专利名称：高度洁净的洁齿剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有二氧化硅研磨剂、能够提供改进的口腔清洁和安全水平的磨蚀度的洁齿组合物。
作为一种研磨剂，二氧化硅能清除和物理擦洗牙齿的外表面。这种擦洗作用可去除由覆盖在牙齿上并且已知由于各种食物(如咖啡、茶和浆果)及吸烟、阳离子型抗菌物质及生色细菌而玷污和变色的唾液蛋白所形成的有机膜(即有色污膜)。这种物理去除玷污有色污膜的方式对于去除每天发生的、不合需要的表面玷污及变色而言是一种简单而又有效的方式。此外，这种物理去除有色污膜的方式也能够去除有色污膜表面上的牙菌斑细菌。
合成的二氧化硅包括二氧化硅凝胶和通过采用强的无机酸中和硅酸盐水溶液所制备的沉淀二氧化硅。在二氧化硅凝胶的制备中形成了二氧化硅水凝胶，然后通常将其洗涤至低盐含量。可将洗涤后的水凝胶研磨至所需大小，或进行干燥，最终至其结构不再由于收缩而改变为止。当制备这种合成二氧化硅时，其目的在于获得能够提供最大的清洁效果(即去除玷污的有色污膜)而对牙齿珐琅质和其它口腔组织的损失最小的研磨剂。牙科研究者们不断地关注识别能满足这些目的的合成二氧化硅。
美国专利4,153,680和GB专利申请2,038,303A都公开了二氧化硅水凝胶或水合二氧化硅凝胶作为洁齿磨光剂的一般用途。美国专利4,632,826公开了水合二氧化硅凝胶结合使用略微煅烧的氧化铝磨光剂形成组合的研磨剂体系。美国专利4,943,429、5,176,899和5,270,033提供了备选的磨光剂的清单，这些清单包括水合二氧化硅凝胶。
美国专利5,939,051公开了采用具有低磨蚀和高洁净产品的二氧化硅凝胶制备的洁齿组合物。然而为了取得低磨蚀性能，所述二氧化硅凝胶必须具有2-4微米的低粒度分布。生产这种小粒度的二氧化硅凝胶需要大量的能耗，并且费用较高。
美国专利5,658,553和5,651,958公开了含具有高洁净和低磨蚀(由其低的放射性牙质磨蚀(RDA)值显示)的沉淀二氧化硅和二氧化硅凝胶组合的洁齿组合物。由于US 5,651,958和5,658,553中所述的二氧化硅低磨蚀性质，使得所述组合物的固有清洁能力受限。
RDA值是一种牙科领域认可的确定洁齿制剂磨损性的方法，根据美国牙科协会的推荐方法(由Hefferren在Journal of DentalResearch，55卷，第4辑，7月-8月1976年，563-573页中提出)进行确定，该方法见述于Wason的美国专利号4,340,583、4,420,312和4,421,527中。
尽管存在大量的涉及用于制备口腔清洁用洁齿组合物的二氧化硅水凝胶和其它磨蚀化合物的先有技术，人们仍需要能提供改进的有色污膜清洁、改进的牙菌斑及食物残渣去除并且所有这些均以对牙齿珐琅质和其它口腔组织的磨蚀达到最小为原则的其它组合物。
我们知道在牙科技术中将洁齿组合物的RDA值提高至110以上并不能使洁齿剂的清洁性能得到相应的提高，正如通过有色污膜清洁比(PCR)—一种用于测量相对于标准物的去除茶和咖啡牙齿污垢效率的体外方法—所测定的那样。此处所提及的PCR值可通过修改见述于“In Vitro Removal of Stain with Dentifrice”，G.K.Stookey等，J.Dental Research，61，1236-9，1982年中的方法获得。用于此处的PCR方法的修改见述于美国专利5,658,553和5,651,958中。在该修改中，首先将一种透明的有色污膜物质施用于牛的牙齿上，然后用有色污膜物质及茶、咖啡和FeCl3的组合给予着色，而在由Stookey等所述的原始方法中是同时施用有色污膜及色斑。
我们现意外地发现，通过实施本发明可以使洁齿组合物的PCR值远远高于先有技术所报道的值。实际上，当使用本发明的二氧化硅水凝胶研磨剂时，RDA值为110-200时可得到150-300的PCR值，而我们注意到110至250(最大允许值)的RDA值完全在由美国联邦药物管理局和美国牙科协会按照联邦注册(不需处方可以出售的防龋药物产品)，45卷，62号，1980年和60卷，194号，1995年中建立的可接受的磨蚀度标准范围内。
采用Malvern Particle Size Analyzer，Mastersizer S型，MalvernInstruments，Inc.，Southborough，MA.01772测量平均粒度，其中使氦-氖气激光束穿过盛有悬浮在水溶液中的二氧化硅水凝胶颗粒的透明杯。撞击到颗粒的光线经各种角度散射，这些散射角度与粒度成反比。光检测器矩阵测量数个预定角度上的光线量。然后对照由样品及水分散体的折射率所定义的理论颗粒预测的散射图案，通过微机系统处理与所测量的光通量值成比例的电信号，以确定二氧化硅水凝胶的粒度分布。
按以下方式采用Einlehner At-1000磨损试验机测量二氧化硅水凝胶的柔软度获得艾勒内尔硬度称量Fourdrinier黄铜丝筛网并在给定转速下置于10％含水二氧化硅水凝胶悬浮体的作用下。将硬度值表示为每100,000转Fourdrinier筛网的毫克重量损失。
通过见述于Brunauer等的J.Am.Chem.Soc.，60，309(1938)中的BET氮气吸附法确定BET表面积。测量BET采用由MicromeriticsInstrument Corporation，Norcross，Georgia 30093制造的AcceleratedSurface Area and Porosimetry Analyzer(ASAP 2400)进行。测量前将样品在350℃的真空下放置最少2小时进行脱气。
采用ASTM刮刀混合法D281测量吸油量值。所有测量水平均以组合物总重量计算，除非另有说明(如在PCR和RDA值的情况是无单位的)。另外，除非另有说明，否则所有的测量均在25℃下进行。
附1为本发明具有玻璃贝壳状裂纹表面的、平均粒度为7-10微米的二氧化硅颗粒(Sylodent XWA 650)的10,000倍扫描电子显微镜照片(SEM)。
图2为具有由周围被圆球的松配合附聚物所包围的球形共压制附聚物组成的结构的沉淀二氧化硅研磨剂(Zeodent 115)的SEM(放大10,000倍)。
发明详述二氧化硅水凝胶本发明的二氧化硅水凝胶由二氧化硅的胶体颗粒所组成，所述二氧化硅的平均粒度范围为约3微米至约12微米，更优选为约5微米至约10微米，pH范围为4-10，优选为6-9(以5％重量的淤浆进行测量时)。
用于制备本发明洁齿组合物的二氧化硅水凝胶按其吸油量值进行区分，其吸油量值小于100cc/100g，优选其范围为45cc/100g二氧化硅至小于70cc/100g二氧化硅。
用于本发明组合物中的二氧化硅水凝胶还可按其颗粒形态学或形状进行区分，其特征在于如附图的
图1所示的玻璃贝壳状裂纹表面。
在本领域中本发明的二氧化硅水凝胶的制备是公知的，如见述于美国专利号4,153,680和英国专利申请GB 2,038,303A，在无机酸如硫酸、盐酸、硝酸或磷酸的存在下，通过使SiO2浓度为约6％至20％(重量)的碱性硅酸盐溶液进行反应即可得到所述含水二氧化硅凝胶。硅酸钠或硅酸钾可用作所述碱性硅酸盐，优选硅酸钠。将酸加入到碱性硅酸盐溶液中直至pH达到小于10至11为止。所得产物为在其孔内含有水的固体二氧化硅。二氧化硅水凝胶形成后对其进行洗涤，直至得到纯度水平为约98％SiO2(其余杂质为硫酸盐)为止。将所得二氧化硅水凝胶研磨至颗粒大小直径为所需的3-10微米，干燥至含水量为10％-35％(重量)，优选约20％至30％(重量)，得到所需的二氧化硅水凝胶。
可用于本发明实践中的二氧化硅水凝胶为面市的由DavisonChemical Division of W.R.Grace & Co.，Baltimore，MD 21203所制造的商品名为Sylodent XWA的二氧化硅水凝胶。Sylodent 650 XWA—一种示于图1中的二氧化硅水凝胶—由胶体二氧化硅的颗粒所组成，其含水量为29％(重量)，平均直径为约7微米至约10微米，艾勒内尔硬度为2，BET表面积为390m2/g二氧化硅，吸油量小于70cm3/100g二氧化硅。
本发明的二氧化硅水凝胶研磨洁齿剂的RDA为110-200，优选为约120至约170。
本发明二氧化硅水凝胶组合物的PCR(一种洁齿剂清洁特性的度量)范围一般为约150-300，优选为大于约160。
在制备本发明的洁齿组合物时，所述二氧化硅水凝胶研磨剂可用作唯一的研磨剂，或与其它已知的洁齿研磨剂或磨光剂结合使用。市售的研磨剂可与二氧化硅水凝胶结合使用，包括平均粒度最大至约20微米的沉淀二氧化硅，如Zeodent 115(由J.M.Huber ChemicalsDivision，Havre de Grace，Maryland 21078出品)或Sylodent 783(也由Davison Chemical Division ofW.R.Grace & Co.出品)。其它可用的洁齿研磨剂包括偏磷酸钠、偏磷酸钾、磷酸三钙、二水合磷酸二钙、硅酸铝、煅烧氧化铝、膨润土或其它含硅物料，或其各种组合。
当所述洁齿组合物为牙膏时，本发明洁齿组合物中所存在的研磨剂总量为约5％至约40％(重量)、优选为约5％至约30％(重量)。如果所述洁齿组合物为牙粉，则可使用高达95％的较高水平的研磨剂。洁齿剂赋形剂用于制备所述洁齿组合物的口腔可接受的洁齿剂赋形剂包括水相，其中含有湿润剂。所述湿润剂优选为甘油、山梨醇、木糖醇和/或丙二醇(分子量范围为200-1,000)，但也可使用其它湿润剂及其各种混合物。湿润剂浓度通常为口用组合物重量的总约5％至约70％。
此处的山梨醇指的是通常以70％水溶液的形式购得的物质。水通常以口用组合物重量的至少约10％(重量)，一般为约25-70％(重量)的量存在。用于制备工业适宜的牙膏的水应优选为去离子水，并且不含有机杂质。这些水的量包括所添加的自由水分加上与其它物质例如与山梨醇一起导入的水分。
本发明的洁齿组合物可以含有各种任选的洁齿成分。如下所述，这种任选的成分可以包括(但不限于)增稠剂、表面活性剂、氟离子源、合成阴离子聚羧酸酯、增香剂、附加防牙菌斑剂和着色剂。增稠剂用于本发明组合物中的增稠剂包括天然及合成的树胶和胶体，其例子包括角叉菜胶(爱尔兰苔)、黄原胶和羧甲基纤维素钠、淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基丙基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素。无机增稠剂包括起增稠剂作用的无定形二氧化硅化合物，并且包括胶体二氧化硅化合物，可以例如Cab-o-sil热解法二氧化硅的商标(Cabot Corporation制造，并由LenapeChemical，Bound Brook，New Jersey分销)购得；得自J.M.HuberChemicals Division，Havre de Grace，Maryland 21078的Zeodent 165；和得自Davison Chemical Division of W.R.Grace Corporation，Baltimore，MD 21203的Sylox 15(也称为Sylodent 15)。增稠剂在洁齿组合物中的存在量为约0.1％至约10％(重量)，优选为约0.5％至约4％(重量)。表面活性剂表面活性剂用于本发明组合物中以便增强预防作用并使洁齿组合物更为人们所接受。表面活性剂优选为洗涤材料，为所述组合物提供去污及发泡的性能。表面活性剂适宜的例子有各种高级甘油单脂肪酸酯单硫酸盐的水溶性盐(如氢化椰子油脂肪酸的一硫酸化单酸甘油酯的钠盐)、高级烷基硫酸盐(如月桂基硫酸钠)、烷基芳基磺酸盐(如十二烷基苯磺酸钠)、高级烷基磺基乙酸盐(如月桂基磺基乙酸钠)、1，2-二羟基丙烷磺酸的高级脂肪酸酯，以及低级脂族氨基羧酸化合物的基本饱和的高级脂族酰胺(如在脂肪酸中具有12-16个碳、烷基或酰基基团等的那些酰胺)。最后提及的酰胺的例子有N-月桂酰基肌氨酸，以及N-月桂酰基肌氨酸、N-肉豆蔻酰基肌氨酸或N-棕榈酰基肌氨酸的钠盐、钾盐和乙醇胺盐。在本发明洁齿组合物中表面活性剂的存在量通常为约0.3％至约5％(重量)，优选为约0.5％至约2％(重量)。氟化物和其它活性剂本发明的洁齿组合物也可以含有氟离子源或能提供氟的组分，如足以提供约25ppm至5,000ppm氟离子的防龋剂，包括无机氟化物盐，如可溶性碱金属盐，如氟化钠、氟化钾、氟硅酸钠、氟硅酸铵、一氟磷酸钠，以及氟化锡，如氟化亚锡和氯化亚锡。优选氟化钠。
除了氟化物化合物之外，还可包括防牙垢剂，如各种焦磷酸盐，包括二碱金属或四碱金属焦磷酸盐，如Na4P2O7、K4P2O7、Na2K2P2O7、Na2H2P2O7和K2H2P2O7长链多磷酸盐(如六偏磷酸钠)和环状磷酸盐(如三偏磷酸钠)。这些防牙垢剂以约1％至约5％(重量)的浓度包括在洁齿组合物中。
另一种可用于本发明洁齿组合物的活性剂为抗菌剂，其量可为洁齿组合物重量的0.2-1.0％(重量)。这种可用的抗菌剂包括基于酚或双酚化合物的非阳离子抗菌剂，例如卤化二苯醚，如三氯羟基二苯醚(2，4，4’-三氯-2’-羟基二苯醚)。阴离子聚羧酸酯在本发明洁齿组合物中合成阴离子聚羧酸酯也可作为洁齿组合物内的抗菌剂、防牙垢剂或其它活性剂的功效增强剂。这种阴离子聚羧酸酯一般以其游离酸或优选部分、或更优选全部中和的水溶性碱金属(如钾并优选钠)盐或铵盐的形式进行使用。优选马来酸酐或马来酸与另一种可聚合烯键式不饱和单体的1∶4-4∶1共聚物，优选分子量(M.W.)为约30,000至约1,800,000、最优选为约30,000至约700,000的甲基乙烯基醚/马来酸酐。这些共聚物的例子可得自GAF Corporation，商品名为Gantrez，如AN 139(M.W.500,000)、AN 119(M.W.250,000)、药物级S-97(M.W.700,000)、AN 169(M.W.1,200,000-1,800,000)和AN 179(M.W.大于1,800,000)，其中优选的共聚物为药物级S-97(M.W.700,000)。
当存在阴离子聚羧酸酯时，其使用量为有效得到所需的对洁齿组合物内抗菌剂、防牙垢剂或其它活性剂效力的增强效果的量。一般而言，阴离子聚羧酸酯在洁齿组合物中的存在量为约0.05％至约4％(重量)、优选为约0.5％至约2.5％(重量)。调味剂本发明洁齿组合物也可含有增香剂。用于本发明实践中的增香剂包括精油及各种食用香料醛、酯、醇和类似的物质。精油的例子包括留兰香油、薄荷油、冬青油、黄樟油、丁子香油、鼠尾草油、桉树油、甘牛至油、肉桂油、柠檬油、梨莓油、圆柚油和橙油。其它可用的是各种化学品，如薄荷醇、香芹酮和茴香脑。其中，最常用的是薄荷油和留兰香油。
增香剂以约0.1％至约5％(重量)、优选约0.5％至约1.5％(重量)的浓度掺入到洁齿组合物内。其它成分可将各种其它的物质掺入到本发明的洁齿组合物内，这些物质包括减感剂(如硝酸钾)、增白剂(如过氧化氢、过氧化钙和过氧化脲)、防腐剂、硅氧烷和叶绿素化合物。当存在这些添加剂时，其掺入到洁齿组合物中的量以对所需的性能及特征基本上不造成不利影响为原则。洁齿剂的制备洁齿剂的制备在本领域中是公知的，如见述于美国专利号3,996,863、3,980,767、4,328,205和4,358,437中，此处通过引用将其并入到本文中。更具体而言，为了制备本发明的洁齿剂，通常将湿润剂(如甘油、山梨醇、丙二醇和聚乙二醇)在搅拌下在常规的混合器内分散至水中。往分散体中加入有机增稠剂(如羧甲基纤维素(CMC)、角叉菜胶或黄原胶)、任何阴离子聚羧酸酯、任何盐(如氟化钠防龋剂)和任何增甜剂，搅拌所得的混合物直至形成均匀的凝胶相为止。往凝胶相加入颜料(如TiO2)和调节pH所需的任何酸或碱。混合这些成分直到获得均相为止。然后将混合物转移至高速/真空混合器内，在其中将无机增稠剂(如Zeodent 165)和表面活性剂成分加入到混合物中。此时加入本发明的二氧化硅水凝胶及组合物中所用的其它研磨剂。将水不溶的抗菌剂(如三氯羟基二苯醚)加溶于洁齿剂中的调味油中，然后将该溶液与表面活性剂一起加入到混合物内，然后在约20至50mm Hg、优选为约30mm Hg的真空下高速混合5-30分钟。在每一种情况下所得产物为均相产物、半固体产物、可挤压的膏状物或凝胶产物。
以下实施例进一步描述及展示本发明范畴内的优选实施方案。实施例仅用于举例说明，不能视之为对本发明的限制，因在不背离本发明精神及范畴的情况下可做出许多修改。
为比较起见，以组合物1相同的方式，采用总含量为20％(重量)的研磨剂制备标示为“组合物2”的对比洁齿剂，不同之处在于所述研磨剂仅由具有图2所示形态的沉淀二氧化硅研磨剂(Zeodent115)所组成。组合物2的各种成分也列举于下表I中。
表I洁齿剂配方成分 组合物1 组合物2甘油20.00 20.000丙二醇 0.500 0.500LB9505 0.400 0.400角叉菜胶CMC 2000S 1.100 1.100去离子水14.457 14.457糖精钠 0.300 0.300NaF 0.243 0.243山梨醇 20.500 20.500Gantrez S97液体 15.000 15.000TiO20.300 0.300NaOH(50％) 1.000 1.000Zeodent 115 10.000 20.000Sylodent XWA 65010.000 0Zeodent 165 3.500 3.500SLS粉 1.500 1.500调味剂 1.200 1.200总计100.00 100.00在室温的夹套式真空混合槽中制备组合物1和2。将甘油和山梨醇湿润剂加入到混合槽内的水中并开始搅拌。加入氟化钠盐、糖精钠增甜剂、羧甲基纤维素钠有机增稠剂和Gantrez S-97，继续搅拌直到获得均匀的凝胶相为止。将Ti2O颜料加入凝胶相，并用氢氧化钠调节pH。然后将Zeodent 165-二氧化硅增稠剂加入到研磨剂中，在高速搅拌及约30mm Hg真空度下将所得混合物加入到混合槽内。将三氯羟基二苯醚溶解于食用油质香精内形成溶液，将该溶液与月桂基硫酸钠表面活性剂一起加入到真空度仍保持在约30mm Hg的混合槽中。使混合及真空持续约15分钟。将pH约为7的可挤压膏状物的所得组合物装入管内。
采用如前述修改的Stookey法建立组合物1和2的PCR，并将结果记录于下表II中。通过上述的Heffrren法确定洁齿组合物的RDA值，其结果也记录于表II中。
表II组合物编号 PCR值RDA值1 158 1252 36 62参见表II，同时含有本发明二氧化硅水凝胶研磨剂和沉淀二氧化硅研磨剂的组合物1的PCR远高于仅含沉淀二氧化硅研磨剂的对照组合物2，组合物1和2的RDA值均基本上低于可接受的标准值，其中组合物1的PCR值明显大于对照组合物2的PCR值。
表III成分 组合物3组合物4纯净水10.00 10.00一氟磷酸钠0.760 0.760糖精钠0.50 0.50丙二醇13.79 14.09Iota角叉菜胶 0.250 0.200羧甲基纤维素钠0.250 0.200焦磷酸四钠2.00 2.00三聚磷酸钠3.00 3.00二氧化钛 1.00 1.00合成甘油 26.500 26.500氢氧化钠 1.00 1.00Zeodent 115(沉淀二20.0020.00氧化硅)Sylodent XWA 300(二-- --氧化硅凝胶)Sylodent XWA 650(二 10.00 --氧化硅凝胶)Zeodent 165 1.0 1.80碳酸氢钠 7.00 16.0调味剂 0.950 0.950过氧化钙 0.500 0.500月桂基硫酸钠 1.5 1.5总计 100.00100.00将组合物3和4的PCR和RDA值记录于下表IV中。
表IV组合物编号 PCR值 RDA值3188 1364116 99表IV所记录的结果中，虽然两种组合物的RDA值均远低于美国联邦药物管理局和美国牙科协会所设定的磨蚀度限值，但组合物3的PCR值显著高于对比洁齿组合物4的PCR值。
权利要求
1.一种洁齿组合物，该洁齿组合物包括含有约5％至约30％(重量)二氧化硅水凝胶颗粒的口腔可接受的赋形剂，所述含有约10％至约35％(重量)水的颗粒的(i)平均粒度为约5至约12微米；(ii)艾勒内尔硬度为1至约20；(iii)吸油量为约40至小于约100cc/100g；(iv)BET表面积为100至700m2/g二氧化硅；所述颗粒的形态学特征为玻璃贝壳状裂纹表面，籍此所述洁齿组合物的RDA为110至200，PCR为约150至约300。
2.根据权利要求1的洁齿组合物，其中所述组合物还包含一种氟离子源。
3.根据权利要求2的洁齿组合物，还包含一种表面活性剂。
4.根据权利要求3的洁齿组合物，其中所述组合物的pH大于约7，并且其中所述表面活性剂为月桂基硫酸钠。
5.根据权利要求4的洁齿组合物，还包含约5％至约70％的选自甘油、山梨醇、丙二醇及其混合物的湿润剂。
6.根据权利要求1的洁齿组合物，其中所述洁齿组合物含有一种防牙垢剂或抗菌剂或其混合物以及一种阳离子聚羧酸酯。
7.根据权利要求1的洁齿组合物，其中所述洁齿组合物的RDA为约120至约170。
8.一种减少牙垢和/或牙菌斑并且抑制龈炎的方法，所述方法包括将安全有效量的权利要求1的组合物施用于牙齿及其它口腔表面上。
9.一种减少牙垢和/或牙菌斑并且抑制龈炎的方法，所述方法包括将安全有效量的权利要求1的组合物施用于牙齿及其它口腔表面上。
全文摘要
一种高度洁净的低磨蚀洁齿剂，所述洁齿剂含有平均粒度为约5至约11微米的二氧化硅水凝胶，其艾勒内尔硬度为1至约20，吸油量为约40至小于约100cc/g，BET表面积为100至700m
文档编号A61K8/04GK1440270SQ01812406
公开日2003年9月3日 申请日期2001年5月8日 优先权日2000年5月9日
发明者G·A·杜尔加, M·普伦茨佩, P·J·普里奥洛, P·伦 申请人:高露洁-棕榄公司