作为牙科材料的抗菌 添加物的玻璃组分
本发明涉及用于牙齿修复材料的抗菌添加物，例如用于牙科玻 璃以及牙齿修复的抗菌材料的抗菌添加物，即所谓的抗菌牙科玻 璃。用于牙齿修复的材料包括特别用于牙齿填充(补牙)的材料， 其中牙齿填充材料包括例如玻璃离子聚合粘固粉、复合材料或玻璃 离子交联聚合物复合材料(Kompomer)。其它用于牙齿修复的材料 也理解为，用于牙科陶瓷以及牙科玻璃的涂覆材料或镶嵌材料中的 添加物，特别是抗菌的添加物。例如在DE 4323143 C1中公开了一 种牙科玻璃，将其公开的内容在本申请中完全引用。
该抗菌添加物涉及到抗菌和/或消毒的玻璃组分或玻璃陶瓷。
该玻璃组分优选呈粉末、纤维、薄片或球状的添加物。
该抗菌添加物特别应用在补牙材料的领域中。
用于补牙的材料根据期刊de I’Association dentaire canadienne， Okt.1999，Vol.65，N°9，p500-504可分成三类，玻璃离子聚合粘固 粉、复合材料或玻璃离子交联聚合物复合材料，但是并不局限于这 三类。本领域技术人员所熟悉的其他补牙材料，在此也可以使用。
将上述论文全部引用在前述本申请的公开内容内。
根据期刊de I’Association dentaire canadienne，Okt.1999，Vol.65， N°9，p500-504，二种不同的材料联用作为补牙材料的复合材料， 其形成例如为混合物的共同特征，该特征是每种材料各自所不具有 的。现有技术所熟知的复合材料，包括树脂-基质和各种无机填料。
复合材料的树脂-基质由不同单体混合而成，根据在合成物中 填料的种类及混合物的量的比例得到不同的性能，确切的说是性能 变化。
树脂-基质主要由丙烯酸酯(盐)单体的PMMA(聚甲基丙烯 酸甲酯)、TEGDMA(三甘醇二甲基丙烯酸酯)和BIS-GMA(双酚 A甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料)构成。这种树脂体系常常是可 光硬化的。树脂-基质的其他的组成成分通常是催化剂、抑制剂、 稳定剂、引发剂。这已知也是化学可硬化体系。
作为复合材料的填料主要应用的是玻璃、(玻璃)-陶瓷、石 英、溶胶-凝胶材料和硅胶。
将填料混入到基质中，以调节合成物及复合材料的物理和化学 性能。填料特别改善了聚合作用的收缩性并且改善了机械性能，例 如E-模数、抗弯强度、硬度和磨损强度。
材料的硬化通过不同组分混合碰撞的化学反应，光照或加热而 实现。在光线，例如UV灯、卤素灯、等离子体灯或LED灯(光发 射二极管)，特别是发射蓝色波长的LED的作用下，与添加材料在 相互作用下形成反应性原子团。这些原子团进行例如链式反应，在 该反应中基质材料的单体，例如Bis-GMA，通过原子团的中间产物 而形成越来越长的分子链，合成物就这样硬化了。在该过程中也涉 及到“原子团的聚合作用”。在原子团聚合时，中间产物在例如碳 双键处插入其他的单体。这样又生成一个原子团等，以致于又发生 链反应。
此外，这是优选的，即复合材料的填料是未知的，这需要经硬 化的树脂和填料的折射率尽可能得匹配。填料尽可能小的晶粒度也 是有利的，从另一方面改善了所有填料，也就是复合材料的可抛光 性。其中合适的微粒的晶粒度为小于100μm，优选为小于50μm， 特别优选为小于10μm。假如材料的颗粒大小为小于2nm，优选为 小于5nm，特别优选为小于10nm的值，则该复合材料的机械性能 很差。
对于填料这也是可能的，即利用不同大小的颗粒混合物，例如 平均颗粒大小为nm级的粉末和平均颗粒大小为μm级的粉末的混 合物。通过这样的混合物可以提高复合材料的可抛光性和机械性 能。
根据现有技术的复合材料具有较小的聚合作用的收缩性。假如 聚合作用的收缩性太高，则可能在牙齿壁和充填物之间出现高的应 力。聚合作用的收缩性太大时，在极端的情况下甚至导致牙齿壁破 碎。假如充填物和牙齿壁之间的粘连太差和/或材料的收缩性对于牙 齿充填物太强烈，则可以形成边缘间隙，导致二次龋齿的结果。目 前商业上可获得的常用材料的收缩率约为1.5-2％。
特别应用在门牙区域的复合材料具有颜色和透光性，以使得复 合材料与周围的健康的牙本质是没有差别的。所以该材料基本上在 颜色上与健康的牙齿相匹配，并且透光性基本上与天然的牙齿相 符。
当断裂力学性能是这样时，对于机械性能来讲是有利的，即充 填物在咀嚼过程中未强烈磨损，并且另一方面不损坏相对应的牙 齿。
对于复合材料的热膨胀来讲这样是有利的，即其与牙本质的热 膨胀尽可能一致。
对于复合材料的化学稳定性来讲是这样构成的，即复合材料对 于碱性侵蚀具有足够的稳定性。
此外复合材料还具有X-射线不透明性，以致于充填物在X- 射线图像中与健康的牙齿和可能的二次龋齿是可区别的。
对于流变学来讲，树脂有利的是触变性的，也就是说，在应力 的作用下粘度是下降的，之后又增大。因此这种性能具有优点，因 为树脂必须要从装树脂的筒中填充入牙齿的空穴中，然而另一方面 其在硬化前必须是尽可能形状稳定的。
在ISO 7484中定义了玻璃离子聚合粘固粉的概念，将其公开 的内容完全合并入本申请中。
作为玻璃离子聚合粘固粉，已知的是例如水性聚(羧酸)-粘 固粉组成成分，并已经在牙科中使用。玻璃离子聚合粘固粉含有一 种聚合物，其含有自由羧酸基(根)、典型的是含有丙烯酸的均聚 物或共聚物，以及释放离子的玻璃，如钙-铝氟硅酸盐玻璃。
玻璃离子聚合粘固粉通过在水溶液中的酸碱反应而形成。在水 中玻璃释放出多价的金属离子，如铝离子和钙离子。这一过程用来 交联聚合物。这样得到固定的凝胶状结构。同时在玻璃中的材料与 水反应形成硅酸。该凝胶形成反应的结果是形成适合于在牙科应用 的粘固粉。
因为玻璃离子聚合粘固粉很脆并且弹性较小，所以由于其不充 分的机械性能而使得其应用非常受限制。为了改善玻璃离子聚合粘 固粉的机械性能，已知的例子为改进基质。为此将不饱和的碳-碳 键连接到聚链烷酸酯(盐)-基本结构上，或者将(二)甲基烯酸 酯(盐)单体加入到组成成分中，或者二者都进行。不饱和的碳- 碳键通过辐射聚合作用(化学的或通过光辐射)而使得基质的共价 交联成为可能。共价交联的基质显著地改善了经凝结的粘固粉的机 械性能。牙髓能很好地与该粘固粉相容。然而在生物相容性方面出 现了问题，因为可以不希望的方式释放出树脂组分，如甲基丙烯酸 羟乙酯或HEMA。这些化合物已知作为树脂改性的玻璃离子聚合粘 固粉( resin- modified glass ionomer cements，RMGICs)，尽管它的 结构被描述为优于树脂改性的玻璃-聚链烷酸酯(盐)粘固粉。这 种RMGICs主要成分是水基的，酸碱反应是主要的凝固机制，它们 通过聚链烷酸酯(盐)组成成分的羧基在硬的牙齿组织处粘结来体 现它们的能力。它们的氟离子释放类似于GICs。
其它已知的可聚合的粘固粉，例如在EP-A-0219058中所述 的且对应于术语“玻璃离子交联聚合物复合材料(Kompomer)”和 “合成材料增强的玻璃离子聚合粘固粉(kunststoffverst_rkter Glaionomeren)”也是已知的。
对于合成材料增强的玻璃离子聚合粘固粉-玻璃离子交联聚 合物复合材料涉及到这样一种材料，其结合了复合材料(以音节 “Komp”作为名称)和玻璃离子聚合粘固粉(以音节“omer”作 为名称)的相互优点。该材料含有具有两个羧基的二甲基间丙烯酸 酯(盐)单体(Dimethylmetacrylat-Monomer)和充填材料，其基本 上是一种提供离子的玻璃。羧基与主链的碳原子的比例为1∶8。组 成成分是不含水的，并且提供离子的玻璃是部分硅烷化的，以保证 与基质的结合。这种称为玻璃离子交联聚合物复合材料的材料通过 辐射聚合作用而凝结，但不能在硬的牙齿组织处结合，其具有比玻 璃离子聚合粘固粉低得多的氟离子释放。
玻璃离子交联聚合物复合材料具有较低的弹性弯曲模量、低的 抗弯强度、抗压强度和断裂强度以及低的硬度。玻璃离子交联聚合 物复合材料可在颌(牙齿)矫形外科中作为粘结剂、作为汞齐-粘 合体系，并且可在兽医学领域中使用。因为这种材料不通过酸碱反 应凝结，并且也不在硬的牙齿组织处结合，所以其实际上不应归类 为玻璃离子聚合粘固粉，因为其完全是其它的材料。
此外玻璃离子交联聚合物复合材料常常不完全正确地称作为 “混合玻璃离子交联聚合物”，“光硬化的GICs”，或“树脂改性的 玻璃离子交联聚合物”，也就是说就象实际上的“树脂改性的玻璃 离子交联聚合物”。概念“聚酸改性的复合树脂”也是常用的。
所有种类的用于牙齿充填的材料，除了作为其它填料的惰性或 反应性的牙科玻璃外，特别如玻璃离子聚合粘固粉、复合材料和玻 璃离子交联聚合物复合材料，还包含作为充填剂或者添加物的硅 胶，例如热解的硅酸，用于调节流变学。该硅胶与经研磨的玻璃粉 末不同，呈球形并且粒度为约50-300nm。
其它的填料包括可作为用来调节牙齿颜色的色素(颜料)，以 及用于达到X-射线不透明性的物质。这种物质例如是BaSO4， ZrO2，YbF3。
溶胶-凝胶材料，例如也具有X-射线不透明性的硅酸锆，作 为充填材料是可行的。
此外，可提供其它的有机荧光颜料，用于天然牙齿的荧光性能 的仿真。
在牙科医学领域的已知材料，特别是玻璃离子聚合粘固粉、复 合材料和玻璃离子交联聚合物复合材料的缺点是，它们不具有抗菌 作用，从而对在抗菌前引起的牙齿疾病，例如二次龋齿、牙根炎症 或牙周炎防护不足。
抗菌、消炎和治疗伤口作用的玻璃，特别是在此所制备的玻璃 粉末可从以下的文献中获知，将其公开的内容全部包括在本申请 中：
WO03/018496
WO03/018498
WO03/018499
WO03/018496和WO03/018499描述了一种消炎和治疗伤口的 硅酸盐玻璃粉末。
从WO03/018498可获知一种抗菌、消炎的玻璃和玻璃粉末， 其在玻璃组分中含有大于10ppm的碘。从WO02/072038和EP-A -1365727可获知没有Ag、Zn、Cu的碱金属-碱土金属玻璃在牙 科材料中的应用，将其公开的内容全部引用在前述本申请中。
本发明的目的是克服现有技术的缺点，制备特别是制备用于牙 科材料的添加剂，其具有抗菌、消毒、消炎和治疗伤口的作用。
根据独立权利要求实现了该目的。有利的改进方案是从属权利 要求的目的。
在特别优选的实施方案中，抗菌添加物，以下也称为抗菌的牙 科玻璃粉末，其本身作为玻璃离子交联聚合物，也就是说其除了抗 菌作用外还具有作为由单体聚合的引发剂的功能，确切的说具有用 于通过硬化反应至玻璃离子聚合粘固粉所必需的离子，如Ca2+离 子、Al3+离子。例如Ca2+离子、Al3+离子的浸出物与例如粘固粉合 成材料的聚羧酸一起对硬化起作用。在这种情况下也涉及到反应性 的抗菌牙科玻璃粉末。
在可选的实施方案中，抗菌玻璃本身没有离子交联聚合物性 能，而是作为填料材料起作用，即其具有抗菌的作用。这也涉及到 惰性的抗菌牙科玻璃粉末，例如其在复合材料中的使用。假如抗菌 牙科玻璃粉末只是作为填料材料，也就是作为惰性的抗菌牙科玻璃 粉末使用，那么单体的聚合可以通过例如光线，如UV辐射或加热 而达到。
在改进的实施方案中，抗菌的牙科玻璃粉末的惰性或反应性是 这样提高的，即在聚合后得到的玻璃离子聚合粘固粉、复合材料或 玻璃离子交联聚合物复合材料的收缩性减小了，或获得了X-射线 的不透明性。通过这种方案形成的抗菌牙科玻璃粉末有可能促进牙 齿的珐琅质重新矿化。
显而易见，根据本发明的抗菌牙科玻璃粉末也可以与其它的牙 科充填物，例如传统的牙科玻璃的混合。
在本发明的一个优选实施方案中，抗菌牙科玻璃粉末的热膨胀 系数CTE非常小，处于3×10-6/K至8×10-6/K之间。
优选地，抗菌牙科玻璃粉末的折射率是这样选择的，即折射率 尽可能与基质相一致，其中玻璃粉末本身尽可能不含发色离子。
在改进的实施方案中，抗菌牙科玻璃粉末其玻璃粉末表面是硅 烷化的，使得填料颗粒和树脂基质之间的化学合成成为可能。这样 再次改善了充填物的，确切的说是其配方的机械和流变学性能。
特别优选的是，抗菌牙科玻璃粉末具有良好的化学和水解的耐 久性以及高的X-射线不透明性(RO)。
高的X-射线不透明性特别通过重元素添加物，如Sr或Ba而 达到。
为了改善美感和可抛光性，抗菌牙科玻璃的粒度d50优选为介 于0.4-5μm之间。
特别优选的实施方案是，具有的抗菌作用时间长。
特别优选的是，具有高的抗菌和消毒作用的材料，而不释放或 只释放出非常少量的抗菌离子，如锌离子和银离子。
根据本发明的抗菌玻璃优选应用在牙齿治疗的涂覆材料、充填 材料和镶嵌材料使用中。
与植入颌骨的材料不同，在本申请中所描述的材料优选应用在 牙齿中或牙齿上。
在玻璃离子聚合粘固粉的特别应用中，粘固粉含有抗菌玻璃添 加物或抗菌玻璃陶瓷的浓度为0.01-99.5重量％。优选为0.1-80 重量％，特别优选为玻璃离子聚合粘固粉包含1-20重量％的抗菌 玻璃添加剂或玻璃陶瓷添加剂。
根据本发明的起抗菌作用的玻璃也可以与已知的作为牙科充 填材料的玻璃粉末混合。
抗菌玻璃粉末的粒度例如d50值为大于0.1μm，优选为大于 0.5μm，更优选为大于1μm。
抗菌玻璃粉末的粒度d50值例如为小于200μm，优选为小于 100μm，更优选为小于20μm。最优选的粒度分布为粒度大于0.1 μm并小于10μm，特别地，由于更好的可抛光性粒度介于0.1- 1.5μm之间。
在优选的实施例中，玻璃含有起抗菌作用的元素或离子，例如 Ag、Zn、Cu。起抗菌作用的离子向玻璃基质的释放率很小，以致 于没有健康风险，然而另一方面达到了足够的抗菌作用。
例如在释放的银作为抗菌离子时，可得到用于抗菌作用的足够 的释放，例如当银在水中从根据本发明的玻璃中的释放率为小于 1000mg/l、优选为＜500mg/l和更优选为＜100mg/l时，该释放还未 导致健康损害。特别优选为释放率＜50mg/l和更优选为＜20mg/l。 在特别优选的实施方案中释放率为＜10mg/l。
假如将抗菌玻璃根据本发明加入到复合材料中，那么在与液 体，如水或唾液接触时，释放出比在水中从纯粹的玻璃中更少量的 银。例如，银从根据本发明的复合材料或玻璃离子聚合粘固粉或玻 璃离子交联聚合物复合材料在水中的释放率为小于例如10mg/l，优 选为＜1mg/l，特别优选为＜0.1mg/L。
为了具有足够的抗菌作用，例如对于Ag的释放率为大于 0.0001mg/l，优选为大于0.001mg/l和特别优选为大于0.01mg/l。作 为碱性玻璃可以考虑磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和硅酸盐玻璃，其不 具有太高的化学耐久性。
有利的是，即这些玻璃在它们的折射率上是合适的。
为了得到抗菌和消毒的作用，离子的含量，例如Ag、Zn、Cu 在玻璃离子交联聚合物中的含量为大于0.01重量％，优选为大于0.1 重量％，更优选为大于0.5重量％。优选的是在WO93/17653A1的 界限中，玻璃组分中含有少于30原子％的Zn。
假如在优选的实施方案中根据本发明的混合物是由抗菌玻璃 粉末，其在本申请中也称作为抗菌牙科玻璃粉末，以及玻璃离子交 联聚合物和/或牙科玻璃充填物构成，那么抗菌玻璃粉末/玻璃离子 交联聚合物和/或牙科玻璃充填物的比例＞0.0001优选为大于 0.001，特别优选为大于0.01。
假如抗菌玻璃粉末的含量太低，也就是抗菌玻璃粉末/玻璃离子 交联聚合物和/或牙科玻璃充填物的比例＜0.0001，那么混合物就达 不到足够的抗菌和消毒作用。
优选的抗菌玻璃粉末/玻璃离子交联聚合物和/或牙科玻璃充填 物的比例为＜200，优选为＜100，特别优选为＜10。
假如混合物具有的抗菌玻璃粉末/玻璃离子交联聚合物和/或牙 科玻璃充填物的比例大于200，那么通常就不再引发足够的对玻璃 离子交联聚合物的单体聚合。
在一个特别的实施方案中，抗菌粉末，当其与水或唾液等接触 时通过与玻璃基质的离子交换而调节到碱性pH，也就是pH值＞7。 这种中和了的酸，其通过龋齿细菌形成，可以侵蚀牙齿或牙齿珐琅 质。这种反应特别阻止了在牙科材料和牙齿之间的空隙中的侵蚀。
抗菌的玻璃粉末与特别是重新矿化的玻璃粉末，例如可以是在 EP-A-1365727中公开了的一种玻璃粉末化合物，并且是优选的。 这样一方面达到了牙齿和牙科材料之间的紧密结合，另一方面，因 为重新矿化的玻璃粉末，起到协助抗菌的效果，例如由EP-A- 1365727获知的玻璃粉末也具有小的抗菌作用。在EP-A-1365727 中描述了生物活性玻璃在制备用于永久牙齿充填物的药剂中的应 用。这种生物活性玻璃优选用在粘合，作为牙本质和填充材料之间 的粘结剂，用在玻璃离子聚合粘固粉、用在玻璃-合成材料-复合 材料、用在复合材料增强的玻璃离子聚合粘固粉和/或用在治疗齿 根、齿颈和/或齿冠的药剂中，并且优选含有氟离子。
在玻璃离子聚合粘固粉、在玻璃-合成材料-复合材料、在复 合材料增强的玻璃离子聚合粘固粉和/或用来治疗牙根、牙颈和/或 牙冠的药剂中含有的，在EP-A-1365727中所描述的生物活性玻 璃，未描述其通过例如释放Ag、Zn或Cu离子的抗菌作用。特别 优选的是这种玻璃具有高的X-射线不透明性。
在优选的实施方案中，抗菌的玻璃添加剂释放出氟离子，例如 在WO03/018499中公开的玻璃组分。选择这种抗菌玻璃粉末预防 龋齿的形成。优选地，抗菌的玻璃粉末具有重新矿化的性能。
在改进的实施方案中，抗菌添加剂本身起作为玻璃离子交联聚 合物的作用，也就是说其具有用于生成玻璃离子聚合粘固粉的硬化 反应所必需的离子，例如Ca2+、Al3+离子。Ca2+、Al3+、离子的浸出 物与例如合成材料的聚羧酸一起对粘固粉的硬化起作用。对于重新 矿化的性能优选使用释放出Ca和/或磷离子和/或钠和/或含有Ca或 磷的化合物的玻璃组分，这样支持牙齿的重新矿化。
已知的玻璃离子聚合粘固粉常常由粉末-液体体系组成。
玻璃离子聚合粘固粉通过如下所述的液体组分与玻璃离子交 联聚合物的凝结反应而生成。
通常，将有机成分加工成液体，得到液体组分，该液体组分首 先在牙科医生应用前，直接与固体组分，特别是粉末、特别是玻璃 粉末、及所谓的玻璃离子交联聚合物紧密混合。液体由例如聚丙烯 酸、酒石酸、蒸馏水、如2-甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的三元树 脂复合物构成。膏状物-膏状物体系也是常用的，由还未与玻璃离 子交联聚合物、或根据本发明的由玻璃离子交联聚合物和抗菌玻璃 粉末构成的混合物反应而单独得到的组成成分，与以下的物质混合 成一种膏状物，如2-甲基丙烯酸羟乙酯、二异丁烯酸酯或色素(颜 料)。其它的组成成分，如聚丙烯酸、水、热解硅酸混合成第二种 膏状物。牙科医生通过充分混合这两种膏状物而让凝结反应进行， 从而生成玻璃离子聚合粘固粉。
还已知增强的体系，其中也使用例如异丁烯酸酯(盐)(甲基 丙烯酸酯(盐))改性的聚羧酸。
假如粘固粉是二次硬化形成的，那么可以应用光引发剂，如 Campherchinon。
根据本发明，起抗菌作用的玻璃粉末与不起抗菌作用的玻璃离 子交联聚合物的混合物的优点在于，混合物的抗菌作用超过了单独 的玻璃粉末的抗菌作用，因为起抗菌作用的离子例如抗菌玻璃粉末 中的Ag的释放，通过玻璃离子交联聚合物中释放出来的离子来激 发。
另一个优点在于，通过添加释放离子的抗菌粉末组分而协同助 于原子团的聚合(例如通过光或热而引发)，也就是说协同支持了 聚合度和强度(例如E-模数)以及粘固粉的聚合动力学。
假如对于复合材料来说上述填料是玻璃填料，其含有杀菌离 子，如Ag+、Zn2+、Cu2+，那么通过从所有复合材料的玻璃中释放 出这些离子，从而可具有抗菌作用。这样所有的复合材料就都具有 了抗菌作用，避免了二次龋齿的形成，至少是显著地减慢了二次龋 齿形成。
应用为填料的玻璃充填物本身可以没有抗菌作用，然而由玻璃 充填物和抗菌玻璃粉末组成的混合物的一部分具有抗菌作用。
对于玻璃离子聚合粘固粉，通过添加抗菌的玻璃这也是可能 的，即聚亚烷酸盐(酯)链(Polyalkenoatketten)的含羧基基团螯 合抗菌玻璃粉末的羟基磷灰石层的钙，以凝固经矿化的树脂牙齿组 织的粘结剂。也可以通过将抗菌的玻璃粉末添加到玻璃离子聚合粘 固粉中，即由固体的合成物生成牙齿硬化物质。
此外，离子诱导反应用来调节玻璃离子聚合粘固粉从酸溶性的 玻璃中释放出钙离子、铝离子、钠离子、氟离子和硅酸离子。
从结构的观点看，玻璃离子聚合粘固粉是复合材料，在该复合 材料中，未反应的玻璃颗粒是填料，和与钙-铝交叉连结的 (Kalzium-Alumimium querverbundenen)聚亚烷酸盐(酯)链形成 基质。由基质包围的玻璃颗粒是介于填料和基质间的连接。
离子结合负责聚合物链的交联和玻璃离子聚合粘固粉的凝固。 大量的次级结合在调节粘固粉的机械性能方面起着重要作用。
玻璃离子聚合粘固粉是脆的并具有低的弹性模量，其在拉伸应 力下是脆弱的并具有低的断裂强度。由于它的机械性能差而限制了 它作为牙齿修补材料的应用。
改善玻璃离子聚合粘固粉的机械性能的可能性在于改善基质。 在此就要实现对现有技术的进步，通过添加用于增强基质的抗菌玻 璃的方法，形成了在硬化的牙齿组织处的坚固结合。
对于玻璃离子交联聚合物复合材料，通过添加抗菌的玻璃粉末 而达到其优点，即收缩性较小。进一步改善了玻璃离子交联聚合物 的机械性能并且达到了复合材料强的结合效果。
以下根据实施例来解释本发明，但并不用于限制本发明。
作为在玻璃离子聚合粘固粉中的玻璃离子交联聚合物的抗菌 玻璃充填物，特别是以抗菌玻璃粉末的形式例如硼硅酸盐玻璃是合 适的。首先应给出的是对于硼硅酸盐基玻璃的实施例，其不用进行 特别处理来达到相分离体系。
玻璃通过这样得到，即由原料熔融成玻璃，随后成型为带材。 该带材采用干燥研磨而进一步加工成具有粒度d50＝4μm的粉末。
表1给出了根据本发明的、基于氧化物重量％的硼硅酸盐玻璃 的玻璃组分，其可以研磨成玻璃粉末并且应用于玻璃离子聚合粘固 粉中。
表1：
根据本发明的基于氧化物并以重量％给出的硼硅酸盐玻璃的组成成分
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 SiO2 63.5 63.5 62.5 71 61 69 61 61 64.5 60.99 56.2 63.5 77 70 57 63.5 61 B2O3 30 29.9 28 21 21 16 22 36 25.5 22 18 29 14.5 10.7 27 29 37 Al2O3 4 2.75 6.63 4 4 P2O5 2.75 Na2O 6.5 6.5 7 6 3 2.99 4.7 5 3.7 6.5 3.5 2.8 6 5.5 Li2O 1.84 K2O 4 5.64 1 3.6 BaO 5 CaO 3 2.1 MgO SrO ZnO 18 9.95 0.28 2.5 10 SO3 5.37 Ag2O 0.1 0.5 1 0.5 0.05 0.01 5 0.01 0.21 1 2 2 CuO 2 2.07 GeO2 TeO2 1 0.04 Cr2O3 1 0.01 ZrO2 4.3 I(Jod) 0.01 Br Cl La2O3 0.3
表2给出了硼硅酸盐玻璃，其经过一定的退火过程。通过该退 火过程而实现在多相体系中，特别是在两相体系中一定程度的离解 (分解)。玻璃由表1给出的任一实施例中的原料熔融并随后成型 为带材。然后该带材在表2所给出的温度下，对于给出的时间进行 给定的退火。表2给出的是对于根据表1的不同的玻璃组分的退火 温度、退火时间以及离解的大小范围，即在两相体系时所谓的离解 尺寸。
表2：
对于不同的退火温度和退火时间、不同玻璃组分的离解尺寸
试样 相据表1的 玻璃组分 进行退火 温度 (℃) 时间 (h) 离解 粒度 实施例1-a 实施例1 带材 560 10 30nm 实施例1-b 实施例1 带材 560 20 60nm 实施例1-c 实施例1 带材 620 10 40nm 实施例1-d 实施例1 带材 620 20 80nm 实施例2-a 实施例2 带材 560 10 40nm 实施例2-b 实施例2 带材 560 20 100nm 实施例2-c 实施例2 带材 620 10 70nm 实施例2-d 实施例2 带材 620 20 150nm 实施例12a 实施例12 带材 560 10 50nm 实施例12b 实施例12 带材 560 20 150nm 实施例12c 实施例12 带材 620 10 80nm 实施例12d 实施例12 带材 620 20 200nm 实施例14a 实施例14 带材 820 5 40nm
在根据表2的体系中涉及两相体系，其中两相的组成成分是不 同的。一相是富硼的，另一相是富硅的。由于富硼相的低化学耐久 性，其抗菌离子，例如银的释放更快，从而提高了抗菌作用效果。
在表3-5中给出了对于根据表1的玻璃组分的不同的实施例 的抗菌作用。其涉及到在所有的抗菌作用确定的情况下，对于由每 种玻璃组分所得到的玻璃粉末的测量，该玻璃粉末是通过对带材的 研磨而得到的。对带材的退火只应用于表3中所给出的玻璃粉末。
表3：
根据欧洲药典(第三版)，对于表1中根据实施例2的玻璃组 分，具有粒度为4μm的玻璃粉末在水性悬浮液中浓度为0.01重量 ％时的抗菌作用。玻璃在研磨前未经退火。
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念珠 菌 黑曲霉 开始 350000 250000 270000 333000 240000 2天 0 0 ＜100 0 240000 7天 0 0 0 0 180000 14天 0 0 0 0 50000 21天 0 0 0 0 16000 28天 0 0 0 0 4000
表4：
根据欧洲药典(第三版)，对于根据实施例12的玻璃组分，具 有粒度为4μm的玻璃粉末在水性悬浮液中浓度为0.01重量％时的 抗菌作用。玻璃在研磨前，如表2的根据实施例12c中，在620℃ 时对带材退火10小时，从而得到以两相离解的玻璃，这种玻璃离 解尺寸为80nm。
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念珠 菌 黑曲霉 开始 270000 260000 260000 240000 240000 2天 0 0 0 ＜100 180000 7天 0 0 0 0 100000 14天 0 0 0 0 60000 21天 0 0 0 0 12000 28天 0 0 0 0 6000
表5：
根据欧洲药典(第三版)的，对于在表1中的根据实施例11 的玻璃组分，具有粒度为4μm的玻璃粉末在水性悬浮液中浓度为 0.01重量％时的抗菌作用。玻璃在研磨前未经退火。
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念珠 菌 黑曲霉 开始 290000 220000 250000 270000 280000 2天 0 0 100 ＜100 100000 7天 0 0 0 0 30000 14天 0 0 0 0 22000 21天 0 0 0 0 14000 28天 0 0 0 0 14000
在上述的表3-5中，起始值说明了开始测量时所使用的细菌 数量。假如值为0，那么细菌就不能再测出。这是对于玻璃粉末的 抗菌作用的证明。
为了证实对于时间的抗菌离子的释放，在表6中给出了在水溶 液中Ag离子从玻璃粉末中的释放。
根据表1中的实施例2和表2中的实施例2-c，在表6中给出 了在1小时后、24小时后、72小时后和168小时后连续浸出的Si、 Na、B和Ag(mg/L)的离子释放，该离子释放在具有5μm粒度 且浓度为1重量％的水性悬浮液中。
表6： 1小时后(mg/L) SiO2 Na2O B2O3 Ag 实施例2 227 1283 6929 0.63 实施例2-c 781 3384 14019 6.1
24小时后(mg/L) SiO2 Na2O B2O3 Ag 实施例2 121 74 274 0.035 实施例2-c 164 37.6 36.1 0.44
72小时后(mg/L) SiO2 Na2O B2O3 Ag 实施例2 70.8 23.8 60.8 0.02 实施例2-c 61.3 4.6 4.70 0.36
168小时后(mg/L) SiO2 Na2O B2O3 Ag 实施例2 51.4 9.5 14.1 0.01 实施例2-c 16.3 2.62 2.89 0.3
对于连续浸出在本申请中理解为，如在表6中给出的，在72 小时的水流通过后，例如根据实施例2c的玻璃还有0.36mg/l的银 释放出。
很显然，离解的玻璃明显比未离解的玻璃在浸出开始时释放出 更多的硼离子、钠离子，特别是银离子。由于含硼相的低化学耐久 性，从而提高了抗菌作用。
含硼相是两相体系的高反应相，其银离子的释放非常快，确切 地说短时抗菌作用非常强。含硅酸盐相由于其更高的化学耐久性而 缓慢地释放银，使得玻璃具有长时间的抗菌作用。
作为另外的玻璃组分，磷酸锌玻璃可以作为抗菌添加剂应用在 牙科材料中。这种玻璃组分在表8和9中给出。
表8：
根据本发明的玻璃组分的组成成分(合成值)[重量％]
A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36 P2O5 66.1 70 68 66.1 67 75 67.5 65.9 65.9 75 67 72 67 80 65.9 66.3 66 69 SO3 B2O3 1 7.2 7 Al2O3 6.9 7 6.5 6.9 7 7 7 6.2 6.2 0 0 5 5 3 6.2 0.4 6 SiO2 0.7 0.5 4 Li2O Na2O 10 10.5 9 10 12.2 9.0 11 2.7 K2O CaO 8 13 11.9 11.9 11 20 8 5 9.7 10 3 MgO 8.5 13.7 13.5 15 SrO BaO 13 11.90 ZnO 16 12 8.5 10 10 13.5 15 16 2 22 2 20 9 15 Ag2O 0.01 0.5 0.5 0.8 2.0 1 1 0.5 1 1 2 2 2 CuO 0.01 La2O3 0.3 ZrO2 1 1
在表9中给出了对于根据表8的实施例20的抗菌作用。
表9：
根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.001重量％的水溶液中的抗 菌作用。实施例25粒度为4μm：
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念 珠菌 黑曲霉 开始 260000 350000 280000 360000 280000 2天 0 0 0 0 0 7天 0 0 0 0 0 14天 0 0 0 0 0 21天 0 0 0 0 0 28天 0 0 0 0 0
实施例25在1％的水溶液中pH值为约5.0。
在表10中给出了对于根据表8的实施例26的抗菌作用。实施 例26中的0.001重量％的、具有d50＝4μm粒度的玻璃粉末的抗菌 作用，是在水性悬浮液中测量的。
表10：
根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.001重量％的水性悬 浮液中的抗菌作用：根据表8的实施例26；粒度为4μm：
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念珠菌 黑曲霉 开始 240000 340000 240000 330000 280000 2天 0 0 0 55000 220000 7天 0 0 0 40000 200000 14天 0 0 0 0 0 21天 0 0 0 0 0 28天 0 0 0 0 0
表11给出了对于根据表8的实施例26的抗菌作用。实施例26 中的0.01重量％的具有d50＝4μm粒度的玻璃粉末的抗菌作用， 是在水性悬浮液中测量的。
表11：
根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.01重量％的水性悬 浮液中的抗菌作用。根据表8的实施例26；粒度为4μm：
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念 珠菌 黑曲霉 开始 240000 340000 240000 330000 280000 2天 0 100 100 32000 260000 7天 0 0 0 12000 240000 14天 0 0 0 4400 200000 21天 0 0 0 1000 140000 28天 0 0 0 1000 140000
作为进一步特别优选的玻璃组分，硫化磷酸盐玻璃可作为牙科 材料的添加剂。这种玻璃是在表13-15中给出的。
表13：
根据本发明的玻璃组分的组成成分(合成值)[重量％]
实施 例37 实施 例38 实施 例39 实施 例40 实施 例41 实施 例42 实施 例43 实施 例44 P2O5 33.5 32.5 35 35.9 32.5 32.5 32.5 35 SO3 15 15 16 14 15 15 15 15 B2O3 Al2O3 SiO2 Li2O Na2O 14.6 14.6 12.999 14.6 14.5 14.6 14.6 15 K2O CaO 3.3 3.3 2.4 35 11 3.3 3.3 10 MgO SrO BaO ZnO 33.6 33.6 33.6 26.5 33.6 33.6 25 Ag2O 1 0.0001 0.5 0.5 0.1
CuO 0.3 GeO2 TeO2 Cr2O3 0.6 I 1
表14：
根据欧洲药典(第三版)，粉末在0.001重量％、根据实施例38 的玻璃粉末的水性悬浮液中的抗菌作用，该玻璃粉末具有平均粒度 为4μm。
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念珠 菌 黑曲霉 开始 270000 260000 260000 240000 240000 2天 0 0 0 0 160000 7天 0 0 0 0 160000 14天 0 0 0 0 140000 21天 0 0 0 0 120000 28天 0 0 0 0 10000
表15示出了根据实施例38的玻璃粉末在0.1重量％的水性悬 浮液中的抗菌作用。
埃希氏大 肠杆菌 绿脓杆菌 金黄色葡 萄球菌 白色念珠 菌 黑曲霉 开始 250000 210000 240000 270000 280000 2天 0 0 0 0 140000 7天 0 0 0 0 20000 14天 0 0 0 0 1500 21天 0 0 0 0 100 28天 0 0 0 0 100
即使基于硅酸盐玻璃也能得到牙科材料的添加剂。这种玻璃在 表16中给出。
表16：
根据本发明的玻璃组分的组成成分(合成值)[重量％]
重量％ A45 A46 A47 A48 A49 A50 A51 A52 A53 A54 A55 SiO2 71.00 45.00 44.50 35.00 34.90 44 60 59 47 45 46.5 Na2O 14.10 22.00 24.50 27.50 29.50 240.50 20 20 26.5 24.50 26.5 CaO 10.00 22.00 24.50 27.50 29.50 24.50 20 20 26.5 24.50 26.5 P2O5 - 6.00 6.00 5.80 6.00 6.00 6.00 Al2O3 - - - - - - - MgO 4.70 - - - - - - Ag2O 0.2 - 0.50 0.2 0.10 1 1 0.5 AgI - - - - - NaI - - - - - TiO2 - - - - - K2O - - - - - ZnO - 5.0 - 4.0 -
在表17中给出了根据实施例12、12c、15、19、25、26、33 和36(参见表8)具有粒度5μm、在水性悬浮液中和1重量％的浓 度下放置了1小时后和24小时后Ag离子的释放(mg/L)。
表17：
银释放(mg/L) 1小时 24小时 实施例12 9 10.8 实施例12-c 32.9 68.6 实施例15 28.5 23.5 实施例19 28.5 50.5 实施例25 2.3 11 实施例26 2.9 17 实施例33 2.2 6.4 实施例36 7.89 47.4
如由与表8相联系的表17中所知，通过玻璃组分、陶瓷化程 度以及银浓度可调节释放率。
在表18中给出了用于牙科玻璃填充物的另一种组成成分(重 量％)，其可用在例如表19中所描述的玻璃离子交联聚合物中。根 据表18的牙科玻璃填充物具有所有直至实施例70的抗菌作用。此 外在表18中还给出了线性热膨胀系数(CTE)、折射率值nD、转变 温度Tg、对于牙科填充物重要的用于2mm厚的试样的(X)射线 不透明性、银离子释放(Ag释放)以及光学密度OD。
表18：用于牙科玻璃填充物的组成成分
A56 A57 A58 A59 A60 A61 A62 A63 A64 A65 A66 A67 A68 A69 SiO2 60 50 99.5 45 30 30 30 50 50 54.5 50 60 30 5 Al20O3 20 20 10 30 20 20 9.9 10 10 15 14 5 B20O2 10 10 10 10 15 15 5 19.9 ZnO 15 10 10 20 BaO 35 30 30 25 CaO 10 5 SrO P20O5 5 9.5 3 La20O3 10 5 35 ZrO2 5 5 Li2O 5 5 MgO 5 K2O 1 Na2O 2 5 ZrO2 10 TiO2 5 Nb20O3 10 Ta20O5 1 1 WO3 5 SrO 20 20 20 15 25 Ag2O 1 2 0.5 1 0.5 2 0.1 1 0.5 1 1 0.1 F 1 10 10 18 1 2 CTE(-30/+70)10*6/K 约1 约1 0.6 10 7 7 5 5 4 4 3 8 6 nD 1.52 1.58 1.46 1.56 1.47 1.51 1.51 1.55 1.53 1.53 1.52 1.5 1.6 1.83 Tg ISO7884-8 ＞800 ＞800 不 确定 440 512 505 630 595 630 680 610 530 585 密度(g/cm3) 2.6 2.9 2.2 2.6 3.1 3.1 3 2.9 2.8 2.6 2.46 3.42 4.55 射线不透明性 (ISO 4049)2mm玻璃厚度 1.5 (75％) 4.4 (220％) 约5 (220％) 约 260 约1 (50％) 约5 (250％) 约5 (250％) 4.8 (240％) 4.8 (240％) 4.2 (210％) 4.2 (210％) 约4 (200％) 约6 (300％) 约8 (400％) 24小时后的Ag释放(mg/L) 0.031 0.042 0.039 光学密度OD(绝对) 18.5 16.8 18.2 5.7 6.8 15.9 评价 ○ ○ ○ □ ▲ ○
▲......小的抗菌性
□......非常小的抗菌性
○......抗菌性的
◇......没有活性
以下给出根据本发明的玻璃离子聚合粘固粉的组成成分示例。
数据以所有的组成成分的重量％计。
具有抗菌玻璃粉末的玻璃离子交联聚合物 液态的组分
或
具有抗菌作用的玻璃离子交联聚合物
50重量％ 50重量％聚丙烯酸
47.5重量％ 47.5重量％聚丙烯酸
5重量％酒石酸
45重量％ 45重量％聚丙烯酸
5重量％酒石酸
5重量％CH3OH
75重量％ 15重量％聚丙烯酸
10重量％酒石酸
64.3重量％ 25.7重量％聚丙烯酸
10重量％酒石酸
上述组成成分可以应用在所有在此所述的具有抗菌作用的玻 璃粉末中。抗菌玻璃粉末也可以是与传统的玻璃粉末的混合物。抗 菌玻璃粉末在具有传统的玻璃离子交联聚合物的混合物中的份额 优选为0.5-25重量％，更优选为5-15重量％。另外，玻璃离子 交联聚合物本身也可以是抗菌的玻璃粉末。
在下表19中给出了实施例，在该实施例中异丁烯酸酯(盐)(甲 基丙烯酸酯(盐))单体(所谓的Bis-GMA)与根据表18的非抗 菌牙科玻璃填充物A70和以给定浓度的根据表1、2、8、13和18 的抗菌牙科玻璃填充物混合成玻璃离子聚合粘固粉。
表19：总组成成分的玻璃单体粘固粉的组分(重量％)
单体试样 Bis GMA [％] A70 [％] 粉末 透明性 [％] 半透明 [％] 光学密度 OD (绝对值) 评价 在24小时后 的Ag-释放 (mg/L) 玻璃 [％] 100 92.1 77.9 1.9 ◇ 50 50 52.2 26.5 1.8 ◇ 50 45 A46 5 51.4 26.5 5.9 ▲ 50 48 A46 2 51.6 26.3 2.9 ● 50 20 A21 30 51.5 28.8 15.3 ○ 50 35 A21 15 51.4 27.3 6.2 ▲ 50 45 A26 5 51.0 27.8 ○ 0.029 50 48 A26 2 51.7 27.4 ○ 0.018 50 45 A16 5 39.9 18.5 18.9 ○ 0.046 50 48 A16 2 45.9 23.1 16.1 ○ 0.035 50 45 A12-c 5 33.2 16.5 17.7 ○ 0.041 50 48 A12-c 2 42.9 22.7 15.9 ○ 0.029 50 45 A27 5 50.1 26.7 15.6 ○ 50 48 A27 2 49.1 25.0 14.9 ○ 50 45 A33 5 49.9 26.7 15.3 ○ 50 48 A33 2 51.4 27.0 6.2 ▲ 50 45 A17 5 40.2 17.4 50 48 A17 2 45.3 21.7
▲......小的抗菌性
□......非常小的抗菌性
○......抗菌性的
●......非常小的活性
◇......没有活性
在表20中示出了超过48小时观察到的具有粒度在d50为4μ m之间的根据表1的玻璃组分的玻璃粉末的增殖，将该玻璃粉末以 给定的浓度(重量％)均匀加入到粘固粉中。
对于光学密度OD理解为在周围营养介质中的光学的密度。通 过增殖(子代细胞的形成)和从表面向周围营养介质输送细胞而干 扰了营养介质的透射性。这种在确定波长下的吸收与表面的抗菌作 用相关联。光学密度OD值越高，表面的抗菌效应就越强。