结合光动力法用于牙齿生物膜抑制及牙齿美白的光敏化剂的制作方法

1.本发明属于牙齿护理技术领域，具体涉及结合光动力法用于牙齿生物膜抑制及牙齿美白的光敏化剂，用于牙齿生物膜抑制及牙齿美白。


背景技术：

2.变形链球菌等微生物可以在牙齿上形成生物膜，紧密堆积的生物膜就是牙菌斑，牙菌斑里的徐俊利用食物残渣分解以后产生酸性物质，酸性物质能够作用于牙齿，使牙釉质脱矿，有机质坍塌，最后就会发展成为龋齿。此外生物膜的细菌也能够引起牙龈炎。抑制牙齿上微生物形成生物膜，对于预防龋齿具有很重要的意义。口腔护理产品含氟和氯己定来抑制变形链球菌的生长。
3.此外越来越多的人通过牙齿美白来提升自身形象。在牙齿美白的产品中(如牙齿美白贴)，通常采用双氧水和过氧化脲来氧化牙齿上的有色物质，以达到美白的效果。
4.口腔护理产品中的氟和氯己定，但有文献报道这两种化合物都不能改变生物膜的成分和毒性(1，2)，即便经常使用含氟的口腔产品，当每天食用糖六次以上时，龋齿仍然能够扩大(3)；此外高浓度的氟会造成氟中毒，骨骼脆化，以及发育神经毒性(4)。氯己定对人的毒性以及引起的免疫反应也多有报道(5)。此外，这两种化合物都能够导致牙齿变色(6)。因而开发新型的生物膜消除方法仍然具有很强的迫切性。
5.牙齿美白产品中通常含有高于10％的双氧水。如此高浓度的双氧水跟家用消毒水的氧化能力相近，可以导致牙龈灼痛，并且损伤粘膜组织(7)，并产生牙齿敏感(8)。此外，长时间的暴露在如此高浓度的双氧水能够导致牙釉质形态的改变，降低牙釉质的硬度(9)，并且增加牙齿表面的孔洞。这些牙齿上能空洞能够使牙齿更容易变色，并且容易吸附一些致癌的微生物(10)。
6.目前也有一些用光动力方法来进行牙齿美白和去除生物膜的方法(11)，但是已经报道的这些方法需要高浓度的光敏化剂(高于50微摩尔)，并且需要较长时间的紫光照射(6小时)才能够有比较好的效果，不适于实际的应用场景。
7.参考文献：
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技术实现要素：

19.鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的时开发一种能够同事消除牙齿上的生物膜，避免牙齿龋齿，并能够同时对牙齿进行美白的方法。本发明所采用的光敏化剂能够在较低浓度和短时间照射内达到清楚生物膜，并对牙齿美白的效果。
20.本发明通过以下技术方案来实现，包括：具有下式结构的生色团的化合物在制备用于光动力牙齿生物膜去除及牙齿美白的组合物的用途。
21.22.其中r1，r2独立选自
23.其中a1,a2,a3,a4,b1,b2,b3,b4,b5,b6可以相同，也可以不同，独自的选自于氢，烷基链(烷基链的长度可以从1到20，烷基链上可以有一个或多个不饱和双键)，聚乙二醇(优选分子量200-10000)，这些基团可以直接连接或者间接连接到生色团化合物，也可以通过酰胺键，酯键，醚键，硫醚键，三唑环等任何常见的方式连接到生色团上。
24.作为本发明的一种优选技术方案，生色团上对应的阴离子可以是任何阴离子(如氟离子，氯离子，溴离子，碘离子，六氟磷酸根离子，硫酸根离子等)，改变阴离子不影响本发明的保护内容。
25.作为本发明的一种优选技术方案，这些化合物在光照时，和/或者氧气存在的条件下能够敏化活性氧物质的产生(reactive oxygen species)。
26.这些化合物能够通过静电作用、疏水作用或特异性识别一种或几种的共同作用，结合到细菌表面(包括革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌)。
27.将这些化合物与细菌或真菌混合，经过或者不经过洗掉多余的光敏化剂，这些化合物在光照条件下能够产生活性氧物质将溶液中的病菌杀死。
28.经过与细菌孵育并光照这些化合物能够抑制细菌的生长，能够抑制变形链球菌等形成生物膜。
29.经过与细菌孵育并光照这些化合物能够抑制细菌的生长，能够使得已经生成的生物膜。
30.这些化合物在光照下能够产生活性氧物质，使牙齿上的污渍清除掉。
31.这些化合物与牙齿美白贴等采用过氧化氢进行美白的手段，该方法不会使牙釉质上产生孔洞，美白效果更好。
32.作为本发明的一种优选技术方案，所述化合物在组合物中浓度范围在0.01微摩尔到10毫摩尔。优选0.1微摩尔到1毫摩尔。更优选1微摩尔到500微摩尔。
33.作为本发明的一种优选技术方案，原则上对光照的波长，强度没有限制，但是一般情况下光强越强，所需要光照射的时间越短。
34.作为本发明的一种优选技术方案，所述化合物为下式结构化合物：
[0035][0036]
本发明采用的光敏化剂具有两亲性结构，且带有正电荷，研究发现具有这样结构的分子能够与细菌相互作用。这些光敏化剂能够高效的活化活性氧物质的产生，产生的活性氧物质能够破坏细菌分子结构导致细菌死亡，且不能够继续生成生物膜。对于已经形成
的生物膜，一方面这个分子能够与生物膜结合，光照下产生活性氧物质，这些活性氧物质能够破坏生物膜之间的细胞外链接，使得生物膜结构破坏，解体。另一方面产生的活性氧物质也能够高效的氧化吸附在牙齿上的色素类物质。达到美白牙齿的作用。相较于用过氧化氢氧化的方法对牙齿美白，本发明中采用的两亲性的光敏化剂能够与牙齿染色物质相互作用，在局部产生高活性的活性氧物质，并在一定程度上起到表面活性剂的作用，促进染色物质的脱落，使牙齿美白。
[0037]
相比于传统的具有大的刚性瓶罐的光敏剂，本发明中采用的光敏剂具有能够在聚集态，高浓度和吸附到靶标上仍然能够高效的活化活性氧物质的产生。此外本发明中的光敏剂具有相对较长吸收波长，能够用白光光照促进活性氧物质的产生。
附图说明
[0038]
图1.与光敏化剂孵育的溶液中变形链球菌光照和不光照条件下的存活率，白光光照36mw/cm2，光照时间10分钟。
[0039]
图2.与光敏化剂孵育的变形链球菌光照和不光照后形成生物膜的情况，白光光照36mw/cm2，光照时间10分钟。
[0040]
图3.变形链球菌形成的生物膜与光敏化剂孵育后光照和不光照条件下的存活率。光敏化剂浓度20微摩尔，白光光照36mw/cm2，光照时间10分钟。
[0041]
图4.临床牙齿与在20微微摩尔的光敏化剂孵育，白光光照36mw/cm2，牙齿颜色随光照时间的变化。
[0042]
图5.临床牙齿与在20微摩尔的光敏化剂孵育，白光光照36mw/cm2，并用光照60分钟牙齿表面形态以及用双氧水处理的牙齿表面形态。
具体实施方式
[0043]
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明，但本发明不局限于此。
[0044]
实施例1
[0045]
下式结构化合物获得，参照文献方法获得(wu my,et al.a membrane-targeting photosensitizer with aggregation-induced emission characteristics for highly efficient photodynamic combat of human coronaviruses.small.2021jul；17(30):e2101770.doi:10.1002/smll.202101770.epub 2021 jun 30.pmid:34190409；pmcid:pmc8420407.)：
[0046][0047]
实施例2
[0048]
将不同浓度(0、2、5、10μm)的实施例1光敏化剂加入到变形链球菌孵育的溶液中(105cfu ml-1
，磷酸缓冲液，37℃孵育2小时)，光照和不光照条件下测试变形链球菌的存活率，白光光照36mw/cm2，光照时间10分钟。
[0049]
具体结果如图1所示，将2、5、10μm的光敏化剂在光照条件下可以有效抑制变形链球菌的存活。
[0050]
实施例3
[0051]
将不同浓度(0、5、10μm)的实施例1光敏化剂加入到变形链球菌孵育的溶液中(od
600
值为1的变形链球菌，磷酸缓冲液，37℃孵育15min)，光照和不光照条件下测试形成生物膜的情况，白光光照36mw/cm2，光照时间10分钟。
[0052]
具体结果如图2所示，将5、10μm的光敏化剂在光照条件下可以有效抑制变形链球菌形成生物膜。
[0053]
实施例4
[0054]
将不同浓度(0、20μm)的实施例1光敏化剂加入到已经形成生物膜的变形链球菌的孵育溶液中(磷酸缓冲液，37℃孵育15分钟)，光照和不光照条件下测试存活率的情况，白光光照36mw/cm2，光照时间10分钟。
[0055]
具体结果如图3所示，将20μm的光敏化剂在光照条件下可以有效抑制形成生物膜的变形链球菌的存活率。
[0056]
实施例5
[0057]
将20μm的实施例1光敏化剂加入到临床牙齿的孵育溶液中(磷酸缓冲液，37℃孵育15分钟)，测试牙齿颜色随光照时间的变化，白光光照36mw/cm2，光照时间60分钟。
[0058]
具体结果如图4所示，将20μm的光敏化剂在光照条件下可以实现牙齿颜色美白。
[0059]
实施例6
[0060]
临床牙齿与在20微摩尔的实施例1光敏化剂孵育(磷酸缓冲液，37℃孵育15分钟)，白光光照36mw/cm2，并用光照60分钟牙齿表面形态以及用双氧水处理的牙齿表面形态。
[0061]
具体结果如图5所示，将20μm的光敏化剂在光照条件下可以减少牙齿表面孔洞。
[0062]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。