KR20200044895A - 세관 폐쇄를 위한 구형 실리카 - Google Patents

세관 폐쇄를 위한 구형 실리카 Download PDF

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존 엠. 코넬리우스
윌리엄 제이. 하갈
칼 더블유. 갈리스
테리 더블유. 나시베라
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에보니크 오퍼레이션즈 게엠베하
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Abstract

1 내지 5 μm의 d50 중앙 입자 크기, 8 μm 미만의 d95 입자 크기, 40 내지 100 cc/100g의 오일 흡수량, 20 내지 60lb/ft3의 충전 밀도, 및 적어도 0.9의 구형도 계수 (S80)를 갖는 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자, 뿐만 아니라 이들 구형 입자를 제조하는 방법, 및 구형 입자를 함유하는 세치제 조성물이 개시된다.

Description

세관 폐쇄를 위한 구형 실리카
치아 과민증은 많은 사람들에게 흔한 문제이며, 노령 인구에서 점점 더 만연하고 있다. 이 상태는 치아 및/또는 잇몸 위의 에나멜의 보호 층이 벗겨져 상아질 층을 노출시킬 때 발생한다. 상아질은 무기질 (수산인회석) 및 유기물 함량 (콜라겐)이 둘 다 포함된, 훨씬 적게 무기질화된 물질이다. 상아질 층은 또한 다공성인데, 치근으로부터 바깥쪽으로 연장되며, 치아의 다양한 부분으로의 영양소의 전달을 가능하게 하는 원형 세관이 있다. 이들 세관이 외부 자극, 예컨대 열기, 냉기 또는 폴리사카라이드에 노출되면, 세관 내 유체가 압력에서의 변화를 겪고 (팽창/수축으로 인해), 과민성 치아와 연관된 통증을 유발한다고 가정된다. 포타슘 니트레이트가 통상적으로 과민성 치아용 치약 제형에 첨가되어 신경 차단제로서 작용하며, 여기서 포타슘 이온은 치아가 뇌로 통증 신호를 보내는 능력을 방해한다. 통증의 원인이 되는 상태가 여전히 존재하지만; 충분한 농도의 포타슘 이온이 그 부위에 축적된 후에는 통증이 더 이상 느껴지지 않는다. 포타슘 니트레이트 치약은 연속 2주가 넘는 기간 동안 사용하지 않도록 권고되기 때문에, 다른 과민성 감소 작용제가 단독으로 또는 포타슘 니트레이트와 함께 전형적으로 사용된다. 에나멜 표면을 복구하는 가용성 칼슘 및 포스페이트 이온의 침전을 통해 새로운 수산인회석의 형성을 조성하는 재무기질화 작용제가 사용될 수 있다 (예를 들어, 노바민-바이오글래스 유형 물질). 이들 물질은, 성분들이 전형적으로 적용 전에는 별개로 남아있어야 하고 (이중 튜브 또는 소수성 제형) 이들이 전형적으로 소듐 플루오라이드와 상용성이 아니기 때문에 (Ca 이온), 특이한 세트의 제형화 과제를 제기한다.
입자를 사용한 세관의 물리적 폐색이 일어나는, 세관 폐쇄 기술이 또한 사용될 수 있다. 특정 실리카 입자가 세관을 폐쇄할 수 있고, 수산화인회석에 대한 그의 친화도가 부가물 물질의 첨가로 변형될 수 있다. 전형적으로, 실리카 입자는 세관에 꼭 맞기 위해 요구되는 적절한 입자 크기 분포를 달성하도록 공기 밀링되어야 한다 (예를 들어, 2-3 μm). 이들 실리카 물질의 첨가가 세관 폐쇄를 위해 사용될 수 있지만, 이러한 물질은 실질적인 점도 축적을 제공하며 - 증점 실리카로서 기능함 - 상당한 세정을 제공하지는 않는다. 저차 구조 실리카가 사용될 수 있지만, 밀링으로 인한 문제, 예컨대 보다 낮은 휘도 수준 및 미량 금속 오염 (밀링으로부터 유래)이 허용될 수 없는 속성을 초래할 수 있다. 에나멜에 대한 이들 물질의 마모성 성질 (REA에 의해 측정됨)은 새로운 에나멜이 형성되고 있을 때 무정형 수산화인회석을 제거하는 경향이 있을 수 있다.
따라서, 개선된 세관 폐쇄 성능을 갖는 실리카 물질을 제공하지만, 여전히 세치제 조성물의 세정 성능을 유지하는 것이 유익할 것이다. 이에 따라, 본 발명은 주로 이들 목적에 관한 것이다.
본 개요는 하기 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들 중 엄선된 것을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된 것이다. 본 개요는 청구된 대상의 필수적이거나 또는 본질적인 특색을 확인하려는 의도가 아니다. 본 개요는 청구된 대상의 범주를 제한하도록 사용하려는 의도도 아니다.
세관 폐쇄를 위해 사용될 수 있는 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 본원에 개시되고 기재된다. 본 발명의 한 측면에 따르면, 이러한 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 (i) 약 1 내지 약 5 μm 범위의 d50 중앙 입자 크기, (ii) 약 8 μm 이하의 d95 입자 크기, (iii) 약 40 내지 약 100 cc/100g 범위의 오일 흡수량, (iv) 약 20 내지 약 60 lb/ft3 범위의 충전 밀도, 및 (v) 약 0.9 이상의 구형도 계수 (S80)를 가질 수 있다. 이들 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 구형 형상 또는 형태를 가지며, 연속 루프 반응기 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자를, 전형적으로 0.5-50 wt.% 범위의 양으로 함유하는 세치제 조성물, 및 실리카 및/또는 실리케이트 입자 및 조성물을 사용하는 방법이 또한 본원에 개시된다.
상기 개요 및 하기 상세한 설명은 둘 다 예를 제공하며 단지 설명하기 위한 것이다. 따라서, 상기 개요 및 하기 상세한 설명은 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다. 추가로, 본원에 제시된 것들 이외의 특색 또는 변경이 제공될 수 있다. 예를 들어, 특정 측면은 상세한 설명에서 기재된 다양한 특색 조합 및 하위-조합에 관한 것일 수 있다.
도 1은 실시예 2A의 실리카의 스캐닝 전자 현미경사진이다.
도 2A-2E는 치아 준비 및 절편화 과정을 예시하는 사진이다.
도 3은 고정된 치아 절편의 광학 현미경 사진이다.
도 4는 실시예 2B의 치약 제형을 사용한 브러싱 후의 고정된 치아 절편의 광학 현미경 사진이다.
도 5는 실시예 2B의 치약 제형을 사용한 브러싱 후의 고정된 치아 절편의 스캐닝 전자 현미경사진이다.
도 6A-6C는 실시예 2B의 치약 제형을 사용한 브러싱 후의 상아질 표면의 EDS 맵핑 사진이다.
도 7은 실시예 1B의 치약 제형을 사용한 브러싱 후의 고정된 치아 절편의 스캐닝 전자 현미경사진이다.
도 8은 실시예 1B의 치약 제형을 사용한 브러싱 후의 상아질 표면의 EDS 맵핑 사진이다.
정의
본원에 사용된 용어를 보다 분명히 정의하기 위해, 하기 정의가 제공된다. 달리 나타내지 않는 한, 하기 정의가 본 개시내용에 적용될 수 있다. 어떤 용어가 본 개시내용에서 사용되나, 본원에서 구체적으로 정의되지 않는다면, 문헌 [IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Ed (1997)]으로부터의 정의가 임의의 다른 개시내용 또는 본원에 적용된 정의와 상충되지 않거나, 또는 그 정의가 적용된 임의의 청구항을 불분명하게 하거나 불가능하게 하지 않는 한, 상기 문헌으로부터의 정의가 적용될 수 있다. 본원에 참조로 포함된 임의의 문헌에 의해 제공된 임의의 정의 또는 용법이 본원에 제공된 정의 또는 용법과 상충되는 경우에는, 본원에 제공된 정의 또는 용법이 우선한다.
본원에서, 대상의 특색은, 특정한 측면 내에서, 다양한 특색의 조합이 고려될 수 있도록 기재된다. 본원에 개시된 각각의 모든 측면 및 각각의 모든 특색에 대해, 본원에 기재된 설계, 조성물, 공정 또는 방법에 불리하게 영향을 미치지 않는 모든 조합이, 특정한 조합에 관한 명확한 설명으로 또는 그러한 설명 없이, 고려되며 상호교환 될 수 있다. 따라서, 달리 명확하게 언급되지 않는 한, 본원에 개시된 임의의 측면 또는 특색은 조합되어 본 개시내용과 일치하는 본 발명의 설계, 조성물, 공정 또는 방법을 기재할 수 있다.
조성물 및 방법이 본원에서 다양한 구성요소 또는 단계를 "포함하는"의 용어로 기재되어도, 조성물 및 방법은 또한, 달리 언급되지 않는 한, 다양한 구성요소 또는 단계로 "본질적으로 이루어지거나" 또는 "이루어지는" 것이 가능할 수 있다.
단수 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 복수의 대안, 예를 들어, 적어도 하나를 포함하도록 의도된다.
일반적으로, 원소의 족은 문헌 [Chemical and Engineering News, 63(5), 27, 1985]에서 공개된 원소 주기율표 버전에서 나타내어진 넘버링 체계를 사용하여 나타내어진다. 일부 경우에, 어떤 족의 원소는 그 족에 부여된 일반 명칭을 사용하여 나타내어질 수 있는데; 예를 들어, 1족 원소는 알칼리 금속, 2족 원소는 알칼리 토금속 등이다.
본원에 기재된 것들과 유사하거나 또는 등가인 임의의 방법 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 전형적인 방법 및 물질이 본원에 기재된다.
본원에 언급된 모든 공개 및 특허는, 예를 들어, 본원에 기재된 발명과 관련하여 사용될 수 있는, 공개에 기재된 구성 및 방법론을 기재하고 개시하기 위한 목적으로 본원에 참조로 포함된다.
여러 유형의 범위가 본 발명에서 개시된다. 임의의 유형의 범위가 개시되거나 또는 청구될 때, 이러한 범위가 합리적으로 포괄할 수 있는 개별적으로 가능한 각각의 수, 예컨대 범위의 종점 뿐만 아니라 그 안에 포괄된 임의의 하위-범위 및 하위-범위의 조합을 개시하거나 또는 청구하고자 한다. 대표적인 예로서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자의 BET 표면적은 본 발명의 다양한 측면에서 특정 범위에 있을 수 있다. BET 표면적이 약 25 내지 약 100 m2/g의 범위인 것으로 개시함으로써, 표면적이 상기 범위 내의 임의의 표면적일 수 있으며, 예를 들어, 약 25, 약 30, 약 40, 약 50, 약 60, 약 70, 약 80, 약 90 또는 약 100 m2/g과 같을 수 있다는 것을 언급하고자 한다. 추가적으로, 표면적은 약 25 내지 약 100 m2/g에서의 임의의 범위 (예를 들어, 약 45 내지 약 90 m2/g) 내에 있을 수 있고, 이는 또한 약 25 내지 약 100 m2/g에서의 범위의 임의의 조합을 포함한다 (예를 들어, 표면적은 약 25 내지 약 50 m2/g 또는 약 70 내지 약 90 m2/g의 범위일 수 있음). 마찬가지로, 본원에 개시된 모든 다른 범위도 상기 예와 유사한 방식으로 해석되어야 한다.
발명의 상세한 설명
일반적으로, (i) 약 1 내지 약 5 μm 범위의 d50 중앙 입자 크기, (ii) 약 8 μm 이하의 d95 입자 크기, (iii) 약 40 내지 약 100 cc/100g 범위의 오일 흡수량, (iv) 약 20 내지 약 60 lb/ft3 범위의 충전 밀도, 및 (v) 약 0.9 이상의 구형도 계수 (S80)를 특징으로 할 수 있는 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 본원에 개시된다.
이들 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 제조하는 방법, 상기 구형 입자를 함유하는 세치제 조성물, 및 상기 구형 입자 및 세치제 조성물을 사용하는 치료 방법이 또한 본원에 개시되고 기재된다.
구형 실리카 / 실리케이트 입자
본 발명의 측면과 일치하는, 개선된 세관 폐쇄가 이루어지는 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 하기 특징을 가질 수 있다: (i) 약 1 내지 약 5 μm 범위의 d50 중앙 입자 크기, (ii) 약 8 μm 이하의 d95 입자 크기, (iii) 약 40 내지 약 100 cc/100g 범위의 오일 흡수량, (iv) 약 20 내지 약 60 lb/ft3 범위의 충전 밀도, 및 (v) 약 0.9 이상의 구형도 계수 (S80). 추가 측면에서, 본 발명과 일치하는 이러한 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 또한 하기 제공된 임의의 특징 또는 특성, 및 임의의 조합을 가질 수 있다.
한 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 상대적으로 작은 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 종종, 중앙 입자 크기 (d50) 및/또는 평균 입자 크기 (평균)는 약 1 내지 약 5, 약 1 내지 약 4.5, 약 1 내지 약 4, 약 1.5 내지 약 5, 약 1.5 내지 약 4.5, 또는 약 1.5 내지 약 4 μm 등의 범위 내에 포함될 수 있다. 일부 측면에서, 중앙 입자 크기 (d50) 및/또는 평균 입자 크기 (평균)는 약 2 내지 약 5, 약 2 내지 약 4.5, 약 2 내지 약 4, 또는 약 2.5 내지 약 3.8 μm의 범위 내에 포함될 수 있다. 평균 및 중앙 입자 크기에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
한 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 d95 입자 크기에 의해 반영되는 바와 같이, 좁은 입자 크기 분포를 가질 수 있다. 종종, d95 입자 크기는 약 8 μm 이하, 약 7.5 μm 이하, 약 7 μm 이하, 약 6.5 μm 이하, 약 6 μm 이하, 또는 약 5.5 μm 이하일 수 있다. 좁은 입자 크기 분포는 또한, 일반적으로 약 0.9 wt.% 이하일 수 있는 325 메쉬 잔류물의 중량 퍼센트 (325 메쉬 체에 보유되는 양)로 반영될 수 있다. 일부 측면에서, 325 메쉬 잔류물은 약 0.7 wt.% 이하, 약 0.5 wt.% 이하, 약 0.3 wt.% 이하, 약 0.2 wt.% 이하, 또는 약 0.1 wt.% 이하일 수 있다. d95 입자 크기 및 325 메쉬 잔류물에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
일반적으로, 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 상대적으로 낮은 오일 흡수량을 가지며, 본 발명의 일부 측면에서 전형적으로 약 40 내지 약 100 cc/100g, 또는 약 45 내지 약 90 cc/100g의 범위일 수 있다. 다른 측면에서, 오일 흡수량은 약 50 내지 약 85 cc/100g, 또는 약 60 내지 약 80 cc/100g의 범위일 수 있다. 오일 흡수량에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 본 발명의 한 측면에서 약 20 내지 약 60 lb/ft3 범위의 충전 밀도를 가질 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 또 다른 측면에서, 충전 밀도는 약 25 내지 약 55 lb/ft3, 약 25 내지 약 50 lb/ft3, 또는 약 30 내지 약 50 lb/ft3의 범위일 수 있다. 또 다른 측면에서, 충전 밀도는 약 35 내지 약 45 lb/ft3의 범위일 수 있다. 충전 밀도에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자의 구형도는 구형도 계수 (S80)에 의해 정량화될 수 있으며, 이는 전형적으로 약 0.85 이상, 약 0.88 이상, 또는 약 0.9 이상이다. 구형도 계수 (S80)는 하기와 같이 결정된다. 실리카 및/또는 실리케이트 입자 샘플의 SEM 영상을 20,000배 확대하여, 이를 실리카 및/또는 실리케이트 입자 샘플의 대표도로 하고, 이것을 사진 영상화 소프트웨어에 입력하여, 각각의 입자의 윤곽 (2-차원)을 추적한다. 서로 아주 근접해 있지만 서로 붙어있지는 않는 입자는 이 분석에서 별개의 입자로 간주되어야 한다. 윤곽이 드러난 입자를 이어서 색상으로 채우고, 영상을 입자의 둘레 및 면적을 결정할 수 있는 입자 특징화 소프트웨어 (예를 들어, 메릴랜드주 베데스다 소재의 미디어 사이버네틱스, 인크.(Media Cybernetics, Inc.)로부터 입수가능한 이미지-프로 플러스)에 입력한다. 이어서, 입자의 구형도를 방정식, 즉, 구형도 = (둘레)2 / (4π x 면적)에 따라 계산할 수 있으며, 여기서 둘레는 입자의 윤곽선으로부터 도출되는 소프트웨어 측정된 둘레이고, 여기서 면적은 입자의 추적된 둘레 내의 소프트웨어 측정된 면적이다.
구형도 계산은 SEM 영상 안에 완전히 들어있는 각각의 입자에 대해 수행된다. 이어서, 이들 값을 값에 따라 분류하고, 이들 값의 하위 20%는 버린다. 이들 값의 나머지 80%를 평균하여 구형도 계수 (S80)를 획득한다. 구형도에 대한 추가의 정보는 미국 특허 번호 8,945,517 및 8,609,068에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 발명의 한 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 약 0.85 이상, 또는 약 0.88 이상의 구형도 계수 (S80)를 가질 수 있지만, 또 다른 측면에서, 구형도 계수 (S80)는 약 0.9 이상일 수 있다. 또한 또 다른 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 약 0.92 이상의 구형도 계수 (S80)를 특징으로 할 수 있고, 또 다른 측면에서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 약 0.94 이상의 구형도 계수 (S80)를 특징으로 할 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 인식할 것처럼, 3-차원 구체 (또는 2-차원 원)는 1과 같은 구형도 계수 (S80)를 가질 것이다.
구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 임의의 적합한 표면적, 일반적으로 약 25 내지 약 100 m2/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 종종, BET 표면적은 약 35 내지 약 95, 약 40 내지 약 90, 또는 약 45 내지 약 95 m2/g의 범위 내에 포함될 수 있다. 추가 측면에서, BET 표면적은 약 20 내지 약 100, 약 20 내지 약 80, 약 50 내지 약 100, 약 60 내지 약 100, 약 40 내지 약 85, 약 50 내지 약 80, 또는 약 55 내지 약 80 m2/g 등의 범위일 수 있다. BET 표면적에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
추가적으로, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 약 1 내지 약 15 mg 손실/100,000 회전수 범위의 아인레너 마모 값에 의해 반영되는 바와 같이, 보다 낮은 마모성을 가질 수 있다. 예를 들어, 아인레너 마모 값은 약 1 내지 약 10; 대안적으로, 약 2 내지 약 12; 또는 대안적으로, 약 2 내지 약 7 mg 손실/100,000 회전수의 범위일 수 있다. 아인레너 마모 값에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
또 다른 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 상대적으로 낮은 물 흡수량을 가질 수 있다. 예를 들어, 물 흡수량은 약 55 내지 약 115 cc/100g, 약 70 내지 약 100 cc/100g, 또는 약 65 내지 약 90 cc/100g의 범위일 수 있다. 물 흡수량에 대한 다른 적절한 범위는 본 개시내용으로부터 용이하게 알 수 있다.
이들 및 다른 측면에서, 임의의 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 무정형일 수 있거나, 합성일 수 있거나, 또는 무정형 및 합성 둘 다일 수 있다. 더욱이, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 본 발명의 특정한 측면에서 침강 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 한 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 실리카 입자를 포함할 수 있지만, 또 다른 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 실리케이트 입자를 포함할 수 있고, 또 다른 측면에서, 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 실리카 및 실리케이트 입자 둘 다를 포함할 수 있다 (예를 들어, 실리카 및 실리케이트 입자의 혼합물). 구형 입자가 실리케이트 입자를 함유하는 경우에, 임의의 적합한 실리케이트 물질이 사용될 수 있으며, 그의 비제한적 예는 칼슘 실리케이트 입자, 마그네슘 실리케이트 입자, 소듐 알루미노실리케이트 입자 (또는 다른 알칼리 금속 알루미노실리케이트), 소듐 마그네슘 알루미노실리케이트 입자 (또는 다른 알칼리 토금속-개질된 알칼리 금속 알루미노실리케이트) 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함할 수 있다.
구형 입자를 제조하는 방법
본원에 개시된 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 임의의 특정한 합성 절차로 제한되지 않는다. 그러나, 목적하는 구형도를 달성하기 위해, 연속 루프 반응기 공정이 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 공정 및 연관된 반응기 시스템 (하나 이상의 루프 반응기 파이프의 연속 루프를 포함할 수 있음)은 미국 특허 번호 8,945,517 및 8,609,068에 기재되어 있으며, 이들 특허는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 일반적으로, 연속 루프 공정은 (a) 액체 매질의 스트림을 포함하는 루프 반응 구역으로 무기 산 및 알칼리 금속 실리케이트를 연속적으로 공급하며, 여기서 무기 산 및 알칼리 금속 실리케이트의 적어도 일부가 루프 반응 구역의 액체 매질 중에서 반응하여 실리카 생성물 (예를 들어, 실리카 및/또는 실리케이트 입자)을 형성하고; (b) 루프 반응 구역을 통해 액체 매질을 연속적으로 재순환시키고; (c) 루프 반응 구역으로부터 실리카 생성물을 포함하는 액체 매질의 일부를 연속적으로 배출시키는 것을 수반한다. 전형적으로, 무기 산 및 알칼리 금속 실리케이트의 루프 반응 구역으로의 공급 위치는 상이하고, 산 및 실리케이트의 총 공급 속도는 실리카 생성물을 함유하는 액체 매질의 배출 속도에 비례하며, 종종 그와 같다. 루프 반응 구역 내 내용물의 전체 또는 상당부는, 예를 들어, 분당 약 50 vol.% (재순환 속도가, 분당, 내용물의 총 부피의 절반임) 내지 분당 약 1000 vol.% (재순환 속도가, 분당, 내용물의 총 부피의 10배임), 또는 분당 약 75 vol.% 내지 분당 약 500 vol.% 범위의 속도로 재순환된다.
세치제 조성물
구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 임의의 적합한 조성물로 및 임의의 적합한 최종-용도 적용을 위해 사용될 수 있다. 종종, 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 구강 관리 적용에서, 예컨대 세치제 조성물로 사용될 수 있다. 세치제 조성물은 임의의 적합한 양의 실리카 및/또는 실리케이트 입자, 예컨대 약 0.5 내지 약 50 wt.%, 약 1 내지 약 50 wt.%, 약 5 내지 약 35 wt.%, 약 10 내지 약 40 wt.%, 또는 약 10 내지 약 30 wt.%의 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 함유할 수 있다. 이들 중량 백분율은 세치제 조성물의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
세치제 조성물은 임의의 적합한 형태, 예컨대 액체, 분말 또는 페이스트로 존재할 수 있다. 세치제 조성물은, 실리카 및/또는 실리케이트 입자 이외에도, 다른 성분 또는 첨가제를 함유할 수 있으며, 그의 비제한적 예는 함습제, 용매, 결합제, 치료제, 킬레이트화제, 실리카 및/또는 실리케이트 입자 이외의 다른 증점제, 계면활성제, 실리카 및/또는 실리케이트 입자 이외의 다른 마모제, 감미제, 착색제, 향미제, 보존제 등, 뿐만 아니라 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
함습제는 세치제에 바디감 또는 "구강 촉감"을 부가할 뿐만 아니라 세치제가 건조되는 것을 방지하는 작용을 한다. 적합한 함습제는 폴리에틸렌 글리콜 (다양한 상이한 분자량의 것), 프로필렌 글리콜, 글리세린 (글리세롤), 에리트리톨, 크실리톨, 소르비톨, 만니톨, 락티톨 및 수소화 전분 가수분해물, 및 그의 혼합물을 포함한다. 일부 제형에서, 함습제는, 세치제 조성물의 중량을 기준으로 하여, 약 20 내지 약 50 wt.%의 양으로 존재한다.
용매는 임의의 적합한 로딩으로 세치제 조성물에 존재할 수 있고, 통상적으로 용매는 물을 포함한다. 사용되는 경우에, 물은 바람직하게는 탈이온화되며 불순물을 함유하지 않고, 세치제 조성물의 중량을 기준으로 하여, 5 내지 약 70 wt.%, 또는 약 5 내지 약 35 wt.%의 로딩으로 세치제에 존재할 수 있다.
예를 들어 치아 우식, 치주 질환 및 온도 과민증의 예방 및 치료를 제공하기 위해 치료제가 또한 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 치료제는 플루오라이드 공급원, 예컨대 소듐 플루오라이드, 소듐 모노플루오로포스페이트, 포타슘 모노플루오로포스페이트, 제1주석 플루오라이드, 포타슘 플루오라이드, 소듐 플루오로실리케이트, 암모늄 플루오로실리케이트 등; 축합 포스페이트 예컨대 테트라소듐 피로포스페이트, 테트라포타슘 피로포스페이트, 디소듐 디히드로겐 피로포스페이트, 트리소듐 모노히드로겐 피로포스페이트; 트리폴리포스페이트, 헥사메타포스페이트, 트리메타포스페이트 및 피로포스페이트; 항미생물제 예컨대 트리클로산, 비스구아니드, 예컨대 알렉시딘, 클로르헥시딘 및 클로르헥시딘 글루코네이트; 효소 예컨대 파파인, 브로멜라인, 글루코아밀라제, 아밀라제, 덱스트라나제, 뮤타나제, 리파제, 펙티나제, 탄나제 및 프로테아제; 4급 암모늄 화합물, 예컨대 벤즈알코늄 클로라이드 (BZK), 벤제토늄 클로라이드 (BZT), 세틸피리디늄 클로라이드 (CPC) 및 도미펜 브로마이드; 금속 염, 예컨대 아연 시트레이트, 아연 클로라이드 및 제1주석 플루오라이드; 상귀나리아 추출물 및 상귀나린; 휘발성 오일, 예컨대 유칼립톨, 멘톨, 티몰 및 메틸 살리실레이트; 아민 플루오라이드; 퍼옥시드 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 치료제는 단독으로 또는 조합되어, 임의의 치료상 안전하고 유효한 수준 또는 투여량으로 세치제 제형에 사용될 수 있다.
증점제는 치약을 상 분리에 대해 안정화시키는 젤라틴성 구조를 제공함에 있어서 세치제 조성물에 유용하다. 적합한 증점제는 실리카 증점제; 전분; 전분의 글리세린제; 검 예컨대 카라야 검 (스테르쿨리아 검), 트라가칸트 검, 아라비아 검, 가티 검, 아카시아 검, 크산탄 검, 구아 검 및 셀룰로스 검; 마그네슘 알루미늄 실리케이트 (비검); 카라기난; 소듐 알기네이트; 한천; 펙틴; 젤라틴; 셀룰로스 화합물 예컨대 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스, 히드록시에틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스, 히드록시메틸 셀룰로스, 히드록시메틸 카르복시프로필 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 및 술페이트화 셀룰로스; 천연 및 합성 점토 예컨대 헥토라이트 점토; 및 그의 혼합물을 포함한다. 증점제 또는 결합제의 전형적인 수준은 치약 또는 세치제 조성물의 약 15 wt.% 이하이다.
예를 들어 치약 조성물 내에 사용하는데 유용한 실리카 증점제는, 비제한적 예로서, 무정형 침강 실리카 예컨대 제오덴트 165 실리카를 포함한다. 다른 비제한적 실리카 증점제는 제오덴트 153, 163 및/또는 167 및 제오프리 177 및/또는 265 실리카 제품을 포함하며, 이들은 모두 J. M. 후버 코포레이션(J. M. Huber Corporation)으로부터 입수가능하다.
조성물을 보다 더 화장품용으로 허용되도록 하기 위해 계면활성제가 본 발명의 세치제 조성물에 사용될 수 있다. 계면활성제는 바람직하게는 조성물에 세척 및 발포 특성을 부여하는 세척 물질이다. 적합한 계면활성제는 안전하고 유효한 양의 음이온성, 양이온성, 비이온성, 쯔비터이온성, 양쪽성 및 베타인 계면활성제 예컨대 소듐 라우릴 술페이트, 소듐 도데실 벤젠 술포네이트, 라우로일 사르코시네이트, 미리스토일 사르코시네이트, 팔미토일 사르코시네이트, 스테아로일 사르코시네이트 및 올레오일 사르코시네이트의 알칼리 금속 또는 암모늄 염, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 이소스테아레이트 및 라우레이트, 소듐 라우릴 술포아세테이트, N-라우로일 사르코신, N-라우로일, N-미리스토일 또는 N-팔미토일 사르코신의 소듐, 포타슘 및 에탄올아민 염, 알킬 페놀의 폴리에틸렌 옥시드 축합물, 코코아미도프로필 베타인, 라우르아미도프로필 베타인, 팔미틸 베타인 등이다. 소듐 라우릴 술페이트가 바람직한 계면활성제이다. 계면활성제는 전형적으로 약 0.1 내지 약 15 wt.%, 약 0.3 내지 약 5 wt.%, 또는 약 0.3 내지 약 2.5 wt.%의 양으로 본 발명의 조성물에 존재한다.
개시된 실리카 및/또는 실리케이트 입자는 세치제 조성물에 단독으로 마모제로서, 또는 본원에 논의된 또는 관련 기술분야에 공지된 다른 마모성 물질과 함께 첨가제로서 또는 공동-마모제로서 사용될 수 있다. 따라서, 임의의 수의 다른 통상적인 유형의 마모성 첨가제가 본 발명의 세치제 조성물 내에 존재할 수 있다. 다른 이러한 마모성 입자는, 예를 들어, 침강 칼슘 카르보네이트 (PCC), 중질 칼슘 카르보네이트 (GCC), 백악, 벤토나이트, 디칼슘 포스페이트 또는 그의 2수화물 형태, 실리카 겔 (단독으로, 및 임의의 구조로), 침강 실리카, 무정형 침강 실리카 (이 또한 단독으로, 및 임의의 구조로), 펄라이트, 티타늄 디옥시드, 디칼슘 포스페이트, 칼슘 피로포스페이트, 알루미나, 수화 알루미나, 하소 알루미나, 알루미늄 실리케이트, 불용성 소듐 메타포스페이트, 불용성 포타슘 메타포스페이트, 불용성 마그네슘 카르보네이트, 지르코늄 실리케이트, 미립자 열경화성 수지 및 다른 적합한 마모성 물질을 포함한다. 이러한 물질은 표적 제형의 연마 특징을 조정하기 위해 세치제 조성물에 도입될 수 있다.
제품에 기분좋은 맛을 부여하기 위해 감미제가 세치제 조성물 (예를 들어, 치약)에 첨가될 수 있다. 적합한 감미제는 사카린 (소듐, 포타슘 또는 칼슘 사카린으로서), 시클라메이트 (소듐, 포타슘 또는 칼슘 염으로서), 아세술팜-K, 타우마틴, 네오헤스페리딘 디히드로칼콘, 암모니아화 글리시리진, 덱스트로스, 레불로스, 수크로스, 만노스 및 글루코스를 포함한다.
제품의 미적 외관을 개선시키기 위해 착색제가 첨가될 수 있다. 적합한 착색제는 적절한 규제 기관 예컨대 FDA에 의해 승인된 착색제 및 문헌 [European Food and Pharmaceutical Directives]에 열거된 것들을 비제한적으로 포함하며, 안료, 예컨대 TiO2 및 염색제 예컨대 FD&C 및 D&C 염료를 포함한다.
향미제가 또한 세치제 조성물에 첨가될 수 있다. 적합한 향미제는 윈터그린 오일, 페퍼민트 오일, 스피아민트 오일, 사사프라스 오일, 및 클로브 오일, 시나몬, 아네톨, 멘톨, 티몰, 유게놀, 유칼립톨, 레몬, 오렌지 및 과일 노트, 향료 노트 등을 부가하기 위한 다른 이러한 향미 화합물을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 이들 향미제는 일반적으로 알데히드, 케톤, 에스테르, 페놀, 산, 및 지방족, 방향족 및 다른 알콜의 혼합물을 포함한다.
박테리아 성장을 방지하기 위해 보존제가 또한 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 경구 조성물에의 사용에 대해 승인된 적합한 보존제 예컨대 메틸파라벤, 프로필파라벤 및 소듐 벤조에이트가 안전하고 유효한 양으로 첨가될 수 있다.
지각과민 처치제, 치유제, 다른 우식 예방제, 킬레이트화제/금속이온 봉쇄제, 비타민, 아미노산, 단백질, 다른 치태억제제/치석억제제, 불투명화제, 항생제, 항효소제, 효소, pH 제어제, 산화제, 항산화제 등과 같은 다른 성분이 세치제 조성물에 사용될 수 있다.
사용 방법
본원에 개시된 임의의 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자 및 임의의 조성물은 치료 방법에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명과 일치하는 치아 과민증을 감소시키는 방법은 본원에 개시된 임의의 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자 (또는 임의의 조성물)를 포유동물 치아의 표면과 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자 (또는 조성물)는 브러싱 또는 임의의 다른 적합한 기술을 통해 포유동물 치아의 표면에 적용되거나 또는 전달될 수 있다. 임의의 적합한 양의 실리카 및/또는 실리케이트 입자 (또는 조성물)가 임의의 적절한 기간 동안 사용될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명과 일치하는 포유동물 치아의 표면 내 상아질 세관을 폐쇄하는 방법은 본원에 개시된 임의의 구형 실리카 및/또는 실리케이트 입자 (또는 임의의 조성물)를 포유동물 치아의 표면과 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 상기와 같이, 임의의 적합한 양의 실리카 및/또는 실리케이트 입자 (또는 조성물)가 브러싱 또는 임의의 다른 적합한 기술을 통해, 임의의 적절한 기간 동안 포유동물 치아의 표면에 적용되거나 또는 전달될 수 있다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 예시되며, 이들은 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본원의 설명을 정독한 후, 본 발명의 취지 또는 첨부된 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않으면서, 그의 다양한 다른 측면, 변형예 및 등가물이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 제안될 수 있다.
본원에 개시된 BET 표면적은 문헌 [Brunaur et al., J. Am. Chem. Soc., 60, 309 (1938)]의 BET 질소 흡착 방법을 사용하여 마이크로메리틱스 트리스타 II 3020 V1.03으로 결정되었고, 이러한 기술은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있다.
본원에 개시된 CTAB 표면적은 CTAB (세틸트리메틸암모늄 브로마이드)를 실리카 표면 상에 흡수시키고, 과량을 원심분리에 의해 분리하고, 계면활성제 전극을 사용하는 소듐 라우릴 술페이트로의 적정에 의해 양을 결정함으로써 결정되었다. 구체적으로, 100 mL의 CTAB 용액 (5.5 g/L)을 갖는 250-mL 비커에 약 0.5 그램의 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 넣고, 1시간 동안 전기 교반 플레이트 상에서 혼합한 다음, 10,000 RPM으로 30 min 동안 원심분리하였다. 1 mL의 10% 트리톤 X-100을 100-mL 비커 내 5 mL의 맑은 상청액에 첨가하였다. 0.1 N HCl로 pH를 3-3.5로 조정하였고, 시편을 계면활성제 전극 (브링크만 SUR1501-DL)을 사용하여 0.01 M 소듐 라우릴 술페이트로 적정하여 종말점을 결정하였다.
중앙 입자 크기 (d50)는 샘플의 50%가 그보다 더 작은 크기를 가지고, 샘플의 50%가 그보다 더 큰 크기를 갖는 입자 크기를 지칭한다. 중앙 입자 크기 (d50), 평균 입자 크기 (평균), 및 d95는 호리바 LA 300 기기를 사용하여 레이저 회절 방법을 통해 결정되었다. 건조 입자를 분석용 기기에 적용하였다.
겉보기 밀도 및 충전 밀도를 위해서는, 편평한 고무 바닥을 갖는 250 mL 눈금 실린더에 20 그램의 샘플을 넣었다. 초기 부피를 기록하고, 사용된 샘플의 중량을 이것으로 나누어 겉보기 밀도를 계산하는데 사용하였다. 이어서, 실린더를, 캠으로 60 RPM으로 회전되는 탭 밀도 기계 상에 위치시켰다. 캠은 샘플 부피가 일정할 때까지, 전형적으로는 15 min 동안, 실린더를 초당 1회 5.715 cm의 거리만큼 상승시키고 낙하시키도록 설계된다. 이러한 최종 부피를 기록하고, 사용된 샘플의 중량을 이것으로 나누어 충전 밀도를 계산하는데 사용한다.
아인레너 마모 값은 실리카 및/또는 실리케이트 입자의 경도/마모도의 척도로서, 본원에 참조로 포함된 미국 특허 번호 6,616,916에 상세히 기재되어 있으며, 하기와 같이 일반적으로 사용되는 아인레너 AT-1000 마모기를 수반한다: (1) 포드리니어 황동 와이어 스크린을 칭량하고 고정된 시간 동안 10% 수성 실리카 현탁액의 작용에 노출시키고; (2) 이어서, 마모의 양을 100,000 회전수당 포드리니어 와이어 스크린으로부터 손실된 황동의 밀리그램 (mg 손실/100,000 회전수)으로 결정한다.
오일 흡수량 값은 아마인 오일을 사용하여 ASTM D281에 기재된 일소법에 따라 결정되었다 (100 g의 입자당 흡수된 오일의 cc). 일반적으로, 보다 높은 오일 흡수량 수준은 보다 높은 수준의 큰 기공 다공도를 갖는 입자를 나타내며, 이는 또한 고차 구조로서 기재된다.
물 흡수량 값은 C.W. 브라벤더 인스트루먼츠, 인크.(C.W. Brabender Instruments, Inc.)로부터의 흡수계 "C" 토크 레오미터로 결정되었다. 한 컵의 실리카 샘플의 대략 1/3을 흡수계의 혼합 챔버로 옮기고 150 RPM으로 혼합하였다. 이어서, 물을 6 mL/min의 속도로 첨가하고, 분말을 혼합하기 위해 요구된 토크를 기록하였다. 물이 분말에 의해 흡수될수록, 분말은 자유-유동형으로부터 페이스트로 변형되면서 토크가 최대치에 도달할 것이다. 이어서, 최대 토크에 도달하였을 때 첨가된 물의 총 부피를, 100 g의 분말에 의해 흡수될 수 있는 물의 양에 대해 표준화하였다. 분말이 제공받은 대로 사용되었기 때문에 (사전에 건조되지 않음), 분말의 자유 수분 값이 하기 방정식에 의해 "수분 보정된 물 AbC 값"을 계산하는데 사용되었다.
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흡수계는 통상적으로 ASTM D 2414 방법 B 및 C, 및 ASTM D 3493에 따라 카본 블랙의 오일가를 결정하는데 사용된다.
본원에 개시된 pH 값 (5% pH)은 탈이온수 중 5 wt.% 고형분을 함유하는 수성 시스템으로 pH 미터를 사용하여 결정되었다.
실리카 샘플의 325 메쉬 잔류물 (wt.%)은 44 마이크로미터 또는 0.0017 인치의 개구를 갖는 미국 표준 체 325번 (스테인레스 스틸 와이어 클로스)을 사용하여, 0.1 그램까지 정확하게 10.0 그램의 샘플을 칭량하여 1 쿼트 해밀턴 혼합기 (모델 번호 30)의 컵에 넣고, 대략 170 mL의 증류수 또는 탈이온수를 첨가하고, 슬러리를 적어도 7 min 동안 교반함으로써 측정되었다. 혼합물을 325 메쉬 스크린 상으로 옮기고, 분무 헤드를 스크린으로부터 약 4 내지 6 인치로 유지한 채로 물을 2분 동안 20 psig의 압력에서 스크린 상에 직접 분무하였다. 이어서, 남아있는 잔류물을 시계 접시에 옮기고, 15 min 동안 150℃의 오븐에서 건조시킨 다음, 냉각시키고, 분석용 저울로 칭량하였다.
실시예 1A
비정형 실리카 입자
표 I은 비정형 및 비-구형 입자 형태를 갖는 비교 실리카 물질 1A의 특정 특성을 요약한다. 실시예 1A는 후버 엔지니어드 머티리얼스(Huber Engineered Materials)로부터 상업적으로 입수가능한 통상적인 실리카 물질이었다.
실시예 2A
구형 실리카 입자
연속 루프 반응기 공정 (예를 들어, 미국 특허 번호 8,945,517 및 8,609,068 참조)을 사용하여, 구형 형태 및 보다 조밀한 입자 크기 분포를 갖는 실시예 2A의 실리카 입자 (예를 들어, 최종 실리카 생성물의 보다 적은 325 메쉬 잔류물)를 제조하였다. 밀링 단계는 사용하지 않았다.
실시예 2A를 위해, 1.5 kg의 침강 실리카, 1.34 kg의 소듐 술페이트, 11.1 L의 소듐 실리케이트 (3.32 MR, 13.3%) 및 20 L의 물을 재순환 루프에 첨가하고, 이어서 60 Hz (3485 RPM)로 작동하는 실베르손을 사용하여 80 L/min의 재순환 하에 83℃로 가열하였다. 소듐 실리케이트 (3.32 MR, 13.3%) 및 황산 (11.4%)을 2.1 L/min의 실리케이트 속도 및 7.5의 pH를 유지하기에 충분한 산 속도로 루프에 동시에 첨가하였다. 필요하다면, pH를 유지하기 위해 산 속도를 상응하게 조정하였다. 목적 물질을 수집하기 전에 시스템으로부터 원치않는 실리카를 퍼징하기 위해 산 및 실리케이트를 이들 조건 하에 40분 동안 첨가하였다. 40분이 지난 후, 수집 용기를 비우고 그의 내용물을 폐기하였다. 이어서, 실리카 생성물을, 온도를 대략 80℃로 유지함과 동시에 40 RPM으로 교반하면서 용기에 수집하였다. 목적하는 양의 생성물을 수집한 후, 산 및 실리케이트의 첨가를 중단하고, 루프의 내용물을 순환되도록 두었다. 수집 용기 내 실리카 생성물을 황산의 수동 첨가로 pH 6.0으로 조정한 다음, 여과하고, ~ 1500 μS의 전도도까지 세척하였다. 이어서, 슬러리의 pH를 황산으로 pH 6.0으로 재조정하고, 분무 건조시켰다.
표 I은 실시예 2A에서 제조된 실리카 입자의 특정 특성을, 실시예 1A의 각각의 특성과 비교하여 요약한다. 실시예 2A는 3.1 μm의 d50 중앙 입자 크기, 6.0 μm의 d95 입자 크기, 68 cc/100g의 오일 흡수량, 및 40 lb/ft3의 충전 밀도를 가졌다. 대표 도 1은 실시예 2A의 좁은 입자 크기 분포 및 구형 입자 형태를 입증하는 SEM 영상이다. 실시예 2A의 구형도 계수 (S80)는 0.9를 초과하였다.
실시예 1B-2B
치약 제형 및 세관 폐쇄 시험
실리카 1A-2A의 샘플을 표 II에 요약된 바와 같이 치약 제형 1B-2B에 사용하였다. 실시예 2A의 3.1 μm 구형 실리카의 겉보기 밀도가 실시예 1A의 약 6배이므로, 제형 내 실리카 입자 수를 거의 동일하게 유지하기 위해 추가의 구형 실리카를 제형 2B에 첨가하였다 (실시예 2B의 3.1 μm 구형 실리카의 5 wt.% vs. 실시예 1B의 실시예 1A 실리카의 0.8 wt.%).
세관 폐쇄 시험을 위해, 소 앞니를 지역 도축장으로부터 입수하였다. 치아를 물로 헹구고 오토클레이브에서 멸균한 다음, 임의의 남아있는 조직을 제거하기 위해 물로 헹구고, 이소프로필 알코올 중에 보관하였다.
도 2A는 절편화 전의 소 앞니를 제시한다. 치아의 절단면을 드레멜 툴 상의 다이아몬드 절삭 휠로 제거하였다 (도 2B). 절편화를, 먼저 인접면을 절삭함으로써 수행하였고 (도 2C), 이어서 나머지 치아를 치아의 순면에 평행하게 하여, 인접면으로부터 치근을 향해 세로로 절삭하였다 (도 2D). 마지막으로, 세로 절삭면과 만나도록 순면을 절삭함으로써 치아 절편을 제거하였다 (도 2E).
치아 절편을 ¾" x ½" x ½" 테플론 몰드에 에나멜 면이 아래로 향하도록 하여 위치시켰다. 메타크릴레이트 수지 (일리노이주 시카고 소재의 에이츠 모틀로이드(Yates Motloid))를 혼합하고, 치아 절편을 함유하는 몰드에 붓고, 35분 동안 경화시켰다. 수지에 매립된 치아를 제거하고, 이어서 150 rpm의 2,000 그릿 다이아몬드 휠을 갖는 유니폴-810 고정밀 래핑 연마 기계 (캘리포니아주 리치먼드 소재의 MTI 코포레이션(MTI Corporation))로 연마하였다.
연마를 상아질 세관이 노출될 때까지 수행하였다. 이어서, 연마된 절편을 30분 동안 0.1 wt.% 폴리아크릴산을 함유하는 50 mM 락트산 용액 중에 넣어두어 (그 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌 [Karlinsky, et. Al., Journal of Dentistry and Oral Hygiene, Vol. 3 (2) pp. 22-29, February 2011]에 기재된 바와 같이), 유기 물질을 제거하고 상아질 표면을 탈무기질화하였다. 산 세척 후, 샘플을 20초 동안 탈이온수로 헹궈 임의의 잔류 산을 제거한 다음, 주위 온도에서 밤새 건조시켰다. 고정된 치아 절편을 완전히 건조시킨 후, 이들을 라벨링하고 광학 현미경으로 100x 사진을 촬영하였다 (대표 도 3 참조). 고정된 치아 절편을 UHMW 델린 홀더에 위치시키고, Byk 가드너 모델 5400 마모 시험기를 브러싱 연구를 위해 사용하였다. 마모 시험기는 오랄-B 칫솔을 수용하도록 변형시켰다.
먼저, 실시예 2A의 3.1 μm 구형 실리카를 평가하였다. 브러싱 연구를 위해 실시예 2B의 치약 제형을 1 wt.% 글리세린 및 0.1 wt.% 세콜 2000 (조지아주 애틀란타 소재의 C.P. 켈코(C.P. Kelco))을 함유하는 용액으로 1:3 희석하였다. 치약 용액을 실베르손 모델 L4RT-A 고전단 혼합기로 2분 동안 혼합하였다. 브러싱 기계를 작동시키고, 치약 용액을 마스터플렉스 연동 펌프를 사용하여 15 mL/min의 속도로 치아 절편 위로 펌핑하였다. 브러싱을 300회의 브러시 스트로크 후에 중단하고, 치아 절편을 20초 동안 탈이온수로 헹궈 잔류 치약을 제거하였다. 주위 온도에서 밤새 건조시킨 후, 광학 현미경을 사용하여 100x의 배율로 사진을 촬영하여 (대표 도 4 참조), 3.1 μm 구형 실리카 입자 (실시예 2A)를 함유하는 치약 제형 (실시예 2B)을 사용한 브러싱의 영향을 결정하였다.
도 4로부터, 3.1 μm 구형 실리카 입자가 상아질 세관 내에 존재한다는 것이 예상외로 밝혀졌다 - 영상의 백색 영역 참조. 도 5는 3.1 μm 구형 실리카를 함유하는 치약 제형 2B를 사용한 브러싱 후의 도 3-4에서 관찰된 것과 동일한 치아 상아질의 SEM 영상이다. 도 5의 SEM 현미경사진에서, 예상외로, 세관의 대부분이 3.1 μm 구형 실리카 입자로 폐쇄된 것이 관찰되었다.
도 6A-6C는 3.1 μm 구형 실리카 (실시예 2A)를 함유하는 치약 제형 2B를 사용한 브러싱 후의 상아질 표면의 EDS 맵핑 (전자 분산 분광분석법, 옥스포드 인스트루먼츠(Oxford Instruments), Penta FET를 갖춘 Inca)을 예시한다. 도 6A (인) 및 도 6B (칼슘)에서, 암점은 각각 인 및 칼슘이 존재하지 않는 세관을 나타낸다. 도 6C에서, 백색점은 규소 (3.1 μm 구형 실리카 유래)가 지금 세관에 존재하는 것을 나타낸다.
비교를 위해, 3.3 μm 실시예 1A 실리카 - 비-구형 및 비정형 입자 형태를 가짐 -를 함유하는 치약 제형 1B를 치약 제형 2B와 동일한 방식으로 평가하였다. 실시예 1A는 일부 상황에서 상아질 세관을 폐쇄하는 것으로 이전에 제시된 바 있는 미세 입자 실리카 제품이다.
도 7은 3.3 μm 비-구형 및 비정형 형상의 실리카를 함유하는 치약 제형 1B를 사용한 브러싱 후의 치아 상아질의 SEM 영상이다. 도 5의 SEM 현미경사진과는 달리, 양쪽 치약 제형에 거의 동일한 수의 실리카 입자가 존재함에도 불구하고, 훨씬 더 적은 세관이 실시예 1A 실리카 입자로 폐쇄된 것이 관찰되었다. 분명히, 치약 제형 1B는 최소한의 세관 폐쇄를 초래하며, 치약 제형 2B만큼 효과적이지 않았다.
도 8의 EDS 맵핑 또한 제형 1B의 덜 효과적인 세관 폐쇄를 입증하며, 여기서 백색점이 규소의 존재를 나타낸다 (도 6C와 비교). 추가로, 실시예 2A의 좁은 입자 크기 분포와는 달리 실시예 1A의 실리카의 보다 넓은 입자 크기 분포가 도 7-8에서 분명하다.
요약하면, 결과는 치약 제형 2B (실시예 2A의 3.1 μm 구형 실리카 입자를 함유함)가, 놀랍게도, 브러싱 후 상아질 세관을 폐쇄할 가능성이 더 크다는 것을 나타낸다. 이론에 얽매이는 것을 원하지는 않지만, 실리카 입자의 작은 입자 크기, 좁은 입자 크기 분포 및 고도로 구형인 입자 형태가 세관 폐쇄에서의 증가로 이어지는 중요한 요인인 것으로 생각된다. 대조적으로, 치약 제형 1B (실시예 1A의 3.3 μm 비-구형 및 비정형 형상의 실리카 입자를 함유함)는, 아마도 비-구형 성질 (둥근 구멍 안의 네모 못과 유사) 및 보다 넓은 입자 크기 분포 (보다 큰 백분율의 큰 입자 크기) 때문에, 세관 폐쇄에서 훨씬 덜 효과적이었다. 추가로, 실시예 2A의 실리카는, 적어도 보다 낮은 오일 흡수량 값 및 보다 높은 충전 및 겉보기 밀도 특성 때문에, 실시예 1A의 실리카보다 우월한 세정 성능을 제공할 수 있다.
Figure pct00002
Figure pct00003

Claims (28)

  1. 하기를 특징으로 하는 실리카 및/또는 실리케이트 입자:
    (i) 약 1 내지 약 5 μm 범위의 d50 중앙 입자 크기;
    (ii) 약 8 μm 이하의 d95 입자 크기;
    (iii) 약 40 내지 약 100 cc/100g 범위의 오일 흡수량;
    (iv) 약 20 내지 약 60 lb/ft3 범위의 충전 밀도; 및
    (v) 약 0.9 이상의 구형도 계수 (S80).
  2. 제1항에 있어서, d50 중앙 입자 크기가 약 1.5 내지 약 4 μm의 범위인 입자.
  3. 제1항에 있어서, d50 중앙 입자 크기가 약 2 내지 약 4.5 μm의 범위인 입자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, d95 입자 크기가 약 7 μm 이하인 입자.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, d95 입자 크기가 약 6 μm 이하인 입자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 흡수량이 약 50 내지 약 85 cc/100g의 범위인 입자.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 흡수량이 약 60 내지 약 80 cc/100g의 범위인 입자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 충전 밀도가 약 30 내지 약 50 lb/ft3의 범위인 입자.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 충전 밀도가 약 35 내지 약 45 lb/ft3의 범위인 입자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 1 내지 약 10 mg 손실/100,000 회전수 범위의 아인레너 마모 값을 특징으로 하는 것인 입자.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 2 내지 약 7 mg 손실/100,000 회전수 범위의 아인레너 마모 값을 특징으로 하는 것인 입자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 25 내지 약 100 m2/g 범위의 BET 표면적을 특징으로 하는 것인 입자.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 40 내지 약 90 m2/g 범위의 BET 표면적을 특징으로 하는 것인 입자.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 55 내지 약 115 cc/100g 범위의 물 흡수량 (AbC)을 특징으로 하는 것인 입자.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 70 내지 약 100 cc/100g 범위의 물 흡수량 (AbC)을 특징으로 하는 것인 입자.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 0.5 wt.% 이하의 325 메쉬 잔류물을 특징으로 하는 것인 입자.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 추가로 약 0.2 wt.% 이하의 325 메쉬 잔류물을 특징으로 하는 것인 입자.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 구형도 계수 (S80)가 약 0.92 이상인 입자.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 구형도 계수 (S80)가 약 0.94 이상인 입자.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 침강 실리카 및/또는 실리케이트 입자인 입자.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 무정형인 입자.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 침강 실리카 입자를 포함하는 것인 입자.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 실리카 및/또는 실리케이트 입자가 소듐 알루미노실리케이트 입자, 소듐 마그네슘 알루미노실리케이트 입자, 칼슘 실리케이트 입자, 마그네슘 실리케이트 입자, 또는 그의 임의의 조합을 포함하는 것인 입자.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 포함하는 조성물.
  25. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 포함하는 세치제 조성물.
  26. 약 0.5 내지 약 50 wt.%의 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 포함하는 세치제 조성물.
  27. 약 5 내지 약 35 wt.%의 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 실리카 및/또는 실리케이트 입자를 포함하는 세치제 조성물.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 적어도 1종의 함습제, 용매, 결합제, 치료제, 킬레이트화제, 실리카 및/또는 실리케이트 입자 이외의 다른 증점제, 계면활성제, 실리카 및/또는 실리케이트 입자 이외의 다른 마모제, 감미제, 착색제, 향미제 및 보존제, 또는 그의 임의의 조합을 추가로 포함하는 것인 세치제 조성물.
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