洁齿组合物 技术领域
本发明涉及牙膏之类的洁齿组合物，具有改善的口腔清洁性能。
技术背景
令人满意的洁齿组合物应该具有美化牙齿的作用，即保持其亮白。同时，它还应该清除食物碎屑，以帮助防止龋齿和促进牙龈健康。摩擦剂有助于清除紧密粘附的表膜。这种表膜通常包含一层薄的非细胞组成的、糖蛋白-粘蛋白覆盖层，该覆盖层在刷牙后的几分钟内与牙釉质相粘附。表膜内的各种食物碎屑的存在是大多数牙齿变色的原因。理想的是，摩擦剂应该具有令人满意的清除表膜的作用，同时尽可能不对口腔组织例如牙质和牙釉质造成伤害。
除了清除表膜之外，加入抗牙斑剂还提供其它的好处。牙斑的形成是造成龋齿、牙龈和牙周病以及掉牙的主要原因。牙斑是细菌、上皮细胞、白细胞、巨噬细胞和其它口腔分泌物的混合基质。与牙斑有关的细菌能够分泌酶和内毒素，它们会刺激牙床而引起牙龈炎。随着牙床受刺激程度的加深，它们常会出血、失去韧性和回弹力，并会与牙齿分离。这种分离造成牙周空洞，继而造成食物碎屑、分泌物和更多细菌/毒素的进一步积累。这一过程最终导致口腔软、硬组织都受到损伤。
长期以来，人们已经认识到使用各种药剂来清洁口腔、去除牙斑和口腔异味。例如：1972年10月3日授予Weeks的美国专利3,696,191；1976年11月9日授予Vidra等的美国专利3,991,177；1977年11月15日授予Colodney的美国专利4,058,595；Vidra等的美国专利4,115,546；1979年2月6日授予Simonson等的美国专利4,138,476；1979年2月20日授予Vidra等的美国专利4,140,758；1979年5月15日授予Pader的美国专利4,154,815；1988年4月12日授予Eigen等的美国专利4,737,359；1991年1月22日授予Glace等的美国专利4,986,981；1991年2月12日授予Nesser地美国专利4,992,420；1991年3月19日授予Dring等的美国专利5,000,939；1990年4月18日公开的Kao公司的日本专利公开02/105,898；1991年5月31日公开的Nippon Kotai Kenkyu的日本专利公开03/128,313和1991年10月2日公开的Lion公司的日本专利公开03/223,209；1987年3月24日授予Maurer的美国专利4,652,444；1988年2月16日授予Miyahara等的美国专利4,725,428；1982年10月19日授予Rabussay的美国专利4,355,022和1986年5月22日公开的Zetachron Inc.的PCT申请WO86/02831。
有关摩擦剂的说明可见于1982年7月20日授予Wason的美国专利4,340,583,1971年4月13日授予Roberts等的美国专利3,574,823,1993年4月7日授予McKeown等的欧洲专利535,943A1和1992年2月20日授予McKeown等的PCT专利WO92/02454。
虽然公开了许多用于清除表膜和具有抗牙斑活性的组合物，目前仍然需要更好的产品。本发明开发的口腔组合物提供改善的清除表膜性能。具体地说，本发明开发的口腔组合物加有新的二氧化硅摩擦剂，而且具有改善的去牙斑系统。
所以，本发明的目的之一是提供一种口腔保健产品和将所述产品直接用于清除表膜的方法。本发明的另一目的是提供可有效阻止牙斑的积累和防止牙床疾病的组合物和方法。本发明的另一目的是提供还能减缓随后发生的牙石形成的组合物。
以下的详细说明将清楚地揭示上述及其它目的。
发明概述
本发明涉及包含以下组份的洁齿组合物：
a．沉淀二氧化硅，所述二氧化硅具有低于20,000厘泊的40％浆料粘度增加性，和每100,000转约2.5至20.0毫克损失的10％Brass Einlehner摩擦性。
b．约0.1％至约99％的口用可接受的载体。
本发明还涉及用上述组合物清洁牙齿，减少牙斑、牙龈炎和牙石的方法。
本文中的百分比和比例若非另作说明都是按重量计的。PCR和RAD是无单位的。另外，所有测试若非另作说明都是在25℃进行的。
本发明的详细说明
“安全有效量”在此指足以减少牙斑和/或牙石/牙龈炎，但是不损伤口腔组织和结构的量。
“口用可接受的”在此指可以安全有效地将本发明组合物用于口腔的合适载体。
在此所述的组合物的pH在约6.5至约9.5之间，较好的是约6.5至约9.0之间，约7.0至约9.0之间则最好。
以下将说明本发明的必需组份和可任选的组份。
摩擦剂
本发明使用的是新的非晶体沉淀二氧化硅，它能够改善洁齿剂的清洁和摩擦性能。本发明的二氧化硅宜描述成合成水合非晶体二氧化硅，即二氧化硅SiO2。具体地说，本发明二氧化硅的反应器浆料平均颗粒大小(APS)小于已知二氧化硅。而且。本发明的粘度增加性明显低于摩擦性相当的已知二氧化硅。所以，本发明二氧化硅加入洁齿组合物的浓度可以高于已知二氧化硅，由此改善了洁齿组合物的性能但不过度增加其摩擦性。
反应器浆料APS即在反应器内加工后或洗涤浆料后但在干燥、研磨和/或使用前测定的沉淀二氧化硅组合物的APS。反应器浆料APS是用Leeds and Northrup制造的Microtrac Ⅱ Particle Analyzer测定的。本发明反应器浆料APS宜为约10至50微米，约10至20微米更好。在此所述的反应器APS都是中值(50％)，除非另作说明。
姑且不受任何特定理论所限，据信，较低的反应器浆料APS能导致制成平均功能颗粒尺寸较小的二氧化硅沉淀，功能颗粒尺寸即二氧化硅使用时(例如在刷牙过程中)的颗粒大小。换言之，本发明申请人认为，本发明的二氧化硅比反应器APS较高的二氧化硅软。结果，申请人认为，在使用中，本发明的二氧化硅(即反应器浆料APS较低的)比反应器浆料APS较高的二氧化硅更容易碎裂成较小因而摩擦性相应较低的颗粒。所以，本发明二氧化硅的摩擦性比具有相同研磨后APS的二氧化硅低。此外，本发明二氧化硅具有改善的研磨性能，因为它们本来就较小因而需要较少的研磨，而且它们因为较软而更易碎裂成较小的颗粒。结果，本发明二氧化硅不易因研磨过度而变灰。
本发明所用二氧化硅与研磨APS和粘度增加性大致相同的已知二氧化硅相比，摩擦性也较低。多种测试可测定二氧化硅的摩擦性。最直接的测定手段是BrassEinlehner摩擦性测试。在Brass Einlehner摩擦性测试中，如下操作EinlehnerAT-1000摩擦试验机：(1)称重一张Fourdrinier铜丝筛网，与10％的水性二氧化硅悬浮液作用一定的时间；(2)然后测定每100,000转Fourdrinier铜丝筛网上损失的铜的毫克数。10％Brass Einlehner(10％BE)以毫克损失/100,000转为单位表示。本发明二氧化硅的10％BE值约为3.5至5.0毫克损失/100,000转，约3.5至4.5毫克损失/100,000转更好。
与已知二氧化硅相比，本发明所用二氧化硅对洁齿组合物粘度的影响较小。二氧化硅增加液体粘度的倾向性称为“粘度增加性(viscosity build)”。粘度可用粘度测定仪来测定并以厘泊为单位表示。在40％浆料测试中，含水量5至7％的本发明二氧化硅具有约5,000至12,000厘泊的粘度，其中含水量是通过处于105℃2小时后的重量损失来测定的。
本发明使用的二氧化硅最好是在J.Soc Cosmet.Chem.29,497-521(1978年8月)和《颜料手册》第1卷：性能和经济性(Properties and Economics)第2版(PeterA.Lewsi编，John Wiley&Sons,Inc.,1988,P.139-159)中所述的低级结构(LowStructure)二氧化硅。
本发明所用二氧化硅的吸油性以约60至120毫升/100克为佳，约80至100毫升/100克更好，约80至90毫升/100克则最好。本说明书中，吸油性是用ASTM擦掉法(rub-out)D281测定的。
本发明所用二氧化硅以具有约50至250平方米/克的BET表面积为佳。表面积是用Brunaur等在J.Am.Chem.Soc.,60,309(1938)所述的BET氮气吸附法测定的。
本发明所用二氧化硅以表现出约90至100％的氟化物利用度和相容性值为佳，该值的定义如在此引用参考的美国专利4,340,583所述。
本发明所用二氧化硅以具有1.0至4.0毫升/克的水银浸侵空隙体积为佳，1.2至2.0毫升/克更好。孔体积(水银孔体积)是用Autopore Ⅱ 9220 Porosimeter(Micromeritics Corporation)测定的。该仪器可测定多种材料的空隙体积和孔的大小。水银被压入空隙中，该过程是压力的函数，计算各压力值下每克样品中压入的水银量。此处的总孔体积表示从真空至60,000psi下压入的水银的累积量。将各压力值下的体积增量(毫升/克)对与压力增量相对应的孔径作图。浸侵体积对孔径曲线上的峰对应于孔径分布，表明样品中最主要的孔径。
根据在5％水性浆料中的测定，本发明所用二氧化硅以具有约4.0至8.5的pH为佳，约6.5至8.5更好。
本发明所用二氧化硅的表膜清除量(PCR)以约70至140为佳，约100至130则更好。
本发明所用二氧化硅以具有约15至25磅/立方英尺的倾倒密度和约25至35磅/立方英尺的充填密度为佳。堆积密度是通过测定一定重量的二氧化硅所占据的升数来测定的，以磅每立方英尺为单位。
本发明所用二氧化硅以具有约90至100的白度为佳。为了测定白度，细粉状材料被压入表面光滑的丸内，用Technidyne Brightimeter S-5/BC评价。Technidyne Brightimeter S-5/BC具有双光系统，在其中，以45°照射样品，以0°观察反射光。该方法符合TAPPI测试法T452和T646，以及ASTM标准D985。
较好的沉淀二氧化硅材料包括购自J.M.Huber Corporation的商品“Zeodent”，特别是牌号为“Zeodent128”和“Zeodent118”的二氧化硅。
摩擦剂在本文组合物中的含量为约6％至70％，当洁齿组合物是牙膏时，约15％至约35％更好。如果组合物是牙粉，可使用高达95％的高浓度。
除了上述必需组份之外，本发明实施方案还包含许多可任选的洁齿成份，下文将就其中的部分进行说明。例如，可任选组份包括但不限于摩擦剂、起泡剂、赋味剂、甜味剂、另外的抗牙斑剂、摩擦剂和着色剂。上述及其它可任选组份可进一步参见1991年4月2日授予Majeti的美国专利5,004,597；1989年12月5日授予Parran,Jr等的美国专利4,885,155；1976年5月25日授予Agricola等的美国专利3,959,458；1976年2月10日授予Haefele的美国专利3,937,807，上述专利都为本文所参考引用。
药学上可接受的载体
作为本发明组合物中组份的载体可以是任何适用于口腔的的洁齿载体。这类载体包括牙膏、牙粉、预防性糊剂、锭剂、口香糖等中的常用组份，下文将对此进行更详细的说明。较好的系统是牙膏。
表面活性剂：
本发明优选组份之一是表面活性剂，最好选自肌氨酸盐表面活性剂、羟乙磺酸盐表面活性剂和牛黄酸盐表面活性剂。适合用于本发明的是上述表面活性剂的碱金属盐和铵盐。在此，最好的是以下钠盐和钾盐：十二酰肌氨酸盐、十四酰肌氨酸盐、十六酰肌氨酸盐、十八酰肌氨酸盐和油酰肌氨酸盐。
表面活性剂在本发明组合物中占组合物总重的约0.1％至约2.5％，约0.3％至约2.5％更好，约0.5％至2.0％最好。
可以任意选用其它合适的相容性表面活性剂与本发明组合物中的肌氨酸盐表面活性剂一起使用。合适的可任选的表面活性剂更详细的说明可参见1976年5月25日授予Agricola等的美国专利3,959,458；1976年2月10日授予Haefele的美国专利3,937,807；1988年9月27日授予Gieske等的美国专利4,051,234。本发明引用参考了上述专利。在此适用的阴离子表面活性剂包括烷基部分含有10至18个碳原子的水溶性烷基硫酸盐和含有10至18个碳原子的脂肪酸的磺化单甘油酯的水溶性盐。这类阴离子表面活性剂的实例有十二烷基硫酸钠和椰子脂酸单甘油酯磺酸钠。也可以使用阴离子表面活性剂的混合物。
适用于本发明的较好的阳离子表面活性剂可广义地定义为具有约8至18个碳原子的长链烷基的脂肪族季铵化合物，例如十二烷基三甲基氯化铵；十六烷基三甲基氯吡啶鎓；十六烷基三甲基溴化铵；二异丁基苯氧基乙基二甲基苄基氯化铵；椰子烷基三甲基亚硝酸铵；十六烷基三甲基氟吡啶鎓；等。优选的是在此引用参考的1970年10月20日授予Briner等的美国专利3,535,421中所述的季铵氟化物，所述的季铵氟化物具有除垢剂的性能。某些阳离子表面活性剂在本发明的组合物中还起着杀菌剂的作用。有些阳离子表面活性剂，例如Chlorhexadine，虽然可以用于本发明，但是由于它们会污染口腔的硬组织，因而最好不用。本领域熟练技术人员是知道这种可能性的，所以在使用阳离子表面活性剂时只需记住这一限制。
适用于本发明组合物的较好的非离子表面活性剂可广义地定义为烯化氧基团(亲水性)与脂族或烷基芳香族有机疏水性化合物的缩合产物。合适的非离子表面活性剂例如Pluronics、烷基酚的聚环氧乙烷缩合物、环氧乙烷与环氧丙烷与乙二胺反应产物的缩合产物、脂肪醇的环氧乙烷缩合产物、氧化长链叔胺、氧化长链叔膦、长链二烷基砜，以及上述物质的混合物。
用于本发明的较好的两性离子表面活性剂可广义的定义为脂肪族季铵、鏻和锍化合物，其中的脂族基团可以是直链或支链的，其中脂族取代基之一含有约8至18个碳原子，而另有一个含有阴离子水溶性基团，例如羧基、磺酸基、硫酸根、磷酸根或膦酸根。
较好的铵内酯(betain)表面活性剂公开在1993年1月19日授予Polefka等的美国专利5,180,577中。典型的烷基二甲基铵内酯包括癸基铵内酯或乙酸2-(N-癸基-N,N-二甲基氨)、椰子铵内酯(coco betaine)或乙酸2-(N-椰子烷基-N,N-二甲基氨)、十四烷基铵内酯、十六烷基铵内酯、十二烷基铵内酯、十六烷基铵内酯、十六烷基铵内酯、十八烷基铵内酯等。酰胺基铵内酯有例如椰子酰胺基乙基铵内酯(cocoamidoethyl betaine)、椰子酰胺基丙基铵内酯、十二酰胺基丙基铵内酯等。优选的是椰子酰胺基丙基铵内酯，更好的是十二酰胺基丙基铵内酯。
螯合剂：
另一种可任选的组份是螯合剂，选自酒石酸及其药学上可接受的盐、柠檬酸和柠檬酸碱金属盐，以及它们的混合物。螯合剂能够螯合细菌细胞壁内的钙。螯合剂还能够通过从有助于维持生物物质完整性的钙桥中去除钙离子来干扰牙斑的形成。但是，有可能使用与钙离子亲和性过高的螯合剂。这将导致牙齿失去矿物质，这与本发明的目的和初衷是相违的。
柠檬酸钠和柠檬酸钾是优选的柠檬酸碱金属盐，其中又以柠檬酸钠为最优。优选的还有柠檬酸/柠檬酸碱金属盐混合物。在此优选的是酒石酸的碱金属盐。最适合用在此处的是酒石酸二钠、酒石酸二钾、酒石酸钠钾、酒石酸氢钠和酒石酸氢钾。适用于本发明的螯合剂的含量为约0.1％至约2.5％，以约0.5％至约2.5％为佳，约1.0％至约2.5％更好。酒石酸盐螯合剂可以单独使用，也可以与其它可任选的螯合剂混合使用。
可以使用其它可任选的螯合剂。较好的是，这样的螯合剂具有约101至105的钙结合常数，并提供改善的清洁性能和减少牙斑和牙石的形成。
另一组适合在本发明中使用的螯合剂是可溶性焦磷酸盐。用在本发明中的焦磷酸盐可以是任何一种焦磷酸碱金属盐。具体包括焦磷酸四碱金属盐、二氢焦磷酸二碱金属盐、一氢焦磷酸三碱金属盐，以及它们的混合物，其中的碱金属以钠或钾为佳。所述盐可以使用其水合物形式或无水形式。适合本发明组合物的有效量的焦磷酸盐通常应足以提供至少1.0％焦磷酸根离子，以约1.5％至约6％为佳，约3.5％至约6％更好。焦磷酸根离子水平应该理解成能够被提供给组合物的水平(即适当pH下的理论量)，而在最终产物pH下可能存在着除P2O7-4之外其它形式的焦磷酸根(例如HP2O7-3)。
在此被引用参考的Interscience Publishers(1986)的Kirk & Othmer,Encyclopedia ofChemical Technology，第二版，第15卷中对焦磷酸盐有更为详细的说明。
还有一组螯合剂可能适用于本发明，它们是阴离子聚羧酸盐。这类物质是本领域中公知的，以其游离酸形式或部分或(更好的是)完全中和的水溶性碱金属盐(例如钾，更好的是钠)或铵盐的形式使用。优选的是马来酸酐或马来酸与另一可聚合的烯类不饱和单体(例如甲基·乙烯基醚(甲氧基乙烯))形成的1∶4至4∶1共聚物，分子量(M.W.)为约30,000至约1,000,000。这类共聚物可以是例如购自GAFChemical Corporation的Gantrez AN139(M.W.500,000),AN119(M.W.250,000),较好的是S-97药用级(M.W.70,000)。
其它有效的聚羧酸盐包括例如马来酸酐与丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、N-乙烯基-2-吡咯烷酮或乙烯的1∶1共聚物，后者可以是例如Monsanto EMANo.1103,M.W.10,000和EMA 61级，或者是丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯、异丁基·乙烯基醚或N-乙烯基-2-吡咯烷酮的1∶1共聚物。
其它有效的聚羧酸盐公开在1979年2月6日授予Gaffar的美国专利4,138,477和1980年1月15日授予Gaffar等的美国专利4,183,914，本发明参考了以上两项专利，包括马来酸酐与苯乙烯、异丁烯或乙基·乙烯基醚的共聚物、聚丙烯酸、聚衣康酸和聚马来酸、和分子量低至1,000的磺基丙烯酸寡聚物，即UniroyalND-2。
洁齿组合物中还可以加有赋味剂。合适的赋味剂包括冬青油、薄荷油、绿薄荷油、黄樟油和丁香油。可用的甜味剂包括天冬酰苯丙氨酸甲酯、acesulfame、糖精、葡萄糖、果糖和环磺酸钠。赋味剂和甜味剂在洁齿组合物中的用量通常为约0.005重量％至约2重量％。
洁齿组合物还可以包含乳化剂。合适的乳化剂是较为稳定和可在较宽pH范围内起泡的乳化剂，包括无皂阴离子、非离子、阳离子、两性离子和两性有机合成除垢剂。上述合适的表面活性剂中许多公开在1977年9月27日授予Gieske等的美国专利4,051,234中，在此引用参考。
为了另外提供抗龋齿功效，在洁齿剂或其它口用组合物中另外加有水溶性氟化物是常规技术，其含量足以在25℃和/或在使用时在组合物中提供约0.0025重量％至约5.0重量％的氟离子，约0.005重量％至2.0重量％更好。许多可产生氟离子的物质可以在本发明组合物中用作可溶性氟化物源。合适的产生氟离子的物质例如1970年10月20日授予Briner等的美国专利3,535,421和1972年7月18日授予Widder等的美国专利3,678,154中所述的那些，本文引用并参考了以上专利。代表性的氟离子源包括：氟化亚锡、氟化钠、氟化钾、单氟磷酸钠等。特别好的是氟化亚锡和氟化钠，以及它们的混合物。
在本发明的牙膏中还含有水。用于制备本发明商品化牙膏的水最好是去离子水而且不含有机杂质。水通常占本发明牙膏组合物的约10重量％至50％，约20重量％至40重量％更好。上述含量的水包括加入的游离水加上随其它物质例如山梨醇带入的水。
在牙膏的制备过程中，有必要加入增稠物质来提供所需的稠度。较好的增稠剂是羧基乙烯基聚合物，角叉菜胶、羟基乙基纤维素和纤维素醚的水溶性盐例如羧甲基纤维素钠和羧甲基羟乙基纤维素钠。也可以使用天然树胶，例如卡拉胶、黄原胶、阿拉伯树胶和黄蓍胶。增稠剂约占组合物总重的0.5重量％至5.0重量％。
为了防止牙膏硬化，牙膏中还宜加入保湿剂。合适的保湿剂包括甘油、山梨醇，以及其它可食用的多元醇，含量为约15％至约70％。
本发明组合物中还宜加有其它亚锡盐，例如焦磷酸亚锡和葡糖酸亚锡；抗微生物剂，例如十六烷基氯化吡啶鎓和十四烷基乙基吡啶鎓之类的季铵盐，二-双胍盐，二甘氨酸铜，非离子抗微生物盐和调味油。上述添加剂公开在1960年7月26日授予Norris等的美国专利2,946,725和1977年9月27授予Gieske等的美国专利4,051,234中，本文引用并参考了上述专利。其它可任选的组份包括缓冲剂、碳酸氢盐、过氧化物、例如硝酸钠和硝酸钾的硝酸盐。上述添加剂如果存在，其含量为约0.01％至约30％。
其它适用的载体包括本文参考的以下专利中公开的两相洁齿制剂：Lukacovic等1993年5月23日的美国专利5,213,790,1992年9月8日的5,145,666和1994年1月25日的5,281,410，和Schaeffer的美国专利4,849,213和4,528,180。
合适的锭剂和口香糖组份公开在1978年4月11日授予Grabenstetter等的美国专利4,083,955，本文参考所述专利。
以下实施例说明了本发明范围内的优选实施方案。这些实施例只是用来说明本发明而不应被理解成是对本发明的限定，因为在本发明精神和范围内可进行多种改变。
实施例Ⅰ
一种本发明洁齿组合物包含如下组份。
组份 重量％
70％山梨醇溶液 24.200
RO水 24.757
甘油 7.000
羧甲基纤维素1 0.500
PEG6 4.000
氟化钠 0.243
糖精钠 0.130
磷酸二氢钠 0.415
磷酸钠 0.395
酒石酸钠 1.000
TiO2 0.500
二氧化硅2 35.000
十二酰基肌氨酸钠(活度95％) 1.060
赋味剂 0.800
1由Aqualon Company提供
2购自J.M.Huber Corporation的Zeodent 118
将混合罐夹套的温度设定在约150°F(65℃)至约160°F(71℃)。在混合罐中加入保湿剂和水，然后开始搅拌。当温度到达约120°F(50℃)时，加入氟化物、甜味剂、缓冲剂、螯合剂、着色剂和二氧化钛。将增稠剂加入摩擦剂中，然后在高速搅拌下将形成的混合物加入混合罐。在混合物中加入表面活性剂，并继续搅拌。将混合罐冷却至120°F(50℃)，加入赋味剂。继续搅拌约5分钟。形成的组合物其pH为7。
实施例Ⅱ
一种本发明洁齿组合物包含如下组份。
组份 重量％
70％山梨醇溶液 29.810
RO水 24.757
甘油 7.000
羧甲基纤维素1 10.750
PEG6 4.000
氟化钠 0.243
糖精钠 0.130
磷酸二氢钠 0.415
磷酸钠 0.395
TiO2 0.500
二氧化硅2 30.000
十二烷基硫酸钠 1.200
赋味剂 0.800
1由Aqualon Company提供
2购自J.M.Huber Corporation的Zeodent 128
实施例Ⅲ一种本发明口香糖组合物包含如下组份。
组份 重量％
树胶基质 30.000
30份Eastergum
45份苯并呋喃树脂
15份干胶乳
二氧化硅1 10.00
糖 40.000
玉米浆 18.175
十二酰基肌氨酸钠 0.075
酒石酸钠 0.250
赋味剂 1.5001Zeodent 118