Пористое полимерное покрытие для отбеливания зубов - RU2517320C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к области стоматологических косметических средств, конкретно к композициям для отбеливания зубов.

Уровень техники

Отбеливание зубов на практике обычно осуществляют посредством химической обработки зубов с целью удаления пигментных пятен (т.e. хромогенов) с зубов. В большинстве случаев при химических обработках применяют отбеливающие вещества, такие как пероксид водорода, пероксид карбамида, перборат натрия, хлорит натрия и им подобные. Химическая обработка часто сопровождается применением абразивных веществ, которые помогают десорбции или предотвращают адсорбцию пигментных пятен.

Однако такие химические реагенты, удаляющие пятна, имеют некоторые недостатки, такие как повышенная вероятность временной чувствительности зубов, вызванная отбеливанием, повышенная вероятность временного раздражения десен и необходимость повторного или пролонгированного нанесения на зубы для достижения желаемого уровня отбеливания зубов. Кроме того, часто химическая обработка неэффективна для определенных типов пигментных пятен на зубах.

Фарфоровые (керамические) винировые покрытия зубов применяются, в соответствии с настоящим уровнем техники, для облицовки зубов, имеющих пятна, чтобы скрыть зубные пигментные пятна. Они обеспечивают создание непористой, глянцевой поверхности, которая усиливает блеск зубов. Несмотря на то, что керамические винировые покрытия предоставляют альтернативу вышеописанным химическим процессам удаления пигментных пятен, они обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что их, как правило, изготавливают по индивидуальному заказу и подгоняют в каждом индивидуальном случае для зуба, облекаемого в винировое покрытие. Это делает фарфоровые винировые покрытия чрезвычайно дорогими. Помимо всего прочего, способ применения обычно требуют восстановления формы зуба для размещения фарфоровых винировых покрытий. Восстановление формы зуба необратимо изменяет зубы. Более того, фарфоровые винировые покрытия, как известно, тонкие и непрочные и поэтому, как известно, легко повреждаются при использовании. По этим причинам фарфоровые винировые покрытия обычно рекомендуются для более трудных случаев пожелтевших или некрасивых зубов, в то время как химическое отбеливание зубов рекомендуется для более простого и обычного обесцвечивания зубов.

В данной области техники сохраняется потребность в способе отбеливания зубов, для которого не требуется химического удаления пигментных пятен и который уменьшает или устраняет недостатки фарфоровых винировых покрытий. Существует особая потребность в данной области техники в таких отбеливающих зубы композициях, которые могут применяться путем нанесения на зубы экономически эффективным и легким способом. У отбеливающей зубы композиции будет определенное преимущество, если ее без труда можно будет применять без требования индивидуальной установки или без этапа проведения процесса восстановления, и если она не будет хрупкой. Такая композиция и способ ее применения могут предоставить нехимические отбеливающие альтернативные варианты, в большей степени серийно выпускаемые и доступные основной части населения.

Сущность изобретения

Изобретение ориентировано на отбеливающую зубы композицию, которую легко можно применить в качестве покрытия на зубы с целью усиления воспринимаемой белизны зубов. Композиция содержит по существу водонерастворимую и по существу неразрушаемую полимерную матрицу (т.e. непрерывную фазу) с содержащимися в ней включениями, заполненными газом или заполненными жидкостью (которые в этом документе также обозначаются как поры, пустоты или пузырьки), имеющими размер в диапазоне от, приблизительно, 100 нанометров (100 нм) до, приблизительно, 5 микрон (5 мкм), при этом компоненты газа или жидкости и полимерной матрицы имеют различие в коэффициенте преломления, по крайней мере, равное 0,1. Различие в коэффициенте преломления газовых или жидкостных пор и композиции полимерной матрицы обеспечивает дифракцию (т.e. рассеивание) света, что ведет к усилению проявления белого цвета во внешнем виде.

Компоненты отбеливающей зубы композиции представляют собой такие, которые обеспечивают для отбеливающей зубы композиции по существу неразрушаемость во внутриротовой среде, нетоксичность, устойчивость к росту микроорганизмов и возможность плотного соединения с поверхностью зуба. В том случае, если полимерная матрица (т.e. композиция) имеет нетвердую форму, она подвергается отверждению посредством химической модификации. В одном из примеров осуществления изобретения композицию применяют путем нанесения на зуб в виде отверждаемой нетвердой композиции и затем подвергаемой отверждению в виде твердой пленки в процессе затвердевающего пленкообразования. В другом примере осуществления изобретения композицию применяют в виде предварительно сформированной (т.e. предварительно отвержденной) твердой пленки, наносимой на зубы.

Изобретение также направлено на композицию-прекурсор, предназначенную для получения отбеливающей зубы композиции, описанной выше, при этом композиция-прекурсор содержит описанную выше полимерную матрицу и водорастворимые и/или поддающиеся биологическому разложению частицы, включенные в нее так же, как заполненные газом или жидкостью поры, как описано выше, получаемые, когда композиция-прекурсор подвергается действию водного и/или биологически разлагаемого окружения, такого же, как в ротовой полости.

Изобретение также направлено на отбеливающие зубы системы, которые включают отбеливающую зубы композицию или композицию-прекурсор, описанные выше, и одно или несколько применяемых инструментальных средст доставки, обеспечивающих возможность нанесения композиции на зуб.

Изобретение также направлено на способы отбеливания зубов посредством нанесения отбеливающей зубы композиции или композиции-прекурсора, описанных выше, на зуб таким образом, чтобы прилипающая твердая пленка из отбеливающей зубы композиции или композиции-прекурсора формировалась на зубе.

Изобретение предпочтительно предоставляет отбеливающую зубы композицию и получаемый в результате способ, который позволяет избежать необходимость процессов химического удаления пигментных пятен. Кроме того, отбеливающая зубы композиция экономически эффективна и может наноситься на зубы легким способом без необходимости индивидуальной установки или без стадии проведения процесса восстановления. Полученное в результате покрытие зубов обеспечивает внешний вид в виде ярко-белого цвета и в то же время является устойчивым, не хрупким и устойчивым к деградации и к росту микроорганизмов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение поперечного разреза, охватывающее разные слои пленки пористого полимера, имеющего состав метилметакрилат:гидроксиэтилметакрилат (75:25 масс./масс.).

Фиг. 2. Оптическое изображение пленки пористого полимера, имеющего состав метилметакрилат:гидроксиэтилметакрилат (75:25 масс./масс.) (Фиг. 1), показывающее степень белизны (значение L), равную 72 на воздухе.

Фиг. 3. Схематичное представление процесса изготовления пористых белых пленок.

Фиг. 4 Полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение частиц оксида кремния, включенных в пленку сополимера метилметакрилат-гидроксиэтилметакрилат.

Фиг. 5. Полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение, охватывающее разные слои пленки беспримесного полимера Фиг. 4 после обработки HF.

Фиг. 6 Микрофотографии пленок гидроксиэтилметакрилат-метилметакрилата с 7,5% масс. оксида кремния с размером частиц 70-100 нм, протравленных с помощью HF (показывающие влияние времени после травления и содержания метилметакрилата % масс. на пористую структуру).

Подробное описание изобретения

В первом аспекте изобретение нацелено на отбеливающую зубы композицию. Отбеливающая зубы композиция содержит, по крайней мере, два компонента: i) по существу водонерастворимую и по существу неразрушаемую полимерную матрицу и ii) заполненные газом или заполненные жидкостью поры (пузырьки), включенные в полимерную матрицу, в которой заполненные газом или заполненные жидкостью пузырьки имеют размер в диапазоне от, приблизительно, 100 нм до, приблизительно, 5 мкм.

Помимо того, что характеризуется как водонерастворимая и по существу неразрушаемая в окружающей среде ротовой полости, полимерная матрица является нетоксичной, устойчивой к росту микроорганизмов и способной прилипать к поверхности зуба. Полимер может быть и термопластичным материалом, и термоотверждаемым материалом, который может быть синтезирован посредством реакции цепной полимеризации и ступенчатой полимеризации.

В конкретном примере осуществления изобретения полимерная матрица представляет собой по существу неразрушаемую (т.e. обладающую длительным сроком службы) благодаря сохранению ее структурной целостности в течение длительного периода времени (например, дни, недели или месяцы), по существу с незначительными повреждением или разрушением во время нахождения в среде ротовой полости. Например, в конкретных примерах осуществления изобретения, общая масса, площадь покрытия или толщина полимерной пленки композиции на зубе будет сохраняться с точностью ±20% и более предпочтительно с точностью ±10% в течение 30-дневного периода. В других примерах осуществления изобретения, полимерная пленка предназначена по крайней мере для щеточной чистки или для действий, связанных с гигиеной зубов. Предпочтительно, чтобы полимерная матрица также ингибировала связывание или адгезию на ней микроорганизмов (например, ингибирование образования биопленки).

Полимерная матрица должна иметь способность к адгезии на поверхности зуба. Как правило, включение полярных групп в полимерную матрицу способствует адгезии полимерной матрицы на зуб. Некоторые типы полярных групп, конкретно подходящих для этих целей, включают карбоксильную кислотную, аминную, сложноэфирную, амидную, гидроксильную, уретановую и карбамидную группы. По существу неполярная (например, углеводородная или фторуглеводородная) полимерная матрица без полярных групп, как ожидается, слабо взаимодействует с поверхностью зуба и поэтому такие типы полимеров не являются предпочтительными.

В одном примере осуществления изобретения, композиция (т.e. полимерная матрица) представлена в твердой форме, как правило с предварительно приданной ей формой пленки, готовой для нанесения на зуб. Как применяется в этом документе, "твердая форма" композиции обозначает форму композиции, которая нетекучая, не может быть сдавлена местным избыточным давлением и которая жестко сохраняет свою форму при обычных (стандартных) условиях. Композиция может иметь свойства термопластичного или термоотверждаемого материала. Предпочтительно, чтобы композиция не была хрупкой, т.e. чтобы была устойчивой к появлению сколов и трещин. Композиция должна обладать способностью оставаться твердой в процессе использования на зубах в среде ротовой полости.

Композиция альтернативно может быть и в нетвердой форме (например, жидкостью или пастой) перед нанесением или во время нанесения композиции на зуб. Однако композиция в случае, когда она находится в нетвердой форме, обладает свойством возможности отверждения при химической модификации. Под "химической модификацией" подразумевают изменение структуры химического связывания композиции, что может быть обеспечено такими процессами, как радиационная, термическая или химическая обработка. Таким образом, в том случае, когда композиция находится в нетвердом состоянии, она обладает соответствующими химическими функциональными возможностями, допускающими затвердевание. Процесс отверждения также может включать простое высушивание композиции (или ее раствора) на зубе.

В предпочтительном примере осуществления изобретения, полимерная матрица представляет собой (или имеет в своем составе) виниловый полимер. Некоторые типы виниловых мономерных единиц, из которых может быть синтезирован виниловый полимер, включают стирол (например, полистирол или сополимер стирола), винилацетат (например, поли(винилацетат) или сополимер винилацетата), этилен (например, полиэтилен или сополимер этилена), пропилен (например, полипропилен или сополимер пропилена), винилтолуол (например, поливинилтолуол или сополимер винилтолуола), хлоросодержащие виниловые мономеры, такие как винилхлорид (например, поли(винилхлорид) или сополимер винилхлорида), и фторсодержащие виниловые мономеры, такие как винилфторид, тетрафторэтилен, перфторалкоксивиниловые мономеры и винилиденфторид (например, поли(винилиденфторид)), и полимеры или сополимеры каких-либо этих мономеров.

Виниловый полимер может быть гомополимером или, альтернативно, сополимером, полученным из двух или более различных типов виниловых мономеров (единиц). Некоторые примеры различных видов сополимеров, рассматриваемых в этом документе, включают чередующиеся сополимеры, блок-сополимеры, графт-сополимеры, статистические сополимеры и их комбинации.

Более предпочтительна, по крайней мере, порция винилового полимера, полученного из одного или нескольких мономеров, содержащих акрилатную группу. В одном примере осуществления изобретения виниловый полимер состоит как из неакрилатных, так и из акрилатных единиц, причем акрилатные единицы все могут быть химически одинаковыми (т.e. гомополимер) или могут быть химически различными (т.e. сополимер, трехкомпонентный сополимер или высокомолекулярная полимерная система).

В одном примере осуществления изобретения, по крайней мере, часть в виде одного или нескольких акрилатных мономеров соответствует формуле:

В формуле (1) R¹, R² и R³ независимо друг от друга представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 углеродных атомов), и R⁴ представляет собой атом водорода или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 углеродных атомов), причем углеводородная группа может быть (т.e. необязательно) замещенной одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора.

В более конкретном примере осуществления изобретения в соответствии с формулой (1), по крайней мере, часть в виде одного или нескольких акрилатных мономеров соответствует формуле:

В формуле (2) R² представляет собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-3 атома углерода), и R⁴ представляет собой насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 атомов углерода), причем углеводородная группа может быть (т.e., необязательно) замещенной одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора.

Некоторые примеры мономеров, определенные формулой (1) или (2), включают акриловую кислоту, метилакрилат, этилакрилат, н-пропилакрилат, изопропилакрилат, н-бутилакрилат, изобутилакрилат, втор-бутилакрилат, трет-бутилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, н-пропилметакрилат, изопропилметакрилат, н-бутилметакрилат, изобутилметакрилат, втор-бутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, 3-метилакриловую кислоту, 3,3-диметилакриловую кислоту, 2,3-диметилакриловую кислоту, 2-фторакриловую кислоту, 2-хлоракриловую кислоту, метил-2-фторакрилат, 2-цианоакриловую кислоту, метил-2-цианоакрилат, этил-2-цианоакрилат, н-пропил-2-цианоакрилат, изопропил-2-цианоакрилат, н-бутил-2-цианоакрилат и изобутил-2-цианоакрилат.

В другом примере осуществления изобретения, по крайней мере, часть в виде одного или нескольких акрилатных мономеров соответствует формуле:

В формуле (3) R⁵, R⁶ и R⁷, независимо друг от друга, представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 атомов углерода), и R⁸ представляет собой атом водорода или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 атомов углерода), причем углеводородная группа может быть (т.e. необязательно) замещенной одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора, и при этом, по крайней мере, один из R⁵, R⁶, R⁷ и R⁸ представляет собой насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, замещенную, по крайней мере, одной гидроксильной (OH) группой. Число гидроксильных групп может быть, например, 1, 2, 3 или более.

В более конкретном примере осуществления изобретения в соответствии с формулой (3), R⁵, R⁶ и R⁷, независимо друг от друга, представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 атомов углерода), причем углеводородная группа может быть (т.e., необязательно) замещенной одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора, атомами хлора или гидроксильными группами, и R⁸ представляет собой насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 атомов углерода), замещенную (т.e. содержащую), по крайней мере, одной группой -OH.

В следующем конкретном примере осуществления изобретения в соответствии с формулой (3), по крайней мере, часть в виде одного или нескольких акрилатных мономеров соответствует формуле:

В формуле (4) R⁵, R⁶ и R⁷ независимо друг от друга представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6 атомов углерода), причем углеводородная группа может быть замещена одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора, атомами хлора или группами -OH. Подстрочный индекс n может быть любым подходящим целым числом (предпочтительно, по крайней мере, от 1 до 20), но, более предпочтительно, представляет собой целое число от 1 до 12, более предпочтительно от 1 до 8 и более предпочтительно от 1 до 6. В других примерах осуществления изобретения подстрочный индекс n также может предпочтительно иметь значение (или максимальное значение) 5, 4, 3, 2 или 1.

В более конкретном примере осуществления изобретения в соответствии с формулой (4), по крайней мере, часть в виде одного или нескольких акрилатных мономеров соответствует формуле:

В формуле (5) R⁶ представляет собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу (предпочтительно содержащую 1-6, 1-5, 1-4 или 1-3 атомов углерода), и n представляет собой любое описанное выше значение (и предпочтительно целое число от 1 до 4), причем углеводородная группа может быть (т.e. необязательно) замещенной одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора, атомами хлора или гидроксильными группами.

Некоторые примеры мономеров, определенные формулой (3), (4) или (5), включают гидроксиметилакрилат, (2-гидроксиэтил)акрилат, (1-гидроксиэтил)акрилат, (3-гидроксипропил)акрилат, (2-гидроксипропил)акрилат, (4-гидроксибутил)акрилат, (3-гидроксибутил)акрилат, (2-гидроксибутил)акрилат, (5-гидроксипентил)акрилат, (4-гидроксипентил)акрилат, (3-гидроксипентил)акрилат, (6-гидроксигексил)акрилат, (5-гидроксигексил)акрилат, (7-гидроксигептил)акрилат и (8-гидроксиоктил)акрилат. Дополнительные примеры предусматриваются замещением "акрилата" в каком-либо из предшествующих примеров, например, "метакрилатом" или "этакрилатом". Другие примеры мономеров в соответствии с формулами (3)-(5) включают этил-2-(гидроксиметил)акрилат, метил-2-(гидроксиметил)акрилат, этил-2-(гидроксиэтил)акрилат, 3-(гидроксиметил)метакрилат и 3-(гидроксиметил)этакрилат.

В одном из приведенных примеров осуществления изобретения, полимерная матрица получена из, по крайней мере, акрилатных мономеров двух типов (т.e. представляет собой, по крайней мере, сополимер), мономера первого типа в соответствии с формулой (1), приведенной выше, и мономера второго типа в соответствии с формулами (3), (4) или (5), приведенными выше. В другом из приведенных примеров осуществления изобретения, полимерная матрица получена из, по крайней мере, акрилатных мономеров двух типов (т.e. представляет собой, по крайней мере, сополимер), мономера первого типа в соответствии с формулой (2), приведенной выше, и мономера второго типа в соответствии с формулами (3), (4) или (5), приведенными выше. Полимерная матрица может иметь любое подходящее массовое соотношение типов мономеров в соответствии с формулой (1) или (2) к типам мономеров в соответствии с формулой (3), (4) или (5). В различных примерах осуществления изобретения соотношение между негидроксилированными мономерами (т.e. формулы (1) или (2)) к гидроксилированным мономерам (т.e. формулы (3), (4) или (5)) составляет, например, 95:5, 90:10, 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, 65:35, 60:40, 55:45, 50:50, 45:55, 40:60, 35:65, 30:70, 25:75, 20:80, 15:85, 10:90 или 5:95.

Акрилатный мономер также может быть этиленовой ненасыщенной дикарбоновой кислотой. Некоторые примеры таких мономеров включают фумаровую кислоту, малеиновую кислоту и 3-бутеновую кислоту.

Акрилатная единица также может содержать больше одной акрилатной группы, например диакрилат, триакрилат или высокомолекулярная акрилатсодержащая молекула. Такие полиакрилатные молекулы как правило используются в качестве соединений, поперечно сшивающих линейные полимеры. Как используется в этом документе, термин "акрилат" имеет значения, включающие "метакрилат", "цианоакрилат" и другие модифицированные акрилаты, и, соответственно, "диакрилат," "триакрилат" и "полиакрилат" имеют значения, включающие все такие модифицированные акрилаты. Один из классов полиакрилатных молекул представляет собой такие молекулы, в основе которых диолы, такие как этиленгликольдиметакрилат (CAS No. 97-90-5, EGDMA), и диметакрилаты, в основе которых диолы с высокомолекулярной цепью, такие как, например, пропандиол, бутандиол (например, 1,3-бутандиол и 1,4-бутандиол), пентандиол, неопентилгликоль, гександиол (например, 1,6-гександиолдиметакрилат, HDDMA, CAS No. 6606-59-3), гептандиол, октандиол и их этоксилорованные и пропоксилированные производные и им подобные. Другой класс полиакрилатных молекул представляет собой такие молекулы, в основе которых повторяющиеся единицы диолов, такие как диэтиленгликольдиметакрилат (CAS No. 2358-84-1), триэтиленгликольдиметакрилат, пропиленгликоль (например, 2,3-дигидроксипропил) диметакрилат и тетраэтиленгликольдиметакрилат (TEDMA). Другой класс полиакрилатных молекул представляет собой такие молекулы, в основе которых бис-фенол A, например, 2,2'-бис[4-(3-метакрилокси-2-гидроксипропокси)фенил]пропан (т.e. "bis-GMA"), который представляет собой продукт присоединения бис-фенола A и глицидилметакрилата. Другие диакрилаты, в основе которых бис-фенол A, включают этоксилированные и пропоксилированные бис-фенол A-диметакрилаты (например, этоксилированный бис-фенол A-диметакрилат, т.e. EBPDMA или EBPADMA). Другой класс полиакрилатных молекул представляет собой диакрилаты, триакрилаты и высокомолекулярные функционализированные акрилаты, в основе которых полиолы, такие как полиакрилаты на основе триметилолпропана, глицерина, лимонной кислоты или пентаэритритола (например, 3-(акрилоилокси)-2-гидроксипропилметакрилат; или 2-этил-2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиолтриакрилат (TMPTA); или ди(триметилолпропан)тетраакрилат; или пентаэритритолтетраакрилат, триакрилат или диакрилат; или глицеролдиметакрилат или триметакрилат; и их этоксилированные и пропоксилированные производные). И еще другой класс полиакрилатных молекул представляет собой уретанполиакрилаты, такие как 7,7,9 (или 7,9,9)-триметил-4,13-диоксо-3,14-диокса-5,12-диазагексадекан-l,16-диоксиметакрилат и его изомеры, т.e. "уретандиметакрилат" (UDMA), или "диуретандиметакрилат" или (DUDMA), например, CAS No. 74389-53-0 или 72869-86-4, и полиуретандиметакрилат (PUDMA). И еще другой класс полиакрилатных молекул представляет собой полиакрилаты на основе поликарбонатов (например, поликарбонатдиметакрилат, PCDMA), который, как правило, представляет собой продукт конденсации двух частей гидроксиалкилметакрилата и одной части бис(хлорформиата). И еще другой класс полиакрилатных молекул представляет собой такие полиакрилаты, в основе которых фосфат или фосфорная кислота, например, бис-[(2-(метакрилоилокси)этил]фосфат. Опять же еще другой класс полиакрилатных молекул представляет собой бис-акриламиды (например, N,N'-этиленбис(акриламид) или N,N'-(l,2-дигидроксиэтилен)бисакриламид). И опять же еще другой класс полиакрилатных молекул представляет собой триазин или изоцианурат ди- и три-метакрилатов, например, 1,3,5-триакрилоилгексагидро-l,3,5-триазин или трис[2-(акрилоилокси)этил]изоцианурат.

Полимерная матрица также может включать какую-нибудь из ионсодержащих полимерных композиций, известных в данной области техники, при условии, что свойства полимерной матрицы, как описано выше, сохраняются. Ионсодержащие полимерные композиции, как правило, включают в себя кислотные функциональные группы в процентном содержании по массе равном или менее 50%. В различных примерах осуществления изобретения содержание кислотных функциональных групп может быть, например, равным или менее 40%, 30%, 20%, 10%, 5% или 1%.

Полимерная матрица также может включать (или может состоять из) сополимер, содержащий полимерные компоненты или единичные фрагменты полимеров различных классов. Некоторые примеры таких сополимеров включают поливинил-полиуретан, поливинил-поликарбамид, поливинил-полиамид, поливинил-поликарбонат, поликарбонат-полиуретан и поликарбонат-(фенолформальдегид) типы сополимеров.

Как используется в этом документе, термин "углеводородная группа" относится к химической группе, содержащей только углерод и водород, за исключением тех случаев, когда указано присутствие одного или нескольких гетероатомов. Углеводородная группа может быть любой углеводородной группой, т.e. прямоцепной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной, алифатической или ароматической и циклической или полициклической. В различных примерах осуществления изобретения углеводородная группа может содержать, предпочтительно, не более чем, приблизительно, 20 атомов углерода, или не более чем 18 атомов углерода, или не более чем 12 атомов углерода, или не более чем 6 атомов углерода. В конкретных примерах осуществления изобретения углеводородная группа может содержать не более чем 5, 4 или 3 атома углерода. В нескольких примерах осуществления изобретения углеводородная группа содержит, по крайней мере, 1, 2 или 3 атома углерода. Любой вышеупомянутый диапазон содержания углеродных атомов между минимумом и максимумом приемлем в этом случае. Например, в различных примерах осуществления изобретения углеводородная группа может иметь, предпочтительно, 1-20, 1-18, 1-12, 1-8, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3, 2-20, 2-18, 2-12, 2-8, 2-6, 2-5, 4-4, 2-3, 3-20, 3-18, 3-12, 3-8, 3-6, 3-5, 3-4, 4-20, 4-18, 4-12, 4-8, 4-6 или 4-5 атомов углерода.

Некоторые примеры насыщенных прямоцепных углеводородных групп включают метил, этил, н-пропил, н-бутил, н-пентил, н-гексил, н-гептил, н-октил, н-нонил, н-децил и им подобные.

Некоторые примеры насыщенных разветвленных углеводородных групп включают изопропил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, изопентил, неопентил, 1,2-диметилпроп-1-ил, 1-метилпент-1-ил, 2-метилпент-1-ил, 3-метилпент-1-ил, 1,2-диметилбут-1-ил, 2,2-диметилбут-1-ил и 3,3-диметилбут-1-ил.

Некоторые примеры насыщенных циклических углеводородных групп включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил, циклооктил, 3-метилциклопроп-1-ил, 3,4-диметилциклопроп-1-ил, 4-метилциклогекс-1-ил и 3,5-диметилциклогекс-1-ил.

Некоторые примеры насыщенных полициклических углеводородных групп включают декалин, бициклогексил, норборнил и бицикло[4.3.0]нонан.

Некоторые примеры ненасыщенных прямоцепных углеводородных групп включают винил, 2-пропен-1-ил, 3-бутен-1-ил, 2-бутен-1-ил, 4-пентен-1-ил, 3-пентен-1-ил, 2,4-пентадиен-1-ил, 5-гексен-1-ил, 3,5-гексадиен-1-ил и 1,3,5-гексатриен-1-ил.

Некоторые примеры ненасыщенных разветвленных углеводородных групп включают 2-метил-2-пропен-1-ил, 2-метил-2-бутен-1-ил, 2-метил-3-бутен-1-ил, 2-метил-3-пентен-1-ил, 4-метил-3-пентен-1-ил и 3-метил-3-пентен-1-ил.

Некоторые примеры ненасыщенных циклических углеводородных групп включают циклопентенил, циклогексенил, циклогексадиенил и ароматические моноциклические углеводородные группы (например, фенил, толил, ксилил и бензил).

Некоторые примеры ненасыщенных полициклических углеводородных групп включают нафтил, инданил, инденил, антраценил, фенантрил и бифенил.

Углеводородная группа может включать один или несколько атомов кислорода (-O-), аминогруппу (например, -NH- или третичную аминогруппу), амидную группу, сложноэфирную группу (-C(O)O), карбонатную группу, карбамидную или карбаматную группу в качестве вставок в углерод-углеродную связь, за исключением особо указанных случаев. Углеводородная группа также может включать одну или несколько кремнийсодержащих групп (например, оксиднокремниевых или силоксановых групп).

Отбеливающая зубы композиция изобретения включает заполненные газом или заполненные жидкостью полости (т.е. поры или пузырьки), включенные в полимерную матрицу, описанную выше. Жидкость или газ в порах предпочтительно имеет показатель преломления, отличающийся от такового (как правило, имеющий более низкое значение) для полимерной матрицы, и более предпочтительно, когда показатель преломления имеет, по крайней мере, 0,1 ед., и еще более предпочтительно, когда имеет, по крайней мере, 0,2 ед., и еще более предпочтительно, когда имеет, по крайней мере, 0,3 ед., и еще более предпочтительно, когда имеет, по крайней мере, 0,4 ед., и еще более предпочтительно, когда имеет, по крайней мере, 0,5 ед. разницы в сравнении с показателем преломления полимерной матрицы. Например, если полимерная матрица имеет показатель преломления, приблизительно, 1,5, тогда предпочтительно, чтобы показатель преломления газа или жидкости в порах имел значение, приблизительно, 1,4 или менее, и более предпочтительно, приблизительно, 1,3 или менее, и более предпочтительно, приблизительно, 1,2 или менее, и более предпочтительно, приблизительно, 1,1 или менее, и еще более предпочтительно, приблизительно, 1,0.

В одном примере осуществления изобретения пузырьки заполнены газом. Некоторые примеры подходящих газов включают воздух, углекислый газ, азот, аргон или их смесь.

В другом примере осуществления изобретения пузырьки заполнены жидкостью. Некоторые примеры подходящих жидкостей включают воду, спирт (например, этанол) или их смесь.

По крайней мере, часть пузырьков характеризуется, по крайней мере, одной величиной размера (т.e. "размер" или "диаметр"), равной, по крайней мере, 100 нм и вплоть до 5 микрон (в дальнейшем в этом документе обозначаемую как "основной диапазон" для этого параметра). В конкретных примерах осуществления изобретения в пределах этого диапазона, по крайней мере, часть пузырьков может иметь минимальный размер, равный, по крайней мере, 100 нм, 150 нм, 200 нм, 250 нм, 300 нм, 350 нм, 400 нм, 450 нм, 500 нм, 550 нм, 600 нм, 650 нм, 700 нм, 750 нм, 800 нм, 850 нм, 900 нм, 950 нм, 1 мкм, 1,2 мкм, 1,4 мкм, 1,6 мкм, 1,8 мкм, 2 мкм, 2,2 мкм, 2,4 мкм, 2,6 мкм, 2,8 мкм или 3 мкм. В других конкретных примерах осуществления изобретения в пределах основного диапазона, по крайней мере, часть пузырьков может иметь максимальный размер, равный 4,8 мкм, 4,6 мкм, 4,4 мкм, 4,2 мкм, 4 мкм, 3,8 мкм, 3,6 мкм, 3,4 мкм, 3,2 мкм, 3 мкм, 2,8 мкм, 2,6 мкм, 2,4 мкм, 2,2 мкм, 2 мкм, 1,8 мкм, 1,6 мкм, 1,4 мкм, 1,2 мкм, 1 мкм, 950 нм, 900 нм, 850 нм, 800 нм, 750 нм, 700 нм, 650 нм, 600 нм, 550 нм, 500 нм, 450 нм, 400 нм, 350 нм, 300 нм, 250 нм или 200 нм. Любой диапазон, полученный в рамках указанных выше минимумов и максимумов, предусматривается в этом документе. Например, в конкретных примерах осуществления изобретения пузырьки предпочтительно имеют размер в рамках диапазона 100-5000 нм или 100-4000 нм, или 100-3000 нм, или 100-2000 нм, или 100-1000 нм, или 200-5000 нм, или 200-4000 нм, или 200-3000 нм, или 200-2000 нм, или 200-1000 нм, или 300-5000 нм, или 300-4000 нм, или 300-3000 нм, или 300-2000 нм, или 300-1000 нм. Пузырьки могут иметь любое подходящее распределение размеров, включая, по существу, монодисперсное, полидисперсное или многомодальное.

Доля пузырьков в рамках указанного размерного диапазона может быть равной, например, 100% от общего количества пузырьков или, например, приблизительно, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10% или 5% от общего количества пузырьков. Например, может быть обеспечено распределение пузырьков, при котором приблизительно 60% пузырьков имеют размер в рамках диапазона от 100 нм до 5 мкм, в то время как 40% пузырьков имеют размер за пределами упомянутого выше диапазона (например, менее чем 100 нм или более, чем 5 мкм). Вне взаимосвязи с какими-либо теоретическими предпосылками, предполагается, что наличие, по крайней мере, части пузырьков с размером в рамках диапазона от 100 нм до 5 мкм дает возможность пузырькам надлежащим образом взаимодействовать с падающим светом (благодаря наличию размера, сравнимого с длиной волны падающего света) таким образом, что оптические свойства композиции на зубах соответствующим образом изменяются, вызывая более белое отражение.

Предпочтительно, чтобы пузырьки не были, по существу, сжатыми (т.e., по существу, сплющенными) до такой степени, что это в результате приводит к существенному снижению отбеливающего эффекта. В одном примере осуществления изобретения, форма пузырьков предпочтительно приближается к сферической форме (например, эксцентриситет приближения к нулю). В упомянутом выше примере осуществления изобретения, пузырьки предпочтительно могут иметь, в среднем, эксцентриситет, равный или менее чем 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 или 0,1, или в каком-либо диапазоне, получающемся в результате из каких-либо вышеуказанных величин. В другом примере осуществления изобретения, форма пузырьков представляет собой, предпочтительно, сплющенную (например, стержнеобразную или иглообразную форму), имеющую, в среднем, эксцентриситет, равный или превышающий 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 или 0,9, или в каком-либо диапазоне, в результате получающемся из каких-либо вышеуказанных величин.

Предпочтительно, когда количество пузырьков исчисляется как, по крайней мере, от 0,1% от объема и вплоть до, приблизительно, 60% от объема композиции. В конкретных примерах осуществления изобретения в рамках этого диапазона количество пузырьков исчисляется как, по крайней мере, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% или 45% от объема композиции. В других конкретных примерах осуществления изобретения в рамках основного диапазона, количество пузырьков исчисляется как не превышающее 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% или 1% от объема композиции. Любой диапазон, полученный в рамках указанных выше минимумов и максимумов, предусматривается в этом документе. Например, в конкретных примерах осуществления изобретения количество пузырьков может исчисляться как 0,5-60% или 1-60%, или 2-60%, или 5-60%, или 10-60%, или 0,5-50%, или 1-50%, или 2-50%, или 5-50%, или 10-50%, или 0,5-40%, или 1-40%, или 2-40%, или 5-40%, или 10-40%, или 0,5-30%, или 1-30%, или 2-30%, или 5-30%, или 10-30%, или 0,5-20%, или 1-20%, или 2-20%, или 5-20%, или 10-20% от объема композиции.

Пузырьки могут быть сформированы посредством любого подходящего процесса. В одном примере осуществления изобретения, пузырьки получают посредством включения протравливаемых кислотой или щелочью частиц в полимерную матрицу, и затем обрабатывают (протравливают) частицы кислотой или щелочью с целью растворения частиц таким образом, чтобы оставались поры. Некоторые примеры протравливаемых кислотой частиц включают такие частицы, которые состоят из карбоната металла, бикарбоната металла, гидроксида металла или оксида металла. Некоторые примеры протравливаемых щелочью частиц включают такие частицы, которые состоят из оксидов металлов или органических кислот. В другом примере осуществления изобретения пузырьки получают посредством включения водорастворимых или биоразлагаемых частиц в полимерную матрицу, как описано выше в случае композиции-прекурсора, и затем обрабатывают частицы водой или создают условия биоразложения с целью удаления частиц таким образом, чтобы оставались поры. В другом примере осуществления изобретения пузырьки получают посредством включения реакционноспособных частиц в полимерную матрицу, и затем частицы обрабатывают подходящим реагентом, который вызывает образование газа или жидкости. Некоторые примеры реакционноспособных частиц включают карбонаты металлов, которые реагируют с кислотой с образованием углекислого газа и воды. И еще в другом примере осуществления изобретения пузырьки получают, подвергая полимерную матрицу (или специализированные частицы, включенные в нее) воздействию физического процесса, такого как термолиз, радиоактивное облучение, воздействие повышенным давлением или пониженным давлением, лазерное облучение и похожие процессы. В таких процессах либо полимерная матрица сама по себе, либо включенные в нее компоненты (например, частицы) обладают свойством формирования газа или жидкости в случае, когда они подвергаются воздействию физического процесса.

В другом аспекте, изобретение нацелено на композицию-прекурсор, которая может быть превращена в отбеливающую зубы композицию, описанную выше. Композиция-прекурсор содержит полимерную матрицу, описанную выше, и частицы водорастворимого или биоразлагаемого вещества, включенные в полимерную матрицу. Водорастворимые частицы также должны быть, предпочтительно, нерастворимы в органической среде, чтобы их растворение во всем объеме полимерной матрицы было предотвращено. При контакте с водой и/или подходящей окружающей средой, в которой может происходить биоразложение (т.e. конкретно в ротовой полости), частицы во всем объеме композиции-прекурсора будут и растворены, и/или подвергнуты биоразложению таким образом, что в результате получатся пустоты (т.e. пузырьки газа или жидкости). Полученные в результате пустоты будут иметь диапазон размеров и другие свойства, как описано выше. Предпочтительно, чтобы частицы в композиции-прекурсоре имели размеры в рамках диапазона, приблизительно, от 50 нм до 5 мкм и более предпочтительно, приблизительно, от 50 нм до 4 мкм или от 50 нм до 3 мкм, или от 50 нм до 2 мкм, или от 50 нм до 1 мкм, или от 50 до 500 нм.

Водорастворимые или биоразлагаемые частицы в композиции-прекурсоре могут быть образованы каким-либо нетоксичным веществом, известным в данной области техники как имеющее эти свойства. Например, в одном примере осуществления изобретения, частицы композиции-прекурсора содержат биоразлагаемое полиэфирное вещество, такое как полилактид, полигликолид, поликапролактон или полигидроксиалканоат (например, поли-4-гидроксибутират, полигидроксивалерат, полигидроксигексаноат, полигидроксиоктаноат) и их сополимеры. В другом примере осуществления изобретения частицы содержат природное полимерное или высокомолекулярное вещество, такое как сахар или крахмал. В другом примере осуществления изобретения частицы содержат растворимое вещество, представляющее собой соль, такую как галогенид щелочного металла (например, NaCl или KCl), карбонат щелочного металла, сульфат щелочного металла, фосфат щелочного металла, галогенид щелочноземельного металла, карбонат щелочноземельного металла, сульфат щелочноземельного металла, фосфат щелочноземельного металла или их комбинацию.

В другом аспекте, изобретение нацелено на систему для отбеливания зубов. Система для отбеливания зубов включает либо описанную выше отбеливающую композицию, либо композицию-прекурсор, описанную выше, вместе с устройством для применения (т.e. аппликатор или инструментальное средство доставки), способным доставлять композицию к зубам. Система для отбеливания зубов может быть, например, в виде комплекта. Инструментальное средство доставки может быть любым инструментальным средством доставки, известным в данной области техники, пригодным к применению для нанесения жидкости или пасты на зубы.

В первом примере осуществления изобретения, инструментальное средство доставки представляет собой такое, которое в этом документе обозначают как "гель в кювете системы доставки". В геле в кювете системы доставки мономеры выбирают, основываясь на желаемых физических свойствах итоговых полимерных пленок. При предпочтительном способе эти мономеры предварительно смешивают и комбинируют с фотосенсибилизатором (например, УФ-активируемым). Затем мономеры предпочтительно подвергают фотосенсибилизации (например, УФ) светом, получая частично полимеризованный вязкий прекурсор. Время воздействия зависит от выбора мономера и фотосенсибилизатора. Частицы, образующие поры (например, водорастворимые частицы), могут быть включены на этой стадии, если желательно получение композиции-прекурсора, содержащей эродируемые частицы. Например, частицы могут быть диспергированы в подходящем растворителе (например, изопропиловом спирте) и затем смешаны с вязким прекурсором добавлением к нему. Дополнительные фотосенсибилизатор и агент, сшивающий линейные полимеры (например, этиленгликольдиметакрилат (EGDMA)), затем могут быть добавлены к вязкому прекурсору. Полученную в результате смесь распределяют в ротовые кюветы, которые представляют собой обычные кюветы. Ротовые кюветы вносят в ротовую полость для контакта зубов с вязким прекурсором. После нанесения вязкого прекурсора на зубы покрытые оболочкой зубы подвергают действию фотосенсибилизирующего (например, УФ) света для отверждения полимерного предварительно смешанного раствора. Если используется композиция-прекурсор, содержащая эродируемые частицы, то частицы на поверхности пленки будут медленно эродировать, образуя пористое покрытие на зубной поверхности. Полученные в результате поры затем будут обеспечивать желаемые оптические свойства, как описано выше.

Во втором примере осуществления изобретения инструментальное средство доставки обозначается в этом документе как "реакционноспособная пленочная система доставки". В реакционноспособной пленочной системе доставки мономеры выбирают и, предпочтительно, обрабатывают так же, как в первом примере осуществления изобретения с получением в результате вязкого прекурсора. Пленки готовят посредством заливки (приблизительно 20-500 микрон) прекурсорной смеси на нереакционноспособный и прилипающий защитный слой. Легкоиспаряющемуся растворителю затем обеспечивают возможность высыхать без подогрева. Полученные в результате пленки накладывают на поверхность зуба и подвергают воздействию фотосенсибилизирующего (например, УФ) света для отверждения поверхности.

В третьем примере осуществления изобретения инструментальное средство доставки обозначается в этом документе как "система доставки рисованием". В системе доставки рисованием пленки могут формироваться на зубной поверхности посредством рисующей композиции на зубной поверхности. Состав раствора композиции таков, что при его нанесении на зубную поверхность может формироваться твердая пленка на зубной поверхности, что происходит либо в процессе нанесения, либо после нанесения на зуб. В одном из способов это может быть достигнуто благодаря включению в композицию такой системы растворителей, которая поддерживает в растворенном состоянии пленкообразующие вещества в композиции до ее нанесения на зубы, но которая не может поддерживать в растворенном состоянии пленкообразующие вещества при их контакте со слюной. В том случае, когда растворитель имеет достаточно низкую температуру кипения, альтернативно его можно удалить упариванием, таким образом оставляя твердую пленку композиции. Альтернативно, можно сделать стадию нагревания покрытых оболочкой зубов для удаления растворителя с целью ускорения пленкообразования.

Предпочтительно, чтобы толщина полученной в результате пленки на зубе составляла не более чем 350 микрон. В различных примерах осуществления изобретения пленка может быть толщиной, предпочтительно, не более чем 300 микрон, 250 микрон, 200 микрон, 150 микрон, 100 микрон, 80 микрон, 50 микрон, 25 микрон, 10 микрон, 5 микрон или 1 микрон. Любой диапазон между любыми из вышеприведенных значений (например, 1-300, 1-200, 1-100 или 10-300 микрон) также является подходящим и рассматривается в этом документе. В конкретных примерах осуществления изобретения пленка может иметь толщину в диапазоне, приблизительно, 20-200 микрон, 20-150 микрон, 20-100 микрон, 20-80 микрон или 20-50 микрон.

В другом аспекте, изобретение нацелено на способы нанесения вышеописанной композиции или композиции-прекурсора на зубы. Любой способ, известный из данной области техники для нанесения композиции на зубы (например, с помощью какого-либо из инструментальных средств доставки, описанных выше) и получения на них плотно прилегающей твердой пленки, представляет собой способ, приемлемый для данного документа. В одном примере осуществления изобретения композицию в твердом виде наносят на зубы. Например, зуб может быть подготовлен или предварительно обработан каким-либо подходящим способом, известным в данной области техники (например, протравлен фосфорной кислотой или покрыт склеивающим веществом), и твердую пленку наносят и скрепляют с зубом. В другом примере осуществления изобретения композиция может быть нанесена в нетвердой форме посредством какого-либо из описанных выше способов, и нетвердое покрытие обработано способом, обеспечивающим затвердевание при пленкообразовании. Способ отверждения при пленкообразовании может быть любым из таких процессов, известных в данной области техники. Как правило, способ отверждения при пленкообразовании включает в себя процесс отверждения при подсушивании, который обычно включает в себя стадию термического, радиационного или химического отверждения. Для инициации образования свободных радикалов обычно применяют фотосенсибилизаторы. Фотосенсибилизаторы могут включать в себя, например, класс иодониевых солей, фосфиноксиды, третичные амины, окислительно-восстановительные отверждающие системы, пероксиды и азосоединения (например, азобисизобутиронитрил (AIBN)). Как известно в данной области техники, фотосенсибилизатор можно комбинировать с любым из многочисленных вспомогательных веществ, таким как фотосенсибилизизующее вещество, ускоритель отверждения, восстанавливающий агент, окисляющий агент, УФ-абсорбер или светочувствительное соединение (например, бензилдикетоны, такие как D,L-камфорохинон).

В конкретном примере осуществления изобретения способ отбеливания зубов в этом документе обозначают как "способ доставки вспененной пленки". При способе доставки вспененной пленки мономеры выбирают из тех, которые имеют низкую или ограниченную растворимость в воде. Как правило, вводят перекись водорода (например, в виде 35% водного раствора или неводного комплекса с поливинилпирролидоном), требуемая концентрация перекиси водорода в смеси находится в диапазоне от 0,01 до 1% масс./масс. Дополнительный уплотняющий полимер (например, гидроксипропилцеллюлоза и/или этилцеллюлоза) может вводиться для доведения вязкости до желаемого уровня. Органический растворитель (например, этанол) может быть добавлен для контролирования вязкости и протекания процесса формования. Может быть добавлен в небольшом количестве источник переходного металла (например, соли железа или меди), чтобы содействовать полимеризации и инициированию вспенивания. Пленка подвергается формованию и отверждению также, как и при нагревании (например, до 40-120ºC) или при облучении УФ-светом, или при их комбинации. Во время процесса формования и отверждения пленка полимеризуется, формирует пену и закрепляется. Дополнительный вязкий клеевой слой может быть нанесен на вспененный слой для обеспечения сцепления с поверхностями ротовой полости. В случае, когда эта вспененная пленка наносится на зубы, она обеспечивает отбеливающий эффект.

В случае, когда полученная в результате пленка, содержащая заполненные газом или заполненные жидкостью пузырьки, прилипает на зуб, то зуб производит впечатление более белого в сравнении с зубом без склеивающей пленки. Белизне зубов может быть дана оценка приближенности к белому цвету с использованием любой подходящей шкалы белизны. Предпочтительной шкалой белизны, рассматриваемой в этом документе, является шкала Международного комитета по цветоведению CIE Lightness Index (LI), в которой показатели степени белизны составляют от 0 (отсутствие белизны, т.e. черный цвет) до 100 (полная белизна без темного компонента). Все значения степени белизны, применяемые в этом документе, основываются на CIE Lightness Index, за исключением особо указанных случаев. Предпочтительно, чтобы композиция изобретения, однократно нанесенная на зубы в виде твердой пленки с заполненными газом или с заполненными жидкостью порами, могла повысить степень белизны зубов, по крайней мере, на 5 единиц и более предпочтительно, по крайней мере, на 10, 15 или 20 единиц по шкале CIE Lightness Index.

Ниже приведены Примеры с целью иллюстрации и описания наилучшего варианта осуществления изобретения на настоящий момент времени. Однако же объем изобретения никоим образом не ограничивается примерами, размещенными ниже в этом документе.

Пример 1

Получение пленок отбеливающей композиции

Мономеры, метилметакрилат (MMA) (производитель Acros Organics) и 2-гидроксиэтилметакрилат (HEMA) (производитель Aldrich Chemicals) смешивали в различных массовых соотношениях (40:60, 60:40, 75:25 или 90:10), добавляли 3% масс. фотосенсибилизатора (Darocur 1173, Ciba Specialty Chemicals Inc.) к 2,5 мл смеси мономеров и эту полученную смесь подвергали облучению УФ-светом (UVP Blak-Ray ~8 мВ/см²), получая частично полимеризованный вязкий прекурсор. Смеси мономеров, содержащие MMA и HEMA в объемных соотношениях 40:60 и 60:40, подвергали облучению УФ-светом в течение 3 минут и те мономерные смеси, которые содержали еще большие количества MMA, подвергали облучению в течение 10 минут. Частицы оксида кремния диаметром 70-100 нанометров (IPA-ST-ZL, Nissan Chemical Industries Ltd.), диспергированные в изопропиловом спирте, смешивали с вязким прекурсором, добавляя их к нему в различных количествах (конечное содержание оксида кремния было в диапазоне от 0,75 до 7,5% масс. от количества смеси мономеров). К вязкому прекурсору дополнительно добавляли фотосенсибилизатор (2% масс. от смеси мономеров) и этиленгликольдиметакрилат (EGDMA) (l% масс. от смеси мономеров) в качестве соединения, поперечно сшивающего линейные полимеры. Полимерные пленки получали путем распределения стекающего по каплям прекурсора на кремниевой пластине, к которой прижимали плоский кусок из эластомера полидиметилсилоксана (PDMS), затем подвергали облучению УФ-светом (Oriel NUV Illumination System, Newport) дозой 12000 мДж/см². В результате получали пленки толщиной приблизительно 200 мкм, имеющие в своем составе полимерно-кремниевые частицы. Пленки затем обрабатывали фтороводородной кислотой в течение двух минут для протравливания включенных частиц оксида кремния, затем промывали водой и сушили в токе воздуха. Полученная пористая пленка имела белый цвет.

Пример 2

Анализ белизны пленки

Белизну пленок измеряли с помощью MHT измерительного устройства, определяя величину по шкале L, a, b, где L представляет собой степень белизны пленки по шкале 0-100. Изображение поперечного разреза пористых пленок получали с помощью сканирующего электронного микроскопа (FEI Strata DB235 FIB) при ускоряющем напряжении 5 кВ. Размер пор и плотность характеризовали, используя программное обеспечение ImageJ.

Пористые полимерные пленки производили впечатление белых по цвету. На Фигурах 1 и 2 показан поперечный разрез и видимая белизна одной из таких пленок. С ростом количества оксида кремния, введенного в вязкий прекурсор, фракции пористого объема и степень белизны полученных в результате пористых пленок возрастают (Таблица 1). Размеры пор изменяются в диапазоне от 100 нанометров до 2 мкм.

Как показано на Фиг.3, в том случае, когда пленку из композиционного материала полимер-оксид кремния обрабатывали HF, частицы оксида кремния протравливались, удаляясь из пленки, содержащей сетевую структуру со случайным распределением пор. Считается, что преобладающий механизм протравливания, происходящего в пленке, в своей основе имеет нижеприведенную реакцию:

SiO₂+4HF=2H₂O+SiF₄(газ)

Из-за большого различия в показателе преломления воздуха (1,0) и полимера (~1,5) падающий свет случайным образом рассеивается пористой сетчатой системой, обеспечивая возрастание белого цвета во внешнем виде пленки. Размер пор находится в диапазоне от >100 нанометров до ~2 мкм, который сопоставим с длиной волны света, что в результате приводит к эффективному случайному рассеиванию света. Размер пор, как было найдено, имеет большие значения, чем размер частиц оксида кремния (70-100 нанометров). Частицы оксида кремния не агломерируют в полимерной пленке и, как было установлено, равномерно распределены (Фиг. 4). Больший размер пор может быть обусловлен агломерацией пор во время процесса протравливания, по мере того, как образуется SiF_{4 газ} и диффундирует через пленку.

Для подтверждения этого объяснения изучали поперечный разрез чистых полимерных пленок, обработанных HF. Не наблюдали никаких пор (Фиг.5) и пленки оставались прозрачными. Результаты подтверждают концепцию о том, что белизна вызывается порообразованием и что процесс формирования поры обусловлен диффузией газа во время процесса травления. Характеристики пор при различных количествах введенного оксида кремния представлены в нижеприведенной Таблице 2.

Зависимость степени белизны от плотности распределения пор и от содержания фракции пористого объема представлена в нижеприведенной Таблице 3. Как показано в Таблице 3, по крайней мере, для изученной системы HEMA/MMA степень белизны как правило возрастает с увеличением фракции пористого объема.

Таблица 4 отображает влияние времени, прошедшего после протравливания HF, а также и влияние процентного массового содержания MMA в пленке HEMA-MMA на степень белизны. Как показано в таблице, пленки HEMA-MMA демонстрируют общую тенденцию увеличения величины степени белизны с возрастанием процентного массового содержания MMA. Пленки HEMA-MMA с высоким содержанием MMA также обнаруживают соответствие общей тенденции увеличения величины степени белизны с увеличением времени, прошедшего после протравливания HF.

Фиг. 6 отображает влияние времени после протравливания HF, а также и процентного масс. содержания метилметакрилата (ММА) на пористую структуру в пленках гидроксиэтилметакрилат-метилметакрилат (HEMA-MMA). Как показано на чертеже, пленки HEMA-MMA демонстрируют общую тенденцию сжатия пор с возрастанием времени, прошедшего после протравливания HF. Величины степени белизны возрастают в случае, когда сжатие пор становится наиболее ярко выраженным для образцов с 75% масс. MMA. Для образцов с 40% масс. MMA степень белизны уменьшается, поскольку поры сжались до полного сплющивания.

Кроме того на Фиг. 6 показано, что пленки HEMA-MMA, имеющие в своем содержании наиболее высокий процент масс. MMA (например, 75% масс.), представляют собой наиболее устойчивые к сжатию пор пленки HEMA-MMA в сравнении с меньшим содержанием MMA в процентах масс. (например, 40% масс.). Например, спустя 24 часа после протравливания HF, пленки HEMA-MMA с 40% масс. MMA содержали приблизительно все сжатые поры, в то время как пленки HEMA-MMA с 75% масс. MMA содержали поры, которые только слегка сплющились.

Таблица 5 отображает воздействие влагосодержания (влажности) на значения степени белизны пленок HEMA-MMA при различных процентных масс. содержаниях MMA. Как показано в таблице, пленки HEMA-MMA с массовым соотношением 25:75, как было установлено, демонстрируют значение величины степени белизны 78,6 в сухом состоянии, которое снижается до величины 61,5 при увлажнении. Как ни удивительно, при повторном высушивании пленки степень белизны пленки возрастала снова до приблизительно исходного значения. Также показанный в таблице неожиданный удивительный результат заключается в том, что пленка HEMA-MMA с наиболее высоким процентным масс. содержанием MMA демонстрирует наименьшую способность восстанавливать степень белизны после подвергания ее увлажнению. Например, пленка с содержанием 10:90 для HEMA:MMA по существу сохраняет исходное значение степени белизны сухого состояния даже после увлажнения.

Хотя пленки HEMA-MMA с наибольшим процентным масс. содержанием MMA производят впечатление проявляющих превосходные качества в сохранении целостности пор и устойчивости к увлажнению, увеличение процентного масс. содержания MMA также увеличивает хрупкость пленки. Поэтому важно при практическом осуществлении настоящего изобретения найти оптимальный состав полиметилметакрилата (PMMA) или не поддающегося разбуханию полимера с таким процентным масс. содержанием, которое способно обеспечить описанные выше преимущества, при отсутствии проявления чрезмерной хрупкости пленки. В различных примерах осуществления изобретения подходящее процентное масс. содержание MMA может быть, например, равным или большим 10% масс., 20% масс., 30% масс., 40% масс., 50% масс., 60% масс., 70% масс., 80% масс. или 90% масс.

Несмотря на то, что в настоящее время показаны и описаны предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения, специалист в данной области техники может реализовать и другие примеры осуществления изобретения, и дополнительные примеры осуществления изобретения могут быть выполнены без отступления от сущности и объема изобретения, описанных в этой заявке, и эта заявка включает в себя все такие модификации, которые находятся в заданном объеме формулы изобретения, изложенной в этом документе.

Реферат

Настоящее изобретение относится к отбеливающей зубы композиции, включающей (i) по существу водонерастворимый и по существу неразрушаемый компонент полимерной матрицы, имеющий способность к плотному соединению с поверхностью зуба, при условии, что если компонент полимерной матрицы находится в нетвердой форме, то он может быть подвергнут отверждению посредством химической модификации, где указанный компонент матрицы представляет собой винилсодержащий полимер, полученный из, по крайней мере, мономеров двух типов, каждый из которых содержит акрилатную группу; и (ii) заполненные газом, включающим воздух, углекислый газ, азот, аргон или их смесь, или жидкостью, включающей воду, спирт (например, этанол) или их смесь, поры, включенные в указанный компонент полимерной матрицы, в котором, по крайней мере, часть указанных заполненных газом или жидкостью пор имеет, по крайней мере, одну величину размера в диапазоне от приблизительно 100 нм до приблизительно 5 мкм, и при этом заполненные газом или жидкостью поры и компонент полимерной матрицы имеют различие в коэффициенте преломления, по крайней мере, равное 0,1. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 пр., 5 табл., 6 ил.

Формула

1. Отбеливающая зубы композиция, включающая:
(i) по существу водонерастворимый и по существу неразрушаемый компонент полимерной матрицы, имеющий способность к плотному соединению с поверхностью зуба, при условии, что если компонент полимерной матрицы находится в нетвердой форме, то он может быть подвергнут отверждению посредством химической модификации,
где указанный компонент матрицы представляет собой винилсодержащий полимер, полученный из, по крайней мере, мономеров двух типов, каждый из которых содержит акрилатную группу, мономера первого типа в соответствии с формулой:

в которой R¹, R² и R³, независимо друг от друга, представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, и R⁴ представляет собой атом водорода или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, при этом указанная углеводородная группа может быть замещена одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора;
и мономера второго типа в соответствии с формулой:

в которой R⁵, R⁶ и R⁷, независимо друг от друга, представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, и R⁸ представляет собой атом водорода или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, при этом указанная углеводородная группа может быть замещена одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора, и в которой, по крайней мере, один из R⁵, R⁶, R⁷ и R⁸ представляет собой насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, замещенную, по крайней мере, одной группой -OH; и
(ii) заполненные газом, включающим воздух, углекислый газ, азот, аргон или их смесь, или жидкостью, включающей воду, этанол или их смесь, поры, включенные в указанный компонент полимерной матрицы, в котором, по крайней мере, часть указанных заполненных газом или заполненных жидкостью пор имеет, по крайней мере, одну величину размера в диапазоне от приблизительно 100 нм до приблизительно 5 мкм, и при этом заполненные газом или заполненные жидкостью поры и компонент полимерной матрицы имеют различие в коэффициенте преломления, по крайней мере, равное 0,1.

18. Композиция-прекурсор для отбеливающей зубы композиции, включающая:
(i) водонерастворимый и по существу неразрушаемый компонент полимерной матрицы, имеющий способность к плотному соединению с поверхностью зуба, при условии, что если компонент полимерной матрицы находится в нетвердой форме, то он может быть подвергнут отверждению посредством химической модификации,
где указанный компонент матрицы представляет собой винилсодержащий полимер, полученный из, по крайней мере, мономеров двух типов, каждый из которых содержит акрилатную группу, мономера первого типа в соответствии с формулой:

в которой R¹, R² и R³, независимо друг от друга, представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, и R⁴ представляет собой атом водорода или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, при этом указанная углеводородная группа может быть замещена одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора;
и мономера второго типа в соответствии с формулой:

в которой R⁵, R⁶ и R⁷, независимо друг от друга, представляют собой атом водорода, нитрильную группу, атом фтора, атом хлора или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, и R⁸ представляет собой атом водорода или насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, содержащую 1-6 атомов углерода, при этом указанная углеводородная группа может быть замещена одной или несколькими нитрильными группами, атомами фтора или атомами хлора, и в которой, по крайней мере, один из R⁵, R⁶, R⁷ и R⁸ представляет собой насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, замещенную, по крайней мере, одной группой -OH; и
(ii) водорастворимые или биоразлагаемые частицы, включенные в указанный компонент полимерной матрицы, в котором, по крайней мере, часть указанных водорастворимых или разрушаемых частиц представляют собой такие, которые позволяют получать заполненные газом или заполненные жидкостью поры,
где газ включает воздух, углекислый газ, азот, аргон или их смесь, а жидкость включает воду, этанол или их смесь,
имеющие, по крайней мере, одну величину размера в диапазоне от приблизительно 70 нм до приблизительно 5 мкм, в случае, когда композиция-прекурсор подвергается воздействию водной окружающей среды, и при этом полученные в результате заполненные газом или заполненные жидкостью поры и компонент полимерной матрицы имеют различие в коэффициенте преломления, по крайней мере, равное 0,1.