Зубная паста с наноалмазами

Зубная паста с наноалмазами

Реферат

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области стоматологии и касается профилактики заболеваний, гигиены полости рта. Абразивность зубных паст является результатом присутствия абразивов, таких как двуокись кремния, фосфат кальция, двуокись алюминия или других твердых частиц в зубных пастах, механически удаляющих отложения и пленки с зубов. Роль абразивно-полирующего компонента зубных паст в поддержании качественной гигиены зубов достаточно велика, поскольку любая зубная паста содержит в своем составе от 20% до 40% абразивных (полирующих) компонентов, которые устраняют бактериальный налет и остатки пищи. Однако общепризнанным является тот факт, что абразивные компоненты низкого качества, такие как соединения алюминия, осажденный мел, соединения кремния, за счет неконтролируемой абразивности травмируют зубную эмаль и способствуют разрушению зуба. Чем более грубый абразив используется в зубной пасте, тем он травмоопаснее для тканей полости рта и особенно для эмали зубов.

2. Уровень техники

Известна композиция для ухода за полостью рта, включающая орально приемлемый носитель и абразив на основе осажденного диоксида кремния, включающий соединение диоксида кремния, имеющее средний размер частиц от 5 до 20 мкм и твердость по Айнлехнеру от 4 до 11, и где средний размер частиц указанного осажденного абразива на основе диоксида кремния снижается на 16-20% после нанесения на твердую поверхность в полости рта. Композиция обеспечивают превосходный чистящий и/или полирующий эффект при минимизации потенциального повреждения эмали или дентина, а также снижение чувствительности зубов. Данное изобретение основано на данных о том, что кремний можно использовать в качестве абразивного средства в гигиенических композициях для ухода за зубами [RU 2465887 С2, 10.11.2012].

Известна композиция, содержащая фторидную соль, которая обеспечивает от примерно 1 ч/млн до примерно 3000 ч/млн по массе фторидного иона, абразивного полирующего материала, и один или несколько водных носителей. Композиция средства для чистки зубов имеет рН около 8 или выше при 25°C. Композиция имеет улучшенную стабильность благодаря лучшей совместимости талька с фторидом и, таким образом, обеспечивает антикариесную эффективность [RU 2292869 С2, 10.07.2007]. Абразивные полирующие материалы, используемые в известном изобретении, могут быть выбраны из любого материала, который чрезмерно не истирает дентин. Абразивный полирующий материал предпочтительно имеет содержание кальция меньше чем примерно 23%. Типичные абразивные полирующие материалы включают двуокиси кремния, включая гели и преципитаты; оксиды алюминия; фосфаты, включая ортофосфаты, полиметафосфаты и пирофосфаты и их смеси. Особо предпочтительные примеры используемых абразивных полирующих материалов включают двуокиси кремния, дикальцийортофосфат дигидрат, кальцийпирофосфат, трикальцийфосфат, кальцийполиметафосфат, нерастворимый натрийполиметафосфат, гидратированную окись алюминия, бета-кальцийпирофосфат, карбонат кальция, смолистые абразивные материалы, такие как дисперсные продукты конденсации мочевины и формальдегида, дикальцийфосфат, тригидрат окиси алюминия, нерастворимый натрийметафосфат и другие. Могут быть также использованы смеси абразивов. Дентальные абразивы на основе двуокиси кремния являются особо предпочтительными благодаря их уникальным достоинствам - исключительной способности очищать и полировать зубы без нежелательного истирания зубной эмали или дентина. Абразивные полирующие материалы на основе двуокиси кремния, а также другие абразивы, обычно имеют средний размер частиц в интервале между примерно 0,1 и 30 микрон и предпочтительно от примерно 5 до примерно 15 микрон. Абразив в композициях средств для чистки зубов обычно присутствует на уровне от примерно 5 до примерно 50% от массы композиции, предпочтительно от примерно 7 до примерно 30% абразива от массы композиции для ухода за полостью рта.

Известна зубная паста на меловой основе, включающая базовые компоненты: мел (абразив), натрий карбоксиметилцеллюлозу (структурообразователь), глицерин (увлажнитель), натрия лаурилсульфат (поверхностно-активное вещество); витаминную добавку - витамин РР (никотиновую кислоту) и биологически активные компоненты растительного происхождения: СО₂-экстракт лавра и СО₂-экстракт сырьевой смеси календулы, рисовых отходов и семян моркови. Кроме того, зубная паста содержит кальция глицерофосфат, способствующий укреплению зубной эмали. Зубная паста также содержит функциональные добавки и воду [RU 2014829 С1, 30.06.1994]. Наличие в составе рассматриваемой зубной пасты целого комплекса полезных веществ обеспечивает эффективную защиту зубов и тканей пародонта. Данная зубная паста принята за прототип.

3. Сущность изобретения

Абразивность зубной пасты определяется:

абразивным компонентом, входящим в ее состав;

величиной частиц абразивного компонента;

назначением пасты (для курящих, чувствительных зубов и т.п.).

В последнее время наиболее распространенными абразивами являются соединения кремния, которые легче вводить в состав зубных паст, проще обрабатывать, и они сами нейтральны в отношении других компонентов, составляющих зубные пасты, но на фоне этих качеств обладают достаточно агрессивными абразивными свойствами. Мел затрудняет введение в состав зубных паст многих активных компонентов и лечебно-профилактических добавок, например, соединений фтора. За счет него активность многих компонентов зубных паст может быть снижена в несколько раз. Он слишком абразивен, и это одна из причин постепенного отказа от его использования в зубных пастах, выпускаемых ведущими мировыми производителями средств гигиены полости рта. В последнее время в пастах сочетаются два вида абразива: карбонат кальция и одно из соединений кремния. Соединения алюминия являются высокоабразивными компонентами, которые чаще всего используются в зубных пастах для курильщиков. Средства гигиены полости рта с высокой степенью абразивности приводят к стиранию твердых тканей зуба, а следовательно, к повышению вероятности развития кариеса зубов.

Эффективный препарат для ухода за зубами должен обеспечивать максимальное удаление различных отложений, включая пленку отложений. Абразив, используемый в таких препаратах, не должен повреждать ни десен, ни твердых тканей зубов из-за истирания или деминерализации твердых тканей зубов. Потребность в абразивах для использования в зубных пастах, которые обеспечивают необходимые требования очистки, включая удаление тонкой пленки отложений и/или подавление образования зубного камня в сочетании с приемлемыми или улучшенными уровнями абразивности, до сих пор является актуальной.

Технический результат изобретения заключается в создании зубной пасты, включающей абразив с контролируемой степенью абразивности, обладающий щадящими свойствами при его применении в ротовой полости и обеспечивающий высокую очищающую способность и индифферентность по отношению к другим компонентам зубной пасты.

Технический результат достигается за счет того, что зубная паста содержит загуститель, наполнитель, увлажняющий компонент, абразив и основу - воду очищенную, при этом в качестве увлажняющего компонента - глицерин, в качестве загустителя - целлюлозу монокристаллическую, в качестве наполнителя - цинка оксид, в качестве абразива - наноалмазы, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

загуститель - целлюлоза микрокристаллическая 17,91-17,56;

наполнитель - цинка оксид 17,91-17,56;

увлажняющий компонент - глицерин 11,94-11,70;

основа - вода очищенная 51,74-50,68;

абразив - наноалмазы 0,5-2,5.

Данное изобретение основано на данных о том, что наноалмазы детонационного синтеза можно использовать в качестве абразивного средства в гигиенических композициях для полости рта, включая композиции, пригодные для использования в качестве композиций для ухода за зубами.

В связи с этим разработана технологическая формула гигиенического средства по уходу за полостью рта на основе наноалмазов детонационного синтеза.

Наноалмаз - углеродная наноструктура. Имеет кристаллическую решетку типа алмаза (две ГЦК сдвинутые относительно друг друга на 1/4 главной диагонали). Характерный размер одного нанокристалла 10-100 ангстрем. Наноалмазы или ультрадисперсные алмазы можно рассматривать как специфический наноуглеродный материал, входящий в обширное и все более популярное семейство наноуглеродных кластеров, состоящее из фуллеренов, нанотрубок, нанографита, «луковичной» формы углерода.

Алмазные частицы обладают уникальными различными физико-химическими свойствами. Свойства наноалмазов существенным образом зависят от метода получения. При производстве используемых наноалмазов используется технология детонации взрывчатых веществ с отрицательным кислородным балансом (обычно смеси тротил-гексогена, взятые в определенных пропорциях) и дальнейшая химическая очистка продуктов детонации. Во время подрыва тротил-гексогена создается давление 16 до 23 ГПа и температура свыше 3000 К, что близко к условиям термодинамической стабильности атомов. Такие условия при распространении детонационной волны сохраняются в течение около 300 наносекунд, и за это время образуются алмазные кристаллы с узким распределением частиц по размеру.

Как правило, размер наноалмазных частиц составляет 3-10 нанометров в зависимости от условий протекания процесса синтеза. Наряду с тем, что наноалмазы в таком размерном интервале являются очень устойчивым соединением углерода, их поверхность обладает высокой активностью, обусловленной функциональными группами, причем от химического состояния этих групп зависят свойства самих алмазных частиц. Главным образом два основных свойства наноалмаза, а именно - малый размер и очень высокая поверхностная активность, определяют их свойства модифицировать различные материалы, в которых они распределены, изменяя физико-химические и механические свойства самих материалов.

В проведенных экспериментах на удаленных зубах, крысах и морских свинках в качестве абразивного компонента использовали модифицированные детонационные наноалмазы, полученные по технологии, разработанной в Институте биофизики СО РАН (г. Красноярск), и адаптированные для медицинских и биологических исследований. Исходным сырьем для их получения являлись наноалмазы, производимые в ФГУП НПО «Алтай» (г. Бийск).

Характеристика основы зубной пасты

Увлажняющий компонент

Важнейшей функцией увлажняющего компонента является удержание влаги при попадании зубной пасты на воздух, что предохраняет зубную пасту от затвердевания. Другая важная функция увлажнителя - понижение температуры замерзания зубной пасты, что предохраняет пасту во время хранения при низкой температуре и способствует восстановлению свойств пасты после воздействия температур. При замерзании пасты и последующем плавлении она теряет свою консистенцию и происходит отделение жидкости (синерезис). Увлажнители, используемые в зубной пасте: глицерин, сорбитол, полиэтиленгликоль, ксилит, 1,2 пропиленгликоль. В эксперименте использовался глицерин дистиллированный производства ОАО «НЭФИС Косметикс» ПК-94 ГОСТ 6824-96 ПАРТИЯ 40, дата выпуска 27 февраля 2007, срок годности 5 лет.

Вода очищенная

В процессе исследований использовании воду очищенную бесцветную, прозрачную, жидкость без вкуса и запаха, отвечающую требованиям ФС 42-2619-97. Полученную перегонкой в специальном аппарате - дистилляторе.

Загуститель

Загущающим веществом, в данной работе, являлась целлюлоза микрокристаллическая, производства ЗАО «Эвалар», таблетки белого цвета с кремовым оттенком, без посторонних включений, без запаха.

Наполнитель

Цинка оксид - белый аморфный порошок без запаха. Молекулярная масса - 81,37 г/моль, плотность 5,5-5,6 г/см³. В эксперименте использовался цинка оксид производства ООО «Дельта-орион» г. Москва ТУ 2611-005-18276027-08, партия №100908. Дата производства сентябрь 2010. Срок хранения 2 года.

Зубная паста имеет концентрацию наноалмазов 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5%.

Детонационные наноалмазы содержат на поверхности большое количество различных химических групп (карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и т.д.) Эти группы обладают высокими сорбционными свойствами по отношению к биологическим макромолекулам, ионам металлов, различным химическим соединениям, что позволяет применить их для очистки зубов.

Степень абразивностии контролируется пятью различными видами концентрации от самого слабого 0,5% (рекомендованного для пациентов с повышенной чувствительностью, тонкой эмалью, имеющих травмы слизистой, в послеоперационный период и т.д.) до 2,5% (курильщики, плохая гигиена полости рта и т.д.) Изготовленные зубные пасты с различной концентрацией наноалмазов отвечают основным требованиям, предъявляемым к зубным пастам: обладают необходимой вязкостью для удобства выдавливания из тубы и нанесения зубной пасты на зубную щетку. За счет оптимальной вязкости паста удерживается на поверхности щетины зубной щетки, не проникая вглубь щетинок. Обладают уровнем рН, близким к нейтральному, что соответствует уровню рН в ротовой полости и делает изготовленную зубную пасту комфортной для применения. Имеют оптимальные органолептические характеристики.

Зубные пасты с различной концентрацией могут применяться для различных целей стоматологии: с низкой концентрацией наноалмазов в качестве средства для ежедневного ухода за полостью рта, с высокой концентрацией наноалмазов для профессионального удаления минерализованного налета с поверхности зубов.

Исходя из абразивности добавляемых частиц зубная паста может обладать высокой и средней степенью абразивности, а также обладать полирующей способностью.

При использовании композиции зубной пасты реализуется следующая направленность:

- проведение профессиональной гигиены полости рта,

- удаление назубных отложений,

- окончательное полирование пломб,

- очистка зубных протезов,

- полирование зубных протезов (окончательная обработка).

Зубная паста, содержащая загуститель, наполнитель, увлажняющий компонент, абразив и основу - воду очищенную, отличающаяся тем, что в качестве увлажняющего компонента - глицерин, в качестве загустителя - целлюлоза монокристаллическая, в качестве наполнителя - цинка оксид, в качестве абразива - наноалмазы, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:загуститель - целлюлоза микрокристаллическая 17,91-17,56;наполнитель - цинка оксид 17,91-17,56;увлажняющий компонент - глицерин 11,94-11,70;основа - вода очищенная 51,74-50,68;абразив - наноалмазы 0,5-2,5.