二氧化氯牙齿增白组合物

技术领域

本发明涉及改进的牙齿用组合物以及增白牙齿的方法。

技术背景

长期以来人们都希望拥有洁白的牙齿。不幸的是，在没有外部干涉 作用时，牙齿几乎总要变色。常有污色外观的牙齿材料是牙釉质、牙本 质及牙齿的后天表膜。特别是，牙釉质主要由大部分为羟基磷灰石晶体 形式的无机材料构成，并且还含有近5％的基本为胶原形式的有机材 料。相反，牙本质含有约20％包括胶原在内的蛋白，并且余者为与牙 釉质相类似的主要为羟基磷灰石晶体的无机材料。另一方面，后天表膜 是位于牙釉质表面上的快速更新蛋白层，就是用高度磨擦型预防性牙膏 对牙齿进行细致清洁后也会出现该表膜。

外在的和内在的着色都可造成牙齿变色。牙齿表面的外源性染色是 由后天表膜内多种产色物质(除开始为无色但随后化学转化为色原的色 原前体以外)的蓄积所引起。这种染色通常可以通过机械方法除去，所 述机械方法是将后天表膜或其一部分与粘连色原一起去掉。然而，已知 外在着色物的老化会使其不易以机械方式除去，这可能归因于外源性着 色物随时间而较深地侵入到牙釉质深处。因此，需要用化学物质，例如 氧化剂去除此类色斑，所述化学物质可以侵入牙釉质，从而氧化或溶解 深处的色原。相反，内在染色是由来源于牙齿内部的产色物质所导致。 此类染色无法通过机械方法的牙齿清洁来脱色，并且一般需要利用上述 化学方法。

牙齿增白组合物通常分成两种类型：(1)可在牙齿表面通过机械性 搅动来磨蚀掉着色的后天表膜并有效除去牙齿色斑的液体、凝胶或膏 体，例如牙膏；和2)与染色的牙齿表面接触一个特定时期通过化学反应 有效增白牙齿而后被除去的液体、凝胶或膏体。在一些情况下，可以以 辅助性化学方法来补充机械除色的过程，所述化学方法可以是氧化方式 或酶解方式。

绝大多数专业上监测并在家中使用的牙齿增白组合物是通过氧化 作用来发挥作用。这些组合物被分配在特制的牙齿增白托盘内，患者可 直接使用它。通常，这些托盘需在患者口腔内保留不少于约60分钟的 时间，并且有时为达到全面的效果而需保留8-12小时。缓慢的增白 速率主要应归因于所开发的制剂需在组合物使用前保持氧化稳定性。这 些氧化型组合物可含有过氧化氢前体，例如过氧化脲(carbamide peroxide)，它与含甘油和/或丙二醇和/或聚乙二醇的无水或低水量的吸 湿粘性载体混合。当过氧化脲与唾液中的水分接触时，可解离为脲和过 氧化氢。此外，常见的市售含过氧化脲的牙齿增白组合物会因其吸湿载 体的缓慢增白速率而使许多患者过敏。牙齿过敏据信是由于牙齿内液体 经牙质管移向神经末端的结果。过氧化脲所用的载体可使这种液体的转 移加剧。事实上，甘油、丙二醇和聚乙二醇在牙齿暴露于热、冷、过甜 物及其他诱发试剂下时均会引起不同程度的牙齿过敏。

牙齿长时间地接触增白组合物，如同有关产业中的现有实践，会产 生除牙齿致敏之外的许多其他副作用。它们包括：(ⅰ)在pH低于5.5时 牙釉质层内钙的溶出，这与脱矿化作用有关，(ⅱ)增白剂侵入完整的牙釉 质和牙本质并到达活牙的髓室中，从而产生损伤髓组织的风险，和(ⅲ) 唾液稀释增白组合物，使齿(托)盘内组合物浸出并随后被消化。

此外，过氧化物型牙齿增白组合物中，过氧化氢的就地分解可导致 自由基的形成，例如形成羟基或过羟基(per hydroxyl)类自由基物质，它 们是极其活泼并参与癌细胞形成的分子。虽然口腔护理产品中至多3％ (重量)的过氧化氢浓度至今仍在美国被认为是安全的日用量，但全世界 的许多管理机构都为过氧化氢的使用规定了用量上限。例如，用来限定 不同产品中添加剂许可含量的欧共体化妆品规定(European Commubity Cosmetic Derective)规定口腔护理组合物中，过氧化氢的上限为0.1％(重 量)。但是在合理的时间阶段内，该水平不足以有效增白牙齿。

为满足牙齿增白的美容需求，并且避免通常与长时间暴露于含过氧 化物牙齿增白剂下有关的副作用，需要提供能够在适当短的时间内增白 牙齿的非过氧化物型牙齿增白组合物。

本发明概述

本发明涉及二氧化氯(ClO2)在非过氧化物型牙齿增白组合物中的 应用，该组合物可以满足快速并安全地氧化牙齿染色色原以增白牙齿的 需要。

二氧化氯是溶于水的黄绿色气体和强氧化剂。小体积使用时，例如 在水处理和消毒时，二氧化氯通常是由亚氯酸钠(NaClO2)水溶液经酸化 制得。二氧化氯作为氧化剂与有机物反应并且不发生或较少发生氯化作 用，这使其在水处理应用中比氯气(Cl2)更安全。由上述转化作用制得的 二氧化氯水溶液呈黄绿色并且光吸收在360纳米(nm)左右达到最大。通 常，二氧化氯水溶液对热和光相对不稳定，并且是在使用的位点处由碱 金属的亚氯酸盐和氯酸盐就地生成。二氧化氯是特别有效的酚类化合物 的氧化剂，它在造纸和纸浆工业中尤其有用。此外，二氧化氯已被用作 口腔护理制剂中的抗微生物成分。然而，可以肯定，二氧化氯不曾被用 作牙齿增白剂。

根据本发明的实施方案，当牙齿增白组合物含有或释放二氧化氯 时，较低浓度，优选1-500ppm(以组合物总重量计)的二氧化氯即有效 地并且适于增白牙齿。据观察，牙齿增白组合物所含有的或所释放出的 二氧化氯在与牙齿表面接触时，可以迅速氧化牙齿色斑，致使接触后的 被处理牙齿表面相对变白。

由于二氧化氯不能长时间地保持稳定，本发明牙齿增白组合物需以 两种分离的配制部分进行制备、包装和储存。本发明实施例中，一个部 分含有二氧化氯前体(CDP)，例如氯化钠，另一部分含有酸化剂(ACD)。 所述CDP部分一般被配制成其pH超过7.0，以防止二氧化氯在储存过 程中过早生成。另一方面，所述的ACD部分一般都需配制，以在其与 二氧化氯前体混合或接触时，二氧化氯从前体释出，而所得组合物或界 面外的pH低于7.0。本发明牙齿增白组合物的例子包括：含有5000ppm 亚氯酸钠的含水胶凝CDP部分，和含有2.0％无水柠檬酸的胶凝ACD 部分。由两部分混合而成的组合物可在与着色牙齿表面相接触时有效地 增白牙齿。

在根据本发明方法的一个实施方案中，为了增白牙齿，可以将两个 配制部分完全混合，进而将全部已混合的组合物放置于特制的乙烯基乙 酸乙烯酯托盘中。这种托盘公开在本发明人在1995年9月25日申请的 美国专利申请系列号08/533,148中，发明名称为“牙齿托盘”，该文献 在此引入作为参考文献。再将装有本发明组合物的牙齿托盘在口腔内放 置预定的一段时间。在此期间，二氧化氯在被牙齿的后天表膜、牙釉质 及牙本质结构所捕获的色素物质上进行氧化反应，从而使齿表面变白。 在此预定时间结束后，脱下托盘，去除牙齿表面过量的混合凝胶组合 物。此外，可以将两个部分混合并直接涂刷在着色的一个或若干个牙齿 上。

在根据本发明方法的另一个实施方案中，所述CDP部分和ACD部 分之间形成一个界面，目的是在该界面上生成二氧化氯，以有效增白牙 齿。例如，可先将着色的齿面与CDP部分和ACD部分之一接触，进而 再与其余的那个部分接触，这样在边界处形成一个界面，在所述边界 处，两个部分都与着色的齿面接触或紧密相邻。此后，在界面内生成的 二氧化氯通过氧化反应使牙齿表面变白。还可以依次使用CDP和ACD 部分，使用时可用牙齿托盘或通过涂刷；例如，如果所述部分为洁齿剂 (例如牙膏或牙粉)或牙用凝胶的话。另一方面，若CDP和ACD两个部 分或至少一个部分为液体(即，口腔漂洗剂)时，可以至少通过部分地漂 洗来依次使用。

本发明详述

由于需要以两个分离部分来制备、包装和储存本发明组合物，则先 描述各部分的组分和特性。随后再对两部分混合后的使用方式和特征进 行说明。

本发明组合物所述的二氧化氯前体(CDP)部分含有一种稳定化合 物，该化合物在与酸化剂(ACD)部分接触或混合后能够产生或释放出二 氧化氯。在优选实施方案中，二氧化氯前体选自亚氯酸碱金属盐和氯酸 碱金属盐，并优选氯酸碱金属盐。氯酸碱金属盐的一个例子为亚氯酸 钠。市售的亚氯酸钠是纯度为80％的物质，该物质的其余部分为含量 不等的其他盐，例如氯化钠，含有这些其他盐是为了保持稳定和易于处 理。美国水产品协会(American Water Works Association)已为亚氯酸钠用 于自来水处理建立了技术规范。特别是，技术级的固体亚氯酸钠应含有 不低于78.0％的NaClO2。此外，80％分析用亚氯酸钠中的杂质限度为 不超过17.0％的氯化钠、3.0％的碳酸钠、3.0％的硫酸钠和0.0003％的 砷。也有市售的溶液级亚氯酸钠，并且同样含有数量不等的辅助性盐和 稳定用缓冲剂。

根据使用的方式，CDP部分可以含有不同的辅助性成分，目的在 于稳定、增稠或改善该部分在牙齿增白中的性能。为与二氧化氯组分相 容，这些组分须经仔细筛选。CDP部分中一般不需要矫味剂和增甜剂。 但是，本发明可以采用精心筛选的矫味剂和增甜剂。此外，通常也不需 要防腐剂，因为二氧化氯前体具有抗微生物活性。

CDP部分的稳定剂包括但不限于：盐酸碱金属盐和碳酸碱金属盐。 增稠剂包括但不限于羟乙基纤维素、聚乙二醇和聚氧乙烯。性能促进剂 包括但不限于：非离子表面活性剂，例如聚(环氧乙烷/环氧丙烷)嵌段共 聚物。

ACD部分含有基本含量的含水载体和水溶性酸化剂。适当的水溶 性酸化剂包括柠檬酸、苹果酸、富马酸及其他无毒的可口腔用酸化剂。 水溶性酸化剂还可以是高分子化合物，例如羧基聚亚甲基，同时这种水 溶性酸化剂也可用作粘度调节剂。与相应的低分子量化合物相比，更优 选那些分子量大于100,000的高分子酸化剂，据观察，这归因于牙釉质 钙的溶解性在使用较高分子量酸化剂时降低。

所述ACD部分也可以含有辅助组分，其中包括增稠剂、性能促进 剂、防腐剂。适当的增稠剂包括：部分中和的羧基聚亚甲基、聚氧乙烯、 呫吨胶及其他对酸稳定的聚合物。优选ACD部分所含的全部辅助组分 对二氧化氯的氧化作用相对耐受，因为CDP与ACD部分混合或接触 后，组合物的组分被二氧化氯氧化的后果是二氧化氯的可利用性降低。 因此，将会减少二氧化氯对牙齿色斑色原的氧化和/或溶解可能性。

所述CDP部分优选在pH大于约7.0的条件下进行配制，最优选在 约7.5-9.0的pH范围内进行配制。所述ACD部分优选在pH低于约6.0， 最优选约3.0-约4.5的pH范围内配制。两个部分混合后(均匀混合或 是两个部分之间的接触表面)的pH优选低于约6.0，并最优选在约3.0- 约4.5的pH范围内。

本发明组合物的例子如下所述： 实施例1

CDP部分     组分     含量     去离子水     983.3g     亚氯酸钠，技术级     16.7g     总量     1000.0g

上述CDP部分的制备是通过：在连续搅拌下，将亚氯酸钠加入到 HDPE容器中的去离子水中，直至得到澄清溶液。所得液态溶液澄清透 明且pH约8.2，将该溶液包装并储存在耐光的1/2盎斯HDPE瓶中，这 种瓶子带有涂抹型(dauber)压启(pressure-actuated)密封盖。

ACD部分     组分     含量     去离子水     913.1g     甘油99.7％USP     50.0g     对羟基苯甲酸甲酯NF     1.5g     丙烯酸聚合物974P-NF     50.0g     无水柠檬酸USP     3.0g     氢氧化钠USP     2.4g     总量     1000.0g

所述ACD部分的制备是通过：在塑料或玻璃容器中称重出去离子 水(用少于30.0g在最后的中和步骤时溶解氢氧化钠)，随后在搅拌的同 时依次加入对羟基苯甲酸甲酯、甘油和无水柠檬酸。在得到澄清溶液 时，将丙烯酸聚合物974P-NF缓慢筛入到被搅拌液体的旋涡中，直 至得到乳状分散体。将所得混合物转移到罗斯氏双行星式搅拌器中。将 氢氧化钠溶解在剩余的水中，并在混合叶片的持续搅动下，将该溶液缓 慢加入到上述罗斯氏搅拌器内的混合物中。当全部氢氧化钠溶液加料完 毕后，抽真空至28”Hg的真空度，使所得凝胶脱气。透明且pH约为 3.7的成品凝胶被包装在耐光的层压制得的可变形管内。

用一系列的体外试验来测定本发明实施例1组合物的牙齿增白性 能。以一定方式将牛的门齿染色，以复制出在人体内观察到的牙齿色斑 (在摄氏37℃下，交替地于空气和染色的液体培养基中暴露约4天，所 述染色液体培养基含有typticase大豆汤、茶、咖啡、粘蛋白、三氯化铁 和藤黄八迭球菌)，所用牛门齿已被嵌入在丙烯酸基质内，而且颊面处 于上表面。用Minolta 5031分光光度计(孔径3mm，平均暴光量8，弃 去异常值)对每个着色牛门齿的初始色斑计数并测量着色度(通过 CIELAB协议评估着色)。CIELAB协议从色区的三个坐标轴对颜色进行 评估，三个坐标轴分别为“L”、“a”和“b”。色区坐标轴上的“L” 值涉及亮度和黑度，其值从0(黑色)至100(白色)。坐标轴上的“a”值 表示黄色至蓝色的颜色度，其0值位于色区的中心，正值指向黄色，负 值指向蓝色。坐标轴上的“b”值表示红色至绿色的颜色度，其0值位 于色区中心，正值指向红色，负值指向绿色。

牛门齿一经着色，即用敷料器在各门齿上涂抹CDP部分的溶液以 使其与CDP接触，直至牙齿表面变潮湿为止。进而将湿的门齿表面用 ACD部分的凝胶全部覆盖，该凝胶是从可变形管中挤出的。整个凝胶与 门齿表面接触约5分钟，再用蒸馏水清洗净门齿上的所有凝胶残余物， 并且用唾液擦拭(预先收集并储存在4摄氏度下)。

此后，立刻按照上述方法检测门齿表面的最终着色度，从而测定出 脱色的程度，并且将这种最终的颜色与已记录下的门齿初始颜色进行比 较。各门齿的齿色变化如表1所列的ΔE。颜色的绝对变化被定义为全 部色组成(L、a和b)变化值的平方和的平方根。 $\sqrt{[{\left(\mathrm{\Delta L}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Delta a}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Delta b}\right)}^2]}=\mathrm{\Delta E}$ 再取两个牛门齿分别仅用CDP部分或ACD部分之一进行处理。 所有经处理门齿的结果列于表1中。

                          表1  牛门齿   编号    处理          初始的颜色          最终的颜色     ΔE     L    a    b     L    a     b     1   仅用CDP   45.38   3.68  10.42   47.11   3.21   10.09    1.82     2   仅用ACD   54.50   -1.80   0.90   56.10   -1.90   1.40    1.68     3   CDP/ACD   42.78   3.60  11.30   48.57   1.85   10.03    6.16     4   CDP/ACD   38.27   5.31  11.08   46.51   4.61   13.91    8.55     5   CDP/ACD   35.62   4.46   9.48   38.94   3.65   9.60    3.42     6   CDP/ACD   40.91   3.94  11.08   44.30   3.07   10.22    3.69     7   CDP/ACD   43.55   3.51  10.09   48.92   2.02   9.54    5.83

此表证实，本发明组合物，在按照上述方式施用时，可有效除去被 体外染色的牛牙釉质模型中的牙齿色斑。在同时涂敷CDP和ACD部分 时，所观察到的牙齿增白效果要比单独涂用CDP部分或ACD部分更 强。