DE1804275B2

DE1804275B2 - Zahnreinigungsmittel

Info

Publication number: DE1804275B2
Application number: DE19681804275
Authority: DE
Inventors: James Richard Barrington IU. Meilberg (V.StA.)
Original assignee: Kendall Co
Current assignee: Kendall Co
Priority date: 1967-10-27
Filing date: 1968-10-21
Publication date: 1977-02-17
Also published as: US3510553A; GB1188914A; DE1804275A1; SE350193B; FR1590023A; FR8273M

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnreinigungspaste, weiche in wäßriger Lösung ein Ammonium- oder Alkalimetallfluosilikat in einer Menge enthält daß mindestens 0,5 Gew.-% Fluorgehalt vorhanden sind und feinverteiltes Siliciumdioxid.

In der DT-AS 10 16 410 wird zur Herstellung einer fluorhaltigen Zahnpaste eine hochdisperse Kieselsäure beschrieben, die durch pyrogene Zersetzung flüchtiger Siliciumverbindungen erhalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnreinigungspaste vorzuschlagen, welche eine hohe Abriebwirkung besitzt und in einem einzigen Zahnreinigungsmittel, welches vorzugsweise durch Zahnärzte verwendet werden soll, die Eigenschaften eines schleifenden Reinigungsmittels und einer fluorabgebenden Zusammensetzung, welche ein pastöse Konsistenz aufweist und für die Verwendung bei herkömmlichen Dentalapparaten geeignet ist, vereinigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Paste ein Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von 0,105 bis 0,037 mm enthält und einen pH von 2,5 bis 5,5 aufweist.

Die Paste besitzt eine Konsistenz, gemessen entsprechend ASTM-Verfahren D 217, von 25 bis 35 mm Eindringung des Konus bei 20° C unter einer Belastung von 82,5 g.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Zahnreinigungsmittel außerdem angesäuertes Phosphat.

Bevorzugte Mittel sind wie folgt gekennzeichnet: Das Fluosilikat ist Ammoniumfluosilikat oder Lithiumfluosilikat; die wäßrige Lösung enthält ein Phosphation in einer Menge von ungefähr 0,05- bis ungefähr 0,5molar; das Zahnreinigungsmittel enthält nur Wasserstoff-, Alkalimetall- und Ammoniumkationen; das Zahnreinigungsmittel enthält einen Eindicker, der gegenüber den anderen Bestandteilen chemisch inert ist; das Siliciumdioxid besitzt eine solche Teilchengröße, daß mehr als ungefähr 95 Gew.-°/o durch ein Sieb der Maschenweite 0,074 mm hindurchgehen; das Gesamtgewicht an Siliciumdioxydschleifmittel ist das 2,5- bis 3,5fache des Gewichts der Lösung, was von der Menge des zugegebenen Eindickers abhängt; und die Paste besitzt eine Konsistenz von 27,5 bis 32,5 mm, gemessen durch das oben beschriebene Verfahren.

Die Herstellung der Zahnreinigungspaste erfolgt in der Weise, daß in einem wäßrigen Medium die folgenden Bestandteile aufgelöst werden: Ein Ammonium- oder Alkalimetallfluosilikat in einer Menge, daß ein Fluorgehalt von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, entsteht, ein lösliches Phosphat und eine Säure in einer Menge, so daß eine Phosphationenkonzentration von ungefähr 0,05- bis 0,5molar und ein pH von 2,5 bis 5,5 entsteht, worauf ein feinverteiltes Siliciumdioxydschleifmittel in einer Teilchengröße von 0,105 bis 0,037 mm und ein gegenüber den restlichen Bestandteilen chemisch inerter Eindicker damit kombiniert wird, so daß ein Zahnreinigungsmitie! mit einer Konsistenz von ungefähr 25 bis 35 mm Eindringung des Konus unter einer Belastung von 82,5 g bei 20⁰C (entsprechend ASTM-Verfahren D 217) erhalten wird.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele '5 näher erläutert

Beispiel 1

Eine Paste wurde gemäß dem folgenden Ansatz ao hergestellt, in dem das Fluosilikat, Phosphorsäure, Phosphat und Hydroxyäthylcellulose in Wasser bei 20⁰C aufgelöst wurden.

Bestandteile	Gewichtsteile
Ammoniumfluosilikat	5,62
Phosphorsäure (85%)	0.79
Mononatriumphosphat-
monohydiat (NaH₂PO₄ · H₂O)	3,18
Hydroxyäthylcellulose-
eindicker (QP 15000)	6,00
Kaliumsorbatschutzmittel	0,30
Geschmacksstoffe und Färbemittel	1,2
- Wasser	ad. 300 ml

In die Lösung wurden bei 2O⁰C 750 Gew.-Teile Siliciumdioxydschleifmittelteilchen eingerührt, die samt und sonders durch ein Sieb der Maschenweite 0,105 mm hindurchgingen und von einem Sieb der Maschenweite 0,037 mm zurückgehalten wurden, wobei mehr als 95 Gew.-% der Teilchen durch ein Sieb der Maschenweite 0,074 mm hindurchgingen. Die Paste hatte einen pH von 3,0 und eine Konsistenz von ungefähr 30 mm, gemessen als Eindringung eines Konus unter einer Belastung von 82,5 g entsprechend ASTM-Verfahren D 217.

Die resultierende Paste war stabil (sowohl bezüglich pH als auch Fluoridkonzentration), kosmetisch annehmbar (Geschmack, Farbe usw.) und besaß eine Konsistenz, die sich für die Verwendung bei einer herkömmlichen Reinigungsvorrichtung eignete und eine Erhöhung des Fluoridgehalts des Zahnschmelzes verursachte, wenn sie in der üblichen Weise verwendet und 3 bis 5 Minuten auf den Zähnen belassen wurde.

Beispiel 2

Die Wirksamkeit der Zahnreinigungspaste
vorliegenden Erfindung in der Fluoridierung von Zahnschmelz wurde dadurch gezeigt, daß ein Zahnreinigungsmittel in wäßriger Lösung hergestellt wurde, weiche Ammoniumfluosilikat (1,2 Gewichtsprozent Fluor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung) und Phosphationen (aus Phosphorsäure und Natriumdihydrogenphosphat) in einer Konzentration von 0,1 molar bei einem pH von 3,0 enthielt, worauf die Lösung mit einem Siliciumdioxydschleifmittel (über 95% gingen durch ein Sieb der Maschenweite 0,074 mm hindurch;

100% wurden durch ein Sieb der Maschenweite 0,037 mm zurückgehalten) in einem Gewichtsverhältnis von 5 Teilen Siliciumdioxyd zu 2 Teilen Lösung gemischt wurde.

Zahnschmelzproben, die mit der obigen Paste behandelt wurden, wurden mit Proben, welche mit der gleichen Lösung behandelt wurden, die aber kein Siliciumdioxyd enthielt, und mit unbehandelten Vergleichsproben verglichen.

Zu jedem Test wurden zehn Zahnschmelzstücke, die vorher von gesunden, mit Bimsstein bearbeiteten Oberflächen von menschlichen Zähnen des verschiedensten Alters abgeschnitten worden waren, willkürlich aus einem großen Vorrat (700) ausgewählt Die Stücke wurden dann mit Paraffinwachs bedeckt, vobei die zu behandelnde Fläche (20 bis 25 mm²) freigelassen wurde, und vier Minuten unter gelegentlichem Umrühren in die Lösung oder Paste eingetaucht Nach der Behandlung wurden sie kurz mit destilliertem Wasser gespült, um das Behandlungspräparat zu entfernen, und dann in metastabiler Calciumphosphatlösung bei 37° C 24 Stunden lang eingeweicht, wodurch die Fluoridentfernung durch Speichel in vivo simuliert wurde.

Nach Entfernung aus der Calciumphosphatlösung wurden die Stücke kurz mit destilliertem Wasser gespült, und 4 Schichten des Schmelzes wurden durch aufeinanderfolgendes Eintauchen in 1,0 ml einer 0,5 n-Perchlorsäure, die sich in der äußeren Wandung einet Conway-Diffusionszelle befand, während Perioden von 30, 60 und 120 Sekunden entfernt Konzentrierte Perchlorsäure (0,5 ml) und 13n-Natriumhydroxyd (0,3 ml) wurden in die entsprechenden Räume der Diffusionszelle eingebracht

Die Dicke einer jeden Schmelzschicht wurde aus einer Calciumanalyse und der Oberfläche des behandelten Schmelzes berechnet wobei ein Calciumgehalt und ein spezifisches Gewicht von 36% bzw. 2,90 angenommen wurde. Das Calcium wurde in den aufgelösten Schmelzschichten durch Atom-Absorptionsspektroskopie bestimmt, wobei 0,5%iges Lanthanchlorid zur Unterdrückung der Phosphatstörung verwendet wurde. Die folgenden Resultate wurden erhalten:

Fluoridaufnahme durch den Schmelz aus Lösungen mit und ohne Schleifmittel

Fluoridpräparat Anzahl der ppm F in zwei aufeinander-

Stücke folgenden Schichten**)

1. 2.

Dicke (μ) jeder Schicht**)
1. 2.

Aufgenommenes F
fog F/cm² χ 20 μ)

Vergleich	30	13Π+75	768 ±45	10,2 ±0,4	10,8 ±0,4	—
Lösung	20	1745 ±95	897 ±86	10,9 ±0,3	10,9 ±0,3	1,9
Lösung + Silicium	10	1733+131	805 ±79	10,8 ±0,5	ll,5±0,4	1,7
dioxyd

Die angegebenen Abweichungen sind Standardfehler.

Beispiel

Die Wirkung des Zusatzes gewisser Huoectante und Eindickungsmittel auf die Fluoridaufnah ne wurde ebenfalls bestimmt, wobei die gleiche Paste verwendet Humectanten der angesäuerten Phosphatlösung vor dem Mischen mit dem Schleifmittel zugegeben wurden. Die Resultate, die durch das gleiche Verfahren wie die

wurde, wie sie in Beispiel 2 beschrieben ist, mit dem ⁴° Resultate von Tabelle 2 erhalten und berechnet wurden, Unterschied, daß die aufgeführten Eindicker und sind in der Folge zusammengestellt.

Fluoridaufnahme durch den Schmelz aus Pasten, die Humectante und Eindickungsmittel enthalten

Mittel

Anzahl der ppm F in zwei aufeinander-Stücke folgenden Schichten***)

1. 2.

Dicke (μ) jeder Schicht***)

2.

Aufgenommenes F
^g F/cm² χ 20 μ)

Nichts (Standard-	10
(Standardpaste)
2% HEC*)	60
3% HEC	10
30% Glycerin	30
40% Sorbit	40
3% COS**)	10

1733±131	805 ±79	10,8 ±0,5	11,5 ±-0,4	1,7
1778±61	964 ±41	10,0 + 0,2	10,6 ±0,2	1,9
1522±U1	835 ±69	10,3 ±0,3	10,5 ±0,2	0,8
1786+ 100	1012 ± 68	8,9 ±0,2	10,2 ±0,3	1,6
1617±73	896 ±58	9,1 ±0,3	10,0 ±0,3	0,9
1765 ±214	874 ±109	9,9 ±0,8	10,9 ±0,7	1,7

Hydroxyäthylcellulose, QP 15 000.
Pyrolisiertes Siliciumdioxyd.
***) Die angegebenen Abweichungen sind Standardfehler.

Für eine richtige prophylaktische Aktivität sollte die Paste einen Fluorgehalt von ungefähr 0,5 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise ungefähr 1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, besitzen. Für die erfindungsgemäßen Zwecke kann das zur Erzielung dieser Fluormenge zu verwendende Fluosilikat stöchiometrisch berechnet werden, wobei angenommen wird, daß das gesamte Fluor im Fluosilikat verfügbar ist.

Eine wirksame Paste wird erhalten, indem das im vorhergehenden Beispiel angegebene Amrnoniumfluosilikat durch eine äquivalente Menge Lithiumfluosilikat ersetzt wird. Zwar können andere Alkalimetallfluosilikate, wie z. B. Natrium- oder Kaliumfluosilikat, ebenfalls anstelle von Ammoniumfluosiükat, in einem beschränkten Ausmaß verwendet werden, aber die geringere Löslichkeit dieser Verbindungen macht ihre Verwen-

dung schwieriger, was insbesondere für die höheren Konzentrationen innerhalb des angegebenen Bereichs gilt

Da chemische Reaktionen an der Zahnschmelzfläche bei der Fluoridierung stattfinden, würde bereits früher festgestellt, daß eine saure Lösung mehr Fluorid abscheidet als eine neutrale Lösung. Somit ist es erwünscht, den pH der vorliegenden Paste innerhalb des Bereichs von ungefähr 2£ bis 5,5 zu halten. In ähnlicher Weise umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Paste Phosphationen, da, wie es in der Technik bekannt ist, die Anwesenheit einer gewissen Menge Phosphationen die Säurelöslichkeit des Schmelzes herabsetzt und die Bildung von Calciumfluorid unterdrückt, wodurch das Fluorid gezwungen wird, mit dem Zahnschmelz die gewünschte Fluoroapatitverbindung zu bilden. Ein Gemisch aus Phosphorsäure und Phosphat (beispielsweise aus einem löslichen Phosphat) wirkt auch als Puffersystem zur Stcbilisierung des pH des Zahnreinigungsmittels während der Fluoridierungsreaktionen. Es wurde gefunden, daß zwischen 0,05- und 0,5molare Konzentrationen am Phosphat einen verhältnismäßig stabilen pH aufrechterhalten, während das Phosphat auch noch andere erwünschte, die Prophylaxe unterstützende Effekte besitzt.

Zwar können andere physiologisch brauchbare Säuren anstelle der Phosphorsäure zur Erzielung des gewünschten pH verwendet werden, aber Phosphorsäure ist die Säure der Wahl, da es das gewünschte Phosphation liefert. Zwar können auch ändert Phosphate als Natriumdihydrogenphosphat, wie z. B. Ammoniumdihydrogenphosphat, verwendet werden, aber es wird bevorzugt, daß die Zusammensetzung als Kationen nur Wasserstoff, Alkalimetalle und Ammonium enthält.

Wie aus den Beispielen 2 und 3 ersichtlich ist, beeinflußt die Konsistenz der gemäß der bevorzugten Ausführunpsform der Erfindung hergestellten Paste offensichtlich die Fluoridaufnahme von Zahnschmelz, und zwar wahrscheinlich deshalb, weil die Kombination dieser Bestandteile in einer übermäßig viskosen Paste eine unzureichende Diffusion von Fluoridionen durch die Paste in dem Zahnschmelz ergibt. Die minimal annehmbare Viskosität hängt sowohl von der Menge als auch der Teilchengröße des Siliciumdioxydschleifmittels ab, welches für Reinigungszwecke in der Paste vorhanden sein muß, und auch von der Konsistenz, die mindestens nötig ist, eine Paste herzustellen, die eine ausreichend lange Zeit an den Zähnen haftenbleibt, so daß eine ausreichende prophylaktische Fluoridisierung des Schmelzes vor sich geht. Es wurde gefunden, daß eine einmal hergestellte und später ausgetrocknete Paste wieder ihre ursprüngliche Wirksamkeit erhält, wenn sie wieder auf die oben beschriebene Konsistenz angefeuchtet wird.

Die bevorzugten Konsistenzen sind mit Hilfe vom ASTM-D 217 beschrieben, e^:n Standardverfahren zur Messung von Konsistenzen verschiedener Materialien; sie sind in mm ausgedrückt, das ist die Tiefe, bis auf welche eine mit einem Gewicht (82,5 g) versehener Konus in die Paste eindringt Die Konsistenz sollte zwischen ungefähr 25 und 35 mm und vorzugsweise zwischen ungefähr 27,5 und 32£ mm liegen.

Die gewünschte Konsistenz kann dadurch erreicht werden, daß man einen Eindicker, wie z. B. Hydroxyäthylcellulose, oder einen anderen Eindicker, der physiologisch annehmbar und gegenüber den restlichen Bestandteilen des Zahnreinigungsmittels chemisch inert ist, zusetzt Alternativ kann auch eine größere Menge Siliciumdioxyd (beispielsweise 3 bis 3,5 Teile auf 1 Teil der Lösung von Beispiel 1) verwendet werden, wobei der Eindicker vollständig weggelassen wird.

Die ausgewählte Teilchengröße des Siliciumdioxyds hängt natürlich von der gewünschten Scheuerwirkung der Paste ab. Eine zu hohe Teilchengröße ergibt eine Mitnahme von Zahnschmelz in schädlichen Mengen, während eine zu feine Teilchengröße den Zahnschmelz nicht ausreichend reinigt so daß eine ausreichende Fluorideindringung ermöglicht wird. Das SiliciumdioxyJschleifmittel sollte vorzugsweise aus Teilchen bestehen, die durch ein Sieb der Maschenweite 0,105 mm hindurchgehen, aber durch ein Sieb der Maschenweite 0,037 mm zurückgehalten werden. Insbesondere sollten 95% Siliciumdioxydteilchen durch ein Sieb der Maschenweite 0,074 mm hindurchgehen.

Jegliche herkömmlichen Färbemittel oder Geschmacksmittel, die in sauren Medien stabil sind und die gegenüber den restlichen Bestandteilen der Zahnreinigungspaste inert sind, können verwendet werden.

Da das Zahnreinigungsmittel vorzugsweise von Zahnärzten verwendet werden soll, wurden die Effekte verschiedener Anwendungsverfahren getestet. 4 Minuten dauernde Behandlungszeiten wurden ausgewählt, welche den vorhergehenden Beispielen entsprechen, und 30 Sekundenzeiten wurden ausgewählt, um eine typische Zahnprophylaxe zu simulieren. Wenn nichts anderes angegeben ist, dann enthielt der Ansatz 20 ml der Lösung von Beispiel 2 gemeinsam mit 2% Hydroxyäthylcellulose, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, und 50 g Siliciumdioxyd. In einigen Fällen wurden Zahnproben einfach in das Präparat eingetaucht; einige Proben wurden mit den Präparaten gerührt; und schließlich wurden einige mi* den Präparaten geschliffen, wobei 21η Gummibecher mit einem festen Druck verwendet wurde. Die Resultate sind in der Folge zusammengestellt.

Effekt der Behandlungsbedingungen auf die Fluoridaufnahme durch Zahnschmelz

Behandlungsbedingungen	Anzahl der	ppm F in	zwei aufeinander-	Dicke (μ)	jeder Schicht·)	Aufgenommenes F
	Stücke	folgenden	Schichten*)			^g F/uti² χ 20 μ)
		1.	2.	1.	2.
30 Sek. mit Schleifen	20	1085 ±88	661 ±53	10,6 ±0,4	11,2 ± 0,3	-0,8
(keine F-Paste)
30 Sek. APSiFe-Lösung	10	1309 ±87	735 ±67	10,5 + 0,4	ll,2±0,4	0,0
4 Min. kein Bewegen	10	1562 ±66	828±61	8,4 ±0,3	9,0 ±0,4	0,9
4 Min. gelegentliches	60	1778±61	964 ±41	10,0 ±0,2	10,6 ±0,2	1,9
Bewegen

*) Die Abweichungen sind Standardfehler.

	7	Anzahl der	18 04 275	Dicke (μ)	/Γ	Aufgenommines F (lig F/cm² χ 20 μ)
Fortsetzung		Stücke
Behandlungsbedingungen		ppm F in zwei aufeinander	1.	*jeder Schicht)**	1,9
	10	*folgenden Schichten)**	8,2 ±0,3
		1. 2.		2.	1.2
4 Min. Abschleifen	10	1977 ±118 1O2O±135	8,8 ±0,4	9,9 ± 0,5
Anfang 30 Sek.					-0,3
4 Min. Abschleifen Ende	20	1623+129 1045±123	9,2 ±03	9,3 ±0,4	-1,0
30 Sek.	20		9,5 ±0,4
30 Sek. kein Bewegen	1270 ±66 758 ±55	9,9 ±0,4
30 Sek. mit Abschleifen	1147 ±73 623 ±52	10,4 ±0,4

*) Die Abweichungen sind Standardfehler.

Die besten Resultate werden erhalten, indem die Zähne zuerst mit dem Zahnpflegemittel geschliffen werden worauf die Paste einige Minuten mit den Zähnen in Berührung belassen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnreinigungspaste, welche in wäßriger Lösung ein Ammonium- oder AJkalimetallfluosilikat in einer Menge enthält, daß mindestens 0,5 Gew.-% Fluorgehalt vorhanden sind und feinverteiltes Siliciumdioxid, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste ein Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von 0,105 bis 0,037 mm enthält und einen pH von 2,5 bis 5,5 aufweist

2. Zahnreinigungsmittel nach Anspruch 1, dadu-eh gekennzeichnet, daß die Konsistenz 25 bis 35 mm beträgt