ПРОТИВОМИКРОБНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ УХОДА ЗА ПОЛОСТЬЮ РТА ИЛИ ЕЕ ОЧИСТКИ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ И ПОКРЫТИЙ, ПРЕПЯТСТВУЮЩИХ ПРИКРЕПЛЕНИЮ
ANTIMICROBIAL COMPOSITIONS FOR ORAL CARE OR CLEANING AND METHODS OF PRODUCING POLYMERS AND COATINGS, PREVENTING ATTACHMENT

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
например
и т. д
например
и т. д
[1] Образование биопленки на поверхностях полости рта, таких как поверхности зубов, зачастую зависит от прикрепления бактерий к слюнной пелликуле на поверхностях зубов. Образование биопленки, происходящее в результате избыточного накопления бактерий на поверхностях зубов, приводит к ряду состояний и/или заболеваний полости рта (, кариесу зубов, гингивиту, периодонтиту, галитозу .). Соответственно, превентивные или профилактические подходы зачастую используются для предотвращения образования биопленки. Например, фторид зачастую используется в композициях для ухода за полостью рта (, зубной пасте, ополаскивателях для полости рта .) для предотвращения деминерализации эмали зубов.
[2] Хотя профилактические подходы продемонстрировали эффективность в уменьшении степени образования биопленки, такие профилактические подходы являются эффективными только на короткий период времени. В связи с этим недавние усилия были направлены на осаждаемые покрытия, которые устойчивы к адгезии бактерий на поверхностях зубов. Например, было продемонстрировано, что осаждение положительно заряженных полимерных покрытий на поверхностях зубов обеспечивает снижение жизнеспособности бактерий. Однако полученный суммарный положительный поверхностный заряд на зубах вызывал относительно увеличенную адгезию бактерий из-за отрицательно заряженной бактериальной клеточной стенки.
[3] Следовательно, существует необходимость в улучшенных композициях и способах осаждения противомикробной или антибактериальной композиции или нанесения покрытия в виде противомикробной или антибактериальной композиции на подложке для предотвращения и/или ингибирования микробной адгезии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[4] Данное описание предназначено только для представления упрощенного описания некоторых аспектов одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения. Дополнительные области применения настоящего изобретения станут очевидными из подробного описания, представленного в данном документе далее. Данное описание не является широким обзором, а также не предназначено для идентификации ключевых или критических элементов идей настоящего изобретения или определения объема настоящего изобретения. Точнее, его целью является только представление одной или более идей в упрощенной форме в качестве вступления к подробному описанию ниже.
[5] Вышеуказанные и/или другие аспекты и полезные свойства, представленные в настоящем изобретении, могут быть достигнуты посредством обеспечения противомикробной или антибактериальной композиции, содержащей катионный полимер, имеющий полиаллиламинную основную цепь, при этом по меньшей мере часть полиаллиламинной основной цепи функционализирована. Полиаллиламинная основная цепь может быть функционализирована с помощью по меньшей мере одного из гуанидиновой функциональной группы и бигуанидной функциональной группы.
[6] По меньшей мере в одном варианте осуществления полиаллиламинная основная цепь функционализирована с помощью гуанидиновой функциональной группы.
[7] По меньшей мере в одном варианте осуществления по меньшей мере 50% полиаллиламинной основной цепи функционализировано с помощью гуанидиновой функциональной группы.
[8] В другом варианте осуществления по меньшей мере 67% полиаллиламинной основной цепи функционализировано с помощью гуанидиновой функциональной группы.
[9] В другом варианте осуществления по меньшей мере 75% полиаллиламинной основной цепи функционализировано с помощью гуанидиновой функциональной группы.
[10] По меньшей мере в одном варианте осуществления полиаллиламинная основная цепь функционализирована с помощью бигуанидной функциональной группы.
[11] По меньшей мере в одном варианте осуществления по меньшей мере 50% полиаллиламинной основной цепи функционализировано с помощью бигуанидной функциональной группы.
[12] Вышеуказанные и/или другие аспекты и полезные свойства, представленные в настоящем изобретении, могут также быть достигнуты с помощью обеспечения композиции для ухода за полостью рта, содержащей приемлемую для применения в полости рта среду-носитель и любую одну или более из противомикробных или антибактериальных композиций, описанных в любом одном или более из предыдущих абзацев.
[13] По меньшей мере в одном варианте осуществления антибактериальная композиция в составе композиции для ухода за полостью рта не содержит никаких анионных полимеров.
[14] По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция для ухода за полостью рта представляет собой ополаскиватель для полости рта или зубную пасту.
[15] Вышеуказанные и/или другие аспекты и полезные свойства, представленные в настоящем изобретении, могут также быть достигнуты с помощью обеспечения очищающей композиции, содержащей мыло и любую одну или более из антибактериальных композиций, описанных в любом одном или более из предыдущих абзацев.
[16] Вышеуказанные и/или другие аспекты и полезные свойства, представленные в настоящем изобретении, могут также быть достигнуты с помощью обеспечения противомикробной или антибактериальной композиции, содержащей подложку и катионный полимер, осажденный на поверхности подложки. Катионный полимер может содержать полиаллиламинную основную цепь, и при этом по меньшей мере часть полиаллиламинной основной цепи может быть функционализирована с помощью по меньшей мере одного из гуанидиновой функциональной группы и бигуанидной функциональной группы.
[17] Вышеуказанные и/или другие аспекты и полезные свойства, представленные в настоящем изобретении, также могут быть достигнуты с помощью обеспечения способа осаждения противомикробной или антибактериальной композиции на подложке. Способ может включать приведение подложки в контакт с первым полимером для физической адсорбции первого полимера на поверхностях подложки и образования первого полимерного слоя. Первый полимер может представлять собой катионный полимер, имеющий полиаллиламинную основную цепь, и при этом по меньшей мере часть полиаллиламинной основной цепи может быть функционализирована с помощью по меньшей мере одного из гуанидиновой функциональной группы и бигуанидной функциональной группы.
[18] По меньшей мере в одном варианте осуществления способ может включать приведение второго полимера в контакт с первым полимерным слоем для физической адсорбции второго полимера на первом полимерном слое.
[19] По меньшей мере в одном варианте осуществления приведение второго полимера в контакт с первым полимерным слоем уменьшает толщину первого полимерного слоя.
[20] По меньшей мере в одном варианте осуществления способ дополнительно включает по меньшей мере частичное сшивание первого полимера и второго полимера друг с другом.
[21] В другом варианте осуществления второй полимер представляет собой анионный полимер, и при этом анионный полимер может содержать по меньшей мере одно из ангидридных мономеров, акрилатных мономеров и несущих фосфатные группы мономеров.
[22] По меньшей мере в одном варианте осуществления анионный полимер включает сополимер, и при этом сополимер может представлять собой сополимер поливинилметилового эфира и малеинового ангидрида (PVM/MA).
[23] По меньшей мере в одном варианте осуществления анионный полимер может включать по меньшей мере одно из линейного поликарбоксилатного полимера.
[24] Дополнительные области применения настоящего изобретения станут очевидными из подробного описания, представленного в данном документе далее. Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры хоть и указывают на некоторые предпочтительные аспекты настоящего изобретения, предназначены лишь для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[25] На фигурах 1 (a) — (d) показаны диаграммы данных из исследований методом пьезокварцевого микровзвешивания с контролем диссипации энергии (QCM-D) в отношении примера 1.
[26] На фигуре 2 (a) и (b) показаны диаграммы данных из исследований QCM-D в отношении примера 1.
[27] На фигурах 3 (a) и (b) показаны диаграммы данных из исследований QCM-D в отношении примера 4.
[28] На фигурах 4 (a) — (c) показаны кривые силы и расстояния (FD) для различных однокомпонентных и композитных пленок.
[29] На фигурах 5 (a) и (b) показаны изображения, полученные методом конфокальной микроскопии, для примера 8.
[30] На фигурах 6 (a) и (b) показаны диаграммы количественных данных из исследований бактериального прилипания из примера 9.
[31] На фигуре 7 показана диаграмма данных из анализа определения минимальной ингибирующей концентрации (MIC) из примера 12.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[32] Следующее описание предпочтительного аспекта/различных предпочтительных аспектов является лишь иллюстративным по своей природе и никоим образом не предназначено для ограничения настоящего изобретения, его практического применения или вариантов применения.
[33] По всему тексту данного документа диапазоны используются в качестве сокращенного обозначения для описания всех без исключения значений, которые находятся в пределах диапазона. В качестве граничного значения диапазона может быть выбрано любое значение в пределах диапазона. Кроме того, все ссылки, приведенные в данном документе, тем самым включены в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте. В случае конфликта определений в настоящем изобретении и в приведенной ссылке, настоящее раскрытие имеет преимущественное право.
[34] Если не указано иное, то все значения процентного содержания и количества, указанные в данном документе и в других местах настоящего описания, следует понимать как относящиеся к процентам по весу. Приведенные количества получены в пересчете на активный вес вещества.
[35] Кроме того, все числовые значения «приблизительно» или «примерно» равны указанному значению и учитывают погрешность эксперимента и изменения, которые может ожидать рядовой специалист в данной области техники. Следует принять во внимание, что все числовые значения и диапазоны, раскрытые в данном документе, являются примерными значениями и диапазонами, независимо от того, применяют ли в сочетании с ними выражение «приблизительно».
например
т. е.
например
[36] Авторы настоящего изобретения неожиданно и непредвиденно обнаружили катионные полимеры, содержащие как аминные, так и гуанидиновые мономеры (, PAA-G75), которые легко физически адсорбируются на гидроксиапатитных (HA) поверхностях. Авторы настоящего изобретения также неожиданно и непредвиденно обнаружили, что строение катионных полимеров, содержащих как аминные, так и гуанидиновые мономеры, зависит от pH. В частности, катионные полимеры набухают при низких значениях pH и сжимаются при высоких значениях pH. Также было неожиданно и непредвиденно обнаружено, что анионный полимер может впоследствии физически адсорбироваться на катионный полимерный слой, и что последующая физическая адсорбция анионного полимера приводит к уменьшению толщины полимерного слоя. Уменьшение толщины полимерного слоя при последующей адсорбции анионного полимера по меньшей мере частично зависит от электростатического сшивания анионных и катионных полимеров. Кроме того, было неожиданно и непредвиденно обнаружено, что HA-поверхности, предварительно обработанные искусственной слюной (AS), демонстрируют относительно сильную или увеличенную адсорбцию катионного полимера, содержащего как аминные, так и гуанидиновые мономеры, по сравнению с анионными полимерами. Кроме того, было неожиданно и непредвиденно обнаружено, что физическая адсорбция катионного полимера на и/или в слой пелликулы ( HA-поверхность, обработанную слюной человека) была относительно большей (, в ~2 раза больше) по сравнению с HA-поверхностями, предварительно обработанными с помощью AS.
например
и т. д
например
например
например
например
например
и т. д
например
и т. д
[37] В дополнение к вышеуказанному, авторы настоящего изобретения неожиданно и непредвиденно обнаружили, что катионные полимеры, иммобилизированные, физически адсорбированные или иным образом осажденные на поверхности (, поверхности полости рта, поверхности, обрабатываемые средствами для ухода за домом, кожу .) различных подложек, демонстрируют уменьшенное бактериальное прилипание по сравнению с анионными полимерами (, GANTREZ). В частности, было неожиданно и непредвиденно обнаружено, что адсорбированные катионные полимеры, содержащие как аминные, так и гуанидиновые мономеры (, PAA-G75) демонстрируют относительно уменьшенное бактериальное прилипание по сравнению с адсорбированными анионными полимерами (, GANTREZ). Также было неожиданно и непредвиденно обнаружено, что адсорбированные катионные полимеры демонстрируют относительно уменьшенное бактериальное прилипание по сравнению с гибридными анионными и катионными полимерами, адсорбированными на поверхности (, поверхности, обработанные GANTREZ/PAA-G75). Кроме того, было неожиданно и непредвиденно обнаружено, что покрытия, образованные посредством чередования осаждения анионного полимера и катионного полимера на подложки, демонстрируют относительно уменьшенное бактериальное прилипание по сравнению со случаем, когда используется исключительно анионный полимер. Относительно уменьшенное бактериальное прилипание адсорбированных катионных полимеров предполагает использование катионных полимеров в качестве материала или вещества, предотвращающего образование биопленок, для личной гигиены и вариантов применения для ухода за домом. Например, свойства, препятствующие бактериальному прилипанию, катионного полимера могут найти применение в композициях для ухода за полостью рта (, зубных пастах, средствах для полоскания рта .) для предотвращения прилипания бактерий, свойственных для поверхностей полости рта, таких как поверхности зубов. В другом примере катионный полимер может найти применение в композициях для ухода за домом (, средствах для очистки поверхностей, дезинфицирующих средствах .) для предотвращения прилипания бактерий к обрабатываемым поверхностям.
Композиции
[38]
[39] Композиции, раскрытые в данном документе, могут представлять собой противомикробные или антибактериальные композиции. Композиции могут содержать один или более катионных полимеров, один или более анионных полимеров и их комбинации. Например, композиция может содержать катионный полимер. В другом примере композиция может содержать анионный полимер. В еще одном примере композиция может содержать катионный полимер и анионный полимер. Композиция может содержать один слой или множество слоев, иммобилизированных, физически адсорбированных или иным образом осажденных на подложке. Каждый из слоев может представлять собой или предусматривать катионный полимер, анионный полимер и их комбинации. Например, композиция может содержать первый слой катионного полимера, иммобилизированный на подложке. В другом примере композиция может содержать первый слой анионного полимера, иммобилизированный на подложке. В другом примере композиция может содержать первый слой катионного полимера, иммобилизированный на подложке, и второй слой в виде анионного слоя, осажденный на катионном полимере. В еще одном примере композиция может содержать первый слой анионного полимера, иммобилизированный на подложке, и второй слой в виде катионного слоя, осажденный на анионном слое. Первый слой и второй слой могут по меньшей мере частично сшиваться друг с другом.
Катионные полимеры
[40]
[41] Композиция, раскрытая в данном документе, может содержать один или более катионных полимеров. Один или более катионных полимеров могут включать катионные полимеры, имеющие полиаллиламинную основную цепь. Иллюстративные катионные полимеры могут включать без ограничения полиаллиламин, полиаллилгуанидин, полилизин и т. п. и их комбинации. По меньшей мере часть полиаллиламинной основной цепи может быть дериватизована с помощью одной или более гуанидиновых функциональных групп и/или одной или более бигуанидных функциональных групп. Например, катионный полимер может быть представлен формулой (1).
(1)
[42] По меньшей мере в одном варианте осуществления количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять больше или равняться приблизительно 0% и меньше или равняться приблизительно 50%. Например, количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять приблизительно 0%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,9%, приблизительно 1%, приблизительно 2%, приблизительно 3%, приблизительно 4%, приблизительно 5%, приблизительно 10%, приблизительно 15%, приблизительно 20% или от приблизительно 25% до приблизительно 30%, приблизительно 35%, приблизительно 40%, приблизительно 45%, приблизительно 46%, приблизительно 47%, приблизительно 48%, приблизительно 49%, приблизительно 49,1%, приблизительно 49,2%, приблизительно 49,3%, приблизительно 49,4%, приблизительно 49,5%, приблизительно 49,6%, приблизительно 49,7%, приблизительно 49,8%, приблизительно 49,9% или приблизительно 50%. В другом примере количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять от приблизительно 0% до приблизительно 50%, от приблизительно 0,1% до приблизительно 49,9%, от приблизительно 0,2% до приблизительно 49,8%, от приблизительно 0,3% до приблизительно 49,7%, от приблизительно 0,4% до приблизительно 49,6%, от приблизительно 0,5% до приблизительно 49,5%, от приблизительно 0,6% до приблизительно 49,4%, от приблизительно 0,7% до приблизительно 49,3%, от приблизительно 0,8% до приблизительно 49,2%, от приблизительно 0,9% до приблизительно 49,1%, от приблизительно 1% до приблизительно 49%, от приблизительно 2% до приблизительно 48%, от приблизительно 3% до приблизительно 47%, от приблизительно 4% до приблизительно 46%, от приблизительно 5% до приблизительно 45%, от приблизительно 10% до приблизительно 40%, от приблизительно 15% до приблизительно 35% или от приблизительно 20% до приблизительно 30%.
[43] В другом варианте осуществления количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять больше или равняться приблизительно 50% и меньше или равняться приблизительно 100%. Например, количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять приблизительно 50%, приблизительно 55%, приблизительно 60%, приблизительно 65% или от приблизительно 70% до приблизительно 75%, приблизительно 80%, приблизительно 85%, приблизительно 90%, приблизительно 95% или приблизительно 100%. В другом примере количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять от приблизительно 50% до приблизительно 100%, от приблизительно 55% до приблизительно 95%, от приблизительно 60% до приблизительно 90%, от приблизительно 65% до приблизительно 85% или от приблизительно 70% до приблизительно 80%. В еще одном примере количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять более 50%, более 55%, более 60%, более 65%, более 67%, более 70%, более 75%, более 80%, более 85%, более 90%, более 95%, более 98% или более 99%. В предпочтительном варианте осуществления количество гуанидиновых функциональных групп на полиаллиламинной основной цепи катионного полимера может составлять приблизительно 75%. Соответственно, по меньшей мере в одном предпочтительном варианте осуществления катионный полимер может иметь полиаллиламинную основную цепь, функционализированную с помощью приблизительно 75% гуанидина и приблизительно 25% аминов.
[44] Катионный полимер может характеризоваться средневесовой молекулярной массой, по меньшей мере частично определенной количеством гуанидиновых функциональных групп, содержащихся на полиаллиламинной основной цепи. По меньшей мере в одном варианте осуществления средневесовая молекулярная масса катионного полимера может составлять больше или равняться приблизительно 5000 дальтон (Да) и меньше или равняться приблизительно 12000 Да. Например, катионный полимер может характеризоваться средневесовой молекулярной массой (MW, в дальтонах), составляющей от приблизительно 5000 Да до приблизительно 12000 Да, от приблизительно 5500 Да до приблизительно 11500 Да, от приблизительно 6000 Да до приблизительно 11000 Да, от приблизительно 6500 Да до приблизительно 10500 Да, от приблизительно 7000 Да до приблизительно 10000 Да, от приблизительно 7500 Да до приблизительно 9500 Да или от приблизительно 8500 Да до приблизительно 9000 Да. В другом примере катионный полимер может характеризоваться средневесовой молекулярной массой (MW, в дальтонах), составляющей приблизительно 5000 Да, приблизительно 5500 Да, приблизительно 6000 Да, приблизительно 6500 Да, приблизительно 7000 Да, приблизительно 7500 Да или от приблизительно 8500 Да до приблизительно 9000 Да, приблизительно 9500 Да, приблизительно 10000 Да, приблизительно 10500 Да, приблизительно 11000 Да, приблизительно 11500 Да или приблизительно 12000 Да.
[45] Катионный полимер может характеризоваться катионным признаком или суммарным положительным зарядом при кислотном pH, нейтральном pH и основном или щелочном pH. Например, при кислотном pH, составляющем менее 7, по меньшей мере часть гуанидиновых (pKa ~ 12) и аминных функциональных групп может быть протонирована с обеспечением, таким образом, суммарного положительного заряда для полимера. В другом примере при нейтральном pH, составляющем от приблизительно 6 до приблизительно 7, по меньшей мере часть гуанидиновых и аминных функциональных групп может быть протонирована, обеспечивая тем самым суммарный положительный заряд для полимера. В еще одном примере при щелочном pH, составляющем от более 7 до приблизительно 12, по меньшей мере часть гуанидиновых и аминных функциональных групп может быть протонирована. В иллюстративном варианте осуществления катионный полимер может обеспечивать поддержание суммарного положительного заряда при значении pH, составляющем больше или равном приблизительно 1 и меньше или равном приблизительно 12.
[46] Количество катионного полимера, содержащегося в композиции, может изменяться в широких пределах. По меньшей мере в одном варианте осуществления количество катионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять больше или равняться приблизительно 1 вес. % и меньше или равняться приблизительно 100%. Например, количество катионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять приблизительно 1 вес. %, приблизительно 2 вес. %, приблизительно 3 вес. %, приблизительно 4 вес. %, приблизительно 5 вес. %, приблизительно 10 вес. %, приблизительно 15 вес. %, приблизительно 20 вес. %, приблизительно 25 вес. %, приблизительно 30 вес. %, приблизительно 35 вес. %, приблизительно 40 вес. %, приблизительно 45 вес. %, приблизительно 50 вес. % или от приблизительно 55 вес. % до приблизительно 60 вес. %, приблизительно 65 вес. %, приблизительно 70 вес. %, приблизительно 75 вес. %, приблизительно 80 вес. %, приблизительно 85 вес. %, приблизительно 90 вес. %, приблизительно 95 вес. %, приблизительно 96 вес. %, приблизительно 97 вес. %, приблизительно 98 вес. %, приблизительно 99 вес. % или приблизительно 100 вес. %. В другом примере количество катионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 100 вес. %, от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 99 вес. %, от приблизительно 3 вес. % до приблизительно 98 вес. %, от приблизительно 4 вес. % до приблизительно 97 вес. %, от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 96 вес. %, от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 95 вес. %, от приблизительно 15 вес. % до приблизительно 90 вес. %, от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 85 вес. %, от приблизительно 25 вес. % до приблизительно 80 вес. %, от приблизительно 30 вес. % до приблизительно 75 вес. %, от приблизительно 35 вес. % до приблизительно 70 вес. %, от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 65 вес. %, от приблизительно 45 вес. % до приблизительно 60 вес. % или от приблизительно 50 вес. % до приблизительно 55 вес. %. В еще одном примере количество катионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять более 1 вес. %, более 2 вес. %, более 3 вес. %, более 4 вес. %, более 5 вес. %, более 10 вес. %, более 15 вес. %, более 20 вес. %, более 25 вес. %, более 30 вес. %, более 35 вес. %, более 40 вес. %, более 45 вес. %, более 50 вес. % или от более 55 вес. % до более 60 вес. %, более 65 вес. %, более 70 вес. %, более 75 вес. %, более 80 вес. %, более 85 вес. %, более 90 вес. %, более 95 вес. %, более 96 вес. %, более 97 вес. %, более 98 вес. %, более 99 вес. % или более 99,5 вес. %.
Анионный полимер
[47]
[48] Композиция, раскрытая в данном документе, может включать один или более анионных полимеров. По меньшей мере в одном варианте осуществления анионные полимеры могут включать полимеры, содержащие ангидридные мономеры, такие как TAMOL 731 A, коммерчески доступный от Dow Chemical Co., Мидленд, Мичиган. По меньшей мере в одном примере один или более анионных полимеров могут включать один или более сополимеров, таких как сополимер поливинилметилового эфира и малеинового ангидрида (PVM/MA). В другом примере один или более анионных полимеров могут включать анионный линейный поликарбоксилатный полимер, такой как GANTREZ S-97, коммерчески доступный от Ashland Specialty Chemicals, Баунд Брук, Нью-Джерси. В еще одном примере анионные полимеры могут включать полимеры, содержащие мономеры в виде акриловой или метакриловой кислоты, такие как Rhodia DV8801. В иллюстративном варианте осуществления анионные полимеры могут включать полимер, содержащий акрилатные мономеры и несущие фосфатные группы мономеры. Например, анионный полимер может представлять собой или предусматривать сополимеризованный продукт в виде смеси акриловой кислоты, метакриловой кислоты и 2-гидроксиэтилметакрилатфосфатов. По меньшей мере в одном варианте осуществления анионные полимеры представляют собой натриевую соль сополимера акриловой кислоты, метакриловой кислоты или один или более ее отдельных сложных эфиров и метакрилоилэтилфосфатов.
[49] Количество анионного полимера, содержащегося в композиции, может изменяться в широких пределах. По меньшей мере в одном варианте осуществления количество анионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять больше или равняться приблизительно 0 вес. % и меньше или равняться приблизительно 50%. Например, количество анионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять приблизительно 0 вес. %, приблизительно 1 вес. %, приблизительно 2 вес. %, приблизительно 3 вес. %, приблизительно 4 вес. %, приблизительно 5 вес. %, приблизительно 6 вес. %, приблизительно 7 вес. %, приблизительно 8 вес. %, приблизительно 9 вес. %, приблизительно 10 вес. %, приблизительно 15 вес. % или от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 25 вес. %, приблизительно 30 вес. %, приблизительно 35 вес. %, приблизительно 40 вес. %, приблизительно 41 вес. %, приблизительно 42 вес. %, приблизительно 43 вес. %, приблизительно 44 вес. %, приблизительно 45 вес. %, приблизительно 46 вес. %, приблизительно 47 вес. %, приблизительно 48 вес. %, приблизительно 49 вес. % или приблизительно 50 вес. %. В другом примере количество анионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять от приблизительно 0 вес. % до приблизительно 50 вес. %, от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 49 вес. %, от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 48 вес. %, от приблизительно 3 вес. % до приблизительно 47 вес. %, от приблизительно 4 вес. % до приблизительно 46 вес. %, от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 45 вес. %, от приблизительно 6 вес. % до приблизительно 44 вес. %, от приблизительно 7 вес. % до приблизительно 43 вес. %, от приблизительно 8 вес. % до приблизительно 42 вес. %, от приблизительно 9 вес. % до приблизительно 41 вес. %, от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 40 вес. %, от приблизительно 15 вес. % до приблизительно 35 вес. % или от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 30 вес. %. В еще одном примере количество анионного полимера, содержащегося в композиции, может составлять менее 0,1 вес. %, менее 0,5 вес. %, менее 1 вес. %, менее 2 вес. %, менее 3 вес. %, менее 4 вес. %, менее 5 вес. %, менее 6 вес. %, менее 7 вес. %, менее 8 вес. %, менее 9 вес. %, менее 10 вес. %, менее 15 вес. %, менее 20 вес. %, менее 25 вес. %, менее 30 вес. %, менее 35 вес. %, менее 40 вес. %, менее 41 вес. %, менее 42 вес. %, менее 43 вес. %, менее 44 вес. %, менее 45 вес. %, менее 46 вес. %, менее 47 вес. %, менее 48 вес. %, менее 49 вес. % или менее 50 вес. %.
Подложка
[50]
[51] По меньшей мере в одном варианте осуществления подложка может представлять собой или предусматривать медицинский материал, устройство, зубной имплантат, медицинский имплантат или т. п. В другом варианте осуществления подложка может представлять собой полость рта или ее часть. Например, подложка может представлять собой эмаль и/или зубы, десна, язык и/или щеку полости рта. Подложка может быть по меньшей мере частично покрыта слюной. Подложка и/или покрытая слюной подложка может быть покрыта катионным полимером и/или анионным полимером.
Среда-носитель
[52]
например
[53] Композиция может образовывать по меньшей мере часть одного или более продуктов для ухода за полостью рта, одного или более продуктов для ухода за домом или композиций на их основе или применяться в них. Иллюстративные продукты для ухода за полостью рта могут включать без ограничения зубную пасту (средство для чистки зубов), профилактическую пасту, зубной порошок, средство для полировки зубов, зубной гель, жевательную резинку, пастилку для рассасывания, ополаскиватель для полости рта, отбеливающую полоску, гель для нанесения, лак, винир и тюбик, шприц или стоматологическую капу, содержащую гель или пасту, или гель или пасту, покрывающие подложку для нанесения, такую как зубная нить или зубная щетка (, ручная, электрическая, звуковая, их комбинация или ультразвуковая зубная щетка) и т. п. Иллюстративные продукты для ухода за домом включают без ограничения универсальные чистящие средства или чистящие растворы, сильные и слабые моющие средства для посуды, моющие средства с сильным действием, моющие средства со слабым действием, чистящие средства для твердых поверхностей, аэрозольные чистящие средства, чистящие средства для пола, разбавляемые в емкости чистящие средства, чистящие средства для микроволновой печи, чистящие средства для кухонных плит и т. п.
например
[54] В иллюстративном варианте осуществления композиция может образовывать по меньшей мере часть ополаскивателя для полости рта или применяться в нем. Например, композиция может содержать приемлемую для применения в полости рта среду-носитель или ее можно объединять с ним с образованием продукта для ухода за полостью рта (, ополаскивателя для полости рта). В иллюстративном варианте осуществления приемлемая для применения в полости рта среда-носитель может предусматривать смесь воды, глицерина, сорбита и т. п. и их комбинации. По меньшей мере в одном варианте осуществления приемлемая для применения в полости рта среда-носитель может предусматривать воду и глицерин. По меньшей мере в одном варианте осуществления композицию можно объединять с двухфазной приемлемой для применения в полости рта средой-носителем, содержащей гидрофильную фазу и гидрофобную фазу, и необязательно с гидротропным веществом с образованием двухфазного ополаскивателя для полости рта или двухфазной композиции в виде ополаскивателя для полости рта. Гидрофильную фазу и гидрофобную фазу композиции можно встряхивать или смешивать с образованием временной эмульсии типа «масло в воде», которая разделяется обратно на гидрофобную и гидрофильную фазы в течение периода от пяти секунд до одного часа после смешивания. В другом варианте осуществления композиция объединена с однофазной приемлемой для применения в полости рта средой-носителем, содержащей либо гидрофильную фазу, либо гидрофобную фазу.
например
например
и т. д
[55] Гидрофобная фаза приемлемой для применения в полости рта среды-носителя может содержать любую приемлемую для применения в полости рта гидрофобную жидкость (, общепризнано безопасную). Приемлемые для применения в полости рта гидрофобные жидкости могут включать без ограничения изопропилмиристат, минеральное масло (, белое минеральное масло, жидкий парафин .), пищевые масла или т. п. или любую их комбинацию. Иллюстративные пищевые масла могут включать оливковое масло, кукурузное масло, кокосовое масло, соевое масло и их комбинации. Гидрофобная фаза может характеризоваться HLB, составляющим от 7 до 12, предпочтительно HLB, составляющим приблизительно 10. Предпочтительная гидрофобная фаза содержит тяжелое белое минеральное масло.
[56] Гидрофильная фаза приемлемой для применения в полости рта среды-носителя может представлять собой водную фазу или фазу на основе воды. Например, гидрофильная фаза может содержать от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 95 вес. % воды. Гидрофильная фаза может также включать приемлемые для применения в полости рта спирты, увлажняющие средства и/или полимеры. Увлажнитель, в пересчете на чистый увлажнитель, может, как правило, составлять от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 50 вес. % или от приблизительно 15 вес. % до приблизительно 25 вес. % композиции для ухода за полостью рта. По меньшей мере в одном варианте осуществления катионные полимеры могут быть включены (солюбилизированы и/или диспергированы) в гидрофильную фазу.
[57] Как отмечалось выше, двухфазный ополаскиватель для полости рта, содержащий гидрофильную фазу и гидрофобную фазу, необязательно может содержать гидротропное вещество. Гидротропное вещество может включать соединения, которые обеспечивают солюбилизацию гидрофобных соединений в водных растворах. Гидротропное вещество может представлять собой низкомолекулярное амфифильное соединение, имеющее гидрофильную функциональную группу и низкомолекулярное гидрофобное вещество. Гидрофобная функциональная группа может присоединяться к органическому фрагменту гидрофобных соединений для обеспечения их растворимости в водных растворах. Иллюстративные гидротропные вещества могут включать без ограничения ароматические сульфонаты, сложные эфиры ароматических фосфатов, глицерин, ди- и поликарбоксилаты, полигликоли и спирты, в том числе многоатомные спирты.
Источник фторид-ионов
[58]
например
et al.
et al
et al
[59] Композиция может дополнительно содержать один или более источников фторид-ионов (, растворимые фтористые соли). В качестве источников растворимых фторидов можно использовать широкий спектр материалов, образующих фторид-ионы. Примеры подходящих материалов, образующих фторид-ионы, можно найти в патенте США № 3535421, выданном Briner , патенте США № 4885155, выданном Parran, Jr. ., и патенте США № 3678154, выданном Widder ., раскрытия которых включены в данный документ посредством ссылки. Иллюстративные источники фторид-ионов включают без ограничения фторид двухвалентного олова, фторид натрия, фторид калия, монофторфосфат натрия, фторсиликат натрия, фторсиликат аммония, аминофторид, фторид аммония и их комбинации. В предпочтительном варианте осуществления источник фторид-ионов включает фторид натрия. Количество источника фторид-ионов в композиции для ухода за полостью рта может составлять менее 0,08 вес. %, менее 0,07 вес. %, менее 0,06 вес. %, менее 0,05 вес. % или менее 0,04 вес. %. Например, количество источника фторид-ионов может составлять приблизительно 0,05 вес. %. В другом варианте осуществления источник фторид-ионов присутствует в количестве, обеспечивающем в общей сложности от приблизительно 100 до приблизительно 20000 ppm, от приблизительно 200 до приблизительно 5000 ppm или от приблизительно 500 до приблизительно 2500 ppm фторид-ионов.
Поверхностно-активные вещества
[60]
et al
et al
[61] Композиция может содержать одно или более поверхностно-активных веществ. Например, композиция может содержать одно или более анионных поверхностно-активных веществ, одно или более катионных поверхностно-активных веществ, одно или более цвиттер-ионных поверхностно-активных веществ, одно или более неионогенных поверхностно-активных веществ и их смеси. Примеры подходящих поверхностно-активных веществ можно найти в патенте США № 3959458, выданном Agricola ; патенте США № 3937807, выданном Haefele; и патенте США № 4051234, выданном Gieske ., раскрытия которых включены в данный документ посредством ссылки.
6
30
3
2
m
2
2
2
n
3
3
2
10
2
2
2
2
3
[62] По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция содержит по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество. Иллюстративные анионные поверхностно-активные вещества могут включать без ограничения водорастворимые соли моносульфатов моноглицеридов высших жирных кислот, такие как натриевая соль моносульфатированного моноглицерида жирных кислот гидрогенизированного кокосового масла, такая как N-метил-N-кокоилтаурат натрия, кокомоноглицеридсульфат натрия. Иллюстративные анионные поверхностно-активные вещества также могут включать высшие алкилсульфаты. Используемый в данном документе термин «высший алкил» относится к C--алкилу. Например, в предпочтительном варианте осуществления анионное поверхностно-активное вещество представляет собой лаурилсульфат натрия. Анионные поверхностно-активные вещества также могут включать высшие алкилэфирсульфаты. Например, анионные поверхностно-активные вещества могут характеризоваться формулой CH(CH)CH(OCHCH)OSOX, где m составляет 6-16, n составляет 1-6, и X представляет собой Na или K. В иллюстративном варианте осуществления m равняется 10, и n равняется 2, 3 или 4, и X представляет собой Na или K. Например, анионное поверхностно-активное вещество может представлять собой лаурет-2-сульфат натрия (CH(CH)CH(OCHCH)OSONa). В другом варианте осуществления анионное поверхностно-активное вещество может включать высшие алкиларилсульфонаты, такие как додецилбензолсульфонат натрия (лаурилбензолсульфонат натрия), и высшие алкилсульфоацетаты, такие как лаурилсульфоацетат натрия (додецилсульфоацетат натрия), сложные эфиры 1,2-дигидроксипропансульфоната и высших жирных кислот, сульфоколаурат (N-2-этиллаурат сульфоацетамида калия) и лаурилсаркозинат натрия. В иллюстративном варианте осуществления анионное поверхностно-активное вещество представляет собой водорастворимую соль алкилсульфатов, имеющих от 10 до 18 атомов углерода в алкильном радикале, и водорастворимые соли сульфированных моноглицеридов жирных кислот, имеющих от 10 до 18 атомов углерода. Например, анионное поверхностно-активное вещество может представлять собой или предусматривать лаурилсульфат натрия, лаурилсаркозинат натрия, натриевые сульфонаты моноглицеридов жирных кислот кокосового масла или т. п. и их смеси.
[63] По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция может также включать по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество. Соответственно, композиция может содержать по меньшей мере одно анионное поверхностно-активное вещество, по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество, или как анионное поверхностно-активное вещество, так и неионогенное поверхностно-активное вещество. Неионогенное поверхностно-активное вещество может выполнять функцию эмульгатора. Иллюстративные неионогенные поверхностно-активные вещества могут включать без ограничения полоксамеры или т. п. Например, неионогенные поверхностно-активные вещества могут включать полисорбат 20, полоксамер 407, полоксамер 338 или т. п. и их смеси. Неионогенные поверхностно-активные вещества также могут включать без ограничения этоксилированные и гидрогенизированные этоксилированные касторовые масла, такие как масла, обычно указанные как касторовое масло PEG NN или гидрогенизированное касторовое масло PEG NN, где «NN» указывает на число этиленоксидных звеньев, полимеризованных в касторовом масле с образованием неионогенного поверхностно-активного вещества. Например, неионогенные поверхностно-активные вещества могут представлять собой или предусматривать PEG 16, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 200 и их комбинации. В предпочтительном варианте осуществления неионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой гидрогенизированное касторовое масло PEG 40, которое является коммерчески доступным в виде CREMOPHOR RH40 от BASF Corp., Флорхем Парк, Нью-Джерси.
Хелатообразующие средства и средства против образования зубного камня
[64]
например
[65] Композиция необязательно может содержать одно или более хелатообразующих средств и/или одно или более средств против образования зубного налета. Хелатообразующие средства могут быть способны образовывать комплексы или связываться с кальцием, обнаруженным в клеточных стенках бактерий, или обеспечивать образование комплексов или связывание с кальцием, обнаруженным в клеточных стенках бактерий, с ослаблением клеточных стенок и усилением или увеличением бактериального лизиса. Иллюстративные средства против образования зубного камня могут включать без ограничения фосфаты и полифосфаты (, пирофосфаты), полиаминопропансульфоновую кислоту (AMPS), гексаметафосфатные соли, тригидрат цитрата цинка, полипептиды, полиолефинсульфонаты, полиолефинфосфаты и дифосфонаты. Иллюстративные хелатообразующие средства или средства против образования зубного камня могут также включать растворимые пирофосфатные соли. В предпочтительном варианте осуществления пирофосфатные соли в композиции для ухода за полостью рта могут представлять собой или предусматривать пирофосфатную соль щелочного металла. Иллюстративные пирофосфатные соли щелочного металла включают четырехзамещенный пирофосфат щелочного металла, двузамещенный пирофосфат щелочного металла, тризамещенный пирофосфат щелочного металла и их смеси, при этом щелочные металлы представляют собой натрий или калий. Например, в предпочтительном варианте осуществления пирофосфатные соли щелочного металла могут представлять собой или предусматривать пирофосфат тетранатрия и/или пирофосфат тетракалия. Пирофосфатные соли щелочного металла могут находиться либо в гидратированной форме, либо в негидратированной форме.
Вода
[66]
[67] Композиция для ухода за полостью рта может содержать воду. Вода в композиции может быть деионизированной и не содержать органических примесей. Вода может составлять остальную часть композиции. Например, количество воды в композиции может составлять от приблизительно 10 вес. % до 90 вес. %, от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 85 вес. % или от приблизительно 60 вес. % до приблизительно 80 вес. %. В другом примере количество воды в композиции может составлять по меньшей мере 60 вес. %, по меньшей мере 65 вес. %, по меньшей мере 70 вес. %, по меньшей мере 78 вес. % или по меньшей мере 79 вес. %. Количество воды в композиции может предусматривать добавленную свободную воду и воду, добавленную с другими компонентами или материалами композиции для ухода за полостью рта. Например, количество воды в композиции может предусматривать свободную воду и воду, связанную с увлажняющими средствами, ароматизирующими средствами или любым другим компонентом композиции.
Средства, регулирующие pH
[68]
[69] Композиция необязательно может содержать одно или более средств, регулирующих pH. Например, композиция может содержать одно или более средств, повышающих кислотность, или кислот и/или одно или более средств, повышающих основность, или оснований соответственно для понижения и/или увеличения pH. Композиция также может содержать одно или более буферных средств или буферов для регулирования или изменения pH в предварительно определенном или необходимом диапазоне. По меньшей мере в одном варианте осуществления средства, повышающие кислотность, средства, повышающие основность и/или буферные средства могут быть включены в композицию для обеспечения композиции со значением pH от 2 до 10, от 2 до 8, от 3 до 9, от 4 до 8, от 6 до 10 или от 7 до 9. Может применяться любое приемлемое для применения в полости рта средство, регулирующее pH, включая без ограничения карбоновую кислоту (например, лимонную кислоту), фосфорную кислоту и сульфоновую кислоту, кислые соли (например, цитрат мононатрия, цитрат динатрия, малат мононатрия, дигидрофосфат натрия и т. д.), гидроксиды щелочного металла, такие как гидроксид натрия, карбонаты, такие как карбонат натрия, бикарбонаты, сесквикарбонаты, бораты, силикаты, фосфаты (например, мононатрийфосфат, тринатрийфосфат, пирофосфатные соли и т. д.), имидазол, органические кислоты (например, молочную кислоту и т. д.) и т. п. и их смеси. Одно или более средств, регулирующих pH, может необязательно присутствовать в количестве, эффективном для поддержания композиции в приемлемом для применения в полости рта диапазоне pH.
Способы
[70]
[71] В одном или более вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает способы физической адсорбции одного или более слоев катионного полимера и/или анионного полимера на подложку. Настоящее изобретение также может предусматривать способы осаждения противомикробной или антибактериальной композиции или нанесения покрытия на подложку. Настоящее изобретение также может предусматривать способы изготовления или получения противомикробного или антибактериального покрытия на подложке. Настоящее изобретение может дополнительно предусматривать способы предотвращения или ингибирования микробной адгезии на подложке. Способ может включать приведение подложки в контакт с катионным полимером или анионным полимером с физической адсорбцией катионного полимера или анионного полимера на поверхностях подложки и образованием первого слоя. Способ также может включать приведение катионного полимера или анионного полимера в контакт с первым слоем с по меньшей мере частичным сшиванием катионного полимера или анионного полимера с первым слоем.
[72] Примеры и другие варианты осуществления, описанные в данном документе, являются иллюстративными и не предназначены для ограничения при описании полного объема композиций и способов по настоящему изобретению. В пределах объема настоящего изобретения, по сути, с аналогичными результатами могут быть выполнены эквивалентные изменения, модификации и вариации конкретных вариантов осуществления, материалов, композиций и способов.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
[73]
т. е.
т. е.
10
4
6
2
2
2
[74] Физическую адсорбцию анионного полимера и катионного полимера на поверхность оценивали с помощью метода пьезокварцевого микровзвешивания с контролем диссипации энергии (QCM-D). В частности, физическую адсорбцию GANTREZ (, анионного полимера) и сополимера аллиламина с аллилгуанидином (PAA-G75) (, катионного полимера) на гидроксиапатитную (HA) поверхность оценивали с помощью QCM-D. Для оценки физической адсорбции анионного и катионного полимеров использовали кристаллические датчики для QCM-D, которые имитировали эмаль (коммерчески доступные от Biolin Scientific, Inc., Линтикум-Хайтс, Мэриленд). Кристаллические датчики для QCM-D представляли собой пластины из пьезоэлектрического кварцевого кристалла (диаметром 14 мм; толщиной 0,3 мм), покрытые 10 нм нанокристаллическим гидроксиапатитом (Ca(PO)(OH)) и 50 нм диоксида кремния (SiO). В качестве контроля применяли кристаллический датчик для QCM, покрытый с помощью SiO.
[75] Перед адсорбцией анионных или катионных полимеров кристаллические датчики для QCM-D стерилизовали/очищали с удалением органических и биологических примесей. В частности, кристаллические датчики для QCM-D подвергали воздействию УФ и озона в течение 20 минут (мин.) с последующим погружением в 95% этанол на 30 мин. при комнатной температуре. После погружения в этанол кристаллические датчики для QCM-D промывали сверхчистой водой, высушивали азотом и дополнительно подвергали воздействию УФ и озона в течение дополнительных 20 мин.
[76] Для адсорбции анионного полимера (GANTREZ) или катионного полимера (PAA-G75) на кристаллические датчики для QCM-D получали 1,0 вес. % водные растворы (pH 7) полимеров GANTREZ и PAA-G75 и дегазировали с помощью ультразвука. Затем кристаллические датчики для QCM-D помещали в соответствующие проточные ячейки и обеспечивали циркуляцию 1,0 вес. % водных растворов полимеров через проточные ячейки. Затем проводили исследования QCM-D с помощью прибора QCM (модель E4, Q-Sense Inc., Гетеборг, Швеция). Результаты исследования QCM-D кратко изложены на фигуре 1 (a) - (d). На фигуре 1 (a) — (d) «*» обозначает воздействие на поверхность соответствующего раствора полимера (либо GANREZ, либо PAA-G75) и «~» обозначает воздействие на поверхность деионизированной (DI) воды.
f
/3
D
f
/3
D
ΔD
3
3
3
3
3,5,7
[77] На фигуре 1(a) показаны результаты исследования QCM-D в отношении GANTREZ на покрытых с помощью HA кристаллических датчиках для QCM. Как показано на фигуре 1(a), при воздействии 1,0 вес. % раствора GANTREZ на HA-поверхности кристаллических датчиков для QCM значение частоты (Δ) уменьшалось от 0 до 15 и значение диссипации (Δ) увеличивалось от 0 до 25. После промывания DI-водой значение частоты (Δ) увеличивалось от -15 до -5, но не возвращалось к своему первоначальному значению, составляющему 0. Кроме того, после промывания DI-водой значение диссипации (Δ) уменьшалось от 25 до 16. Результаты, представленные на фигуре 1(a), указывали на то, что вязкоупругий слой GANTREZ покрывал поверхность HA кристаллических датчиков для QCM-D. Результаты дополнительно указывали на то, что после промывания слабо адсорбированный GANTREZ высвобождался из HA-поверхности при используемых условиях потока (расход = 100 мкл/мин.; темп. = 21°C; pH 7) и прочно адсорбированный GANTREZ оставался на HA-поверхностях и сохранял вязкоупругий признак ( = 16, 10, 7) при данном условии потока.
2
3
3
2
3
3
3
3
2
f
/3
D
f
/3
D
f
/3
D
т. е.
[78] На фигуре 1(b) показаны результаты исследования QCM-D в отношении GANTREZ на покрытом с помощью SiO кристаллическом датчике для QCM (контроль). Как показано на фигуре 1(b), значение частоты (Δ) и значение диссипации (Δ), измеренные с помощью QCM-D, демонстрировали характер изменения, аналогичный представленному на фигуре 1(a). При воздействии 1,0 вес. % раствора GANTREZ на SiO-поверхность (контроль) частота (Δ) уменьшалась и диссипация (Δ) увеличивалась. Однако после стадии промывания частота (Δ) и диссипация (Δ) возвращались к своим первоначальным значениям ( 0). На фигуре 1(b) показано, что GANTREZ слабо прилипает к SiO-поверхности и легко удаляется в ходе стадии промывания.
f
/3
D
D
3
3
3,5,7
[79] На фигуре 1(c) показаны результаты исследования QCM-D в отношении PAA-G75 на покрытом с помощью HA кристаллическом датчике для QCM. Как показано на фигуре 1(c), при воздействии катионного полимера (PAA-G75) на HA-поверхности значение частоты (Δ) уменьшалось от 0 до -14, и значение диссипации (Δ) увеличивалось от 0 до 10. После промывания DI-водой значение частоты увеличивалось от -14 до -8, и значение диссипации уменьшалось от 5 до 0. На фигуре 1(c) показано, что PAA-G75 легко адсорбируется на HA-поверхностях. На фигуре 1(c) дополнительно показано, что в ходе и после промывания слабо адсорбированные полимеры высвобождались из HA-поверхностей, оставляя прочно адсорбированный слой PAA-G75 на HA-поверхностях, характеризующихся упругим (жестким) признаком пленки (Δ = ~0).
2
2
2
т. е.
[80] На фигуре 1(d) показаны результаты исследования QCM-D в отношении PAA-G75 на покрытом с помощью SiO кристаллическом датчике для QCM (контроль). Как показано на фигуре 1(d), при воздействии раствора PAA-G75 на SiO-поверхности (контроль) наблюдались небольшие изменения частоты и диссипации. Как дополнительно показано на фигуре 1(d), после промывания частота и диссипация возвращались к своим первоначальным значениям ( 0), что указывает на то, что PAA-G75 слабо взаимодействует с SiO-поверхностями контроля.
Пример 2
[81]
например
in situ
in situ
2
[82] Слюна обычно поддерживает pH полости рта при значении от приблизительно 6,0 до приблизительно 7,5. Однако pH полости рта может изменяться из-за образования биопленок и/или факторов окружающей среды (, продуктов питания и напитков). Например, образование биопленок на поверхностях зубов создает кислотную микросреду, которая может снижать pH полости рта. Кроме того, потребление газированных напитков может также снижать рН полости рта. Соответственно, оценивали эффекты pH на анионный полимер (GANTREZ) и катионный полимер (PAA-G75), адсорбированные на HA-поверхностях. В частности, оценивали морфологические изменения, в том числе сухую массу единицы площади (нг/см) и толщину (нм), анионных и катионных полимеров  в отношении зависимого от pH набухания с помощью QCM-D в средах с физиологическим pH и кислотным pH. Результаты оценки  зависимого от pH набухания кратко изложены в таблице 1.
Таблица 1. Зависимое от pH набухание физически адсорбированных ионных полимеров на HA-поверхностях
<b>Полимер</b>
<b>Масса на единицу площади</b><sup><b> b</b></sup><b>(нг/см</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
<b>Плотность прививки</b><b>(цепи/нм</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
<b>нм</b><sup><b>2</b></sup><b>/цепь</b>
<b>Толщина (нм)</b><sup><b>a</b></sup>
<b>pH 3,5</b>
<b>pH 7</b>
<b>GANTREZ</b>
1200 ± 94
0,056 × 10<sup>-3</sup>
18854
46
52
<b>PAA-G75</b>
460 ± 21
0,437
2
54
6
<b>GANTREZ +PAA-G75</b>
1393 ± 63
н. д.
н. д.
н. д.
8
a
f
/n
n=3, 5, 7
n
n
Значения толщины оценивали с использованием моделирования моделируемых и экспериментальных кривых для Δ() и ΔD в зависимости от времени, которое продемонстрировало хорошее соответствие между вязкоупругой моделью (модель Фойгта) и экспериментальными данными
b
Массу единицы площади измеряли с помощью QCM-D исходя из сухих слоев
2
2
[83] Как показано в таблице 1, сухая масса единицы площади GANTREZ составляла приблизительно 1200 ± 94 нг/см и сухая масса единицы площади PAA-G75 составляла приблизительно 460 ± 21 нг/см. Результаты измерения массы единицы площади указывали на то, что анионный полимер, GANTREZ, который характеризовался наибольшей молекулярной массой, имел наибольшую массу единицы площади на HA-поверхностях. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что как молекулярная масса, так и электростатическое взаимодействие могут по меньшей мере частично определять адсорбцию анионных и катионных полимеров на HA-поверхностях. Результаты исследования также указывали на то, что при низком значении pH (3,5) физически адсорбированный слой PAA-G75 набухал и становился более вязким, при этом при более высоком значении pH (pH 7) слой PAA-G75 был упругим и жестким. Результаты исследования также указывали на то, что при значении pH приблизительно 3,5 полимерный слой GANTREZ становился менее вязким, и при значении pH приблизительно 7 слой GANTREZ набухал и становился более вязким.
[84] Как видно из таблицы 1, при значении pH приблизительно 7 толщина слоя PAA-G75 составляла приблизительно 6 нм. Авторы настоящего изобретения отмечают, что толщина слоя PAA-G75, составляющая приблизительно 6 нм была аналогична наблюдаемой толщине слоя PAA-G75 при pH приблизительно 5,5. Как дополнительно показано в таблице 1, при уменьшении pH до приблизительно 3,5 толщина PAA-G75 увеличивалась до приблизительно 54 нм. При увеличении pH от приблизительно 3,5 до приблизительно 7 значение толщины PAA-G75 уменьшалось обратно до своего первоначального значения, составляющего приблизительно 6 нм. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что зависимость от pH полимера PAA-G75 может по меньшей мере частично определяться протонированием и депротонированием аминных функциональных групп. В частности, при уменьшении pH аминные функциональные группы становятся протонированными, что приводит к электростатическому отталкиванию и набуханию.
in situ
in situ
[85] Как дополнительно показано в таблице 1, при значении pH приблизительно 3,5 значение толщины слоя GANTREZ  составляло приблизительно 46 нм. При увеличении значения pH от приблизительно 3,5 до приблизительно 7 значения толщины слоя GANTREZ  возвращаются к своим соответствующим первоначальным значениям, составляющим приблизительно 52 нм. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что зависимость от pH слоя GANTREZ может по меньшей мере частично определяться протонированием и депротонированием функциональных групп, представляющих собой остатки карбоновой кислоты, в полимере. В частности, при увеличении pH функциональная группа, представляющая собой остаток карбоновой кислоты, становится депротонированной, что приводит к электростатическому отталкиванию и набуханию.
Пример 3
[86]
[87] Оценивали эффекты порядка, в котором осаждали анионный полимер (GANTREZ) и катионный полимер (PAA-G75) на HA кристаллических датчиков для QCM-D. В частности, оценивали толщину полимерной пленки, образованной с изменением порядка, в котором осаждали анионный полимер (GANTREZ) и катионный полимер (PAA-G75). Для оценки эффектов порядка каждый из кристаллических датчиков для QCM-D погружали в соответствующие проточные ячейки и обеспечивали циркуляцию 1,0 вес. % раствора первого полимера (GANTREZ или PAA-G75) через проточные ячейки до адсорбции первого полимера на HA. Затем обеспечивали циркуляцию 1,0 вес. % раствора второго полимера (GANTREZ или PAA-G75) через проточные ячейки. Результаты, полученные для каждой последовательности (A) и (B) кратко изложены в таблице 2 и на фигуре 2(a) и (b).
Таблица 2. Эффект порядка добавления на толщину пленки полимера
<b>Последовательность</b>
<b>1-й </b><b>полимер</b>
<b>Толщина (нм)</b>
<b>2-й </b><b>полимер</b>
<b>Толщина (нм)</b>
<b>A</b>
GANTREZ
54
PAA-G75
8
<b>B</b>
PAA-G75
9
GANTREZ
57 → 19<sup> a</sup>
a
Толщина пленки уменьшалась от 57 нм до 19 нм в течение периода, составляющего один час.
[88] В последовательности (A) воздействие на HA GANTREZ приводило к образованию вязкоупругого полимерного слоя, характеризующегося толщиной, составляющей приблизительно 54 нм, и последующее воздействие раствора PAA-G75 приводило к немедленному резкому снижению значения толщины от 54 нм до приблизительно 8 нм. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что уменьшение толщины, наблюдаемое в последовательности (A) возникает в результате сильного электростатического сшивания противоположно заряженных полимеров.
[89] Как показано на фигуре 2(a), при добавлении PAA-G75 (стрелка 3) частота и диссипация энергии слоя GANTREZ уменьшались, что указывает на увеличение как массы, так и жесткости. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что увеличение массы является прямым результатом поглощения PAA-G75. Кроме того, увеличение жесткости слоя GANTREZ соответствует таковому для полимера PAA-G75, что указывает на/подтверждает электростатическое сшивание отрицательно заряженных карбоксилатных групп GANTREZ и положительно заряженных гуанидиновых (или аминных) групп PAA-G75. Как дополнительно показано на фигуре 2(a), при промывке DI-водой (pH 7) (стрелка 4) значение частоты увеличивалось до приблизительно -20, и значение диссипации уменьшалось до приблизительно 4. Результаты указывали на то, что слабо адсорбированный полимер PAA-G75 вымывался из композиционных/гибридных PAA-G75/GANTREZ слоев, и пленка сохраняла жесткий и упругий признак из-за сильных электростатических взаимодействий между анионным полимером (GANTREZ) и катионным полимером (PAA-G75).
2
2
2
например
[90] В дополнение к вышеуказанному, в соответствии с поглощением сухой массы единицы площади PAA-G75 слоем GANTREZ, определенным с использованием методики сухого QCM-D и кратко изложенным в таблице 1 выше, масса единицы площади слоя GANTREZ перед и после сшивания с PAA-G75 составляла соответственно 1200 нг/см и 1393 нг/см. Результаты показывают, что количественное значение массы PAA-G75, который адсорбировали на/в слой GANTREZ посредством электростатического ионного сшивания, составляло приблизительно 193 нг/см. Соответственно, неожиданно и непредвиденно было обнаружено, что GANTREZ адсорбирует относительно высокое количество катионных полимеров (, PAA-G75) путем образования ионной сшивки с катионными полимерами. В данном случае наблюдалось 85% уменьшение слоя GANTREZ при воздействии PAA-G75 на слой GANTREZ.
[91] В последовательности (B) воздействие PAA-G75 на HA сначала приводило к образованию полимерного слоя, составляющего приблизительно 9 нм, и последующее воздействие GANTREZ приводило к образованию полувязкоупругого композитного слоя, составляющего приблизительно 57 нм. Как дополнительно показано в таблице 2, композитный слой резко сжимался от приблизительно 57 нм до приблизительно 19 нм в течение периода, составляющего 1 час. Результаты указывали на то, что если PAA-G75 используется в качестве первого полимера, как в последовательности (B), существует показательный период перегруппировки перед образованием устойчивой пленки.
[92] Соответственно, неожиданно и непредвиденно было обнаружено, что порядок или последовательность, в которой HA-поверхность подвергалась воздействию катионного полимера (PAA-G75) и анионного полимера (GANTREZ), по меньшей мере частично определяла структуру пленки и свойства, препятствующие прикреплению.
Пример 4
[93]
in situ
[94] Адсорбцию анионного полимера (GANTREZ) или катионного полимера (PAA-G75) на HA-поверхностях, обработанных искусственной слюной (AS), оценивали с помощью  и сухого QCM-D. Результаты адсорбции анионных и катионных полимеров на HA-поверхностях, предварительно обработанных AS, показаны на фигуре 3(a) и (b).
in situ
2
2
2
[95] Как показано на фигуре 3(a), при воздействии искусственной слюны при 21°C (стрелка 1) на HA-поверхности значение частоты уменьшалось до приблизительно -70, и значение диссипации увеличивалось до приблизительно 10E-6. Эти результаты указывали на то, что адсорбированный слой AS имел вязкоупругий характер. После промывания слоя AS с помощью DI-воды (стрелка 2) значение частоты увеличивалось до приблизительно -60, и значение диссипации уменьшалось до приблизительно 4E-6, что указывало на удаление слабосвязанных частиц и устойчиво присоединенный слой AS. После воздействия PAA-G75 (pH 7) (стрелка 3) на слой AS с последующим промыванием DI-водой (стрелка 4) диссипация была аналогична таковой исходно устойчивого слоя AS, но значение частоты увеличивалось до приблизительно -45. Как показано на фигуре 3(b), толщина слоя AS  составляла приблизительно 25 нм, и обработка PAA-G75 на слое AS приводила к уменьшению толщины слоя до приблизительно 16 нм. Напротив, воздействие раствора GANTREZ и DI-воды на слой AS характеризовалось аналогичными результатами (не показано). Было определено, что масса единицы площади слоя AS перед и после воздействия PAA-G75 составляла соответственно приблизительно 1249 нг/см и 1091 нг/см, уменьшение составляло приблизительно 158 нг/см. Однако уменьшение массы единицы площади может не указывать на то, что полимер PAA-G75 не адсорбировался слоем AS, поскольку изменение массы могло быть результатом изменений в относительно небольших компонентах, таких как белки, в слое AS. Соответственно, использовали методики атомно-силовой микроскопии (AFM) с коллоидным зондом для измерения адсорбции полимера PAA-G75 слоем AS.
Пример 5
[96]
[97] Как отмечалось выше, анализировали адсорбцию полимера PAA-G75 отрицательно заряженным слоем AS с помощью AFM с коллоидным зондом (модель MFP3D, Asylum Research, Санта-Барбара, США) путем мониторинга поверхностных взаимодействий слоя AS, обработанного с помощью PAA-G75, на HA-поверхностях. Микросферы из диоксида кремния (Microspheres-Nanospheres, Corpuscular, Нью-Йорк, США) прикрепляли к кантилеверу без наконечника (CSC12, Mikromash, США) с применением микроманипулятора. Эпоксидную смолу из двух частей (JB Weld, Салфер-Спрингс, Техас) применяли для прикрепления коллоида к концу кантилевера. Перед применением кантилеверы очищали в этаноле и обрабатывали УФ и озоном (очиститель UVO, модель 42, Jelight Co. Inc., Ирвин, Калифорния) в течение по меньшей мере 15 минут. Для измерений применяли коллоиды с наименьшей доступной среднеквадратичной шероховатостью (~1,5-2 нм).
[98] На фигуре 4(a) — (c) показаны кривые силы и расстояния (FD) для различных однокомпонентных и композитных пленок. В частности, на фигуре 4(a) показаны кривые FD для AS на HA и PAA-G75 на HA, и на фигуре 4(b) показаны кривые FD для AS(верхняя)/PAA-G75 на HA, и PAA-G75(верхний)/AS на HA. На фигуре 4(c) показано распределение сил отрыва, измеренное при отведении отрицательно заряженного коллоидного зонда из диоксида кремния от пленки, и представлено качественное сравнение поверхностных зарядов, представленных различными одиночными и композитными пленками.
[99] Как показано на фигуре 4(a), катионный полимер (PAA-G75) демонстрировал высокую адгезию (~34,6 ± 9,7 нН), тогда как биополимерные цепи отрицательно заряженного слоя AS (преимущественно муцина) приводили к незначительной адгезии (~1,0 ± 0,3 нН) при зондировании отрицательно заряженным коллоидом из диоксида кремния при pH = 7. Как показано на фигуре 4(b) композитные или объединенные пленки AS/PAA-G75 и PAA-G75/AS на пленках HA демонстрировали аналогичные силы отрыва, составляющие соответственно приблизительно 4,5 ± 1,7 нН и приблизительно 6,7 + 17,5 нН. Пленки AS/PAA-G75 продемонстрировали немного большую адгезию, чем одиночные пленки AS, с минимальным распределением значений измеренных сил, что указывает на поверхность с преобладающим отрицательным зарядом. С другой стороны, величина изменения и разброс значений сил отрыва, наблюдаемые для слоя PAA-G75/AS на HA, как показано на фигуре 4(c), указывает на присутствие как анионных, так и катионных групп на поверхности.
[100] Результаты показывают, что при воздействии на слой AS раствора PAA-G75 и DI-воды для промывания происходит адсорбция PAA-G75. Соответственно, полимеры PAA-G75 неоднородно адсорбируются и распределяются на и/или в слой AS.
Пример 6
[101]
2
2
2
R
rms
[102] Морфологические изменения HA-поверхностей после обработки различными полимерами исследовали для оценки морфологии и шероховатости поверхности с помощью полуконтактного режима AFM (Digital Instruments, Санта-Барбара, Калифорния: Dimension 3000 AFM). Определяли полуконтактный режим с применением наконечника из монокристаллического Si с константой пружины, составляющей 48 Н/м, радиусом кривизны, составляющим приблизительно 10 нм и частотой отклика, составляющей примерно 190 кГц. Изображения AFM получали при размерах поля сканирования 1×1 мкм и 5×5 мкм. Изображения анализировали с использованием программного обеспечения Picoview 1.6 (Agilent Technologies). Значения среднеквадратичной шероховатости () определяли из пяти отдельных изображений размером 1 мкм для каждого типа подложки. Топография поверхности различных полимеров, физически адсорбированных на HA-поверхности кристаллических датчиков для QCM-D, кратко изложена в таблице 3.
Таблица 3. Значения шероховатости
<b>#</b>
<b>Слои полимера </b><b>на кристаллах для QCM-D</b>
<b>RMS</b><b>(нм)</b>
<b>STDEV</b>
(1)
AS/HA
1,7
0,3
(2)
PAA-G75/HA
2,1
0,3
(3)
GANTREZHA
1,0
0,1
(4)
PAA-G75/AS/HA
5,4
1,1
(5)
GANTREZ/AS/HA
2,9
0,4
rms
[103] Как указано в таблице 3, среднеквадратичное значение (R) поверхностей AS/HA (1), PAA-G75/HA (2) и GANTREZ/HA (3) составляло соответственно приблизительно 1,7 ± 0,3 нм, приблизительно 2,1 ± 0,3 нм и приблизительно 1,0 ± 0,1 нм. Результаты указывали на то, что формы нанокристаллических частиц HA все еще наблюдались под полимерными слоями каждого из данных образцов (1)-(3), и шероховатость поверхностей с адсорбированным полимером существенно не изменялась.
rms
rms
[104] Также оценивали морфологию и шероховатость поверхности последовательно адсорбированных полимерных слоев на и/или в первый полимерный адсорбированный слой на HA-поверхности кристаллических датчиков для QCM-D (4) и (5). Применительно к поверхности AS/HA (1) среднеквадратичное значение (R) PAA-G75/AS/HA (4) увеличивалось от приблизительно 1,7 ± 0,3 нм до 5,4 ± 1,1 нм, и среднеквадратичное значение (R) GANTREZ/AS/HA (5) увеличивалось от приблизительно 1,7 ± 0,3 нм до приблизительно 2,9 ± 0,4 нм.
rms
[105] Увеличение среднеквадратичного значения (R) указывало на то, что последовательные обработки полимерами, либо PAA-G75, либо GANTREZ, на слое AS изменяли морфологию и увеличивали шероховатость слоев. В частности, наивысшее значение шероховатости поверхности PAA-G75/AS/HA (4) соответствовало величине изменения и распределению сил отрыва, наблюдаемым в примере 5, что указывало на то, что катионный полимер, PAA-G75, который характеризовался относительно низкой молекулярной массой, неоднородно адсорбировался и распределялся на и/или в слой AS, который отрицательно заряжен. Кроме того, шероховатость поверхности GANTREZ/AS/HA (5) была относительно ниже, чем таковая поверхности PAA-G75/AS/HA (4), что давало основания предполагать, что анионный полимер (GANTREZ), который характеризовался более высокой молекулярной массой, более однородно адсорбировался и распределялся на и/или в отрицательно заряженный слой AS.
Пример 7
[106]
in situ
in situ
in situ
[107] Адсорбцию PAA-G75 на HA-поверхности кристаллического датчика для QCM-D, предварительно обработанного слюной человека, по сравнению с искусственной слюной (AS) оценивали при биомиметических условиях (37°C) с помощью способов  и сухого QCM-D, результаты которых кратко изложены в таблице 4. Как указано в таблице 4, толщина слоя AS  при 21°C и при 37°C составляла соответственно 25 нм и 28 нм. Результаты указывали на то, что QCM-D  для слоя AS на HA при 37°C было аналогичным таковому для слоя AS на HA при 21°C.
Таблица 4. Адсорбция PAA-G75 на пелликуле по сравнению со слоем AS с применением
in situ
и сухого QCM-D
<b>Темп.</b><b>(37°C)</b>
<b>Перед обработкой с помощью PAA-G75 (I)</b>
<b>После обработки с помощью PAA-G75 (II)</b>
<b>Масса единицы площади</b><b>абсорбированного</b><b>PAA-G75</b><b>(нг/см</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
<b>In-situ QCM</b>
<b>Сухое QCM</b>
<b>In-situ QCM</b>
<b>Сухое QCM</b>
<b>Толщина</b><b>(нм)</b>
<b>Вязкость</b><b>(10</b><sup><b>-3</b></sup><b> Нс/м</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
<b>Масса единицы площади</b><b>(нг/см</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
<b>Толщина</b><b>(нм)</b>
<b>Вязкость</b><b>(10</b><sup><b>-3</b></sup><b> Нс/м</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
<b>Масса единицы площади</b><b>(нг/см</b><sup><b>2</b></sup><b>)</b>
Пелликула
15,7 ± 0,1
3,38 ± 0,02
869 ± 26
17,2 ± 0,2
2,03 ± 0,01
2581 ± 40
1712 ± 56
AS
28,1 ± 0,5
1,36 ± 0,01
792 ± 10
32,7 ± 1,0
1,33 ± 0,01
1658 ± 75
866 ± 85
2
2
При 21°C толщина и площадь осажденной массы слоя AS, образующегося на HA-поверхности, составляли соответственно 25 нм и 1249 нг/см; после обработки с помощью PAA-G75 толщина и масса единицы площади обработанного слоя составляли соответственно 16 нм и 1091 нг/см.
2
2
[108] Как видно из таблицы 4 обработка PAA-G75 на слое AS при 37°C обеспечивала увеличение толщины слоя (33 нм) и уменьшение вязкости слоя (1,33E-3 Нс/м). В исследовании с помощью сухого QCM после обработки PAA-G75 на слое AS при 37°C масса единицы площади адсорбированного PAA-G75 на и/или в слой AS составляла 866 нг/см. Результаты показывают, что при 37°C наблюдалась адсорбция PAA-G75 слоем AS.
in situ
in situ
т. е.
-3
2
2
[109] Как дополнительно показано в таблице 4, следы в анализе QCM-D  образования слоя пелликулы на HA при 37°C были аналогичны следам образования слоя AS на HA при 37°C. Как показано в таблице 4, толщина и вязкость  слоя пелликулы составляли приблизительно 16 нм и приблизительно 3,4 × 10 Нс/м. Слой пелликулы характеризовался более низкой толщиной и более высокой вязкостью, чем слой AS при 37°C. Обработка слоя пелликулы раствором полимера PAA-G75 приводила к небольшому увеличению толщины слоя ( приблизительно 17 нм). Кроме того, исследование с помощью сухого QCM продемонстрировало, что после обработки слоя пелликулы раствором полимера PAA-G75 при 37°C масса единицы площади адсорбированного PAA-G75 на и/или в слой пелликулы составляла приблизительно 1712 нг/см. Эти результаты указывали на то, что наблюдалась адсорбция полимера PAA-G75 слоем пелликулы и адсорбированное на и/или в слой пелликулы количество PAA-G75 было приблизительно в 2 раза больше, чем на и/или в слой AS. Данные исследования демонстрировали, что адсорбция полимера на HA и покрытый слюной HA сильно зависит от типа и размера полимера, и что существует электростатическое взаимодействие между полимером и слюной и/или противоположно заряженными полимерами, которое стабилизирует покрытия.
Пример 8
[110]
[111] Противомикробные свойства анионного полимера (GANTREZ) и катионного полимера (PAA-G75) оценивали путем адсорбции анионного полимера и катионного полимера на соответствующих гидроксиапатитных (HA) дисках. Для адсорбции анионного полимера и катионного полимера на HA-дисках соответствующие гидратированные HA-диски инкубировали в 1,0 вес. % растворе GANTREZ, конъюгированного с флуоресцеином, или PAA-G75, конъюгированного с флуоресцеином, при pH приблизительно 7,2 в течение приблизительно 60 мин. После инкубации в течение приблизительно 60 мин. гидратированные HA-диски промывали в деионизированной воде в течение приблизительно 5 мин. и подтверждали адсорбцию анионного полимера и катионного полимера с помощью конфокальной микроскопии.
[112] Результаты конфокальной микроскопии показаны на фигуре 5(a) и (b). В частности, на фигуре 5(a) показаны необработанные HA-диски, а на фигуре 5(b) показаны изображения, полученные с помощью конфокальной микроскопии после адсорбции конъюгированных с флуоресцеином анионных и катионных полимеров. Как показано на фигуре 5(a), аутофлуоресценции необработанных HA-дисков не наблюдалось. Кроме того, как показано на фигуре 5(b), флуоресцентный анализ с помощью конфокальной микроскопии подтверждал успешную адсорбцию и удерживание как анионного полимера (GANTREZ), так и катионного полимера (PAA-G75) на поверхности HA-дисков.
Пример 9
[113]
[114] Оценивали эффективность препятствования прикреплению бактерий PAA-G75 относительно обычной бактериальной биомассы полости рта на HA-поверхности после адсорбции анионного полимера (GANTREZ) и/или катионного полимера (PAA-G75). Для оценки эффективности препятствования прикреплению бактерий гидратированные HA-диски инкубировали при комнатной температуре в течение 1 часа в 1,0 вес. % растворе либо анионного полимера (GANTREZ), либо катионного полимера (PAA-G75) при pH приблизительно 7,2 с получением HA-дисков, соответственно обработанных с помощью GANTREZ и обработанных с помощью PAA-G75. Кроме того, отдельные гидратированные HA-диски также обрабатывали как с помощью GANTREZ, так и с помощью PAA-G75 с получением совместно осажденных/совместно обработанных HA-дисков, как отмечалось выше. В частности, гидратированные HA-диски подвергали воздействию первого полимера (либо GANTREZ, либо PAA-G75) с получением первого слоя, а затем обрабатывали вторым оставшимся полимером (либо GANTREZ, либо PAA-G75).
Lactobacillus casei
Fusobacterium nucleatum
Streptococcus oralis
Veillonella parvula
Actinomyces viscosus
[115] После инкубации гидратированные HA-диски промывали стерильной DI-водой в течение 5 мин. и инкубировали в бактериальной суспензии для моделирования бактериальной биомассы полости рта. Бактериальная суспензия содержала пять видов бактерий/микробов полости рта, которые были предварительно помечены иодидом гексидия, а именно: , , ,  и . Гидратированные HA-диски инкубировали в бактериальной суспензии в течение 2 ч при 37°C и 90 об/мин. После инкубации бактерии, которые не прилипли к образцам, три раза вымывали из инокулированных гидратированных HA-дисков забуференным фосфатом физиологическим раствором (PBS) с пятиминутными интервалами и при 90 об/мин. Полное прилипание бактериальной биомассы оценивали с помощью конфокальной микроскопии, анализировали с использованием окрашивания с помощью SYTO9 и количественно определяли с помощью ImageJ. Количественные данные бактериального прилипания показаны на фигурах 6 (a) и (b).
[116] Как видно из фигуре 6(a), поверхности, обработанные с помощью PAA-G75, неожиданно и непредвиденно демонстрировали статистически значимое снижение бактериального прилипания по сравнению с поверхностями, обработанными с помощью GANTREZ. В частности, поверхность, обработанная с помощью PAA-G75, демонстрировала снижение бактериального прилипания, составляющее от приблизительно 30% до приблизительно 40%, по сравнению с поверхностями, обработанными с помощью GANTREZ.
[117] Как показано на фигуре 6(b), совместное осаждение GANTREZ и PAA-G75 на обработанных дисках (дисках, обработанных с помощью GANTREZ/PAA-G75) неожиданно и непредвиденно демонстрировало относительно уменьшенную эффективность, препятствующую прикреплению, или увеличенное прикрепление бактерий по сравнению со случаем использования исключительно PAA-G75. Порядок осаждения на HA-поверхность не влиял на снижение эффективности, препятствующей прикреплению. Например, относительно увеличенное прикрепление, по сравнению со случаем использования исключительно PAA-G75, наблюдалось как при осаждении GANTREZ первым и осаждении PAA-G75 вторым, так и при осаждении PAA-G75 первым и осаждении GANTREZ вторым. Соответственно, увеличенное прикрепление бактерий, наблюдаемое для дисков, обработанных с помощью GANTREZ/PAA-G75, не зависело от порядка, в котором полимеры адсорбировались на гидратированных HA-дисках.
[118] Данные, раскрытые в данном документе, предполагают потенциальное использование катионных полимеров, имеющих полиаллиламинную основную цепь и одну или более гуанидиновых функциональных групп, таких как PAAG75, в качестве вещества, предотвращающего образование биопленок. Данное изобретение также обосновывает использование катионного полимера для подавления ранней колонизации, которая приводит к накоплению, развитию и образованию биопленки на поверхностях полости рта. Соответственно, данное изобретение обосновывает использование катионного полимера для продуктов для ухода за полостью рта, как отмечалось выше. Данное изобретение дополнительно обосновывает использование катионного полимера для продуктов для ухода за домом, как отмечалось выше, поскольку химические и биологические факторы образования биопленки на различных поверхностях являются аналогичными.
Пример 10
[119]
Lactobacillus casei, Fusobacterium nucleatum, Streptococcus oralis, Veillonella parvula и Actinomyces viscosus
[120] Оценивали антибактериальный эффект катионного полимера PAA-G75 по сравнению с GANTREZ с помощью дифференциального окрашивания бактерий. В частности, оценивали эффективность препятствования прикреплению бактерий катионного полимера, PAA-G75, относительно обычных первичных колонизаторов полости рта, а именно: . Кроме того, оценивали антибактериальный эффект катионного полимера с применением витального окрашивания, которое обеспечивало распознавание живых и мертвых/уничтоженных бактерий с помощью повреждения клеточной стенки, и количественного определения общего ATP у бактерий после контакта с катионным полимером.
[121] Для оценки катионного полимера инкубировали бактериальную суспензию с ~1% раствором либо GANTREZ, либо PAA-G75 при pH приблизительно 7 или 0,075% хлоридом цетилпиридиния (CPC) и инкубировали при 37°C в течение 2 минут. 0,075% CPC применяли в качестве положительного контроля для иллюстрации бактерицидных эффектов полимера и его сходства с другими противомикробными веществами, которые нацелено воздействуют на бактериальную клеточную стенку. После обработки бактерии извлекали и окрашивали с помощью Syto9 и иодида пропидия для дифференциации интактных и поврежденных клеток, а также для количественного определения общего ATP в обработанных клетках. Результаты анализа обработки с короткими интервалами уничтожения (SIKT) кратко изложены в таблице 5.
Таблица 5. Анализ обработки с короткими интервалами уничтожения (SIKT)*
<b>Полимер</b>
<b>% уничтоженных </b><b>(окрашивание живые-мертвые)</b>
<b>% снижения жизнеспособности </b><b>(ATP)</b>
<b>1% GANTREZ</b>
-10,38%
8,6%
<b>0,075% CPC</b>
98,85%
95,67%
<b>1% PAAG75</b>
41,58%
94,8%
*Анализ выполняли с использованием набора для определения бактериальной жизнеспособности LIVE/DEAD BacLight™, коммерчески доступного от ThermoFisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, и набора для анализа жизнеспособности микробных клеток BacTiter-Glo™, коммерчески доступного от Promega Corp., Мадисон, Висконсин.
[122] Как видно из таблицы 5, PAA-G75 характеризовался негативным влиянием на бактериальную клеточную стенку при контакте с катионным полимером и воздействии катионного полимера, что обеспечивало повреждение клеточной стенки и бактерицидные эффекты. Данный эффект наблюдался после витального окрашивания бактерий иодидом пропидия, которое демонстрировало проницаемость бактериальной поверхности после контакта с PAA-G75, что приводило к снижению количества жизнеспособных клеток на 40% по сравнению с бактериальными клетками, обработанными с помощью GANTREZ. Данный эффект аналогичен механизму действия 0,075% CPC, который, как было показано, нацелено воздействует на бактериальную клеточную стенку, что приводит к бактериолизу. В дополнение к вышеуказанному, количественное определение ATP для бактерий, обработанных с помощью PAA-G75, показало неожиданное и непредвиденное снижение количества жизнеспособных клеток на ~95% после обработки с помощью CPC или PAA-G75. Количественное определение ATP кратко изложено в таблице 6.
Таблица 6. Количественное определение бактериальной жизнеспособности
<b>Полимер</b>
<b>Относительная единица</b><b>люминесценции (RLU)</b>
<b>Среднеквадратич. погрешность</b>
<b>% снижения жизнеспособности </b><b>по сравнению с необработанными</b>
<b>Необработанный</b>
6850
±1055,0
--
<b>1% GANTREZ</b>
7502
±772,16
Отсутствие снижения
<b>1% PAAG75</b>
364
±141,42
94,69
<b>1% GANTREZ</b><b> +1% PAAG75</b><sup><b>a</b></sup>
9516
±3286,63
Отсутствие снижения
<b>1% PAAG75 </b><b>+ 1% GANTREZ</b><sup><b>b</b></sup>
1156
±56,57
83,12
a
1% GANTREZ + 1% PAAG75 означает, что GANTREZ осаждался первым с последующим осаждением PAAG75,
b
1% PAAG75 + 1% GANTREZ означает, что PAAG75 осаждался первым с последующим осаждением GANTREZ.
[123] Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что контакт между катионным полимером и клеточной стенкой и/или накопление катионного полимера в пределах внеклеточной бактериальной поверхности клеточной стенки обеспечивает дестабилизацию клеточной стенки, приводя, таким образом, к проницаемости и бактериолизу.
Пример 11
[124]
[125] Оценивали контактный эффект PAA-G75. Для оценки контактного эффекта PAA-G75 HA-диски предварительно покрывали или предварительно обрабатывали с помощью либо GANTREZ, либо PAA-G75, как отмечалось выше. Кроме того, определяли влияние совместного осаждения на антибактериальную активность PAA-G75 с помощью последовательного нанесения покрытия на HA-диски либо с помощью (1) PAA-G75 с последующим нанесением GANTREZ, либо с помощью (2) GANTREZ с последующим нанесением PAA-G75. Обработанные диски подвергали воздействию суспензии бактерий (оптическая плотность = 0,2) в течение двух часов и оценивали общую жизнеспособность клеток путем количественного определения ATP. Результаты кратко изложены в таблице 6.
[126] В соответствии с анализами SIKT контакт с HA-дисками, обработанными с помощью PAA-G75, продемонстрировал снижение жизнеспособности клеток по сравнению с HA-дисками, обработанными с помощью GANTREZ, и необработанными HA-дисками. В дополнение к вышеуказанному, неожиданно и непредвиденно было обнаружено, что антибактериальная активность PAA-G75 по меньшей мере частично зависела от последовательности осаждения полимеров или определялась последовательностью осаждения полимеров.
[127] Например, антибактериальная активность PAA-G75 была относительно ниже, когда последующий слой GANTREZ адсорбировался в качестве второго слоя. Не ограничиваясь какой-либо теорией, полагают, что взаимодействие при электростатическом сшивании анионного полимера GANTREZ с катионным полимером PAA-G75 могло приводить к диспергированию полимера PAA-G75, который мог перемещаться к внешнему слою и обеспечивать восстановление антибактериальной эффективности, но некоторое количество анионного полимера GANTREZ поверх катионного полимера PAA-G75 могло частично препятствовать контакту PAA-G75 с поверхностью бактериальной клеточной стенки; и, таким образом, антибактериальная активность PAA-G75 немного снижалась (% снижения жизнеспособности = 83,12), но высокомолекулярный полимер GANTREZ мог действовать для стабилизации PAAG75 в покрытии. В соответствии с морфологическими исследованиями смешанного слоя в HA-дисках, обработанных сначала с помощью GANTREZ и затем полимером PAA-G75 таким образом, чтобы катионный полимер PAA-G75 мог быть неоднородно и неравномерно адсорбирован на слое анионного полимера GANTREZ, получали в результате неоднородную поверхность, которая продемонстрировала высокую среднеквадратич. погрешность (±3286,63), а также высокое значение относительной единицы люминесценции. Эти результаты продемонстрировали бактерицидную активность PAA-G75.
Пример 12
[128]
E. coli
E. coli
[129] Анализ определения минимальной ингибирующей концентрации (MIC) оценивали для определения композиционного воздействия гуанидина на . С целью оценки MIC  суспендировали при начальной оптической плотности (O.D), составляющей приблизительно 0,2, в DMEM, содержащем различные концентрации PAA-G75 (приблизительно 75% гуанидиновых функциональных групп) и PAA-G67 (приблизительно 67% гуанидиновых функциональных групп). Бактерии инкубировали с полимерами при 37°C в течение ночи с определением O.D. бактериальной культуры ежечасно в течение всего 16 часов. Результаты анализа показаны на фигуре 7 и демонстрируют аналогичные значения IC50 как для PAA-G75, так и PAA-G67 (<0,05%). Результаты указывают на то, что были достигнуты требования к композиции, необходимые для поддержания бактерицидной активности полимера. В частности, на основании исследований структурных функций, необходим состав с минимум 67% гуанидина для обеспечения антибактериального эффекта в описанной в настоящее время полимерной системе.
[130] Настоящее изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления. Хотя было показано и описано ограниченное количество вариантов осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в данных вариантах осуществления изменения могут быть сделаны без отступления от принципов и сущности предыдущего подробного описания. Предполагается, что настоящее изобретение будет истолковано как включающее все такие модификации и изменения, поскольку они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.