JP7061189B2 - 歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末 - Google Patents

Description

本発明は、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末及びグラスアイオノマーセメントに関する。

グラスアイオノマーセメントは、生体に対する親和性が極めて良好であること、硬化体が半透明であり、審美性に優れていること、エナメル質、象牙質等の歯質に対して優れた接着力を有していること、フッ素による抗齲蝕作用があること等の優れた特性を有している。このため、グラスアイオノマーセメントは、齲蝕窩洞の充填、クラウン・インレー・ブリッジ矯正用バンドの合着、窩洞の裏層、根管の充填、支台の築造、予防填塞等を目的として、広く使用されている。

グラスアイオノマーセメントは、一般に、ポリカルボン酸系重合体の水溶液と、フルオロアルミノシリケートガラス粉末（例えば、特許文献１参照）を有する。

ここで、ポリカルボン酸系重合体の水溶液と、フルオロアルミノシリケートガラス粉末を練和すると、フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸系重合体の酸塩基反応により、フルオロアルミノシリケートガラス粉末から溶出したアルミニウムイオン（Ａｌ^３＋）と、ポリカルボン酸系重合体の共役塩基がイオン架橋し、硬化する。

国際公開第２０１６／００２６００号

一般に、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度を向上させることが望まれているが、このためには、粒径が小さいフルオロアルミノシリケートガラス粉末を用いることが考えられる。

しかしながら、粒径が小さいフルオロアルミノシリケートガラス粉末を用いると、ポリカルボン酸系重合体の水溶液と、フルオロアルミノシリケートガラス粉末を練和し始めてから硬化するまでの時間、即ち、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間が短くなるという問題があった。

本発明の一態様は、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間を長くすると共に、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度を高くすることが可能な歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末において、体積基準の５０％径が５．０μｍ以上９．０μｍ以下であり、体積基準の１０％径が２．４μｍ以上であり、体積基準の９０％径が１６．２μｍ以上２０．０μｍ以下である。

本発明の一態様によれば、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間を長くすると共に、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度を高くすることが可能な歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末を提供することができる。

次に、本発明を実施するための形態を説明する。

＜歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末＞
本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末の体積基準の５０％径（ｄ５０）は、５．０μｍ以上９．０μｍ以下であり、５．１μｍ以上８．０μｍ以下であることが好ましい。歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末のｄ５０が５．０μｍ未満であると、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間が短くなる。一方、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末のｄ５０が９．０μｍを超えると、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度が低くなる。

また、本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末の体積基準の１０％径（ｄ１０）は、２．４μｍ以上であり、２．７μｍ以上であることが好ましい。歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末のｄ１０が２．４μｍ未満であると、ポリカルボン酸系重合体の水溶液と、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末を練和することができなくなる。

なお、本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末のｄ１０は、通常、４．８μｍ以下である。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末の体積基準の９０％径（ｄ９０）は、１３．０μｍ以上２０．０μｍ以下であることが好ましく、１４．０μｍ以上１９．０μｍ以下であることがさらに好ましい。本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末のｄ９０が１３．０μｍ以上であると、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間がさらに長くなり、２０．０μｍ以下であると、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度がさらに高くなる。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のフッ素（Ｆ）の含有量は、１～３０質量％であることが好ましく、３～２０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のアルミニウムの含有量は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に換算した量で、１５～３５質量％であることが好ましく、２０～３０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のケイ素の含有量は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）に換算した量で、１５～５０質量％であることが好ましく、２０～４０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のリンの含有量は、酸化リン（Ｖ）（Ｐ_２Ｏ_５）に換算した量で、０～１０質量％であることが好ましく、１～５質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のナトリウムの含有量は、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）に換算した量で、０～１５質量％であることが好ましく、１～１０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のカリウムの含有量は、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）に換算した量で、０～１０質量％であることが好ましく、１～５質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のストロンチウムの含有量は、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）に換算した量で、０～４０質量％であることが好ましく、１０～３０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末中のランタンの含有量は、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）に換算した量で、０～５０質量％であることが好ましく、１～４０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末は、例えば、グラスアイオノマーセメント等に適用することができる。

＜グラスアイオノマーセメント＞
本実施形態のグラスアイオノマーセメントは、本実施形態の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸系重合体の水溶液を有する。

ポリカルボン酸系重合体としては、特に限定されないが、例えば、α，β－不飽和カルボン酸の単独重合体又は共重合体を用いることができる。

α，β－不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、２－クロロアクリル酸、３－クロロアクリル酸、アコニット酸、メサコン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、グルタコン酸、シトラコン酸等が挙げられる。

また、ポリカルボン酸系重合体は、α，β－不飽和カルボン酸と、α，β－不飽和カルボン酸と共重合することが可能なモノマーとの共重合体であってもよい。

α，β－不飽和カルボン酸と共重合することが可能な成分としては、例えば、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸エステル、アクリル酸塩類、塩化ビニル、塩化アリル、酢酸ビニル等が挙げられる。

この場合、ポリカルボン酸系重合体を構成するモノマーに対するα，β－不飽和カルボン酸の割合は、５０質量％以上であることが好ましい。

ポリカルボン酸系重合体は、アクリル酸又はイタコン酸の単独重合体又は共重合体であることが好ましい。

なお、ポリカルボン酸系重合体は、少なくとも一部が粉末であってもよい。

本実施形態のグラスアイオノマーセメントにおいて、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸系重合体の水溶液を練和する際の、ポリカルボン酸系重合体の水溶液に対する歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末の質量比（以下、粉液比という）は、１～５であることが好ましく、２．８～４．０であることがさらに好ましい。粉液比が１以上であると、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度がさらに高くなり、５以下であると、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸系重合体の水溶液を練和しやすくなる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。

＜フルオロアルミノシリケートガラス粉末の作製＞
シリカ（ＳｉＯ_２）２８ｇ、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）１０ｇ、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）１８ｇ、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）１７ｇ、リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）１１ｇ、クレオライト（Ｎａ_３ＡｌＦ_６）６ｇ、フッ化カリウム（ＫＦ）６ｇ、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）３ｇを、乳鉢を用いて、十分に混合した。得られた混合物を磁性坩堝に入れ、電気炉内に静置した。電気炉を１３００℃まで昇温し、混合物を溶融させて十分に均質化した後、水中に流し出し、塊状のフルオロアルミノシリケートガラスとした。得られた塊状のフルオロアルミノシリケートガラスを、ボールミルを用いて、２０時間粉砕した後、１２０メッシュの篩を通過させ、フルオロアルミノシリケートガラス粉末を得た。

得られたフルオロアルミノシリケートガラス粉末を蛍光Ｘ線分析することにより、以下の組成であることが確認された。

Ｆ：１８質量％
Ｎａ_２Ｏ：３質量％
Ａｌ_２Ｏ_３：２２質量％
ＳｉＯ_２：２２質量％
Ｐ_２Ｏ_５：５質量％
Ｋ_２Ｏ：５質量％
ＳｒＯ：２１質量％
Ｌａ_２Ｏ_３：４質量％
得られたフルオロアルミノシリケートガラス粉末を、ボールミルを用いて、さらに粉砕して粒度分布を調整し、実施例１～６、比較例１～３のフルオロアルミノシリケートガラス粉末を得た。

＜フルオロアルミノシリケートガラス粉末の粒度分布＞
レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ－９５０（堀場製作所製）を用いて、フルオロアルミノシリケートガラス粉末の粒度分布を測定した。具体的には、まず、フルオロアルミノシリケートガラス粉末を０．１質量％ヘキサメタリン酸水溶液中に分散させ、懸濁液を得た。次に、循環させた０．１質量％ヘキサメタリン酸水溶液に、懸濁液を少量（０．５ｍｌ）加えて、フルオロアルミノシリケートガラス粉末の粒度分布を測定した。

＜グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間＞
所定の粉液比（表１参照）で、フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、５０質量％ポリアクリル酸水溶液を練和した。次に、グラスアイオノマーセメントの練和物にスパチュラを接触させた状態で、スパチュラに引き上げ、グラスアイオノマーセメントの練和物がスパチュラに付着するかどうかを確認する操作を繰り返した。これにより、フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、５０質量％ポリアクリル酸水溶液を練和し始めてから、グラスアイオノマーセメントの練和物が付着しなくなった時間を測定し、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間とした。

なお、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間の判定基準は、以下の通りである。

優：グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間が１分３０秒以上である場合
良：グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間が１分１５秒以上１分３０秒未満である場合
不可：グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間が１分１５秒未満である場合
＜グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度＞
所定の粉液比（表１参照）で、フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、５０質量％ポリアクリル酸水溶液を練和し、グラスアイオノマーセメントの練和物を得た。次に、グラスアイオノマーセメントの練和物４．２ｇを、高さ６ｍｍ、直径４ｍｍの金型に充填し、圧接した後、３７℃、１００％ＲＨの恒温室中に１時間静置した。恒温室から金型を取り出した後、グラスアイオノマーセメントの硬化体を金型から外して、３７℃の水中に２４時間浸漬した。次に、グラスアイオノマーセメントの硬化体の水分を拭き取った後、精密万能試験機オートグラフ（島津製作所製）を用いて、グラスアイオノマーセメントの硬化体の長軸方向に荷重を印加し、グラスアイオノマーセメントの硬化体が破壊した時の荷重（以下、最大荷重という）を測定した。

次に、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度Ｃ［ＭＰａ］を、式
Ｃ＝４ｐ／（πｄ^２）
により、算出した。ここで、ｐは、最大荷重［Ｎ］であり、ｄは、グラスアイオノマーセメントの硬化体の直径［ｍｍ］である。

なお、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度の判定基準は、以下の通りである。

良：グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度が２００ＭＰａ以上である場合
不可：グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度が２００ＭＰａ未満である場合
表１に、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間及びグラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度の評価結果を示す。

表１から、実施例１～６のフルオロアルミノシリケートガラス粉末を用いると、グラスアイオノマーセメントの操作余裕時間が長くなり、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度が高くなることがわかる。

これに対して、比較例１のフルオロアルミノシリケートガラス粉末は、ｄ５０が１０．１μｍであるため、グラスアイオノマーセメントの硬化体の圧縮強度が低くなる。

また、比較例２、３のフルオロアルミノシリケートガラス粉末は、それぞれｄ１０が２．０μｍ、１．３μｍであるため、５０質量％ポリアクリル酸水溶液と練和することができなかった。

本願は、日本特許庁に２０１８年５月３０日に出願された基礎出願２０１８－１０３３９６号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。

Claims (3)

1. 体積基準の５０％径が５．０μｍ以上９．０μｍ以下であり、
   体積基準の１０％径が２．４μｍ以上であり、
   体積基準の９０％径が１６．２μｍ以上２０．０μｍ以下である、歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末。
2. グラスアイオノマーセメント用である、請求項１に記載の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末。
3. 請求項１に記載の歯科用フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、
   ポリカルボン酸系重合体の水溶液を有する、グラスアイオノマーセメント。