Продукт для изготовления зубных паст и порошков и способ его получения


 


Владельцы патента RU 2465886:

Михеев Михаил Николаевич (RU)

Группа изобретений относится к технологии получения неорганических материалов, используемых в качестве составляющей зубных паст и порошков. Предложен продукт для изготовления зубных паст и порошков, представляющий собой водную суспензию наноразмерного материала со структурой гидроксиапатита, содержащего карбонатные и фтор-группы, и, дополнительно, трикальцийфосфат, в соответствии с формулой (Са10(PO4)6(ОН)2-х-y(Са3)х/2Fy)0,9×(Са3(PO4)2)0,1 где х=0,01-0,3; y=0,01-0,4, гранулометрический состав которого характеризуется кривой распределения размеров частиц с максимумом в области 10-25 нм. Предложен также способ получения такого продукта, заключающийся в том, что гидроксид кальция при температуре 2-5°С медленно нейтрализуют в инертной атмосфере водно-спиртового раствора смесью ортофосфорной и фтористоводородной кислот с резким увеличением скорости нейтрализации на последнем этапе. Материал по химическому составу близок к составу зубной эмали и полностью биосовместим с тканями человеческого организма. 2 н.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, а именно к способу получения материала, используемого как составляющая зубных паст и порошков с профилактическим действием.

Известен материал, используемый для производства зубных паст и заполнения костных дефектов, содержащий чистый ГА, полученный осаждением [П.А.Арсеньев и др. «Медицинские биоматериалы». - М.: изд. МЭИ, 1999, 73 с.; RU 2014846, патенты Японии 62-29366 и 62-46492].

Недостатком этого материала является то, что он отличается от естественного состава костной ткани: не содержит ни карбонатных групп, ни групп фтора, что снижает профилактический и лечебный эффект от его применения.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является аморфный, карбонированный и фторированный гидроксиапатит для зубных паст, включающий синтезированный неорганический материал со структурой гидроксиапатита, содержащий карбонатные группы и фторгруппы в соответствии с формулой

Са10(PO4)6(ОН)2-х-у(СО3)x/2Fy, где х=0,01-0,3; y=0,01-0,4 [RU №2179437].

Недостатком этого аналога является невысокие биосовместимость, адгезия и минерализующая способность.

Задачей предлагаемого изобретения является создание материала для зубных паст, близкого по составу к зубной эмали и имеющего высокие биосовместимость и минерализующую способность.

Эта задача в данном изобретении решается тем, что продукт для зубных паст, содержащий биосовместимый наноразмерный гидроксиапатит с карбонатными и фтор-группами дополнительно содержит примесь трикальцийфосфат в соответствии с формулой

(Са10(РО4)6(ОН)2-x-y(СО3)x/2Fy)0,9×(Ca3(РО4)2)0,1, где х=0,01-0,3; y=0,01-0,4, с гранулометрическим составом, характеризуемым кривой распределения размеров частиц с максимумом в области 10-25 нм.

При указанных размерах частиц повышаются - за счет возрастания площади активной поверхности материала - его адгезивные свойства, биоактивность и минерализующая способность материала. Благодаря наличию примеси трикальцийфосфата возрастает биосовместимость материала с тканями человеческого организма.

Для получения модифицированного биосовместимого наноразмерного ГА с размером частиц порядка 10-25 нм не могут применяться твердофазный и гидротермальный синтезы ГА, а также практически невозможно применение методик осаждения ГА из водных растворов и растворов органических растворителей, проводимых в условиях режима температур от 6°С и выше. Повышение температуры ведет к росту размеров зерна, что недопустимо в свете требований, предъявляемых к материалу. Любые методики, связанные с наличием в системе посторонних ионов, например применение аммиачных солей, хлоридов, нитратов, также не допустимы ввиду невозможности удаления их из водной эмульсии без нагрева.

Наиболее близким к предлагаемому является способ нейтрализации оксида кальция кислотой в водном растворе, заключающийся в том, что ГА получается осаждением продукта смесью ортофосфорной и фтористоводородной кислот, поддержанием концентрации карбонатных ионов в растворе постоянным введением Са(НСО3)2 в раствор при температурах синтеза порядка 8-10°С, обеспечивающих размер частиц порядка 35-60 нм [RU №2179437].

Недостатком данного метода является крупный размер частиц, что негативно сказывается на адгезивных свойствах, биоактивности и минерализующей способности конечного продукта. Еще одним недостатком метода является то, что процесс нейтрализации протекает в водном растворе, а последующее удаление воды из раствора занимает значительное время.

Для получения предлагаемого материала предлагается способ, заключающийся в том, что к 480 г оксида кальция (СаО) добавляют предварительно охлажденный до 2-5°С 10% раствор спирта C2H5OH и доводят общий объем до 10 л, затем вводят предварительно охлажденный до 2-5°С раствор ортофосфорной кислоты (H3PO4) объемом 25 л с концентрацией 50 г/л H3PO4 и добавлением 0,2 г фтористоводородной кислоты (HF), причем процесс нейтрализации проходит при интенсивной гомогенизации и со скоростью подачи от 87,5% до 90% количества смеси кислот со скоростью 10 мл/мин и увеличением скорости подачи оставшейся части смеси кислот на заключительной стадии нейтрализации в 10 раз, одновременно с введением смеси кислот вводят 2 л предварительно охлажденного до 2-5°С 0,5%-ного водного раствора Са(НСО3)2 с постоянной скоростью, затем образовавшуюся смесь перемешивают от 6 до 8 часов для созревания осадка, а показатель рН доводят до величины от 7 до 8 введением необходимого для этого количества СаО или H3PO4, причем все описанные процессы проводят при температуре от 2 до 5°С, после отстаивания и декантации прозрачного раствора получают водную суспензию аморфного материала заданного состава с размерами частиц порядка 10-25 нм.

Для получения предлагаемого материала предлагается способ получения модифицированного наноразмерного гидроксиапатита для зубных паст, включающий введение водного раствора ортофосфорной кислоты с добавлением фтористоводородной кислоты, отличающийся тем, что с целью скорейшего протекания процесса осаждения в качестве растворителя применяется не дистиллированная Н2О, а 10% раствор C2H5OH, кроме того, отличающийся тем, что с целью увеличения площади наночастиц ГА и уменьшения их размеров до 10-25 нм, исходная смесь кислот и раствор Са(НСО3)2 охлаждаются до температуры 2-5°С, которая поддерживается в течение всего процесса осаждения, а также отличающийся тем, что с целью увеличения концентрации примеси трикальцийфосфата до 10%, на заключительной стадии нейтрализации резко повышается скорость подачи раствора H3PO4 для скачкообразного изменения показателя рН до уровня рН 3,5-4. Проведение процесса в водно-спиртовом растворе способствует повышению скорости получения готового продукта. Конечным продуктом является наноразмерный гидроксиапатит с карбонатными и фтор-группами, а также с трикальцийфосфатом, покрывающим наночастицы гидроксиапатита.

Примером осуществления предлагаемого способа может служить процесс, в котором для получения 1 кг продукта берут 480 г оксида кальция, помещают его в термостатическую емкость объемом 40 л, оборудованную криогенной установкой, которая поддерживает температуру внутри емкости в диапазоне от 2 до 5°С. Оксид кальция гасят предварительно охлажденным до 2-5°С 10% раствором С2Н3ОН и общий объем доводят до 10 л. Готовят предварительно охлажденный до 2-5°С раствор H3PO4 объемом 25 л с концентрацией 50 г/л, куда добавляют 0,2 г HF. Готовят 2 л предварительно охлажденного до 2-5°С водного раствора Са(НСО3)2, содержащего 10 г Са(НСО3)2. Процесс осаждения проводится при 2-5°С. Процесс нейтрализации проходит при интенсивной гомогенизации и со скоростью подачи 10 мл/мин, увеличивая скорость подачи в 10 раз на заключительной стадии нейтрализации. Скорость подачи 0,5%-ного раствора Са(НСО3)2 коррелируется с подачей смеси кислот, что обеспечивает равномерное поступление карбонатных ионов в течение всего процесса. Последней стадией процесса является созревание осадка, заключающееся в перемешивании в течение 6 ч. Показатель рН конечного материала должен быть нейтральным, то есть равен от 7 до 8, идеально 7,5. В конце синтеза замеряют рН геля с помощью рН-метра, если показатель ниже требуемого, подсыпают примерно 0,1 в.ч. СаО и спустя час гомогенизации повторно измеряют уровень рН и т.д. - пока уровень не будет доведен до заданных пределов. Если рН выше 8, то готовят 0,1 в.ч. водного раствора H3PO4, который подливают со скоростью 0,03 в.ч. в минуту. После часа гомогенизации повторно измеряют уровень рН и т.д. - пока уровень не будет нейтральным. Полученный продукт содержит соединение в количестве 4,5-5% по сухому остатку. Материал может концентрироваться до 15-17% по сухому остатку после отстаивания и декантации прозрачного раствора. Окончательный продукт, который может использоваться для изготовления зубных паст и порошков, представляет собой водную суспензию (пасту) аморфного, материала заданного состава с размерами частиц порядка 10-25 нм. После стерилизации y-облучением в замкнутой пластмассовой емкости модифицированный биосовместимый наноразмерный гидроксиапатит используют для изготовления зубной пасты. В случае необходимости получения более высоких концентраций материала в пасте применяют вакуумную откачку.

Из полученной пасты брались пробы для анализа. Они высушивались при 200°С, затем обжигались при 600°С, после чего производились химический анализ, рентгенофазовый анализ и снимались ИК-спектры: результаты подтвердили заявленный состав и структуру полученного материала.

Предлагаемый материал имеет высокую биосовместимость с тканями человеческого организма, благодаря, в частности, наличию бета-трикальцийфосфата на поверхности наночастиц и близости по химическому составу к зубной эмали человека.

Предлагаемый состав содержит частицы, размеры которых меньше расстояния между структурными элементами зубной эмали (порядка 50 нм) и имеет поэтому повышенную способность восстанавливать микроскопические дефекты и повреждения поверхности зубной эмали, возвращая эмали естественный минеральный баланс и полупрозрачность, и даже обращает вспять начинающееся образование кариеса.

1. Продукт для изготовления зубных паст и порошков, содержащий биосовместимый аморфный наноразмерный гидроксиапатит с карбонатными и фтор-группами, отличающийся тем, что он дополнительно содержит трикальцийфосфат в соответствии с формулой (Са10(РО4)6(ОН)2-x-y(CO3)x/2Fy)0,9×(Ca3(PO4)2)0,1, где х=0,01-0,3; y=0,01-0,4,
и представляет собой водную суспензию материала с гранулометрическим составом, характеризуемым кривой распределения размеров частиц с максимумом в области 10 - 25 нм.

2. Способ получения продукта по п.1, отличающийся тем, что к 480 г оксида кальция (СаО) добавляют предварительно охлажденный до 2-5°С 10%-ный раствор спирта C2H5OH и доводят общий объем до 10 л, затем осуществляют процесс нейтрализации путем введения предварительно охлажденного до 2-5°С раствора ортофосфорной кислоты (H3PO4) объемом 25 л с концентрацией 50 г/л H3PO4 и с добавлением 0,2 г фтористоводородной кислоты (HF), причем процесс нейтрализации проходит при интенсивной гомогенизации, при этом от 87,5 до 90% количества смеси кислот вводят со скоростью подачи 10 мл/мин, увеличивая скорость подачи для оставшейся части смеси кислот на заключительной стадии нейтрализации в 10 раз, одновременно с введением смеси кислот вводят 2 л предварительно охлажденного до 2-5°С 0,5%-ного водного раствора Са(НСО3)2 с постоянной скоростью, затем образовавшуюся смесь перемешивают от 6 до 8 ч, а показатель рН доводят до величины от 7 до 8 введением необходимого для этого количества СаО или H3PO4, причем все описанные процессы проводят при температуре компонентов от 2 до 5°С, после отстаивания и декантации прозрачного раствора получают водную суспензию аморфного материала заданного состава (Са10(РО4)6(ОН)2-x-y(СО3)x/2Fy)0,9×(Са3(PO4)2)0,1, где х=0,01-0,3; y=0,01-0,4,
с размерами частиц порядка 10 - 25 нм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам получения минеральных добавок для корма животных, а именно к производству дикальцийфосфата (кормового преципитата). .
Изобретение относится к способам получения наноразмерных высокочистых порошков гидроксиапатита (ГАП), который может быть использован для производства сорбентов, медицинских материалов, например, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, для формирования зубных пломб, зубных паст.
Изобретение относится к области переработки фосфатного сырья и может быть использовано в технологии минеральных удобрений, кормовых и пищевых фосфатов. .

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих соединений в области высоких давлений от 17 ГПа до 160 ГПа. .

Изобретение относится к области неорганической химии. .

Изобретение относится к области приготовления материалов для гигиены рта и зубов. .

Изобретение относится к способам получения минеральных добавок для корма животных и может быть использовано при получении дикальцийфосфата (кормового преципитата).
Изобретение относится к области получения биологически активных фармацевтических и медицинских материалов, являющихся компонентами лекарственных средств, и может быть использовано в стоматологии и хирургии.
Изобретение относится к способу получения нанодисперсного гидроксиапатита осаждением из растворов солей кальция и фосфатов щелочных металлов и/или аммония в присутствии биополимера, например желатина или крахмала, концентрацией 0,1-1 мас.%.

Изобретение относится к области нанесения электропроводного защитного металлического покрытия. .

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к методам создания ультратонких магнитных эпитаксиальных пленок на полупроводниковых подложках, и может быть использовано при создании твердотельных электронных приборов.

Изобретение относится к области получения наноалмазов, представляющих интерес для использования в послеоперационной поддерживающей терапии. .

Изобретение относится к технологии получения керамических изделий на основе оксида алюминия с высокими механическими характеристиками, предназначенных для длительной эксплуатации в условиях повышенных истирающих нагрузок.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к каталитическому способу получения углеродного волокнистого материала, состоящего из одностенных углеродных нанотрубок, который может быть использован в качестве компонента (наполнителя) при создании конструкционных и функциональных композиционных материалов, в том числе полимерных и керамических.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения нанопорошков диборида титана, может быть использовано в получении неоксидной керамики для высокотемпературных агрегатов типа электролизера для производства алюминия.

Изобретение относится к способу получения железоуглеродных наночастиц, характеризующемуся тем, что гранулы железа обрабатывают импульсными электрическими разрядами в реакторе в дисперсионной среде октана или декана.

Изобретение относится к химическим источникам тока и касается получения фторированного углеродного материала для положительных электродов первичных литиевых источников тока, а именно полифторфуллеренов формулы C60Fn , фторированной фуллереновой сажи и может быть использован для тонкопленочных покрытий, водоотталкивающих красок, нанокомпозитов, как антифрикционная противоизносная добавка в масла и консистентные смазки.

Изобретение относится к конструкциям многослойных панелей, а именно к металлическим композитным панелям, которые могут применяться в современном промышленном и гражданском строительстве.

Изобретение относится к средствам оптической импульсной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации и оптических вычислительных машинах в качестве источника тактовых импульсов.
Наверх