牙科復(fù)合材料通常包含可聚合的有機(jī)基質(zhì)和一種或多種填料。在多數(shù)情況下，將單體、引發(fā)劑組分、穩(wěn)定劑和顏料的混合物用作可聚合的有機(jī)基質(zhì)，其中通常將二甲基丙烯酸酯的混合物用作單體。這樣的材料可以通過熱、氧化還原引發(fā)的自由基聚合或光誘導(dǎo)的自由基聚合固化。酸性單體也越來越多地被用于制備牙科材料。這些賦予這些材料自蝕特性并改善其與天然牙齒物質(zhì)的粘附。
經(jīng)常使用的單體是二甲基丙烯酸酯，如2,2-雙[4-(2-羥基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)苯基]丙烷(雙-GMA)和1,6-雙-[2-甲基丙烯酰氧基乙氧羰基氨基]-2,4,4-三甲基己烷(UDMA)、雙甲基丙烯酰氧基甲基三環(huán)[5.2.1.]-癸烷(TCDMA)、癸二醇-1,10-二甲基丙烯酸酯(D3MA)和三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)。雙-GMA是最有名的芳香族二甲基丙烯酸酯，其還以其開發(fā)者的名字被命名為Bowen單體或Bowen樹脂。雙-GMA具有相對高的粘度，并且因此僅與填料混合可能困難。因此其幾乎總是與低粘度單體組合，其中雙-GMA與TEGDMA的基礎(chǔ)混合物已經(jīng)使其成為商業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。
雖然由于雙-GMA和TEGDMA的LD50值在5,000μg/kg體重(大鼠)以下而沒有全身毒性，但是其確實(shí)顯示了一些不希望的影響。因此雙-GMA和TEGDMA具有相當(dāng)高的細(xì)胞毒性，并且已知TEGDMA導(dǎo)致哺乳動物的DNA分子的基因突變(參見G.Schmalz,D.Arenholt-Bindslev,Biocompatibility of Dental Materials,Springer-Verlag,Berlin Heidelberg 2009,p.110et seq.)。
本發(fā)明的目的是提供用于制備牙科材料的單體混合物，所述單體混合物具有低細(xì)胞毒性并且能夠替代在牙科材料中的TEGDMA、雙-GMA及其混合物。所述單體混合物的特征在于良好的固化特性、低粘度、低水溶性和高反應(yīng)性，并且其使得甚至是大量填料的均質(zhì)摻入成為可能。由其制備的聚合物的機(jī)械性質(zhì)與基于TEGDMA和雙-GMA的聚合物的機(jī)械性質(zhì)相當(dāng)。
該目的是根據(jù)本發(fā)明通過這樣的單體混合物實(shí)現(xiàn)的，所述單體混合物包含至少一種低揮發(fā)性單甲基丙烯酸酯、至少一種高粘度多官能甲基丙烯酸酯和至少一種低粘度多官能甲基丙烯酸酯。單甲基丙烯酸酯是指具有一個(gè)可自由基聚合基團(tuán)的化合物，雙和多官能甲基丙烯酸酯是指具有兩個(gè)或多個(gè)，優(yōu)選為2至4個(gè)可自由基聚合基團(tuán)的化合物。優(yōu)選這樣的單體混合物，其包含至少一種低揮發(fā)性單甲基丙烯酸酯、至少一種高粘度雙官能甲基丙烯酸酯和至少一種低粘度雙官能甲基丙烯酸酯。
根據(jù)本發(fā)明，低揮發(fā)性單體是指在常壓下沸點(diǎn)>150℃的化合物。沸點(diǎn)例如可以使用蒸餾裝置測定。高粘度單體是指粘度≥5Pa·s，優(yōu)選為5至10,000Pa·s和特別優(yōu)選為5至2,000Pa·s的物質(zhì)，低粘度單體是指粘度≤300mPa·s，優(yōu)選為1至300mPa·s和特別優(yōu)選為30至300mPa·s的物質(zhì)，其中在25℃的溫度下，使用毛細(xì)管粘度計(jì)(低粘度)或旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)(高粘度)測定粘度。
根據(jù)本發(fā)明的可自由基聚合的單體混合物優(yōu)選地包含：
2至50wt.-％，特別優(yōu)選為5至45wt.-％和非常特別優(yōu)選為10至30wt.-％的至少一種低揮發(fā)性單甲基丙烯酸酯；
5至65wt.-％，特別優(yōu)選為8至60wt.-％和非常特別優(yōu)選為25至50wt.-％的至少一種高粘度多官能甲基丙烯酸酯，優(yōu)選為雙官能甲基丙烯酸酯；和
5至55wt.-％，特別優(yōu)選為10至50wt.-％和非常特別優(yōu)選為20至45wt.-％的低粘度多官能甲基丙烯酸酯，優(yōu)選為雙官能甲基丙烯酸酯。
以上按重量計(jì)的數(shù)值與單體混合物的總質(zhì)量相關(guān)。
特別優(yōu)選的高粘度二甲基丙烯酸酯是TMX-UDMA(HEMA和甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)與α,α,α',α'-四甲基-間苯二甲基二異氰酸酯(TMXDI)的加成產(chǎn)物)和1,6-雙-[2-甲基丙烯酰氧基乙氧羰基氨基]-2,4,4-三甲基己烷(UDMA)。優(yōu)選的用作稀釋單體的低粘度二甲基丙烯酸酯為雙甲基丙烯酰氧基甲基三環(huán)-[5.2.1.]癸烷(TCDMA)、丙三醇二甲基丙烯酸酯(GDMA)和特別是癸二醇-1,10-二甲基丙烯酸酯(D3MA)。特別優(yōu)選的低揮發(fā)性單甲基丙烯酸酯為對異丙苯基苯氧基乙二醇甲基丙烯酸酯(CMP-1E)。
已證明包含20wt.-％的CMP-1E、20wt.-％的GDMA、20wt.-％的TMX-UDMA、25wt.-％的UDMA和15wt.-％的D3MA的單體混合物是特別有價(jià)值的。
根據(jù)本發(fā)明的單體混合物特別適用于制備牙科材料，特別是填充復(fù)合材料、修復(fù)粘固劑和牙科涂層材料，如窩溝封閉劑。根據(jù)本發(fā)明的單體混合物和牙科材料不包含任何TEGDMA并且優(yōu)選也不包含任何雙-GMA。在下文中，牙科材料是指除了以上定義的單體混合物以外還包含至少一種另外的組分，優(yōu)選為至少一種用于自由基聚合的引發(fā)劑，特別優(yōu)選為光引發(fā)劑的組合物。
驚訝地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的單體混合物可以替代牙科材料中的TEGDMA、雙-GMA及其混合物，而不損害該材料的固化行為、機(jī)械性質(zhì)或功能性物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的單體混合物的特征在于與TEGDMA和雙-GMA相比更低的細(xì)胞毒性。
為了制備牙科材料，可以將另外的可自由基聚合的單體添加到根據(jù)本發(fā)明的以上單體混合物。
作為另外的可自由基聚合的單體或可自由基聚合的單體的混合物，優(yōu)選甲基丙烯酸酯，特別優(yōu)選單和多官能甲基丙烯酸酯的混合物，并且非常特別優(yōu)選單和雙官能甲基丙烯酸酯的混合物。
優(yōu)選的單或多官能甲基丙烯酸酯為(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯，(甲基)丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸芐酯，(甲基)丙烯酸四氫呋喃酯或(甲基)丙烯酸異冰片酯，乙氧基化的或丙氧基化的雙酚A二甲基丙烯酸酯，諸如例如具有3個(gè)乙氧基團(tuán)的雙酚A二甲基丙烯酸酯SR-348c或2,2-雙[4-(2-甲基丙烯酰氧基丙氧基)苯基]丙烷，二-、三-或四乙二醇二甲基丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，季戊四醇四甲基丙烯酸酯以及丙三醇二和三甲基丙烯酸酯，1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯或1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯。
供選擇地或另外地，根據(jù)本發(fā)明的單體混合物除了以上提到的單體以外還可以包含一種或多種含酸性基團(tuán)的可自由基聚合的單體(粘接性單體)作為另外的單體。這些賦予這些材料自粘和/或自蝕特性。
優(yōu)選的含酸性基團(tuán)的單體是可聚合的羧酸、膦酸、磷酸酯和磺酸。
優(yōu)選的羧酸為馬來酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(羥甲基)丙烯酸、4-(甲基)丙烯酰氧基乙基偏苯三酸、10-甲基丙烯酰氧基癸基丙二酸、N-(2-羥基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-N-苯基甘氨酸和4-乙烯基苯甲酸。
優(yōu)選的膦酸單體為乙烯基膦酸、4-乙烯基苯基膦酸、4-乙烯基芐基膦酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸、2-甲基丙烯酰胺基乙基膦酸、4-甲基丙烯酰胺基-4-甲基戊基膦酸、2-[4-(二羥磷?；?-2-氧雜-丁基]-丙烯酸或2-[4-(二羥基磷?；?-2-氧雜-丁基]-丙烯酸乙酯和-2,4,6-三甲基苯酯。
優(yōu)選的酸性可聚合的磷酸酯為2-甲基丙烯酰氧基丙基單或二氫磷酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基單或二氫磷酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基苯基氫磷酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酰氧基磷酸酯、10-甲基丙烯酰氧基癸基二氫磷酸酯、磷酸單-(1-丙烯酰基-哌啶-4-基)-酯，6-(甲基丙酰胺基)己基二氫磷酸酯和1,3-雙-(N-丙烯?；?N-丙基-氨基)-丙-2-基-二氫磷酸酯。
優(yōu)選的可聚合的磺酸為乙烯基磺酸、4-乙烯基苯基磺酸或3-(甲基丙烯酰胺基)丙基磺酸。
特別優(yōu)選的粘接性單體為4-(甲基)丙烯酰氧基乙基偏苯三酸、2-[4-(二羥基磷?；?-2-氧雜-丁基]-丙烯酸乙酯或-2,4,6-三甲基苯酯，和10-甲基丙烯酰氧基癸基二氫磷酸酯。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述牙科材料不包含除了根據(jù)本發(fā)明的單體混合物以外的另外的單體。
根據(jù)本發(fā)明的單體混合物優(yōu)選地還包含用于自由基聚合的引發(fā)劑。為了固化材料，例如，在間接充填材料的情況下，使用熱引發(fā)劑，諸如例如過氧化二苯甲酰(DBPO)，或巴比妥酸的衍生物，諸如例如三甲基巴比妥酸。為了在室溫下固化，過氧化物與胺，如N,N-二甲基-對稱-二甲基苯胺或N,N-二甲基-對甲苯胺組合，以及巴比妥酸衍生物與過化合物(per-compound)，諸如例如過氧化硫酸鉀或過酸酯(per-ester)組合。
α-二酮，諸如例如樟腦醌(1,7,7-三甲基雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2,3-二酮)(CQ)和9,10-菲醌作為用于光固化材料的光引發(fā)劑是優(yōu)選的。優(yōu)選地，光引發(fā)劑與作為還原劑的胺，諸如4-(N,N-二甲基氨基)苯甲酸乙酯一起使用。雙重固化牙科材料包含光引發(fā)劑和氧化還原引發(fā)劑體系的混合物。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是這樣的牙科材料，其包含至少一種硫脲衍生物和至少一種雙?；榛N化合物的組合作為用于自由基聚合的引發(fā)劑。該引發(fā)劑體系使得能夠制備這樣的材料，所述材料特別甚至在酸性組分的存在下是儲存穩(wěn)定的，具有改善的機(jī)械性質(zhì)和在固化后顏色是穩(wěn)定的。此外，雙重固化牙科材料包含過氧化物，優(yōu)選為氫過氧化物，作為另外的引發(fā)劑組分。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的硫脲衍生物描述于US 3,991,008(第2欄第35行到第3欄第14行)和EP 1 754 465 A1(第[0009]段)。特別優(yōu)選的硫脲衍生物為甲基硫脲、乙基硫脲、烯丙基硫脲、丁基硫脲、己基硫脲、辛基硫脲、芐基硫脲、1,1,3-三甲基硫脲、1,1-二烯丙基硫脲、1,3-二烯丙基硫脲、1-(2-吡啶基)-2-硫脲、乙?；螂濉⒈；螂濉⒍□；螂?、戊?；螂?、己?；螂?、庚?；螂?、辛酰基硫脲、壬?；螂濉⒐秕；螂搴捅郊柞；螂?，其中乙?；螂搴图乎；螂迨欠浅Ｌ貏e優(yōu)選的。
優(yōu)選的雙酰基二烷基鍺化合物描述于EP 1 905 413 A1、EP 1 905 415 A1和EP 2 103 297 A1中，其中根據(jù)EP 1 905 413 A1的式(II)的雙酰基鍺烷是特別優(yōu)選的。非常特別優(yōu)選的雙?；榛N化合物是雙苯甲?；一N、雙苯甲?；谆N、雙苯甲?；』N、雙(4-甲氧基苯甲酰基)二甲基鍺和雙(4-甲氧基苯甲?；?二乙基鍺，其中雙(4-甲氧基苯甲?；?二乙基鍺是最優(yōu)選的。
優(yōu)選的氫過氧化物是1,1,3,3-四甲基丁基氫過氧化物、叔丁基氫過氧化物、枯烯氫過氧化物、蒎烷氫過氧化物、對薄荷烷氫過氧化物、二異丙苯氫過氧化物和叔戊基氫過氧化物，其中枯烯氫過氧化物是特別優(yōu)選的。
可光聚合的牙科材料優(yōu)選地作為單組份體系存在，即以包含牙科材料的所有成分的混合物的形式存在。作為引發(fā)劑，其僅包含光引發(fā)劑并且可以通過用光照射來固化。
除了光引發(fā)劑以外，雙重固化牙科材料另外包含過氧化物，優(yōu)選為氫過氧化物作為氧化劑。雙重固化材料優(yōu)選地以兩種分開的組分的形式存在，否則將發(fā)生過早固化，其中第一組分包含(氫)過氧化物且第二組分包含硫脲衍生物。硫脲衍生物作為還原劑(促進(jìn)劑)。組分相應(yīng)地還被稱為催化劑漿料和促進(jìn)劑漿料。
可以通過混合催化劑漿料和促進(jìn)劑漿料來激活雙重固化材料的固化。調(diào)整組合物以使其在混合漿料后數(shù)分鐘內(nèi)仍然保持可處理(所謂的處理時(shí)間)，但在處理后迅速固化。處理時(shí)間和固化時(shí)間可以主要通過(氫)過氧化物、硫脲衍生物的類型和濃度調(diào)節(jié)，并且任選地通過添加另外的組分諸如過渡金屬氧化還原催化劑和抑制劑調(diào)節(jié)。
通常，由氧化還原引發(fā)劑體系激活的聚合比光聚合進(jìn)行得更慢。因此，在雙重固化材料的情況下可以通過僅在移除多余材料后才發(fā)生的輻射激活的光聚合容易地移除多余的材料。
此外，根據(jù)本發(fā)明的牙科材料優(yōu)選地還包含有機(jī)微粒填料或特別優(yōu)選地還包含無機(jī)微粒填料。基于氧化物的填料是優(yōu)選的，諸如SiO2、ZrO2和TiO2或SiO2、ZrO2、ZnO和/或TiO2的混合氧化物，納米顆?；蛭⒓?xì)填料諸如熱解硅酸(pyrogenic silicic acid)或沉淀硅酸(重均粒徑為10-1,000nm)以及微小填料，諸如石英、玻璃陶瓷或不透X射線的玻璃粉末，例如，來自硅酸鋇鋁或硅酸鍶鋁玻璃的玻璃粉末(重均粒徑為0.2-10μm)。進(jìn)一步優(yōu)選的填料為不透X-射線的填料，諸如三氟化鐿或納米顆粒氧化鉭(V)或硫酸鋇或SiO2與氧化鐿(III)或氧化鉭(V)的混合氧化物(重均粒徑為10-1,000nm)。
為了改善填料顆粒與交聯(lián)的聚合基質(zhì)之間的結(jié)合，可以用甲基丙烯酸酯官能化的硅烷，諸如例如3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷對基于SiO2的填料進(jìn)行表面改性。對于非硅酸鹽填料，例如ZrO2或TiO2的表面改性，還可以使用官能化的酸性磷酸酯，諸如例如10-甲基丙烯酰氧基二氫磷酸酯。
包含填料的牙科材料特別適用作牙科填充復(fù)合材料、粘固劑和涂層材料。僅包含最大粒徑小于600nm的填料的材料是特別優(yōu)選的。這些特別適用作牙科粘固劑。
任選地，根據(jù)本發(fā)明使用的組合物可以包含另外的添加劑，尤其是穩(wěn)定劑，諸如例如聚合穩(wěn)定劑、染料、殺菌活性成分、釋放負(fù)離子的添加劑、光學(xué)增白劑、熒光劑、增塑劑、過渡金屬氧化還原催化劑和/或UV吸收劑。
具有至少兩個(gè)穩(wěn)定價(jià)態(tài)(valency stage)的過渡金屬的化合物特別適合作為過渡金屬氧化還原催化劑。它們尤其是元素銅、鐵、釩、鎳或鈷的化合物，其中銅化合物是特別優(yōu)選的，并且這些非常特別優(yōu)選地用作高度有機(jī)可溶的化合物，諸如例如乙酰丙酮化物、環(huán)烷酸鹽或2-乙基己酸鹽。這些催化劑促進(jìn)氧化劑和還原劑的氧化還原反應(yīng)，從而促進(jìn)自由基的形成，即，例如氫過氧化物和硫脲衍生物的氧化還原反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，具有以下組成的那些牙科材料是特別優(yōu)選的：
(a)12.0至75wt.-％，特別優(yōu)選為19至56wt.-％的根據(jù)本發(fā)明的單體混合物，
(b)20至85wt.-％，特別優(yōu)選為40至80wt.-％的填料(多種填料)，
(c)0.05至4wt.-％，優(yōu)選為0.1至2.0wt.-％的用于自由基聚合的引發(fā)劑和任選地
(d)0.1至5.0wt.-％，特別優(yōu)選為0.1至2.0wt.-％的添加劑(多種添加劑)。
以上數(shù)值與牙科材料的總質(zhì)量相關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的牙科材料包含優(yōu)選為0.01至4.0wt.-％，特別優(yōu)選為0.1至2.0wt.-％的硫脲衍生物(多種硫脲衍生物)和0.001至1.0wt.-％，特別優(yōu)選為0.005至0.5wt.-％的雙?；榛N化合物(多種雙酰基二烷基鍺化合物)作為組分(c)。雙重固化材料優(yōu)選另外包含0.1至3.0wt.-％，特別優(yōu)選為0.1至2.0wt.-％的氫過氧化物(多種氫過氧化物)。
根據(jù)本發(fā)明的牙科材料可以包含0至15wt.-％，特別優(yōu)選為0-10wt.-％的一種或多種含酸性基團(tuán)的粘接性單體作為組分(e)。
根據(jù)本發(fā)明的牙科材料可以以單組份或雙組份形式提供。雙重固化材料優(yōu)選具有兩種組分，即，其包含兩種分開的組分，在使用前將其彼此混合。組分的組成的選擇使得在混合后獲得具有以上定義的全部組成的材料。
由提到的物質(zhì)組成的那些牙科材料是特別優(yōu)選的。進(jìn)一步優(yōu)選的是其中單一物質(zhì)在每種情況下選自以上提到的優(yōu)選的和特別優(yōu)選的物質(zhì)的那些材料。不包含任何胺諸如例如胺促進(jìn)劑的材料是非常特別優(yōu)選的。
根據(jù)本發(fā)明的牙科材料特別適用作牙科粘固劑、填充復(fù)合材料、涂層和鑲面材料，以及用于制備嵌體、高嵌體、齒冠和齒橋的材料。材料優(yōu)選地僅包含最大粒徑<600nm的填料。它們能夠制備具有低表面粗糙度和高光澤以及優(yōu)異的磨損穩(wěn)定性的牙科材料。
牙科材料主要適合被牙科醫(yī)生用于口內(nèi)使用以修復(fù)損壞的牙齒(臨床材料)。然而，其還可以在口外使用，例如用在制備或修復(fù)牙科修復(fù)體中(技術(shù)材料)。
以下借助實(shí)施方案的實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
實(shí)施方案的實(shí)施例
實(shí)施例1-3：
根據(jù)本發(fā)明的基于單體混合物的光固化復(fù)合材料
對應(yīng)于以下列出的表1，基于44.5％的具有30wt.-％ZrO2含量的硅烷化的SiO2混合氧化物和20％的氟化鐿制備復(fù)合材料(所有數(shù)值以質(zhì)量-％給出)。在實(shí)施例中，一方面使用根據(jù)本發(fā)明的單體混合物(20％的CMP-1E、20％的GDMA、20％的TMX-UDMA、25％的UDMA和14.5％的D3MA以及作為穩(wěn)定劑的0.5％的BHT)，并且使用基于雙-GMA和TEGDMA的單體混合物(20％的雙-GMA、20％的TEGDMA、20％的CMP-1E、25％的UDMA和14.5％D3MA以及作為穩(wěn)定劑的0.5％BHT)作為比較。包含表1中給出的組分作為引發(fā)劑體系。使用捏合機(jī)(Linden)制備復(fù)合材料。
隨后測定材料的機(jī)械性質(zhì)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 4049(牙科學(xué)—基于聚合物的填充、修復(fù)和粘結(jié)材料，Dentistry–Polymer-based filling,restorative and luting materials)測量抗彎強(qiáng)度(BS)和彈性模量(EM)。測量值在表2中給出。
為了測量維氏硬度(VH)，使用復(fù)合材料填充金屬鑄模(h＝2mm，)并使用PET膜覆蓋。通過使用聚合燈(LED藍(lán)相；Ivoclar Vivadent AG；在650mW/cm2下10s)從上方照射進(jìn)行聚合。制備后，將試樣儲存在37℃的干燥箱中24h，然后先用2500號再用4000號砂紙將試樣的被照射的上側(cè)磨平，并且最后用拋光膏拋光。用通用硬度測試儀(型號ZHUO.2；)測量聚合的上側(cè)的維氏硬度。對每個(gè)試樣進(jìn)行3次單獨(dú)的測量。表2中給出了得到的平均值。
結(jié)果表明根據(jù)本發(fā)明的單體混合物使得制備這樣的牙科材料成為可能，其具有與基于經(jīng)過驗(yàn)證的單體雙-GMA/TEGDMA的材料類似的特性。與包含與胺促進(jìn)劑(EMBO)組合的樟腦醌的復(fù)合材料相比，包含與硫脲衍生物組合的Ge光引發(fā)劑的復(fù)合材料具有顯著升高的維氏硬度。
表1：牙科復(fù)合材料(數(shù)值以wt.-％給出)
*)比較例
1)具有含量為30wt.-％的ZrO2的SiO2
2)雙(4-甲氧基苯甲?；?二乙基鍺(光引發(fā)劑，Ivoclar Vivadent)
3)1-乙?；螂?促進(jìn)劑)
4)Cu-乙酰丙酮化物(Cu含量以ppm計(jì))
5)樟腦醌(光引發(fā)劑)
6)(4-二甲基氨基)苯甲酸乙酯(胺促進(jìn)劑)
7)穩(wěn)定劑
表2：復(fù)合材料的機(jī)械性質(zhì)
*)比較例