ЦВЕТОУСТОЙЧИВЫЕ, СОДЕРЖАЩИЕ ПЕРЕКИСЬ СОСТАВЫ ДЛЯ ЧИСТКИ ЗУБОВ С КРАСИТЕЛЕМ, ИНКАПСУЛИРОВАННЫМ В НАНОЧАСТИЦЫ КРЕМНЕЗЕМНЫХ ОБОЛОЧЕК
COLOUR-PROOF TOOTH BRUSHING COMPOUNDS CONTAINING PEROXIDE AND COLOURANT ENCAPSULATED IN SILICA NANOPARTICLES

Уровень техники изобретения
Известно, что перекисные продукты химически активны в присутствии широкого спектра красящих веществ в составе зубных паст и могут быстро разрушать цветные пигменты. Кроме того, присутствие фторсодержащего иона в системах, содержащих перекись, дополнительно увеличивает скорость распада красящих веществ, приводя не только к выцветанию, но также и к потере перекисной стабильности из-за химической (окислительно-восстановительной) реакции с красящим веществом. Были идентифицированы некоторые акцепторы свободных радикалов и восстановители, которые по имеющимся сведениям медленно, но не в значительной степени устраняют несовместимость и химическую нестабильность между перекисными продуктами и красящими веществами, такими как красители «синий №1» и «желтый №5» для химической и пищевой отраслей промышленности.
В данной области не сообщалось о химически и физиологически стабильном геле для чистки зубов, содержащем перекисные и фторсодержащие ионы с органическими красителями для минимизации снижения интенсивности и деградации цвета в течение продолжительных периодов времени как при температуре окружающей среды, так и в диапазоне повышенных температур.
Соответственно, существует необходимость разработки составов всех трех компонентов: фторсодержащего иона, перекисных продуктов и красящего вещества (красителя) в простой системе с минимальной потерей и деградацией цвета средства для чистки зубов в течение значительного периода времени как при температуре окружающей среды, так и в диапазоне повышенных температур.
Краткая сущность изобретения
Данное изобретение включает композицию для минимизации снижения интенсивности цвета в составе композиции для ухода за полостью рта, которая может включать: матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован органический краситель; соединение, предоставляющее фторсодержащие ионы; и физиологически стабильное соединение, предоставляющее перекисные продукты (PSPC). Соединение, предоставляющее фторсодержащие ионы, может присутствовать в количестве от около 0,1% до около 1% по весу, а PSPC может присутствовать в количестве от около 1% до около 20% по весу.
В данном документе также раскрываются способы минимизации снижения интенсивности цвета композиции для ухода за зубами и полостью рта или раствора для полоскания рта. Такие способы включают комбинацию наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован органический краситель, и состава, включающего перекисные продукты и фторсодержащие ионы, стабилизирующие данные наночастицы кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель, перекисные продукты и фторсодержащие ионы в составе для чистки зубов или растворе для полоскания рта, где наночастицы кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель, обеспечивают цветоустойчивость композиции для ухода за полостью рта, по меньшей мере, в течение трех недель при температуре вплоть до 49°C.
Подробное описание изобретения
В данном тексте слово «диапазон» использовано в качестве сокращения для обозначения всех без исключения значений внутри данного диапазона. Любое значение внутри данного диапазона можно выбрать в качестве границы данного диапазона. Кроме того, все ссылки, цитируемые в данном документе, таким образом, включены для справки во всей полноте. В случае конфликта определений в настоящем раскрытии и в цитируемой ссылке преимущественную силу имеет настоящее раскрытие.
Композиции по уходу за полостью рта по настоящему изобретению включают продукты, которые в значительной степени являются жидкостью по своей природе, такие как зубной эликсир или средство для полоскания рта, гелем по своей природе, пастой по своей природе и/или используются для покрытия или образования защитной пленки в приспособлениях или принадлежностях для ухода за полостью рта, таких как зубные нити или зубные щетки.
Термин «физиологически стабильный», применяемый в данном документе в отношении соединений, означает, что данные соединения существенно не деградируют или каким-либо иным способом не становятся неэффективными в процессе введения испытуемому до получения желательного эффекта.
Настоящее изобретение имеет отношение к композициям для минимизации снижения интенсивности цвета композиции для ухода за полостью рта и соответствующим способам. Композиция по данному изобретению включает матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован органический краситель, соединение(я), предоставляющее фторсодержащие ионы и соединение, предоставляющее перекисные продукты («PSPC»). Соединение, предоставляющее фторсодержащие ионы, может быть физиологически стабильным и присутствовать в любых желательных количествах; предпочтительно от около 0,1% до около 1% по весу. PSPC может быть физиологически стабильным и присутствовать в количестве от около 1% до около 7% по весу, от около 1% до около 10%, от около 1% до около 15%, от около 1% до около 20% или около 20% или выше.
2
Опубликованы различные примеры способов создания наночастиц кремнеземных оболочек, инкапсулирующих молекулу красителя или иные материалы в сердцевине. Например, можно сослаться на патент США №6924116 (Tan et al.); патент США №6548264 (Tan et al.) и патент США №6800122 (Anderson et al.), каждый из которых раскрывает способы создания наночастиц, имеющих сердцевину, окруженную кремнеземной (SiO) оболочкой с помощью микроэмульсионного (вода-в-масле) способа. Можно также сослаться на публикацию международного патента WO 2004/074504 (Wiesner et al.), которая раскрывает создание флуоресцентных наночастиц на основе кремнезема способом конденсации кремнезема и предшественников красителей. Можно также сослаться на патент США №6913825 (Ostafin et al.), который раскрывает процесс изготовления покрытий наночастиц из мезопористого кремнезема и полых наночастиц из мезопористого кремнезема методом выращивания монокристаллов диоксида кремния. Содержательные материалы каждой из этих ссылок приведены в данном документе для справок во всей полноте для описания создания матриксов наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель, их характеристик и применения в настоящем изобретении.
Органические красители, примененные на практике настоящего изобретения, могут включать нетоксичные, нерастворимые в воде органические красители. Данные красители, примененные на практике настоящего изобретения, инкапсулированы внутри матрикса наночастиц кремнеземных оболочек, как описано любым из способов (например, Tan, Anderson, Ostafin и Wiesner) выше. Матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель, равномерно распределен по всему компоненту средства для чистки зубов и является, как правило, пищевыми красящими добавками, сертифицированными в настоящее время Законом США о пищевых продуктах, медикаментах и косметике для использования в пище и принимаемых внутрь медикаментах.
Красители, используемые в композициях, включают, в частности, такие красители, как краситель «красный №3» для химической и пищевой отраслей промышленности (натриевая соль тетраиодофлуоресцеина), краситель «желтый №5» для химической и пищевой отраслей промышленности (натриевая соль 4-p-сульфофенилазо-1-p-сульфофенил-5-гидроксипиразол-3-карбоновой кислоты), краситель «желтый №6» для химической и пищевой отраслей промышленности (натриевая соль p-сульфофенилазо-B-нафтол-6-моносульфоната), краситель «зеленый №3» для химической и пищевой отраслей промышленности (динатриевая соль 4-{[4-(N-этил-p-сульфобензиламино)-фенил]-(4-гидрокси-2-сульфинфенил)-метилен}-[1-(N-этил-N-p-сульфобензил)-Δ-3,5-циклогексадиенимина]), краситель «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности (динатриевая соль дибензилдиэтилдиаминотрифенилкарбинол ангидрита трисульфокислоты), краситель «синий №2» для химической и пищевой отраслей промышленности (натриевая соль дисульфокислота индиго олова) и их смеси в различных пропорциях. Концентрация красителя для наиболее эффективного результата по настоящему изобретению представлена в композиции для чистки зубов в количестве от около 0,05% до около 4% по весу.
В одном примере осуществления инкапсулированным в кремнеземную оболочку красителем композиции по данному изобретению является краситель «синий №1» или краситель «желтый №5» для химической и пищевой отраслей промышленности.
В альтернативном примере осуществления матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован органический краситель, композиции по данному изобретению характеризуются малой площадью поверхности, которая выдерживает градиенты осмотического давления, что приводит к отсутствию диффузии через кремнеземную оболочку.
При практическом применении данного изобретения матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель, может быть представлен в любых количествах. Например, матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован данный краситель, может быть представлен в количестве от около 1% до около 4%, от около 3% до около 10% или от около 5% до около 25% веса всей композиции.
В данном изобретении можно использовать различные типы соединений, которые предоставляют перекисные продукты, обозначаемые в данном документе как «соединения, предоставляющие перекисные продукты» или («PSPC»). В отдельных примерах осуществления PSPC, в частности, включают перекись водорода, перекись карбамида, перекись кальция, персиликат, перфосфат, персульфат, перборат и перкарбонат. Перекиси металлов, пригодные для данного изобретения, включают такие соединения, содержащие перекиси, как перекись кальция, перекись натрия, перекись стронция, перекись магния, и такие соли пербората, персиликата, перфосфата и перкарбоната, как перборат натрия, персиликат калия и перкарбонат натрия.
В данном изобретении можно использовать различные типы соединений, которые предоставляют фторсодержащие ионы, обозначаемые в данном документе как «соединения, предоставляющие фторсодержащие ионы». В отдельных примерах осуществления соединения, предоставляющие фторсодержащие ионы, в частности, включают фторид натрия, фторид калия, фторид кальция, фторид магния, фторид олова, монофторфосфат олова, монофторфосфат натрия и фторид меди.
В композиции по данному изобретению могут присутствовать дополнительные водорастворимые органические растворители. Данный водорастворимый органический растворитель преимущественно включает либо альтернативно включает один или более простые эфиры алкилгликоля, далее именуемые в данном документе «эфиры гликоля». Эфиры гликоля хорошо известны и, в частности, включают моно- или диалкиловые эфиры полиспиртов, такие как алкиловые эфиры этиленгликоля. Примеры видов эфиров гликоля, применимых в композициях для чистки зубов, в частности, включают полиэтиленгликоль.
В альтернативном примере осуществления этиленгликоль композиции по данному изобретению включает полиэтиленгликоль в количестве, как минимум, около 5% по весу. В альтернативном примере осуществления композиция по данному изобретению дополнительно включает ортофосфорную кислоту в количестве, как минимум, около 0,1% по весу. В некоторых вариантах осуществления могут присутствовать полировочные средства. Полировочные средства, применимые в композициях для чистки зубов, использованные на практике настоящего изобретения, в частности, включают диоксид кремния, кальцинированный глинозем, бикарбонат натрия, карбонат кальция, дикальцийфосфат и пирофосфат кальция и могут быть включены в базовые композиции для чистки зубов, используемые на практике настоящего изобретения. Визуально прозрачные композиции для чистки зубов получены с помощью таких полировочных средств, как коллоидный диоксид кремния, такой как продаваемый под торговым названием Zeodent 115 (Zeo 115), поставляемый Huber Corporation, или алюмосиликатных комплексов щелочных металлов, которые имеют показатели преломления, близкие к показателям преломления систем, желирующее средство-жидкость (в том числе вода и/или смачивающее средство), используемых в композициях для чистки зубов. В альтернативных примерах осуществления композиция по данному изобретению дополнительно включает кремнеземный абразив в количестве от около 0,1% до около 0,5% по весу.
Композиция для чистки зубов по настоящему изобретению может также содержать ароматизаторы. Ароматизаторы, которые используются на практике настоящего изобретения, в частности, включают эфирные масла, а также различные ароматизирующие альдегиды, сложные эфиры, спирты и аналогичные материалы. Примеры эфирных масел включают масла мяты, такой как мята перечная, грушанки, лавра американского, гвоздики, шалфея, эвкалипта, майорана, корицы, лимона, лайма, грейпфрута и апельсина. Также применимыми являются такие химические вещества, как ментол, карвон и анетол.
В альтернативном примере осуществления композиция по данному изобретению дополнительно включает ароматизатор, введенный в состав композиции для чистки зубов или для полоскания рта при концентрации в количестве от около 0,5% до около 2% по весу.
В альтернативном примере осуществления композиция по данному изобретению дополнительно включает деионизованную воду (ДВ) в количестве от около 30% до около 50% по весу.
Подсластители также могут быть введены в состав композиции для чистки зубов по данному изобретению. Подсластители по настоящему изобретению, в частности, включают как природные, так и искусственные подсластители. Подходящие подсластители, в частности, включают растворимые в воде подсластители, такие как моносахариды, дисахариды и полисахариды, такие как ксилоза, рибоза, глюкоза (декстроза), манноза, галактоза, фруктоза (левулоза), сахароза (сахар), мальтоза, растворимые в воде искусственные подсластители, такие как растворимые соли сахарина, т.е. натриевые или кальциевые соли сахарина, подсластители на основе цикламатных солей дипептидов, такие как подсластители - производные L-аспарагиновой кислоты, такие как сложный метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина (аспартам).
В альтернативном примере альтернативного варианта осуществления данное изобретение дополнительно включает подсластитель, где данный подсластитель представляет собой натрия сахарин в количестве от около 0,1% до около 0,4% по весу.
При изготовлении основного средства для чистки зубов в соответствии с настоящим изобретением был использован пригодный для перорального приема наполнитель, включающий водную фазу с увлажняющим средством, который предпочтительно является глицерином или сорбитом. В некотором примере осуществления композиция по данному изобретению дополнительно включает глицерин в количестве, как минимум, от около 35% до около 45% по весу.
Примеры органических сшивающих средств, которые могут быть использованы для создания перекисного геля в комбинации с неорганическим сшивающим средством, в частности, включают природные и синтетические смолы, такие как каррагенан (ирландский мох), ксантановая камедь и натриевая карбоксиметилцеллюлоза, крахмал, поливинилпирролидон, гидроксиэтилпропилцеллюлоза, гидроксибутилметилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза и гидроксиэтилцеллюлоза, а также карбоксивиниловые полимеры, коммерчески доступные под торговыми марками «Carbopol 934, 940, 974 P» от B.F.Goodrich; это полимеры, состоящие из коллоидных растворимых в воде полимеров полиакриловой кислоты, перекрестно сшитых с полиаллилсахарозой или полиаллилпентаэритритолом (от около 0,75% до около 2%) в качестве перекрестно сшивающего средства, зачастую с молекулярным весом от около 4 до около 5 миллионов или выше.
В некотором примере осуществления такое органическое сшивающее средство, как Carbopol и/или Xanthan, может быть введено в состав геля для чистки зубов по настоящему изобретению в количестве от около 0,1% до около 5% по весу.
В состав компонентов для чистки зубов по данному изобретению могут быть введены различные другие материалы. Их неограничивающие примеры включают консерванты, силиконы, соединения хлорофилла, противомикробные средства, такие как хлоргексидин, галогенированные дифениловые простые эфиры, такие как триклозан, десенсибилизаторы, такие как нитрат калия и цитрат калия и их смеси, витамины, такие как пантеон. Эти вспомогательные средства вводят в состав компонентов для чистки зубов в количествах, которые несущественно сказываются негативно на желательных свойствах и характеристиках, и отбирались и использовались в необходимых количествах в зависимости от конкретного типа соответствующего компонента для чистки зубов.
В некотором альтернативном примере осуществления способ минимизации снижения интенсивности цвета раствора для чистки зубов или полоскания рта для применения в полости рта включает:
a) создание наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован органический краситель,
b) объединение наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован органический краситель, с составом, содержащим перекисные продукты и фторсодержащие ионы,
c) стабилизацию наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель, перекисных продуктов и фторсодержащих ионов в составе раствора для чистки зубов или полоскания рта, и
где инкапсулированный в кремнеземные оболочки наночастиц краситель придает устойчивость цвету геля для чистки зубов или раствора для полоскания рта в течение, как минимум, трех недель при температуре вплоть до 49°C.
Примеры
Примеры осуществления настоящего изобретения далее будут иллюстрированы ссылками на следующие примеры, которые включены лишь для пояснения, но не для ограничения объема настоящего изобретения.
Следующие примеры иллюстрируют пробные образцы гелей для чистки зубов, содержащих краситель, инкапсулированный в матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, и их действие на устойчивость и снижение интенсивности цвета в течение данного диапазона времени и температур.
Пример 1: Состав для чистки зубов, образец A, изготовлен содержащим гель для чистки зубов с обычным красителем «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности без перекисных продуктов. Полный состав детализован в таблице 1, образец A.
Пример 2: Состав для чистки зубов, образец B, изготовлен содержащим современный обыкновенный отбеливающий гель с перекисью, в состав которого входит краситель «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности, а также 5,71% по весу 35% перекиси водорода. Полный состав детализован в таблице 1, образец B.
Пример 3: Состав для чистки зубов, образец C, изготовлен содержащим ту же композицию, что и образец В, но в состав которого входит инкапсулированный краситель «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности.
Таблица 1: Таблица 1 поясняет составы для чистки зубов трех образцов, содержащих и не содержащих перекись и инкапсулированный в кремнеземные оболочки краситель «синий» для химической и пищевой отраслей промышленности.
Таблица 1
Композиции пробных образцов для чистки зубов
Ингредиенты
Образец А (контроль), вес.%
Образец В, вес.%
Образец С, вес.%
Очищенная вода
44,82
39,11
36,66
Глицерин
40,00
40,00
40,00
Полиэтиленгликоль 600
10,00
10,00
10,00
СОР Carbopol 974P
2,10
2,10
2,10
Ксантан
0,40
0,40
0,40
Натриевая соль сахарина
0,25
0,25
0,25
Фторид натрия
0,49
0,49
0,49
Кремнеземный абразив (Zeo 115)
0,30
0,30
0,30
Перекись водорода (35%)
-
5,71
5,71
Ортофосфорная кислота (85%)
0,10
0,10
0,10
Раствор красителя «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности (6,25%)
0,36
0,36
-
Инкапсулированный в кремнеземе краситель «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности (0,8%)
-
-
2,81
Мятный гелевый ароматизатор
1,15
1,15
1,15
Бутилированный окситолуол (BHT)
0,03
0,03
0,03
Был проведен ряд испытаний по цветоустойчивости для оценки эффекта красителя «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности (0,8%), инкапсулированного в матрикс наночастиц кремнеземных оболочек, на состав геля для чистки зубов, содержащий перекисные продукты и фторсодержащие ионы.
Были изготовлены композиции гелей из тех же ингредиентов (за исключением разных перекисных продуктов и наночастиц кремнеземных оболочек, в которые инкапсулирован краситель), как обозначено в таблице 1. Примеры 1-3 были изучены и оценены. Образцы гелей для чистки зубов оставляли выдерживаться при комнатной температуре и при 49°C, как минимум, в течение трех недель. Регистрировали цвет геля в качестве показателя долгосрочной цветоустойчивости гелей для чистки зубов.
Для определения изменения цвета выдержанных гелей применяли международную колориметрическую систему (CIELAB: измерения L*, a* и b*). ΔE* представляет собой итоговые цветовые различия между образцом, выдержанным при комнатной температуре, и образцами, выдержанными при 49°C. В таблице 2 показаны результаты трех выдержанных образцов.
Таблица 2
Цветоустойчивость выдержанных гелей
Образец
L*
a*
b*
ΔE
Образец A (комнатная температура)
35,18
-16,75
-34,80
---
Образец A (3 недели при 49°С (120°F))
37,50
-19,47
-34,27
3,61
Образец B (комнатная температура)
43,71
-24,47
-31,42
---
Образец B (3 недели при 49°С (120°F))
59,05
-17,47
-11,19
26,34
Образец C (комнатная температура)
41,32
-12,31
-23,82
---
Образец C (3 недели при 49°С (120°F))
41,70
-14,80
-19,71
7,52
Как показывают данные таблицы 2, результаты явно свидетельствуют, что потеря цвета (ΔE) из-за окислительно-восстановительной реакции между перекисными продуктами и красящим веществом была минимизирована путем использования красителя «синий №1» для химической и пищевой отраслей промышленности, инкапсулированного в кремнеземные оболочки, в течение цикла выдержки. Образец C (3 недели при 49°С (120°F)) показывает изменение, сравнимое с контролем в отсутствие инкапсулированного красителя и перекисных продуктов. Образец B с перекисными продуктами, но без инкапсулированного красителя, однако, показывает наибольшую потерю цвета и цветовую деградацию. Цвет образца B существенно поблек из-за окисления красителя, и это окисление происходит все быстрее по мере роста температуры. Однако образец C с перекисными продуктами и инкапсулированным красителем показывает изменение цвета, сходное с контрольным образцом A. Данное улучшение, в особенности, можно также заметить по значению b* (переход от желтого к синему) и по значению L* (переход от черного к белому).
Инкапсулирование органического красителя (красящего вещества) в матрикс наночастиц на основе кремнезема в присутствии перекиси и фторсодержащих ионов для зубного геля показывает наименьшие вариации цвета в зависимости от срока выдержки и показывает изменения цвета, сходные с бесперекисным (контрольным) составом геля. Не выходя за рамки теории этот результат связан с повышенной защитой органического красителя матриксом наночастиц кремнеземных оболочек от окислительных реакций с перекисными и фторсодержащими продуктами в геле для чистки зубов. По этой причине данная композиция для чистки зубов не только улучшает и усиливает цветоустойчивость геля для чистки зубов, но также значительно улучшает восприятие потребителями эстетики продукции.