包含生物活性材料与球形二氧化硅的口腔护理组合物

技术领域

本发明属于口腔护理组合物技术领域，具体涉及包含生物活性材料与球形二氧化硅的口腔护理组合物。

背景技术

近年来，随时人们饮食结构的改变，酸性饮料饮用量的加大，酸蚀症甚至龋齿症的患病率持续呈增高趋势。口腔环境中的牙体硬组织不断进行着脱矿和再矿化，牙齿的健康依赖这种平衡，当脱矿大于再矿化，并持续一段时间就会产生龋损。牙釉质是牙体组织的最外层结构，也是龋病最先发生的位置。牙釉质龋损的形成主要是牙釉质脱矿与再矿化动态平衡被破坏的结果。再矿化是使钙、磷和其他矿物粒子沉积于正常或部分脱矿的釉质中或釉质表面的过程。牙膏是唯一一种与牙齿广泛接触的日常清洁剂，因此使用含抗酸蚀或促进牙釉质再矿化成分的牙膏刷牙是最常见的龋齿预防手段。

牙本质敏感是一种常见的口腔问题，我国多达1/3的人受到牙本质敏感疼痛的困扰。牙本质过敏症是牙齿受到生理范围内的各种刺激如机械、化学、温度、渗透压等而出现的短暂、尖锐的疼痛，它不是一种独立的疾病，是多种疾病共用的一种症状。根据流体动力学学说，牙本质敏感的治疗主要依赖封闭牙本质小管及阻断牙小管内的神经传导两种方式，从而避免疼痛的发生。封闭牙本质小管是一种有效的治疗方法，也是国际上治疗牙本质敏感的重要研究方向之一。

目前，常用的再矿化制剂和脱敏剂主要有氟化物、酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙(CPP-ACP)、羟基磷灰石、生物活性材料等。

很多研究表明氟能促进牙釉质和牙本质的矿化过程，氟离子可与牙釉质表面的晶体发生置换反应，生成氟磷灰石和氟化钙，该中间晶体对酸有较强的抵抗力，抑制牙本质的酸溶解而防止更多的牙本质小管开放并能促进再矿化。另外，氟离子能减少牙本质小管的直径，从而减少液压传导。但其仍存在一定局限性，儿童易误食，大量使用易导致变异链球菌耐氟菌株的产生。氟化物浓度较长时间保持稳定，需反复涂擦，且其释放区域具有局限性。专利CN106511105A公布了一种修复脱矿牙釉质和牙本质的无水牙膏，所述无水牙膏添加了水溶性磷酸盐、微米级碳酸钙和氟化物，用于再矿化修复牙釉质、封堵牙小管。

CPP-ACP是利用酪蛋白磷酸肽的黏附性，黏附在牙面及菌斑等界面上，在中性或碱性的条件下稳定无定形磷酸钙，形成钙磷离子库。当口腔内的酸性环境占主导地位时，钙磷离子的释放，pH值升高，抑制脱矿，促进再矿化，但较氟化物而言，CPP-ACP对于早期龋表面病损的再矿化作用相对较小，且存在部分人群对蛋白过敏的风险。专利CN109771319A公布了一种生物活性玻璃(陶瓷)材料与酪蛋白磷酸肽组合物及其在口腔护理产品中应用，用于牙釉质或牙本质敏感的再矿化修复及抗敏感等作用。

生物活性玻璃是由SiO

二氧化硅是牙膏中常见的摩擦剂，相对牙本质的摩擦率RDA作为口腔护理产品对牙齿磨损程度的评价指标。针对龋损及牙本质敏感的患者，除了需要保持日常的牙齿清洁，还需要避免刷牙过程中的机械磨损。球形二氧化硅是一种沉淀法制备的二氧化硅颗粒，其具有适中的粒径大小分布和球形形态，非常适用于封堵牙本质小管，从而阻隔冷热液体的侵入，起到缓解牙齿敏感的作用。此外，该球形二氧化硅还具有低磨损、高效清洁力、口感温和的优势。专利CN111278774A和专利CN111295228A公布了一种球形二氧化硅，用于控制RDA和牙小管封闭。

上述现有技术存在以下不足：(1)钙、磷离子沉积与再矿化率低，再矿化效果不一。(2)蛋白结构复杂，部分人群对蛋白过敏。(3)再矿化机理单一，最终在牙釉质或牙本质表面形成类羟基磷灰石晶体结构。(4)技术应用未涉及目标人群的牙齿脱矿或敏感问题。(5)用量高、成本昂贵，不能满足日常消费需求。

发明内容

本发明的至少一个目的是，克服背景技术中存在的技术问题，提供一种包含生物活性材料与球形二氧化硅的口腔护理组合物，显著提高牙釉质牙本质的再矿化和抗酸蚀的效果。

为了实现上述的发明目的，本发明提供如下的技术方案：

包含生物活性材料与球形二氧化硅的口腔护理组合物，包括：

生物活性材料，所述生物活性材料包括生物活性玻璃或陶瓷、磷硅酸钙钠、纳米氧化钙、纳米氧化钙-氧化硅、磷酸钙中的一种或几种；

氟化物；和

球形二氧化硅，所述球形二氧化硅的D50中值粒径为3.5-4μm、D95粒径小于8μm、吸油值小于100cc/100g、球形度系数不小于0.9。

本发明中所述的生物活性材料，是指由材料表面/界面引起特殊生物或化学反应，促进或影响组织和材料之间的连接、诱发细胞活性或新组织再生的生物材料。

本发明具备如下优势：

(1)球形二氧化硅颗粒的粒径与牙小管的管径相当，且颗粒呈较为完整的球形，使得该组合物作为口腔护理产品使用时可以用于封堵牙小管，降低牙齿的敏感度。此外，球形二氧化硅还可作为摩擦剂使用，由于其颗粒为球形，还可以降低对牙釉质的磨损，并提高清洁力。

(2)通过生物活性材料、氟化物与球形二氧化硅的复配使用，可以使得组合物具有相对成本低廉、普适性高、口感温和，此外，通过以上三种物质的复配可有效促进牙釉质牙本质再矿化、抗酸蚀，改善龋齿和牙齿敏感的问题。

(3)现有技术中一般使用生物活性材料与蛋白协同来促进牙齿再矿化及杀菌消炎，而本发明中由于将蛋白替换为球形二氧化硅进行协同作用，避免部分使用者对蛋白过敏，使得该组合物的适用性更广泛。

优选地，所述氟化物包括氟化钠、单氟磷酸钠、氟化亚锡中的一种或几种。

优选地，所述生物活性材料与球形二氧化硅的重量比为10：1至1：10，优选为5：1至1：5。生物活性材料与球形二氧化硅的复配使得牙釉质的再矿化修复能力及抗酸蚀、牙本质抗敏感的效果显著提高。

优选地，所述生物活性材料与球形二氧化硅的重量为口腔护理组合物的总重量的0.05％至20.15％。

所述无水体系的口腔护理组合物可以为牙膏、牙粉或凝胶。通过将所述的生物活性材料与球形二氧化硅应用于无水体系，可使得本发明提供的组合物在体系中能够保持活性和稳定性，在刷牙时能够有效释放钙磷离子，促进牙齿表面再矿化，包含该组合物的口腔护理组合物具有低磨损、高清洁力、口感温和、成本适宜的特点。

优选地，所述生物活性材料与球形二氧化硅的重量为口腔护理组合物的总重量的5％至15％。

优选地，所述生物活性材料的重量为所述口腔护理组合物的总重量的0.1％至15％，优选为1％至10％。

优选地，所述球形二氧化硅的重量为所述口腔护理组合物的总重量的0.1％至10％，优选为1％至8％。

例如，在其中的一种实施方式中，所述生物活性材料的重量为所述口腔护理组合物的总重量的1％至10％，所述球形二氧化硅的重量为所述口腔护理组合物的总重量的1％至8％。

优选地，还包括卡波姆和聚乙烯吡咯烷酮聚合物(PVP聚合物)，所述卡波姆的含量为所述口腔护理组合物的总重量的0.1％-1％，所述聚乙烯吡咯烷酮聚合物为所述口腔护理组合物的总重量的0.05％-0.5％。通过与卡波姆和聚乙烯吡咯烷酮聚合物交替复配，利用交替结构镶嵌交联保证膏体的挺立性和质量稳定性。

优选地，还包括表面活性剂十二烷基硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱，其占所述口腔护理组合物的总重量的百分比分别为1％、1％。

附图说明

图1是空白对照组的非处理区(左图)和处理区(右图)的扫描电子显微镜图；

图2是对比例1的非处理区(左图)和处理区(右图)的扫描电子显微镜图；

图3是对比例2的非处理区(左图)和处理区(右图)的扫描电子显微镜图；

图4是对比例3的非处理区(左图)和处理区(右图)的扫描电子显微镜图；

图5是实施例1的非处理区(左图)和处理区(右图)的扫描电子显微镜图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例详细说明本发明的技术方案。

对比例1

一种包含普通二氧化硅的组合物，包括如下重量百分比的组分：

将卡波姆均质分散于聚乙二醇-8，加入甘油搅拌成胶，然后加入二氧化硅、糖精钠和二氧化钛搅拌，最后加入十二烷基硫酸酯钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和香精，搅拌后脱气，制成牙膏。

对比例2

一种包含氟化物与普通二氧化硅组合物，包括如下重量百分比的组分：

将卡波姆、PVP均质分散于聚乙二醇-8，加入甘油搅拌成胶，然后加入二氧化硅、氟化钠、糖精钠和二氧化钛搅拌，最后加入十二烷基硫酸酯钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和香精，搅拌后脱气，制成牙膏。

对比例3

一种包含生物活性玻璃、氟化物与普通二氧化硅的组合物，包括如下重量百分比的组分：

将卡波姆、PVP均质分散于聚乙二醇-8，加入甘油搅拌成胶，然后加入二氧化硅、生物活性玻璃、氟化钠、糖精钠和二氧化钛搅拌，最后加入十二烷基硫酸酯钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和香精，搅拌后脱气，制成牙膏。

实施例1

一种包含生物活性玻璃与球形二氧化硅的口腔护理组合物，包括如下重量百分比的组分：

将卡波姆、PVP均质分散于聚乙二醇-8，加入甘油搅拌成胶，然后加入球形二氧化硅、二氧化硅、生物活性玻璃、氟化钠、糖精钠和二氧化钛搅拌，最后加入十二烷基硫酸酯钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和香精，搅拌后脱气，制成含有该组合物的牙膏。

实施例2

一种包含生物活性玻璃与球形二氧化硅的口腔护理组合物，包括如下重量百分比的组分：

将卡波姆、PVP均质分散于聚乙二醇-8，加入甘油搅拌成胶，然后加入球形二氧化硅、二氧化硅、生物活性玻璃、氟化钠、糖精钠和二氧化钛搅拌，最后加入十二烷基硫酸酯钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和香精，搅拌后脱气，制成含有该组合物的牙膏。

实施例3

一种包含生物活性玻璃与球形二氧化硅的口腔护理组合物，包括如下重量百分比的组分：

将卡波姆、PVP均质分散于聚乙二醇-8，加入甘油搅拌成胶，然后加入球形二氧化硅、二氧化硅、生物活性玻璃、氟化钠、糖精钠和二氧化钛搅拌，最后加入十二烷基硫酸酯钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和香精，搅拌后脱气，制成含有该组合物的牙膏。

牙膏稳定性测试：

将对比例1-3和实施例1-3制备的无水牙膏产品，在45℃的温度下加速老化3个月后，检测产品相关各项指标。检测结果显示正常，产品整体稳定性良好，质量优异。

目测的方式观察膏体的挺立性，“+”越多表示挺立性越好：

从上表可以看出，对比例2、3及实施例1与对比例1相比，膏体的挺立性显著提升，说明聚乙烯吡咯烷酮PVP组分显著改善了包含组合物的无水牙膏的挺立性。

牙釉质的再矿化修复效果测试：

脱矿牙釉质的再矿化修复试验

制备人工唾液：2.200g/L胃黏蛋白(MUCIN TYPEⅡ)、0.38g/L NaCl、0.183g/LCaCl

牙釉质样本的制备：选择新鲜拔除的牛切牙为实验标本。除去表面污染物，冲洗干净后分离冠根。采用低速金刚石切割机将牙冠切成长宽厚为5×5×3mm大小的釉质块，包埋入聚甲基丙烯酸甲酯树脂中，唇面釉质用抛光机及80#、600#、2500#碳化硅砂纸在流水下依次磨平、绒布加1μm金刚石研磨膏抛光呈镜面。采用维氏硬度计对每块牙釉质样本进行表面显微硬度(SMH)测量，维氏硬度计的荷载100g，加载时间5s。通过表面显微硬度测试(SMH测量)，选择合适硬度大小的牙釉质块随时分成4组，每组8个。

脱矿牙釉质样本的准备：对所有牙釉质样本使用人工唾液37℃静置浸泡2h后，使用1.0％柠檬酸溶液(pH 3.8)37℃静置浸泡30min后取出，使用去离子水充分清洗，吸水纸吸干表面水分。

再矿化过程：将对比例1-3和实施例1-3的牙膏分别按照牙膏与去离子水1:3的重量比称量搅拌制成牙膏浆液，然后将脱矿后的牙釉质样本浸泡于牙膏浆液中5分钟，再用去离子水冲洗3次后，放入人工唾液中置于37℃环境中浸泡1小时，重复上述步骤6次，连续循环处理2天，最后取出牙釉质样本进行维氏硬度测试，结果参见表1所示。

表1基线、脱矿处理后、再矿化处理后、再次脱矿处理后的牙釉质表面维氏硬度变化值

表1为牙釉质的基线、脱矿处理后、再矿化处理后、再次脱矿处理后的表面维氏硬度变化值。从表1中可知，各组牙釉质的平均维氏硬度分别为320、327、316、319、323、320HV,所采用牙釉质样本硬度水平一致。经过酸蚀脱矿处理后牙釉质表面的平均维氏硬度值分别为195、193、195、196、194、195HV,表明再矿化前牙釉质样本的硬度也处于同一水平，各组显微硬度值无显著性差异。经过酸蚀处理后牙釉质表面被酸蚀导致钙磷流失，硬度下降。通过对比例1、对比例2、对比例3、实施案例1、实施案例2、实施案例3的牙膏再矿化处理后的牙釉质表面硬度分别为214、237、259、263、281、239HV。经统计学数据分析，对比例3和实施例1组与对比例2和对比例1组相比均存在显著性差异(P<0.05),对比例2与对比例1组相比也存在显著性差异(P<0.05)。经过对比例1牙膏处理后，显微硬度无显著提高，说明其再矿化效果较差。经过对比例2的牙膏处理后，牙釉质显微硬度与对比例1组相有统计学差异，说明氟可以提高牙釉质硬度。通过对比例3和实施案例1-3的牙膏处理，即增加了生物活性玻璃后牙釉质的显微硬度进一步提升，且相比于对比例2，显微硬度均具有显著性差异(P<0.05)，说明生物活性玻璃的添加显著增强了其再矿化效果。含有对比例3和实施例1-3的组合物的牙膏，与唾液或水后再牙釉质表面释放足够的钙磷离子，促进脱矿后牙齿再矿化。但其中实施案例3的再矿化硬度显著低于实施案例1-2及对比例3，这与实施案例3组合物中生物活性玻璃的用量较低有关。将各组再矿化处理后的牙釉质再次经过酸蚀脱矿处理后，发现其显微硬度分别为93、135、179、186、197、131HV,各组牙釉质样本的硬度出现不同程度的降低现象，但对比例2、对比例3和实施案例1-3组的显微硬度降低幅度显著低于对比例1，且对比例3和实施例1-2的显微硬度降低幅度也显著低于对比例2，这说明氟化物有利于牙釉质抵抗酸蚀的效果，生物活性玻璃进一度提升该组合物的抗酸蚀作用。氟化物通过在牙釉质表面形成氟羟基磷灰石，增加牙釉质硬度抵御酸性物质的侵蚀。生物活性玻璃通过在牙釉质表面形成类羟基磷灰石结构的物质，进而形成牙齿保护层，起到抗酸蚀的效果。因此包含实施例1-3的组合物的无水牙膏具有促进牙釉质表面再矿化修复和抗酸蚀功效。

牙小管封堵抗敏感试验：

人工唾液的制备：2.200g/L胃粘蛋白(gastric mucin)(用80℃温水进行溶解)，0.38g/L NaCl，0.213g/L CaCl

牙本质样本的制备：选择新鲜拔除的牛切牙为实验标本，采用低速金刚石切割机将牙根主体部分切成长宽厚为5×5×2mm大小的本质块，压根外部朝上包埋入聚甲基丙烯酸甲酯树脂中，采用抛光机依次使用1000#-1500#-2000#碳化硅砂纸在流水下依次磨平、绒布加1μm的金刚石研磨膏抛光呈镜面，以消除表面污染物并使表面平整规则。

脱矿牙本质样本的准备：将牙本质样本进行超声清洗后，用40％的正磷酸腐蚀牛牙样本20min，然后用去离子水冲洗，再用5.0％NaOCl轻度腐蚀5min，最后用去离子水超声清洗20min。采用500倍的偏光显微镜观察牙小管的暴露情况，若暴露不够充分，所有牙本质样本重新进行脱矿处理，直至牙小管充分暴露。

牙本质分区处理：将脱矿处理好的牙本质块的一半区域5mm×2.5mm用胶带粘贴住，作为非处理区用于对照。另外的5mm×2.5mm区域作为刷牙实验处理区。

脱矿后牙本质处理：将筛选好的牙本质样本随机分成5组，每组8个样本。将对比例1-3和实施例7的牙膏分别按照牙膏与去离子水1:6的重量比称量搅拌制成牙膏浆液，然后将各组脱矿后的牙本质样品置于相应处理条件中，采用电动牙刷模拟刷牙3分钟，然后用去离子水充分清洗后浸泡于人工唾液中并于37℃保持1小时。重复上述步骤6次，最后浸泡于人工唾液中37℃过夜。测试前将循环处理后的牙本质样本置于25℃恒温箱中干燥24小时。

扫描电子显微镜观察：将干燥后的牙本质样品喷金，然后在扫描电子显微镜下观察，分别与处理区和非处理区各取3个视野图片(2000X),使用非处理区作为空白对照组，进行暴露的牙小管计数C，按以下公式计算封堵率R：(∑非处理区c-∑处理区c)/∑非处理区c*100％。封堵率R越大，牙小管封堵效果越好，可通过比较不同组别的封堵率R比较各组牙小管封堵效果。

表2牙小管封堵率R(％)

对比例1和2与空白对照组相比，其封堵率没有显著性差异。对比例3与空白对照组和对比例1/2相比，其封堵率明显高于空白对照组，且两者具有显著性差异，这说明生物活性玻璃具有显著的封堵牙本质小管效果，实施案例1与对比例3比较，两者的封堵率统计学上也具有显著性差异，说明球形二氧化硅进一步提升了该组合物的牙本质小管封堵效果。

从扫描电子显微图片中可知，经酸蚀脱矿处理后的牙本质，表面牙小管充分暴露出来。空白对照组和对比例1、2处理的牙本质表面，牙本质小管基本无封堵作用。经过对比例3处理的牙本质表面，大部分牙本质小管被堵住，而经过实施案例1处理后与其他组别相比，牙本质小管的封堵比率大幅提升，可见球形二氧化硅的加入明显提升了牙本质效果的封堵能力。该组合物既可以在脱矿后牙本质表面释放钙磷离子，促进牙本质表面再矿化修复，还能通过特殊粒径的球形二氧化硅进行物理封堵进一步协同增强牙小管封堵效果，提升了其牙齿抗敏感作用。

牙齿美白效果试验：

通过生物膜清洁率实验模型PCR方法评估牙膏产品去除外源性色斑的美白效果。采用标准牙刷在牙膏浆液中刷牙已染色牛牙釉质，使用X-rite SP64色差仪测试刷牙前后的牙釉质颜色，通过比较刷牙前后牙釉质白度差异ΔL，评估牙膏样品的美白效果。ΔL越大，代表美白去渍效果越好。

从以上数据可看出，实施案例1和3和对比例1-3及实施案例2相比，牙齿白度ΔL值显著提升，说明这两组实施案例的美白去渍效果最好，可见球形二氧化硅具有优异的牙齿美白作用。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。