一种牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂及其制备和应用的制作方法

1.本发明涉及矫治器清洁技术领域，尤其涉及一种牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂及其制备和应用。


背景技术：

2.正畸矫治主要是针对错颌畸形进行调整，即指在人的生长发育过程中，对由于各种原因而引起的牙齿排列不齐、上下牙弓关系错位、上下颌骨位置或大小异常以及牙颌与面颅关系不协调等进行治疗。正畸矫治是目前临床上应用最广泛的高效能矫治技术，在改善牙齿美观度的同时还能提高咀嚼效率。
3.隐形矫治器是20世纪90年代末出现的热塑性可摘戴的透明矫治器，矫治过程中不使用弓丝和托槽，可以摘取，不影响美观。为了实现持续性的牙齿移动，每副矫治器需在患者口内佩戴1～2周，每天佩戴时间大于20h。有研究发现，即使患者在正畸治疗过程中严格遵医嘱维护口腔和矫治器的卫生，矫治器表面也会吸附口腔微生物，在材料表面形成牙菌斑生物膜。
4.牙菌斑生物膜是在牙齿表面逐渐沉积的生物薄膜，由食物残渣、脱落的口腔细胞、唾液和细菌共同构成。患者佩戴矫治器1h以内，矫治器材料表面就会出现沉淀物；6～12h内，细菌开始定植，菌群最开始主要粘附于矫治器凸起的边缘和表面较粗糙的部分，佩戴一段时间后矫治器会出现微裂纹、磨损和分层区域、局部钙化生物膜沉积以及透明度下降，其中，矫治器表面的粗糙程度增加，在一定程度上会提高细菌对矫治器表面的黏附力。2周内，矫治器表面会有不同种类的细菌交错排列、堆积，形成成熟的牙菌斑生物膜，矫治器靠近牙齿的部分或与附件相连的部位较为隐蔽，容纳着更多的牙菌斑生物膜。
5.牙菌斑生物膜的生长不仅影响了矫治器的美观，而且是细菌相关疾病发展的潜在危险因素。正畸治疗6个月后，口内的变异链球菌、乳酸杆菌和白色念珠菌的细菌总数会大幅度的提高，极易引发牙周病、口臭和龋齿。矫治器的清洁不仅能减少细菌进入口腔，而且还能保持矫治器的美观、透明和无异味，同时对矫治器的性能也有一定的影响，进而在一定程度上可能影响最终矫治效果。
6.目前，矫治器的清洁方法主要有两种，一种是物理方法，另一种是化学清洗。物理清洁主要是采用牙刷刷洗，但是牙刷刷洗只能清除部分牙菌斑，矫治器在靠近牙齿尖端的部分和附件的凹陷处很难清洁到，而且牙刷的摩擦磨损会导致矫治器透光率大大下降，降低矫治器的力学性能。化学清洗主要是各种类型的清洁剂，如双氧水清洁剂、漱口水、氯己定溶液、生物膜清洗剂等，对矫治器进行浸泡或刷洗，然后用流水彻底冲洗再进行佩戴。化学清洗的方法能够有效减少牙菌斑的堆积，但是操作比较繁琐，效果短暂，而且强氧化型杀菌剂的使用容易导致矫治器材料力学性能衰减，影响矫治精准度；还会导致矫治器表面粗糙度增大，菌斑更容易附着，透光率下降，美学效果降低。现有技术中有采用过氧化物清洁剂，如发明专利cn102552054b公开的一种假牙泡腾片及其制备方法和应用，采用过碳酸钠和过硫酸钠作为氧化剂。但是，从矫治器的使用研究看，频繁地使用化学清洗剂清洗，操作
繁琐，而且会对矫治器造成损伤。
7.鉴于现有矫治器清洗方式存在的缺陷，发明人基于口腔护理产品的角度，提出一种新型的具有快速杀菌和牙齿护理功能的牙齿矫治器用凝胶型清洁剂及其制备和应用。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的在于克服现有矫治器清洗剂产品存在的缺陷，提供一种具有快速杀菌和牙齿护理功能的凝胶型清洁剂及其制备和应用。该凝胶型清洁剂能够涂抹在矫治器内部，具有杀菌速度快、杀菌率高、护理牙齿且效果持久的特点，另外，该凝胶型清洁剂还能提高矫治器佩戴的便捷性。
9.本发明首次提出如上所述的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，并提供了一种全新的牙齿隐形矫治器的清洗方式，与传统的浸泡和刷洗完全不同，本发明中的凝胶型清洁剂为无色透明态，在佩戴牙齿矫治器时即可通过涂抹等方式置于牙齿矫治器的内表面，因其所具备的凝胶状态，可以很好地深入其靠近牙齿尖端的部分和附件的凹陷处，且在长时间的佩戴中，能够持续保持稳定、优异的杀菌性能，避免因佩戴的时间延长使牙齿矫治器透明度等指标下降，影响杀菌效果和美观；进一步地，在取出该牙齿矫治器后，也可以通过常规的水进行冲洗去除的凝胶型矫治器清洁剂。通过在牙齿矫治器的使用期间使用本发明的凝胶型清洁剂，既避免了牙菌斑生物膜的产生，而且取出后水清洗即可去除残留清洁剂，不会损伤牙齿矫治器的表面，更加不会破坏牙齿矫治器的力学性能。而且，凝胶型清洁剂中的其他组分，如牙齿美白剂、生物酶，在长时间的佩戴中还能够长期作用于牙齿表面，具有美白牙齿、抑制口腔细菌滋生、健康牙龈的效果；此外，凝胶型清洁剂能够润滑矫治器表面，还能起到便于矫治器的佩戴的作用。
10.在本发明的研究过程中发现，凝胶剂清洁剂的长效杀菌性能和其杀菌成分在体系中的稳定性有直接关系，本发明通过特定的凝胶剂，并控制杀菌剂和生物酶的种类和含量，使所述牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂同时具备优异的初期杀菌率和长效杀菌率，可在1min内杀灭变异链球菌、乳酸杆菌和白色念珠菌，细菌杀灭率高达99.999％，有很好的杀菌效果；而且在90天后，本发明的凝胶型清洁剂的细菌杀灭率仍高达99.999％，具有长效杀菌效果。
11.具体地，本发明提供一种牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，包括: 凝胶剂、杀菌剂、生物酶和水；
12.所述凝胶剂为纤维素胶、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸钠、壳聚糖、聚乙烯醇和卡波姆类中的一种以上；所述杀菌剂为胍类杀菌剂和/或植物类杀菌剂；所述生物酶为葡萄糖氧化酶、葡聚糖酶、蛋白水解酶、淀粉酶、溶菌酶和超氧化物歧化酶中的一种以上；
13.凝胶型清洁剂中，所述凝胶剂与所述杀菌剂的质量之比为 1～10:0.01～5.0，所述凝胶剂与所述生物酶的质量之比为1～10:0.01～5，所述凝胶剂的质量分数为1～10％。
14.优选地，所述凝胶剂与所述杀菌剂的质量之比为1～10:0.01～4.0；
15.优选地，所述凝胶剂为黄原胶。
16.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，所述胍类杀菌剂为醋酸氯己定、葡萄糖酸氯己定、聚六亚甲基双胍、聚六亚甲基胍和聚六亚甲基胍盐中的至少一种；所述植物类杀菌剂为姜根提取物、姜精油、丹皮酚、麝香草酚、桉叶油素、金银花提取物、厚朴
提取物、儿茶素和葡萄柚提取物中的至少一种。
17.本发明通过对比发现，当胍类杀菌剂与植物类杀菌剂配合使用时，杀菌范围更广，杀菌效果更好，而且对人体毒性小，刺激性小。
18.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，还包括:牙齿美白剂和/或氟化物；
19.所述牙齿美白剂为植酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和乙二胺四乙酸钠中的一种以上；
20.所述氟化物为单氟磷酸钠、氟化钠和氟化锶中的一种以上。
21.优选地，所述凝胶剂与所述牙齿美白剂的质量之比为 1～10:0.1～10.0，优选为1～10:0.1～8.0；
22.优选地，所述凝胶剂与所述氟化物的质量之比为1～10:0.1～10.0，优选为1～10:0.1～5.0。
23.本发明所选用的牙齿美白剂，如植酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸钠等，有较强的络合力，能够与沉积在牙面的烟渍、茶渍等有色污渍作用，生成能溶于水的有机复合盐，促进蛋白质和色素在牙釉质表面的解吸附，减少烟渍、茶渍等在牙面的形成，抑制牙菌斑的矿化，拒绝新色斑出现。
24.本发明发现，当在所述凝胶型清洁剂中加入本发明中的氟化物时，该氟化物能够长期作用于牙齿表面，促进牙齿再矿化，具有护理牙齿的功效。
25.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，还包括:风味剂；所述风味剂为口气清新剂、清凉剂和香精中的一种以上；
26.优选地，所述口气清新剂为柠檬酸锌、0-伞花烃-5-醇、茶叶提取物、甘草提取物和两面针提取物中的一种以上。
27.优选地，所述清凉剂为薄荷脑和/或冰片。
28.优选地，所述香精为花香、水果香、茶香、薄荷香、海洋香中的至少一种。
29.更优选地，所述口气清新剂的质量占比≤0.5％；
30.更优选地，所述清凉剂的质量占比≤0.5％；
31.更优选地，所述香精的质量占比≤0.5％。
32.本发明提供的凝胶型清洁剂中含有口气清新剂、清凉剂和香精，具有清新口气，提神醒脑，让人心情愉悦的效果。
33.上述一种具有快速杀菌和护理牙齿功能的凝胶型清洁剂产品中所述重量可以是μg、mg、g、kg等公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
34.本发明还提供如上所述的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的制备方法，包括:
35.将所述凝胶剂和所述水混合使所述凝胶剂溶胀，得凝胶a；
36.将所述杀菌剂加入所述凝胶a中混合均匀得凝胶b；
37.将所述生物酶加入所述凝胶b中混合均匀。
38.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的制备方法，还包括:将牙齿美白剂和/或氟化物在加入所述生物酶时加入所述凝胶b 中混合均匀的步骤。
39.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的制备方法，还包括:将风味剂加入所述牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂中的步骤。
40.本发明还提供如上所述的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的应用，包括:将所述凝胶型清洁剂涂抹在所述牙齿矫治器的内部后佩戴在牙齿上；优选地，所述牙齿矫治器的材质为热塑性聚氨酯(tpu)、聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己二烯二亚甲基对苯二甲酸酯(petg)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)中的一种以上。本发明中的凝胶型清洁剂特别适用于材质为热塑性聚氨酯(tpu)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己二烯二亚甲基对苯二甲酸酯(petg)的牙齿矫治器，这类矫治器具有优异的稳定性和力学性能。
41.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的应用，所述牙齿矫治器上所述凝胶型清洁剂的涂抹量为1～20g。
42.根据本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的应用，所述牙齿矫治器上的所述凝胶型清洁剂采用水直接冲洗去除。
43.本发明提供的一种牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，因其所具备的凝胶状态，可以很好地深入其靠近牙齿尖端的部分和附件的凹陷处，且在长时间的佩戴中，能够持续保持稳定、优异的杀菌性能，避免因佩戴的时间延长使牙齿矫治器的透明度等指标下降，影响杀菌效果和美观；取出后水清洗即可去除残留清洁剂，不会损伤牙齿矫治器的表面，更加不会破坏牙齿矫治器的力学性能。而且，凝胶型清洁剂中的其他组分，如牙齿美白剂、生物酶，在长时间的佩戴中还能够长期作用于牙齿表面，具有美白牙齿、抑制口腔细菌滋生、健康牙龈的效果。
44.本发明提供的一种牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂，不仅杀菌时间短，可在1min内杀灭变异链球菌、乳酸杆菌和白色念珠菌，细菌杀灭率高达99.999％，有很好的杀菌效果；而且能够促进牙齿再矿化，护理牙齿；能够抑制牙菌斑的矿化，拒绝新色斑出现；具有清新口气，提神醒脑的功效。
45.本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的制备方法简单，工艺容易控制，效果稳定。
46.本发明提供的牙齿矫治器用的凝胶型清洁剂的应用，与传统的浸泡和刷洗完全不同，其为无色透明态，在佩戴牙齿矫治器时即可通过涂抹等方式置于牙齿矫治器的内表面，而且利于矫治器的佩戴。
具体实施方式
47.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
49.实施例1～10
50.(1)按表1中实施例1～10的配方称取各原料；
51.(2)将凝胶剂加入水中，搅拌使凝胶剂溶胀，得凝胶a；
52.(3)将杀菌剂加入凝胶a中，搅拌均匀，得凝胶b；
53.(4)将牙齿美白剂、氟化物和生物酶依次加入凝胶b中搅拌均匀，得凝胶c；
54.(5)将口气清新剂、清凉剂和香精依次加入凝胶c中，搅拌均匀，即得凝胶型清洁剂。
55.表1
[0056][0057]
[0058][0059]
对比例1
[0060]
一种清洁剂，其配方和制备过程与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将实施例1中的凝胶剂替换为聚维酮k30(pvp)。
[0061]
对比例2
[0062]
一种清洁剂，其配方和制备过程与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将实施例1中的生物酶替换为水。
[0063]
对比例3
[0064]
一种清洁剂，其配方和制备过程与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将实施例1中的杀菌剂替换为过氧化氢(h2o2)。
[0065]
试验例1
[0066]
对实施例1～10中的凝胶型清洁剂的杀菌效果进行测试，选用的菌种为变异链球菌、乳酸杆菌和白色念珠菌。
[0067]
菌悬液的配制：用无菌蒸馏水5ml，将24h培养的变异链球菌、乳酸杆菌、白色念珠
菌分别用0.03mol的磷酸盐缓冲液稀释成菌悬液。
[0068]
菌悬液定量杀菌试验：无菌试管中分别取5.0ml实施例1～10中的凝胶型清洁剂水溶液(凝胶与水比例为1:1)，然后分别取菌悬液0.1ml 加入至5.0ml实施例1～10中的凝胶型清洁剂水溶液混匀。作用至1min 时间，分别取1ml菌药混合液加入至含5ml中和剂的无菌试管中混匀。中和作用10min后取该液1.0ml接种无菌平皿，倾注普通营养琼脂培养基，于37℃温箱倒置培养24h(变异链球菌、乳酸杆菌)，48h(白色念珠菌)，计数平板菌落数，实验平均三次，取平均值，计算杀菌率。测试结果如表2所示。
[0069]
表2凝胶型清洁剂的杀菌效果
[0070][0071][0072]
由表2可见，本发明的凝胶型清洁剂，1min内杀灭变异链球菌、乳酸杆菌、白色念珠菌。杀菌率较高，杀菌较快，可快速彻底的杀灭细菌。而对比例1采用聚维酮k30作为凝胶剂，由于聚维酮k30与植物型杀菌剂的功效物质，如姜酚、丹皮酚等，有很强的络合性，导致植物型杀菌剂的杀菌功效降低，清洁剂的杀菌率降低。对比例2未采用生物酶，清洁剂的杀菌率有所下降。对比例3采用过氧化氢作为杀菌剂，导致凝胶型清洁剂具有强氧化性，与生物酶发生冲突，体系的杀菌率有所降低。
[0073]
试验例2
[0074]
测定实施例1～10中凝胶型清洁剂的ph值。
[0075]
测试方法：根据《杀菌技术规范》(2002年版)中规定的ph值测试方法对本发明的实施例1～10中凝胶型清洁剂的ph值进行测试。将实施例1～10中凝胶型清洁剂，各取50ml置于烧杯中，测量其ph值，测试结果如表3所示。
[0076]
表3凝胶型清洁剂的ph值
[0077][0078][0079]
试验例3
[0080]
测定实施例1～10中凝胶型清洁剂的稳定性。
[0081]
测试方法：根据《杀菌技术规范》中的测试方法对本发明的实施例1～10中凝胶型清洁剂的稳定性进行测试。将实施例1～10中凝胶型清洁剂置于37℃温箱内储存90d后取出，观察实施例1～10中凝胶型清洁剂的外观，实施例1～10中凝胶型清洁剂稳定，无分层现象。
[0082]
测定凝胶型清洁剂存储90天前后有效杀菌成分含量；按照《gb/t 26367-2020胍类消毒剂卫生要求》测量醋酸氯己定、葡萄糖酸氯己定、聚六亚甲基双胍、聚六亚甲基胍和聚六亚甲基胍盐的含量；按照《中国药典》2020年版测试姜根提取物中姜辣素、姜酚含量，以及丹皮酚、麝香草酚、儿茶素和过氧化氢的含量；按照高锰酸钾法测试过氧化氢的含量；通过有效杀菌剂含量的变化，计算有效杀菌成分下降率。
[0083]
计算公式：有效杀菌成分下降率＝(存储前有效杀菌成分含量-存储后有效杀菌成分含量)/存储前有效杀菌成分含量
×
100％。
[0084]
测试结果如表4所示。
[0085]
表4凝胶型清洁剂有效杀菌成分含量下降率
[0086][0087][0088]
由表4可见，本发明的凝胶型清洁剂较为稳定，长时间存放后有效杀菌成份含量变化不大，可长时间保持较好的杀菌效果。对比例3 采用过氧化氢作为杀菌剂，稳定性较差，37℃储存90d后，有效杀菌成分下降率达27.8％。
[0089]
试验例4
[0090]
测定实施例1～10中凝胶型清洁剂的长效杀菌性能。
[0091]
将实施例1～10中凝胶型清洁剂置于37℃温箱内储存90d后取出，按试验例1的方法对实施例1～10中的凝胶型清洁剂的杀菌效果进行测试，选用的菌种为变异链球菌、乳酸杆菌和白色念珠菌。
[0092]
测试结果如表5所示。
[0093]
表5存储90天后凝胶型清洁剂的杀菌效果
[0094][0095][0096]
由表5可见，本发明的凝胶型清洁剂放置90天后，仍能在1min内快速杀灭变异链球菌、乳酸杆菌和白色念珠菌，具有长效、稳定的杀菌性能。对比例1由于采用聚维酮k30作为凝胶剂，由于聚维酮k30与多酚化合物有很强的络合性，清洁剂的杀菌率降低致99.9％。对比例2放置90天后，清洁剂的杀菌率仍有99.99％。对比例3采用过氧化氢作为杀菌剂，放置90天后,过氧化氢含量降低，体系的杀菌率降低至99％。
[0097]
试验例5
[0098]
测定实施例1～10中凝胶型清洁剂长期使用时对矫治器的性能的影响。
[0099]
将热塑性聚氨酯(tpu)牙齿矫治器材料加工成尺寸为50.8mm
×
12.7mm
×
1.0mm的100个样品，随机分为十组(每组各有10个样本)。对于所有组样本，两侧共涂抹10g实施例1～10中的凝胶剂，每周两次(每周一和周四)，涂抹后浸泡到唾液中；每次涂抹前，用流水清洗矫治器样品，更换新鲜唾液，进行共计6个月。测试牙齿矫治器材料的透光率，表面粗糙度和拉伸弹性模量。牙齿矫治器材料透光率的测试方法参考文献spinkls,rungruanganutp,megremiss,kellyjr.comparisonofanabsoluteandsurrogatemeasureofrelativetranslucencyindentalceramics.dentmater.2013；29:702
–
707.，采用分光光度计进行测量；矫治器材料的表面粗糙度采用表面轮廓仪进行测量；矫治器材料的拉伸弹性模量采用万能力学试验机进行测量；
[0100]
测试结果如表6所示；
[0101]
表6矫治器材料的性能
[0102][0103]
由表6可见，本发明的凝胶型清洁剂对热塑性聚氨酯牙齿矫治器材料进行长达6个月的涂抹、浸泡处理，材料的透光率、表面粗糙度和拉伸弹性模量未发生明显的变化，长期使用本发明的凝胶型清洁剂对矫治器的性能无不利影响。而对比例3采用过氧化氢作为杀菌剂，有强氧化性，导致热塑性聚氨酯牙齿矫治器材料表面粗糙度增加到 0.21μm，透明度降低致82％，拉伸弹性模量也降低至803.2mpa。
[0104]
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。