EA039099B1 - Стабилизированный аморфный фосфат кальция, допированный фторид-ионами, и способ его получения - Google Patents

Стабилизированный аморфный фосфат кальция, допированный фторид-ионами, и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
EA039099B1
EA039099B1 EA202190142A EA202190142A EA039099B1 EA 039099 B1 EA039099 B1 EA 039099B1 EA 202190142 A EA202190142 A EA 202190142A EA 202190142 A EA202190142 A EA 202190142A EA 039099 B1 EA039099 B1 EA 039099B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
acp
citrate
salt
nanoparticle
solution
Prior art date
Application number
EA202190142A
Other languages
English (en)
Other versions
EA202190142A1 (ru
Inventor
Микеле ЯФИСКО
Анна ТАМПЬЕРИ
Original Assignee
Курасепт А.Д.С. С.Р.Л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Курасепт А.Д.С. С.Р.Л. filed Critical Курасепт А.Д.С. С.Р.Л.
Publication of EA202190142A1 publication Critical patent/EA202190142A1/ru
Publication of EA039099B1 publication Critical patent/EA039099B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/32—Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • C01B25/327—After-treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/15—Compositions characterised by their physical properties
    • A61K6/17—Particle size
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/50—Preparations specially adapted for dental root treatment
    • A61K6/54—Filling; Sealing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/831—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising non-metallic elements or compounds thereof, e.g. carbon
    • A61K6/838—Phosphorus compounds, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/849—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising inorganic cements
    • A61K6/864—Phosphate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/32—Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/01—Crystal-structural characteristics depicted by a TEM-image
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/02—Amorphous compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/50—Agglomerated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения покрытых цитратом наночастиц аморфного фосфата кальция, который включает следующие стадии: 1) обеспечение первого раствора соли кальция и цитратной соли, где молярное отношение цитрат-иона к иону кальция находится в диапазоне от 1 до 2, таким образом, получая прозрачный первый раствор; 2) обеспечение второго раствора соли, способной давать фосфат-анион и карбонатную соль; 3) смешивание вместе первого и второго растворов при рН в диапазоне от 8 до 11; 4) осаждение наночастиц; и 5) сушка наночастиц, полученных на стадии 4). Предпочтительно и выгодным образом изобретение предусматривает добавление фторидного соединения на стадии 2) с получением допированных фтором покрытых цитратом наночастиц фосфата кальция или агломерата наночастиц. Наночастицы/агломерат наночастиц по изобретению имеет специфическую удельную поверхность и диаметр, которые позволяют использовать их в качестве биоматериала для применения в стоматологии.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается биоматериалов, используемых в медицине, предпочтительно в стоматологии. В частности, изобретение относится к частицам покрытого цитратом аморфного фосфата кальция, предпочтительно допированного фторид-ионами, и способу их получения. Изобретение также относится к применению частицы по изобретению в качестве биоматериала в медицине, предпочтительно в стоматологии в качестве биоматериала для реминерализации зубов и десенсибилизатора дентина.
Уровень техники
Аморфный фосфат кальция (ACP) является одной из наиболее важных фаз фосфата кальция (CaP) в науке о биоминерализации, а также в области биомедицинских материалов. ACP обнаруживается во многих биологических системах, особенно у примитивных организмов, в основном в качестве резервуара ионов Ca2+ и PO43-. ACP представляет первую фазу, осаждаемую из перенасыщенного водного раствора, содержащего ионы Ca2+ и PO43-, из-за его более низкой поверхностной энергии, чем поверхностная энергия гидроксиапатита (HA) и октакальцийфосфата (OCP). ACP представляет собой минеральную фазу с ближним порядком, а не дальним порядком кристаллического вещества. Основной структурной единицей ACP согласно предположению Беттса и Познера является почти сферический кластер ионов, имеющий средний диаметр 9,5 нм, соответствующий химическому составу Ca9(PO4)6. Известно, что ACP является нестабильным материалом, который превращается в более термодинамически стабильные фазы CaP (например, HA и OCP) в растворе, а также в сухом состоянии, вступая во взаимодействие с водой в атмосфере, тем самым очевидным образом обостряя проблему, связанную со стабильностью ACP при применении в качестве готового биоматериала.
В настоящее время ACP исследуют в отношении изготовления нескольких биоматериалов благодаря его превосходной биологической активности, высокой клеточной адгезии, адаптируемой биоразлагаемости и хорошей остеокондуктивности. ACP применяют, например, в изготовлении покрытий на металлических протезах, самоустанавливающихся цементах для инъекций и гибридных композитах с полимерами. ACP является особенно привлекательным материалом в стоматологии в качестве агентов, реминерализующих эмаль, благодаря его способности выделять значительное количество ионов Ca2+ и PO4 3- по сравнению с другой кристаллической фазой CaP. Эти агенты могут быть добавлены к реставрационным материалам или непосредственно нанесены на зубную поверхность для проникновения в подповерхностные поражения эмали. Было высказано предположение о том, что ACP является важной фазой-предшественником во время формирования минерализованной ткани. Таким образом, применение ACP может обеспечить стратегию биомиметической реминерализации путем имитации процессов биоминерализации, которые образуют новую минеральную фазу.
Деминерализация твердых тканей зуба (эмали и дентина) является основной причиной кариеса и гиперчувствительности дентина. Это вызвано низким уровнем рН среды, который, в свою очередь, имеет три основные причины: прием кислой пищи или напитков, наличие гастроэзофагеальной рефлюксной болезни или ацидогенная активность патогенной биопленки полости рта. Когда значение рН слюны падает ниже 5,5, начинает растворяться гидроксиапатит (HA), который является основным минеральным компонентом тканей зубов, составляющим 95 мас.% и 75 мас.% в эмали и дентине соответственно.
Деминерализация является обратимым процессом, если поврежденная ткань подвергается воздействию среды полости рта, которая способствует реминерализации. Например, полости эмали, вызванные процессами деминерализации, естественным образом реминерализуются путем эпитаксиального роста остаточных кристаллов, действующих в качестве центров зародышеобразования, при этом слюна обеспечивает среду, перенасыщенную ионами Ca2+ и PO43- относительно HA. Однако реминерализация эмали слюной редко достигается полностью, особенно когда имеется нарушение баланса фаз деминерализации/реминерализации по продолжительности и масштабу. Для того чтобы эффективно повернуть вспять процесс деминерализации и усилить процесс реминерализации, может быть полезным использование внешнего источника, поставляющего ионы Ca2+ и PO43- возможно в кристаллические повреждения и пустоты, для увеличения перенасыщения HA и получения чистого минерального прироста. Таким образом, несколько составов, содержащих различные формы CaP (т.е. HA, фторгидроксиапатит (FHA), тетракальцийфосфат (TTCP), β-трикальцийфосфат (β-TCP), ACP и т.д.), описаны в качестве заживляющих агентов для деминерализации эмали. Однако основной проблемой, связанной с нанесением кристаллической фазы CaP в полости рта для содействия реминерализации, является ее плохая растворимость, в частности, в присутствии фторид-ионов, таким образом, что ионы Ca2+ и PO4 3- являются недоступными.
Согласно недавним сообщениям, цитрат играет ключевую двойную роль в кристаллизации HA: управление путем роста через аморфный прекурсор и контроль размера наночастиц с помощью неклассического роста кристаллов по механизму ориентированной агрегации. Более того, фторид является наиболее широкоиспользуемым профилактическим агентом для уменьшения и предотвращения деминерализации эмали, оставаясь пока самым эффективным агентом для предотвращения кариеса. Считается, что фторид действует по двум различным механизмам: i) замена гидроксильных групп вновь образовавшегося HA, в результате чего образуется фторапатит [FHA, Ca5(PO4)3F], который менее растворим и, следовательно, более устойчив к воздействию кислоты, чем HA; ii) ингибирование метаболических и физиологических путей микроорганизмов в кариесогенной биопленке, которые продуцируют органиче
- 1 039099 ские кислоты для деминерализации тканей зубов. Таким образом, первой целью настоящего изобретения является доставка Ca2+, PO4 3- и F- в пораженные участки эмали, что приводит к улучшенному эффекту реминерализации и одновременно закупорке дентинных канальцев.
В WO 2016/012452 A1 описан способ получения допированных фторидом покрытых цитратом наночастиц аморфного фосфата кальция, которые можно применять в медицине и в продуктах для стоматологии, таких как жидкости для полоскания рта, зубные пасты, жевательные резинки, в качестве реминерализующего агента для эмали и дентина.
В частности, способ, описанный в настоящем документе, включает следующие стадии:
получение раствора CaCl2 при концентрации от 0,08 до 0,12М и цитрата натрия при концентрации от 0,35 до 0,50М;
приготовление второго раствора, образованного Na2HPO4 при концентрации от 0,10 до 0,15М с 0,2М Na2CO3 и фторидным соединением;
смешивание при перемешивании двух растворов, полученных на предыдущих стадиях, в соотношении 1:1 об./об. при рН 8,3-8,7 (отрегулированное, например, с помощью HCl) и при комнатной температуре в течение периода времени, составляющего менее 2 мин;
три последовательных цикла седиментации путем центрифугирования, удаления супернатанта и промывки осадка сверхчистой водой; и лиофилизация влажного осадка.
Этот способ позволяет получить наночастицы, которые вызывают биологический ответ в клетках остеобластах, в частности пролиферация клеток наблюдалась при различных концентрациях наночастиц, которые при этом являлись полностью биосовместимыми при контакте с клетками остеобластами.
Даже если наночастицы, описанные в WO 2016/012452, оказались хорошим биоматериалом, адаптированным для реминерализации эмали, все еще существует потребность в биоматериалах, которые являются эффективными и способны действовать в качестве реминерализующего агента за короткий период времени.
Сущность изобретения
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили способ получения покрытых цитратом наночастиц аморфного фосфата кальция, который включает следующие стадии:
1) обеспечение первого раствора соли кальция и цитратной соли, в котором молярное отношение цитрат-иона к иону кальция находится в диапазоне от 1 до 2, таким образом, получая прозрачный первый раствор;
2) обеспечение второго раствора соли, способной давать фосфат-анион и карбонатную соль;
3) смешивание вместе прозрачного первого раствора и второго раствора при рН в диапазоне от 8 до 11;
4) осаждение наночастиц и
5) сушка наночастиц, полученных на стадии 4).
В способе по изобретению первый раствор является прозрачным до проведения стадии смешивания. Выражение прозрачный первый раствор означает, что первый раствор практически не содержит твердых частиц.
Предпочтительно стадия 5) представляет собой стадию лиофилизации.
В другом аспекте изобретение относится к покрытой цитратом наночастице аморфного фосфата кальция, которую можно получить с помощью способа в соответствии с изобретением, где стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации, при этом указанная наночастица характеризуется удельной поверхностью от 250 до 360 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм, как измерено при помощи изображений, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
Таким образом, в первом варианте осуществления удельная поверхность наночастицы находится в диапазоне от 250 до 360 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy), и указанная наночастица предпочтительно имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм. Все приборы, используемые для определения диаметра, являются приборами, способными обеспечить изображения просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
Преимущественно стадия 5) представляет собой стадию сушки распылением.
В другом аспекте изобретение относится к покрытому цитратом агломерату наночастиц аморфного фосфата кальция, который может быть получен способом в соответствии с изобретением, в котором стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением, при этом указанный агломерат наночастиц характеризуется удельной поверхностью от 3 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-ЭмметаТеллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет сферическую форму с диаметром в диапазоне от 2 до 25 мкм, как измерено методом сканирующей электронной микроскопии (SEM).
Как будет очевидно также из приведенной ниже экспериментальной части, когда стадия 5) состоит из стадии сушки распылением, конечный продукт представляет собой агломерат наночастиц, соответствующий микрочастице, имеющей диаметр в диапазоне от 2 до 25 мкм. Таким образом, во втором вариан
- 2 039099 те осуществления удельная поверхность агломерата наночастиц находится в диапазоне от 3 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy), и указанный агломерат наночастиц имеет предпочтительно сферическую форму и диаметр в диапазоне от 2 до 25 мкм. Все приборы, используемые для определения диаметра, являются приборами для сканирующей электронной микроскопии (SEM).
В дополнительном и предпочтительном аспекте изобретение позволяет получить допированные фтором покрытые цитратом наночастицы аморфного фосфата кальция путем обеспечения добавления фторидного соединения во второй раствор на стадии 2).
Следовательно, в другом и предпочтительном аспекте изобретение относится к допированной фтором покрытой цитратом наночастице аморфного фосфата кальция, которую можно получить способом в соответствии с изобретением, который включает добавление фторидного соединения на стадии 2), где стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации, при этом указанная наночастица характеризуется удельной поверхностью от 250 до 370 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эмметта-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм, как измерено при помощи изображений, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
Таким образом, в первом варианте осуществления удельная поверхность допированной фтором покрытой цитратом наночастицы аморфного фосфата кальция находится в диапазоне от 250 до 370 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy), и указанная наночастица предпочтительно имеет округлую форму с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм. Все приборы, используемые для определения диаметра, являются приборами, способными обеспечить получение изображений просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
В другом и предпочтительном аспекте изобретение относится к допированному фтором покрытому цитратом агломерату наночастиц аморфного фосфата кальция, который может быть получен с помощью способа в соответствии с изобретением, включающего добавление фторидного соединения на стадии 2), где стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением, при этом указанный агломерат наночастиц характеризуется удельной поверхностью от 3 до 10 м2/г, как измерено методом БрунауэраЭммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет диаметр в диапазоне от 2 до 25 мкм, как измерено с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM).
Удельную поверхность измеряют методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy).
В следующем аспекте изобретение касается применения наночастиц или агломерата наночастиц по изобретению в качестве биоматериала при лечении полости рта, обычно в стоматологии. Предпочтительно биоматериал применяют в качестве агента, способствующего реминерализации, предпочтительно для реминерализации твердых тканей зуба, или в качестве десенсибилизатора дентина, причем в последнем случае его действие предпочтительно заключается в заполнении и закупорке дентинных канальцев.
В частности, биоматериал представляет собой агент, способствующий реминерализации, предпочтительно в случае абфракции, эрозии, полости, истирания, белого пятна и гипоминерализации.
В еще одном аспекте изобретение касается использования частицы по изобретению в качестве биоматериала в ортопедических применениях.
Удивительно, что цитрат-стабилизированная наночастица и допированная фтором цитратстабилизированная наночастица по изобретению имеют высокую удельную поверхность, благодаря чему они способны очень быстро доставлять ионы Ca2+ и F1', определенно быстрее, чем наночастицы предшествующего уровня техники, такие как наночастицы, описанные в WO 2016/012452. Без привязки к какойлибо конкретной теории и как будет более подробно объяснено в экспериментальной части, авторы изобретения считают, что удивительное свойство очень быстрой доставки ионов Ca2+ и F1' обусловлено способом, т.е. молярным отношением цитрат-иона к иону кальция, которое находится в диапазоне от 1 до 2.
Описание чертежей
На фиг. 1A показан микроснимок просвечивающей электронной микроскопии (TEM) наночастицы ACP4, полученной в примере 1; (вставка: соответствующая микродифракционная электронограмма (SAED));
на фиг. 1B - дифрактограммы ACP4, полученных в примере 1;
на фиг. 1C - спектры FT-IR ACP4, полученных в примере 1;
на фиг. 2A - микроснимок TEM F-ACP4, полученной в примере 1; (вставка: соответствующая микродифракционная электронограмма SAED);
на фиг. 2B - дифрактограмма F-ACP4, полученной в примере 1;
на фиг. 2C - спектры FT-IR F-ACP4, полученной в примере 1;
на фиг. 3A - микроснимок TEM ACP1, полученной в примере 2; (вставка: соответствующая микродифракционная электронограмма (SAED));
на фиг. 3B - дифрактограммы ACP2, ACP1, F-ACP1, F-ACP2, полученных в примере 2;
- 3 039099 на фиг. 3C - спектры FT-IR ACP2, ACP1, F-ACP1, F-ACP2, полученных в примере 2;
на фиг. 4A - кумулятивное высвобождение Ca2+ из образцов ACP, полученных в примерах 1 и 2; данные выражены в виде среднего значения ± стандартное отклонение (n=5);
на фиг. 4B - кумулятивное высвобождение Ca2+ из образцов F-ACP, полученных в примерах 1 и 2; данные выражены в виде среднего значения ± стандартное отклонение (n=5);
на фиг. 4C - кумулятивное высвобождение F- из образцов F-ACP, полученных в примерах 1 и 2; данные выражены в виде среднего значения ± стандартное отклонение (n=5);
на фиг. 5 - дифрактограмма высушенного распылением F-ACP1 из примера 8;
на фиг. 6 - микроснимки SEM при разном увеличении высушенных распылением F-ACP1 из примера 8;
на фиг. 7 - дифрактограммы ACP2, ACP1, F-ACP2, F-ACP1, полученных в примере 2, через год после синтеза, хранящихся при комнатной температуре, из примера 9;
на фиг. 8 - дифрактограммы SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1, полученных в примере 2bis;
на фиг. 9 - спектры FT-IR SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1, полученных в примере 2bis;
на фиг. 10A - кумулятивное высвобождение Ca2+ из образцов SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1, полученных в примере 2bis; данные выражены в виде среднего значения ± стандартное отклонение (n=5); и на фиг. 10B - кумулятивное высвобождение F- из образцов SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrFACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1, полученных в примере 2bis; данные выражены в виде среднего значения ± стандартное отклонение (n=5).
Подробное описание изобретения
Таким образом, изобретение относится к способу получения покрытых цитратом наночастиц аморфного фосфата кальция, который включает следующие стадии:
1) обеспечение первого раствора соли кальция и цитратной соли, в котором молярное отношение цитрат-иона к иону кальция находится в диапазоне от 1 до 2, таким образом, получая прозрачный первый раствор;
2) обеспечение второго раствора соли, способной давать фосфатный анион и карбонатную соль;
3) смешивание вместе прозрачного первого раствора и второго раствора при рН в диапазоне от 8 до 11;
4) осаждение наночастиц и
5) сушка наночастиц, полученных на стадии 4).
Стадия 1) способа заключается в получении первого раствора соли кальция и цитратной соли, в котором молярное отношение цитрат-иона к иону кальция находится в диапазоне от 1 до 2. Полученный таким образом первый раствор является прозрачным.
Соль кальция предпочтительно состоит из аниона, выбранного из группы, состоящей из хлорида, нитрата, гидроксида, ацетата, оксалата, лактата, более предпочтительно анион представляет собой хлорид.
Цитратная соль предпочтительно состоит из катиона, выбранного из группы, состоящей из натрия и калия, более предпочтительно катион представляет собой натрий.
Более предпочтительно молярное отношение цитрат-иона к иону кальция равно примерно 1. Еще более предпочтительно молярное отношение цитрат-иона к иону кальция равно примерно 2. В предпочтительном варианте осуществления первый раствор стадии 1) способа в соответствии с изобретением содержит по меньшей мере одну дополнительную соль, выбранную из группы соль стронция и соль магния.
Соль стронция предпочтительно состоит из аниона, выбранного из группы, состоящей из хлорида, нитрата, гидроксида, ацетата, оксалата, лактата, более предпочтительно анион представляет собой хлорид.
Соль магния предпочтительно состоит из аниона, выбранного из группы, состоящей из хлорида, нитрата, гидроксида, ацетата, оксалата, лактата, более предпочтительно анион представляет собой хлорид.
Стадия 2) заключается в получении второго раствора соли, способной давать фосфатный анион и карбонатную соль.
Предпочтительно отношение между карбонатным анионом и фосфатом находится в диапазоне от 1 до 1,66.
Предпочтительно соль, способная давать фосфатный анион, представляет собой соль фосфат, гидрофосфат или гидрофосфат. Соль, способная давать фосфат-анион, предпочтительно состоит из катиона, выбранного из группы, состоящей из натрия, калия и аммония, более предпочтительно катион представляет собой натрий.
Стадия 3) состоит в смешивании вместе первого и второго раствора при рН в диапазоне от 8 до 11,
- 4 039099 предпочтительно 8,5-10,7.
В предпочтительном аспекте отношение первого и второго раствора находится в диапазоне от 1:1 до 1:1,5.
В соответствии с изобретением стадию смешивания 3) осуществляют после того, как первый раствор становится прозрачным. Предпочтительно второй раствор добавляют к прозрачному первому раствору на стадии смешивания.
Стадия 4) состоит в осаждении наночастиц.
Стадия осаждения может быть успешно осуществлена путем обеспечения циклов седиментации путем центрифугирования, после чего удаление супернатанта может быть выполнено в соответствии с хорошо известными способами. Сразу же после сбора осадка он может быть промыт предпочтительно сверхчистой водой. Затем влажный осадок сушат в соответствии с методами сушки, известными в данной области.
Стадия 5) состоит из стадии сушки осажденных наночастиц по изобретению.
Стадия сушки может быть осуществлена любыми подходящими способами, известными в данной области. Предпочтительно стадия сушки может быть выбрана из лиофилизации, сушки распылением и сушки в вентилируемой печи. Последний способ предпочтительно проводят после промывки этанолом и при температуре около 40°C.
В предпочтительном аспекте стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации.
В другом аспекте изобретение касается покрытой цитратом наночастицы аморфного фосфата кальция, которую можно получить с помощью способа в соответствии с изобретением, при этом стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации, при этом указанная наночастица характеризуется удельной поверхностью от 250 до 360 м2/г, предпочтительно от 270 до 360 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм, как измерено при помощи изображений, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
Таким образом, в первом варианте осуществления удельная поверхность наночастиц находится в диапазоне от 250 до 360 м2/г, предпочтительно от 270 до 360 м2/г, как измерено методом БрунауэраЭммета-Теллера (BET) на основе газовой адсорбции с использованием порошковых образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy), и указанная наночастица имеет предпочтительно сферическую форму с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм. Все приборы, используемые для определения диаметра, являются приборами, способными обеспечить изображения просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
В другом предпочтительном аспекте стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением.
В другом аспекте изобретение относится к покрытому цитратом агломерату наночастиц аморфного фосфата кальция, который может быть получен способом в соответствии с изобретением, где стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением, при этом указанный агломерат наночастиц характеризуется удельной поверхностью от 3 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-ЭмметаТеллера (BET) на основе газовой адсорбции, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 2 до 25 мкм, как измерено с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM).
Таким образом, в первом варианте осуществления удельная поверхность агломерата наночастиц находится в диапазоне от 3 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе газовой адсорбции с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy), и указанный агломерат наночастиц предпочтительно имеет сферическую форму и диаметр в диапазоне от 2 до 25 мкм. Все приборы, используемые для определения диаметра, являются приборами для сканирующей электронной микроскопии (SEM).
В дополнительном и предпочтительном аспекте изобретение позволяет получить допированные фтором покрытые цитратом наночастицы аморфного фосфата кальция путем обеспечения добавления фторидного соединения во второй раствор на стадии 2).
Предпочтительно фторидное соединение представляет собой фторид катиона, выбранного из группы, состоящей из натрия и калия.
Следовательно, в еще одном и предпочтительном аспекте изобретение относится к допированной фтором покрытой цитратом наночастице аморфного фосфата кальция, которую можно получить способом в соответствии с изобретением, включающим добавление фторидного соединения на стадии 2), где стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации, при этом указанная наночастица характеризуется удельной поверхностью от 250 до 370 м2/г, предпочтительно от 270 до 370 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе газовой адсорбции, и имеет круглую форму с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм, как измерено при помощи изображений, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
Таким образом, в первом варианте осуществления удельная поверхность допированной фтором покрытой цитратом наночастицы аморфного фосфата кальция находится в диапазоне от 250 до 370 м2/г, предпочтительно от 270 до 370 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) н на основе адсорбции газа с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy), и
- 5 039099 указанная наночастица предпочтительно имеет сферическую форму с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм. Все приборы, используемые для определения диаметра, являются приборами, способными обеспечить изображения просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
В другом и предпочтительном аспекте изобретение относится к допированному фтором покрытому цитратом агломерату наночастиц аморфного фосфата кальция, который может быть получен способом в соответствии с изобретением, включающим добавление фторидного соединения на стадии 2), где стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением, при этом указанный агломерат наночастиц характеризуется удельной поверхностью от 3 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-ЭмметаТеллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет округлую форму с диаметром в диапазоне от 2 до 25 мкм, как измерено с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM).
Удельную поверхность измеряют методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа с использованием порошкообразных образцов и Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy).
В дополнительном аспекте изобретение касается применения частицы по изобретению в качестве биоматериала для применения в стоматологии. Предпочтительно биоматериал применяют для реминерализации твердых тканей зуба или в качестве десенсибилизатора дентина, при этом в последнем случае его действие предпочтительно заключается в заполнении и закупорке дентинных канальцев.
В еще одном аспекте изобретение относится к применению частицы по изобретению в качестве биоматериала в ортопедических применениях.
Экспериментальная часть
Материалы.
Дигидрат хлорида кальция (CaCl2-2H2O, чистота >99,0%), трехосновный дигидрат цитрата натрия (Na3(C6H5O7)-2H2O, чистота >99,0% (далее в настоящем документе называется как Na3(Cit)), двухосновный дигидрат фосфата натрия (Na2HPO4-2H2O, чистота >99,0%), гексагидрат хлорида стронция (SrCl2-6H2O, чистота >99,0%), гексагидрат хлорида магния ((MgCl2-6H2O, чистота >99,0%), моногидрат карбоната натрия (Na2CO3-2H2O, чистота >99,0%), фторид натрия (NaF, чистота >99,0%), хлорид калия (KCl, чистота >99,5%), тиоцианат калия (KSCN, чистота >98,0%), одноосновный карбонат натрия (NaHCO3, чистота >99,7%) и молочная кислота (C3H6O3, чистота >90,0%) получали от фирмы Sigma Aldrich (St. Luis, MO, USA). Все растворы готовили с использованием сверхчистой воды (0,22 мкСм, 25°C, MilliQ©, Millipore).
Инструменты и методы оценки.
Дифрактограммы (XRD) образцов, представленных в табл. 1, получали с помощью дифрактометра D8 Advance (Bruker, Karlsruhe, Germany), оснащенного позиционно-чувствительным детектором Lynxeye с использованием излучения Cu Κα (λ = 1,54178 А), генерируемого при 40 кВ и 40 мА. Спектры регистрировали в диапазоне 2θ от 10 до 60° с шагом (2θ) в 0,021 и временем экспозиции 0,5 с.
Анализ методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR) проводили на спектрометре Nicolet 5700 (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA) с разрешением 2 см-1 с числом сканов 64 в диапазоне от 4000 до 400 см-1 с использованием таблеток KBr.
Оценку методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и дифракции электронов в выбранной области (SAED) выполняли с помощью микроскопа Tecnai F20 (Fei Corp., Hillsboro, OR, USA), работающего с напряжением 120 кВ. Образцы порошка диспергировали с помощью ультразвука в ультрачистой воде и затем несколько капель суспензии наносили на медные решетки TEM 200 меш, покрытые тонкими пленками из аморфного углерода, и инкубировали в течение нескольких минут.
Количество Ca и P, Mg и Sr оценивали при помощи спектрометра методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) (Agilent Technologies 5100 ICP-OES, Santa Clara, CA, USA), в то время как F оценивали с помощью фторид-селективного электрода (Intellical™ ISEF121, Hach Lange, Loveland, CO, USA). Образцы получали путем растворения аликвоты порошка в 1%-м (по массе) растворе HNO3.
Термогравиметрический анализ (TGA) выполняли на приборе STA 449 Jupiter (Netzsch GmbH, Selb, Germany). Около 10 мг образца взвешивали в платиновом тигле и нагревали от комнатной температуры до 1200°C в потоке воздуха со скоростью нагрева 10°C/мин.
Метод Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа использовали для измерения удельной поверхности (SSA) порошкообразных образцов с использованием Sorpty 1750 (Carlo Erba, Milan Italy).
Оценку методом сканирующей электронной микроскопии (SEM) выполняли с использованием Sigma NTS Gmbh (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany). Образцы порошка закрепляли на алюминиевых штырях с помощью углеродной ленты и перед анализом распыляли золото в Sputter Coater E5100 (Polaron Equipment, Watford, Hertfordshire, UK) в атмосфере аргона при 10-3 мбар в течение 4 мин с током распыления 30 мА.
Пример 1. Получение наночастиц известного уровня техники WO 2016/016012452.
Сухой порошок ACP (аморфный фосфат кальция) синтезировали путем смешивания при комнатной температуре двух растворов (1:1 об./об., всего 200 мл), содержащих: (i) 100 мМ CaCl2 + 400 мМ Na3(Cit)
- 6 039099 и (ii) 120 мМ Na2HPO4 + 200 мМ Na2CO3. Значение pH доводили до 8,5 с помощью раствора НС1. При достижении смеси молочного вида, частицы трижды промывали с помощью ультрачистой воды путем центрифугирования при 5000 об/мин в течение 15 мин, термостатировали при 4°С и затем лиофилизировали в течение ночи при -50°С под вакуумом 3 мбар.
Образцы F-ACP получали аналогично АСР, при этом к раствору (и) добавляли 50 мМ NaF2.
Пример 2. Получение наночастиц по изобретению.
Следуя такой же методике получения, как описано в примере 1, изготавливали также образцы АСР и F-АСР (допированные с использованием 50 мМ NaF2), уменьшая исходное молярное отношение Cit/Ca до значения, равного 2 и 1 (далее в настоящем документе обозначены как АСР2, F-АСР2 и АСР1, F-ACP1 соответственно).
Пример 2bis. Изготовление наночастиц по изобретению с Mg и Sr.
Следуя такой же методике изготовления, как описано в примере 2, образцы SrF-ACP, MgF-ACP и SrMgF-ACP изготавливали также аналогично F-АСР, при этом к раствору (i) добавляли 5 мМ SrCl2 или 40 мМ MgCl2 или оба. Использовали исходное молярное отношение Cit/Ca, равное 2 и 1 (далее в настоящем документе обозначены как SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2 и SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1 соответственно).
Коды образцов и концентрация химических реагентов, используемых для получения в примерах 1 и 2, представлены в следующей табл. 1.
___________________________________________________________________________ Таблица 1
Образец Cit/Ca NaF (мМ) CaCl2 (мМ) Na3(Cit) (мМ) Na2HPO4 (мМ) Na2CO3 (мМ) MgCl2 (мМ) SrCl2 (мМ)
АСР4 4 - 100 400 120 200 - -
F-ACP4 4 50 100 400 120 200 - -
АСР2 2 - 100 200 120 200 - -
F-ACP2 2 50 100 200 120 200 - -
АСР1 1 - 100 100 120 200 - -
F-ACP1 1 50 100 100 120 200 - -
SrF-ACP2 2 50 100 200 120 200 - 5
MgF-ACP2 2 50 100 200 120 200 40 -
SrMgF-ACP2 2 50 100 200 120 200 40 5
SrF-ACP1 1 50 100 100 120 200 - 5
MgF-ACP1 1 50 100 100 120 200 40 -
SrMgF-ACP1 1 50 100 100 120 200 40 5
Образцы предшествующего уровня техники имеют молярное отношение между цитратом и кальцием, равное 4, тогда как образцы по настоящему изобретению получали с молярным отношением в диапазоне от 1 до 2.
Пример 3. Оценка физических характеристик и композиций частиц АСР4, полученных в примере 1.
Сухой порошок АСР4, полученный в примере 1, оценивали на физические свойства с помощью описанных выше приборов.
На фиг. 1А представлен микроснимок ТЕМ АСР4, на котором можно видеть наночастицы, имеющие скорее округлую, а не граненую и угловую форму, типичную для кристаллического СаР, с размерами в диапазоне от 20 до 50 нм. SAED-электронограмма, полученная для таких наночастиц (вставка на фиг. 1А в верхней части справа), подтверждает их аморфную природу из-за присутствия диффузных крыльев, а не пятен.
На дифрактограмме АСР4 (фиг. 1В) наблюдается широкая полоса при около 30° (20), типичная для фазы без длительной периодической регулярности, подтверждая некристаллическую структуру АСР4 и исключая присутствие НА и других кристаллических фаз СаР. Спектр FT-IR (фиг. 1С) демонстрирует широкие неразрешенные полосы, характерные для СаР, имеющего аморфную структуру. В частности, полосы адсорбции при около 560 и 1050 см'1 ассоциированы с режимами изгиба и растяжения фосфатных групп соответственно; полосы при около 870 см'1 и в диапазоне 1400-1500 см'1 относятся к карбокатионам, тогда как полоса при около 1605 см'1 относится к адсорбированной воде, а также к растяжению СОО' цитрата. Таким образом, фиг. IA, IB, 1С подтвердили сферическую форму наночастиц, изготовленных из аморфного фосфата кальция.
Пример 4. Оценка физических характеристик и составов частиц F-АСР, полученных в примере 1.
Что касается примера 1, на первой стадии концентрация реагентов, а также отношение Cit/Ca сохранялись постоянными в соответствии с протоколом, используемым для получения АСР4, при этом NaF добавляли для допирования АСР4 (далее называется в настоящем документе как F-ACP4)).
На ТЕМ-изображении F-АСР4 (фиг. 2А) можно видеть частицы округлой формы, имеющие размер и морфологию, сходные таковыми АСР4. SAED-электронограмма, полученная для таких наночастиц (вставка на фиг. 2А в верхней части справа), демонстрирует их аморфную природу из-за наличия диффузных крыльев, а не пятен. На дифрактограммах F-АСР4 (фиг. 2В) показан такой же широкий дифракционный пик при около 30° (29), как и для АСР4, что указывает на то, что присутствие ионов F' не вызывает осаждения фторидной соли или других кристаллических фаз СаР. Спектры FT-IR F-АСР4 также де
-7 039099 монстрируют широкие неразрешенные полосы, аналогичные тем, которые представлены на спектре FT-IR ACP4 (фиг. 2C).
Пример 5. Оценка физических характеристик и составов частиц ACP и F-ACP, полученных в примере 2.
Как сообщалось выше, два образца ACP получали путем изменения номинального отношения Cit/Ca реагентов в соответствии с изобретением, которое было установлено равным 4 в соответствии с предшествующим уровнем техники, на 2 или 1 (далее в настоящем документе называются как ACP2 и ACP1 соответственно) в соответствии с изобретением, чтобы оценить эффект молярного отношения Cit/Ca на физико-химические характеристики этих аморфных материалов. Более того, такое же количество NaF, используемое для синтеза F-ACP4, использовали для допирования ACP2 и ACP1, и эти образцы были названы как F-ACP2 и F-ACP1 соответственно.
TEM-изображения ACP2 (не показаны) и ACP1 (фиг. 3A) демонстрируют частицы округлой формы, имеющие размер и форму, сравнимые с ACP4. SAED-электронограмма, полученная для ACP1 (вставка на фиг. 3A в верхней части справа), демонстрирует их аморфную природу из-за наличия диффузных крыльев, а не пятен. Также в этом случае добавление F- не вызвало изменений в размере и морфологии по сравнению с недопированными аналогами. Дифрактограммы ACP2, ACP1, F-ACP2 и F-ACP1 (фиг. 3B) показали такую же широкую полосу дифракции, характерную для чистой аморфной фазы. Спектры FT-IR ACP2, ACP1, F-ACP2 и F-ACP1 (фиг. 3C) также показали широкие неразрешенные полосы, подобные тем, которые представлены в других спектрах FT-IR.
Таким образом, частицы ACP или F-ACP в соответствии с изобретением имели округлую форму и размеры, аналогичные размерам частиц предшествующего уровня техники.
Пример 5bis.
На дифрактограммах SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1 (фиг. 8) показана такая же широкая дифракционная полоса, характерная для чистой аморфной фазы. Спектры FT-IR SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1 (фиг. 9) также демонстрируют широкие неразрешенные полосы, подобные тем, которые представлены на других спектрах FT-IR.
Пример 6. Химический состав образцов, полученных в примерах 1, 2 и 2bis.
Химический состав образцов, полученных в примере 2, представлен в табл. 2.
____________________________________________________________________________Таблица 2
Образец Caa (мас.%) Pa (мас.%) Кальций+ Стронций+ Магний/ Фосфат3 (мол.) Fb (мас.%) Mga (мас.%) Sra (мас.%) Цитрат3 (мас.%) Карбонат3 (мас.%) SSAbe? (μ2γ-1)
АСР2 29,l±l,0 13,2±0,3 1,70±0,02 - 2,2±0,2 3,8±0,4 287±29
F-ACP2 32,l±0,5 13,l±0,2 1,89±0,01 2,2±0,1 2,0±0,2 3,4±0,3 328±33
АСР1 28,0±0,6 12,7±0,2 1,70±0,04 - 1,8±0,2 3,2±0,3 309±31
F-ACP1 31,9±0,8 13,l±0,3 1,88±0,01 1,8±0,1 2,4±0,2 3,1±0,3 293±29
SrF- ACP2 29,4±0,l 12,9±0,l 1,86±0,02 2,5±0,1 - 3,8±0,1 2,3±0,2 3,4±0,3 287±29
MgFACP2 27,3±0,4 14,2±0,2 1,82±0,01 3,4±0,1 3,7±0,1 - 2,1±0,2 3,2±0,3 289±29
SrMgFACP2 25,3±0,3 13,2±0,2 1,86±0,03 4,1±0,1 3,1±0,1 3,6±0,1 2,4±0,2 3,5±0,3 273±27
SrF- ACP1 30,0±0,9 13,4±0,4 1,83±0,01 2,2±0,1 - 3,6±0,1 2,2±0,2 3,3±0,3 352±35
MgFACP1 26,7±0,l 14,2±0,l 1,80±0,01 3,7±0,1 3,8±0,1 - 2,3±0,2 3,6±0,3 304±30
SrMgFACP1 24,8±0,2 13,7±0,l 1,81±0,01 3,7±0,1 3,6±0,1 3,1±0,2 1,9±0,2 3,4±0,3 318±32
(a) количественная оценка с помощью ICP-OES;
(b) количественная оценка с помощью фторид-селективного электрода;
(c) количественная оценка с помощью TGA;
(d) рассчитано на основе адсорбции BET.
SSABET определяли также для образца предшествующего уровня техники, полученного в примере 1.
Получили следующие значения:
ACP4 - 200 ± 20 м2/г;
F-ACP4-213±21 м2/г.
В результате, величина SSABET стала признаком, отличающим ACP от F-ACP, полученных с помощью способа предшествующего уровня техники и способа по изобретению.
Кривая TGA образцов в соответствии с изобретением в основном демонстрирует четыре потери массы, которые можно отнести к адсорбированной воде (от комнатной температуры до 150°C), структурированной воде (от 150 до 350°C), цитрату (от 350 до 700°C) и карбонату (от 700 до 1000°C). В соответствии с этими потерями оценивали содержание цитрата и карбоната, которое представлено в табл. 2.
Отношение кальций/фосфат в ACP2 аналогично ACP1, тогда как F-ACP2 и F-ACP1 показали более
- 8 039099 высокое содержание кальция и более высокие отношения Ca/P по сравнению с их недопированными аналогами. Отношение кальций/фосфат в F-ACP2 аналогично F-ACP1. Отношение кальций+стронций+магний/фосфат для SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgFACP1 аналогично значению, рассчитанному для образцов F-ACP2 и F-ACP1. Содержание цитрата и карбоната не изменилось в образцах, допированных Sr и Mg, и было аналогично значению, рассчитанному для образцов F-ACP2 и F-ACP1. Удивительным образом было обнаружено, что при включении в состав Mg, отдельно или в комбинации с Sr, количество фторида возрастало.
Не привязываясь к какой-либо теории, авторы изобретения полагают, что более высокие площади поверхности обусловлены способом по изобретению, который обеспечивает молярное отношение цитрат-иона к иону кальция в диапазоне от 1 до 2.
Приведенные выше данные демонстрируют, что покрытые цитратом частицы и допированным фтором покрытые цитратом частицы, полученные с помощью способа по изобретению, отличаются от допированных фтором покрытых цитратом частиц из WO 2016/012452 и поэтому являются новыми.
Пример 7. Высвобождение ионов в искусственной слюне образцов, полученных в примерах 1 и 2.
Применение ACP в продуктах для лечения зубов основано на принципе высвобождения ионов кальция и фосфат-ионов для создания локального перенасыщения для инициирования реминерализации эмали. Таким образом, этот эффект тестировали in vitro. Тестировали высвобождение ионов in vitro в кислой искусственной слюне (раствор, имитирующий слюну человека после еды, без ее макромолекулярных компонентов).
200 мг порошков ACP или F-ACP, полученных в примерах 1 и 2, диспергировали в 10 мл искусственной слюны, изготовленной в виде модифицированного раствора Tani-Zucchi, содержащего KCl 20 мМ, KSCN 5,3 мМ, Na2HPO4 1,4 мМ, NaHCO3 15 мМ и молочную кислоту 10 мМ. Суспензию поддерживали при 37°C при встряхивании. В запланированные моменты времени удаляли 8 мл супернатанта (который хорошо отделялся от твердой фазы путем центрифугирования при 5000 об/мин в течение 15 мин) для количественного определения Ca2+ и F- с помощью ICP-OES и фторид-ионного электрода соответственно. После этого образцы промывали 8 мл свежей искусственной слюны и суспензию поддерживали при 37°C при встряхивании, обрабатывали, как описано ранее, в следующий момент времени.
Все образцы из примеров 1 и 2 показали замедленное высвобождение ионов Ca2+ и F- в первые два часа (фиг. 4). Образцы с отношением Cit/Ca в соответствии с изобретением показали удивительно более высокие скорости высвобождения ионов, таким образом, проявляя себя как улучшенный и выгодный продукт по сравнению с предшествующим уровнем техники.
Без привязки к какой-либо теории авторы изобретения полагают, что этот неожиданный эффект вероятно обусловлен особенностями частиц по изобретению, которые имеют более высокие площади поверхности за счет специфического молярного отношения, используемого в способе получения наночастиц.
Пример 7bis.
Высвобождение ионов in vitro в кислой искусственной слюне SrF-ACP2, MgF-ACP2, SrMgF-ACP2, SrF-ACP1, MgF-ACP1, SrMgF-ACP1, полученных в соответствии с примером 2bis, тестировали в тех же условиях, что и в примере 7.
Все образцы из примера 2bis, аналогичные образцам из примеров 1 и 2, показали замедленное высвобождение ионов Ca2+ и F- в первые два часа (фиг. 10A и 10B). Образцы из примера 2bis в соответствии с изобретением показали скорости высвобождения ионов, сравнимые с образцами из примера 2, таким образом, проявляя себя как улучшенный и выгодный продукт по сравнению с предшествующим уровнем техники.
Пример 8. Получение наночастиц по изобретению, агломерированных в микрочастицы (агломерат наночастиц по изобретению).
Для оценки возможности сушки образцов из примера 2 с помощью распылительной сушилки без воздействия на их аморфные свойства, ACP2, ACP1, F-ACP2 и F-ACP1 после промывок и полученные в примере 2, ресуспендировали в воде при 3,5% мас./об. и сушили путем распыления (Mini Spray Dryer B290, Buchi Labortechnik AG, Switzerland) в следующих условиях: диаметр форсунки 0,7 мм, скорость подачи 3 мл/мин, скорость потока аргона 450 л/ч, температура на входе 120°C и скорость аспиратора 70%. Дифрактограмма высушенного распылением порошка F-ACP1 (фиг. 5) показала только широкую полосу при около 30° (2θ), подтверждая тот факт, что аморфная фаза сохраняется. Микроснимки SEM высушенного распылением порошка F-ACP1 (фиг. 6) показали, что образец состоит из сферических частиц диаметром около 2-25 мкм, которые, в свою очередь, состоят из агломерированных наночастиц независимо от отношения Cit/Ca и присутствия фторида. Величина SSABET высушенного порошка находилась в диапазоне 3-10 м2/г независимо от отношения Cit/Ca и присутствия фторида.
Пример 9. Стабильность сухого порошка образцов, полученных в примере 2.
ACP является нестабильным по сравнению с кристаллическими полиморфами CaP, поэтому он превращается в кристаллическую фазу даже в сухом состоянии, взаимодействуя с атмосферной водой. Вследствие этого, его применение и обращение с ним является затруднительным до тех пор, пока не будет разработан стабильный материал. Стабильность порошков ACP2, ACP1, F-ACP2 и F-ACP1, хранящих
- 9 039099 ся при комнатной температуре, оценивали путем анализа их структуры путем сбора дифрактограммы вплоть до одного года (фиг. 7). Интересно, что дифрактограмма осталась без изменений, что свидетельствует о том, что аморфная природа всех образцов сохранялась в течение этого периода времени.

Claims (18)

1) обеспечение первого раствора соли кальция и цитратной соли, где молярное отношение цитратиона к иону кальция находится в диапазоне от 1 до 2, таким образом, получая прозрачный первый раствор;
1. Способ получения покрытой цитратом наночастицы аморфного фосфата кальция, который включает следующие стадии:
2. Способ по п.1, где соль кальция состоит из аниона, выбранного из группы, состоящей из хлорида, нитрата, гидроксида, ацетата, оксалата, лактата, предпочтительно анион представляет собой хлорид.
2) обеспечение второго раствора соли, способной дать фосфат-анион и карбонатную соль;
3. Способ по п.1 или 2, где цитратная соль состоит из катиона, выбранного из группы, состоящей из натрия и калия, предпочтительно катион представляет собой натрий.
3) смешивание вместе прозрачного первого раствора и второго раствора при рН в диапазоне от 8 до 11;
4. Способ по любому из пп.1-3, где молярное отношение цитрат-иона к иону кальция составляет около 2.
4) осаждение наночастиц и
5. Способ по любому из пп.1-4, где первый раствор стадии 1) содержит по меньшей мере одну дополнительную соль, выбранную из группы, состоящей из соли стронция и соли магния.
5) сушка наночастиц, полученных на стадии 4).
6. Способ по любому из пп.1-5, где соль, способная давать фосфат-анион, представляет собой соль фосфата, гидрофосфата или гидрофосфата, предпочтительно состоящую из катиона, выбранного из группы, состоящей из натрия, калия и аммония.
7. Способ по любому из пп.1-6, где рН на стадии 3) находится в диапазоне от 8,5 до 10,7.
8. Способ по любому из пп.1-7, где на стадии смешивания 3) второй раствор добавляют к прозрачному первому раствору.
9. Способ по любому из пп.1-8, где на стадии 4) осаждение осуществляют путем обеспечения циклов седиментации путем удаления надосадочной жидкости центрифугированием, сбора и промывания осадка.
- 10 039099
10. Способ по любому из пп.1-9, где стадия сушки 5) выбрана из лиофилизации, сушки распылением и сушки в сушильном шкафу с вентиляцией.
11. Способ по любому из пп.1-10, где на стадии 1) добавляют фторидное соединение.
12. Способ по п.11, где фторидное соединение представляет собой фторид катиона, выбранного из группы, состоящей из натрия и калия.
13. Покрытая цитратом наночастица аморфного фосфата кальция, которая получена с помощью способа по любому из пп.1-10, где стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации, причем указанная наночастица характеризуется удельной поверхностью от 250 до 360 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 30 до 80 нм, как измерено при помощи изображений, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
14. Агломерат покрытых цитратом наночастиц аморфного фосфата кальция, который получен с помощью способа по любому из пп.1-10, где стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением, причем указанный агломерат наночастиц характеризуется удельной поверхностью от 2 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 2 до 25 мкм, как измерено методом сканирующей электронной микроскопии (SEM).
15. Допированная фтором покрытая цитратом наночастица аморфного фосфата кальция, которая получена с помощью способа по любому из пп.1-12, где стадия сушки 5) представляет собой стадию лиофилизации, причем указанная наночастица характеризуется удельной поверхностью от 250 до 370 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром от 30 до 80 нм, как измерено при помощи изображений, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM).
16. Допированный фтором покрытый цитратом агломерат наночастиц аморфного фосфата кальция, который получен с помощью способа по любому из пп.1-12, где стадия сушки 5) представляет собой стадию сушки распылением, причем указанный агломерат наночастиц характеризуется удельной поверхностью от 3 до 10 м2/г, как измерено методом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) на основе адсорбции газа, и имеет морфологию округлой формы с диаметром в диапазоне от 2 до 25 мкм, как измерено методом сканирующей электронной микроскопии (SEM).
17. Применение наночастицы или агломерата наночастиц по любому из пп.13-16 в качестве биоматериала для изготовления лекарственного средства для применения в стоматологии.
18. Применение наночастицы в качестве биоматериала по п.17, где биоматериал применяют в качестве средства для реминерализации или в качестве десенсибилизатора дентина.
EA202190142A 2018-06-28 2019-06-27 Стабилизированный аморфный фосфат кальция, допированный фторид-ионами, и способ его получения EA039099B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000006753A IT201800006753A1 (it) 2018-06-28 2018-06-28 Calcio fosfato amorfo stabilizzato dopato con ioni fluoruro e un procedimento per produrlo
PCT/EP2019/067188 WO2020002517A1 (en) 2018-06-28 2019-06-27 Stabilized amorphous calcium phosphate doped with fluoride ions and a process for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202190142A1 EA202190142A1 (ru) 2021-04-14
EA039099B1 true EA039099B1 (ru) 2021-12-03

Family

ID=63491977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202190142A EA039099B1 (ru) 2018-06-28 2019-06-27 Стабилизированный аморфный фосфат кальция, допированный фторид-ионами, и способ его получения

Country Status (35)

Country Link
US (1) US11377353B2 (ru)
EP (1) EP3813762B1 (ru)
JP (1) JP7044906B2 (ru)
KR (1) KR20210025624A (ru)
CN (1) CN112384187B (ru)
AR (1) AR120965A1 (ru)
AU (1) AU2019295211B2 (ru)
BR (1) BR112020026617B1 (ru)
CA (1) CA3103861A1 (ru)
CY (1) CY1124996T1 (ru)
DK (1) DK3813762T3 (ru)
EA (1) EA039099B1 (ru)
EC (1) ECSP21001201A (ru)
ES (1) ES2906408T3 (ru)
HR (1) HRP20220157T1 (ru)
HU (1) HUE058215T2 (ru)
IL (1) IL279585B2 (ru)
IT (1) IT201800006753A1 (ru)
JO (1) JOP20200316A1 (ru)
LT (1) LT3813762T (ru)
MA (1) MA55429B1 (ru)
MD (1) MD3813762T2 (ru)
MX (1) MX2020013890A (ru)
NZ (1) NZ772246A (ru)
PH (1) PH12020552250A1 (ru)
PL (1) PL3813762T3 (ru)
PT (1) PT3813762T (ru)
RS (1) RS62957B1 (ru)
SA (1) SA520420892B1 (ru)
SG (1) SG11202012901VA (ru)
SI (1) SI3813762T1 (ru)
TW (1) TWI819013B (ru)
UA (1) UA127460C2 (ru)
WO (1) WO2020002517A1 (ru)
ZA (1) ZA202100423B (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111362661A (zh) * 2020-04-17 2020-07-03 中山职业技术学院 一种高密度无定形磷酸钙纳米粉体及其制备方法和应用
CN114886782B (zh) * 2022-05-07 2023-06-16 深圳市博威凯特科技有限公司 一种基于纳米羟基磷灰石的活态钙复合物及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060110306A1 (en) * 2004-04-06 2006-05-25 American Dental Association Foundation Nanostructured bioactive materials prepared by dual nozzle spray drying techniques
CN103876945A (zh) * 2014-04-17 2014-06-25 厦门大学 一种牙本质小管封闭剂及其制备方法
WO2016012452A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Process for obtaining fluoride-doped citrate-coated amorphous calcium phosphate nanoparticles
WO2017025359A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 FECKL, Johann Mesoporous calcium phosphate-citrate nanoparticles and uses thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10729660B2 (en) * 2014-12-22 2020-08-04 Consiglio Nazionale Delle Richerche Istituto Nazionale Per L'assicurazione Products for the delivery of therapeutic/diagnostic compounds to the heart
US10406078B2 (en) * 2016-11-18 2019-09-10 Pac-Dent International, Inc. Nano-complexes for enamel remineralization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060110306A1 (en) * 2004-04-06 2006-05-25 American Dental Association Foundation Nanostructured bioactive materials prepared by dual nozzle spray drying techniques
CN103876945A (zh) * 2014-04-17 2014-06-25 厦门大学 一种牙本质小管封闭剂及其制备方法
WO2016012452A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Process for obtaining fluoride-doped citrate-coated amorphous calcium phosphate nanoparticles
WO2017025359A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 FECKL, Johann Mesoporous calcium phosphate-citrate nanoparticles and uses thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WPI / 2017 Clarivate Analytics Week 201457, 25 June 2014 Derwent World Patents Index; XP002789652, FENG Z, XU B: "Dentinal tubules sealing agent comprises a first reagent comprising sodium fluoride and sodium hydroxide, and a second reagent comprising solid powder including amorphous calcium phosphate, and acid solution including citric acid solution" *

Also Published As

Publication number Publication date
IL279585B2 (en) 2024-05-01
MX2020013890A (es) 2022-03-29
CA3103861A1 (en) 2020-01-02
NZ772246A (en) 2024-01-26
IL279585B1 (en) 2024-01-01
US20210276869A1 (en) 2021-09-09
CN112384187B (zh) 2022-11-29
SA520420892B1 (ar) 2022-09-20
SG11202012901VA (en) 2021-01-28
JP2021529719A (ja) 2021-11-04
EA202190142A1 (ru) 2021-04-14
BR112020026617B1 (pt) 2024-03-05
ZA202100423B (en) 2022-05-25
MA55429A (fr) 2021-05-05
ES2906408T3 (es) 2022-04-18
EP3813762A1 (en) 2021-05-05
AU2019295211A1 (en) 2021-02-18
MD3813762T2 (ro) 2022-06-30
BR112020026617A2 (pt) 2021-03-30
JP7044906B2 (ja) 2022-03-30
KR20210025624A (ko) 2021-03-09
CN112384187A (zh) 2021-02-19
HRP20220157T1 (hr) 2022-04-29
SI3813762T1 (sl) 2022-05-31
TW202000176A (zh) 2020-01-01
ECSP21001201A (es) 2021-03-31
MA55429B1 (fr) 2022-02-28
TWI819013B (zh) 2023-10-21
PT3813762T (pt) 2022-02-18
IT201800006753A1 (it) 2019-12-28
PH12020552250A1 (en) 2021-08-16
AR120965A1 (es) 2022-04-06
PL3813762T3 (pl) 2022-04-19
US11377353B2 (en) 2022-07-05
UA127460C2 (uk) 2023-08-30
AU2019295211B2 (en) 2022-05-12
DK3813762T3 (da) 2022-02-07
WO2020002517A1 (en) 2020-01-02
JOP20200316A1 (ar) 2020-12-07
IL279585A (en) 2021-03-01
LT3813762T (lt) 2022-03-10
HUE058215T2 (hu) 2022-07-28
RS62957B1 (sr) 2022-03-31
EP3813762B1 (en) 2021-11-17
CY1124996T1 (el) 2023-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rameshbabu et al. Synthesis of nanocrystalline fluorinated hydroxyapatite by microwave processing and its in vitro dissolution study
US7704529B2 (en) Magnesium-substituted hydroxyapatites
US7670579B2 (en) Nanostructured bioactive materials prepared by dual nozzle spray drying techniques
Liou et al. Synthesis and characterization of needlelike apatitic nanocomposite with controlled aspect ratios
US7390335B2 (en) Nanostructured bioactive materials prepared by spray drying techniques
EP3177273B1 (en) Process for obtaining fluoride-doped citrate-coated amorphous calcium phosphate nanoparticles
EP3813762B1 (en) Stabilized amorphous calcium phosphate doped with fluoride ions and a process for producing the same
Kalbarczyk et al. Potential biomedical application of calcium phosphates obtained using eggshells as a biosource of calcium at different initial pH values
Latifi et al. The effect of acid and base catalysts on phase purity and dissolution behavior of sol–gel derived in situ silica coated apatite composite nanopowders
WO2006130167A1 (en) Nanostructured bioactive materials prepared by dual nozzle spray drying techniques
Kumar et al. Synthesis and characterization of triethanolamine (TEA) grafted nano sheets of hydroxyapatite
Dang et al. Sonochemical-synthesized biphasic tricalcium phosphate: Influence of synthesis parameters on the physicochemical properties and in vitro remineralization in artificial saliva
RO133124B1 (ro) Nanomateriale pe bază de hidroxiapatită multisubstituită şi procedeu de obţinere a acestora
Dos Santos et al. The influence of the heat treatment temperatures in calcium phosphate synthesis
Fathi et al. Synthesis, characterization and bioactivity evaluation of nano-structured hydroxyapatite