	+10 bis +25

BEISPIEL· 7 t

Ea wurde gefunden, daß der Zahnschmelz sich wiedererhärtet , wenn ein menschlicher Zahn» dessen Schmelz durch die Wirkung von Milchsäure geringfügig erweicht worden war, 6 Sage lang in eine Lösung von 1 Gew.^ des Produktes (Z) in Speiohel eingetaucht wurde« Speiohel härtete den erweichten Zahn in Abwesenheit des Produktes (X) nicht wieder. ^

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- 36 -

BEISPIEL· 8;

Stüoke polierten Zahnschmelzes wurden wie in Beispiel 4 behandelt mit der Ausnähmet daß die Aufsohlämmungen, die ausgewählte Zusätze enthielten, mit Speichel (einer Zusammensetzung, die von vier Menschen stammte) anstelle von Wasser aufbereitet wurden.

Einzelheiten über den Zusatz und die Härtebestimmungen sind in Tabelle 6 angegeben.

Tab eile 6

+) Zusatz	Härte nach Erweichung	Abnahme der Härte	Bereioh des Härtezuwachses
nil	220	115	+6 bis +8
10 io Kalzium nitrat	231	117	+16 bis +23
10 56 Dinatrium- hydrogen- phosphat	163	158	+10 bis +20
10 96 Dikalium- hydrogen- phosphat	190	136	0 bis +4
10 $> Produkt (X)	197	114	+32 bis +37

+) Sie Konzentration des Zusatzes ist als Gewiohtaprozentsatz der Zahnpaste angegeben.

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- 37 BBISPIEI. 9:

Stücke eines niohterweiohten polierten Zahnschmelzes wurden mit drei Materialien gebürstet (elektrische Zahnbürste):

1) destilliertem Wasser,

2) einer Lösung, die aus 20 Gew.# Produkt (X) in destilliertem Wasser bestand,

3) einer Aufschlämmung, die aus einer Dispersion von 1 g einer herkömmlichen Zahnpaste in 5 ml destilliertem Wasser, dem das Produkt (X) einverleibt war, bestand·

Der Anteil des Produktes (X) in der Aufschlämmung betrug 20 Gew.3&, bezogen auf das Gewioht der Zahnpaste, und die Zahnpaste war die gleiche wie die in Beispiel 4 beschriebene.

Die Tabelle 7 gibt die anfängliche Härte des Zahnschmelzes, den HärteZuwachs nach den verschiedenen Bürstperioden und den beobachteten umfang des Härtezuwaohses an.

Tabelle 7

Material

anfängliche
Härte

Härtezuwaohs im Zeitintervall (min) 2 4 6

, Bereich des Härtezuwaohses

(t)
(2)
(3)

357
323

313

+2 +6 -8

20 +10 +24

42 +31 +42

-8 bis +6 +10 bis +25 +30 bis +40

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Sie Wirkung der Zuckerphosphate auf die Befcalzifikation und Wiedererhärtung des Zahnsohmelses (dl· durch, obige Experimente demonstriert wurde) deutet darauf hin, daß das Auftreten von Karies bei kariesanfälligeii Batten entweder durch das Bürsten der Zahne mit eine» Zahnputzraittel, dem die beschriebenen komplexen Assoziationen gemäß der vorliegenden Erfindung einverleibt sind, oder duroh Fütterung der Ratten mit einem nahrungsmittel, de« derartige komplexe Assoziationen einverleibt sind, eingeschränkt werden dürfte. Die Beispiele 10 und 11 veransohauliohen die Richtigkeit dieser Hypothese. BEISPIEL· 10;

Es zeigte sioh, daß eine auf die Zähne von Batten gebürstete Zahnpaste» die 10 Ctew.£ des Produktes (Z) enthielt, eine Herabsetzung der Stärk· der Karies vm 27 £» verglichen mit einer Kontrollzahnpaste, die diese Substanz nioht enthielt (die herkömmliche Zahnp&stenforael ist in Beispiel 4 beschrieben), bewirkte· BEISPIEL· 11:

Eine Osborne-Meiidel-Art von Ratten (diese sind für Zahnkaries anfällig, wenn sie mit einer Hahrung, die reich an raffinierten Kohlehydraten ist, gefüttert werden) wurde verwendet, um die Wirksamkeit dieser kariostatiaehen Substanzen darauf zu prüfen, inwieweit sie das Auftreten

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der Karies, wenn sie in verschiedenen Konzentrationen der Fahrung zugesetzt werden, vermindern,

Die Grundnahrung hatte einen hohen Anteil an raffiniertes Kohlehydrat, sie besaß jedooh einen adäquaten Phoaphoxanteil int Hinblick auf die Nahrhaftigkeit und bestand aus folgenden Komponenten (Gew.!Peile): Zucker (Saccharose) 59

Magermilchpulver 27 Tollwüisenmehl 6

Alphalpha 3

Leberpulver 4

Alle Komponenten der Nahrung waren frei von bemerkenswerten Mengen fluorid. Als diese Nahrung über einen Zeitraum von etwa 6 Wochen an Kontrollgruppen von Batten verfüttert wurde, entstand bei den Tieren Karies. Den Testgruppen der Batten wurde diese Grundnahrung jedoch mit einem Zusatz verschiedener Mengen von kariostatisohen Substanzen aus Produkt (A), Produkt (X) und Produkt (T) eingegeben.

Die Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse von drei Testserien (jede verglichen mit der gleichen Kontrollgruppe), ' die mit dem angegebenen, der Nahrung einverleibten Zusatz (1 Gew.£ der Gesamtnahrung) durchgeführt wurden.

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- 40 seile 8

Zusatz	Verminderung der Karies bei glatter Oberfläche	Verminderung der gesamten Kariea
Produkt (A) Produkt (X) Produkt (Y)	89 65 58	25 21 29

Es zeigte sloh, daß alle Zuaätze unter diesen
Bedingungen bei Ratten kariostatisoh waren, wobei die Wirkung auf Karies bei glatter Oberfläche größer war als auf Karies, die bei nicht oder aohwer zugänglicher Oberfläohe auftrat.

Andere kariostatisohen Substanzen, die durch
in vitro-Experimente (etwa wie in Beispiel 2) oder durch in vivo-Erperiraente (etwa wie in Beispiel 11) getestet wurden, enthalten Kalziumzuokerphosphate und die beschriebenen komplexen Assoziationen von Kalziumsuokerphosphaten und anorganischem Kalziumphosphat, wobei der Zuckeranteil von einem Zucker stammt, der folgender Gruppe angehört: Fruktose, Glukose, Maltose und Laktose. Alle diese Substanzen zeigten einen Hemmeffekt, entweder im Hinblick auf den Angriff der Milchsäure auf menschlichen ZahnsohrneIz oder im Hinblick auf das Auftreten von Zahnkaries bei kariesanfälligen Ratten.

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Die Beschaffenheit der Zahnkaries ist so, daß es niobt möglioh ist, die relative Wirksamkeit all dieser Substanzen quantitativ vorherzusagen, während andererseits die beschriebenen Experimente auf deren Nützlichkeit bei der Verhinderung der Zahnkaries bei Mensohen hindeuten·

Ea wurde duroh Laboratoriumsexperimente gezeigt, daß wenigstens drei mögliche karioatatisohe Mechanismen wirksam werden könnten, wenn Stoffzusammensetzungen, die die beschriebenen erfindungagemäßen komplexen Assoziationen enthalten, in vivo auf menschliche Zähne angewendet werden. Diese sind:

1· Die Verhinderung der Lösung des Hydroxyapatits vom Zahnschmelz, welohe in Gegenwart von Kalziumionen und anorganischen Phosphaten (allgemeiner Ioneneffekt) auftritt.

2. Unter entsprechenden Bedingungen die Ausfällung von Kalziumionen und Phosphationen am Hydroxyapatit des Zahnsohmelzes, wobei er gehärtet wird.

3. Die Absorption der Zuoktrphosphatanionen am Hydroxyapatit des Zahnsohmelzes, wobei der Verlust von Kalziumionen und anorganischen Phoaphationen unter sauren Bedingungen verhindert wird.

Die relative Wichtigkeit dieser drei Effekte und deren Bedeutung hinsiohtlioh der Zahnkaries bei Menschen

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kann man - bei diesem Stand - nur mutmaßen. Es 1st jedoch offensichtlich, daß die Mechanismen 1,2 und 3 alle möglich sind, wenn die fragliohenteriostatlachen Substanzen die beschriebenen komplexen Assoziationen gemäß der vorliegenden Erfindung sind. Andererseits, wenn die kariostatlschen Substanzen Kalziumzuokerphosphate an sich sind, sind die einzigen wirksamen und auch möglichen Mechanismen die Mechanismen 1 (zum Teil) und 3. Aus diesem Grunde haben die beschriebenen komplexen Assoziationen wahrscheinlich eine höhere kariostatisohe Aktivität bei Menschen als Zuckerphosphate an sich.
BEISPIEL 12;

Das Produkt (X) wurde bis zu 5 Grew.^ der in Beispiel 4 beschriebenen Zahnpaste einverleibt und diese wurde in einem ausgedehnten Versuch an Schulkindern gegenüber einer Kontrollzahnpaste, der der Zusatz nioht einverleibt war, getestet. Es wurde gefunden, daß das Verhältnis der angefaulten, fehlenden oder gefüllten Zahnoberflächen bei Kindern, die die Zahnpaste mit dem Produkt (X) verwendeten, erheblich geringer war, als das Verhältnis bei Kindern, die die Kontrollzahopaste verwendeten (die Untersohlede zwischen den lest- und Kontrollgruppen waren statistisch bedeutsam bei einem Hivtau von 0,1 ?6).

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Einverleibung in kariogene Trägersubstanzen

Die karioetatisohen Substanzen können mit kario-' genen Trageraubatanzen auf jede herkömmliche Weiae (als Featetoffe oder als Lösung), die vorzugsweise sicherstellt, daß deren Verteilung so einheitlich wie möglich ist, vereinigt werden*

Die Substanzen können mit Hahrungamittelträgern derart vereinigt werden, daß sie den Rohmaterialien, aus denen daa Nahrungsmittel hergestellt ist, einverleibt werden, oder daß sie dem Halbfabrikat oder Endprodukt einverleibt werden· Sie können direkt Zuoker, Hehl und Getreide (z.B. HaIs₉ Weizen, Reis, Hafer, Gerste, Soja) und verschiedenen Hiaohungen (z.B. Brot- und Kuohenmisohungen) einverleibt werden, welche dann zur Herateilung von Endprodukten mit kariostatisohen Eigenschaften (z.B. Brot oder Kuchen) verwendet werden können. Sie können ebenso direkt verschiedenartigem Konfekt, Zuckerwaren, Getränken, Siruparten, Dosennahrungsmitteln, Eiscreme, Gelatine od. dgl. einverleibt werden.

Vorzugsweise liegt die Konzentration der Substanzen in Nahrungsmitteln im Bereich von 0,1 bis 6,0 Gew.#» bezogen auf das Nahrungsmittel. Höhere Konzentrationen ala diese in Nahrungsmitteln, welche als Teil der normalen Nahrung konsumiert werden, sind zum Schutz gegen Zahnkaries nicht notwendig. Jedooh können höhere Konzentrationen

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in eßbaren pharmazeutisohen Präparaten verwendet werden (z.B. prophylaktische Tabletten und Lutsohpastillen).

Die folgenden Beispiele erläutern die Einverleibung des besohriebenen Produktes (X) in eine Vielzahl von kariogenen Trägersubstanzen. Andere kariostatieohe Substanzen gemäß der vorliegenden Erfindung können auf ähnliohe Weise denselben Trägersubstanzen einverleibt werden und verglelohbare Verfahren können für die Einverleibung soloher Substanzen in alternative Trägersubstanzen verwendet werden.

Beispiel (a); Zuoker

Zuokerkristalle wurden mit dem Produkt (X) überzogen, um eine Zusammensetzung, die 1 Gew.# des Komplexes enthielt, zu ergeben.

Dies wurde duroh verschiedene Vorgangsweisen erreicht, wie:

(1) Aufsprühen einer Lösung des Produktes (X) in Wasser auf die Zuokerkristalle in einem Rotationstrockner;

(2) Besprühen der Kristalle mit einer wässerigen Lösung des Produktes (i), ehe sie im Verlaufe der Zuokerherste llung von den Zentrifugen entnommen werden;

(5) Vermischen von trockenem Zuoker und Produkt (X) unter schwacher Wasserbesprühung·

Beispiel Cb) : Mehl G des pulverisierten Produktes (X) wurde

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mit Hehl In einer Mischeinrichtung für Trockensubstanzen vermischt.

Beispiel (o): Getreide

Ein Nährmittel aus Getreide "oorn flakes" (Maisflocken) wurde mit einer Lösung des Produktes (X) in Wasser besprüht. Die Flocken wurden sodann zu einem Endprodukt, welches 1 $> des Produktes (X) enthielt, getrocknet.

Beispiel (d)i Brot

2 Gew.# des Produktes (X) wurden zu Mehl während des Misohens der Bestandteile für die Herstellung von Brot zugesetzt.

Beispiel (a); Kuohenmisohung

1 Gew.^ des Produktes (X) wurde den trookenen Bestandteilen» die zur Herstellung einer Kuqhenmisohung verwendet werden, zugesetzt.

Beispiel (f): flüssiger Zucker

Ein flüssiger Zucker wurde hergestellt, der folgende Bestandteile enthält: Saooharose 65,0 Gew.#

Produkt (X) 0,5 "

Wasser 34»5 "

Beispiel (g): Konfekt Bei der Herstellung einer Obersbonbonmisohung

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wurden 2 Gew.# des Produktea (X) den Zuckerbestandteilen zugesetzt.

Beispiel (h): Keks

Bei der Herstellung einer Keksmisohung wurden 2 Gew.# des Produktes (X) den trookenen Bestandteilen während des Hisohens zugesetzt.

Beispiel (i): Getränke

Aus flüssigem Zucker, in welchem 1 Gew.^ des Produktes (X) aufgelöst worden waren, wurde ein Getränk hergestellt.

Beispiel (.1): !Tablette

Eine TaEbtte wurde hergestellt, die 10 Gew.56 des Produktes (X) zusammen mit Exzipienten, z.B. Zucker, Aromastoff und Bindemittel, enthielt.

Einverleibung in nioht-kariogene Trägersubstanzen

Bei der Herstellung von bestimmten Zahnpflegemitteln und Hundwässern, die innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegen, wird die ausgewählt· kariostatisohe Substanz auf jede geeignete Weise der Trägersubstanz einverleibt, u.zw. in Abhängigkeit davon, ob ein Pulver, eine Paste oder ein flüssiges Präparat hergestellt werden ■oll. Geeignete Präparate anderer Bestandteile (z.B. oberflächenaktiv· Mittel, Bindemittel, Schleifmitt·!, Aroma-

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stoffe und ander« Exsipienten) werden ebenfalle in den Träger einverleibt, um die erwtinsohte lOrm des Zahnpflegemittels oder Handwassers zu erhalten.

Die Menge der karloetatisohen Substanz, die gewöhnlioh in nioht-kariogenen Irägern verwendet wird, ist in allgemeinen so, daß die Konzentration nioht weniger als 1 £ew.£ der gesamten Zusammensetzung beträgt. Es gibt kein Soleranzproblem, so daß auoh viel höhere Konzentrationen mit großem Erfolg in Zahnpflegemitteln und Mundwässern verwendet werden können.

Es wurde gefunden, daß ein bekanntes Schleifmittel, welches in Zahnpflegemitteln verwendbar ist, durch weitere Phosphorylierung des Produktes (X) hergestellt werdenfcann, um ein weniger lösliches Material, das hier als Produkt (X¹) bezeichnet wird, zu ergeben. Dies kann durch Verwendung von zusätzlichen Quantitäten von Phosphorozyohlorid und Kalk bei der Reaktion, welche im vorhergehenden für die Herstellung des Produktes (X) beschrieben wurde, bewerkstelligt werden; alternativ kann auoh das isolierte Frodukt (X) in einer Lösung in Anwesenheit von Kalk duroh Zusatz von Phosphoroxyohlorid weiter phosphoryliert werden.

Bio erhaltene Substanz, das Produkt (X¹)» besteht aus anorganischem Kalziumphosphat und Kalziumsaooharosephosphaten, ist aber erheblich weniger löslioh als das Produkt (X). Es wurde weiterhin gefunden, daß es Sohleif-

t0S829M689

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mitteleigensohaften besitzt, welches es für den Gebrauoh in Zahnpflegemitteln in Verbindung tnit oder anstelle von bekannten Zahnsohle if mitteln, wie Dilcalziumphoaphat, geeignet maohen. Sie Verwendung des Produktes (X¹) wird nachstehend in den Beispielen (n), (o), (r), (e), (t) erläutert«

Beispiel (k); Zahnpaste

Eine Zahnpaste wurde hergestellt, welche die folgenden Komponenten (Gew,#) enthält: Produkt (X) 5tO 56

Traganthgummi 1,0 # Saooharin (löelioh) 0,1 # Glycerin (B. P.) 20,0 $ Hatriumlaurylsulfat 1,0 i» Methyl-p.hydroxybenzoat 0,1 56 Aroma- und Farbstoffe 1,0 #

dibasisohes Kalziumphosphat 35,0 56 Wasser _ 36,8 <f>

Der pulverisierte Xraganthgummi, Methyl-p.hydroxybenzoat, Aroma- und Farbkomponenten wurden in Glyoerin dispergiert. Das Saooharin, Hatriumlaurylsulfat und Produkt (X) wurden zum XeIl in Wasser gelöst und diese wässerige Lösung wurde der Glyoerindispersion zugefügt und durohgemisoht. Dieser Misohung wurde dann, wieder unter Durohmisohen, die Kalziumphosphatkomponente, die

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vorher im verbleibenden Wasser angefeuchtet worden war, zugesetzt.

Beispiel (1): Zahnpaste

Bas Präparat gemäß Beispiel (k) wurde wiederholt, jedooh unter Einverleibung von 2 Gew.# Katriumfluorid,

Beispiel Cm): Zahnpaste

Bas Präparat gemäß Beispiel (k) wurde wiederholt, jedooh unter Einverleibung von 0,4 Gew.# stannofluorid.

Beispiel Cn) t Zahnpaste .

Bas Präparat gemäß Beispiel (k) wurde wiederholt, jedooh wurde das gesamte dibasisohe Kalziumphosphat durch das Produkt (X¹) im gleiohen Gtawiohtsauamaß ersetzt.

Beispiel (o): Zahnpaste

Bas Verfahren gemäß Beispiel (k) wurde wiederholt, jedooh wurden 50 Gew.56 des dibasisohen Kalziumphosphates duroh das Produkt (X¹) im gleiohen G·wichtsausmaß ersetzt.

Beispiel Cv) t Zahnpulver

Folgende Zubereitung wurde hergestellt (Gew.sO: Produkt (X) 5,0 #

Saccharin (löalioh) 0,1 i» farbstoff Spur

dibaaiaohes Kalziumphosphat 94,9 $>

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Beispiel (α): Zahnpulver

Einer Zubereitung gemäß Beispiel (p) wurde 1 Gew. Natriumfluorid einverleibt·

Beispiel (r): Zahnpulver

Eine Zubereitung wurde hergestellt, welche aus folgenden Komponenten besteht (Gew.sQ: Farbstoff Spur

Saooharin (löslioh) 0,1 # Aromastoff Spur

Produkt (X) 5 i>

Produkt (X·) 94,

Beispiel (s): flüssiges Zahnpflegemittel

Eine Zubereitung wurde hergestellt, welche aus folgenden Komponenten besteht (Gew.56): Hatrlumalginat 1,5 ί>

Produkt (X») 5,0 $

Natriumlaurylsulfat 1,0 56 Produkt (X) 5,0 56

Aromastoff Spur Farbstoff Spur

Wasser 87,5 Ί»

Der Farbstoff und der Aromastoff wurden des Produkt (X¹) zugesetzt, welches zusammen mit dem Alginat dann in Wasser, welohea das Laurylsulfat enthielt, diapergiert wurde.

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Produkt (X) wurde zugesetzt und die Dispersion wurde mit Wasser bis zra richtigen Volumen verdünnt. Der pH-Wert der Lösung wurde auf 6,0 eingestellt.

Beispiel (*): flüssiges Zahnpflegemittel Einer Zubereitung gemäß Beispiel (s) wurden 0,5 Gew.^

jrid einverleibt.

* ist offensichtlich, daß die obigen zwanzig B_ei- <le nur öle eögliohen Variationen, für weIohe die erfincrangsgeBäßen Stoffzusammensetzungen anwendbar sind, erläutern, jedoch in Ininer Weise die unzähligen Kombinationen von Icarioatatisohen Substanzen und herkömmlichen kariogenen oder nioht-kariogenen Trägersubatanzen, welohe möglicherweise angewendet werden können, erschöpfend behandeln.

Die Erfindung wurde im Hinbliok auf Stoffzusammensetzungen beschrieben, denen anfänglich komplexe Assoziationen, von KJalsimzuokerphosphaten und anorganischem Ealzltmphoaphat einverleibt waren. Es ist jedooh einzusehen« daß freie Zuokerphospbatester in solchen Zusammensetzungen anstelle ihrer Kalziumsalze angewendet werden können» da ale notwendigerweise in solche Salze (u.a.) durch lokale la Mund stattfindende Reaktionen umgewandelt werden. Ähnlich kann die Xalziumzuokerphosphatkomponente durch lokale Reaktion im Hund aus Zuokerphosphatsalzen

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anderer Kationen» z.B. Natrium oder Magnesium, st aminen. Aus Gründen der Sohmaokhaftigkeit (u.a.) wird jedoch vorgezogen, Stoffzusammensetzungen, denen anfänglieh Kalziumealse einverleibt würden, zu verwenden.

She Colonial Sugar Refining Company Limited

duroh:

Claims (1)

Dipl.-lng. 51 Aachen, den 17= März 1966 R R11 Kl O ζ C H KA FT7 Augustastraße 14-16 · Telefon 34731 Patentanwalt THE GOlONIAI SUSAE REE1HING COMPANY LIMITED in Sydney, New South Wales (Australien) Pat entansprüche

1. Zur Zahnpflege verwendbare Stoffzusammensetzung, di'e eine kariostatisch wirksame Menge einer löslichen, ungiftigen und schmackhaften kariostatisehen Substanz in inniger Mischung mit einem kariogenen oder nicht-kariogenen Trägerstoff hierfür, der aus Zahnpasten, Zahnpulvern, flüssigen Zahnpflegemitteln, Mundwässern, eßbaren pharmazeutischen Präparaten, Nahrungsmitteln und Getränken ausgewählt ist, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die kariostatische Substanz aus einer komplexen Assoziation von zwei Komponenten (a) und (b) besteht, wobei die Komponente (a) aus einem oder mehreren Kalziumzuckerphosphaten und die Komponente (b) aus einem anorganischen Kalziumphosphat bestellt, wobei die Assoziation derart ist, daß wenigstens 2 Gew.$ der Komponente (b), bezogen auf das Gewicht der Komponente (a), in Wasser unter TJmgebungsbedingungen löslich sind, wenn das gesamt gelöste Kalziumzuckerphos£hat und anorganische Kalziumphosphat 5 Teile pro 100 Gew.Te^le Wasser Übersteigt. _:

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