JP2001513842A - 微粒ヒドロゲル物質 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 微粒ヒドロゲル物質は、サブミクロンの酸崩壊性のフッ素導入アルミノシリケートガラスをポリ(アクリル酸)と反応完了させて得られた生成物を磨砕することによって製造される。この物質は歯科用セメント用の二液性セメントセメントパック中で使用されこのセメントパックは混合されると光活性化、ガラスアイオノマー反応および化学的硬化によって硬化する。どちらのペーストも架橋性メタクリレートモノマー類および上記の予備反応した微粒物質を含み、後者は未反応ガラスの特性をまったく失ったフッ素含有ガラスアイオノマーセメントである。第１のペーストはまたポリ(アクリル酸)またはポリ(ビニルホスホン)酸またはその両者を含む。それ自体で指令-硬化セメントである第２のペーストは、亜鉛ガラスおよびボリ(アクリル酸)を含むが、両者の間の反応は、ペーストが空気および光に曝されるまでは仮死状態に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】 微粒ヒドロゲル物質 技術分野 本発明は例えば歯科用セメントまたは光硬化性ペースト処方物に有用な微粒ヒ ドロゲル物質に関する。 本発明の微粒物質はフッ化物含有ゲルである連続マトリックス相とフッ素を含 まないシリカゲルである分散相を含み、酸-塩基セメント形成反応による酸崩壊 性ガラスと酸性ポリマーとの反応生成物である。本明細書における「ガラス」は 、文脈によって、ベントナイトまたは他の混合金属酸化物で例示されるゲル化作 用を有する鉱物を含む。このように、微粒物質はガラス特性を失ったポリアルケ ン酸塩セメントゲルおよび/またはポリホスホネートセメントゲル、すなわちポ リアルケン酸またはポリホスホン酸とガラス（塩基として）との酸-塩基反応セ メントであると考えてもよく、ゲル中ではガラスは通常処方におけるセメントに 較べてその特性を失っている。 ガラス特性喪失セメントゲルは、多くの種々の光硬化性歯科材料、例えばライ ナー、裂溝封止剤、結合剤／接着剤、および前部修復剤(anterior restorative) 等において使用することができる。このゲルはフッ素放出剤として既存のセメン ト処方物、例えば非樹脂系セメントおよび既存の樹脂系セメントに組み込んでも よい。 背景技術 従来のガラスアイオノマーセメントでは、アルミノシリケートガラスが酸と反 応する。各ガラス粒子の外層は金属イオンの性質をなくしシリカゲルへと品質低 下する。金属イオンは酸の作用によって放出されて周囲の液層に移行し、そこで は最初のうちは可溶性であるがやがて蓄積してゲル化し、不溶性となる。こうし て得られたセメントは、各粒子が金属性を失ったシリカゲル殼で被覆された未反 応アルミノシリケートガラスの核を有する分散粒子の形態を有し、殻は約０.５ ミクロンの厚さで、粒子はガラスから放出された金属イオンが結合しているポリ アシッド鎖のゲル化マトリックス中に分散されている。殻はその周辺の物質が液 状で反応性を有する期間中に約０.５ミクロンの厚さに達する。殼は周囲の物質 が硬化したとき、厚化を停止する。 本発明の物質中では、従来技術に見られる未反応アルミノシリケートガラス核 はもはや存在しない。反応前のガラス粒子は２ミクロン以下であることが有利で あり、好ましくは１.５ミクロン以下、理想的には１ミクロン以下であり、好ま しくは球状であって、酸は系がゲル化する前にすべての粒子の全深さからすべて の金属イオンを放出することができ、ガラスから放出される金属イオンが結合し ているポリアシッドのゲル化したマトリックス中に単にシリカゲルの核を残す。 酸の反応性が高ければ高いほど全体が反応するガラス粒子の大きさは大きくなり 、特にもしガラスとフッ化物に（フッ化物溶液の）溶媒が加えられればそれは1. ２〜１.４μｍであると考えられる。このようなヒドロゲル物質は更なる用途の ために微粉砕される。すべてのガラスは酸によって浸出されているので、好まし くない新鮮な未反応ガラス表面がこのようなすり潰しまたは粒状化によって表面 に現れることはまったくなく、したがってヒドロゲルは水および／またはセメン ト形成酸の存在下で不活性である。 発明の開示 本発明を実施するに当たっては、好ましくは１ミクロン以下のガラス粒子をフ ッ化物溶液と接触させることによって、好ましくはガラスをフッ化物溶液に加え ることによってまたは溶媒をガラスとフッ化物へ加えることによってガラスにフ ッ素イオンを導入することが有益であるかも知れない。 フッ化物溶液はアンモニアを放出することができるもの、例えばニフッ化水素 アンモニウムＮＨ₄・ＨＦ₂、フッ化アンモニウム、アンモニウムヘプタフルオロ タンタレート（Ｖ）、アンモニウムヘキサフルオロゲルマネート（IV）、アンモ ニウムヘキサフルオロニオベート、アンモニウムヘキサフルオロホスフェート、 アンモニウムヘキサフルオロシリケート、アンモニウムヘキサフルオロチタネー ト（IV）、アンモニウムテトラフルオロボレート、アンモニウムトリフルオロア セテートまたはアンモニウムトリフルオロメタンスルホネートが好ましい。これ らの化学物質が低融点（二フッ化水素アンモニウムでは融点は１２５℃）および 水溶液として酸性度が高ければフッ素供給能が高く、二フッ化水素アンモニウム が好ましい。アンモニウム塩の使用は、危険を避けるためにＨＦを使用するより も好ましい。アンモニウムカチオン類およびフッ化鉄(fluoriferous)アニオンを 使用すると、Ｆを沈殿しカチオンを沈殿しない。カチオンが沈殿するとガラスの 組成が変ってしまうが、本発明では複雑性が回避できる。 二フッ化水素アンモニウムまたはその類似物を使用することによって、フッ化 カルシウムを結晶化してガラス表面が脱活性化される。本発明のフッ素導入した ガラス粒子からガラスアイオノマーセメント（ガラスポリアルケン酸塩セメント ）を形成しおよび使用するにおいては、二フッ化水素アンモニウム添加量が増加 するとともに可使時間の増加が観察される。フッ化物を含有しないガラス上にこ のアンモニウム塩を使用することにより、フッ化物含有非硬化性ガラスとともに 即(snap)硬化性ガラスさえも得ることができる。前者はガラス粉末を、水の存在 でポリアクリル酸および酒石酸と反応させて、ゲル化前に中和することができる 。ゲル化前に中和を行うことは、ガラス核を含まないセメントの形成にとって必 須要件である。後者、すなわち即硬化性ガラスに関しては、可使時間の終わりに ２０秒以内で急速に硬化することができるというセメントはガラスアイオノマー セメント中に用いてもよく、これはその硬化の速さと低い口腔内溶解性の点で指 令硬化性樹脂系セメントと競合することができる。 フッ化物（上記フッ化物溶液由来の）はガラスの粒径と関係なくガラス中へ置 換して入り込むであろう。しかし、一液性ペースト樹脂系の成分として１ミクロ ンを越えるガラスが用いられる場合は、その系は保存中にガラス粒子が水／酸と の反応を続行するため安定ではないであろう。上記したように、サブミクロンガ ラスほど効果的ではないにしても、Ｆ-含有ガラスおよび得られるセメントはカ ルボキシレート系中のフッ素貯蔵体として有用に用いられる。例えばベントナイ トは十分な反応性を有しないため酸-塩基反応に参与しないであろうが、上記で 説明したように、代表的にはＡｌ₂Ｏ₃を反応させてＡｌＦ₃を形成することによ ってフッ化物を導入して改善することができる。 この方法は上記で説明したように微粒物質を形成するためにガラス上に適用し てもよく、それによってこのような物質は、フッ素放出貯蔵体として歯科用セメ ント処方中に使用するに適したものとなり、すべてではないにしても大部分の歯 科用材料硬化性経路に適用できる「反応性フィラー」とみなすことができる。 本発明により、一液性ペースト樹脂系、更には、架橋性モノマー、光活性化さ れる開始剤および上記で説明したような微粒物質等を含む光硬化性ペーストをも 作成することができる。このようなペーストは更に亜鉛含有ガラス、ポリアルケ ン酸および必要であれば水を含んでｐＨを４以下に保持するようにパックされて もよく、また必要であれば反応したガラス由来のＢａ、Ｓｒまたは他の２価のガ ラス形成性の放射線不透過性カチオンを含んでもよい。もうひとつのペーストで は、ガラスアイオノマー硬化反応に参画できる酸性ポリマーの水溶液を更に含ん でもよい。これら二種類のペーストは、使用時まで互いに接触しないように（且 つ好ましくは、不透明パックおよび／または空気遮断パックとして）パックされ た二液性ペーストセメントパックとして存在してもよい。このようなパックでは 、どちらのペーストもパックが解かれおよび／または他方のペーストと混合され るまでは反応しないように、どちらかまたは両方のペーストが亜鉛を含まない酸 崩壊性のガラスおよび／または重合体酸および／または水を含むことが好ましい 。 発明を実施するための最良の形態 本発明を次に実施例によって説明する。 実施例１〜３は本発明のセメントゲルを記載し、 実施例４〜９はその用途を説明する。実施例 １ １）二フッ化水素アンモニウム２.８７７ｇを１８.０ｇの水を加えたＰＴＦＥ製 ビーカーに加えた。 ２）これに１２０.０ｇのシリカ、１０２.０ｇのアルミナ、１１２.０ｇの酸化 カルシウムの組成を有する、サブミクロンのガラス（球状粒子）８.６３４ｇを 添加した。 ３）得られたスラリーを、アンモニアの発生が止まるまで約２時間激しく撹拌し た。 ４）スラリーを、９８℃から２５０℃へ段々と上げながらオーブン中で２４時間 カ焼した。 ５）得られたオフホワイト粉末（５部）を０.４部の乾燥ポリアクリル酸および ０.１５部の酒石酸と混合して粉末成分５.５５部を得た。 ６）４.９０部の水、２.４５部の乾燥アクリル酸および０.９８部の酒石酸から ８.３３部の液体成分を調製した。 ７）５.５５部の粉体成分と８.３３部の液体成分と混合してセメントを形成した 。 ８）得られたセメントゲルをオーブン中で１０５℃で２４時間乾燥して硬化させ た。 ９）硬化したセメントゲルを磨砕して４５ミクロンの篩を通した。篩い分けした ロットはフッ素導入したガラス特性喪失セメントまたは磨砕セメントと呼んでも よく、または他の術語としてアイオノマーゲルと呼んでもよい。実施例 ２ ステップ１で二フッ化水素アンモニウムの量を２.８７７ｇの代わりに２.１５ ８ｇとした以外は実施例１と同様に行った。ただし、ステップ４ではスラリーは ２２０℃で２４時間熱処理した。ステップ８ではオーブンは１００℃に維持した 。実施例 ３ ステップ１で二フッ化水素アンモニウムの量を２.８７７ｇの代わりに１.４３ ９ｇとした以外は実施例１と同様に行った。 実施例１で用いた二フッ化水素アンモニウムの量は、ガラスの酸化カルシウム 由来の酸素のすべてをフッ素イオンで置換するように選んだ。実施例２および３ でより少ない量を用いたのは、（明らかに）置換が全量より少なくなるようにし たことを意味する。ガラス中のフッ化物の量は得られた樹脂変性セメントからの フッ素放出、セメント形成におけるガラスの反応性、および得られたガラスアイ オノマーセメントの強度に関係するであろう。これらの実施例では２２０℃以上 の温度は必要とされない。実施例 ４〜７ 実施例１〜３で作製した磨砕セメントゲルは一液性ペースト組成物を作製する ためにまたは二液ペーストセメント組成物の両ペースト中の１成分として使用す ることができる。実施例 ４ カラム１.１に示した組成を有する一液性ペースト中において、実施例１〜３ の磨砕セメントゲルを１成分として用い、実施例１のステップ５中に記載されて いる５部の粉体であるフッ素導入ガラスをもうひとつの成分として用いる。従来 のガラスアイオノマーセメントと違って、（緊密に混合されたガラスと水性ポリ アクリル酸とを含む）本組成物は非硬化性で、暗所では無限に保存することがで きる。微細充填された物質であるため、光硬化したときこの組成物は高い曲げ強 度を有し、前部修復剤として好適なものである。 光を散乱するガラス粒子がないため、その透明性は従来のガラスアイオノマー を凌ぎ、天然歯および審美コンポジットレジン製品の透明性により類似している 。＊１：ビス-GMAが更に多いとペーストとして取り扱うには硬すぎる。 ＊２：希釈用モノマーで希釈されている。 ＊３：フリーラジカル生成用のケトン促進剤。 ＊４：最終セメントの補強用不活性フィラー。 ＊５：Ｄ２０１０はヒドロキシエチル-ジホスホン酸 〔注〕 ・フッ素導入したガラス特性喪失セメントゲルは硬化セメントの寿命中フッ素を 放出するためのものである。 ・メタクリレート類とは樹脂および光によって重合する架橋性モノマーである。 ・クァンタキュア薬品およびカンファーキノンは光源によって分解される感光性 薬品である。 ・アジュベックスおよびブチル化ヒドロキシトルエンは感光性製品組成物中の安 定剤である。 ・ＯＸ５０およびＶＰ−Ｒ７１１はデグッサ社製のヒュームドシリカ製品である 。 ・レイソーブＴ-３０００は放射線不透過性を増すためにセメント中に用いられ るバリウム含有アルミノシリケートガラスである。 ・過酸化ベンゾイルおよびプロパミンＰＬＵは、（光硬化によって得られるもの と同じ結果となる）メタクリレート樹脂を重合させるフリーラジカルを発生させ るために組み込まれる。 ・ポリ（ビニルホスフェート／アクリル）酸はホスホン酸ビニルとアクリル酸と の共重合体である。これはアルブライト・アンド・ウィルソン社(Albright & Wi lson Ltd.)社から入手したものであり、Ｚ６１ガラスと反応する。 ・Ｚ６１／３セメントプレカーサー混合物はフッ化亜鉛含有の無水粉体であり、 これを添加しない場合は非反応性であるペースト１.１にガラスアイオノマー反 応を再導入する。その組成は「酸化物」８２２ｍｇ、鎖長７５０００のポリ(ア クリル酸)の３５％水溶液１３７ｍｇおよび酒石酸４１ｍｇであり、「酸化物」 そのものはポリ(アクリル酸)とは反応せず、１２７部のフッ化亜鉛、６部のベン トナイト、２５.７４部のフッ化カルシウム、１.３４部のケルトロール(Keltrol )キサンタンガム、０.１部のナンサ(Nansa)界面活性剤（ガムを溶解するための 助剤）、２４０部の水および２.８部の酢酸亜鉛を十分磨砕したものの混合物を １２００℃で１時間熱処理して得られたものである。ベントナイトは代表的には シリカ４３.８部、アルミナ９.１部、酸化カルシウム３.２部、酸化マグネシウ ム２.５部、酸化第２鉄０.９部および酸化ナトリウム１.５部を含んでなる。実施例 ５ もう一方のペースト、即ち実施例４のカラム１.２で示されたペーストは部分 的に反応したセメントであり、光に曝されるまでは無期限に安定で、粘稠で且つ 非硬化性でぁる。このペーストは一液性ペーストである光硬化性ライニングセメ ントとして、接着剤として、または直接修復剤として使用することもできる。実施例 ６ 実施例５の変形であり、前歯III級およびＶ級の審美修復用光硬化性セメント である。 ウレタンジメタクリレート 1.740g １,６-ヘキサンジオールメタクリレート 0.230g トリメトキシプロピルメタクリレート 0.035g クァンタキュアＢＭＳ 0.050g ベンゾフェノン 0.020g クァンタキュアＥＰＤ 0.100g ２-ジメチル(アミノエチル)メタクリレート 0.100g ヒュームドシリカ デグッサＲ-ＶＰ７１１ 1.000g フッ素導入したガラス特性喪失セメント（実施例２） 1.000g （実施例６Ａ：1.5g） ピロメリット酸二無水物メタクリレート 0.100g カンファーキノン 0.0045g Ｓ１１中和ポリ(アクリル酸) 0.100g 顔料 0.0013g （実施例４の注を適用） 実施例６Ａのセメントは以下の特性を有することが分かった： 完全光硬化に要する時間： ４０秒 ４０秒およびそれ以上での光硬化の深さ： ３.９ｍｍ ２０秒での光硬化の深さ： ３.４ｍｍ １日後の圧縮強度： ２２０ＭＰａ １日後の直径方向引張強度： ３０ＭＰａ １日後の曲げ強度： ５０ＭＰａ １日後のシンタック(Syntac)接着剤を用いた引張接着強度： ひとの歯のエナメル質に対して：２５ＭＰａ ひとの歯の象牙質に対して：２１ＭＰａ 硬化による温度上昇： ２１℃ 重合収縮率： ０.７％ （「シンタック」はイボクラー・ビバデント(Ivoclar Vivadent)社製の樹脂 系象牙質接着剤の商標である）。実施例 ７ 実施例４のペースト（「１.１」）を実施例５のペースト（実施例４の「１.２ 」と同じもの）と混合した。これらのペーストは、混合することにより、光硬化 性となる。ペースト１.１と１.２の違い、および自動硬化セメントを形成する理 由は、ペースト１.２中にＺ６１／３フッ化亜鉛系ガラス（＋ポリ(アクリル酸) ＰＡＡ、酒石酸および水）が存在すること、およびペースト１.１中にポリ(ビニ ルホスホン／アクリル)酸Ｐ(ＶＰＡ-ＡＡ)が存在することである。フッ化亜鉛系 ガラスはＰ(ＶＰＡ-ＡＡ)と反応して一定の可使時間および硬化時間を持つ安定 なセメントを形成する。ペースト１.２中に存在するフッ化亜鉛ガラスとポリ(ア クリル酸)とは部分的に形成された粘稠で非硬化性のペーストとしていつまでも 「仮死」状態で留まり、このペーストは、蒸発しないようにシールされ、ｐＨが 約３〜４以下に保持されている限り、光硬化した樹脂系の存在で安定である。加 えて、ペースト１.２は放射線不透過性の不活性フィラーを有しているため得ら れたセメントの放射線不透過性を増強する（フッ化亜鉛も放射線不透過性である ）。 ペースト１.１および１.２はいずれもその組成中にフッ化物含有予備形成ガラ スアイオノマーセメントを含む点で類似している。したがってこれらは完全なガ ラスアイオノマーセメントと考えてもよい。 使用時には、ペースト１.１のポリ(ビニルホスホン)酸はペースト１.２のＺ６ １／３の「酸化物」と反応してビニルホスフェートアイオノマーを形成する。同 時に、ペースト１.１および１.２の過酸化物およびアミン成分が反応してフリー ラジカルを生成し、それによって同時に存在する３様式の硬化、即ち化学的樹脂 、光およびアイオノマー硬化を提供する。 磨砕セメント中に存在するフッ化物は長時間にわたってゆっくりと放出するこ とができ、修復部分での２次う食を防止することができる。これはコンポマーの 場合に可能なことであるが、コンポマーはガラスアイオノマーセメントとコンポ ジットの扱いにくい組み合わせであり、性能は必然的に中途半端なものであり、 一方ガラスと酸が予備反応したものを含有する本物質は真のガラスアイオノマー セメントである。また実施例７の物質はより色安定性が高く、その後の色退化に たいする補正を行う必要がない；すなわち、初期硬化での色が広く保持され、直 後においても後日においても色適合性について十分な患者の満足を得ることがで きる。 放射線不透過性に関しては、カルシウムが存在すればそれは部分的にまたはす べてがＢａ、Ｓｒ、Ｌａおよび他の重い二価カチオンの１種または２種以上によ って置換される。 歯を酸エッチングする必要のあるコンジットと違って、実施例７の物質は生物 学的に好ましくないモノマーであるヒドロキシエチルメタクリレートを含まず、 代わりに水が使用される。実施例 ８ 専売商品である審美前部修復剤樹脂「ハーキュライト(Herculite)」(登録商標 )（フッ素を含まない）に、実施例２の微粒ゲル１０重量％を加え、十分に混合 した。得られた物質を円板状に成形したものは蒸留水中に８日間で０.４μｇ／ ｍｍ²のフッ素放出を示した。樹脂系からのフッ素放出は長い間求められたきた 目標であった。実施例 ９ 亜鉛ポリカルボキシレートであるバイエル(Bayer)（商標）カルボキシレート セメント（フッ素を含有しない）３重量部、実施例２の微粒ゲル０.８重量部お よび液体ポリカルボン酸１重量部を十分に混合し、円板状に成形し硬化させた。 円板は、蒸留水中で８日間で３.７μｇ／ｍｍ²のフッ素放出速度を示した。亜鉛 ポリカルボキシレートセメントからのフッ素放出は長い間の要望であった。 実施例８および９はフッ素放出（したがってう食発生を抑制する）特性を有す る歯科用材料の活性フィラーとしての本発明の微粒ヒドロゲルの用途を明らかに している。 歯科用に有用な物質の上記実施例は、上記で説明したように架橋性モノマー、 光活性化開始剤および上記で説明した反応の生成物である微粒物質とを含む新規 な光硬化性ペーストに由来するものとみなされ得る。体系としては： （ａ）新規ペースト （ｂ）２パック式：（ｉ）ペースト(ａ)＋1/2フリーラジカル化学的開始剤 （ii）ペースト(ａ)＋他の1／2フリーラジカル化学的開始剤 （ｃ）２パック式：（ｉ）ペースト(ａ)＋Ｚ６１／ＰＡＡセメント粉体 （ii）ペースト(ａ)＋Ｐ(ＶＰＡ-ＡＡ)またはＰＶＰＡ これに代わるものとして、ペーストは(ｂ)(ｉ)＋(ｃ)(ｉ)であってもよく、もう ひとつのペーストとして(ｂ)(ii)＋(ｃ)(ii)であってもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フッ素含有ゲルである連続マトリックス相とフッ素を含まないシリカゲルで ある分散相を含み、酸-塩基セメント形成反応による酸崩壊性ガラスと酸性ポリ マーの反応完了生成物である微粒ヒドロゲル物質。 ２．反応前のガラスが２ミクロン以下（好ましくは１.５ミクロン以下、理想的 には１.０ミクロン以下）の粒子である請求項１に記載の微粒ヒドロゲル物質。 ３．反応前のガラスが球状粒子である請求項１または２に記載の微粒ヒドロゲル 物質。 ４．酸性ポリマーと反応する前にフッ素イオンを導入するためにガラスがフッ化 物溶液と接触させられる請求項１〜３のいずれかに記載の微粒ヒドロゲル物質。 ５．フッ化物溶液がアンモニアを発生することができるものである請求項４に記 載の微粒ヒドロゲル物質。 ６．フッ化物溶液がニフッ化水素アンモニア溶液である請求項５に記載の微粒ヒ ドロゲル物質。 ７．歯科用セメント処方におけるフッ素放出貯蔵体としての請求項１〜６のいず れかに記載の微粒ヒドロゲル物質の用途。 ８．架橋性モノマー、光活性化される開始剤および請求項１〜６のいずれかに記 載の微粒ヒドロゲル物質を含む光硬化性ペースト。 ９．反応したガラス由来のＢａ、Ｓｔまたは他の二価の放射線不透過性カチオン を含む請求項８に記載のペースト。 １０．４より低いｐＨを保持するように、またはペーストを無限に未硬化に保持 するように包装された亜鉛含有ガラス、ポリアルケン酸および必要であれば水を 更に含む請求項８または９に記載のペースト。 １１．ガラスアイオノマーの硬化反応に参与できる酸性ポリマーの水溶液を更に 含む請求項８または９に記載のペースト。 １２．使用時まで互いに接触しないように包装された請求項１０に記載の第１の ペーストと請求項１１に記載の第２のペーストとを含む二液性ペーストセメント パック。 １３．包装が解かれるまではおよび/または他方のペーストと混合されるまでは どちらのペーストも反応しないように、一方または両方のペーストが亜鉛を含ま ない酸崩壊性ガラスおよび/または重合酸および/または水を更に含む請求項１２ に記載のパック。