用於處理牙生物膜的超聲場中的抗菌劑填充囊狀物的製作方法

2023-12-03 22:00:16 2

專利名稱：用於處理牙生物膜的超聲場中的抗菌劑填充囊狀物的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及殺滅出現在牙表面上的生物膜中的細菌，尤其涉及將抗菌劑或 其他藥劑傳遞至牙生物膜來殺滅那裡的細菌。
背景技術：
出現在人類牙齒上的牙生物膜包括各層細菌和嵌入至所謂粘液基質中的其他生 物體。這包括牙菌斑，其需要重點控制以防止齲齒。這通常由日常的刷牙、牙線清理以及在 某些情況下通過使用抗菌劑衝洗來完成。然而，由於生物膜/粘液基質的特性，抗菌劑衝洗 的使用經常不是特別有效。在各種條件下細菌微生物可以避開抗菌劑的殺滅，包括藥劑被 粘液基質本身阻斷，或者粘液基質可能包含降解藥劑的酶。此外，部分生物膜群體可以是活 的但不為活性，因此不是特別容易受抗菌劑的影響。可以使用抗生素來對抗牙菌，但必須按 規定使用，另外抗生素不適於每天都使用。另外，許多可獲得的抗菌劑具有顯著的缺陷，包括牙齒染色和/或改變用戶的味 覺能力。而那些不具有顯著副作用的抗菌劑對生物膜中的牙菌又經常不是特別有效。此外， 用戶經常不遵守要求的持續時間和/或使藥劑有效的合理的使用方法。

發明內容
相應地，期望用於使用常規的非處方抗菌劑來有效處理牙生物膜的系統和/或方 法。相應地，這裡公開了用於將抗菌藥劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那裡的細菌的 器械和相應方法，包括用於傳遞包含氣泡和殺菌藥劑的聚合囊狀物的系統；以及超聲能 量源，用於將囊狀物移向牙生物膜，並且隨後在生物膜附近使該囊狀物破裂，釋放氣泡和殺 菌藥劑，其中該超聲能量具有與氣泡的大小有關的頻率，以便所釋放的氣泡在生物膜附近 的或緊貼著生物膜的超聲場中振動，將生物膜破壞到如下程度，即，使所釋放的抗菌藥劑可 以有效地作用來殺滅經破壞的牙生物膜中的細菌。


圖1是示出了將抗菌劑傳遞至口腔中的牙生物膜的系統的簡化圖；以及圖2是示出了類似於權利要求1所述的實施方式的簡化圖，但在其施加器部分上 還包括刷毛，該刷毛可以用於機械地刷牙。
具體實施例方式圖1示出了牙科器械，其有效地將抗菌劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那裡包含 的細菌。通常，器械10使用聚合囊狀物。聚合囊狀物包含氣泡和能夠殺滅一般在牙生物膜 中發現的細菌的抗菌劑。雖然此描述主要涉及抗菌劑作為殺菌藥劑，但由於其對於日常使 用而言通常是有效並且安全的，所以應當理解，藥劑可以是其他類型的殺菌化合物，包括可以用於處理牙生物膜或者口腔中或身體中其他地方的其他疾病/感染的抗生素。通過器械中超聲換能器產生的超聲場，從器械的施加器部分將聚合囊狀物向牙生 物膜的方向導出。在選定的超聲強度下，生物膜附近的囊狀物將在超聲波的作用下破裂，釋 放出抗菌劑和氣泡。該氣泡的大小與該超聲信號的頻率相匹配，以便氣泡在超聲場中開始 振動，達到最大振幅繼而撞擊並破壞生物膜，致使牙菌大體上從生物膜/粘液基質中脫離 出來，即，細菌現在處於浮遊狀態。這使得從囊狀物中釋放的抗菌劑可以有效地殺滅細菌。更詳細地，器械10通常包括控制臺部分12，控制臺部分通常置於某種機架表面 上，器械將在此被使用。控制臺包括用於器械的電源14，諸如電池。手柄中還有包含囊狀 物的源16和超聲驅動系統18。順著器械的連接部分21中的線路20將囊狀物導向施加器 23，並且如圖1所示地通過施加器頭25中的噴嘴24導出或者通過圖2中刷頭27中的噴嘴 26-26導出。刷頭27包括一組常規牙刷刷毛29。該器械還可以包括用於以期望的模式移 動刷頭的刷頭驅動系統31。順著線路34將來自超聲驅動源18的超聲信號施加於施加器頭25中的換能器 36-36或者刷頭27中的換能器38。應當理解，圖1和圖2中所示的施加器布置僅為示例， 可以使用施加器和刷頭的各種配置。然而，每個施加器實施方式都將在其中具有針對囊狀 物和超聲換能器的出口，通常是某種噴嘴。另外，雖然控制臺12作為與施加器分離的單元 示出，但可以將施加器和控制臺12的功能組合成統一的手持器械。還應當理解，在備選的實施方式中，還可以將聚合囊狀物至由用戶施加於該器械 的類似於潔齒劑的製劑中。這種潔齒劑可以類似於常規的潔齒劑。繼而，該器械可以例如 通過多次刷毛振蕩將潔齒劑導向牙齒表面，之後施加超聲信號，達到上述效果。囊狀物的製備可以通過本領域公知的過程與器械分離地完成，因此這裡不再進行 詳細描述。簡單地說，聚合囊狀物使用其中溶解有抗菌劑的聚合二氯甲烷溶液來產生。繼 而二氯甲烷蒸發，留下由聚合物外殼包裹的藥劑和氣泡。聚合物外殼本身可以包括各種化 合物，但通常包括生物可降解的具有氟化末端基的聚乳酸。其中具有氣泡和抗菌劑的囊狀 物包含在可以是類似於潔齒劑的製劑中，並且被導向施加器。在某些情況下，將表面化學製劑添加至囊狀物可能致使囊狀物附著在牙生物膜表 面。在一個特定的布置中，諸如由胺基或銨基向囊狀物提供正的表面電荷。由於生物膜具 有負的表面電荷，因此囊狀物將通過靜電相互作用而粘住生物膜。在所示出的實施方式中，囊狀物的大小可以變化，但通常在1微米-80微米的範圍 內。氣泡的大小可以變化，對應於IOOkHz至4MHz的超聲頻率範圍從1微米至50微米。在 一個特定的示例中，針對IMHz超聲頻率，氣泡大小將為6微米-8微米。如上文所述，用於 殺滅細菌的藥劑主要是非處方抗菌劑，例如可以包括類似於各種口腔衝洗劑的化合物，諸 如三氯生或百裡酚、桉油酚、薄荷醇和水楊酸甲酯。還可以使用其他抗菌疏水藥劑。依賴於 特定應用而不是針對日常生物膜處理，還可以使用如上文討論的不同抗生素。氣泡可以是包括空氣的各種氣體。如上文所述，最重要的方面是該氣泡的大小，其 應當具有與該超聲頻率相近的共振頻率。當氣泡共振時，該氣泡達到最大振幅並且可以產 生對生物膜結構最有效地破壞。此外，振蕩的氣泡將引起微流效應，該微流效應可以輔助破 壞生物膜。可以將囊狀物配製成類似於常規漱口水的液體，或者配製成類似於潔齒劑的更粘稠的物質。囊狀物的濃度可以類似於常規抗菌劑製劑，或者因為響應於超聲流效應，具有藥 劑的囊狀物變得高度聚集在生物膜上，因此該囊狀物的濃度可以低很多。如上所指出的，超聲波/換能器可以產生從施加器延伸至生物膜的場。可以改變 超聲波的強度來增強系統的效率。例如，低強度場可以用於將囊狀物集中到生物膜表面上。 由低強度場引起的囊狀物的輕微振蕩將通過微流效應使囊狀物互相吸引從而到達該表面。 之後，可以將超聲強度增加到使囊狀物破裂的閾值之上，直接在生物膜處產生非常高濃度 的抗菌劑以及同時釋放氣泡。繼而，氣泡與超聲波共振，致使生物膜的破壞，以便抗菌劑具 有顯著效果。在另一方法中，超聲波的強度可以正好處於使囊狀物破裂的閾值，從而僅釋放少 量具有短超聲脈衝(大約1-5個超聲循環)的氣泡，之後是一系列低能量超聲脈衝循環，其 攪動所釋放的氣泡以引起生物膜破壞，直到脫離的(所釋放的)氣泡溶解為止。繼而重複 此過程，直到所有囊狀物都破裂為止。在又一方法中，可以使用各種囊狀物厚度，每個厚度都具有不同的閾值破裂強度。 逐漸地增加超聲脈衝的強度將產生一連串的囊狀物破裂，隨後使得其中的氣泡發生振動， 以連續的步驟破壞生物膜。因此，公開了用於有效地將抗菌劑傳遞至牙生物膜、利用振動的氣泡來破壞生物 膜並繼而殺滅那裡的細菌的系統，以及用於完成生物膜破壞並且通過傳遞且破裂多個包含 氣泡和抗菌劑的囊狀物來殺滅那裡的細菌的一連串步驟。雖然為了說明起見公開了本發明的優選實施方式，但是應當理解，在不脫離由所 附權利要求限定的本發明的精神的情況下，實施方式中可以包含各種變化、修改和替換。
權利要求
一種用於將抗菌藥劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那裡的細菌的器械(12)，包括用於傳遞包含氣泡和殺菌藥劑的聚合囊狀物的系統(16、20、24)；以及超聲能量源(18)，用於將所述囊狀物移向所述牙生物膜，並且隨後在所述生物膜附近使所述囊狀物破裂，釋放所述氣泡和所述殺菌藥劑，其中所述超聲能量具有與所述氣泡的大小有關的頻率，以便所釋放的氣泡在所述生物膜附近的或緊貼著所述生物膜的超聲場中振動，將所述生物膜破壞到如下程度，即，使所釋放的抗菌藥劑可以有效地作用來殺滅經破壞的牙生物膜中的細菌。
2.根據權利要求1所述的器械，其中所述氣泡具有如下大小，其使得所述氣泡在所述 超聲信號的頻率下以最大幅度共振。
3.根據權利要求1所述的器械，其中所述氣泡的大小範圍為1微米-50微米。
4.根據權利要求1所述的器械，包括不具有刷毛的施加器(25)。
5.根據權利要求1所述的器械，包括包含用於刷牙的刷毛的施加器(27)。
6.根據權利要求1所述的器械，包括用於控制所述超聲能量源的系統(18)，以便產生 較低強度的超聲脈衝來將所述囊狀物集中到所述生物膜上，之後是多個足以使所述囊狀物 破裂的較高強度超聲脈衝。
7.根據權利要求1所述的器械，包括用於控制所述超聲能量源的系統(18)，包括產生 包含用於使少量囊狀物破裂的短超聲脈衝的重複序列，之後是多個振動所述氣泡來破壞所 述生物膜的較低能量超聲脈衝，直到所述氣泡溶解為止。
8.根據權利要求1所述的器械，其中所述囊狀物具有能使其破裂的不同閾值超聲信號 強度，以及其中逐漸增加所述超聲強度，依次使所述囊狀物破裂。
9.根據權利要求1所述的器械，其中所述囊狀物包括旨在將所述囊狀物粘住所述生物 膜的物理特性。
10.根據權利要求9所述的器械，其中所述物理特性為所述囊狀物上的正電荷。
11.一種用於將抗菌藥劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那裡的細菌的方法，包括如下 步驟向所述生物膜的方向傳遞多個包含氣泡和抗菌藥劑的聚合囊狀物；通過超聲作用使所述囊狀物破裂，在所述牙生物膜附近釋放所述氣泡和所述抗菌藥 劑；以及通過超聲作用振動所述氣泡，以便所述氣泡充分破壞所述牙生物膜以使得所述抗菌藥 劑能夠殺滅那裡的細菌。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述囊狀物通過超聲作用來傳遞。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述氣泡的大小使得所述氣泡在所述超聲信號 的頻率下以最大幅度共振。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述氣泡的大小在1微米-50微米的範圍內。
15.根據權利要求12所述的方法，其中以一系列脈衝來提供超聲波，包括一連串高強 度脈衝或足以使所述囊狀物破裂的脈衝，之後是多個用于振動所述氣泡的較低強度脈衝。
16.根據權利要求12所述的方法，其中所述囊狀物具有能使其破裂的不同超聲強度， 以及其中逐漸增加所述超聲強度，從而依次使所述囊狀物破裂。
17.根據權利要求12所述的方法，其中所述藥劑為抗菌劑。
18.根據權利要求12所述的方法，其中所述囊狀物帶正電荷以便附著於所述生物膜層。
全文摘要
一種用於將抗菌劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那裡的細菌的器械和相應方法，包括用於傳遞包含氣泡和抗菌劑的聚合囊狀物的系統(18、20、24)。提供超聲能量源(18)用於將囊狀物移向生物膜，該超聲能量具有足夠強度，以便隨後在生物膜附近使囊狀物破裂，釋放氣泡和藥劑。氣泡在超聲場中振動，破壞生物膜，以便所釋放的藥劑可以有效地作用來對抗經破壞的生物膜中的細菌。
文檔編號A61C17/22GK101902985SQ200880121229
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月9日 優先權日2007年12月18日
發明者B·戈藤伯斯, J·J·M·簡森, M·R·伯梅爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司