作为牙科材料的抗菌添加物的玻璃组分的制作方法

专利名称：作为牙科材料的抗菌添加物的玻璃组分的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于牙齿修复材料的抗菌添加物，例如用于牙科玻璃以及牙齿修复的抗菌材料的抗菌添加物，即所谓的抗菌牙科玻璃。用于牙齿修复的材料包括特别用于牙齿填充(补牙)的材料，其中牙齿填充材料包括例如玻璃离子聚合粘固粉、复合材料或玻璃离子交联聚合物复合材料(Kompomer)。其它用于牙齿修复的材料也理解为，用于牙科陶瓷以及牙科玻璃的涂覆材料或镶嵌材料中的添加物，特别是抗菌的添加物。例如在DE 4323143 C1中公开了一种牙科玻璃，将其公开的内容在本申请中完全引用。
该抗菌添加物涉及到抗菌和/或消毒的玻璃组分或玻璃陶瓷。
该玻璃组分优选呈粉末、纤维、薄片或球状的添加物。
该抗菌添加物特别应用在补牙材料的领域中。
用于补牙的材料根据期刊de I’Association dentaire canadienne，Okt.1999，Vol.65，N°9，p500-504可分成三类，玻璃离子聚合粘固粉、复合材料或玻璃离子交联聚合物复合材料，但是并不局限于这三类。本领域技术人员所熟悉的其他补牙材料，在此也可以使用。
将上述论文全部引用在前述本申请的公开内容内。
根据期刊de I’Association dentaire canadienne，Okt.1999，Vol.65，N°9，p500-504，二种不同的材料联用作为补牙材料的复合材料，其形成例如为混合物的共同特征，该特征是每种材料各自所不具有的。现有技术所熟知的复合材料，包括树脂-基质和各种无机填料。
复合材料的树脂-基质由不同单体混合而成，根据在合成物中填料的种类及混合物的量的比例得到不同的性能，确切的说是性能变化。
树脂-基质主要由丙烯酸酯(盐)单体的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、TEGDMA(三甘醇二甲基丙烯酸酯)和BIS-GMA(双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料)构成。这种树脂体系常常是可光硬化的。树脂-基质的其他的组成成分通常是催化剂、抑制剂、稳定剂、引发剂。这已知也是化学可硬化体系。
作为复合材料的填料主要应用的是玻璃、(玻璃)-陶瓷、石英、溶胶-凝胶材料和硅胶。
将填料混入到基质中，以调节合成物及复合材料的物理和化学性能。填料特别改善了聚合作用的收缩性并且改善了机械性能，例如E-模数、抗弯强度、硬度和磨损强度。
材料的硬化通过不同组分混合碰撞的化学反应，光照或加热而实现。在光线，例如UV灯、卤素灯、等离子体灯或LED灯(光发射二极管)，特别是发射蓝色波长的LED的作用下，与添加材料在相互作用下形成反应性原子团。这些原子团进行例如链式反应，在该反应中基质材料的单体，例如Bis-GMA，通过原子团的中间产物而形成越来越长的分子链，合成物就这样硬化了。在该过程中也涉及到“原子团的聚合作用”。在原子团聚合时，中间产物在例如碳双键处插入其他的单体。这样又生成一个原子团等，以致于又发生链反应。
此外，这是优选的，即复合材料的填料是未知的，这需要经硬化的树脂和填料的折射率尽可能得匹配。填料尽可能小的晶粒度也是有利的，从另一方面改善了所有填料，也就是复合材料的可抛光性。其中合适的微粒的晶粒度为小于100μm，优选为小于50μm，特别优选为小于10μm。假如材料的颗粒大小为小于2nm，优选为小于5nm，特别优选为小于10nm的值，则该复合材料的机械性能很差。
对于填料这也是可能的，即利用不同大小的颗粒混合物，例如平均颗粒大小为nm级的粉末和平均颗粒大小为μm级的粉末的混合物。通过这样的混合物可以提高复合材料的可抛光性和机械性能。
根据现有技术的复合材料具有较小的聚合作用的收缩性。假如聚合作用的收缩性太高，则可能在牙齿壁和充填物之间出现高的应力。聚合作用的收缩性太大时，在极端的情况下甚至导致牙齿壁破碎。假如充填物和牙齿壁之间的粘连太差和/或材料的收缩性对于牙齿充填物太强烈，则可以形成边缘间隙，导致二次龋齿的结果。目前商业上可获得的常用材料的收缩率约为1.5-2％。
特别应用在门牙区域的复合材料具有颜色和透光性，以使得复合材料与周围的健康的牙本质是没有差别的。所以该材料基本上在颜色上与健康的牙齿相匹配，并且透光性基本上与天然的牙齿相符。
当断裂力学性能是这样时，对于机械性能来讲是有利的，即充填物在咀嚼过程中未强烈磨损，并且另一方面不损坏相对应的牙齿。
对于复合材料的热膨胀来讲这样是有利的，即其与牙本质的热膨胀尽可能一致。
对于复合材料的化学稳定性来讲是这样构成的，即复合材料对于碱性侵蚀具有足够的稳定性。
此外复合材料还具有X-射线不透明性，以致于充填物在X-射线图像中与健康的牙齿和可能的二次龋齿是可区别的。
对于流变学来讲，树脂有利的是触变性的，也就是说，在应力的作用下粘度是下降的，之后又增大。因此这种性能具有优点，因为树脂必须要从装树脂的筒中填充入牙齿的空穴中，然而另一方面其在硬化前必须是尽可能形状稳定的。
在ISO 7484中定义了玻璃离子聚合粘固粉的概念，将其公开的内容完全合并入本申请中。
作为玻璃离子聚合粘固粉，已知的是例如水性聚(羧酸)-粘固粉组成成分，并已经在牙科中使用。玻璃离子聚合粘固粉含有一种聚合物，其含有自由羧酸基(根)、典型的是含有丙烯酸的均聚物或共聚物，以及释放离子的玻璃，如钙-铝氟硅酸盐玻璃。
玻璃离子聚合粘固粉通过在水溶液中的酸碱反应而形成。在水中玻璃释放出多价的金属离子，如铝离子和钙离子。这一过程用来交联聚合物。这样得到固定的凝胶状结构。同时在玻璃中的材料与水反应形成硅酸。该凝胶形成反应的结果是形成适合于在牙科应用的粘固粉。
因为玻璃离子聚合粘固粉很脆并且弹性较小，所以由于其不充分的机械性能而使得其应用非常受限制。为了改善玻璃离子聚合粘固粉的机械性能，已知的例子为改进基质。为此将不饱和的碳-碳键连接到聚链烷酸酯(盐)-基本结构上，或者将(二)甲基烯酸酯(盐)单体加入到组成成分中，或者二者都进行。不饱和的碳-碳键通过辐射聚合作用(化学的或通过光辐射)而使得基质的共价交联成为可能。共价交联的基质显著地改善了经凝结的粘固粉的机械性能。牙髓能很好地与该粘固粉相容。然而在生物相容性方面出现了问题，因为可以不希望的方式释放出树脂组分，如甲基丙烯酸羟乙酯或HEMA。这些化合物已知作为树脂改性的玻璃离子聚合粘固粉(resin-modifiedglassionomercements，RMGICs)，尽管它的结构被描述为优于树脂改性的玻璃-聚链烷酸酯(盐)粘固粉。这种RMGICs主要成分是水基的，酸碱反应是主要的凝固机制，它们通过聚链烷酸酯(盐)组成成分的羧基在硬的牙齿组织处粘结来体现它们的能力。它们的氟离子释放类似于GICs。
其它已知的可聚合的粘固粉，例如在EP-A-0219058中所述的且对应于术语“玻璃离子交联聚合物复合材料(Kompomer)”和“合成材料增强的玻璃离子聚合粘固粉(kunststoffverst_rkterGlaionomeren)”也是已知的。
对于合成材料增强的玻璃离子聚合粘固粉-玻璃离子交联聚合物复合材料涉及到这样一种材料，其结合了复合材料(以音节“Komp”作为名称)和玻璃离子聚合粘固粉(以音节“omer”作为名称)的相互优点。该材料含有具有两个羧基的二甲基间丙烯酸酯(盐)单体(Dimethylmetacrylat-Monomer)和充填材料，其基本上是一种提供离子的玻璃。羧基与主链的碳原子的比例为1∶8。组成成分是不含水的，并且提供离子的玻璃是部分硅烷化的，以保证与基质的结合。这种称为玻璃离子交联聚合物复合材料的材料通过辐射聚合作用而凝结，但不能在硬的牙齿组织处结合，其具有比玻璃离子聚合粘固粉低得多的氟离子释放。
玻璃离子交联聚合物复合材料具有较低的弹性弯曲模量、低的抗弯强度、抗压强度和断裂强度以及低的硬度。玻璃离子交联聚合物复合材料可在颌(牙齿)矫形外科中作为粘结剂、作为汞齐-粘合体系，并且可在兽医学领域中使用。因为这种材料不通过酸碱反应凝结，并且也不在硬的牙齿组织处结合，所以其实际上不应归类为玻璃离子聚合粘固粉，因为其完全是其它的材料。
此外玻璃离子交联聚合物复合材料常常不完全正确地称作为“混合玻璃离子交联聚合物”，“光硬化的GICs”，或“树脂改性的玻璃离子交联聚合物”，也就是说就象实际上的“树脂改性的玻璃离子交联聚合物”。概念“聚酸改性的复合树脂”也是常用的。
所有种类的用于牙齿充填的材料，除了作为其它填料的惰性或反应性的牙科玻璃外，特别如玻璃离子聚合粘固粉、复合材料和玻璃离子交联聚合物复合材料，还包含作为充填剂或者添加物的硅胶，例如热解的硅酸，用于调节流变学。该硅胶与经研磨的玻璃粉末不同，呈球形并且粒度为约50-300nm。
其它的填料包括可作为用来调节牙齿颜色的色素(颜料)，以及用于达到X-射线不透明性的物质。这种物质例如是BaSO4，ZrO2，YbF3。
溶胶-凝胶材料，例如也具有X-射线不透明性的硅酸锆，作为充填材料是可行的。
此外，可提供其它的有机荧光颜料，用于天然牙齿的荧光性能的仿真。
在牙科医学领域的已知材料，特别是玻璃离子聚合粘固粉、复合材料和玻璃离子交联聚合物复合材料的缺点是，它们不具有抗菌作用，从而对在抗菌前引起的牙齿疾病，例如二次龋齿、牙根炎症或牙周炎防护不足。
抗菌、消炎和治疗伤口作用的玻璃，特别是在此所制备的玻璃粉末可从以下的文献中获知，将其公开的内容全部包括在本申请中WO03/018496WO03/018498WO03/018499WO03/018496和WO03/018499描述了一种消炎和治疗伤口的硅酸盐玻璃粉末。
从WO03/018498可获知一种抗菌、消炎的玻璃和玻璃粉末，其在玻璃组分中含有大于10ppm的碘。从WO02/072038和EP-A-1365727可获知没有Ag、Zn、Cu的碱金属-碱土金属玻璃在牙科材料中的应用，将其公开的内容全部引用在前述本申请中。
本发明的目的是克服现有技术的缺点，制备特别是制备用于牙科材料的添加剂，其具有抗菌、消毒、消炎和治疗伤口的作用。
根据独立权利要求实现了该目的。有利的改进方案是从属权利要求的目的。
在特别优选的实施方案中，抗菌添加物，以下也称为抗菌的牙科玻璃粉末，其本身作为玻璃离子交联聚合物，也就是说其除了抗菌作用外还具有作为由单体聚合的引发剂的功能，确切的说具有用于通过硬化反应至玻璃离子聚合粘固粉所必需的离子，如Ca2+离子、Al3+离子。例如Ca2+离子、Al3+离子的浸出物与例如粘固粉合成材料的聚羧酸一起对硬化起作用。在这种情况下也涉及到反应性的抗菌牙科玻璃粉末。
在可选的实施方案中，抗菌玻璃本身没有离子交联聚合物性能，而是作为填料材料起作用，即其具有抗菌的作用。这也涉及到惰性的抗菌牙科玻璃粉末，例如其在复合材料中的使用。假如抗菌牙科玻璃粉末只是作为填料材料，也就是作为惰性的抗菌牙科玻璃粉末使用，那么单体的聚合可以通过例如光线，如UV辐射或加热而达到。
在改进的实施方案中，抗菌的牙科玻璃粉末的惰性或反应性是这样提高的，即在聚合后得到的玻璃离子聚合粘固粉、复合材料或玻璃离子交联聚合物复合材料的收缩性减小了，或获得了X-射线的不透明性。通过这种方案形成的抗菌牙科玻璃粉末有可能促进牙齿的珐琅质重新矿化。
显而易见，根据本发明的抗菌牙科玻璃粉末也可以与其它的牙科充填物，例如传统的牙科玻璃的混合。
在本发明的一个优选实施方案中，抗菌牙科玻璃粉末的热膨胀系数CTE非常小，处于3×10-6/K至8×10-6/K之间。
优选地，抗菌牙科玻璃粉末的折射率是这样选择的，即折射率尽可能与基质相一致，其中玻璃粉末本身尽可能不含发色离子。
在改进的实施方案中，抗菌牙科玻璃粉末其玻璃粉末表面是硅烷化的，使得填料颗粒和树脂基质之间的化学合成成为可能。这样再次改善了充填物的，确切的说是其配方的机械和流变学性能。
特别优选的是，抗菌牙科玻璃粉末具有良好的化学和水解的耐久性以及高的X-射线不透明性(RO)。
高的X-射线不透明性特别通过重元素添加物，如Sr或Ba而达到。
为了改善美感和可抛光性，抗菌牙科玻璃的粒度d50优选为介于0.4-5μm之间。
特别优选的实施方案是，具有的抗菌作用时间长。
特别优选的是，具有高的抗菌和消毒作用的材料，而不释放或只释放出非常少量的抗菌离子，如锌离子和银离子。
根据本发明的抗菌玻璃优选应用在牙齿治疗的涂覆材料、充填材料和镶嵌材料使用中。
与植入颌骨的材料不同，在本申请中所描述的材料优选应用在牙齿中或牙齿上。
在玻璃离子聚合粘固粉的特别应用中，粘固粉含有抗菌玻璃添加物或抗菌玻璃陶瓷的浓度为0.01-99.5重量％。优选为0.1-80重量％，特别优选为玻璃离子聚合粘固粉包含1-20重量％的抗菌玻璃添加剂或玻璃陶瓷添加剂。
根据本发明的起抗菌作用的玻璃也可以与已知的作为牙科充填材料的玻璃粉末混合。
抗菌玻璃粉末的粒度例如d50值为大于0.1μm，优选为大于0.5μm，更优选为大于1μm。
抗菌玻璃粉末的粒度d50值例如为小于200μm，优选为小于100μm，更优选为小于20μm。最优选的粒度分布为粒度大于0.1μm并小于10μm，特别地，由于更好的可抛光性粒度介于0.1-1.5μm之间。
在优选的实施例中，玻璃含有起抗菌作用的元素或离子，例如Ag、Zn、Cu。起抗菌作用的离子向玻璃基质的释放率很小，以致于没有健康风险，然而另一方面达到了足够的抗菌作用。
例如在释放的银作为抗菌离子时，可得到用于抗菌作用的足够的释放，例如当银在水中从根据本发明的玻璃中的释放率为小于1000mg/l、优选为＜500mg/l和更优选为＜100mg/l时，该释放还未导致健康损害。特别优选为释放率＜50mg/l和更优选为＜20mg/l。在特别优选的实施方案中释放率为＜10mg/l。
假如将抗菌玻璃根据本发明加入到复合材料中，那么在与液体，如水或唾液接触时，释放出比在水中从纯粹的玻璃中更少量的银。例如，银从根据本发明的复合材料或玻璃离子聚合粘固粉或玻璃离子交联聚合物复合材料在水中的释放率为小于例如10mg/l，优选为＜1mg/l，特别优选为＜0.1mg/L。
为了具有足够的抗菌作用，例如对于Ag的释放率为大于0.0001mg/l，优选为大于0.001mg/l和特别优选为大于0.01mg/l。作为碱性玻璃可以考虑磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和硅酸盐玻璃，其不具有太高的化学耐久性。
有利的是，即这些玻璃在它们的折射率上是合适的。
为了得到抗菌和消毒的作用，离子的含量，例如Ag、Zn、Cu在玻璃离子交联聚合物中的含量为大于0.01重量％，优选为大于0.1重量％，更优选为大于0.5重量％。优选的是在WO93/17653A1的界限中，玻璃组分中含有少于30原子％的Zn。
假如在优选的实施方案中根据本发明的混合物是由抗菌玻璃粉末，其在本申请中也称作为抗菌牙科玻璃粉末，以及玻璃离子交联聚合物和/或牙科玻璃充填物构成，那么抗菌玻璃粉末/玻璃离子交联聚合物和/或牙科玻璃充填物的比例＞0.0001优选为大于0.001，特别优选为大于0.01。
假如抗菌玻璃粉末的含量太低，也就是抗菌玻璃粉末/玻璃离子交联聚合物和/或牙科玻璃充填物的比例＜0.0001，那么混合物就达不到足够的抗菌和消毒作用。
优选的抗菌玻璃粉末/玻璃离子交联聚合物和/或牙科玻璃充填物的比例为＜200，优选为＜100，特别优选为＜10。
假如混合物具有的抗菌玻璃粉末/玻璃离子交联聚合物和/或牙科玻璃充填物的比例大于200，那么通常就不再引发足够的对玻璃离子交联聚合物的单体聚合。
在一个特别的实施方案中，抗菌粉末，当其与水或唾液等接触时通过与玻璃基质的离子交换而调节到碱性pH，也就是pH值＞7。这种中和了的酸，其通过龋齿细菌形成，可以侵蚀牙齿或牙齿珐琅质。这种反应特别阻止了在牙科材料和牙齿之间的空隙中的侵蚀。
抗菌的玻璃粉末与特别是重新矿化的玻璃粉末，例如可以是在EP-A-1365727中公开了的一种玻璃粉末化合物，并且是优选的。这样一方面达到了牙齿和牙科材料之间的紧密结合，另一方面，因为重新矿化的玻璃粉末，起到协助抗菌的效果，例如由EP-A-1365727获知的玻璃粉末也具有小的抗菌作用。在EP-A-1365727中描述了生物活性玻璃在制备用于永久牙齿充填物的药剂中的应用。这种生物活性玻璃优选用在粘合，作为牙本质和填充材料之间的粘结剂，用在玻璃离子聚合粘固粉、用在玻璃-合成材料-复合材料、用在复合材料增强的玻璃离子聚合粘固粉和/或用在治疗齿根、齿颈和/或齿冠的药剂中，并且优选含有氟离子。
在玻璃离子聚合粘固粉、在玻璃-合成材料-复合材料、在复合材料增强的玻璃离子聚合粘固粉和/或用来治疗牙根、牙颈和/或牙冠的药剂中含有的，在EP-A-1365727中所描述的生物活性玻璃，未描述其通过例如释放Ag、Zn或Cu离子的抗菌作用。特别优选的是这种玻璃具有高的X-射线不透明性。
在优选的实施方案中，抗菌的玻璃添加剂释放出氟离子，例如在WO03/018499中公开的玻璃组分。选择这种抗菌玻璃粉末预防龋齿的形成。优选地，抗菌的玻璃粉末具有重新矿化的性能。
在改进的实施方案中，抗菌添加剂本身起作为玻璃离子交联聚合物的作用，也就是说其具有用于生成玻璃离子聚合粘固粉的硬化反应所必需的离子，例如Ca2+、Al3+离子。Ca2+、Al3+、离子的浸出物与例如合成材料的聚羧酸一起对粘固粉的硬化起作用。对于重新矿化的性能优选使用释放出Ca和/或磷离子和/或钠和/或含有Ca或磷的化合物的玻璃组分，这样支持牙齿的重新矿化。
已知的玻璃离子聚合粘固粉常常由粉末-液体体系组成。
玻璃离子聚合粘固粉通过如下所述的液体组分与玻璃离子交联聚合物的凝结反应而生成。
通常，将有机成分加工成液体，得到液体组分，该液体组分首先在牙科医生应用前，直接与固体组分，特别是粉末、特别是玻璃粉末、及所谓的玻璃离子交联聚合物紧密混合。液体由例如聚丙烯酸、酒石酸、蒸馏水、如2-甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的三元树脂复合物构成。膏状物-膏状物体系也是常用的，由还未与玻璃离子交联聚合物、或根据本发明的由玻璃离子交联聚合物和抗菌玻璃粉末构成的混合物反应而单独得到的组成成分，与以下的物质混合成一种膏状物，如2-甲基丙烯酸羟乙酯、二异丁烯酸酯或色素(颜料)。其它的组成成分，如聚丙烯酸、水、热解硅酸混合成第二种膏状物。牙科医生通过充分混合这两种膏状物而让凝结反应进行，从而生成玻璃离子聚合粘固粉。
还已知增强的体系，其中也使用例如异丁烯酸酯(盐)(甲基丙烯酸酯(盐))改性的聚羧酸。
假如粘固粉是二次硬化形成的，那么可以应用光引发剂，如Campherchinon。
根据本发明，起抗菌作用的玻璃粉末与不起抗菌作用的玻璃离子交联聚合物的混合物的优点在于，混合物的抗菌作用超过了单独的玻璃粉末的抗菌作用，因为起抗菌作用的离子例如抗菌玻璃粉末中的Ag的释放，通过玻璃离子交联聚合物中释放出来的离子来激发。
另一个优点在于，通过添加释放离子的抗菌粉末组分而协同助于原子团的聚合(例如通过光或热而引发)，也就是说协同支持了聚合度和强度(例如E-模数)以及粘固粉的聚合动力学。
假如对于复合材料来说上述填料是玻璃填料，其含有杀菌离子，如Ag+、Zn2+、Cu2+，那么通过从所有复合材料的玻璃中释放出这些离子，从而可具有抗菌作用。这样所有的复合材料就都具有了抗菌作用，避免了二次龋齿的形成，至少是显著地减慢了二次龋齿形成。
应用为填料的玻璃充填物本身可以没有抗菌作用，然而由玻璃充填物和抗菌玻璃粉末组成的混合物的一部分具有抗菌作用。
对于玻璃离子聚合粘固粉，通过添加抗菌的玻璃这也是可能的，即聚亚烷酸盐(酯)链(Polyalkenoatketten)的含羧基基团螯合抗菌玻璃粉末的羟基磷灰石层的钙，以凝固经矿化的树脂牙齿组织的粘结剂。也可以通过将抗菌的玻璃粉末添加到玻璃离子聚合粘固粉中，即由固体的合成物生成牙齿硬化物质。
此外，离子诱导反应用来调节玻璃离子聚合粘固粉从酸溶性的玻璃中释放出钙离子、铝离子、钠离子、氟离子和硅酸离子。
从结构的观点看，玻璃离子聚合粘固粉是复合材料，在该复合材料中，未反应的玻璃颗粒是填料，和与钙-铝交叉连结的(Kalzium-Alumimium querverbundenen)聚亚烷酸盐(酯)链形成基质。由基质包围的玻璃颗粒是介于填料和基质间的连接。
离子结合负责聚合物链的交联和玻璃离子聚合粘固粉的凝固。大量的次级结合在调节粘固粉的机械性能方面起着重要作用。
玻璃离子聚合粘固粉是脆的并具有低的弹性模量，其在拉伸应力下是脆弱的并具有低的断裂强度。由于它的机械性能差而限制了它作为牙齿修补材料的应用。
改善玻璃离子聚合粘固粉的机械性能的可能性在于改善基质。在此就要实现对现有技术的进步，通过添加用于增强基质的抗菌玻璃的方法，形成了在硬化的牙齿组织处的坚固结合。
对于玻璃离子交联聚合物复合材料，通过添加抗菌的玻璃粉末而达到其优点，即收缩性较小。进一步改善了玻璃离子交联聚合物的机械性能并且达到了复合材料强的结合效果。
以下根据实施例来解释本发明，但并不用于限制本发明。
作为在玻璃离子聚合粘固粉中的玻璃离子交联聚合物的抗菌玻璃充填物，特别是以抗菌玻璃粉末的形式例如硼硅酸盐玻璃是合适的。首先应给出的是对于硼硅酸盐基玻璃的实施例，其不用进行特别处理来达到相分离体系。
玻璃通过这样得到，即由原料熔融成玻璃，随后成型为带材。该带材采用干燥研磨而进一步加工成具有粒度d50＝4μm的粉末。
表1给出了根据本发明的、基于氧化物重量％的硼硅酸盐玻璃的玻璃组分，其可以研磨成玻璃粉末并且应用于玻璃离子聚合粘固粉中。
表1根据本发明的基于氧化物并以重量％给出的硼硅酸盐玻璃的组成成分
表2给出了硼硅酸盐玻璃，其经过一定的退火过程。通过该退火过程而实现在多相体系中，特别是在两相体系中一定程度的离解(分解)。玻璃由表1给出的任一实施例中的原料熔融并随后成型为带材。然后该带材在表2所给出的温度下，对于给出的时间进行给定的退火。表2给出的是对于根据表1的不同的玻璃组分的退火温度、退火时间以及离解的大小范围，即在两相体系时所谓的离解尺寸。
表2对于不同的退火温度和退火时间、不同玻璃组分的离解尺寸
在根据表2的体系中涉及两相体系，其中两相的组成成分是不同的。一相是富硼的，另一相是富硅的。由于富硼相的低化学耐久性，其抗菌离子，例如银的释放更快，从而提高了抗菌作用效果。
在表3-5中给出了对于根据表1的玻璃组分的不同的实施例的抗菌作用。其涉及到在所有的抗菌作用确定的情况下，对于由每种玻璃组分所得到的玻璃粉末的测量，该玻璃粉末是通过对带材的研磨而得到的。对带材的退火只应用于表3中所给出的玻璃粉末。
表3根据欧洲药典(第三版)，对于表1中根据实施例2的玻璃组分，具有粒度为4μm的玻璃粉末在水性悬浮液中浓度为0.01重量％时的抗菌作用。玻璃在研磨前未经退火。
表4根据欧洲药典(第三版)，对于根据实施例12的玻璃组分，具有粒度为4μm的玻璃粉末在水性悬浮液中浓度为0.01重量％时的抗菌作用。玻璃在研磨前，如表2的根据实施例12c中，在620℃时对带材退火10小时，从而得到以两相离解的玻璃，这种玻璃离解尺寸为80nm。
表5根据欧洲药典(第三版)的，对于在表1中的根据实施例11的玻璃组分，具有粒度为4μm的玻璃粉末在水性悬浮液中浓度为0.01重量％时的抗菌作用。玻璃在研磨前未经退火。
在上述的表3-5中，起始值说明了开始测量时所使用的细菌数量。假如值为0，那么细菌就不能再测出。这是对于玻璃粉末的抗菌作用的证明。
为了证实对于时间的抗菌离子的释放，在表6中给出了在水溶液中Ag离子从玻璃粉末中的释放。
根据表1中的实施例2和表2中的实施例2-c，在表6中给出了在1小时后、24小时后、72小时后和168小时后连续浸出的Si、Na、B和Ag(mg/L)的离子释放，该离子释放在具有5μm粒度且浓度为1重量％的水性悬浮液中。
表6
对于连续浸出在本申请中理解为，如在表6中给出的，在72小时的水流通过后，例如根据实施例2c的玻璃还有0.36mg/l的银释放出。
很显然，离解的玻璃明显比未离解的玻璃在浸出开始时释放出更多的硼离子、钠离子，特别是银离子。由于含硼相的低化学耐久性，从而提高了抗菌作用。
含硼相是两相体系的高反应相，其银离子的释放非常快，确切地说短时抗菌作用非常强。含硅酸盐相由于其更高的化学耐久性而缓慢地释放银，使得玻璃具有长时间的抗菌作用。
作为另外的玻璃组分，磷酸锌玻璃可以作为抗菌添加剂应用在牙科材料中。这种玻璃组分在表8和9中给出。
表8根据本发明的玻璃组分的组成成分(合成值)[重量％]
在表9中给出了对于根据表8的实施例20的抗菌作用。
表9根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.001重量％的水溶液中的抗菌作用。实施例25粒度为4μm
实施例25在1％的水溶液中pH值为约5.0。
在表10中给出了对于根据表8的实施例26的抗菌作用。实施例26中的0.001重量％的、具有d50＝4μm粒度的玻璃粉末的抗菌作用，是在水性悬浮液中测量的。
表10根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.001重量％的水性悬浮液中的抗菌作用根据表8的实施例26；粒度为4μm
表11给出了对于根据表8的实施例26的抗菌作用。实施例26中的0.01重量％的具有d50＝4μm粒度的玻璃粉末的抗菌作用，是在水性悬浮液中测量的。
表11根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.01重量％的水性悬浮液中的抗菌作用。根据表8的实施例26；粒度为4μm
作为进一步特别优选的玻璃组分，硫化磷酸盐玻璃可作为牙科材料的添加剂。这种玻璃是在表13-15中给出的。
表13根据本发明的玻璃组分的组成成分(合成值)[重量％]
表14根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.001重量％、根据实施例38的玻璃粉末的水性悬浮液中的抗菌作用，该玻璃粉末具有平均粒度为4μm。
表15示出了根据实施例38的玻璃粉末在0.1重量％的水性悬浮液中的抗菌作用。
即使基于硅酸盐玻璃也能得到牙科材料的添加剂。这种玻璃在表16中给出。
表16根据本发明的玻璃组分的组成成分(合成值)[重量％]
在表17中给出了根据实施例12、12c、15、19、25、26、33和36(参见表8)具有粒度5μm、在水性悬浮液中和1重量％的浓度下放置了1小时后和24小时后Ag离子的释放(mg/L)。
表17
如由与表8相联系的表17中所知，通过玻璃组分、陶瓷化程度以及银浓度可调节释放率。
在表18中给出了用于牙科玻璃填充物的另一种组成成分(重量％)，其可用在例如表19中所描述的玻璃离子交联聚合物中。根据表18的牙科玻璃填充物具有所有直至实施例70的抗菌作用。此外在表18中还给出了线性热膨胀系数(CTE)、折射率值nD、转变温度Tg、对于牙科填充物重要的用于2mm厚的试样的(X)射线不透明性、银离子释放(Ag释放)以及光学密度OD。
表18用于牙科玻璃填充物的组成成分
▲......小的抗菌性□......非常小的抗菌性○......抗菌性的◇......没有活性以下给出根据本发明的玻璃离子聚合粘固粉的组成成分示例。
数据以所有的组成成分的重量％计。
具有抗菌玻璃粉末的玻璃离子交联聚合物 液态的组分或具有抗菌作用的玻璃离子交联聚合物50重量％ 50重量％聚丙烯酸47.5重量％47.5重量％聚丙烯酸5重量％酒石酸45重量％ 45重量％聚丙烯酸5重量％酒石酸5重量％CH3OH75重量％ 15重量％聚丙烯酸10重量％酒石酸64.3重量％25.7重量％聚丙烯酸10重量％酒石酸上述组成成分可以应用在所有在此所述的具有抗菌作用的玻璃粉末中。抗菌玻璃粉末也可以是与传统的玻璃粉末的混合物。抗菌玻璃粉末在具有传统的玻璃离子交联聚合物的混合物中的份额优选为0.5-25重量％，更优选为5-15重量％。另外，玻璃离子交联聚合物本身也可以是抗菌的玻璃粉末。
在下表19中给出了实施例，在该实施例中异丁烯酸酯(盐)(甲基丙烯酸酯(盐))单体(所谓的Bis-GMA)与根据表18的非抗菌牙科玻璃填充物A70和以给定浓度的根据表1、2、8、13和18的抗菌牙科玻璃填充物混合成玻璃离子聚合粘固粉。
表19总组成成分的玻璃单体粘固粉的组分(重量％)
▲......小的抗菌性□......非常小的抗菌性○......抗菌性的●......非常小的活性◇......没有活性在表20中示出了超过48小时观察到的具有粒度在d50为4μm之间的根据表1的玻璃组分的玻璃粉末的增殖，将该玻璃粉末以给定的浓度(重量％)均匀加入到粘固粉中。
对于光学密度OD理解为在周围营养介质中的光学的密度。通过增殖(子代细胞的形成)和从表面向周围营养介质输送细胞而干扰了营养介质的透射性。这种在确定波长下的吸收与表面的抗菌作用相关联。光学密度OD值越高，表面的抗菌效应就越强。
权利要求
1.一种具有抗菌和/或消毒作用的玻璃组分在除了植入之外的牙齿修补材料中的应用，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分SiO20-99.5重量％P2O50-80重量％SO30-40重量％B2O30-40重量％Al2O30-30重量％Li2O0-30重量％Na2O0-40重量％K2O 0-30重量％CaO0-25重量％MgO0-15重量％SrO0-30重量％BaO0-40重量％ZnO0-＜15重量％TiO20-10重量％ZrO20-15重量％CeO20-10重量％Ag2O0-5重量％F 0-70重量％I 0-10重量％Fe2O30-5重量％以及可能的微量元素和/或常用量的传统澄清剂，其中SiO2+P2O5+SO3+B2O3+Al2O3的总量大于20重量％并且最多为99.5重量％，ZnO+Ag2O+CuO+GeO2+TeO2+Cr2O3的总量＞0.01重量％。
2.一种具有抗菌和/或消毒作用的玻璃组分在除了植入之外的牙齿修补材料中的应用，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分SiO20-80重量％P2O50-80重量％SO30-40重量％B2O30-80重量％Al2O30-30重量％Li2O0-30重量％Na2O0-40重量％K2O 0-30重量％CaO 0-25重量％MgO 0-15重量％SrO 0-30重量％BaO 0-40重量％ZnO 0-＜15重量％Ag2O0-5重量％F 0-65重量％I 0-10重量％Fe2O30-5重量％Ag2O0-5重量％以及可能的微量元素和/或常用量的传统澄清剂，其中SiO2+P2O5+SO3+B2O3+Al2O3的总量大于20重量％并且最多为80重量％。
3.一种具有抗菌和/或消毒作用的玻璃组分在除了植入之外的牙齿修补材料中的应用，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分SiO20-99.5重量％P2O50-80重量％SO30-40重量％B2O30-80重量％Al2O30-30重量％Li2O0-30重量％Na2O0-40重量％K2O 0-30重量％CaO 0-25重量％MgO 0-15重量％SrO 0-30重量％BaO 0-40重量％ZnO 0-＜15重量％Ag2O0-5重量％F 0-65重量％I 0-10重量％Fe2O30-5重量％Ag2O0.01-5重量％以及可能的微量元素和/或常用量的传统澄清剂，其中SiO2+P2O5+SO3+B2O3+Al2O3的总量大于20重量％并且最多为99.5重量％。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的应用，是在牙齿填充物的领域中。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的应用，其中牙齿填充物选自下列材料复合材料玻璃离子聚合粘固粉玻璃离子交联聚合物复合材料(Compomer)。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的应用，用于陶瓷的牙科超结构的涂覆材料、填充材料或镶嵌材料中。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的应用，其特征在于，所述玻璃组分含有ZnO，含量为0.25到＜15重量％，优选为2.5到10重量％。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的应用，其特征在于，所述玻璃组分含有Ag2O，含量为0.01到5重量％，优选为0.05到2重量％，特别优选为0.5到2重量％。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的应用，其特征在于，BaO+SrO的总量大于10重量％。
10.一种具有抗菌作用并释放离子的玻璃组分与用于牙齿填充的材料化合、在作为牙齿修补材料特别是作为牙齿填充材料中的应用，所述牙齿填充材料特别选自玻璃离子交联聚合物、复合材料、玻璃离子交联聚合物复合材料，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分P2O5＞66-80重量％SO30-40重量％B2O30-1重量％Al2O3＞6.2-10重量％SiO20-10重量％Li2O0-25重量％Na2O＞9-20重量％CaO 0-25重量％MgO 0-15重量％SrO 0-15重量％BaO 0-15重量％ZnO 0-＜15重量％Ag2O0-5重量％CuO 0-10重量％GeO20-10重量％TeO20-15重量％Cr2O30-10重量％I 0-10重量％F 0-3重量％其中ZnO+Ag2O+CuO+GeO2+TeO2+Cr2O3+I的总量＞0.01重量％。
11.一种具有抗菌作用并释放离子的玻璃组分与用于牙齿填充的材料化合、在作为牙齿修补材料特别是作为牙齿填充材料中的应用，所述牙齿填充材料特别选自玻璃离子交联聚合物、复合材料、玻璃离子交联聚合物复合材料，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分P2O5＞66-80重量％SO30-40重量％B2O30-1重量％Al2O30-3.9重量％SiO20-10重量％CaO 0-25重量％MgO 0-15重量％SrO 0-15重量％BaO 0-15重量％ZnO 1-＜15重量％Ag2O0-5重量％CuO 0-10重量％GeO20-10重量％TeO20-15重量％Cr2O30-10重量％I 0-10重量％F 0-3重量％其中ZnO+Ag2O+CuO+GeO2+TeO2+Cr2O3+I的总量＞1重量％。
12.一种具有抗菌作用并释放离子的玻璃组分与用于牙齿填充的材料化合、在作为牙齿修补材料特别是作为牙齿填充材料中的应用，所述牙齿填充材料特别选自玻璃离子交联聚合物、复合材料、玻璃离子交联聚合物复合材料，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分P2O5＞45-90重量％B2O30-60重量％SiO20-40重量％Al2O30-20重量％SO30-30重量％Li2O0-0.1重量％Na2O0-0.1重量％K2O 0-0.1重量％CaO 0-40重量％MgO 0-40重量％SrO 0-15重量％BaO 0-40重量％ZnO 0-＜15重量％Ag2O0-5重量％CuO 0-15重量％Cr2O30-10重量％I 0-10重量％TeO20-10重量％GeO20-10重量％TiO20-10重量％ZrO20-10重量％La2O30-10重量％Nb2O30-5重量％CeO20-5重量％Fe2O30-5重量％WO30-5重量％Bi2O30-5重量％MoO30-5重量％其中ZnO+Ag2O+CuO+GeO2+TeO2+Cr2O3+I的总量＞0.001重量％。
13.一种具有抗菌作用并释放离子的玻璃组分与用于牙齿填充的材料化合、在作为牙齿修补材料特别是作为牙齿填充材料中的应用，所述牙齿填充材料特别选自玻璃离子交联聚合物、复合材料、玻璃离子交联聚合物复合材料，其中所述玻璃组分含有下列基于氧化物重量％的成分SiO240-80重量％B2O35-40重量％Al2O30-10重量％P2O50-30重量％Li2O0-25重量％Na2O0-25重量％K2O 0-25重量％CaO 0-25重量％MgO 0-15重量％SrO 0-15重量％BaO 0-15重量％ZnO 0-＜15重量％Ag2O0-5重量％CuO 0-10重量％GeO20-10重量％TeO20-15重量％Cr2O30-10重量％I 0-10重量％F 0-10重量％其中ZnO+Ag2O+CuO+GeO2+TeO2+Cr2O3+I的总量在5到70重量％之间。
14.根据权利要求10到13中任一项所述的玻璃组分，其特征在于，所述玻璃组分含有ZnO，含量为0.25到＜15重量％，优选为2.5到10重量％。
15.根据权利要求10到14中任一项所述的玻璃组分，其特征在于，所述玻璃组分含有Ag2O，含量为0.01到5重量％，优选为0.05到2重量％，特别优选为0.5到2重量％。
16.根据权利要求10到15中任一项所述的玻璃组分，其特征在于，所述玻璃组分含有BaO和SrO并且BaO+SrO的总量大于10重量％。
17.根据权利要求10到16中任一项所述的释放离子的玻璃组分，其特征在于，在所述玻璃组分中形成至少二个玻璃相。
18.根据权利要求17所述的释放离子的玻璃组分，其特征在于，在所述玻璃组分中至少二个玻璃相具有不同的组成成分。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的释放离子的玻璃组分，其特征在于，所述玻璃组分是硼硅酸盐玻璃组分。
20.一种具有抗菌作用并释放离子的玻璃陶瓷与用于牙齿填充的材料化合、在作为牙齿修补材料，特别是作为牙齿填充材料中的应用，所述牙齿填充材料特别选自玻璃离子交联聚合物、复合材料、玻璃离子交联聚合物复合材料，其中所述玻璃陶瓷的起始玻璃含有下列基于氧化物重量％的成分SiO220-90重量％CaO 0-45重量％Na2O0-40重量％P2O50-15重量％Ag2O0-5重量％ZnO 0-20重量％其中ZnO+Ag2O+CuO+GeO2+TeO2+Cr2O3+I的总量大于0.001重量％。
21.根据权利要求20所述的释放离子的玻璃陶瓷，其特征在于，结晶的主相除了具有单一的结晶主相1Na2O·2CaO·3SiO2和主相Na4Ca3Si6O16(OH2)的玻璃陶瓷之外，还含有碱金属-碱土金属-硅酸盐和/或碱金属-硅酸盐和/或碱土金属-硅酸盐。
22.一种用来制备根据权利要求17到19中任一项所述的释放离子的玻璃组分的方法，其特征在于，至少二个相是通过在Tg≤T≤Tg+300℃的温度区域内退火而得到的，其中Tg为玻璃转化温度。
23.一种用来制备根据权利要求20或21中任一项所述的释放离子的玻璃陶瓷的方法，其特征在于，用于所述玻璃陶瓷的起始玻璃是经研磨的，随后，将粉末状的起始玻璃进行陶瓷化。
24.一种用来制备根据权利要求20或21中任一项所述的释放离子的玻璃陶瓷的方法，其特征在于，将用于所述玻璃陶瓷的起始玻璃首先陶瓷化，随后进行研磨。
25.一种用于牙科的玻璃离子聚合粘固粉，其含有带有自由羧基的聚合物玻璃组分，释放离子的玻璃离子交联聚合物玻璃组分，以及根据权利要求10到21中任一项所述的释放离子的抗菌玻璃组分或释放离子的抗菌玻璃陶瓷。
26.根据权利要求25所述的玻璃离子聚合粘固粉，其特征在于，总组成成分的1-90重量％是释放离子的玻璃组分/玻璃陶瓷组分，其中所述释放离子的玻璃组分含有释放离子的抗菌玻璃组分或释放离子的玻璃陶瓷，或是由释放离子的玻璃离子交联聚合物组分与释放离子的抗菌玻璃组分或释放离子的玻璃陶瓷构成的混合物。
27.根据权利要求25或26中任一项所述的玻璃离子聚合粘固粉，其特征在于，Ag2O含量＞0.01重量％。
28.根据权利要求25到27中任一项所述的玻璃离子聚合粘固粉，其特征在于，所述抗菌玻璃组分/玻璃离子聚合粘固粉和/或牙齿填充物的比例＞0.001。
29.根据权利要求25到28中任一项所述的玻璃离子聚合粘固粉，其特征在于，所述抗菌玻璃组分/玻璃离子聚合粘固粉和/或牙齿填充物的比例＜200，优选为小于100，特别优选为小于10。
30.一种用于陶瓷牙科超结构的涂覆材料或镶嵌材料，其包括基本材料，优选为牙齿填充物，所述牙齿填充物特别选自复合材料，玻璃离子聚合粘固粉，玻璃离子交联聚合物复合材料，根据权利要求10到21中任一项所述的释放离子的抗菌玻璃组分或释放离子的玻璃陶瓷。
全文摘要
本发明涉及一种具有抗菌和/或消毒作用的玻璃组分在用于除了植入之外的牙齿修补材料中的应用。
文档编号A61K6/027GK1937989SQ200580009787
公开日2007年3月28日 申请日期2005年5月25日 优先权日2004年5月29日
发明者苏珊·凯斯勒, 约尔格·欣里希·费克纳, 卡里内·塞内沙尔, 若泽·齐默尔 申请人:肖特股份公司