专利名称：用于改进牙齿填充物表面的聚二烷基硅氧烷的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改进性能的牙齿填充物，所述牙齿填充物是通过用玻璃离聚物粘结剂组合物填充牙齿空腔(dental cavity)来形成的。具体而言，本发明涉及特定聚二烷基硅氧烷用于改进这些牙齿填充物的强度和表面的用途。另外，本发明涉及特定聚二烷基硅氧烷用于其他医疗和非医疗应用的用途，尤其是作为骨粘结剂组合物的用途。
背景技术：
玻璃离聚物粘结剂(“GIC”)，在本领域也称作氟铝硅酸盐玻璃粘结剂(“FAS”)，在相当长的时间内被广泛地用于临床和牙齿应用中，例如作为长效填充材料。参见US 4,376,835、US 5,063,257、US5,453,456、US 5,552,485和US 5,670,258，所有文献都并入本文作为参考。
WO 2004/108095(优先权日为2003年6月5日，
公开日为2004年12月16日)公开了一种改进的玻璃离聚物粘结剂组合物(也表示为玻璃卡波姆粘结剂组合物或“GCC”)，其可通过用(a)具有端羟基的聚二烷基硅氧烷(其中所述烷基含有1-4个碳原子)、(b)酸的水溶液处理氟硅酸盐玻璃粉末，以及(c)分离经处理的氟硅酸盐玻璃粉末与所述酸的水溶液而得到的。
在此专利申请中，使用术语GIC，其也应被理解为包括GCC。
市售的GIC例如为3M ESPE的Ketacmolar，GC Corp.的FujiIX以及Voco GmbH的Ionofil Molar AC。
商业上，GIC是制造商以胶囊与包含怎样活化GIC的说明的印刷品在一起的形式提供的。显而易见，也可通过分别提供各组分、将他们加在一起并手工活化来实现活化。牙医采用的使用方法是用经活化的GIC填充牙齿空腔，然后使其固化，优选使用超声和/或加热来固化。
然而，由现有技术的GIC制备的填充物仍具有若干缺点。例如，使用现有技术的GIC可以得到的牙齿填充物的强度(即，挠曲强度和压缩强度)、刚度、硬度和溶解度性能通常是不足的。这些填充物的表面也不是很平滑的，导致其难以被抛光。这些填充物另外的缺点是其相对低的耐磨性，这归因于GIC的相当高的水溶性(常规的GIC在水性介质中具有相对太高的溶解度，尤其酸性含水介质可在嘴内占优势，使得固化的GIC的耐磨性不令人满意)。另外，为获得可接受的强度，已知的GIC需要相当长的固化时间。再者，GIC的可操作性不足。这些材料是高粘性液体，难以施用和难以完成平滑填充。因此，仍需要具有改进强度和表面的牙齿填充物。
因此，本发明的目的是提供给熟练医师以一种方法，使他能够制成具有改进强度和表面的牙齿填充物。
发明内容
本发明的发明人惊奇地发现，当用常规GIC填充牙齿空腔来形成牙齿填充物、并随之用聚二烷基硅氧烷对未完全固化的牙齿填充物进行后处理时，导致牙齿填充物格外具有改进强度的表面。本发明因此涉及具有端羟基的聚二烷基硅氧烷(其中所述烷基含有1-4个碳原子)用于改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的用途。
可选地，本发明涉及具有端羟基的聚二烷基硅氧烷(其中所述烷基含有1-4个碳原子)作为制备用于改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的填充组合物的活性成分的用途。
本发明还涉及一种改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的方法，其中，用具有端羟基的聚二烷基硅氧烷(其中所述烷基含有1-4个碳原子)处理已经通过用玻璃离聚物组合物填充牙齿空腔形成的牙齿填充物的表面。在本发明的范围内，在固化牙齿填充物材料之前或之后，牙齿填充物的表面用聚二烷基硅氧烷处理。
本发明还涉及一种牙齿填充物组合物，其包括具有端羟基的聚二烷基硅氧烷(其中所述烷基含有1-4个碳原子)，并且涉及所述牙齿填充物组合物用于改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的用途。
另外，本发明还涉及聚二烷基硅氧烷作为用于骨粘结剂组合物的添加剂的用途，在包括断骨、外科手术移除骨部分、损坏骨、退化骨和脆骨等的情形下，所述骨粘结剂组合物被用于恢复、置换或增强骨和牙齿的骨结构。
具体实施例方式
与根据现有技术的方法制备的牙齿填充物相比，根据本发明方法得到的牙齿填充物表现出具有改进的强度和较低的溶解度，因此，对磨损较不敏感。另外，根据本发明方法得到的固化的牙齿填充物的表面表现出是很平滑的，使得牙齿填充物的精制(例如抛光)更容易许多。本发明的另外重要优点是GIC的可操作性得到改进熟练的医师首先将GIC施用到空腔中，然后用聚二烷基硅氧烷来完成填充。本发明的发明人预计聚二烷基硅氧烷与GIC的顶层混合，并且所述混合的顶层表现出比单独的GIC固化更快。
施用聚二烷基硅氧烷后，牙齿填充物被固化，优选使用超声和/或加热来固化。如本领域公知的，牙科所用的超声装置也产生热量。明显地可以使用各种热源，例如包括加热灯的红外源、加热针等。然而，在本发明的范围内，聚二烷基硅氧烷是在固化步骤后施用，或者聚二烷基硅氧烷是在固化步骤前以及之后施用。
优选地，聚二烷基硅氧烷是在用GIC填充空腔后的少于5分钟的时间内施用，因为GIC的固化已经在环境温度内发生。更优选地，此时间少于3分钟，尤其优选少于1分钟。
根据本发明，聚二烷基硅氧烷可以是线性的或者是环状的。其还可以是不同聚二烷基硅氧烷的搀和物，例如高动力学粘度的聚二烷基硅氧烷和低动力学粘度的聚二烷基硅氧烷的搀和物。还优选聚二烷基硅氧烷的烷基是甲基。所述动力学粘度优选为25℃下约1cSt至约100,000cSt[约1至约100,000mm2/s]，更优选为25℃下约100cSt至约10,000cSt[约100至约10,000mm2/s]，甚至更优选为25℃下约500cSt至约5,000cSt[约100至约10,000mm2/s]。粘度为25℃下约1000cSt[约1000mm2/s]得到最好的结果。显然，本发明的聚二烷基硅氧烷可以是多种或搀和的具有不同粘度的聚二烷基硅氧烷，其中所述多种或搀和的具有不同粘度的聚二烷基硅氧烷配制的方式是所述多种或搀和的聚二烷基硅氧烷的粘度为25℃下约1000cSt[约1000mm2/s]。
本发明中可以使用的GIC例如是US 4,376,835、US 5,063,257、US 5,453,456、US 5,552,485、US 5,670,258和WO 2004/108095中公开的那些，所有文献都并入本文作为参考。
然而，根据本发明，优选GiC是GCC(如WO 2004/108095中公开)，其可通过用(a)具有端羟基的聚二烷基硅氧烷(其中所述烷基含有1-4个碳原子)、(b)酸的水溶液来处理氟硅酸盐玻璃粉末、以及(c)分离经处理的氟硅酸盐玻璃粉末与所述酸的水溶液而获得的。
氟硅酸盐玻璃粉末颗粒通常在其表面脱除钙，使得颗粒粉末表面的原子比Si/Ca与芯核区域中的原子比Si/Ca的商为至少2.0，优选为至少3.0，最优选为至少4.0。本发明的粉末颗粒的钙含量由表面向芯核区域渐进地增加。
脱除区的深度取决于在每个独立情况下给出的条件。然而，脱除区优选延伸至深度为至少约10nm，更优选至少约20nm，最优选至少约100nm。这些范围特别适合于氟硅酸盐玻璃粉末在牙科的应用。为了其他目的，例如用于骨粘结剂中，脱除区也可更深，例如可以为200至300nm。
如本领域已知的，所述氟硅酸盐玻璃粉末是对具有相应于粉末芯核区域的组成的玻璃粉末进行表面处理而得到的。在表面处理时，每单位体积的硅原子数基本保持恒定。因此，通过形成相关原子比例与硅百分比例的商，得到每单位体积其他类原子的绝对原子数的实际变化。因此，表面的原子比Si/Ca与芯核区域的原子比Si/Ca的商构成了表征氟硅酸盐粉末的有用值。
确定玻璃粉末的Ca脱除率的表面测量适合通过化学分析光电显微镜(CSCA)来实施。此方法已经由R.S.Swingle II和W.M.Riggs在Critical Reviews in Analytical Chemistry，Vol.5，Issue 3，267-321页，1975中描述，以及K.Levsen在″Chemie in unserer Zeit″，Vol.40，48-53页，1976中描述。支持以上描述的测量数据列在US 4,376,835中。
氟硅酸盐玻璃粉末的平均粒度(重均)为至少0.01μm，优选至少0.5μm，更优选至少1.0μm，最优选至少3.0μm。为了用于牙齿，平均粒度(重均)为0.01-50.0μm，优选1.0-20.0μm，更优选3.0-15.0μm，最优选3.0-10.0μm。颗粒具有的最大粒度为200μm，优选150μm，更优选100μm，尤其优选60μm。为了用作牙齿粘结剂或用作骨粘结剂组合物的添加剂，最大粒度为25μm，优选20μm。为了实现好的机械性能，优选粒度分布不是过于狭窄的，通常，这是例如通过常规的研磨和粗糙物的分级实现的。
所述氟硅酸盐玻璃粉末是由具有下述粉末芯核区域平均组成的玻璃粉末制备的。为此，DE A 2,061,513和表I中所描述的玻璃粉末是适合的。通常，用作起始材料的玻璃粉末是通过以下过程得到的在高于950℃的温度下将各起始组分熔合在一起，淬火，然后研磨。所述起始组分可以例如是适当量范围的DE A 2,061,513中所述的化合物。
这样得到的粉末然后进行表面处理。所述粉末是例如通过用适合的化学试剂除去Ca而得到的。
例如，起始玻璃粉末在表面用酸处理，优选在室温下进行。为此，采用含有酸性基团的物质，优选形成可溶钙盐的物质。各钙盐不足的水溶性可以通过每单位粉末大量的液体来补偿到一定程度。反应时间在几分钟和几天之间变化，取决于所采用酸的强度和浓度。
因此，例如，对于粉末的制备，可以使用盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、丙酸和高氯酸。
所采用酸的浓度为0.005-50重量％，优选0.01-10重量％，更优选0.05-3重量％。
在各反应时间后，粉末由溶液中分离出来，并完全洗涤，以在粉末颗粒的表面上基本上不留下可溶的钙盐。最后，粉末进行干燥，优选在70℃之上干燥，并且过筛到希望的粒度范围。
所采用的酸越强，该酸作用于粉末上时间越长，则与混合流体混合后的处理时间就越长。
有利的粉末表面特征容许在粘结剂混合物内极高的粉末/流体比，导致硬化的材料的高强度值。使用特别反应性的混合流体的可能性具有同样的作用。此外，本发明的粘结剂的处理时间可以修整以符合使用者的需求。处理时间的长度几乎不影响随后的硬化阶段，使得在长处理时间时，发生快速固定和早的水不敏感性。
为形成牙齿粘结剂或骨粘结剂，玻璃粉末可与例如在DE A2,061,513、DE A 2,439,882和DE A 2,101,889中所述的常规聚羧酸水溶液混合。适合的聚羧酸是聚马来酸、聚丙烯酸和它们的混合物，或者是共聚物，尤其是马来酸/丙烯酸共聚物和/或丙烯酸/衣康酸共聚物。确信使用极度反应性的玻璃粉末，较低反应性的聚羧酸将被采用，从而得到令人满意的硬化特性。
为了加速和改进所述玻璃离聚物粘结剂的硬化，可以DE A2,319,715的方式在混合期间加入螯合剂。代替通常使用聚羧酸水溶液作为混合流体，玻璃粉末也可与干燥粉末状聚羧酸以相应比例预混合，因为固体物质彼此之间不进行反应。在此情况下，水被用作混合流体，优选为螯合剂与任选的常规添加剂如抑菌剂的水溶液。
为了避免计量错误，并且为了达成最优的机械性能，粉末可以以预配料的形式使用。例如玻璃粉末被加入塑料容器中。然后粘结剂可以与所述塑料胶囊机械混合，或者可以清空容器并且手工制备混合物。在此情况下例如使用滴瓶或者使用注射器加入聚羧酸水溶液。在所谓的振动器胶囊(例如相应于DE A2,324,296)中使用本发明的粉末是适合的。预定量的粉末被准备好，保持在所谓的主室内，同时流体被容纳在侧面夹子下的单独垫子内。通过对所述夹子施加压力，流体通过孔喷淋入主室内，然后能够进行机械混合。在两种类型的胶囊内，纯玻璃粉末可以被玻璃粉末与干燥聚羧酸预定量的混合物来代理。流体组分然后是水或螯合剂的水溶液。
如果玻璃粉末与干燥聚羧酸的混合物被粒化，使用该混合物尤其有利。为此，干燥聚羧酸在除去粗糙部分后以微细形式使用。完全搀和所述聚羧酸粉末与玻璃粉末后，可以在常规造粒机内制备粒料。必须选择压紧压力，使得在添加所述混合流体(例如，水或酒石酸水溶液)后，粒料仍可容易地加工为粘结剂，同时另一方面，他们具有用于运输的足够机械稳定性。以此方式制备的粒料容许在短暂溶解后，以极为简单的混合入粘结剂糊状物内，例如在相应量的酒石酸溶液中。
氟硅酸盐玻璃粉末的颗粒的平均粒度优选为约0.5μm至约200μm，更优选为约3μm至约150μm，甚至更优选为约3μm至约100μm，尤其优选约20μm至约80μm。
优选酸的水溶液包括无机酸或有机酸。甚至更优选所述酸的水溶液包括有机酸，其中所述有机酸优选为聚合物，例如聚丙烯酸。所述酸的水溶液优选pH值在2-7的范围内。
已经发现本发明的聚二烷基硅氧烷是在骨粘结剂组合物中适合且有益的添加剂，所述骨粘结剂组合物用于恢复、增强、修补或置换哺乳动物内的骨结构。这样的骨结构存在于骨以及牙齿中。如本领域已知的，骨损伤是在由于断骨、外科手术移除骨部分、损坏骨、退化骨和脆骨造成的。聚二烷基硅氧烷也可用作骨移植物或其他待移植在骨结构中的物体的涂覆材料。
权利要求
1.具有端羟基的聚二烷基硅氧烷用于改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的用途，其中所述烷基含有1-4个碳原子。
2.权利要求1的用途，其中所述聚二烷基硅氧烷是线性的或环状的。
3.权利要求1或2的用途，其中所述聚二烷基硅氧烷的烷基是甲基。
4.权利要求1-3之一的用途，其中所述聚二烷基硅氧烷的动力学粘度为25℃下约1cSt至约100,000cSt。
5.权利要求1-4之一的用途，其中所述玻璃离聚物粘结剂组合物是通过以下步骤获得的(a)用具有端羟基的聚二烷基硅氧烷处理氟硅酸盐玻璃粉末，其中所述烷基含有1-4个碳原子，(b)用酸的水溶液处理氟硅酸盐玻璃粉末，(c)分离经处理的氟硅酸盐玻璃粉末与所述酸的水溶液。
6.权利要求5的用途，其中所述氟硅酸盐玻璃粉末的颗粒的平均粒度为约0.01至约200μm。
7.权利要求5或6的用途，其中所述酸的水溶液包括无机酸或有机酸。
8.权利要求7的用途，其中所述有机酸为聚合物。
9.权利要求5-8之一的用途，其中所述酸的水溶液的pH在2至7的范围内。
10.具有端羟基的聚二烷基硅氧烷作为用于制备改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的填充组合物的活性成分的用途，其中所述烷基含有1-4个碳原子。
11.改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的方法，其中，用具有端羟基的聚二烷基硅氧烷处理已经通过用玻璃离聚物组合物填充牙齿空腔形成的牙齿填充物的表面，其中所述烷基含有1-4个碳原子。
12.权利要求11的方法，其中在用聚二烷基硅氧烷处理后，所述牙齿填充物通过超声和/或加热来固化。
13.权利要求11的方法，其中在用聚二烷基硅氧烷处理前，所述牙齿填充物通过超声和/或加热来固化。
全文摘要
本发明涉及具有端羟基的聚二烷基硅氧烷用于改进基于玻璃离聚物粘结剂组合物的牙齿填充物的强度和表面的用途，其中所述烷基含有1－4个碳原子。
文档编号A61K6/083GK1946365SQ200580008821
公开日2007年4月11日 申请日期2005年3月21日 优先权日2004年3月19日
发明者威廉·弗雷德里克·范登博斯, 雷蒙·尼古拉斯·布鲁诺·范杜伊内恩 申请人:健康玻璃基金会