EP1539085A2 - Composition pour renforcer les materiaux a base d'apatite - Google Patents

Composition pour renforcer les materiaux a base d'apatite

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EP1539085A2
EP1539085A2 EP03769567A EP03769567A EP1539085A2 EP 1539085 A2 EP1539085 A2 EP 1539085A2 EP 03769567 A EP03769567 A EP 03769567A EP 03769567 A EP03769567 A EP 03769567A EP 1539085 A2 EP1539085 A2 EP 1539085A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composition
formula
titanium
fluorine
ppm
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03769567A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Louis Cazor
Martin Grootveld
François Lhuisset
Pascale Robineau
Christopher Silwood
Maurice Sofeir
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanofi Aventis France
Original Assignee
Sanofi Aventis France
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0211062A external-priority patent/FR2844199B1/fr
Priority claimed from FR0303472A external-priority patent/FR2852511B1/fr
Application filed by Sanofi Aventis France filed Critical Sanofi Aventis France
Publication of EP1539085A2 publication Critical patent/EP1539085A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q11/00—Preparations for care of the teeth, of the oral cavity or of dentures; Dentifrices, e.g. toothpastes; Mouth rinses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/19—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
    • A61K8/29—Titanium; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite

Definitions

  • composition for improving the physical-chemical characteristics of apatite-based materials has uses and process for its implementation
  • the invention relates to a composition intended to improve the physico-chemical characteristics of materials based on natural or artificial apatite, in particular implants. It also relates to the use of titanium derivatives for the reinforcement of apatite-based materials, as well as to a process for the reinforcement of apatite-based materials.
  • a large part of prostheses or implants for dental or medical use is made from titanium.
  • titanium in the preparation of such prostheses or implants is well known. Its mechanical properties, its high resistance to corrosion and its lightness make it a material of choice for these applications.
  • Titanium also shows very good compatibility with biological tissues. It generally does not alter the growth of osteoblasts, fibroblasts and gingival epithelial cells and is commonly used in the manufacture of dental or bone prostheses to replace failing tissues, including intervertebral discs and ear bones.
  • the visible part of the tooth has a natural color which changes over time. This color depends in particular on the whiteness and transparency of the dental enamel, as well as the color of the underlying dentin. Enamel and dentin are generally whiter the less mineralized their main constituent, hydroxyapatite. Thus, in the absence of anomaly, the tooth is then a white-ivory color. However, different phenomena occur over time and have an influence on the color of the teeth.
  • the enamel is also subject to erosion by acidic substances and by dental caries; to wear and mechanical abrasion. These factors contribute to decrease its shine.
  • extrinsic stains can change the color of the tooth.
  • certain foods such as coffee, tea, blueberries contain colored pigments which can attach to the surface of the teeth and alter their shade.
  • Other substances such as tar contained in cigarettes or certain drug treatments can act in the same way and change the color of teeth.
  • the object of the invention is to propose a new composition for reinforcing apatite-based materials, comprising compounds derived from titanium and fluorine, capable of modifying the structure of apatite.
  • a first object of the invention therefore relates to such a composition.
  • Another object of the invention relates to the use of titanium and fluorine derivatives for the reinforcement of apatite-based materials.
  • Another object of the invention relates to a process for reinforcing apatite-based materials.
  • Another object of the invention relates to a new use of compounds derived from titanium and fluorine, to protect materials based on apatite against coloring, especially extrinsic.
  • apatite-based materials is understood to mean natural hydroxyapatites, in particular dental enamel, dentin, bones, as well as artificial ceramics based on calcium phosphate intended for medical applications, in particular dental implants, percutaneous or periodontal implantation devices, bone prostheses used in particular in orthopedic, maxillofacial or spinal surgery.
  • composition intended to reinforce the apatite-based materials according to the invention is characterized in that it comprises at least one derivative of titanium and of fluorine corresponding to the general formula (I) below:
  • composition according to the invention being further characterized in that it has, in the solubilized state, preferably in an aqueous medium, a pH less than or equal to 6.
  • L ligands which can be used are in particular the benzoic acid derivatives, in particular hydroxy-2-benzoic acid of formula (IV) below and its derivatives:
  • R represents a ligand of formula (II)
  • R represents a ligand of formula (II)
  • They can therefore exist in the form of enantiomers or diastereoisomers. These enantiomers, diastereoisomers, as well as their mixtures, including racemic mixtures, form part of the invention.
  • R represents a ligand of formula (II)
  • R represents a ligand of formula (II)
  • Such addition salts form part of the invention.
  • salts are advantageously prepared with pharmaceutically acceptable acids, but the salts of other acids which are useful, for example for the purification or the isolation of the compounds, also form part of the invention.
  • R represents a ligand of formula (II)
  • R represents a ligand of formula (II)
  • hydrates or solvates namely in the form of associations or combinations with one or more molecules of water or with a solvent.
  • Such hydrates and solvates are also part of the invention.
  • a first example of a compound derived from titanium and fluorine according to the invention, obtained by using hydroxy-2-benzoic acid as ligand L, is the compound represented by formula (III) below:
  • R represents a mineral compound
  • K 2 TiF 6 potassium hexafluorotitanate of formula K 2 TiF 6 .
  • the titanium and fluorine derivatives in which R represents a ligand L of formula (II) above can be prepared according to the method described in document WO 0105797.
  • compositions of the invention have a titanium content varying from approximately 10 to approximately 1000 ppm, preferably approximately 300 ppm and a fluorine ion content varying from approximately 50 to approximately 1500 ppm, preferably approximately 240 ppm.
  • compositions according to the invention further comprise an additional fluorinated compound, in particular a fluorine salt, for example sodium fluoride, sodium monofluorophosphate.
  • a fluorine salt for example sodium fluoride, sodium monofluorophosphate.
  • This additional fluorinated compound is present in the compositions of the invention in an amount varying from about 50 to about 1500 ppm, preferably from about 100 to about 500 ppm.
  • compositions of the invention have, in the solubilized state, a pH less than or equal to 6, preferably between approximately 5 and approximately 1, depending on the mode of administration of the composition.
  • the compositions of the invention are preferably dissolved in an aqueous medium, but can also be carried out, depending in particular on the titanium and fluorine derivative used, in an organic solvent such as ethanol.
  • compositions of the invention allow the substitution of calcium atoms present in the apatite by titanium and the substitution of hydroxyl groups, bicarbonates or impurities present in the apatite by fluorine.
  • the invention can be applied not only to dental enamel and to dentin in compositions for oral use, but also to other natural apatites, for example bone tissue, or artificial, by example of ceramics.
  • compositions of the invention can be presented in various usual forms for administration in a clinical situation (topical route) or for the preparation of artificial apatites.
  • compositions of the invention may be in the form, in the case of an oral application, of a toothpaste, a powder to be diluted, a spray, a gum chew, a lozenge to suck, a dental gel, an oral implant such as a patch, a mouthwash, a solution.
  • a toothpaste a powder to be diluted
  • a spray a gum chew
  • a dental gel an oral implant such as a patch, a mouthwash
  • a solution for application to the bone or to an artificial apatite
  • the compositions of the invention may be in the form of a solution, a gel, a paste, a powder to be diluted.
  • the forms for oral application can contain anionic, amphoteric, zwitterionic, cationic or nonionic surfactants. They may also include thickening agents, cohesion agents, sweetening, humectant or refreshing agents, preserving agents, colorants, whitening agents, flavoring or flavoring agents, essential plant oils, plasticizing agents, peptizing agents, anti-tartar agents, agents that inhibit the production of volatile sulfur compounds such as zinc salts and complexes, cicatrizers, anti-bleeding agents, polishing agents, anti-plaque agents such as chlorhexidine, hexetidine, cetylpyridinium chloride, triclosan and / or enzymes such as dextranase, mutanase, lysozymes, lactoferrin or peroxidases.
  • thickening agents cohesion agents, sweetening, humectant or refreshing agents, preserving agents, colorants, whitening agents, flavoring or flavoring agents, essential plant oils, plasticizing agents,
  • a first example of a composition according to the invention in the form of a powder to be diluted extemporaneously for topical administration, comprises the following elements, expressed in percentages by weight relative to the total weight of the composition:
  • Composition A A:
  • composition according to the invention in the form of a powder to be diluted extemporaneously for the preparation of a solution for reinforcing artificial apatites, comprises the following elements, expressed in percentages by weight relative to the total weight of the preparation:
  • Composition B is a composition of Composition B:
  • the pH of the composition when used to reinforce an artificial apatite, the pH of the composition, once dissolved, may be lower than in the case of topical use.
  • the composition of the invention has in solution a pH less than or equal to 6, preferably between approximately 4 and approximately 1.
  • Most of the compounds derived from titanium and from fluorine which can be used in the invention, for example the compound of formula (III), are acid in aqueous solution. In certain cases, it is however necessary to adjust the pH of the composition, so that it is less than or equal to 6. In other cases, it may also be necessary to increase the pH, when the composition has the solubilized state too strong an acid character.
  • the pH of the composition can be adjusted, as a function of the relative acidity of the titanium and fluorine derivatives used, with additional acid or alkaline agents, as the case may be. Such agents are known in themselves for this use in compositions intended for administration to humans.
  • acid agents which can be used are in particular citric acid, hydrochloric acid, lactic acid, phosphoric acid, tartaric acid and alkaline agents which can be used are in particular sodium hydroxide, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine.
  • compositions comprising at least one derivative of titanium and of fluorine for the reinforcement of materials based on apatite.
  • the composition comprising at least one derivative of titanium and of fluorine is as defined in the above.
  • the invention is particularly useful for strengthening apatite or natural or artificial hydroxyapatite as defined in the foregoing.
  • the invention also relates to a process for reinforcing apatite-based materials.
  • the method of the invention is characterized in that it comprises the step consisting in applying to the apatite-based material a composition comprising a derivative of "" titanium and of fluorine ⁇ as defined in the above, said composition having, in the dissolved state, a pH less than or equal to 6.
  • a step of treatment with an acid or demineralizing compound can be carried out prior to the application of the composition.
  • this treatment step is carried out using an acid or demineralizing agent such as citric acid, lactic acid, phosphoric acid, tartaric acid.
  • the invention also relates to the use of compounds derived from titanium and fluorine, to protect materials based on apatite against colorations, especially extrinsic.
  • TiFxRy (I) in which x is an integer varying from 1 to 6 and y is 0, 1 or 2, and R represents: - a compound chosen from K, Na or NH 4 , or a ligand L of formula (II) below:
  • composition for buccal use defined above has, in the solubilized state, preferably in an aqueous medium, a pH less than or equal to 6.
  • L ligands which can be used are in particular those described in the foregoing, in particular the compounds of formula (IV), (V), (VI), (VII), (VIII) and their derivatives.
  • compositions for buccal use which can be used to protect apatite-based materials against coloring are as defined in the above, in particular as regards their content of titanium, fluorine, the excipients which can be used, their pH, their form of administration.
  • the invention also relates to a process for protecting against coloring of apatite-based materials.
  • the method of the invention is characterized in that it comprises the step consisting in applying to the apatite-based material a composition comprising a titanium and fluorine derivative as defined in the above, said composition having, in the solubilized state, a pH less than or equal to 6.
  • Composition 1 aqueous solution of potassium hexafluorotitanate (at 200, 400 or 1000 ppm of titanium) for local application.
  • Composition 2 aqueous solution of the compound of formula III (at 200, 300, 400 or 1000 ppm of titanium) for local application.
  • compositions (pH between 1 and 6) are brought into contact with commercially available hydroxyapatite powder.
  • Y1 and Y2 hydroxyapatite treated with composition 2 (solutions at 200 and 400 ppm of titanium, respectively)
  • composition 1 to 1000 ppm of titanium Y3 composition 2 to 1000 ppm of titanium NaF: sodium fluoride with fluorine content of 1000 ppm.
  • the enamel located under the treated half is examined by scanning electron microscopy. Its titanium composition was determined by elemental analysis, by means of a ray photoelectron spectroscope ⁇ X. The results show a modified hydroxyapatite which is dental enamel, due to the incorporation of titanium in the long the structure.
  • composition - aqueous solution of the compound of formula III at 0.2% (corresponding to 0.036% of titanium) The solution is used in local application, at a pH around 4.6.
  • a lysine precursor is used as the coloring model in the presence of a reducing sugar, which produces brown-colored melanoids by reaction.
  • aqueous solution containing 100 mM of lysine and 100 mM of reducing sugar is prepared.
  • the aqueous solution of the compound of formula III prepared above is mixed (50/50 v / v mixture) with the solution of lysine and reducing sugar, balanced at 60 ° C for 3 days, then diluted (1/1 v / v) either in water (solution 1) or in artificial saliva (solution 2).
  • Control mixtures in which the solution of the compound of formula III is replaced by water are also prepared in the same way (solutions 3 and 4, respectively).
  • the appearance of the melanoid chromophore in the mixture is measured by spectrophotometry for 15 days.
  • the absorbance is measured at 500 nm. It appears that, in vitro, the solution containing the titanium and fluorine derivative inhibits the formation of colored melanoid chromophore from lysine and reducing sugar.
  • Example 1 To evaluate the effects of the treatment by local application, freshly extracted human teeth are brought into contact with the same solution as in Example 1. An experimental window is defined on each tooth and the remaining zone is masked under wax. The teeth are then exposed to treatment with the same solution as in Example 1.

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Abstract

L'invention se rapporte à une composition comprenant au moins un dérivé de titane et de fluor pour renforcer les matériaux à base d'apatite naturelle ou artificielle, notamment les dents, les os, les implants dentaires et les prothèses chirurgicales. Les compositions de l'invention permettent notamment un enrichissement en titane et en fluor des matériaux à base d'apatite. L'invention se rapporte également à un procédé de renforcement des matériaux à base d'apatite utilisant les compositions de l'invention, ainsi qu'à une utilisation de dérivés de titane et de fluor pour lutter contre la coloration des matériaux à base d'apatite.

Description

Composition pour améliorer les caractéristiques phvsico-chimiαues de matériaux à base d'apatite. ses utilisations et procédé pour sa mise en oeuyre
L'invention se rapporte à une composition destinée à améliorer les caractéristiques physico-chimiques de matériaux à base d'apatite naturelle ou artificielle, notamment d'implants. Elle se rapporte également à l'utilisation de dérivés de titane pour le renforcement de matériaux à base d'apatite, ainsi qu'à un procédé pour le renforcement de matériaux à base d'apatite.
Elle se rapporte également à l'utilisation de dérivés de titane et de fluor pour la protection contre la coloration des matériaux à base d'apatite, notamment les colorations extrinsèques, ainsi qu'à un procédé de protection contre la coloration des matériaux à base d'apatite. "~
Une grande partie des prothèses ou implants à usage dentaire ou médical est fabriquée à partir de titane.
L'intérêt du titane dans la préparation de telles prothèses ou implants est bien connu. Ses propriétés mécaniques, sa grande résistance à la corrosion et sa légèreté en font un matériau de choix pour ces applications.
Le titane montre de plus une très bonne compatibilité avec les tissus biologiques. Il n'altère généralement pas la croissance des ostéoblastes, des fibroblastes et des cellules épithéliales gingivales et est utilisé couramment dans la fabrication de prothèses dentaires ou osseuses pour remplacer les tissus défaillants, y compris les disques intervertébraux et les osselets de l'oreille.
La très bonne compatibilité entre le titane et les tissus à base d'apatite s'explique en partie par la formation, à la surface du titane, d'une fine couche d'oxyde de titane capable de protéger le métal sous-jacent et de se lier aux atomes de calcium et aux groupes phosphore de l'apatite.
Par ailleurs, la partie visible de la dent a une couleur naturelle qui évolue avec le temps. Cette couleur dépend notamment de la blancheur et de la transparence de l'émail dentaire, ainsi que de la couleur de la dentine sous-jacente. L'émail et la dentine sont généralement d'autant plus blancs que leur constituant principal, l'hydroxyapatite, est peu minéralisée. Ainsi, en l'absence d'anomalie, la dent est alors d'une couleur blanc-ivoire. Toutefois, différents phénomènes interviennent au cours du temps et ont une influence sur la couleur des dents.
Ainsi, il est connu que la minéralisation de l'émail et de la dentine augmente tout au long de la vie de la dent, la rendant moins blanche et moins transparente.
L'émail est également soumis à l'érosion par des substances acides et par la carie dentaire; à l'usure et à l'abrasion mécanique. Ces facteurs contribuent à diminuer sa brillance.
Enfin, des colorations extrinsèques peuvent modifier la couleur de la dent. Par exemple, certains aliments comme le café, le thé, les myrtilles contiennent des pigments colorés qui peuvent se fixer à la surface des dents et altérer leur teinte. D'autres substances comme les goudrons contenus dans les cigarettes ou certains traitements médicamenteux peuvent agir de la même façon et modifier la couleur des dents.
Le document WO 0105797 décrit des dérivés de titane ainsi que leur utilisation dans des compositions à usage buccal, en tant qu'agent de protection contre la carie dentaire. Il est décrit dans ce document que le dérivé de titane forme une couche protectrice à la surface de la dent, sous la forme d'un glacis, dans des conditions de pH variant d'environ 6,5 à environ 7,5.
L'invention a pour but de proposer une nouvelle composition de renfort de matériaux à base d'apatite, comprenant des composés dérivés de titane et de fluor, capable de modifier la structure de l'apatite.
Un premier objet de l'invention concerne donc une telle composition. Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation de dérivés de titane et de fluor pour le renforcement de matériaux à base d'apatite.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de renforcement de matériaux à base d'apatite. Un autre objet de l'invention concerne une nouvelle utilisation de composés dérivés de titane et de fluor, pour protéger les matériaux à base d'apatite contre les colorations, notamment extrinsèques.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de protection des matériaux à base d'apatite contre les colorations.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par le terme « matériaux à base d'apatite » les hydroxyapatites naturelles, notamment l'émail dentaire, la dentine, les os, ainsi que les céramiques artificielles à base de phosphate de calcium destinées à des applications médicales, notamment implants dentaires, dispositifs d'implantation percutanés ou parodontaux, prothèses osseuses utilisées notamment en chirurgie orthopédique, maxillo-faciale ou spinale.
La composition destinée à renforcer les matériaux à base d'apatite selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dérivé de titane et de fluor répondant à la formule générale (I) ci-après :
TiFxRy (I) dans laquelle x est un entier variant de 1 à 6 et y est 0, 1 ou 2, avec la condition que quand y est
0, x ne représente pas 4 et R représente :
- un composé choisi parmi K, Na ou NH4, ou
- un ligand L de formule (II) ci-après :
dans laquelle m est 0 ou 1 et n est 0, 1 ou 2; la composition selon l'invention se caractérisant de plus en ce qu'elle possède, à l'état solubilisé, de préférence en milieu aqueux, un pH inférieur ou égal à 6.
Des ligands L utilisables sont notamment les dérivés d'acide benzoïque, notamment l'acide hydroxy-2-benzoïque de formule (IV) ci-après et ses dérivés :
, l'acide hydroxy-3-benzoïque de formule (V) ci-après et ses dérivés
, l'acide hydroxy-4-benzoïque de formule (VI) ci-après et ses dérivés
, l'acide dihydroxy-2,3-benzoïque de formule (VII) ci-après et ses dérivés
, l'acide dihydroxy-3,4-benzoïque de formule (VIII) ci-après et ses dérivés
Les composés dans lesquels R représente un ligand de formule (II) peuvent comporter un ou plusieurs atomes de carbone asymétriques. Ils peuvent donc exister sous forme d'énantiomères ou de diastéréoisomères. Ces énantiomères, diastéréoisomères, ainsi que leurs mélanges, y compris les mélanges racémiques, font partie de l'invention.
Les composés dans lesquels R représente un ligand de formule (II) peuvent exister à l'état de bases ou de sels d'addition à des acides. De tels sels d'addition font partie de l'invention.
Ces sels sont avantageusement préparés avec des acides pharmaceutiquement acceptables, mais les sels d'autres acides utiles, par exemple pour la purification ou l'isolement des composés, font également partie de l'invention.
Les composés dans lesquels R représente un ligand de formule (II) peuvent également exister sous forme d'hydrates ou de solvats, à savoir sous forme d'associations ou de combinaisons avec une ou plusieurs molécules d'eau ou avec un solvant. De tels hydrates et solvats font également partie de l'invention.
Un premier exemple de composé dérivé de titane et de fluor selon l'invention, obtenu en utilisant comme ligand L de l'acide hydroxy-2-benzoïque, est le composé représenté par la formule (III) ci-après :
Un autre exemple de dérivé de titane et de fluor selon l'invention dans lequel R représente un composé minéral est l'hexafluorotitanate de potassium de formule K2TiF6.
D'autres exemples de composés utilisables dans le cadre de l'invention sont l'hexafluorotitanate de sodium de formule Na2TiF6 et l'hexafluorotitanate d'ammonium de formule (NH4)2TiF6. Les composés utilisables dans le cadre de l'invention, quand leur mode de préparation n'est pas décrit, sont disponibles dans le commerce ou décrits dans la littérature, ou bien peuvent être préparés selon des méthodes qui y sont décrites ou qui sont connues de l'Homme du métier.
Les dérivés de titane et de fluor dans lesquels R représente un ligand L de formule (II) ci-dessus peuvent être préparés selon la méthode décrite dans le document WO 0105797.
Les compositions de l'invention ont une teneur en titane variant d'environ 10 à environ 1000 ppm, de préférence d'environ 300 ppm et une teneur en ions fluor variant d'environ 50 à environ 1500 ppm, de préférence d'environ 240 ppm.
Selon une forme d'exécution, les compositions selon l'invention comprennent de plus un composé fluoré supplémentaire, notamment un sel de fluor, par exemple le fluorure de sodium, le monofluorophosphate de sodium.
Ce composé fluoré supplémentaire est présent dans les compositions de l'invention en une quantité variant d'environ 50 à environ 1500 ppm, de préférence d'environ 100 à environ 500 ppm.
Les compositions de l'invention possèdent, à l'état solubilisé, un pH inférieur ou égal à 6, de préférence compris entre environ 5 et environ 1 , selon le mode d'administration de la composition. La mise en solution des compositions de l'invention est réalisée de préférence en milieu aqueux, mais peut également être réalisée, en fonction notamment du dérivé de titane et de fluor utilisé, dans un solvant organique tel que l'éthanol.
On a mis en évidence qu'à de telles valeurs de pH. les compositions de l'invention permettent la substitution d'atomes de calcium présents dans l'apatite par du titane et la substitution de groupes hydroxyles, de bicarbonates ou d'impuretés présents dans l'apatite par du fluor.
Cette substitution modifie la structure de l'apatite et la rend plus résistante, non seulement à l'érosion acide et à la carie dentaire, mais également à l'abrasion, à l'usure et aux chocs traumatiques. L'incorporation d'un composé fluoré supplémentaire augmente encore la résistance de l'apatite à la dissolution par les acides.
II va de soi que l'invention peut s'appliquer, non seulement à l'émail dentaire et à la dentine dans des compositions à usage buccal, mais également à d'autres apatites naturelles, par exemple le tissu osseux, ou artificielles, par exemple des céramiques.
Les compositions de l'invention peuvent se présenter sous différentes formes usuelles pour l'administration en situation clinique (voie topique) ou pour la préparatiorTd'apatites artificielles.
En administration par voie topique, les compositions de l'invention peuvent se présenter sous la forme, dans le cas d'une application buccale, d'un dentifrice, d'une poudre à diluer, d'un spray, d'une gomme à mâcher, d'une pastille à sucer, d'un gel dentaire, d'un implant buccal tel qu'un patch, d'un bain de bouche, d'une solution. Pour une application sur l'os ou sur une apatite artificielle, les compositions de l'invention peuvent se présenter sous la forme d'une solution, d'un gel, d'une pâte, d'une poudre à diluer.
Toutes ces formes en elles-mêmes sont bien connues de l'homme du métier. Outre les composés dérivés de titane, associés ou non à un sel de fluor, les formes mentionnées ci-dessus peuvent comprendre des excipients ou ingrédients conventionnels pour chacune de ces formes.
Par exemple, les formes pour application buccale peuvent contenir des tensio-actifs anioniques, amphotères, zwittérioniques, cationiques ou non-ioniques. Elles peuvent encore comprendre des agents épaississants, des agents de cohésion, des agents édulcorants, humectants ou rafraîchissants, des agents conservateurs, des colorants, des agents blanchissants, des agents aromatisants ou de sapidité, des huiles essentielles de plante, des agents plastifiants, des agents peptisants, des agents anti-tartre, des agents inhibiteurs de la production de composés volatiles soufrés tels les sels et complexes de zinc, des cicatrisants, des agents antisaignements, des agents de polissage, des agents anti-plaque dentaire tels que la chlorhexidine, l'héxétidine, le chlorure de cétylpyridinium, le triclosan et/ou des enzymes comme la dextranase, la mutanase, les lysozymes, la lactoferrine ou les peroxydases.
Généralement, la composition selon l'invention administrée par voie topique comprend des composés dérivés de titane en une quantité telle que sa teneur en titane soit supérieure à 0,001 % en poids, de préférence comprise entre 0,01 et 0,1 % en poids, de façon plus préférée comprise entre 0,01 et 0,05 % en poids par rapport au poids total de ladite préparation.
Un premier exemple de composition selon l'invention, sous la forme d'une poudre à diluer extemporanément pour administration par voie topique, comprend les éléments suivants, exprimés en pourcentages en poids par rapport au poids total de la composition :
Composition A :
- composé de formule III 9 % o
- mannitol 79 %
- arôme 8 %
- saccharinate de sodium 4 %
On obtient à partir d'un sachet de 500 mg de la composition ci-dessus, mis en solution dans 20 ml d'eau purifiée, une solution contenant 300 ppm de titane, de pH compris entre 3,5 et 5.
Un autre exemple de composition selon l'invention, sous la forme d'une poudre à diluer extemporanément pour la préparation d'une solution de renforcement des apatites artificielles, comprend les éléments suivants, exprimés en pourcentages en poids par rapport au poids total de la préparation :
Composition B :
- composé de formule III 100 % On obtient à partir d'un sachet de 750 mg de la composition ci-dessus, mis en solution dans 100 ml d'eau purifiée, une solution de pH 3 environ et contenant 1000 ppm de titane.
Lorsque la composition de l'invention est administrée par voie topique, le pH de la composition à l'état solubilisé est inférieur ou égal à 6, de préférence compris entre environ 5 et environ 2.
Lorsque la composition de l'invention est utilisée pour renforcer une apatite artificielle, le pH de la composition, une fois mise en solution, peut être plus bas que dans le cas d'une utilisation par voie topique. Ainsi, la composition de l'invention a en solution un pH inférieur ou égal à 6, de préférence compris entre environ 4 et environ 1.
La plupart des composés dérivés de titane et de fluor utilisables dans l'invention, par exemple le composé de formule (III), sont acides en solution aqueuse. Dans certains cas, il est cependant nécessaire d'ajuster le pH de la composition, pour qu'il soit inférieur ou égal à 6. Dans d'autres cas, il peut être également nécessaire d'augmenter le pH, lorsque la composition présente à l'état solubilisé un caractère acide trop fort.
Le pH de la composition peut être ajusté, en fonction de l'acidité relative des dérivés de titane et de fluor utilisés, par des agents acides ou alcalins supplémentaires, selon le cas. De tels agents sont connus en eux-mêmes pour cette utilisation dans des compositions destinées à être administrées à l'homme.
Par exemple, des agents acides utilisables sont notamment l'acide citrique, l'acide chlorhydrique, l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide tartrique et des agents alcalins utilisables sont notamment l'hydroxyde de sodium, la monoéthanolamine, la diéthanolamine, la triéthanolamine.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition comprenant au moins un dérivé de titane et de fluor pour le renforcement de matériaux à base d'apatite. Selon l'invention, la composition comprenant au moins un dérivé de titane et de fluor est telle que définie dans ce qui précède.
L'invention est particulièrement utile pour le renforcement d'apatite ou d'hydroxyapatite naturelle ou artificielle telle que définie dans ce qui précède.
L'invention a également pour objet un procédé de renforcement de matériaux à base d'apatite.
Le procédé de l'invention se caractérise en ce qu'il comprend l'étape consistant à appliquer sur le matériau à base d'apatite une composition comprenant un dérivé de " "titane et de fluor têllë^que définie dans ce qui précède, ladite composition possédant, à l'état solubilisé, un pH inférieur ou égal à 6.
Selon le procédé de l'invention, préalablement à l'application de la composition, une étape de traitement avec un composé acide ou déminéralisant peut être réalisée. De préférence, cette étape de traitement est réalisée en utilisant un agent acide ou déminéralisant tel que l'acide citrique, l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide tartrique.
Selon une variante d'exécution du procédé de l'invention, la composition appliquée sur le matériau à base d'apatite à renforcer comprend un dérivé de titane et de fluor tel que défini dans ce qui précède, et comprend de plus un composé fluoré supplémentaire, notamment sous forme de sel, tel que défini dans ce qui précède.
L'invention a également pour objet l'utilisation de composés dérivés de titane et de fluor, pour protéger les matériaux à base d'apatite contre les colorations, notamment extrinsèques.
L'invention consiste donc en l'utilisation d'au moins un dérivé de titane et de fluor répondant à la formule générale (I) ci-après :
TiFxRy (I) dans laquelle x est un entier variant de 1 à 6 et y est 0, 1 ou 2, et R représente : - un composé choisi parmi K, Na ou NH4, ou un ligand L de formule (II) ci-après :
dans laquelle m est 0 ou 1 et n est 0, 1 ou 2, à l'état de base ou de sel d'addition à un acide, ainsi qu'à l'état d'hydrate ou de solvat, en tant qu'agent anti-coloration des matériaux à base d'apatite dans une composition à usage buccal.
La composition à usage buccal définie ci-dessus possède à l'état solubilisé, de préférence en milieu aqueux, un pH inférieur ou égal à 6. " "
Des ligands L utilisables sont notamment ceux décrits dans ce qui précède, notamment les composés de formule (IV), (V), (VI), (VII), (VIII) et leurs dérivés.
Un premier exemple de composé dérivé de titane et de fluor utilisable dans l'invention est le composé de formule (III) défini dans ce qui précède.
Un autre exemple de dérivé de titane et de fluor utilisable selon l'invention dans lequel R représente un composé minéral, en plus de ceux déjà décrits dans ce qui précède, est le tétrafluorure de titane de formule TiF4.
Les compositions à usage buccal utilisables pour protéger les matériaux à base d'apatite contre les colorations sont telles que définies dans ce qui précède, notamment quant à leur teneur en titane, fluor, les excipients utilisables, leur pH, leur forme d'administration.
Un exemple de composition à usage buccal utilisable dans l'invention, sous la forme d'une poudre à diluer extemporanément pour la préparation d'une solution anticoloration des apatites, est la composition B telle que définie dans ce qui précède.
L'invention a également pour objet un procédé de protection contre la coloration des matériaux à base d'apatite. Le procédé de l'invention se caractérise en ce qu'il comprend l'étape consistant à appliquer sur le matériau à base d'apatite une composition comprenant un dérivé de titane et de fluor telle que définie dans ce qui précède, ladite composition possédant, à l'état solubilisé, un pH inférieur ou égal à 6.
Selon le procédé de l'invention, préalablement à l'application de la composition, une étape de traitement avec un composé acide ou déminéralisant peut être réalisée. De préférence, cette étape de traitement est réalisée en utilisant un agent acide ou déminéralisant tel que l'acide citrique, l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide tartrique.
Selon une variante d'exécution du procédé de l'invention, la composition appliquée sur le matériau à base d'apatite comprend un dérivé de titane et de fluor tel que défini dans ce qui précède, et comprend de plus un composé fluoré supplémentaire, notamment sous forme de sel, tel que défini dans ce qui précède.
Les exemples qui suivent ont pour but d'illustrer l'invention.
Exemple 1
Pour étudier les effets des compositions de l'invention sur le renforcement de l'hydroxyapatite, les compositions 1 et 2 selon l'invention sont préparées :
Composition 1 : solution aqueuse d'hexafluorotitanate de potassium (à 200, 400 ou 1000 ppm de titane) pour une application locale.
Composition 2 : solution aqueuse du composé de formule III (à 200, 300, 400 ou 1000 ppm de titane) pour une application locale.
Modification de la structure de rhydroxyapatite
Les compositions ci-dessus (de pH compris entre 1 et 6) sont mises en contact avec de la poudre d'hydroxyapatite achetée dans le commerce.
La composition de l'hydroxyapatite après traitement est étudiée par spectroscopie photoélectronique à rayons X. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau I ci-après.
Tableau
C : hydroxyapatite témoin (traitée avec de l'eau)
X1 et X2 : hydroxyapatite traitée avec la composition 1 (solutions à 200 et 400 ppm de titane, respectivement)
Y1 et Y2 : hydroxyapatite traitée avec la composition 2 (solutions à 200 et 400 ppm de titane, respectivement)
Ces résultats montrent que la structure de l'hydroxyapatite s'appauvrit en calcium et en oxygène au contact des compositions de l'invention, et s'enrichit en titane et en fluor, et ce d'autant plus que la solution appliquée est plus concentrée.
L'analyse des échantillons d'hydroxyapatite traitée est poursuivie par spectrométrie de masse. Le pourcentage de calcium substitué par le titane et le pourcentage de groupes hydroxyles substitués par le fluor sont comparés à ceux obtenus après mise en contact de l'hydroxyapatite avec une solution de fluorure de sodium. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau II ci-après.
Tableau II
X3 : composition 1 à 1000 ppm de titane Y3 : composition 2 à 1000 ppm de titane NaF : fluorure de sodium à teneur en fluor de 1000 ppm.
Ces résultats montrent la substitution simultanée de calcium par du titane et de groupes hydroxyles par du fluor avec les solutions testées. Modification de la composition de l'émail dentaire après application topique Pour évaluer les effets du traitement par application locale, des dents humaines fraîchement extraites sont mises en contact avec la composition 2. Sur chaque dent une fenêtre expérimentale est définie et séparée en deux parties. Une attaque acide modérée (acide phosphorique dilué pendant 1 minute) est réalisée sur la fenêtre. L'une des moitiés de la fenêtre est ensuite isolée sous de la cire, pendant que l'autre moitié est exposée au traitement avec la composition 3 à 300 ppm de titane.
L'émail situé sous la moitié traitée est examiné par microscopie électronique à balayage. Sa composition en titane est déterminée par analyse élémentaire, au moyen d'un spectroscope photôélectronique à rayons~X. Les résultats mettent en évidence une modification de l'hydroxyapatite qui constitue l'émail dentaire, liée à l'incorporation en profondeur de titane dans la structure.
Les résultats montrent que l'invention permet non seulement la substitution des groupes hydroxyles par le fluor, mais également la substitution de calcium par du titane dans les conditions d'application locale de la composition de l'invention, en milieu acide.
Exemple 2
Pour étudier les effets de composés dérivés de titane et de fluor sur les colorations extrinsèques des dents, on a préparé la composition suivante: - solution aqueuse du composé de formule III à 0,2 % (correspondant à 0,036% de titane) La solution est utilisée en application locale, à un pH environ 4,6.
Effet in vitro sur les précurseurs de la coloration On utilise, comme modèle de coloration un précurseur à base de lysine en présence d'un sucre réducteur, qui produit par réaction des mélanoïdes de couleur brune.
Une solution aqueuse contenant 100 mM de lysine et 100 mM de sucre réducteur est préparée. La solution aqueuse du composé de formule III préparée ci-dessus est mélangée (mélange 50/50 v/v) avec la solution de lysine et de sucre réducteur, équilibrée à 60°C pendant 3 jours, puis diluée (1/1 v/v) soit dans l'eau (solution 1 ), soit dans de la salive artificielle (solution 2). Des mélanges témoins dans lesquels la solution du composé de formule III est remplacée par de l'eau sont également préparés de la même façon (solutions 3 et 4, respectivement). L'apparition du chromophore melanoïde dans le mélange est mesurée par spectrophotométrie pendant 15 jours.
Les résultats obtenus sont indiqués sur la figure 1.
L'absorbance est mesurée à 500 nm. Il apparaît que, in vitro, la solution contenant le dérivé de titane et de fluor inhibe la formation de chromophore melanoïde coloré à partir de lysine et de sucre réducteur.
Des résultats analogues sont obtenus lorsque l'on utilise du fer ou de l'étain'en présence d'une source d'ion sulfures en tant que précurseurs de coloration.
Exemple 3
Protection de la dent ex vivo contre la coloration
Pour évaluer les effets du traitement par application locale, des dents humaines fraîchement extraites sont mises en contact avec la même solution que dans l'exemple 1. Une fenêtre expérimentale est définie sur chaque dent et la zone restante est masquée sous de la cire. Les dents sont ensuite exposées au traitement avec la même solution que dans l'exemple 1.
Après rinçage, la cire est retirée et les dents sont immergées dans une solution aqueuse contenant de la lysine et un sucre réducteur, selon le modèle décrit dans l'exemple 1 , à 60°C pendant 2 jours.
Les résultats montrent que les parties des dents traitées avec la solution contenant le dérivé de titane et de fluor n'ont pas subi de coloration significative, alors que les zones non traitées sont fortement colorées de brun.
La protection conférée par le dérivé de titane et de fluor dans les conditions décrites est ainsi mise en évidence directement sur la dent.

Claims

Revendications
1. Composition destinée à renforcer les matériaux à base d'apatite, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dérivé de titane et de fluor répondant à la formule générale (I) ci-après :
TiFxRy (I) dans laquelle x est un entier variant de 1 à 6 et y est 0, 1 ou 2, avec la condition que quand y est
0, x ne représente pas 4 et R représente :
- un composé choisi parmi K, Na ou NH4, ou
- un ligand L de formule (II) ci-après :
dans laquelle m est 0 ou 1 et n est 0, 1 ou 2; à l'état de base ou de sel d'addition à un acide, ainsi qu'à l'état d'hydrate ou de solvat, la composition étant caractérisée de plus en ce qu'elle possède, à l'état solubilisé, de préférence en milieu aqueux, un pH inférieur ou égal à 6.
2. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les ligands L sont notamment les dérivés d'acide benzoïque, notamment l'acide hydroxy-2- benzoïque de formule (IV) ci-après et ses dérivés :
, l'acide hydroxy-3-benzoïque de formule (V) ci-après et ses dérivés
, l'acide hydroxy-4-benzoïque de formule (VI) ci-après et ses dérivés
, l'acide dihydroxy-2,3-benzoïque de formule (VII) ci-après et ses dérivés :
~~
, l'acide dihydroxy-3,4-benzoïque de formule (VIII) ci-après et ses dérivés
3. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en que le composé dérivé de titane et de fluor est le composé représenté par la formule suivante (III) :
4. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le dérivé de titane et de fluor est notamment l'hexafluorotitanate de potassium de formule K2TiF6, l'hexafluorotitanate de sodium de formule Na2TiF6, l'hexafluorotitanate d'ammonium de formule (NH4)2TiF6.
5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle possède une teneur en titane variant d'environ 10 à environ 1000 ppm, de préférence d'environ 300 ppm et une teneur en ions fluor variant d'environ 50 à environ 1500 ppm, de préférence d'environ 240 ppm.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour une administration topique, un composé dérivé de titane et de fluor en une quantité telle que la teneur en titane soit supérieure à 0,001 % en poids, de préférence comprise entre 0,01 et 0,1 % en poids, de façon plus préférée comprise entre 0,01 % et 0,05 % en poids par rapport au poids total de ladite composition.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un composé fluoré supplémentaire, notamment un sel de fluor, par exemple le fluorure de sodium ou le monofluorophosphate de sodium, en une quantité variant d'environ 50 ppm à environ 1500 ppm, de préférence d'environ 100 ppm à environ 500 ppm.
8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est administrée par voie topique sous forme d'un dentifrice, d'une poudre à diluer, d'un spray, d'une gomme à mâcher, d'une pastille à sucer, d'un gel, d'un implant buccal tel qu'un patch, d'un bain de bouche, d'une solution.
9. Utilisation d'au moins un composé dérivé de titane et de fluor répondant à la formule générale (I) ci-après :
TiFxRy (I) dans laquelle x est un entier variant de 1 à 6 et y est 0, 1 ou 2, avec la condition que quand y est 0, x ne représente pas 4 et R représente : un composé choisi parmi K, Na ou NH4, ou - un ligand L de formule (II) ci-après :
dans laquelle m est 0 ou 1 et n est 0, 1 ou 2, à l'état de base ou de sel d'addition à un acide, ainsi qu'à l'état d'hydrate ou de solvat, pour le renforcement de matériaux à base d'apatite.
10. Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la composition est telle que définie dans l'une quelconque des revendications 2 à 8.
11. Utilisation selon la revendication 9 ou 10 pour le renforcement d'hydroxyapatites naturelles, notamment l'émail dentaire, la dentine, les os, ainsi que les céramiques artificielles à base de phosphate de calcium destinées à des applications médicales, notamment implants dentaires, dispositifs d'implantation percutanés ou parodontaux, prothèses osseuses utilisées en chirurgie orthopédique, maxillo-faciale ou spinale.
12. Procédé de renforcement de matériaux à base d'apatite, comprenant l'étape consistant à appliquer sur le matériau à base d'apatite une composition comprenant un dérivé de titane et de fluor telle que définie dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, ladite composition possédant, à l'état solubilisé, un pH inférieur ou égal à 6.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, préalablement à l'application de la composition, une étape de traitement avec un composé acide ou déminéralisant est réalisée.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le composé acide ou déminéralisant est notamment l'acide citrique, l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide tartrique.
15. Utilisation d'au moins un dérivé de titane et de fluor répondant à la formule générale (I) ci-après :
TiFxRy (I) dans laquelle x est un entier variant de 1 à 6 et y est 0, 1 ou 2, et R représente un composé choisi parmi K, Na ou NH4, ou un ligand L de formule (II) ci-après :
dans laquelle m est 0 ou 1 et n est 0, 1 ou 2; à l'état de base ou de sel d'addition à un acide, ainsi qu'à l'état d'hydrate ou de solvat, en tant qu'agent anti-coloration des matériaux à base d'apatite dans une composition à usage buccal.
16. Utilisation selon la revendication 15, caractérisée en ce que la composition possède, à l'état solubilisé, de préférence en milieu aqueux, un pH inférieur ou égal à 6.
17. Utilisation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les ligands L sont notamment les dérivés d'acide benzoïque, notamment l'acide hydroxy-2- benzoïque de formule (IV) ci-après et ses dérivés :
, l'acide hydroxy-3-benzoïque de formule (V) ci-après et ses dérivés
, l'acide hydroxy-4-benzoïque de formule (VI) ci-après et ses dérivés :
, l'acide dihydroxy-2,3-benzoïque de formule (VII) ci-après et ses dérivés :
, l'acide dihydroxy-3,4-benzoïque de formule (VIII) ci-après et ses dérivés
18. Utilisation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en que le composé dérivé de titane et de fluor est le composé représenté par la formule suivante (III) :
19. Utilisation selon la revendication 15, caractérisée en ce que le dérivé de titane et de fluor est notamment le tétrafluorure de titane de formule TiF4, l'hexafluorotitanate de potassium de formule K2TiF6, l'hexafluorotitanate de sodium de formule Na2TiF6, l'hexafluorotitanate d'ammonium de formule (NH4)2TiF6.
20. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée en ce que la composition possède une teneur en titane variant d'environ 10 à environ 1000 ppm, de préférence d'environ 300 ppm et une teneur en ions fluor variant d'environ 50 à environ 1500 ppm, de préférence d'environ 240 ppm.
21. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée en ce que la composition comprend, pour une administration topique, un composé dérivé de titane et de fluor en une quantité telle que la teneur en titane soit supérieure à 0,001 % en poids, de préférence comprise entre 0,01 et 0,1 % en poids par rapport au poids total de ladite composition.
22. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 à 21 , caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un composé fluoré supplémentaire, notamment un sel de fluor, par exemple le fluorure de sodium ou le monofluorophosphate de sodium, en une quantité variant d'environ 50 ppm à environ 1500 ppm, de préférence d'environ 100 ppm à environ 500 ppm.
23. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 15 à 22, caractérisée en ce que la composition est administrée par voie topique sous forme d'un dentifrice, d'une poudre à diluer, d'un spray, d'une gomme à mâcher, d'une pastille à sucer, d'un gel, d'un implant buccal tel qu'un patch, d'un bain de bouche, d'une solution.
24. Procédé de protection des matériaux à base d'apatite contre la coloration, comprenant l'étape consistant à appliquer sur le matériau à base d'apatite une composition comprenant un dérivé de titane et de fluor telle que définie selon l'une quelconque des revendications 15 à 23, ladite composition possédant, à l'état solubilisé, un pH inférieur ou égal à 6.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que, préalablement à l'application de la composition, une étape de traitement avec un composé acide ou déminéralisant est réalisée.
26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que le composé acide ou déminéralisant est notamment l'acide citrique, l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide tartrique.
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