Die Erfindung betrifft ein remineralisierendes Dentalmaterial, mit mindestens je einem Kation und einem Anion, die als Part nerionen zur Bildung einer Remineralisationssubstanz ausgebil det sind. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung dieses Dentalmaterials, ein Verfahren zu dessen Anwendung so wie ein Kit zu dessen Herstellung.

Dentalmaterialien für alle Arten der konservativen Behandlung von Zahnhartsubstanzdefekten sind bekannt. Durch eine minera- lisierende Wirkung solcher Materialien soll die bspw. nach ei ner invasiven Behandlung verbliebene natürliche Zahnhartsub stanz gegen weiteren bspw. bakterieninduzierten Abbau stabili siert werden. Eine Mineralisierung kann dabei durch Freiset zung bestimmter Ionen wie Ca2 ⁺ oder F ^~ aus dem Material unter Zutritt geeigneter Gegenionen aus dem Speichel auf oder im Zahnhartgewebe induziert werden. Es bildet sich dann neuer schwerlöslicher anorganischer Feststoff, der verlorengegange nes Mineral in der Zahnhartsubstanz ersetzt (Mineralersatz) . Weitere Ansätze richten sich auf die Bildung mineralischer Feststoffen, v.a. Hydroxylapatit oder anderen Apatiten, ohne dass hierzu der Zutritt von Ca2 ⁺ oder Phosphat-Ionen aus dem Speichel notwendig wäre. Hier werden im Stand der Technik v.a. sog. bioaktive Gläser eingesetzt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Das Mineralisierungspotential von Materialien fußend auf dem Stand der Technik ist in der Regel eingeschränkt. Dies hat ei nerseits mit einer begrenzten Menge verfügbarer, d.h. partiell löslicher geeigneter Ionen im entsprechenden Material zu tun (z.B. Glasionomerzemente) und andererseits damit, dass in den entsprechenden Materialklassen aus Gründen der Materialart der Einsatz nur begrenzter Mengen an Ionenquellen (z.B. Composite mit bioaktiven Gläsern) bei akzeptablen Materialeigenschaften möglich sind. Die Menge der freigesetzten Ionen und/oder des gebildeten Mineralersatzes ist aus solchen Materialien limi tiert, so dass sie für eine nachhaltige Stabilisierung der Zahnhartsubstanz nicht ausreichen kann.

WO2017 /161179A1 offenbart ein Remineralisierungsmittel , wel ches eine 60:40 Mischung aus Bioglass 45S5 und Polyasparagin- säure enthält. Es liefert lediglich eine geringe Konzentration an freisetzbaren Ionen. Zudem sind die Auswahl und Kombinati onsmöglichkeiten von freisetzbaren Ionen und somit die Art der Remineralisierung begrenzt.

US2010/0272764A1 offenbart ein polymerisierbares dentales Harzkomposit mit remineraliserenden Fähigkeiten. Dieses ent hält Mikrokapseln enthaltend jeweils eine Calciumnitratlösung, eine Kaliumhydrogenphosphatlösung und eine Natriumfluoridlö sung. Die Ionen werden durch die semipermeable Membran der Kapseln über ein Konzentrationsgefälle freigesetzt. Die Mikro kapseln sollen durch komplexe Coacervation von gegensätzlich geladenen Polyelektrolyten herstellbar sein. Nachteilig ist auch hier die geringe Konzentration an freisetzbaren Ionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dentalmaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, dass eine wirksame Re mineralisierung ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass we nigstens eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Ge genion in einem Coacervat enthalten ist.

Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be griffe erläutert.

Die Erfindung betrifft ein remineralisierendes Dentalmaterial.

Remineralisierung und Demineralisierung sind biologische Vor gänge, die abwechselnd im Grenzflächenbereich des Zahnes zur Mundhöhle stattfinden und bei denen über den Speichel entweder Mineralionen herausgelöst oder wieder eingebaut werden. Unter Demineralisierung wird der i.d.R. säureinduzierte (bspw. auf grund kariogener Plaque) Mineralverlust des Zahnes aufgrund der Auflösung der anorganischen, v.a. Hydroxylapatit-haltigen Bestandteile des Zahnes verstanden, der ein primärer Prozess bei der Bildung von Karies darstellt (P. Shellis in: Karies,

H. Meyer-Lückel , S. Paris, K.R. Ekstrand eds . , G. Thieme Ver lag, 2012, S. 23) .

Unter Remineralisierung im engeren Sinne wird die An- oder Ab lagerung von mineralartigem Material, v.a. auf Apatit-Basis im Bereich der Zahnoberfläche gefasst (P. Shellis ebd. , S. 23,

26; S. Twetmann, K.R. Ekstrand, ebd., S. 210). Ein solcher Re- mineralisierungsprozess führt bei einer zuvor durch Deminera lisierung geschädigten Zahnsubstanz zu einer gewissen Repara tur der Defekte. Dabei kann sich das Ersatzmineral an beste hende Apatitkristalle des Zahnes anlagern und zu Kristall wachstum führen, es kann aber auch zur Bildung neuer Apatit kristalle kommen. Nach Stand der Forschung wird davon ausge- gangen, dass der natürliche Remineralisierungsprozess in Ge genwart bereits niedriger Fluorid-Konzentrationen gefördert wird.

Unter Remineralisierung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jeder Vorgang verstanden, bei dem anorganisches Material an die bestehende, potentiell durch Demineralisation geschä digte Zahnhartsubstanz durch Präzipitationsprozesse angelagert wird. Die Präzipitation kann dabei das Wachstum bestehender Apatitkristalle der Zahnsubstanz bewirken oder auch zur Bil dung neuen anorganischen Materials am Ort der Remineralisie rung führen. Geeignete anorganische Materialien können vom Apatit abgeleitete Materialien sein oder auch andere schwer lösliche, biokompatible Verbindungen. Sie werden erfindungsge mäß als Remineralisationssubstanz bezeichnet.

Unter Zahnsubstanz wird jegliche mineralisierte Zahnsubstanz verstanden, insbesondere Zahnschmelz, Dentin und Zahnzement.

Partnerionen sind Kationen und Anionen, die gemeinsam eine Re mineralisationssubstanz bilden können.

Coacervation bezeichnet eine Flüssig-Flüssig-Phasenseparation . Ein ionisches Polymer oder Makroion (bspw. ein ionisches Poly phosphat) bildet gemeinsam mit einem mehrwertigen Gegenion (bspw. Calcium) ein Coacervat, das innerhalb der polymeren Lö sung eine polymerreichere Phase bildet.

Coacervate sind über mehrwertige Gegenionen vernetzte Po- lyelektrolyte . Coacervate liegen in wässrigem Medium als hö- herviskose Phase vor. Je nach Höhe der Molekulargewichte der zugrundeliegenden Polyelektrolyte liegen die Coacervate als flüssige, viskose bis visko-plastische Stoffe vor, die phasen separiert im wässrigen Medium vorliegen. Coacervate sind nur in einem bestimmten Bereich des Stoffmengenverhältnisses zwi schen Polyelektrolyt und mehrwertigem Gegenion sowie ab einer Mindestkonzentration des Polyelektrolyten existent. Bei zu niedrigem Gegenionanteil oder zu niedriger Konzentration der Coacervat-Bildner (mehrwertiges Gegenion und Polyelektrolyt) kommt es in Wasser nicht zur Phasenseparation.

Geeignete Coacervate werden gebildet aus anionischen oder ka tionischen Polyelektrolyten und mehrwertigen Kationen oder mehrwertigen Anionen. Geeignete Coacervate enthalten ionisches Polyelektrolyt und dieses vernetzende mehrwertige Gegenionen.

Die Herstellung der Coacervate erfolgt bevorzugt durch Mischen der wässrigen Lösungen von anionischen oder kationischen Po lyelektrolyten und von mehrwertigen Kationen oder Anionen. Da bei werden anionische Polyelektrolyte und mehrwertigen Katio nen gemischt und kationische Polyelektrolyte und mehrwertige Anionen gemischt .

Die Coacervate bilden in der Mischung eine separate flüssige, höherviskose Phase . Die Coacervate werden bevorzugt abge trennt. Dies erfolgt jeweils durch geeignete bekannte Verfah ren wie Dekantieren oder Zentrifugieren. Die isolierten Coa cervate werden bevorzugt gereinigt . Dies erfolgt bevorzugt durch einfaches Waschen mit einem Lösungsmittel, bevorzugt mit Wasser .

Die Erfindung hat erkannt, dass sich in einem Dentalmaterial Partnerionen eines Remineralisationsmaterials mit einem hohen Mineralisierungspotential für ZahnhartSubstanz zur Verfügung stellen lassen, wenn wenigstens eines dieser Partnerionen als Gegenion in einem Coacervat vorliegt. Durch eine mineralisie- rende Wirkung soll die bspw. nach einer invasiven Behandlung verbliebene natürliche ZahnhartSubstanz gegen weiteren bspw. bakterieninduzierten Abbau stabilisiert werden. Eine Minerali sierung kann dabei durch Freisetzung bestimmter Ionen wie Ca ²⁺ oder F ^~ aus dem Material unter Zutritt geeigneter Partnerionen aus dem Speichel auf oder im Zahnhartgewebe induziert werden. Es bildet sich dann neuer schwerlöslicher anorganischer Fest stoff, der verlorengegangenes Mineral in der ZahnhartSubstanz ersetzt (Mineralersatz) .

Demgegenüber ist das Mineralisierungspotential bekannter Den talmaterialien eingeschränkt. Dies liegt einerseits daran, dass die bekannten Komponenten mit mineralisierender Wirkung einem Dentalmaterial nur in begrenzter Menge zugegeben werden können, ohne deren sonstigen Materialeigenschaften zu ver schlechtern. Andererseits liegt dies an der begrenzten Ge schwindigkeit und Menge in der die Ionen in das entsprechenden Dentalmaterial bzw. vom Dentalmaterial abgegeben werden kön nen, bspw. bei bekannten Glasionomerzementen.

Erfindungsgemäße Dentalmaterialien mit mineralisierender Wir kung liegen günstigerweise bei der Anwendung in einer flüssi gen oder pastösen, mindestens aber in einer adaptierbaren Form vor und werden in dieser Form auf die zu behandelnde Zahnhart substanz aufgebracht. Dort werden sie manuell auf die Oberflä che aufgetragen und potentiell in Form gebracht. Da Reminera- lisierungsprozesse i.d.R. eher langsam sind, sollte das Mate rial nach der Erhärtung mindestens für eine gewisse Zeit am Ort der Anwendung verbleiben. In einer für langfristige Be handlungserfolge besonders geeigneten Anwendung verfestigt es sich nach einer gewissen Zeit, wobei die Verarbeitungszeit für die manuelle Bearbeitung ausreichen muss. Die erhärtete Form des Materials dient dann auch dazu, den Ort der Remineralisie- rung vor mechanischer und/oder chemischer Degradation zu schützen. Vor und, sofern vorgesehen, nach der Erhärtung soll ten die Materialien in der Lage sein, Ionen zur Mineralisie rung der Zahnhartsubstanz unter Bildung von Mineralersatz zu liefern .

In einer bevorzugten Anwendung sollen die Dentalmaterialien mit Mineralisierungspotential sinnvoll zur Stabilisierung von Zahnschmelz eingesetzt werden. Dabei kann es sich um partiell durch kariöse Prozesse degradierten Zahnschmelz handeln, um Zahnschmelz im Einwirkbereich invasiver zahnärztlicher Behand lungen oder um durch Fehlbildungen im Zahnschmelz unterminera- lisierten Bereichen (bspw. MIH) . Ein wünschenswertes Dentalma terial mineralisiert die untermineralisierte ZahnhartSubstanz im Kontakt und deckt solche Bereiche mindestens über einen Zeitraum ab, der für die Mineralisierung der Zahnschmelzberei che notwendig ist. Denkbar ist auch ein permanenter Verbleib im Sinne eines Füllungsmaterials . Die Anwendung führt zu einer Stabilisierung der Zahnsubstanz, der die Remineralisierung und den physikalischen Schutz über den Zeitraum der für die Remi neralisierung notwendig ist, umfasst. Idealerweise haftet das entsprechende Material in einer solchen Anwendung auch an der zu behandelnden Stelle.

Eine weitere wünschenswerte spezifische Anwendung mineralisie- render Dentalmaterialien soll die Stabilisierung von bestehen dem oder verbliebenem Dentin zum Ziel haben. Solche Anwendun gen richten sich bspw. auf freiliegendes Dentin im Bereich freiliegender Zahnhälse. Es ist bekannt, dass gerade diese klinische Situation nur schwer zu beherrschen ist, da eine dauerhafte und dichte Versiegelung in diesem Bereich sehr schwierig ist. Dies gilt insbesondere im Bereich der Therapie von Zahnhalskaries, die klinisch nur schwer zu behandeln ist. Das Material hat auch in dieser Anwendung sowohl eine physika lisch schützende als auch eine mineralisierende Wirkung und wirkt auf diesem Wege stabilisierend. Auch hier soll das Mate rial aus klinischen Gründen bereits im Anwendungsschritt am Dentin adhäsiv befestigt werden können.

Eine weitere bevorzugte Anwendung solcher Materialien richtet sich auf die Verwendung als Unterfüllungsmaterial , insbeson dere dann, wenn tiefe Kavitäten vorliegen und u.U. deminerali- siertes Dentin in der Kavität verbleibt. Auch hier sind stabi lisierende Effekte und ein dauerhafter Schutz das Ziel. Es ist ein Problem bei den Materialien im Stand der Technik, dass Un terfüllungen auf Basis von anorganischen Materialien nicht im mer ausreichend chemisch stabil sind und/oder am Untergrund nicht oder nur unzureichend haften.

Eine bevorzugte Anforderung an den gebildeten Mineralersatz ist, dass er chemisch mindestens so stabil gegen ein saures wässriges Milieu ist wie die ZahnhartSubstanz (Hydroxylapa- tit) , besonders bevorzugt ist er stabiler. Mit Stabilität ge gen saures wässriges Milieu ist die Resistenz gegen Auflösung in einem solchen Medium gemeint. Durch Bildung solch chemisch stabiler Mineralersatze wird verhindert, dass sich das Mate rial unter bspw. mikrobiologischer Einwirkung und Bildung von Säure auflöst.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass eines der Partnerionen mehrwertig ist und als Gegenion in einem Coacervat enthalten ist, und ein zweites Partnerion in wässriger Lösung enthalten ist . Bei dieser Ausführungsform kann bevorzugt zusätzlich ein zwei tes Polyelektrolyt enthalten sein, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coacervats . Ist somit das Polyelektro lyt des Coacervats ein kationisches Polyelektrolyt, ist dieses zweite Polyelektrolyt ein anionisches Polyelektrolyt und umge kehrt. Es hat sich gezeigt, dass der Zusatz eines solchen zweiten Polyelektrolyts dazu führt, dass eine zusätzliche Tie fenmineralisation in die Zahnsubstanz (insbesondere Dentin) hinein stattfindet. Dies hat insbesondere bei demineralisier- tem Dentin den Vorteil, dass das Mineralisierungspotential über die Eindringtiefe eines im Coacervat enthaltenen Partne rions verbessert werden kann, sodass eine verbesserte Remine- ralisation in die Tiefe des Dentins hinein stattfinden kann.

Es können erfindungsgemäß beide Partnerionen mehrwertig und als Gegenion je eines Coacervats enthalten sein. Weiter bevor zugt ist eines der Partnerionen zweiwertig, d.h. die Ladung beträgt 2. Bevorzugte Ladungszahlen sind +3, +2, -2 und -3.

Coacervate können neben mehrwertigen Kationen/Anionen auch einwertige Kationen/Anionen enthalten. Es kann bevorzugt sein, dass Anteile der mehr- oder auch einwertigen Kationen antimik robielle Eigenschaften besitzen. Geeignete Kationen mit diesen Eigenschaften sind bspw. Silber- oder Kupferionen. Es kann bevorzugt sein, dass Anteile der mehr oder auch einwertigen Anionen biologische oder auch die Remineralisierung unterstüt zende Wirkungen haben. Es ist besonders bevorzugt, dass als einwertiges Anion Fluorid enthalten ist.

Die anionischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Kationen können bevorzugt ausgewählt sein aus der Gruppe der organischen Polyelektrolyte, bevorzugt bestehend aus

Polymeren und Copolymeren, die Carbonsäuregruppen, Phosphor säuregruppen, Phosphonsäuregruppen und/oder Sulfonsäuregruppen aufweisen sowie deren Salze und deren partielle Ester; bevor zugt Polycarbonsäuren, Polyalkylenphosphorsäuren, Polyalkylen- phosphonsäuren, bspw. Polyvinylphosphonsäure und Polysulfon säuren sowie deren Salze und deren partielle Ester; weiter be vorzugt Poly (meth) acrylsäure, Polyasparaginsäure , Polyitacon- säure und Polyglutaminsäure sowie deren Salze; sauren Proteinen, sauren Proteinderivaten und deren Salzen, vorzugsweise des Lysosyms oder der Gelatine (Typ B) ; sauren Polysacchariden und deren Salzen, vorzugsweise des Car- regenan, des Pektins, der Alginsäure und der Hyaluronsäure.

Bevorzugt weisen die anionischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Kationen mittlere Molekularge wichte (Gewichtsmittel Mw) zwischen 3 kDa und 1500 kDa auf, weiter vorzugsweise zwischen 5 und 500 kDa, weiter vorzugs weise zwischen 8 kDa und 200 kDa, weiter bevorzugt zwischen 8 und 50 kDa.

Die mehrwertigen Kationen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mineralbildenden Kationen; vorzugsweise Metallkationen; weiter vorzugsweise der Metalle der Gruppen 2A, 3B, 3A des PSE sowie der Lanthanoide; weiter vorzugsweise Ba ²⁺ , Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Tb ³⁺ und Yb ³⁺ ; weiter vorzugsweise Ca ²⁺ und/oder Mischungen von Metallkationen mit Ca ²⁺ . Coacervate mit Kationen-Mischungen, z. B. durch partielle Sub stitution von Ca ²⁺ durch insbesondere Sr ²⁺ in Ca-haltigen Coa- cervaten, sind möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines auf Polyacrylsäure und Ca ²⁺ -Ionen basierenden Coacervates sind zur Ausbildung des gewünschten isolierbaren Coacervates mindestens ein pH-Wert von 5 und eine Polyacrylsäure Konzentration von > 1 mg/ml, be vorzugter > 10 mg/ml vorgesehen.

Die kationischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Anionen sind bevorzugt ausgewählt aus organi schen Polyelektrolyten, bevorzugt der Gruppe bestehend aus Po lymeren und Copolymeren, die primäre, sekundäre und/oder ter tiäre Aminogruppen aufweisen sowie deren Salzen; vorzugsweise Polyaminen; weiter vorzugsweise Polyallylamin, lineares oder verzweigtes Polyethylenimin, Chitosan, Polylysin und Polyargi- nin sowie deren Salzen; weiter vorzugsweise Polyallyamin Hyd rochlorid (PAH) .

Eine Ausführungsform von auf kationischen Polyelektrolyten ba sierendem Coacervat kann die Kombination von Polyallyamin Hyd rochlorid (PAH) mit Phosphat oder Hydrogenphosphat als Ge genion sein. In dieser Ausführungsform sollte darauf geachtet werden, dass zur Herstellung des Coacervates das Polyallyamin möglichst protöniert und das Phosphat-Ion möglichst deproto- niert vorliegen.

Bevorzugt weisen die kationischen Polyelektrolyte zur Bildung der Coacervate mit mehrwertigen Anionen mittlere Molekularge wichte (Gewichtsmittel Mw) zwischen 3 kDa und 1500 KDa auf, vorzugsweise zwischen 5 und 500 kDa, weiter vorzugsweise zwi schen 8 kDa und 200 kDa, weiter bevorzugt zwischen 8 und 50 kDa .

Bevorzugt sind die mehrwertigen Anionen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mineralbildenden Anionen, bevorzugt Or- thophosphationen, Diphosphationen, Metaphosphationen, Silika tionen, insbesondere anorganische Silikationen, bevorzugt or- tho, ino und Band-Silikationen, und teilweise organisch modi fizierte Silikationen, insbesondere Alkyloxy-Silikationen, Sulfationen, Wolframationen, Vanadationen, Molybdationen und Carbonationen, weiter bevorzugt Orthophosphationen, Diphospha tionen, Metaphosphationen, Sulfationen, Wolframationen, Vana dationen, Molybdationen, weiter bevorzugt Orthophosphationen und/oder Mischungen von Orthophosphationen mit mineralbilden den Anionen.

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist in einer Ausführungs form bevorzugt eine Flüssigkeit und/oder eine Emulsion und/o der eine Suspension, bevorzugt mit einer dynamischen Viskosi tät größer 50 mPas, bevorzugt größer 100 mPas .

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist in einer weiteren Aus führungsform bevorzugt ein Feststoff, weiter bevorzugt ein Pulver .

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist in einer weiteren Aus führungsform bevorzugt ein Gel oder eine Paste.

Das Dentalmaterial kann 1 bis 100 Gew.-% Partnerionen und Coa- cervat enthalten, bevorzugte Untergrenzen und Obergrenzen sind 5, 10, 15, 25, usw. bis 95 Gew.-%. Die genannten Intervalle von jeweils 5 Gew.-% sind erfindungsgemäß beliebig zu Berei chen aus Untergrenzen und Obergrenzen kombinierbar. Das erfindungsgemäße Dentalmaterial enthält bevorzugt Wasser, bevorzugt zwischen 5 und 95 Gew.-%, bevorzugte Untergrenzen und Obergrenzen sind 5, 10, 15, 25, usw. bis 95 Gew.-%. Die genannten Intervalle von jeweils 5 Gew.-% sind erfindungsgemäß beliebig zu Bereichen aus Untergrenzen und Obergrenzen kombi nierbar .

Erfindungsgemäß kann das Coacervat in einer Ausführungsform einen Wassergehalt von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 75 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 5 bis 60 Gew.-% aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform, bspw. nach Trocknung kann das Coacervat einen Wassergehalt von 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 25 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 5 bis 25 Gew.-% aufweisen.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Konzentration des die Coacervate bildenden Polyelektrolyten und seiner Gegenio nen im Coacervat zwischen 10 und 100 Gew.-% beträgt, bevor zugte Untergrenzen sind 25 oder 40, weiter bevorzugt 45 Gew.- %, bevorzugte Obergrenzen sind 55 oder 75, weiter bevorzugt 85, 90 und 95 Gew. -% .

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass als Partnerion Fluori dionen enthalten sind.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Partnerionen im Dentalmaterial im Wesentlichen löslich vorliegen (insbesondere vor Bildung der Remineralisationssubstanz ) .

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial kann selbsthärtend ausge bildet sein. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das Dentalmaterial eine Verarbeitungszeit und/oder Erhärtungszeit zwischen 1 und 5 min nach ISO 9917:2007 aufweist.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das gehärtete Dentalma terial selbsthaftend ist, bevorzugt eine Scherhaftfestigkeit von mindestens 3,5 MPa auf Zahnschmelz und/oder Dentin auf weist .

Das gehärtete Dentalmaterial weist bevorzugt eine Druckfestig keit größer 50, bevorzugt größer 100, weiter bevorzugt größer 200 MPa und eine Biegefestigkeit größer 20, bevorzugt größer 25 MPa nach ISO 9917:2007 auf.

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial weist ein hohes Minerali sierungspotential für die ZahnhartSubstanz auf und bildet in einer besonders bevorzugten Ausprägung einen Mineralersatz, der eine Löslichkeit in sauren Medien von pH 4,2 aufweist, die unter der Löslichkeit von Hydroxylapatit liegt.

Das Dentalmaterial kann erfindungsgemäß Additive, wie Pig mente, Farbstoffe, Antioxidantien, Konservierungsmittel,

Füllstoffe oder andere Konsistenzbildner, enthalten, die bspw. zur Einstellung der Rheologie zugegeben werden können. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften können inerte an organische oder organische Füllstoffe, wie Silikate, Gläser, Zr0 ₂ , BaSÜ4, S1O2 und Präpolymerisate, dem Dentalmaterial beige mengt werden. Auch Füllstoffe, die die Mineralisation aktiv beeinflussen können, können eingesetzt werden. Hier sind bei spielhaft ionenfreisetzende Gläser wie Ionomergläser und bio aktive Gläser, Hydroxylapatit-Partikel , amorphes Calciumphos phat (ACP) oder Tetracalciumphosphat (TCP) genannt. Hydroxyla- patit, insbesondere als Nanopartikel mit einem mittleren Par tikeldurchmesser von 5-100 nm, ist besonders bevorzugt. Des Weiteren kann durch Zugabe von wasserlöslichen Partikeln aus erfindungsgemäßen Partnerionen, insbesondere Salzen des Calci ums, Phosphats und Fluorids, insbesondere CaCl2- und (NH4)2HPC>4- Partikeln, der Mineralgehalt und das Ionenreservoir für diese Spezies weiter erhöht werden. Ein weiteres bevorzugtes Additiv sind wasserlösliche Citrate. Zur Farbgebung können anorgani sche oder organische Farbpigmente zugegeben werden. Diese kön nen zur Anpassung der Farbe des Materials an die Zahnhartsub stanz dienen oder aber auch zur Einführung eines Kontrastes zwischen Material und Zahn.

Als weitere mögliche Additive können Monomere, z.B. (Meth)ac- rylate, oder doppelbindungshaltige Polyelektrolyte in das Sys tem eingebracht werden. Durch die zusätzliche Möglichkeit, durch einen zweiten Härtungsmechanismus das Polyelektrolytsys tem auszuhärten, können die Eigenschaften des beschriebenen Dentalmaterials zusätzlich beeinflusst werden. Je nach Ausge staltung können die polymerisierbaren Monomereinheiten mit den Polyektrolyten vernetzt werden. Auch eine teilweise Funktiona- lisierung der eingesetzten Coacervate ist möglich.

Unter dem Begriff wässrige Lösung sind erfindungsgemäß auch solche Lösungen zu verstehen, die Wasser in homogener Lösung mit bspw. organischen Lösemittel enthalten. Bevorzugt enthal ten solche Lösungen mehr als 10 Gew.-% Wasser, weiterhin be vorzugt mehr als 50 Gew.-% Wasser, und besonders bevorzugt ist das einzige Lösemittel Wasser.

Polyelektrolyte seien insbesondere verstanden als Polymere, die direkt oder über Spacergruppen an die Polymerkette ange bundene geladene Gruppen tragen. Geladene Gruppen können dabei sowohl negativ geladene Gruppen sein als auch positiv geladene Gruppen. Es ist bevorzugt, dass sich an jeder Polymerkette nur Ladungen eines Vorzeichens befinden. Dabei kann die Zahl der geladenen Gruppen pro Polymerkette in weiten Bereichen variie ren. Bspw. kann die Polymerkette eines geeigneten Polyelektro lyts neben Monomereinheiten, die Ladungsträger tragen, auch Monomereinheiten ohne Ladungsträger enthalten. Bevorzugt be sitzt ein geeigneter Polyelektrolyt eine Löslichkeit von mehr als 1 mg ml ^-1 .

Hergestellt werden Coacervate i.d.R. durch Austausch der Ge genionen gelöster Polyionen gegen solche, die mit dem Polyion Coacervate bilden. Ein solcher Herstellungsschritt wird be reits durch Mischung der in Wasser gelösten Polyionen mit den entsprechenden in Wasser gelösten Coacervat-bildenden Gegenio nen erreicht. Die entstehenden Coacervate werden im Anschluss durch einfache Waschprozesse von überschüssigen Restionen be freit und können als sirupöse bis hin zu hochviskosen oder visko-elastischen Körpern isoliert werden. In einem einfachen Beispiel wird das Natriumsalz der Polyacrylsäure mit CaCl2 ver setzt. Ab einer gewissen Konzentration der Ca ²⁺ -Ionen in der Lösung und einem entsprechenden Verhältnis von Ca ²⁺ /Carboxylat- Verhältnis kommt es zur Phasenseparation, und ein flüssiges, wasserhaltiges Coacervat kann isoliert werden. Coacervate kön nen flüssig in kontinuierlicher/makroskopischer Phase zum Ein satz kommen. Kennzeichnend für die erfindungsgemäßen Coacer vate ist der variable Wassergehalt. Der von der Lösung sepa rierten Coacervatphase kann Wasser entzogen werden, bspw. bis man einen Feststoff erhält. Dieser Wasserentzug ist reversi bel . Die Coacervate können dann bevorzugt gemahlen als Pulver verwendet werden. Die Herstellung der Pulver erfolgt bevorzugt durch Trocknung und anschließende Mahlung der getrockneten Coacervate. Die Trocknung erfolgt bei Temperaturen unter 250°C, vorzugsweise unter 100°C, bspw. bei 60°C bei Normal druck, 40°C im Vakuum oder bevorzugt durch Gefriertrocknung. Die Mahlung ist mit einer Vielzahl der im Stand der Technik beschriebenen Methoden, trocken oder nass, in geeigneten flüs sigen Medien, möglich. Außerdem ist auch die Anwendung als Suspensionen oder Emulsionen möglich. Pulver, Suspension oder Emulsion seien im Folgenden unter dem Begriff fein verteilte Formen zusammengefasst.

Nachfolgend wird der Einfachheit halber ein Coacervat basie rend auf anionischen Polyelektrolyten als Coacervat a) und ein Coacervat basierend auf kationischen Polyelektrolyten als Coa cervat b) bezeichnet.

Wird ein Coacervat mit einer wässrigen Lösung eines Ions

(Partnerion) in Kontakt gebracht, das in der Lage ist mit dem vernetzenden Gegenion des Coacervats eine in Wasser schwerlös liche Verbindung zu bilden, so kommt es zum langsamen Ausfall der schwerlösliehen Verbindung an der Grenzfläche zum Coacer vat .

In einer Ausführungsform basiert das wasserhaltige Coacervat auf Polyacrylsäure und Ca ²⁺ -Ionen. In dieser Ausführungsform kann Phosphat als Partnerion verwendet werden. Für die Minera lisation hat sich in dieser Ausprägung eine Lösung als günstig erwiesen, die (NH ₄₎₂ HPC> ₄ in einer Konzentration von 10 mM bis 250 mM, bevorzugt 130 mM enthält. Der pH-Wert hat in dieser Ausführungsform ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf die Mineralersatz-Bildung. Der pH-Wert sinkt während der Mine ralisation ohne die Verwendung von zusätzlichen Pudern ab.

Eine Verwendung eines Puffers, wie z.B. TRIS, kann sich güns tig auf Eigenschaften des Dentalmaterials auswirken. In einer weiteren Ausführungsform basiert das wasserhaltige Coacervat auf Polyallylamin und Phosphat-Ionen. In diesem Fall können Ca ²⁺ -Ionen als Partnerionen verwendet werden. Zur Mine ralisation haben sich Lösungen als günstig erwiesen, die CaCl2 in einer Konzentration von 10 mM bis 250 mM, besonders bevor zugt 130 mM enthalten. Der pH-Wert hat auch in dieser Ausfüh rungsform einen entscheidenden Einfluss auf die Mineralersatz- Bildung .

In einer Ausführungsform wird die Zahnoberfläche mit einer das Partnerion enthaltenden Lösung über einen gewissen Zeitraum in Kontakt gebracht. Auf diese Oberfläche wird dann das Coacervat aufgebracht und flächig (z.B. als Film) adaptiert, wo es ver bleibt bis eine ausreichende Mineralisierung der Zahnsubstanz stattgefunden hat. Optional kann hierauf ein Coacervat vom an deren Typ aufgebracht werden.

Das Coacervat kann in dieser Anwendungsform einerseits als viskose Flüssigkeit aufgebracht werden. Auf der zahnabgewand- ten Seite kann dann für den gewünschten Zeitraum für einen Schutz der Anordnung gesorgt werden, damit es nicht zum vor zeitigen Verlust der Coacervatschicht kommt. In einer anderen Anwendungsform kann das Coacervat in fein verteilter Form auf die mit dem Partnerion behandelte Zahnoberfläche aufgetragen werden. Hierbei ist auch der Einsatz als Pulver möglich, da im oralen Milieu immer eine ausreichende Menge Wasser vorhanden ist, die für Mineralisierungsprozesse notwendig ist.

In einer anderen Ausführungsform wird das Coacervat in fein verteilter Form mit der Lösung des Partnerions gemischt und in dieser Form auf die zu behandelnde Zahnoberfläche aufgebracht. Auch hier findet die Mineralersatzbildung ausgehend von den Grenzflächen der Coacervat-Teilchen statt, die auf die Zahn substanz mit einwirken kann.

Die Kombination von Coacervaten basierend auf gegensätzlich geladenen Polyelektrolyten führt einerseits zur Bildung von in Wasser unlöslichen, hochvernetzten und festen Interpolymerkom plexen dieser Polyelektrolyte . Andererseits entsteht bei ge eigneter Wahl der Gegenionen, Mineralersatz. Das Material ver festigt sich also unter Bildung anorganischer Feststoffe, de ren Vorläufer Teil der Ausgangskomponenten in Form von Coacer vaten sind.

Grundsätzlich können Komponenten enthaltend die Coacervate a) und b) als flüssige, in Substanz isolierte Komponenten mitei nander gemischt werden, die dann sehr schnell Festkörper bil den. Günstiger kann der Einsatz von fein verteilten Coacerva ten sein, die bei der Anwendung in Gegenwart von Wasser ge mischt werden. Die Verarbeitungs- und Erhärtungszeit solcher Coacervat-Kombinationen kann durch die Wahl der Partikel- bzw. Teilchengrößenverteilung jeweils gesteuert werden. Auch be steht die Möglichkeit Coacervate schichtweise nacheinander aufzutragen .

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die fein verteil ten Komponenten enthaltend Coacervate a) und b) in Gegenwart wässriger Lösungen gemischt und auf die zu behandelnde Zahn substanz aufgetragen werden. Dort verfestigen sie sich primär aufgrund der Bildung der unlöslichen Interpolymerkomplexe. Im weiteren Fortschreiten der Reaktion kommt es zur Freisetzung der Mineralersatz-bildenden Ionen aus Coacervaten sowie zur Bildung des Mineralersatzes im Einwirkbereich der Coacervat- Mischungen sowie im Bereich der ZahnhartSubstanz . In einer Anwendungsform, in der getrocknete, pulverisierte Komponenten enthaltend Coacervate a) und b) miteinander ge mischt werden, müssen vor der Anwendung auf der Zahnsubstanz Wasser oder wässrigen Lösungen zugemischt werden, um die Reak tion zu ermöglichen. Die Zumischung von Wasser oder wässrigen Lösungen erfolgt bevorzugt vor der Anwendung auf der Zahnsub stanz, bspw. durch Einmischen per Hand oder automatische Ver fahren wie die Anmischung per Kapsel.

Pulver und Wasser oder wässrige Lösung werden bevorzugt in ei nem Gewichtsverhältnis zwischen 5:1 bis 1:50, bevorzugt zwi schen 2:1 bis 1:10 und besonders bevorzugt zwischen 2:1 bis 1:2 gemischt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Coacervate a) und b) als Pulver in einem Gewichtsverhältnis (Summe von a) und b) ) zu Wasser oder wässriger Lösung zwischen 2:1 bis 1:10, bevorzugt zwischen 2:1 bis 1:1 und besonders be vorzugt von 3 : 2 gemischt .

Möglich ist auch, die einzelnen Pulver oder die Pulvermischung auf eine feuchte Zahnoberfläche aufzubringen, wo die Reaktio nen im oben genannten Sinne stattfinden.

Eine bevorzugte Ausprägung dieser gemischten pulverisierten Coacervate ist eine Mischung von Ca-Polyacrylsäure-Coacervat mit einem Polyallylamin-Phosphat-Coacervat . Bei diesem ge mischten Coacervaten ist ein Massenverhältnis von 1:1 günstig. Auch sind Masseverhältnisse von 5:3 bis zu 3:5 möglich. Die, ggf. zuzumischende, Wassermenge orientiert sich an der zu er zielenden Mischkonsistenz, die in der jeweiligen Anwendung be nötigt wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine nichtwässrige Dis persion einer Mischung der getrockneten Pulver der Komponenten mit Coacervaten a) und b) in einem vollständig mit Wasser mischbaren Lösemittel (z.B. Glycerin) vor der Anwendung mit einer weiteren wässrigen Komponente gemischt. Die Mischung wird dann auf die zu behandelnde Zahnsubstanz aufgetragen, wo Erhärtungs- und Mineralisierungsvorgänge stattfinden.

Es kann bevorzugt sein, jeweils wässrige Emulsionen der Kompo nenten enthaltend Coacervate a) und b) , ggf. in der wässrigen Phase enthaltend weitere lösliche Mineralersatz bildende

Salze, vor der Anwendung miteinander zu mischen. Diese Mi schung wird auf die zu behandelnde Zahnsubstanz aufgetragen, wo ebenfalls Erhärtungs- und MineralisierungsVorgänge statt finden.

Eine wässrige Emulsion eines Coacervats oder mehrerer Coacer vate als Dentalmaterial enthält mindestens 1 Gewichtsprozent, bevorzugt mindestens 2 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt min destens 5 Gewichtsprozent Coacervat .

Die Mischung kann jeweils per Hand oder durch Anwendung auto matischer Anmischverfahren, bspw. durch Ausbringen des Zwei komponentenmaterials aus Doppelkartuschen und Mischen über ei nen statischen oder dynamischen Mischer, vorgenommen werden.

Um eine frühzeitige Haftung zwischen Zahnoberfläche und Den talmaterial zu erzielen, wird in einer bevorzugten Anwendung vor der Applikation der miteinander angemischten Komponenten der Coacervate a) und b) die zu behandelnde Zahnhartsubstanz mit einer wässrigen Lösung einer Polysäure oder einer Polybase oder von deren Salzen behandelt. Es ist besonders bevorzugt, die Oberfläche der Zahnsubstanz mit einer Polysäure zu behan deln und anschließend die Mischung von a) und b) aufzutragen. In einer weiteren Anwendung wird zunächst die wässrige Lösung einer Polysäure auf die Zahnsubstanz aufgetragen und anschlie ßend die der Polybase, bevor schließlich die Mischung von a) und b) aufgebracht wird. Die hier beschriebene Verwendung ei ner Polysäure oder einer Polybase vor dem Aufbringen des er findungsgemäßen Dentalmaterials ist zu unterscheiden von dem ebenfalls erfindungsgemäßen Zusatz einer solchen Polysäure o- der Polybase zu dem erfindungsgemäßen Dentalmaterial selbst.

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial bildet aufgrund seiner Mi neralersatz-bildenden und mineralisierenden Eigenschaften im Verlaufe der Zeit eine intensivere Wechselwirkung mit der ZahnhartSubstanz aus und wirkt damit einem destabilisierenden Effekt auf die Haftung durch Einwirkungen der Umgebung entge gen. Eine solche Wechselwirkung kann beispielsweise im Aufbau von Mineralersatz-Brücken zwischen Dentalmaterial und Zahn hartsubstanz bestehen

Da die Mengen an mobilen Ionen in Coacervaten vergleichsweise groß sind, ist das Mineralisierungspotential der Coacervate für die ZahnhartSubstanz entsprechend hoch. Durch die Wahl der Kombination der Gegenionen im Coacervat lässt sich auch die Art des Mineralersatzes und damit seine chemische Stabilität beeinflussen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kit zur Herstel lung eines erfindungsgemäßen remineralisierenden Dentalmateri als, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: eine erste Komponente, die wenigstens ein Coacervat mit einem der Partnerionen als Gegenion des Coacervats enthält; eine zweite Komponente, die Wasser enthält; wobei das zweite der Partnerionen entweder als freies Ion in wässriger Lösung in der zweiten Komponente enthalten ist und/oder als Gegenion eines zweiten Coacervats in einer der beiden Komponenten.

Bevorzugt ist wenigstens eine der Komponenten ein Feststoff, weiter bevorzugt ein Pulver.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der Komponenten eine Flüssigkeit, bevorzugt mit einer dy namischen Viskosität bei 23°C größer 10 mPas, weiter bevorzugt größer 50 mPas, besonders bevorzugt größer 100 mPas .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei der Komponenten Pasten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei der Komponenten ein Gel .

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass wenigstens eine der Komponenten, bevorzugt wenigstens zwei der Komponenten bei 23°C einen pH-Wert von 7 bis 9 aufweist.

Bevorzugt enthält der Kit eine weitere Komponente c, die be vorzugt einen pH-Wert kleiner 7 aufweist und einen Haftver mittler enthält. Der Haftvermittler ist bevorzugt eine Poly säure oder ein, bevorzugt zu mindestens 10 %, protoniertes Po lyamin. Die hier beschriebene Verwendung einer Polysäure oder eines Polyamins vor dem Aufbringen des erfindungsgemäßen Den talmaterials ist zu unterscheiden von dem ebenfalls erfin dungsgemäßen Zusatz dieser Materialien zu dem erfindungsgemä ßen Dentalmaterial selbst. Erfindungsgemäß ist es ebenfalls möglich, dass eine solche Komponente eine Doppelfunktion als Haftvermittler einerseits und Bestandteil des Dentalmaterials selbst andererseits aufweist.

Bevorzugt werden die Komponenten a und b in einer zum Anmi schen geeigneten Vorrichtung gelagert, bevorzugt in einer Mischkapsel, enthaltend bevorzugt ein Pulver und/oder eine Flüssigkeit und/oder einer Mehrfachkartusche, als Teil eines Kartuschensystems zum Auspressen der Komponenten durch eine Mischkanüle, enthaltend bevorzugt zwei Pasten oder zwei Gele.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eines der Partnerio nen mehrwertig und als Gegenion in einem Coacervat enthalten, ein zweites Partnerion ist in wässriger Lösung enthalten. We nigstens eine der Komponenten enthält zusätzlich ein zweites Polyelektrolyt, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coacervats .

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein Coacervat a) oder b) enthält und mindestens ein Polyelekt rolyt, das anders geladen ist als das Polyelektrolyt des Coa cervats und nicht als Coacervat vorliegt, enthält.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein Coacervatpulver enthaltend mehrwertige Anionen als Ge genionen und mindestens ein Pulver eines anionischen Polyelektrolyts enthält.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein Coacervatpulver enthaltend mehrwertige Kationen als Ge genionen und mindestens ein Pulver eines kationischen Po lyelektrolyts enthält. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass Komponente a mindestens ein erstes Coacervatpulver enthaltend Erdalkaliionen, bevor zugt Calciumionen als Gegenionen und mindestens ein zweites Coacervatpulver enthaltend mehrwertige Anionen als Partnerio nen, enthält.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Anwendung eines erfindungsgemäßen Kit, mit den Schritten: i. Aufträgen von Bestandteil b auf Dentin und/oder Zahn schmelz, bevorzugt als Flüssigkeit ii. ii . Aufträgen von Bestandteil a auf das Bestandteil b aufweisende Dentin und/oder auf den Bestandteil b auf weisenden Zahnschmelz, bevorzugt als Pulver, Paste, Gel oder viskose Flüssigkeit.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur An wendung eines erfindungsgemäßen Kit, mit den Schritten: i. Mischen von Bestandteil a und Bestandteil b, ii. Aufträgen der Mischung auf Dentin und/oder Zahnschmelz, bevorzugt als Paste oder Gel.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Dentalmaterials als Versiegeier, Beschich tung, als Unterfüllungsmaterial und/oder Füllungsmaterial, als Befestigungszement, zur Pulpenüberkappung, als Knochenzement, als Dentallack, als Fissurenversiegler , als Desensitizer , als Remineralisierungsagens in der Prophylaxe oder der Behandlung von kariösen Läsionen; oder zur Herstellung solcher Materia lien . Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend erläu tert .

Methoden:

Trocknungsverlust

Die frisch synthetisierten Coacervate wurden eingewogen und dann im Vakuumtrockenschrank (Thermo Scientific Heraeus

VT6025)bei 40°C und 50 mbar jeweils mindestens 24 h gelagert. Aus der Einwaage und dem Endgewicht wurde der Trocknungsver lust berechnet.

Thermogravimetrie (T6A)

Die thermogravimetrische Analyse (TGA) wurden in Luft von 25 °C bis 1000 °C mit einer Heizrate von 10 K/min (STA 449FS Ju piter, Netzsch) durchgeführt.

Ausgewertet wurde der Masseverlust bis 250°C, dem der Restwas sergehalt zugeordnet wurde (gefriergetrocknete Pulver) .

Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)

Zur Bestimmung von Elementgehalten wurden folgende Geräte ver wendet: REM/EDX; TM 3000 Tabletop SEM, Hitachi und Quantax-EDX Detektor, Bruker) . Es wurden die gefriergetrockneten Pulver verwendet .

Druckfestigkeit

Zur Herstellung der Probekörper wurde eine zweiteilige Form aus nicht rostendem Stahl, die sechs zylindrische Bohrungen mit einer Höhe von 4 ± 0,02 mm und einem Durchmesser von 2 ± 0,01 mm hat, eingesetzt. Die Form wurde auf eine Glasplatte gelegt und das Dentalmaterial in die Bohrungen eingebracht . Nachdem die Bohrungen mit Material aufgefüllt waren, wurden die Öffnungen der Bohrungen plan abgestreift. Die Probekörper wurden in der Form bei 37 °C und ca. 100% relativer Luftfeuchte über lh gelagert. Anschließend wurden die Probekörper samt Form aus der Feuchtekammer genommen. Die Form wurde geöffnet, die Probekörper mit einer Höhe von ca. 4 mm und einem Durch messer ca. 2 mm entnommen und die Druckfestigkeit mit Hilfe einer Universaltestmaschine von Zwick (Typ Z 010 / TN2A) ge messen (Druckfestigkeit nach lh) . Zur Bestimmung der Druckfes tigkeit nach 4 d wurden die entformten Prüfkörper nochmals bei 37 °C und bei 100% Luftfeuchtigkeit in einer Feuchtekammer 4 d gelagert. Anschließend wurden die Probekörper aus der Kam mer entnommen und die Druckfestigkeit mit Hilfe einer Univer saltestmaschine von Zwick gemessen:

konstante Vorschubgeschwindigkeit: 1,0 mm / min

Berechnung der Druckfestigkeit (DF) nach der folgenden Formel: DF [MPa] = F / (n r ² )

wobei

F : die maximale auf den Probekörper ausgeübte Kraft, in

Newton;

r : der Radius des Probekörpers, in Millimeter; ist.

Es wurde jeweils für 6 Probekörper die Messung durchgeführt und aus den 6 Messwerten der Mittelwert bestimmt.

Scherhaftfestigkeit

Zur Ermittlung der Scherhaftfestigkeit (SBS) wurden Rinder- Schneidezähne ohne Pulpen in ein kalt polymerisierendes Harz eingebettet (Viscovoss GTS mit MEKP MEH-Härter; Voss Chemie) . Unmittelbar vor Gebrauch wurden die eingebetteten Zähne bis zum Schmelz bzw. Dentin nass abgeschliffen (Schleifpapier P120) und anschließend mit einem feinen Schleifpapier (P500) nass nachgeschliffen. Bis zur Verwendung wurden die Zähne in demineralisiertem Wasser gelagert. Zur Messung wurden die Zähne dem demineralisierten Wasser entnommen. Anschließend wurde eine zweiteilige Teflonform mit einer Bohrung von 3,0 mm Durchmesser (ISO/TS 11405:2003) aufgesetzt, diese mit einer Metallklammer fixiert und die Kavität mit dem Dentalmaterial gefüllt. Nach Füllung der Kavität wurde Hostaphan-Folie aufge setzt und ein Objektträger aus Glas aufgesetzt und mit einer weiteren Metallklammer fixiert. Die gefüllten Formen wurden 4 d in der Feuchtekammer bei 37 °C gelagert und dann entformt. Die Prüfkörper wurden dann mit einer Abschervorrichtung gemäß ISO10477 : 2004 und in einer Apparatur zur Bestimmung eines Kraft-Weg-Diagramms (Z010/TN2A, Zwick GmbH, & Co, Ulm,

Deutschland) bei einem Vorschub von 0,5 mm/min vermessen. Die Prüfung wurde jeweils an 3 Prüfkörpern durchgeführt.

Dynamische Viskosität

Die Viskosität wurde bei 23 °C mittels dynamischen Platte- Platte-Viskosimeter (Dynamic Stress Rheometer, Rheometric Sci entific Inc.) gemessen. Es wurde im „Steady Stress Sweep"-Mo- dus bei Spaltgrößen von 0,1 bis 0,5 mm im Bereich von 0 bis 50 Pa Schubspannung gemessen.

Mineralisation / Röntgendiffraktometrie (XRD)

Das Dentalmaterial aus Bsp. 6 wurde in dünner Schicht ausge härtet. Anschließend wurde das Material 5 d bei 37 °C in der Feuchtekammer gelagert . Das getrocknete Material wurde gemör- sert und in dieser Form durch Röntgendiffraktometrie (Bruker D8, Discover) untersucht.

Aus Coacervaten a) und Partnerionen in wässriger Lösung (Bei spiele 9, 10)

Nach Ablauf der Mineralisierungszeit wurde das Gemisch zentri fugiert, dekantiert und dreimal mit je 1,75 Reinstwasser gewa schen. Anschließend wurden die gewaschenen Rückstände der Zentrifugation bei 37 °C getrocknet. Die getrockneten Produkte) wurden jeweils als Pulver mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) auf ihre mineralische Phasen hin untersucht .

Für die Beispiele 11 und 12 wurde mineralisiertes Material aus dem Inneren des Gelkörpers entfernt und in dieser Form durch Röntgendiffraktometrie (Bruker D8, Discover) untersucht.

Partikelgrößenbestixnmung

Zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung wurden 250 mg der gefriergetrockneten und gemahlenen Coacervate in 20 ml Ethanol 5 min in einem Ultraschallbad dispergiert. Anschließend wurden die Partikelgröße mit einem Partikelgrößenanalysator durch Fraunhoferbeugung (Laser Diffraction Particle Size Analyzer LS 13 320 mit Universal Liquid Modul, Beckmann Coulter) in Etha nol, vergällt gemessen.

Es wurden folgende Chemikalien verwendet :

- Polyacrylsäure-Natriumsalz-Lösung (NaPAAl5 , Mw=15 kDa) , 35 wt.% Lösung (Sigma Aldrich)

- Polyacrylsäure ( PAA100 , Mw=100 kDa), 35 wt.% Lösung (Sigma Aldrich)

- Polyallylamin Hydrochlorid ( PAH15 , Mw=15 kDa), 15wt% Lösung (Polyscience)

- Polyallylaminhydrochloridpulver (Mw=17,5 kDa, Sigma)

- Tri-Natriumcitrat Tetrahydrat (Sigma Aldrich)

- Calciumchlorid Dihydrat (Roth)

- Diammoniumhydrogenphosphat (Sigma Aldrich)

- Strontiumchlorid (Roth)

- Natriumhydroxid (Merck)

- Salzsäure (Merck)

- Reinstwasser (MilliQ, Merck Millipore)

- Gelatine (300 bloom, a-Type) Synthese von Coacervaten basierend auf Polyacrylsäuresalzen (Beispiel 1-4)

Zu einer wässrigen Polyacrylsäure-Natriumsalz-Lösung wurde un ter starkem Rühren langsam eine wässrige Calciumchlorid-Lösung bzw. Calcium-Strontiumchlorid-Lösung gegeben. Während der Zu gabe konnte eine Phasenseparation beobachtet werden. Nach vollständiger Zugabe wurde noch 5 Minuten gerührt und die Pha sen anschließend 10 Minuten zur weiteren Trennung ruhen gelas sen. Der gebildete Überstand wurde abgegossen und die verblie- bene Phase: dreimal mit je 400 ml Reinstwasser gewaschen. Es wurde eine viskose Flüssigkeit erhalten.

Die pH-Werte wurden jeweils mittels Salzsäure- und/oder Natri umhydroxidlösungen eingestellt. Die Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der eingesetzten Lösungen sind in Tabelle 1 ange- geben .

Tabelle 1: Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der zur Coa- cervat-Synthese eingesetzten Lösungen

* Konz . = Konzentration

Synthese von Coacervat basierend auf Polyallylamin Hydrochlorid (Beispiel 5) Zu einer wässrigen Polyallylamin-Hydrochlorid-Lösung wurde un ter starkem Rühren langsam eine wässrige (NH _4j2 HP0 ₄ -Lösung ge geben. Während der Zugabe konnte eine Phasenseparation beo- ; bachtet werden. Nach vollständiger Zugabe wurden weitere 5 Mi- nuten gerührt und die Phasen anschließend; 3 Minuten zur weite ren Trennung bei 7700 g zentrifugiert. Der gebildete Überstand wurde abgegossen und die verbliebene Phase dreimal mit je 10 ml Reinstwasser gewaschen. Es wurde eine viskose Flüssigkeit erhalten.

Die pH-Werte wurden jeweils mittels Salzsäure- und/oder Natri umhydroxidlösungen eingestellt. Die Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der eingesetzten Lösungen sind in Tabelle 2 ange geben .

Tabelle 2: Mengen, Konzentrationen und pH-Werte der zur Coa cervat-Synthese eingesetzten Lösungen

*Konz . = Konzentration

Wassergehalt / Trocknungsverlust der in den Beispielen 1, 4 und 5 erhaltenen viskosen Flüssigkeiten

Die Wassergehalte der viskosen Flüssigkeiten wurden mittels Trocknungsverlust bestimmt . Der Trocknungsverlust ist in Ta belle 3a als Wassergehalt angegeben. Tabelle 3a: Trocknungsverlust/ Wassergehalte der Coacervate

Ionengehalt von gefriergetrockneten Proben der in den Beispielen 1, 4 und 5 erhaltenen viskosen Flüssigkeit

Der Ionengehalt wurde mittels Energiedispersiver Röntgenspekt roskopie (EDX) als Elementgehalt bestimmt. Der Restwassergeh- alt der gefriergetrockneten viskosen Gele wurde mittels Ther- mogravimetrie (TGA) bestimmt. Restwassergehalte und Element gehalte sind in Tabelle 3b a gegeben.

Tabelle 3b: Restwassergehalt mittels TGA bestimmt und Element- gehalte mittels EDX bestimmt gefriergetrockneter Coacervate

a TGA-Wert

Herstellung von Coacervatpulvern Coacervatpulver (Pl)

Der viskosen Flüssigkeit aus Beispiel 1 wurde mittels Gefrier trocknung Wasser entzogen. Das so erhaltene Material wurde 7 h in einer Vibrationsmühle (Pulverisette 0, Firma Fritsch), dann 6 h in einer Mörsermühle (Pulverisette 2, Firma Fritsch) und abschließend 18 h in einer Kugelmühle (KugelVerteilung : 55x 16 mm, 14x 25 mm 4x 40 mm) gemahlen.

Der Restwassergehalt des erhaltenden weißen Pulvers wurde mit tels TGA bestimmt. Der Restwassergehalt betrug 8 Gewichts-%. Partikelgrößenverteilung: Dio=l,0 pm und Dso=4,4 pm

Coacervatpulver (P2 )

Der viskosen Flüssigkeit aus Beispiel 5 wurde mittels Gefrier trocknung Wasser entzogen. Das so erhaltene Material wurde 7 h in einer Vibrationsmühle (Pulverisette 0, Firma Fritsch) , dann 60 s im Kapselmischgerät (1 ml; Kuge1durchmesser : 3.15 mm; Silamat, Firma Ivoclar-Vivadent) und abschließend 60 s im Kap selmischgerät (1 ml; Kugeldurchmesser: 0.1 mm; Silamat, Firma Ivoclar-Vivadent) gemahlen. Der Restwassergehalt des erhalten den weißen Pulver wurde mittels TGA bestimmt. Der Restwasser- gehalt betrug 8 Gewichts-%. Partikelgrößenverteilung: D _IO =2 , 4 mίή und D ₅ o=24 , 6 piri

Polyallylaminhydrochloridpulver (P3)

Dieses Pulver ist zweites, kationisches Polyelektrolyt, das erfindungsgemäß gemeinsam mit einem Coacervat mit anionischem Polyelektrolyt verwendet werden kann und auf die oben bereits erwähnte und in den Beispielen dargestellte Weise die Tiefen mineralisation fördert. Beispiel 6

Herstellung eines selbstadhäsiven selbsthärtenden Dentalmaterials aus den Coacervatpulvem Pl und P2

Zur Herstellung des Dentalmaterials wurden 150 mg des Pulvers Pl mit 150 mg des Pulvers P2 gemischt. Dieses Pulvergemisch sowie 0,2 ml Wasser wurden getrennt voneinander in eine Misch kapsel (Applicap, DMG Hamburg) gefüllt.

Das Pulver und die Flüssigkeit wurden 20s mittels Vibrations mischer (Silamat, Ivoclar Vivadent AG) zu einem anwendungsfer tigen Behandlungsmaterial gemischt.

Unmittelbar nach dem Mischen wurde das entstandene Behand lungsmaterial über die Kanüle der Mischkapsel aus der Misch kapsel ausgebracht und wurde verarbeitet.

Beispiel 7

Herstellung eines selbstadhäsiven selbsthärtenden Dentalmaterials aus Coacervatpulver Pl

300 mg des Pulvers Pl und 0,2 ml einer (NH ₄ ) ₂ HP0 ₄ -Lösung (130 mM, pH 9) wurden auf einer Unterlage ca. 30 s mithilfe eines Spatels per Hand zu einem anwendungsfertigen Behandlungsmate rial gemischt.

Beispiel 8

Herstellung eines selbstadhäsiven selbsthärtenden Dentalmaterials aus Coacervatpulver Pl

300 mg des gemahlenen Pulvers Pl und 0,2 ml einer 130 M

(NH ₄₎ 2HPO4- und 100 mM Natriumcitrat- Lösung, die auf einen pH- Wert von 9 eingestellt wurde, wurden durch ca. 30 s Handanmi- schung zu einem anwendungsfertigen Behandlungsmaterial ge mischt. Im Vergleich zu Beispiel 7 härtet dieses Material deutlich schneller.

Beispiel 9

40 mg des gemahlenen Pulvers Pl und 1,75 ml einer 130 mM

(NH _{4) 2} HP0 ₄ -Lösung, die auf einen pH-Wert von 9 eingestellt wurde, wurden durch ca. 30 s per Hand mithilfe eines Spatels in einem 2 ml Reaktionsgefäß (Eppendorf-Tube) vermischt, kurz aufgeschüttelt und dann liegend bei Raumtemperatur für 5 min bzw. 24 h gelagert.

Beispiel 10

40 mg Coacervat-Pulver Pl wurden mit 1,75 ml einer wässrigen Lösung enthaltend 130 mM (NH ₄₎₂ HP04 und 100 mM Natriumcitrat (analog Beispiel 8) in einem 2 ml Reaktionsgefäß (Eppendorf- Tube) vermischt, kurz aufgeschüttelt und dann liegend bei Raumtemperatur für 5 min bzw. 24 h gelagert.

Charakterisierung

Für die Dentalmaterialien der Beispiele 6-8 wurde die Druck festigkeit bestimmt. Die Druckfestigkeiten sind in Tabelle 4 angegeben .

Tabelle 4 : Druckfestigkeiten der Dentalmaterialien

Die Druckfestigkeit war für das Material des Beispiels 7 am höchsten. Die Druckfestigkeiten waren bei allen Dentalmateria lien nach 4 Tagen höher als lh nach Verarbeitung.

Scherhaftfestigkeit (SBS)

Für die Beispiele 6-8 wurde die Scherhaftfestigkeit der gemes sen. Das Dentalmaterial ist selbstadhäsiv. Es kam in den Pro bekörpern zur Rissbildung oder zur Verformung der Probekörper bevor diese abgeschert wurden.

Mineralisation

Die Mineralisation der Mischungen der Beispiele 6, 9 und 10 wurde mittels XRD untersucht. Die detektierten mineralischen Phasen sind in Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5: Detektierte mineralische Phasen

Anwendungsbeispiele

Herstellung von ModellSubstanz

Für die nachfolgenden Anwendungsbeispiele wurden zunächst Mo dellsubstanz für demineralisiertes Dentin hergestellt. Jede ModellSubstanz besteht aus einem bei Raumtemperatur festen Gel. Es wurden bei 40°C 10 g Gelatine (A-Typ, 300 bloom) in 90 ml einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert gleich 9, enthaltend 130 mM Diammoniumhydrogenphosphat und 100 mM Tri-Natriumcitrat Tetrahydrat, aufgelöst. Die so erhaltene Gelatinelösung wurde in standardmäßige 24-Well-Titerplatten gefüllt und auf Raum temperatur abkühlen gelassen. Sobald Raumtemperatur erreicht war, würden die festen Gelkörper mit Hilfe eines Spatels aus der Titerplatte entnommen und in der wässrigen Lösung gelä- gert .

Aufbringen von Dentalmaterialien auf die ModellSubstanzen

Die Dentalmaterialien wurden jeweils auf die Oberfläche der Modellsubstanz, d. h. auf die Oberseiten der scheibenförmigen Gelkörper aufgebracht und bei Raumtemperatur in 10 ml der wässrigen Lösung (enthaltend 130 M Diammoniumhydrogenphosphat und 100 mM Tri-Natriumcitrat Tetrahydrat, pH 9) so gelagert, dass das Dentalmaterial und die Modellsubstanz von der Lösung bedeckt waren oder sie wurden im Klimaschrank bei 100 % Luft feuchtigkeit und Raumtemperatur gelagert. Nach 2 d, 3 d, 4 d, 8 d oder 12 d wurden die Gelkörper entnommen und mit Reinst- wasser gewaschen. Mit einer Rasierklinge wurden nun Quer schnitte des scheibenförmigen Gelkörpers angefertigt. Die Querschnitte wurden optisch geprüft, ob unter der Modellsub stanzoberfläche mineralisiertes Material zu erkennen war und wie tief dieses in die Modellsubstanz hineinreichte.

Beispiele 11 bis 13

Analog dem Beispiel 6 wurden selbstadhäsive, selbsthärtende Dentalmaterialien hergestellt. Die dabei verwendeten Pul- ver/Pulvermischungen und Flüssigkeiten sind in der nachfolgen den Tabelle 6 dargestellt.

Der verwendete Flüssigbestandteil ist die wässrige Lösung, die (NH _{4 )} 2HPO4 und Natriumcitrat enthält, wie auch schon in Bei spiel 8 verwendet. ln den Beispielen 12 und 13 enthält die Pulvermischung Pulver P3 als zweites, kationisches Polyelektrolyt, das gemeinsam mit dem Coacervat mit anionischem Polyelektrolyt (Pulver Pl) ver wendet wird und auf die oben bereits erwähnte Weise die Tie- fenmineralisation fördert.

Zur Herstellung des Dentalmaterials wurden 150 mg des jeweili gen Pulvers/Pulvergemischs sowie der Flüssigkeitsbestandteil getrennt voneinander in eine Mischkapsel (Applicap, DMG Ham- bürg) gefüllt. Das Pulver und die Flüssigkeit wurden 20s mit tels Vibrationsmischer (Silamat, Ivoclar Vivadent AG) zu einem anwendungsfertigen Behandlungsmaterial gemischt. Unmittelbar nach dem Mischen wurde das entstandene Behandlungsmaterial über die Kanüle der Mischkapsel aus der Mischkapsel ausge- bracht und verarbeitet.

Die so hergestellten Dentalmaterialien wurden gemäß den nach folgenden Anwendungsbeispielen auf Modellsubstanz aufgebracht und die Mineralisation geprüft.

Beispiel 11

Das Dentalmaterial der obigen Tab. 6, Beispiel 11, wurde auf die Modellsubstanz aufgebracht und wie beschrieben in der wässrigen Lösung gelagert. Nach 4 d zeigte sich eine leichte Tiefenmineralisation . Nach 12 Tagen wurde weiterhin nur eine leichte Tiefenmineralisation beobachtet (Fig.l) . Für das in der Gelatine gebildete Mineral wurden Calcium, Kohlenstoff, Phosphor und Sauerstoff über die gesamte Tiefe nachgewiesen (Fig.2). Das Mineral wurde mittels XRD als Hydroxylapatit identifiziert (Fig.3).

Beispiel 12

Das Dentalmaterial der obigen Tab. 6, Beispiel 12, wurde auf die Modellsubstanz aufgebracht und wie beschrieben in der wässrigen Lösung gelagert.

Bereits nach 3 d ist eine starke Tiefenmineralisation zu be obachten (Fig.4). Das auf die Gelatineoberfläche aufgebrachte Dentalmaterial haftet auf der Oberfläche, ist stabil und löst sich nicht auf. Das gebildete Mineral kann durch XRD-Messungen als Hydroxylapatit identifiziert werden (Fig.5). Für das sich in der Gelatine gebildete Mineral können Calcium, Kohlenstoff, Phosphor und Sauerstoff durch EDX-Untersuchungen nachgewiesen werden (Fig.6) .

Beispiel 13

Das Dentalmaterial der obigen Tab. 6, Beispiel 13, wurde auf die Modellsubstanz aufgebracht und wie beschrieben in der Kli makammer gelagert .

Bereits nach 2 d zeigte sich eine ausgeprägte Tiefenminerali sation (Fig.7). Das Dentalmaterial haftet auf der Oberfläche, ist stabil und löst sich nicht auf. Das gebildete Mineral wurde mittels XRD als Hydroyxlapatit identifiziert.