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Title:
COMPOSITION FOR REPAIRING INCIPIENT TOOTH DECAY AND METHOD FOR PREPARING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/126890
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a composition for repairing incipient tooth decay that comprises a matrix (preferably a gel) and nanoparticles included and/or dispersed in said matrix, where said matrix and said nanoparticles include silicon, calcium and phosphate ions; and a method for preparing said composition.

Inventors:
COVARRUBIAS GALLARDO CRISTIÁN MAURICIO (CL)
SANDOVAL CARRASCO GUILLERMO OCTAVIO (CL)
Application Number:
CL2018/050137
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
UNIV CHILE (CL)
International Classes:
A61K6/02; A61K8/21; A61K8/24; A61Q11/00; C04B35/624
Foreign References:
Other References:
TAPIA, V. ET AL.: "Síntesis de resinas compuestas a base de hanoparticulas ceramicas con propiedades remineralizante y de liberation de fluoruro. Trabajo de Investigation", REQUISITE PARA OPTAR AL GRADO DE MAGISTER EN CIENCIAS ODONTOLOGICAS, ;ON MENTION EN CARIOLOGIA, 4 September 2017 (2017-09-04), pages 1 - 63, XP055622838, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190326]
CADIZ, M. ET AL.: "Optimization de la preparation de andamios bionanocompósitos para regeneration ósea basados en biopolíméros y nanopartículas bioceramicas.", FACULTAD ODONTOLOGIA - UNIVERDAD DE CHILE, 12 December 2016 (2016-12-12), XP055622843, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190326]
VALENZUELA, F. ET AL.: "Preparation and bioactive properties of novel bone-repair bionanocomposites based on hydroxyapatite and bioactive glass nanoparticles", JOURNAL OF VIOSME MATERIALS RESEARCH PART B: APPLIED BIOMATERIALS, vol. 100B, no. 6, 16 June 2012 (2012-06-16), pages 1672 - 1682, XP055622867
Attorney, Agent or Firm:
JARRY IP SPA et al. (CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Una composición para la reparación de caries dental incipiente que comprende una matriz y nano-partículas incluido en dicha matriz, CARACTERIZADA porque dicha matriz y dichas nanopartículas incluyen iones de silicio, calcio y fosfato.

2. La composición de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dicha matriz es un gel.

3. La composición de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dicha matriz y dichas nano-partículas comprenden dióxido de silicio (S1O2), óxido de calcio (CaO) y pentóxido de fósforo (P2O5).

4. La composición de la reivindicación 3, CARACTERIZADA porque las nano- partículas comprenden adicionalmente flúor (F).

5. La composición de la reivindicación 3, CARACTERIZADA porque la matriz tiene una composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si02:6P20s.

6. La composición de la reivindicación 4, CARACTERIZADA porque las nano- partículas tienen una composición molar correspondiente a 58SiO2:40CaO:5P2O5:F.

7. La composición de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque comprende entre 97,5-99,5% de matriz y 0,5-2, 5% de nano-partículas.

8. La composición de la reivindicación 7, CARACTERIZADA porque comprende entre 97,5-99,5% de matriz con composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si02:6P205 y 0,5-2, 5% de nano-partículas de composición molar correspondiente a 58SiO2:40CaO:5P2Os:F.

9. Un método para la preparación de una composición para la reparación de caries dental incipiente, CARACTERIZADO porque comprende los pasos de:

- preparar nano-partículas que incluyen iones de silicio, calcio y fosfato mediante el método sol-gel;

- añadir dichas nano-partículas a una solución precursora de una matriz que incluye iones de silicio, calcio y fosfato; y - permitir gelificar la mezcla anterior, hasta obtener la composición.

10. El método de la reivindicación 9, CARACTERIZADO porque las nano-partículas se preparan mediante los pasos de:

- agregar nitrato de calcio (Ca(N03)2‘3H20) disuelto en agua a una solución con tetraortosilicato en etanol 95% para formar una primera mezcla;

- ajustar el pH de la primera mezcla entre 1 y 2;

- agregar a la primera mezcla una solución de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH4H2P04) y fluoruro de amonio (NH4F) en agua para formar una segunda mezcla;

- ajustar el pH de la segunda mezcla entre 10 y 11 ;

- agitar la mezcla obtenida del paso anterior; y

- mantener en reposo la segunda mezcla para obtener un precipitado que contiene las nano-partículas.

11. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque la solución de nitrato de calcio (Ca(N03)2‘3H20) en agua posee una concentración de entre 6,0-

7,0% p/v.

12. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque la solución de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH4H2P04) en agua posee una concentración de entre 0,10-0,20% p/v.

13. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque la solución de fluoruro de amonio (NH4F) en agua posee una concentración de entre 0,01-0,05% p/v.

14. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque luego de ajustar el pH de la segunda mezcla, ésta se agita por 48 horas a 30°C.

15. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque el precipitado con las nano-partículas adicionalmente se purifica mediante centrifugación/re- dispersión en agua a 12.000 rpm.

16. El método de la reivindicación 15, CARACTERIZADO porque las nano- partículas purificadas se liofilizan y posteriormente se calcinan a 700°C por 3 horas.

17. El método de la reivindicación 9, CARACTERIZADO porque la solución precursora de la matriz se prepara mediante los pasos de:

- hidrolizar tetraetilortisolicato Si(OC2Hs)4 en etanol 95% acidificado; y

- agregar trietilfosfato (C2Hs)3P04 (>99%) y de Ca(N03)2‘3H20 para formar la solución precursora de la matriz.

18. El método de la reivindicación 17, CARACTERIZADO porque el tetraetilortisolicato Si(OC2Hs)4en etanol posee una concentración entre 27-29% v/v.

19. El método de la reivindicación 17, CARACTERIZADO porque la concentración de trietilfosfato (C2Hs)3P04 (>99%) en la solución precursora es entre 2, 0-2, 3% v/v. 20. El método de la reivindicación 17, CARACTERIZADO porque la concentración de Ca(N03)2‘3H20 en la solución precursora es entre 3, 0-3, 5% p/v.

Description:
COMPOSICIÓN PARA LA REPARACIÓN DE CARIES DENTAL INCIPIENTE Y MÉTODO DE PREPARACIÓN DE LA MISMA

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona a preparaciones de uso dental, en particular proporciona una composición para la reparación de caries dentales incipientes que comprende una matriz y nano-partículas, y un método para la preparación de dicha composición.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La caries dental es una enfermedad de alta prevalencia en el mundo, cuya prevención y tratamiento se compone de un conjunto variado de prácticas clínicas y sociales. La caries dental resulta de un proceso de desmineralización del tejido duro dentario constituido por la fase mineral hidroxiapatita, debido a la acción de los ácidos orgánicos generados producto del metabolismo de fermentación de los carbohidratos llevado a cabo por las bacterias adheridas a la superficie dentaria (R.H Selwitz, A.l. Ismail, N.B. Pitts. Dental caries. Lancet. 369, 51 , 2007). Si esta biopelícula no es removida de la superficie dentaria, el proceso de desmineralización progresa en el tiempo, produciendo una lesión inicial de caries no-cavitada conocida como lesión de mancha blanca (LMB), caries temprana o incipiente, que se manifiesta como una pérdida de translucidez del esmalte, la presencia de una superficie opaca y sin brillo; y que a micro y nano-escala se caracteriza por el aumento de la microporosidad y de los espacios entre los cristales de hidroxiapatita. A medida que la biopelícula continúa madurando sobre una caries incipiente, el grado de desmineralización progresa, produciéndose la cavitación de la lesión.

Las observaciones clínicas sugieren que la lesión de caries se puede detener en cualquiera de los estados de su desarrollo, mientras no exista cavitación (E. Kidd. The implications of the new paradigm of dental caries. J Dent. 39 Suppl 2,3, 201 1 ). Por tanto, si la superficie del diente se encuentra intacta, las lesiones de caries detectadas clínica o radiográficamente no necesitan un tratamiento restaurador, sino medidas preventivas que persigan devolver el equilibrio perdido, preservando al máximo el tejido dentario original, idealmente evitando que se produzca la enfermedad o interceptando su progreso con la menor pérdida de tejido duro posible.

En este sentido, actualmente existe un mayor énfasis en desarrollar tecnologías de remineralización orientadas al tratamiento de las lesiones cariosas en etapas tempranas. El producto odontológico más tradicional orientado al control de caries incipientes es el barniz fluorado, el cual consiste en una matriz de resina natural con altos contenidos de ion fluoruro. Aunque el efecto de la fluorterapia en desacelerar la desmineralización o promover algún grado de remineralización se ha observado a través de trabajos in vitro e in vivo (J.D.B Featherstone. Clinical aspects of de/remineralization of teeth. Adv Dent Res. 49, 175, 1995), el mecanismo presenta limitaciones: no existe evidencia que la terapia con fluoruro conduzca a la efectiva formación de fluorapatita, sino que permite que el tejido ya existente sea más insoluble y presente mejores propiedades mecánicas. Más recientemente, se desarrolló el producto comercial ICON ® , a base de una resina de baja viscosidad fotopolimerizable denominado“infiltrante”, debido a que la resina“infiltra” el tejido dental afectado sin necesidad de la apertura mecánica de una cavidad. Este infiltrante presenta evidencia clínica en reducir el avance de lesiones tempranas (M.B. Altarabulsi, M. Alkilzy, M. Petrou, C. Splieth, Clinical safety, quality and effect of resin infiltration for proximal caries. Eur J Paediatr Dent. 15, 39, 2014), creando una barrera de difusión entre la superficie dental y la acción desmineralizadora del medio. Sin embargo, ICON ® es una resina acrílica que no presenta componentes bioactivos, y, por lo tanto, no posee la capacidad para estimular el proceso de remineralización y reparación de la lesión.

Un producto conocido en el estado de la técnica como agente remineralizante es el material biocerámico denominado vidrio bioactivo (VB), conocido por su capacidad para estimular la cristalización de hidroxiapatita, promover la actividad osteogénica de las células formadoras de tejido óseo y presentar cierto grado de actividad antimicrobiana (J.R. Jones. Review of bioactive glass: from Hench to hybrids. Acta Biomater. 9, 4427, 2013). Debido a su comprobada capacidad para formar hidroxiapatita cristalina en contacto con los medios fisiológicos, este material de composición típica 45%Si0 2 - 24,5% Na2Ü - 24,5% CaO - 6% P 2 O 5 se utiliza como agente activo remineralizante en algunos productos dentales, principalmente orientados a resolver el problema de la sensibilidad dentaria. El vidrio bioactivo utilizado en productos de aplicación odontológica comercial está en forma de micropartícula (~ 12 pm) y bajo el nombre de la tecnología Novamin ® . Si bien las investigaciones muestran que el vidrio bioactivo es un potencial agente remineralizador para lesiones no cavitadas, las formulaciones realizadas hasta la fecha comprenden una pasta comercial con VB micrométrico o polvo de VB suspendido en agua, lo cual no permite una acción prolongada semejante al barniz fluorado o a la resina infiltrante ICON ® . Si bien existen estudios de matrices poliméricas con nano-partículas de VB, éstos están orientados a la regeneración de tejido óseo, por lo que la composición es más compleja y combina la bioactividad de las partículas inorgánicas con las propiedades de soporte de una matriz polimérica tridimensional, que permite promover la unión celular, el crecimiento y la deposición mineral para la formación de nuevo tejido óseo (F. Valenzuela, C. Covarrubias, C. Martínez, P. Smith, M. Síaz-Dosque, M. Yazdani-Pedram. Preparation and bioactive properties of novel bone-repair bionanocomposites on hydroxiapatite and bioactive glass nanoparticles. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 100(6), 1672-82, 2012), es decir, no son formulaciones que puedan ser aplicadas en clínica dental para la reparación de caries dental incipiente.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un primer objeto de la invención es una composición para la reparación de caries dental incipiente que comprende una matriz y nano-partículas incluidas dicha matriz, caracterizada porque dicha matriz y dichas nanopartículas incluyen iones de silicio, calcio y fosfato, donde preferentemente dicha matriz es un gel.

En una modalidad preferida, dicha matriz y las nano-partículas comprenden dióxido de silicio (S1O2), óxido de calcio (CaO) y pentóxido de fósforo (P2O5). Más particularmente, las nano-partículas comprenden adicionalmente flúor (F). En otra modalidad preferida, la matriz tiene una composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si02:6P205, y la nano-partícula tiene una composición molar correspondiente a 58SiO 2 :40CaO:5P 2 Os:F.

Preferentemente, la composición comprende entre 97,5-99,5% de matriz y 0,5- 2,5% de nano-partículas, más preferentemente comprende entre 97,5-99,5% de matriz con composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si0 2 :6P 2 0s y 0,5-2, 5% de nano-partículas de composición molar correspondiente a 58SiO 2 :40CaO:5P 2 O 5 :F.

Un segundo objeto de la invención es un método para la preparación de una composición para la reparación de caries dental incipiente, que comprende los pasos de:

- preparar nano-partículas que incluyen iones de silicio, calcio y fosfato mediante el método sol-gel;

- añadir dichas nano-partículas a una solución precursora de una matriz que incluye iones de silicio, calcio y fosfato; y

- permitir gelificar la mezcla anterior, hasta obtener la composición. Particularmente, las nano-partículas se preparan mediante los pasos de:

- agregar nitrato de calcio (Ca(N03) 2 ‘3Fl 2 0) disuelto en agua a una solución con tetraortosilicato en etanol 95% para formar una primera mezcla; - ajustar el pH de la primera mezcla entre 1 y 2;

- agregar a la primera mezcla una solución de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH 4 H 2 P0 4 ) y fluoruro de amonio (NH 4 F) en agua para formar una segunda mezcla;

- ajustar el pH de la segunda mezcla entre 10 y 11 ;

- agitar la mezcla obtenida del paso anterior; y - mantener en reposo la segunda mezcla para obtener un precipitado que contiene las nano-partículas.

En una realización preferida, la solución de nitrato de calcio (Ca(N03) 2 ‘3H 2 0) en agua posee una concentración de entre 6, 0-7,0% p/v, la solución de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH4H2PO4) en agua posee una concentración de entre 0,10- 0,20% p/v, la solución de fluoruro de amonio (NH4F) en agua posee una concentración de entre 0,01-0,05% p/v.

Preferentemente, luego de ajustar el pH de la segunda mezcla, ésta se agita por 48 horas a 30°C. Adicionalmente, el precipitado con las nano-partículas se purifica mediante centrifugación/re-dispersión en agua a 12.000 rpm, y luego se liofilizan y se calcinan a 700°C por 3 horas.

En otra realización preferida, la solución precursora de una matriz se prepara mediante los pasos de: - hidrolizar tetraetilortisolicato Si(OC2Hs)4 en etanol 95% acidificado; y

- agregar trietilfosfato (C 2 Hs)3P0 4 (>99%) y de Ca(N03) 2 ‘3H 2 0 para formar la solución precursora de la matriz.

Preferentemente, el tetraetilortisolicato Si(OC2Hs)4 en etanol posee una concentración entre 27-29% v/v, la concentración de trietilfosfato (C 2 Hs)3P0 4 (>99%) en la solución precursora es entre 2, 0-2, 3% v/v, y la concentración de

Ca(N03) 2 ‘3H 2 0 en la solución precursora es de entre 3, 0-3, 5% p/v.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las FIG. 1 muestra imágenes de microscopía electrónica de barrido SEM de muestras antes de someterse a ensayos de bioactividad. (FIG. 1A) control; (FIG. 1 B) barniz de flúor sobre lesiones de mancha blanca; (FIG. 1C) gel de vidrio bioactivo sin nano-partículas sobre lesiones de mancha blanca; (FIG. 1 D) gel de vidrio bioactivo con 1 % de nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado sobre lesiones de mancha blanca. Las FIG. 2 muestra imágenes de microscopía electrónica de barrido SEM de muestras después de someterse a ensayos de bioactividad. (FIG. 2A) barniz de flúor sobre lesiones de mancha blanca; (FIG. 2B) gel de vidrio bioactivo sin nano- partículas sobre lesiones de mancha blanca; (FIG. 2C) gel de vidrio bioactivo con 1 % de nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado sobre lesiones de mancha blanca; (FIG. 2D) esmalte dental sano.

Las FIG. 3 muestran gráficos de espectro infrarrojo de muestras antes y después de someterse a ensayos de bioactividad. (FIG. 3A) muestras tratadas con barniz de flúor; (FIG. 3B) muestras tratadas con gel de vidrio bioactivo; (FIG. 3C) muestras tratadas con gel de vidrio bioactivo con 1 % de nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado.

La FIG. 4 muestra imágenes de microscopía electrónica de barrido SEM de muestras tratadas con gel de vidrio bioactivo y gel de vidrio bioactivo con 1 % de nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado después de someterse a ensayos de desafío con ácidos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una composición para la reparación de caries dental incipiente, que comprende una matriz (preferentemente un gel) y nano- partículas, ambos biológicamente activos, que al estar mezclados potencia sorprendentemente la bioactividad de la composición.

En particular, tanto la matriz como las nano-partículas comprenden iones de silicio, calcio y fosfato que permiten remineralizar la lesión de caries incipiente mediante la formación de una fase mineral equivalente a la hidroxiapatita del esmalte original. El producto descrito en la presente invención es completamente novedoso, pues en el estado de la técnica hasta la fecha no se conoce una composición que tanto la matriz como las nano-partículas que incluye tengan los mismos elementos químicos (iones de silicio, calcio y fosfato).

A su vez, la presente invención también se refiere a un método de preparación de dicha composición, que comprende mezclar la matriz y las nano-partículas previamente preparadas, preferentemente en una proporción entre 97,5-99,5% de la matriz y 0,5-2, 5% de las nano-partículas, más preferentemente entre 98,5-99,0% de la matriz y 1 ,0-1 , 5% de las nano-partículas, sin limitarse a dichas proporciones.

Todos los términos técnicos y científicos utilizados para describir la presente invención tienen el mismo significado entendido para una persona con conocimientos medios en el campo técnico en cuestión. No obstante, para definir con más claridad el alcance de la invención, a continuación, se incluye una lista de la terminología utilizada en esta descripción.

Se debe entender por“caries”, una patología dental causada por la acción de microorganismos adheridos al diente a través de una biopelícula, los que en presencia de azúcares fermentables de la dieta generan ácidos que difunden en la interfase entre la biopelícula dental y el tejido duro del diente. Esto produce una desmineralización, inicialmente sub-superficial, progresiva del diente que puede provocar cavidades que alcanzan a los tejidos profundos del diente.

Se debe entender por“caries incipiente” o“lesión de mancha blanca” (LMB), una lesión inicial de caries no-cavitada que se manifiesta como una pérdida de translucidez del esmalte, la presencia de una superficie opaca y sin brillo, y que a micro y nano-escala se caracteriza por el aumento de la microporosidad y de los espacios entre cristales de hidroxiapatita.

Se debe entender por“gel”, una intrincada red de partículas unidas entre sí con espacio suficiente entre ellas para atrapar moléculas de agua y otros compuestos en su estructura tridimensional, que forma un semi-sólido con dos fases: una fase sólida y una líquida. En este caso en particular, el gel no sólo cumple la función de soporte estructural, sino que también es biológicamente activo.

Se debe entender por“nano-partícula”, una partícula que posee una dimensión menor que 100 nm, que se comporta como una unidad completa con respecto a sus propiedades fisicoquímicas.

Se debe entender por“bioactivo” o con “actividad biológica”, un material que proporciona una respuesta biológica apropiada y resulta en la formación de una unión entre el material y el tejido donde se aplica. En particular, una“cerámica bioactiva” es aquella que forma hidroxiapatita biológicamente activa a través de reacciones químicas de su superficie con los fluidos líquidos circundantes.

Se debe entender por“vidrio bioactivo” (VB), un material de vidrio-cerámica con actividad biológica cuya composición contiene principalmente S1O 2 , CaO y P 2 O 5 . Puede contener adicionalmente Na2Ü o elementos minerales tales como Cu, Li, F, etc.

Un primer objeto de la presente invención se refiere a una composición para la reparación de caries dental incipiente, que comprende una matriz y nano-partículas incluidas y/o dispersas en dicha matriz, donde dicha matriz y dichas nano-partículas incluyen iones de silicio, calcio y fosfato.

En una modalidad preferida, la matriz es un gel que comprende dióxido de silicio (S1O2), óxido de calcio (CaO) y pentóxido de fósforo (P2O5), preferentemente en una composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si02:6P20s. En esta realización particular, dicha matriz es vidrio bioactivo (VB) en gel.

En una modalidad preferida, las nano-partículas también comprenden dióxido de silicio (S1O2), óxido de calcio (CaO) y pentóxido de fósforo (P2O5) al igual que la matriz, y adicionalmente se puede modificar agregando un ion metálico que puede seleccionarse del grupo que consiste de flúor (F), cobre (Cu), litio (Li), u otro, sin restringirse a estos elementos mencionados. Preferentemente, las nano-partículas de la presente invención están modificadas con flúor, obteniendo una composición molar final correspondiente a 58SiO 2 :40CaO:5P 2 Os:F, denominado gel de vidrio bioactivo con nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado (Gel nVBF). La mezcla de estas nano-partículas bioactivas con flúor con la matriz bioactiva potencia la actividad de la composición, reparando las lesiones de caries incipientes en pocos días. Por otra parte, si las nano-partículas se modifican con Cu, además de las propiedades reparadoras se obtiene un efecto antibacteriano, mientras que si las nano-partículas se modifican con Li, se obtiene propiedades odontogénicas superiores a las nano-partículas sin modificar.

Preferentemente, la composición comprende entre 97,5-99,5% de matriz y 0,5- 2,5% de nano-partículas, más preferentemente comprende entre 97,5-99,5% de matriz con composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si0 2 :6P 2 0s y 0,5-2, 5% de nano-partículas de composición molar correspondiente a 58SiO 2 :40CaO:5P 2 Os:F, y aún más preferentemente comprende entre 98,5-99,0% de matriz con composición molar correspondiente a 58Ca0:36Si02:6P20s y 1 ,0- 1 ,5% de nano-partículas de composición molar correspondiente a

58SiO2:40CaO:5P2O5:F. Sin embargo, cualquier persona con conocimientos medios en el estado de la técnica puede inferir que los rangos de matriz/nano- partícula pueden variar, sin restringirse a los valores previamente descritos.

En la Tabla 1 , se muestra un análisis comparativo entre una modalidad preferida de la invención (gel de vidrio bioactivo con nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado) y productos comerciales utilizados en la práctica clínica dental.

Tabla 1. Comparación de modalidad de invención versus productos comerciales

Un segundo objeto de la invención es un método para la preparación de la composición para la reparación de caries dental incipiente, que comprende los pasos de preparar nano-partículas que incluyen iones de silicio, calcio y fosfato mediante el método sol-gel, añadir dichas nano-partículas a una solución precursora de una matriz que incluye iones de silicio, calcio y fosfato, y permitir gelificar la mezcla anterior, hasta obtener la composición para la reparación de caries dental incipiente. Debe entenderse por el término“preparar”, sinónimo de obtener, fabricar o sintetizar la matriz, la nano-partícula o su mezcla, en su concepción más amplia.

Particularmente, para preparar las nano-partículas mediante el método sol-gel se agrega nitrato de calcio (Ca(N03) 2 ‘3H 2 0) disuelto en agua a una solución con tetraortosilicato Si(OC2Hs)4 en etanol 95% para formar una primera mezcla; luego se ajusta el pH de la primera mezcla entre 1 y 2; después se agrega a la primera mezcla una solución de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH4H2PO4) y fluoruro de amonio (NH4F) en agua para formar una segunda mezcla; se ajusta el pH de la segunda mezcla entre 10 y 11 ; se agita la mezcla obtenida del paso anterior; y se mantiene en reposo la segunda mezcla para obtener un precipitado que contiene las nano-partículas. En una realización particular, la solución de nitrato de calcio (Ca(N03) 2 ‘3H 2 0) en agua posee una concentración de entre 6, 0-7,0% p/v, la solución de de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH4H2PO4) en agua posee una concentración de entre 0,10-0,20% p/v, la solución de de fluoruro de amonio (NH4F) en agua posee una concentración de entre 0,01-0,05% p/v. Preferentemente, cuando se agrega a la primera mezcla la solución de dihidrógeno de fosfato de amonio (NH4H2PO4) y fluoruro de amonio (NH4F) en agua, simultáneamente se ajusta el pH entre 10 y 11 , lo que produce la formación de una suspensión que contiene las nano-partículas. Esta suspensión se mantiene en agitación por 48 horas a 30°C, y luego se mantiene en reposo o se decanta por 24 horas a temperatura ambiente para obtener un precipitado con nano-partículas. Este precipitado se purifica mediante ciclos de centrifugación/re-dispersión en agua a 12.000 rpm, procedimiento que también permite la separación de las nano- partículas entre sí. Finalmente, las nano-partículas purificadas se calcinan a 700°C por 3 horas para obtener un polvo fino de color blanco.

Particularmente, la solución precursora de una matriz se prepara mediante los pasos de hidrolizar tetraetilortisolicato Si(OC2Fl5)4 en etanol 95% acidificado, y agregar trietilfosfato (C 2 Fl 5 )3P0 4 (>99%) y de Ca(N03) 2 ‘3H 2 0 para formar la solución precursora de la matriz. En una modalidad preferida del método, el tetraetilortisolicato Si(OC2H5)4 en etanol posee una concentración de entre 27-29% v/v, la concentración de trietilfosfato (C 2 Fl 5 )3P0 4 (>99%) en la solución precursora es entre 2, 0-2, 3% v/v, y porque la concentración de Ca(N03) 2 ‘3H 2 0 en la solución precursora es de entre 3, 0-3, 5% p/v.

Finalmente, la cantidad de nano-partículas que se agrega a la solución precursora de matriz depende de la concentración final que se desee obtener: geles con contenido de nano-partículas entre 0,5 y 2,5% en peso. La masa de nano-partículas que se agrega a la mezcla para obtener un determinado contenido (%) de nano- partícula está dada por la siguiente expresión:

(% nano— partículas)x 0,2 x 1000

Masa de nano— partículas ( mg ) = - - Donde la“masa de nano-partícula” se obtiene considerando que la evaporación del etanol de 44,8 mL del sol (o gel) generan una masa de película de 0,2 g.

Los siguientes ejemplos están destinados a ilustrar la invención y sus modalidades preferidas, pero en ninguna circunstancia deberán considerarse para restringir el alcance de la invención, que estará definido por el tenor de las reivindicaciones que aquí se adjuntan.

EJEMPLOS DE REALIZACIÓN

Ejemplo 1. Síntesis de la composición para la reparación dental incipiente.

Para la preparación de la composición, primero se preparó un gel de vidrio bioactivo (VB) con composición molar 58Ca0:36Si0 2 :6P 2 0s. Para ello, se preparó una solución de 4mL de tetraetilortosilicato Si(OC2Hs)4 (TEOS) disuelto en 10 mL de etanol 95% (EtOH) con 0,5 mL de ácido clorhídrico 0,5 N. Se mantuvo la solución en agitación magnética por 20 minutos a temperatura ambiente. Luego, se agregó 0,32 mL de trietilfosfato (TEP) (C 2 H 5 )3P0 4 (>99%) y 0,49 g de Ca(N0 3 ) 2* 3H 2 0. La mezcla resultante se mantuvo en agitación por 3 horas a temperatura ambiente.

Luego se preparó las nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado (nVBF) con composición molar 58 SiO2:40CaO:5P 2 Os:F. Para ello, se preparó una solución en la cual se agregó 7,7 g de nitrato de calcio Ca(N03) 2 ‘3H 2 0 disuelto en 120 mL de agua a una solución de 9,7 mL de tetraortosilicato Si(OC2Hs)4 (TEOS) disuelto en etanol 95%. Se ajustó el pH de la mezcla resultante entre 1 y 2 con HCI 0,5 N. Se agregó dicha mezcla a una solución con 2,1 g de dihidrógeno fosfato de amonio NH4H2PO4 y 0,4 g de fluoruro de amonio NH4F disueltos en 1500 mL de agua destilada, mientras simultáneamente se agregó amoniaco acuoso NH4OH para mantener el pH entre 10 y 1 1 y producir la formación de un precipitado. La suspensión que se obtuvo se mantuvo en agitación por 48 horas a 30°C y luego se decantó por 24 horas a temperatura ambiente. Las nano-partículas que se produjeron se separaron y purificaron mediante ciclos de centrifugación/re- dispersión en agua a 12.000 rpm. El sólido que se obtuvo se calcinó a 700°C por 3h para obtener un polvo fino de color blanco.

Finalmente, se preparó una composición que contenía gel de vidrio bioactivo fluorado con nano-partículas de vidrio bioactivo fluorado (nVBF). Para ello, 4 mL de tetraetilortosilicato Si(OC2Hs)4 se hidrolizaron en 10 mL de etanol 95% acidificado con 0,5 mL de HCI 0,5 N bajo agitación magnética a temperatura ambiente por 20 min. Posteriormente se agregó 0,32 mL de tritetilfosfato (C 2 Hs)3P0 4 (>99%), 0,49 g de Ca(N03) 2 ‘3H 2 0 y 2 mg de nano-partículas de nVBF las que se dispersaron previamente en 30 mL de etanol 95% por 20 min en ultrasonido. La mezcla resultante de Gel con 1 % nVBF se mantuvo en agitación por 3 horas a temperatura ambiente antes de ser aplicada sobre las lesiones del esmalte. Ejemplo 2. Preparación de lesiones artificiales de caries dental incipiente o de mancha blanca (LMB).

Se realizó una recolección de molares maxilares extraídos por distintas razones terapéuticas en la Clínica Odontológica de la Universidad de Chile, con previa autorización de pacientes informados verbalmente y por escrito. Se seleccionaron 15 dientes sanos: sin caries, sin obturaciones, y sin otras alteraciones estructurales del esmalte (cracks, manchas, hipoplasias, etc.). En las caras libres de los dientes seleccionados se delimitaron 4 superficies de esmalte dental de 2 mm 2 , todas a una distancia de 2 mm del límite amelocementario (LAC). El resto de la superficie de los dientes fue cubierta con un barniz de uñas resistente a la corrosión. Los dientes preparados se sumergieron en una solución desmineralizante de ácido acético (CH3COOH 50mM, KH 2 PO 4 2,2 mM, CaC ^FhO 2,2mM; pH 4,4 ajustado con KOH) en agitación y temperatura ambiente por 5 días. La solución se renovó cada 24 horas.

Ejemplo 3. Aplicación de tratamientos sobre LMB Las muestras de LMB se repartieron en los siguientes grupos experimentales: Control (LMB sin tratamiento), BF (LMB con aplicación de barniz flúor, Duraphat ® ), Gel VB (LMB con aplicación de gel de VB sin nano-partículas) y Gel nVBF (LMB con aplicación de composición de gel + 1 % nVBF).

Sobre la superficie limpia y seca de cada LMB se aplicó con microbrush una capa delgada de gel según los grupos experimentales descritos previamente. Luego de la primera aplicación, se secó suavemente con aire comprimido por 10 segundos y se aplicó una segunda capa, repitiendo el proceso de secado por otros 10 segundos. El barniz de flúor se aplicó con pincel en una capa delgada sobre la superficie limpia y seca de cada LMB, según indicaciones del fabricante. En la FIG. 1 , se muestra el estado microscópico de las LMB de los distintos grupos experimentales, en vista frontal y transversal, antes de ser sometidos al ensayo de bioactividad. Las imágenes se obtuvieron con microscopía electrónica de barrido (SEM) de: LMB sin tratamiento (Control, FIG. 1A); Barniz de flúor sobre LMB (BF, FIG. 1 B); LMB tratado con Gel VB sin nano-partículas (Gel VB, FIG. 1 C) y LMB con aplicación de composición de gel + 1 % nVBF (Gel nVBF, FIG. 1 D). Se observa que el grupo Control muestra una superficie mineral irregular, con exposición de prismas del esmalte desmineralizado heterogéneamente en distinto nivel de profundidad (7, 2+1 , 9 pm). Las LMB con aplicación de BF cubre completamente la muestra con una combinación de cristales fluoruro de sodio embebidos en una matriz de resinas orgánicas y de grosor variable (10,8+2,9 pm). El grupo Gel VB presentó una superficie lisa y uniforme, formando una capa delgada (6,7±1 ,2 pm) y con poca presencia de restos minerales atrapados en su espesor. El grupo Gel nVBF presentó una superficie nano-porosa de capa delgada (7, 0+0, 7 pm) con ocurrencia de cracks, y que cubre la totalidad del esmalte dental desmineralizado.

Ejemplo 4. Ensayos de bioactividad

Los grupos experimentales mencionados previamente se sumergieron en saliva artificial (KCI, NaCI, CaCI 2 :2H 2 0, NaH 2 P0 4 :H 2 0, NaS:9H 2 0, Úrea, pH 6,5) con agitación por 12 horas a temperatura ambiente. Luego, se sometieron a un ciclo de remineralización/desmineralización en la secuencia que se detalla a continuación, por 7 días:

- Paso 1 : Inmersión por 3 horas en solución desmineralizante (CH3COOH 50mM, KH 2 P0 4 0,9 mM, CaCI 2 :2H 2 0 1 ,5mM; pH 4,8 ajustado con KOH), con agitación constante y a temperatura ambiente. - Paso 2: Inmersión por 2 horas en saliva artificial, con agitación constante y a temperatura ambiente.

- Paso 3: Inmersión por 3 horas en solución desmineralizante (CH3COOH 50mM, KH 2 P0 4 0,9 mM, CaCI 2 :2H 2 0 1 ,5mM; pH 4,8 ajustado con KOH), con agitación constante y a temperatura ambiente. - Paso 4: Inmersión por 16 horas en saliva artificial, con agitación constante y a temperatura ambiente.

Después de que se completó el ensayo de bioactividad, el área de las lesiones tratadas se analizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), imágenes que se muestran en la FIG. 2. La FIG. 2A se puede observar una LMB tratada con BF, la que presenta una superficie irregular y heterogénea marcada por la presencia de corpúsculos de material orgánico/mineral, sobre esmalte dental parcialmente cubierto. El grosor resulta también heterogéneo (6, 5+2,0 pm). La FIG. 2B muestra una LMB tratada con Gel VB sin nano-partículas, donde se observa una capa mineral uniforme y más gruesa (5,0±1 ,2 pm) que el grupo Gel nVBF. La FIG. 2C muestra una LMB tratada con Gel nVBF, donde la superficie queda cubierta por una capa mineral densa y delgada (3, 2+0, 5 pm) unida íntimamente con el esmalte subyacente. La FIG. 2D, muestra la superficie del esmalte dental sano, correspondiente a una capa mineral amorfa, densa y continua, de pocos nanómetros de espesor (3, 6+0, 3 pm), que cubre la superficie de los prismas del esmalte subyacente. Como se puede observar, la fase mineral que produce el Gel nVBF es similar a la del esmalte dental sano, siendo particularmente más densa y uniforme cuando el gel contiene nanopartículas.

En la FIG. 3A, se muestra un gráfico de espectro infrarrojo del barniz fluorado (BF) y el Gel nVBF, antes y después del ensayo de bioactividad, realizado mediante un espectrómetro infrarrojo con transformadas de Fourier - Reflectancia total atenuada (FTIR-ATR). En este gráfico se puede identificar los principales enlaces químicos existentes en los compuestos analizados, lo que permitió caracterizar su estructura y composición química. Se incluyó, además el espectro infrarrojo del esmalte dental sano, a modo de comparación. En el espectro FTIR-ATR de la lesión tratada con Gel nVBF y luego de 7 días de ser sometida a los ciclos de remineralización/desmineralización, se puede observar la presencia de bandas alrededor de 580, 600 y 1 100 cnr 1 que corresponden a vibraciones específicas del enlace P-0 (·) característico de la estructura de la hidroxiapatita. El espectro de la lesión tratada con Gel nVBF coincide además con la del esmalte dental sano. El símbolo (A) indica señales asociados a enlaces C-O. Los enlaces Si-O-Si (■) y Si-OH (★) corresponden a señales de la estructura del vidrio bioactivo (VB).

En la FIG. 3B, se muestra dos gráficos de espectro infrarrojo: el primero del Gel VB y el segundo de Gel nVBF, antes y después del ensayo de bioactividad, realizado mediante un espectrómetro infrarrojo con transformadas de Fourier - Reflectancia total atenuada (FTIR-ATR). Se puede observar que el espectro de la lesión tratada con el Gel VB sin nano-partículas muestra una transformación parcial de la fase de vidrio bioactivo a los 7 días de tratamiento, sin la aparición completa de la banda de hidroxiapatita. Estos resultados indican que el Gel nVBF repara la lesión de caries incipiente con una fase equivalente en su estructura al componente mineral original del esmalte (hidroxiapatita), y que la formación de apatita bien cristalizada ocurre solamente cuando el gel contiene nanopartículas de vidrio bioactivo fluorado.

Ejemplo 5. Ensayos de desafío ácido Terminado el ensayo de bioactividad, unas muestras de Gel VB y Gel nVBF se sumergieron en 200 mL de bebida cola por 2 minutos (pH 2,4) y otras en 200 mL de ácido láctico, también por 2 minutos (pH 4,4). Esta prueba permitió medir la estabilidad de la fase mineral formada en condiciones que simulan la acción desmineralizante de bacterias cariogénicas o de erosión dental producida por el consumo de bebidas ácidas. Como se puede observar en la FIG. 4 que muestra imágenes SEM de secciones transversales, la fase/capa mineral reparadora que producen los geles, tanto el Gel VB como el Gel nVBF son capaces de resistir los exigentes tratamientos ácidos.