防龋牙膏的配方设计.doc

防龋牙膏的配方设计徐春生（广州市倩采化妆品有限公司 510897）1、定义1.1防龋剂是指添加于牙膏等口腔产品中，能够帮助预防和治疗龋齿的药物成分。1.2 防龋牙膏又称防蛀牙膏，是指添加防龋功效成分，能够帮助预防和治疗龋齿的牙膏。2、药物机理和产品分类2.1 药物机理龋病是一种由口腔中多种因素复合作用所导致的牙齿硬组织进行性病损，表现为无机质的脱矿和有机质的分解，随着病程的发展而有一个从色泽变化到实质性病损的演变过程。其特点是发病率高，分布广。一般平均龋患率可在50左右，是口腔主要的常见病，也是人类最普遍的疾病之一，世界卫生组织已将其与癌肿、心血管疾病并列为人类三大重点防治疾病。预防龋齿的方法一般考虑3种措施：增强牙齿的耐酸性、杀灭龋齿病原菌、分解链球菌突变体产生的葡聚糖或者阻止葡聚糖的合成1。防龋牙膏最常用的的活性成分为氟化物，如氟化亚锡、氟化钠、单氟磷酸钠等2。氟化物防龋是因为它们具有以下几个方面的作用：（1）氟可以直接抑制口腔中细菌生长所需要的能量代谢，抑制细菌向牙面黏附，抑制细菌代谢过程中多种酶的活性，使细菌生长、代谢紊乱或停止。（2）氟与牙齿釉质结构中的羟基磷灰石结合，降低釉质表面的溶解度，增强对酸的抵抗力。（3）氟还可以促进唾液中的钙、磷在牙齿表面附着，有助于牙齿萌出后釉质的继续成熟，龋齿病变部位被破坏的磷灰石的恢复，促进龋损的再矿化。（4）较高浓度的氟化物有杀灭致龋菌和其他细菌的作用。除氟化物以外，已报道的还有厚朴酚、蛋黄免疫球蛋白等活性成分可以通过杀灭导致龋齿的主要细菌变异链球菌、粘性放线菌来达到防龋齿的作用。木糖醇可以减缓口腔酸化，甘油磷酸钙、羟基磷灰石则可以提高牙釉质抗酸能力，这些活性成分的也有防龋作用。2.2 产品分类防龋牙膏一般可分为含氟防龋牙膏和无氟防龋牙膏。含氟牙膏是国内外公认的防龋牙膏，牙膏中添加符合国标GB8372要求的氟化物，就可以达到安全有效防龋的目标，不需要临床验证。添加木糖醇、IgY因子、羟基磷灰石、甘油磷酸钙、中药（如厚朴酚）的牙膏也有不同程度的防龋效果，但需要按照卫生部标准WS/T326.2牙膏功效评价 第2部分：防龋进行临床验证。3、常用类型的防龋剂3.1氟化钠英文名称：Sodium Fluoride，CAS：7681-49-4，化学式：NaF，相对分子质量：41.99，性状：无色立方或四方结晶，对湿敏感。水中溶解度(g/100ml)：15时4，25时4.3，100时5，不溶于乙醇。水溶液部分水解呈碱性反应。新配制的饱和溶液pH为7.4。其水溶液能使玻璃发毛，但其干燥的结晶或粉末可存放在玻璃瓶内。相对密度2.78。熔点993。沸点1704。中等毒性，半数致死量(大鼠，经口)为0.18g/kg。有强刺激性。储存：密封保存。 3.2 单氟磷酸钠英文名称：Sodium Monofluorophosphate，CAS：10163-15-2 ，分子式：Na2PO3F，分子量：143.95，性状：白色粉末或白色结晶，易溶于水，吸湿性强，在25的水溶液中溶解度42g/100g水，没有副作用，没有锈蚀作用，2%水溶液PH值为6.5-8.0， 其化合物稳定，兼容性好，熔点约625。从长期的临床实验可知，单氟磷酸钠作为氟的来源，比其它普通氟化物原料(如氟化钠)要好。单氟磷酸钠可用作食品添加剂增加食物营养，但若超标，则是不安全的。单氟磷酸钠被添加到食品中，每天可补充0.25-5mg氟，相当于摄入了2.5-16mg单氟磷酸钠。3.3 氟化亚锡英文名称：stannous fluoride，CAS：7783-47-3，分子式：SnF2，分子量：156.69，性状：白色单斜晶系结晶。密度：4.75g/cm3，熔点215。沸点850。溶于冷水和氢氟酸中。在水中易水解和氧化。属于有害物品，吞食有害，刺激皮肤，对眼睛有严重伤害。操作时需戴护目镜或面具，不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。3.4 甘油磷酸钙英文名称：英文名 Calcium Glycerophosphas，CAS：27214-00-2，分子式：C3H7CaO6P，分子量：210.14，性状：白色或微黄色结晶性粉末，无臭，几乎无气味，稍有苦味。在空气中微有吸湿性。130时失去结晶水形成无水物，于170以上分解。每g溶于约50ml25水。温度较低时更易溶于水，水溶液呈碱性。不溶于乙醇，能溶于甘油。柠檬酸或乳酸能提高其在水中的溶解度，但加热时易分解。属于食品营养添加剂，无LD50数据，无刺激性，属于对人体安全的物质。3.5 木糖醇英文名称：Xylitol，CAS号：87-99-0，分子式：C5H12O5，相对分子质量：152.15。纯的木糖醇，外形为白色晶体或白色粉末状晶体，几乎无臭，具有清凉甜味，甜度0.651.00(视浓度而异，蔗糖为1.00)，热量1.7104J(4.06cal/g)。熔程9296，沸点216。极易溶于水（约1.6g/ml)，微溶于乙醇和甲醇，热稳定性好，10%水溶液的PH值5.07.0(在PH值38时稳定)。在自然界中，广泛存在于果品、蔬菜、谷类、蘑菇之类食物和木材、稻草、玉米芯等植物中。急性毒性LD50（小鼠经口）为22g/kg，非常安全。ADI不作特殊规定，可直接食用。3.6 卵黄免疫球蛋白(IgY抗体制剂) 3鸡卵黄免疫球蛋白G抗体是一种7S免疫球蛋白，与哺乳动物IgG略有不同。该蛋白质分子量约为180kDa，含两个亚单位，即6770kDa的重链和2230kDa的轻链，又称IgY（Yolk Immunoglobulin），存在于免疫后母鸡的卵黄中。IgY的性质与哺乳动物的IgG相似，正常鸡IgY的等电点约为5.2，具有典型的免疫球蛋白的空间构象。3.7 羟基磷灰石4英文名：Hydroxyapatite，简称：HAP，分子式：Ca10(PO4)6(OH)2，分子量：1004。熔点：1650C，比重：3.16g/cm，溶解度：0.4ppm，Ca/P：1.67。结晶构造：六角晶系，产品外观为白色粉末。羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。3.8 厚朴英文名：CORTEX MAGNOLIAE OFFICINALIS。别名：厚皮、重皮、赤朴、烈朴、川朴、紫油厚朴 药材基源：为木兰科植物厚朴和庐山厚朴的树皮、根皮和枝皮。资源分布：陕西、甘肃、浙江、安徽、江西、福建、湖北、湖南、四川、贵州等地。现在有些地区已多栽培。性味：苦；辛；性温 归经：脾经；胃经；大肠经。 厚朴含厚朴酚（Magnolol）、异厚朴酚（Isomagnolol）、和厚朴酚（Honokiol）、四氢厚朴酚（Tetrahydromagnolol）；尚有厚朴醛（Magnal- dehyde） B、C、D、E，厚朴木脂素（Magnolignan）A、B、C、D、E、F、G、H、I，丁香脂素（Syringaresinol）；亦含挥发油，油中主要成分为桉叶醇（Eudesmol），并含-蒎烯（-Pinene）、-蒎烯（-Pinene）、对聚伞花烯（p-Cymene）等；此外，还含生物碱，木兰箭毒碱（Magnocura- rine）。4、防龋牙膏配方设计举例4.1 含氟牙膏 含氟牙膏配方设计的关键在于氟化物与牙膏其它成分的配伍性。一方面，要避免所加氟化物与牙膏磨擦剂的化学反应，确保有效氟在保质期内始终符合标准的需要；另一方面，通过提高膏体的抗盐性能，确保牙膏具有良好的稳定性，不发生分离出水、变硬或变稀的情况。常用的氟化物为氟化钠、单氟磷酸钠、氟化亚锡。单氟磷酸钠具有最好的配伍性，适合各种磨擦剂类型的牙膏。氟化钠适用于和单氟磷酸钠复配生产双氟牙膏，单独使用时，适用于二氧化硅型牙膏。氟化亚锡一般都是单独使用，适用于焦磷酸钙和二氧化硅型牙膏。4.1.1 氟化钠牙膏54.1.1.1 配方结构见表1原料名称配方C1配方C2用量（%）用量（%）氟化钠0.220.18甘油108聚乙二醇05山梨醇3553去离子水3010二氧化硅2020二氧化钛10食品色素0微量十二醇硫酸钠22香精1.21.2羧甲基纤维素钠0.80.8瓜尔胶0.30.3糖精钠0.250.25合计100.77100.73备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.1.1.2 配方分析氟化钠为氟离子含量最高的氟化物，其用量可根据使用对象不同而调整，成人牙膏一般为0.22-0.3%（相当于1000ppm-1360 ppm氟离子），儿童牙膏一般为0.11-0.18%（相当于500ppm-800 ppm氟离子）。氟化钠与二氧化硅型牙膏有最好的配伍性。4.1.2 单氟磷酸钠牙膏54.1.2.1 配方结构见表2原料名称配方A1配方B1配方C3用量（%）用量（%）用量（%）单氟磷酸钠0.760.760.76碳酸钙42-4800磷酸氢钙042-440二氧化硅3-82-518-25甘油6-156-156-15山梨醇10-2010-2035-55去离子水余量至100余量至100余量至100羧甲基纤维素钠0.8-1.20.8-1.20.5-0.8瓜尔胶0.1-0.30.1-0.30.1-0.3十二醇硫酸钠1.8-2.51.8-2.51.8-2.5焦磷酸钠0.3-0.80.3-0.80苯甲酸钠0.1-0.30.1-0.30香精1.21.21.2糖精钠0.2-0.350.2-0.350.2-0.35食品色素0-微量0-微量0-微量合计100100100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.1.2.2 配方分析单氟磷酸钠离解时产生PO3F2-复离子，再缓慢产生F-离子，因此，不容易失去活性，与各种类型磨擦剂都有良好的配伍性。0.76%单氟磷酸钠相当于1000ppm氟离子，其添加量可根据配方需要和国家标准要求灵活调整。对碳酸钙型牙膏，为确保牙膏的稳定性，需要用PH缓冲剂将膏体的PH值调整到8.2以上6。4.1.3 氟化亚锡牙膏5、74.1.3.1 配方结构见表3。原料名称配方D1配方C4用量（%）用量（%）氟化亚锡0.41-0.530.6焦磷酸亚锡1-2.5氯化亚锡0.9焦磷酸钙42-48二氧化硅23甘油20-2533.7去离子水余量至100余量至100羧甲基纤维素钠0.4-0.6羟乙基纤维素0.6-0.80.7黄原胶0.5十二醇硫酸钠21.5香精1-1.51.1糖精钠0.2-0.30.4焦磷酸钠0.3-0.50.5Pluronic127聚醚树脂2食品色素微量PEG40氢化蓖麻油6柠檬酸0.5柠檬酸钠2.6合计100100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.1.3.2 配方分析0.41%的氟化亚锡相当于1000ppm氟离子，其添加量可根据配方需要和国家标准要求灵活调整。氟化亚锡的稳定性较差，在焦磷酸钙牙膏中，必须添加焦磷酸亚锡稳定锡离子，采用焦磷酸钠稳定PH值；在二氧化硅牙膏中，可使用氯化亚锡稳定锡离子，使用柠檬酸、柠檬酸钠作为PH值稳定剂。4.1.4 双氟牙膏84.1.4.1配方结构见表4原料名称配方A2配方B2配方C5用量（%）用量（%）用量（%）单氟磷酸钠0.7-0.80.7-0.80.7-0.8氟化钠0.05-0.10.05-0.10.05-0.1碳酸钙45磷酸氢钙45二氧化硅20甘油252565十二醇硫酸钠2.52.52.0羧甲基纤维素钠等1.51.51.2香精适量适量适量糖精钠适量适量适量添加剂适量适量适量去离子水余量至100余量至100余量至100合计100100100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.1.4.2 配方分析按照表4的配方制作牙膏样品，定期检测放置后的含氟量，结果见表5。由此可见，各种磨擦剂类型的双氟牙膏都可使牙膏中的可溶氟含量在2年内保持在国家标准范围之内，相对而言，二氧化硅与氟的相容性最好。表5放置时间配方A2配方B2配方C5可溶氟/总氟（mg/kg）可溶氟/总氟（mg/kg）可溶氟/总氟（mg/kg）即时1050/11501050/11701120/11803个月92087510206个月85074792512个月78074680018个月65062074724个月6005837004.2 无氟防龋牙膏4.2.1 木糖醇牙膏94.2.1.1 配方结构见表6原料名称配方C6配方B3配方C7用量（%）用量（%）用量（%）二氧化硅2523磷酸氢钙35丙二醇33聚乙二醇40005甘油（85%）25木糖醇102530黄原胶0.50.20.5聚丙烯酸钠0.51.51.1十二醇硫酸钠110.5尼泊金甲酯0.10.10.1二氧化钛0.3香精110.8糖精钠0.10.2去离子水余量至100合计100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.2.1.2 配方分析木糖醇制剂通过抑制产生龋齿的细菌（链球菌突变体，简称S. 突变体）的生长来发挥防龋齿的作用。实验证明，添加了聚丙烯酸钠的木糖醇牙膏可以显著提高木糖醇在口腔中的滞留时间，更能充分发挥对产生龋齿的细菌的抑制作用，通过日常刷牙，口腔中产生龋齿的S. 突变体数量得以显著减少。牙膏中的木糖醇含量以5-60%为宜，太少起不到防龋作用，太多则口感不佳。聚丙烯酸钠的含量以0.1-1.5%为宜，太少起不到添加剂的作用。木糖醇牙膏中也可以添加氟化物如氟化钠、单氟磷酸钠，进一步增加防龋效果。4.2.2 厚朴酚牙膏104.2.2.1 配方结构表7原料名称配方C8配方B4用量（%）用量（%）甘油106山梨醇5520去离子水余量至100余量至100羧甲基纤维素钠等0.8-1.00.8-1.0糖精钠0.250.25十二醇硫酸钠1.82.4香精1.01.2二氧化硅20-25磷酸氢钙44-48厚朴酚、和厚朴酚0.05-0.10.05-0.1合计100100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.2.2.2 配方分析厚朴酚与和厚朴酚用量在0.006-0.5%时，该牙膏都具有明显的抑制变形链球菌的功能，常规用量在0.05-0.1%。通过幼儿园179名4-6岁儿童试验，采用试验牙膏与对照牙膏刷牙，1年之后龋齿增加数，试验组为0.348个，对照组为1.009个，二者之间有明显的差异。4.2.3 免疫球蛋白IgY牙膏114.2.3.1 配方结构表8原料名称配方C9用量（%）山梨醇70PEG15002去离子水余量至100磷酸二氢钠0.25磷酸钠0.2羧甲基纤维素钠0.6二氧化硅20糖精钠0.15十二醇硫酸钠1.8香精0.8IgY微胶囊0.002色素微量合计100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.2.3.2 配方分析二氧化硅型配方比较适用于IgY试验。牙膏内的IgY微胶囊在常温下一年保持69%的活性，45下8周保持59%的活性。试验组受试者在使用添加抗龋微胶囊牙膏刷牙后，变形链球菌计数和变形链球菌占口腔总厌氧菌群的百分率呈下降趋势，连续使用7天后,变形链球菌计数和变形链球菌占口腔总厌氧菌百分率处于较低水平，与基线比有显著性差异。4.2.4 羟基磷灰石HAP牙膏12、44.2.4.1 配方结构表9原料名称配方A3配方B5用量（%）用量（%）羟基磷灰石5.44.8甘油磷酸钙0.20.2甘油22.425去离子水余量至100余量至100羧甲基纤维素钠等1.21.0十二醇硫酸钠2.01.7碳酸钙45磷酸氢钙45糖精钠0.20.2香精1.01.0焦磷酸钠1.0合计100100备注：以上配方仅供学习参考，不可直接使用。4.2.4.2 配方分析羟基磷灰石是脊椎动物的骨骼和牙齿的重要组成部分，并具有良好的生物相容性和生物活性，它作为牙膏中的添加剂，在每天的刷牙过程中，可从生物物理作用上不断地刺激和活化牙组织。研究证明, 羟基磷灰石是蛋白质和酶等的吸附剂, 加快了牙齿对所缺营养的吸收和补充, 堵塞牙齿中的新生裂缝, 起到了预防龋齿、减少齿垢( 洁齿) 的作用。将30 个儿童( 10 12 岁男孩、女孩)，分成3