DE3737798A1

DE3737798A1 - Antibiotisch wirksame legierung

Info

Publication number: DE3737798A1
Application number: DE19873737798
Authority: DE
Inventors: Isamu Kato; Sadayuki Yuhda; Naoki Oda; Masahiro Suganuma
Original assignee: Sankin Industry Co Ltd
Current assignee: Sankin Industry Co Ltd
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1988-06-01
Also published as: JPS63118041A; AU604432B2; CA1325901C; GB2196987B; GB8726063D0; JPH0332623B2; US4822567A; AU8086687A; GB2196987A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine antibiotisch wirksame Legierung und insbesondere eine antibiotisch wirksame Legierung mit einer solchen Bearbeitbarkeit, daß diese einfach in komplizierte Formen von kieferorthopädischem Zubehör, wie kieferorthopädische Brackets, Klammern und Bänder, gitterartige Verbindungseinlagen und Milchzahnkronen verarbeitbar ist. Die erfindungsgemäßen Legierungen sind außerdem geeignet zum Herstellen von faserartigen Legierungen und mechanischen Bestandteilen, die hygienisch bleiben müssen, wie Teile eines Wasser-Reinigungsapparates. In der folgenden Beschreibung wird kieferorthopädisches Zubehör beispielhaft für alle geeigneten Gegenstände behandelt.

Im Dentalbereich ist bekannt, zum Korrigieren von okklusiven Fehlstellungen kieferorthopädische Bänder und Brackets einzusetzen. Sie werden für ein Jahr und länger zwischen und um die Zähne und das Zahnfleisch des Patienten eingesetzt. Jedoch bieten diese häufig Bakterien die Möglichkeit sich einzunisten und darin zu vermehren, was zu einem Kariesbefall der Zähne führt.

Die Folge ist, nachdem die okklusiven Fehlstellungen korrigiert worden sind, daß eine weitere Behandlung der kariösen Zähne erforderlich wird. Die erreichte Korrektur der Zahnstellung wird durch die schadhaften kariösen Zähne zunichte gemacht. Dies führt für den Patienten zu einem finanziellen Verlust.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die oben genannten Probleme zu lösen und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine antibiotisch wirksame Legierung bereitzustellen, die geeignet ist zum Herstellen von Sanitärgegenständen, wie kieferorthopädisches Zubehör.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine antibiotisch wirksame Legierung bereitzustellen, die eine verbesserte Bearbeitbarkeit hat, so daß diese in einfacher Weise in komplizierte Formen von Sanitärgegenständen, wie kieferorthopädisches Zubehör, verarbeitet werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung, die eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung zeigt, deutlich.

Erfindungsgemäß enthält eine antibiotisch wirksame Legierung mit verbesserter Bearbeitbarkeit Co, Fe, Ni und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei die Metallgehalte in den folgenden Bereichen liegen:

30% ≦ 3,0 · Fe + Ni
Fe + Ni ≦ 58%
Co ≧ 42%.

Die Erfinder haben festgestellt, daß die auf ein kieferorthopädisches Zubehör aufgebrachte Co-Schicht in der Lage ist, Bakterien in der Nähe des Zubehörs abzutöten. Sie haben ferner herausgefunden, daß das kobaltbeschichtete Metall sich jedoch nur schwer zu solch komplizierten Formen wie beim kieferorthopädischen Zubehör verarbeiten läßt. Zur Beseitigung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß eine Legierung aus Kobalt, Eisen und Nickel verwendet. Im Ergebnis wird die Bearbeitbarkeit der Legierung verbessert, ohne die antibiotischen Wirkungen zu beeinträchtigen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird hiernach beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Darin zeigt Fig. 1 anhand einer graphischen Darstellung die Anteile der hinzugefügten Fe- und Ni-Gehalte.

Beispiel

Es wurden 31 Scheiben (Nr. 1 bis Nr. 31) aus Legierungen hergestellt, die wie aus Tabelle I hervorgeht, jeweils unterschiedliche Anteile der Legierungsgehalte von Co, Fe, Ni, Cr, Cu, Si und Mn haben. Die Scheiben haben jeweils die gleiche Dicke (1 mm) und den gleichen Durchmesser (10 mm). Diese Scheiben wurden auf ein Nährmedium, in dem Streptococcus mutans K1R, IB, BHT, FA1 und OMZ176 wuchs, aufgelegt. Die bei jeder Scheibe auftretenden bakterienfreien Bereiche wurden jeweils individuell beobachtet und das Ergebnis in Tabelle I festgehalten, wobei die Anmerkungen A, B und C die Bewertung mit Bezug auf die Verfärbungsänderung angeben:
A:keine Farbänderung; B:geringe Farbänderung bis zu einem noch vertretbaren Ausmaß; C:wesentliche Farbänderung bis zu einem nicht mehr zu vertretenden Ausmaß.

Tabelle I

Es hat sich gezeigt, daß der Zusatz eines geringen Anteils von Si und Mn der Legierung eine ausreichende deoxidierende Eigenschaft gibt. Jedoch wenn die Anteile von Si und Mn 2% bzw. 3% übersteigen, werden die Legierungen zu spröde, um sie zu komplizierten Formen zu verarbeiten. Bevorzugt ist daher für Si ein Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% und für Mn von 0,1 bis 3 Gew.-%.

Wie zuvor beschrieben, enthält die erfindungsgemäße antibiotisch wirksame Legierung zusätzlich zu Co noch Fe und Ni, so daß die Legierungen eine verbesserte Bearbeitbarkeit und eine antibiotische Wirkung haben. Jeder durch die Legierungen erzielte Effekt wird hiernach im einzelnen beschrieben:

Antibiotische Wirkung

Im Bereich von kieferorthopädischem Zubehör oder Teilen, die in den Zähnen eingesetzt werden, tritt sehr leicht Zahnbelag auf. Streptococcus mutans, das für den kariösen Befall von Zähnen bekannt ist, setzt sich in dem Zahnbelag fest, ernährt sich davon und vermehrt sich. Es erzeugt dabei ein oxidierendes Mittel, das den pH-Wert der kieferorthopädischen Einsätze verringert. Das erfindungsgemäß in der Legierung enthaltende Kobalt zeigt eine antibiotische Wirkung für die Bakterien. Und zwar werden, wenn der pH-Wert infolge einer größeren Zahl von Streptococcus mutans sinkt, Kobalt-Ionen erzeugt, die das Wachsen von Bakterien verhindern.

Die experimentellen Ergebnisse haben gezeigt, daß ein Co-Anteil von mindestens 42% in der Legierung ausreicht, das Wachstum von S. mutans zu verhindern, da, solange der pH-Wert der Einsätze und ihrer Umgebung nicht größer als 6 ist, Co-Ionen in ausreichender Menge abgegeben werden. Üblicherweise liegt der pH-Wert im Mund zwischen 6,5 und 7,0, Werte bei denen eine Abgabe von Co nicht auftritt. Jedoch wenn sich S. mutans im Mund vermehrt, zeigt das in den Einsätzen enthaltene Co folgende Eigenschaften:
Wenn der pH-Wert 6,0 oder weniger erreicht, beginnen die Co-Ionen zu eluieren, vorausgesetzt, der Gehalt von Co ist nicht weniger als 42%. Andernfalls ist es schwierig, eine ausreichende Elution von Co-Ionen sicherzustellen, die die Vermehrung von S. mutans verhindern; das bedeutet andererseits, daß der Gehalt von Fe und Ni höchstens 58% betragen darf. In Fig. 1 zeigen die punktierten Linien die Vorraussetzung zum Erreichen optimaler Bedingungen. Es ist wichtig zu bemerken, daß die Elution von Co-Ionen solange nicht auftritt, bis ein kritischer Punkt erreicht wird, bei der das S. mutans sich so weit vermehrt hat, daß es die Zähne angreift. Der Zahnschmelz der Zähne beginnt sich aufzulösen, wenn der pH-Wert 5,2 oder weniger erreicht. Vorteilhafterweise beginnt das Co bei einem pH-Wert von 6,0 oder weniger zu eluieren. Es ist allgemein bekannt, daß, wenn die Zahl der eluierten Co-Ionen zu groß wird, diese die Gesundheit gefährden können. Jedoch konnte bei Verwendung von künstlichem Speichel gezeigt werden, daß die Elution in dem Speichel kein solches Ausmaß annimmt, daß sie die Gesundheit gefährdet.

Bearbeitbarkeit

Es ist allgemein bekannt, daß die Größe einer Legierung, wenn sie zum Herstellen von Gegenständen für die Zahnbehandlung mit komplizierten Formen, wie kieferorthopädischen Einsätzen, verwendet wird, unter Druck um mindestens 20% reduziert werden muß. Jedoch hat sich gezeigt, daß eine Legierung, die ausschließlich Kobalt enthält, dieser Anforderung nicht genügt. Daher werden Eisen und Nickel in einem Anteil von (Fe + Ni ≦ 58%) hinzugefügt. Tabelle I zeigt, daß die Bearbeitbarkeit von dem Anteil von Fe und Ni abhängt; in Tabelle I gibt "E (sehr gut)" eine Reduktionsrate von 50% oder mehr, "G (gut)" den Bereich von 50% (ausgenommen 50%) bis 20% und "P (schlecht)" eine Reduktionsrate von weniger als 20% an. Auf der Basis der bei den Experimenten erhaltenen Ergebnisse wurde die folgende Gleichung als optimaler Bereich von Fe und Ni gemäß der vorliegenden Erfindung festgestellt:

30% ≦ 3,0 · Fe + Ni

wobei Fe und Ni die Prozentangaben dieser Elemente angeben.

Zusätzlich zu Fe und Ni wird vorteilhafterweise Cr und/oder Cu zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beigefügt. Der Anteil soll dabei jeweils höchstens 5% betragen. Cr und Cu verhindern, daß die Legierung durch die Korrosion von Kobalt rot wird. Jedoch wenn der Anteil von Cr oder Cu 5% übersteigt, wird die Korrosionsbeständigkeit so hoch, daß die Co-Ionen nicht mehr eluieren können, wenn der pH-Wert im Mund einen bestimmten Wert erreicht. Als Untergrenze für den Anteil von Cr und Cu wird bevorzugt ein Gehalt von wenigstens 0,1%.

Si und Mn werden hinzugesetzt, um ein Oxidieren von Fe und Co in der Legierung zu verhindern, wenn die Legierung bei der Herstellung in kieferorthopädische Einsätze verarbeitet wird. Deren Anteile gehören zum üblichen Wissen der Hersteller.

Claims

1. Antibiotisch wirksame Legierung für kieferorthopädisches Zubehör und Sanitärgegenstände, gekennzeichnet durch einen Anteil von Co, Fe, Ni und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Metallanteile in den folgenden Bereichen liegen: 30% ≦ 3,0 Fe + Ni
Fe + Ni ≦ 58%
Co ≧ 42%

2. Antibiotisch wirksame Legierung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen Anteil von höchstens 5% Cr.

3. Antibiotisch wirksame Legierung nach Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch höchstens 5% Cu.

4. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch höchstens 3% Si und höchstens 2% Mn.

5. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner gekennzeichnet durch mindestens 0,1% Cr.

6. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner gekennzeichnet durch mindestens 0,1% Cu.

7. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner gekennzeichnet durch mindestens 0,1% Si und mindestens 0,1% Mn.

8. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kieferorthopädische Zubehör Brackets und Bänder zum Korrigieren von okklusiven Fehlstellungen, Milchzahnkronen und gitterartige Verbindungseinlagen umfaßt.

9. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sanitärgegenstände Material zum Herstellen von faserartigen Legierungen umfassen.

10. Antibiotisch wirksame Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sanitärgegenstände Bestandteile von Wasser-Reinigungsvorrichtungen umfassen.