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用于牙釉质防护的嵌段共聚物

阅读:639发布:2020-05-12

专利汇可以提供用于牙釉质防护的嵌段共聚物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本文描述嵌段共聚物,包含所述嵌段共聚物的组合物以及制造和使用所述嵌段共聚物的方法,所述嵌段共聚物具有疏 水 嵌段和亲水嵌段,所述亲水嵌段有效地结合到硬组织表面。,下面是用于牙釉质防护的嵌段共聚物专利的具体信息内容。

1.口腔卫生组合物,其包含:口腔可接受的载体和嵌段共聚物,其中所述嵌段共聚物具
有至少一个疏嵌段和至少一个结合到羟磷灰石的亲水嵌段,其中所述嵌段共聚物具有式
I或式II的结构:
其中A选自(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OCH2CH2O)b或它们的任何组合,其中对于取代基A:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或
20;x=0或1,y=0或1,b=0或1;
R1选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R1:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R2选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R2:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R3选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R3:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R4选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R4:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20,x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R5选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R5:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R6选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R6:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R7选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R7:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R8选自:金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R8:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或
20;x=0或1,y=0或1,a=0或1;
R9选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R9:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或
20;x=0或1,y=0或1,a=0或1;
R10为氢、甲基、碱金属或铵;和
m和n各自独立为5-3000。
2.权利要求1所述的组合物,其中所述嵌段共聚物选自聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯
酰基基乙基磷酸酯嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯
酸甲酯-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物。
3.权利要求1或2所述的组合物,其中所述嵌段共聚物为聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙
烯酰基氧基乙基磷酸酯嵌段共聚物。
4.权利要求1或2所述的组合物,所述组合物包含氟化物。
5.权利要求1或2所述的组合物,其中n为5-400且m为5-100。
6.用于防止牙釉质腐蚀的方法,所述方法包含:
向牙釉质涂敷嵌段共聚物,所述嵌段共聚物具有至少一个疏水嵌段和至少一个有效结
合到羟磷灰石的亲水嵌段,
其中所述嵌段共聚物具有式I或式II的结构:
其中A选自(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OCH2CH2O)b或它们的任何组合,其中对于取代基A:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或
20;x=0或1,y=0或1,b=0或1;
R1选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R1:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R2选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R2:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R3选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R3:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R4选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R4:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20,x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R5选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R5:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R6选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R6:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R7选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R7:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19或20;x=0或1,y=0或1,a=0或1,c=0或1,d=0或1,e=0或1;
R8选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R8:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或
20;x=0或1,y=0或1,a=0或1;
R9选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R9:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或
20;x=0或1,y=0或1,a=0或1;
R10为氢、甲基、碱金属或铵;和
m和n各自独立为5-3000。
7.权利要求6所述的方法,其中在将羟磷灰石暴露于所述共聚物和随后将共聚物涂布
的羟磷灰石暴露于柠檬酸之后,所述嵌段共聚物有效防止羟磷灰石损失至少10%的
8.权利要求6或7所述的方法,其中所述嵌段共聚物的数均分子量的范围为1000-
1000000。
9.权利要求6或7所述的方法,其中所述亲水嵌段占10-90重量%的所述嵌段共聚物且所
述疏水嵌段占10-90重量%的所述嵌段共聚物。
10.权利要求6或7所述的方法,其中所述嵌段共聚物选自聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙
烯酰基氧基乙基磷酸酯嵌段共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸嵌段共聚物和聚甲基丙
烯酸甲酯-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物。
11.权利要求6或7所述的方法,其中所述嵌段共聚物为聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯
酰基氧基乙基磷酸酯嵌段共聚物。
12.权利要求6或7所述的方法,其中在涂敷所述嵌段共聚物之前和/或之后使所述牙釉
质暴露于柠檬酸溶液
13.权利要求6或7所述的方法,其中n为5-400且其中m为5-100。

说明书全文

用于牙釉质防护的嵌段共聚物

[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请请求于2012年11月9日提交的美国临时申请序列号61/724736和于2013年3月13日提交的美国临时申请序列号61/780199的权益。以上申请的公开内容以引用方式并
入本文。
[0003] 背景
[0004] 对提供优良的牙釉质酸溶解防护,超过传统氯化物方法的口腔护理产品存在需求,因为牙科从业者和他们的病人中对于侵蚀和饮食习惯影响的意识提高。外在和内在的
酸为控制去矿化的两个最重要的因素,其中前者由于显著增大的软饮消耗而普遍存在。A. Wiegand等人,“Review on fluoride-releasing restorative materials—fluoride 
release and uptake characteristics, antibacterial activity and influence on 
caries formation”(释放氟化物的恢复材料综述-氯化物释放和吸收特征,抗菌活性和对
龋齿形成的影响),Dental Materials,2007,23(3): 343-62。使用软饮侵蚀牙釉质的有趣实验表明在软饮中釉质的损失速率高达每年3mm。R. H. Selwitz等人,“Dental caries”(龋齿),The Lancet,2007,369(9555):51-9。例如,在可口可乐侵蚀仅100秒后可减少的釉质硬度为初始釉质硬度的63%。S. Wongkhantee等人,“Effect of acidic food and 
drinks on surface hardness of enamel, dentine, and tooth-colored filling 
materials”(酸性饮食对釉质、牙质和牙齿着色填充材料的表面硬度的影响),Journal of Dentistry,2006,34:214-220。饮食酸如柠檬酸特别损坏牙釉质,因为这些酸不但具有酸性pH,并且它们还具有增强釉质溶解的螯合能。因此,得到易于涂敷,生物学合适并可涂布牙釉质和防止釉质被食物如饮食酸侵蚀和腐蚀的新的防护剂是重要的。
[0005] 当前,氟化物化合物广泛用于防止龋齿形成且在正确条件下配制时被视为防止酸侵蚀的矿物质。A. Wiegand等人,“Review on fluoride-releasing restorative 
materials-fluoride release and uptake characteristics, antibacterial activity 
and influence on caries formation”(释放氟化物的恢复材料综述-氯化物释放和吸收
特征,抗菌活性和对龋齿形成的影响),Dental Materials,2007,23(3):343-62。R. H. Selwitz等人,“Dental caries”(龋齿),The Lancet,2007,369(9555):51-9。C. Hjortsjo等人,“The Effects of Acidic Fluoride Solutions on Early Enamel Erosion in 
vivo”(酸性氟化物溶液对体内早期釉质侵蚀的影响),Caries Research,2008,43:126-
131。但高氟化物负载可诱发牙氟中毒。WHO,“Fluorides and Oral Health: Report of A WHO Expert Committee On Oral Health Status and Fluoride Use”(氟化物和口腔健
康:关于口腔健康状况和氟化物使用的WHO专家委员会报告),WHO技术报告系列846,瑞士日内瓦,世界卫生组织,1994。A. K. Mascarenhas,“Risk factors for dental fluorosis: A review of the recent literature”(牙氟中毒的险因素:近期文献综述),Pediatric Dentistry 2000,22(4):269-277。也已突出非氟化物功能剂来递送抗侵蚀益处。Ganss等人,“Efficacy of the stannous ion and a biopolymer in toothpastes on enamel 
erosion/abrasion”(牙膏中的亚离子和生物聚合物对釉质侵蚀/磨蚀的功效),J. of 
Dentistry,2012,40:1036-1043。存在许多同样突出了再矿化过程的出版物。已采用纳米羟基磷灰石用于牙釉质的再矿化。L. Li等人,“Bio-Inspired Enamel Repair via Glu-
Directed Assembly of Apatite Nanoparticles: an Approach to Biomaterials with 
Optimal Characteristics”(经由磷灰石纳米颗粒的谷酸定向装配的生物-激发的釉质
修复:通向具有最佳特性的生物材料),Advanced Materials,2011,23(40):4695-4701。L. Li等人,“Repair of enamel by using hydroxyapatite nanoparticles as the 
building blocks”(通过使用羟基磷灰石纳米颗粒作为构建来修复釉质),Journal of 
Materials Chemistry,2008,18:4079-4084。Y. Cai等人,“Role of hydroxyapatite nanoparticle size in bone cell proliferation”(羟基磷灰石纳米颗粒尺寸在骨细胞
增殖中的作用),Journal of Materials Chemistry,2007,17:3780-3787。P. Tschoppe等人,“Enamel and dentine remineralization by nano-hydroxyapatite toothpastes”
(通过纳米-羟基磷灰石牙膏使釉质和牙质再矿化),Journal of Dentistry,2011,39(6):
430-7。但增强再矿化的功效高度取决于磷灰石的纳米结构且因不同情况而大幅变化。
[0006] 已知酪蛋白磷肽-非晶磷酸钙(CPP-ACP)络合物结合牙釉质并提供一种釉质再矿化的途径。Srinivasan等人,“Comparison of the remineralization potential of CPP-ACP and CPP-ACP with 900 ppm fluoride on eroded human enamel:An in situ 
study”(比较CPP-ACP和具有900ppm氟化物的CPP-ACP对受侵蚀的人釉质的再矿化潜能:原
位研究),Archives  of  Oral Biology,2010,57:541-544。E.  C.  Reynolds,
“Remineralization of enamel subsurface lesions by casein phosphopeptide-
stabilized calcium phosphate solutions”(通过酪蛋白磷肽-稳定的磷酸钙溶液使釉质
表面下的损伤再矿化),Journal of Dental Research,1997,76:1587-1595。M. Panich等人,“The effect of casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate and a 
cola soft drink on in vitro enamel hardness”(酪蛋白磷肽-非晶磷酸钙和可乐软饮
对体外釉质硬度的影响),Journal of American Dental Association,2009,140;455-
460。然而,CPP和其它乳制品可能具有引起过敏反应的潜在健康风险,所述过敏反应从口腔较小的肿胀到严重的潜在危及生命的过敏反应。“Identification of casein as the 
major allergenic and antigenic protein of cow's milk”(酪蛋白作为奶的主要过
敏原和抗原蛋白的鉴定),Allergy,1996,51(6):412-416。B. Schouten等人,“Acute allergic skin reactions and intestinal contractility changes in mice orally 
sensitized against casein or whey”(对酪蛋白或乳清口腔过敏的小鼠的急性过敏性皮
肤反应和肠收缩性变化),International Archives of Allergy and Immunology,2008,
147(2):125-134。鉴于后者的问题,需要替代材料,所述替代材料将不仅提供牙釉质的有效保护,并且无毒、生物学合适并提供容易可用的合成以提供可有效用于釉质防护的材料。
[0007] 概述
[0008] 已开发具有疏嵌段和亲水膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段的嵌段两亲共聚物,其中所述共聚物有效结合于硬组织,所述硬组织包括羟磷灰石(HA)、釉质和其它磷酸钙相。这些共聚物结合于硬组织并防护硬组织受酸侵蚀。亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段有效
结合于硬组织,且在将羟磷灰石暴露于聚合物0.1-10分钟和随后将聚合物涂布的羟磷灰石
暴露于0.3-1%柠檬酸溶液(如在37℃经15分钟)之后,疏水嵌段有效防止硬组织损失至少5%
的钙(相较于没有结合于嵌段共聚物的羟磷灰石)。应注意,其它温度和时期也可用于说明
该组合物的效果。在一些实施方案中,使牙釉质在涂敷嵌段共聚物之前和/或之后暴露于柠檬酸溶液。在一些实施方案中,亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化的嵌段共聚物有效防止硬
组织损失至少10%的钙。在一些实施方案中,亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段共聚物有效防止硬组织损失至少15%的钙。在一些实施方案中,亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段共聚物有效防止硬组织损失至少20%的钙。在一些实施方案中,亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段共聚物有效防止硬组织损失至少25%的钙。在一些实施方案中,亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段共聚物有效防止硬组织损失约30%的钙。在一些实施方案中,亲水的膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段共聚物有效防止硬组织损失至少30%的钙。
[0009] 在一种形式中,嵌段共聚物的分子量(Mn)的范围为约1000-1000000。根据一种形式,嵌段共聚物的分子量的范围为1000-10000。亲水嵌段可包括具有侧官能团如膦酸基、磷酰基、羧基、磺酸基、氨基、羟基或其它亲水基团的嵌段。在一个重要的方面,膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段的分子量的范围为约200-约1000000。根据一种形式,疏水嵌段的分子量的范围为约200-约1000000。膦酸化或磷酸化或羧酸化嵌段通常占共聚物的约10-约90重量%
且疏水嵌段占嵌段共聚物的约10-约90重量%。总之,嵌段共聚物在含水介质中可分散且实
现防止牙釉质酸侵蚀。聚合物可以为具有两个嵌段(二嵌段共聚物)、三个嵌段(三嵌段聚合物)(其中有两个可疏水的嵌段和一个亲水嵌段或者两个亲水嵌段和一个疏水嵌段)和多臂
嵌段的共聚物。臂从共有的核中伸出且臂可具有一个或多个嵌段。
[0010] 一方面,聚合物的分子量为约1000-约1000000且疏水和亲水嵌段的分子量为约1000-约1000000,这提供了在25℃下,在范围为约0.001-约100g/l的水中良好的溶解度
[0011] 在另一方面,有效用于口腔卫生的组合物(如包括本文描述的嵌段共聚物的牙膏、漱口剂、口腔带和含凝胶盘)如本文所述有效地重构牙釉质对酸侵蚀的防护。定期涂敷包括嵌段共聚物的组合物有效地在第一次涂敷和此后提供牙釉质上的保护层。定期使用该组合
物,如通过刷牙或使用漱口剂、凝胶或口腔带,提供了定期涂敷共聚物的途径用于防止牙釉质酸侵蚀。组合物可包括任何本文公开的嵌段共聚物和口腔可接受的载体以及任选的氟化
物。
[0012] 在一个重要的方面,膦酸化或磷酸化嵌段共聚物具有以下通式:
[0013]
[0014] 在另一方面,羧酸化共聚物具有以下通式:
[0015]
[0016] 其中在上式I和II中,A选自(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OCH2CH2O)b或它们的任何组合,其中对于取代基A:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0或1,b=0或1;
[0017] R1选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R1:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0018] R2选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R2:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0019] R3选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R3:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0020] R4选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R4:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20,x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0021] R5选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R5:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0022] R6选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R6:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0023] R7选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R7:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0024] R8选自:金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R8:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1;
[0025] R9选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R9:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1;
[0026] R10为氢、甲基、碱金属或铵;
[0027] m和n各自独立为约5-约3000。
[0028] 在一个优选的实施方案中,m为5-100。在一个优选的实施方案中,n为5-400。优选的嵌段共聚物包括聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酰基基乙基磷酸酯嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸嵌段共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物,特
别是聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酰基氧基乙基磷酸酯嵌段共聚物。
[0029] 嵌段共聚物可由以下合成:可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT),经常使用催化剂如过渡金属催化剂并可实现多臂嵌段的原子转移自由基聚合(ATRP),其它链转移聚
合,自由基聚合,离子聚合或由均聚物直接偶合。嵌段共聚物还可通过水解它们相应的作为前体的嵌段共聚物(得自以上聚合技术)获得。
[0030] 引发剂包括但不受限于过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧基苯甲酸酯、2,2-偶氮二异丁腈(ATBN)和其它可按直接或间接方法产生自由基的材料。用于ATRP的引发
剂可以为2-溴异丁酰溴或具有类似结构的其它引发剂。
[0031] 用于RAFT聚合的链转移剂(CTA)的化学通式示于以下:
[0032]
[0033] 其中Z和R可以是相同或不同的取代基。典型的链转移剂包括但不受限于异丙苯基二硫代苯甲酸酯、2-氰基-2-基-二硫代苯甲酸酯和4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)
硫烷基]戊酸,它们的结构示于以下。
[0034]
[0035] 2-氰基-2-基-二硫代苯甲酸酯
[0036]
[0037] 异丙苯基二硫代苯甲酸酯
[0038]
[0039] 4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基]戊酸。
[0040] 在一个重要的方面,共聚物为疏水单体和其它亲水单体的反应产物,所述疏水单体如丙烯酸酯(烷基(甲基)丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯)、苯乙烯、烯(乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯)、乙烯基单体(乙酸乙烯酯、乙烯基醚)、氟代单体(全氟、四氟乙烯)、丙烯腈,所述疏水单体将在聚合后提供疏水嵌段,所述其它亲水单体提供亲水嵌段。亲水单体含有可聚合基
团和活性磷酸、膦酸和相关的酯,以及其它含亚磷单体如烷基(甲基)丙烯酰基氧基乙基磷
酸酯、双(2-甲基丙烯基氧基乙基)磷酸酯、乙烯基膦酸和其它单体。羧酸化亲水单体包括丙烯酸、甲基(甲基)丙烯酸、甲基丙烯酸和其它烷基(甲基)丙烯酸。应注意,也可通过水解相应的前体间接地获得亲水嵌段。
[0041] 在另一方面,嵌段共聚物占牙科卫生组合物如形成牙膏或凝胶基质的成分的约0.001-约50重量%,所述组合物还包括研磨剂颗粒如氢氧化、碳酸钙、磷酸二钙和二氧化;食用香料、湿润剂、抗菌剂和再矿化物如氟化物、羟基磷灰石和磷酸盐如磷酸钙。嵌段共聚物还可包括在形成漱口剂基质的含水组合物内,所述含水组合物还包括氟化物、醇、葡萄糖酸氯己定、鲸蜡基氯化吡啶、海克替啶、缓冲液如苯甲酸、水杨酸甲酯、氯化苯甲烷铵、对羟基苯甲酸甲酯、过氧化氢、度米芬溴化物和氟化物、酶和钙。漱口剂还可包括其它抗菌剂如例如苯酚、麝香草酚、丁子香酚、桉树脑或薄荷醇以及增甜剂如山梨醇、三氯蔗糖、糖精钠和木糖醇。在这方面共聚物在含水介质中可分散且该嵌段共聚物形成约0.001-约20重量%
的含水的组合物,所述含水组合物形成漱口剂。
[0042] 在又一方面,膦酸化或磷酸化嵌段共聚物形成于两步可逆加成-断裂转移(RAFT)聚合或一锅法RAFT聚合反应中。两步RAFT反应的说明示于以下。
[0043] 单体-1(疏水单体)+链转移剂(CTA)+自由基引发剂→聚(单体-1)-CTA
[0044] 随后
[0045] 聚(单体-1)-CTA+单体-2(亚磷单体)+自由基引发剂→
[0046] 。
[0047] 在另一方面,羧酸化嵌段共聚物也形成于两步RAFT聚合或一锅法RAFT聚合反应中。两步RAFT反应的说明示于以下。
[0048] 单体-1(疏水单体)+CTA+自由基引发剂→聚(单体-1)-CTA
[0049] 随后
[0050] 聚(单体-1)-CTA+单体-2(羧酸化单体)+自由基引发剂→
[0051]
[0052] 其中A选自(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OCH2CH2O)b或它们的任何组合,其中对于取代基A:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0或1,b=0或1;
[0053] R1选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R1:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0054] R2选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R2:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0055] R3选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R3:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0056] R4选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R4:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20,x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0057] R5选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R5:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0058] R6选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R6:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0059] R7选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R7:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0060] R8选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R8:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1;
[0061] R9选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R9:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1;
[0062] R10为氢、甲基、碱金属或铵;和
[0063] m和n各自独立为约5-约3000。
[0064] 在一个优选的实施方案中,m为5-100。在一个优选的实施方案中,n为5-400。
[0065] 该嵌段共聚物可由以下合成:可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)、原子转移自由基聚合(ATRP)、其它链转移聚合、自由基聚合、离子聚合或由均聚物直接偶合。嵌段共聚物还可通过水解它们相应的作为前体的嵌段共聚物(得自以上聚合技术)获得。若将疏水
单体用作亲水嵌段的前体,则可能需要另外的水解程序。
[0066] 引发剂包括但不受限于过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧基苯甲酸酯、2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)和其它可按直接或间接方法产生自由基的材料。用于ATRP的引发
剂可以是2-溴异丁酰溴或具有类似结构的其它引发剂。
[0067] 用于RAFT的链转移剂的化学通式示于以下:
[0068]
[0069] 其中Z和R可以是相同或不同的取代基。
[0070] 在所述"一锅法"方法中,将亚磷酸加入具有疏水嵌段的反应混合物,作为单一步骤的一部分,膦酸化或磷酸化嵌段共聚物的反应如下进行:
[0071] 单体-1(疏水单体)+链转移剂+自由基引发剂→聚(单体-1)-CTA+单体-2(亚磷单体)→
[0072]
[0073] 或在另一方面中,将羧酸化单体加入具有疏水嵌段的反应混合物,作为单一步骤的一部分,羧酸化嵌段共聚物的反应如下进行:
[0074] 单体-1(疏水单体)+链转移剂+自由基引发剂→聚(单体-1)-CTA+单体-2(亚磷单体)→
[0075] 。
[0076] 其中A选自(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OCH2CH2O)b或它们的任何组合,其中对于取代基A:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0或1,b=0或1;
[0077] R1选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R1:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0078] R2选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R2:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0079] R3选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R3:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0080] R4选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R4:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20,x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0081] R5选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R5:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0082] R6选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R6:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0083] R7选自Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y、(C(=O)-OH)c、(C(=O)-OCH3)d、(C(=O)-OC(CH3)3)e或它们的任何组合,其中对于R7:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1,c=0、1,d=0、1,e=0、1;
[0084] R8选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R8:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1;
[0085] R9选自:碱金属、铵、质子化烷基胺、Ha、(CH2)p、(CH2CH2O)q、(苯基)x、(C(=O)-O)y或它们的任何组合,其中对于R9:p,q=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20;x=0、1,y=0、1,a=0、1;
[0086] R10可为氢、甲基、碱金属或铵;和
[0087] m和n各自独立为约5-约3000。
[0088] 在一个优选的实施方案中,m为5-100,在一个优选的实施方案中,n为5-400。嵌段共聚物可由以下合成:可逆的加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)、原子转移自由基聚合(ATRP)、其它链转移聚合、自由基聚合、离子聚合或由均聚物直接偶合。嵌段共聚物还可通过水解它们相应的作为前体的嵌段共聚物(得自以上聚合技术)获得。若将疏水单体用作亲
水嵌段的前体,则可能需要另外的水解程序。
[0089] 引发剂包括但不受限于过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧基苯甲酸、2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)和其它可按直接或间接方法产生自由基的材料。用于ATRP的引发剂
可以是2-溴异丁酰溴或具有类似结构的其它引发剂。
[0090] 用于RAFT的链转移剂的化学通式示于以下:
[0091]
[0092] 其中Z和R可以是相同或不同的取代基。
[0093] 在第三方面,通过使用无RAFT链转移剂的自由基聚合或通过使用来自“一锅法”聚合或用于RAFT的“两步”聚合的原子转移自由基聚合(ATRP)制备两亲共聚物。
[0094] 可通过共聚物亲水部分的分子量和两个嵌段的比例来控制嵌段共聚物的水溶性和/或分散性。这例如通过以下完成:亚磷单体的进料比和聚合时间使得嵌段共聚物在25℃下在水中的分散性或溶解度为约0.001g/L-100g/L。
[0095] 在本发明的嵌段共聚物、组合物和/或方法的实施方案中,嵌段共聚物具有式1或式2,且n为5-320和m为5-320。
[0096] 在本发明的嵌段共聚物、组合物和/或方法的实施方案中,嵌段共聚物为P(MMA)77-b-P(AA)23、P(MMA)73-b-P(AA)28、P(MMA)67-b-P(AA)64、P(MMA)69-b-P(AA)198、P(MMA)67-b-P(AA)318、P(MMA)19-b-P(MOEP)14、P(MMA)19-b-P(MOEP)9、P(MMA)17-b-P(AA)35、P(MMA)17-b-P(MOEP)12、P(MMA)18-b-P(AA)29或P(MMA)19-b-P(MOEP)9。
[0097] 在实施方案中,本文使用的关于数值范围中的数字(例如正整数)的术语“约”包括该具体的整数作为一个具体实施方案。例如,在一个实施方案中,“约5”包括5这一实施方案。
[0098] 除非本文另有说明或另由上下文清楚否认,否则本文所述的各个要素的所有组合在本发明的范围内。
[0099] 本发明进一步的适用范围将由下文提供的详述变得显而易见。应理解,虽然详述和具体实施例表明了本发明的优选实施方案,但它仅意在用于说明目的且不意在限制本发
明的范围。
[0100] 附图简述
[0101] 本发明将由详述和附图而得到更为充分的理解,其中:
[0102] 图1:通过使用不同的单体/CTA/引发剂比例经RAFT方法受控合成疏水嵌段。MMA代表甲基丙烯酸甲酯,CTA代表链转移剂,AIBN代表偶氮异丁腈和MOEP代表甲基丙烯酰基氧基乙基磷酸酯。
[0103] 图2a-2f:在不同pH和浓度下用聚合物处理的釉质的傅里叶变换红外(FTIR)光谱的说明图。图2a、2c和2e涉及含水组合物,其中以1g/L溶解聚合物。图2b,2d和2f涉及含水的组合物,其中以0.2g/L溶解聚合物。图2a中,处理溶液的pH为3.1,在图2b中为3.7,图2c和2d中为4.2和在图2e和2f中为7.0。图2a中的插图为磷酸酯共聚物的FTIR光谱。
[0104] 图3-1到3-7:图3-1至3-3表明磷酸酯嵌段共聚物在不同的条件下与HA粉末结合前后的紫外光谱。3-1:具有已知浓度的P(MMA)19-b-P(MOEP)9的紫外光谱。3-2:P(MMA)19-b-P(MOEP)9在pH=4下与HA粉末结合之后的紫外光谱。3-3:P(MMA)19-b-P(MOEP)9在pH=7下与HA粉末结合之后的紫外光谱。图3-4至图3-6说明羧基嵌段共聚物在不同条件下与HA结合前后
的紫外光谱。3-4:标准浓度的P(MMA)17-b-P(AA)35的紫外光谱。3-5:P(MMA)17-b-P(AA)35在pH=4下与HA粉末结合之后的紫外光谱。3-6:P(MMA)17-b-P(AA)35在pH=7下与HA粉末结合之后的紫外光谱。图3-7显示磷酸化嵌段共聚物和羧酸化吸附对浓度和pH的依赖性。更低的pH表明更多聚合物吸附到HA,而可吸附在HA上的磷酸化聚合物比羧酸化聚合物更多。
[0105] 图4-1和4-2:显示暴露于酸之后釉质的表面形态。4-1:未经处理的釉质表面在酸侵蚀前(a)和后(b)的SEM图像。4-2:为通过磷酸酯嵌段共聚物处理并随后暴露于酸侵蚀的
釉质表面形态-经P(MMA)19-b-P(MOEP)9处理的釉质表面在酸侵蚀前后的SEM图像。
[0106] 详述
[0107] 以下优选实施方案的描述仅仅是实例性质,且绝非意在限制本发明、它的应用或用途。
[0108] 全文使用的范围用作对描述范围内的每个值的简写。可将所述范围内的任何值选作所述范围的端值并包含在本发明内。此外,本文中引用的所有参考文献、专利、专利申请出版物和书籍都以它们的整体通过引用的方式并入本文。倘若本文公开内容与引用的参考
文献中的定义出现冲突,本文公开内容为准。
[0109] 除非另作说明,说明书中此处和其它地方表达的所有百分数和量都应理解为是指重量百分数。所述量基于材料的有效重量给出。
[0110] 实施例和试验:
[0111] 1. 疏水嵌段的受控合成
[0112] 2. 嵌段共聚物合成
[0113] 3. 聚合物/釉质结合
[0114] 4. 聚合物/HA结合的定量分析
[0115] 5. 通过磷酸酯嵌段共聚物的抗侵蚀试验
[0116] 6. 在氟化物存在下通过磷酸酯嵌段共聚物的抗侵蚀试验
[0117] 7. 釉质表面形态的SEM观察。
[0118] 1. 疏水嵌段的受控合成
[0119] 典型地,将10mmol MMA,0.25mmol RAFT CTA剂(例如,4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基]戊酸)和0.1mmolAIBN溶解于10ml 1,4-二恶烷中。在用氩气吹扫lh后,将系统加热至70℃一段时期。使用凝胶渗透色谱法(GPC)监测疏水嵌段的平均大分子量
(Mn)。例如,可使用如图1所示的不同的单体/CTA/引发剂比例良好地控制聚甲基丙烯酸甲
酯(PMMA)的Mn。
[0120] 2. 嵌段共聚物合成
[0121]
[0122] 流程1. 通过RAFT方法使用上述链转移剂合成PMMA-b-PMOEP,“b”为"嵌段"的缩写。
[0123] PMMA-b-PMOEP的合成示于流程1。一旦获得PMMA片段的目标Mn,则随后将1,4-二恶烷中特定量的甲基丙烯酰基氧基乙基磷酸酯(MOEP)用注射器注入系统并进一步使所述反
应继续不同的反应时间。可通过使用示于表1的不同的进料比和不同的聚合时间调节PMMA-
b-PMOEP的组成。
[0124] 表1 使用不同的聚合时间和进料比的PMMA-b-PMOEP的组成。MMA(mol) RAFT-链转移剂(mol) AIBN(mol) MOEP(mol) 共聚物中MMA的数目 共聚物中MOEP的数目
100 2.5 1 50 17 9
100 2.5 1 50 19 14
100 2.5 1 80 17 14
100 2.5 1 80 20 35
[0125] 通过RAFT聚合合成PMMA-b-PAA示于流程2-1。一旦获得PMMA片段的目标Mn,则随后将1,4-二恶烷中特定量的丙烯酸(AA)用注射器注入系统并进一步使所述反应继续不同的
反应时间。可通过使用示于表2的不同的进料比和不同的聚合时间调节PMMA-b-PAA的组成。
PAA表示聚丙烯酸。
[0126] 也可通过示于流程2-2的间接法制备PMMA-b-PAA的合成。
[0127]
[0128] 流程2-1. 通过RAFT方法合成PMMA-b-PAA嵌段共聚物。
[0129]
[0130] 流程2-2. 结合水解由疏水单体合成PMMA-b-PAA嵌段共聚物(tBA表示丙烯酸叔丁酯)。
[0131] 可通过单体/CTA/引发剂比例和聚合时间调节疏水和亲水嵌段链长。具有不同组成的不同嵌段共聚物示于表2。
[0132] 表2 羧酸化嵌段共聚物的组成。编码 Mn   AA级分
tBE1 9.7k PMMA77-b-PAA23 0.23
tBE2 9.7k PMMA73-b-PAA28 0.28
tBE3 11.7k PMMA67-b-PAA64 0.49
tBE4 21.5k PMMA69-b-PAA198 0.74
tBE5 29.9k PMMA67-b-PAA318 0.83
[0133] 3. 聚合物/釉质结合
[0134] 用于该试验的嵌段共聚物的结构为P(MMA)19-b-P(MOEP)14。在聚合物处理之前,通过将釉质浸入1%柠檬酸溶液(pH=3.8)经5分钟预调节牛的釉质表面。将具有不同浓度(0.2和1.0g/L)和不同pH(3.1、4.2和7.0)的聚合物溶液用于在50rpm下处理牛的釉质表面经
5min。随后用磷酸盐缓冲液(pH=7.0)和酸溶液(pH=3.8)经三次循环(5min/循环)洗涤经处
理的表面。经处理和侵蚀的釉质在风干后通过FTIR光谱表征。FTIR光谱示于图2。在1452、
1407和869cm-1的峰可归于表面上存在碳酸化的羟基磷灰石。在1730cm-1的峰可归于嵌段共聚物中C=O的特征吸收峰。评估聚合物浓度和pH两者对结合的影响。当将聚合物浓度从
0.2g/L提高至1.0g/L时,在1730cm-1处的峰的相对强度提高,表明更高的聚合物浓度可促进结合效率。这可归于嵌段共聚物中的磷酸酯基和釉质上的活性位点之间强烈的相互作用。
同样,由图2a、2c和2e可知,当pH从3.1提高至7.0且聚合物浓度保持恒定为1.0g/L时,更少的聚合物可吸附在釉质表面上。磷酸的第一和第二解离常数pKa1和pKa2分别为2.12和7.21。
认为共聚物的磷酸酯基以R-HPO4-和R-PO42-的形式存在,其中R表示附着于主链的聚合物侧链。在该试验的pH范围(3.1-7.0)内,前一部分(R-HPO4-)将相对于后一部分占主导。具有负电荷的磷酸酯嵌段共聚物可通过静电相互作用与HA表面上的钙域结合。聚合物溶液更低的
pH值看起来促进结合。
[0135] 4. 聚合物/羟基磷灰石(HA)结合的定量分析
[0136] 用于该试验的嵌段共聚物的结构为P(MMA)19-b-P(MOEP)9和P(MMA)17-b-P(AA)35。5ml不同浓度和不同pH值的聚合物溶液与100mg HA粉末在室温下混合2h。在10000rpm下离
心10min后,通过UV-vis光谱测试溶液。使用在结合前后的硫代羰基(C=S)的吸光率计算吸
附在HA粉末上的聚合物。使用已知浓度的聚合物溶液实施校准曲线。在结合前后的磷酸化
或羧酸化嵌段共聚物的紫外光谱示于图3-1至图3-6。算出的结合到HA的经吸附的聚合物示
于图3-7。可见,当聚合物浓度逐渐地从0.06增大到1.0g/L时,越来越多的聚合物可吸附在HA表面上。
[0137] 5. 磷酸酯嵌段共聚物的抗侵蚀试验
[0138] 用于此试验的嵌段共聚物的结构为P(MMA)17-b-P(MOEP)12和P(MMA)18-b-P(AA)29。原子吸收(AA)光谱法是通过监测矿物质损失评估牙侵蚀的最可靠和敏感的方法之一。所用
的典型试验程序如下。首先,将烧结的羟基磷灰石(HA)盘在室温下浸入1%柠檬酸(pH=2.5)
经15min,随后浸在水中并超声处理30min。通过使用KERR化合物将HA盘固定在6孔板上。注意仅使HA的顶面暴露于溶液,风干后,使固定的HA盘在37℃下,在振动速度为50rpm下,通过
1%柠檬酸(pH=3.8)攻击经15min。收集溶液并将钙浓度称为[Ca]参比。用磷酸盐缓冲液(PBS,pH=7.0)洗涤HA盘并随后用聚合物溶液(1g/L)或PBS(作为空白)处理经2min。在使用PBS再
次洗涤后,再次用柠檬酸攻击HA经另一15min。收集溶液并通过AA光谱法测量钙浓度
[Ca]处理。由于HA样品中的不均匀性,将按以下等式(S1)计算的相对钙水平(Ca水平)用作指数来评价对酸侵蚀的防护功效。
[0139]      等式S1。
[0140] 如表3所示,在HA表面上的不同聚合物处理可影响钙水平。在用不同聚合物处理时间的磷酸化聚合物处理后的钙水平从空白(未经聚合物处理)的91%降低至50%、48%、34%、
17%(分别对于0.5、1、2或5分钟聚合物处理)。用不同聚合物处理时间的羧酸化聚合物处理后的钙水平从空白(未经聚合物处理)的91%降低至56%、60%、64%、31%(分别对于0.5、1、2、或
5分钟聚合物处理)。可能的原因是吸附在釉质/HA上的聚合物可形成保护层并防止矿物质
释放。
[0141] 表3 酸侵蚀攻击后的钙释放水平(%)
[0142]
[0143] 在HA表面上用磷酸酯单体和嵌段共聚物处理可影响钙水平,如表4所示。未经处理的钙水平为90%。通过用磷酸酯单体处理,钙水平仍然在该水平附近,表明磷酸酯单体处理对酸攻击期间抑制矿物质损失具有可忽略的作用。一旦通过磷酸酯嵌段共聚物处理HA,钙
水平显著地减小至43%,这意味着磷酸酯嵌段共聚物可通过降低酸攻击期间的矿物质损失
来保护牙齿。可能的原因是吸附在釉质/HA上的磷酸酯嵌段共聚物通过它的磷酸酯基和疏
水基可通过形成保护层阻隔酸攻击。
[0144] 表4 磷酸酯单体和磷酸酯嵌段共聚物(P(MMA)20-b-P(MOEP)35)对钙释放水平的影响。
处理 浓度,g/L pH 钙水平(%)
空白(PBS缓冲液) n/a 7.0 90.4±13.6
磷酸酯单体 1.0 4.2 88.5±12.6
P(MMA)20-b-P(MOEP)35 1.0 4.2 42.5±7.5
[0145] 基于上述方案类似地评估羧酸酯嵌段共聚物的保护效果且结果示于表5,其中还包括羧酸单体,AA,和它的均聚物,聚丙烯酸(PAA),用于比较。钙水平也对嵌段共聚物减小最多。pH值未显示对羧酸化嵌段共聚物的抗侵蚀性能的显著影响。
[0146] 表5 羧酸单体(M-AA)、丙烯酸均聚物(AA)和tBE4(PMMA-b-PAA嵌段共聚物)对钙释放水平的影响。
处理 浓度,g/L pH 钙水平(%)
空白(PBS缓冲液) n/a 7.0 90.4±13.6
丙烯酸单体 1.0 4.2 77.6±5.6
PAA 1.0 4.2 86.1±14.7
PMMA-b-PAA(tBE4) 1.0 4.2 65.3±9.4
[0147] 为了作出全面比较,一些市售可得的具有无规结构的共聚物和其它羧基嵌段共聚物示于表6。可以显示,磷酸酯和羧酸酯嵌段共聚物两者显示出更低的钙水平释放值,这意味着嵌段结构在防止牙齿受酸攻击的重要性。同样,应说明,磷酸酯嵌段共聚物可更为显著地抑制矿物质损失,可能是由于它在HAP表面上更高的结合强度。
[0148] 表6 不同的聚合物对钙释放水平的影响。处理 浓度,g/L pH 钙水平(%)
空白(PBS缓冲液) n/a 7.0 90.4±13.6
P(MMA)20-b-P(MOEP)35 1.0 4.2 42.5±7.5
PAA 1.0 4.2 86.1±14.7
Carbopol 1.0 4.2 82.5±12.8
Gantrez 1.0 4.2 98.2±4.9
PMMA-b-PAA(tBE4) 1.0 4.2 65.3±9.4
[0149] 对磷酸化或羧酸化嵌段共聚物完成的另一个抗侵蚀试验使用pH stat仪器实施。在此实验中,将HAP盘在2-分钟处理之前和之后浸入15ml 0.3%的柠檬酸溶液(pH3.8)经15
分钟。记录将pH保持为3.8随时间所加入的10mM HCl的量。按
计算%降低(抗侵蚀功效)。更高的降低表示更好的防止侵蚀。相应的结果示于表7。与钙释放实验获得的发现类似,PMAA均聚物几乎不提供防护(0.65%),而PMMA-b-PAA嵌段共聚物提供更大的防护益处,且PMMA-b-PMOEP嵌段共聚物提供最大的益处,减少30%的侵蚀。此外,增大嵌段共聚物的分子量提升抗侵蚀功效。
[0150] 表7 均聚物和嵌段共聚物的抗侵蚀功效处理 浓度,g/L 减少,%
PAA(MW=50000,Polysciences, Inc) 1.00 0.65
(PMMA)69-b-(PAA)198 1.00 15.16
(PMMA)20-b-P(AA)19 1.00 10.00
(PMMA)19-b-(PMOEP)9 1.00 30.37
[0151] 6.在氟化物存在下的磷酸酯嵌段共聚物的抗侵蚀试验
[0152] 由于氟化物离子广泛用于口腔护理以防止釉质受酸攻击,基于pH stat评定,磷酸化共聚物可大大地增强该传统处理的功效。清楚显示,NaF和聚合物的混合物的抗侵蚀功效相较于仅共聚物或仅NaF增加15-30%。该结果清楚表明,当与那些请求保护的嵌段共聚物组合作为口腔产品时,非常有望增强氟化物的益处。表8显示在500ppm F的存在下,PMMA-b-
PMOEP嵌段共聚物(1g/L)的抗侵蚀防护益处。
[0153] 表8:NaF和NaF+PMMA-b-PMOEP的抗侵蚀功效处理 减少,%
NaF 30.21
NaF+(PMMA)19-b-(PMOEP)9 54.29
(PMMA)19-b-(PMOEP)9 30.37
[0154] 7. 表面形态
[0155] 如前述数据所表明,形成在釉质表面上的保护层可防止矿物质损失。该层也可通过阻隔外部酸的扩散而保护釉质表面的表面形态。如图4所示,在无任何处理的情况下,通过酸可容易地侵蚀釉质。当将该表面首先通过磷酸酯嵌段共聚物处理时,酸侵蚀前后的的
表面形态,牙齿表面在很大程度上得以保持,如图4-2所示。
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