**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Mittel zum Fluorieren von Zahnschmelz, bestehend aus einer Lösung eines Fluorides in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel oder eine solche Lösung enthaltend, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel einen Komplexbildner enthält, welcher die Auflösung des Fluorides unter Bildung von Fluoridionen ohne Solvatationshülle ermöglicht.
2. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplexbildner ein Kronenäther oder ein Kryptatbildner ist.
3. Mittel nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kronenäther 1,4,7,10,13,16-Hexaoxacyclooctadecan ist.
4. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorid Kaliumfluorid ist.
5. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Lösungsmittel ein Essigester ist.
6. Mittel nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kronenäther für den Menschen harmlos ist.
7. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form eines Gels oder einer Paste vorliegt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mittel zum Fluoridieren von Zahnschmelz, welche aus einer Lösung eines Fluorides in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel besteht oder eine solche Lösung enthält.
Fluoridierungsmittel sind als solche schon seit längerer Zeit bekannt. Dazu gehören unter anderen Fluoridtabletten; fluoridiertes Wasser, Kochsalz, Milch usw.; Natriumfluorid- und Zinnfluoridlösungen zur lokalen Applikation; kombinierte Abrasiv-Fluorid-Pasten; saure Phosphat-Fluorid Lösungen und -Gelees; Aminfluorid-Lösungen und -Gels; Fluoridzahnpasten; zahnärztliche Füllungsmaterialien, welche Fluoridionen abgeben, usw.
Alle aufgeführten Fluoridierungsmittel haben gemeinsam, dass die Fluoridionen in einem wässrigen Medium auf den Zahnschmelz appliziert werden. Im wässrigen Medium umgibt sich aber das Fluoridion mit einer Hülle von Wassermolekeln, welche die Reaktivität des Fluoridions stark vermindern. Es stellte sich deshalb die Aufgabe, ein Fluoridierungsmittel zu finden, dessen verfügbare Fluoridionen unbehindert von starken Solvationskräften sind.
Die bisher auf dem Dentalgebiet unbekannte Verwendung von sogenannten Kronenäthern, die als makrocyclische Polyäther die Fähigkeit besitzen, Alkalimetalle komplex zu binden, erwies sich überraschenderweise als eine geeignete Methode, um den Zahnschmelz rascher und wirkungsvoller zu finoridieren.
Uberraschenderweise wurde zudem gefunden, dass die durch die Kronenäther im organischen Lösungsmittel er zeugten, schwach solvatisierten Fluoridionen (auch nack te Fluoridionen genannt) nicht nur viel rascher mit dem
Zahnschmelz reagieren als die bisher bekannten Fluoridie rungsmittel, sondern auch die Oberflächenhärte des Zahn schmelzes signifikant erhöhen, vermutlich durch Umwand lung des Hydroxy-Apatites in Fluor-Apatit.
Das erfindungsgemässe Mittel zum Fluoridieren von
Zahnschmelz ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungs mittel einen Komplexbildner enthält, welcher die Auflösung des Fluorides unter Bildung von Fluoridionen ohne Solva tationshülle ermöglicht.
Speziell geeignete Komplexbildner sind die erwähnten
Kronenäther und die Kryptatbildner (Polyoxapolyaza makrobicyclen).
Von den Kronenäthern sind insbesondere folgende ge eignet:
IUPAC-Nomenklatur Kurzbezeichnung 1,4,7,1 0-Tetraoxacyclododecan 12-crown-4 1,4,7,10,1 3-Pentaoxacyclopentadecan I 5-crown-5 1,4,7,10,13,1 6-Hexaoxacyclooctadecan 1 8-crown-6 2,3,11 ,12-Dibenzo-1,4,7, 10,13,16- Dibenzo-18- Hexaoxacyclooctadeca-2,11-dien crown-6 2,3,11 ,12-Dicyclohexyl-1,4,7,10,13,16- Dicyclohexyl- hexaoxacyclooctadecan 1 8-crown-6 1,4,7,10,13,16, l9-Heptaoxacyclo- 21-crown-7 heneicosan 1,4,7,10,13,16, 19,22-Octaoxacyclo- 24-crown-8 tetracosan
1 -Aza-4,7,
10,13,1 6-pentaoxacyclo- Aza-l 8 octadecan crown-6
Von den Kryptatbildnern sind insbesondere folgende ge eignet: 4,7,13,16,21,24-Hexaoxy-1, 10-diazabicyclo-[8,8,83-hexa- cosan 4,7,13,- 16,21 -Pentaoxa-1, 10-diazabicyclo-[8,8,S]-tricosan
4,7,13,1 18-Tetraoxa-l ,10-diazabicyclo-[8,8,53-eicosan
Von den Kryptatbildnern sind die an einem
Ringkohlenstoffatom alkylsubstituierten aza-makrobicycli schen Polyäther besonders wirksam als Komplexbildner im erfindungsgemässen Fluoridierungsmittel.
Vorzugsweise werden solche Komplexbildner verwendet, welche für den Menschen, respektive für Tiere harinlos sind.
Durch geeignete Zusätze kann das erfindungsgemässe
Mittel auch in Gel- oder Pastenform gebracht werden, um dessen Applikation auf dem menschlichen oder tierischen 1 Zahn schmelz zu erleichtern.
Beispiel 1
Die Zusammensetzung des Fluoridierungsmittels ergibt sich aus nachstehender Tabelle 1.
Tabelle 1 Lösung eines Alkalifluorids und eines Kronenäthers in einem organischen Behandlungsdauer Gehalt an Fluorid in Zunahme des Lösungsmittel, mit der gepulverter Rinderzahnschmelz behandelt wurde in min. Gew.-% des Rinder- Fluorid Lösungsmittel Fluoridsalz in 18-Crown-6 in zahnschmelzes nach gehaltes
Mol/Liter Mol/Liter der Behandlung in %
0,33 abs. Aceton 0,14 KF 0,14 15 0,94 185 abs. Essigester 0,14 KF 0,14 15 0,84 155 abs. Acetonitril 0,14 KF 0,14 15 0,75 127 abs. Essigester 0,14 NaF 0,14 15 0,49 48 abs. Acetonitril 0,14 NaF 0,14 60 2,03 515
Gepulverter Zahnschmelz wurde mit einem der neuen Fluoridierungsmittel, dessen Zusammensetzung aus Tabelle 1 hervorgeht, behandelt. Um die Effizienz des Fluoridierungsmittels zu beurteilen, wurde der Fluoridgehalt des Zahnschmelzes sowohl vor als auch nach der Behandlung bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass innerhalb kurzer Zeit eine beträchtliche Zunahme des Fluoridgehaltes auftritt, wie sie bei konventionellen Fluoridierungsmitteln unmöglich wäre.
Als Substrat für die durchgeführten Fluoridierungsversuche wurde Schmelz von Rinderzähnen verwendet, welcher nach einem Verfahren von Richard S. Manley und Harold C.
Hodge (Journal of Dental Research, April 1939, Seiten 133-141) gewonnen wurde.
Die Fluoridierung des nach Manley und Hodge gewonnenen Rinderzahnschmelzpulvers erfolgte derart, dass 0,5 g des Schmelzpulvers in 5 ml des neuen Fluoridierungsmittels (gemäss Tabelle 1) während einer bestimmten Zeit (15-60 Minuten je nach Versuch) aufgeschlämmt wurden. Danach wurde das Pulver hintereinander mit 20 ml Aceton / 100 ml H2O /20 ml Aceton auf einer Glasfilternutsche gewaschen und schliesslich getrocknet.
Der Aufschluss der fluoridierten Substrate geschah nach einem Verfahren von Stephen H. Y. Wei (Journal of Dental Research, Nov./Dez. 1973, Seiten 126 > 1272). Dazu wurden 50 mg Rinderzahnschmelzpulver mit 1 ml 1 M Perchlorsäure versetzt. Nach einer Stunde wurde 1 ml 1 M Natronlauge hinzugefügt und der pH-Wert mittels 5 ml Citrat-Puffer auf 5,0 eingestellt.
Das Gemisch wurde kurz gerührt und anschliessend zentrifugiert. Die überstehende Lösung wurde abdekantiert und davon 5 ml in einen 25 ml fassenden Messkolben gegeben, der mit deionisiertem Wasser auf 25 ml aufgefüllt wurde.
Die Bestimmung der Fluoridionenkonzentration dieser Lösung wurde mittels einer Fluorelektrode IS 550-F und einer Referenzelektrode R-44/2-SD/1 beide von Philips durchgeführt.
Die Fluorelektrode wurde zu diesem Zweck im Bereich von pF 4-5 bei einem pH-Wert von 5 geeicht.
Beispiel 2
2.1. Zunahme der Oberflächenhärte
Es wurden nacheinander 925 mg trockenes 1,4,7,10,13,1 6-Hexaoxacyclooctadecan (1 8-Crown-6) und 147 mg trockenes Natriumfluorid in 25 ml absolutem Essigester aufgelöst. Fünf prämolare Milchzähne (Nr. 1-5) wurden fünf Minuten lang halbseitig mit der frisch hergestellten Lösung bepinselt und hierauf mit Essigester abgewaschen.
Danach wurde die Knoop-Oberflächenhärte sowohl des unbehandelten als auch des behandelten Zahnschmelzes mittels eines DURIMET -Kleinhärteprüfers nach Knoop von Leitz, Wetzlar, bestimmt (je 10 Messungen pro Zahn3.
Als Vergleich dazu wurden zwei prämolare Milchzähne (Nr. 6 und 7) in analoger Weise mit einem konventionellen Fluoridierungsmittel (ALPHA GEL' von Amalgamated Dental Company Ltd., London) behandelt.
Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2 Zahn Behandlung Knoop-Härte vor Knoop-Härte nach Zunahme der Knoop
Behandlung (mit Behandlung (mit Oberflächenhärte
Standardabweichung) Standardabweichung) in % No. 1 mit erfindungsgemässem 307+13 348+ 2 13,4 No. 2 Fluoridierungsmittel 279+17 302+ 3 8,2 No.3 nach 320+63 zu 63 346+27 8,1 No.4 Beispiel 2.1. 294 + 30 337+45 14,6 No. 5 289+28 338+23 17,0 No. 6 mit konventionellem 293 + 12 306 + 14 4,4 No. 7 Fluoridierungsmittel 291 + 17 293 + 18 0,7
Alpha Gels
Wie die gemessenen Werte zeigen, konnte mit dem neuen Fluoridierungsmittel eine bedeutend höhere Knoop-Oberflächenhärte des behandelten Zahnschmelzes erzielt werden, als dies mit einem konventionellen Fluoridierungsmittel möglich ist.
Die Zunahme der Knoop-Härte bei Behandlung mit dem konventionellen Mittel war überdies derart gering, dass keine statistisch signifikante Aussage gemacht werden konnte.
2.2. Fluoridaufnahme
Um die Fluoridaufnahme des Zahnschmelzes durch Behandlung mit dem neuen Fluoridierungsmittel zu bestimmen, wurden 5 prämolare Milchzähne mit der unter Beispiel 2.1. angegebenen Lösung eines Fluoride und eines Kronen äthers in einem organischen Lösungsmittel während 5 Minuten behandelt. 3 Zähne wurden ohne besondere Vorsichtsmassnahmen zum Ausschluss von Feuchtigkeit behandelt; 3 Zähne wurden unter striktem Ausschluss von Feuchtigkeit finoridiert. Die behandelten Zähne wurden hierauf mit der Zahnkrone (Schmelzbereich) 1 Stunde lang in 0,5 ml 1 M Perchlorsäure getaucht. Danach wurden 5 ml Citrat-Puffer zugegeben und die Acidität der Lösung mittels 0,5 ml 1 M Natronlauge auf den pH-Wert 5 eingestellt. 5 ml dieser Lösung wurden nun mit 20 ml deionisiertem Wasser verdünnt.
Mittels einer geeichten Fluorelektrode wurde nun der pF nach Beispiel 1 bestimmt.
In der gleichen Lösung wurde nun noch komplexometrisch die Calciumionenkonzentration bestimmt. Zu diesem Zweck wurde mittels 5 ml Pufferlösung pH 10 der pH Wert auf 10 eingestellt und die Lösung mit 0,01 M Kom plexon-III-Lösung titriert. Als Indikator diente eine Kochsalzverreibung von Phthaleinpurpur und Naphtolgrün.
Aus den erhaltenen Werten für die Fluoridionen und Calciumionenkonzentration wurde das Verhältnis
Mol/Liter F
Mol/Liter Ca2 + gebildet. Diese Methode gestattet es, experimentelle Fehler, wie Variationen in der Menge des aufgelösten Zahnschmelzes in der Perchlorsäure usw., auszuschalten. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3 Versuchsbedingungen Verhältnis (F/Ca2+) 104 Blindversuch 88+20 Applikation des Fluoridierungsmittels nach Beispiel 2.1. mit Feuchtigkeit 121+31 Applikation des Fluoridierungsmittels nach Beispiel 2.1. unter Ausschluss von Feuchtigkeit 278+98
Die erhaltenen Resultate zeigen eine eindeutige Zunahme des Fluoridgehaltes der Schmelzoberflächenschicht von prämolaren Milchzähnen, welche mit dem neuen Fluoridierungsmittel behandelt wurden. Insbesondere zeigte sich eine markante Fluoridaufnahme, wenn unter Ausschluss von Feuchtigkeit gearbeitet wurde.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. Means for fluorinating tooth enamel, consisting of a solution of a fluoride in an anhydrous organic solvent or containing such a solution, characterized in that the solvent contains a complexing agent which enables the fluoride to dissolve with the formation of fluoride ions without a solvation shell.
2. Composition according to claim 1, characterized in that the complexing agent is a crown ether or a cryptate former.
3. Composition according to claim 2, characterized in that the crown ether is 1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane.
4. Composition according to claim 1, characterized in that the fluoride is potassium fluoride.
5. Composition according to claim 1, characterized in that the organic solvent is an ethyl acetate.
6. Means according to claim 2, characterized in that the crown ether is harmless to humans.
7. Composition according to claim 1, characterized in that it is in the form of a gel or a paste.
The present invention relates to an agent for fluoridating tooth enamel, which consists of a solution of a fluoride in an anhydrous organic solvent or contains such a solution.
Fluoridation agents as such have been known for a long time. These include among others fluoride tablets; fluoridated water, table salt, milk, etc .; Sodium fluoride and tin fluoride solutions for local application; combined abrasive fluoride pastes; acidic phosphate fluoride solutions and jellies; Amine fluoride solutions and gels; Fluoride toothpastes; dental restorative materials that release fluoride ions, etc.
All fluoridating agents listed have in common that the fluoride ions are applied to the tooth enamel in an aqueous medium. In the aqueous medium, however, the fluoride ion is surrounded by a shell of water molecules, which greatly reduce the reactivity of the fluoride ion. The task therefore was to find a fluoridating agent whose available fluoride ions are unhindered by strong solvation forces.
The hitherto unknown use in the dental field of so-called crown ethers, which as macrocyclic polyethers have the ability to bind alkali metals in a complex manner, surprisingly turned out to be a suitable method for finoridizing the tooth enamel more quickly and more effectively.
Surprisingly, it was also found that the weakly solvated fluoride ions (also called naked fluoride ions) generated by the crown ethers in the organic solvent not only did so much faster with the
Tooth enamel react as the previously known fluoridation agents, but also significantly increase the surface hardness of the tooth enamel, presumably by converting the hydroxyapatite into fluorapatite.
The agent according to the invention for fluoridating
Tooth enamel is characterized in that the solvent contains a complexing agent which enables the fluoride to dissolve with the formation of fluoride ions without a solvation shell.
Particularly suitable complexing agents are those mentioned
Crown ether and the cryptate formers (Polyoxapolyaza macrobicyclen).
The following are particularly suitable from the crown ethers:
IUPAC nomenclature short name 1,4,7,1 0-tetraoxacyclododecane 12-crown-4 1,4,7,10,1 3-pentaoxacyclopentadecane I 5-crown-5 1,4,7,10,13,1 6- Hexaoxacyclooctadecan 1 8-crown-6 2,3,11, 12-Dibenzo-1,4,7, 10,13,16-Dibenzo-18-Hexaoxacyclooctadeca-2,11-dien crown-6 2,3,11, 12 -Dicyclohexyl-1,4,7,10,13,16- dicyclohexyl-hexaoxacyclooctadecan 1 8-crown-6 1,4,7,10,13,16, l9-heptaoxacyclo- 21-crown-7 heneicosan 1,4, 7,10,13,16, 19,22-octaoxacyclo-24-crown-8 tetracosane
1-aza-4.7,
10,13,1 6-pentaoxacyclo-aza-l 8 octadecan crown-6
The following are particularly suitable from the cryptate formers: 4,7,13,16,21,24-hexaoxy-1, 10-diazabicyclo- [8,8,83-hexacosane 4,7,13, - 16,21 - Pentaoxa-1, 10-diazabicyclo- [8,8, S] -tricosan
4,7,13,1 18-tetraoxa-l, 10-diazabicyclo- [8,8,53-eicosane
Of the cryptatators, they are on one
Ring carbon atom alkyl-substituted aza-macrobicyclic polyether particularly effective as a complexing agent in the fluoridating agent according to the invention.
Those complexing agents are preferably used which are urine-free for humans or animals.
By means of suitable additives, the one according to the invention
Means can also be brought in gel or paste form in order to facilitate its application on human or animal 1 tooth enamel.
example 1
The composition of the fluoridating agent is shown in Table 1 below.
Table 1 Solution of an alkali fluoride and a crown ether in an organic treatment period Fluoride content in increasing solvent, with which powdered bovine enamel was treated in min. % By weight of the bovine fluoride solvent fluoride salt in 18-Crown-6 in tooth enamel after content
Mol / liter mol / liter of treatment in%
0.33 abs. Acetone 0.14 KF 0.14 15 0.94 185 abs. Ethyl acetate 0.14 KF 0.14 15 0.84 155 abs. Acetonitrile 0.14 KF 0.14 15 0.75 127 abs. Ethyl acetate 0.14 NaF 0.14 15 0.49 48 abs. Acetonitrile 0.14 NaF 0.14 60 2.03 515
Powdered tooth enamel was treated with one of the new fluoridating agents, the composition of which is shown in Table 1. To assess the efficiency of the fluoridating agent, the fluoride content of the tooth enamel was determined both before and after the treatment. The results obtained show that within a short time a considerable increase in the fluoride content occurs, which would be impossible with conventional fluoridation agents.
Enamel of bovine teeth was used as the substrate for the fluoridation experiments which was carried out, using a method by Richard S. Manley and Harold C.
Hodge (Journal of Dental Research, April 1939, pages 133-141).
The manley and Hodge bovine enamel powder was fluoridated in such a way that 0.5 g of the enamel powder was suspended in 5 ml of the new fluoridating agent (according to Table 1) for a certain time (15-60 minutes depending on the test). The powder was then washed successively with 20 ml acetone / 100 ml H2O / 20 ml acetone on a glass suction filter and finally dried.
The fluoridated substrates were digested using a method by Stephen H. Y. Wei (Journal of Dental Research, Nov./Dec. 1973, pages 126> 1272). For this purpose, 50 mg of beef enamel powder were mixed with 1 ml of 1 M perchloric acid. After one hour, 1 ml of 1 M sodium hydroxide solution was added and the pH was adjusted to 5.0 using 5 ml of citrate buffer.
The mixture was stirred briefly and then centrifuged. The supernatant solution was decanted off and 5 ml of it was placed in a 25 ml volumetric flask which was made up to 25 ml with deionized water.
The fluoride ion concentration of this solution was determined using an IS 550-F fluorine electrode and a R-44/2-SD / 1 reference electrode, both from Philips.
For this purpose, the fluorine electrode was calibrated in the range of pF 4-5 at a pH of 5.
Example 2
2.1. Increase in surface hardness
925 mg of dry 1,4,7,10,13,1 6-hexaoxacyclooctadecane (1 8-Crown-6) and 147 mg of dry sodium fluoride were successively dissolved in 25 ml of absolute ethyl acetate. Five premolar milk teeth (No. 1-5) were brushed on one side with the freshly prepared solution for five minutes and then washed off with ethyl acetate.
The Knoop surface hardness of both the untreated and the treated tooth enamel was then determined using a DURIMET small hardness tester according to Knoop von Leitz, Wetzlar (10 measurements per tooth3.
As a comparison, two premolar milk teeth (Nos. 6 and 7) were treated in an analogous manner with a conventional fluoridating agent (ALPHA GEL 'from Amalgamated Dental Company Ltd., London).
The results obtained are shown in Table 2.
Table 2 Tooth treatment Knoop hardness before Knoop hardness after increasing Knoop
Treatment (with treatment (with surface hardness
Standard deviation) standard deviation) in% No. 1 with 307 + 13 348+ 2 13.4 No. 2 fluoridating agents 279 + 17 302+ 3 8.2 No.3 after 320 + 63 to 63 346 + 27 8.1 No.4 Example 2.1. 294 + 30 337 + 45 14.6 No. 5 289 + 28 338 + 23 17.0 No. 6 with conventional 293 + 12 306 + 14 4.4 No. 7 fluoridating agents 291 + 17 293 + 18 0.7
Alpha gels
As the measured values show, a significantly higher Knoop surface hardness of the treated tooth enamel could be achieved with the new fluoridating agent than is possible with a conventional fluoridating agent.
The increase in Knoop hardness when treated with the conventional agent was also so small that no statistically significant statement could be made.
2.2. Fluoride intake
In order to determine the fluoride uptake of the enamel by treatment with the new fluoridating agent, 5 premolar milk teeth were examined with the one described in Example 2.1. specified solution of a fluoride and a crown ether treated in an organic solvent for 5 minutes. 3 teeth were treated without special precautions to exclude moisture; 3 teeth were finished with strict exclusion of moisture. The treated teeth were then immersed with the crown of the tooth (enamel area) in 0.5 ml of 1 M perchloric acid for 1 hour. 5 ml of citrate buffer were then added and the acidity of the solution was adjusted to pH 5 using 0.5 ml of 1 M sodium hydroxide solution. 5 ml of this solution were then diluted with 20 ml of deionized water.
The pF according to Example 1 was now determined using a calibrated fluorine electrode.
In the same solution, the calcium ion concentration was then determined complexometrically. For this purpose, the pH was adjusted to 10 using 5 ml of pH 10 buffer solution and the solution was titrated with 0.01 M plexon III solution. Saline trituration of phthalein purple and naphthol green served as an indicator.
The ratio was obtained from the values obtained for the fluoride ions and calcium ion concentration
Mol / liter F
Mol / liter Ca2 + formed. This method makes it possible to eliminate experimental errors, such as variations in the amount of enamel dissolved in the perchloric acid, etc. The received
Results are shown in Table 3.
Table 3 Test conditions ratio (F / Ca2 +) 104 blank test 88 + 20 application of the fluoridating agent according to Example 2.1. with moisture 121 + 31 application of the fluoridating agent according to Example 2.1. excluding moisture 278 + 98
The results obtained show a clear increase in the fluoride content of the enamel surface layer of premolar milk teeth which have been treated with the new fluoridating agent. In particular, there was a marked fluoride uptake when working in the absence of moisture.