JP5553396B2 - 再石灰化促進剤及び口腔用組成物 - Google Patents

Description

本発明は、歯牙エナメル質の再石灰化促進剤及び口腔用組成物に関する。

虫歯菌が歯牙表面に付着し、歯垢を形成することからう蝕が始まり、歯垢中で虫歯菌が食物を代謝することにより産生される酸が歯の表面直下からカルシウムやリンを溶かし出すことにより、歯牙エナメル質を脱灰して初期う蝕状態を形成する。唾液は、この脱灰部を、唾液中のカルシウムやリンの働きで再石灰化し、歯を元の状態に戻す働きを有している。また、再石灰化を促進するために、フッ化物や、リン酸カルシウムの１種で、歯牙の無機成分と類似の結晶構造を有するハイドロキシアパタイトの微粒子を配合した歯磨剤が製造されている。

しかしながら、唾液、フッ化物や、ハイドロキシアパタイト歯磨剤の使用だけでは脱灰部の再石灰化が充分ではない。また、再石灰化を促進するために、キシリトールとリン酸カルシウムや、リン酸化オリゴ糖カルシウムを配合したチューインガム等が製造されているが、キシリトールや、各種のリン酸カルシウムを配合したチューインガム等では脱灰部の再石灰化が充分ではない。

そこで、ハイドロキシアパタイトのう蝕効果を高める研究が進められ、粒子径が０．０５μｍ〜１．０μｍのハイドロキシアパタイトを配合した、歯表面の微小な凹凸の修復、保護、虫歯予防、歯質強化、美白効果を高めることができる口腔用歯磨剤（特許文献１参照。）や、低結晶性ハイドロキシアパタイトを配合した、口腔内細菌に吸着して除菌することにより口腔内の疾患、不快感を予防することができる口腔用組成物（特許文献２参照。）や、低結晶性或いは非晶質ハイドロキシアパタイトが配合された虫歯除菌の為の３ＤＳホームケア剤（特許文献３参照。）等が提案されている。

特開平９−２０２７１７号公報 特開２００１−１２２７４８号公報 特開２００４−３５４１６号公報

ハイドロキシアパタイトが歯牙エナメル質の再石灰化を促進することは一般的に知られており、上記特許文献１〜３にも記載されているが、ハイドロキシアパタイトの結晶性の相違により、歯牙エナメル質の再石灰化効果に顕著な差が表れることは知られていなかった。

本発明の課題は、歯牙エナメル質の再石灰化を極めて効果的に促進し、う蝕を積極的に抑制することができる歯牙エナメル質の再石灰化促進剤及び口腔用組成物を提供することにある。

低結晶性ハイドロキシアパタイトは、水溶液中でカルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、１００℃以下の低温で乾燥して得られることが知られているが、低結晶性ハイドロキシアパタイトという一群のハイドロキシアパタイトの中で、その機能の相違を検討した事例はなく、その機能に大きな違いはないと考えられていた。そして、実際の現場では、乾燥時間（製造効率）の点から、１００℃で乾燥が行われていた。

しかしながら、本発明者らは、製造効率にとらわれることなく、室温〜７０℃といった１００℃よりも低い温度で乾燥してハイドロキシアパタイト（非晶質化ハイドロキシアパタイト）を製造し、その機能について調査したところ、意外にも、非晶質化ハイドロキシアパタイトが、高結晶性ハイドロキシアパタイトや１００℃で乾燥させて得られる低結晶性ハイドロキシアパタイトに比べて、歯牙のエナメル質の再石灰化を飛躍的に促進させることができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（１）水溶液中でカルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、１０〜７０℃の温度で乾燥して得られた、Ｘ線回折における２θ＝３１〜３５°に２本のピークが示される非晶質化ハイドロキシアパタイトを含有することを特徴とする歯牙エナメル質の再石灰化促進剤や、（２）非晶質化ハイドロキシアパタイトが、図２に示すＸ線回折パターンを示すハイドロキシアパタイトであることを特徴とする前記（１）に記載の歯牙エナメル質の再石灰化促進剤に関する。

また、本発明は、（３）水溶液中でカルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、１０〜７０℃の温度で乾燥して得られた、Ｘ線回折における２θ＝３１〜３５°に２本のピークが示される非晶質化ハイドロキシアパタイトを含有することを特徴とする口腔用組成物や、（４）非晶質化ハイドロキシアパタイトが、図２に示すＸ線回折パターンを示すハイドロキシアパタイトであることを特徴とする前記（３）に記載の口腔用組成物や、（５）非晶質化ハイドロキシアパタイトの含有量が、０．０１〜５０重量％であることを特徴とする前記（３）又は（４）に記載の口腔用組成物や、（６）歯磨剤、洗口剤又はチューインガムであることを特徴とする前記（３）〜（５）のいずれかに記載の口腔用組成物に関する。

本発明の歯牙エナメル質の再石灰化促進剤及び口腔用組成物によれば、歯牙エナメル質の再石灰化を極めて効果的に促進し、う蝕を積極的に抑制することができる。

本発明の歯牙エナメル質の再石灰化促進剤及び口腔用組成物としては、非晶質ハイドロキシアパタイト及び／又は非晶質化ハイドロキシアパタイトを含有したものであれば特に制限されるものではなく、本発明の歯牙エナメル質の再石灰化促進剤及び口腔用組成物は、高結晶性ハイドロキシアパタイトや１００℃で乾燥させて得られる低結晶ハイドロキシアパタイトを含有したものと比較して、歯牙エナメル質の再石灰化をより効果的かつ有効に促進させることができる。

ハイドロキシアパタイトは、通常、Ｃａ_１０(ＰＯ_４)_６(ＯＨ)_２ なる化学量論組成で示されるが、Ｃａ／Ｐモル比が１．６７にならない非化学量論的な場合であっても、ハイドロキシアパタイトの性質を示し、アパタイト構造を取りうるという特徴がある。ハイドロキシアパタイトのＣａ／Ｐモル比の制御は、原料の塩の調合比及び合成条件の制御にて行う。例えば、ハイドロキシアパタイトの湿式合成法において、合成時にアンモニア水等で水溶液を塩基性に調整すると、Ｃａ／Ｐモル比が高くなり、水溶液を希酸で中性或いは弱酸性に調整するとＣａ／Ｐモル比を低くすることができる。本発明の歯牙エナメル質の再石灰化促進剤及び口腔用組成物においては、化学量論組成及び非化学量論組成のハイドロキシアパタイトのいずれも使用することができ、Ｃａ／Ｐモル比１．５６〜１．６８のものを使用することができる。

本発明における非晶質ハイドロキシアパタイト粉体（６０℃で乾燥）のＸ線回折パターンは、図１に示されるものであり、本発明における非晶質化ハイドロキシアパタイト粉体（凍結乾燥）のＸ線回折パターンは、図２に示されるものである。また、比較として、低結晶性ハイドロキシアパタイト粉体（１００℃で乾燥）のＸ線回折パターンを図３に示し、高結晶性ハイドロキシアパタイト粉体（８００℃で焼成）のＸ線回折パターンを図４に示す。なお、測定には、Ｘ線回折装置（ＭＸＰ１８ＶＡＨＦ）（株式会社マックサイエンス製）を用いた。

図４に示すように、高結晶性ハイドロキシアパタイトは、２θ＝３１〜３５°のピークが４本に完全に分離しており、高い結晶性であることが明らかになっている。図３に示すように、低結晶性ハイドロキシアパタイトは、上記４本のピークのうち、２θ＝３１〜３３°付近の２本のピークが重なり、完全には分離しておらず、低い結晶性であることが明らかになっている。これらのＸ線回折パターンに対して、図１に示すように、本発明における非晶質ハイドロキシアパタイトは、２θ＝３１〜３５°付近のピークがブロードな一つのピークのようになっており、非晶質であることが明らかになっている。また、図２に示すように、本発明における非晶質化ハイドロキシアパタイトは、２θ＝３１〜３４°付近の３本のピークが重なり、低結晶化が始まっているものの、ほぼ非晶質（非晶質化）であることが明らかになっている。

すなわち、本発明における乾燥非晶質ハイドロキシアパタイトは、Ｘ線回折における２θ＝３１〜３５°のピークがブロードな一つのピークを示すハイドロキシアパタイトであり、本発明における乾燥非晶質化アパタイトは、Ｘ線回折における２θ＝３１〜３５°に２本のピークが示されるハイドロキシアパタイトである。

上記のように、本発明における非晶質ハイドロキシアパタイト及び非晶質化ハイドロキシアパタイトは、結晶性ハイドロキシアパタイトとは異なり、結晶構造が完全なものではなく、Ｘ線回折パターンにおいても弱い回折を示す程度の構造である。また、本発明における非晶質ハイドロキシアパタイト及び非晶質化ハイドロキシアパタイトのＢＥＴ法による比表面積は、６０ｍ^２／ｇ程度である。

本発明における非晶質ハイドロキシアパタイト及び非晶質化ハイドロキシアパタイトの製造方法としては、上記のようなＸ線回折パターンを示すものを製造することができる製法であれば特に制限されるものではなく、例えば、水溶液中でカルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、所定温度で乾燥することにより得ることができる。カルシウム塩とリン酸塩との反応は、例えば、カルシウム塩及びリン酸塩の混合溶液を２〜３日間室温で保つことにより行うことができる。カルシウム塩としては、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム等の一般的なカルシウム塩を挙げることができ、リン酸塩としては、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、ピロリン酸、ヘキサメタリン酸ナトリウム等の一般的なリン酸塩を挙げることができる。

本発明における非晶質ハイドロキシアパタイトとしては、例えば、調製後１週間以内の懸濁液（反応液）や、懸濁液を凍結乾燥したものを用いることができ、凍結乾燥は、製造時の液の温度や保存温度で異なるが、懸濁液の調製から通常１週間以内に行い、３日以内に行うことが好ましい。

また、本発明における非晶質化ハイドロキシアパタイトとしては、例えば、調製後１週間を超えて保存した懸濁液（反応液）や、調製した懸濁液を１０〜７０℃、好ましくは４０〜７０℃の温度で乾燥したものを用いることができ、調製した懸濁液を室温以下で長期保存した後に乾燥してもよい。したがって、製造、保存が容易であり、工業的に適している。

本発明の再石灰化促進剤における非晶質ハイドロキシアパタイト及び非晶質化ハイドロキシアパタイトの含有量としては、例えば、配合剤全体の５０〜１００重量％であり、７５〜１００重量％であることが好ましく、８０〜９９重量％であることがより好ましい。また、本発明の口腔用組成物における非晶質ハイドロキシアパタイト及び非晶質化ハイドロキシアパタイトの含有量としては、う蝕予防効果と製造コスト、使用感の観点から、例えば、組成物全体の０．０１〜５０重量％であり、０．１〜３０重量％であることが好ましい。

本発明の再石灰化促進剤及び口腔用組成物は、非晶質ハイドロキシアパタイトや非晶質化ハイドロキシアパタイトに加えて、口腔用組成物に通常使用される添加剤である研磨剤、湿潤剤、発泡剤、増粘剤、防腐剤、香料、甘味料及び各種薬効成分等を含有することができる。これらの成分の具体例を下記に示す。なお、これら任意成分の配合量は、本発明の効果を妨げず、薬剤学的に許容できる範囲で適宜使用される。

研磨剤：炭酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、シリカ、珪酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、珪酸ジルコニウム等。
湿潤剤：グリセリン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ソルビトール、キシリトール等。
発泡剤：ラウリル硫酸ナトリウム、Ｎ−ラウロイルサルコシンナトリウム、非イオン性界面活性剤等。
増粘剤：ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カラギーナン、カルボキシビニルポリマー、キサンタンガム、ゼラチン、プルラン、アルギン酸ナトリウム等。
防腐剤：パラオキシ安息香酸エステル、塩酸アルキルジアミノエチルグリシン、メチルパラベン、エチルパラベン、安息香酸ナトリウム等。
香料：メントール、スペアミント油、レモン油、ユーカリ油等。
甘味剤：サッカリンナトリウム、ステビアエキス、アスパルテーム等。
その他薬効成分：アラントイン、酢酸トコフェロール、イソプロピルフェノール、β−グリチルレチン酸、トリクロサン、クロルヘキシジン、デキストラナーゼ、クロロフィル、フラボノイド、トラネキサム酸、ヒノキチオール等。

本発明の口腔用組成物としては、具体的に、練り歯磨き、粉歯磨き、液状歯磨き等の歯磨剤、洗口剤、チューインガム等を挙げることができる。

本発明の再石灰化促進剤及び口腔用組成物の製造においては、非晶質ハイドロキシアパタイト、非晶質化ハイドロキシアパタイト及びその他の添加物は、製造過程のいずれの過程で添加してもよい。また、本発明の口腔用組成物は、本発明の再石灰化促進剤を配合することによっても製造することができる。

以下、本発明の実施例と試験例について説明するが、下記実施例は、再石灰化試験用として使用した実施例を記したものであり、本発明の範囲がこれによって限定されるものではない。

（非晶質ハイドロキシアパタイトの調製）
撹拌している水酸化カルシウム溶液中にリン酸塩溶液を滴下し、その混合溶液を３日間室温で保ち、その懸濁液を凍結乾燥することにより非晶質ハイドロキシアパタイトを得た。得られた非晶質ハイドロキシアパタイトは、最大粒径が約０．８μｍ、最小粒径が約０．０３μｍ、平均粒径が約０．０８μｍであった。なお、粒径の測定は、マイクロトラック７３４０ＵＰＡ粒度分布計（日機装株式会社製）で行った。また、そのＸ線回折パターンは、図１に示されるものであった。

（非晶質化ハイドロキシアパタイトの調製）
撹拌している水酸化カルシウム溶液中にリン酸塩溶液を滴下し、その混合溶液を３日間室温で保ち、その懸濁液を６０℃で、２４時間送風乾燥することにより非晶質化ハイドロキシアパタイトを得た。得られた非晶質化ハイドロキシアパタイトは、最大粒径が約０．８μｍ、最小粒径が約０．０３μｍ、平均粒径が約０．０８μｍであった。そのＸ線回折パターンは、図２に示されるものであった。

（低結晶性ハイドロキシアパタイトの調製）
上記で得られた懸濁液を１００℃で、２時間乾燥することにより、低結晶性ハイドロキシアパタイトを得た。得られた低結晶性ハイドロキシアパタイトは、最大粒径が約１０μｍ、最小粒径が約０．０５μｍ、平均粒径が約１．２μｍであった。そのＸ線回折パターンは、図３に示されるものであった。

（高結晶性ハイドロキシアパタイトの調製）
上記で得られた低結晶性ハイドロキシアパタイトの一部を空気中にて８００℃、２時間焼成して、高結晶性ハイドロキシアパタイトを得た。得られた高結晶性ハイドロキシアパタイトは、最大粒径が約４０μｍ、最小粒径が約０．１μｍ、平均粒径が約３．７μｍであった。そのＸ線回折パターンは、図４に示されるものであった。

（実施例及び比較例の口腔用組成物の製造）
下記組成の歯磨剤、洗口剤、及びチューインガムを常法に従って製造した。実施例中、実施例１〜６は歯磨剤、実施例７〜１０は洗口剤、実施例１１〜１５はチューインガムである。実施例１〜１５は非晶質化ハイドロキシアパタイトを使用した例である。また、比較例中、比較例１〜１２は歯磨剤、比較例１３〜２０は洗口剤、比較例２１〜３０はチューインガムである。このうち、比較例１〜６、比較例１３〜１６、比較例２１〜２５は低結晶性ハイドロキシアパタイトを使用した例、比較例７〜１２、比較例１７〜２０、比較例２６〜３０は高結晶性ハイドロキシアパタイトを使用した例である。

［再石灰化促進試験］
予め作製した人工初期う蝕試験試料を用いて再石灰化の促進効果を確認した。人工初期う蝕試験試料の作製は、歯科保存、補綴処置の施されていないヒトの抜去歯の歯冠部を用い、エナメル質表面の汚れや沈着物を除去した後、エナメル質表面の試験対象部位をＮａｉｌ Ｅｎａｍｅｌで３．５×３．０ｍｍのウインドウを作製し、０．１Ｍ乳酸緩衝液（ｐＨ４．５、３．０ｍＭＣａＣｌ_２、１．８ｍＭＫＨ_２ＰＯ_４、０．５％ＣＭＣ）に３７℃、７日間浸漬させて、人工初期う蝕を作製した。なお、３．５×３．０ｍｍのウインドウのうち、歯冠頭頂部側の半分をさらにＮａｉｌ Ｅｎａｍｅｌでマスキングして、比較対象部位（コントロール）とした。被検物質の調製は、歯磨剤、洗口剤については、人工唾液との懸濁溶液にしたものを試験溶液とし、チューインガムについては、微粉砕後、各々の試験物質から水溶性成分を抽出し、人工唾液との懸濁溶液にしたものを試験溶液とした。

再石灰化促進試験は、上記で作製した人工初期う蝕試験体を各々の試験溶液に２４時間浸漬した後、試験体をマイクロカッターにて歯軸に対して平行となるように約５００μｍ厚に切断し、その後、この切片を練り砥石及び天然砥石を用い、注水下にて約１００μｍ厚の平行薄切片となるように研磨を行なった。研磨後、歯の再石灰化効果の確認を行うため、コンタクトマイクロラジオグラム（ＣＭＲ）撮影を行ない（図５及び図６参照。）、人工初期う蝕部位の再石灰化の効果について、コンピュータを用いて解析を行なった。

コンピュータでの画像解析は、Angmerらの式(B.Angmer, D.Carlstrom and J.E..Glas : Studies on Ultrastructureof Dental Enemel IV : The Mineralization of normal Human Enamel, J. Ultrastructure.Res.8, 12-23, 1963)を基に再石灰化したミネラル量を算出し、Damatoらの方法（F.A. Damato, R.Stang and K.W.Stephen : Effect of Fluoride Concentration on Reminerelization of Carious Enamel : an in vitro pH-Cycling Study, Caries Res, 24, 174-180,1990）に従って、各切片のコンロロール面と処理面のミネラル喪失量△Ｚ(%volume mineral・μｍ)を算出した。なお、再石灰化率は、以下の式により算出した。

表１３は、前記の再石灰化促進試験法により口腔組成物の再石灰化の促進効果を確認した結果である。

表１３に示すように、本発明の実施例に係る非晶質化ハイドロキシアパタイトを配合した口腔用組成物は、比較例に係る高結晶性ハイドロキシアパタイトや低結晶性ハイドロキシアパタイトを配合した口腔用組成物と比較して、歯牙のエナメル質の再石灰化率が飛躍的に向上していることがわかる。すなわち、本発明の実施例に係る非晶質化ハイドロキシアパタイトを配合した口腔用組成物は、いずれの例を比較しても、低結晶性ハイドロキシアパタイトを配合した口腔用組成物と比較して、２倍以上の再石灰化率を示しており、極めて優れた効果が明らかになっている。

本発明における非晶質ハイドロキシアパタイト粉体（６０℃で乾燥）のＸ線回折パターン図である。 本発明における非晶質化ハイドロキシアパタイト粉体（凍結乾燥）のＸ線回折パターン図である。 低結晶性ハイドロキシアパタイト粉体（１００℃で乾燥）のＸ線回折パターン図である。 高結晶性ハイドロキシアパタイト粉体（８００℃で焼成）のＸ線回折パターン図である。 コンタクトマイクロラジオグラム（ＣＭＲ）による歯冠部のコントロール面と処理面を示す写真である。 図５に示す写真の説明図である。

Claims (6)

1. 水溶液中でカルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、１０〜７０℃の温度で乾燥して得られた、Ｘ線回折における２θ＝３１〜３５°に２本のピークが示される非晶質化ハイドロキシアパタイトを含有することを特徴とする歯牙エナメル質の再石灰化促進剤。
2. 非晶質化ハイドロキシアパタイトが、図２に示すＸ線回折パターンを示すハイドロキシアパタイトであることを特徴とする請求項１に記載の歯牙エナメル質の再石灰化促進剤。
3. 水溶液中でカルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、１０〜７０℃の温度で乾燥して得られた、Ｘ線回折における２θ＝３１〜３５°に２本のピークが示される非晶質化ハイドロキシアパタイトを含有することを特徴とする口腔用組成物。
4. 非晶質化ハイドロキシアパタイトが、図２に示すＸ線回折パターンを示すハイドロキシアパタイトであることを特徴とする請求項３に記載の口腔用組成物。
5. 非晶質化ハイドロキシアパタイトの含有量が、０．０１〜５０重量％であることを特徴とする請求項３又は４に記載の口腔用組成物。
6. 歯磨剤、洗口剤又はチューインガムであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の口腔用組成物。
   

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