JP2017510617A

JP2017510617A - エナメル質の保護及び修復練り歯磨き

Info

Publication number: JP2017510617A
Application number: JP2016561819A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムエイマクヘイル; デイルジーブラウン
Original assignee: プレミアデンタルプロダクツカンパニー
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2017-04-13
Also published as: US20140301957A1; CA2887505C; AU2013329081B2; JP2017510618A; US9616004B2; US20140219932A1; WO2014059249A2; CN104994829B; US20140301956A1; US9604078B2; US9724542B2; US9586064B2; US20140105941A1; WO2014059249A3; CA2887505A1; JP2015535221A; EP2906178A4; EP2906178B1; CN104994829A; JP6420767B2

Abstract

フッ化第一スズと、カルシウムと、非イオン性界面活性剤中のポリジメチルシロキサンのエマルションを含む持続性薬とを含有する実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨きであって、(a)エナメル質上に存在するバイオフィルムへの前記フッ化第一スズ及びカルシウムの持続性がフッ化第一スズの存在下で二座から単座へシフトするカルシウム結合を通じて増強され、かつ(b)前記練り歯磨きが、匹敵するか又はより高いフッ化物レベルを用いるフッ化物歯磨き処置に比べて実質的に改善されたエナメル質保護係数(EPF)及びエナメル質修復係数(ERF)値を示す練り歯磨き。【選択図】なし

Description

発明の背景
1. 発明の分野
本発明は、エナメル質保護及びエナメル質修復無水フッ化第一スズ練り歯磨きの進歩に関し、それによると保護及び修復成分はエナメル質表面に対して持続的(substantive)であり、その結果、改善されたフッ化第一スズ有効性で保護及び修復プロセスを延長する。本発明の練り歯磨きに重要な保護及び修復化合物は、無水の持続性(substantivity)薬中にフッ化第一スズ及びカルシウムを含む。

2. 関連技術の記述
米国で市販される抗う蝕薬物製品でのフッ化物の使用は、FDA's Fluoride Monograph, 21 CFR 355.10(2012年4月1日改訂)の指導の下で行なわれる。

歯磨剤
フッ化物歯磨剤は、多くの臨床試験で有効な抗う蝕薬であることが示され[Stookey, J. Dent. Res. 1990, 69(Special Issue): 805-812]、多くの発展途上国におけるう蝕罹患率の顕著な低下の主原因として認められている。歯磨剤は、局所用フッ化物を送達し、う蝕予防利益を得る原則手段として世界中で広く採用されている。
エナメル質表面からの唾液流による種々のエナメル質保護及びエナメル質修復成分の「洗い流し」は、種々の市販フッ化物、エナメル質保護及びエナメル質修復歯磨き組成物の有効な滞留時間を最終的に制御する。エナメル質保護及びエナメル質修復有効性を改善するためには、専門家が処方する市販のフッ化物歯磨き組成物は高レベルのフッ化物、すなわちRx練り歯磨き、ゲル及びリンスでは5000ppmのフッ化物、また専門家が適用する「インチェア(in-chair)」バーニッシュでは約22,000ppmのフッ化物に頼る。さらに、標準的OTCフッ化物練り歯磨きはFDA's Fluoride Monographの下で1150ppmまでのフッ化物を含有することができる。

フッ化物歯磨き製品の現在の市場には以下のものがある：専門家及び消費者の口腔ケアフッ化物処置のOTCとRxの両歯磨き製品；例えば以下のもの：練り歯磨き、ゲル、ペースト及びバーニッシュ。上述したように、Rxフッ化物練り歯磨き及びRxフッ化物練り歯磨きはフッ化物モノグラフレベルのかなり外側であり、5000ppmまでのフッ化物を含有する。専門家のインチェア口腔ケアフッ化物バーニッシュは約22,000ppmまでのフッ化物を含有するが、OTCフッ化物練り歯磨きは、モノグラフが提供する最大レベルである1150ppmまでを含有することができる。
集団としての米国歯科医師会(ADA)、食品医薬品局(FDA)及び口腔ケア専門家、例えば一般医、歯周治療専門医、矯正歯科医、小児歯科医等は、フッ化物レベルを高める傾向について一般的に懸念している。これらの組織及び口腔ケア専門家は、患者のための種々のインチェア処置及び種々のOTC及びRx口腔ケア、在宅処置において、より高いレベルのフッ化物を有する歯磨き製品について報告された結果に匹敵するエナメル質の保護及び修復をより低いフッ化物レベルで達成するという条件で、より低いレベルのフッ化物を使用することを一般的に好む。より低レベルのフッ化物歯磨き製品への優先度は、高いフッ化物レベルへの長期間の曝露に伴う毒性、子供のフッ素症等に対する懸念により推進される。
OTC及びRxフッ化物歯磨き処置に用いるフッ化物の約90%が使用後に吐き出されることが一般的に許容される。従って、エナメル質のフッ化物処置ウィンドウは、基本的にフッ化物でエナメル質上を磨く時間に限定される。対照的に、口腔ケア専門家がエナメル質に適用する、22,000ppmのフッ化物を含有するフッ化物バーニッシュは、患者の吐き出し後にエナメル質上に持続的なフッ化物レベルを維持するように設計される。
フッ化物バーニッシュは一般的に専門家により、6カ月毎に約1回の頻度で適用され、標的オーディエンスは主に子供が占める。

食事性フッ化物レベルは、フッ素添加飲料水及び食品の調製に用いる水中のフッ化物等のため徐々に増加している。さらに、ほとんどの消費者はフッ化物の練り歯磨き、リンス、ゲル等を使用する。広範な文献引用は、局所フッ化物処置が、全身フッ化物による処置よりエナメル質を保護及び修復するのに有効であることを示唆している。
Ripa, Public Health Dent., 1991; 51:23-41を参照されたい。
それにもかかわらず、この利用可能な全てのフッ化物を用いても、子供のみならず大人でも、う蝕は、高齢者の歯冠側う蝕、口内乾燥症患者のう蝕、免疫不全患者のう蝕、医療又は歯科治療を受けている患者のう蝕等を含め、難題をもたらし続けている。
高いフッ化物レベルへの曝露に伴うリスクを低減させながら、専門家の口腔ケアフッ化物処置のためのみならず、患者使用のOTCフッ化物のためにもエナメル質保護及びエナメル質修復有効性を改善する必要がある。
さらに、エナメル質保護及びエナメル質修復の領域におけるフッ化物製品の効率を改善し、種々のフッ化物処置の効率をエナメル質の種々の状態の処置を達成するために用いるフッ化物レベルの関数として評価する必要がある。

本発明の目的
エナメル質保護係数(enamel protectant factor)(EPF)値及びエナメル質修復係数(enamel repair factor)(ERF)値が改善されたフッ化第一スズ練り歯磨きを提供すること。
EPF及びERF値が改善されたフッ化第一スズ練り歯磨きであって、EPF及びERF値の改善が、練り歯磨き中のフッ化物含量の低減を伴う、練り歯磨きを提供すること。
現在の市販のフッ化物歯磨き製品、並びに従来技術に記載のフッ化物歯磨き製品に比べて、匹敵するか又は改善されたEPF及びERF値を実現しながら、練り歯磨き中のフッ化物レベルを低減させること。
「危険な状態にある(at-risk)」患者のエナメル質のEPF及びERF値を改善すること。
免疫不全患者、癌治療、心臓治療、糖尿病、COP患者等を含めた「危険な状態にある」患者のエナメル質状態を改善すること。

用語の定義
本発明の練り歯磨きの特徴を記載するために本明細書及び特許請求の範囲を通して用いる用語について以下に述べる。
「無水」は、実質的に水がないことと定義される。
「エナメル質保護係数(EPF)」は、FDA法#40を用いて百万分率のフッ化物レベルで割ったエナメル質溶解度の減少パーセントと定義される。
「エナメル質修復係数(ERF)」は、FDA法#33を用いて試験したフッ化物歯磨き製品のフッ化物レベルで割ったエナメル質フッ化物濃度の平均増加と定義される。
「練り歯磨き」は、歯ブラシで磨くことによるエナメル質表面へのフッ化第一スズの投与に適した研磨剤をベースとするペースト剤と定義される。
「粘膜付着性」は、舌の機械的作用によっても唾液流によっても容易には除去されない口内の表面上に一時期保持される物質と定義される。
「安定フッ化第一スズ」は、化学的にアッセイしたときに、未反応状態で第一スズ及び／又はフッ化物のレベルを実質的に保持する組成物と定義される。
「バイオフィルム」は、機械的手段又は唾液流によって容易には除去されない、細菌、滲出多糖等から構成される表面付着フィルムと定義される。
「持続性薬」は、所望薬の粘膜保持を改善する組成物と定義される。
「カチオン架橋」は、カチオン成分によって惹起される2つのフィルム又は膜間の電気吸引力と定義される。
「カルシウム結合の二座から単座へのシフト」は、カルシウムカチオンによる「キレート」様結合が失われ、それに対応してカルシウムカチオンによる単配位子結合が増加することと定義される。
「非イオン性界面活性剤」は、荷電種の非存在下で表面活性特性を示す組成物と定義される。
「CaF⁺成分(moiety)」は、単座フッ化カルシウムイオンと定義される。
「直鎖状ポリマーポリカルボキシラート持続性向上剤」は、荷電表面上への組成物の保持を高める、カルボキシラート置換基を有する直鎖状ポリマーと定義される。
「エマルション不連続相」は、連続相に取り囲まれた、エマルション中の微量成分と定義される。
「エマルション連続相」は、不連続相成分を取り囲むエマルション成分と定義される。

発明の概要
本発明は、無水練り歯磨き組成物並びに関連する処置方法及び製造方法に関し、練り歯磨きは、無水持続性薬中に850〜約1500ppmのフッ化物でフッ化第一スズを含有する。本発明の練り歯磨きは、本明細書で報告する比較EPF及びERF値によって示されるように、同等又は実質的により高いレベルのフッ化物を含有する練り歯磨き又は練り歯磨き組成物より効率的にエナメル質を保護及び修復する。
本発明のフッ化第一スズ練り歯磨きの予想外のエナメル質保護及びエナメル質修復特性は、実施例、表及び図面で以下に詳述するように、下記：
約850〜約1500ppmのフッ化物レベルのフッ化第一スズ及びカルシウム；
持続性薬；
菌のフッ化物結合と関連するカチオン架橋；及び
練り歯磨きを唾液の存在下で投与するときに、少なくとも約4.0のpH
を特徴とする独特の無水練り歯磨き組成物に起因する。
本発明のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨き組成物は、該組成物でエナメル質上を磨くと、唾液の存在下で持続的な粘膜付着性ゲルを形成し、この粘膜付着性ゲルが徐々にフッ化第一スズをエナメル質上に放出する。この徐放は、粘膜付着性ゲルが最終的に唾液で完全に可溶化されるまで続く。この徐放は、伝統的にフッ化物歯磨き製品で経験する「洗い流し」作用を最小限にする。結果として生じるエナメル質保護及びエナメル質修復は、フッ化第一スズと、カルシウムと、菌のフッ化物結合と関連するバイオフィルムへのカチオン架橋との延長されたエナメル質滞留時間に起因してEPF及びERF値を高める。この改善されたフッ化第一スズ効率は、フッ化物レベル上昇に伴うリスクを軽減する。

(a)Rx 5000ppm、フッ化ナトリウム練り歯磨き、及び(b)OTC、900ppm、フッ化第一スズ練り歯磨きと比較した、1150ppmフッ化物でフッ化第一スズを有する本発明の練り歯磨きで処置したエナメル質に関する比較in vitroエナメル質保護係数(EPF)値を要約する。 5000ppmフッ化第一スズ練り歯磨き、5000ppmフッ化ナトリウム練り歯磨き及び900ppmフッ化物練り歯磨きと比較した、実施例1に記載の1150ppmフッ化物でフッ化第一スズを含む組成物を有する本発明の練り歯磨きに関するエナメル質修復係数(ERF)値を示す。 900ppmフッ化ナトリウム練り歯磨き及び1100ppmフッ化第一スズ練り歯磨きと比較した、実施例2に記載の1100ppmフッ化物でフッ化第一スズを含む組成物を有する本発明の練り歯磨きに関するエナメル質修復係数(ERF)値を示す。 1100ppmフッ化第一スズ練り歯磨きと比較した、実施例4に記載の1148ppmフッ化物でフッ化第一スズを含む組成物を有する本発明の練り歯磨きに関するエナメル質修復係数(ERF)値を示す。 1100ppmフッ化第一スズ練り歯磨きと比較した、実施例3に記載の1148ppmフッ化物でフッ化第一スズを含む組成物を有する本発明の練り歯磨きに関するエナメル質修復係数(ERF)値を示す。

現在好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の無水フッ化第一スズ練り歯磨きは、種々のエナメル質保護及びエナメル質修復成分を含有する持続性薬を含む。これらの持続性薬は、種々のエナメル質保護及びエナメル質修復成分の担体として機能する。これらの持続性薬は、唾液の存在下で、バイオフィルムを有するエナメル質に対して持続的な粘膜付着性ゲルを形成するそれらの能力を特徴とする。これらの持続的な粘膜付着性ゲルは、さらにそれらの下記能力を特徴とする：(a)唾液流にさらされると徐々に溶解し、(b)それらは溶解しながら、バイオフィルムを有するエナメル質表面上に種々のエナメル質保護及びエナメル質修復成分を徐々に放出する。これらの粘膜付着性ゲルのこの徐々の溶解特性は、バイオフィルムを有するエナメル質表面上にこれらの成分を徐々に放出することによって、エナメル質保護及びエナメル質修復成分の唾液「洗い流し」を最小限にする。本発明の持続性薬は、エナメル質保護及びエナメル質修復処置の持続時間を延長し、かつ菌のフッ化物結合と関連するカチオン架橋を援助し、それによって本発明の種々の練り歯磨きのEPF及びERF値を向上させながら同時に、EPF及びERF値の予想外の上昇を達成するのに必要なフッ化物レベルを低減させる。

本発明の好ましい実施形態としては、練り歯磨きにカルシウム及びホスファート成分が含められる。これらは、Ming Tungによって米国特許：5,037,639；5,268,167；5,427,768；5,437,857；5,460,803；5,562,895に；TungによってAmerican Dental Association Foundation publication, “ACP Technology,”に；SchemehornらによってThe Journal of Clinical Dentistry Vol. XXII: No 2. 51-54, 2011に；Schemehornらが引用した19の参考文献によって；及びInternational Specialty Products, Wayne, NJ, USAから入手可能なGantrez(登録商標)MS-955を含めたカルシウムを含有する種々のGantrez(登録商標)樹脂の説明書によって記載されている。
本発明の無水持続性薬は、フッ化第一スズ、カルシウム及びホスファート成分を含めた種々のエナメル質保護及びエナメル質修復成分を、これらの成分が安定した未反応のままの状態で保持する。この無水持続性薬が唾液にさらされると、バイオフィルムを有するエナメル質にとって持続的な粘膜付着性ゲルを形成する。この粘膜付着性ゲルは、バイオフィルムを有するエナメル質表面上にエナメル質保護及びエナメル質修復成分を維持し続け、これらの成分は反応しない。これらの成分は、唾液被覆及びバイオフィルム被覆エナメル質表面上に放出されると最終的に反応する。
最終的に、この粘膜付着性の持続性薬は、唾液によって完全に溶解し、唾液被覆及びバイオフィルム被覆エナメル質表面上への未反応のエナメル質保護及びエナメル質修復成分のバランスを解放する。
本発明の無水練り歯磨きは、歯エナメル質を保護及び修復するのに適したエナメル質保護及びエナメル質修復成分を含有し、ここで、
前記無水練り歯磨きは、エナメル質保護及びエナメル質修復成分の早過ぎる反応を抑制し、
エナメル質保護及びエナメル質修復成分は、バイオフィルムを有するエナメル質上に、エナメル質、象牙質、バイオフィルム及びペリクルにとって持続的である持続性薬を可溶化する唾液を介して導入され、
持続性薬に含まれるエナメル質保護及びエナメル質修復成分は、唾液可溶性持続性薬が、唾液流量及び持続性薬の組成によって制御される速度で唾液溶解を受けながら未反応状態でエナメル質上に徐々に放出され、かつ
フッ化第一スズの存在下でカルシウムの二座結合がカルシウムの単座結合にシフトする。

本発明の目的では、持続性薬として用いる唾液可溶性無水エマルションには、米国特許：5,032,387；5,098,711；5,538,667；5,651,959に記載されているように、下記構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、x、y及びzの合計は120〜150である。好ましい実施形態では、x=76、y=0及びz=56）を有する非イオン性界面活性剤中のポリジメチルシロキサンポリマーから構成される当該エマルションが含まれる。
本発明の持続性薬として用いる好ましい無水唾液可溶性エマルションには、非イオン性界面活性剤連続相及び約1500cs〜約250万csの範囲の粘度のポリジメチルシロキサン(PDMS)の不連続相を含む無水エマルションが含まれる。特に好ましい無水エマルションは、非イオン性界面活性剤連続相及び約10,000cs〜250万csの粘度の不連続相PDMSを含む。
好ましいポリジメチルシロキサンは、1500cs、10,000cs、100,000cs、250,000cs、500,000cs、750,000cs、150万cs、220万cs、250万cs及びその組み合わせのポリジメチルシロキサンから成る群より選択される。

泡調節剤は、本発明に有用である。泡調節剤としては、限定するものではないが、撹拌すると組成物(例えば歯磨剤組成物)により発生する泡の量、厚さ又は安定性を制御するのに使用可能な物質がある。いずれの経口的に許容できる泡調節剤をも使用可能であり、例えばポリオキシエチレンとしても知られるポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。高分子量PEGが適しており、約200,000〜約7,000,000、例えば約500,000〜約5,000,000又は約1,000,000〜約2,500,000の平均分子量を有するものがある。1種以上のPEGが、必要に応じて約0.1%〜約10%、例えば約0.2%〜約5%又は約0.25%〜約2%の総量で存在する。
本発明に有用な湿潤剤としては、限定するものではないが、多価アルコール、例えばグリセリン、ソルビトール、キシリトール又は低分子量PEGが挙げられる。種々の実施形態では、湿潤剤は、空気への曝露による練り歯磨きの硬化を防止することができる。種々の実施形態では、湿潤剤は甘味料としても機能する。
組成物にいずれの他の所望成分をも添加してよく、例えば、さらに、食感作用物質、pH変更剤、香料、甘味料、追加の歯石予防及びプラーク予防薬、研磨剤(abrasive)、研磨剤(polishing agent)、抗菌(例えば、抗細菌)薬、例えば米国特許第5,776,435号に記載のもの、唾液刺激物、抗炎症薬、H2拮抗薬、栄養素、ビタミン、タンパク質、抗酸化剤、着色料、或いは口腔の硬質若しくは軟質組織の状態又は障害の予防又は治療に有用であるか、又は美容利益を与えるための追加の活性物質がある。

表2〜8は、以下のものを要約する：
市販のフッ化物歯磨き製品と比較した、実施例1〜5に記載の異なる組成の本発明の練り歯磨きに関するEPF又はERFデータ；
本発明の練り歯磨きの実際の例；
本発明の練り歯磨きの説明に役立つ例；及び
本発明の練り歯磨きを用いる例示処置。
本発明の好ましい実施形態では、本発明の練り歯磨きは、エナメル質保護係数(EPF)及びエナメル質修復係数(ERF)値に実質的に影響を与える成分を含有する。これらの成分としては、
フッ化第一スズ及びカルシウム、
ホスファート成分、並びに
持続性薬及び持続性向上剤、例えばメチル／ビニル／エーテル／マレイン酸の混合ナトリウム及びカルシウム塩コポリマー等
が挙げられ、
フッ化第一スズ、カルシウム及びホスファート成分は未反応のままであり、かつ
唾液被覆エナメル質への投与時の練り歯磨きのpHは少なくとも約4である。
前述の成分について以下に詳述する。

フッ化第一スズ濃度
歯ブラシに適用される本発明の練り歯磨き中のフッ化第一スズの量(用量)は、練り歯磨き中の利用可能なフッ化第一スズの濃度ほど重要でない。今まで、歯磨き製品中のフッ化物濃度を減らすことは、通例の濃度のフッ化物製品ほど有効でないと報告されてきた。
Petersson, et. al., Swed. Dent. 1982, 6:233-238
Metropoulos, et. al., Community Dent. Health, 2002, 1:193-200。
本発明の練り歯磨きの極端なEPF及びERF値は、許容できるフッ化物保護及び取り込み結果を達成しながら、フッ化第一スズ濃度の低減を可能にする。
フッ化物用量は、フッ化物練り歯磨きの経口摂取のため、6歳未満の子供のエナメル質フッ素症に関して重要である。こういう訳で、本発明の練り歯磨きで適用されるフッ化第一スズの量を減らすことは、6歳未満の子供用を意図した本発明のフッ化第一スズ練り歯磨きの用量の低減について好ましい戦略である。
フッ化物歯磨き製品には安全性の長い歴史があり、同時に6歳未満の子供におけるフッ化物の経口摂取に起因する歯のフッ素症に関する継続的な懸念がある。Dendrys, J. Am. Dent. Assoc. 2000, 131(6): 746-755を参照されたい。
1〜3歳の子供では、フッ化物歯磨き製品の30〜75%が経口摂取され、4〜6歳の子供では、14〜48%が経口摂取されることが研究により分かっている。Warren and Levy, Pediatr. Dent., 199, 21:265-271。
効力が改善された本発明のフッ化第一スズ練り歯磨きは、低減したフッ化第一スズレベルで使用することができ、それによって過剰投与のリスク及びフッ素症の発生を実質的に減少させながら、有効なEPF及びERF結果をもたらす。
Zero, BMC Oral Health, 2006, 6(Suppl 1): 59; 1-13をも参照されたい。

脱灰媒体中のフッ化物イオン[F^-]濃度の関数としてエナメル質上に形成されるフッ化物-無機質相のモニタリング
Mohammed, et. al., Caries Res., 2013; 47:421-428を参照されたい。
・溶液中45ppm[F^-]未満で、¹⁹F MAS-NMRはフッ化物置換アパタイト形成を示した。1B ¹⁹Fマジック角回転核磁気共鳴を用いて、in vitro脱灰系へのエナメル質の曝露中のフッ化物濃度の関数としてエナメル質上に沈殿した固相を特徴づけた。フッ化物の抗う蝕効果は、溶液中の[F^-]レベルによって決まるF_sa HAP及びCaF₂の形成に起因する。
・45ppm超えでは、フッ化カルシウム(CaF₂)が比率を増やしながら生じた。
・[F^-]のさらなる増加は、脱灰をさらに減少させないが、形成されるCaF₂の比率を増加させた。
・フッ化物の抗う蝕効力のメカニズムについては、エナメル質におけるフルオロアパタイト形成を調査する。

¹⁹F MAS-NMRの利点：
(1)サンプル中のフッ素原子のみの局所環境を選択的に探索し、[F^-]がエナメル質内に存在し得る可能な構造形態の直接的同定を可能にする。
(2)結晶性であるか、非晶質であるか、吸着されているかにかかわらず、存在する全てのフッ素を検出する。
(3)0.1%オーダーの非常に低濃度のフッ化物を測定する。
¹⁹F MAS-NMRは、粉末ではなくバルクエナメル質ブロックを用いて、酸性条件下でのフッ化物−エナメル質相互作用に及ぼす異なるフッ化物濃度の効果を確立した。
[F^-]の存在下で脱灰されたサンプルについては、
(1)化学シフトが同定され；
(2)フッ化物置換アパタイト：^(a)(Ca₁₀CPO₄)₆F_2-x、(F_s-HAP)の構築；及び
(3)CaF₂の形成は、
・45ppm[F^-]溶液では、老齢部分で観察された。
・45ppm超えの[F^-]では、より少ないF_s-HAPが生じ、CaFに関するシグナルが増え、
・136ppm超えの[F^-]では、大部分のCaF₂が同定された。
本研究は、フッ化物の添加が、低濃度のフッ化物でのみ主要化学種としてFs-HAPを生成することを実証する。
低フッ化物レベルは、
(a)唾液は、エナメル質脱灰を著しく減らすことができ、及び
(b)プラークは、典型的に脱灰とみなされるpH値でさえ再石灰化への可能性を有すること
に基礎を築く圧倒的証拠がある。

カルシウム、CaF ₂ 、CaF ⁺ 及びホスファート
Christoffersonらは、ACTA ODONTOL. SCAND. 1988, 46:325-336に、以下のことを報告している：
「高フッ化物含量の酸性化溶液を用いるエナメル質の処置中に歯エナメル質上に形成されるフッ化カルシウム様物質はホスファート含有フッ化カルシウムであると示唆される」
「本研究の目的は、水性懸濁液中での純粋なフッ化カルシウムの成長と溶解及びこれらのプロセスを制御する可能なメカニズムを決定すること、並びにヒドロキシアパタイト結晶及び／又は溶解したカルシウムとホスファートを含有する系にフッ化物を添加することによって形成されるフッ化カルシウム様物質の特性を研究し、高フッ化物含量の酸性化溶液を用いる局所処置の結果として歯エナメル質上に形成されるフッ化カルシウム様物質のタイプをシミュレートすることである」
「ホスファートを含有する系中の純粋CaF₂の溶解の我々の結果から、1μmのホスファートは、CaF₂の溶解速度に劇的な影響を及ぼすことが分かる。」
「ホスファートを含有するフッ化カルシウム様物質は、緩徐なフッ化物放出薬として役立つ候補の可能性が高いようである。」

B. Ogaardの“CaF₂ Formation: Cariostatic Properties and Factors of Enhancing the Effect,” Cariese Res., 2001; 35 (Suppl) 11:40-41は、以下のことを教示する：
「CaF₂又はCaF₂様物質／ホスファート混入CaF₂は、歯の硬質組織の局所処置中の主反応生成物である。最近、CaF₂は表面上のみならず、エナメル質内にもある程度形成されるという証拠が示唆された。CaF₂形成に必要なフッ化物の最少濃度はあまり知られておらず、カルシウムがプラーク液から利用できるか又は歯の硬質組織の溶解を通じてのみかによって左右され得る。さらに結晶へのフッ化物の表面吸着はCaF₂形成に必要な局所濃度の原因となり得る。CaF₂はフッ化物のpH制御されたレザバーとして作用すると示唆された。速度制御要因は、高pHでCaF₂の溶解速度を制御するホスファートであると考えられる。フッ化物濃度を高めるか、曝露時間を長くするか又は低pHのフッ化物溶液を使用すると、CaF₂形成を増やすことができる。低pHで形成されたCaF₂は、溶解度が低いことが分かっている内部ホスファートをあまり含有しない。これは、1年に2〜3回局所適用されるフッ化物にとって臨床上重要なことであり得る。」
「1940年代に現代のフッ化物研究が始まって以来、フッ化物イオンと歯の硬質組織との間の相互作用が広範に調査されてきた。このプロセスの化学は、ヒドロキシアパタイト様炭酸塩中の多くの不純物及びマグネシウム並びにう蝕予防に用いる薬剤の多種多様のフッ化物濃度、pH及び組成のため複雑である。プラークにおけるpHサイクル中、フッ化物は、アパタイト中のヒドロキシルと交換し、中間の組成及び結晶学的特性を有する一連の固体が形成され、これはフルオロヒドロキシアパタイトとして知られる。」
「CaF₂は、相対的に濃縮されたフッ化物薬での短期処置からの歯の硬質組織上の主要又はおそらく唯一の反応生成物である(Cruz et. al., Scand. J. Dent. Res., 1992; 100:154-158)。間違いなく、CaF₂のこのpH制御されたデポーは、局所フッ化物の抗う蝕効果の主な役割を果たす。CaF₂は、単回局所フッ化物処置の数週間及び数カ月後に歯の硬質組織上で検出され(Caries Res., 1991, 25:21-26)、該処置が抗う蝕効果を及ぼすことを説明する唯一の理論的手段である。局所フッ化物処置を受けたエナメル質サンプルをKOHで処理することによって、抗う蝕効果は失われる(Ogaard, et al., J. Dent. Res., 1990, 69:1505-1507)。」

J.M. ten Cateの“Review on Fluoride, with special emphasis on calcium fluoride mechanisms in caries prevention”, Eur. J. Oral Sci., 1997, 105:461-465は、以下のことを教示する：
「歯磨き及び次に続く唾液クリアランスより長い期間にわたって有効である処置のためには、フッ化物を沈着させてゆっくり放出させる必要がある。フッ化カルシウム(又は同様の)沈着物は、無機溶液中の純粋形におけるよりin vivo条件下でCaF₂を溶けにくくするホスファート及び／又はタンパク質の表面被覆のおかげでそのように作用する。さらに、フッ化カルシウム小球の表面上のホスファート基のため、ホスファート基が歯プラーク内でプロトン化されるとフッ化物はpHを下げながら放出されると推定される。」
「溶液(例えば唾液又はプラーク液)中の低濃度のフッ化物の存在下では、ヒドロキシアパタイトは臨界pH(ヒドロキシアパタイトについて)未満で溶解することもあるが、放出された無機質イオンはフルオロアパタイト又は混合フルオロ-ヒドロキシアパタイトとして再沈殿することもあり得る。このメカニズムは無機質イオンの損失を防止しながら、アパタイト結晶子上にフッ化物に富む他の層を重ねることによって無機質結晶子をさらに保護することができる。」
「これらの観察は、歯列上又は粘膜表面上のどちらかでフッ化物レザバーの徐放が存在する証拠となる。最近の研究により、特に口腔粘膜は、その化学的及び形態学的性質によっても大きい表面積によっても、過小評価されていたフッ化物の保持部位であることが分かった。」
「調査により、プラーク及び唾液中の少量のフッ化物は、脱灰、再石灰化バランスを好ましくシフトするのに十分であることが分かった。従って該レベルは、終日、特にプラーク内における炭水化物発酵の時間中、利用できるはずである。例えばフッ化カルシウムについて示されるような低pHで有効なフッ化物放出レザバー系が好ましい系であろう。」

Vogelらは、“No Calcium-Fluoride-Like Deposits Detected in Plaque shortly after a Sodium Fluoride Mouthrinse”, Caries Res., 2010; 44:108-115に以下のことを報告した：
「生物／細菌のフッ化カルシウム(Ca-F)結合によって保持されたプラーク‘フッ化カルシウム様’(CaF₂様)及びフッ化物沈着物は、プラーク液内の抗う蝕性濃度のフッ化物源であると思われる。この研究の目的は、フッ化ナトリウムすすぎ後のこれらのレザバー内に保持されたプラークフッ化物の量を定量化することだった。」
「結果は、CaF₂様沈着物はプラーク内に形成されなかったか、或いはこれらの沈着物が形成されたとしたら、それらは急速に失われたことを示唆する。プラーク内に持続的な量のCaF₂様沈着物を形成できないことは、従来のフッ化物歯磨剤又はリンスの使用後のプラーク液フッ化物の比較的速い損失を説明することができる。」
「研究室[Margolis and Moreno, J. Dent. Res., 1990, 69 (Spec. Issue) 606-613; J. Am. Dent. Assoc., 2000, 13:887-889；及び臨床観察(Featherstone, J. American Dent. Assoc., 2000, 13:887-889により概説されている)に基づいて、フッ化物(F)薬の抗う蝕効果を高めるための現行モデルは、経口液中の抗う蝕性濃度のFを維持することの重要性を強調している。」
「経口液Caの低濃度のためであると思われる持続性の高いフッ化カルシウム沈着物を形成する可能性がないことは、現行の市販(over-the-counter)局所F薬の使用後のプラーク内のFの比較的速い損失を説明することができる。この点で(1)Ca事前適用(preapplication)を利用してこの状況を改善する研究によりプラーク液及び当該唾液フッ化物の両方で非常に大きくかつ持続性の増加がもたらされたこと(Vogel, et. al., Caries Res., 2006, 40:449-454; Vogel, et. al., Caries Res. 2008 (a) 421;401-404; 及びVogel, et. al., J. Dent. Res. 2008(b) 87:466-469)；及び(2)ここに記載の技術の変更形態を用いた予備研究(未公表)により、Fリンス前にCaプレリンスを用いると、実に大量のCaF₂様沈着物が生じることが確証されることに留意すべきである。」

持続性薬
本発明の目的では、持続性薬は、バイオフィルムを有する口腔表面に投与されると、フッ化第一スズ及びカルシウムの前記バイオフィルム含有口腔表面への保持を増強する組成物又は組成物の組み合わせを意味する。
本発明の無水フッ化第一スズ練り歯磨きの予想外のエナメル質保護及びエナメル質修復特性は、本発明の練り歯磨きが示す独特な持続特性に起因する。
本発明の目的では、本発明のフッ化第一スズ練り歯磨きに好ましい持続性薬には、少なくとも約10,000csの粘度の非イオン性界面活性剤中のポリジメチルシロキサン／ポリマーの種々の無水エマルションがある。
これらの持続性薬は、唾液の存在下で粘膜付着性ゲルを形成し、これはバイオフィルム被覆エナメル質にとって持続的であり、唾液流下で徐々に溶解し、少なくとも約3のpHでエナメル質上のバイオフィルムの上にフッ化第一スズを放出し；それによってそれぞれ少なくとも約2.5及び約200のEPF及びERF値をもたらす。
本発明の目的では、持続性薬としては、下記から構成される唾液可溶性無水エマルションが挙げられる：
米国特許：5,032,387；5,098,711；5,538,667；5,645,841；5,651,959に記載されているように、下記構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、y=0及びxとzの合計は120〜150である。好ましい実施形態では、x=76、y=0及びz=56）を有する固形非イオン性界面活性剤中のポリジメチルシロキサンポリマー。

本発明の持続性薬に用いるのに好ましい無水唾液可溶性エマルションとしては、非イオン性界面活性剤連続相と約1500cs〜約250万csの範囲の粘度のポリジメチルシロキサン(PDMS)の不連続相とを含む無水エマルションが挙げられる。非イオン性界面活性剤連続相と、10,000cs〜250万csの粘度の不連続PDMS相とを含む無水エマルションが特に好ましい。
好ましいポリジメチルシロキサンは、1500cs、10,000cs、100,000cs、250,000cs、500,000cs、750,000cs、150万cs、220万cs、250万cs及びその組み合わせのポリジメチルシロキサンから成る群より選択される。
本発明の好ましい実施形態では、下記コポリマーは、本発明の無水持続性薬と併用すると、持続性向上剤として有用である。これらの持続性向上剤としては、種々の直鎖状ポリマーポリカルボキシラート、例えば、メチル/ビニル/エーテル/マレイン酸のナトリウム及びカルシウム塩のコポリマー、例えばGantrez(登録商標)MS-955ポリマーとして商業的に入手可能な当該コポリマー、メチル/ビニル/エーテル/マレイン酸コポリマーの混合ナトリウム及びカルシウム塩があり；この場合、カチオンは、ポリマー鎖を架橋する塩橋を形成している。
このコポリマーの化学構造は、下記化学構造式：

（式中、mは、ポリマーに約60,000〜約1,000,000の分子量を与える整数である）
によって表される。
マレイン酸無水物又はマレイン酸と別の重合可能エチレン性不飽和モノマー、好ましくはメチルビニルエーテル(マレイン酸無水物)との1:4〜4:1コポリマーであって、約30,000〜約1,000,000の分子量を有するものが好ましい。
カルボキシメチルセルロースエーテルポリマーのナトリウム及びカルシウム塩を使用することもでき、カルボキシメチルセルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロースエーテルのナトリウム及びカルシウム塩、ナトリウムセルロースエーテル等が含まれる。
コポリマー持続性向上剤由来のCa⁺⁺のERF値への寄与は、図面の図5及び6並びに表6及び7に示してある。

実施例1〜5
以下に述べるように、下記フッ化第一スズ練り歯磨きサンプルを調製し、引き続き、下表1〜8及び下図1〜5に示すように、EPF及び／又はERF値について試験した。
実施例1
内部ホモジナイザーを備えた5リットルのRoss/Olsa真空ミキサーケトルを60℃に加熱しながら、容器に592.225gmの無水グリセリンを入れた。Crodasinic L、53.5gm及びTEGOベタイン、53.5を加え、真空下1500RPMで10分間ホモジナイズした。次に942.1gmのPEG 400をULTRAMULSION(登録商標)[ポロクサマー407(80%)]及び250万csのポリジメチルシロキサン(20%)、64.5gmと共に、1500rpmのホモジナイザー速度で10分間加えた。さらなるグリセリン、592.225gmをアセスルファムK、21.0gm、二酸化チタン、53.5gm、硫酸カルシウム、97.0gm、微粒子化(20ミクロン)一塩基性リン酸ナトリウム、17.4gm、及びGantrez MS-955、107.5gmと共に加えた。ホモジナイザーを1500rpmで開始し、真空下で15分間続けた。中身を25℃に冷ましてグリセリン中1.64%のフッ化第一スズ、1443.5gmをケトルに加えた。真空下1000rpmで10分間ホモジナイザーを始めさせて止めた。ケトルにSident 22S、650gm、及びZeodent 113、268gmを中速でアンカー撹拌しながら加えた。Sucralose、4.5gmを加え、真空下で5分間1000rpmでホモジナイザーを始めさせた。バニラミント(Vanillamint)、33gm、及びMultisensate香料、4.55gmを加え、1000rpmで5分間ホモジナイズした。ホモジナイザーを停止し、25℃に冷却しながら10分間アンカー撹拌を続けた。中身を使用管に分配した。分配すると、練り歯磨きはフッ化第一スズ後味のない心地よい風味を示した。

実施例2
ステンレススチールの500mLの混合容器に、オーバーヘッドスターラーを用いて、34.26gmのPEG 400を49.406gmのグリセリン、及びグリセリン中1.64%のフッ化第一スズ57.74gmと共に添加した。80℃に加熱しながら低速で撹拌を始めた。次に15分間撹拌しながら2.58gmのポロクサマー407/250万cs(10%) ULTRAMULSION(登録商標)持続性薬を加えた。オーバーヘッドスターラー速度を中速に上げ、5分間撹拌しながら4.3gmのGantrez MS-955持続性向上剤を加えた。次に10分間撹拌を続けながらCrodasinic L、2.14gm；Sucralose、0.344gm；及びアセスルファムK、1.074gmを加えた。TEGOベタインCKD、2.14gmを加え、5分間撹拌した。5分間撹拌しながら、無水微粒子化フマル酸カルシウム、2.84gmを加えた後、5分間撹拌を続けながら無水微粒子化リン酸二水素ナトリウム、0.696gmを加えた。
数回で徐々に、Sident 22S、26.0gmを各添加間に2分撹拌しながら加えた。Sident 22Sを全て添加したら、次に15分間撹拌を続けながらZeodent 113、10.72gmを加えた後、5分間撹拌を続けながらバニラミント、2.14gm、スペアミント、1.074gm、TiO₂、2.14gm、ICE1500、0.16gm、及びMultisensate香料、0.250gmを加えた。スターラーを除去し、練り歯磨きを分配管に添加した。練り歯磨きとして使用すると、心地良く、さわやかな食感で、ほとんど金属味が知覚されない。

実施例3
ステンレススチールの500mLの混合容器に、オーバーヘッドスターラーを用いて、32.26gmのPEG 400を45.446gmのグリセリン、及びグリセリン中1.64%のフッ化第一スズ57.74gmと共に添加した。80℃に加熱しながら低速で撹拌を始めた。次に15分間撹拌しながら2.58gmのポロクサマー407/250万cs(10%) ULTRAMULSION(登録商標)持続性薬を加えた。オーバーヘッドスターラー速度を中速に上げ、5分間撹拌しながら4.3gmのGantrez MS-955持続性向上剤を加えた。次に10分間撹拌を続けながらCrodasinic L、2.14gm；Sucralose、0.344gm；及びアセスルファムK、1.074gmを加えた。TEGOベタインCKD、2.14gmを加え、5分間撹拌した。5分間撹拌しながら、無水微粒子化グルコン酸乳酸カルシウム、8.8gmを加えた後、5分間撹拌を続けながら無水微粒子化リン酸二水素ナトリウム、0.696gmを加えた。
数回で徐々に、Sident 22S、26.0gmを各添加間に2分撹拌しながら加えた。Sident 22Sを全て添加したら、次に15分間撹拌を続けながらZeodent 113、10.72gmを加えた後、5分間撹拌を続けながらバニラミント、2.14gm、スペアミント、1.074gm、TiO₂、2.14gm、ICE1500、0.16gm、及びMultisensate香料、0.250gmを加えた。スターラーを除去し、練り歯磨きを分配管に添加した。練り歯磨きとして使用すると、心地良く、さわやかな食感で、ほとんど金属味が知覚されない。

実施例4
ステンレススチールの500mLの混合容器に、オーバーヘッドスターラーを用いて、35.18gmのPEG 400を47.446gmのグリセリン、及びグリセリン中1.64%のフッ化第一スズ57.74gmと共に添加した。80℃に加熱しながら低速で撹拌を始めた。次に15分間撹拌しながら2.58gmのポロクサマー407/250万cs(10%) ULTRAMULSION(登録商標)持続性薬を加えた。オーバーヘッドスターラー速度を中速に上げ、5分間撹拌しながら4.3gmのGantrez MS-955持続性向上剤を加えた。次に10分間撹拌を続けながらCrodasinic L、2.14gm；Sucralose、0.344gm；及びアセスルファムK、1.074gmを加えた。TEGOベタインCKD、2.14gmを加え、5分間撹拌した。5分間撹拌しながら、無水硫酸カルシウム、3.88gmを加えた後、5分間撹拌を続けながら無水微粒子化リン酸二水素ナトリウム、0.696gmを加えた。
数回で徐々に、Sident 22S、26.0gmを各添加間に2分撹拌しながら加えた。Sident 22Sを全て添加したら、次に15分間撹拌を続けながらZeodent 113、10.72gmを加えた後、5分間撹拌を続けながらバニラミント、2.14gm、スペアミント、1.07gm、TiO₂、2.14gm、ICE1500、0.16gm、及びMultisensate香料、0.250gmを加えた。スターラーを除去し、練り歯磨きを分配管に添加した。練り歯磨きとして使用すると、心地良く、さわやかな食感で、ほとんど金属味が知覚されない。

実施例5
内部ホモジナイザーを備えた5リットルのRoss/Olsa真空ミキサーケトルを80℃に加熱しながら、容器に942.1gmのPEG 400、1184.45gmの無水グリセリン及び1443.5gmの1.64%フッ化第一スズ/グリセリンを入れた。低速でアンカー撹拌を開始し、7分間続けた。15分間ホモジナイザー速度を2500rpmに調整してULTRAMULSION(登録商標)[ポロクサマー407(80%)]及び250万csのポリジメチルシロキサン(20%)、64.5gmを加えた。アンカースターラーを中速に上げ、5分間撹拌及びホモジナイズしながらGantrez MS-955、107.5gmを加えた。5分間撹拌を続けながらCrodasinic L、53.5gmを加えた。TEGOベタインCKD、53.5gmを加えて5分間撹拌を続けた。5分間撹拌しながら微粒子化(20ミクロンD50)無水硫酸カルシウム、97gmを加えた。5分間撹拌しながら微粒子化(20ミクロン)一塩基性無水硫酸ナトリウム、17.4gmを加えた。Sident 22S、650gmを徐々に各添加間2分で全て添加するまで加えた。撹拌を15分間続けた。
バニラミント香料、33gm、及びスピランテス(spilanthes)エキス、4.55gmを5分間撹拌を続けながら加えた。容器を15分かけて周囲温度に冷ました。中身を使用管に分配した。分配すると、練り歯磨きは、フッ化第一スズ後味のない心地よい風味であった。この製品についてフッ化第一スズ安定性試験を行なうと、安定特性を示した。

in vitro試験
酸曝露(acid challenege)を受けたヒトエナメル質上への種々のフッ化物含有練り歯磨き及び試験フッ化第一スズ練り歯磨きの投与に起因するEPF値のin vitro決定。
下記研究は、市販のヒト使用のための抗う蝕薬物製品に関するFDAモノグラフに従って行なった。FDA優良試験所基準に従って研究を実施した。
下記in vitro研究の目的：種々のフッ化物含有歯磨き製品で処置したヒトエナメル質への酸曝露の影響を決定すること。種々のフッ化物歯磨き製品による処置の前後に、種々のフッ化物歯磨き製品で処置したエナメル質試料の酸曝露への耐性を測定することによって酸曝露の影響を確立した。
歯成形：
3つの健全なヒト臼歯を、エナメル質表面のみが露出するようにレッドボクシングワックス(red boxing wax)のディスク内に置いた。研究用に12セットの3つの歯をそれぞれ成形した。全ての試料を浄化し、軽石スラリー粉及びラグホイールで磨いていずれの沈着物又は汚れをも除去した。
緩衝乳酸曝露溶液の調製：
2モル(203.58gの88.5%純乳酸)を約500mlの蒸留水で希釈した。これに、約600mlの蒸留水に84gのNaOHを溶かした溶液を加えた。次に総体積を2000mlに調整した。これが緩衝1.0M乳酸曝露溶液である。
2モルの乳酸を蒸留水で2000mlに希釈することによって別の乳酸溶液を調製した。乳酸と水酸化ナトリウムの溶液を4000mlのビーカーに入れ、この溶液にpH電極を入れた。1.0M乳酸溶液を用いて緩衝溶液のpHを4.5に調整した。0.1作業濃度(全ての脱灰のため)を得るため、1.0M緩衝液を蒸留水で10倍に希釈した。2モルの乳酸を蒸留水で2000mlに希釈することによって別の乳酸溶液を調製した。乳酸と水酸化ナトリウムの溶液を4000mlのビーカーに入れ、この溶液にpH電極を入れた。1.0M乳酸溶液を用いて緩衝溶液のpHを4.5に調整した。0.1作業濃度(全ての脱灰のため)を得るため、1.0M緩衝液を蒸留水で10倍に希釈した。

脱保護：
毎回使用前に、以前の処置で与えられたいずれの残存溶解防止保護をも排除した。これらの試料の脱保護は、上で調製した0.1M乳酸緩衝溶液中で歯を2時間エッチングすることによって達成した。これらの試料の各ディスクを約50mlの乳酸緩衝液中室温で脱保護時間中撹拌した(450rpm)。脱保護直後に蒸留水で歯をよくすすいだ。
処置前エッチング：
予熱した(37℃)歯セットと乳酸緩衝液を用いて試験を行なった。脱保護した歯セットを1/4インチ(6.35mm)径のアクリル棒上に溶融レッドボクシングワックスで取り付けた。処置及びエッチングには複数配置した撹拌機を用いた。全てのスラリー及び溶液を37℃に予熱した。実際の処置及びエッチングは、予熱溶液を用いて卓上で行なった。エッチング手順のためにはプラスチック製試料容器(120ml)を使用した。1/4インチ(6.35mm)の穴を各容器の蓋に開けて、歯セットを取り付けたプラスチック棒を収容した。0.1M乳酸緩衝液の40ml分を1インチ(25.4mm)の磁気撹拌子と共に各容器に入れた。第1歯セットの棒を蓋の穴に押し通し、第1容器に入れ、全てのエナメル質表面が緩衝溶液中に浸漬されるように調整した。次に容器を第1磁気撹拌機上に置き、撹拌を開始した。この時にタイマーを開始した。30秒間隔で他の歯セットを同様に開始した。15分の緩衝乳酸溶液への曝露後に、第1セットを停止し、即座に容器から蓋と歯セットを取り出し、蒸留水のトレイに入れてエッチングを終了させた。他のセットは、開始順序と同じ順序で同様に30秒間隔で取り出し、リン分析のために乳酸緩衝溶液を保持した。歯セットをフッ化物処置工程用の調製の37℃の水浴に戻し入れた。

処置：
フッ化物歯磨き製品のスラリーを用いて処置を施した。スラリーは1部のフッ化物歯磨き製品と3部の予熱(37℃)蒸留水(9g:27ml)とから成った。水の添加後、各スラリーを正確に1分間混合した。スラリーを前もって調製することはなかった。スラリーを遠心分離することはなかった。全ての歯セットを同時間(各フッ化物歯磨き製品について1回)処置した。処置手順は、酸の代わりにスラリーを用いることを除いてエッチング手順と同様だった。予熱フッ化物歯磨きスラリーの30ml分を第1歯セットに添加し、歯をスラリーに浸漬させ、容器を第1撹拌機上に置いた。撹拌機とタイマーを開始した。90秒間隔(撹拌のための時間を許容するため)で、他の歯セットを同様に開始した。処置の5分の終わりに、第1セットを停止し、歯セットを取り出して蒸留水でよくすすいだ。90秒間隔で他のセットを取り出してよくすすいだ。処置フッ化物歯磨きスラリーを捨てた。
処置後：
次に処置前エッチングと同じ方法で第2の酸曝露を行ない、乳酸緩衝溶液を再びリン分析用に保持した。クレットサマーソン(Klett-Summerson)光電比色計を用いて処置前及び処置後溶液を分析した。
反復分析：
各歯セットについて各フッ化物歯磨き製品で処置し、分析するように、歯セットを脱保護し、さらなる時間手順を繰り返した。処置設計は、一貫して処置の後に別の処置をしないように、ラテン方格(Latin Square)設計であった。
エナメル質溶解度低減の計算：
エナメル質溶解度低減のパーセントは、処置前の酸性溶液中のリンの量と処置後の酸性溶液中のリンの量との差を処置前溶液中のリンの量で割って、100を掛けたものとして計算した。
処置群：
A. プラセボ(脱イオン水)
B. ポジティブコントロール、MI Paste Plus（フッ化物を@ 900ppmフッ化物で含む）
C. ポジティブコントロール、ClinPro(登録商標)5000練り歯磨き（5000ppmのフッ化物でフッ化ナトリウムを含む）
D. 実施例1で後述するように1150ppmのフッ化物組成の試験フッ化第一スズ練り歯磨き
統計分析：
個々の平均の統計分析は、Sigma Stat(3.1)ソフトウェアを用いて分散モデルの一元配置分析で行なった。ANOVAにより有意差が示されるまで、スチューデント・ニューマン・コイルス(Student Newman-Keuls)(SNK)検定によって個々の平均を分析した。
結果及び考察：
脱イオン水ネガティブコントロールは、エナメル質溶解度の低減に有効でなかった。ポジティブフッ化物含有コントロール及び試験練り歯磨きは、脱イオン水ネガティブコントロールより有意に効果的であった。Clinpro 5000(登録商標)練り歯磨きは、ネガティブコントロールよりわずかに有意に効果的であった。試験練り歯磨きは、2つのポジティブコントロールより劇的に優れた(10倍)。
結果を下表2に示す。

^* 平均±SEM(N=12)
^** 試験した各フッ化物歯磨き製品についてエナメル質保護係数(EPF)値を確立するため、エナメル質溶解度の低減パーセントを、試験した歯磨き製品の100万分率のフッ化物レベルで割った。結果として生じた数に100を掛けた。
図面の図1を参照されたい。

ウシエナメル質の初発エナメル質損傷上への種々のフッ化物含有練り歯磨き及び試験練り歯磨きの投与に起因するERF値のin vitro決定。
下記研究は、FDA優良試験所基準に従う市販のヒト使用のための抗う蝕薬物製品に関するFDA Monographに従って行なった。
下記in vitro研究の目的：種々のフッ化物含有歯磨き製品で処置したウシ門歯の初発エナメル質損傷中へのフッ化物取り込みを定量すること。
試験手順は、0.1M乳酸と0.2% Carbopol 907とを含む溶液であって、5.0のpHでHAP(ヒドロキシアパタイト)で飽和されている溶液を用いて損傷を形成することを除き、FDA抗う蝕モノグラフのProcedure 40として明らかにされた手順と同一であった。
処置前のエナメル質と処置後のエナメル質のフッ化物及びカルシウムレベルを分析して、フッ化物含有歯磨き製品による処置に起因するエナメル質フッ化物の変化を定量することによって、フッ化物取り込みを確立した。

手順：
健全な上部中央のウシ門歯を選択し、全ての付着している軟組織を取り除いた。中空コアダイヤモンドドリルビットで唇側面に対して垂直にカットすることによって各歯から直径3mmのエナメル質コアを調製した。これは試料の過熱を防止するため水中で行なった。各試料をプレキシガラス棒(直径1/4インチ(6.35mm)×長さ2インチ(50.8mm))の末端にメチルメタクリラートを用いて包埋した。過剰のアクリルを切り取ってエナメル質表面を露出させた。エナメル質試料を600グリットの湿／乾紙で磨いてから超微細ガンマアルミナで磨いた。結果として生じた試料は、露出面を除いて全てアクリルで覆われた3mmのエナメル質ディスクであった。群毎に12個の試料を調製した。
次いで各エナメル質試料を0.5mlの1M HClO₄中への15秒間の浸漬によってエッチングした。エッチング時間じゅう、エッチング溶液を絶えず撹拌した。次に各溶液のサンプルをTISAB(フッ化物イオン探査緩衝液)で処理してpHを5.2(0.25mlのサンプル、0.5mlのTISAB及び0.25mlの1N Na0H)とし、同様に調製した検量線(1mlの標準物質(std)＋1mlのTISAB)との比較により溶液のフッ化物含量を決定した。各計算の深度用に、50μl取って原子吸光(5mlへ0.05ml適量(qs))によりCaについて分析することによってエッチングン溶液のCa含量を決定した。これらのデータは、処置前の各試料の常在性フッ化物レベルであった。

試料をもう一度粉砕し、上述したように磨いた。室温で24時間0.1M乳酸／0.2%Carbopol 907溶液中に浸漬させることによって各エナメル質試料に初発損傷を形成した。次にこれらの試料を蒸留水でよくすすぎ、使用するまで湿潤環境内で貯蔵した。
種々のフッ化物含有歯磨き製品のスラリーを用いて処置を行なった。スラリーは、1部のフッ化物含有歯磨き製品と3部の蒸留水(9g:27ml)とから成った。水の添加後正確に1分間各スラリーを混合した。スラリーは前もって調製しなかった。スラリーは遠心分離しなかった。次に各群の12個の試料をそれらの割り当てられたスラリー25ml中に常に撹拌しながら(350rpm)30分間浸漬させた。処置後、試料を蒸留水ですすいだ。次に各試料から1層のエナメル質を除去し、上述したように(すなわち15秒のエッチング)フッ化物とカルシウムについて分析した。次に各試料の処置前フッ化物(常在性)レベルを処置後フッ化物値から減算して、最後の処置に起因するエナメル質フッ化物の変化を決定した。
統計分析：
結果を添付表に示す。全ての生データ(個々の試料エナメル質フッ化物取り込み(EFU))値を報告する。さらに、各群について平均、S.D.(標準偏差)及びSEM(走査型電子顕微鏡写真)を計算した。統計分析は、Sigma Statソフトウェア(3.1)を用いて分散モデルの一元配置分析により行なった。有意な差異が示されるまで、スチューデント・ニューマン・コイルス(SNK)検定によって個々の平均を分析した。
試験製品：
試験フッ化物含有練り歯磨きを以下のようにコードした。
1. 試験フッ化物含有練り歯磨きを以下のようにコードした：
2. プラセボ(脱イオン水)
3. ポジティブコントロール MI Paste Plus（900ppmのフッ化物を含む）
4. ポジティブコントロール2 ClinPro(登録商標)5000（5000ppmフッ化物でフッ化ナトリウムを含む）
5. 実施例1に記載の1150ppmフッ化物組成でフッ化第一スズを含む試験練り歯磨き。
結果：
結果を下表3に示す。

^* 平均±SEM(N=12)
^** 試験した各フッ化物歯磨き製品についてエナメル質修復係数(ERF)値を確立するため、エナメル質のフッ化物濃度の増加を、フッ化物歯磨き製品のフッ化物レベルで割った。結果として生じた数に100を掛けた。
図面の図2を参照されたい。

表2に報告した結果について上記エナメル質フッ化物プロトコルに従ってヒトエナメル質の初発エナメル質損傷上への種々のフッ化物含有練り歯磨き及び試験練り歯磨きの投与に起因するERF値のin vitro決定。このフッ化物取り込み研究で試験したフッ化物含有歯磨き製品の一部は、上表3に報告したものと異なる。
結果を下表4に示す。

^* 試験した各フッ化物歯磨き製品についてエナメル質修復係数(ERF)値を確立するため、エナメル質のフッ化物濃度の増加(処置後)を試験したフッ化物歯磨き製品のフッ化物レベルで割った。結果として生じた数に100を掛けた。
図面の図3を参照されたい。

^* 平均±SEM(N=12)
^** 試験した各フッ化物歯磨き製品についてエナメル質修復係数(ERF)値を確立するため、エナメル質のフッ化物濃度の平均増加(処置後)を、試験したフッ化物歯磨き製品のフッ化物レベルで割った。結果として生じた数に100を掛けた。
図面の図4を参照されたい。

^* 平均±SEM(N=12)
^** 試験した各フッ化物歯磨き製品についてエナメル質修復係数(ERF)値を確立するため、エナメル質のフッ化物濃度の平均増加(処置後)を、試験したフッ化物歯磨き製品のフッ化物レベルで割った。結果として生じた数に100を掛けた。
図面の図5を参照されたい。

^* 平均±SEM(N=12)
^** 試験した各フッ化物歯磨き製品についてエナメル質修復係数(ERF)値を確立するため、エナメル質のフッ化物濃度の平均増加(処置後)を、試験したフッ化物歯磨き製品のフッ化物レベルで割った。結果として生じた数に100を掛けた。

in vitro試験によって確立されたEPF及びERF値の考察
本発明の好ましいフッ化第一スズ練り歯磨きは、表2〜8、図面の図1〜5に報告したように、種々のフッ化物負荷の市販練り歯磨きに比べてEPF及びERF値の実質的な改善を示す。
例えば、実施例1に記載の本発明のフッ化第一スズ練り歯磨きの540というERF値に比べて、表2及び図2にMI Paste Plus、OTCフッ化第一スズペースト及びClinpro 5000(登録商標)練り歯磨きについて報告したERF値は、それぞれ31、34及び50である。この市販練り歯磨きより10倍プラスのERF値の改善は、フッ化物取り込み及びエナメル質硬化有効性の大きな進歩を表す。エナメル質硬化効率の該進歩は、重症う蝕、歯冠側う蝕、癌治療処置、粘膜炎治療、免疫不全治療、骨髄移植等を体験している患者に特に重大な意味を持つ。

本発明の組成物の提案作用メカニズム
実施例1〜5に記載の製剤について報告したエナメル質保護及び／又は修復(EPF及び／又はERF)データは、表1〜8及び図面の図2〜5に示すように、エナメル質表面に存在するバイオフィルムに対するフッ化第一スズ及びカルシウムの持続性が、フッ化第一スズの存在下で二座から単座カルシウム結合へのシフトによって増強されることを示唆している。このフッ化第一スズの存在下でのカルシウム結合のシフトは、最も有効な結合部位の立体配置をもたらす。下記を参照されたい。
実施例1〜5に記載の製剤について報告したエナメル質保護及び／又は修復(EPF及び／又はERF)データは、表1〜8及び図面の図2〜5に示すように、エナメル質表面に存在するバイオフィルムに対するフッ化第一スズ及びカルシウムの持続性が、フッ化第一スズの存在下で二座から単座カルシウム結合へのシフトによって増強されることを示唆している。このフッ化第一スズの存在下でのカルシウム結合のシフトは、最も有効な結合部位の立体配置をもたらす。下記文献：
Dudey and Lim, J. Phys. Chem B, 2004, 108:4546.
Vogel, et. al., Caries Res., 2010, 94:108-115.
Rolla and Bowen, Scand. J. Dent. Res., 1977; 85:149-151.
Rose, et. al., J. Dent. Res., 1993; 72:78-84.
を参照されたい。
下記文献：
Turner, et. al., Ceramics, Silikaty 57(1):1-6 (2013)
Mohammed, et. al., Caries Res., 47:421-428 (2013)
をも参照されたい。

カルシウム橋、フッ化物結合
バイオフィルムへのカルシウム結合がフッ化物の存在下で二座キレーションから単座キレーションへシフトし、カルシウム⁺をフッ化物、CaF⁺対との結合のために解放し、それによってカルシウム結合能を倍増する。
本発明の練り歯磨き中の安定フッ化物が、カルシウム結合親和性の顕著な低減をもたらし、カルシウム結合能をほぼ倍増する。フッ化物の非存在下では、バイオフィルムへのカルシウムの結合は二座である。本発明の練り歯磨き中の安定フッ化物がバイオフィルムと競合し、バイオフィルムへのカルシウムの結合を単座にさせる。このことが、バイオフィルムに結合したカルシウム及びCaF⁺の量の約二倍の結合を可能にする。唾液中へのフッ化物クリアランスの結果として、カルシウム架橋によって結合したフッ化物のバイオフィルム液中への放出は、対応するカルシウムの放出を伴い、次には、表2〜8及び図面の図1〜5に記載のin vitro試験で示されるように、フッ化物の抗う蝕効果を増強する。
本発明の練り歯磨き中に存在する安定フッ化物の少なくとも一部は、カルシウムイオン(本発明の種々のカルシウム塩及び／又はコポリマー持続性向上剤、例えばGantrez(登録商標)MS-955等に存在するカルシウムに由来する)に結合する。これらのカルシウムイオンは、今度は、エナメル質に付随したバイオフィルムに結合する。
pHの低下の結果としてプラークがスクロースにさらされ、中和によって一部のアニオン基を除去し、それによってまさにカルシウム及びフッ化物(CaF⁺として)が最も良く遊離できる部位でこれらの成分を遊離する。
本発明の練り歯磨きの有効性は、下記3つの要因：
(1)バイオフィルムに対する製剤の持続性、
(2)CaF⁺源としてのフッ化第一スズ、及び
(3)ヒドロキシアパタイト中へのCaF⁺イオンの放出を可能にする形態でバイオフィルム上にフッ化物を保持すること
によって決まる。
フッ化第一スズは、カルシウム結合親和性の顕著な低減をもたらし、同時にカルシウム結合能をほぼ倍増する。フッ化物の非存在下では、プラークへの二価カチオン結合は二座である。フッ化物は、高分子アニオン性基と競合し、結合を単座にさせる。カルシウム架橋によって形成されたフッ化物の放出はカルシウムの放出を伴い、フッ化物の抗う蝕効果を増強する。
本発明の練り歯磨き製剤に必要とされるエナメル質保護及び修復(EPF及びERF)結果を実現させるためにはCaF⁺の存在が必要である。

菌のフッ化物結合におけるカチオン架橋の役割に関しての要約
フッ化物結合が、カルシウム結合能を倍増すると共にカルシウム結合親和性を顕著に低減させる。これは、カルシウム結合が二座から単座に変化することを示している。この二座から単座へのシフトは、カルシウム配位子の1つとしてフッ化物がアニオン性基に取って代わる結果である。
そしてカルシウムがもはや結合しないアニオン性基は自由になってCaF⁺イオン対に結合し、結果としてカルシウム結合能を倍増する。カルシウム架橋によって結合したフッ化物のプラーク液中への放出はカルシウムの放出を伴い、フッ化物の抗う蝕効果を増強する。
CaF⁺は、ヒドロキシアパタイトによって取り込まれ、本発明の組成物について報告したEPF及びERFのin vitroデータの原因である。表2〜8及び図面の図2〜5に報告したERF値は、CaF⁺成分が、再石灰化中にヒドロキシアパタイト格子中に組み込まれることを示唆している。
本発明の練り歯磨きは、エナメル質保護及びエナメル質修復のための新しい口腔ケア基準を定めると同時に、種々のフッ化物バーニッシュ、ゲル及び練り歯磨き中の高いフッ化物レベルへの曝露を劇的に低減させる。

Claims

持続性薬中にフッ化第一スズとカルシウムとを含有する実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨きであって、
(a)エナメル質上に存在するバイオフィルムへの前記フッ化第一スズとカルシウムとの持続性が、フッ化第一スズの存在下でカルシウム結合の二座から単座へのシフトを通じて増強され；
(b)バイオフィルムが存在するエナメル質表面上への前記練り歯磨きの定期的投与によって、それぞれ少なくとも約2.5及び200のEPF及びERF値が達成される、
実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨き。
前記持続性薬が、非イオン性ポロクサマー界面活性剤中のポリメチルシロキサンのエマルションから選択される、請求項１に記載の組成物。
前記フッ化第一スズとカルシウムの一部がCaF⁺として存在する、請求項１に記載の組成物。
前記持続性薬が、直鎖状ポリマーポリカルボキシラート持続性向上剤を含有する、請求項２に記載の組成物。
非イオン性界面活性剤連続相中の不連続相として約10,000cs〜約250万csの粘度のポリジメチルシロキサンポリマーのエマルションを含む持続性薬中にフッ化第一スズとカルシウムとを含有する、請求項４に記載の実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨き。
前記練り歯磨きに適した非イオン性ポロクサマー界面活性剤が下記構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、x、y及びzの合計は125〜175である）
によって表される、請求項５に記載の練り歯磨き。
前記練り歯磨きに適した非イオン性界面活性剤が下記構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、x=76、y=25及びz=56）
によって表される、請求項４に記載の練り歯磨き。
未反応のカルシウム及びホスファート成分を含有する、請求項１に記載の練り歯磨き。
直鎖状ポリマーポリカルボキシラート持続性向上剤を含有する非イオン性ポロクサマー界面活性剤連続相中の不連続相として約10,000cs〜約250万csの粘度のポリジメチルシロキサンポリマーのエマルションを含む持続性薬中にフッ化第一スズとカルシウムとを含有する実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨き。
前記練り歯磨きに適した非イオン性ポロクサマー界面活性剤が下記構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、x、y及びzの合計は120〜150である）
によって表される、請求項９に記載の練り歯磨き。
前記練り歯磨きに適した非イオン性ポロクサマー界面活性剤が下記構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、x=76、y=0及びz=56）
によって表される、請求項９に記載の練り歯磨き。
未反応のカルシウム及びホスファート成分を含有する、請求項９に記載の練り歯磨き。
前記非イオン性界面活性剤が、下記一般構造式：
HO[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]-[C₃H₆O]_z-[(C₂H₄O)_x/(C₃H₆O)_y]H
（式中、x、y及びzの合計は125〜175である）
を有する界面活性剤から成る群より選択される界面活性剤である、請求項９に記載の練り歯磨き。
フッ化第一スズの存在下でのカルシウムの単座−二座結合を特徴とし、フッ化第一スズ、カルシウム及びホスファート成分、並びに連続としての非イオン性ポロクサマー界面活性剤と、不連続相としてのポリジメチルシロキサンポリマーとを含む持続性薬エマルションを含有し、少なくとも約2.5のEPF及び少なくとも約200のERFを有する、実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨き。
前記ポリジメチルシロキサンポリマー不連続相が前記エマルションの最大20%を占める、請求項６に記載の練り歯磨き。
バイオフィルム被覆エナメル質に対して持続的な持続性薬上に安定フッ化第一スズとカルシウムとを含有する実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨きであって、
(a)前記フッ化第一スズとカルシウムの前記バイオフィルムへの持続性が、持続性向上剤と、安定フッ化第一スズの存在下でのカルシウムの二座結合から単座結合へのシフトとによって増強され；及び
(b)前記フッ化第一スズが、前記持続性薬から放出されると、成分CaF⁺に変換し、少なくとも約2.5のEPF値及び少なくとも約200のERF値を達成する、
実質的に無水のエナメル質保護及びエナメル質修復練り歯磨き。
前記フッ化第一スズが、前記持続性薬から放出されると、エナメル質上に存在する前記バイオフィルムへの前記カルシウム単座結合の存在下でCaF⁺成分を包含する、請求項１に記載の練り歯磨き。
前記練り歯磨きのpHが、バイオフィルムを有するエナメル質への投与時に、少なくとも約3である、請求項１に記載の練り歯磨き。
前記持続性薬及び前記持続性向上剤のレベルが、それぞれ約0.5〜約5wt.%及び約0.1〜約3wt.%である、請求項４に記載の練り歯磨き。
前記EPF及びERF値が、約380〜約1070の範囲である、請求項１に記載の練り歯磨き。
前記カルシウムが、フマル酸カルシウム、硫酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、メチル/ビニル/エーテル/マレイン酸コポリマーの混合ナトリウム及びカルシウム塩並びにその組み合わせを含むカルシウム組成物の群から選択される、請求項１に記載の練り歯磨き。
前記持続性向上剤が下記構造式：
（式中、mは、約60,000〜約1,000,000の質量をもたらす整数である）
を有する、請求項４に記載の練り歯磨き。
総カルシウムレベルが約0.5〜約5.0である、請求項１に記載の練り歯磨き。
ポリジメチルシロキサンの濃度が、前記エマルションの約20wt.%までである、請求項１６に記載の練り歯磨き。
未反応カルシウム及びホスファート成分の比率が約2〜約1であり、前記練り歯磨きのカルシウムとホスファートの混合物のレベルが約0.2%〜約3%の範囲である、請求項１６に記載の練り歯磨き。
前記エマルション持続性薬が、前記練り歯磨きの約0.5〜約3.0wt.パーセントを占め、前記コポリマー持続性薬が、前記練り歯磨きの約0.5〜約2.8wt.パーセントを占める、請求項１６に記載の練り歯磨き。
前記練り歯磨きのpHが、唾液にさらされると、約4〜約8となる、請求項１６に記載の練り歯磨き。