EP3952818A1 - Remineralisierendes dentalmaterial - Google Patents

Remineralisierendes dentalmaterial

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EP3952818A1
EP3952818A1 EP20720901.6A EP20720901A EP3952818A1 EP 3952818 A1 EP3952818 A1 EP 3952818A1 EP 20720901 A EP20720901 A EP 20720901A EP 3952818 A1 EP3952818 A1 EP 3952818A1
Authority
EP
European Patent Office
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ions
dental material
coacervate
material according
partner
Prior art date
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Pending
Application number
EP20720901.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik GRUBER
Stephan Neffgen
Olav-Sven BECKER
Holger Müller
Helmut Cölfen
Elena Sturm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Muehlbauer Technology GmbH
Original Assignee
Muehlbauer Technology GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Muehlbauer Technology GmbH filed Critical Muehlbauer Technology GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • A61K2800/88—Two- or multipart kits
    • A61K2800/884—Sequential application

Definitions

  • the invention relates to a remineralizing dental material, each with at least one cation and one anion, which are freshlybil det as part nerionen to form a remineralization substance.
  • the invention also relates to the use of this dental material, a method for its application and a kit for its production.
  • Dental materials for all types of conservative treatment of tooth hard substance defects are known.
  • a mineralizing effect of such materials is intended to stabilize the natural hard tooth substance remaining, for example after an invasive treatment, against further, for example, bacterial-induced degradation.
  • Mineralization can be induced by the release of certain ions such as Ca2 + or F ⁇ from the material with the access of suitable counterions from the saliva on or in the hard tooth tissue.
  • a new, poorly soluble inorganic solid is then formed, which replaces lost mineral in the hard tooth substance (mineral substitute).
  • so-called bioactive glasses are used here.
  • WO2017 / 161179A1 discloses a remineralizing agent which contains a 60:40 mixture of Bioglass 45S5 and polyaspartic acid. It only provides a low concentration of releasable ions. In addition, the selection and combination options of releasable ions and thus the type of remineralization are limited.
  • US2010 / 0272764A1 discloses a polymerizable dental resin composite with remineralizing properties. This ent holds microcapsules each containing a calcium nitrate solution, a potassium hydrogen phosphate solution and a sodium fluoride solution. The ions are released through the semipermeable membrane of the capsules over a concentration gradient. It should be possible to manufacture the microcapsules by complex coacervation of oppositely charged polyelectrolytes. The low concentration of releasable ions is also a disadvantage here.
  • the invention is based on the object of creating a dental material of the type mentioned at the outset that enables effective re-mineralization.
  • the invention proposes that at least one of the partner ions is polyvalent and is contained as a Ge genion in a coacervate.
  • the invention relates to a remineralizing dental material.
  • Remineralization and demineralization are biological processes that take place alternately in the area of the interface between the tooth and the oral cavity and in which mineral ions are either released or reinstalled via the saliva.
  • demineralization the usually acid-induced (e.g. due to cariogenic plaque) mineral loss of the tooth due to the dissolution of the inorganic, especially Hydroxyapatite-containing components of the tooth, which is a primary process in the formation of caries (P. Shellis in: Caries,
  • Remineralization in the narrower sense is the deposition or deposition of mineral-like material, especially mounted on an apatite base in the area of the tooth surface (P. Shellis ibid., p. 23,
  • remineralization is understood to mean any process in which inorganic material is deposited on the existing hard tooth substance that has potentially been damaged by demineralization by precipitation processes.
  • the precipitation can cause the growth of existing apatite crystals of the tooth substance or lead to the formation of new inorganic material at the site of remineralization.
  • Suitable inorganic materials can be materials derived from apatite or other poorly soluble, biocompatible compounds. They are referred to according to the invention as remineralization substances.
  • Tooth substance is understood to mean any mineralized tooth substance, in particular tooth enamel, dentin and tooth cement.
  • Partner ions are cations and anions that can jointly form a re-mineralization substance.
  • Coacervation is a liquid-liquid phase separation.
  • An ionic polymer or macroion for example an ionic poly phosphate
  • a polyvalent counterion for example calcium
  • Coacervates are polyelectrolytes crosslinked via polyvalent counterions. Coacervates are present as a highly viscous phase in an aqueous medium. Depending on the level of the molecular weights of the underlying polyelectrolytes, the coacervates are as liquid, viscous to visco-plastic substances, which are present in separate phases in the aqueous medium. Coacervates only exist in a certain range of the molar ratio between polyelectrolyte and polyvalent counterion and from a minimum concentration of the polyelectrolyte. If the counterion content is too low or the concentration of the coacervate formers (polyvalent counterion and polyelectrolyte) is too low, phase separation does not occur in water.
  • Suitable coacervates are formed from anionic or cationic polyelectrolytes and polyvalent cations or polyvalent anions. Suitable coacervates contain ionic polyelectrolyte and polyvalent counterions which crosslink it.
  • the coacervates are preferably produced by mixing the aqueous solutions of anionic or cationic polyelectrolytes and of polyvalent cations or anions.
  • anionic polyelectrolytes and polyvalent Katio NEN mixed and mixed cationic polyelectrolytes and polyvalent anions.
  • the coacervates form a separate liquid, more viscous phase in the mixture.
  • the coacervates are preferably separated off. This is done in each case by suitable known procedures such as decanting or centrifuging.
  • the isolated Coa cervates are preferably cleaned. This is preferably done by simply washing with a solvent, preferably with water.
  • the invention has recognized that partner ions of a remineralization material with a high mineralization potential for hard tooth substance can be made available in a dental material if at least one of these partner ions is used as Counterion is present in a coacervate.
  • a mineralizing effect is intended to stabilize the natural hard tooth substance, for example after an invasive treatment, against further, for example, bacterial-induced degradation.
  • Mineralization can be induced by the release of certain ions such as Ca 2+ or F ⁇ from the material with the access of suitable partner ions from the saliva on or in the hard tooth tissue. New, poorly soluble inorganic solid is then formed, which replaces the lost mineral in the hard tooth substance (mineral substitute).
  • the mineralization potential of known dental materials is limited.
  • this is due to the fact that the known components with a mineralizing effect can only be added to a dental material in limited amounts without deteriorating its other material properties.
  • this is due to the limited speed and quantity at which the ions can be released into the corresponding dental material or from the dental material, for example with known glass ionomer cements.
  • Dental materials according to the invention with a mineralizing effect are advantageously present when used in a liquid or pasty, but at least in an adaptable form, and are applied in this form to the hard tooth substance to be treated. There they are manually applied to the surface and potentially shaped. Since remineralization processes are generally rather slow, the material should remain in place for at least a certain period of time after it has hardened. In an application that is particularly suitable for long-term treatment successes, it solidifies after a certain time, whereby the processing time must be sufficient for manual processing. The hardened form of the material then also serves to protect the site of remineralization from mechanical and / or chemical degradation. Before and, if provided, after hardening, the materials should be able to supply ions for mineralizing the hard tooth substance with the formation of mineral substitutes.
  • the dental materials with mineralization potential should be used sensibly for stabilizing tooth enamel.
  • This can be tooth enamel partially degraded by carious processes, tooth enamel in the area affected by invasive dental treatments or areas undermined by malformations in the tooth enamel (eg MIH).
  • a desirable dental material mineralizes the under-mineralized hard tooth substance in contact and covers such areas at least for a period of time that is necessary for the mineralization of the tooth enamel areas. Permanent retention in the sense of a filling material is also conceivable.
  • the application leads to a stabilization of the tooth substance, which includes the remineralization and the physical protection over the period of time necessary for the remineralization. Ideally, in such an application, the corresponding material also adheres to the area to be treated.
  • a further preferred application of such materials is directed towards the use as underfilling material, especially when deep cavities are present and, under certain circumstances, demineralized dentine remains in the cavity.
  • stabilizing effects and permanent protection are the goal.
  • a problem with the materials in the prior art is that fillings based on inorganic materials are not always sufficiently chemically stable and / or do not or only insufficiently adhere to the substrate.
  • a preferred requirement of the mineral substitute formed is that it is at least as chemically stable to an acidic aqueous environment as the hard tooth substance (hydroxylapatite); it is particularly preferably more stable. Stability against an acidic aqueous environment means the resistance to dissolution in such a medium.
  • the formation of such chemically stable mineral substitutes prevents the material from dissolving under, for example, microbiological action and the formation of acid.
  • one of the partner ions is polyvalent and is contained as a counterion in a coacervate, and that a second partner ion is contained in aqueous solution.
  • a second polyelectrolyte which is charged differently than the polyelectrolyte of the coacervate can preferably also be contained. If the polyelectrolyte of the coacervate is thus a cationic polyelectrolyte, this second polyelectrolyte is an anionic polyelectrolyte and vice versa. It has been shown that the addition of such a second polyelectrolyte leads to additional deep mineralization taking place in the tooth substance (in particular dentin). In particular with demineralized dentine, this has the advantage that the mineralization potential can be improved via the penetration depth of a partner contained in the coacervate, so that improved remineralization can take place deep into the dentine.
  • both partner ions can be polyvalent and each contain a coacervate as counterion. More preferably one of the partner ions is bivalent, i.e. the charge is 2. Preferred charge numbers are +3, +2, -2 and -3.
  • coacervates can also contain monovalent cations / anions. It can be preferred that portions of the polyvalent or monovalent cations have antimicrobial properties. Suitable cations with these properties are, for example, silver or copper ions. It can be preferred that portions of the more or monovalent anions have biological or remineralization supporting effects. It is particularly preferred that fluoride is contained as the monovalent anion.
  • the anionic polyelectrolytes for forming the coacervates with polyvalent cations can preferably be selected from the group of organic polyelectrolytes, preferably consisting out
  • Polymers and copolymers which have carboxylic acid groups, phosphoric acid groups, phosphonic acid groups and / or sulfonic acid groups and their salts and their partial esters; before given to polycarboxylic acids, polyalkylenephosphoric acids, polyalkylenephosphonic acids, for example polyvinylphosphonic acid and polysulfonic acids and their salts and their partial esters; more preferably poly (meth) acrylic acid, polyaspartic acid, polyitaconic acid and polyglutamic acid and their salts; acidic proteins, acidic protein derivatives and their salts, preferably of lysosymes or gelatin (type B); acidic polysaccharides and their salts, preferably carregen, pectin, alginic acid and hyaluronic acid.
  • the anionic polyelectrolytes for forming the coacervates with polyvalent cations preferably have average molecular weights (weight average Mw) between 3 kDa and 1500 kDa, more preferably between 5 and 500 kDa, more preferably between 8 kDa and 200 kDa, more preferably between 8 and 50 kDa.
  • the polyvalent cations are preferably selected from the group consisting of mineral-forming cations; preferably metal cations; more preferably the metals of groups 2A, 3B, 3A of the PSE and the lanthanoids; more preferably Ba 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Tb 3+ and Yb 3+ ; more preferably Ca 2+ and / or mixtures of metal cations with Ca 2+ .
  • Coacervates with mixtures of cations e.g. B. by partial substitution of Ca 2+ by especially Sr 2+ in Ca-containing coacervates, are possible.
  • a coacervate based on polyacrylic acid and Ca 2+ ions at least a pH of 5 and a polyacrylic acid concentration of> 1 mg / ml, preferably> 10 mg / ml, are provided to form the desired isolable coacervate.
  • the cationic polyelectrolytes for forming the coacervates with polyvalent anions are preferably selected from organic polyelectrolytes, preferably from the group consisting of polymers and copolymers having primary, secondary and / or tertiary amino groups and their salts; preferably polyamines; more preferably polyallylamine, linear or branched polyethyleneimine, chitosan, polylysine and polyarginine and their salts; more preferably polyallyamine hydrochloride (PAH).
  • organic polyelectrolytes preferably from the group consisting of polymers and copolymers having primary, secondary and / or tertiary amino groups and their salts; preferably polyamines; more preferably polyallylamine, linear or branched polyethyleneimine, chitosan, polylysine and polyarginine and their salts; more preferably polyallyamine hydrochloride (PAH).
  • PHA polyallyamine hydrochloride
  • coacervate based on cationic polyelectrolytes can be the combination of polyallyamine hydrochloride (PAH) with phosphate or hydrogen phosphate as Ge genion.
  • PAH polyallyamine hydrochloride
  • the polyallyamine is present as protonated as possible and the phosphate ion is present as deprotonated as possible for the production of the coacervate.
  • the cationic polyelectrolytes for forming the coacervates with polyvalent anions preferably have average molecular weights (weight average Mw) between 3 kDa and 1500 KDa, preferably between 5 and 500 kDa, more preferably between 8 kDa and 200 kDa, more preferably between 8 and 50 kDa.
  • the polyvalent anions are preferably selected from the group consisting of mineral-forming anions, preferably orthophosphate ions, diphosphate ions, metaphosphate ions, silicates, in particular inorganic silicate ions, preferably ortho, ino and ribbon silicate ions, and partially organically modified silicate ions, in particular alkyloxy -Silicate ions, sulfate ions, tungstate ions, vanadate ions, molybdate ions and carbonate ions, more preferably orthophosphate ions, diphosphate ions, metaphosphate ions, sulfate ions, tungsten ions, vanate ions, molybdate ions, more preferably orthophosphate ions and / or mixtures of orthophosphate ions with mineral-forming anions.
  • mineral-forming anions preferably orthophosphate ions, diphosphate ions, metaphosphate ions, silicates, in particular inorganic silicate ions, preferably ortho, ino and ribbon silicate ions, and partially
  • the dental material according to the invention is preferably a liquid and / or an emulsion and / or a suspension, preferably with a dynamic viscosity greater than 50 mPas, preferably greater than 100 mPas.
  • the dental material according to the invention is preferably a solid, more preferably a powder.
  • the dental material according to the invention is preferably a gel or a paste.
  • the dental material can contain 1 to 100% by weight of partner ions and coacervate, preferred lower limits and upper limits are 5, 10, 15, 25, etc. to 95% by weight. According to the invention, the specified intervals of 5% by weight each can be combined as desired to form areas of lower limits and upper limits.
  • the dental material according to the invention preferably contains water, preferably between 5 and 95% by weight, preferred lower limits and upper limits are 5, 10, 15, 25, etc. to 95% by weight. According to the invention, the stated intervals of 5% by weight in each case can be combined as required to form ranges of lower limits and upper limits.
  • the coacervate can have a water content of 0.1 to 90% by weight, preferably 1 to 75% by weight, further preferably 5 to 60% by weight.
  • the coacervate can have a water content of 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 25% by weight, further preferably 5 to 25% by weight.
  • the concentration of the polyelectrolyte forming the coacervates and its counterions in the coacervate is between 10 and 100% by weight, preferred lower limits are 25 or 40, more preferably 45% by weight, preferred upper limits are 55 or 75, more preferably 85, 90 and 95% by weight.
  • fluoride ions are contained as the partner ion.
  • the partner ions are essentially soluble in the dental material (in particular before the formation of the remineralization substance).
  • the dental material according to the invention can be self-curing forms. According to the invention it is preferred that the dental material has a processing time and / or hardening time between 1 and 5 minutes according to ISO 9917: 2007.
  • the hardened dental material is self-adhesive, preferably has a shear bond strength of at least 3.5 MPa on tooth enamel and / or dentin.
  • the hardened dental material preferably has a compressive strength greater than 50, preferably greater than 100, more preferably greater than 200 MPa and a flexural strength greater than 20, preferably greater than 25 MPa according to ISO 9917: 2007.
  • the dental material according to the invention has a high mineralization potential for the hard tooth substance and, in a particularly preferred embodiment, forms a mineral substitute which has a solubility in acidic media of pH 4.2, which is below the solubility of hydroxyapatite.
  • the dental material can contain additives such as pigments, dyes, antioxidants, preservatives,
  • Fillers or other consistency-forming agents that can be added, for example, to adjust the rheology.
  • inert organic or organic fillers such as silicates, glasses, Zr0 2 , BaSÜ4, S1O2 and prepolymers, can be added to the dental material.
  • Fillers that can actively influence mineralization can also be used. Examples of these are ion-releasing glasses such as ionomer glasses and bioactive glasses, hydroxyapatite particles, amorphous calcium phosphate (ACP) or tetracalcium phosphate (TCP). Hydroxyla- Patite, in particular as a nanoparticle with an average particle diameter of 5-100 nm, is particularly preferred.
  • water-soluble particles from partner ions in particular calcium salts, phosphate and fluoride, in particular CaCl2 and (NH4) 2HPC> 4 particles, the mineral content and the ion reservoir for these species can be increased further.
  • Another preferred additive are water-soluble citrates.
  • Inorganic or organic color pigments can be added for coloring. These can be used to match the color of the material to the hard tooth substance or to introduce a contrast between the material and the tooth.
  • additives e.g. (Meth) acrylates or polyelectrolytes containing double bonds are introduced into the system.
  • the properties of the dental material described can also be influenced by the additional possibility of curing the polyelectrolyte system using a second curing mechanism.
  • the polymerizable monomer units can be crosslinked with the polyelectrolytes. Partial functionalization of the coacervates used is also possible.
  • aqueous solution is also to be understood as meaning those solutions which contain water in homogeneous solution with, for example, organic solvents.
  • Such solutions preferably contain more than 10% by weight of water, furthermore preferably more than 50% by weight of water, and the only solvent is particularly preferably water.
  • Polyelectrolytes are to be understood in particular as polymers which carry charged groups attached to the polymer chain directly or via spacer groups. Invited groups can participate be both negatively charged groups and positively charged groups. It is preferred that there are only charges of one sign on each polymer chain. The number of charged groups per polymer chain can vary within wide ranges.
  • the polymer chain of a suitable polyelectrolyte may contain monomer units that carry charge carriers as well as monomer units without charge carriers.
  • a suitable polyelectrolyte preferably has a solubility of more than 1 mg ml ⁇ 1 .
  • Coacervates are usually produced by exchanging the counterions of dissolved polyions with those that form coacervates with the polyion. Such a production step is already achieved by mixing the polyions dissolved in water with the corresponding coacervate-forming counterions dissolved in water. The resulting coacervates are then freed from excess residual ions by simple washing processes and can be isolated as syrupy to highly viscous or visco-elastic bodies.
  • the sodium salt of polyacrylic acid is mixed with CaCl2. Above a certain concentration of Ca 2+ ions in the solution and a corresponding ratio of Ca 2+ / carboxylate ratio, phase separation occurs and a liquid, water-containing coacervate can be isolated.
  • Coacervates can be used in liquid form in a continuous / macroscopic phase.
  • the variable water content is characteristic of the coacer according to the invention.
  • Water can be removed from the coacervate phase separated from the solution, for example until a solid is obtained. This dehydration is reversible.
  • the coacervates can then be used, preferably ground, as a powder.
  • the powders are preferably produced by drying and then grinding the dried coacervates. The drying takes place at temperatures below 250 ° C., preferably below 100 ° C., for example at 60 ° C. at normal pressure, 40 ° C. in a vacuum or preferably by freeze drying. Grinding is possible using a large number of the methods described in the prior art, dry or wet, in suitable liquid media. Use as suspensions or emulsions is also possible. Powder, suspension or emulsion are summarized below under the term finely divided forms.
  • coacervate a a coacervate based on anionic polyelectrolytes
  • coacervat b a coacervate based on cationic polyelectrolytes
  • the water-containing coacervate is based on polyacrylic acid and Ca 2+ ions.
  • phosphate can be used as the partner ion.
  • a solution in this form has proven to be favorable which contains (NH 4) 2 HPC> 4 in a concentration of 10 mM to 250 mM, preferably 130 mM.
  • the pH value also has a decisive influence on the formation of mineral substitutes. The pH value drops during mineralization without the use of additional powders.
  • the water-containing coacervate is based on polyallylamine and phosphate ions.
  • Ca 2+ ions can be used as partner ions. Solutions which contain CaCl2 in a concentration of 10 mM to 250 mM, particularly before given 130 mM, have proven to be beneficial for mineralization. The pH value also has a decisive influence on the formation of mineral substitutes in this embodiment.
  • the tooth surface is brought into contact with a solution containing the partner ion for a certain period of time.
  • the coacervate is then applied to this surface and flat (e.g. as a film) adapted, where it remains until sufficient mineralization of the tooth substance has taken place.
  • a coacervate of the other type can be applied to this.
  • the coacervate can on the one hand be applied as a viscous liquid. On the side facing away from the teeth, the arrangement can then be protected for the desired period of time so that the coacervate layer does not lose prematurely.
  • the coacervate can be applied in finely divided form to the tooth surface treated with the partner ion. It can also be used as a powder, as there is always a sufficient amount of water in the oral environment that is necessary for mineralization processes.
  • the coacervate is mixed in finely divided form with the solution of the partner ion and applied in this form to the tooth surface to be treated.
  • mineral replacement takes place based on the Boundaries of the coacervate particles take place, which can act on the tooth substance.
  • components containing the coacervates a) and b) can be mixed with one another as liquid components isolated in substance, which then form solid bodies very quickly.
  • the use of finely divided Coacerva, which are mixed in the presence of water when used, can be more favorable.
  • the processing and hardening time of such coacervate combinations can be controlled in each case by the choice of the particle or particle size distribution. It is also possible to apply coacervates in layers one after the other.
  • the finely divided components containing coacervates a) and b) are mixed in the presence of aqueous solutions and applied to the tooth substance to be treated. There they solidify primarily due to the formation of the insoluble interpolymer complexes. As the reaction progresses, the ions which form mineral substitutes are released from coacervates and mineral substitutes are formed in the area where the coacervate mixtures act and in the area of the hard tooth substance.
  • water or aqueous solutions must be added to the tooth substance in order to enable the reaction.
  • the admixture of water or aqueous solutions is preferably carried out before use on the tooth substance, for example by mixing in by hand or automatic methods such as mixing by capsule.
  • Powder and water or aqueous solution are preferably mixed in a weight ratio between 5: 1 to 1:50, preferably between 2: 1 to 1:10 and particularly preferably between 2: 1 to 1: 2.
  • a preferred form of these mixed powdered coacervates is a mixture of calcium polyacrylic acid coacervate with a polyallylamine phosphate coacervate.
  • a mass ratio of 1: 1 is favorable for this mixed coacervate.
  • Mass ratios of 5: 3 up to 3: 5 are also possible.
  • the amount of water to be added, if necessary, is based on the mixing consistency to be achieved, which is required in the respective application.
  • a non-aqueous dispersion of a mixture of the dried powders of the components is used with coacervates a) and b) in a completely water-miscible solvent (eg glycerine) mixed with another aqueous component before use.
  • a completely water-miscible solvent eg glycerine
  • the mixture is then applied to the tooth substance to be treated, where hardening and mineralization processes take place.
  • Salts to mix together before use This mixture is applied to the tooth substance to be treated, where hardening and mineralization processes also take place.
  • An aqueous emulsion of a coacervate or several coacervates as dental material contains at least 1 percent by weight, preferably at least 2 percent by weight, more preferably at least 5 percent by weight of coacervate.
  • Mixing can be carried out by hand or by using automatic mixing processes, for example by dispensing the two-component material from double cartridges and mixing them using a static or dynamic mixer.
  • the hard tooth substance to be treated is treated with an aqueous solution of a polyacid or a polybase or their salts before the application of the mixed components of the coacervates a) and b). It is particularly preferred to treat the surface of the tooth substance with a polyacid and then to apply the mixture of a) and b).
  • the aqueous solution is first used a polyacid is applied to the tooth substance and then that of the polybase before finally the mixture of a) and b) is applied.
  • the use of a polyacid or a polybase described here before the application of the dental material according to the invention is to be distinguished from the addition according to the invention of such a polyacid or polybase to the dental material according to the invention itself.
  • the dental material according to the invention forms a more intensive interaction with the hard tooth substance over time and thus counteracts a destabilizing effect on the adhesion caused by the effects of the environment.
  • Such an interaction can, for example, in the build-up of mineral substitute
  • the invention also relates to a kit for the produc- tion of a remineralizing dental material according to the invention, characterized by the following components: a first component which contains at least one coacervate with one of the partner ions as the counterion of the coacervate; a second component containing water; wherein the second of the partner ions is contained either as a free ion in aqueous solution in the second component and / or as a counterion of a second coacervate in one of the two components.
  • At least one of the components is preferably a solid, more preferably a powder.
  • At least one of the components is a liquid, preferably with a dynamic viscosity at 23 ° C. greater than 10 mPas, more preferably greater than 50 mPas, particularly preferably greater than 100 mPas.
  • At least two of the components are pastes.
  • At least two of the components are a gel.
  • At least one of the components preferably at least two of the components, has a pH of 7 to 9 at 23 ° C.
  • the kit preferably contains a further component c, which preferably has a pH of less than 7 and contains an adhesion promoter.
  • the adhesion promoter is preferably a poly acid or a polyamine, preferably at least 10% protonated.
  • the use of a polyacid or a polyamine described here before the application of the dental material according to the invention is to be distinguished from the addition of these materials according to the invention to the dental material according to the invention itself. According to the invention, it is also possible that such a component has a dual function Has adhesion promoter on the one hand and part of the dental material itself on the other hand.
  • Components a and b are preferably stored in a device suitable for mixing, preferably in a mixing capsule, preferably containing a powder and / or a liquid and / or a multiple cartridge, as part of a cartridge system for pressing out the components through a mixing cannula, preferably containing two pastes or two gels.
  • one of the partner ions is polyvalent and contained as a counterion in a coacervate, and a second partner ion is contained in an aqueous solution. At least one of the components also contains a second polyelectrolyte, which is charged differently than the polyelectrolyte of the coacervate.
  • component a contains at least one coacervate a) or b) and at least one polyelectrolyte which is charged differently than the polyelectrolyte of the coacervate and is not present as a coacervate.
  • component a contains at least one coacervate powder containing polyvalent anions as counterions and at least one powder of an anionic polyelectrolyte.
  • component a contains at least one coacervate powder containing polyvalent cations as counterions and at least one powder of a cationic polyelectrolyte.
  • component a contains at least one first coacervate powder containing alkaline earth metal ions, preferably calcium ions as counter ions and at least one second coacervate powder containing polyvalent anions as partner ions.
  • Another object of the invention is a method for using a kit according to the invention, comprising the steps: i. Application of component b to dentine and / or tooth enamel, preferably as a liquid ii. ii. Application of component a to dentine comprising component b and / or to tooth enamel comprising component b, preferably as a powder, paste, gel or viscous liquid.
  • the invention also relates to a method for using a kit according to the invention, comprising the steps: i. Mixing component a and component b, ii. Application of the mixture to dentine and / or tooth enamel, preferably as a paste or gel.
  • Another object of the invention is the use of the dental material according to the invention as a sealer, as a coating, as an underfill material and / or filling material, as an attachment cement, for pulp capping, as bone cement, as a dental varnish, as a fissure sealant, as a desensitizer, as a remineralization agent in prophylaxis or treatment of carious lesions; or for the production of such materia lien.
  • Embodiments of the invention are tert erläu below.
  • VT6025 stored at 40 ° C and 50 mbar for at least 24 hours.
  • the drying loss was calculated from the initial weight and the final weight.
  • thermogravimetric analysis was carried out in air from 25 ° C. to 1000 ° C. with a heating rate of 10 K / min (STA 449FS Ju piter, Netzsch).
  • the following devices were used to determine the element content: REM / EDX; TM 3000 Tabletop SEM, Hitachi and Quantax-EDX detector, Bruker). The freeze-dried powders were used.
  • the mold was placed on a glass plate and the dental material was placed in the holes. After the holes were filled with material, the openings of the holes were stripped flat.
  • the specimens were stored in the mold at 37 ° C. and approx. 100% relative humidity for 1 hour.
  • the test specimens including the mold were then taken out of the humidity chamber.
  • the mold was opened, the test specimens with a height of approx. 4 mm and a diameter of approx.
  • r the radius of the specimen, in millimeters; is.
  • the measurement was carried out for 6 test specimens in each case and the mean value was determined from the 6 measured values.
  • bovine incisors were embedded in a cold polymerizing resin without pulps (Viscovoss GTS with MEKP MEH hardener; Voss Chemie).
  • the embedded teeth were sanded down to the enamel or dentin wet (sandpaper P120) and then sanded wet with a fine sandpaper (P500).
  • the teeth were stored in demineralized water until they were used.
  • the teeth were taken from the demineralized water for the measurement.
  • a two-part Teflon mold with a bore of 3.0 mm was then made Diameter (ISO / TS 11405: 2003) attached, fixed with a metal clamp and the cavity filled with the dental material.
  • the viscosity was measured at 23 ° C. by means of a dynamic plate-plate viscometer (Dynamic Stress Rheometer, Rheometric Scientific Inc.). Shear stress was measured in the “steady stress sweep” mode with gap sizes of 0.1 to 0.5 mm in the range from 0 to 50 Pa.
  • the dental material from Ex. 6 was cured in a thin layer.
  • the material was then stored in the humidity chamber at 37 ° C. for 5 days.
  • the dried material was ground in a mortar and examined in this form by X-ray diffraction (Bruker D8, Discover).
  • the mixture was centrifuged, decanted and washed three times with 1.75 ultrapure water each time.
  • the washed residues from the centrifugation were then dried at 37.degree.
  • the dried products) were each examined as a powder by means of X-ray diffraction (XRD) for their mineral phases.
  • the pH values were each adjusted using hydrochloric acid and / or sodium hydroxide solutions.
  • the quantities, concentrations and pH values of the solutions used are given in Table 1.
  • Table 1 Quantities, concentrations and pH values of the solutions used for the coacervate synthesis
  • the pH values were each adjusted using hydrochloric acid and / or sodium hydroxide solutions.
  • the amounts, concentrations and pH values of the solutions used are given in Table 2.
  • the ion content was determined as the element content by means of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX).
  • the residual water content of the freeze-dried viscous gels was determined by means of thermogravimetry (TGA). Residual water contents and element contents are given in Table 3b a.
  • Table 3b Residual water content determined by TGA and element content determined by EDX of freeze-dried coacervates
  • Example 1 The viscous liquid from Example 1 was removed by freeze drying water. The material obtained in this way was stirred for 7 hours in a vibration mill (Pulverisette 0, Fritsch), then for 6 hours in a mortar mill (Pulverisette 2, Fritsch) and finally for 18 hours in a ball mill (ball distribution: 55 x 16 mm, 14 x 25 mm, 4 x 40 mm) ground.
  • a vibration mill Pulverisette 0, Fritsch
  • a mortar mill Pulverisette 2, Fritsch
  • ball mill ball distribution: 55 x 16 mm, 14 x 25 mm, 4 x 40 mm
  • the residual water content of the white powder obtained was determined by means of TGA.
  • the residual water content was 8% by weight.
  • Example 5 The viscous liquid from Example 5 was removed by freeze drying water.
  • the material obtained in this way was stirred for 7 h in a vibration mill (Pulverisette 0, Fritsch), then for 60 s in a capsule mixer (1 ml; ball diameter: 3.15 mm; Silamat, Ivoclar-Vivadent) and finally ground for 60 s in a capsule mixer (1 ml; ball diameter: 0.1 mm; Silamat, Ivoclar-Vivadent).
  • the residual water content of the white powder obtained was determined by means of TGA. The residual water content was 8% by weight.
  • This powder is the second, cationic polyelectrolyte, which according to the invention can be used together with a coacervate with anionic polyelectrolyte and promotes deep mineralization in the manner already mentioned above and shown in the examples.
  • Example 6
  • the powder and the liquid were mixed for 20 seconds using a vibratory mixer (Silamat, Ivoclar Vivadent AG) to form an application-ready treatment material.
  • the resulting treatment material was discharged from the mixing capsule via the cannula of the mixing capsule and was processed.
  • the compressive strength was determined for the dental materials of Examples 6-8.
  • the compressive strengths are given in Table 4.
  • the compressive strength was highest for the material of Example 7.
  • the compressive strengths of all dental materials were higher after 4 days than 1 hour after processing.
  • the dental material is self-adhesive. Cracks formed in the specimens or the specimens deformed before they were sheared off.
  • model substances for demineralized dentin were first produced.
  • Each model substance consists of a gel that is solid at room temperature.
  • 10 g of gelatin A-type, 300 bloom
  • 10 g of gelatin were dissolved in 90 ml of an aqueous solution with a pH equal to 9 and containing 130 mM diammonium hydrogen phosphate and 100 mM tri-sodium citrate tetrahydrate.
  • the resulting gelatin solution was filled into standard 24-well titer plates and allowed to cool to room temperature.
  • the solid gel bodies were removed from the titer plate with the aid of a spatula and stored in the aqueous solution.
  • the dental materials were each applied to the surface of the model substance, i.e. H. applied to the top of the disk-shaped gel body and stored at room temperature in 10 ml of the aqueous solution (containing 130 M diammonium hydrogen phosphate and 100 mM tri-sodium citrate tetrahydrate, pH 9) so that the dental material and the model substance were covered by the solution or they were in Climatic cabinet stored at 100% humidity and room temperature.
  • the gel bodies were removed and washed with ultrapure water.
  • Cross sections of the disk-shaped gel body were then made with a razor blade. The cross-sections were visually checked to determine whether mineralized material could be seen under the model substance surface and how deep it reached into the model substance.
  • Self-adhesive, self-curing dental materials were produced analogously to Example 6.
  • the powder / powder mixtures and liquids used are shown in Table 6 below.
  • the liquid component used is the aqueous solution that contains (NH 4) 2HPO4 and sodium citrate, as already used in Example 8.
  • the powder mixture contains powder P3 as the second, cationic polyelectrolyte, which is used together with the coacervate with anionic polyelectrolyte (powder P1) and promotes deep mineralization in the manner already mentioned above.
  • the dental material 150 mg of the respective powder / powder mixture and the liquid component were placed separately from one another in a mixing capsule (Applicap, DMG Hamburg). The powder and the liquid were mixed for 20 seconds using a vibratory mixer (Silamat, Ivoclar Vivadent AG) to form a ready-to-use treatment material. Immediately after mixing, the resulting treatment material was discharged from the mixing capsule via the cannula of the mixing capsule and processed.
  • the dental materials produced in this way were applied to model substance according to the application examples below and the mineralization was tested.
  • the dental material of Table 6 above, Example 11 was applied to the model substance and stored in the aqueous solution as described. After 4 days, there was a slight deep mineralization. After 12 days, only a slight deep mineralization was observed (Fig.l). For the mineral formed in the gelatin, calcium, carbon, phosphorus and oxygen were detected over the entire depth (Fig. 2). The mineral was identified as hydroxyapatite by means of XRD (FIG. 3).
  • Example 12 The dental material of Table 6 above, Example 12, was applied to the model substance and stored in the aqueous solution as described.
  • Example 13 The dental material of Table 6 above, Example 13, was applied to the model substance and stored in the climate chamber as described.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein remineralisierendes Dentalmaterial, mit mindestens je einem Kation und einem Anion, die als Partnerionen zur Bildung einer Remineralisationssubstanz ausgebildet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Gegenion in einem Coacervat enthalten ist. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kit zur Herstellung eines solchen Dentalmaterials sowie dessen Anwendung.

Description

Remineralisierendes Dentalmaterial
Die Erfindung betrifft ein remineralisierendes Dentalmaterial, mit mindestens je einem Kation und einem Anion, die als Part nerionen zur Bildung einer Remineralisationssubstanz ausgebil det sind. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung dieses Dentalmaterials, ein Verfahren zu dessen Anwendung so wie ein Kit zu dessen Herstellung.
Dentalmaterialien für alle Arten der konservativen Behandlung von Zahnhartsubstanzdefekten sind bekannt. Durch eine minera- lisierende Wirkung solcher Materialien soll die bspw. nach ei ner invasiven Behandlung verbliebene natürliche Zahnhartsub stanz gegen weiteren bspw. bakterieninduzierten Abbau stabili siert werden. Eine Mineralisierung kann dabei durch Freiset zung bestimmter Ionen wie Ca2+ oder F~ aus dem Material unter Zutritt geeigneter Gegenionen aus dem Speichel auf oder im Zahnhartgewebe induziert werden. Es bildet sich dann neuer schwerlöslicher anorganischer Feststoff, der verlorengegange nes Mineral in der Zahnhartsubstanz ersetzt (Mineralersatz) . Weitere Ansätze richten sich auf die Bildung mineralischer Feststoffen, v.a. Hydroxylapatit oder anderen Apatiten, ohne dass hierzu der Zutritt von Ca2+ oder Phosphat-Ionen aus dem Speichel notwendig wäre. Hier werden im Stand der Technik v.a. sog. bioaktive Gläser eingesetzt.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Das Mineralisierungspotential von Materialien fußend auf dem Stand der Technik ist in der Regel eingeschränkt. Dies hat ei nerseits mit einer begrenzten Menge verfügbarer, d.h. partiell löslicher geeigneter Ionen im entsprechenden Material zu tun (z.B. Glasionomerzemente) und andererseits damit, dass in den entsprechenden Materialklassen aus Gründen der Materialart der Einsatz nur begrenzter Mengen an Ionenquellen (z.B. Composite mit bioaktiven Gläsern) bei akzeptablen Materialeigenschaften möglich sind. Die Menge der freigesetzten Ionen und/oder des gebildeten Mineralersatzes ist aus solchen Materialien limi tiert, so dass sie für eine nachhaltige Stabilisierung der Zahnhartsubstanz nicht ausreichen kann.
WO2017 /161179A1 offenbart ein Remineralisierungsmittel , wel ches eine 60:40 Mischung aus Bioglass 45S5 und Polyasparagin- säure enthält. Es liefert lediglich eine geringe Konzentration an freisetzbaren Ionen. Zudem sind die Auswahl und Kombinati onsmöglichkeiten von freisetzbaren Ionen und somit die Art der Remineralisierung begrenzt.
US2010/0272764A1 offenbart ein polymerisierbares dentales Harzkomposit mit remineraliserenden Fähigkeiten. Dieses ent hält Mikrokapseln enthaltend jeweils eine Calciumnitratlösung, eine Kaliumhydrogenphosphatlösung und eine Natriumfluoridlö sung. Die Ionen werden durch die semipermeable Membran der Kapseln über ein Konzentrationsgefälle freigesetzt. Die Mikro kapseln sollen durch komplexe Coacervation von gegensätzlich geladenen Polyelektrolyten herstellbar sein. Nachteilig ist auch hier die geringe Konzentration an freisetzbaren Ionen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dentalmaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, dass eine wirksame Re mineralisierung ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass we nigstens eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Ge genion in einem Coacervat enthalten ist.
Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be griffe erläutert.
Die Erfindung betrifft ein remineralisierendes Dentalmaterial.
Remineralisierung und Demineralisierung sind biologische Vor gänge, die abwechselnd im Grenzflächenbereich des Zahnes zur Mundhöhle stattfinden und bei denen über den Speichel entweder Mineralionen herausgelöst oder wieder eingebaut werden. Unter Demineralisierung wird der i.d.R. säureinduzierte (bspw. auf grund kariogener Plaque) Mineralverlust des Zahnes aufgrund der Auflösung der anorganischen, v.a. Hydroxylapatit-haltigen Bestandteile des Zahnes verstanden, der ein primärer Prozess bei der Bildung von Karies darstellt (P. Shellis in: Karies,
H. Meyer-Lückel , S. Paris, K.R. Ekstrand eds . , G. Thieme Ver lag, 2012, S. 23) .
Unter Remineralisierung im engeren Sinne wird die An- oder Ab lagerung von mineralartigem Material, v.a. auf Apatit-Basis im Bereich der Zahnoberfläche gefasst (P. Shellis ebd. , S. 23,
26; S. Twetmann, K.R. Ekstrand, ebd., S. 210). Ein solcher Re- mineralisierungsprozess führt bei einer zuvor durch Deminera lisierung geschädigten Zahnsubstanz zu einer gewissen Repara tur der Defekte. Dabei kann sich das Ersatzmineral an beste hende Apatitkristalle des Zahnes anlagern und zu Kristall wachstum führen, es kann aber auch zur Bildung neuer Apatit kristalle kommen. Nach Stand der Forschung wird davon ausge- gangen, dass der natürliche Remineralisierungsprozess in Ge genwart bereits niedriger Fluorid-Konzentrationen gefördert wird.
Unter Remineralisierung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jeder Vorgang verstanden, bei dem anorganisches Material an die bestehende, potentiell durch Demineralisation geschä digte Zahnhartsubstanz durch Präzipitationsprozesse angelagert wird. Die Präzipitation kann dabei das Wachstum bestehender Apatitkristalle der Zahnsubstanz bewirken oder auch zur Bil dung neuen anorganischen Materials am Ort der Remineralisie rung führen. Geeignete anorganische Materialien können vom Apatit abgeleitete Materialien sein oder auch andere schwer lösliche, biokompatible Verbindungen. Sie werden erfindungsge mäß als Remineralisationssubstanz bezeichnet.
Unter Zahnsubstanz wird jegliche mineralisierte Zahnsubstanz verstanden, insbesondere Zahnschmelz, Dentin und Zahnzement.
Partnerionen sind Kationen und Anionen, die gemeinsam eine Re mineralisationssubstanz bilden können.
Coacervation bezeichnet eine Flüssig-Flüssig-Phasenseparation . Ein ionisches Polymer oder Makroion (bspw. ein ionisches Poly phosphat) bildet gemeinsam mit einem mehrwertigen Gegenion (bspw. Calcium) ein Coacervat, das innerhalb der polymeren Lö sung eine polymerreichere Phase bildet.
Coacervate sind über mehrwertige Gegenionen vernetzte Po- lyelektrolyte . Coacervate liegen in wässrigem Medium als hö- herviskose Phase vor. Je nach Höhe der Molekulargewichte der zugrundeliegenden Polyelektrolyte liegen die Coacervate als flüssige, viskose bis visko-plastische Stoffe vor, die phasen separiert im wässrigen Medium vorliegen. Coacervate sind nur in einem bestimmten Bereich des Stoffmengenverhältnisses zwi schen Polyelektrolyt und mehrwertigem Gegenion sowie ab einer Mindestkonzentration des Polyelektrolyten existent. Bei zu niedrigem Gegenionanteil oder zu niedriger Konzentration der Coacervat-Bildner (mehrwertiges Gegenion und Polyelektrolyt) kommt es in Wasser nicht zur Phasenseparation.
Geeignete Coacervate werden gebildet aus anionischen oder ka tionischen Polyelektrolyten und mehrwertigen Kationen oder mehrwertigen Anionen. Geeignete Coacervate enthalten ionisches Polyelektrolyt und dieses vernetzende mehrwertige Gegenionen.
Die Herstellung der Coacervate erfolgt bevorzugt durch Mischen der wässrigen Lösungen von anionischen oder kationischen Po lyelektrolyten und von mehrwertigen Kationen oder Anionen. Da bei werden anionische Polyelektrolyte und mehrwertigen Katio nen gemischt und kationische Polyelektrolyte und mehrwertige Anionen gemischt .
Die Coacervate bilden in der Mischung eine separate flüssige, höherviskose Phase . Die Coacervate werden bevorzugt abge trennt. Dies erfolgt jeweils durch geeignete bekannte Verfah ren wie Dekantieren oder Zentrifugieren. Die isolierten Coa cervate werden bevorzugt gereinigt . Dies erfolgt bevorzugt durch einfaches Waschen mit einem Lösungsmittel, bevorzugt mit Wasser .
Die Erfindung hat erkannt, dass sich in einem Dentalmaterial Partnerionen eines Remineralisationsmaterials mit einem hohen Mineralisierungspotential für ZahnhartSubstanz zur Verfügung stellen lassen, wenn wenigstens eines dieser Partnerionen als Gegenion in einem Coacervat vorliegt. Durch eine mineralisie- rende Wirkung soll die bspw. nach einer invasiven Behandlung verbliebene natürliche ZahnhartSubstanz gegen weiteren bspw. bakterieninduzierten Abbau stabilisiert werden. Eine Minerali sierung kann dabei durch Freisetzung bestimmter Ionen wie Ca2+ oder F~ aus dem Material unter Zutritt geeigneter Partnerionen aus dem Speichel auf oder im Zahnhartgewebe induziert werden. Es bildet sich dann neuer schwerlöslicher anorganischer Fest stoff, der verlorengegangenes Mineral in der ZahnhartSubstanz ersetzt (Mineralersatz) .
Demgegenüber ist das Mineralisierungspotential bekannter Den talmaterialien eingeschränkt. Dies liegt einerseits daran, dass die bekannten Komponenten mit mineralisierender Wirkung einem Dentalmaterial nur in begrenzter Menge zugegeben werden können, ohne deren sonstigen Materialeigenschaften zu ver schlechtern. Andererseits liegt dies an der begrenzten Ge schwindigkeit und Menge in der die Ionen in das entsprechenden Dentalmaterial bzw. vom Dentalmaterial abgegeben werden kön nen, bspw. bei bekannten Glasionomerzementen.
Erfindungsgemäße Dentalmaterialien mit mineralisierender Wir kung liegen günstigerweise bei der Anwendung in einer flüssi gen oder pastösen, mindestens aber in einer adaptierbaren Form vor und werden in dieser Form auf die zu behandelnde Zahnhart substanz aufgebracht. Dort werden sie manuell auf die Oberflä che aufgetragen und potentiell in Form gebracht. Da Reminera- lisierungsprozesse i.d.R. eher langsam sind, sollte das Mate rial nach der Erhärtung mindestens für eine gewisse Zeit am Ort der Anwendung verbleiben. In einer für langfristige Be handlungserfolge besonders geeigneten Anwendung verfestigt es sich nach einer gewissen Zeit, wobei die Verarbeitungszeit für die manuelle Bearbeitung ausreichen muss. Die erhärtete Form des Materials dient dann auch dazu, den Ort der Remineralisie- rung vor mechanischer und/oder chemischer Degradation zu schützen. Vor und, sofern vorgesehen, nach der Erhärtung soll ten die Materialien in der Lage sein, Ionen zur Mineralisie rung der Zahnhartsubstanz unter Bildung von Mineralersatz zu liefern .
In einer bevorzugten Anwendung sollen die Dentalmaterialien mit Mineralisierungspotential sinnvoll zur Stabilisierung von Zahnschmelz eingesetzt werden. Dabei kann es sich um partiell durch kariöse Prozesse degradierten Zahnschmelz handeln, um Zahnschmelz im Einwirkbereich invasiver zahnärztlicher Behand lungen oder um durch Fehlbildungen im Zahnschmelz unterminera- lisierten Bereichen (bspw. MIH) . Ein wünschenswertes Dentalma terial mineralisiert die untermineralisierte ZahnhartSubstanz im Kontakt und deckt solche Bereiche mindestens über einen Zeitraum ab, der für die Mineralisierung der Zahnschmelzberei che notwendig ist. Denkbar ist auch ein permanenter Verbleib im Sinne eines Füllungsmaterials . Die Anwendung führt zu einer Stabilisierung der Zahnsubstanz, der die Remineralisierung und den physikalischen Schutz über den Zeitraum der für die Remi neralisierung notwendig ist, umfasst. Idealerweise haftet das entsprechende Material in einer solchen Anwendung auch an der zu behandelnden Stelle.
Eine weitere wünschenswerte spezifische Anwendung mineralisie- render Dentalmaterialien soll die Stabilisierung von bestehen dem oder verbliebenem Dentin zum Ziel haben. Solche Anwendun gen richten sich bspw. auf freiliegendes Dentin im Bereich freiliegender Zahnhälse. Es ist bekannt, dass gerade diese klinische Situation nur schwer zu beherrschen ist, da eine dauerhafte und dichte Versiegelung in diesem Bereich sehr schwierig ist. Dies gilt insbesondere im Bereich der Therapie von Zahnhalskaries, die klinisch nur schwer zu behandeln ist. Das Material hat auch in dieser Anwendung sowohl eine physika lisch schützende als auch eine mineralisierende Wirkung und wirkt auf diesem Wege stabilisierend. Auch hier soll das Mate rial aus klinischen Gründen bereits im Anwendungsschritt am Dentin adhäsiv befestigt werden können.
Eine weitere bevorzugte Anwendung solcher Materialien richtet sich auf die Verwendung als Unterfüllungsmaterial , insbeson dere dann, wenn tiefe Kavitäten vorliegen und u.U. deminerali- siertes Dentin in der Kavität verbleibt. Auch hier sind stabi lisierende Effekte und ein dauerhafter Schutz das Ziel. Es ist ein Problem bei den Materialien im Stand der Technik, dass Un terfüllungen auf Basis von anorganischen Materialien nicht im mer ausreichend chemisch stabil sind und/oder am Untergrund nicht oder nur unzureichend haften.
Eine bevorzugte Anforderung an den gebildeten Mineralersatz ist, dass er chemisch mindestens so stabil gegen ein saures wässriges Milieu ist wie die ZahnhartSubstanz (Hydroxylapa- tit) , besonders bevorzugt ist er stabiler. Mit Stabilität ge gen saures wässriges Milieu ist die Resistenz gegen Auflösung in einem solchen Medium gemeint. Durch Bildung solch chemisch stabiler Mineralersatze wird verhindert, dass sich das Mate rial unter bspw. mikrobiologischer Einwirkung und Bildung von Säure auflöst.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Gegenion in einem Coacervat enthalten ist, und ein zweites Partnerion in wässriger Lösung enthalten ist . Bei dieser Ausführungsform kann bevorzugt zusätzlich ein zwei tes Polyelektrolyt enthalten sein, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coacervats . Ist somit das Polyelektro lyt des Coacervats ein kationisches Polyelektrolyt, ist dieses zweite Polyelektrolyt ein anionisches Polyelektrolyt und umge kehrt. Es hat sich gezeigt, dass der Zusatz eines solchen zweiten Polyelektrolyts dazu führt, dass eine zusätzliche Tie fenmineralisation in die Zahnsubstanz (insbesondere Dentin) hinein stattfindet. Dies hat insbesondere bei demineralisier- tem Dentin den Vorteil, dass das Mineralisierungspotential über die Eindringtiefe eines im Coacervat enthaltenen Partne rions verbessert werden kann, sodass eine verbesserte Remine- ralisation in die Tiefe des Dentins hinein stattfinden kann.
Es können erfindungsgemäß beide Partnerionen mehrwertig und als Gegenion je eines Coacervats enthalten sein. Weiter bevor zugt ist eines der Partnerionen zweiwertig, d.h. die Ladung beträgt 2. Bevorzugte Ladungszahlen sind +3, +2, -2 und -3.
Coacervate können neben mehrwertigen Kationen/Anionen auch einwertige Kationen/Anionen enthalten. Es kann bevorzugt sein, dass Anteile der mehr- oder auch einwertigen Kationen antimik robielle Eigenschaften besitzen. Geeignete Kationen mit diesen Eigenschaften sind bspw. Silber- oder Kupferionen. Es kann bevorzugt sein, dass Anteile der mehr oder auch einwertigen Anionen biologische oder auch die Remineralisierung unterstüt zende Wirkungen haben. Es ist besonders bevorzugt, dass als einwertiges Anion Fluorid enthalten ist.
Die anionischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Kationen können bevorzugt ausgewählt sein aus der Gruppe der organischen Polyelektrolyte, bevorzugt bestehend aus
Polymeren und Copolymeren, die Carbonsäuregruppen, Phosphor säuregruppen, Phosphonsäuregruppen und/oder Sulfonsäuregruppen aufweisen sowie deren Salze und deren partielle Ester; bevor zugt Polycarbonsäuren, Polyalkylenphosphorsäuren, Polyalkylen- phosphonsäuren, bspw. Polyvinylphosphonsäure und Polysulfon säuren sowie deren Salze und deren partielle Ester; weiter be vorzugt Poly (meth) acrylsäure, Polyasparaginsäure , Polyitacon- säure und Polyglutaminsäure sowie deren Salze; sauren Proteinen, sauren Proteinderivaten und deren Salzen, vorzugsweise des Lysosyms oder der Gelatine (Typ B) ; sauren Polysacchariden und deren Salzen, vorzugsweise des Car- regenan, des Pektins, der Alginsäure und der Hyaluronsäure.
Bevorzugt weisen die anionischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Kationen mittlere Molekularge wichte (Gewichtsmittel Mw) zwischen 3 kDa und 1500 kDa auf, weiter vorzugsweise zwischen 5 und 500 kDa, weiter vorzugs weise zwischen 8 kDa und 200 kDa, weiter bevorzugt zwischen 8 und 50 kDa.
Die mehrwertigen Kationen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mineralbildenden Kationen; vorzugsweise Metallkationen; weiter vorzugsweise der Metalle der Gruppen 2A, 3B, 3A des PSE sowie der Lanthanoide; weiter vorzugsweise Ba2+, Ca2+, Sr2+, Tb3+ und Yb3+; weiter vorzugsweise Ca2+ und/oder Mischungen von Metallkationen mit Ca2+. Coacervate mit Kationen-Mischungen, z. B. durch partielle Sub stitution von Ca2+ durch insbesondere Sr2+ in Ca-haltigen Coa- cervaten, sind möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines auf Polyacrylsäure und Ca2+-Ionen basierenden Coacervates sind zur Ausbildung des gewünschten isolierbaren Coacervates mindestens ein pH-Wert von 5 und eine Polyacrylsäure Konzentration von > 1 mg/ml, be vorzugter > 10 mg/ml vorgesehen.
Die kationischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Anionen sind bevorzugt ausgewählt aus organi schen Polyelektrolyten, bevorzugt der Gruppe bestehend aus Po lymeren und Copolymeren, die primäre, sekundäre und/oder ter tiäre Aminogruppen aufweisen sowie deren Salzen; vorzugsweise Polyaminen; weiter vorzugsweise Polyallylamin, lineares oder verzweigtes Polyethylenimin, Chitosan, Polylysin und Polyargi- nin sowie deren Salzen; weiter vorzugsweise Polyallyamin Hyd rochlorid (PAH) .
Eine Ausführungsform von auf kationischen Polyelektrolyten ba sierendem Coacervat kann die Kombination von Polyallyamin Hyd rochlorid (PAH) mit Phosphat oder Hydrogenphosphat als Ge genion sein. In dieser Ausführungsform sollte darauf geachtet werden, dass zur Herstellung des Coacervates das Polyallyamin möglichst protöniert und das Phosphat-Ion möglichst deproto- niert vorliegen.
Bevorzugt weisen die kationischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Anionen mittlere Molekularge wichte (Gewichtsmittel Mw) zwischen 3 kDa und 1500 KDa auf, vorzugsweise zwischen 5 und 500 kDa, weiter vorzugsweise zwi schen 8 kDa und 200 kDa, weiter bevorzugt zwischen 8 und 50 kDa .
Bevorzugt sind die mehrwertigen Anionen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mineralbildenden Anionen, bevorzugt Or- thophosphationen, Diphosphationen, Metaphosphationen, Silika tionen, insbesondere anorganische Silikationen, bevorzugt or- tho, ino und Band-Silikationen, und teilweise organisch modi fizierte Silikationen, insbesondere Alkyloxy-Silikationen, Sulfationen, Wolframationen, Vanadationen, Molybdationen und Carbonationen, weiter bevorzugt Orthophosphationen, Diphospha tionen, Metaphosphationen, Sulfationen, Wolframationen, Vana dationen, Molybdationen, weiter bevorzugt Orthophosphationen und/oder Mischungen von Orthophosphationen mit mineralbilden den Anionen.
Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist in einer Ausführungs form bevorzugt eine Flüssigkeit und/oder eine Emulsion und/o der eine Suspension, bevorzugt mit einer dynamischen Viskosi tät größer 50 mPas, bevorzugt größer 100 mPas .
Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist in einer weiteren Aus führungsform bevorzugt ein Feststoff, weiter bevorzugt ein Pulver .
Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist in einer weiteren Aus führungsform bevorzugt ein Gel oder eine Paste.
Das Dentalmaterial kann 1 bis 100 Gew.-% Partnerionen und Coa- cervat enthalten, bevorzugte Untergrenzen und Obergrenzen sind 5, 10, 15, 25, usw. bis 95 Gew.-%. Die genannten Intervalle von jeweils 5 Gew.-% sind erfindungsgemäß beliebig zu Berei chen aus Untergrenzen und Obergrenzen kombinierbar. Das erfindungsgemäße Dentalmaterial enthält bevorzugt Wasser, bevorzugt zwischen 5 und 95 Gew.-%, bevorzugte Untergrenzen und Obergrenzen sind 5, 10, 15, 25, usw. bis 95 Gew.-%. Die genannten Intervalle von jeweils 5 Gew.-% sind erfindungsgemäß beliebig zu Bereichen aus Untergrenzen und Obergrenzen kombi nierbar .
Erfindungsgemäß kann das Coacervat in einer Ausführungsform einen Wassergehalt von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 75 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 5 bis 60 Gew.-% aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform, bspw. nach Trocknung kann das Coacervat einen Wassergehalt von 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 25 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 5 bis 25 Gew.-% aufweisen.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Konzentration des die Coacervate bildenden Polyelektrolyten und seiner Gegenio nen im Coacervat zwischen 10 und 100 Gew.-% beträgt, bevor zugte Untergrenzen sind 25 oder 40, weiter bevorzugt 45 Gew.- %, bevorzugte Obergrenzen sind 55 oder 75, weiter bevorzugt 85, 90 und 95 Gew. -% .
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass als Partnerion Fluori dionen enthalten sind.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Partnerionen im Dentalmaterial im Wesentlichen löslich vorliegen (insbesondere vor Bildung der Remineralisationssubstanz ) .
Das erfindungsgemäße Dentalmaterial kann selbsthärtend ausge bildet sein. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das Dentalmaterial eine Verarbeitungszeit und/oder Erhärtungszeit zwischen 1 und 5 min nach ISO 9917:2007 aufweist.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das gehärtete Dentalma terial selbsthaftend ist, bevorzugt eine Scherhaftfestigkeit von mindestens 3,5 MPa auf Zahnschmelz und/oder Dentin auf weist .
Das gehärtete Dentalmaterial weist bevorzugt eine Druckfestig keit größer 50, bevorzugt größer 100, weiter bevorzugt größer 200 MPa und eine Biegefestigkeit größer 20, bevorzugt größer 25 MPa nach ISO 9917:2007 auf.
Das erfindungsgemäße Dentalmaterial weist ein hohes Minerali sierungspotential für die ZahnhartSubstanz auf und bildet in einer besonders bevorzugten Ausprägung einen Mineralersatz, der eine Löslichkeit in sauren Medien von pH 4,2 aufweist, die unter der Löslichkeit von Hydroxylapatit liegt.
Das Dentalmaterial kann erfindungsgemäß Additive, wie Pig mente, Farbstoffe, Antioxidantien, Konservierungsmittel,
Füllstoffe oder andere Konsistenzbildner, enthalten, die bspw. zur Einstellung der Rheologie zugegeben werden können. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften können inerte an organische oder organische Füllstoffe, wie Silikate, Gläser, Zr02, BaSÜ4, S1O2 und Präpolymerisate, dem Dentalmaterial beige mengt werden. Auch Füllstoffe, die die Mineralisation aktiv beeinflussen können, können eingesetzt werden. Hier sind bei spielhaft ionenfreisetzende Gläser wie Ionomergläser und bio aktive Gläser, Hydroxylapatit-Partikel , amorphes Calciumphos phat (ACP) oder Tetracalciumphosphat (TCP) genannt. Hydroxyla- patit, insbesondere als Nanopartikel mit einem mittleren Par tikeldurchmesser von 5-100 nm, ist besonders bevorzugt. Des Weiteren kann durch Zugabe von wasserlöslichen Partikeln aus erfindungsgemäßen Partnerionen, insbesondere Salzen des Calci ums, Phosphats und Fluorids, insbesondere CaCl2- und (NH4)2HPC>4- Partikeln, der Mineralgehalt und das Ionenreservoir für diese Spezies weiter erhöht werden. Ein weiteres bevorzugtes Additiv sind wasserlösliche Citrate. Zur Farbgebung können anorgani sche oder organische Farbpigmente zugegeben werden. Diese kön nen zur Anpassung der Farbe des Materials an die Zahnhartsub stanz dienen oder aber auch zur Einführung eines Kontrastes zwischen Material und Zahn.
Als weitere mögliche Additive können Monomere, z.B. (Meth)ac- rylate, oder doppelbindungshaltige Polyelektrolyte in das Sys tem eingebracht werden. Durch die zusätzliche Möglichkeit, durch einen zweiten Härtungsmechanismus das Polyelektrolytsys tem auszuhärten, können die Eigenschaften des beschriebenen Dentalmaterials zusätzlich beeinflusst werden. Je nach Ausge staltung können die polymerisierbaren Monomereinheiten mit den Polyektrolyten vernetzt werden. Auch eine teilweise Funktiona- lisierung der eingesetzten Coacervate ist möglich.
Unter dem Begriff wässrige Lösung sind erfindungsgemäß auch solche Lösungen zu verstehen, die Wasser in homogener Lösung mit bspw. organischen Lösemittel enthalten. Bevorzugt enthal ten solche Lösungen mehr als 10 Gew.-% Wasser, weiterhin be vorzugt mehr als 50 Gew.-% Wasser, und besonders bevorzugt ist das einzige Lösemittel Wasser.
Polyelektrolyte seien insbesondere verstanden als Polymere, die direkt oder über Spacergruppen an die Polymerkette ange bundene geladene Gruppen tragen. Geladene Gruppen können dabei sowohl negativ geladene Gruppen sein als auch positiv geladene Gruppen. Es ist bevorzugt, dass sich an jeder Polymerkette nur Ladungen eines Vorzeichens befinden. Dabei kann die Zahl der geladenen Gruppen pro Polymerkette in weiten Bereichen variie ren. Bspw. kann die Polymerkette eines geeigneten Polyelektro lyts neben Monomereinheiten, die Ladungsträger tragen, auch Monomereinheiten ohne Ladungsträger enthalten. Bevorzugt be sitzt ein geeigneter Polyelektrolyt eine Löslichkeit von mehr als 1 mg ml-1.
Hergestellt werden Coacervate i.d.R. durch Austausch der Ge genionen gelöster Polyionen gegen solche, die mit dem Polyion Coacervate bilden. Ein solcher Herstellungsschritt wird be reits durch Mischung der in Wasser gelösten Polyionen mit den entsprechenden in Wasser gelösten Coacervat-bildenden Gegenio nen erreicht. Die entstehenden Coacervate werden im Anschluss durch einfache Waschprozesse von überschüssigen Restionen be freit und können als sirupöse bis hin zu hochviskosen oder visko-elastischen Körpern isoliert werden. In einem einfachen Beispiel wird das Natriumsalz der Polyacrylsäure mit CaCl2 ver setzt. Ab einer gewissen Konzentration der Ca2+-Ionen in der Lösung und einem entsprechenden Verhältnis von Ca2+/Carboxylat- Verhältnis kommt es zur Phasenseparation, und ein flüssiges, wasserhaltiges Coacervat kann isoliert werden. Coacervate kön nen flüssig in kontinuierlicher/makroskopischer Phase zum Ein satz kommen. Kennzeichnend für die erfindungsgemäßen Coacer vate ist der variable Wassergehalt. Der von der Lösung sepa rierten Coacervatphase kann Wasser entzogen werden, bspw. bis man einen Feststoff erhält. Dieser Wasserentzug ist reversi bel . Die Coacervate können dann bevorzugt gemahlen als Pulver verwendet werden. Die Herstellung der Pulver erfolgt bevorzugt durch Trocknung und anschließende Mahlung der getrockneten Coacervate. Die Trocknung erfolgt bei Temperaturen unter 250°C, vorzugsweise unter 100°C, bspw. bei 60°C bei Normal druck, 40°C im Vakuum oder bevorzugt durch Gefriertrocknung. Die Mahlung ist mit einer Vielzahl der im Stand der Technik beschriebenen Methoden, trocken oder nass, in geeigneten flüs sigen Medien, möglich. Außerdem ist auch die Anwendung als Suspensionen oder Emulsionen möglich. Pulver, Suspension oder Emulsion seien im Folgenden unter dem Begriff fein verteilte Formen zusammengefasst.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber ein Coacervat basie rend auf anionischen Polyelektrolyten als Coacervat a) und ein Coacervat basierend auf kationischen Polyelektrolyten als Coa cervat b) bezeichnet.
Wird ein Coacervat mit einer wässrigen Lösung eines Ions
(Partnerion) in Kontakt gebracht, das in der Lage ist mit dem vernetzenden Gegenion des Coacervats eine in Wasser schwerlös liche Verbindung zu bilden, so kommt es zum langsamen Ausfall der schwerlösliehen Verbindung an der Grenzfläche zum Coacer vat .
In einer Ausführungsform basiert das wasserhaltige Coacervat auf Polyacrylsäure und Ca2+ -Ionen. In dieser Ausführungsform kann Phosphat als Partnerion verwendet werden. Für die Minera lisation hat sich in dieser Ausprägung eine Lösung als günstig erwiesen, die (NH4)2HPC>4 in einer Konzentration von 10 mM bis 250 mM, bevorzugt 130 mM enthält. Der pH-Wert hat in dieser Ausführungsform ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf die Mineralersatz-Bildung. Der pH-Wert sinkt während der Mine ralisation ohne die Verwendung von zusätzlichen Pudern ab.
Eine Verwendung eines Puffers, wie z.B. TRIS, kann sich güns tig auf Eigenschaften des Dentalmaterials auswirken. In einer weiteren Ausführungsform basiert das wasserhaltige Coacervat auf Polyallylamin und Phosphat-Ionen. In diesem Fall können Ca2+ -Ionen als Partnerionen verwendet werden. Zur Mine ralisation haben sich Lösungen als günstig erwiesen, die CaCl2 in einer Konzentration von 10 mM bis 250 mM, besonders bevor zugt 130 mM enthalten. Der pH-Wert hat auch in dieser Ausfüh rungsform einen entscheidenden Einfluss auf die Mineralersatz- Bildung .
In einer Ausführungsform wird die Zahnoberfläche mit einer das Partnerion enthaltenden Lösung über einen gewissen Zeitraum in Kontakt gebracht. Auf diese Oberfläche wird dann das Coacervat aufgebracht und flächig (z.B. als Film) adaptiert, wo es ver bleibt bis eine ausreichende Mineralisierung der Zahnsubstanz stattgefunden hat. Optional kann hierauf ein Coacervat vom an deren Typ aufgebracht werden.
Das Coacervat kann in dieser Anwendungsform einerseits als viskose Flüssigkeit aufgebracht werden. Auf der zahnabgewand- ten Seite kann dann für den gewünschten Zeitraum für einen Schutz der Anordnung gesorgt werden, damit es nicht zum vor zeitigen Verlust der Coacervatschicht kommt. In einer anderen Anwendungsform kann das Coacervat in fein verteilter Form auf die mit dem Partnerion behandelte Zahnoberfläche aufgetragen werden. Hierbei ist auch der Einsatz als Pulver möglich, da im oralen Milieu immer eine ausreichende Menge Wasser vorhanden ist, die für Mineralisierungsprozesse notwendig ist.
In einer anderen Ausführungsform wird das Coacervat in fein verteilter Form mit der Lösung des Partnerions gemischt und in dieser Form auf die zu behandelnde Zahnoberfläche aufgebracht. Auch hier findet die Mineralersatzbildung ausgehend von den Grenzflächen der Coacervat-Teilchen statt, die auf die Zahn substanz mit einwirken kann.
Die Kombination von Coacervaten basierend auf gegensätzlich geladenen Polyelektrolyten führt einerseits zur Bildung von in Wasser unlöslichen, hochvernetzten und festen Interpolymerkom plexen dieser Polyelektrolyte . Andererseits entsteht bei ge eigneter Wahl der Gegenionen, Mineralersatz. Das Material ver festigt sich also unter Bildung anorganischer Feststoffe, de ren Vorläufer Teil der Ausgangskomponenten in Form von Coacer vaten sind.
Grundsätzlich können Komponenten enthaltend die Coacervate a) und b) als flüssige, in Substanz isolierte Komponenten mitei nander gemischt werden, die dann sehr schnell Festkörper bil den. Günstiger kann der Einsatz von fein verteilten Coacerva ten sein, die bei der Anwendung in Gegenwart von Wasser ge mischt werden. Die Verarbeitungs- und Erhärtungszeit solcher Coacervat-Kombinationen kann durch die Wahl der Partikel- bzw. Teilchengrößenverteilung jeweils gesteuert werden. Auch be steht die Möglichkeit Coacervate schichtweise nacheinander aufzutragen .
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die fein verteil ten Komponenten enthaltend Coacervate a) und b) in Gegenwart wässriger Lösungen gemischt und auf die zu behandelnde Zahn substanz aufgetragen werden. Dort verfestigen sie sich primär aufgrund der Bildung der unlöslichen Interpolymerkomplexe. Im weiteren Fortschreiten der Reaktion kommt es zur Freisetzung der Mineralersatz-bildenden Ionen aus Coacervaten sowie zur Bildung des Mineralersatzes im Einwirkbereich der Coacervat- Mischungen sowie im Bereich der ZahnhartSubstanz . In einer Anwendungsform, in der getrocknete, pulverisierte Komponenten enthaltend Coacervate a) und b) miteinander ge mischt werden, müssen vor der Anwendung auf der Zahnsubstanz Wasser oder wässrigen Lösungen zugemischt werden, um die Reak tion zu ermöglichen. Die Zumischung von Wasser oder wässrigen Lösungen erfolgt bevorzugt vor der Anwendung auf der Zahnsub stanz, bspw. durch Einmischen per Hand oder automatische Ver fahren wie die Anmischung per Kapsel.
Pulver und Wasser oder wässrige Lösung werden bevorzugt in ei nem Gewichtsverhältnis zwischen 5:1 bis 1:50, bevorzugt zwi schen 2:1 bis 1:10 und besonders bevorzugt zwischen 2:1 bis 1:2 gemischt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Coacervate a) und b) als Pulver in einem Gewichtsverhältnis (Summe von a) und b) ) zu Wasser oder wässriger Lösung zwischen 2:1 bis 1:10, bevorzugt zwischen 2:1 bis 1:1 und besonders be vorzugt von 3 : 2 gemischt .
Möglich ist auch, die einzelnen Pulver oder die Pulvermischung auf eine feuchte Zahnoberfläche aufzubringen, wo die Reaktio nen im oben genannten Sinne stattfinden.
Eine bevorzugte Ausprägung dieser gemischten pulverisierten Coacervate ist eine Mischung von Ca-Polyacrylsäure-Coacervat mit einem Polyallylamin-Phosphat-Coacervat . Bei diesem ge mischten Coacervaten ist ein Massenverhältnis von 1:1 günstig. Auch sind Masseverhältnisse von 5:3 bis zu 3:5 möglich. Die, ggf. zuzumischende, Wassermenge orientiert sich an der zu er zielenden Mischkonsistenz, die in der jeweiligen Anwendung be nötigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine nichtwässrige Dis persion einer Mischung der getrockneten Pulver der Komponenten mit Coacervaten a) und b) in einem vollständig mit Wasser mischbaren Lösemittel (z.B. Glycerin) vor der Anwendung mit einer weiteren wässrigen Komponente gemischt. Die Mischung wird dann auf die zu behandelnde Zahnsubstanz aufgetragen, wo Erhärtungs- und Mineralisierungsvorgänge stattfinden.
Es kann bevorzugt sein, jeweils wässrige Emulsionen der Kompo nenten enthaltend Coacervate a) und b) , ggf. in der wässrigen Phase enthaltend weitere lösliche Mineralersatz bildende
Salze, vor der Anwendung miteinander zu mischen. Diese Mi schung wird auf die zu behandelnde Zahnsubstanz aufgetragen, wo ebenfalls Erhärtungs- und MineralisierungsVorgänge statt finden.
Eine wässrige Emulsion eines Coacervats oder mehrerer Coacer vate als Dentalmaterial enthält mindestens 1 Gewichtsprozent, bevorzugt mindestens 2 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt min destens 5 Gewichtsprozent Coacervat .
Die Mischung kann jeweils per Hand oder durch Anwendung auto matischer Anmischverfahren, bspw. durch Ausbringen des Zwei komponentenmaterials aus Doppelkartuschen und Mischen über ei nen statischen oder dynamischen Mischer, vorgenommen werden.
Um eine frühzeitige Haftung zwischen Zahnoberfläche und Den talmaterial zu erzielen, wird in einer bevorzugten Anwendung vor der Applikation der miteinander angemischten Komponenten der Coacervate a) und b) die zu behandelnde Zahnhartsubstanz mit einer wässrigen Lösung einer Polysäure oder einer Polybase oder von deren Salzen behandelt. Es ist besonders bevorzugt, die Oberfläche der Zahnsubstanz mit einer Polysäure zu behan deln und anschließend die Mischung von a) und b) aufzutragen. In einer weiteren Anwendung wird zunächst die wässrige Lösung einer Polysäure auf die Zahnsubstanz aufgetragen und anschlie ßend die der Polybase, bevor schließlich die Mischung von a) und b) aufgebracht wird. Die hier beschriebene Verwendung ei ner Polysäure oder einer Polybase vor dem Aufbringen des er findungsgemäßen Dentalmaterials ist zu unterscheiden von dem ebenfalls erfindungsgemäßen Zusatz einer solchen Polysäure o- der Polybase zu dem erfindungsgemäßen Dentalmaterial selbst.
Das erfindungsgemäße Dentalmaterial bildet aufgrund seiner Mi neralersatz-bildenden und mineralisierenden Eigenschaften im Verlaufe der Zeit eine intensivere Wechselwirkung mit der ZahnhartSubstanz aus und wirkt damit einem destabilisierenden Effekt auf die Haftung durch Einwirkungen der Umgebung entge gen. Eine solche Wechselwirkung kann beispielsweise im Aufbau von Mineralersatz-Brücken zwischen Dentalmaterial und Zahn hartsubstanz bestehen
Da die Mengen an mobilen Ionen in Coacervaten vergleichsweise groß sind, ist das Mineralisierungspotential der Coacervate für die ZahnhartSubstanz entsprechend hoch. Durch die Wahl der Kombination der Gegenionen im Coacervat lässt sich auch die Art des Mineralersatzes und damit seine chemische Stabilität beeinflussen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kit zur Herstel lung eines erfindungsgemäßen remineralisierenden Dentalmateri als, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: eine erste Komponente, die wenigstens ein Coacervat mit einem der Partnerionen als Gegenion des Coacervats enthält; eine zweite Komponente, die Wasser enthält; wobei das zweite der Partnerionen entweder als freies Ion in wässriger Lösung in der zweiten Komponente enthalten ist und/oder als Gegenion eines zweiten Coacervats in einer der beiden Komponenten.
Bevorzugt ist wenigstens eine der Komponenten ein Feststoff, weiter bevorzugt ein Pulver.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der Komponenten eine Flüssigkeit, bevorzugt mit einer dy namischen Viskosität bei 23°C größer 10 mPas, weiter bevorzugt größer 50 mPas, besonders bevorzugt größer 100 mPas .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei der Komponenten Pasten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei der Komponenten ein Gel .
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass wenigstens eine der Komponenten, bevorzugt wenigstens zwei der Komponenten bei 23°C einen pH-Wert von 7 bis 9 aufweist.
Bevorzugt enthält der Kit eine weitere Komponente c, die be vorzugt einen pH-Wert kleiner 7 aufweist und einen Haftver mittler enthält. Der Haftvermittler ist bevorzugt eine Poly säure oder ein, bevorzugt zu mindestens 10 %, protoniertes Po lyamin. Die hier beschriebene Verwendung einer Polysäure oder eines Polyamins vor dem Aufbringen des erfindungsgemäßen Den talmaterials ist zu unterscheiden von dem ebenfalls erfin dungsgemäßen Zusatz dieser Materialien zu dem erfindungsgemä ßen Dentalmaterial selbst. Erfindungsgemäß ist es ebenfalls möglich, dass eine solche Komponente eine Doppelfunktion als Haftvermittler einerseits und Bestandteil des Dentalmaterials selbst andererseits aufweist.
Bevorzugt werden die Komponenten a und b in einer zum Anmi schen geeigneten Vorrichtung gelagert, bevorzugt in einer Mischkapsel, enthaltend bevorzugt ein Pulver und/oder eine Flüssigkeit und/oder einer Mehrfachkartusche, als Teil eines Kartuschensystems zum Auspressen der Komponenten durch eine Mischkanüle, enthaltend bevorzugt zwei Pasten oder zwei Gele.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eines der Partnerio nen mehrwertig und als Gegenion in einem Coacervat enthalten, ein zweites Partnerion ist in wässriger Lösung enthalten. We nigstens eine der Komponenten enthält zusätzlich ein zweites Polyelektrolyt, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coacervats .
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein Coacervat a) oder b) enthält und mindestens ein Polyelekt rolyt, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coa cervats und nicht als Coacervat vorliegt, enthält.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein Coacervatpulver enthaltend mehrwertige Anionen als Ge genionen und mindestens ein Pulver eines anionischen Polyelektrolyts enthält.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein Coacervatpulver enthaltend mehrwertige Kationen als Ge genionen und mindestens ein Pulver eines kationischen Po lyelektrolyts enthält. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein erstes Coacervatpulver enthaltend Erdalkaliionen, bevor zugt Calciumionen als Gegenionen und mindestens ein zweites Coacervatpulver enthaltend mehrwertige Anionen als Partnerio nen, enthält.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Anwendung eines erfindungsgemäßen Kit, mit den Schritten: i. Aufträgen von Bestandteil b auf Dentin und/oder Zahn schmelz, bevorzugt als Flüssigkeit ii. ii . Aufträgen von Bestandteil a auf das Bestandteil b aufweisende Dentin und/oder auf den Bestandteil b auf weisenden Zahnschmelz, bevorzugt als Pulver, Paste, Gel oder viskose Flüssigkeit.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur An wendung eines erfindungsgemäßen Kit, mit den Schritten: i. Mischen von Bestandteil a und Bestandteil b, ii. Aufträgen der Mischung auf Dentin und/oder Zahnschmelz, bevorzugt als Paste oder Gel.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Dentalmaterials als Versiegeier, Beschich tung, als Unterfüllungsmaterial und/oder Füllungsmaterial, als Befestigungszement, zur Pulpenüberkappung, als Knochenzement, als Dentallack, als Fissurenversiegler , als Desensitizer , als Remineralisierungsagens in der Prophylaxe oder der Behandlung von kariösen Läsionen; oder zur Herstellung solcher Materia lien . Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend erläu tert .
Methoden:
Trocknungsverlust
Die frisch synthetisierten Coacervate wurden eingewogen und dann im Vakuumtrockenschrank (Thermo Scientific Heraeus
VT6025)bei 40°C und 50 mbar jeweils mindestens 24 h gelagert. Aus der Einwaage und dem Endgewicht wurde der Trocknungsver lust berechnet.
Thermogravimetrie (T6A)
Die thermogravimetrische Analyse (TGA) wurden in Luft von 25 °C bis 1000 °C mit einer Heizrate von 10 K/min (STA 449FS Ju piter, Netzsch) durchgeführt.
Ausgewertet wurde der Masseverlust bis 250°C, dem der Restwas sergehalt zugeordnet wurde (gefriergetrocknete Pulver) .
Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)
Zur Bestimmung von Elementgehalten wurden folgende Geräte ver wendet: REM/EDX; TM 3000 Tabletop SEM, Hitachi und Quantax-EDX Detektor, Bruker) . Es wurden die gefriergetrockneten Pulver verwendet .
Druckfestigkeit
Zur Herstellung der Probekörper wurde eine zweiteilige Form aus nicht rostendem Stahl, die sechs zylindrische Bohrungen mit einer Höhe von 4 ± 0,02 mm und einem Durchmesser von 2 ± 0,01 mm hat, eingesetzt. Die Form wurde auf eine Glasplatte gelegt und das Dentalmaterial in die Bohrungen eingebracht . Nachdem die Bohrungen mit Material aufgefüllt waren, wurden die Öffnungen der Bohrungen plan abgestreift. Die Probekörper wurden in der Form bei 37 °C und ca. 100% relativer Luftfeuchte über lh gelagert. Anschließend wurden die Probekörper samt Form aus der Feuchtekammer genommen. Die Form wurde geöffnet, die Probekörper mit einer Höhe von ca. 4 mm und einem Durch messer ca. 2 mm entnommen und die Druckfestigkeit mit Hilfe einer Universaltestmaschine von Zwick (Typ Z 010 / TN2A) ge messen (Druckfestigkeit nach lh) . Zur Bestimmung der Druckfes tigkeit nach 4 d wurden die entformten Prüfkörper nochmals bei 37 °C und bei 100% Luftfeuchtigkeit in einer Feuchtekammer 4 d gelagert. Anschließend wurden die Probekörper aus der Kam mer entnommen und die Druckfestigkeit mit Hilfe einer Univer saltestmaschine von Zwick gemessen:
konstante Vorschubgeschwindigkeit: 1,0 mm / min
Berechnung der Druckfestigkeit (DF) nach der folgenden Formel: DF [MPa] = F / (n r2 )
wobei
F : die maximale auf den Probekörper ausgeübte Kraft, in
Newton;
r : der Radius des Probekörpers, in Millimeter; ist.
Es wurde jeweils für 6 Probekörper die Messung durchgeführt und aus den 6 Messwerten der Mittelwert bestimmt.
Scherhaftfestigkeit
Zur Ermittlung der Scherhaftfestigkeit (SBS) wurden Rinder- Schneidezähne ohne Pulpen in ein kalt polymerisierendes Harz eingebettet (Viscovoss GTS mit MEKP MEH-Härter; Voss Chemie) . Unmittelbar vor Gebrauch wurden die eingebetteten Zähne bis zum Schmelz bzw. Dentin nass abgeschliffen (Schleifpapier P120) und anschließend mit einem feinen Schleifpapier (P500) nass nachgeschliffen. Bis zur Verwendung wurden die Zähne in demineralisiertem Wasser gelagert. Zur Messung wurden die Zähne dem demineralisierten Wasser entnommen. Anschließend wurde eine zweiteilige Teflonform mit einer Bohrung von 3,0 mm Durchmesser (ISO/TS 11405:2003) aufgesetzt, diese mit einer Metallklammer fixiert und die Kavität mit dem Dentalmaterial gefüllt. Nach Füllung der Kavität wurde Hostaphan-Folie aufge setzt und ein Objektträger aus Glas aufgesetzt und mit einer weiteren Metallklammer fixiert. Die gefüllten Formen wurden 4 d in der Feuchtekammer bei 37 °C gelagert und dann entformt. Die Prüfkörper wurden dann mit einer Abschervorrichtung gemäß ISO10477 : 2004 und in einer Apparatur zur Bestimmung eines Kraft-Weg-Diagramms (Z010/TN2A, Zwick GmbH, & Co, Ulm,
Deutschland) bei einem Vorschub von 0,5 mm/min vermessen. Die Prüfung wurde jeweils an 3 Prüfkörpern durchgeführt.
Dynamische Viskosität
Die Viskosität wurde bei 23 °C mittels dynamischen Platte- Platte-Viskosimeter (Dynamic Stress Rheometer, Rheometric Sci entific Inc.) gemessen. Es wurde im „Steady Stress Sweep"-Mo- dus bei Spaltgrößen von 0,1 bis 0,5 mm im Bereich von 0 bis 50 Pa Schubspannung gemessen.
Mineralisation / Röntgendiffraktometrie (XRD)
Das Dentalmaterial aus Bsp. 6 wurde in dünner Schicht ausge härtet. Anschließend wurde das Material 5 d bei 37 °C in der Feuchtekammer gelagert . Das getrocknete Material wurde gemör- sert und in dieser Form durch Röntgendiffraktometrie (Bruker D8, Discover) untersucht.
Aus Coacervaten a) und Partnerionen in wässriger Lösung (Bei spiele 9, 10)
Nach Ablauf der Mineralisierungszeit wurde das Gemisch zentri fugiert, dekantiert und dreimal mit je 1,75 Reinstwasser gewa schen. Anschließend wurden die gewaschenen Rückstände der Zentrifugation bei 37 °C getrocknet. Die getrockneten Produkte) wurden jeweils als Pulver mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) auf ihre mineralische Phasen hin untersucht .
Für die Beispiele 11 und 12 wurde mineralisiertes Material aus dem Inneren des Gelkörpers entfernt und in dieser Form durch Röntgendiffraktometrie (Bruker D8, Discover) untersucht.
Partikelgrößenbestixnmung
Zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung wurden 250 mg der gefriergetrockneten und gemahlenen Coacervate in 20 ml Ethanol 5 min in einem Ultraschallbad dispergiert. Anschließend wurden die Partikelgröße mit einem Partikelgrößenanalysator durch Fraunhoferbeugung (Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS 13 320 mit Universal Liquid Modul, Beckmann Coulter) in Etha nol, vergällt gemessen.
Es wurden folgende Chemikalien verwendet :
- Polyacrylsäure-Natriumsalz-Lösung (NaPAAl5 , Mw=15 kDa) , 35 wt.% Lösung (Sigma Aldrich)
- Polyacrylsäure ( PAA100 , Mw=100 kDa), 35 wt.% Lösung (Sigma Aldrich)
- Polyallylamin Hydrochlorid ( PAH15 , Mw=15 kDa), 15wt% Lösung (Polyscience)
- Polyallylaminhydrochloridpulver (Mw=17,5 kDa, Sigma)
- Tri-Natriumcitrat Tetrahydrat (Sigma Aldrich)
- Calciumchlorid Dihydrat (Roth)
- Diammoniumhydrogenphosphat (Sigma Aldrich)
- Strontiumchlorid (Roth)
- Natriumhydroxid (Merck)
- Salzsäure (Merck)
- Reinstwasser (MilliQ, Merck Millipore)
- Gelatine (300 bloom, a-Type) Synthese von Coacervaten basierend auf Polyacrylsäuresalzen (Beispiel 1-4)
Zu einer wässrigen Polyacrylsäure-Natriumsalz-Lösung wurde un ter starkem Rühren langsam eine wässrige Calciumchlorid-Lösung bzw. Calcium-Strontiumchlorid-Lösung gegeben. Während der Zu gabe konnte eine Phasenseparation beobachtet werden. Nach vollständiger Zugabe wurde noch 5 Minuten gerührt und die Pha sen anschließend 10 Minuten zur weiteren Trennung ruhen gelas sen. Der gebildete Überstand wurde abgegossen und die verblie- bene Phase: dreimal mit je 400 ml Reinstwasser gewaschen. Es wurde eine viskose Flüssigkeit erhalten.
Die pH-Werte wurden jeweils mittels Salzsäure- und/oder Natri umhydroxidlösungen eingestellt. Die Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der eingesetzten Lösungen sind in Tabelle 1 ange- geben .
Tabelle 1: Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der zur Coa- cervat-Synthese eingesetzten Lösungen
* Konz . = Konzentration
Synthese von Coacervat basierend auf Polyallylamin Hydrochlorid (Beispiel 5) Zu einer wässrigen Polyallylamin-Hydrochlorid-Lösung wurde un ter starkem Rühren langsam eine wässrige (NH4j2HP04-Lösung ge geben. Während der Zugabe konnte eine Phasenseparation beo- ; bachtet werden. Nach vollständiger Zugabe wurden weitere 5 Mi- nuten gerührt und die Phasen anschließend; 3 Minuten zur weite ren Trennung bei 7700 g zentrifugiert. Der gebildete Überstand wurde abgegossen und die verbliebene Phase dreimal mit je 10 ml Reinstwasser gewaschen. Es wurde eine viskose Flüssigkeit erhalten.
Die pH-Werte wurden jeweils mittels Salzsäure- und/oder Natri umhydroxidlösungen eingestellt. Die Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der eingesetzten Lösungen sind in Tabelle 2 ange geben .
Tabelle 2: Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der zur Coa cervat-Synthese eingesetzten Lösungen
*Konz . = Konzentration
Wassergehalt / Trocknungsverlust der in den Beispielen 1, 4 und 5 erhaltenen viskosen Flüssigkeiten
Die Wassergehalte der viskosen Flüssigkeiten wurden mittels Trocknungsverlust bestimmt . Der Trocknungsverlust ist in Ta belle 3a als Wassergehalt angegeben. Tabelle 3a: Trocknungsverlust/ Wassergehalte der Coacervate
Ionengehalt von gefriergetrockneten Proben der in den Beispielen 1, 4 und 5 erhaltenen viskosen Flüssigkeit
Der Ionengehalt wurde mittels Energiedispersiver Röntgenspekt roskopie (EDX) als Elementgehalt bestimmt. Der Restwassergeh- alt der gefriergetrockneten viskosen Gele wurde mittels Ther- mogravimetrie (TGA) bestimmt. Restwassergehalte und Element gehalte sind in Tabelle 3b a gegeben.
Tabelle 3b: Restwassergehalt mittels TGA bestimmt und Element- gehalte mittels EDX bestimmt gefriergetrockneter Coacervate
a TGA-Wert
Herstellung von Coacervatpulvern Coacervatpulver (Pl)
Der viskosen Flüssigkeit aus Beispiel 1 wurde mittels Gefrier trocknung Wasser entzogen. Das so erhaltene Material wurde 7 h in einer Vibrationsmühle (Pulverisette 0, Firma Fritsch), dann 6 h in einer Mörsermühle (Pulverisette 2, Firma Fritsch) und abschließend 18 h in einer Kugelmühle (KugelVerteilung : 55x 16 mm, 14x 25 mm 4x 40 mm) gemahlen.
Der Restwassergehalt des erhaltenden weißen Pulvers wurde mit tels TGA bestimmt. Der Restwassergehalt betrug 8 Gewichts-%. Partikelgrößenverteilung: Dio=l,0 pm und Dso=4,4 pm
Coacervatpulver (P2 )
Der viskosen Flüssigkeit aus Beispiel 5 wurde mittels Gefrier trocknung Wasser entzogen. Das so erhaltene Material wurde 7 h in einer Vibrationsmühle (Pulverisette 0, Firma Fritsch) , dann 60 s im Kapselmischgerät (1 ml; Kuge1durchmesser : 3.15 mm; Silamat, Firma Ivoclar-Vivadent) und abschließend 60 s im Kap selmischgerät (1 ml; Kugeldurchmesser: 0.1 mm; Silamat, Firma Ivoclar-Vivadent) gemahlen. Der Restwassergehalt des erhalten den weißen Pulver wurde mittels TGA bestimmt. Der Restwasser- gehalt betrug 8 Gewichts-%. Partikelgrößenverteilung: DIO=2 , 4 mίή und D5o=24 , 6 piri
Polyallylaminhydrochloridpulver (P3)
Dieses Pulver ist zweites, kationisches Polyelektrolyt, das erfindungsgemäß gemeinsam mit einem Coacervat mit anionischem Polyelektrolyt verwendet werden kann und auf die oben bereits erwähnte und in den Beispielen dargestellte Weise die Tiefen mineralisation fördert. Beispiel 6
Herstellung eines selbstadhäsiven selbsthärtenden Dentalmaterials aus den Coacervatpulvem Pl und P2
Zur Herstellung des Dentalmaterials wurden 150 mg des Pulvers Pl mit 150 mg des Pulvers P2 gemischt. Dieses Pulvergemisch sowie 0,2 ml Wasser wurden getrennt voneinander in eine Misch kapsel (Applicap, DMG Hamburg) gefüllt.
Das Pulver und die Flüssigkeit wurden 20s mittels Vibrations mischer (Silamat, Ivoclar Vivadent AG) zu einem anwendungsfer tigen Behandlungsmaterial gemischt.
Unmittelbar nach dem Mischen wurde das entstandene Behand lungsmaterial über die Kanüle der Mischkapsel aus der Misch kapsel ausgebracht und wurde verarbeitet.
Beispiel 7
Herstellung eines selbstadhäsiven selbsthärtenden Dentalmaterials aus Coacervatpulver Pl
300 mg des Pulvers Pl und 0,2 ml einer (NH4) 2HP04-Lösung (130 mM, pH 9) wurden auf einer Unterlage ca. 30 s mithilfe eines Spatels per Hand zu einem anwendungsfertigen Behandlungsmate rial gemischt.
Beispiel 8
Herstellung eines selbstadhäsiven selbsthärtenden Dentalmaterials aus Coacervatpulver Pl
300 mg des gemahlenen Pulvers Pl und 0,2 ml einer 130 M
(NH4) 2HPO4- und 100 mM Natriumcitrat- Lösung, die auf einen pH- Wert von 9 eingestellt wurde, wurden durch ca. 30 s Handanmi- schung zu einem anwendungsfertigen Behandlungsmaterial ge mischt. Im Vergleich zu Beispiel 7 härtet dieses Material deutlich schneller.
Beispiel 9
40 mg des gemahlenen Pulvers Pl und 1,75 ml einer 130 mM
(NH4) 2HP04-Lösung, die auf einen pH-Wert von 9 eingestellt wurde, wurden durch ca. 30 s per Hand mithilfe eines Spatels in einem 2 ml Reaktionsgefäß (Eppendorf-Tube) vermischt, kurz aufgeschüttelt und dann liegend bei Raumtemperatur für 5 min bzw. 24 h gelagert.
Beispiel 10
40 mg Coacervat-Pulver Pl wurden mit 1,75 ml einer wässrigen Lösung enthaltend 130 mM (NH4)2HP04 und 100 mM Natriumcitrat (analog Beispiel 8) in einem 2 ml Reaktionsgefäß (Eppendorf- Tube) vermischt, kurz aufgeschüttelt und dann liegend bei Raumtemperatur für 5 min bzw. 24 h gelagert.
Charakterisierung
Für die Dentalmaterialien der Beispiele 6-8 wurde die Druck festigkeit bestimmt. Die Druckfestigkeiten sind in Tabelle 4 angegeben .
Tabelle 4 : Druckfestigkeiten der Dentalmaterialien
Die Druckfestigkeit war für das Material des Beispiels 7 am höchsten. Die Druckfestigkeiten waren bei allen Dentalmateria lien nach 4 Tagen höher als lh nach Verarbeitung.
Scherhaftfestigkeit (SBS)
Für die Beispiele 6-8 wurde die Scherhaftfestigkeit der gemes sen. Das Dentalmaterial ist selbstadhäsiv. Es kam in den Pro bekörpern zur Rissbildung oder zur Verformung der Probekörper bevor diese abgeschert wurden.
Mineralisation
Die Mineralisation der Mischungen der Beispiele 6, 9 und 10 wurde mittels XRD untersucht. Die detektierten mineralischen Phasen sind in Tabelle 5 angegeben.
Tabelle 5: Detektierte mineralische Phasen
Anwendungsbeispiele
Herstellung von ModellSubstanz
Für die nachfolgenden Anwendungsbeispiele wurden zunächst Mo dellsubstanz für demineralisiertes Dentin hergestellt. Jede ModellSubstanz besteht aus einem bei Raumtemperatur festen Gel. Es wurden bei 40°C 10 g Gelatine (A-Typ, 300 bloom) in 90 ml einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert gleich 9, enthaltend 130 mM Diammoniumhydrogenphosphat und 100 mM Tri-Natriumcitrat Tetrahydrat, aufgelöst. Die so erhaltene Gelatinelösung wurde in standardmäßige 24-Well-Titerplatten gefüllt und auf Raum temperatur abkühlen gelassen. Sobald Raumtemperatur erreicht war, würden die festen Gelkörper mit Hilfe eines Spatels aus der Titerplatte entnommen und in der wässrigen Lösung gelä- gert .
Aufbringen von Dentalmaterialien auf die ModellSubstanzen
Die Dentalmaterialien wurden jeweils auf die Oberfläche der Modellsubstanz, d. h. auf die Oberseiten der scheibenförmigen Gelkörper aufgebracht und bei Raumtemperatur in 10 ml der wässrigen Lösung (enthaltend 130 M Diammoniumhydrogenphosphat und 100 mM Tri-Natriumcitrat Tetrahydrat, pH 9) so gelagert, dass das Dentalmaterial und die Modellsubstanz von der Lösung bedeckt waren oder sie wurden im Klimaschrank bei 100 % Luft feuchtigkeit und Raumtemperatur gelagert. Nach 2 d, 3 d, 4 d, 8 d oder 12 d wurden die Gelkörper entnommen und mit Reinst- wasser gewaschen. Mit einer Rasierklinge wurden nun Quer schnitte des scheibenförmigen Gelkörpers angefertigt. Die Querschnitte wurden optisch geprüft, ob unter der Modellsub stanzoberfläche mineralisiertes Material zu erkennen war und wie tief dieses in die Modellsubstanz hineinreichte.
Beispiele 11 bis 13
Analog dem Beispiel 6 wurden selbstadhäsive, selbsthärtende Dentalmaterialien hergestellt. Die dabei verwendeten Pul- ver/Pulvermischungen und Flüssigkeiten sind in der nachfolgen den Tabelle 6 dargestellt.
Der verwendete Flüssigbestandteil ist die wässrige Lösung, die (NH4 ) 2HPO4 und Natriumcitrat enthält, wie auch schon in Bei spiel 8 verwendet. ln den Beispielen 12 und 13 enthält die Pulvermischung Pulver P3 als zweites, kationisches Polyelektrolyt, das gemeinsam mit dem Coacervat mit anionischem Polyelektrolyt (Pulver Pl) ver wendet wird und auf die oben bereits erwähnte Weise die Tie- fenmineralisation fördert.
Zur Herstellung des Dentalmaterials wurden 150 mg des jeweili gen Pulvers/Pulvergemischs sowie der Flüssigkeitsbestandteil getrennt voneinander in eine Mischkapsel (Applicap, DMG Ham- bürg) gefüllt. Das Pulver und die Flüssigkeit wurden 20s mit tels Vibrationsmischer (Silamat, Ivoclar Vivadent AG) zu einem anwendungsfertigen Behandlungsmaterial gemischt. Unmittelbar nach dem Mischen wurde das entstandene Behandlungsmaterial über die Kanüle der Mischkapsel aus der Mischkapsel ausge- bracht und verarbeitet.
Die so hergestellten Dentalmaterialien wurden gemäß den nach folgenden Anwendungsbeispielen auf Modellsubstanz aufgebracht und die Mineralisation geprüft.
Beispiel 11
Das Dentalmaterial der obigen Tab. 6, Beispiel 11, wurde auf die Modellsubstanz aufgebracht und wie beschrieben in der wässrigen Lösung gelagert. Nach 4 d zeigte sich eine leichte Tiefenmineralisation . Nach 12 Tagen wurde weiterhin nur eine leichte Tiefenmineralisation beobachtet (Fig.l) . Für das in der Gelatine gebildete Mineral wurden Calcium, Kohlenstoff, Phosphor und Sauerstoff über die gesamte Tiefe nachgewiesen (Fig.2). Das Mineral wurde mittels XRD als Hydroxylapatit identifiziert (Fig.3).
Beispiel 12
Das Dentalmaterial der obigen Tab. 6, Beispiel 12, wurde auf die Modellsubstanz aufgebracht und wie beschrieben in der wässrigen Lösung gelagert.
Bereits nach 3 d ist eine starke Tiefenmineralisation zu be obachten (Fig.4). Das auf die Gelatineoberfläche aufgebrachte Dentalmaterial haftet auf der Oberfläche, ist stabil und löst sich nicht auf. Das gebildete Mineral kann durch XRD-Messungen als Hydroxylapatit identifiziert werden (Fig.5). Für das sich in der Gelatine gebildete Mineral können Calcium, Kohlenstoff, Phosphor und Sauerstoff durch EDX-Untersuchungen nachgewiesen werden (Fig.6) .
Beispiel 13
Das Dentalmaterial der obigen Tab. 6, Beispiel 13, wurde auf die Modellsubstanz aufgebracht und wie beschrieben in der Kli makammer gelagert .
Bereits nach 2 d zeigte sich eine ausgeprägte Tiefenminerali sation (Fig.7). Das Dentalmaterial haftet auf der Oberfläche, ist stabil und löst sich nicht auf. Das gebildete Mineral wurde mittels XRD als Hydroyxlapatit identifiziert.

Claims

Patentansprüche
1. Remineralisierend.es Dentalmaterial, mit mindestens je ei nem Kation und einem Anion, die als Partnerionen zur Bil dung einer Remineralisationssubstanz ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Partne rionen mehrwertig ist und als Gegenion in einem Coacervat enthalten ist.
2. Dentalmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Ge genion in einem Coacervat enthalten ist, und ein zweites Partnerion in wässriger Lösung enthalten ist.
3. Dentalmaterial nach Anspruch loder 2 , dadurch gekennzeich net, dass es zusätzlich ein zweites Polyelektrolyt ent hält, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coacervats .
4. Dentalmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Partnerionen mehrwertig sind und als Gegenion je eines Coacervats enthalten sind.
5. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die anionischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Kationen ausge wählt sind aus der Gruppe der organischen Polyelektrolyte, bevorzugt bestehend aus a. Polymeren und Copolymeren, die Carbonsäuregruppen, Phosphorsäuregruppen, Phosphonsäuregruppen und/oder Sulfonsäuregruppen aufweisen sowie deren Salze und deren partielle Ester; bevorzugt Polycarbonsäuren, Polyalkylenphosphorsäuren, Polyalkylenphosphonsäuren und Polysulfonsäuren sowie deren Salze und deren partielle Ester; weiter bevorzugt Poly (meth) acryl säure, Polyasparaginsäure, Polyitaconsäure und Poly glutaminsäure sowie deren Salze; b. sauren Proteinen, sauren Proteinderivaten und deren Salzen, vorzugsweise des Lysosyms oder der Gelatine (Typ B) ; c. sauren Polysacchariden und deren Salzen, vorzugs
weise des Carregenan, des Pektins, der Alginsäure und der Hyaluronsäure .
6. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anionischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Kationen mittlere Molekulargewichte (Gewichtsmittel Mw) zwischen 3 kDa und 1500 kDa, vorzugsweise zwischen 5 und 500 kDa, weiter vor zugsweise zwischen 8 kDa und 200 kDa aufweisen, weiter be vorzugt zwischen 8 und 50 kDa.
7. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrwertigen Kationen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus mineralbildenden Katio nen; vorzugsweise Metallkationen; weiter vorzugsweise der Metalle der Gruppen 2A, 3B, 3A des PSE sowie der Lanthano- ide; weiter vorzugsweise Ba2+, Ca2+, Sr2+, Tb3+ und Yb3+;
weiter vorzugsweise Ca2+ und/oder Mischungen von Metallka tionen mit Ca2+.
8. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Anionen ausgewählt sind aus organischen Polyelektrolyten, bevorzugt der
Gruppe bestehend aus Polymeren und Copolymeren, die pri märe, sekundäre und/oder tertiäre Aminogruppen aufweisen sowie deren Salzen; vorzugsweise Polyaminen; weiter vor zugsweise Polyallylamin, lineares oder verzweigtes Po lyethylenimin, Chitosan, Polylysin und Polyarginin sowie deren Salzen; weiter vorzugsweise Polyallyamin Hydrochlo rid (PAH) .
9. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Anionen mittlere Molekulargewichte (Gewichtsmittel Mw) zwischen 3 kDa und 1500 KDa, vorzugsweise zwischen 5 und 500 kDa, weiter vor zugsweise zwischen 8 kDa und 200 kDa aufweisen, weiter be vorzugt zwischen 8 und 50 kDa.
10. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrwertigen Anionen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus mineralbildenden Anio nen, bevorzugt Orthophosphationen, Diphosphationen, Meta phosphationen, Silikationen, insbesondere anorganische Si likationen, bevorzugt ortho, ino und Band-Silikationen, und teilweise organisch modifizierte Silikationen, insbe sondere Alkyloxy-Silikationen, Sulfationen, Wolframatio- nen, Vanadationen, Molybdationen und Carbonationen, weiter bevorzugt Orthophosphationen, Diphosphationen, Metaphos phationen, Sulfationen, Wolframationen, Vanadationen, Mo lybdationen, weiter bevorzugt Orthophosphationen und/oder Mischungen von Orthophosphationen mit mineralbildenden An ionen .
11. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Komponente Coacervat größer 1 Gewichtsprozent, bevorzugt größer 2 Gewichtspro zent, weiter bevorzugt größer 5 Gewichtsprozent ist.
12. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Feststoff, bevorzugt ein Pul ver ist.
13. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Flüssigkeit und/oder eine Emulsion und/oder eine Suspension ist, bevorzugt mit einer dynamischen Viskosität größer 50 mPas, bevorzugt größer 100 mPas.
14. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gel ist.
15. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Paste ist.
16. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es 1 bis 100 Gew.-% Partnerionen und Coacervat enthält, bevorzugte Untergrenzen und/oder Ober grenzen sind 5, 10, 15, 25, usw. bis 95 Gew.-%.
17. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es Wasser enthält, bevorzugt zwischen 5 und 95 Gew.-%, bevorzugt zwischen Untergrenzen und/oder Obergrenzen von 5, 10, 15, 25, usw. bis 95 Gew.-%.
18. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Coacervat einen Wassergehalt von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 75 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 5 bis 60 Gew.-% aufweist.
19. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des die Coacervate bildenden Polyelektrolyten und seiner Gegenionen im Coa- cervat zwischen 10 und 100 Gew. -% beträgt, bevorzugte Un tergrenzen sind 25 oder 40, weiter bevorzugt 45 Gew.-%, bevorzugte Obergrenzen sind 55 oder 75, weiter bevorzugt 85, 90 und 95 Gew. -% . Ho
20. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Partnerion Fluoridionen enthalten sind.
21. Dentalmateriäl nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Partnerionen im Dentalmaterial im Wesentlichen löslich vorliegen.
22. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es selbsthärtend ist.
23. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Verarbeitungszeit und/oder Erhärtungszeit zwischen 1 und 5 Minuten nach ISO 9917:2007 aufweist .
24. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das gehärtete Dentalmaterial selbst- haftend ist, bevorzugt das es eine Scherhaftfestigkeit von mindestens 3,5 MPa auf Zahnschmelz und/oder Dentin auf- weist.
25. Dentalmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das gehärtete Dentalmaterial eine Druckfestigkeit größer 50, bevorzugt größer 100, weiter bevorzugt größer 200 MPa und eine Biegefestigkeit größer 20, bevorzugt größer 25 MPa nach ISO 9917:2007 aufweist.
26. Kit zur Herstellung eines remineralisierenden Dentalmate rials nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: a. eine erste Komponente, die wenigstens ein Coacervat mit einem der Partnerionen als Gegenion des Coacer- vats enthält; b. eine zweite Komponente enthaltend Wasser; wobei das zweite der Partnerionen entweder als freies Ion in wässriger Lösung in der Komponente b. enthalten ist und/oder als Gegenion eines zweiten Goacervats in einer der beiden Komponenten.
27. Kit nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigs tens eine der Komponenten ein Feststoff, bevorzugt ein Pulver ist.
28. Kit nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Komponenten eine Flüssigkeit ist, be vorzugt mit einer dynamischen Viskosität größer 10 rnPas, bevorzugt größer 50 mPas, weiter bevorzugt größer 100 rnPas .
29. Kit nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Komponenten Pasten sind.
30. Kit nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Komponenten ein Gel sind.
31. Kit nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, dass wenigstens eine der Komponenten, bevorzugt wenigstens zwei der Komponenten bei 23°C einen pH-Wert von 7 bis 10 aufweist .
32. Kit nach einem der Ansprüche 25 bis 31, gekennzeichnet, durch eine weitere Komponente c, die bevorzugt einen Haft vermittler enthält.
33. Kit nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Komponenten a und b in einer zum Anmi schen geeigneten Vorrichtung gelagert werden, bevorzugt in einer Mischkapsel, enthaltend bevorzugt ein Pulver oder eine Flüssigkeit und/oder einer Mehrfachkartusche, als
Teil eines Kartuschensystems zum Auspressen der Komponen ten durch eine: Mischkanüle, enthaltend bevorzugt zwei Pas ten oder zwei Gele.
34. Kit nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekenn
zeichnet, dass eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Gegenion in einem Coacervat enthalten ist, und ein zweites Partnerion in wässriger Lösung enthalten ist, wo bei wenigstens eine der Komponenten zusätzlich ein zweites Polyelektrolyt enthält, das anders geladen ist als das Po lyelektrolyt des Coacervats .
35. Kit nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekenn
zeichnet, dass Komponente a mindestens ein erstes Coacer- vatpulver enthaltend Erdalkaliionen, bevorzugt Calciumio nen als Gegenionen und mindestens ein zweites Coacervat- pulver enthaltend mehrwertige Anionen als Partnerionen, enthält .
36. Verfahren zur Anwendung eines Kit nach einem der Ansprüche 26 bis 35, mit den Schritten: i. Aufträgen von Bestandteil b auf Dentin und/oder Zahn schmelz, bevorzugt als Flüssigkeit, ii. Aufträgen von Bestandteil a auf das Bestandteil b
aufweisende Dentin und/oder auf den Bestandteil b aufweisenden Zahnschmelz, bevorzugt als Pulver,
Paste, Gel oder viskose Flüssigkeit.
37. Verfahren zur Anwendung eines Kit nach einem der Ansprüche 26 bis 35, mit den Schritten: i. Mischen von Bestandteil a und Bestandteil b, ii. Aufträgen der Mischung auf Dentin und/oder Zahn
schmelz, bevorzugt als Paste oder Gel.
38. Verwendung des Dentalmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 25 als Versiegeier, Beschichtung, als Unterfüllungsma terial und/oder Füllungsmaterial.
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