DE2400721C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnreinigungsmittel gemäß dem voranstehenden Patentanspruch.

Seit langem werden aufgrund ihrer Polierwirkung Salze wie Calciumphosphate, z. B. Dicalcium-orthophosphat-dihydrat, (DCPD), wasserfreies Dicalcium-orthophosphat (ADCP) und Calciumpyrophosphat in Zahnreinigungsmitteln verwendet. Es sind auch andere calcium- und phosphathaltige Verbindungen wie Fluorapatit zur Behandlung und Verhinderung der Karies eingesetzt worden; so wird von McClendon et al in J. Dent. Res., Band 26, Seiten 233-238 (1947) die Verwendung von unreinem Fluorapatit, gepulvertem Phosphatgestein (71,4% Fluorapatit) oder von synthetischem Fluorapatit zur Verminderung der Karies in vivo beschrieben, wobei der synthetische Fluorapatit als Lösung durch tropfenweise Zugabe von Kalkwasser, Orthophosphorsäure und Natriumfluorid zu destilliertem Wasser oder durch Zugabe von Alkohol und Glycerin, sowie Menthol oder Thymol zu Hydroxyapatit mit nachfolgender Zugabe von Natriumfluorid hergestellt wird. Ferner ist die chemische Umwandlung von sekundären Calciumorthophosphaten in kaliumhaltige Fluorapatite aus J. Chem. Soc, 1971, Seiten 33-38, bekannt.

Hydroxyapatit als calcium- und phosphathaltiges Material wurde zur Verbesserung der Remineralisation des Zahnschmelzes entsprechend US-PS 36 79 360 verwendet. Nach den dortigen Angaben wird Dicalcium-orthophosphat-dihydrat in einem Gel mit einem Gehalt an Orthophosphationen und einem Calciumsalz, wie Calciumnitrat, auf die geschädigten Zähne aufgetragen, auf denen sich nach einer gewissen Zeit Hydroxyapatitkristalle bilden.

Aus GB-PS 10 90 340 ist ein Zahnpflegemittel bekannt, das einen Gehalt an einem löslichen Fluoridsalz, einem löslichen Calciumsalz, einem löslichen Phosphatsalz und Natriumchlorid aufweist, wobei die Calcium- und Phosphatsalze in ausreichender Menge vorliegen sollen, damit sie sich im Speichel zu einer übersättigten Lösung eines Apatits umsetzen. Diese übersättigte Apatitlösung muß durch die Anwesenheit einer ausreichenden Menge Natriumchlorid stabilisiert werden, um eine Ausfällung der Calcium- und Phosphatkomponenten zu vermeiden. Es handelt sich also um ein nicht zu den Poliermitteln gehörendes Präparat, mit dessen Hilfe die erst im Speichel gebildete übersättigte Apatitlösung stabilisiert werden soll.

Aus der GB-PS 11 02 024 sind noch Kaugummigrundzusammensetzungen zur Härtung von erweichtem Zahnschmelz bekannt, die Dicalciumphophat-Dihydrat enthalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, Zahnreinigungsmittel zur Remineralisation des kalkhaltigen Zahngewebes und mit langfristiger Wirkung zum Schutz der Zähne gegen Karies zur Verfügung zu stellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Mittel gemäß Patentanspruch vorgeschlagen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmittel die Apatitmaterialien derart verfügbar gemacht werden, daß sie in den verschiedensten Präparaten bei der Mundpflege äußerst vorteilhafte Wirkungen erzielen. Insbesondere wird dadurch, daß Fluorapatit in der Kristallmorphologie des Brushit oder Monetit zur Anwendung kommt, gewährleistet, daß gleichzeitig sowohl die Polierwirkung dieser Materialien als auch die Remineralisierungswirkung derselben genutzt wird. Ferner ist es möglich, die Apatite zu modifizieren und mit speziell erwünschten Ionen zu substituieren, wie z. B. mit Zink, das als Adstringens die erfindungsgemäßen Zahnpflegemittel auch noch wirksam gegen Zahnfleischbluten macht. Schließlich können die Mittel nach der pH-Fluktuationstechnik in einer Herstellungsweise erhalten werden, die den in der Mundhöhle vorherrschenden Bedingungen entspricht, wodurch eine optimale Remineralisierung gewährleistet wird.

Die in den erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmitteln eingesetzten Poliermittel werden vorzugsweise in der Weise hergestellt, daß die Reaktanten anfangs bei einem pH von etwa 7 umgesetzt werden, worauf der pH bis zur Erreichung des Gleichgewichts aufrechterhalten und danach auf etwa 4 erniedrigt und dann bis zur Einstellung des Gleichgewichts aufrechterhalten wird, danach wird der pH erneut auf 7 erhöht und bis zur Erreichung des Gleichgewichts auf diesem Wert gehalten, wobei die Verschiebung des pH-Wertes insgesamt etwa 2- bis 5mal durchgeführt und die Umsetzung bei pH 7 beendet wird. Als Reaktanten können verwendet werden:

• (a) äquimolare Mengen Fluorwasserstoff in wäßriger Lösung und in dieser wäßrigen Lösung suspendierter Hydroxyapatit zur Bildung von Fluorapatit,
• (b) Fluorwasserstoffsäure in wäßriger Lösung und in dieser Lösung suspendierter Hydroxyapatit, wobei die Menge der Fluorwasserstoffsäure geringer als die zur Umsetzung des Hydroapatits benötigte äquimolare Menge ist, und wobei Fluorhydroxyapatit gebildet wird,
• (c) Calciumfluorid in wäßriger Lösung und CaHPO₄, Ca₅OH(PO₄)₃ und/oder CaHPO₄ × 2 H₂O sowie Phosphorsäure und ein nichtphosphathaltiges Calciumsalz, welches Calciumionen im molaren Überschuß von Calcium- und Phosphatausgangsverbindungen zur Calciumfluorid bis etwa 20 : 1 liefert, zur Bildung von Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit,
• (d) Monofluorphosphatsalze in wäßriger Lösung und Apatit, ein Apatit mit einem Caciumdefizit der Formel Ca_10-y H _y (OH)_2-y (PO₄) × ₆n H₂O,wobei 0 <n< 10 und 0 <y< 2 sind, Hydroxyapatit, Flurhydroxyapatit, oder Fluorapatit zur Bildung von mit Fluorphosphationen substituierten Apatiten,
• (e) Alkalicarbonate oder -bicarbonate und Hydroxyapatit in wäßriger Suspension zur Bildung von carbonationenhaltigen Hydroxyapatiten,
• (f) nichtfluorhaltige Verbindungen, die andere nichttoxische zweiwertige Metallionen als Calcium liefern, und eine Suspension von Hydroxyapatit, Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit zur Bildung von Apatiten, in welchen ein Teil der Calciumionen durch die nicht-toxischen zweiwertigen Metallionen ersetzt ist,
• (g) Fluorwasserstoff oder ein wasserlösliches Alkalifluorid und eine Suspension von Hydroxyapatit, hergestellt nach Variante (f), zur Bildung von Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit, bei welchem ein Teil des Calciums durch nicht-toxische zweiwertige Metallionen ersetzt ist, sowie
• (h) Fluoride einer Verbindung, die nicht-toxische zweiwertige Übergangsmetallionen liefert, und eine Apatitaufschlämmung.

Vorzugsweise enthalten die Zahnreinigungsmittel der Erfindung eine Mischung aus Fluorapatit und wasserfreiem Dicalciumphosphat mit jeweils der Kristallmorphologie des Brushit oder eine Mischung aus Fluorapatit mit der Kristallmorphologie des Monetit und wasserfreiem Dicalciumphosphat oder eine Mischung aus Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit und Calciumpyrophosphat in einem Gewichtsverhältnis von Apatit zu Pyrophosphat von etwa 1 : 10 bis etwa 10 : 1 oder eine Mischung aus Fluorapatit, wasserfreiem Dicalciumphosphat und Calciumpyrophosphat, oder Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit sowie eine wasserlösliche, Fluorid bildende Verbindung, die unter Bildung von etwa 0,01 bis 1 Gew.-% Fluoridionen ionisiert.

Bevorzugt ist ferner, daß das Zahnreinigungsmittel der Erfindung die Verbindung (6), in der als Übergangsmaterial Zink vorliegt, enthält.

Die in den erfindungsgemäßen Zahnpflegemitteln enthaltenen Verbindungen können auch mit einem anderen Poliermittel und/oder mit einem wasserlöslichen fluorhaltigen Salz vermischt sein.

Analytisch reiner Fluorapatit (FA) kann durch Umsetzung von Dicalcium-orthophosphat-dihydrat, (DCPD) oder (DCP × 2 H₂O) oder (CaHPO₄ × 2 H₂O), mineralogisch Brushit, mit einer wäßrigen Lösung von Fluorwasserstoff oder Ammoniumfluorid hergestellt werden. Die Kristallmorphologie des Brushit zeigt lamellenförmige, plattenähnliche monokline Kristalle. Unter analytisch rein wird verstanden, daß keine Kationen irgendwelcher Bestandteile der Umsetzungsmischung im Kristallgitter des FA-Produktes vorhanden sind, wie es z. B. eintreten kann, wenn in der Umsetzungslösung Alkalifluoride verwendet werden. Die Reaktion läuft in Gegenwart einer organischen Base oder von Ammoniak als Puffer ab, besonders bei Verwendung von Fluorwasserstoffsäure. Die bevorzugte organische Base ist Triethanolamin. Der pH bei Beginn der Reaktion beträgt etwa 5 bis 8, da sich bei niedrigeren pH-Werten Calciumfluorid und bei höheren pH-Werten Hydroxyapatit bilden kann. Geeignet ist ein pH-Bereich von etwa 5,5 bis 7, besonders geeignet ein solcher von 6,5. Fluoridionen diffundieren in das DCPD und induzieren eine Umwandlung im festen Zustand unter Bildung von Fluorapatit, wobei der pH in der überstehenden Flüssigkeit abfällt. Die Reaktion verläuft bei Zimmertemperatur in etwa 7 Tagen und bei etwa 100°C in etwa 2 Tagen. Vorzugsweise wird die Reaktion bei etwa 90°C während mindestens 2 Tagen durchgeführt. Das fluoridhaltige Reagenz wird in solchen Mengen eingesetzt, daß sich eine Fluoridmenge von etwa stöchiometrischer Menge bis etwa dem 1,1fachen der stöchiometrischen Menge des DCPD ergibt. Größere Mengen Fluoridionen fördern die Bildung von Calciumfluorid, das in analytisch reiner Form erhalten wird, wenn ein 2,5facher Überschuß über die stöchiometrische Menge eingesetzt würde. Bevorzugt wird eine Fluoridmenge bei der Bildung von analytisch reinem FA von dem etwa 1,05fachen der stöchiometrischen Menge eingesetzt.

FA hat die Fähigkeit, kariöse Schädigungen der Zähne zu remineralisieren und Fluorionen zum Schutz des Zahnschmelzes zu liefern. Er kann auch als Poliermittel wirken.

Bei der oben beschriebenen Umsetzung in Lösung wird analytisch reiner FA erhalten, ohne daß zu einer Reaktion unter geschlossenen Bedingungen oder zu einer Hochtemperatursynthese mit vor kurzem angegebenen Temperaturen von mehr als 1000°C übergegangen werden müßte.

Zur Herstellung eines Fluorapatitmaterials mit remineralisierenden und den Zahnschmelz schützenden Eigenschaften sowie mit Polierwirkung in der Art des DCPD (Brushit) oder des ADCP (Monetit), wird FA aus DCPD oder ADCP oder aus Mischungen dieser Verbindungen mit einem Verhältnis von DCPD zu ADCP von etwa 10 : 1 bis 1 : 10, vorzugsweise von 10 : 1 bis etwa 1 : 1 hergestellt.

Die Reaktion wird durch Umsetzung des Calcium-orthophosphatsalzes (DCPD, ADCP oder deren Mischungen) mit einem Alkalifluorid wie Kaliumfluorid, vorzugsweise Natriumfluorid, in einem Molverhältnis von Calcium-orthophosphatsalz (ausschließlich des Kristallisationswassers) zu Fluoridionen von etwa 5 : 1 bis 1 : 1 und von vorzugsweise etwa 5 : 1 durchgeführt. Die Reaktion erfolgt in wäßriger Lösung bei Temperaturen von Raumtemperatur bis etwa 100°C und vorzugsweise etwa 90°C schnell und vollständig. Zur Einstellung des pH-Wertes nahe dem Neutralpunkt kann eine organische Base wie Triethanolamin eingesetzt werden. Die Reaktion wird in inerten Kunststoffgefäßen, z. B. aus Polyethylen, durchgeführt.

Das FA-Reaktionsprodukt weist die Kristallmorphologie des Brushit und/oder des Monetit auf.

Bei diesen Verfahren, bei denen die Kristalleigenschaften des Brushit und/oder Monetit beibehalten werden, wird ein Teil der Calciumkomponenten des FA-Produktes durch die Alkalikationen des Fluoridsalzes ersetzt.

Gegebenenfalls können die Anteile an DCPD und Alkalifluoriden, insbesondere bei Reaktionstemperaturen von über 40°C, so eingestellt werden, daß sich bestimmte Verhältnisse von FA und ADCP bilden, die beide die Kristallstruktur des Brushit aufweisen. In ähnlicher Weise können die Reaktionsbedingungen und Temperaturen (vorzugsweise 90°C) bei Verwendung von ADCP und Alkalifluoriden so eingestellt werden, daß sich teilweise FA bildet, so daß sich als Produkt eine Mischung aus FA und ADCP mit jeweils der Struktur des Monetit bildet.

Weiterhin können die in den Mitteln der Erfindung eingesetzten Apatite in einer zum Schutz des Zahnschmelzes besonders wirksamen Weise hergestellt, in einem für Zahnreinigungszwecke geeigneten Träger suspendiert und in die Löcher und Spalten der Zähne eingebracht werden, wo sie eine langfristige Wirkung zum Schutz der Zähne gegen Karies entfalten und darüber hinaus auch Lieferanten für diejenigen Komponenten sind, die zur Remineralisation des kalkhaltigen Zahngewebes notwendig sind.

Der pH-Wert von menschlichem Speichel variiert innerhalb weiter Grenzen, meist zwischen etwa 4,5 und etwa 7,5, so daß auf diese Weise Bedingungen entstehen, die das Wachstum und die Entwicklung von Kristallen des Hydroxyapatits HA, Fluorhydroxyapatits FHA und FA fördern. Diese Kristalle sind chemisch mit denen des menschlichen Zahnschmelzes identisch, so daß ihre Bildung und das Wachstum an beschädigten Stellen des Zahnes wie z. B. in Löchern oder Spalten zu einer Heilung des Gewebes und zu einem Schutz gegen weitere kariöse Schädigungen führen kann.

Dieses Wachstum und Entwicklung von apatitartigen Kristallen fördernden pH-Bedingungen haben zu Verfahren geführt, bei denen calcium- und phosphathaltige Verbindungen mit kontrollierter Reinheit durch Synthese in Lösung hergestellt werden. So wird analytisch reiner FA aus einer wäßrigen Fluoridsuspension hergestellt, wenn der pH-Wert der überstehenden Flüssigkeit wiederholt zwischen pH 4 und pH 7 fluktiert. Dazu wird HA durch Neutralisation von Orthophosphorsäure mit einer Aufschlämmung von Calciumoxid hergestellt und in einem inerten und nicht reaktiven Behälter, z. B. aus Polyethylen, mit einem etwa 5%igem Überschuß von Fluorwasserstoffsäure zusammengegeben.

Das Reaktionsmedium wird auf pH 7 mit einer Base wie Ammoniumhydroxid, Triethanolamin oder ähnlichem gepuffert. Der pH wird dann langsam durch Zugabe von Salpetersäure auf pH 4 erniedrigt, so daß sich ein Gleichgewicht einstellt. Durch Zugabe einer konzentrierten Lösung der Base wird der pH dann wieder auf 7 erhöht. Der pH-Wert wird zwischen 4 bis 7 zwei oder mehrere Male geändert. Bei jedem pH-Wert von 4 oder 7 soll eine ausreichende Zeit gewartet werden, so daß sich ein chemisches Gleichgewicht einstellt und das Kristallitwachstum beginnen kann. Eine Zeitspanne von etwa 1 Stunde bis zu 8 Stunden und meist von 1 Stunde bis zu 3 Stunden soll zwischen jeder Änderung des pH-Wertes liegen. Das FA-Reaktionsprodukt wird abfiltriert, gewaschen und zwar beispielsweise etwa 2 bis 5 mal mit Wasser, dann mit Aceton und anschließend getrocknet. Der in analytischer Reinheit anfallende FA wird in stöchiometrischen Mengen erhalten. Diese Verbindung ist ein geeignetes Poliermittel und hat darüber hinaus remineralisierende Eigenschaften. Außerdem versorgt sie den Zahnschmelz mit Fluorionen.

Die eben beschriebene pH-Fluktuationstechnik kann zur Herstellung anderer Apatite modifiziert werden.

FHA kann in ähnlicher Weise hergestellt werden, wenn zur Umsetzung mit HA weniger als äquimolare Mengen Fluorwasserstoffsäure Anwendung finden. Zur Verwendung als Poliermittel hat das bevorzugte FHA-Reaktionsprodukt die empirische Formel

CA₁₀(OH)_1,6F_0,4(PO₄)₆.

Falls bei der Herstellung von FA oder FHA einige Alkalikationen in das Kristallgitter eingelagert werden sollen, kann die Fluorwasserstoffsäure durch Alkalifluoride wie beispielsweise LiF, NaF, KF, RbF oder CsF ersetzt werden. Basische Puffer zur Einstellung des pH-Wertes der überstehenden Flüssigkeit auf pH 7 werden bei Verwendung von Alkalifluoriden nur eingesetzt, wenn dies notwendig ist.

Die pH-Fluktuationstechnik zur Herstellung von FA und FHA kann weiter verändert werden, indem Calciumfluorid mit einem Lieferanten für Calcium- und Orthophosphationen umgesetzt wird. Zur Herstellung von fluorhaltigen Apatiten wird daher Calciumfluorid in Säure mit einem Gehalt an Ausgangsverbindungen an Calcium- und Orthophosphationen gelöst und der pH auf etwa 7 durch Zugabe einer Base eingestellt.

Die angesäuerte Mischung hat einen pH von etwa 4 oder darunter.

Geeignete Ausgangsverbindungen für Calcium- und Orthophosphationen sind lösliche Calcium-orthophosphatsalze. Dabei werden die Calcium-orthophosphate in deutlichem Überschuß zu den Calciumfluoriden in einem Verhältnis bis etwa 20 : 1 eingesetzt. Zur Bildung von Fluorapatit ist das minimale Molverhältnis 9 : 1.

Als geeignete Calcium-orthophosphate können beispielsweise Verbindungen der Formel

CaHPO₄, CA₅OH(PO₄)₃ oder CaHPO₄ × 2 H₂₀

eingesetzt werden.

Bei Verwendung eines Calcium-orthophosphates wird als Säure vorzugsweise Salpetersäure eingesetzt.

Anstelle von oder zusätzlich zu Calcium-orthophosphaten kann als Ausgangsquelle für Orthophosphationen Orthophosphorsäure eingesetzt werden. Bei Verwendung von Orthophosphorsäure wird eine zusätzliche Ausgangsverbindung für Calciumionen außer Calciumfluorid benötigt, wie beispielsweise Calciumcarbonat oder ein anderes Calciumsalz.

Als Base zur Hebung des pH-Wertes auf etwa 7 wird wiederum vorzugsweise eine flüchtige Base wie Ammoniumhydroxid oder Triethanolamin eingesetzt; gegebenenfalls können aber auch nichtflüchtige Basen wie Alkalihydroxide Verwendung finden, wenn die Aufnahme von Alkalikationen in den Fluorapatit gedudet werden kann.

Der pH-Wert fluktuiert 2 bis 5 mal, z. B. 3 mal, zwischen etwa 4 und 7, wobei die Lösung bei jedem oberen oder unteren pH-Wert eine gewisse Zeitspanne, z. B. etwa 1 Stunde sich selbst überlassen wird und wobei ein End-pH-Wert von 7 eingestellt wird.

Nach Beendigung der Reaktion kann das feste Produkt aus dem flüssigen Medium in an sich bekannter Weise wie durch Absetzen oder Filtration abgetrennt werden.

Calciumfluorid ist ein übliches Ausgangsmaterial für die verschiedenen erfindungsgemäßen Verfahren. Auch diese Verbindung kann durch Fluktuation des pH-Wertes hergestellt werden.

Insbesondere werden HA, FA oder HFA, die empirisch als

Ca₁₀(OH)_2-x F _x (PO₄)₆,

wobei x 0, 1 oder 2 bedeuten kann, ausgedrückt werden können, mit Fluorwasserstoffsäure in einem basischen Puffer wie Triethanolamin oder Ammoniumhydroxid bei pH 7 umgesetzt. Dann wird der pH-Wert auf 4 durch Zugabe von Salpetersäure eingestellt und mehrere Male (z. B. etwa 2 bis 5 mal) durch Basenzusatz auf pH 7 erhöht, wobei sich Calciumfluorid bildet, wenn eine stöchiometrische Menge Fluorwasserstoffsäure, bezogen auf die Apatitausgangsverbindung, eingesetzt wird. Bei Verwendung einer geringeren als der stöchiometrischem Menge an Fluorwasserstoffsäure bildet sich eine Mischung aus Calciumfluorid und FA. Ganz oder teilweise anstelle des Apatit können auch andere Calcium-orthophosphate wie beispielsweise DCPD und ADCP eingesetzt werden.

In den erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmitteln können verschiedene Ionen in die Apatite durch Fluktuation des pH-Wertes eingelagert werden, z. B. Monofluorphosphationen in Apatite, und so bei der Remineralisation zur Aufnahme in den Zahnschmelz verfügbar sein. Die verwendeten Apatite können reiner Apatit oder ein Apatit mit Calciumdefizit entsprechend der empirischen Formel

Ca_10-y H _y (OH)_2-y (PO₄)₆×n H₂O,

wobei 0 <n< 10 und 0 <y< 2 bedeuten, oder HA, HFA oder FA sein. Zur Herstellung dieser Apatite können die bereits beschriebenen Verfahren wie pH-Fluktuation oder Beeinflussung der Morphologie Anwendung finden.

Diese zur Zahnpflege geeigneten Verbindungen mit einem Gehalt an Monofluorphosphationen werden aus den entsprechenden Apatitverbindungen durch wiederholte (2- bis 5fache) Änderung des pH-Wertes einer wäßrigen Lösung eines Monofluorphosphates mit einem Gehalt an der entsprechenden Apatitsuspension zwischen einem pH von etwa 4 und etwa 7 und abschließende Trennung des festen Produktes von der überstehenden Flüssigkeit hergestellt. Beispielsweise wird Natrium-monofluorphosphat in einer wäßrigen Suspension des Apatits aufgelöst, dann der pH-Wert auf etwa 4 durch Zugabe einer Mineralsäure wie Salpetersäure erniedrigt. Nach einer Zeitspanne von beispielsweise etwa 1 Stunde bei diesem pH-Wert wird der pH-Wert langsam durch Zugabe einer Base auf 7 gebracht. Vorzugsweise werden flüchtige Basen wie Ammoniumhydroxid eingesetzt, gegebenenfalls können auch andere Basen wie Alkalihydroxide Verwendung finden. Nach einer gewissen Zeitspanne, wie etwa 1 Stunde wird die Suspension wieder angesäuert und der ganze Vorgang mehrfach, z. B. dreimal wiederholt. Der entstehende, wahrscheinlich teilweise anstelle des Orthophosphates Monofluorionen enthaltende, Apatit wird in an sich bekannter Weise wie durch Absetzen oder Filtration von der überstehenden Flüssigkeit abgetrennt.

Nach dem pH-Fluktuationsverfahren zur Herstellung der in den erfindungsgemäßen Zahnpflegemitteln angewandten Poliermittel können auch Carbonationen in HA eingelagert werden. Diese Verbindungen, bei denen die Carbonationen in das Kristallgitter des HA eingelagert zu sein scheinen, sind völlig verschieden von anderen bisher bekannten Apatiten, die Carbonationen in Bindung enthalten. Der carbonatsubstituierte HA hat ähnliche physikalische Eigenschaften wie Talk, ohne dessen unerwünschte Wirkungen, die teilweise gegen dessen Verwendung in kosmetischen Zubereitungen oder in zur oralen Anwendung bestimmten Präparaten geltend gemacht worden sind und ist daher als vollständiger oder teilweiser Ersatz des Talks in kosmetischen Zubereitungen verwendbar. Da darüber hinaus Apatite bei Anwendung in Zahnreinigungsmitteln ein Lang­ zeit-Lieferant für die zur Remineralisation der Apatitkristallstruktur des Zahnschmelzes benötigten Verbindungen sind, können die durch pH-Fluktuation erhaltenen Verbindungen daher, gegebenenfalls mit einer weiteren Ausgangsverbindung für zusätzliche Orthophosphationen, in Zahnreinigungsmitteln Anwendung finden, wobei sie auch eine milde Schleif- und Polierwirkung ausüben.

Zur Herstellung der neuen Verbindungen wird die bereits beschriebene Fluktuation des pH-Wertes durchgeführt. Eine wäßrige Suspension von Hydroxyapatit wird auf einen pH-Wert von etwa 4 angesäuert und der Gleichgewichtseinstellung überlassen. Der pH-Wert wird dann durch Zugabe eines neutralen oder basischen Carbonationen liefernden Materials wie von Alkalicarbonaten oder -bicarbonaten, z. B. Natriumcarbonat oder vorzugsweise Natriumbicarbonat auf etwa 7 erhöht. Nach Einstellung des Gleichgewichts wird die Suspension durch Zugabe von Säure wieder angesäuert und dann wieder neutralisiert. Dieses Verfahren wird etwa 2 bis 5 mal wiederholt.

In den erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmitteln kann das Calcium in Apatitmaterialien wie beispielsweise HA, FA oder FHA teilweise mit Hilfe der bereits beschriebenen Verfahren durch andere nichttoxische zweiwertige Metalle wie durch Erdalkalimetalle wie Magnesium und Strontium oder durch Übergangsmetalle wie Zink, Kupfer, Kadmium, Nickel, Kobalt, Eisen oder Mangan ersetzt werden. Diese zweiwertigen Metallionen werden in solchen Mengen eingeführt, daß die Nichtgiftigkeit erhalten bleibt. Erfindungsgemäß ersetzen sie 0,1 bis 1 Gew.-% der Calciumkationen. Derartige Metallionen können bestimmte erwünschte Effekte auslösen, wenn sie in die Mundhöhle eingebracht werden. Es ist beispielsweise bekannt, daß Zink zu einer Verringerung des Zahnfleischblutens führt. Zahlreiche andere Metalle sind normalerweise im Zahnschmelz enthalten, so daß ihr Vorliegen in den Apatitverbindungen die Einbringung in den Zahnschmelz bei der Remineralisation erleichtert. Zahnschmelz kann beispielsweise Zink in Mengen von etwa 2000 ppm enthalten.

Zinksubstituierte Apatite wie zinksubstituiertes HA, FA und FHA können durch Umsetzung eines Zinksalzes mit den Apatitverbindungen unter den Bedingungen der pH-Fluktuation wie bei den Verfahren zur Herstellung von FA und FHA hergestellt werden. Hydroxyapatit wird in ein Gefäß eingebracht und beispielsweise mit einer wäßrigen Lösung von etwa 10^-2M Zinknitrat versetzt. Der pH-Wert wird mehrere Male, z. B. etwa dreimal zwischen 7 und 4 verschoben, wobei jedesmal die Gleichgewichtseinstellung abgewartet wird. Nach dem Filtrieren und Waschen mit Wasser und einem organischen Lösungsmittel wie Aceton wird die entstehende feste Verbindung getrocknet. Die Konzentration des Zinks in der Lösung bestimmt den Substitutionsgrad des Zinks im Hydroxyapatit.

Zur Herstellung von zinksubstituiertem FHA aus HA können ähnliche Verfahren angewendet werden, indem HA zuerst mit einer Lösung von Fluorwasserstoff oder eines löslichen Fluorids und dann mit einer Zinknitratlösung unter pH-Fluktuation behandelt wird. Gegebenenfalls kann auch nach Herstellung eines zinksubstituierten HA durch Umsetzung mit Fluorwasserstoff oder mit einem löslichen Salz dieser Säure unter wechselnden pH-Bedingungen zinksubstituiertes FHA gewonnen werden.

Abpufferung auf einen höheren pH-Wert (etwa 7) kann durch Anwendung einer Base wie Ammoniumhydroxid oder Triethanolamin erreicht werden.

Die Herstellung von mit anderen zweiwertigen Ionen außer Zink substituierten Verbindungen kann auf ähnliche Weise durchgeführt werden.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß wenn HA gleichzeitig mit einem nichttoxischen zweiwertigen Metallion außer Calcium wie beispielsweise Zink und einem Fluoridion unter gleichzeitiger pH-Fluktuation behandelt wird, ein anderes Endprodukt als ein durch ein zweiwertiges Metallion substituiertes FHA entsteht.

Es wird angenommen, daß anstelle des getrennten Austausches von M²⁺ gegen Ca²⁺ und F^- gegen OH^- die 2 Ionen in das Kristallgitter des Apatits als ein komplexes Fluoranion wie beispielsweise als MF₄^2- oder MF₆^4- oder als eine Mischung beider eintreten. Diese Anionen ersetzen Orthophosphatgruppen im Apatit.

In einen typischen Experiment wird eine Aufschlämmung von Apatit in Wasser mit einer Lösung mit einem Gehalt an Fluoridionen einer Konzentration von 10^-2M und Zinkionen einer Konzentration von 10^-3M behandelt. Der pH-Wert der überstehenden Flüssigkeit wird meist 3 bis 4 mal über den Bereich von etwa 7 bis 4 bis 7 durch Zugabe von Salpetersäure und Ammoniumhydroxid geändert, wobei nach jeder pH- Änderung zur Einstellung des Gleichgewichtes etwa 1 Stunde gewartet wird. Während der Umsetzung wird mehr Orthophosphat als bei einer Vergleichsprobe ohne zugesetzte zweiwertige Kationen frei, woraus zu entnehmen ist, daß ein anderes Anion in den Apatit eingelagert wurde. Nach Vervollständigung der Reaktion, meist bei dem höheren pH-Wert, kann das feste Produkt in an sich bekannter Weise wie durch Absetzen oder Filtration aus dem flüssigen Medium entfernt werden.

Die Hauptstütze für die Annahme, daß unter den Bedingungen einer pH-Fluktuation eine Substitution durch ein komplexes Fluoranion eintritt, ist die Tatsache, daß die Hydroxylstretchbande in den IR-Spektren der substituierten Hydroxyapatite nicht verschwindet, solange nicht über die zur Bildung von MF₄^2- oder MF₆^4- benötigte Menge überschüssige Fluoridionen vorliegen. Die Fluoridanalyse der Feststoffe zeigt, daß die erwartete Fluoridaufnahme eingetreten ist.

Wenn mehr Fluoridionen als zur Bildung von MF₄^2- oder MF₆^4- notwendig sind, vorliegen, verringert sich die Hydroxylbande im IR-Spektrum nahe 3600 cm^-1 und spaltet auf, woraus sich ergibt, daß auch eine direkte Substitution von OH^- durch F^- eintritt.

Außer den bereits beschriebenen calcium- und phosphathaltigen Verbindungen können weitere derartige Verbindungen nach den angegebenen Verfahren hergestellt werden.

Wie bereits erwähnt, kann Calcium durch ander nichttoxische zweiwertige Metallionen wie Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle, z. B. Zink, Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen und Mangan in Apatiten wie HA, FA und FHA ersetzt werden. Diese Ionen können auch in DCPD oder ADCP zur Erzielung besonderer Wirksamkeiten wie der Verhinderung von Zahnfleischbluten im Falle von Zinkionen eingelagert werden. Bei Einlagerung in DCPD können die zweiwertigen Ionen auch die Stabilität des Materials verbessern und die Umwandlung in ADCP bei der Lagerung verhindern. Die zweiwertigen Metallionen ersetzen meist etwa 0,1 bis 5% des Calciumkations und liegen somit in nichttoxischen Mengen in den calcium- und phosphathaltigen Verbindungen vor.

Zinksubstituiertes DCPD kann durch Umsetzen einer wäßrigen Aufschlämmung mit einem Gehalt an einer Mischung aus Calcium­ oxid und Zinkoxid oder einer Mischung aus Calciumcarbonat und Zinkcarbonat mit Orthophosphorsäure hergestellt werden.

Gegebenenfalls kann zinksubstituiertes DCPD auch durch Umsetzen einer wäßrigen Lösung aus einer Mischung von Calcium- und Zinkhalogeniden wie beispielsweise Calciumchlorid und Zinkchlorid oder aus einer wäßrigen Lösung einer Mischung aus Calciumnitrat und Zinknitrat mit einer wäßrigen Lösung aus einer Mischung aus einbasischem und dibasischem Natriumorthophosphat hergestellt werden, wobei der pH während der Reaktion nicht mehr als 5 und vorzugsweise etwa 4 bis 4,5 betragen sollte. Die Temperatur der Reaktionsmischung soll nicht über 30°C und vorzugsweise nicht über 20°C ansteigen.

Wenn anstelle der Zinkverbindungen entsprechende nichttoxische zweiwertige Metallionen verwendet werden, kann Calcium auch in DCPD und ADCP in ähnlicher Weise durch andere nichttoxische Metallionen ersetzt werden.

Das nach dem angegebenen Verfahren hergestellte DCPD, in dem ein Teil des Calcium durch nichttoxische zweiwertige Metallionen wie Zink ersetzt ist, kann calciniert werden, so daß sich Calciumpyrophosphatpolier- oder -schleifmittel bilden, die durch eine entsprechende Menge nichttoxischer zweiwertiger Metallionen substituiert sind. Die Calcinierung wird bei geeigneten Temperaturen wie beispielsweise etwa 500°C durchgeführt.

Die beschriebenen Apatite, die als Polier- und Schleifmittel und in einigen Fällen als Remineralisierungshilfen für den Zahnschmelz wirksam sind, werden in Zahnreinigungsmittel wie Zahnpasten eingearbeitet.

Von den verschiedenen Apatiten sind FA und FHA, die in Brushit- oder Monetitmorphologie vorliegen oder durch pH-Fluktuationsverfahren hergestellt wurden, ob sie analytisch rein sind oder verschiedene Ionen wie Monofluorphosphationen oder nichttoxische zweiwertige Metallionen enthalten, in Zahnreinigungsmitteln besonders wirksam, wenn diese zusätzlich Salze enthalten, die in Wasser oder Speichel unter Bildung von fluorhaltigen Ionen ionisieren. Die fluorhaltigen Apatitverbindungen führen Fluor an Löcher und Spalten in den Zähnen heran, gewährleisten damit Antikariesschutz und fördern die Remineralisation dieser Zahnteile, während die ionisierbaren fluorhaltigen Verbindungen zu einem Schutz der Zähne gegen Karies aufgrund der täglichen Prophylaxe führen.

Geeignete Salze, die zu Fluoridionen ionisieren sind beispielsweise Alkalifluoride wie Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Ammoniumfluorid oder Fluoride anderer Metalle wie Zinn-II- fluorid oder Fluoride organischer Basen sowie Verbindungen, die Fluor enthalten und dieses bei der Zersetzung als Fluoridionen abgeben wie beispielsweise Alkali- wie Natrium-, Kalium- oder Ammonium-fluorphosphate und -difluorphosphate sowie lösliche Monofluorphosphate und Difluorphosphate des Ammoniums und anderer Kationen sowie unlösliche Monofluorphosphate und Difluorphosphate von anderen Kationen wie beispielsweise Calcium. Gegebenenfalls können auch lösliche Silicofluoride wie Alkalisilicofluoride oder andere komplexe Fluoride eingesetzt werden.

Diese Salze werden meist in solchen Mengen eingesetzt, daß sie etwa 0,01 bis 1 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,1 Gew.-% Fluoridionen ergeben. Häufig verwendete Mengen für Natriumfluorid, Zinn-II-fluorid und Natriummonofluorphosphat sind 0,3, 0,4 bzw. 0,76 Gew.-%.

Zahnreinigungsmittel wie Zahnpasten enthalten im allgemeinen ein Polier- oder Schleifmittel. Die in den erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmitteln eingesetzten calcium- und phosphathaltigen Verbindungen können als einzige Polier- oder Schleifmittel eingesetzt werden. Zusammen mit diesen Verbindungen können aber zur Erzielung einer besonderen Polier- oder Schleifwirkung auch andere übliche Poliermittel Anwendung finden. Derartige Verbindungen sind beispielsweise unlösliches Natriummetaphosphat, Kaliummetaphosphat, Tricalciumphosphat, in üblicher Weise hergestelltes Calciumphosphat-dihydrat, in üblicher Weise hergestelltes wasserfreies Dicalciumphosphat, Calciumpyrophosphat, Magnesiumorthophosphat, Trimagnesiumphosphat, Calciumcarbonat, Aluminiumoxide einschließlich hydratisierter Aluminiumoxide, Aluminiumsilikat, Zirkonsilikat, Kieselgele einschließlich kristalliner Kieselgele oder deren Mischungen. Bevorzugt werden als zusätzliche Poliermittel unlösliches Natriummetaphosphat, wasserfreies Dicalciumphosphat oder Calciumcarbonat eingesetzt, da diese Verbindungen feinteilig sind und eine durchschnittliche Teilchengröße von unter 10 µm aufweisen.

Zusammen mit den in den erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmitteln verwendeten Apatiten Materialien wie FA und FHA ist auch Calciumpyrophosphat ein geeignetes Poliermittel. Mischungen aus ADCP und FA zeigen eine hohe Schleifwirkung. Falls eine noch größere Schleifwirkung erwünscht ist, können Mischungen aus Calciumpyrophosphat und FA oder FHA in Gewichtsverhältnissen von etwa 1 : 10 bis 10 : 1 eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann diese Mischung durch teilweise Umwandlung von Dicalciumphosphat in FA mit einer vorbestimmten Menge eines Alkalifluorides wie Natriumfluorid, Filtrieren und Calcinieren bei etwa 270°C unter Bildung von Calciumpyrophosphat aus dem in Mischung mit dem bereits gebildeten FA vorliegenden restlichen Dicalciumphosphat hergestellt werden.

Der Gesamtgehalt an Poliermitteln in den Zahnreinigungsmitteln macht etwa 20 bis 99% der Gesamtmischung aus.

Die Zahnreinigungsmittel können Tenside enthalten, um erwünschte Reinigungs-, Schaum- und antibakterielle Eigenschaften zu erzielen. Diese Verbindungen werden je nach Art der gewünschten Eigenschaften ausgewählt und sind meist anionische, nichtionische oder kationische wasserlösliche Verbindungen. Vorzugsweise werden wasserlösliche nichtseifenartige oder synthetische Tenside verwendet. Geeignete Tenside sind beispielsweise die wasserlöslichen Salze höherer Fettsäure-monoglycerid-monosulfate wie das Natriumsalz von Kokosölfettsäuren-monoglycerid-monosulfat, höhere Alkylsulfate wie Natrium-laurylsulfat, Alkylolefinsulfonate, Alkylarylsulfonate wie Natrium-dodecyl-benzolsulfonat, höhere Fettsäureester der 1,2-Hydroxy-propansulfonate wie Natriumsalze von Kokosölfettsäureestern des 1,2-Dihydroxypropansulfonates und deren Mischungen.

Die Tenside werden meist in Mengen von etwa 0,05 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eingesetzt.

Weitere geeignete oberflächenaktive Verbindungen sind die im wesentlichen gesättigten höheren aliphatischen Acylamide von niederaliphatischen Aminocarbonsäuren mit etwa 12 bis 16 C-Atomen in der Acylgruppe. Der Aminosäureanteil stammt im allgemeinen von niederen aliphatischen gesättigten Monoaminocarbonsäuren mit etwa 2 bis 6 C-Atomen, und zwar meist von Monocarbonsäuren. Geeignete Verbindungen sind beispielsweise die Fettsäureamide des Glycins, Sarcosins, Alanins, der 3-Aminopropansäure und des Valins mit etwa 12 bis 16 C-Atomen in der Acylgruppe. Besonders günstige Wirkungen werden mit den N-Lauroyl-, N-Myristoyl- und N-Palmitoyl- sarcosinverbindungen erzielt.

Die Amidverbindungen können in Form der freien Säuren oder in Form der wasserlöslichen Salze wie der Alkali-, Ammonium-, Amin- oder Alkylolaminsalze eingesetzt werden. Derartige Verbindungen sind beispielsweise Natrium- und Kalium-N-lauroyl-, -N-myristoyl- und -N-palmitoylsarcoside, Ammonium- und Äthanol-amin-N-lauroyl-sarcosid, -N-lauroyl-sarcosin und Natrium-N- lauroyl-glycid und -alanin. Unter Aminocarbonsäureverbindungen und Sarcosiden werden solche Verbindungen verstanden, die eine freie Carboxylgruppe aufweisen oder die als wasserlösliche Carbonsäuresalze vorliegen.

Die oben genannten Verbindungen werden in reiner oder in im wesentlichen reiner Form verwendet. Sie sollten möglichst frei von Seifen und ähnlichen höheren Fettsäureverbindungen sein, da diese die Wirksamkeit beeinträchtigen. Die Menge an fettsäureartigen Verbindungen beträgt im allgemeinen weniger als 15 Gew.-% des Amids und vorzugsweise weniger als 10% und beeinträchtigt dann die Wirksamkeit nicht.

Bei cremeförmigen Zahnreinigungsmitteln werden Flüssigkeiten und Feststoffe in solchen Mengen eingesetzt, daß sich eine ausdrückbare cremeartige Masse mit erwünschter Konsistenz ergibt. Als Flüssigkeiten werden in der Trägermasse meist Wasser, Glycerin, Sorbitlösung, Propylenglykol, Polyethylenglykol wie Polyethylenglykol 400, oder deren Mischungen verwendet. Meist werden Mischungen aus Wasser und einem Feuchthalte- oder Bindemittel wie Glycerin oder Sorbit eingesetzt, wobei vorzugsweise Glycerin Anwendung findet. Der Gesamtflüssigkeitsgehalt beträgt etwa 20 bis 75 Gew.-% der Mischung. Außerdem werden meist Geliermittel verwendet, wie natürliche und synthetische Gummen und gummiähnliche Materialien wie Irisch Moos, Traganth, Alkali- wie Natriumcarboxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Polyvinylpyrrolidon, Stärke oder wasserlösliche hydrophile kolloidale Polymere und synthetische anorganische Silicattone wie beispielsweise Verbindungen, die der Formel

[Si_0,8Mg_5,1Li_0,6H_7,6O₂₈]^0,6- Na^0,6+

entsprechen. Gegebenenfalls können auch bestimmte Kieselgele wie kolloidale Kieselgele und Kieselsäureaerogele verwendet werden. Bevorzugte Geliermittel aufgrund ihrer Verträglichkeit sind Irisch Moos und Natrium-carboxymethylzellulose. Der Geliermittelgehalt beträgt etwa 0,5 bis 5 Gew.-%.

Zahlreiche andere Hilfsstoffe können zu den erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmitteln zugegeben werden, wie beispielsweise färbende und weißfärbende Verbindungen, Konservierungsstoffe, Silikone, Chlorophyllverbindungen oder ammoniakhaltige Verbindungen wie Harnstoff, Diammoniumphosphat oder deren Mischungen. Die Hilfsstoffe werden je nach Art der Zubereitungen in solchen Mengen zugesetzt, daß sie die Eigenschaften des Zahnreinigungsmittels nicht beeinträchtigen.

Die erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmittel können gegebenenfalls antibakteriell wirksame Verbindungen enthalten, die meist in Mengen von etwa 0,01 bis 5 und vorzugsweise von 0,05 bis 1,0 Gew.-% zugesetzt werden. Derartige Verbindungen sind beispielsweise
N¹-4(Chlorbenzyl)-N⁵-(2,4-dichlorbenzyl)-biguanid;
p-Chlorphenyl-biguanid;
4-Chlorbenzhydryl-biguanid;
4-Chlorbenzhydrylguanyl-harnstoff;
N-3-Lauroxypropyl-N⁵-p-chlorbenzyl-biguanid;
1,6-Di-p-chlorphenylbiguanidohexan;
1-(Lauryldimethylammonium)-8-(p-chlorbenzyldimethylammonium)- octan-dichlorid;
5,6-Dichlor-2-guanidino-benzimidazol;
N¹-p-Chlorphenyl-N⁵-laurylbiguanid;
5-Amino-1,3-bis-(2-ethylhexyl)-5-methyl-hexahydropyrimidin;
und ihre nichttoxischen Säureadditionssalze.

Zum Aromatisieren der Mischungen können geeignete Aromatisierungs- und Süßungsmittel zugesetzt werden. Geeignete Aromamittel sind beispielsweise ätherische Öle wie die Öle aus Krauseminze, Pfefferminze, Gaultheria, Sassafras, Nelken, Salbei, Eukalyptus, Majoran, Zimt, Zitrone und Orange oder Methylsalicylat. Geeignete Süßungsmittel sind beispielsweise Saccharose, Lactose, Maltose, Sorbit, Natriumcyclamat oder Saccharin. Aromatisierungs- und Süßungsmittel machen zusammen etwa 0,01 bis 5% oder mehr der Gesamtmischung aus.

Die erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmittel sollen einen dem Gebrauchszweck angemessenen pH haben. Der Anfangs-pH- Wert bei Bestimmung in der Mischung soll fast neutral und vorzugsweise etwa 7 sein. Zur Einstellung des Anfangs-pH-Wertes können gegebenenfalls geeignete Verbindungen zugesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele näher erläutert. Die Herstellung des Zahnpflegemittels erfolgt in an sich bekannter Weise. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Herstellung der Apatite Beispiel 1

In einem Polyethylengefäß wurden 40 g DCPD bei 90°C mit 500 ml einer wäßrigen 10^-1M Fluorwasserstofflösung in einem mit Triethanolamin auf pH 6,5 gepufferten Reaktionsmedium umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde 7 Tage sich selbst überlassen. Das gebildete feste Produkt wurde abfiltriert, dreimal mit Wasser und dann zweimal mit Aceton gewaschen und bei 100°C getrocknet.

Die chemische Analyse, Röntgenbeugungsspektrum, IR-Analyse und Mikroskopie zeigen analytisch reinen FA, Ca₅F(PO₄)₃ mit einem Ca : P-Verhältnis von 1,65 bis 1,68 und einem Fluorgehalt von 3,76 bis 3,78 an. Da bei Glühen bei 1000°C kein Gewichtsverlust eintritt, hat keine Bildung von Calciumpyrophosphat stattgefunden, woraus sich ergibt, daß eine vollständige Umwandlung von DCPD eingetreten ist. Das reine FA-Reaktionsprodukt zeigt die lamellare Morphologie der plattenähnlichen monoklinen Kristalle der Brushit-Ausgangsverbindung.

Beispiel 2

In einem Polyethylenbehälter wurden 40 g DCPD mit 500 ml einer wäßrigen 10^-1M Natriumfluoridlösung bei 90°C während einer Zeit von 7 Tagen zur Einstellung des Gleichgewichtes umgesetzt. Das Molverhältnis von Dicalciumphosphat zu Fluoridionen war 5 : 1. Das erhaltene feste FA wurde filtriert, dreimal mit Wasser und zweimal mit Aceton gewaschen und bei etwa 60°C getrocknet.

Das FA-Reaktionsprodukt, das einige in das Kristallgitter des Apatit eingetretene Natriumionen enthält, zeigt die lamellare Morphologie der plattenähnlichen monoklinen Kristalle der Brushit-Ausgangsverbindung.

Wenn in der angegebenen Reaktion das Molverhältnis von Dicalciumphosphat zu Fluoridionen auf 7 : 1 erhöht wird, entsteht eine Mischung aus ADCP und FA, die beide die lamellare Kristallmorphologie der Brushit-Ausgangsverbindung aufweisen.

Wenn die so erhaltene Mischung aus FA und ADCP bei oberhalb 300°C calciniert wird, entsteht eine Mischung aus FA und Calciumpyrophosphat, wobei das letztere sich durch thermische Zersetzung des restlichen ADCP bildet.

Beispiel 3

In einem Polyethylenbehälter wurden 32 g ADCP mit 500 ml einer wäßrigen 10^-1M Natriumfluoridlösung bei 90°C während einer Zeit von 7 Tagen zur Einstellung des Gleichgewichtes umgesetzt, wobei das Molverhältnis von Dicalciumphosphat zu Fluoridion 5 : 1 war. Das erhaltene feste FA wurde abfiltriert und wie in den vorangegangenen Beispielen getrocknet.

Das FA-Reaktionsprodukt zeigt die Kristallmorphologie der Monetit-Ausgangsverbindung.

Durch Anheben des Molverhältnisses von ADCP zu Fluoridion auf 7 : 1 wird eine Mischung aus ADCP und FA mit jeweils der Kristallmorphologie der Monetit-Ausgangsverbindung erhalten.

Die so hergestellte Mischung aus FA und ADCP ergibt nach dem Calcinieren bei über 300°C eine Mischung aus FA und Calciumpyrophosphat, wobei das letztere durch thermische Zersetzung des restlichen ADCP entsteht.

Beispiel 4

Orthophosphorsäure wurde mit einer wäßrigen Aufschlämmung von Calciumoxid unter Bildung von HA, Ca₅OH(PO₄)₃, in einem Polyethylenbehälter neutralisiert. Dann wurde eine equimolare Menge wäßriger Fluorwasserstoffsäure bei Raumtemperatur zugegeben und der pH der Reaktionsmischung am Neutralpunkt durch Zusatz von 0,88 g Ammoniumhydroxid gehalten. Die Reaktion wurde zur Einstellung des Gleichgewichtes zwei Stunden sich selbst überlassen.

Dann wurde der pH-Wert der Reaktionsmischung durch langsame Zugabe von wäßriger 10 M Salpetersäure auf 4 erniedrigt und die Einstellung des Gleichgewichtes während einer Zeit von mindestens einer Stunde abgewartet. Zur Wiederherstellung eines pH-Wertes von 7 wurde dann langsam Ammoniumhydroxidlösung zugegeben. Bei diesem pH-Wert stellt sich das Gleichgewicht während einer Zeitspanne von mindestens einer Stunde ein. Anschließend wurde langsam Salpetersäure bis zu einem pH von 4 zugesetzt, bei welchem sich das Gleichgewicht während einer Zeit von mindestens einer Stunde einstellt. Der pH-Wert wurde wiederholt von 7 auf 4 und zurück verschoben; der abschließende pH-Wert war 7 und wurde mindestens zwei Stunden aufrechterhalten. Das FA-Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, gewaschen und wie bereits beschrieben getrocknet.

Der pH-Wert wurde längere Zeit bei 4 und 7 gehalten, um die Einstellung des chemischen Gleichgewichtes und das Kristallitwachstum zu ermöglichen. Die Anzahl der pH-Verschiebungen hängt von der gewünschten Fluoridaufnahme ab. Je häufiger die pH-Verschiebung durchgeführt wird, desto größer ist die Fluoridaufnahme. Drei Verschiebungen oder Fluktuationen ergeben eine Aufnahme von etwa 86 bis 89% Fluorid, 5 Verschiebungen etwa 95 bis 96%. Die Wirksamkeit der Fluoridaufnahme kann auch durch Erhöhung des Molverhältnisses von Fluorwasserstoff verbessert werden, indem etwa 5% Überschuß über die theoretisch zur Bildung von FA benötigte Menge eingesetzt werden.

Das erhaltene FA weist ein Ca : P-Verhältnis von 1,66 bis 1,68 : 1 auf und ist analytisch rein. Die empirische Formel des Produktes lautet

Ca₅F_0,95(OH)_0,05(PO₄)₃.

Beispiel 5

Beispiel 4 wurde wiederholt, außer, daß das Reaktionsverhältnis zwischen HA und Fluorwasserstoff so eingestellt wurde, daß sich ein 70%iger Überschuß von HA ergab. Das nach wiederholter Verschiebung des pH-Wertes erhaltene Reaktionsprodukt ist analytisch reines FHA, das mit der empirischen Formel

Ca₅(OH)_0,75F_0,25(PO₄)₃

wiedergegeben werden kann.

Beispiel 6

Calciumfluorid wurde mit DCPD in einem Molverhältnis von 1 : 9 durch Auflösen beider Verbindungen in einer möglichst geringen Menge wäßriger Salpetersäure und Erhöhung des pH-Wertes auf 7 mit 0,880 Ammoniumhydroxid umgesetzt. Das Gleichgewicht stellte sich während einer Zeit von zwei Stunden ein. Die wiederholte Verschiebung des pH-Wertes wurde wie in Beispiel 4 durchgeführt, wobei mit Gleichgewichtseinstellung bei pH 7 abgeschlossen wurde. FA wurde dann aus der Reaktionsmischung abgetrennt.

Dieses Verfahren kann zur Herstellung von FHA durch Verringerung des Molverhältnisses von Calciumfluorid zu DCPD eingesetzt werden. Bei einem Molverhältnis von 1 : 18 entsteht beispielsweise FHA der empirischen Formel

Ca₅F_0,5(OH)_0,5(PO₄)₃.

Beispiel 7

Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei aber anstelle von Fluorwasserstoff Natrium-monofluorphosphat mit HA umgesetzt wurde. Das Gleichgewicht wurde bei pH 7 und pH 4 wiederholt eingestellt und bei pH 7 belassen. Das Reaktionsprodukt enthält Monofluorphosphationen im Apatitmolekül. Anstelle von HA können auch die in den Beispielen 4 und 5 hergestellten Verbindungen FA und FHA eingesetzt werden, so daß FA und FHA mit substituierten Monofluorphosphationen erhalten werden.

Beispiel 8

10 g HA wurden in Wasser suspendiert und der pH-Wert der Aufschlämmung durch Salpetersäure auf 4 erniedrigt. Die Suspension blieb eine Stunde bei diesem pH-Wert. Dann wurde langsam Natriumbicarbonat in kleinen Anteilen zugegeben, bis der pH-Wert 7 erreicht war. Bei diesem pH wurde die Lösung wiederum eine Stunde belassen. Die Verschiebung des pH-Wertes in der beschriebenen Weise wurde wiederholt durchgeführt und bei einem Wert von pH 7 beendet. Das unlösliche Produkt wurde aus der Flüssigkeit durch Filtration gewonnen.

Dieses Produkt weist innerhalb der Apatitstruktur substituierte Carbonat- oder Bicarbonationen auf und zeigt eine geringere Schüttdichte als die des Ausgangs-HA. Die Oberflächeneigenschaften ähneln den Eigenschaften von Talk.

Beispiel 9

50 g HA wurden in einen Polyethylenbehälter eingebracht und mit 1 Liter einer wäßrigen 10^-2M Zinknitratlösung versetzt. Der pH-Wert wurde durch Zugabe von 0,86 g Ammoniumhydroxid auf 7 eingestellt und zur Erreichung des Gleichgewichts zwei Stunden hierbei belassen. Dann wurde langsam ausreichend 10 M Salpetersäure zugegeben, um den pH-Wert auf 4 zu erniedrigen, bei welchem die Mischung etwa eine Stunde belassen wurde. Die Verschiebung des pH-Wertes wurde wiederholt durchgeführt und bei einem Wert von pH 7 beendet. Das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, gewaschen und wie beschrieben getrocknet.

Das Endprodukt ist ein Hydroxyapatit, in welchem ein Teil des Calciums durch Zink ersetzt ist. Es kann durch die empirische Formel

Ca_4,75Zn_0,25(OH)(PO₄)₃

wiedergegeben werden. Dieses Hydroxyapatitreaktionsprodukt kann dann nach den Verfahren der Beispiele 4 und 5 anstelle des dort verwendeten HA weiterverarbeitet werden, so daß FA und FHA entstehen, in denen etwa 5% der Calciumkationen durch Zink ersetzt sind.

Gegebenenfalls können auch die FA- und FHA-Reaktionsprodukte der Beispiele 4 und 5 in diesem Beispiel anstelle des HA eingesetzt werden, so daß ebenfalls FA- und FHA-Produkte erhalten werden, in denen 5% der Calciumkationen durch Zink ersetzt sind.

Beispiel 10

Das Verfahren von Beispiel 9 wurde so geändert, daß die zu dem HA zugesetzte wäßrige Lösung gleichzeitig 10^-2M Natriumfluorid und 10^-3M Zinknitrat enthielt. In dem Apatitreaktionsprodukt sind PO₄^3--Ionen durch ZnF₄^2--Ionen ersetzt.

Beispiel 11

Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei anstelle von Zinknitrat Kupfernitrat verwendet wurde. Dieses Produkt ist ein blaugefärbter Hydroxyapatit, in dem ein Teil des Calciums durch Kupfer ersetzt ist.

In ähnlicher Weise können blaue Apatite erzeugt werden, wenn FA und FHA verwendet werden. Wenn weniger als 5% der Calciumkationen durch Kupfer ersetzt sind, wird die Schüttdichte des Endproduktes im Vergleich zum Ausgangsapatit verringert.

Beispiel 12

In diesem Beispiel wird die Herstellung von mit Zinkionen substituiertem DCPD beschrieben.

Verfahren A

Eine wäßrige Aufschlämmung aus 43 g Calciumoxid und 4 g Zinkoxid wurde langsam 170 g einer wäßrigen 88%igen Orthophosphorsäurelösung bei Raumtemperatur zugesetzt. Die Temperatur soll nicht über 20°C, der pH-Wert nicht über 5 ansteigen.

Das sich bildende Reaktionsprodukt ist ein DCPD, bei dem etwa 5% der Calciumkationen durch Zinkionen ersetzt sind.

Verfahren B

Das Verfahren A wurde wiederholt, wobei aber 95 g Calciumcarbonat und 7 g Zinkcarbonat anstelle von Calciumoxid und Zinkoxid eingesetzt wurden. Bei diesem Verfahren bildet sich das gleiche Reaktionsprodukt.

Verfahren C

Zwei Liter einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an 105 g Calciumchlorid und 7 g Zinkchlorid und 2 Liter einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an 142 g dibasischem Natriumorthophosphat und 10 g monobasischem Orthophosphat wurden langsam unter Rühren zu einem Liter einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an 20 g monobasischem Natriumorthophosphat bei Raumtemperatur zugegeben. Der pH-Wert sollte nicht über 5 ansteigen. Das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, gewaschen und wie angegeben getrocknet. Das Endprodukt ist ein DCPD, in dem etwa 5% der Calciumkationen durch Zink ersetzt sind.

Verfahren D

Das Verfahren C wurde wiederholt, wobei aber 224 g Calciumnitrat-tetrahydrat und 15 g Zinknitrat-hexahydrat anstelle von Calciumchlorid und Zinkchlorid verwendet wurden. Es bildete sich das gleiche Reaktionsprodukt wie bei dem Verfahren C.

Das Kristallisationswasser kann aus den Produkten der Verfahren A bis D durch Erwärmen auf etwa 200°C entfernt werden, wobei sich ADCP mit einem Gehalt an Zinkionen anstelle eines Teiles der Calciumionen bildet.

Beispiel 13

Die Reaktionsprodukte der Verfahren nach Beispiel 12 wurden bei 500°C bis zum konstanten Gewicht calciniert. Das calcinierte Produkt ist ein Calciumpyrophosphat, in welchem der prozentuale Gehalt der Calciumionen ersetzenden Zinkionen im wesentlichen der gleiche wie bei den nichtcalcinierten Ausgangsverbindungen ist.

Herstellung der erfindungsgemäßen Zahnreinigungsmittel Beispiel 14

Aus den angegebenen Bestandteilen wurde eine Zahnpasta mit einem Gehalt an einem wasserlöslichen und einem unlöslichen Fluorid hergestellt:

Teile BestandteileZahnpasta

FHA*)40 FA*)- HA*)- Glycerin25 Natrium-N-lauroyl-sarcosinat1,0 Natrium-carboxymethylzellulose1,0 Natrium-monofluorphosphat0,35 Natrium-fluorid- Aroma-, Konservierungs-, Farbstoffe usw.q. s.
ad 100

*) FHA, FA und HA wurden nach den Verfahren in Beispiel 7 hergestellt und enthielten Monofluorphosphationen. Im Fall des FHA*) wurde die Verbindung zuerst nach dem Verfahren entsprechend Beispiel 5 so hergestellt, daß 25% des Hydroxylgehaltes des HA durch Fluorid ersetzt waren.

Die Zahnpasta liefert Fluorid zum Schutz des Zahnschmelzes aus der wasserlöslichen, fluoridbildenden Komponente und enthält darüber hinaus unlöslichen Apatit mit einem Gehalt an Fluorphosphationen, der Apatit- und Fluoridmaterial für Risse und Sprünge im Zahnschmelz darbietet. Eine ähnliche Versorgung läßt sich erzielen, wenn FA oder FHA ohne einen Gehalt an Monofluorphosphationen verwendet werden.

Beispiel 15

Folgende Zahnpasten mit nach dem Verfahren des Beispiels 1 erhaltenem analytisch reinem FA wurden hergestellt:

Beispiel 16

Aus den angegebenen Bestandteilen wurden Zahnpasten hergestellt, wobei der verwendete FA entsprechend Beispiel 2 hergestellt wurde und die Kristallmorphologie der Brushit-Ausgangsverbindung aufwies:

Das in den Zahnpasten A und C eingesetzte ADCP wurde entsprechend Beispiel 2 unter Verwendung eines Überschusses an DCPD hergestellt. Es weist die Kristallmorphologie der Brushit-Ausgangsverbindung auf.

Das Calciumpyrophosphat in Zahnpasta E wurde entsprechend Beispiel 2 unter Verwendung von überschüssigem DCPD und durch Calcinieren des entstehenden ADCP erhalten.

Beispiel 17

Die Zahnpasten aus Beispiel 16 wurden nochmals unter Verwendung des in Beispiel 3 erzeugten FA hergestellt. Das in den Zahnpasten A und C verwendete ADCP und das in Zahnpaste E verwendete Calciumpyrophosphat wurden nach den in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren erzeugt.

Beispiel 18

Die Zahnpasten A und D aus Beispiel 16 wurden unter Verwendung eines FA nach der pH-Fluktuationsmethode des Beispiels 4 nochmals hergestellt.

Beispiel 19

Aus den angegebenen Bestandteilen wurden die folgenden Zahnpasten hergestellt, wobei der verwendete FHA nach dem pH-Fluktuationsverfahren von Beispiel 5 erzeugt worden war:

Beispiel 20

Die Zahnpasten aus Beispiel 16 wurden nochmals unter Verwendung eines FA aus Calciumfluorid und DCPD entsprechend dem Verfahren von Beispiel 6 hergestellt.

Beispiel 21

Aus den angegebenen Bestandteilen wurden die folgenden Zahnpasten mit einem einen Gehalt an Monofluorphosphationen aufweisenden Apatit entsprechend Beispiel 7 hergestellt:

Beispiel 22

Aus den angegebenen Bestandteilen wurden die folgenden Zahnpasten unter Verwendung mit Carbonationen substituiertem HA, erzeugt nach dem Verfahren in Beispiel 8, hergestellt:

Beispiel 23

Nach dem in Beispiel 9 angegebenen Verfahren wurden aus den folgenden Bestandteilen Zahnpasten hergestellt. In dem verwendeten Apatitmaterial waren 5% der Calciumkationen durch Zinkionen ersetzt.

Beispiel 24

Aus den angegebenen Bestandteilen wurde eine Zahnpasta hergestellt. Der verwendete HA war durch Fluorzinkationen substituiert und wurde nach dem in Beispiel 10 angegebenen Verfahren hergestellt.

BestandteileTeile

Fluorzinkat-apatit 5 DCPD35 Glycerin25 Natrium-N-lauroyl-sarcosinat 1 Natrium-carboxymethylzellulose 1 Wasser, Aroma-, Konservierungs-, Farbstoffe usw.q. s.
ad 100

Beispiel 25

Zur Herstellung der folgenden Zahnpasten wurde DCPD verwendet, bei welchem Zinkionen einen Teil der Calciumionen ersetzten und das nach den Verfahren A, B, C und D des Beispiels 13 hergestellt worden war.

In dem verwendeten Apatitmaterial war ein Teil der Calciumionen außerdem durch Zinkionen ersetzt. Diese Apatite waren nach dem in Beispiel 9 angegebenen Verfahren hergestellt worden.

Beispiel 26

Zur Herstellung der angegebenen Zahnpasta wurde ein Calciumpyrophosphat verwendet, das entsprechend dem Verfahren in Beispiel 13 hergestellt worden und bei dem ein Teil der Calciumionen durch Zinkionen ersetzt war:

BestandteileTeile Calciumpyrophosphat (mit Zinkionen)45 Glycerin10 Sorbit (70%)12 Irisch Moos 1,5 Natrium-benzoat 0,5 Natrium-saccharinat 0,2 Natrium-laurylsulfat 1,5 Wasser, ätherische Öle, Farbstoffe usw.q. s. ad 100

Claims (2)

1. Zahnreinigungsmittel mit einem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 90 Gew.-%

   • (1) Fluorapatit,
   • (2) Fluorhydroxyapatit,
   • (3) Hydroxyapatit, Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit mit jeweils in dem Kristallgitter eingelagerten Monofluorphosphationen,
   • (4) Hydroxyapatit, Fluorapatit oder Fluorhydroxyapatit, in denen 0,1 bis 1 Gew.-% der Calciumionen durch die nicht-toxischen zweiwertigen Kationen des Zinks, Kupfers, Nickels, Kobalts, Eisens, Mangans, Magnesiums oder Strontiums ersetzt sind,
   • (5) Hydroxyapatit mit in dem Kristallgitter eingelagerten Carbonationen und/oder
   • (6) Hydroxyapatit mit in dem Kristallgitter eingelagerten komplexen Fluor- Anionen eines nicht-toxischen zweiwertigen Übergangsmetalls
2. enthält.