发明领域
本发明涉及包含至少一种氟化物源和至少一种有机酸或其盐的、pH范围在2.0-4.5的组合物，其用于预防和/或治疗牙侵蚀症，预防牙釉质的去矿化和/或增强牙釉质的再矿化，预防牙釉质次表面的去矿化和/或增强牙釉质次表面的再矿化。
发明背景
牙釉质主要由矿物质组成，且主要的矿物质是羟基磷灰石(HA)，它是结晶磷酸钙，分子式为Ca5(PO4)3(OH)。当局部pH值低于5.5时HA开始去矿化。唾液被各种离子超饱和(见M.J.Larsen等人，"Saturation of human saliva with respect to calcium salts"，Archives of Oral Biology(2003)48，317-322)。这些离子做为缓冲剂，保持口腔的酸度在一定范围，通常在pH 6.2-7.4。这在正常情况下可预防矿物质溶解。如果pH被缓冲并保持在5.5以上，一些丢失的矿物质可以从唾液中的离子回收/再矿化。
牙侵蚀/酸蚀症被定义为由于源于酸而不是细菌的化学溶解导致的牙齿结构(牙釉质、牙本质和牙骨质)的不可逆损失。因此，从个体生态学和致病学两方面来讲，牙侵蚀症不同于龋齿，龋齿是由牙菌斑(生物膜)中一些细菌引起的感染性疾病。牙侵蚀症最常见的原因是由于酸性食物和饮料，但有些时候也可由胃食道返流引起。根据美国健康和人类服务(2007年8月8号)公布，它是年龄5-17岁儿童最常见的慢性疾病。
牙医尚无很好的方法来修复已经被腐蚀的牙釉质。最好的方法是预防腐蚀，但目前市场上还没有有效的产品。
使用含氟化物的局部产品在与牙釉质接触时会形成氟化钙(CaF2)沉淀。钙(Ca)来源于唾液和牙齿。局部氟化物处理期间在牙齿硬组织上形成CaF2取决于由于多种因素，诸如牙齿的溶解性、健康或去矿化表面、接触氟化物时长、氟化物浓度和该局部试剂的pH(《CaF2Formation:Cariostatic Properties and Factors of Enhancing the Effect》,Caries Research 2001；35(suppl 1):40-44)。
已经提出在CaF2材料后形成氟磷灰石。可以在中性或pH高于4.5的酸性环境下形成氟磷灰石Ca5(PO4)3F，而在pH为4.5以下时将溶解，因此不能免遭pH 4.5以下的酸性环境，诸如果汁、能量饮料和苏打水等的侵害，导致牙釉质腐蚀。
包含少量氟化物的酸性局部产品(即pH低于4.5)在少量侵蚀后从HA释放Ca，之后立即在牙齿上沉积CaF2薄保护层。形成的低磷酸盐混杂的CaF2仅仅微溶于水和酸性溶液，更不用说唾液了(因为唾液通常已经含有至少100mg钙/L)。与正常的牙釉质羟磷灰石或氟磷灰石相比，CaF2更少溶于诸如柠檬酸一类酸性环境。因此，所述低磷酸盐混杂的CaF2形成机械屏障，保护牙釉质免遭酸腐蚀。
国际专利申请公开号WO2005/110347涉及用于抑制牙侵蚀症的组合物，其包含浓度为0.05-2.00％的氢氟酸(HF)水溶液，其中所述水溶液的pH值为2.5-4.5。
C.等人的"Effect of Stannous Fluoride and Dilute Hydrofluoric Acid on Early Enamel Erosion over Time in vivo"，Caries Research 2009；43:449-454，报道了一个研究，用于评估HF水溶液(0.2％，pH 2.0)和氟化锡(SnF2)(0.78％，pH 2.9)(均为大约0.1mol/1F)对牙釉质溶解性的长期保护作用。从该研究得出的结论是，用0.2％的HF溶液处理健康牙釉质，可以持续至少1周保护牙釉质免遭柠檬酸侵蚀。与此相对照，包含同样低氟化物浓度的SnF2溶液在仅仅1天后就没有作用了。
发明概述
本发明出人意料地发现，通过在至少一种氟化物源的组合物中加入至少一种有机酸或其盐，显示了具有对抗牙侵蚀症的改善的效果。
本发明的主要目的是提供可用于抑制牙侵蚀症的组合物，其比现有技术已知的那些更有效。
通过包含至少一种选自HF、一种或多种酸式氟化物(bifluoride)或其混合物的氟化物源；和至少一种有机酸或其盐的组合物可以实现这种和其他目标，其中所述有机酸的至少一个pKa在2-6范围；其中该组合物的pH在2.0-4.5范围。
根据本发明的优选实施方式，组合物的pH在2.5-4.0范围，更优选在3.0-3.5范围，最优选为大约3.5。
本发明组合物中氟化物的量选自下组：约0.01％-约4.0％重量，约0.01％-约2.0％重量，约0.01％-约1.0％重量，约0.01％-约0.5％重量，约0.01％-约0.05％重量和少于0.05％重量。
根据本发明一个优选实施方式，组合物中氟化物的量为约0.01％-约1.0％重量，更优选约0.01％-约0.5％重量，最优选约0.15％重量。
根据本发明一个方面，所述至少一种氟化物源选自HF、NaHF2、KHF2、NH4HF2及其任意混合物。
根据本发明一个优选实施方式，所述至少一种氟化物源是HF。
根据本发明另一个优选实施方式，所述至少一种氟化物源是酸式氟化物。所述酸式氟化物优选选自NaHF2、KHF2、NH4HF2及其任意混合物。
除了上述限定的至少一种氟化物源外，本发明的组合物可以包括进一步的氟化物源，例如选自NaF、KF、NH4F及其混合物。
根据本发明的另一个实施方式，所述氟化物源是HF和一种或多种酸式氟化物的混合物。
根据本发明另一个实施方式，所述氟化物源是HF和另一种氟化物的混合物，所述另一种氟化物例如选自NaF、KF、NH4F及其混合物。
根据本发明进一步的实施方式，所述氟化物源是一种或多种酸式氟化物和另一种氟化物的混合物，所述另一种氟化物例如选自NaF、KF、NH4F及其混合物。
根据本发明另一个实施方式，所述氟化物源是HF，一种或多种酸式氟化物，和另一种氟化物的混合物，所述另一种氟化物例如选自NaF、KF、NH4F及其混合物。
根据本发明另一个方面，条件是所述组合物不包含酸化磷酸氟化物。
根据本发明一个优选实施方式，所述至少一种有机酸或其盐是生理上可接受的。
根据本发明另一个优选实施方式，所述组合物的所述至少一种有机酸或其盐选自苯甲酸、苯甲酸钠、甘氨酸、羟基乙酸、谷氨酸、乳酸及其任意混合物。
本发明组合物中所述有机酸或其盐的量为大约0.01％-大约10.0％重量，大约0.01％-大约7.0％重量，大约0.01％-大约3.0％重量，大约0.01％-大约2.0％重量，大约0.10％-大约2.0％重量，大约0.01％-大约1.0％重量，大约0.10％-大约1.0％重量，和大约0.10％-大约0.5％重量。
在本发明一个优选实施方式中，存在于组合物中的每一种有机酸或其盐的量为大约0.10％-大约2.0％重量，更优选大约0.10％-大约1.0％重量，最优选大约0.10％-大约0.5％重量。
在本发明一个优选实施方式中，所述组合物中存在甘氨酸，其量为大约0.10％-大约10.0％重量，大约0.10％-大约7.0％重量，大约0.10％-大约5.0％重量，大约0.10％-大约3.0％重量，大约0.10％-大约2.0％重量，大约0.10％-大约1.0％重量，大约0.10％-大约0.5％重量或大约0.10％-大约0.3％重量。除了甘氨酸外，组合物中还可以存在一种或多种其他有机酸或其盐。
在本发明另一个优选实施方式中，所述组合物中存在苯甲酸，其量为大约0.05％-大约2.0％重量，大约0.10％-大约1.0％重量，或大约0.10％-大约0.5％重量。除了苯甲酸酸外，组合物中还可以存在一种或多种其他有机酸或其盐。
在本发明进一步的优选实施方式中，所述组合物中存在苯甲酸钠，其量为大约0.05％-大约2.0％重量，大约0.10％-大约1.0％重量，或大约0.10％-大约0.5％重量。除了苯甲酸酸钠外，组合物中还可以存在一种或多种其他有机酸或其盐。
本发明另一个实施方式中，所述组合物中存在甘氨酸和苯甲酸，或甘氨酸和苯甲酸钠。每一种有机酸或盐的量为所述组合物的大约0.05％-大约2.0％重量，大约0.10％-大约1.0％重量，或大约0.10％-大约0.5％重量。
根据本发明的再一种实施方式，所述组合物中存在甘氨酸和羟基乙酸，甘氨酸和谷氨酸，或甘氨和乳酸。每种有机酸或盐的量为所述组合物的大约0.05％-大约2.0％重量，大约0.10％-大约1.0％重量，或大约0.10％-大约0.5％重量。
根据本发明一个方面，至少一部分所述氟化物源是颗粒形式。
根据本发明另一个方面，所述组合物为水溶液、凝胶、泡沫、牙粉、牙齿保护漆(dental varnish)或牙膏形式。
根据本发明另一个方面，所述组合物在应用时为流体形式，当高于30℃的温度下以在牙齿上时凝固为漆膜(varnish)。
根据本发明优选的实施方式，所述组合物为包含颗粒形式的酸式氟化物的牙膏的形式。
根据本发明另一个优选实施方式，所述组合物为水溶液，以漱口水同样的方式使用。
在本发明一个实施方式中，所述组合物可以包括为水溶性聚合物的另一种试剂。所述聚合物可以选自：多糖、多糖衍生物、泊洛沙姆和聚乙二醇(PEG)。所述聚合物可以以0.1％-10％重量存在于所述组合物中。
根据本发明一个实施方式，所述聚合物是壳聚糖和壳聚糖衍生物。
根据本发明一个实施方式，所述组合物可以进一步包括二价金属离子。所述二价金属离子可以以0.01％-0.5％重量的量存在于所述组合物中。所述二价金属离子选自Ca，Zn，Cu和Sn。
根据本发明一个实施方式，所述组合物可进一步包括抗菌剂。所述抗菌剂可以选自双胍类和季胺化合物或其任意组合。上面提到的Zn和Cu也是抗菌剂。根据一个实施方式，所述抗菌剂是氯己定，其存在于所述组合物中的量为0.001％-1％重量。
根据本发明的组合物用于预防和/或治疗牙侵蚀症。
在本发明另一个方面，如上所定义的所述组合物用于预防牙釉质的去矿化和/或增强牙釉质的再矿化。
在本发明另一个方面，如上所定义的所述组合物用于预防牙釉质次表面的去矿化和/或增强牙釉质次表面(subsurface)的再矿化。
附图简述
下面将参考附图对本发明的优选实施方式进行更详细的描述。
附图1示出了侵蚀前和后未处理的HA盘的SEM照片。
附图2显示了未处理的HA盘的EDS谱。
附图3示出了侵蚀前和后用表1的溶液处理HA盘的SEM照片，与图1比较，该HA盘被保护免受了侵蚀。
图4显示了用表1的溶液处理后HA盘的EDS谱。
发明详述
进行实验来研究所述组合物对牙侵蚀症的作用。
进行了比较实验来显示，抛光HA盘是用于研究氟化物溶液和侵蚀对牙釉质作用的适当的体外模型。
参照实施例1显示了在侵蚀前、后未处理的HA盘的SEM照片(见图1)，和存在氧(O)、磷(P)和钙(Ca)的EDS光谱，证明在未处理的HA盘表面形成了羟基磷灰石Ca5(PO4)3(OH)(见图2)。
实施例1显示了呈现在参照实施例1中的相应日期，其中HA盘用本发明组合物处理过(见图3和4)。
参照实施例2显示了使用根据现有技术的组合物(WO2005/110347)的实验，其中所述氟化物源是氟化氢(HF)。没有添加有机酸或其盐。
实施例1-10显示了用本发明组合物进行的实验，其中所述氟化物源是HF。在不同组合物中存在不同的有机酸或其盐。HF和有机酸/盐的量是不同的，pH值也有变化。
如从实施例1-10中可以看出的，以及如ICP-AES分析所显示的。根据本发明的所有组合物都比参照实施例2的组合物能更有效地抑制牙侵蚀症。
参照实施例3显示使用一种组合物进行的实验，其中所述氟化物源是酸式氟化物(即NaHF2)。没有添加有机酸或其盐。
实施例11-12显示了用本发明组合物进行的实验，其中所述氟化物源是酸式氟化物(即NaHF2)。在不同组合物中存在不同的有机酸。
如从实施例11和12中可以看出的，以及ICP-AES分析所显示的，根据本发明的组合物在抑制牙侵蚀症方面比不包含有机酸或其盐的参照实施例2的组合物更有效。
实验模型
所用的方法是体外模型，由作为牙釉质模型的羟磷灰石(HA)盘构成。该模型能够测试在酸侵蚀后使用含氟化物(F)的不同溶液对预防釉质侵蚀的效果。如下比较实施例所示，这是用于研究氟化物水溶液和侵蚀对釉质的效果的很好的体外模型。
分析方法
使用配置有能量-分散X射线光谱仪(EDS)检测器的低真空扫描电子显微镜(SEM)来进行盘表面的元素分析，并用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析所述侵蚀溶液。
SEM
一般来说，SEM通过用电子聚焦光束扫描样本来产生图像。电子与样本内的原子相互作用产生可以被检测到的各种信号，这些信号包含关于样本表面形态学和组成的信息。可以在高真空、低真空、湿润条件下观察这些标本。在本分析中，经使用了低真空条件。
在本发明的SEM中使用的EDS检测器具有分析能力，能够在每个像素提供几个数据项目。
在如下实施例中，SEM分析似的能够进行各表面层的视觉比较，即HA盘的氟化物处理后形成的CaF2层，以及元素分析和层厚度比较。优选运行EDS来比较盘表面上的氟(F)、磷(P)和钙(Ca)的量。氟化物处理后Ca和F升高以及P下降意味着在表面上已经形成CaF2层。侵蚀后，Ca和F峰通常下降而P增加。
ICP-AES
一般来说，ICP-AES是用来检测微量元素的分析技术。典型的是使用电感耦合等离子体的发射光谱法来产生激发原子和离子，它们发射特定元素的特征波长处的电磁辐射。这种发射的强度表明样本内元素的浓度。
在如下实施例中，侵蚀对应于表面溶解，当HA溶出时，有离子被释放到酸中。HA溶出的量不同依据检测到的Ca和P(mg/L)。数据的解释是：与柠檬酸侵蚀的对照HA盘相比，氟化物处理后在柠檬酸中发现较少的Ca和P，由此证明氟化物处理保护了所述盘。即，ICP-AES分析测量了侵蚀溶液中Ca和P离子的量。将侵蚀溶液中mg/l或μg/l的Ca和P浓度与未处理的参照HA盘的侵蚀溶液的结果相比，并计算Ca和P的减少百分比。该百分比表明所述HA盘如何好地被保护免遭侵蚀。Ca和P离子浓度越低，抗侵蚀/腐蚀性越高。
比较实施例
设备
使用低真空扫描电子显微镜JEOL JSM 6610LV来研究表面。
用5000倍放大(SEM×5000)来摄取SEM照片。
羟基磷灰石(HA)盘
准备HA盘。该盘具有一个抛光的表面和一个未抛光表面。将该盘保存在室温下并保持干燥。
使用移液管将2％的柠檬酸3滴施加到HA盘。在室温下使这3滴侵蚀HA盘15分钟。这些液滴的轮廓被清楚地界定，有明显的表面张力。然后将HA盘用蒸馏水冲洗，然后将其放置在绵纸上干燥。采集SEM图片(x5000)用于分析用柠檬酸侵蚀前、后的HA表面。
在37℃下，将HA盘浸没在包含0.15％酸式氟化物(HF)、pH为2.58的溶液中5分钟，温和搅拌(使用50ml塑料瓶)。在蒸馏水中冲洗所述盘，放置在绵纸上数分钟使其干燥。使用注射器将3滴2％的柠檬酸施加到表面，使其侵蚀15分钟。视觉观察盘表面显示，与未用HF处理的盘相比，在用HF处理后，表面张力下降，酸液滴漂浮。然后用蒸馏水冲洗所述盘。摄取SEM图片(x5000)以分析HF处理后的HA表面。
人类离体牙齿
从牙科医生那里获取人类离体牙齿(前臼齿)。将牙齿保存在Ringer溶液中，并置于冷藏室。
使用人类离体前臼齿证实了HF处理对HA表面的作用。在实验前将牙齿分成两半(牙齿1：1和牙齿1：2)。用蒸馏水冲洗两个半牙。将一个半牙放置在包含2％柠檬酸的50ml塑料瓶内，然后在温和搅拌的情况下使其在37℃温育15分钟。然后再用蒸馏水冲洗该牙齿数分钟，将其放置在绵纸上使其干燥。在37℃下，将另一个半牙浸没在包含0.15％的氟化氢(HF)、pH为2.58、温和搅拌的溶液中5分钟(50ml塑料瓶)。将该半牙用蒸馏水冲洗然后浸没在2％的柠檬酸中，然后在轻柔搅拌的情况下使其在37℃温育15分钟。然后再用蒸馏水冲洗该牙齿并将其放置在绵纸上使其干燥数分钟。
摄取SEM照片(x5000)用于研究HF处理及之后的柠檬酸侵蚀对牙釉质表面的影响。
上面的SEM照片清楚地显示，在HF处理期间形成的CaF2层保护了牙釉质免遭侵蚀。
比较实施例的结论
抛光的HA盘似乎是良好的用于研究氟化物溶液和侵蚀对牙釉质影响的体外模型。
用于以下参照实施例和实施例的材料、条件及流程
2％的柠檬酸(pH 2.2)用作侵蚀溶液。
使用蒸馏水或自来水进行冲洗。
所有的实验步骤都在20-25℃下进行。
称取氟化物溶液放入塑料烧杯中，将一个或多个HA盘放置在每个烧杯中5分钟。然后将所述盘取出放置到容器中，用水冲洗至少5-10秒钟。
将侵蚀溶液称取到塑料瓶中，将一个氟化物处理的HA盘放置在每个瓶中15分钟。然后将所述盘取出放置到容器中，用水冲洗至少5-10秒钟。
用SEM分析侵蚀后的盘表面。
将所述研究中用的柠檬酸溶液进行ICP-AES分析。
参照实施例1
低真空扫描电子显微镜JEOL JSM 6610LV用于研究表面，并配备有EDS用于元素分析。
侵蚀前(左)和后(右)未处理的HA盘的SEM照片(SEM x1000)如图1所示。
在图2中，未处理的HA盘的EDS光谱显示氧(O)、磷(P)和钙(Ca)成比例存在，表明在表面上是羟磷灰石Ca5(PO4)3(OH)。
参照实施例2
制备由下表中所示成分构成的溶液
表(参照溶液2)
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.15 纯净水 到100 NaOH 调节pH到3.5
获得如下结果
实施例1
制备由下表1中所示成分构成的溶液
表1
组合物中氟化物的总量为0.14％。
低真空扫描电子显微镜JEOL JSM 6610LV用于研究表面，并配备有EDS用于元素分析。
侵蚀前(左，SEM x200)和后(右，SEM x1000)用表1所示溶液处理的HA盘的SEM照片如图3所示。15分钟侵蚀后保护层受到一些影响，但大部分保持完好无损，下面的牙齿得到保护。
用表1的溶液处理HA盘后的EDS光谱显示成比例存在F和Ca，表明它是CaF2，如图4所示。由于覆盖层是CaF2，所以O和P的量被抑制，但在光谱中仍然可见，因为EDS穿透到标本的覆盖层以下。光谱还显示，因为在光谱中的比例，所述层不是由氟磷灰石Ca5(PO4)3F构成。
注意到与对照(未处理)比较的P和Ca释放量，用表1的溶液处理具有很大的保护作用，因为被腐蚀离子的量下降：
实施例2
制备并测试由表1所示成分构成的溶液，除了苯甲酸钠的量增加到0.30％以及纯净水的量相应减少。组合物中氟化物的总量为0.14％，将酸度调节到pH为3.5。
与用表1溶液处理相比，在侵蚀前后用本溶液处理的HA盘的表面得到显著改善。
获得如下结果
实施例3
制备由表3所示成分构成的溶液：
表3
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.15 甘氨酸 0.90 纯净水 到100 HCl或NaOH 调节pH到3.5
组合物中氟化物的总量为0.14％。
获得如下结果
实施例4
制备由表4所示成分构成的溶液：
表4
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.48 甘氨酸 0.56 纯净水 到100 HCl或NaOH 调节pH到3.51
组合物中氟化物的总量为0.5％。
获得如下结果
实施例5
制备由表5所示成分构成的溶液：
表5
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.15 甘氨酸 0.20 纯净水 到100 HCl或NaOH 调节pH到2.58
组合物中氟化物的总量为0.14％。
获得如下结果
实施例6
制备由表6所示成分构成的溶液：
表6
成分 量％(w/w) 氟化物 0.95 甘氨酸 1.34 纯净水 到100 HCl或NaOH 调节pH到3.87
组合物中氟化物的总量为1％。
获得如下结果
实施例7
制备由表7所示成分构成的溶液：
表7
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.95 甘氨酸 1.34 苯甲酸钠 0.30 纯净水 到100 HCl 调节pH到3.9
获得如下结果
实施例8
制备由表8所示成分构成的溶液：
表8
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.15 甘氨酸 0.20 羟基乙酸 0.30 纯净水 到100 NaOH 调节pH到3.5
获得如下结果
实施例9
制备由表9所示成分构成的溶液：
表9
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.15 谷氨酸 0.30 纯净水 到100 NaOH 调节pH到3.5
获得如下结果
实施例10
制备由表10所示成分构成的溶液：
表10
成分 量％(w/w) 氟化氢 0.15 甘氨酸 0.20 乳酸 0.30 纯净水 到100 NaOH 调节pH到3.5
获得如下结果
参照实施例3
制备由下表所示成分构成的溶液：
表(参照溶液3)
成分 量％(w/w) NaHF2 相当于0.14％F 纯净水 到100 HCl 调节pH到3.5
组合物中氟化物的总量为0.14％。
获得如下结果
实施例11
制备由表11所示成分构成的溶液：
表11
成分 量％(w/w) NaHF2 相当于0.14％F 甘氨酸 0.20 纯净水 到100 HCl或NaOH 调节pH到3.5
获得如下结果
实施例12
制备由表12所示成分构成的溶液：
表12
成分 量％(w/w) NaHF2 相当于0.14％F 苯甲酸 0.30 纯净水 到100 HCl或NaOH 调节pH到3.5
获得如下结果