RO133751A2

RO133751A2 - Natural photosensitizers to be used in oral biofilm control, with specific properties for their use in photodynamic therapy

Info

Publication number: RO133751A2
Application number: ROA201800482A
Authority: RO
Inventors: Marioara Moldovan; Mîndra Eugenia Badea; Cristina Alexandra Prejmerean; Doina Prodan; Dumitrescu Laura Silaghi; Liana Codruţa Saroşi; Laura Monica Rusu; Iulia Clara Badea; Radu Chifor
Original assignee: Universitatea "Babeş Bolyai" - Institutul De Cercetări În Chimie "Raluca Ripan" Cluj-Napoca; Universitatea De Medicină Şi Farmacie "Iuliu Haţieganu" Din Cluj-Napoca
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-12-30

Abstract

The invention relates to an antimicrobial composition with developer role in photodynamic therapy with low-power laser, in dental medicine. According to the invention, the composition comprises 2...3% gelatin 99.5%, 1...3% glycerin, 0.2...0.5% salicylic acid 99%, 93.5...96.1% distilled water or oxygen-enriched water, up to 10% nanoparticles containing oregano oil and 12...15% nanoparticles containing , as well as up to 0.5% methylene blue, the percentage being expressed by mass.

Description

DESCRIEREA INVENȚIEIDESCRIPTION OF THE INVENTION

Obiectivul actualului brevet îl constituie elaborarea unei compoziții antimicrobiene, adjuvant, prin laser terapie fotodinamică, destinată reduceii până la dispariție a inflamației gingivale și a sângerării gingivale, cu proprietăți corespunzătoare utilizării lor în stomatologie. Terapia fotodinamică antimicrobiană (PDT) reprezintă o abordare alternativă, adjuvantă terapiei conservative nonchirurgicale în medicina dentară pentru tratamentul infecțiilor bacteriene, micotice, virale. în stomatologie, terapia fotodinamică antimicrobiană se poate utiliza în parodontologie, endodonție, implantologie, cariologie, etc. în tratamentul alternativ al pungilor parodontale se evită administrarea sistemică a antibioticelor și prin urmare și efectele secundare ale acestora, minimalizând și riscul de creare a rezistenței bacteriene.The objective of the present patent is the elaboration of an antimicrobial composition, adjuvant, by means of laser photodynamic therapy, intended to reduce until the disappearance of the gingival inflammation and the gingival bleeding, with properties corresponding to their use in dentistry. Photodynamic antimicrobial therapy (PDT) represents an alternative approach, adjuvant to conservative non-surgical therapy in dental medicine for the treatment of bacterial, fungal, viral infections. In dentistry, photodynamic antimicrobial therapy can be used in periodontology, endodontics, implantology, karyology, etc. In the alternative treatment of periodontal bags, systemic administration of antibiotics is avoided and therefore their side effects, minimizing the risk of creating bacterial resistance.

PDT utilizează oxigenul singlet și radicalii liberi produși de un fotosensibilizator activat de lumină pentru a ucide microbii. Procesul fotochimic este inițiat de un laser / lumină cu putere redusă la o lungime de undă adecvată pentru a excita fotosensibilizatoruL Fotosensibilizatorul absoarbe lumina, rezultând o stare singlet care poate pierde energie prin fluorescență sau trece la o stare triplet. Starea ulterioară conduce la o reacție fotochimică care induce oxigenul singlet, radicalii liberi și superoxidul, care sunt citotoxici, provocând astfel uciderea microbiană.PDT uses singlet oxygen and free radicals produced by a light-activated photosensitizer to kill microbes. The photochemical process is initiated by a laser / light with reduced power at an appropriate wavelength to excite the photosensitizer. The photosensitizer absorbs light, resulting in a single state that can lose energy through fluorescence or switch to a triplet state. The subsequent state leads to a photochemical reaction that induces singlet oxygen, free radicals and superoxide, which are cytotoxic, thus causing microbial killing.

Câteva dintre avantajele terapiei fotodinamice sunt: laser de putere joasă (low level), fără efect termic, fără risc de supraîncălzire a zonelor osoase sau parodontale. Este igienic, prezintă consumabile de unică utilizare, nu dă rezistență, nu acționează la o profunzime peste 2 mm, reduce necesitatea utilizării antibioticelor și antisepticelor pe termen lung. Poate fi repetată ori de câte ori se impune și acționează doar pe perioda iradierii cu lungimea de undă specifică, corespunzătoare. Terapia antimicrobiană fotodinamică reprezintă o alternativă de luat în considerare în terapia antimicrobiană a afecțiunilor stomatologice, fiind propice pentru aplicațiile locale fără a avea efecte dăunătoare la distanță. Studiile actuale arată că în urma laser terapiei fotodinamice se obțin efecte de biomodulare, dezinfecție bacteriană și efecte analgezice la nivelul țesuturilor (1,2). Aceste date sunt obținute mai ales pe baza urmăririi parametrilor clinici a 2018 00482Some of the advantages of photodynamic therapy are: low power laser (low level), no thermal effect, no risk of overheating of the bone or periodontal areas. It is hygienic, it has disposable consumables, it does not give resistance, it does not act to a depth over 2 mm, it reduces the need for the use of antibiotics and antiseptics in the long term. It can be repeated whenever it is required and only acts on the irradiation period with the specific wavelength, correspondingly. Photodynamic antimicrobial therapy represents an alternative to consider in antimicrobial therapy of dental disorders, being suitable for local applications without having harmful effects at a distance. Current studies show that after laser photodynamic therapy, biomodulation, bacterial disinfection and analgesic effects are obtained in tissues (1,2). These data are obtained mainly based on the follow-up of the clinical parameters of 2018 00482

29/06/2018 și mai puțin a investigaților paraclinice. Aplicarea unei singure ședințe de tratament antimicrobian, adjuvant, prin laser terapie fotodinamică a dus la o reducere semnificativă a indicilor de sângerare gingivală, mai importantă decât dacă ar fi fost aplicat doar tratamentul clasic singur. Multiple ședințe de laser terapie fotodinamică antimicrobiană au condus la o reducere importantă a inflamației gingivale și a sângerării gingivale până aproape de dispariție.29/06/2018 and less paraclinical investigations. The application of a single adjuvant antimicrobial treatment session by laser photodynamic therapy resulted in a significant reduction in the rates of gingival bleeding, more important than if only the classical treatment alone had been applied. Multiple laser sessions on photodynamic antimicrobial therapy have led to a significant reduction in gingival inflammation and gingival bleeding to near extinction.

Formarea plăcii dentare reprezintă prima fază în apariția afecțiunilor dentare. Streptococul mutans este una din principalele bacterii prezente în placa dentară. Eliminarea microorganismelor patogene de pe suprafața dentară este fundamentală în prevenția și controlul afecțiunilor dentare, astfel utilizarea luminii de diferite lungimi de undă în prezența coloranților fotosensibili poate juca un rol important în îndepărtarea plăcii dentare.Dental plaque formation is the first phase in the appearance of dental disorders. Streptococcus mutans is one of the main bacteria present in the dental plaque. Elimination of pathogenic microorganisms on the dental surface is fundamental in the prevention and control of dental disorders, so the use of light of different wavelengths in the presence of photosensitive dyes can play an important role in the removal of the dental plate.

Studii in vitro și in vivo au demonstrat efectele antibacteriene ale terapiei fotodinamice în asociere cu anumiți revelatori care conțin fotosensibilizatorul, albastrul de metilen (3, 4), albastru de toluidină (5, 6), verde de indocianină, porfirină (7), curcumină (8).In vitro and in vivo studies have demonstrated the antibacterial effects of photodynamic therapy in combination with certain revealers containing photosensitizer, methylene blue (3, 4), toluidine blue (5, 6), indocyanine green, porphyrin (7), curcumin (8).

Problema tematică, pe care o rezolvă invenția, se referă la obținerea unor formule de revelatori cu proprietăți superioare, pe de o parte prin folosirea unor fotosensibilizatori naturali (uleiul esențial de oregano si extract di rădăcină de curcumină), iar pe de altă parte prin elaborarea unei compoziții optime de revelator în care fotosensibilizatorul este cuprins în nanocapsule pentru asigurarea eliberării controlate a acestuia.The thematic problem, which the invention solves, refers to obtaining formulas of revelers with superior properties, on the one hand by the use of natural photosensitizers (oregano essential oil and curcumin root extract), and on the other by the elaboration. an optimum developer composition in which the photosensitizer is contained in nanocapsules to ensure its controlled release.

Uleiurile esențiale neînglobate într-o matrice polimerică prezintă o activitate antibacteriană scăzută care se datorează volatilității crescute și degradării la temperatura camerei a acestora, încapsularea sau dispersia uleiurilor esențiale într-o matrice polimerică naturală sau sintetică fiind crucială pentru aplicabilitatea în scopuri antibacteriene. Aceste dezavantaje au fost înlăturate prin înglobarea fotosensibilizatorilor naturali în nanocapsule, obținute la rândul lor prin metoda de depunere interfacială în care s-a folosit un polimer ca și precursor. în cadrul acestei tehnici s-au preparat cele două faze: o faza organică și o faza apoasă.Essential oils not included in a polymeric matrix exhibit low antibacterial activity due to increased volatility and degradation at room temperature, encapsulation or dispersion of essential oils in a natural or synthetic polymeric matrix being crucial for applicability for antibacterial purposes. These disadvantages were eliminated by the incorporation of natural photosensitizers into nanocapsules, obtained in turn by the interfacial deposition method in which a polymer was used as a precursor. In this technique, the two phases were prepared: an organic phase and an aqueous phase.

Procedeul pentru obținerea nanocapsulelor constă în aceea că inițial se obțin două faze nemiscibile (faza organică și faza apoasă), apoi acestea se amestecă obținându-se o a 2018 00482The process for obtaining the nanocapsules consists in that initially two immiscible phases (organic phase and aqueous phase) are obtained, then they are mixed to obtain one of 2018 00482

29/06/2018 suspensie coloidală, iar în final după eliminarea solventului și a apei prin liofilizare. se obține produsul final sub forma nanocapsulelor cu fotosensibilizator.06/29/2018 colloidal suspension, and finally after solvent and water removal by lyophilization. the final product is obtained in the form of photosensitizer nanocapsules.

Faza organică s-a obținut amestecând la temperatura de 50°C și 500-700 rpm, acetat de etil 2% și apă. După 20 minute s-a adăugat în vasul de amestecare, un amestec format în prealabil, din uleiul esențial, extract de curcumină, policaprolactonă-diol (PLC) și hidroxiapatită cu fluor (HAF). S-a menținut agitarea încă 20 minute.The organic phase was obtained by mixing at 50 ° C and 500-700 rpm, 2% ethyl acetate and water. After 20 minutes a pre-formed mixture of curcumin, polycaprolactone-diol (PLC) and fluorine hydroxyapatite (HAF) was added to the mixing vessel. Stirring was continued for another 20 minutes.

Faza apoasă s-a obținut prin agitarea mecanică la 700 rpm, adăugând acetat de etil 2% în apă timp de 20 minute, după care s-a adăugat soluție de 5% acool poIivinilic. Etapa următoare este cea în care faza organică este adaugată foarte încet și sub agitare fazei apoase, obținându-se o suspensie coloidală care se diluează cu un volum triplu de apă distilată. Suspensia obținută se agită timp de 10 minute la 10000 rpm, după care se trece la eliminarea solventului cu ajutorul rotavaporului. Soluția obținută se îngheață, după care se elimină apa prin liofilizare.The aqueous phase was obtained by mechanical stirring at 700 rpm, adding 2% ethyl acetate in water for 20 minutes, followed by the addition of 5% polyvinyl acyl solution. The next step is that in which the organic phase is added very slowly and under agitation to the aqueous phase, obtaining a colloidal suspension which is diluted with a triple volume of distilled water. The obtained suspension is stirred for 10 minutes at 10,000 rpm, after which the solvent is removed by means of a rotary evaporator. The solution obtained is frozen, after which the water is freeze-dried.

Policaprolactona are rolul de a forma o membrană polimerică, care să înconjoare miezul de lichid cu principiul activ și care la rândul ei să permită eliberarea controlată a substanței active prin fenomenul de difuzie. Alcoolul polivinilic are rolul de surfactant.Polycaprolactone has the role of forming a polymeric membrane, which surrounds the liquid core with the active principle and which in turn allows the controlled release of the active substance through the diffusion phenomenon. Polyvinyl alcohol acts as a surfactant.

Uleiul esențial de Oregano - are efect antibacterian, în protecția dinților și a gingiilor, poate fi aplicat ca un substitut pentru pasta de dinți.Oregano Essential Oil - It has antibacterial effect, in the protection of the teeth and gums, can be applied as a substitute for toothpaste.

Turmericul - rădăcina de Curcuma longa - este o plantă cunoscută în întreaga lume pentru proprietățile sale medicinale reprezentând o opțiune acceptabilă și viabilă pentru oricine. în urma numeroaselor studii care au fost întreprinse în jurul turmericului, i s-au dovedit proprietățile antiinflamatorii, antioxidante, antimicrobiene, hepatoprotectoare, imunostimulatoare, antiseptice, antitumorale. Datorită acestor proprietăți, turmericul poate fi utilizat în stomatologie, având un rol important în tratamentul bolilor parodontale și al cancerului bucal.Turmeric - the root of Curcuma longa - is a plant known worldwide for its medicinal properties as an acceptable and viable option for anyone. Following numerous studies around turmeric, its anti-inflammatory, antioxidant, antimicrobial, hepatoprotective, immunostimulatory, antiseptic, and antitumor properties have been proven. Due to these properties, turmeric can be used in dentistry, having an important role in the treatment of periodontal diseases and oral cancer.

S-a demonstrat că dimensiunea nanocapsulelor este legată de viteza de amestecare utilizată în procesul de emulsificare, substanța chimică, compoziția fazei organice, concentrația polimerului, raportul ulei-polimer și dimensiunea picăturii emulsiei primare (Guinebretiere, 2001; Moinard-Checot et aL, 2008). Mecanismul de formare a nanocapsulei propus de Quintanar et al. (1998a) se bazează pe teoria că fiecare picătură a 2018 00482The size of the nanocapsules has been shown to be related to the mixing rate used in the emulsification process, the chemical substance, the composition of the organic phase, the polymer concentration, the oil-polymer ratio and the size of the drop of the primary emulsion (Guinebretiere, 2001; Moinard-Checot et alL, 2008). The mechanism of nanocapsule formation proposed by Quintanar et al. (1998a) is based on the theory that every drop of 2018 00482

29/06/2018 de emulsie produce mai multe nanocapsule și că acestea sunt formate din combinația de precipitare a polimerului și fenomenul interfacial în timpul difuziei cu solvent.06/29/2018 emulsion produces several nanocapsules and that they are formed by the combination of polymer precipitation and interfacial phenomenon during solvent diffusion.

Pentru obținerea revelatorilor, se prepară un amestec de: 2-4 % Gelatină 99,5%; 1-3% Glicerină; 0,2-0,5 % Acid salicilic 99%; 0- 1% Albastru de metilen, 1% soluție alcoolică și una dintre următoarele ape: apă distilată (Dis) apă îmbogățită în oxigen, sau apă kaqun (K), în proporție de 92,5- 96,8%. în acest amestec se înglobează 8-10% nanocapsulele conținând ulei esențial și 10-15% nanocapsule conținând curcumină. Se prezintă în continuare 5 exemple nelimitative de realizare a revelatorilor conform prezentei invenții.To obtain the revealers, prepare a mixture of: 2-4% 99.5% gelatin; 1-3% Glycerin; 0.2-0.5% Salicylic acid 99%; 0- 1% Methylene blue, 1% alcohol solution and one of the following: distilled water (Dis) oxygen enriched water, or kaqun water (K), 92.5-96.8%. This mixture includes 8-10% nanocapsules containing essential oil and 10-15% nanocapsules containing curcumin. The following are 5 non-limiting examples of embodiment of the revelators according to the present invention.

Exemplul 1 în 93,5g apă îmbogățită în oxigen se dizolvă 3g gelatină 99,5% și se amestecă până la obținerea unui gel omogen. în acest gel se dizolvă 3g glicerină și 0,5 g acid salicilic 99%. După omogenizare, se introduc 10 g nanocapsule conținând ulei de oregano și 13g nanocapsule conținând suc de curcumină. Se amestecă până la omogenizare.Example 1 In 93.5g oxygen enriched water dissolve 3g 99.5% gelatin and mix until a homogeneous gel is obtained. In this gel 3g glycerol and 0.5g 99% salicylic acid are dissolved. After homogenization, 10 g of nanocapsules containing oregano oil and 13 g of nanocapsules containing curcumin juice are introduced. Stir until homogenized.

Exemplul 2 în 96,Ig apă distilată se dizolvă 2,5g gelatină 99,5% și se amestecă până la obținerea unui gel omogen. în acest gel se dizolvă Ig glicerină și 0,4g acid salicilic 99%. După omogenizare, se introduc 9g nanocapsule conținând ulei de oregano și 15g nanocapsule conținând suc de curcumină. Se amestecă până la omogenizare.Example 2 in 96, Ig distilled water dissolves 2.5g 99.5% gelatin and mixes until a homogeneous gel is obtained. In this gel, glycerol Ig and 0.4g 99% salicylic acid are dissolved. After homogenization, 9g nanocapsules containing oregano oil are introduced and 15g nanocapsules containing curcumin juice. Stir until homogenized.

Exemplul 3 în 96g apă kaqun se dizolvă 2g gelatină 99,5% și se amestecă până la obținerea unui gel omogen. în acest gel se dizolvă 1,5g glicerină și 0,5g acid salicilic 99%. După omogenizare, se introduc 8g nanocapsule conținând ulei de oregano și 12g nanocapsule conținând suc de curcumină. Se amestecă până la omogenizare.Example 3 in 96g kaqun water dissolve 2g 99.5% gelatin and mix until a homogeneous gel is obtained. 1.5g glycerol and 0.5g 99% salicylic acid are dissolved in this gel. After homogenization, 8g nanocapsules containing oregano oil are introduced and 12g nanocapsules containing curcumin juice. Stir until homogenized.

Exemplul 4 în 96g apă distilată se dizolvă 2g gelatină 99,5% și se amestecă până la obținerea unui gel omogen. în acest gel se dizolvă l,5g glicerină și 0,5g acid salicilic 99%. După a 2018 00482Example 4 In 96g distilled water dissolve 2g 99.5% gelatin and mix until a homogeneous gel is obtained. In this gel dissolve 1, 5g glycerin and 0.5g 99% salicylic acid. After 2018 00482

29/06/2018 omogenizare, se introduc 8g nanocapsule conținând ulei de oregano și 0,25g albastru de metilen 1%. Se amestecă până la omogenizare.29/06/2018 homogenization, 8g nanocapsules containing oregano oil and 0.25g methylene blue 1% are introduced. Stir until homogenized.

Exemplul 5 în 95g apă îmbogățită în oxigen se dizolvă 3g gelatină 99,5% și se amestecă până la obținerea unui gel omogen. în acest gel se dizolvă 1,5g glicerină și 0,5g acid salicilic 99%. După omogenizare, se introduc 8g nanocapsule conținând ulei de oregano și 0,5g albastru de metilen 1%. Se amestecă până la omogenizare.Example 5 In 95g oxygen-enriched water dissolve 3g 99.5% gelatin and mix until a homogeneous gel is obtained. 1.5g glycerol and 0.5g 99% salicylic acid are dissolved in this gel. After homogenization, 8g nanocapsules containing oregano oil and 0.5g methylene blue 1% are introduced. Stir until homogenized.

Claims

1. Composition intended for the control of oral biofilm, with specific properties for use in photodynamic therapy, in gel form, apply photosensitizer (1 minute), irrigation with Kaqun oxygen enriched water (1 minute) and photodynamic therapy (40 seconds), at wavelength specific absorption of curcumin 440-460 nm and oregano oil between 330-420 nm This composition is based on nanocapsules containing oregano essential oil and nanocapsules with curcumin extract, represents a source of phenolic compounds having a spectrum wide antimicrobial activity adjuvant under the action lights.

2. The composition of the material intended for the control of the oral biofilm, with specific properties for their use in photodynamic therapy, according to the current patent, is composed of a mixture of natural extracts, the laser light between 400-600nm. To obtain the revealers, prepare a mixture of: 2-4% 99.5% gelatin; 1-3% Glycerin; 0.2-0.5% Salicylic acid 99%; 0- 1% Methylene blue, 1% alcohol solution and one of the following: distilled water (Dis) oxygen enriched water, or kaqun water (K), 92.5-96.8%. 8-10% nanocapsules containing oregano oil and 10-15% nanocapsules containing curcumin are included in this mixture.