具有光催化活性且包含利用二氧化鈦(TiO2)納米粒子來(lái)表面官能團(tuán)化的無(wú)機(jī)粒子的口腔 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于多種包含利用二氧化鐵（Ti02)納米粒子來(lái)表面官能團(tuán)化的無(wú)機(jī)粒子 的口腔保健與口腔衛(wèi)生產(chǎn)品及其制備方法。
[0002] 更具體地，本發(fā)明關(guān)于多種包含利用Ti化納米粒子來(lái)表面官能團(tuán)化的磯酸巧化合 物粒子的口腔保健與口腔衛(wèi)生產(chǎn)品，例如牙膏、牙粉、口香糖、牙銀用軟膏、漱口水及口浴濃 縮物、漱口液、咬合物及護(hù)齒套的填料，W及專業(yè)牙齒增白產(chǎn)品。
[0003] 根據(jù)其他態(tài)樣，本發(fā)明關(guān)于將前述口腔保健與口腔衛(wèi)生產(chǎn)品用于預(yù)防及消除牙潰 (牙齒異色癥）及齒斑，此外，本發(fā)明關(guān)于一種套件，其包含至少一種上述產(chǎn)品W及可選地 至少一發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置的波長(zhǎng)介于280納米與450納米之間（紫外線B -紫外線A -可見(jiàn)光）。
【背景技術(shù)】
[0004] 齒斑（明確而言則為牙菌斑）是由彼此緊密附著且又緊密附著于牙齒表面的細(xì)菌 所形成的聚集體（生物膜），其可助長(zhǎng)離齒及牙周病等常見(jiàn)口腔疾病的發(fā)生。
[0005] 去除齒斑的唯一方式是通過(guò)機(jī)械清潔的手段，因此，更易沉積齒斑的部位即為自 我清潔不徹底，且口腔衛(wèi)生狀況不佳的區(qū)域。黏著于牙齒表面的齒斑可經(jīng)由其化學(xué)產(chǎn)物損 壞庭巧質(zhì)，此等化學(xué)產(chǎn)物包括可侵蝕哲磯灰石（庭巧質(zhì)主要成分）的乳酸與焦磯酸酶，W及 可破壞庭巧質(zhì)釉柱間蛋白質(zhì)成分的胺膚酶。庭巧質(zhì)受損乃離齒的前兆，由于庭巧質(zhì)硬度甚 高，離齒形成初期的進(jìn)展速度十分緩慢，且水平擴(kuò)大的速度大于垂直擴(kuò)大的速度。一旦庭巧 質(zhì)被蝕透，細(xì)菌便可直達(dá)牙本質(zhì)，而牙本質(zhì)去礦質(zhì)化的速度更快，直至細(xì)菌到達(dá)齒髓后將導(dǎo) 致齒髓發(fā)炎，并引發(fā)巨痛。初期齒斑略帶白色及粘性，且為絲狀。隨著巧鹽的沉積，齒斑將 于短時(shí)間內(nèi)干酪化及白里化，最后成為齒石，即一淡黃色的高密度硬塊，而齒石無(wú)法化牙刷 去除，去除齒石必須仰賴超聲波或外科工具。
[0006] 在各種磯酸巧化合物中，哲磯灰石（Caw(P〇4)e(OH)2)是一具有重要科技應(yīng)用的離 子化合物（HA)，除了構(gòu)成骨骼及牙齒的無(wú)機(jī)相外，哲磯灰石系W地質(zhì)礦物及生物礦物的形 態(tài)存在于大自然中，但也可W多種化學(xué)方法合成。人工合成的哲磯灰石是生物醫(yī)藥領(lǐng)域中 一應(yīng)用廣泛的生物材料，不僅為最常用的蛋白層析分離材料，也可作為骨骼替代物及藥物 分配媒介。
[0007] WO 2007/137606號(hào)國(guó)際專利申請(qǐng)案公開(kāi)一種W碳酸根取代的哲磯灰石納米粒子， 更具體地，該種納米粒子用于牙齒的局部再礦化。
[000引近數(shù)十年來(lái)，二氧化鐵（Ti02)已被深入研究并廣泛應(yīng)用，其特征在于具有=種同 素異形體；銳鐵礦、金紅石及板鐵礦，但=者中僅銳鐵礦具有光催化活性。金紅石的應(yīng)用甚 廣，可作為涂料、塑膠、水泥及化妝品的白色來(lái)源；銳鐵礦則為眾所熟知的光觸媒或光促進(jìn) 劑，可令有機(jī)化合物在紫外線照射下降解。具有促進(jìn)此種化學(xué)轉(zhuǎn)變的能力使得它們?cè)诃h(huán)境 污染的相關(guān)領(lǐng)域中備受矚目，可用W改善空氣品質(zhì)與水質(zhì)，并為固態(tài)表面防腐殺菌。而且， 它可用于建筑物，例如w其制備灰泥及各種用作外部涂料的材料，使?jié)崈舯砻妫ㄋ?、玻?及陶瓷）不受污染（"自潔"表面），或用于高架橋及道路，W降低內(nèi)燃機(jī)廢氣中的氮氧化物 (N0x)與碳（微粒）含量。
[0009] Ti化銳鐵礦可吸收太陽(yáng)能，使污染物在太陽(yáng)能的作用下產(chǎn)生特定的自由基反應(yīng)， 并因而分解。銳鐵礦之所W具有此一性質(zhì)，乃因鐵（Ti)為半導(dǎo)體，即其導(dǎo)電性介于金屬（導(dǎo) 體）與絕緣體（非導(dǎo)體）的典型導(dǎo)電性之間。更具體地，一固體的組成原子是W化學(xué)鍵相 互結(jié)合，而化學(xué)鍵則設(shè)及鍵結(jié)電子，整體物質(zhì)的電子占據(jù)不同能階，并首先填滿能量最低且 未被占用的能階。當(dāng)構(gòu)成物質(zhì)的原子數(shù)增加時(shí)，形成鍵結(jié)的電子數(shù)及電子所占用的能階數(shù) 也隨之增加。若能階的數(shù)量極大且其能量相近，該能階便形成連續(xù)能帶。此能帶由整體物 質(zhì)共用，且電子可在整個(gè)固體的連續(xù)能帶中自由移動(dòng)（非定域電子）。
[0010] 若上述電子帶（亦稱為價(jià)帶）并未被電子占滿，電子便有可能移動(dòng)，并進(jìn)而導(dǎo)電。 此種物質(zhì)即為電子導(dǎo)體。
[0011] 反之，若價(jià)帶被電子占滿，其他電子便無(wú)法占用。但存在另外的能量較高且未與價(jià) 帶鄰接的能帶，即傳導(dǎo)帶。價(jià)帶與傳導(dǎo)帶是W-界限明確的能量（能隙）相隔，若對(duì)系統(tǒng)供 應(yīng)一大于此能隙的能量，即可促使價(jià)帶中的電子移至傳導(dǎo)帶。
[0012] 倘若能隙遠(yuǎn)大于所供應(yīng)的能量，電子將無(wú)法跨越能隙，導(dǎo)致此物質(zhì)的行為近似絕 緣體。但若能隙并非遠(yuǎn)大于所供應(yīng)的能量，則價(jià)帶中的部分電子便可進(jìn)入傳導(dǎo)帶，并占用傳 導(dǎo)帶的能階，同時(shí)在價(jià)帶中留下電洞。具有上述性質(zhì)的物質(zhì)即為半導(dǎo)體。促使電子移動(dòng)的 限制條件為；電子必須吸收能量，而此能量的形式可為諸如熱能或本案的光子。
[0013] 銳鐵礦的能隙為約3電子伏特（eV)，此能量恰好對(duì)應(yīng)于紫外線范圍（波長(zhǎng)小于 400納米）的福射。
[0014] 紫外線福射可促使電子進(jìn)入傳導(dǎo)帶并在價(jià)帶中留下電洞。電洞與電子均可在水溶 液或空氣中與環(huán)境中的氧化或還原劑產(chǎn)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生具有高氧化力的自由基種類。
[0015] 上述的自由基種類可通過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)，氧化大部分有機(jī)物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為二氧 化碳（C〇2)與硝酸鹽，直到其被完全移除為止。
[0016] 可利用二氧化鐵銳鐵礦促進(jìn)光催化作用，減少一般有機(jī)物質(zhì)，并通過(guò)使細(xì)胞壁劣 化的方式減少細(xì)菌。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 申請(qǐng)人觀察到，常用的二氧化鐵必須W紫外線（波長(zhǎng)小于400納米）活化，此一限 制使其不適合在環(huán)境光（可見(jiàn)光）的條件下使用。
[001引因此，申請(qǐng)人致力提供具有光催化活性的口腔保健與口腔衛(wèi)生產(chǎn)品，其能預(yù)防并 消除牙潰及齒斑，甚至通過(guò)可見(jiàn)光達(dá)成此一目的。
[0019] 申請(qǐng)人于實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)，即使在日常牙齒衛(wèi)生保健的有限時(shí)間內(nèi)，仍可達(dá)成持 續(xù)抗牙潰及抗齒斑的效果。
[0020] 更具體地，本發(fā)明的第一方面設(shè)及具有光催化活性且包含W晶形Ti化納米粒子來(lái) 表面官能團(tuán)化（化nctionalised，功能化）的磯酸巧化合物粒子的口腔保健與口腔衛(wèi)生產(chǎn) 品，其中該Ti化納米粒子具有；
[0021] a)實(shí)質(zhì)為（substantially,基本）片層狀的形態(tài)；
[0022] b)介于5與30之間的長(zhǎng)寬比（AR);
[002引 C)表面結(jié)構(gòu)，其W晶面（001)作為晶格的最外層；及
[0024] d)其中該Ti化為銳鐵礦，可選地可混入金紅石及/或板鐵礦。
[0025] 申請(qǐng)人于實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，二氧化鐵的前述特定特征（下文將有進(jìn)一步說(shuō)明）使得可 W提供具有光催化活性及一系列極為有利的技術(shù)效果的口腔保健與口腔衛(wèi)生產(chǎn)品，該技術(shù) 效果包括通過(guò)使口腔內(nèi)細(xì)菌（其為齒斑及牙潰主要成因之一）的細(xì)胞膜產(chǎn)生劣化，減少該 口腔內(nèi)細(xì)菌。
[0026] 在本文及所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍中，除非另有說(shuō)明，否則所有表示用量、數(shù)量、 百分比等等的數(shù)字，均應(yīng)視為概略值。此外，所有數(shù)值范圍除了下文特別指明外，包括最大 值與最小值的所有可能組合，及其間所有可能的中間范圍。
[0027] 在本文及所附權(quán)利要求的范圍中，"粒子"一詞指納米粒子或微粒子。
[002引在本文及所附權(quán)利要求的范圍中，"微粒子"一詞指前述無(wú)機(jī)納米粒子的聚集體或 "團(tuán)簇"。
[0029] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該磯酸巧化合物粒子具有微米級(jí)的尺寸，優(yōu)選地，其長(zhǎng) 度介于0. 2微米與10微米之間；更優(yōu)選地，其長(zhǎng)度介于0. 5微米與5微米之間。
[0030] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該Ti化納米粒子的長(zhǎng)度小于0. 1微米，優(yōu)選地介于 0. 01微米與0. 1微米之間。
[0031] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該Ti化納米粒子的厚度介于2與5納米之間。
[0032] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該Ti化納米粒子的寬度系介于1與20納米之間。
[0033] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，前述磯酸巧化合物選自下列各項(xiàng)組成的組；磯酸八巧、 磯酸S巧、磯灰石、哲磯灰石、碳哲磯灰石（carbonate hy化oxyapatite)及其類似物。
[0034] 優(yōu)選地，該磯酸巧化合物為磯灰石或哲磯灰石。
[0035] 在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該哲磯灰石是可W下式表示的碳哲磯灰石：
[0036] Cai〇_x Zrix (P〇4) e-y (C〇3)內(nèi)伽）2-Z
[0037] 其中X是介于0. 0055與0. 6之間的數(shù)值，y是介于0. 065與0. 9之間的數(shù)值，z是 介于0與0