СПОСОБЫ ОТБОРА ПОЛИМЕРОВ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[001] Полимеры широко используют в продуктах для ухода за полостью рта, таких как зубная паста, не только в качестве модификаторов вязкости, но и для замедления образования биоплёнки и налёта, для улучшения доставки и эффективности активных ингредиентов и для облегчения патологических состояний, таких как сухость полости рта (ксеростомия).

[002] Точное взаимодействие между полимерами и поверхностью зубов может быть непредсказуемым, в частности, если зубы покрыты слюной и/или биоплёнкой, поскольку могут иметь место сложные взаимодействия между полимером, белками в слюне, биоплёнкой, другими ингредиентами в композиции для ухода за полостью рта и поверхностью зубов. Различные типы полимеров могут иметь различные функциональные группы, которые могут участвовать в водородном связывании или ионном связывании, способствуя осаждению и удерживанию полимера на поверхности зубов, но которые могут также взаимодействовать с белками в слюне, биоплёнкой и другими ингредиентами в композиции для ухода за полостью рта.

[003] Несмотря на то, что в общих чертах можно предсказать, что определенный тип полимера подходит для конкретного применения, гораздо труднее может быть точный выбор одного оптимального варианта из многих вариантов данного типа полимера. Для многих полимеров существует широкий выбор различных брендов или марок полимеров, получаемых полимеризацией одного и того же мономера, которые имеют различные молекулярные массы, степень замещения и/или сшивания и другие свойства, которые могут влиять на оптимальное осаждение и удерживание на поверхности зубов.

[004] Для измерения осаждения полимера на гидроксиапатитовых дисках, покрытых слюной (scHAP), с применением современных способов необходимо обработать диск полимером, промыть, затем удалить полимер, например, экстракцией растворителем, а затем количественно измерить с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Указанный способ является косвенным, трудоемким и не дает информации о потенциальных взаимодействиях между активным веществом и субстратом. Конечно, можно получить композиции, содержащие различные исследуемые полимеры, и оценить характеристики in vivo, но такой способ является трудоемким и дорогостоящим в качестве способа первоначального отбора. Существует потребность в анализе, который может быстро и эффективно оценивать и количественно определять осаждение и удерживание полимера на поверхности зубов in vitro для отбора и идентификации оптимальных полимеров для применения в продуктах для ухода за полостью рта.

[005] Спектроскопия в ближней инфракрасной области (БИКС) представляет собой спектроскопический метод, в котором используют ближнюю инфракрасную область электромагнитного спектра (от около 700 нм до 2500 нм). Его используют в различных применениях, но не для измерения осаждения полимера на поверхности зубов или отбора полимеров для применения в продуктах для ухода за полостью рта.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[006] Настоящее описание предлагает, в одном из вариантов реализации изобретения, новый способ с применением спектроскопии в ближней инфракрасной области для оценки и количественного определения взаимодействия полимеров, таких как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и поливинилпирролидон (ПВП), с зубными субстратами, такими как гидроксиапатитовые (HAP) диски, дентин, бычьи зубы и т.д. Осаждение полимера на HAP обусловлено специфическими взаимодействиями между полимером и белками слюны.

[007] Например, настоящее описание предлагает, в первом варианте реализации изобретения, Способ 1, способ измерения осаждения полимера на зубном субстрате, включающий стадии, в которых:

a) измеряют абсорбцию зубного субстрата в ближней ИК-области в отсутствие исследуемого полимера;

b) измеряют абсорбцию исследуемого полимера в ближней ИК-области;

c) получают исследуемый образец посредством приведения в контакт зубного субстрата с исследуемым полимером или композицией, содержащей исследуемый полимер;

d) смывают или промывают исследуемый образец;

e) измеряют абсорбцию исследуемого образца в ближней ИК-области;

e) сравнивают абсорбцию в ближней ИК-области (i) зубного субстрата в отсутствие исследуемого полимера, (ii) исследуемого полимера и (iii) исследуемого образца для определения степени, в которой исследуемый полимер осаждается и удерживается на исследуемом образце.

Например, в настоящем изобретении предложен:

1.1. Способ 1, в котором зубной субстрат выбран из зуба млекопитающего, например, человеческого зуба или бычьего зуба, дентина, гидроксиапатита, например, гидроксиапатитовых дисков, искусственных зубов, зубных лотков и зубных полосок.

1.2. Способ 1.1, отличающийся тем, что зубной субстрат представляет собой зубной субстрат, покрытый слюной.

1.3. Способ 1.2, отличающийся тем, что зубной субстрат, покрытый слюной, представляет собой гидроксиапатитовые диски, покрытые слюной.

1.4. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что исследуемый полимер выбран из карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и поливинилпиролидона (ПВП), например, сшитого ПВП или комплекса ПВП с пероксидом водорода.

1.5. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что указанный способ полностью осуществляют in vitro.

1.6. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что указанный способ осуществляют ex vivo.

1.7. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что стадии d и e повторяют для оценки удерживания исследуемого полимера.

1.8. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что смывание или промывание проводят с помощью солевого буферного раствора.

1.9. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что площадь между кривой поглощения излучения зубным субстратом, покрытым слюной, в ближней ИК-области в отсутствие исследуемого полимера и кривой поглощения излучения исследуемым образцом в ближней ИК-области после смывания или промывания коррелирует с количеством исследуемого полимера, осажденного и удержанного на исследуемом образце.

1.10. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что кривую поглощения излучения зубным субстратом, покрытым слюной, в ближней ИК-области в отсутствие исследуемого полимера и кривую поглощения излучения исследуемым образца в ближней ИК-области после смывания или промывания оценивают с помощью метода главных компонент с получением оценок, количественно определяющих разность между указанными двумя образцами, где степень различия коррелирует с количеством исследуемого полимера, осаждённого и удержанного на исследуемом образце.

1.11. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что указанный способ повторяют с использованием различных исследуемых полимеров.

1.12. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что указанный способ повторяют с использованием различных концентраций исследуемого полимера.

1.13. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что указанный способ повторяют в присутствии и в отсутствие различных ингредиентов композиции для определения влияния ингредиентов на связывание полимера.

1.14. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что исследуемый образец получают посредством приведения в контакт зубного субстрата, покрытого слюной, с композицией, содержащей исследуемый полимер, где указанная композиция представляет собой композицию зубной пасты.

1.15. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что указанный способ используют для отбора и идентификации оптимальных полимеров для применения в композиции для ухода за полостью рта, например, зубной пасте.

1.16. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что поглощение в ближней ИК-области измеряют в диапазоне от 700 до 2500 нм.

1.17. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что поглощение в ближней ИК-области измеряют в диапазоне от 2000 до 2500 нм.

1.18. Любой из предшествующих способов, отличающийся тем, что вместо субстрата используют субстрат, не покрытый слюной.

[008] В настоящем описании также предложен продукт для ухода за полостью рта, содержащий полимер, выбранный с помощью любого из Способа 1, et seq.

[009] В настоящем описании также предложено применение спектрометра ближней ИК-области в любом из предшествующих способов.

[0010] Дополнительные области применения настоящего изобретения станут очевидны из подробного описания, представленного ниже. Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, раскрывающие предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, приведены только в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения сферы действия настоящего изобретения.

[0011] Следующее описание предпочтительного варианта (вариантов) реализации изобретения носит лишь иллюстративный характер и никоим образом не предназначено для ограничения данного изобретения, его применения или вариантов использования.

[0012] Повсюду в данном документе диапазоны используются в качестве сокращенного обозначения для описания каждого значения, которое находится в пределах диапазона. Любое значение в пределах диапазона может быть выбрано в качестве конечного значения диапазона. Дополнительно, все источники, цитируемые в данном документе, включены в настоящий документ в полном объёме посредством ссылок. В случае противоречия определений в настоящем описании и в процитированной ссылке следует руководствоваться настоящим описанием.

[0013] Если не указано иное, все проценты и количества, приведенные в этом разделе и в любом другом месте описания, необходимо понимать как обозначающие проценты по массе. Приведенные количества основаны на активной массе материала.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] «Поглощение в ближней ИК-области» означает поглощение света в диапазоне от около 700 нм до около 2500 нм. Диапазон поглощения 2000-2500 нм представляет собой особый интерес, поскольку в этом диапазоне обычно проявляются уникальные отпечатки различных полимеров, исследованных авторами изобретения. Спектральные данные оценивали с применением комплекса подходов. Во-первых, наблюдали спектральные изменения исследуемого образца, например, HAP диска, после осаждения. Сильные колебания в областях, специфичных для полимера, свидетельствуют об адгезии полимера. Может быть проведено измерение площади под кривой как способ количественного определения удерживания после одного промывания и двух промываний солевым буферным раствором. Кроме того, может быть использован факторный анализ для определения спектральных различий, наблюдаемых во всем спектре. Применение метода главных компонент (МГК) обеспечивает получение оценок каждого измеренного исследуемого образца. Они представляют собой полуколичественные значения, присваиваемые каждому спектру, которые демонстрируют различия спектров. Оценки МГК, которые существенно отличаются от контрольного образца (без полимерного покрытия), считают имеющими наибольшее содержание полимера.

[0015] Преимущества по сравнению с альтернативными способами - высокая скорость получения данных: менее одного дня; атомно-силовая микроскопия (АСМ) и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) требуют вакуумного давления и могут занимать несколько недель для получения результатов; и образец исследуют в его нативном состоянии; то есть нет необходимости в подготовке образца; одно из преимуществ наличия высокоскоростного аналитического метода заключается в том, что микропримеси могут изменять или разрушать полимер или изменять свойства полимера с течением времени.

[0016] Молекулярные обертонные и комбинированные полосы, наблюдаемые в ближней ИК-области, обычно являются очень широкими, что приводит к сложности спектра; может быть трудно присвоить конкретные признаки определенным функциональным группам или компонентам. Общая форма спектра может рассматриваться как «отпечаток» конкретного вещества, и интенсивность спектра коррелирует со степенью осаждения. Многофакторные (с несколькими переменными) методы калибровки (например, анализ главных компонентов, частные наименьшие квадраты или искусственные нейронные сети) могут быть использованы для определения различий в наличии и отсутствии полимера, а также для измерения осаждения полимера.

[0017] Указанный способ является быстрым и эффективным. Одним из уникальных аспектов метода анализа в ближней ИК-области является тот факт, что для данного способа нет необходимости в очистке прибора. Образцы измеряют в плоских и оптически прозрачных пробирках из боросиликатного стекла с применением рассеивателя, который отражает свет обратно на детектор, что обеспечивает исключительно высокую скорость анализа. Общее время анализа составляет менее одной минуты (около 30-35 секунд).

[0018] Как отмечено выше, различия между конкретными брендами или марками одного типа полимера могут влиять на свойства полимера в композициях для ухода за полостью рта.

[0019] Например, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) представляет собой производное целлюлозы с карбоксиметильными группами (-CH₂-COOH), связанными с некоторыми гидроксильными группами глюкопиранозных мономеров, образующих целлюлозный скелет. Зачастую её используют в виде натриевой соли, натрий-карбоксиметилцеллюлоза. Различные типы и марки указанного полимера могут иметь разную длину цепи, что обусловливает различную молекулярную массу, различные степени замещения, обусловливающие различные соотношения карбоксиметильных групп и гидроксильных групп, различное группирование карбоксиметильных групп и различные степени ионизации и образования солей.

[0020] Поливинилпирролидон (ПВП) представляет собой водорастворимый полимер, получаемый из мономера N-винилпирролидона. Как и в случае КМЦ, различные типы и марки указанного полимера могут иметь различную длину цепи, что обусловливает различную молекулярную массу и вязкость. ПВП также может быть сшитым и/или связанным в комплекс с другими ингредиентами, в частности, пероксидом водорода, в различных соотношениях. КМЦ и ПВП доступны во многих брендах, типах и марках, каждая из которых имеет немного другие свойства в композициях для ухода за полостью рта.

[0021] В одном из вариантов реализации настоящей заявки предложен способ измерения осаждения полимера на зубном субстрате, покрытом слюной, включающий стадии, в которых:

a. измеряют поглощение излучения зубным субстратом, покрытым слюной, в ближней ИК-области в отсутствие исследуемого полимера;

b. измеряют поглощение излучения исследуемым полимером в ближней ИК-области;

c. получают исследуемый образец посредством приведения в контакт зубного субстрата, покрытого слюной, с исследуемым полимером или композицией, содержащей исследуемый полимер;

d. смывают или промывают исследуемый образец;

e. измеряют поглощение излучения исследуемым образцом в ближней ИК-области;

f. сравнивают поглощение излучения в ближней ИК-области (i) зубным субстратом, покрытым слюной, в отсутствие исследуемого полимера, (ii) исследуемым полимером и (iii) исследуемым образцом для определения степени осаждения и удерживания исследуемого полимера на исследуемом образце.

[0022] В другом варианте реализации указанного способа зубной субстрат, покрытый слюной, представляет собой субстрат, покрытый слюной, выбранный из зуба млекопитающего, например, человеческого зуба или бычьего зуба, дентина и гидроксиапатита.

[0023] В другом варианте реализации указанного способа зубной субстрат, покрытый слюной, представляет собой покрытый слюной гидроксиапатитовый диск.

[0024] В другом варианте реализации указанного способа исследуемый полимер выбран из карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и поливинилпирролидна (ПВП).

[0025] В другом варианте реализации указанного способа способ полностью осуществляют in vitro.

[0026] В другом варианте реализации указанного способа стадии d и e повторяют для оценки удерживания исследуемого полимера после смывания или промывания.

[0027] В другом варианте реализации указанного способа смывание или промывание проводят с помощью солевого буферного раствора.

[0028] В другом варианте реализации указанного способа площадь между кривой поглощения излучения зубным субстратом, покрытым слюной, в ближней ИК-области в отсутствие исследуемого полимера и кривой поглощения излучения исследуемым образцом в ближней ИК-области после смывания или промывания коррелирует с количеством исследуемого полимера, осажденного и удержанного на исследуемом образце.

[0029] В другом варианте реализации указанного способа способ повторяют с использованием различных концентраций исследуемого полимера.

[0030] В другом варианте реализации указанного способа способ повторяют в присутствии и в отсутствие различных ингредиентов средства для чистки зубов для определения влияния ингредиентов средства для чистки зубов на связывание полимера.

[0031] В другом варианте реализации указанного способа ингредиенты средства для чистки зубов выбраны из группы, состоящей из абразивов, аминокислот, антибактериальных агентов, агентов против образования налёта, освежителей дыхания, окрашивающих агентов, десенсибилизирующих агентов, источника фторид-ионов, источника ионов олова (II), агентов против образования зубного камня, отбеливающих агентов, солей цинка и их комбинаций.

[0032] Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что ингредиенты средства для чистки зубов представляют собой отбеливающие агенты, выбранные из группы, состоящей из пероксидов, пероксида водорода, пероксида мочевины, диоксида кремния с высокой очищающей способностью, синих пигментов, синих красителей, соединений хлорофилла и их комбинаций.

[0033] Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный способ повторяют с использованием различных исследуемых полимеров, и дополнительно включает стадии, в которых:

g. сравнивают степень осаждения и удерживания исследуемого полимера со степенью осаждения и удерживания другого исследуемого полимера; и

h. выбирают исследуемый полимер со стадии g. с большей степенью осаждения и удерживания для применения в способе получения композиции средства для чистки зубов.

[0034] Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что поглощение в ближней ИК-области измеряют в диапазоне от 700 до 2500 нм.

[0035] Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что поглощение в ближней ИК-области измеряют в диапазоне от 2000 до 2500 нм.

[0036] Варианты реализации настоящего изобретения дополнительно описаны в следующих примерах. Примеры предназначены только для иллюстративных целей и никоим образом не ограничивают описанную и заявленную сферу действия настоящего изобретения.

ПРИМЕРЫ

[0037] Настройка прибора в ближней ИК-области: Для всех измерений использовали прибор FOSS XDS, работающий в ближней ИК-области и оснащенный устройством "Rapid Content Accessory" (RCA). Спектры считывали от 400 нм до 2500 нм с шагом между длинами волн 0,5 нм. Использовали референсную стандартизацию, которая включает применение сертифицированного 80% референсного стандарта каждые 2 недели для поправки на изменения оси y. Для поправки на возможные изменения оси x каждые 2 недели использовали контролепригодный стандартный референсный материал (SRM) NIST 1920a. Каждый измеренный образец представлял собой среднее из 32 спектров, полученных за интервал измерения в 20 секунд.

[0038] В одном из вариантов реализации настоящего изобретения спектры записывали в диапазоне от 2000 до 2500 нм. Указанный диапазон обеспечивает возможность улучшения соотношения S/N (сигнала к шуму) и обнаружения более низких концентраций полимера.

[0039] В одном из вариантов реализации настоящего изобретения концентрация образца, подлежащего обнаружению, может составлять от 100 ppm (0,0001 % по массе = 1 ppm) до 20000 ppm. Другие диапазоны концентраций, подходящие для тестирования, включают от 100 ppm до 10000 ppm, от 100 ppm до 1000 ppm и от 100 до 500 ppm (концентрации выше 10000-20000 могут перегружать запись данных в ближней ИК-области и обычно не подходят для применения).

[0040] Аттестацию эксплуатационных свойств прибора проводили ежедневно, и она состояла из проведения испытания характеристик прибора, в котором измеряли аппаратурные шумы и разрешение полос между пиками. Референсные спектры, полученные с применением внутреннего стандарта, проводили для каждого измерения. Образцы измеряли, устанавливая HAP диск непосредственно на сапфировую линзу и используя центральную ирисовую диафрагму для центровки диска посередине измерительного окна. Спектральные измерения проводили и сохраняли три раза, не двигая образец. Процесс повторяли с другой стороны HAP диска.

[0041] Измеряли также спектры всех исходных материалов и использовали для характеристики отпечатка в ближней ИК-области. Полимерный порошок помещали в стеклянную пробирку на глубину около 1 см. Спектр снимали таким же образом, как описано выше. Также измеряли полимерные растворы с сорбитом и без сорбита для оценки влияния сорбита при измерении КМЦ. Из-за непосредственного влияния сорбита на измерение КМЦ, все последующие эксперименты в ближней ИК-области проводили только в растворах NaCl.

[0042] Измеряли также спектры нескольких растворов полимеров с различными концентрациями. Все растворы полимеров помещали в стеклянные пробирки на глубину около 5 мм. Затем в раствор погружали рассеиватель из нержавеющей стали 316 (эффективный ход луча 2 мм) для облегчения отражения света в ближней ИК-области обратно в детектор. Пространство между пластиной и нижней частью пробирки проверяли на отсутствие пузырьков. Спектры снимали таким же образом, как описано выше.

[0043] Высокомолекулярная (ВМ) КМЦ относится к КМЦ со среднечисловой молекулярной массой от 400000 до 1000000. Среднемолекулярная (СМ) КМЦ относится к КМЦ со среднечисловой молекулярной массой от 150000 до менее 400000. Низкомолекулярная (НМ) КМЦ относится к КМЦ со среднечисловой молекулярной массой от 1000 до менее 150000.

[0044] Оценка связывания КМЦ: Столбчатая диаграмма, демонстрирующая площадь колебательной полосы полимера после осаждения на HAP диски, покрытые слюной, показала следующие площади под кривой (AUC), полученные из спектров в ближней ИК-области.

[0045] Высокомолекулярная и низкомолекулярная КМЦ демонстрировали предпочтительное связывание с HAP, покрытым слюной, по сравнению со среднемолекулярной КМЦ. Улучшенное поверхностное осаждение согласуется с усилением биоадгезии. КМЦ представляет собой один из мукоадгезивных полимеров, исследованных для применения в продуктах для лечения сухости в полости рта. Первоначальное исследование потребительского спроса показало, что указанный прототип продукта против сухости в полости рта демонстрирует превосходное сохранение увлажненности рта по сравнению с обычным средством для чистки зубов.

[0046] Данные, полученные для КМЦ, иллюстрируют уникальную природу технологии испытаний, обеспечивающей возможность не только различать между собой полимеры, но и различные типы полимеров, например, неожиданным был тот факт, что высокомолекулярная КМЦ и низкомолекулярная КМЦ были лучше для осаждения, чем среднемолекулярная КМЦ.

[0047] Оценка связывания ПВП: Серии запатентованных ПВП структур, включая сшитые ПВП, проверяли с применением такого же способа в ближней ИК-области после однократного промывания субстрата с полимером.

[0048] Спектр в ближней ИК-области обеспечивает количественную меру для отслеживания присутствия полимера. В факторном анализе (методе главных компонент (МГК)) измеряют спектральные различия между образцами после однократного промывания. Оценки МГК обеспечивают возможность группировки образцов с одинаковым отпечатком. Образцы, наиболее далекие от контрольного образца, наиболее вероятно имеют наибольшее количество полимера, осажденного на поверхности. Оценки МГК, представленные ниже, представляют 97% спектральной вариабельности между образцами.

[0049] Испытание образцов, обработанных ПВП, продемонстрировало индекс p, равный 0,07, что указывает на тесную взаимосвязь между доверительными интервалами и тестами для оценки достоверности. Следовательно, указанные способы в ближней ИК-области обеспечивают возможность обнаружения ПВП полимеров, которые имеют наибольший потенциал связывания с поверхностями, покрытыми слюной, и которые демонстрируют наиболее сильную аффинность связывания с последующим промыванием. Полимеры ПВП могут быть функционализированы отбеливающими веществами или могут быть использованы для внедрения отбеливающих веществ, таких как пероксид или другие химические вещества, которые обеспечивают эффект отбеливания поверхности.

Специалистам в данной области техники понятно, что могут быть сделаны многочисленные изменения и модификации вариантов реализации, описанных в настоящем документе, без отклонения от общей идеи настоящего изобретения. Предполагается, что все такие варианты входят в сферу действия прилагаемой формулы изобретения.