KR20210092240A - 이온 교환 코팅을 갖는 치과용 기구 - Google Patents

이온 교환 코팅을 갖는 치과용 기구 Download PDF

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Abstract

하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 갖는 중합체 쉘, 및 중합체 쉘의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하는 치과용 기구. 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함할 수 있으며, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출할 수 있다.

Description

이온 교환 코팅을 갖는 치과용 기구
치과교정 치료는 개선된 미용적 외관 및 치아 기능을 위해 오정렬된 치아를 재위치시키고 교합 구성을 개선하는 것을 수반한다. 치아를 재위치시키는 것은 장기간에 걸쳐 치아에 제어된 힘을 가함으로써 달성된다.
치아는 치과교정 치료의 각각의 치료 단계 동안 환자의 치아 위에, 일반적으로 치과교정용 정렬기 또는 치과교정용 정렬기 트레이(orthodontic aligner tray)로 지칭되는, 중합체 증분식 위치 조정 기구를 배치함으로써 재위치될 수 있다. 치과교정용 정렬 트레이는 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 포함한다. 중합체 쉘 내의 개별 공동은 하나 이상의 치아에 힘을 가하여 상악 또는 하악의 선택된 치아 또는 치아군을 탄성적으로 그리고 증분식으로 재위치시키도록 형상화된다. 치아를 하나의 치아 배열로부터 연이은 치아 배열로 점진적으로 재위치시켜 원하는 치아 정렬 상태를 달성하도록 치과교정 치료의 각각의 단계 동안 환자가 순차적으로 그리고 교대로 착용하기 위한 일련의 치과교정용 정렬기 트레이가 제공된다. 일단 원하는 정렬 상태가 달성되면, 정렬기 트레이, 또는 일련의 정렬기 트레이가 치아 정렬을 유지하기 위해 환자의 입에서 주기적으로 또는 연속적으로 사용될 수 있다. 또한, 초기 치과교정 치료 후에 치아 정렬을 유지하기 위해 치과교정용 리테이너 트레이(orthodontic retainer tray)가 장기간 동안 사용될 수 있다. 마우스가드(mouthguard) 및 나이트가드(nightguard)가 또한 운동 활동 중에 치아를 일시적으로 보호하기 위해 또는 치아간 접촉 또는 마찰에 의해 야기되는 손상을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
치과교정 치료의 단계는 치과용 기구가 수일, 수주 또는 심지어 수개월의 장기간에 걸쳐, 하루에 최대 22시간 동안 환자의 입 안에 남아 있는 것을 필요로 할 수 있다.
타액은 충치에 대한 구강의 주요 방어 수단이다. 건강한 타액 흐름은 세균이 치아 및 조직 표면에 부착되어 보호된 생물막을 형성할 수 있기 전에 구강으로부터 세균을 물리적으로 제거함으로써 충치를 예방지하는 데 도움이 된다. 타액 흐름은 또한 식품 및 음료의 섭취에 의해 도입되는 당 및 산을 희석시키는 데 도움이 된다. 타액의 완충 능력은 산을 중화시키고 소화 과정을 돕는다.
치과교정용 리테이너 또는 정렬기 트레이가 환자의 입 안에 사용되고 있는 동안, 세균, 당, 식품, 및 음료 중 하나 이상으로부터 유래되는 산성 화학종이 정렬기 트레이와 치아 사이에 갇혀 있을 수 있다. 치아 표면에 대한 이러한 화합물의 존재는 예를 들어, 결정질 칼슘 하이드록시아파타이트와 같은 인산칼슘 실체를 포함하는 치아 경조직을 탈광화할 수 있다. 치과교정용 정렬기의 사용이 증가하면 치아 표면 상에 산생성제(acidogenic agent) 및/또는 산을 장기간 동안 잠재적으로 포획할 수 있으며, 이는 치아 법랑질의 탈광화를 증가시킬 수 있다.
탈광화는, 예를 들어 염기 또는 완충제를 사용하여 치아 표면에서 산을 중화시킴으로써 최소화될 수 있다. 탈광화는 또한, 칼슘 및/또는 포스페이트와 같은 이온을 도입하여 양의 평형(positive equilibrium)을 유지하거나 재광화를 촉진함으로써 감소될 수 있다. 플루오라이드는 또한 칼슘계 무기질과 반응하여 낮은 pH의 존재 하에서 훨씬 덜 용해성인 칼슘 플루오라이드 또는 칼슘 플루오로아파타이트를 형성할 수 있다.
예를 들어, 치과교정용 정렬기 트레이, 리테이너 트레이, 마우스가드, 나이트가드 등과 같은 치과용 기구를 환자의 치아 위에 배치하는 것은 치아 주위의 자연적인 타액 흐름을 방해할 수 있고, 이는 일부 경우에, 특히 환자가 트레이 세정 및 칫솔질에 대해 권장되는 요법을 일관되게 따르지 못하는 경우에, 충치의 위험을 증가시킬 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 환자의 치아 표면에 치료적으로 유익한 이온을 공급하도록 구성된 이온 교환 코팅 층을 포함하는 치과용 기구에 관한 것이다. 예를 들어, 이온 교환 코팅 층은 이온을 공급하여 치아 표면에서 pH를 더욱 효과적으로 제어하여 산을 중화시킬 수 있거나, 또는 치과교정용 정렬기 트레이와 치아 사이의 공간 내로 칼슘 및/또는 포스페이트를 도입하여 치아 표면에서 양의 평형을 유지하고 재광화를 촉진하고/하거나 탈광화를 최소화할 수 있다. 치과용 기구 상의 이온 교환 코팅 층은 또한 치아 표면에 플루오라이드를 공급할 수 있으며, 이는 칼슘계 무기질과 반응하여 낮은 pH의 존재 하에서 훨씬 덜 용해성인 칼슘 플루오라이드 또는 칼슘 플루오로아파타이트를 형성할 수 있다. 이온 교환 코팅된 치과용 기구는 환자의 입 안에서 치과용 기구를 장기간 사용하는 동안 위험을 줄이거나 탈광화를 완화시킬 수 있다.
일례에서, 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 갖는 중합체 쉘, 및 중합체 쉘의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함한다. 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함할 수 있으며, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출할 수 있다.
다른 예는 치과용 기구를 제조하는 방법을 포함한다. 이 방법은 제1 주 표면(major surface)에 복수의 공동을 포함하는 중합체 쉘을 형성하는 단계를 포함하며, 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된다. 이 방법은 중합체 쉘 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계를 추가로 포함하며, 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함한다.
다른 예는 치과용 기구를 제조하는 방법을 포함한다. 이 방법은 중합체 재료의 실질적으로 편평한 시트의 하나 이상의 주 표면 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계를 포함하며, 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함한다. 이 방법은 중합체 재료 내에 복수의 공동을 형성하여 중합체 쉘을 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된다.
다른 예는 치과용 기구를 제조하는 방법을 포함한다. 이 방법은 중합체 재료의 실질적으로 편평한 시트의 하나 이상의 주 표면 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계를 포함하며, 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 중합체를 포함하고, 중합체는 폴리에스테르를 포함하고, 중합체는 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함한다. 이 방법은 중합체 재료 내에 복수의 공동을 형성하여 중합체 쉘을 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된다.
다른 예는 치아 표면의 탈광화를 치료하는 방법을 포함한다. 이 방법은 치과용 기구를 치아 표면에 인접하게 위치시키는 단계를 포함하며, 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 포함하고, 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함한다. 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 설포폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 공급한다.
다른 예는 치아의 탈광화를 치료하는 방법을 포함한다. 이 방법은 하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 제공하는 단계 - 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함하고, 코팅은 이온 교환 작용기를 갖는 설포폴리에스테르를 포함하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함함 -; 제1 금속 이온과는 상이한 제2 금속 이온을 갖는 이온성 용액을 제1 코팅에 적용하는 단계; 이온 교환 작용기의 적어도 일부분 상의 제1 금속 이온을 제2 금속 이온으로 대체하여 제2 코팅을 형성하는 단계 - 여기서, 제2 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 치료적으로 유익한 이온임 -; 및 제2 코팅이 하나 이상의 치아 표면에 인접하도록 제2 코팅을 위치시키는 단계를 포함하며, 제2 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출한다.
다른 예는 키트를 포함한다. 키트는 치과용 기구 및 용액을 포함한다. 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 포함하며, 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함하고, 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 설포폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출한다. 용액은 코팅의 치료적으로 유익한 이온을 주기적으로 보충하기 위한 이온을 포함한다.
다른 예는 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 갖는 중합체 쉘; 및 중합체 쉘의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하는 치과용 기구를 포함한다. 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 중합체를 포함하며, 중합체는 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함한다. 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출한다.
본 발명의 하나 이상의 실시 형태의 상세 사항이 첨부 도면 및 아래의 설명에서 기술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 설명 및 도면으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1은 치과용 정렬 트레이(dental alignment tray)의 개략적인 오버헤드 사시도이고;
도 2는 치과용 정렬 트레이를 치아 위에 놓이도록 배치함으로써 치과용 정렬 트레이를 사용하는 방법의 개략적인 오버헤드 사시도이고;
도 3은 치과용 기구 및 이온성 수용액을 포함하는 키트의 구성요소들의 개략도이고;
도 4는 치과용 기구를 수용하고 치과용 기구 내의 치아-유지 공동 내로 이온성 수용액을 분배하도록 구성된 재밀폐 가능한 보관 유닛 및 디스펜서의 개략도이고;
도 5는 하기 실시예에 상세히 기재된 바와 같이, 다양한 샘플에 대한 계산된 칼슘 농도를 ppm 단위로 예시하는 그래프이다.
도면에서의 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1을 참조하면, 치과용 기구(100)는 환자의 상악 또는 하악의 치아 중 하나 이상 위에 끼워지도록 구성된 치아-유지 공동(104)을 갖는 얇은 중합체 쉘(102)을 포함한다. 도 1에 도시된 실시 형태에서, 치과용 기구(100)는 치과교정용 정렬기 트레이이지만, 다른 실시 형태에서, 치과용 기구는, 예를 들어, 치과교정용 리테이너 트레이, 마우스가드, 또는 나이트가드일 수 있다. 도 1의 실시 형태에서, 치아-유지 공동(104)은 하나 이상의 치아를 수용하고 하나의 치아 배열로부터 연이은 치아 배열로 탄성적으로 재위치시키도록 형상화된다. 다른 실시 형태에서, 치과용 리테이너 트레이는 앞서 재정렬된 하나 이상의 치아를 수용하고 그의 위치를 유지하도록 형상화된 치아-유지 공동(104)을 포함할 수 있는 반면, 마우스가드 또는 나이트가드는 스포츠 활동 동안 치아를 보호하거나 상악 및 하악의 치아들이 서로 마찰하여 치아 표면에서 조기 마모를 유발하는 것을 방지하도록 형상화된 치아-유지 공동(104)을 포함한다.
이온 교환은 고체, 예를 들어 이온 교환 층과 액체 사이의 가역적 이온 교환이다. 이온 교환에서의 고체는 고체 구조의 영구적인 변화를 겪지 않으면서 이온을 교환할 수 있다. 쉘(102)의 외측 제1 주 표면(106), 또는 환자의 치아와 접촉하는 쉘(102)의 내측 제2 주 표면(108), 또는 둘 모두는 환자의 입 안에 치료적으로 유익한 이온을 공급하여 구강 건강을 개선하는 이온 교환 코팅 층(110)을 포함한다. 예를 들어, 이온 교환 코팅 층(110)은 이온을 공급하여 치아 표면에 인접한 영역에서 pH의 균형을 이루고 탈회(decalcification)를 최소화할 수 있다. 이온 교환 코팅 층(110)은 사용될 수 있고 재사용될 수 있다. 이온 교환 코팅(110)에 대한 재생 반응은 가역적이어서 이온 교환 코팅(110)은 영구적으로 변화되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110)은 실질적으로 투명한 쉘(102) 상에 약 1 nm 내지 약 200 nm의 두께로 적용될 때 약 400 nm 내지 약 750 nm의 가시광에 대해 실질적으로 투명하다. 다양한 실시 형태에서, 쉘(102)과 층(110)의 합쳐진 두께를 통한 가시광 투과율은 약 50%, 또는 약 75%, 또는 약 85%, 또는 약 90%, 또는 약 95% 이상이다.
일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110)은, 예를 들어 장식적일 수 있거나 환자의 치아의 외관을 개선하도록 선택될 수 있는 원하는 색을 제공하기 위해 염료 또는 안료를 포함할 수 있다.
이온 교환 코팅 층(110)은 양이온 및/또는 음이온을 치아 표면에 공급하는 이온 교환 작용기를 포함한다. 일부 예에서, 치아 표면에 양이온을 공급하는 이온 교환 작용기는 강산 수지(예를 들어, 설폰산 기(RSO3H), 예컨대 소듐 폴리스티렌 설포네이트 또는 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산)(폴리AMPS)을 함유함) 또는 약산 수지(예를 들어, 카르복실산 기(RCOOH)를 함유함)일 수 있다. 양이온 교환 수지는 양성자(H+) 및 금속 이온을 포함하는 양이온성(M+n) 화학종을 교환할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 코팅 층(110)은 Ca+2를 갖는 양이온 교환 수지로 사전-충전되고/되거나 재충전될 수 있다. 이온은 Ca+2 이외의 금속 이온 및 양성자(H+)를 포함하는 대안적인 또는 상이한 양이온성 화학종(M+n) 화학종의 존재 하에서 치아에 근접하여 방출될 수 있다. Ca+2 이온의 부분적인 또는 완전한 고갈 시에, 이온 교환 코팅 층(110)은 양성자(H+) 및 금속 이온을 포함하는 다른(M+n) 화학종을 대체할 Ca+2 공급원으로 재충전될 수 있다.
유사하게, 음이온성 수지의 경우, 이온 교환 코팅 층(110)은 음이온(Xm-)을 가역적으로 방출하여 탈광화를 최소화할 수 있다. 음이온에는 하이드록사이드(HO-), 플루오라이드(F-) 및 다양한 포스페이트 이온(PO4 m-)(PO4 3- 및 PO4 2-를 포함함)이 포함될 수 있으며, 구강 환경에서 다양한 음이온으로 가역적으로 대체될 수 있다. 일부 예에서, 치아 표면에 음이온을 공급하는 이온 교환 작용기는 아민, 예를 들어 4차 아민(RN(CH3)3 +OH-)(예를 들어, 폴리(아크릴아미도-N-프로필트라이메틸암모늄 클로라이드)(폴리APTAC)와 같은 트라이메틸암모늄 기)으로서의 강염기 교환제 및 예를 들어 1차, 2차, 및/또는 3차 아민(예를 들어, 폴리에틸렌 아민)을 포함하는 약염기 교환제일 수 있다.
약산 양이온 교환 수지의 경우, 이온 교환 코팅 층(110)은 2작용성 단량체(예를 들어, 다이비닐벤젠(DVB))와 가교결합된 아크릴산 또는 메타크릴산에 주로 기초할 수 있다. 제조 방법은 가수분해 전에 오는 현탁 중합에서 산의 에스테르로 시작하여 작용성 산 기를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 약산 양이온을 갖는 층(110)은 수소 이온에 대한 친화성을 가질 수 있고 강산에 의해 재생될 수 있다. 강산 양이온을 갖는 층(110)의 경우, 층(110)은 양이온을 교환하거나 중성 염을 분할할 수 있는, 스티렌과 DVB의 설폰화 공중합체를 포함할 수 있다.
약염기 수지를 갖는 이온 교환 코팅 층(110)의 경우, 층(110)은 기계적 및 화학적 안정성을 가질 수 있다. 강염기 수지의 경우, 2가지 부류, 즉 유형 1 및 유형 2가 있을 수 있다. 유형 1 작용기는 클로로메틸화 후에 트라이메틸아민과 공중합체의 반응에 의해 제조된 4차화된 아민 생성물일 수 있다. 유형 2 수지의 재생 효율은 유형 1 수지보다 클 수 있다. 유형 2 작용기는 스티렌-DVB 공중합체와 다이메틸에탄올아민의 반응에 의해 얻어질 수 있다.
제한하고자 하는 것이 아닌 다양한 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110)은 환자의 입 안에 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 혼합물 및 조합과 같은 이온을 공급할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110)에 의해 공급되는 적합한 칼슘 화합물에는 Ca2+ 이온을 포함하는 칼슘 화합물이 포함된다. 적합한 칼슘 화합물에는 염화칼슘, 탄산칼슘, 카세인칼슘, 염화칼슘, 시트르산칼슘, 칼슘 글루비오네이트, 칼슘 글루셉테이트, 칼슘 글리세로포스페이트, 칼슘 글루코네이트, 수산화칼슘, 칼슘 하이드록시아파타이트, 칼슘 락테이트, 칼슘 옥살레이트, 산화칼슘, 칼슘 판토테네이트, 인산칼슘, 칼슘 폴리카르보필, 칼슘 프로피오네이트, 칼슘 피로포스페이트, 황산칼슘, 및 이들의 혼합물 및 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이러한 화합물은 환자의 치아 표면에서 칼슘 하이드록시아파타이트의 탈광화를 최소화하는 것으로 밝혀졌다.
일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110)에 의해 공급되는 치아 재광화 화합물에는 포스페이트 화합물이 포함된다. 적합한 포스페이트 화합물에는 인산알루미늄, 인산골, 인산칼슘, 오르토인산칼슘, 무수 제2인산칼슘, 인산칼슘-골회, 제2인산칼슘 2수화물, 무수 제2인산칼슘, 제2인산칼슘 2수화물, 제3인산칼슘, 제2인산칼슘 2수화물, 인산이칼슘, 중성 인산칼슘, 오르토인산칼슘, 인산삼칼슘, 침강 인산칼슘, 3차 인산칼슘, 휘틀로카이트(whitlockite), 인산마그네슘, 인산칼륨, 제2인산칼륨, 오르토인산수소이칼륨, 일인산이칼륨, 인산이칼륨, 제1인산칼륨, 산성 인산칼륨, 이인산칼륨, 오르토인산이수소칼륨, 인산수소칼륨, 인산나트륨, 무수 인산나트륨, 제2인산나트륨, 오르토인산수소이나트륨, 오르토인산수소이나트륨 12수화물, 인산수소이나트륨, 인산이나트륨, 및 이들의 혼합물 및 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
치아의 무기질 표면 내로 혼입되는 플루오라이드 화합물은 범랑질의 탈광화를 억제하고 치아를 보호하는 데 도움이 된다. 치아의 무기질 표면 내로 흡수된 플루오라이드 화합물은 타액 또는 다른 공급원으로부터 칼슘 및 포스페이트 이온을 끌어당기며, 이는 플루오르아파타이트의 형성을 야기하고 탈광화로부터 치아를 보호한다. 임의의 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 현재 이용가능한 증거는, 플루오르아파타이트가 자연 발생 하이드록시아파타이트보다 더 낮은 용해도를 나타냄을 나타내며, 이는 치아가 매일 직면하게 되는 불가피한 산 문제에 저항하는 데 도움이 될 수 있다.
이온 교환 코팅 층(110)은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 중합체를 포함한다. 이온 교환 작용기는 환자의 입 안에 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급한다. 층(110) 내의 이온 교환 작용기는 카르복실레이트, 포스페이트, 포스포네이트, 설페이트, 설포네이트, 및 이들의 혼합물 및 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
제한하고자 하는 것이 아닌 일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110) 내의 중합체는 금속 설포네이트 기 RSO3-가 부착된 방향족 핵을 갖는 골격을 갖는 설포폴리에스테르 또는 폴리에스테르이고, 여기서, R은 하이드록시, 카르복시, 아미노, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기이다. 금속 설포네이트 기는 Na+, Li+, K+, NH4 +, Ag+, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 1가 금속 이온을 포함할 수 있다.
설포폴리에스테르는 수성 환경에서 현탁된 작은 음으로 하전된 응집체를 자발적으로 형성할 수 있으며 이온 교환 코팅 층(110)에 특히 매우 적합하다. 적합한 설포폴리에스테르는 다이카르복실산, 2작용성 설포단량체, 및 다이올로부터의 반복 단위를 포함한다.
설포폴리에스테르에 적합한 다이카르복실산에는 나프탈렌 다이카르복실산 또는 나프탈렌 다이카르복실레이트 에스테르, 예를 들어 나프탈렌-2,6-다이카르복실산이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 나프탈렌 다이카르복실레이트 단량체는 유리산 또는 그의 에스테르화 유도체의 형태일 수 있다. 고 Tg(유리 전이 온도) 폴리에스테르 수지는 방향족 고리의 각각이 카르복실(레이트) 기 중 하나를 가질 때 용이하게 얻어진다.
폴리에스테르의 2작용성 설포단량체 성분은 금속 설포네이트 기(--SO3-)를 함유하는 다이카르복실산 또는 이의 에스테르, 금속 설포네이트 기를 함유하는 다이올, 또는 금속 설포네이트 기를 함유하는 하이드록시산일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 층(110)의 금속 설포네이트 기의 금속은 Na+, Li+, K+, Mg++, Ca2+, Ni2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Sr2+, Ag+, Sn2+, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 하이드록시 알킬 라디칼로 치환된 암모늄, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 금속은 또한 2가 알칼리 금속 이온으로부터 선택될 수 있다. 폴리에스테르의 2작용성 설포단량체 성분은 금속 설포네이트 기(RSO3 -)를 함유하는 다이카르복실산 또는 이의 에스테르, 금속 설포네이트 기를 함유하는 다이올, 또는 금속 설포네이트 기를 함유하는 하이드록시산일 수 있다.
2작용성 설포단량체는 방향족 핵에 부착된 하나 이상의 설포네이트 기를 함유하며, 여기서 작용기는 하이드록시, 카르복시 또는 아미노이다. 유리한 2작용성 설포단량체 성분은 설포네이트 염 기가 방향족 산 핵, 예를 들어 벤젠, 나프탈렌, 다이페닐, 옥시다이페닐, 설포닐다이페닐 또는 메틸렌다이페닐 핵에 부착된 것들이다. 설포단량체의 예에는 설포프탈산, 설포테레프탈산, 설포아이소프탈산, 5-소디오설포아이소프탈산, 4-설포나프탈렌-2,7-다이카르복실산, 및 이들의 에스테르가 포함된다. 메탈로설포아릴 설포네이트가 또한 설포단량체로서 사용될 수 있다.
설포단량체는 설포폴리에스테르에 수분산성을 제공하는 양으로 존재한다. 일부 예에서, 설포단량체는 총 다이카르복실산 함량의 몰의 합계를 기준으로 약 5 내지 약 40 몰%, 약 15 내지 약 25 몰%의 양으로, 약 5 몰% 초과의 양, 또는 약 50 몰% 미만의 양으로 존재한다.
폴리에스테르의 다이올 성분은 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 프로판-1,2-다이올, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 및 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올로부터 선택되는, 35 몰% 이상의 다이올로 이루어진다. 다이올 성분은 또한 상기 다이올들의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 다이올 성분은, 바람직하게는 65 몰% 이하의, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 다른 지환족 다이올 또는 바람직하게는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 다이올을 포함할 수 있다. 4 내지 800개의 탄소 원자를 갖는 폴리다이올과 같은, 에테르 결합을 갖는 지방족 다이올이 지방족 다이올의 부류에 포함된다. 추가 다이올의 예는 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 프로판-1,3-다이올, 부탄-1,4-다이올, 펜탄-1,5-다이올, 헥산-1,6-다이올, 3-메틸펜탄다이올-(2,4), 2-메틸펜탄다이올-(1,4), 2,2,4-트라이메틸펜탄-다이올-(1,3), 2-에틸헥산다이올-(1,3), 2,2-다이에틸프로판-다이올-(1,3), 헥산다이올-(1,3), 1,4-다이-(하이드록시에톡시)-벤젠, 2,2-비스-(4-하이드록시사이클로헥실)-프로판, 2,4-다이하이드록시-1,1,3,3-테트라메틸-사이클로부탄, 2,2-비스-(3-하이드록시에톡시페닐)-프로판, 및 2,2-비스-(4-하이드록시프로폭시페닐)-프로판이다. 폴리에스테르의 다이올 성분은 에틸렌 글리콜, 프로판-1,2-다이올, 프로판-1,3-다이올, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 및 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올로부터 선택되는, 95 몰% 이상의 다이올을 함유할 수 있다.
설포폴리에스테르는 당업계에 잘 알려진 통상적인 중축합 절차에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 설포폴리에스테르는 글리콜 및 방향족 이산을 중합함으로써 제조된다. 구체적으로, 수분산성 설포폴리에스테르를 제조하는데 사용되는 단량체 중 일부에는 아이소프탈산(IPA), 5-소디오설포아이소프탈산(5-SSIPA), 1,4-사이클로헥산다이메탄올(CHDM), 및 다이에틸렌 글리콜(DEG)이 포함된다.
양이온의 선택은 생성된 설포폴리에스테르의 특성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 나트륨 설포네이트 염을 사용하여 설포폴리에스테르를 제조하고, 이후에 이온 교환에 의해 이러한 이온을 상이한 이온, 예를 들어 칼슘으로 대체하여, 중합체의 특징을 변경하는 것이 가능하다. 일반적으로, 중합체 제조 성분 중에서 나트륨 염이 2가 금속 염보다 보통 더 용해성이기 때문에, 이러한 절차는 2가 염을 갖는 중합체를 제조하는 데 바람직할 수 있다. 2가 및 3가 금속 이온을 함유하는 중합체는 보통 1가 이온을 함유하는 중합체보다 탄성이 적고 고무와 덜 유사하다.
양이온성 및 음이온성 중합체는 그의 전하 밀도에 의해 특징지어질 수 있는데, 전하 밀도는 보통 중합체 1 그램당 음이온성 또는 양이온성 기의 밀리당량(meq)으로서 표현된다. 수분산성 설포폴리에스테르의 계산된 전하 밀도는 약 0.3 내지 약 0.9 meq/g의 범위일 수 있다(하기 표 1 참조). 전하 밀도가 높은 설포폴리에스테르는 물에 분산될 수 있고 분산액 중에서 더 작은 응집체를 형성할 수 있다. 전하 밀도가 낮은 설포폴리에스테르는 내수성/내습성이 증가된 필름을 생성할 수 있다.
일부 수분산성 설포폴리에스테르는 수평균 분자량 Mn이 약 5 kDa 내지 약 15 kDa일 수 있고, 중량 평균 분자량 MW가 20 내지 30 kDa일 수 있고, 다분산 지수 MW/Mn이 약 2일 수 있다. 설포폴리에스테르는 약 0℃ 내지 약 65℃의 Tg 범위에 걸쳐 있을 수 있다(표 1 참조).
이온 교환 코팅 층(110)에 적합한 설포폴리에스테르에는 미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트맨 케미칼(Eastman Chemical)로부터 상표명 이스트맨(EASTMAN) AQ 및 이스텍(EASTEK)으로 입수가능한 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다(하기 표 1 참조).
[표 1]
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설포폴리에스테르의 가요성은 다양한 가소제, 예를 들어 프로필렌 글리콜, 글리세린, 트라이에틸 시트레이트(TEC), 및 2-부톡시에탄올을 사용하여 개질될 수 있다. 쉘(102)을 위해 선택된 중합체 재료, 치과용 기구의 최종 용도, 및 환자의 요구에 따라, 더 많거나 더 적은 가요성이 필요할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 원하는 층 특성을 제공하거나 또는 칼슘 이온 흡수와 같은 효과적인 이온 교환을 유지하기 위해 하나 초과의 설포폴리에스테르가 이온 교환 코팅 층(110)에 존재할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 층(110)의 이온 교환 작용기는 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 포스포늄 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함할 수 있다. 4차 암모늄 화합물을 포함하는 이러한 이온 교환 작용기는 탄소 골격에 연결되어 반대 이온, 예를 들어 플루오라이드를 유지하는 데 도움을 줄 수 있다. 일부 실시 형태에서, 층(110)의 이온 교환 작용기는 카르복실레이트, 포스페이트, 포스포네이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 조합, 및 4차 암모늄, 이미다졸륨, 피리디늄, 포스포늄 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
치과교정용 기구(100)의 쉘(102)은 환자의 치아에 대체로 정합하는 탄성 중합체 재료이며, 투명하거나, 반투명하거나, 또는 불투명할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 쉘(102)은, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 열가소성 폴리우레탄, 아크릴, 폴리설폰, 폴리프로릴렌, 폴리프로필렌/에틸렌 공중합체, 환형 올레핀 중합체/공중합체, 폴리-4-메틸-1-펜텐 또는 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 스티렌 중합체 재료, 폴리아미드, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르에테르케톤 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 비정질 열가소성 중합체, 반결정질 열가소성 중합체 및 투명한 열가소성 중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있는 투명하거나 실질적으로 투명한 중합체 재료이다. 다른 실시 형태에서, 쉘(102)은 투명하거나 실질적으로 투명한 반결정질 열가소성 물질, 결정질 열가소성 물질 및 복합재, 예를 들어 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 파릴렌(폴리(p-자일렌)), 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 전체적으로 참고로 포함된 미국 가특허 출원 제62/736,774호 및 PCT 특허 출원 US2018/043380호에 기재된 바와 같이, 쉘(102)은 파릴렌을 부분적으로 포함할 수 있거나, 파릴렌을 실질적으로 포함할 수 있거나, 또는 파릴렌으로 본질적으로 전적으로 구성될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 쉘(102)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 폴리 사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체 재료이다. 제한하고자 하는 것이 아닌, 쉘(102)을 위한 탄성 중합체 재료로서 적합한 구매가능한 재료의 일례는 PETg 이다. 적합한 PETg 수지는, 예를 들어 미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트맨 케미칼; 미국 캘리포니아주 어바인 소재의 에스케이 케미칼스(SK Chemicals); 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우듀폰(DowDuPont); 미국 위스콘신주 오시코시 소재의 파쿠르(Pacur); 및 독일 이절론 소재의 샤우 덴탈 테크(Scheu Dental Tech)와 같은 다양한 상업적 공급처로부터 입수할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 쉘(102)은 단일의 중합체 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 중합체 재료들의 다수의 층들을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 쉘(102)은 실질적으로 투명한 중합체 재료이다. 본 출원에서, '실질적으로 투명한'이라는 용어는 사람의 눈에 민감한 파장 영역(약 400 nm 내지 약 750 nm)에서는 광을 통과시키면서 전자기 스펙트럼의 다른 영역에서는 광을 받아들이지 않는 재료를 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 쉘(102)을 위해 선택된 중합체 재료의 반사 에지(reflective edge)는 인간 눈의 감도로부터 바로 벗어난 약 750 nm 초과이어야 한다.
이온 교환 코팅 층(110)은 임의의 적합한 코팅 기술에 의해 쉘(102)의 표면(106, 108) 상에 형성될 수 있다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층은 메이어 로드(Mayer rod)로 실질적으로 편평한 중합체 필름 상에 적용되고, 중합체 필름은 치과용 기구로 형성된다. 이온 교환 코팅 층(100)을 적용하기 위한 다른 기술에는, 예를 들어, 후속하여 치과용 기구로 열성형되는 편평한 필름 상의 또는 이전에 형성된 치과용 기구 상의 증착, 스퍼터링, 분무, 딥핑(dipping) 등이 포함된다.
이온 교환 코팅 층(110)은 중합체 기재 상에 박막으로 형성될 수 있으며, 박막은 환자의 입 안에서 적합한 기간에 걸쳐 지속가능하게 금속 이온의 방출을 제공하는 데 필요한 것보다 크지 않은 두께를 가져야 한다. 다양한 실시 형태에서, 예를 들어, 이온 교환 코팅 층(110)의 두께는 코팅을 위해 선택된 금속(이는 예를 들어, 코팅 층의 용해성 및 내마모성에 영향을 줄 수 있음)에 따라 적어도 부분적으로 달라질 것이다. 다양한 실시 형태에서, 이온 교환 코팅 층(110)은 층(110)이 쉘(102)의 치수 허용오차 또는 가요성을 방해하지 않도록 충분히 얇아야 한다. 예를 들어, 적합한 이온 교환 코팅 층은 두께가 약 1 마이크로미터(μm) 내지 약 5 μm, 또는 약 1 μm 내지 약 3 μm이지만, 예를 들어 일정 기간에 걸쳐 필요한 이온 방출 정도에 따라 더 얇거나 더 두꺼운 코팅이 사용될 수 있다.
이온 교환 코팅의 층이 적용되는 중합체 시트의 주 표면은, 예를 들어 층과 기재 사이의 접착력을 향상시키기 위해, 이온 교환 코팅의 층의 적용 전에 선택적으로 화학적으로 또는 기계적으로 처리될 수 있다.
이어서, 복수의 공동을 중합체 재료의 시트에 형성하여 치과용 기구를 형성할 수 있으며, 여기서 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된다. 공동은 열성형, 레이저 가공, 화학적 또는 물리적 에칭, 및 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 기술에 의해 형성될 수 있다.
적용된 이온 교환 코팅은 형성된 치과용 기구의 측면에서 연속적이거나 불연속적일 수 있으며, 일부 실시 형태에서, 유효량의 이온을 치아 표면에 제공하기 위해 쉘의 치아-유사 공동의 커버리지는 약 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 또는 95% 초과이어야 한다. 일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅은 쉘의 치아-유사 공동의 100% 커버리지를 제공하는 완전히 연속적인 층으로 존재한다. 일부 실시 형태에서, 어느 방향으로든 임의의 불연속적이거나 별개인 코팅의 표면적 치수는 100 nm 초과이며, 이는 불연속적이거나 별개인 이온 교환 코팅이 중합체 기재의 표면에 매우 잘 접합되도록 보장한다.
다른 실시 형태에서, 치아 형상의 공동을 중합체 재료의 시트에 형성하여 쉘-유사 치과교정용 치과용 기구를 형성할 수 있고, 이어서 이온 교환 코팅의 층을 공동의 전부 또는 원하는 부분 위에 놓이도록 적용할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이온 교환 코팅의 층은 또한 치아-유지 공동 반대편의 치과용 기구의 외측 표면의 전부 또는 원하는 부분 상에 적용될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 스테레오리소그래피와 같은 3차원(3D) 인쇄 공정(예컨대, 적층 제조)을 사용하여 쉘-유사 치과용 기구를 형성할 수 있고, 이어서 이온 교환 코팅 층을 그 후에 치아-유지 공동의 내측 표면 상에, 또는 외측 표면 상에, 또는 둘 모두에 적용할 수 있다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 치과용 기구는 이온 교환 작용기가 공유 결합된 하나 이상의 중합체를 포함하는 제1 코팅 조성물을 중합체 재료의 실질적으로 편평한 시트의 하나 이상의 주 표면 상에 적용함으로써 제조될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 제1 코팅 조성물은 물 및 선택적인 계면활성제를 추가로 포함한다.
적합한 계면활성제에는 통상적인 음이온성, 양이온성 및/또는 비이온성 계면활성제, 예를 들어 다이알킬설포석시네이트의 Na, K 및 NH4 염, 황산화 오일의 Na, K 및 NH4 염, 알킬 설폰산의 Na, K 및 NH4 염, Na, K 및 NH4 알킬 설포네이트, 설폰산의 알칼리 금속 염; 지방 알코올, 에톡실화 지방산 및/또는 지방 아미드, 및 지방산의 Na, K 및 NH4 염, 예컨대 Na 스테아레이트 및 Na 올레에이트가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일부 음이온성 계면활성제는 설폰산 기에 연결된 알킬 또는 (알크)아릴 기, 황산 하프 에스테르 기(결국 폴리글리콜 에테르 기에 연결됨), 포스폰산 기, 인산 유사체 및 포스페이트 또는 카르복실산 기를 포함한다. 양이온성 계면활성제는 4차 암모늄 염 기에 연결된 알킬 또는 (알크)아릴 기를 포함한다. 비이온성 계면활성제는 폴리글리콜 에테르 화합물 및 폴리에틸렌 옥사이드 화합물을 포함한다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 계면활성제의 예에는 소듐 비스(트라이데실) 설포석시네이트, 다이(2-에틸헥실) 소듐 설포석시네이트, 소듐 다이헥실설포석시네이트, 소듐 다이사이클로헥실 설포석시네이트, 다이아밀 소듐 설포석시네이트, 소듐 다이아이소부틸 설포석시네이트, 다이소듐 아이소데실 설포석시네이트, 설포석신산의 다이소듐 에톡실화 알코올 하프 에스테르, 다이소듐 알킬 아미도 폴리에톡시 설포석시네이트, 테트라소듐 N-(1,2-다이카르복시-에틸)-N-옥타데실 설포석시나메이트, 다이소듐 N-옥타설포석시나메이트, 황산화 에톡실화 노닐페놀, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 등이 포함될 수 있다.
중합체 재료의 편평한 시트에 치아-유지 공동을 열적으로 형성하기 전에, 제1 코팅 조성물을 건조시켜 제1 코팅을 형성할 수 있다.
이어서, 열적으로 형성된 중합체 쉘 상의 제1 코팅에, 제1 금속 이온과는 상이한, 치료적으로 유익한 제2 금속 이온을 포함하는 제2 코팅 조성물을 적용한다. 제2 코팅 조성물은 물 및 선택적인 계면활성제를 추가로 포함한다.
이어서, 제1 코팅 내의 제1 금속 이온을 치료적으로 유익한 제2 금속 이온으로 실질적으로 대체하여 중합체 쉘 상에 제2 치료적 코팅을 형성하고, 이어서 이를 선택적으로 건조시킬 수 있다. 제2 치료적 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급할 수 있다.
제한하고자 하는 것이 아닌 일부 예시적인 실시 형태에서, 치료적으로 유익한 제2 금속 이온은 2가 알칼리 금속 양이온이며, Mg2+, Ca2+, Ni2+, Fe2+, Sr2+, Sn2+, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택될 수 있다. 추가 실시 형태에서, 제2 금속 이온은, 예를 들어, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속 음이온이다.
제2 코팅 조성물은 제1 이온을 치료적으로 유익한 제2 이온으로 교환하여 제2 코팅 조성물을 형성할 수 있는 임의의 이온성 용액을 포함할 수 있으며, Ca2+ 이온을 교환할 수 있는 적합한 제2 코팅 조성물의 비제한적인 예에는 CaCl2, Ca(NO3)2, 칼슘 글루코네이트, 칼슘 글루코네이트 락테이트, 및 이들의 혼합물 및 조합이 포함된다.
제2 치료적 코팅의 두께는 의도된 응용에 따라 광범위하게 변할 수 있으며, 적합한 예는 두께가 약 1 마이크로미터 초과, 약 1 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터, 그리고 약 1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터이다.
이제 도 2를 참조하면, 예시적인 일 실시 형태에서, 치과용 기구(100)의 쉘(102)은 환자의 치아(200)에 대체로 정합하지만 환자의 초기 치아 구성을 갖는 정렬로부터 약간 벗어나는 탄성 중합체 재료이다. 일부 실시 형태에서, 쉘(102)은, 실질적으로 동일한 형상 또는 주형을 갖지만 환자의 치아를 이동시키기 위해 필요에 따라 상이한 강성 또는 탄력성을 제공하도록 상이한 재료로 형성된 일군의 또는 일련의 쉘들 중 하나일 수 있다. 이러한 방식으로, 일 실시 형태에서, 환자 또는 사용자는 환자의 바람직한 사용 시간 또는 각각의 치료 단계에 요구되는 치료 기간에 따라 각각의 치료 단계 동안에 치과교정용 기구들 중 하나를 교대로 사용할 수 있다.
일례에서, 도 2는, 치과교정용 리테이너의 경우에서와 같이, 치아 위치를 유지하기 위한 목적으로 환자의 치아에 대체로 정합하며 탄성 중합체 재료인, 치과용 기구(100)의 쉘(102)을 나타낼 수 있다. 도 2는 또한, 치과용 기구의 주요 목적 중 하나가 이온 교환 코팅을 통해 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 제공하는 것인, 치과용 기구(100)의 쉘(102)을 나타낼 수 있다.
쉘(102)을 치아(200) 위에 고정하기 위한 와이어 또는 다른 수단은 제공되지 않을 수 있지만, 일부 실시 형태에서, 치아 상의 개별 앵커를 쉘(102) 내의 상응하는 리셉터클 또는 개구와 함께 제공하여, 쉘(102)이 그러한 앵커의 부재 시에는 가능하지 않을 유지력 또는 다른 지향성 치과교정력을 치아에 가할 수 있도록 하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다.
쉘(102)은, 예를 들어, 주간 사용 및 야간 사용을 위해, 기능 또는 비-기능(저작 대 비-저작) 동안을 위해, (외관이 더 중요할 수 있는) 사회적 환경 및 (심미적 외관은 중요한 요인이 아닐 수 있는) 비사회적 환경 동안을 위해, 또는 (각각의 치료 단계를 위한 덜 강성인 기구와 대조적으로 더 장기간 동안 더 강성인 기구를 선택적으로 사용함으로써) 치아 이동을 가속화하려는 환자의 요구에 기초하여 맞춤화될 수 있다.
예를 들어, 일 태양에서, 환자에게는 치아의 위치를 유지하는 데 주로 사용될 수 있는 투명한 치과용 기구, 및 각각의 치료 단계 동안 치아를 이동시키는 데 주로 사용될 수 있는 불투명한 치과용 기구가 제공될 수 있다. 따라서, 주간 동안, 사회적 환경에서, 또는 그렇지 않으면 환자가 신체적 외관을 더 예민하게 인식하고 있는 환경에서, 환자는 투명한 기구를 사용할 수 있다. 더욱이, 저녁 또는 야간 동안, 비사회적 환경에서, 또는 그렇지 않으면 신체적 외관이 덜 중요한 환경에 있을 때, 환자는 상이한 양의 힘을 가하도록 구성되거나 그렇지 않으면 각각의 치료 단계 동안 치아 이동을 가속시키기 위해 더 강성인 구성을 갖는 불투명한 기구를 사용할 수 있다. 이러한 접근법은 각각의 치료 단계 동안 한 쌍의 기구의 각각이 교대로 사용되도록 반복될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 시스템 및 방법은 치과교정 치료의 각각의 치료 단계를 위한, 각각 동일하거나 상이한 재료로 형성된, 복수의 증분식 위치 조정 기구를 포함한다. 치과용 기구는 환자의 상악 또는 하악(202)의 개별 치아(200)를 증분식으로 재위치시키도록 구성될 수 있고, 공동(104)은 하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시킨다. 일부 실시 형태에서, 공동(104)은, 재위치 기구가 재위치시키고자 하는 치아 또는 치아들에 탄성적 재위치력을 가할 때, 선택된 치아는 재위치되지만 나머지 치아는 재위치 기구를 제자리에 고정하기 위한 기부 또는 앵커 영역으로서 지정되도록 구성된다.
탄성 포지셔너(positioner)일 수 있는 쉘(102)을 치아(200) 위에 배치하는 것은 특정 위치에서 제어된 힘을 가하여 치아를 새로운 구성으로 점진적으로 이동시킨다. 상이한 구성을 갖는 연이은 기구들을 이용하여 이러한 공정을 반복하는 것은 궁극적으로 일련의 중간 구성을 통해 환자의 치아를 원하는 최종 구성으로 이동시킨다.
일부 실시 형태에서, 치과용 기구는 치아 표면의 탈광화를 치료하는 방법에 사용될 수 있다. 이 방법은 치과용 기구를 치아 표면에 인접하게 위치시키는 단계를 포함할 수 있으며, 치과용 기구는 치아-유지 공동을 갖는 중합체 쉘을 갖는다. 중합체 쉘은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 중합체를 갖는 코팅을 가지며, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급하도록 구성된다. 일부 예에서, 중합체는 치아 표면에 치료적으로 유익한 양이온 또는 음이온, 또는 둘 모두를 공급할 수 있다. 예를 들어, 치아 표면에 공급되는 치료적으로 유익한 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 예에서, 치아 표면의 탈광화를 치료하는 방법은 환자의 입 안에서 하나 이상의 치아를 부정교합 위치로부터 원하는 위치로 증분식으로 이동시키는 추가 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 중합체 쉘은 이온 교환 작용기를 갖는 코팅을 포함하고, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함한다. 이어서, 코팅된 중합체 쉘을 제1 금속 이온과는 상이한 치과 치료적 제2 금속 이온을 갖는 이온성 용액에 노출시킬 수 있다. 치아 표면에 공급되는 치료적으로 유익한 이온은, 예를 들어, 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 예에서, 이온성 용액은 이온을 함유하는 수용액일 수 있으며, 일부 실시 형태에서 수용액은 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 치료적으로 유익한 이온을 함유할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 이온성 용액은 Ca2+ 이온을 포함할 수 있으며, 적합한 이온성 용액의 비제한적인 예에는 CaBr2, CaCl2 등의 수용액이 포함된다.
이온성 용액에서, 치과용 기구의 코팅 상의 이온 교환 작용기의 적어도 일부분 상의 제1 금속 이온이 제2 금속 이온으로 대체되어 치료적으로 유익한 제2 코팅을 형성한다. 예를 들어, 치료적으로 유익한 제2 금속 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 이어서, 치료적으로 유익한 제2 금속 코팅을 갖는 치과용 기구를 환자의 입 안에서 하나 이상의 치아 표면에 인접하게 위치시킨다. 치료적으로 유익한 제2 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급한다.
일부 실시 형태에서, 코팅 층은 치과교정용 기구가 환자의 치아 주위에 착용되지 않을 때 층의 이온을 보충하는 것을 돕기 위해 유효량의 치료적으로 유효한 이온을 함유하는 세정/보충 용액과 함께 사용될 수 있다. 도 3을 참조하면, 다양한 실시 형태에서, 시스템은 이온 교환 코팅을 갖는 치과용 기구(301) 및 이온성 수용액(308)을 포함하는 키트(300)의 형태로 공급될 수 있다. 일 실시 형태에서, 이온성 수용액(308)은 치과용 기구(301)에 대한 적절한 적용을 위한 설명서(322)와 함께, 예를 들어 압착가능 병 또는 압착가능 튜브와 같은 용기(320) 내에 공급될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 이온성 수용액(308)은 디스펜서(330) 내에 공급될 수 있으며, 디스펜서(330)는 환자의 입 안에 치과용 기구(301)의 각각의 삽입을 위해 미리 결정된 양의 이온성 수용액(308)을 분배하도록 구성된, 예를 들어 주사기, 트리거-작동식 건, 또는 펌프(332)를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 디스펜서(330)는 치과용 기구(301)의 각각의 삽입을 위해 미리 결정된 양의 이온성 수용액(308)을 자동으로 분배하도록 구성될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 키트는, 예를 들어, 치과용 기구가 환자의 입 안에 있지 않는 동안 치과용 기구(301)를 임시 보관하기 위한 홀더 또는 자동 세정 장치로서 역할을 할 수 있는 보관 케이스(340), 보관 케이스 또는 자동 세정 장치와 함께 사용하기 위해 물에 용해가능한 액체 세정 또는 소독 용액 또는 고체 정제(350), 자동화된 디스펜서 또는 세정 장치를 위한 충전기, 사용 설명서 등과 같은 추가 품목을 선택적으로 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 예시적인 일 실시 형태에서, 재밀폐 가능한 보관 유닛 및 디스펜서(430)는 치아-유지 공동(404)을 포함하는 쉘-유사 치과용 기구(401)를 수용하도록 형상화된 폼 어플리케이터 패드(foam applicator pad, 450)를 포함한다. 수성 이온성 액체(도 4에 도시되지 않음)가 디스펜서(430)의 힌지형 커버(456)의 개구(454) 내로 분배될 때, 수성 이온성 액체는 디스펜서의 하부 부분(460)의 저장소(458) 내에 수집된다. 폼 어플리케이터 패드(450)는 저장소(458)로부터 수성 이온성 액체를 흡수한다. 커버(456)가 닫히고 디스펜서(430)의 하부 부분(460)과 맞물릴 때, 치과용 기구(401)는 폼 어플리케이터 패드(450)에 대해 가압된다. 폼 어플리케이터 패드(450)는 미리 결정된 측정된 양의 수성 이온성 액체를 치과용 기구(401)의 공동(404) 내로 분배한다.
본 발명의 장치는 이제 하기 비제한적인 실시예에서 추가로 설명될 것이다.
실시예
일반적으로, 방법은 다음을 포함하였다:
1. PET 시트를 이온 교환 부위로서 작용하는 설폰산 기를 포함하는 설포폴리에스테르 코팅으로 코팅하였고;
2. 코팅된 PET 시트를 CaBr2 용액에 담갔으며, 이때 Na+ 이온이 Ca2+ 이온으로 대체되었고;
3. Ca2+ 반대 이온은 코팅된 필름의 일부였고;
4. 탈이온수(또는 구강 환경)에 도입되었을 때, Ca2+는 이온 교환되었다.
실험
재료
이스텍 1000D는 이스트맨 케미칼 컴퍼니(Eastman Chemical Company)로부터 입수하였으며 추가 정제 없이 입수한 그대로 사용하였다(미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트맨 케미칼로부터 입수가능함). 다이놀(Dynol) 607을 사용 전에 물 중에 10 중량%로 희석하였다(미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인크.(Air Products and Chemicals, Inc.)). WB-50 설폰화 폴리에스테르는 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)의 필름 매뉴팩쳐링 서플라이 체인 오퍼레이션즈(FMSCO)에 의해 합성되었다(미국 미네소타주 메이플우드 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함).
WB-50 - 수용성 설포폴리에스테르의 합성
깨끗한, 건조 오일-재킷형 100 갤런 스테인리스 강 반응기에, 하기 재료들을 첨가하였다:
125.1 lbs(56.7 ㎏)의 테레프탈산(TA);
23.4 lbs(10.6 ㎏)의 소디오설포아이소프탈산(SSIPA);
123.7 lbs(56.1 ㎏)의 아이소프탈산(IPA);
123.7 lbs(56.1 ㎏)의 네오펜틸 글리콜(NPG);
146.8 lbs(66.6 ㎏)의 에틸렌 글리콜(EG);
126.6 g의 안티몬 트라이아세테이트(AT); 및
318.5 g의 아세트산나트륨(SA)
케틀을 30 psig의 질소 압력 하에 배치하였다. 용기의 내용물을 가열하고, 전형적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 에스테르교환 반응을 수행하였다. 배치(batch)를 약 485℉ (~252℃)로 가열하였다. 일단 에스테르화가 완료된 것으로 결정되면, 케틀 내의 압력을 천천히 배출시켰다.
전형적인 폴리에스테르 중합이 시작되었다. 케틀에 천천히 진공을 인가하고, 열을 가하였다. 여분의 글리콜을 제거하였다. 결국, 케틀이 약 525℉의 온도 및 1.5 mmHg만큼 낮은 진공에 도달하였다. 일단 약 0.50 dL/g의 목표 초기 점도(IV)가 달성되었으면, 배치를 (질소 하에서) 가압하고 트레이로 빼내었다. 이들 트레이의 수지를 분쇄하고, WB-50 용액 제조에 이용하였다. 생성된 중합체는 대략적으로 다음으로 구성되었다:
5.5 몰% SSIPA, 47.5 몰% TA 및 47 몰% IPA(산 기준); 및
75% 몰% NPG 및 25 몰% EG(다이올 기준으로).
설폰화 폴리에스테르의 분산액 및 용액 제조
실험실 규모 장비에 적합한 전형적인 제조 절차에 따라 고체 WB50 설폰화 폴리에스테르를 물에 분산시켰다. 고체 폴리에스테르(20 g)를 먼저 250 mL 2구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 물;IPA 혼합물(질량 기준 4:1, 100 g)을 플라스크에 첨가하였다. 질소 하에서 환류 응축기 및 수용액에 담근 열전쌍을 플라스크에 장착하였다. 용액을 자석 교반 막대로 교반하고 가열된 오일조를 사용하여 가열 환류시켰다(대략 85℃). 일단 균질한 용액이 형성되면, 용액을 1시간 동안 환류시켜 폴리에스테르의 완전한 분산을 보장하였다. 이어서, 환류 응축기를 제거하고 유리 단경로 증류 헤드로 대체하였다. 이어서, 용액을 94℃로 가열하고, 아이소프로판올을 둥근 바닥 플라스크에 수집하였다(증류 헤드 상의 온도계 판독치는 대략 84℃임). 시스템이 증류액 수집을 중지할 때까지 용액을 유지하였다. 이어서, 용액을 실온으로 냉각시키고, 120 메시 스테인리스 강 스크린을 통해 여과하여 작은 침전물을 제거하였다. 이어서, WB50 용액을 다양한 비로 이스텍 1000D와 혼합하고, 20 mL의 설폰화 폴리에스테르 용액당 2 방울의 다이놀 용액을 첨가하였다.
폴리에스테르 필름의 용액 코팅
RS06 메이어 로드를 사용하여 3 밀리미터 설폰화 폴리에스테르 프라이밍된 PET 상에 설폰화 폴리에스테르의 수용액을 코팅하였다. 코팅을 배치 오븐에서 5분 동안 90℃에서 건조시켜 물의 제거를 보장하였다. 코팅 두께는 약 3 μm 두께인 것으로 추정된다.
이온 교환
다양한 중량 분율(1% 및 10%)의 탈이온수 중 브롬화칼슘의 용액을 제조하고, 코팅된 PET(및 코팅되지 않은 대조군)의 2 인치(5 cm) 폭 스트립을 용액에 담갔다. 필름을 48시간 동안 담가서 이온 교환의 평형을 가능하게 하였다. 이온 교환 후에, 필름을 꺼내어 탈이온수로 헹구고, 티슈 클리너(예를 들어, 미국 조지아주 로스웰 소재의 킴벌리-클라크(Kimberly-Clark)로부터 입수가능한 킴와이프(Kimwipe))로 건조시켜 표면으로부터 여분의 용액을 제거하였다.
XRF 샘플 제조
데이터 수집 전에, 퀄리테스트(Qualitest) APC-3000 자동-공압식 클리커 프레스(미국 로드아일랜드주 웨스트 킹스턴 소재의 APC로부터 입수가능함) 및 직경 37 mm의 원형 시편 절단기를 사용하여 각각의 입수한 그대로의 샘플로부터 하나(1개)의 분취물을 절단하였다. 이어서, 각각의 얻어진 분취물을 스테인리스 강 X-선 형광(XRF) 샘플 홀더 내에 넣고, 알루미늄 중공 공동 마운트를 사용하여 제자리에 고정하고, 로듐(Rh) X-선 공급원, 진공 분위기, 및 20 mm 직경의 측정 영역이 구비된 리가쿠 프리머스(Rigaku Primus) II 파장 분산 X-선 형광 분광기(일본 도쿄 소재의 리가쿠(Rigaku)로부터 입수가능함)를 사용하여 주기율표에 있는 대부분의 원소[탄소(C)에서 우라늄(U)까지]에 대해 분석하였다. 각각의 분취물을 3회 분석하고, 평균 및 표준 편차를 계산하고, 검출된 각각의 원소에 대해 보고하였다
결과
칼슘 함량
XRF를 사용하여 칼슘 이온 교환 효율을 측정하였다. 코팅된 필름 샘플에서 측정가능한 양의 칼슘 이온이 존재하였으며, 표 2에 나타나 있는 바와 같이, 용액에 노출시키기 전의 샘플과 다양한 농도에 담근 샘플 사이에 통계적으로 유의한 차이가 관찰되었다. 게다가, 코팅되지 않은 PET 샘플은 수용액에 담근 후에 유의한 칼슘 조성을 나타내지 않았다.
개요
반정량적 XRF 분석에 의해 얻어지며 백만분율(ppm) 단위로 보고된, 계산된 칼슘(Ca) 농도가 표 2에 열거되어 있다. 결과에 기초하여, 다음이 언급되었다:
1. 50:50 대조군 샘플, PET 대조군 샘플, 및 PET 1% 샘플을 제외하고, 모든 샘플에서 칼슘(Ca)이 검출되었다.
2. 이스텍 샘플 세트와 75:25 샘플 세트 둘 모두의 경우에만, 칼슘(Ca) 양은 10% 샘플에서 가장 높았고, 그 다음으로 각각 1% 샘플 및 대조군 샘플에서 칼슘(Ca)의 양이 감소하였다. 대조군 샘플에서의 칼슘(Ca) 수준은 이스텍 샘플 세트 및 75:25 샘플 세트 둘 모두에 대한 각각의 1% 샘플 및 10% 샘플과 비교하여 유의하게 더 낮았음에 유의한다.
3. 50:50 샘플 세트의 경우에만, 칼슘(Ca)양은 10% 샘플에서 가장 높았고, 그 다음으로 1% 샘플에서 칼슘(Ca)의 양이 감소하였다. 대조군 샘플에서는 칼슘(Ca)이 검출되지 않았다.
4. PET 샘플 세트의 경우에만, 칼슘(Ca)이 10% 샘플에서만 검출되었다.
5. 각각의 샘플 세트에서 1% 샘플의 경우에만, 칼슘(Ca) 양이 이스텍 샘플로부터 75:25 샘플로는 증가하였지만 75:25 샘플로부터 50:50 샘플로는 감소하였음에 유의한다. PET 샘플에서는 칼슘(Ca)이 검출되지 않았다.
6. 각각의 샘플 세트에서 10% 샘플의 경우에만, 칼슘(Ca) 양이 이스텍 샘플로부터 75:25 샘플로 그리고 50:50 샘플로 증가하였지만 50:50 샘플로부터 PET 샘플로는 유의하게 감소하였음에 유의한다. 이스텍 샘플 세트, 75:25 샘플 세트, 및 50:50 샘플 세트에서의 10% 샘플만을 비교하면, 칼슘(Ca)의 양은 이스텍 1000 백분율의 감소에 따라 증가하였다(또는 WB50 백분율의 증가에 따라 증가하였다).
나트륨(Na) 및 황(S)과 함께 다른 원소, 특히 탄소(C) 및 산소(O)가 또한 대부분의 샘플에서 검출되었다.
샘플 설명
이스텍은 이스텍 1000으로 코팅된 PET 필름이고; 75:25는 75% 이스텍 1000/25% WB50의 블렌드로 코팅된 PET 필름이고; 50:50은 50% 이스텍 1000/50% WB50의 블렌드로 코팅된 PET 필름이고; PET는 코팅되지 않은 PET 필름이다.
[표 2]
Figure pct00002
게다가, 표 3 내지 표 5에서, 이온 교환 동안 나트륨 이온이 대체된 것으로 보인다.
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
[표 5]
Figure pct00005
각각의 입수한 그대로 제공된 샘플로부터 하나의 분취물을 얻었고, 각각의 분취물을 3회 분석하였다. 반정량적 결과(질량 퍼센트[%] 단위로 보고됨)가 표 2 내지 표 5에 열거되어 있으며, 얻어진 분취물에서의 평균 분석물 농도를 반영한다. 보고된 불확도는, 평균 농도에 대해 3개 이상의 유효 숫자를 제공하도록 반올림된, 3회 측정에 대한 하나의 표준 편차였고, 이때 편차는 상응하는 평균과 동일한 소수점 자리로 반올림되었다. 데이터 섹션에 표로 작성된 결과에서 "검출되지 않음"으로 표기된 원소는 검출 한계 미만이거나, 또는 XRF 장비에서 이용되는 탄소(C)에서 우라늄(U)까지의 원소 범위 내에 있지 않은 것이었다.
반정량적 XRF 분석을 위한 SQX 프로그램(리가쿠에 의해 제공됨)은 기본 파라미터 알고리즘 및 개발된 감도 라이브러리를 사용하여 흡수/향상 효과를 설명하면서, 개별 원소 강도 데이터를 샘플에 대해 관찰된 총 강도로 나눈다. 결과를 이용된 원소 범위(이 경우에, 오직 탄소[C]에서 우라늄[U]까지) 내에서 100%로 정규화하였다. 샘플이 이러한 정규화에 포함되지 않은 원소를 함유하는 경우, 보고된 원소에 대한 원소 농도는 실제 값보다 높을 수 있다.
SQX를 통해 얻은 결과는 샘플들 사이의 상대적 비교를 위해 유용할 수 있지만, 원소 농도의 절대적 결정을 위해서는 주의해서 사용해야 한다. 완전한 정량적 분석은 매트릭스-매칭된(matrix-matched) XRF 표준 또는 다른 원소 분석 기술, 예컨대 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP)를 필요로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태가 기술되었다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기 청구범위의 범주 내에 있다.
실시 형태 A. 치과용 기구로서,
하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 갖는 중합체 쉘; 및
중합체 쉘의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하며, 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하는, 치과용 기구.
실시 형태 B. 이온 교환 작용기는 상기 치아 표면에 양이온을 공급하는, 실시 형태 A의 치과용 기구.
실시 형태 C. 이온 교환 작용기는 치아 표면에 음이온을 공급하는, 실시 형태 A 또는 실시 형태 B의 치과용 기구.
실시 형태 D. 치아 표면에 공급되는 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 C 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 E. 이온 교환 작용기는 카르복실레이트, 포스페이트, 포스포네이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 D 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 F. 폴리에스테르는 설포폴리에스테르를 포함하는, 실시 형태 A, 실시 형태 B, 실시 형태 D 및 실시 형태 E 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 G. 폴리에스테르는 금속 설포네이트 기 RSO3-가 부착된 방향족 핵을 갖는 골격을 포함하고, R은 하이드록시, 카르복시, 아미노, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기인, 실시 형태 A 내지 실시 형태 F 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 H. 금속 설포네이트 기의 금속은 Na+, Li+, K+, Mg++, Ca2+, Ni2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Sr2+, Ag+, Sn2+, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 하이드록시 알킬 라디칼로 치환된 암모늄, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 G 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 I. 금속은 2가 알칼리 금속 이온으로부터 선택되는, 실시 형태 H에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 J. 금속 이온은 Ca2+인, 실시 형태 I에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 K. 이온 교환 작용기는 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 포스포늄 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함하는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 J 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 L. 이온 교환 작용기는 카르복실레이트, 포스페이트, 포스포네이트, 설페이트, 설포네이트 및 이들의 조합, 및 4차 암모늄, 이미다졸륨, 피리디늄, 포스포늄 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 K 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 M. 이온 교환 화합물로부터 치아 표면으로 공급되는 이온은 F-인, 실시 형태 A 내지 실시 형태 L 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 N. 공동은 하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성되는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 M 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 O. 쉘은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 파릴렌, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체를 포함하는, 실시 형태 A 내지 실시 형태 N 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 P. 코팅은 두께가 약 1 μm 내지 약 5 μm인, 실시 형태 A 내지 실시 형태 O 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 Q. 코팅은 두께가 약 3 μm인, 실시 형태 A 내지 실시 형태 P 중 일 실시 형태에서와 같은 치과용 기구.
실시 형태 R. 치과용 기구를 제조하는 방법으로서,
제1 주 표면에 복수의 공동을 포함하는 중합체 쉘을 형성하는 단계 - 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성됨 -; 및
중합체 쉘 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계를 포함하며, 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함하는, 방법.
실시 형태 S. 코팅 조성물을 건조시켜 중합체 쉘 상에 제1 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 실시 형태 R의 방법.
실시 형태 T. 제1 금속 이온과는 상이한 제2 금속 이온을 갖는 이온성 용액을 제1 코팅에 적용하여 이온 교환 작용기의 적어도 일부분 상의 제1 금속 이온을 제2 금속 이온으로 대체하고 제2 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 제2 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 치료적으로 유익한 이온인, 실시 형태 S의 방법.
실시 형태 U. 제2 코팅을 건조시켜 중합체 쉘 상에 치료적 코팅을 형성하고 치과용 기구를 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 치료적 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급하도록 구성되는, 실시 형태 T의 방법.
실시 형태 V. 치료적 코팅은 두께가 약 1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터인, 실시 형태 R 내지 실시 형태 U 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 W. 치료적으로 유익한 금속 이온은 칼슘인, 실시 형태 T 내지 실시 형태 V 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 X. 코팅 조성물은 물 및 계면활성제를 추가로 포함하는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 W 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 Y. 폴리에스테르는 설포폴리에스테르를 포함하는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 X 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 Z. 폴리에스테르는 금속 설포네이트 기 RSO3-가 부착된 방향족 핵을 갖는 골격을 포함하고, R은 하이드록시, 카르복시, 아미노, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기인, 실시 형태 R 내지 실시 형태 X 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AA. 금속 설포네이트 기의 제1 금속 이온은 1가 금속 이온인, 실시 형태 Z의 방법.
실시 형태 AB. 1가 금속 이온은 Na+, Li+, K+, Ag+ 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AA의 방법.
실시 형태 AC. 제2 금속 이온은 2가 알칼리 금속 이온인, 실시 형태 T의 방법.
실시 형태 AD. 2가 알칼리 금속 이온은 Mg2+, Ca2+, Ni2+, Fe2+, Sr2+, Sn2+ 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AC의 방법.
실시 형태 AE. 2가 알칼리 금속 이온은 Ca2+인, 실시 형태 AD의 방법.
실시 형태 AF. 이온 교환 화합물은 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함하는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 AE 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AG. 제2 금속 이온은 F-인, 실시 형태 T의 방법.
실시 형태 AH. 쉘은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 파릴렌, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체를 포함하는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 AG의 실시 형태의 방법.
실시 형태 AI. 코팅 조성물을 적용하기 전에 중합체 쉘의 표면을 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 AH 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AJ. 중합체 쉘은 3차원 인쇄 공정에 의해 형성되는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 AI 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AK. 중합체 쉘은 중합체 시트를 열성형하여 공동을 생성함으로써 형성되는, 실시 형태 R 내지 실시 형태 AJ 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AL. 치과용 기구를 제조하는 방법으로서,
중합체 재료의 실질적으로 편평한 시트의 하나 이상의 주 표면 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계 - 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함함 -; 및
중합체 재료 내에 복수의 공동을 형성하여 중합체 쉘을 형성하는 단계
를 포함하며, 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성되는, 방법.
실시 형태 AM. 코팅 조성물을 적용하기 전에 주 표면을 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 실시 형태 AL의 방법.
실시 형태 AN. 공동을 형성하기 전에 코팅 조성물을 건조시켜 제1 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 실시 형태 AL 또는 실시 형태 AM의 방법.
실시 형태 AO. 중합체 재료 내의 공동은 열적으로 형성되는, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AN 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AP.
제1 금속 이온과는 상이한 제2 금속 이온을 갖는 이온성 용액을 제1 코팅에 적용하는 단계; 및
제1 금속 이온의 적어도 일부분을 제2 금속 이온으로 대체하여 제2 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 제2 금속 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 치료적으로 유익한 이온인, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AO 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AQ. 제2 코팅을 건조시켜 중합체 쉘 상에 치료적 코팅을 형성하고 치과용 기구를 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 치료적 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급하는, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AP 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AR. 치료적 코팅은 두께가 약 1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터인, 실시 형태 AQ의 방법.
실시 형태 AS. 치료적으로 유익한 이온은 칼슘인, 실시 형태 AP 내지 실시 형태 AR 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AT. 코팅 조성물은 물 및 계면활성제를 추가로 포함하는, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AS 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AU. 폴리에스테르는 설포폴리에스테르를 포함하는, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AT 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AV. 폴리에스테르는 금속 설포네이트 기 RSO3-가 부착된 방향족 핵을 갖는 골격을 포함하고, R은 하이드록시, 카르복시, 아미노, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기인, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AU 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AW. 금속 설포네이트 기는 1가 금속 이온을 포함하는, 실시 형태 AV의 방법.
실시 형태 AX. 1가 금속 이온은 Na+, Li+, K+, NH4 +, Ag+, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AW의 방법.
실시 형태 AY. 이온성 용액은 CaCl2, Ca(NO3)2, 칼슘 글루코네이트, 칼슘 글루코네이트 락테이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AX 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AZ. 제2 금속 이온은 2가 알칼리 금속 이온인, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AY 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AAA. 2가 알칼리 금속 이온은 Mg2+, Ca2+, Ni2+, Fe2+, Sr2+, Sn2+, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AZ의 방법.
실시 형태 AAB. 2가 알칼리 금속 이온은 Ca2+인, 실시 형태 AAA의 방법.
실시 형태 AAC. 쉘은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 파릴렌, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체를 포함하는, 실시 형태 AL 내지 실시 형태 AAB 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AAD. 중합체 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 폴리 사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AM 내지 실시 형태 AAC 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AAE. 치과용 기구를 제조하는 방법으로서,
중합체 재료의 실질적으로 편평한 시트의 하나 이상의 주 표면 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계 - 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 중합체를 포함하고, 중합체는 폴리에스테르를 포함하고, 중합체는 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함함 -; 및
중합체 재료 내에 복수의 공동을 형성하여 중합체 쉘을 형성하는 단계
를 포함하며, 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성되는, 방법.
실시 형태 AAF. 제2 금속 이온은 F-인, 실시 형태 AAD의 방법.
실시 형태 AAG. 치아 표면의 탈광화를 치료하는 방법으로서, 치과용 기구를 치아 표면에 인접하게 위치시키는 단계를 포함하며, 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 포함하며, 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함하고, 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 설포폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 공급하는, 방법.
실시 형태 AAH. 중합체는 치아 표면에 양이온을 공급하는, 실시 형태 AAF의 방법.
실시 형태 AAI. 중합체는 치아 표면에 음이온을 공급하는, 실시 형태 AAF 또는 실시 형태 AAG의 방법.
실시 형태 AAJ. 치아 표면에 공급되는 치료적으로 유익한 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AAF 내지 실시 형태 AAH 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AAK. 치아 표면에 공급되는 치료적으로 유익한 이온은 칼슘인, 실시 형태 AAF 내지 실시 형태 AAI 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AAL. 중합체는 금속 설폰산 기 및 4차 암모늄 기 중 하나 이상을 포함하는, 실시 형태 AAF 내지 실시 형태 AAJ 중 일 실시 형태에서와 같은 방법.
실시 형태 AAM. 치아의 탈광화를 치료하는 방법으로서,
하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 제공하는 단계 - 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함하고, 코팅은 이온 교환 작용기를 갖는 설포폴리에스테르를 포함하며, 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함함 -;
제1 금속 이온과는 상이한 제2 금속 이온을 갖는 이온성 용액을 제1 코팅에 적용하는 단계;
이온 교환 작용기의 적어도 일부분 상의 제1 금속 이온을 제2 금속 이온으로 대체하여 제2 코팅을 형성하는 단계 - 제2 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 치료적으로 유익한 이온임 -; 및
제2 코팅이 하나 이상의 치아 표면에 인접하도록 제2 코팅을 위치시키는 단계를 포함하며, 제2 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하는, 방법.
실시 형태 AAN. 이온성 용액은 칼슘 이온을 포함하는, 실시 형태 AAL의 방법.
실시 형태 AAO. 이온성 용액은 CaBr2인, 실시 형태 AAM의 방법.
실시 형태 AAP. 키트로서,
하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 포함하는 치과용 기구 - 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함하고, 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 설포폴리에스테르를 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출함 -; 및
코팅의 치료적으로 유익한 이온을 주기적으로 보충하기 위한 이온을 포함하는 용액
을 포함하는, 키트.
실시 형태 AAQ. 치과용 기구를 위한 보관 트레이를 추가로 포함하며, 보관 트레이는 치과용 기구를 보관하기 위한 웰 및 치료적으로 유익한 이온을 보충하기에 충분한 양의 용액을 포함하는, 실시 형태 AAO의 키트.
실시 형태 AAR. 치과용 기구 및 용액의 사용 설명서를 추가로 포함하는, 실시 형태 AAO 또는 실시 형태 AAP의 키트.
실시 형태 AAS. 치아 표면에 공급되는 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 실시 형태 AAO 내지 실시 형태 AAQ 중 일 실시 형태에서와 같은 키트.
실시 형태 AAT. 치아 표면에 공급되는 이온은 칼슘인, 실시 형태 AAO 내지 실시 형태 AAR 중 일 실시 형태에서와 같은 키트.
실시 형태 AAU. 용액은 칼슘 이온을 포함하는 수용액인, 실시 형태 AAO 내지 실시 형태 AAS 중 일 실시 형태에서와 같은 키트.
실시 형태 AAV. 용액은 1% CaCl2 수용액인, 실시 형태 AAT의 키트.
실시 형태 AAW. 용액은 10% CaCl2 수용액인, 실시 형태 AAT의 키트.
실시 형태 AAX. 치과용 기구로서,
하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 갖는 중합체 쉘; 및
중합체 쉘의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하며, 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 중합체를 포함하고, 중합체는 테트라알킬암모늄, 알킬화 피리딘, 알킬화 이미다졸, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 4차 암모늄 화합물을 포함하고, 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하는, 치과용 기구.

Claims (15)

  1. 치과용 기구로서,
    하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 갖는 중합체 쉘; 및
    상기 중합체 쉘의 적어도 일부분 상의 코팅을 포함하며, 상기 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 상기 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하는, 치과용 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온 교환 작용기는 상기 치아 표면에 음이온을 공급하는, 치과용 기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 치아 표면에 공급되는 상기 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 치과용 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 설포폴리에스테르를 포함하는, 치과용 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 금속 설포네이트 기 RSO3-가 부착된 방향족 핵을 갖는 골격을 포함하고, R은 하이드록시, 카르복시, 아미노, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기인, 치과용 기구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 설포네이트 기의 금속은 Na+, Li+, K+, Mg++, Ca2+, Ni2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Sr2+, Ag+, Sn2+, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 하이드록시 알킬 라디칼로 치환된 암모늄, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 치과용 기구.
  7. 치과용 기구를 제조하는 방법으로서,
    제1 주 표면(major surface)에 복수의 공동을 포함하는 중합체 쉘을 형성하는 단계 - 상기 공동은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성됨 -; 및
    상기 중합체 쉘 상에 코팅 조성물을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 코팅 조성물은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 폴리에스테르를 포함하고, 상기 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출하도록 구성가능하며, 상기 이온 교환 작용기는 제1 금속 이온을 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 코팅 조성물을 건조시켜 상기 중합체 쉘 상에 제1 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 금속 이온과는 상이한 제2 금속 이온을 갖는 이온성 용액을 상기 제1 코팅에 적용하여 상기 이온 교환 작용기의 적어도 일부분 상의 상기 제1 금속 이온을 상기 제2 금속 이온으로 대체하고 제2 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 제2 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 치료적으로 유익한 이온인, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 코팅을 건조시켜 상기 중합체 쉘 상에 치료적 코팅을 형성하고 상기 치과용 기구를 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 치료적 코팅은 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 상기 치료적으로 유익한 이온의 제어된 방출을 공급하도록 구성되는, 방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 설포폴리에스테르를 포함하는, 방법.
  12. 키트로서,
    하나 이상의 치아를 증분식으로 이동시키도록 구성된 복수의 공동을 갖는 중합체 쉘을 포함하는 치과용 기구 - 상기 중합체 쉘은 그 상에 코팅을 포함하고, 상기 코팅은 이온 교환 작용기가 공유 결합된 설포폴리에스테르를 포함하고, 상기 이온 교환 작용기는 구강 환경에서 치아 표면에 하나 이상의 치료적으로 유익한 이온을 방출함 -; 및
    상기 코팅의 상기 치료적으로 유익한 이온을 주기적으로 보충하기 위한 이온을 포함하는 용액
    을 포함하는, 키트.
  13. 제12항에 있어서, 상기 키트는 상기 치과용 기구를 위한 보관 트레이(storage tray)를 추가로 포함하며, 상기 보관 트레이는 상기 치과용 기구를 보관하기 위한 웰 및 상기 치료적으로 유익한 이온을 보충하기에 충분한 양의 상기 용액을 포함하는, 키트.
  14. 제12항에 있어서, 상기 치아 표면에 공급되는 상기 이온은 칼슘, 플루오라이드, 포스페이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 키트.
  15. 제12항에 있어서, 상기 용액은 칼슘 이온을 포함하는 수용액인, 키트.
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