专利名称：牙齿修复材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于牙科修复的基于树脂的材料。更具体而言，本发明涉及适合于由牙科医生简化安置的树脂复合材料，该材料在未受干扰的状态下显示出糊状的粘度，和在受到振动能量时显示出液体状的可流动的粘度。
背景技术：
后牙和前牙修复典型地通过挖空龋齿结构和用糊状填充材料填充所得的空腔来 实现，然后通过化学或光化学固化的方法来将填充材料硬化。由于理想的审美性，基于树脂的牙齿修复材料正在成为牙医和患者的首选材料。牙颜色的基于树脂的复合材料通常由无机填料粒子在可聚合有机树脂基体中的分散体组成。通常，特别是在直接修复中，修复材料通过暴露于光化辐射来固化。应力承载修复,例如包括后牙的咬合表面的应力承载修复,要求使用机械上强的、高度填充的修复材料来承受来自咀嚼的力。这样的修复材料典型地是高度粘性的，这使得准确安置该修复材料是困难的和高度技术敏感的。疏忽地话，空腔可能是不完全填充的并且修复材料与空腔壁的匹配可能是不完全的，造成在修复材料和牙结构之间的间隔，该间隔可以导致增加的敏感性、流体和细菌的侵入并且可能导致持续的蛀牙和修复的过早失效。另一方面，较低高度填充的、可流动的修复材料促进了适当的匹配，但缺乏应力承载修复所必需的强度。而且，因为这些较低高度填充的材料在它们自身的重量作用下倾向于流动，所以它们不能够成形为符合原牙解剖学结构。当使用高度填充的修复材料来修复深的空腔时，该材料通常按照薄层来递增地安置。在将相继的递增层安置以抵消聚合收缩应力和低的光穿透深度之前，各递增层单独地进行固化，因此引起修复材料的不完全硬化。使用分层技术来修复牙齿因此是相对费时的并且增加了在各层之间留下空隙的风险，该空隙可能显著地使修复弱化。因此需要提供一种具有高黏性的高度填充、糊状修复材料，当其分配到空腔中时通过使用外部刺激，其能够被降低到液体状可流动的粘度，并且在所述的外部刺激去除后，最初的糊状粘度将恢复以促进成形为适当的轮廓。此外，对于这一材料，需要的是施加低的聚合收缩应力到修复的牙齿上并且显示出足够的固化深度以使得更少量但更厚的修复材料层能够进行安置和充分硬化。理想地，需要填充整个空腔的此类修复材料的整体以成块地进行安置和硬化。已知的是，具有高固体含量的颗粒分散体(其中牙齿修复复合材料是实例)，通常显示出剪切稀化，并且，在某些情况下，触变性行为和它们的粘度可以通过振动(包括声波或超声波振动)的作用来降低。例如，美国专利No. 5，244，933公开了具有太高粘度以致于不能操作以用于预期目的牙齿组合物，其可以通过暴露于振荡而使得其可操作。然而，当临床用于修复牙齿瑕疵时，要求在各操作步骤中使用特殊的振动设备，否则难以使用这样的材料，这使得它们的使用繁琐，因此对于医生来说呈现出了缺点。现有技术的糊状基于树脂的修复材料，包括通用复合材料例如Herculite (Kerr Corp. , Orange, CA),能够通过使用特殊的振动辅助分配器以降低的粘度进行分配。例如，美国专利No. 7，014，462公开了将牙齿填充材料引入到牙齿空腔中的方法和设备，其中该设备在牙齿填充材料注入空腔的时候让该填充材料进行振动活动。然而，通过声波或超声波振动的作用带来的给定材料的易用性和粘度降低的程度是变化的并且高度依赖于材料的组成。而且，因为振动引起的液化伴随着由于内部摩擦所产生的热量，所以简单地增加振动作用的功率或时间以提高效率，可导致大幅度的温度上升，这可能潜在地损害牙齿。因为这些实际原因，现有技术牙齿修复材料的液化程度受到限制，并且，特别是对于非常高度填充的材料，并不足以实现可流动的修复材料的液体状特性。总之，需要提供一种高度填充的牙齿修复材料，该牙齿修复材料提供用于承重修 复的高强度、低聚合收缩性和高固化深度，其还易通过由振动能量进行的活化来液化成流动性状的粘度，这大大简化了临床安置。
发明内容
本发明提供了一种牙齿修复组合物，包含可聚合树脂、基本上半透明的结构填料、平均粒度低于IOOnm的纳米填料和至少一种流变调节添加剂。在一个实施方案中，结构填料具有的折射率基本上相似于可聚合树脂的折射率，并且其包含具有第一平均粒度的粗颗粒部分，以及具有大于0. I i! m且小于粗颗粒部分的第一平均粒度的第二平均粒度的细颗粒部分。粗颗粒部分与细颗粒部分的相对比以体积计在约12 I到约2 I的范围内，粗颗粒部分和细颗粒部分中的每种颗粒部分的粒度分布基本上是单峰的，并且细颗粒部分的D (90)小于或等于粗颗粒部分的D(IO)。在另一个实施方案中，至少一种流变调节添加剂所存在的量为约0. Iwt. %到约5wt. %，结构填料和可聚合树脂各有一个折射率，使得RI (填料)-RI (树脂)(0. 05,并且结构填料包括粗颗粒部分(其具有第一平均粒度大于约3 且D(IO)彡I 的基本上单峰的分布)和细颗粒部分(其具有第二平均粒度大于0. I y m且低于约I y m和D(90) ^ 0. 9um的基本上单峰的分布)。粗颗粒部分与细颗粒部分的相对比例以体积计在约12 I到约2 I的范围内，和结构填料与纳米填料的比例以体积计在约20 I到约
10 I的范围内。
图I是用于本发明组合物中的结构填料的粗颗粒部分的粒度分布图。图2是用于本发明组合物中的结构填料的细颗粒部分的粒度分布图。图3是结构填料的混合的粒度分布图，该结构填料将图I的粗颗粒部分与图2的细颗粒部分组合。本发明的详细描述本发明提供了一种牙齿修复材料，其在它的未受干扰的状态下显示出糊状可包装的粘度，其当受到振动(包括声波和/或超声波振动)时容易降低到液体状可流动的粘度，并且该牙齿修复材料显示出一个或多个以下性能高负荷、足以适合承重修复的高机械强度、低聚合收缩率，和足以让医师能够在实质上较深的递增层中来安置和充分地硬化该材料的高固化深度。有利地，本发明的材料可以按照一个唯一的递增层来用于填装大空腔的容积，从而省去了如现有技术牙齿复合材料所需求的多个修复材料层的安置和分别硬化。根据本发明的实施方案，修复材料包括(1)可聚合树脂；(2)基本上半透明的结构填料，其具有的折射率基本上相似于可聚合树脂的折射率；(3)纳米填料；(4) 一种或多种流变调节添加剂；和任选的(5)其他添加剂，其包括聚合引发剂、分散剂、稳定剂、颜料等等。该结构填料(2)包括粗颗粒部分和细颗粒部分，该细颗粒部分具有的平均粒度基本上小于粗颗粒部分，如下面定义的，各部分基本上是单峰的分布，所具有的分布使得小颗粒部分的D (90)小于或等于大颗粒部分的D(IO)，和所具有的粗颗粒部分与细颗粒部分的相对比例以体积计在约12比I到约2比I的范围内。 本发明提供了基于树脂的牙齿修复复合材料，其具有以下性能中的若干或全部该材料在它的未受干扰的状态下显示出糊状粘度，在没有温度显著增加的情况下，当经受包括声波和/或超声波振动的振动时，其可以容易地降低到液体状粘度；其表现出适合于承重修复的高机械强度、高填料负荷、低聚合收缩率和低聚合收缩应力、和当使用光化辐射聚合时的高固化深度。对于糊状粘度，它意味着材料在它自身的重量下不流动，并且能由牙科医生容易地成形来遵照天然牙齿的解剖结构。对于液体状粘度，它意味着材料在它自身的重量下流动，即，如该术语在本领域中所理解的，它是可流动的牙齿复合材料，其使得它紧密地依照表面的轮廓，对于其所施用的表面，在该材料和接触面之间没有留下空隙。本发明的材料可以由牙科医生通过使用包括显著较少量操作的步骤的大大简化的临床过程来用于修复牙齿空腔。本发明的材料包括可固化树脂，优选包含甲基丙烯酸酯单体的可聚合树脂。复合材料的固化可通过混合分别包含催化剂和加速剂的两种糊料组分或者由光聚合方法来获得，在光聚合方法中树脂在暴露在光化辐射下例如蓝色可见光下时进行固化。在本发明中可以使用包含除甲基丙烯酸酯之外的单体的可光聚合的树脂，如可以由本领域技术人员所理解的，例如阳离子可光固化的环氧乙烷。为了提供显示期望的流变性的本发明的材料，尤其是为了在进行振动时实现粘度的显著降低，该材料有利地显示出高度的剪切稀化(shear thinning)。不受理论所限制,剪切稀化的程度能够通过使用基本上均匀大小的结构填料来最大化。如由本领域技术人员所能理解的，这样的材料显示出不太理想的加工性能(包括在它自身重量下倾向于流动)，这将使得由医师所进行的成形变得非常困难。此外，通过使用均匀大小的填料，不能够达到所需的闻度负荷，因为在填料粒子之间保持有闻的、未装满的粒间体积。现在已经发现将至少一种流变调节添加剂添加到包含可聚合树脂和具有基本上单峰的粒度分布的粗结构填料的组合物中，显著改进了加工性能，这样将实现糊状粘度，并且该材料维持它的形状且不会在它的自身重量下流动，并因此能够容易地成形。本文中所使用的单峰的粒度分布是指一种粒子集合，其粒度分布曲线(粒子数作为粒度的函数)显示出一个唯一的最大值，并且，当粒度按照对数刻度来绘制时，显示出大约对数正态分布。粒度分布由已知的方法测量，包括但不限于动态光散射法。有利地，至少一种流变调节添加剂的添加给予复合糊料触变性能，已经发现，该性能当进行声波和/或超声波振动时改善了原料流动。现在还已经发现所添加的细颗粒填料(指结构填料的细颗粒部分，其具有基本上单峰的分布和平均粒度基本上小于粗颗粒部分，使得细颗粒部分的D(90)小于或等于粗颗粒部分的D(IO))，通过填充粒子间的空隙而大大地增加了负荷度。D(90)定义为如下直径其中90%的粒子(以体积计)在具有更小的该直径的分布之内。D(IO)定义为如下直径其中10%的粒子(以体积计)在具有更小的该直径的分布之内。图I图解描述了平均粒度约5. 3 ii m的粗颗粒部分、约I. 58 ii m的DlO和粒度范围约0. 15-22 u m的示例性的粒子分布。图2图解描述了可以与图I的粗颗粒部分一起使用的细颗粒部分的示例性的粒子分布，细颗粒部分具有的平均粒度约0. 52 u m,D90约0. 75 y m和粒度的范围约0. 15-1. 5 y m。图3图解描述了将图I的粗颗粒部分与图2的细颗粒部分结合的结构填料的混合的粒子分布。在另一实例中，具有的平均粒度约5ym、D10约liim，D90约11和粒度的范围约0. 13-25 Um的粗颗粒部分，可以与图2的小的颗粒部分一起使用。
增加负荷，即将在可硬化的树脂内所分散的固体部分增加到一定程度是有利的，在混合物的硬化后，实现了低于约I. 8%的体积收缩率。在一个实施方案中，细颗粒部分以体积计按照约12比I到约2比I的粗颗粒与细颗粒的比添加，因为这一范围还提供了所需的高度的剪切稀化。粗颗粒部分是指填料颗粒的集合落在具有更大的平均粒度的尺寸分布之内，并且不意味着任何具体的绝对粒度或范围。细颗粒部分是指填料粒子的集合落在具有更小的平均粒度的尺寸分布之内，并且不意味着任何具体的绝对粒度或范围；然而，由于实践原因，细颗粒部分的平均粒度大于0. Iy m。结合的粗颗粒部分和细颗粒部分在本文中称为结构填料。仅作为例子，而不是限制，粗颗粒部分可以有大于约3 的平均粒度，其中包括D(IO)不低于约I Pm(即，Slum)的粒子粒度分布。另外，细颗粒部分可以有大于约0. Ium且低于约I y m的平均粒度，其中包括D (90)不大于约0. 9 y m的粒子粒度分布。作为进一步的实例，结构填料可以包括粗颗粒部分，其具有的平均粒度在约4-7 的范围内，其中包括D (10)不低于约I. 2 的粒子粒度分布；和细颗粒部分，其具有的平均粒度约0. 3-0. 7 u m，其中包括D (90)不大于约0. 9 y m的粒子粒度分布。结构填料显示出足够疏水性的粒子表面以增加与树脂的相容性和同时使粒子-粒子间的相互作用减到最小。对于结构填料颗粒特别有用的是，显示出基本上相似于可聚合树脂的折射率的折射率，使得RI (填料)-RI (树脂)<约0. 05且填料基本上是半透明的。RI (填料)和RI (树脂)分别为填料和树脂的折射率。填料的半透明性通过将75份重量份的填料分散到25重量份的可硬化的树脂中来测定，其中RI (填料)-RI (树脂)<0. 05，将糊料硬化和测量所得的混合物的不透明度。对于具有基本上半透明的填料，意味着如上所描述的制备的混合物低于45%的不透明度。两种性能都提供了当该材料使用蓝色可见光进行硬化时的高固化深度。粗颗粒部分可以选自，但不限于硼硅酸盐玻璃、钡镁铝硅酸盐玻璃、钡铝硅酸盐玻璃、无定形的二氧化硅、硅酸锆、硅酸钛、氧化钡、石英、氧化铝和其他无机氧化物粒子。化学溶胶-凝胶法可以用于制造填料，或在举例的实施方案中，填料可以由粉碎步骤来研磨到所述尺寸范围。粗填料粒子可以用Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或更优选用具有下列通式的长链可聚合的硅烷来进行表面处理，该通式为
权利要求
1.牙齿修复组合物，包含 可聚合树脂； 基本上半透明的结构填料，其具有与该可聚合树脂的折射率相似的折射率，其中该结构填料包含 粗颗粒部分，其具有第一平均粒度，和 细颗粒部分，其所具有的第二平均粒度大于O. I μ m且小于粗颗粒部分的第一平均粒度， 其中粗颗粒部分与细颗粒部分的相对比例以体积计在12 : I到2 : I的范围内，粗颗粒部分和细颗粒部分中的每种的粒度分布基本上是单峰的，并且细颗粒部分的D(90)小于或等于粗颗粒部分的D(IO)； 纳米填料，其所具有的平均粒度低于IOOnm ;和 至少一种流变调节添加剂。
2.权利要求I的组合物，其中至少一种流变调节添加剂是气相法二氧化硅和/或通式为RCONHRi的烷基酰胺，其中R是烷基或亚烷基基团和V是烷基基团。
3.权利要求I或2的组合物，其中，对于粗颗粒部分，第一平均粒度大于3μπι且D (10)≥I μ m ;并且对于细颗粒部分，第二平均粒度低于I μ m且D (90)彡O. 9 μ m。
4.权利要求I或2的组合物，其中，对于粗颗粒部分，第一平均粒度是在4-7μ m的范围内且D (10)≥I. 2 μ m ;并且对于细颗粒部分，第二平均粒度是在O. 3-0. 7 μ m的范围内且D (90) ^ O. 9 μ nio
5.在先的权利要求中的任何一项的组合物，其中结构填料与纳米填料的比例以体积计是在20 I到10 : I的范围内。
6.在先的权利要求中的任何一项的组合物，其中粘度在未受干扰的状态下是糊状的，并且该组合物在进行声波和/或超声波振动时经历了剪切稀化，以便将粘度降低到液体状。
7.在先的权利要求中的任何一项的组合物，其中，在固化后，组合物显示出低于1.8%的体积收缩率。
8.牙齿修复组合物，包含 可聚合树脂，其具有的折射率为RI (树脂)； 基本上半透明的结构填料，其具有的折射率为RI (填料)，其中RI (填料)-RI (树脂)< O. 05，和其中该结构填料包含 粗颗粒部分，其具有大于3μπι的第一平均粒度和D(IO)彡Iym的基本上单峰的分布，和 细颗粒部分，其具有大于O. I μ m且低于I μ m的第二平均粒度和D (90) < O. 9 μ m的基本上单峰的分布， 其中粗颗粒部分与细颗粒部分的相对比例以体积计在12 : I到2 : I的范围内；纳米填料，其所具有的平均粒度低于IOOnm,其中结构填料与纳米填料的比例以体积计是在20 : I到10 I的范围内；和 至少一种流变调节添加剂，其含量为O. Iwt. %到5wt. %, 其中该组合物的粘度在未受干扰的状态下是糊状的，并且该组合物在进行声波和/或超声波振动时经历了剪切稀化，以便将粘度降低到液体状，并且，在固化后，该组合物显示出低于I. 8%的体积收缩率。
9.权利要求8的组合物，其中至少一种流变调节添加剂是气相法二氧化硅和/或通式为RCONHRi的烷基酰胺，其中R是烷基或亚烷基基团和V是烷基基团。
10.权利要求8或9的组合物，其中，对于粗颗粒部分，第一平均粒度是在4-7μπι的范围内且D (10)彡I. 2 μ m ;并且对于细颗粒部分，第二平均粒度是在O. 3-0. 7 μ m的范围内并且 D (90) ^ O. 9 μ mo
全文摘要
本发明提供了一种牙齿修复材料，具体而言是牙齿修复组合物，其包含可聚合树脂、基本上半透明的结构填料、平均粒度低于100nm的纳米填料和至少一种流变调节添加剂。在一个实施方案中，结构填料具有基本上类似于可聚合树脂的折射率的折射率、粗颗粒部分和平均粒度大于0.1μm并小于粗颗粒部分的平均粒度的细颗粒部分。粗颗粒部分与细颗粒部分的相对比例以体积计在12∶1到2∶1的范围内，各部分的粒度分布基本上是单峰的，并且细颗粒部分的D(90)小于或等于粗颗粒部分的D(10)。
文档编号A61K6/083GK102793627SQ20121024310
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月28日 优先权日2011年5月27日
发明者U·德雷克斯勒 申请人:科尔公司