用于改变牙齿的方法和组合物

用于改变牙齿的方法和组合物
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年2月15日提交的美国临时申请62/806,488和2020年1月28日提交的美国临时申请62/966,691的优先权；上述申请各自的全文通过引用纳入本文。


背景技术：

3.传统的牙齿修复方法有许多局限性。例如，许多动物牙齿修复程序涉及昂贵、压力大且危险的外科手术。其他牙齿修复程序需要生物矿化和再矿化，这需要很长时间才能生效。解决牙齿变色的方法也有许多局限性，例如对牙釉质的潜在危害。因此，需要替代材料和方法来复原和美白牙齿。本公开的许多实施方式解决了上述需求。
4.概述
5.在一些实施方式中，本公开涉及改变牙齿的方法。在一些实施方式中，本公开的方法通过向牙齿施加物体来进行，所述物体包括从物体释放到牙齿上的组合物。所述组合物具有改变牙齿的作用，例如，牙齿美白、牙齿修复、牙齿保养或其组合。本公开的其它实施方式涉及本公开的物体。
6.在一些实施方式中，本公开的物体是可咀嚼形式，例如咀嚼玩具或口香糖形式。在一些实施方式中，本公开的物体是能够通过摩擦或刷洗进行局部施加的形式。
7.在一些实施方式中，本公开的组合物包括但不限于：具有牙齿美白作用的组合物、具有牙齿修复作用的组合物、具有牙齿保养作用的组合物或其组合。在一些实施方式中，本公开的组合物包括胺插层的磷酸锆(amine
‑
intercalated zirconium phosphate)。在一些实施方式中，本公开的组合物是颗粒形式的，例如，胺插层的磷酸锆颗粒。
8.在一些实施方式中，本公开的物体还包含第二组合物，所述第二组合物具有除改变牙齿作用之外的作用。例如，在一些实施方式中，第二组合物能够引诱咀嚼该物体。在一些实施方式中，第二组合物包括但不限于：风味剂、着色剂、织构化剂(a texturing agent)、混合剂(mixer)或其组合。
9.本公开的物体可以以各种方式施加至牙齿。例如，在一些实施方式中，施加方法包括但不限于：咀嚼物体、将物体摩擦到牙齿上、将物体刷洗到牙齿上、用所述物体冲洗牙齿或其组合。在一些实施方式中，施加方法包括以使所述组合物在咀嚼物体时释放到牙齿上的方式咀嚼物体。在一些实施方式中，施加方法包括将以使组合物在牙齿上摩擦或刷洗所述物体时释放到牙齿上的方式将物体摩擦或刷洗到牙齿上。
10.在一些实施方式中，所述组合物在牙齿表面上形成固体薄膜。在一些实施方式中，薄膜的厚度为100nm至5μm。在一些实施方式中，所述薄膜是在牙齿表面上的摩擦膜(tribofilm)形式。
11.本公开的方法和物体可对牙齿产生各种改变作用。例如，在一些实施方式中，改变作用包括牙齿保养，例如，防止裂纹、改善表面完整性、防止牙齿损伤、提供抗菌性能或其组合。在一些实施方式中，改变作用包括：牙齿修复，例如，填充裂纹、牙齿复原(tooth restoration)或其组合。在一些实施方式中，改变作用包括牙齿美白。
12.本公开的方法可以用于将本公开的物体施加至各种对象的牙齿。例如，在一些实施方式中，所述对象包括但不限于：狗、猫、大鼠、沙鼠、仓鼠、豚鼠、兔子、人或其组合。在一些实施方式中，所述对象包括狗。在一些实施方式中，所述对象包括人。
附图说明
13.图1a显示了改变牙齿的方法。
14.图1b显示了用于改变牙齿的物体。
15.图2提供了总结摩擦咀嚼过程的图像。在该装置中使用了两种犬齿：“盘”齿(“disc”tooth)和“销”齿(“pin”tooth)。“盘”齿用环氧树脂(虚线块)密封，并且表面釉质(enamel)抛光。“销”齿向下压并以往复运动摩擦“盘”齿。灰色材料表示修复剂的位置。
16.图3显示了zr的x射线质量衰减系数。此曲线图中使用的数据收集自国家标准与技术研究所数据库(national institute of standards and technology database，nist)。
17.图4显示了由模拟食物摩擦咀嚼过程(骨磨)产生的牙釉质磨损痕迹的干涉仪图像。比例尺为100μm。
18.图5显示了使用修复剂进行摩擦咀嚼过程后牙釉质表面的干涉仪图像，包括s0(图5a)、s2.5(图5b)、s5(图5c)和s10(图5d)。
19.图6显示了用s0(图6a和6b)和s5(图6c和6d)生成的摩擦膜的原子力显微镜(afm)高度图(图6a和6c)和相图(图6b和6d)。图6a和6c中的色条单位为nm，图6b和6d中的色条单位为mv。
20.图7显示了从釉质表面以及由s0和s5产生的摩擦膜收集的拉曼光谱。两个峰来自磷酸基团。
21.图8显示了使用修复剂s5进行摩擦咀嚼过程后销齿的三维效果图。根据双能k边技术(dual energy k
‑
edge technique)所计算的zr元素分布被渲染为金色。图8a显示了牙齿的尖端。图8b示出显示修复剂进入表面裂纹的横截面效果图。比例尺长度为4μm。
22.图9显示了s5产生的摩擦膜的划痕试验结果。红色部分是摩擦膜。刮擦后，部分薄膜仍然存在，而牙釉质基材上形成了深槽。
23.图10显示了根据本公开一个方面修复的犬齿。
24.图11显示了修复后的犬齿形貌的图像。
25.图12显示了犬齿上修复膜的产生。
26.图13显示了犬齿的曲线。
27.图14显示了刮擦不会从牙齿上去除薄膜。
28.图15显示了人齿上修复膜的产生。
29.图16显示了被薄膜覆盖的区域。
30.图17显示了刮擦不会从牙齿上去除薄膜。
31.图18显示了建立在牙齿上的薄膜图像。
32.图19显示了具有更好耐磨性和硬度的建议材料(图表改编自：机械设计中的材料选择，第3版，michael f.ashby)。
33.图20显示了根据本公开一个方面的人齿美白。
34.图21显示了美白牙齿和标准美白表的比较。玻璃管内的牙齿通过摩擦而美白。
35.详细描述
36.应理解，前面的概况性描述和下列详细描述都只是示例性和说明性的，不构成对要求保护的主题的限制。在本技术中，单数形式的使用包括复数形式，词语“一个”或“一种”表示“至少一个/一种”，并且“或”字的使用表示“和/或”，除非另有具体说明。此外，使用术语“包括”以及其它形式，如“包括”和“含有”不是限制性的。同时，除非另外具体说明，术语如“元件”或“组件”包括一个单元的元件或组件以及包括超过一个单元的元件或组件。
37.本文所用章节标题用于组织目的，而不应理解为限制所述主题。本技术引用的包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍和条约在内的所有文件或文件的部分，在此通过引用全文纳入本文以用于任何目的。当一篇或多篇所结合的文献及类似材料对术语的定义与本技术对该术语的定义相抵触时，以本技术为准。
38.牙釉质是体内最坚硬、最致密的结构。牙釉质能够在吞咽食物前磨碎食物、保护牙齿内部免受正常口腔细菌和其他有害口腔物质的侵害。
39.牙齿损伤是一个主要的健康威胁，可能会使生活质量恶化。在极端情况下，牙齿损伤可能会危及生命。虽然牙齿是身体最硬的组织，但它们仍然会受到机械磨损和酸侵蚀。这些损伤未经治疗可能导致牙齿脱落或感染。
40.此外，当去除牙釉质层时，会导致敏感的牙本质暴露于环境因素。这继而来会导致牙痛和感染。
41.牙本质暴露或牙釉质层破裂的原因包括但不限于：创伤、根尖周炎、牙釉质发育不良、异质增生(dysplasia)、过度矿化、遗传性疾病(如淀粉形成不全或牙本质发育不完善)或牙科疾病。事实上，牙病已经是在狗和猫身上普遍存在的疾病。
42.在狗等动物中，大量咀嚼与牙齿损伤密切相关。事实上，狗的牙釉质层比人薄得多，因此更容易过度磨损。这种磨损继而会导致牙本质和牙髓暴露，从而引起疼痛。例如，美国宠物主人报告说，矫正牙过程非常痛苦，并且约92％的病例需要给予止痛药。
43.传统的牙齿修复过程涉及施加修复材料的外科手术。然而，该手术可能代价高昂且压力大。此外，修复材料可导致治疗牙齿的咬合磨损。
44.此外，为了在兽医医学中对受损牙釉质进行牙齿复原或修复，通常需要全身麻醉。然而，给予全身麻醉可使动物遭遇与麻醉有关的死亡，使动物主人遇到情绪和经济问题。
45.替代目前使用的牙齿复原工艺的替代性方法是受损牙釉质的重新矿化。特别是，生物矿化过程用于将羟基磷灰石纳米颗粒施加至牙齿，并在体外或体内形成硬釉质组织。其他再矿化前体包括酪蛋白磷酸肽稳定的无定形磷酸钙、含氟化物的牙釉蛋白和含羟基磷灰石(hap)的聚多巴胺。与传统的牙科治疗不同，上述方法可以用与牙齿本身几乎相同的材料来修复牙齿。
46.然而，生物矿化和再矿化过程需要很长时间才能生效。这对该延长过程的临床应用提出了重大挑战，因为其通常与牙齿磨损率不匹配。此外，用于生物矿化和再矿化过程的许多材料不耐高咬合力，尤其是在咀嚼硬材料时。
47.另一个与牙齿相关的问题是牙齿变色。牙医和个人使用了许多材料和方法来美白牙齿。然而，许多上述材料和方法对牙釉质和牙齿健康有害。与这些材料和方法相关的不良反应包括：牙齿敏感、牙龈或粘膜刺激、牙釉质或牙本质氧化、复原材料破坏、剪切和拉伸粘结强度降低、局部炎症和牙齿敏感(tooth sensitivity)。
48.因此，需要替代材料和方法来复原和美白牙齿。本公开的许多实施方式解决了上述需求。
49.在一些实施方式中，本公开涉及改变牙齿的方法。在图1a所示的一些实施方式中，本公开的方法包括：将物体施加到牙齿上，所述物体包含牙齿改变组合物(步骤10)。随后，组合物从物体释放到牙齿上(步骤12)。所述组合物可以具有各种改变牙齿的作用，包括：牙齿美白(步骤16)、牙齿修复(步骤17)、牙齿保养(步骤18)。
50.本公开的其它实施方式涉及包含牙齿改变组合物的物体。在图1b所示的一些实施方式中，本公开的物体包括：物体20，其包含牙齿改变组合物22，所述组合物从物体20释放到牙齿上。所述组合物22可以具有各种改变牙齿的作用，包括：牙齿美白、牙齿修复、牙齿保养。
51.如本文更加详细的阐述，本公开的方法和物体可以具有许多实施方式。具体来说，各种物体和各种组合物可以各种方式施加至各种牙齿上，以具有各种改变牙齿的作用。
52.物体
53.在本公开中，物体通常是指可以携带本公开组合物并使其释放到牙齿上的材料。本公开的物体可以是各种形式的。例如，在一些实施方式中，本公开的物体包括但不限于：多孔材料、木材、织物、可咀嚼物体、咀嚼玩具、橡胶、能够通过摩擦或刷洗进行局部施加的物体、糊状物、液体、漱口液或其组合。
54.在一些实施方式中，本公开的物体是可咀嚼形式的。例如，在一些实施方式中，本公开的物体是咀嚼玩具的形式。在更具体的实施方式中，本公开的物体以咀嚼玩具的形式存在，该咀嚼玩具可帮助狗、猫和其他哺乳动物通过咀嚼改变牙齿。在一些实施方式中，咀嚼玩具类似于现今的标准咀嚼玩具，只是其包含本公开的组合物。在一些实施方式中，咀嚼玩具涂覆有本公开的组合物或由本公开的组合物制成。在一些实施方式中，咀嚼玩具是三维(3d)打印的咀嚼玩具。
55.在一些实施方式中，本公开的物体是橡胶(gum)形式的。在更具体的实施方式中，本公开的物体以口香糖的形式存在，该口香糖可帮助人通过咀嚼改变牙齿。在一些实施方式中，口香糖类似于现今的标准口香糖，只是其包含本公开的组合物。在一些实施方式中，所述口香糖涂覆有本公开的组合物或由本公开的组合物制成。
56.在一些实施方式中，本公开的物体是能够通过摩擦或刷洗进行局部施加的形式。例如，在一些实施方式中，本公开的物体以牙膏的形式存在，通过将牙膏施加在牙齿上，可以帮助人或其他动物改变牙齿。在一些实施方式中，牙膏类似于现今的标准牙膏，只是其包含本公开的组合物。在一些实施方式中，所述牙膏涂覆有本公开的组合物或由本公开的组合物制成。
57.组合物
58.本公开的物体可以包含各种组合物。例如，在一些实施方式中，合适的组合物可以包含具有改变牙齿作用的组合物。在一些实施方式中，所述组合物包括但不限于：具有牙齿美白作用的组合物、具有牙齿修复作用的组合物、具有牙齿保养作用的组合物或其组合。
59.在一些实施方式中，本公开的组合物包括但不限于：过氧化氢、过氧化脲、含氟化物材料、含磷材料、磷酸钙、磷酸锆(zrp)、α
‑
磷酸锆、γ
‑
磷酸锆、磷酸钛、γ
‑
磷酸钛、氧化铁、氧化锆、二氧化锆、羟基磷灰石(hap)、高岭石、膨润土、金、银、二氧化硅、氧化铈、氧化
铝、氧化锆、铝酸钙、碳化硼、碳化硅、氮化硅、氧化铁、氧化镁、氯化锌、氟化钠、其水合盐、其胺插层的材料或其组合。
60.在一些实施方式中，本公开的组合物包含胺插层的磷酸锆。在一些实施方式中，所述胺是胺基聚合物。在一些实施方式中，胺基聚合物包括但不限于：聚醚胺、吉夫胺(jeffamines)、吉夫胺m600、或其组合。
61.在一些实施方式中，本公开的组合物包含胺插层的磷酸锆和二氧化锆。在一些实施方式中，本公开的组合物包含胺插层的磷酸锆、二氧化锆和磷酸钙。在一些实施方式中，本公开的组合物包含浓度高达组合物40重量％的二氧化锆。
62.本公开的组合物可以各种质量比包含各种有机材料和无机材料。例如，在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约0.1:1至约0.1:100。在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约0.1:1至约1:2。在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约1:2。
63.在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约0.1:100至约1:1。在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约0.1:100。在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约1:1。在一些实施方式中，本公开的组合物的有机物:无机物质量比为约4:1。
64.本公开的组合物可以是各种形式的。例如，在一些实施方式中，本公开的组合物可以是颗粒、片材、层状结构或它们的组合的形式。
65.在一些实施方式中，本公开的组合物是颗粒形式。在一些实施方式中，颗粒的直径为约100nm至约5μm。在一些实施方式中，颗粒的直径为约100nm至约1μm。在一些实施方式中，颗粒的直径为约1μm。
66.在一些实施方式中，本公开的组合物是颗粒形式，包括但不限于：磷酸钙颗粒、二氧化锆颗粒、羟基磷灰石颗粒、高岭石颗粒、膨润土颗粒、氯镁石(cloisite)颗粒、金颗粒、银颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铈颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、铝酸钙颗粒、碳化硼颗粒、碳化硅颗粒、氮化硅颗粒、氧化铁颗粒、氧化镁颗粒、氯化锌颗粒、氟化钠颗粒、磷酸锆颗粒、磷酸锆颗粒(例如，胺插层的磷酸锆颗粒)、磷酸钛颗粒、其水合盐或其组合。在一些实施方式中，本公开的组合物是磷酸锆颗粒形式的。
67.在一些实施方式中，本公开的组合物是羟基磷灰石和吉夫胺m600插层的磷酸锆颗粒的形式。在一些实施方式中，羟基磷灰石和吉夫胺m600插层的磷酸锆颗粒的质量比为约0:1至约1:1。在一些实施方式中，羟基磷灰石和吉夫胺m600插层的磷酸锆颗粒的质量比为0:1、0.25:1、0.5:1、或1:1。
68.在一些实施方式中，本公开的组合物是羟基磷灰石和胺插层的磷酸锆颗粒的形式。在一些实施方式中，本公开的组合物是磷酸钛颗粒形式。在一些实施方式中，本公开的组合物是二氧化锆和胺插层的磷酸锆颗粒的形式。
69.在一些实施方式中，本公开的组合物是封装形式。在一些实施方式中，所述封装形式包括但不限于可溶性纳米球体、微球体、胶囊或其组合。
70.在一些实施方式中，本公开的组合物是层状结构形式。在一些实施方式中，层状结构包含约2层至约20层。在一些实施方式中，层状结构包含约2层至约10层。在一些实施方式中，层状结构中的层至少通过范德华力保持在一起。
71.在一些实施方式中，本公开的组合物用官能化试剂官能化。在一些实施方式中，官能化试剂是有机分子。在一些实施方式中，有机分子包括但不限于：聚合物、胺基聚合物、聚乙二醇、表面活性剂、赤藓糖醇、山梨醇、甘油、香料、三氯生、十二烷基硫酸钠或其组合。在一些实施方式中，有机分子包括但不限于：吉夫胺(ed
‑
600、ed
‑
400)、聚乙二醇(peg)共聚物(例如，mpeg
12
‑
nh2、mpeg6‑
nh2)、表面活性剂(例如，硫酸盐/酯、磺酸盐/酯、磷酸盐/酯、羧酸盐/酯、多库盐/酯、pfos、全氟丁烷磺酸钠、pfoa、pfo、ctab、cpc、bac、bzt、dodab等)、赤藓糖醇、山梨醇、香料、三氯生、十二烷基硫酸钠、甘油或其组合。在一些实施方式中，有机分子包括表面活性剂。
72.本公开的组合物可以各种方式与本公开的物体相关联。例如，在一些实施方式中，本公开的组合物涂覆在本公开的物体的表面上。在一些实施方式中，本公开的组合物与本公开的物体交织(interwined)在一起。在一些实施方式中，本公开的组合物分散在本公开的物体中。
73.在一些实施方式中，本公开的组合物可以封装在本公开的物体中。在一些实施方式中，本公开的组合物可以封装在本公开的物体中，所述物体为可溶性纳米球体、微球体、胶囊或其它材料的形式。在更具体的实施方式中，本公开的组合物封装在可咀嚼玩具或橡胶(例如，一些口香糖的软中心)中，或封装在物体内的可溶性纳米球体、微球体、胶囊或其他材料(例如可咀嚼物、糊状物或液体)内。
74.第二组合物
75.在一些实施方式中，本公开的物体还可以包含第二组合物。第二组合物通常是指具有除改变牙齿作用之外的作用的组合物。例如，在一些实施方式中，本公开的第二组合物能够引诱咀嚼该物体(例如，可咀嚼物体)。在一些实施方式中，本公开的第二组合物包括但不限于：风味剂、着色剂、织构化剂、混合剂(mixer)或其组合。
76.在一些实施方式中，本公开的第二组合物包括混合剂。在一些实施方式中，混合剂包括但不限于：羟基磷灰石、氟化钙、氧化锆、二氧化硅、铝酸钙、氧化锌丁香酚、氧化锌、聚羧酸盐/酯、海藻酸钠、聚醚、硅酮、琼脂、氢氧化钙、玻璃离聚物、二氧化锆、二氧化钛、硫酸钡、镱、汞合金、复合树脂、牙科复合物、二甲基丙烯酸酯单体、双官能树脂、陶瓷、丙烯酸类或其组合。
77.向牙齿施加物体
78.本公开的组合物可以以各种方式施加至牙齿。例如，在一些实施方式中，本公开组合物通过如下方式施加至牙齿：咀嚼物体、将物体摩擦到牙齿上、将物体刷洗到牙齿上、用物体冲洗牙齿或其组合。
79.在一些实施方式中，将物体施加到牙齿通过咀嚼物体进行。在一些实施方式中，随着物体被咀嚼，组合物释放至牙齿上。
80.在一些实施方式中，将物体施加到牙齿通过将物体摩擦或洗刷到牙齿上进行。在一些实施方式中，随着所述物体被摩擦或洗刷到牙齿上，组合物释放至牙齿上。
81.本公开的物体可以施加至牙齿的各区域。例如，在一些实施方式中，本公开的物体施加至牙齿表面。例如，在一些实施方式中，本公开的物体施加至牙釉质。
82.本公开的物体施加至牙齿可以对牙齿具有各种结构化效果。例如，在一些实施方式中，随着施加，组合物在牙齿表面上形成固体薄膜。在一些实施方式中，薄膜在牙齿表面
上形成一定厚度。在一些实施方式中，薄膜的厚度为100nm至5μm。在一些实施方式中，薄膜的厚度为至多约1μm。在一些实施方式中，薄膜是均匀的薄膜形式。在一些实施方式中，薄膜是摩擦膜(tribofilm)形式。在一些实施方式中，所形成的摩擦膜是连续的光滑薄膜形式。在一些实施方式中，所形成的摩擦膜由有机材料和无机材料组成。
83.本公开的组合物可以通过各种机制施加至牙齿。例如，在一些实施方式中，本公开的组合物通过摩擦咀嚼施加至牙齿。在一些实施方式中，所述组合物因摩擦机械力而剥落并分解。
84.在一些实施方式中，将本公开的物体施加至牙齿上导致本公开的组合物在牙齿上聚合。例如，在一些实施方式中，附着至本公开组合物的任意聚合物链在施加过程中聚合。在一些实施方式中，将本公开的物体施加至牙齿上导致本公开的组合物通过范德华力聚集(例如，颗粒聚集)。
85.牙齿改变作用
86.本公开的组合物可以具有各种牙齿改变作用。例如，在一些实施方式中，本公开的组合物提供牙齿美白、牙齿修复、牙齿保养或其组合。
87.例如，在一些实施方式中，本公开的组合物提供牙齿保养。在一些实施方式中，本公开的组合物提供通过如下方式的牙齿保养：防止牙齿裂纹、改善牙齿表面完整性、防止牙齿损伤、提供抗菌性能或其组合。
88.在一些实施方式中，本公开的组合物提供牙齿修复。在一些实施方式中，牙齿修复包括：填充牙齿上的任意裂纹、牙齿复原或其组合。
89.在一些实施方式中，本公开的组合物提供牙齿美白。在一些实施方式中，牙齿美白包括消除牙齿上的任何污渍、牙齿出现白色外观或其组合。
90.在一些实施方式中，本公开的组合物提供牙齿改变作用而无需任何后续程序，例如成形、研磨或抛光。
91.对象
92.在一些实施方式中，本公开的物体施加至对象的牙齿。本公开的物体可以施加至各种对象的牙齿。例如，在一些实施方式中，所述对象包括但不限于：狗、猫、大鼠、沙鼠、仓鼠、豚鼠、兔子、人或其组合。在一些实施方式中，所述对象包括狗。在一些实施方式中，所述对象包括人。
93.应用和优势
94.在一些实施方式中，本公开的方法和物体为目前使用的需要全身麻醉的牙科修复过程提供了一种商业上可用且方便的替代方法。例如，在一些实施方式中，本公开的组合物能够施加至市售可购得的咀嚼玩具或其它可咀嚼物体。因此，在正常咀嚼期间，本公开的组合物可重建受损牙齿，而不存在与全身麻醉相关的风险、成本和痛苦。
95.此外，在一些实施方式中，本公开的方法和物体可以通过自我复原来降低牙齿疾病、牙齿感染和牙齿疼痛的发生率，并降低与全身麻醉相关的风险和痛苦。此外，在一些实施方式中，本公开的方法和物体可以提供替代目前可用于牙齿修复和复原的侵入性技术的经济实惠、方便且有效的方法和物体。
96.例如，在一些实施方式中，本公开的物体和组合物提供了一种不需要住院、全身麻醉或牙医(例如兽医牙医)的牙釉质复原材料。在更具体的实施方式中，宠物可以在家里在
medical teaching hospital)。实验前，用过氧化氢(h2o2)和去离子水清洗牙齿。用小刀去除残留的软组织。
108.由犬齿制备“盘”样品用于实验。为了制作样品，首先将犬齿密封在环氧树脂盘中，远端表面朝上。然后，小心暴露该表面的牙釉质，用砂纸打磨，并用3μm大小的金刚石膏进行抛光。
109.用牛骨磨来模拟吃硬食物时的咀嚼过程。分割的牛股骨(beef split femur bone)在高压锅中煮4小时并风干。经烹饪的骨头然后用研钵和杵研磨，然后以1:1的质量比与去离子水混合。
110.实施例1.2.实验方案
111.为了模拟牙齿的咀嚼和研磨运动，采用了摩擦咀嚼过程。这一过程是在销盘式摩擦计(pin
‑
on
‑
disc tribometer)(csm仪器公司(csm instruments))上进行的。摩擦咀嚼实验的设置如图2所示。在该设置中使用了两颗狗犬齿。其中一个齿用作销状物，另一个用作盘状物。销上的法向力为1n。销齿在盘齿上作正弦往复运动，振幅为2mm，最大速度为1cm/s。
112.在摩擦咀嚼过程之前，将修复剂放置在牙齿摩擦对(tooth tribopair)之间。运动在100个循环后终止。该过程之后，用去离子水清洗样品并风干。
113.然后在样品上进行划痕试验，以定性评估薄膜的机械性能。该划痕试验使用了相同的带有钢针的摩擦计。用1n的力将针压在齿盘样品上，并手动划过形成的摩擦膜。
114.在摩擦膜沉积后，对修复剂的作用进行了表征。通过干涉仪(zygo newview 600，zygo公司)和afm(nano
‑
r2，太平洋纳米技术公司(pacific nanotechnology))紧密接触模式对形成的摩擦膜的形态和微观结构进行表征。使用具有532nm激光的ihr550光谱仪(horiba scientific，edison，nj)收集摩擦膜的拉曼光谱结果。收集了两个光谱，一个来自摩擦膜，另一个来自抛光牙齿表面。
115.采用同步辐射微x射线ct(μ
‑
xct)对经历摩擦咀嚼过程的销齿进行分析。这些实验是在劳伦斯伯克利国家实验室(lawrence berkeley national laboratory)的beam line 8.3.2仪器上进行的。所有样品均使用luag:ce闪烁计数器成像。使用xi cam和tomopy断层扫描插件进行断层扫描重建。
116.涂层的成像是通过双能量k边技术完成的。在测试之前，使用纯α
‑
zrp纳米颗粒样品将照明x射线能量校准至zr的x射线吸收边缘。如图3所示，锆元素对x射线的吸收在18kev左右跳跃。使用两种照明能量拍摄同一样品的两张单独的断层图像：18.2kev和17.8kev。
117.如图3所示，当样品用17.8kev照射时，zr元素比用18.2kev照明的更亮。因此，两个数据集之间的差分可以揭示zr元素的分布，即，申请人的修复摩擦膜的分布。然后用avizo软件呈现从实验中收集的数据。
118.实施例1.3.结果和讨论
119.当牙齿样品与模拟食物进行摩擦咀嚼过程时，牙釉质发生磨损。磨损轨迹的干涉仪图像如图4a
‑
b所示。在磨损痕迹内，牙釉质棒突出。似乎软组织是通过骨磨颗粒的磨损而去除的。尽管具有相似的化学组成(hap)，骨磨仍不能通过此过程附着到牙釉质表面。
120.所有修复剂均在摩擦咀嚼过程后形成摩擦膜。干涉仪局部解剖图(interferometer topographic image)如图5a
‑
d所示。图5a
‑
d中央显示的薄膜是使用修复剂进行摩擦咀嚼过程的结果。
121.在没有添加剂的情况下，摩擦销
‑
盘磨损将导致盘表面产生凹槽。而此处反而产生了厚度范围为100nm至1μm的薄膜。计算出产生该膜的压力范围为100mpa。这种薄膜的产生防止了牙齿的磨损。
122.该摩擦膜的厚度和覆盖率可以通过hap纳米颗粒的量来控制。随着hap用量的增加，生成的摩擦膜厚度增加。使用修复剂s0，薄膜厚度仅为100nm左右，但在s10的情况下，当hap:zrp质量比增加到1:1时，薄膜厚度增加到2μm。该质量比也改变了摩擦膜的覆盖率。
123.在s0的情况下，产生了连续薄膜，样品s2.5和s5也能产生几乎完全覆盖磨损轨迹的摩擦膜。此外，当zrp和hap的质量比增加到1:2时，根本无法形成摩擦膜。添加过多的hap纳米颗粒也会导致修复剂失去其摩擦成膜性能。因此，申请人认为s5是薄膜覆盖率和薄膜厚度之间的良好折衷。
124.如图6a
‑
d所示，原子力显微镜(afm)图像显示了插层α
‑
zrp摩擦膜的微观结构。图5a和5c中显示了摩擦膜的afm高度图和相图。s0产生的摩擦膜由许多尺寸约为200nm的片状颗粒组成(图6a
‑
b)。结果表明，该沉积不是尺寸约为1μm的zrp颗粒的直接沉积。由于插层过程降低了zrp层之间的范德华力，因此在摩擦咀嚼过程中，zrp层更容易由剪切力剥离。剥落和官能化的二维薄片因此成为摩擦膜的构建块。
125.hap纳米颗粒的加入改变了得到的摩擦膜的微观结构。形成了更规则的细胞状结构(图6c
‑
d)，而不是颗粒的片状聚集。该细胞结构由大小几乎相同的颗粒(很可能是hap纳米颗粒)组成。hap纳米颗粒在摩擦咀嚼过程中幸存下来，并通过附着在zrp上的m600粘附在一起。
126.上述结果进一步解释了为什么hap纳米颗粒的加入增加了薄膜的厚度，但降低了覆盖率。在本实施例中，如果没有插层α
‑
zrp，hap不能形成摩擦膜。因此，hap浓度越高，插层α
‑
zrp与牙齿表面接触的可能性越小。
127.生成的膜没有在牙齿表面引入任何外来无机官能团。众所周知，摩擦化学过程会在化学上改变磷酸基团。拉曼光谱结果显示牙釉质和摩擦膜只有两个峰(图7)。两个峰来自
‑
po4基团。拉曼光谱中未检测到其他化学物质。
128.为了表征修复剂对整个牙齿而不仅仅是表面的修复能力，使用了微x射线ct。如图10a
‑
b所示，zr元素的密度分布覆盖在重建的牙齿图像上。在使用s5试剂进行摩擦咀嚼过程后，牙齿是针状犬齿的尖端。在本实施例中，选择了尖端有裂纹的牙齿。在接触区域中，形成了包裹在牙齿尖端上的薄膜。此外，申请人还发现，zr元素出现在尖端裂纹内部。
129.基于上述结果，申请人提出了本实施例中纯插层α
‑
zrp牙齿修复剂的摩擦膜形成机理。纳米颗粒由摩擦机械力剥落和分解。此后，附着至剥落的纳米颗粒上的聚合物链在剪切下重新附着至那些剥落层。
130.当聚合物链在机械力作用下研磨时，可能发生聚合过程。该机械力化学聚合过程可能是摩擦膜生长的驱动力。
131.当引入hap纳米颗粒时，聚合物链进一步与hap晶体相互作用，并粘附在牙齿表面的hap晶体上，由此形成厚的连贯的牙齿修复摩擦膜。在划痕试验中，所生成的薄膜的耐划痕性等于或高于牙齿本身的性能(图9a
‑
b)。钢针刮擦导致齿面和摩擦膜表面的材料损失。然而，尽管存在划痕，但摩擦膜并未从样品表面移除或剥落。与未受保护的牙釉质表面上的深槽相比，该摩擦膜显示出良好的硬度和耐磨性。
132.实施例1.4.结论
133.在该实施例中，申请人提供了简单的一步法来修复并保养人和宠物的牙齿。通过机械摩擦(咀嚼)由纳米颗粒、聚合物和生物矿化材料组成的材料，使修复和形成保护膜成为可能。在模拟两颗牙齿之间的摩擦咀嚼后，牙齿修复剂可形成厚度高达2μm的摩擦膜。所形成的修复膜具有与牙釉质表面相当的硬度。除了表面修复外，该新试剂还可以进入牙釉质表面的裂纹。
134.此外，申请人发现聚醚改性的纳米颗粒可以诱导在水溶液中形成摩擦膜。该保护膜的形成可能归因于牙釉质内聚醚和hap之间的亲和力。
135.实施例2：用于牙齿自复原的组合物
136.在此实施例中，申请人提供了可咀嚼物体，其包括与可咀嚼物体相关联的组合物，其中该组合物在可咀嚼物体被咀嚼时释放到牙齿上。在该实施例中，组合物是hap纳米颗粒和m
‑
600胺插层的zrp纳米颗粒的水性糊状物。在此实施例中，申请人还提供了向牙齿施加材料的方法，所述方法包括：咀嚼可咀嚼物体，所述可咀嚼物体包含组合物，所述组合物在可咀嚼物体被咀嚼时释放到牙齿上。
137.该实施例描述了设计和制造纳米材料，其可以通过咀嚼治愈牙齿上的磨损点。自修复或自保护功能基于纳米材料的机械催化、摩擦化学或机械化学性能。牙齿的自我修复可以通过咀嚼引发纳米颗粒、牙釉质、骨骼和含钙化合物之间的化学反应来实现。在咀嚼过程中，无需任何后续步骤(如成型、研磨或抛光)，即可生成坚固、耐用且高度耐磨的厚涂层。
138.如图10a
‑
b所示，通过摩擦本公开的组合物几分钟来修复犬齿。图像是通过显微层析成像获得的，橙色是薄膜中锆的痕迹。该元素穿过犬齿上的裂纹和凹槽，并均匀地覆盖其上。
139.修复膜耐用且耐刮擦。图11a
‑
b显示了修复后的犬齿形貌的图像。摩擦方向通过上下施加进行。因摩擦而形成表面。之后，在摩擦区域进行划痕试验。划痕试验表明，当薄膜保持在原位时，裸牙被划伤。
140.图12a
‑
b显示了犬齿上修复膜的产生。红色表示高表面积。图13显示了犬齿的曲线。图14a
‑
b显示了刮擦不会去除薄膜。图15显示了人齿上修复膜的产生。图16显示了被薄膜覆盖的区域。图17显示了刮擦不会去除薄膜。图18显示了建立在牙齿上的薄膜图像。图19显示了具有更好耐磨性和硬度的建议材料。
141.实施例2.1.狗的原味greenies牙齿护理
142.成分：小麦粉、甘油、小麦面筋、明胶、水、纤维素粉、卵磷脂、矿物质(磷酸氢钙、氯化钾、碳酸钙、镁氨基酸螯合物、锌氨基酸螯合物、铁氨基酸螯合物、铜氨基酸螯合物、锰氨基酸螯合物、硒、碘化钾)、天然家禽香料、氯化胆碱、果汁色素、维生素(dl
‑
α
‑
生育酚醋酸盐[维生素e的来源]、维生素b12补充剂、d
‑
泛酸钙[维生素b5]、烟酸补充剂、维生素a补充剂、核黄素补充剂[维生素b2]、维生素d3补充剂、生物素、单硝酸硫胺[维生素b1]、盐酸吡哆醇[维生素b6]、叶酸)和姜黄色素。
[0143]
实施例2.2.狗的蓝莓味greenies牙齿护理
[0144]
成分：小麦粉、甘油、小麦面筋、明胶、水、纤维素粉、卵磷脂、天然香料、矿物质(磷酸氢钙、氯化钾、碳酸钙、镁氨基酸螯合物、锌氨基酸螯合物、铁氨基酸螯合物、铜氨基酸螯合物、锰氨基酸螯合物、硒、碘化钾)、蓝莓干、氯化胆碱、果汁色素、维生素(dl
‑
α
‑
生育酚醋
酸酯[维生素e的来源]、维生素b12补充剂、d
‑
泛酸钙[维生素b5]、烟酸补充剂、维生素a补充剂、核黄素补充剂[维生素b2]、维生素d3补充剂、生物素、单硝酸硫胺[维生素b1]，盐酸吡哆醇[维生素b6]、叶酸)和姜黄色素。
[0145]
实施例2.3.狗的“新鲜”风味greenies牙齿护理
[0146]
成分：小麦粉、甘油、小麦面筋、明胶、水、纤维素粉、卵磷脂、天然香料、矿物质(磷酸氢钙、氯化钾、碳酸钙、镁氨基酸螯合物、锌氨基酸螯合物、铁氨基酸螯合物、铜氨基酸螯合物、锰氨基酸螯合物、硒、碘化钾)、干绿薄荷、氯化胆碱、果汁色素、维生素(dl
‑
α
‑
生育酚醋酸酯[维生素e的来源]、维生素b12补充剂、d
‑
泛酸钙[维生素b5]、烟酸补充剂、维生素a补充剂、核黄素补充剂[维生素b2]、维生素d3补充剂、生物素、单硝酸硫胺[维生素b1]、盐酸吡哆醇[维生素b6]、叶酸)和姜黄色素。
[0147]
实施例2.4.猫的金枪鱼味greenies牙齿护理
[0148]
成分：鸡肉粉、米粉、小麦粉、玉米麸质粉、燕麦纤维、家禽脂肪(用混合生育酚保存)、天然家禽香料、葡萄糖酸钠、金枪鱼香料、磨碎亚麻籽、啤酒干酵母、磨碎亚麻籽、碳酸钙、氯化钠、氯化钾、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜、氧化锰、碘酸钙、亚硒酸钠、碳酸钴、维生素a补充剂、维生素d3补充剂、维生素e补充剂、烟酸、d
‑
泛酸钙、硫胺素单硝酸盐、核黄素补充剂、盐酸吡哆醇、叶酸、甲萘醌
‑
亚硫酸氢钠复合物、生物素、维生素b12补充剂、柠檬酸、牛磺酸、混合生育酚和叶绿素铜钠。
[0149]
实施例2.5.猫的鲑鱼味greenies牙齿护理
[0150]
成分：鸡肉粉、米粉、小麦粉、玉米麸质粉、燕麦纤维、家禽脂肪(用混合生育酚保存)、鲑鱼粉、天然家禽香料、葡萄糖酸钠、磨碎亚麻籽、啤酒干酵母、磨碎亚麻籽、碳酸钙、氯化钠、氯化钾、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜、氧化锰、碘酸钙、亚硒酸钠、碳酸钴、维生素a补充剂、维生素d3补充剂、维生素e补充剂、烟酸、d
‑
泛酸钙、单硝酸硫胺、核黄素补充剂、盐酸吡哆醇、叶酸、甲萘醌
‑
亚硫酸氢钠复合物、生物素、维生素b12补充剂、柠檬酸、牛磺酸、混合生育酚和叶绿素铜钠。
[0151]
实施例2.6.狗的“培根”风味pedigree洁牙棒
[0152]
成分：米粉、小麦淀粉、甘油、明胶、阿拉伯胶、碳酸钙、天然家禽香精、纤维素粉、三聚磷酸钠、碘盐、氯化钾、氯化胆碱、l
‑
抗坏血酸
‑2‑
聚磷酸盐(维生素c的来源)、维生素a补充剂、烟酸、d
‑
泛酸钙、叶酸、维生素d3补充剂、补充维生素b12、核黄素(维生素b2)、盐酸吡哆醇(维生素b6)、dl
‑
α
‑
生育酚醋酸酯(维生素e的来源)、单硝酸硫胺(维生素b1)、山梨酸钾(防腐剂)、烟味香精、硫酸锌、绿茶提取物、姜黄、氧化铁和硫酸铜。
[0153]
实施例2.7.天然风味blue buffalo牙骨
[0154]
成分：土豆、纤维素粉、植物甘油、水、明胶、豌豆蛋白、向日葵卵磷脂、天然香料、燕麦壳、向日葵油、亚麻籽、胡萝卜、碳酸钙、脱水甜菜(添加颜色)、丙酸锌、蓝莓、欧芹、脱水苜蓿粉、用柠檬酸和混合生育酚以及迷迭香油保存。
[0155]
实施例3.牙齿美白的方法和组合物
[0156]
在此实施例中，申请人提供了包含与物体相关联的组合物的物体(例如，可咀嚼物体)，其中，该组合物释放到牙齿上(例如，在物体被咀嚼时)。此后，该组合物使牙齿变白。该组合物(即，增白材料)可添加到物体(例如，咀嚼物体，例如，口香糖和糖果，包括例如小熊软糖(gummy bear)，或糊状物或液体)中。在该实施例中，组合物(即，增白材料)是含有氧化
锆纳米颗粒和m
‑
600插层的zrp纳米颗粒的混合物的水性糊状物。一旦开始使用(例如咀嚼、摩擦、按摩和/或刷洗)，该组合物(即，增白材料)即可生效。该组合物(即，增白材料)可每天施加至牙齿。
[0157]
本实施例还提供了通过将本公开的物体施加至牙齿来美白牙齿的方法，其中，该物体包括本公开的组合物，其中，所述施加将组合物释放到牙齿上，并且该组合物对牙齿具有美白效果。所述施加包括咀嚼包含本公开组合物的可咀嚼物体，其中，该组合物在可咀嚼物体被咀嚼时释放到牙齿上。
[0158]
如图20
‑
21所示，通过摩擦本公开的组合物几分钟来修复人齿。与正常拔除的牙齿相比，这颗牙齿看起来是白色的。
[0159]
附加实验结果和实施例公开于美国临时专利申请62/806488和62/966691。上述临时专利申请中的全部实验结果通过引用纳入本文。
[0160]
无须赘述，可以相信本领域的技术人员能够根据本说明书的描述充分利用本发明。本文描述的具体实施方式仅仅是示例，并不在任何方面限定公开内容。虽然示出并描述了各种实施方式，但是，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和内容的情况下可以对其进行各种改变和变动。因此，保护的范围不受上面的描述的限制，而只由所附权利要求书限定，权利要求书的范围包括权利要求书的主题的所有等价内容。本文中列举的所有专利，专利申请和出版物的内容都通过参考结合于本文，它们对本文陈述的内容提供示例性，程序上或其它细节上的补充。