Частицы диоксида кремния типа "ядро-оболочка" и их использование для уменьшения неприятного запаха - RU2678664C1

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[1] Частицы диоксида кремния (SiO₂) обычно используются в качестве абразивов и/или загустителей в композициях для ухода за полостью рта, как правило, в форме пирогенного диоксида кремния или осажденного диоксида кремния. Одним из преимуществ использования диоксида кремния является его низкая стоимость. Однако диоксид кремния помимо его абразивного и/или загущающего действия имеет ограниченное применение. Вследствие этого в композицию для ухода за полостью рта необходимо добавлять другие активные агенты, чтобы получить желаемый эффект (например, добавление антибактериального агента для обеспечения антибактериального эффекта, добавление агента, устраняющего неприятный запах, для устранения неприятного запаха). Необходимость добавлять другие активные агенты не только повышает возможность того, что композиция для ухода за полостью рта не будет соответствовать нормативным ограничениям, которые могут возникать при использовании других активных агентов, но также повышает возможность того, что композиция для ухода за полостью рта не будет соответствовать желаниям потребителя композиции (например, чувствительность потребителя к поверхностно-активному веществу додецилсульфату натрия (ДСН), неприятие потребителем вкуса соединения цинка, соленый вкус и кристаллизационные проблемы с существующими агентами для предупреждения появления зубного камня и т.д.). Кроме того, могут возникать дополнительные проблемы. Например, распространенной проблемой при использовании антибактериального агента является развитие устойчивости у бактерий к агенту.

[2] Коллоидные частицы, имеющие структуру «ядро-оболочка», известны в течение нескольких десятилетий. Наиболее распространенным примером является рассеивающий свет драгоценный опал, который медленно образуется в течение нескольких тысяч лет в естественных условиях. Его структура «ядро-оболочка» была обнаружена с помощью электронного микроскопа в 1960-ы годы. С того времени были получены различные синтетические коллоидные частицы типа «ядро-оболочка». Однако синтез таких материалов типа «ядро-оболочка» часто является сложным, требующим многостадийного нанесения покрытия (См. Kalele et al, "Nanoshell particles: synthesis, properties and applications", current science, vol. 91, no. 8, 25 October 2006). Поэтому, хотя технология получения частиц типа «ядро-оболочка» известна в течение нескольких десятилетий, ее еще не применяли в производстве средств для ухода за зубами, возможно вследствие высокой стоимости получения абразивных материалов CSS.

[3] Поэтому до сих пор в данной области техники существует необходимость в композициях для ухода за полостью рта многофункционального действия, но с минимальным количеством ингредиентов, необходимых для достижения многофункционального действия. Также до сих пор существует необходимость в разработке дополнительных антибактериальных агентов и агентов для устранения неприятного запаха, пригодных для использования в композициях для ухода за полостью рта.

[4] Галитоз (зловонное дыхание или неприятный запах изо рта) представляет собой распространенную проблему, которая может вызывать затруднения и влиять на качество жизни. Часто люди, страдающие от неприятного запаха изо рта, не знают об этом. Неприятный запах изо рта вызван чрезмерно быстрым ростом количества микроорганизмов в ротовой полости, которые вырабатывают летучие соединения серы («ЛСС»), такие как сероводород, метилмеркаптан и диметилсульфид. Лечение нацелено на уменьшение количества микроорганизмов в полости рта, нейтрализацию ЛСС или маскирование плохих запахов.

[5] Добавление антибактериального активного агента или активного агента для нейтрализации ЛСС к композиции для ухода за полостью рта для обеспечения устранения неприятного запаха повышает возможность того, что композиция для ухода за полостью рта не будет соответствовать нормативным ограничениям, которые могут возникать при использовании других активных агентов, а также повышает возможность того, что композиция для ухода за полостью рта не будет соответствовать желаниям потребителя композиции (например, из-за вкуса цинка или стоимости дополнительных антибактериальных агентов). Возможность придать антибактериальные свойства компоненту, уже присутствующему в композициях для ухода за полостью рта, такому как абразив, создавая таким образом многофункциональный компонент, имела бы большие преимущества.

[6] Хорошо известно, что цинк (Zn) может убивать бактерии. Много чистых соединений Zn исследуют в различных препаратах. Эффективность контролируется двумя показателями: (1) общий Zn и (2) растворимый Zn2+. Наибольшим препятствием является типичный вяжущий вкус, который дают ионы Zn2+, являющиеся основным фактором для уничтожения бактерий. Следовательно, предпочтительны менее растворимые соединения Zn.

[7] Поэтому до сих пор в данной области техники существует необходимость в композициях для ухода за полостью рта многофункционального действия, но с минимальным количеством ингредиентов, необходимых для достижения многофункционального действия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[8] В настоящем изобретении предложены частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», в которых каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла, причем силикат металла представляет собой силикат:

i) двухвалентного иона металла, трехвалентного иона металла, или четырехвалентного иона металла, или

ii) одновалентного иона металла и одного или более из двухвалентного иона металла, трехвалентного иона металла и четырехвалентного иона металла.

[9] В настоящем изобретении также предложены частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», в которых каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла, и частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» получены:

i) смешиванием некоторого количества частиц диоксида кремния в воде с некоторым количеством основания, причем основание содержит одновалентный ион металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», при этом каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката одновалентного иона металла; и

ii) приведением в контакт частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», полученных на стадии i), с солью металла, содержащей ион второго металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», содержащие силикат иона второго металла на поверхности ядра из диоксида кремния.

[10] Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» получают травлением диоксида кремния (SiO₂) основанием с образованием коллоидов со структурой: ядро (диоксид кремния)-оболочка (силикат металла). Например, при использовании NaOH в качестве основания образуются коллоиды со структурой: ядро (SiO₂)-оболочка (Na₂SiO₃). Реакция представлена ниже:

[11]

[12] На поверхности коллоидных частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» показаны молекулы Na₂SiO₃ (дают 2 отрицательных заряда с 2 противоионами Na+).

[13] Поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла. Термин «вытравленный» означает, что поверхность ядра из диоксида кремния растворяется, а сверху на ядре из диоксида кремния образуется силикат металла. Процесс получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» включает травление исходного диоксида кремния, чтобы получить силикат металла. Реакция частицы диоксида кремния с основанием приводит к уменьшению диаметра частицы диоксида кремния, которая превращается в ядро, а сверху на ядре из диоксида кремния образуется силикат металла. Слои силиката металла не являются дополнительными слоями, покрывающими сверху исходную поверхность диоксида кремния. Способы получения частиц путем покрытия диоксида кремния силикатом описаны в данной области техники (например, Kalele et al, "Nanoshell particles: synthesis, properties and applications", current science, vol. 91, no. 8, 25 October 2006). Однако эти способы получения частиц диоксида кремния/силиката являются более сложными и дорогостоящими, чем способы, описанные в настоящей заявке.

[14] Поверхность частиц CSS, которые образуются на стадии i), имеет высокую плотность заряда и очень гидрофильная. Соответственно, на стадии ii) частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» образуют комплекс со ионом второго металла, таким как ион цинка, причем ион второго металла, как правило, замещает ион первого металла на поверхности CSS, например, ионы цинка замещают ионы натрия.

[15] В дополнительном аспекте в настоящем изобретении предложен способ получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», описанных выше, который включает:

i) смешивание некоторого количества частиц диоксида кремния в воде с некоторым количеством основания, причем основание содержит ион первого металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», при этом каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката иона первого металла; и

ii) приведение в контакт частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», полученных на стадии i), с солью металла, содержащей ион второго металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», содержащие силикат иона второго металла на поверхности ядра из диоксида кремния.

[16] Частицы CSS получены травлением диоксида кремния основанием, содержащим ион первого металла, таким как NaOH, с образованием частиц типа «ядро (SiO₂)-оболочка (силикат металла)», таких как частицы «ядро(SiO₂)-оболочка (Na₂SiO₃)». Силикат на поверхности, такой как Na₂SiO₃, может затем реагировать с ионом второго металла, таким как Zn2+, с образованием новых абразивов CSS, таких как абразивы на основе диоксида кремния типа «ядро (SiO₂)-оболочка (ZnSiO₃)». В результате взаимодействия ионов металла, таких как ионы цинка, с частицами CSS, уменьшается количество свободных растворимых ионов металла. Когда частицы цинк-CSS используют в композициях для ухода за полостью рта, уменьшение свободных ионов цинка приводит к улучшению вкусовых характеристик композиций для ухода за полостью рта, и в то же время достигается антибактериальный эффект, и происходит устранение неприятного запаха в ротовой полости у потребителя.

[17] В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к частице диоксида кремния типа «ядро-оболочка», которую можно получить с помощью способа, описанного выше.

[18] Настоящее изобретение также относится к способу уменьшения или устранения неприятного запаха в полости рта пациента, нуждающегося в этом, который включает нанесение на поверхности полости рта пациента композиции для ухода за полостью рта, описанной выше.

[19] Другой аспект изобретения представляет собой композицию для ухода за полостью рта, содержащую частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», описанную выше, которую используют для уменьшения или устранения неприятного запаха в полости рта пациента, нуждающегося в этом, при этом использование включает нанесение на поверхности полости рта пациента композиции для ухода за полостью рта.

[20] Везде в данном документе диапазоны используются в качестве краткого обозначения для описания всех и каждого значения, которые находятся в пределах диапазона, и для описания поддиапазонов внутри диапазона. Любое значение в диапазоне может быть выбрано в качестве верхнего конечного значения поддиапазона. Любое значение в диапазоне может быть выбрано в качестве нижнего конечного значения поддиапазона.

[21] Дополнительно, все источники, книги, патенты и опубликованные патентные заявки, цитируемые в данном документе, включены в данный документ в полном объеме посредством ссылок. В случае противоречия в определении, представленном в настоящем описании, и в определении цитируемого источника, книги, патента или опубликованной патентной заявки, руководствоваться следует настоящим описанием.

[22] Если не указано иное, упоминание температуры окружающей среды или комнатной температуры относится к интервалу температур 20-25°С.

[23] Упоминание частиц металл I группы-CSS относится к металлу с соответсвующим зарядом +1 для металла, например для Na-CSS, Na представляет собой Na+, для K-CSS, K представляет собой K+. Упоминание частиц метал-CSS с зарядом 2+ или больше обозначается как M-CSS (например, Zn-CSS или Ca-CSS), это обозначение также включает любой оставшийся метал I группы на внешней поверхности частицы CSS (например, частица Na-CSS, синтезированная для получения Zn-CSS, может содержать Na+ на внешней поверхности, а также Zn²⁺; также может быть общее обозначение - металл I группы-M-CSS (например, Na-Zn-CSS).

[24] Если не указано иное, следует понимать, что все процентные содержания и количества, представленные тут и в другом месте в описании изобретения, относятся к процентам по массе в пересчете на общую массу композиции.

[25] Фраза «и/или», при использовании в данном документе, например, вариант А и/или вариант В, охватывает индивидуальные варианты реализации изобретения: (i) вариант A; (ii) вариант В; и (iii) вариант А плюс вариант В.

[26] Понятно, что повсюду, где варианты реализации изобретения описаны в данном документе с помощью слова «содержащий», также предусмотрены другие аналогичные варианты реализации изобретения, описанные при помощи слов «состоящий из» и/или «главным образом состоящий из».

[27] Когда аспекты или варианты реализации изобретения описаны при помощи группы Маркуша или другой группы альтернатив, настоящее изобретение охватывает не только полную группу, перечисленную как целое, но и каждый член группы и все возможные подгруппы главной группы, а также главную группу, в которой отсутствуют один или более членов. Настоящее изобретение также предусматривает явное исключение одного или более любых членов группы в заявленном изобретении.

[28] Все комбинации различных элементов, описанных в данном документе, находятся в рамках изобретения, если в данном документе не указано иное или контекст явно этому не противоречит.

[29] Дополнительные области применения настоящего изобретения станут очевидны из подробного описания, представленного далее в данном документе. Понятно, что подробное описание и конкретные примеры представлены только с иллюстративной целью и не ограничивают объем изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[30] Фиг. 1 иллюстрирует схему частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» согласно настоящему изобретению.

[31] Фиг. 2 иллюстрирует схему частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», в которой силикат металла образуется на внутренней поверхности ядра из диоксида кремния с помощью травления.

[32] Фиг. 3 иллюстрирует схему частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», на которой представлены параметры, используемые в модели рассеивания света, описанной ниже.

[33] Фиг. 4 иллюстрирует зависимость между введенной концентрацией Zn²⁺ (в м.д) и найденной концентрацией Zn²⁺ (в м.д) для Zn-CSS.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[34] Следующее описание предпочтительного(-ых) варианта(-ов) реализации изобретения носит лишь иллюстративный характер и никоим образом не предназначено для ограничения изобретения, его применения или использования.

[35] Описание частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка»

[36] В настоящем изобретении предложены частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», в которых каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла, причем силикат металла представляет собой силикат:

i) двухвалентного иона металла, трехвалентного иона металла, или четырехвалентного иона металла, или

ii) одновалентного иона металла и одного или более из двухвалентного иона металла, трехвалентного иона металла и четырехвалентного иона металла.

[37] Как правило, силикат металла включает силикат иона металла 2 группы, иона переходного металла, иона металла 13 группы, иона металла 14 группы или их смеси. Необязательно, силикат металла включает силикат Са²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sr²⁺, Al³⁺, Zr⁴⁺, Ti⁴⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Mo²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Pd²⁺, Mo²⁺, Ru²⁺ или их смеси.

[38] Силикат металла может содержать одновалентный ион и один или более из двухвалентного иона металла, трехвалентного иона металла и четырехвалентного иона металла. Эти типы частиц CSS, как правило, образуются, когда одновалентные ионы не полностью замещены на двухвалентные, трехвалентные или четырехвалентные ионы. Одновалентный ион может быть выбран из Na⁺ или K⁺.

[39] Силикат металла необязательно имеет формулу M²SiO₃.x H₂O, где М²представляет собой двухвалентный ион металла, а x равен 0-10. М² может быть выбран из группы, состоящей из Zn, Ca, Mg, Sn и Sr, причем необязательно М² представляет собой Zn.

[40] В настоящем изобретении также предложены частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», в которых каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла, и частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» получены:

i) смешиванием некоторого количества частиц диоксида кремния в воде с некоторым количеством основания, причем основание содержит одновалентный ион металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», при этом каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката одновалентного иона металла; и

ii) приведением в контакт частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», полученных на стадии i), с солью металла, содержащей ион второго металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», содержащие силикат иона второго металла на поверхности ядра из диоксида кремния.

[41] Понятно, что ион второго металла, как правило, замещает одновалентный ион металла в силикате металла на поверхности ядра из диоксида кремния. Одновалентный ион металла и ион второго металла могут присутствовать в силикате в массовом соотношении 1:1, 1:2, 1:3 или 1:4 одновалентный: ион второго металла в готовом CSS продукте процесса. В другом варианте реализации изобретения практически все одновалентные ионы металла замещены.

[42] В предпочтительном варианте реализации изобретения одновалентный ион металл представляет собой ион металла 1 группы. Особенно предпочтительными в качестве одновалентного иона металла являются ион натрия или ион калия.

[43] Основание особым образом не ограничено при условии, что оно содержит одновалентный ион металла. Основание, как правило, представляет собой сильное основание. Основание может быть выбрано из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида калия, карбоната натрия, карбоната калия, фосфата натрия, гидрофосфата натрия, фосфата калия, гидрофосфата калия, пирофосфата натрия и пирофосфата калия. Предпочтительными основаниями являются гидроксид натрия или калия. Основание может иметь значение pKb в интервале от 0,1 до 3. Например, гидроксид натрия имеет pKb, который составляет 0,2, а гидроксид калия имеет pKb, который составляет 0,5.

[44] Ион второго металла особым образом не ограничен при условии, что он может замещать одновалентный ион металла в силикате одновалентного иона металла. Ион второго металла может представлять собой двухвалентный ион металла, трехвалентный ион металла, четырехвалентный ион металла или их смеси. Наиболее предпочтительно ион второго металла представляет собой двухвалентный ион металла. Ион второго металла может представлять собой ион металла 2 группы, ион переходного металла, ион металла 13 группы, ион металла 14 группы или их смеси. Ион второго металла предпочтительно представляет собой Са²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sr²⁴, Al³⁺, Zr⁴⁺, Ti⁴⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Mo²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Pd²⁺, Mo²⁺, Ru²⁺ или их смеси. В особенно предпочтительном варианте реализации изобретения ион второго металла представляет собой Zn²⁺.

[45] Изменяя одновалентный ион металла и ион второго металла, можно получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» с различными свойствами. Например, Zn-CSS пригодны в качестве антибактериальных средств и средств, устраняющих неприятный запах, со вкусовыми характеристиками, которые лучше, чем вкусовые характеристики солей цинка, таких как ZnCl₂. Силикаты могут быть гидратированными или безводными.

[46] В одном варианте реализации изобретения силикат одновалентного иона металла, полученный на стадии i), имеет формулу M¹₂SiO₃.x H₂O, где М¹ представляет собой одновалентный ион металла, необязательно ион металла I группы, а x равен 0-10.

М¹ предпочтительно представляет собой Na⁺ или K⁺.

[47] Силикат иона второго металла, полученный на стадии ii), как правило, имеет формулу M²SiO₃.x H₂O, где М² представляет собой двухвалентный ион металла, а x равен 0-10. М² предпочтительно выбран из группы, состоящей из Zn²⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Sn²⁺ и Sr²⁺.

[48] Диоксид кремния предпочтительно выбран из группы, состоящей из осажденного диоксида кремния, пирогенного диоксида кремния и плавленого кварца.

[49] Пирогенный диоксид кремния

Пирогенный диоксид кремния (иногда называют пирогенным кремнеземом или микрокремнеземом) представляет собой очень мелкие частицы или коллоид диоксида кремния. Его получают сжиганием SiCl₄ в насыщенном кислородом углеводородном пламени, чтобы образовался «дым» SiO₂. Частицы диоксида кремния сплавляются друг с другом с образованием разветвленных трехмерных цепочечных агрегатов.

SiCl₄ + 2Н₂ + O₂ → SiO₂ + 4HCl.

[50] Осажденный диоксид кремния

[51] Аморфный диоксид кремния, силикагель, получают подкислением растворов силиката натрия. Изначально образовавшийся студенистый осадок затем промывают, а затем обезвоживают, чтобы получить бесцветный микропористый диоксид кремния. Представлено теоретическое уравнение, включающее трисиликат и серную кислоту:

Na₂Si₃O₇ + H₂SO₄ → 3SiO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

[52] В большинстве силикатов атом Si имеет тетраэдрическую координацию, при этом 4 атома кислорода окружают центральный атом Si. Наиболее распространенный пример встречается в такой кристаллической форме диоксида кремния SiO₂, как кварц. В каждой из наиболее термодинамически стабильных кристаллических форм диоксида кремния в среднем все 4 вершины (или атома кислорода) тетраэдра SiO₄ являются общими, давая общую химическую формулу: SiO₂. SiO₂ имеет несколько кристаллических форм (полиморфных модификаций) в дополнение к аморфным формам. За исключением стишовита и волокнистого кремнезема, все кристаллические формы включают тетраэдрические единицы SiO₄, связанные вместе общими вершинами, с различным расположением.

[53] Силикат натрия

[54] Силикат натрия представляет собой общеупотребительное название для соединений с формулой Na₂(SiO₂)_nO. Хорошо известным членом этого ряда является метасиликат натрия, Na₂SiO₃. Также известные как водорастворимое стекло или жидкое стекло, эти материалы пригодны для использования в виде водного раствора и в твердой форме. Карбонат натрия и диоксид кремния реагируют при сплавлении с образованием силиката натрия и диоксида углерода:

Na₂CO₃ + SiO₂ → Na₂SiO₃ + CO₂

[55] Безводный силикат натрия содержит цепной полимерный анион, который состоит из тетраэдра {SiO₄}, имеющего общие вершины, а не отдельный ион SiO₃^2-. В дополнение к безводным формам существуют гидраты с формулой Na₂SiO₃⋅nH₂O (где n=5, 6, 8, 9), которые содержат отдельный приблизительно тетраэдрический анион SiO₂(OH)₂^2- с гидратной водой. Например, коммерчески доступный пентагидрат силиката натрия Na₂SiO₃⋅5H₂O имеет формулу Na₂SiO₂(OH)₂⋅4H₂O, а нонагидрат Na₂SiO₃⋅9H₂O имеет формулу Na₂SiO₂(OH)₂⋅8H₂O.

[56] В промышленности различные марки силиката натрия характеризуются массовым соотношением SiO₂ : Na₂O (массовые соотношения могут быть преобразованы в мольные соотношения умножением на 1,032), которое может изменяться между 2:1 и 3,75:1. Марки с этим соотношением ниже 2,85:1 называют «щелочными». Те, которые имеют более высокое соотношение SiO₂ : Na₂O, считают «нейтральными».

[57] Осажденный диоксид кремния включает, но не ограничиваясь этим, Zeodent^® 114 и Zeodent^® 165 (осажденные частицы диоксида кремния производства J.M. Huber - синтетический аморфный диоксид кремния), Sylodent^® 783 производства W.R. Grace, Sorbosil^® АС-43 производства Ineos (PQ Corp.)

[58] Диоксид кремния может представлять собой пирогенный диоксид кремния, такой как Aerosil 200 производства Evonik.

[59] В другом варианте реализации изобретения диоксид кремния представляет собой плавленый кварц, который включает, но не ограничиваясь этим, CAB-O-SIL^® НР-60 производства Cabot Corporation, TECO-SIL^® 10 и TECO-SIL^® 44css производства C-E Minerals и Spheron P1500 производства Japanese Glass Co.

[60] Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, как правило, содержат большое количество монослоев силиката металла. Количество монослоев может составлять от 2 до 100, от 2 до 40, от 2 до 12 или от 12 до 40 слоев. Частица может содержать 2, 4, 16, 32 или 36 монослоев.

[61] Соль металла может быть выбрана из группы, состоящей из ацетата металла, бората металла, бутирата металла, карбоната металла, галогенида металла, цитрата металла, формиата металла, глюконата металла, глицерата металла, гликолята металла, лактата металла, оксида металла, фосфата металла, пиколината металла, пропионата металла, салицилата металла, силиката металла, стеарата металла, тартрата металла, ундецилената металла и их смесей. В предпочтительном варианте реализации изобретения соль металла представляет собой галогенид металла. Наиболее предпочтительно галогенид металла представляет собой хлорид металла. Примерами являются ZnCl₂, SnCl₂, SrCl₂, AlCl₃, FeCl₃, TiCl₄ и ZrCl₄. В особенно предпочтительном варианте реализации изобретения соль металла представляет собой соль цинка. Соль металла может представлять собой соль цинка, выбранную из группы, состоящей из ацетата цинка, бората цинка, бутирата цинка, карбоната цинка, хлорида цинка, цитрата цинка, формиата цинка, глюконата цинка, глицерата цинка, гликолята цинка, лактата цинка, оксида цинка, фосфата цинка, пиколината цинка, пропионата цинка, салицилата цинка, силиката цинка, стеарата цинка, тартрата цинка, ундецилената цинка и их смесей. Наиболее предпочтительная соль цинка представляет собой хлорид цинка.

[62] В предпочтительном варианте реализации изобретения силикат иона второго металла включает ZnSiO_3.xH₂O, где x равен 0-10.

[63] В одном варианте реализации изобретения поверхность ядра из диоксида кремния является внешней поверхностью ядра из диоксида кремния. Дополнительно или в альтернативном варианте поверхность ядра из диоксида кремния может являться внутренней поверхностью ядра из диоксида кремния.

[64] Силикат иона второго металла может составлять по меньшей мере 30% масс., 40% масс., 50% масс., 60% масс., 70% масс., 80% масс. или 90% масс. от общей массы силиката металла в частицах CSS. Силикат иона второго металла предпочтительно составляет по меньшей мере 90% масс. от общей массы силиката металла в частицах CSS.

[65] Внешние 10 нм каждой частицы могут содержать от 0,1 до 10% масс. силиката металла. В одном варианте реализации изобретения внешние 10 нм каждой частицы имеют общую формулу:

где О* представляет собой кислород в форме силиката; N представляет собой одновалентный ион металла; М представляет собой двухвалентный ион металла; U представляет собой трехвалентный ион металла; V представляет собой четырехвалентный ион металла; p, o, n, m, u, v, h и q представляют собой атомные концентрации для каждого компонента; а общий заряд каждой частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» равен нулю.

[66] Атомную концентрацию каждого компонента кроме Н+, как правило, определяют с помощью электронной спектроскопии для химического анализа (ЭСХА). В одном примере с использованием данных ЭСХА были обнаружены следующие элементы:

O_56,81Si_26,52O*_7,35Na_3,18Zn_4,65Cl_1,49

[67] Устанавливая общий электрический заряд равным нулю путем добавления Н+ и воды, мы приходим к заключению, что в одном варианте реализации изобретения внешние 10 нм каждой частицы могут иметь следующий состав:

(SiO₂)_26,52[O*_7,35Na_3,18Zn_4,65Cl_1,49Н₃,₇₃]⋅3,77H₂O

[68] Значение d(0,5) частиц, как правило, составляет от 5 нм до 50 мкм.

[69] Значение d(0,5) частиц может составлять от 26 мкм до 40 мкм. Частицы, имеющие значение d(0,5) в пределах этого интервала, как правило, не пропускают свет. Полупрозрачными частицами являются те, которые позволяют проходить свету, хотя изображение сквозь частицы увидеть невозможно. Этим они отличаются от прозрачных композиций, которые позволяют проходить свету, и сквозь композицию можно увидеть изображение. Способы определения размера частиц хорошо известны в данной области техники. Например, размер частиц можно определять с использованием принципов рассеяния света, например, с использованием Mastersizer 2000, Hydro 2000S, Malvern Instruments Limited.

[70] Значение d(0,5) частиц может составлять от 18 мкм до 25 мкм. Частицы, имеющие значение d(0,5) в пределах этого интервала, как правило, не пропускают свет.

[71] Значение d(0,5) частиц может составлять от 10 мкм до 15 мкм. Частицы, имеющие значение d(0,5) в пределах этого интервала, как правило, не пропускают свет.

[72] В другом варианте реализации изобретения значение d(0,5) частиц CSS может составлять от 5 мкм до 15 мкм.

[73] В другом варианте реализации изобретения значение d(0,5) частиц CSS может составлять от 2,5 мкм до 4,5 мкм.

[74] В другом варианте реализации изобретения значение d(0,5) частиц CSS может составлять от 5 нм до 20 нм.

[75] В другом варианте реализации изобретения значение d(0,5) частиц CSS может составлять от 10 нм до 15 нм.

[76] В другом варианте реализации изобретения значение d(0,5) частиц может составлять от 5 нм до 12 нм.

[77] d(0,5) или d50 частиц представляет собой диаметр (как правило в мкм), который разделяет распределение так, что половина совокупности частиц имеет диаметр больше, и половина - меньше данного диаметра. Dv50 (или Dv0,5) представляет собой медиану объемного распределения, Dn50 используется для количественных распределений, a Ds50 используется для поверхностных распределений. В контексте настоящего документа d(0,5) используется для обозначения среднего размера частиц для объемного распределения (Dv0,5).

[78] Величина d(0,1) частиц представляет собой диаметр, который разделяет распределение так, что 10% совокупности частиц имеет диаметр меньше, а 90% - больше данного диаметра.

[79] Величина d(0,9) частиц представляет собой диаметр, который разделяет распределение так, что 90% совокупности частиц имеет диаметр меньше, а 10% - больше данного диаметра.

[80] Величина, которая используется для описания ширины распределения частиц по размерам, представляет собой размах: Размах=(d(0,9)-d(0,1))/d(0,5).

[81] Размах для частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» согласно настоящему изобретению, как правило, составляет от 1,5 до 3.

[82] В предпочтительном варианте реализации изобретения частицы CSS имеют d(0,1) от 10 до 13 мкм, d(0,5) - от 30 до 33 мкм, и d(0,9) - от 61 до 64 мкм.

[83] В другом предпочтительном варианте реализации изобретения частицы CSS имеют d(0,1) от 6 до 9 мкм, d(0,5) - от 18 до 21 мкм, a d(0,9) - от 41 до 45 мкм.

[84] В дополнительном предпочтительном варианте реализации изобретения частицы CSS имеют d(0,1) от 3 до 5 мкм, d(0,5) - от 11 до 14 мкм, a d(0,9) - от 33 до 36 мкм.

[85] В предпочтительных вариантах реализации изобретения значение d(0,5) частиц CSS меньше, чем средний диаметр дентинных канальцев человека. Это позволяет частицам CSS проникать в дентинные канальцы, которые могут быть обнажены на поврежденном участке без защитного слоя эмали. В зубах человека средний диметр дентинных канальцев на дентино-эмалевой границе составляет 0,9 мкм, сечение в средней части дентинного канальца имеет диаметр около 1,2 мкм, а возле пульпы диаметр составляет 2,5 мкм.

[86] В другом варианте реализации изобретения источник диоксида кремния выбран так, чтобы получать частицы CSS, которые вместимы в дентинный каналец (например, Aerosil® 200 представляет собой пирогенный диоксид кремния (синтетический аморфный диоксид кремния) с d(0,5), который составляет 0,012 мкм). В другом варианте реализации изобретения значение d(0,5) частиц CSS составляет менее 0,9 мкм. Еще в одном варианте реализации изобретения частицы CSS имеют d(0,5) в интервале 0,010 мкм - менее 0,9 мкм. В другом варианте реализации изобретения частицы CSS по данному изобретению могут закупоривать, блокировать отверстия в эмали.

[87] Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» могут содержать в общем до 20% масс, металла, предпочтительно цинка.

[88] Настоящие частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» обладают неожиданно высокой поверхностной плотностью заряда и ионообменной емкостью.

[89] В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеют поверхностную плотность заряда от 0,5 до 4,5 мэкв/г диоксида кремния. В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеют поверхностную плотность заряда от 2 до 3 мэкв/г диоксида кремния. В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеют поверхностную плотность заряда 2,45-2,55 мэкв/г диоксида кремния.

[90] В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеют заряд, или ионообменную емкость, от 0,05 до 0,1 Кл/см² площади поверхности. В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеют заряд, или ионообменную емкость, от 0,085 до 0,095 Кл/см² площади поверхности. В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеют заряд, или ионообменную емкость, 0,089 Кл/см² площади поверхности.

[91] В варианте реализации частиц Zn-CSS количество цинка, адсорбированного на поверхностных монослоях частиц, составляет менее 50% от максимальной ионообменной емкости частицы для двухвалентных ионов. В варианте реализации изобретения количество цинка, адсорбированного на поверхностных монослоях частиц, составляет 30-35% от максимальной ионообменной емкости частицы для двухвалентных ионов. В варианте реализации изобретения количество цинка, адсорбированного на поверхностных монослоях частиц, составляет 33% от максимальной ионообменной емкости частицы для двухвалентных ионов.

Композиции, содержащие частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка»

[92] В дополнительном аспекте в настоящем изобретении предложена композиция, содержащая частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», описанные выше.

[93] В одном варианте реализации изобретения композиция содержит от 0,0 до 0,5% масс. растворимых ионов металла. Растворимые ионы металла могут представлять собой ионы цинка. Одним из преимуществ композиций CSS по настоящему изобретению является то, что частицы CSS образуют комплекс с ионами металла, так что концентрация свободных ионов металла в растворе низкая. Высокие концентрации свободных ионов металла, таких как ионы цинка, могут иметь недостатки, особенно в случае композиций для ухода за полостью рта. Например, высокая концентрация растворимых ионов цинка может приводить к плохим вкусовым характеристикам композиции.

[94] В одном варианте реализации изобретения композиция представляет собой абразивный порошок. Порошковые абразивные композиции не содержат увлажнителей.

[95] Композиция может содержать частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», описанные выше, и носитель. В предпочтительном варианте реализации изобретения композиция представляет собой композицию для ухода за полостью рта и дополнительно содержит перорально приемлемый носитель. В случае композиций для ухода за полостью рта ион второго металла предпочтительно представляет собой цинк. Как описано выше и более подробно в примерах ниже, частицы Zn-CSS оказывают противобактериальное действие, устраняют неприятный запах и обладают лучшими вкусовыми характеристиками по сравнению с солями цинка, такими как ZnCl₂.

[96] В варианте реализации композиции частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержатся в интервале, выбранном из интервалов, состоящих из от 0,1% до 35% масс. в пересчете на массу композиции. В другом варианте реализации композиции частицы CSS присутствуют в количестве от 0,1% до 1%. В другом варианте реализации композиции частицы CSS присутствуют в количестве от 0,5% масс. до 20% масс. В другом варианте реализации композиции частицы CSS присутствуют в количестве от 1% масс. до 10% масс.

[97] В варианте реализации изобретения соль металла присутствует в количестве 0,01-3,0% масс. от композиции. В варианте реализации изобретения соль металла присутствует в количестве 0,01-1,5% масс. от композиции. В варианте реализации изобретения соль металла присутствует в количестве 0,01-1,0% масс. В варианте реализации изобретения соль металла присутствует в количестве 0,1-0,5% масс. В варианте реализации изобретения соль металла присутствует в количестве 0,1%. В варианте реализации изобретения соль металла присутствует в количестве 1% масс. или 2% масс. В варианте реализации изобретения соль металла представляет собой ZnCl₂ в количестве от 0,5% до 2% масс. от композиции.

[98] В другом варианте реализации изобретения композиция может находиться в любой лекарственной форме, пригодной для перорального введения. В варианте реализации изобретения композиция представляет собой твердое вещество, пасту, гель или жидкость.

[99] Их иллюстративные примеры включают, но не ограничиваясь этим, средство для ухода за зубами, например зубную пасту, стоматологический гель, стоматологический крем или зубной порошок; средство для полоскания рта, средство для промывания рта или спрей для ротовой полости; пастообразное или жидкое средство для ухода за зубами; жевательную резинку или другую конфету; пастилку; зубную нить или зубную ленту; профилактическую пасту или порошок; одно- или многослойную пероральную пленку или гелевую полоску, например зубные полоски или полоски для освежения дыхания, предпочтительно с использованием биодеградируемой или предназначенной для перорального потребления пленки или геля; функциональные пленочные или гелевые хлопья или функциональные милли-, микро- или наночастицы; пленкообразующую композицию, содержащую предварительный(-е) гель(-и) или предполимер(-ы), например пленкообразующие средства для ухода за зубами, краски для зубов; агент для упрочнения зубов; или покрытие для ротовой полости, например ортодонтический аппарат или имплантат.

[100] В случае твердых средств для ухода за зубами, таких как зубные пасты, количество воды в композиции выбрано из количеств менее 10% по массе, менее 5% по массе, менее 1% по массе. Для каждого из этих количеств нижний интервал количества воды составляет 0% или не более 0,1% воды.

[101] В варианте реализации композиции для ухода за полостью рта композиция дополнительно содержит дополнительный агент, устраняющий неприятный запах. В варианте реализации изобретения дополнительное соединение, устраняющее неприятный запах, представляет собой известный дезодорирующий агент. Дополнительно, другие металл-содержащие соединения, такие как соединения меди, олова, висмута, стронция; и сочные ингредиенты или другие ингредиенты, которые увеличивают слюноотделение и устраняют запахи, пригодны в композициях, описанных в данном документе. Некоторые сильные ароматизаторы на основе цитрусовых, комплексы для поглощения запахов, которые улавливают или поглощают молекулы неприятного запаха, также используются в заявленных композициях. Например, Ordenone® обладает способностью заключать молекулы неприятного запаха, такие как молекулы меркаптанов, сульфидов и аминов в свою структуру, как описано, например, в патенте США №6664254. Пригодные дезодорирующие активные вещества также включают, но не ограничиваясь ими, ферменты, которые могут нарушать процесс, в результате которого образуются запахи. Например, ферменты, блокирующие запахи, такие как аргининдезиминаза, могут быть эффективно включены в композиции изобретения. Также, молекулы, которые эффективно ингибируют образование молекул неприятного запаха бактериями, можно использовать для устранения запаха, например, агенты, которые взаимодействуют с ферментами бактерий цистеиндесульфогидразой и/или метионин-гамма-лиазой. Дезодорирующие активные вещества пригодные для блокирования запахов или в качестве блокаторов запаха включают, но не ограничиваясь ими, агенты, которые действуют, окисляя или другим образом реагируя с молекулами неприятного запаха, в том числе пероксиды, перхлораты и реакционно-способные молекулы с активированными двойными связями.

[102] В другом варианте реализации композиции для ухода за полостью рта нет дополнительного агента, устраняющего неприятный запах, кроме частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по данному изобретению.

[103] В варианте реализации композиции, содержащей носитель, коэффициент преломления частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» находится в пределах ±0,1 единицы от коэффициента преломления носителя.

[104] Носитель может включать, но не ограничиваясь ими, воду или другие водные системы растворителей.

[105] Перорально приемлемый носитель может дополнительно включать увлажнитель. Возможные увлажнители представляют собой этанол, многоатомный спирт, который включает, но не ограничиваясь ими, глицерин, гликоль, инозит, мальтит, маннит, сорбит, ксилит, пропиленгликоль, полипропиленгликоль (ППГ), полиэтиленгликоль (ПЭГ) и их смеси, или сахарид, который включает, но не ограничиваясь ими, фруктозу, глюкозу, сахарозу и смеси сахаридов (например, мед).

[106] Композиция для ухода за полостью рта может дополнительно включать антибактериальный агент, который не является частицами диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по данному изобретению. Антибактериальный агент может представлять собой триклозан (5-хлор-2-(2,4-дихлорфенокси)фенол); 8-гидроксихинолин и его соли, источники ионов цинка и олова, такие как цитрат цинка, сульфат цинка, глицинат цинка, цитрат натрия-цинка и пирофосфат олова (II); соединения меди (II), такие как хлорид, фторид, сульфат и гидроксид меди (II); фталевую кислоту и ее соли, такие как фталат магния-калия; сангвинарин; четвертичные аммониевые соединения, такие как алкилпиридиния хлориды (например, цетилпиридиния хлорид (ЦПХ), комбинации ЦПХ с цинком и/или ферментами, тетрадецилпиридиния хлорид и N-тетрадецил-4-этилпиридиния хлорид); бисгуаниды, такие как хлоргексидина диглюконат, гексетидин, октенидин, алексидин; галогенированные бисфенольные соединения, такие как 2,2'-метиленбис(4-хлор-6-бромфенол); бензалкония хлорид; салициланилид, домифена бромид; йод; сульфонамиды; бисбигуаниды; фенолы; производные пиперидина, такие как делмопинол и октапинол; экстракт магнолии; тимол; эвгенол; ментол; гераниол; карвакрол; цитраль; эвкалиптол; катехин; 4-аллилкатехин; гексилрезорцин; метилсалицилат; антибиотики, такие как аугментин, амоксициллин, тетрациклин, доксициклин, миноциклин, метронидазол, неомицин, канамицин и клиндамицин; или их смеси.

[107] В некоторых вариантах реализации изобретения антибактериальный агент присутствует в концентрации, выбранной из группы, состоящей из от 0,001% до 3% по массе, от 0,05% до 2% по массе и от 0,075% до 1,5% по массе.

[108] В альтернативном варианте нет никакого дополнительного антибактериального агента кроме частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по данному изобретению.

[109] В одном варианте реализации изобретения композиция для ухода за полостью рта дополнительно содержит источник растворимых ионов металла. Растворимые ионы металла могут представлять собой растворимые ионы цинка, такие как ZnCl₂. Например, частицы CSS можно обработать для удаления растворимых ионов металла, а затем в композицию последовательно добавлять источник растворимых ионов металла, чтобы контролировать концентрацию растворимых ионов металла.

[110] Композиция может дополнительно включать противокариозные средства, агенты, уменьшающие чувствительность, модификаторы вязкости, разбавители, поверхностно-активные вещества, эмульгаторы, модуляторы пенообразования, агенты для изменения pH, абразивы, агенты, влияющие на ощущения во рту, подсластители, ароматизаторы, окрашивающие вещества, консерванты, аминокислоты, антиоксиданты, противокалькулезные агенты, источник фторид-ионов, загустители, активный агент для профилактики или лечения патологического состояния или расстройства твердых или мягких тканей полости рта, адгезионные агенты, отбеливающий агент и их комбинации. Понятно, что хотя общие свойства каждой из вышеуказанных категорий веществ могут различаться, могут быть некоторые общие свойства и любое данное вещество может удовлетворять нескольким целям в рамках двух или более таких категорий веществ. Носитель предпочтительно выбирают так, чтобы он был совместим с другими ингредиентами композиции.

[111] Вариант реализации композиции необязательно содержит аминокислоту. Пригодные аминокислоты включают, но не ограничиваясь ими, аргинин, цистеин, лейцин, изолейцин, лизин, аланин, аспарагин, аспартат, фенилаланин, глутамат, глутаминовую кислоту, треонин, глутамин, триптофан, глицин, валин, пролин, серии, тирозин и гистидин и комбинацию двух или более из них. Аминокислоты могут включать R- и L-формы и их соли. Аминокислоты (и их солевые формы) могут также включать сложный эфир кислоты и/или производные алифатических амидов аминокислоты (например, гидрохлорид этиллауроиларгината (ELAH)).

[112] Вариант реализации композиции необязательно содержит антиоксидант. Можно использовать любой перорально приемлемый антиоксидант, в том числе бутилированный гидроксианизол (БГА), бутилированный гидрокситолуол (БГТ), витамин А, каротиноиды, витамин Е, флавоноиды, полифенолы, аскорбиновую кислоту, растительные антиоксиданты, хлорофилл, мелатонин и их смеси.

[113] Вариант реализации композиции необязательно содержит противокалькулезное (для предупреждения появления зубного камня) средство. Пригодные противокалькулезные агенты включают, без ограничения, фосфаты и полифосфаты (например, пирофосфаты), полиаминопропансульфоновую кислоту (AMPS), гексаметафосфатные соли, тригидрат цитрата цинка, полипептиды, сульфонаты полиолефинов, фосфаты полиолефинов, дифосфонаты. Противокалькулезный агент присутствует в концентрации от около 0,1% до около 30%. Композиция для перорального применения может содержать смесь различных противокалькулезных агентов. В одном предпочтительном варианте реализации изобретения используют пирофосфат натрия (TSPP) и триполифосфат натрия (STPP). Противокалькулезный агент содержит TSPP в количестве около 1-2% и STPP в количестве от около 7% до около 10%.

[114] Вариант реализации композиции необязательно содержит по меньшей мере один перорально приемлемый источник фторид-ионов. Можно использовать любой известный или разрабатывающийся в данной области техники. Пригодные источники фторид-ионов включают фторид, фторид олова (II), фторид натрия, фторид калия, аминофторид, фторид аммония, монофторфосфат олова (II), монофторфосфат натрия, монофторфосфат калия, монофторфосфат амина, монофторфосфат аммония, фторсиликат олова (II), фторсиликат натрия, фторсиликат калия, фторсиликат амина, фторсиликат аммония и их смеси. Одно или более соединений, выделяющих фторид-ион, необязательно присутствуют в количестве, обеспечивающем в общем от около 100 до около 20000 м.д, от около 200 до около 5000 м.д или от около 500 до около 2500 м.д фторид-ионов.

[115] Вариант реализации композиции необязательно содержит различные ингредиенты для ухода за зубами для регулирования реологических свойств и ощущения от композиции, такие как поверхностно-активные вещества, загустители или гелеобразующие агенты и т.д.

[116] Вариант реализации композиции необязательно содержит двухвалентный ион олова или источник двухвалентных ионов олова. Пригодные источники двухвалентных ионов олова включают, без ограничения, фторид олова (II), другие галогениды олова (II), такие как дигидрат хлорида олова (II), пирофосфат олова (II), органические карбоксилаты олова (II), такие как формиат, ацетат, глюконат, лактат, тартрат, оксалат, малонат и цитрат олова (II), этиленглиоксид олова (II) и тому подобное. Один или более источников двухвалентных ионов олова необязательно и иллюстративно присутствуют в общем количестве от около 0,01% до около 10%, например от около 0,1% до около 7% или от около 1% до около 5%.

[117] Вариант реализации композиции необязательно содержит поверхностно-активный агент (поверхностно-активное вещество). Пригодные поверхностно-активные вещества включают, без ограничения, водорастворимые соли С₈-С₂₀ алкилсульфатов, сульфонированные моноглицериды С₈-С₂₀ жирных кислот, саркозинаты, таураты, лаурилсульфат натрия, натриевую соль сульфоната моноглицеридов кокосового масла, лаурилсаркозинат натрия, лаурилизоэтионат натрия, лауреткарбоксилат натрия, и додецилбензолсульфонат натрия, и кокамидопропилбетаин.

[118] Вариант реализации композиции необязательно содержит загуститель. Можно использовать любой перорально приемлемый загуститель, в том числе, без ограничения, карбомеры, также известные как карбоксивиниловые полимеры, каррагинаны, также известные как ирландский мох, и более конкретно

(йота-каррагинан), высокомолекулярные полиэтиленгликоли (такие как Carbowax®, имеющийся в продаже у Dow Chemical Company), целлюлозные полимеры, такие как гидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и ее соли, например КМЦ натрия, природные камеди, такие как карайя, ксантан, гуммиарабик и трагакант, коллоидный алюмосиликат магния и коллоидный и/или пирогенный диоксид кремния и их смеси. Один или более загустителей необязательно присутствуют в общем количестве от около 0,1% до около 90%, например от около 1% до около 50% или от около 5% до около 35%.

[119] Вариант реализации композиции необязательно содержит ароматизатор, подсластитель, окрашивающее вещество, модуляторы пенообразования, агенты, влияющие на ощущения во рту, другие агенты можно дополнительно включать в композицию, если необходимо.

[120] Вариант реализации композиции необязательно содержит одно или более дополнительных активных веществ, которые пригодны для профилактики или лечения патологического состояния или расстройства твердых и мягких тканей ротовой полости, профилактики или лечения физиологического расстройства или патологического состояния или для получения косметического действия. Примеры таких дополнительных активных ингредиентов включают слюногонный или стимулирующий слюноотделение агент, агент против образования зубного налета, противовоспалительный агент и/или агент, снижающий чувствительность.

[121] Также в композицию для ухода за полостью рта можно добавлять агенты, увеличивающие прилипание, в том числе, но не ограничиваясь этим, воски, включая пчелиный воск, минеральное масло, пластигель (смесь минерального масла и полиэтилена), петролатум, медицинский вазелин, шеллак, версажель (смесь жидкого парафина, гидрогенизированных сополимеров бутилена/этилена/стирола), полиэтиленовые воски, микрокристаллические воски, полиизобутен, сополимеры поливинилпирролидона/винилацетата и нерастворимые полиакрилатные сополимеры.

[122] Также эффективными в качестве агентов, увеличивающих прилипание, являются жидкие гидрофильные полимеры, в том числе полиэтиленгликоли, неионнные полимеры этиленоксида, имеющие общую формулу: НОСН₂ (CH₂OCH₂)_n1CH₂OH, где n1 представляет среднее количество оксиэтиленовых групп. Полиэтиленгликоли, имеющиеся в продаже у Dow Chemical, обозначают такими числами, как 200, 300, 400, 600, 2000, которые представляют приблизительную среднюю молекулярную массу полимера, а также неионный блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида, имеющий формулу: НО(C₂H₄O)_а1(C₃H₆O)_b1(C₂H₄O)_с1Н. Предпочтительно выбирают такой блок-сополимер (касательно а1, b1 и c1), что этиленоксидный компонент составляет от около 65 до около 75% масс. молекулы сополимера, и сополимер имеет среднюю молекулярную массу от около 2000 до около 15000, при этом сополимер присутствует в жидкой отбеливающей композиции для зубов в такой концентрации, что композиция жидкая при комнатной температуре.

[123] Особенно подходящий блок-сополимер для практического осуществления настоящего изобретения коммерчески доступен у BASF и обозначен Pluraflo L1220 (ПЭГ/ППГ 116/66), который имеет среднюю молекулярную массу около 9800. Гидрофильный блок поли(этиленоксида) в среднем составляет около 65% от массы полимера.

[124] Синтетические анионные поликарбоксилаты можно также использовать в композициях для перорального применения по настоящему изобретению в качестве эффективного усиливающего агента для любого антибактериального, предупреждающего образование зубного камня или другого активного агента в композиции для ухода за зубами. Такие анионные поликарбоксилаты, как правило, применяют в форме свободных кислот, а предпочтительно или более предпочтительно в форме полностью нейтрализованных водорастворимых солей щелочных металлов (например, калия и предпочтительно натрия) или аммония. Предпочтительными являются сополимеры малеинового ангидрида или кислоты с другим способным к полимеризации этиленненасыщенным мономером (от 1:4 до 4:1), предпочтительно метилвиниловый эфир/малеиновый ангидрид, имеющий молекулярную массу (мол. массу) от около 30000 до около 1800000, наиболее предпочтительно - от около 30000 до около 700000. Примеры этих сополимеров доступны у GAF Corporation под торговым названием GANTREZ® (метилвиниловый эфир/малеиновый ангидрид), например AN 139 (мол. масса 500000), AN 119 (мол. масса 250000); S-97 фармацевтической степени чистоты (мол. масса 700000), AN 169 (мол. масса 1200000-1800000) и AN 179 (мол. масса выше 1800000); причем предпочтительным сополимером является S-97 фармацевтической степени чистоты (мол. масса 700000).

[125] Если присутствуют, анионные поликарбоксилаты применяют в количествах, эффективных для достижения желаемого увеличения эффективности любого антибактериального, предупреждающего образование зубного камня или другого активного агента в композиции для перорального применения. Как правило, анионные поликарбоксилаты присутствуют в композиции для перорального применения в количестве от около 0,05% до около 4% масс., предпочтительно - от около 0,5% до около 2,5% масс.

[126] Агенты, увеличивающие прилипание, которые используются в композициях согласно различным вариантам реализации изобретения, присутствуют в количестве от около 0 до около 20% масс. Агенты, увеличивающие прилипание, предпочтительно присутствуют в количестве от около 2 до около 15% масс.

[127] Вариант реализации композиции необязательно содержит отбеливающий агент, который включает, но не ограничиваясь ими, пероксидные соединения, такие как пероксид водорода, пероксиды щелочных или щелочноземельных металлов, органические пероксисоединения, пероксикислоты, их фармацевтически приемлемые соли, и их смеси. Пероксиды щелочных и щелочноземельных металлов включают пероксид лития, пероксид калия, пероксид натрия, пероксид магния, пероксид кальция, пероксид бария и их смеси. Органические пероксисоединения включают пероксид карбамида (также известный как гидроперит), глицерилгидропероксид, алкилгидропероксиды, диалкилпероксиды, алкилпероксикислоты, сложные пероксиэфиры, диацилпероксиды, пероксид бензоила, и монопероксифталат, и их смеси. Пероксикислоты и их соли включают органические пероксикислоты, такие как алкилпероксикислоты, и монопероксифталат, и их смеси, а также соли неорганических пероксикислот, такие как персульфаты, диперсульфаты, перкарбонаты, перфосфаты, пербораты и персиликаты щелочных и щелочноземельных металлов, таких как литий, калий, натрий, магний, кальций и барий, и их смеси. В различных вариантах реализации изобретения пероксидные соединения включают пероксид водорода, пероксид мочевины, перкарбонат натрия и их смеси.

[128] В некоторых вариантах реализации изобретения может использоваться непероксидный отбеливающий агент. Среди них отбеливающие агенты, пригодные для настоящего изобретения, включают такие непероксидные соединения, как диоксид хлора, хлориты и гипохлориты. Применяют хлориты и гипохлориты щелочных и щелочноземельных металлов, таких как литий, калий, натрий, магний, кальций и барий. Непероксидные отбеливающие агенты также включают окрашивающие вещества, такие как диоксид титана и гидроксиапатит, пигменты или красители. В некоторых вариантах реализации изобретения отбеливающий агент отделен от водного носителя. В некоторых вариантах реализации изобретения отбеливающий агент отделен от водного носителя за счет заключения отбеливающего агента в капсулу.

[129] В одном варианте реализации композиции она содержит около 65%-99,9% носителя и включает дополнительные ингредиенты, т.е. один или более из противокариозных агентов, агентов, уменьшающих чувствительность, модификаторов вязкости, разбавителей, поверхностно-активных веществ, эмульгаторов, модуляторов пенообразования, агентов для изменения pH, абразивов, агентов, влияющих на ощущения во рту, подсластителей, ароматизаторов, окрашивающих веществ, консервантов, аминокислот, антиоксидантов, противокалькулезных агентов, источника фторид-ионов, загустителей, активного агента для профилактики или лечения патологического состояния или расстройства твердых или мягких тканей полости рта, отбеливающего агента и их комбинаций. В другом варианте реализации композиции она содержит около 80%-99,5% носителя и включает дополнительные ингредиенты. В другом варианте реализации композиции она содержит около 90%-99% носителя и включает дополнительные ингредиенты.

[130] Подразумевается, что описание необязательных ингредиентов выше также включает любую комбинацию ингредиентов.

Способ получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка»

[131] В дополнительном аспекте в настоящем изобретении предложен способ получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», описанных выше, который включает:

i) смешивание некоторого количества частиц диоксида кремния в воде с некоторым количеством основания, причем основание содержит ион первого металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», при этом каждая частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержит ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката иона первого металла; и

ii) приведение в контакт частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», полученных на стадии i), с солью металла, содержащей ион второго металла, чтобы получить частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», содержащие силикат иона второго металла на поверхности ядра из диоксида кремния.

[132] Стадия i) по настоящему изобретению может включать смешивание некоторого количества частиц SiO₂ в воде с некоторым количеством NaOH в твердой форме или в виде водного раствора с гигроскопическим веществом или без него для получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка». Гидроксид натрия реагирует с поверхностью частицы SiO₂, вытравливая оболочку из слоя(-ев) Na₂SiO₃ в соответствии с реакцией:

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

[133] Как можно увидеть из схемы реакции, в отсутствии NaOH с диоксидом кремния не будет происходить никаких изменений, тогда как, с другой стороны, полностью завершенная реакция 2 моль NaOH на 1 моль диоксида кремния будет приводить к полному превращению в Na₂SiO₃. Для того, чтобы получить частицы «ядро-оболочка» по данному изобретению, реакционный процесс необходимо контролировать так, чтобы не достигать полного превращения в Na₂SiO₃.

[134] Процесс получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» включает травление исходного диоксида кремния для получения слоев силиката металла, т.е. слои силиката металла не являются дополнительными слоями, покрывающими сверху поверхность диоксида кремния.

[135] Так как ковалентные связи решетки SiO₂ превращаются в ионные связи между Na⁺ и SiO₃^2-, поверхность становится поляризованной и адсорбирует воду и гигроскопическое вещество с образованием частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка».

[136] По мере прохождения реакции частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» могут также стать менее прозрачными и более светонепроницаемыми, а pH реакционного раствора уменьшается.

[137] Диоксид кремния типа «ядро-оболочка» обладает адгезионными свойствами после частичного высушивания, например высушивания на воздухе.

[138] Как правило, ион второго металла замещает ион первого металла в силикате металла на поверхности ядра из диоксида кремния. В одном варианте реализации изобретения практически все ионы первого металла замещены.

[139] Ион первого металла, как правило, представляет собой одновалентный ион, предпочтительно ион металла 1 группы.

[140] В варианте реализации изобретения используемый диоксид кремния может представлять собой любой абразивный диоксид кремния. Диоксид кремния может быть выбран из группы, состоящей из осажденного диоксида кремния, пирогенного диоксида кремния и плавленого кварца.

[141] Осажденный диоксид кремния включает, но не ограничиваясь этим, Zeodent^® 114 и Zeodent^® 165 (осажденные частицы диоксида кремния производства J.M. Huber - химическое название: синтетический аморфный диоксид кремния), Sylodent® 783 производства W.R. Grace, Sorbosil® АС-43 производства Ineos (PQ Corp.)

[142] Диоксид кремния может представлять собой пирогенный диоксид кремния, такой как Aerosil 200 производства Evonik.

[143] В другом варианте реализации изобретения диоксид кремния представляет собой плавленый кварц, который включает, но не ограничиваясь этим, CAB-O-SIL^® НР-60 производства Cabot Corporation, TECO-SIL^® 10 и TECO-SIL^® 44css производства C-E Minerals и Spheron P1500 производства Japanese Glass Co.

[144] Пригодные типы диоксида кремния, подходящие для использования в данном изобретении, также включают различные типы коллоидного диоксида кремния (загущающий диоксид кремния), такие как аэрогель Syloid 244 и 266 (имеются в продаже у W.R. Grace Company), Aerosil (имеется в продаже у DeGussa Со.) и различные типы пирогенного диоксида кремния, которые продаются под торговыми названиями Cab-O-Sils (имеется у Cabot Corporation), Tixosil 333 и Tixosil 43В (имеются в продаже у Rhodia Ltda.), Zeodent 165 (имеется в продаже у J.М. Huber Corporation).

[145] Другие типы диоксида кремния, пригодные для использования в данном изобретении, включают абразивы на основе диоксида кремния, которые в свою очередь включают силикагели и различные типы осажденного аморфного диоксида кремния. Эти типы диоксида кремния представляют собой коллоидные частицы/взвеси со средним размером частиц в интервале от около 3 мкм до около 12 мкм, более предпочтительно - между около 5 и около 10 мкм, а pH изменяется от 4 до 10, предпочтительно - от 6 до 9 при измерении для 5% масс. суспензии. Иллюстративные типы абразивов на основе диоксида кремния, пригодные для практического осуществления настоящего изобретения, имеются в продаже под торговыми названиями Sylodent XWA производства Davison Chemical Division, W.R. Grace & Co., Балтимор, Мэриленд, 21203, Sylodent 650 XWA, гидрогель диоксида кремния, состоящий из частиц коллоидного диоксида кремния с содержанием воды 29% масс. и средним диаметром от около 7 до около 10 мкм.

[146] Другие типы абразивов на основе диоксида кремния, пригодные для использования в данном изобретении, включают различные типы осажденного диоксида кремния со средним размером частиц до около 20 мкм, такие как Zeodent 115, производства J.M. Huber Chemicals Division, Хавр-де-Грас, Мэриленд, 21078 или Sylodent 783 производства Davison Chemical Division, W.R. Grace & Company.

[147] Основание может быть в твердой форме или в виде водного раствора. Основание предпочтительно выбрано из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида калия, гидроксида кальция, гидроксида бария, гидроксида аммония, карбоната натрия, карбоната калия, фосфата натрия, гидрофосфата натрия, фосфата калия, гидрофосфата калия, пирофосфата натрия и пирофосфата калия, силиката натрия и силиката калия. Особенно предпочтительное основание представляет собой гидроксид натрия или гидроксид калия, наиболее предпочтительно - 50% водный раствор гидроксида калия и 45% раствор гидроксида калия.

[148] Процесс можно проводить при температуре в интервале от 17°С до 90°С. В одном варианте реализации изобретения процесс проводят при комнатной температуре. Комнатная температура, иногда называемая температурой окружающей среды, составляет, как правило, от 20 до 26°С, и является температурой, полученной в отсутствии внешнего нагрева реакционной смеси. В другом варианте реализации изобретения процесс проводят при температуре от 70 до 90°С. При получении частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» в промышленном масштабе, смеситель, который используют для перемешивания реагентов, такой как смеситель Lee (Lee Industries), предпочтительно не нагревают.

[149] В одном варианте реализации изобретения основание представляет собой гидроксид натрия, а процесс проводят при температуре от 70 до 90°С. В другом варианте реализации изобретения основание представляет собой гидроксид калия, а процесс проводят при комнатной температуре. Этот вариант реализации является предпочтительным, так как использование более реакционно-способного гидроксида калия означает, что нагревание не требуется.

[150] Образование частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», как правило, завершается через период времени, равный 2 ч.

[151] Массовое отношение количества основания к количеству частиц диоксида кремния может составлять от 1:1 до 1:20. Массовое отношение количества основания к количеству частиц диоксида кремния может составлять от 1:1 до 1:6, необязательно около 1:4.

[152] Мутность частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» уменьшается с увеличением массового отношения количества основания к количеству частиц диоксида кремния.

[153] В среднем слой высотой от 1 до 15 нм диоксида кремния может быть удален с поверхности частицы диоксида кремния с образованием ядра из диоксида кремния, а силикат металла образуется сверху на ядре из диоксида кремния. Средняя высота удаленного слоя диоксида кремния, как правило, увеличивается с увеличением массового отношения количества основания к количеству частиц диоксида кремния. d(0,5) ядра из диоксида кремния может быть на от 1 до 15 нм меньше, чем d(0,5) частиц диоксида кремния исходного материала. d(0,5) ядра из диоксида кремния может быть на около 2 нм меньше, чем d(0,5) частиц диоксида кремния исходного материала. d(0,5) ядра из диоксида кремния может быть на около 6 нм меньше, чем d(0,5) частиц диоксида кремния исходного материала. Наблюдается большее относительное уменьшение диаметра частиц для твердых частиц диоксида кремния, такого как пирогенный диоксид кремния, чем для пористых частиц диоксида кремния, такого как эффективно очищающий диоксид кремния. Например, для пирогенного диоксида кремния относительное уменьшение диаметра частиц (d(0,5)) может составлять приблизительно 15%, в то время как для пористого эффективно очищающего диоксида кремния относительное уменьшение диаметра частиц (d(0,5)) может составлять приблизительно 0,06%.

[154] Ион второго металла может представлять собой двухвалентный ион металла, трехвалентный ион металла, четырехвалентный ион металла или их смесь. Ион второго металла может представлять собой ион металла 2 группы, ион переходного металла, ион металла 13 группы, ион металла 14 группы или их смеси. Ион второго металла предпочтительно представляет собой Са²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sr²⁺, Al³⁺, Zr⁴⁺, Ti⁴⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Mo²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Pd²⁺, Mo²⁺, Ru²⁺ или их смеси.

[155] Соль металла может быть выбрана из группы, состоящей из ацетата металла, бората металла, бутирата металла, карбоната металла, галогенида металла, цитрата металла, формиата металла, глюконата металла, глицерата металла, гликолята металла, лактата металла, оксида металла, фосфата металла, пиколината металла, пропионата металла, салицилата металла, силиката металла, стеарата металла, тартрата металла, ундецилената металла и их смесей. Соль металла может представлять собой хлорид металла. Соль металла предпочтительно представляет собой соль цинка. Соль цинка может быть выбрана из группы, состоящей из ацетата цинка, бората цинка, бутирата цинка, карбоната цинка, хлорида цинка, цитрата цинка, формиата цинка, глюконата цинка, глицерата цинка, гликолята цинка, лактата цинка, оксида цинка, фосфата цинка, пиколината цинка, пропионата цинка, салицилата цинка, силиката цинка, стеарата цинка, тартрата цинка, ундецилената цинка и их смесей. В предпочтительном варианте реализации изобретения соль цинка представляет собой хлорид цинка.

[156] В одном варианте реализации изобретения силикат иона второго металла содержит ZnSiO₃.xH₂O, где x равен 0-10.

[157] В одном варианте реализации изобретения, стадия i) проходит в присутствии гигроскопического вещества. Массовое отношение количества гигроскопического вещества к количеству воды может быть выбрано из группы отношений, состоящей из от 4:1 до 1:4; от 3:1 до 1:3; от 2:1 до 1:2; и от 5:3 до 3:5. Как правило, применение гигроскопического вещества в реакционном процессе позволяет использовать более высокие температуры из интервалов, описанных выше.

[158] Образование частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, описанных выше, можно осуществлять, варьируя количество используемого основания, количество используемого гигроскопического вещества, количество используемой соли металла и изменяя температуру реакции.

[159] В варианте реализации изобретения конечная точка процесса наступает, когда значение d(0,5) частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», образовавшихся в процессе реакции, по меньшей мере на 5% больше в диаметре, чем значение d(0,5) исходных частиц диоксида кремния (SiO₂). В другом варианте реализации изобретения частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка» имеет диаметр больше на 5%-10%, чем средний диаметр исходных частиц диоксида кремния.

[160] Специалист в данной области техники может определить, когда образуются частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, с помощью нескольких способов, в дополнение к отбору пробы из реакционной смеси и исследованию полученных частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», пока не будут получены частицы CSS с требуемыми свойствами, такими как состав частиц, образование слоев и плотность заряда.

[161] За образованием частиц типа «ядро-оболочка» можно наблюдать, определяя pH реакционной смеси. В одном варианте реализации изобретения стадию i) завершают, когда pH реакционной смеси уменьшается по меньшей мере на 0,5 единиц pH по сравнению с исходной смесью реагентов. В другом варианте реализации изобретения стадию i) завершают, когда pH реакционной смеси уменьшается по меньшей мере на 0,8 единиц pH по сравнению с исходной смесью реагентов. Как правило, стадию i) завершают, когда pH реакционной смеси составляет около 11. Как правило, стадию ii) завершают, когда pH реакционной смеси составляет от 9 до 10. Процесс может включать дополнительную стадию iii) после стадии ii), которая заключается в установлении pH реакционной смеси в пределах от 7 до 8. pH реакционной смеси, как правило, устанавливают с использованием кислоты. Кислота может быть выбрана из группы, состоящей из фосфорной кислоты, лимонной кислоты, яблочной кислоты и молочной кислоты. Предпочтительной является фосфорная кислота, так как она практически не обладает послевкусием.

[162] В одном варианте реализации процесса изобретения растворимые ионы металла можно удалять после стадии ii) или после стадии iii). Растворимые ионы металла можно удалить, отфильтровывая частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» для удаления реагентов и получения твердых частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка», а затем промывая частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» деионизированной водой. Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» можно затем высушить путем нагревания, сушки распылением или лиофильной сушки. Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» могут содержать от 0,0 до 0,5% масс. растворимых ионов металла. Растворимые ионы металла предпочтительно представляют собой растворимые ионы цинка. Как обсуждалось выше, низкая концентрация растворимых ионов металла, т.е. низкая концентрация свободных ионов металла, таких как ионы цинка, которые могут образовывать комплекс с частицами CSS, может быть использована для получения композиций для ухода за полостью рта с улучшенными вкусовыми характеристиками.

[163] За образованием частиц типа «ядро-оболочка» можно также наблюдать, определяя проводимость реакционной смеси. Конечная точка процесса наступает, когда проводимость реакционной смеси уменьшается по меньшей мере на 250 микросименс/см (мкСм/см), так как электрические заряды переходят от высокоподвижных ионов (NaOH) к намного менее подвижной поверхности диоксида кремния (подвижность≈0). Еще в одном варианте реализации изобретения конечная точка процесса наступает, когда проводимость реакционной смеси уменьшается на 250-400 мкСм/см. Как правило, частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» образуются, когда проводимость реакционной смеси уменьшается по меньшей мере на 2 миллисименс/см (мСм/см). Обычно, частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» образуются, когда проводимость реакционной смеси уменьшается по меньшей мере на 5 мСм/см.

[164] В варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по данному изобретению образуются, когда по меньшей мере 1-6% каждой исходной частицы диоксида кремния вытравлено с образованием одного или более слоев силиката. В другом варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по данному изобретению образуются, когда по меньшей мере 2,5-5% каждой исходной частицы диоксида кремния вытравлено с образованием одного или более слоев Na₂SiO₃. В другом варианте реализации изобретения частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» по данному изобретению образуются, когда по меньшей мере 3,5-4% каждой исходной частицы диоксида кремния вытравлено с образованием одного или более слоев силиката.

[165] В варианте реализации изобретения двухвалентный, трехвалентный или четырехвалентный ион металла замещает 10%-90% одновалентных ионов металла в частицах металл I группы-CSS. В другом варианте реализации изобретения двухвалентный, трехвалентный или четырехвалентный ион металла замещает 20%-80% одновалентных ионов металла в частицах металл I группы-CSS. В варианте реализации изобретения двухвалентный, трехвалентный или четырехвалентный ион металла замещает 25%-65% одновалентных ионов металла в частицах металл I группы-CSS.

[166] В дополнительном аспекте в настоящем изобретении предложена частица диоксида кремния типа «ядро-оболочка», которую можно получить с помощью способа, описанного выше.

Способ применения композиций для ухода за полостью рта, содержащих частицы CSS

[167] В дополнительном аспекте в настоящем изобретении предложен способ уменьшения или устранения неприятного запаха в полости рта пациента, нуждающегося в этом, который включает нанесение на поверхности полости рта пациента композиции для ухода за полостью рта, описанной выше.

[168] В одном варианте реализации способа пациент представляет собой млекопитающее, которое включает, но не ограничиваясь ими, человека и животных (например, собак, котов, лошадей, крупный рогатый скот, овец, лам и т.д.).

[169] Другой аспект изобретения представляет собой композицию для ухода за полостью рта, описанную выше, которую используют для уменьшения или устранения неприятного запаха в полости рта пациента, нуждающегося в этом, при этом использование включает нанесение на поверхности полости рта пациента композиции для ухода за полостью рта.

[170] Варианты реализации настоящего изобретения дополнительно описаны в следующих примерах. Примеры представлены только с иллюстративной целью и никоим образом не ограничивают объем описанного и заявленного изобретения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

[171] Композицию, представленную в Таблице 1, использовали для получения частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» в соответствии со стадией i). Zeodent^® 114 и Zeodent^® 165 представляют собой частицы осажденного диоксида кремния производства J.M. Huber (синтетический аморфный диоксид кремния).

[172] Вначале твердый NaOH растворяли в воде. Сорбит и частицы диоксида кремния (Zeodent^® 114 и Zeodent^® 165) отдельно смешивали в реакторе Ross в течение пятнадцати минут, и добавляли водный раствор NaOH. Полученную дисперсию перемешивали при комнатной температуре в течение ночи, при этом pH упало от 10,71 до 9,74. Полученные частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» были полупрозрачные. Когда эти частицы высушивали в течение десяти минут при комнатной температуре, они приобретали адгезионные свойства.

Пример 2

[173] Частицы «ядро-оболочка» сравнивали с другими частицами на основе диоксида кремния. Использованные композиции показаны в Таблице 2.

[174] Без желания быть связанными какой-либо теорией, считали, что частицы, полученные в контрольном эксперименте №1, не обладали адгезионными свойствами из-за отсутствия гигроскопического вещества (например, сорбита), сохраняющего воду на частицах диоксида кремния, что является предпочтительным состоянием для ионизации SiO₂.

[175] Без желания быть связанными какой-либо теорией, считали, что частицы, полученные в контрольном эксперименте №2, также не обладали адгезионными свойствами, так как в этом случае отсутствовал NaOH для превращения некоторой части SiO₂ в слои Na₂SiO₃, покрывающие оставшееся ядро SiO₂. В отличие от этого частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», полученные в примере 2, обладали адгезионными свойствами, подобными свойствам, полученным в примере 1 выше. Эти сравнения демонстрируют, что NaOH необходим, а вода и/или гигроскопическое вещество предпочтительны для получения частиц типа «ядро-оболочка» по данному изобретению.

Пример 3

[176] В другом сравнительном примере вместо сорбита в качестве гигроскопического вещества использовали глицерин в двух различных массовых соотношениях с водой. Полученные композиции представлены в Таблице 3. Контрольный эксперимент №3 аналогичен примеру 1, но вместо сорбита использовали глицерин в качестве гигроскопического вещества, и 8 г 50% NaOH вместо 4 г твердого NaOH.

[177] Без желания быть связанными какой-либо теорией, считали, что частицы, полученные в контрольном эксперименте №3, не обладали адгезионными свойствами, вероятно, из-за недостаточного количества воды для превращения SiO₂ в Na₂SiO₃. В отличие от этого частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка», полученные в примере 3, обладали адгезионными свойствами.

Пример 4

[178] Проведение реакции абразивов на основе SiO₂ с раствором NaOH для получения частиц типа «ядро-оболочка».

[179] Реакция представляет собой:

[180] 0,8% NaOH (50%-й раствор) использовали в прозрачных коллоидных растворах диоксида кремния (см. Таблицу 4). Когда NaOH реагирует с избытком SiO₂, pH будет выше 11, а затем резко станет ниже 10,0 (для применения в зубных пастах необходим интервал pH между 6 и 10). Время реакции составляет 6-24 часа при комнатной температуре, но оно может быть значительно меньше при нагревании до более высокой температуры, такой как 75°С. Что происходит в таких коллоидных растворах, как NaOH+SiO₂? Оптические свойства коллоидного раствора изменяются в течение реакции, раствор изменяется от прозрачного до полупрозрачного.

[181] Оптические характеристики изменяются, так как на оболочке изменяется коэффициент преломления. Это логично, потому что известно, что SiO₂ может реагировать с NaOH (или Na₂CO₃, или другими сильными основаниями) с образованием Na₂SiO₃, и коэффициент преломления, соответствующий SiO₂ (1,44-1,45) перестает соответствовать полученным частицам, так что прозрачность исчезает.

[182] Авторы настоящего изобретения предположили, что продуктом реакции NaOH+SiO₂ является гидратированный Na₂SiO₃ (коэффициент преломления ниже, чем у SiO2, или n_D<1,44). Для подтверждения этой гипотезы использовали некристаллизующийся сорбит с более высоким коэффициентом преломления (коэффициент преломления = 1,455-1,465) для повышения коэффициента преломления водного раствора (окружающего частицы диоксида кремния), чтобы он соответствовал коэффициенту преломления диоксида кремния типа «ядро-оболочка». Коллоид снова становится полностью прозрачным. Этот простой эксперимент доказывает, что оболочка состоит из гидратированного Na₂SiO₃ с низким коэффициентом преломления, который присоединен к ядру из диоксида кремния. Авторы изобретения установили физическую модель для рассеяния света концентрическими твердыми непористыми сферическими частицами, чтобы объяснить, почему коллоиды из прозрачных реагентов становятся непрозрачными.

Пример 5

[183] Физическая модель для рассеяния света частицами типа «ядро-оболочка» (концентрическими)

[184] Эта модель основана на "Light Scattering by Small Particles", H.C. van de Hulst, 2003, pages 67-77.

[185] Интенсивность рассеяния пропорциональна диэлектрической постоянной, α.

Для простых сферических частиц:

Где:

- m=np/nm, где np и nm представляют собой коэффициенты преломления частицы и водной среды, окружающей частицы (вода + сорбит + соли)

- а представляет собой радиус частицы

Для концентрической частицы, представленной на фиг. 3:

Для ядра: n1 представляет собой коэффициент преломления, qa представляет собой радиус (q представляет собой соотношение радиусов ядра и оболочки).

Для оболочки: n2 представляет собой коэффициент преломления, а представляет собой радиус.

Где коэффициент преломления (n) определяется следующим образом:

n=n1 для 0

n=n2 для qa

n=1 для r>a (воздух в этом случае)

Диэлектрическую постоянную для частицы типа «ядро-оболочка» (концентрической) можно выразить следующим образом: (зависит только от 4 параметров: n1, n2 и q, а)

[186] Мы можем увидеть, что диэлектрическая постоянная или интенсивность рассеяния света различны для простой сферической и концентрической частиц.

Пример 6

[187] ИК-спектроскопия в средней области и поляризационный анализ

[188] Для подтверждения присутствия силиката в оболочке на ядре из диоксида кремния использовали ИК-спектроскопию в средней области. Во всех измерениях использовали устройство для ОПО (ослабленное полное отражение) трех-(много)кратного отражения для улучшения спектров поглощения образцов. Это устройство позволяет свету проникать только на 1-2 мкм в образец, увеличивая таким образом сигнал от поверхностных компонентов по сравнению с веществом в объеме. Для дополнительного улучшения соотношения сигнала к шуму, для каждого определения проводили и усредняли 32 сканирования.

[189] Области отпечатков пальцев ИК-спектра в средней области для диоксида кремния и силиката отличаются в достаточной мере и хорошо различимы. Чистый диоксид кремния характеризуется симметричным колебанием SiO при 1074 см-1 и полосой около 960 см^-1 вследствие валентных колебаний связей SiOH⁽¹⁾. С другой стороны, силикаты характеризуются заметным асимметричным плечом между 1200 см^-1 и 1100 см^-1. Дополнительно, сильное асимметричное валентное колебание, сдвинутое от колебания диоксида кремния, обнаружено при 1000 см^-1.

[190] На спектральные отпечатки пальцев ОПО для пасты из диоксида кремния типа «ядро-оболочка» значительно влияют эффекты коэффициента преломления, которые могут быть большими для по существу сильного поглощения, такого как в случае валентных колебаний Si-О в диоксиде кремния и силикатах. При измерении пропускания полоса Si-О находится при 1100 см^-1, но в ОПО она, как правило, находится около 1060 см^-1. Также полосы не являются полностью симметричными. Так как образцы представляют собой пасты, полоса поглощения широкая и возможно содержит вклад как от аморфного, так и от кристаллического вещества.

[191] В дополнение к обычным измерениям ОПО было использовано устройство для поляризационного анализа для большего понимания и подтверждения того, что на поверхности присутствовали ионы силиката. Преимущество поляризационных измерений заключается в том, что они дают дополнительную информацию о молекулярной структуре образца, так как имеют отношение к кристаллической или молекулярной ориентации. В этом случае в зависимости от того, как плоскость поляризованного света ориентирована относительно плоскости образца, соотношение диоксида кремния и силиката должно изменяться. Были исследованы следующие углы полной поляризации: 0, 30, 60, 90, 120, 150 и 180 градусов. Было рассчитано спектральное отношение силиката (1022 см^-1) к диоксиду кремния (1074 см^-1), чтобы продемонстрировать присутствие оболочки из силиката. Таблица 5 показывает результаты этого анализа.

[192] Анализ демонстрирует оптимальную концентрацию силиката, когда плоскость поляризованного света расположена под углом 0 градусов, свидетельствуя о том, что дипольный момент силиката расположен горизонтально к плоскости ОПО.

Пример 7

Травление диоксида кремния с помощью NaOH

[193] Частицы CSS можно получить из любых типов диоксида кремния, например твердых частиц, таких как пирогенный диоксид кремния, или пористых частиц, таких как стоматологические абразивы на основе аморфного диоксида кремния: эффективно очищающий диоксид кремния Zeodent 105; обычный диоксид кремния как Zeodent 114, или загущающий диоксид кремния как Zeodent 165.

[194] Количество вытравленного диоксида кремния зависит от удельной поверхности частиц диоксида кремния по теории БЭТ-частицы с большей площадью поверхности будут вытравлены менее глубоко. Степень вытравливания также зависит от отношения диоксида кремния к основанию. Было установлено, что когда массовое отношение диоксида кремния Zeodent 105 к 50%-ому раствору NaOH=2,02 (конечная точка), весь диоксид кремния растворяется. Когда мы изготавливали зубную пасту, содержащую частицы Na-CSS, использовали 20% эффективно очищающего диоксида кремния (Zeodent 105) и 4,5% 50%-ого раствора NaOH. Таким образом, соотношение SiO₂ : 50% NaOH = 4,44:1. Так как растворяется SiO₂ : 50% NaOH = 2,02:1, после реакции остается SiO₂ к NaOH (50%) = (4,44-2,02):1=2,42:1. Таким образом, оставшийся SiO₂ к исходному SiO₂=2,42/4,44=54,55%, или изменение объема (ΔV/V)=54,55%-100%=-45,45%. Следует отметить, что конечная точка для растворения всего диоксида кремния может изменяться от SiO₂ к SiO₂ (различные типы диоксида кремния могут иметь различные конечные точки, например, конечная точка для пирогенного диоксида кремния может отличаться от 2,02:1).

Пример 8

[195] Расчет из удельной поверхности по теории БЭТ

[196] Расчет для всех SiO₂ (в том числе твердых и пористых частиц) с использованием удельной поверхности по теории БЭТ (S/W). Для эффективно очищающего диоксида кремния (например, Zeodent 105, S/W=35 м²/г и плотность d=2,2 г/см³), изменение диаметра частиц (ΔХ) определяется следующей формулой:

ΔХ=[(ΔV/V)/(S/W)]×1/d

ΔХ=(-0,4545/35×10⁴ см²/г)×(1/2,2 г/см³)

ΔХ=-5,90×10^-7 см

ΔХ=-590 нм (-0,590 мкм)

Пример 9

[197] Расчет из диаметра частиц

Этот расчет подходит для монодисперсных твердых сферических частиц. Так как площадь внешней поверхности частиц очень маленькая (по сравнению с микропористыми частицами), твердые частицы будут вытравлены намного сильнее (более высокое процентное отношение).

Для пирогенного диоксида кремния с размером частиц 12 нм (например, Aeorsil 200), если dV/V=-0,4545, предполагая такое же относительное изменение объема, как и для эффективно очищающего диоксида кремния (например, Zeodent 105), изменение диаметра частиц ΔD = -0,1515×12 нм = -1,8 нм. Это изменение диаметра (-1,8 нм от 12 нм частицы диоксида кремния) пропорционально больше, чем для эффективно очищающего диоксида кремния (-0,590 мкм от 10 мкм частицы диоксида кремния = 5,9%).

Пример 10

[198] Модель для определения количества слоев Na₂SiO₃ на поверхности диоксида кремния с использованием данных ЭСХА

[199] Рентгеновские лучи ЭСХА (РФЭС или рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия) могут проникать вглубь от поверхности на 10 нм. 1 слой диоксида кремния или Na2SiO3 составляет приблизительно

(0,1 нм). Для молекулы Na₂SiO₃:Na/Si=2:1. Значит для 100 монослоев Na/Si=0,02:1. Но из данных ЭСХА:Na/Si=0,084:1. Следовательно, образуется 0,084/0,02=4,2≈4 слоя Na₂SiO₃.

Пример 11

[200] Модель для определения количества слоев Na₂SiO₃ на поверхности диоксида кремния с использованием рамановской спектроскопии

где:

[201]

Пример 12

[202] Рецептуры коллоидов Zn-CSS показаны в Таблице 6:

[203] pH реакционной смеси изначально поднимается до примерно 12, и пока реакция продолжается, pH уменьшается до 9,5. Для реакции при комнатной температуре для такого изменения pH необходимо 24 часа; в случае температуры реакции равной 75°С, реакция заканчивается приблизительно за 2 часа.

[204] Из Таблицы 6, для образца А9 (положительный контроль), в который добавлено 10000 м.д ZnCl₂, так как не образовался диоксид кремния типа «ядро-оболочка» (не использовали NaOH), концентрация растворимого ZnCl₂ была очень высокая (5628 м.д), и вкусовые характеристики были неудовлетворительные. Для образцов A7Z4 и №18 использовали 0,8% NaOH для приготовления диоксида кремния типа «ядро-оболочка», и концентрация растворимого ZnCl₂ значительно уменьшилась до 167 м.д и 398 м.д, соответственно. Оба образца обладали удовлетворительными вкусовыми характеристиками. Полагают, что это обусловлено более низкими концентрациями растворимого цинка. Вкус A7Z4 и №18 был такой же, как и для отрицательного контроля с диоксидом кремния типа «ядро-оболочка», но без ZnCl₂(комментарий дегустатора: «вкус нормальный без заметного металлического привкуса и терпкости»).

Пример 13

[205] Для отделения абразива Zn-CSS мы фильтровали коллоидный раствор с использованием фильтровальной бумаги и промывали влажные твердые частицы Zn-CSS водой для удаления растворимых Zn++:

[206] Методика синтеза. Добавляют воду и 50%-й NaOH в реакционный сосуд. Перемешивают с помощью механической мешалки (приблизительно 200 об/мин). Нагревают водный раствор на пароводяной бане, разогретой выше 100°С, до установления температуры 80-90°С. Медленно добавляют порошок эффективно очищающего диоксида кремния Zeodent 105 в раствор. Продолжают перемешивать; реакцию проводят в течение 4 часов для получения коллоидов Na+-CSS при приблизительно 85°С. Растворяют ZnCl₂ в 1000 см³ горячей воды (75°С). Медленно при перемешивании добавляют этот раствор ZnCl₂ в полученную ранее коллоидную суспензию. Реакции позволяют протекать в течение 1 часа при приблизительно 85°С. Прекращают нагревание и охлаждают до комнатной температуры. Перемешивание продолжают в течение ночи. Фильтруют полученный коллоидный раствор под вакуумом с использованием фильтровальной бумаги. Собирают отфильтрованную жидкость. Измеряют pH (6,287) и проводимость (91,0 мСм/см). Измеряют концентрацию растворимых ионов Zn++с помощью индикаторной полоски на Zn++ EMD Quant^® (20-50 м.д Zn++). Промывают водой влажные твердые частицы Zn++-CSS для удаления растворенных Zn++. Измеряют концентрацию растворимых ионов Zn++, пока [Zn++]=0 м.д. Высушивают твердые частицы Zn++-CSS при 110°С в течение ночи. Рассчитывают выход (101,97%), который был немного выше 100%, так как в твердых частицах осталось некоторое количество влаги, не испарившейся в процессе сушки. Измеряют общее содержание Zn (14,32%) с помощью метода атомной абсорбционной спектроскопии, которое близко к теоретическому общему количеству Zn (13,04%).

[207] Общее количество Zn можно регулировать, изменяя отношение SiO₂ к 50% NaOH. Один пример представлен в Таблице 8:

[208] В этой рецептуре контролируют, чтобы SiO₂ был в небольшом избытке по количеству молей по сравнению с 50%-ым NaOH. После проведения реакции в течение 4 часов при 85°С, исходная непрозрачная коллоидная суспензия становилась полностью прозрачной. Для выяснения причины этого, определяли общее содержание Zn с помощью атомной абсорбционной спектроскопии (17,63%), которое было немного ниже, чем теоретическое общее содержание Zn (21,81%), рассчитанное исходя из вышеприведенной рецептуры. Это указывает на то, что большая часть диоксида кремния прореагировала с NaOH, оставшийся диоксид кремния превратился в более маленькие частицы диоксида кремния, что привело к образованию прозрачной суспензии Zn++-CSS (более маленькие частицы рассеивают меньше света). Полагают, что такие маленькие коллоидные частицы могут быть по размерам сравнимы с продажными частицами пирогенного диоксида кремния (5-50 нм). Теоретически максимальное общее количество Zn в Zn++-CSS должно быть меньше, чем уровень Zn в чистом ZnSiO₃ (46,22%). Таким образом, толщину оболочки или Zn % можно контролировать, регулируя отношение SiO₂ к NaOH.

Пример 14

[209] ЭСХА анализ порошка диоксида кремния типа «ядро-оболочка», содержащего Zn (Zn-CSS)

[210] ЭСХА (электронную спектроскопию для химического анализа) использовали для определения состава поверхности порошков Zn-CSS, приготовленных как описано выше. ЭСХА анализирует только внешние 10 нм поверхности образца, поэтому она является идеальным методом для обнаружения Zn и силиката на поверхности порошковых материалов. Анализируемые образцы включали как №93В, так и №94, который был приготовлен с более высоким соотношением NaOH/SiO₂. Оба материала анализировали свежеприготовленными. Данные о составе поверхности порошков Zn-CSS, полученные с помощью ЭСХА, представлены в Таблице 9.

[211] Данные показывают, что на поверхности обоих материалов Zn-CSS присутствует значительное количество Zn. Дополнительно, пик кислорода, который является характеристическим для силиката (O_SiO3), также наблюдался в полученных данных. Этот пик не наблюдается для SiO₂. Таким образом, как обнаружение Zn, так и присутствие пика O_SiO3 свидетельствует об образовании силиката Zn на поверхности диоксида кремния. Дополнительно, концентрация Zn была выше для образца №94, чем для №93В, подтверждая то, что количество Zn на поверхности можно контролировать с помощью способа получения Zn-CSS. Дополнительные доказательства образования силиката на поверхностях образцов наблюдаются в атомных отношениях Si/O и положениях пика Si для двух образцов. Отношения Si/O для обоих образцов уменьшались по сравнению со стандартом диоксида кремния и смещались в сторону стандарта силиката натрия. Пик Si также смещался от пика для диоксида кремния по направлению к пику силиката. Эти данные указывают на присутствие как силиката, так и диоксида кремния в материалах. Натрий также был обнаружен на поверхностях обоих образцов Zn-CSS, свидетельствуя о том, что силикат Na, вероятно, также присутствует в материалах. Однако концентрации Na были ниже, чем концентрации Zn. Наконец, небольшое количество Cl также было обнаружено в обоих материалах, что, вероятно, свидетельствует о наличии малорастворимого соединения гидроксохлорида Zn в качестве примеси.

Пример 15

[212] Синтез коллоидов Zn-CSS с помощью лиофилизации

[213] Таблица 10 демонстрирует рецептуру для синтеза Zn-CSS. Для отделения абразива Zn-CSS коллоидный раствор фильтровали с использованием фильтровальной бумаги, и влажные твердые частицы промывали водой для удаления растворимых Zn²⁺.

[214] Методика синтеза. Добавляют воду и 50%-й NaOH в реакционный сосуд. Перемешивают на механической мешалке (приблизительно 200 об/мин); нагревают водный раствор на пароводяной бане, разогретой выше 100°С, до установления температуры 80-90°С; и медленно добавляют порошок эффективно очищающего диоксида кремния Zeodent 105 в раствор. Продолжают перемешивать; реакцию проводят в течение 4 часов для получения коллоидов Na⁺-CSS при приблизительно 85°С; разбавляют коллоид 1000 см³ горячей водой (75 С) для лучшего перемешивания перед добавлением раствора ZnCl₂; растворяют ZnCl₂ в 1000 см³ горячей воды (75°С). Медленно при перемешивании добавляют этот раствор ZnCl₂ в полученную ранее коллоидную суспензию. Реакции позволяют протекать в течение 1 часа при приблизительно 85°С; прекращают нагревание и охлаждают до комнатной температуры. Перемешивание продолжают в течение ночи; фильтруют полученный коллоидный раствор под вакуумом с использованием фильтровальной бумаги. Собирают отфильтрованную жидкость. Измеряют pH (6,566) и проводимость (63,8 мСм/см). Измеряют концентрацию растворимых Zn⁺⁺ (без разбавления) индикаторной полоской на Zn⁺⁺(приблизительно 20 м.д.); промывают водой влажные твердые частицы Zn⁺⁺-CSS для удаления растворимых Zn⁺⁺; высушивают коллоид Zn⁺⁺-CSS для получения сухого абразива Zn-CSS с помощью лиофильной сушки или сушки распылением; рассчитывают выход (близкий к 100%), который был немного выше 100%, так как в твердых частицах осталось некоторое количество влаги, не испарившейся в процессе сушки.

Процедура лиофильной сушки.

Отфильтрованный коллоид затем смешивают с деионизированной водой, массовое соотношение между водой и Zn-CSS составляет около 1:1. Замораживают смесь, пока она не станет твердой. Включают лиофилизатор, чтобы охладить камеру. Когда температура камеры упадет до -47°С, замороженный образец помещают в камеру и создают вакуум. Высушенный порошок Zn-CSS затем количественно анализировали. Растворимый Zn²⁺=0,018% или 180 м.д в твердом веществе. Общий Zn=11,48%. Теоретический общий уровень Zn составляет 13,04%. Остаточная вода в твердом веществе = 11%

Пример 16

[215] ЭСХА (электронную спектроскопию для химического анализа) использовали для определения состава поверхности порошков Zn-CSS, приготовленных как описано выше. ЭСХА анализирует только внешние 10 нм поверхности образца, поэтому она является идеальным методом для обнаружения Zn и силиката на поверхности порошковых материалов. Данные о составе поверхности порошков Zn-CSS, полученные с помощью ЭСХА, представлены в Таблице 11.

[216] Данные показывают, что на поверхности высушенного сублимацией материала Na-ZnCSS присутствует значительное количество Zn. Дополнительно, пик кислорода, который является характеристическим для силиката (O_SiO3), также наблюдался в полученных данных. Этот пик не наблюдается для SiO₂. Таким образом, как обнаружение Zn, так и присутствие пика O_SiO3 свидетельствует об образовании силиката Zn на поверхности диоксида кремния. Натрий также был обнаружен на поверхности высушенного сублимацией образца Na-ZnCSS, свидетельствуя о том, что силикат Na, вероятно, также присутствует в материале. Как видно из Таблицы 10, атомный состав (главным образом общие содержания Zn и Na) твердых частиц Na-Zn-CSS (№114), высушенных сублимацией, очень похож на состав твердых частиц Na-Zn-CS (№93В), высушенных нагреванием при 110°С в печи. Таким образом, процесс сушки сублимацией был эффективен, исходя из данных количественного анализа (содержание общего Zn и остаточное содержание воды) и данных ЭСХА.

Пример 17

[217] Зубная паста для устранения неприятного запаха

[218] Зубную пасту, не содержащую CSS, обычно получают при комнатной температуре, если используют полимеры КМЦ/ксантановая камедь, потому что полимерный раствор камеди может образовываться при комнатной температуре. Для изготовления зубной пасты, содержащей Zn²⁺-CSS, для предупреждения появления зубного камня (Таблица 12), мы вначале получаем частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка SiO₂/Na₂SiO₃» нагреванием воды, NaOH, глицерина и диоксида кремния при 80-90°С в течение 4 часов.

[219] Затем мы добавляем ZnCl₂, в результате чего pH становится равным 9-10, а затем дополнительно нейтрализуем до pH 7-8, используя кислоты, такие как H₃PO₄, лимонная кислота или молочная кислота. Остальная часть синтеза такая же, как и для обычной зубной пасты, не содержащей CSS.

[220] Процедура приготовления зубной пасты, содержащей Zn²⁺-CSS. Готовят водный раствор фторида и сахарида. Готовят раствор, содержащий КМЦ/ксантановую камедь/ПЭГ 600. Помещают раствор фторида/сахарида, раствор камеди и коллоидный раствор Zn²⁺-CSS в реактор Ross. Добавляют загущающий диоксид кремния (Zeodent 165) и синий краситель. Перемешивают в течение 30 мин. под глубоким вакуумом и при высокой скорости. Добавляют ДСН и ароматизатор. Перемешивают в течение 10 мин под глубоким вакуумом.

[221] ZnCl₂ является кислым, и, таким образом, при использовании большего количества ZnCl₂ будет необходимо меньше кислоты для нейтрализации до pH 7-8. Нейтрализующие кислоты имеют разные послевкусия, возникающие после чистки щеткой. Лимонная кислота имеет сильное кислое послевкусие, а молочная кислота имеет вкус молока. H₃PO₄ имеет вкус, похожий на вкус безалкогольных напитков, таких как газированная вода, и является наиболее подходящей для использования кислотой с минимальным неприятным послевкусием. Однако Н₃РО₄ потенциально может захватывать Zn²⁺ с поверхности частицы Zn²⁺-CSS, так как образующийся в результате Zn₃(PO₄)₂ менее растворим, чем ZnSiO₃. За этим процессом можно наблюдать, измеряя концентрацию растворимых ионов Zn²⁺ (в м.д.) с использованием индикаторных полосок на Zn²⁺ EMD Quant^® (приобретены у компании VWR), диапазон измерений которых находится в интервале от 0 до 50 м.д. Зубную пасту разбавляют до 10% водой, и содержание Zn²⁺ в 10%-ной суспензии измеряют индикаторной бумагой на Zn²⁺. Если 10% Zn²⁺=0 м.д., H₃PO₄ может связывать Zn²⁺ из частиц Zn-CSS при хранении. Для вышеописанной зубной пасты, содержащей ZnCl₂, 10% Zn²⁺ ≠0 (4-10 м.д. для зубной пасты, содержащей 1% ZnCl₂, и приблизительно 20 м.д. для зубной пасты, содержащей 2% ZnCl₂).

[222] Возможно контролировать концентрацию растворимых ионов Zn²⁺ независимо из общей концентрации Zn. Мы выделяли твердый абразив Zn²⁺-CSS. Мы можем создать концентрацию растворимых ионов Zn²⁺, равную нуль м.д., используя этот твердый абразив Zn²⁺-CSS, который можно получить отфильтровыванием реакционной смеси (воды, NaOH, SiO₂ и ZnCl₂), потому что полученное твердое вещество Zn²⁺-CSS можно тщательно промыть водой для удаления растворимых ионов Zn²⁺. Используя индикаторные полоски на Zn²⁺, мы установили, что концентрация растворимых ионов Zn²⁺ была равна нуль м.д., когда такое отфильтрованное/промытое твердое вещество Zn²⁺-CSS использовали для приготовления зубной пасты. Для оптимального устранения неприятного запаха мы можем контролировать концентрацию растворимых ионов Zn²⁺, добавляя некоторое количество растворимого ZnCl₂ к зубной пасте, содержащей твердые частицы Zn²⁺-CSS.

Пример 18

[223] Адсорбция Zn²⁺ частицами CSS

[224] Мы использовали адсорбционную модель Ленгмюра для определения того, сколько Zn²⁺ может адсорбироваться на зубной пасте, содержащей Na+-CSS.

1) Взвешивают 9 образцов зубной пасты, содержащей Na⁺-CSS, массой 100 г каждый;

2) Взвешивают 9 различных количеств ZnCl₂. Растворяют каждую навеску порошка ZnCl₂ в точно отмерянном количестве воды;

3) Добавляют водный раствор ZnCl₂ к каждому образцу зубной пасты;

4) Определяют концентрацию растворимых ионов Zn²⁺ с помощью атомной абсорбционной спектроскопии.

5) Строят график зависимости между введенной концентрацией Zn²⁺ (в м.д.) и найденной концентрацией Zn²⁺ (в м.д.). Сравнивают кривую с теоретической прямой линией (штриховая линия, см. фиг. 4). Их разница представляет собой количество Zn²⁺, адсорбированное частицами CSS в зубной пасте. Чем больше разница, тем выше комплексообразующая способность зубной пасты, содержащей Na⁺-CSS, по отношению к Zn²⁺.

[225] Фиг. 4 демонстрирует график для адсорбции Zn²⁺. Мы можем видеть, что зубная паста, содержащая 1% ZnCl₂, может связывать в комплекс больше Zn²⁺, и концентрация растворимых ионов Zn²⁺ относительно небольшая (ниже 400 м.д.), когда ZnCl₂≤2% (общий Zn≤1%). Таким образом, мы можем поддерживать концентрацию растворимых ионов Zn²⁺ близкой к нулю, когда общий Zn≤1%. Слишком большое количество ZnCl₂ (>2%), добавленное in situ, будет влиять на вкус. Однако если необходимо больше общего Zn без отрицательного воздействия на вкус, мы можем увеличить содержание Zn в абразиве (твердый Zn-CSS) до 17%, фильтруя реакционную смесь воды, NaOH, SiO₂ и ZnCl₂ и используя такие абразивы Zn-CSS для приготовления зубной пасты с помощью двухстадийного процесса, вместо одностадийного in situ процесса.

Пример 19

[226] ЭСХА анализ порошка диоксида кремния типа «ядро-оболочка» (CSS), выделенного из зубной пасты

[227] ЭСХА (электронную спектроскопию для химического анализа) использовали для определения состава поверхности порошков диоксида кремния/Zn-CSS, выделенных из трех различных зубных паст. Два состава зубной пасты нейтрализовали H₃PO₄, а одну - лимонной кислотой. ЭСХА анализирует только внешние 10 нм поверхности образца, поэтому она является идеальным методом для обнаружения Zn на поверхности выделенного диоксида кремния. Диоксид кремния выделяли из паст разбавлением деионизированной водой. Было выполнено шесть последовательных разбавлений для извлечения диоксида кремния из паст и устранения любых водорастворимых компонентов из образцов. Данные о составе поверхности порошков CSS, полученные с помощью ЭСХА, представлены в Таблице 14.

[228] После добавления ионов цинка к частицам диоксида кремния типа «ядро-оболочка» была рассчитана поверхностная плотность заряда для комплекса частиц диоксида кремния типа «ядро-оболочка» с ионами цинка:

[229] Зная количество Zn²⁺ и средний размер частиц в композиции, содержащей 22% частиц CSS практически сферической формы со средним диаметром 10 мкм (d(0,5)), была рассчитана величина

зарядов/частица, или 0,00252 моль/г диоксида кремния, что составляет 2,52 мэкв/г диоксида кремния. Регулирование размера частиц будет изменять величину поверхностного заряда на частицу. Соответственно, можно выбрать предпочтительный заряд.

Пример 20

[230] Неприятный запах: частицы CSS, содержащие Zn (см. на фиг. 1 структуру частицы «ядро-оболочка»), могут в значительной степени уменьшать неприятный запах, сравнимой с зубной пастой, содержащей триклозан (антибактериальный), но, что неожиданно, без металлического вкуса Zn²⁺. Для определения уменьшения количества летучих соединений серы (ЛСС), которые являются индикатором неприятного запаха, использовали газовую хроматографию (ГХ). Образцы, отобранные в свободном пространстве над жидкостью, анализировали с помощью ГХ. Исследуемые образцы зубной пасты превращали в суспензию пасты и воды в соотношении 1:2. 40 мкл суспензии добавляли непосредственно к свободному пространству в сосуде, содержащем 3 мл раствора стандартных летучих соединений серы (ЛСС) (85% слюны, 10% воды и 5% FTG). Сосуды затем закрывали и инкубировали при температуре 37°С в течение ночи на встряхивающей водяной бане. Все исследуемые составы содержали ДСН (додецилсульфат натрия) в концентрации 2%.

[231] Хотя CSS отдельно были способны уменьшать количество жизнеспособных бактерий, что определено из резазуриновой пробы, активность была не так эффективна как у комплексов CSS с ионами цинка при более высоких концентрациях (т.е. 1% или 2%) которые были приблизительно также эффективны, как зубная паста, содержащая триклозан (антибактериальная); являясь, таким образом, конкурентоспособной альтернативной использованию триклозана в зубной пасте.

[232] Дополнительно, комплексы CSS и ионов цинка при более высоких концентрациях (т.е. 1% или 2%) были приблизительно сопоставимы с зубными пастами без CSS, содержащими 1% или 2% ZnCl₂, но которые обладали очень сильным вяжущим вкусом Zn²⁺.

[233] Эффективность комплексов CSS и ионов цинка (1% или 2%) в уменьшении количества ЛСС была неожиданной, если учесть, что сопутствующий тест на антибактериальную активность продемонстрировал, что использование меньшего количества ZnCl₂ (или неиспользование ZnCl₂ вообще) привело бы к улучшению антибактериальной активности.

[234] Таблица 16 демонстрирует результаты экспериментов по определению антибактериальной активности частиц Zn-CSS. Зубную пасту, содержащую частицы Zn-CSS, разбавляли триптическим соевым бульоном (TSB) в соотношении 1:1, 1:25 и 1:100, и определяли влияние 3 композиций на жизнеспособность бактериальных клеток. Результаты показывают, что коллоиды Zn-CSS обладают антибактериальным эффектом при разбавлении 1:1, 1:25 и даже 1:100, демонстрируя, что частицы CSS можно использовать в качестве антибактериальных агентов не только в зубных пастах, но также в разбавленных композициях, таких как средство для промывания полости рта.

[235] Пример 22

[236] Уменьшение неприятного запаха с использованием Zn-CSS

[237] Композиции, содержащие Zn-CSS, сравнивали с зубной пастой, содержащей триклозан, 1% ZnCl₂ и 2% ZnCl₂ по их влиянию на уменьшение неприятного запаха. 40 мкл частиц CSS добавляли к 3 г слюны.

[238] Из Таблицы 17 можно увидеть, что Zn-CSS обеспечивает уменьшение неприятного запаха, сравнимое с зубной пастой, содержащей триклозан, или ZnCl₂.

[239] Для того, чтобы определить, существовала ли дополнительная польза, связанная с использованием комплексов CSS и ионов цинка, были приготовлены композиции зубной пасты с различными содержаниями ZnCl₂, в которых определяли количество растворимого цинка.

[240] Как можно увидеть из Таблицы 18, количество Zn²⁺, которое присутствует в зубной пасте, содержащей 1% ZnCl₂, приводило к присутствию растворимого цинка в количестве 5000 м.д. Принимая во внимание наличие цинка и известные вяжущие свойства (плохой вкус) цинка, комплексы изобретения могли устранить проблему с вяжущими свойствами путем связывания ионов цинка в комплекс с частицей CSS (см. также фиг. 1). Количество растворимого цинка в комплексах, содержащих CSS, представленных в Таблице 18 выше, было подтверждено дегустатором, который не смог обнаружить нежелательный вкус цинка.

[241] Таким образом, новые частицы CSS по данному изобретению обладают ключевыми преимуществами по сравнению с антибактериальными агентами/агентами для устранения неприятного запаха, имеющимися на данный момент, для композиций для ухода за полостью рта. Конкретнее, они представляют собой альтернативный антибактериальный агент, который являет эффективным, потому что известно, что индивиды могут вырабатывать устойчивость к антибактериальным соединениям. Кроме того, новые частицы CSS обладают лучшими вкусовыми характеристиками по сравнению с антибактериальными агентами, такими как хлорид цинка.

[242] Специалистам в данной области техники понятно, что можно сделать большое количество изменений и модификаций вариантов реализации изобретения, описанного в данном документе, без отступления от сущности изобретения. Предполагается, что все такие изменения находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Изобретение может быть использовано при изготовлении композиций для ухода за полостью рта. Частицы диоксида кремния типа «ядро-оболочка» содержат ядро из диоксида кремния, а поверхность ядра из диоксида кремния вытравлена с образованием силиката металла. Силикат металла представляет собой силикат одновалентного иона металла и одного или более из двухвалентного иона металла, трехвалентного иона металла и четырехвалентного иона металла. Силикат металла включает силикат Zn, одновалентный ион представляет собой Naили К. Изобретение позволяет придать антибактериальные свойства компоненту, включающему диоксид кремния, присутствующему в композициях для ухода за полостью рта в качестве абразива, получая композиции для ухода за полостью рта многофункционального действия с минимальным количеством компонентов. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил., 18 табл., 22 пр.

Формула