Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die mindestens ein saures
(Meth)acrylamidmonomer, das zwei oder mehr polymerisierbare Gruppen aufweist, und
mindestens ein saures, hydrolysestabiles Monomer, das nur eine polymerisierbare
Gruppe aufweist, enthalten. Die Zusammensetzungen eignen sich besonders als selbstätzende,
selbstkonditionierende Adhäsive für dentale Zwecke.
Selbstätzende, selbstkonditionierende Dentin/Schmelzadhäsive
enthalten gewöhnlich ein Monomer mit Säurefunktion, gegebenenfalls ein
oder mehrere nicht saure Comonomere und Lösungsmittel. Die US
6,147,137 beschreibt zum Beispiel die Kombination von sauren Monomeren
mit hydrophilen Monomeren wie z. B. 2-Hydroxyethylmethacrylat. Als saure Monomere
werden polymerisierbare Acrylat- oder Methacrylate mit aromatischen Carbonsäuregruppen
eingesetzt.
Aus der US 6,592,372 sind
dentale Primer bekannt, die olefinisch ungesättigte Monomere mit endständigen
Sulfonsäuregruppen enthalten. Die Primer sollen sich zur Kombination mit herkömmlichen
Adhäsiven eignen.
Die EP 0 333 503 A2
offenbart härtbare Zusammensetzungen, die einen Füllstoff enthalten, der
mit polymerisierbaren organischen Phosphor- oder Phosphonsäureverbindungen
behandelt wurde. Die Zusammensetzungen können zusätzlich acide Monomere
enthalten.
Die DE 199 18 974 A1
offenbart Dentalwerkstoffe auf der Basis von polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten
Monomeren, die eine Phosphonsäuregruppe aufweisen. Hierbei handelt es sich
um Ester der (Meth)acrylsäure.
Aus der EP 0 811 368 A1
sind dentale Primerzusammensetzungen bekannt, die als acide Monomere Verbindungen
mit Carboxylgruppen, Phosphorsäuregruppen, Sulfonsäuregruppen oder Phosphonsäuregruppen
enthalten. Durch die Verwendung einer Kombination aus Arylborat und Übergangsmetallverbindung
als Initiator sollen Primer erhältlich sein, die bei der chemischen Härtung
eine hohe Haftung ergeben.
Die DE 101 01 523 A1
offenbart Dentalmaterialien, die neben stark sauren polymerisationsfähigen
Monomeren, wie Phosphorsäureestermethacrylaten oder Acrylphosphonsäuren
multifunktionelle Amide als Vernetzer enthalten.
Die WO 03/035013 und die
WO 03/013444 offenbaren selbstätzende,
selbstkonditionierende Dentaladhäsive auf der Basis von Säuregruppen enthaltende
(Meth)acrylamiden, wobei Sulfonsäure- und Phosphonsäuregruppen enthaltende
Monomere bevorzugt sind.
Die EP 1 548 021 offenbart
Dentaladhäsive, die ein polymerisierbares, acides Phosphorsäureestermonomer
und ein polymerisierbares, acides Monomer enthalten. Das acide Monomer kann mehrere
polymerisierbare Gruppen aufweisen. Die Zusammensetzungen können außerdem
ein polymerisierbares N-substituiertes Alkylacrylsäure- oder Acrylsäureamidmonomer
enthalten.
Die WO 2004/060327 (D5)
betrifft Zusammensetzungen, die eine polymerisierbare Biphosphonsäure und ggf.
weitere polymerisierbare Monomere enthalten. Diese können eine Säuregruppe
aufweisen. Die Zusammensetzungen sollen sich als dentale Primer und Adhäsive
eignen.
Die DE 100 18 968 offenbart
hydrolysestabile, polymerisierbare Acrylphosphonsäuren, die sich zur Herstellung
von Dentalmaterialien eignen. Die Phosphonsäuren können mit polymerisierbaren
Comonomeren kombiniert werden.
Die in selbstätzenden, selbstkonditionierenden Dentaladhäsiven
enthaltenen aciden Monomeren reagieren stark sauer und begünstigen insbesondere
in Anwesenheit von Wasser Hydrolysereaktionen, was die Stabilität der Zusammensetzungen
beeinträchtigt. Deshalb werden die aciden Monomere wasserfrei und meist von
den anderen Adhäsivbestandteilen getrennt aufbewahrt. Die aciden Monomere werden
entweder kurz vor der Anwendung mit den übrigen Komponenten gemischt oder aber
getrennt auf die Zahnoberfläche appliziert. Beide Verfahren sind mit der Gefahr
behaftet, daß bei der Anwendung Fehler gemacht werden, die zum klinischen Mißerfolg
führen. Aus diesem Grund werden Einkomponentenmaterialien bevorzugt. Zwar werden
im Stand der Technik bereits selbstätzende, selbstkonditionierende Einkomponentensysteme
beschrieben, diese verlieren jedoch nachweislich durch hydrolytischen Abbau ebenfalls
ihre Funktion. Besonders problematisch für den Anwender ist
dabei, daß er keine Kontrolle über den Fortgang des hydrolytischen Abbaus
hat und somit stets eine gewisse Ungewißheit bezüglich des klinischen
Erfolgs bei Anwendung derartiger Adhesive besteht.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, ein
selbstätzendes Einkomponentenadhäsiv für die dentale Anwendung zur
Verfügung zu stellen, das hydrolysestabil ist und über eine hohe Haftung
an Zahnschmelz und Dentin verfügt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch dentale Zusammensetzungen
gelöst, die die folgenden Bestandteile enthalten:
(i) 1 bis 60 Gew.-% mindestens eines sauren (Meth)acrylamidmonomers, das mindestens
eine Säuregruppe und zwei oder mehr polymerisierbare Gruppen aufweist,
(ii) 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines sauren Monomers, das mindestens eine Säuregruppe
und nur eine polymerisierbare Gruppe aufweist,
(iii) 0,01 bis 10 Gew.-% mindestens eines Polymerisationsinitiators,
(iv) 1 bis 80 Gew.-% mindestens eines nicht sauren (Meth)acrylamidmonomers,
(v) 0 bis 80 Gew.-% Lösungsmittel und
(vi) 0 bis 40 Gew.-% Füllstoff(e).
Als Lösungsmittel eignen sich besonders Wasser, mit Wasser mischbare
organische Lösungsmittel und Mischungen davon. Bevorzugte mit Wasser mischbare
organische Lösungsmittel sind Aceton, Ethanol und Isopropanol.
Die Zusammensetzungen können vorteilhaft weiterhin einen oder
mehrere Füllstoffe (vi) zur Einstellung der rheologischen Eigenschaften, zur
Verbesserung der mechanischen Eigenschaften sowie als Röntgenkontrastmittel
enthalten. Zur Einstellung der rheologischen Eigenschaften und zur Verbesserung
der mechanischen Eigenschaften kommen vorzugsweise partikuläre Füllstoffe
zum Einsatz, insbesondere kugelförmige, amorphe SiO2-Partikel oder
Mischoxidpartikel aus SiO2, ZrO2, Tantaloxid und/oder TiO2.
Vorzugsweise sind diese Partikel mit einem radikalisch polymerisierbaren Silan oberflächenmodifiziert.
Als röntgenopaque Füllstoffe werden vorzugsweise Ytterbiumtrifluorid,
Bariumsulfat oder Tantaloxid eingesetzt. Die Füllstoffe weisen vorzugsweise
eine Teilchengröße im Bereich von 10–500 nm auf.
Außerdem können die Zusammensetzungen ein oder mehrere weitere
Additive (vii) enthalten. Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen, die als Additiv
mindestens einen Inhibitor und/oder Stabilisator enthalten. Vorteilhafte Inhibitoren
und Stabilisatoren sind 2,6-Di-tert-butyl-4-cresol, Methylhydrochinon oder Phenothiazin.
Bei den erfindungsgemäß als saure (Meth)acrylamidmonomere
(i) eingesetzten Verbindungen handelt es sich um Substanzen mit radikalisch polymerisierbaren
Acrylamid- und/oder Methacrylamidgruppen. Besonders bevorzugt sind Substanzen mit
2 bis 8, ganz besonders bevorzugt 2 bis 4 polymerisierbaren Gruppen. In den erfindungsgemäßen
(Meth)acrylamidmonomeren sind die polymerisierbaren Ethylen- bzw. (&agr;-Methyl)ethylengruppen
über Amidbindungen mit dem Rest des Moleküls verbunden. Monomere mit zwei
oder mehr polymerisierbaren Gruppen fungieren bei der Polymerisation als Vernetzer
und werden daher im folgenden auch als vernetzende Monomere bezeichnet. Methacrylamidmonomere
sind besonders bevorzugt.
Die Monomere (i) enthalten mindestens eine Säuregruppe, besonders
bevorzugt 1 bis 4 Säuregruppen. Bevorzugte Säuregruppen sind phosphorhaltige
Säuregruppen, insbesondere Monothiophosphorsäure- und ganz besonders bevorzugt
Phosphorsäuregruppen. Verbindungen mit mehr als einer Säuregruppen können
unterschiedliche Säuregruppen oder vorzugsweise identischen Säuregruppen
enthalten.
Als ganz besonders bevorzugt haben sich überraschender Weise
saure, vernetzende (Meth)acrylamide (i) erwiesen, die eine Phosphorsäure- oder
Thiophosphorsäuregruppe enthalten und folgende chemische Struktur aufweisen:
In Formel 1 haben die Variablen die folgenden Bedeutungen:
R1 = H, CH3,
R2 = H, C1-C5-Alkyl,
R3, R5 = unabhängig voneinander ein C1 bis
C10 Alkylenrest, vorzugsweise ein C1 bis C5 Alkylenrest
und insbesondere ein C1 bis C3 Alkylenrest, wobei lineare
Reste bevorzugt sind,
R4 = H oder ein C1 bis C10 Alkylrest, vorzugsweise
ein C1 bis C5 Alkylrest.
X = O, S.
Ein besonders bevorzugtes Beispiel für (Meth)acrylamide der Formel
(1) ist das 1,3-Dimethacrylamido-propan-2-phosphat (DMAPP):
Die erfindungsgemäßen sauren (Meth)acrylamidmonomere (i)
der allgemeinen Formel (1) lassen sich ausgehend von kommerziell erhältlichen
Diaminoalkoholen in einer 2-stufigen Reaktion herstellen. In der ersten Stufe erfolgt
die Umsetzung des primären (R2 = H) oder sekundären (R2
= C1-C5 Alkyl) Diaminoalkohols mit einem funktionellen (Meth)acrylsäurederivat
(Chlorid, Ester, Säure oder Anhydrid) unter Anwendung der aus der organischen
Chemie bekannten Methoden für die Knüpfung von Amid-Bindungen (vgl. Methoden
der Organischen Chemie, Houben-Weyl Band E5 1985, Georg Thieme Verlag Seiten 941
ff). In der zweiten Stufe wird der Bis(meth)acrylamidoalkohol erst mit (Thio)phosphorylhalogenid
und nachfolgend in situ mit Wasser zum Dihydrogen(thio)phosphat umgesetzt (vgl.
Methoden der Organischen Chemie, HOUBEN-WEYL Band XII/2 1964, Georg Thieme Verlag
Stuttgart, Seiten 162 ff).
Weiterhin ist es möglich, ausgehend von einem primären (R2
= H) oder sekundären (R2 = C1-C5 Alkyl) Diaminoalkanol
zuerst die Phosphorylierung am Sauerstoff durchzuführen und nachfolgend die
freie Aminogruppe zu (meth)acrylieren (J. Touet, C. Pierre, E. Brown, Macromol.
Chem., Rapid Comm. 8 (1987) 377 sowie J. Touet, C. Pierre, E. Brown, Macromol. Chem.
190 (1989) 313).
Die Monomere (i) zeichnen sich durch eine hohe Hydrolysestabilität
aus. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden solche Verbindungen als
hydrolysestabil bezeichnet, die in Wasser oder in Mischungen von Wasser und wassermischbaren
Lösungsmitteln bei einer Konzentration von ca. 20 Gew.-% und einem pH-Wert
von ca. 2,0 bei 37°C für mindestens 6 Wochen stabil sind, d. h. zu weniger
als 5% hydrolysieren.
Bei den erfindungsgemäß als saure Monomere (ii) eingesetzten
Verbindungen handelt es sich um Substanzen mit nur einer radikalisch polymerisierbaren
(Meth)acrylamidgruppe oder &agr;-substituierten Acrylgruppe. Da die Monomere (ii)
nur über eine radikalisch polymerisierbare Gruppe verfügen, haben sie
keine vernetzende Wirkung und werden im folgenden daher auch als
nicht vernetzende Monomere bezeichnet. Als Monomere (ii) sind hydrolysestabile Verbindungen
bevorzugt.
Die Monomere (ii) enthalten mindestens eine Säuregruppe, besonders
bevorzugt 1 bis 4 Säuregruppen. Bevorzugte Säuregruppen sind Carbonsäure-,
Sulfonsäure-, Phosphonsäure- und/oder Phosphorsäuregruppen. Verbindungen,
die als acide Gruppe Carbonsäure-, Phosphonsäure- und/oder Phosphorsäuregruppen
enthalten, sind besonders bevorzugt. Verbindungen mit mehr als einer Säuregruppen
können unterschiedliche Säuregruppen oder vorzugsweise identischen Säuregruppen
enthalten.
Als besonders vorteilhaft haben sich überraschenderweise nicht
vernetzende (Meth)acrylamide (ii) erwiesen, die folgende chemischen Strukturen aufweisen:
In Formel (2) haben die Variablen die folgenden Bedeutungen:
R1' = H, CH3,
R2' = H, C1-C5 Alkyl oder R2' bildet
zusammen mit R3' und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist, einen
Heterocyclus mit 5 bis 8, vorzugsweise 6 Ringatomen,
R3' = ein n-fach durch Z substituierter aliphatischer C1 bis
C12 Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise C2 bis C6
Kohlenwasserstoffrest, wobei lineare Kohlenwasserstoffreste besonders bevorzugt
sind und wobei die Kohlenstoffketten der Kohlenwasserstoffreste durch ein oder mehrere
O-Atome unterbrochen sein können oder R3' bildet zusammen mit R2'
und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist, einen Heterocyclus mit 5 bis 8,
vorzugsweise 6 Ringatomen,
Z = -P(OH)2(=O), -SO3H, -COOH, -OP(OH)2(=S) oder
-OP(OH)2(=O),
n = 1 oder 2.
Die Angabe, daß Kohlenwasserstoff-, Alkyl- oder Alkylenreste
durch ein oder mehrere Sauerstoffatome unterbrochen sein können, ist so zu
verstehen, daß ein oder mehrere Sauerstoffatome in die Kohlenstoffkette der
Reste eingeschoben sind. Die Sauerstoffatome sind jeweils an zwei benachbarte Kohlenstoffatome
gebunden und können damit nicht endständig sein. Auch können nicht
zwei oder mehr Sauerstoffatome aneinander gebunden sein.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (2) sind:
wobei die Variablen wie bei Formel 2 definiert sind. Da n den Wert 1 hat, ist R3'
ein Alkylenrest oder bildet zusammen mit R2' und dem Stickstoffatom,
an das sie gebunden sind, einen Heterocyclus, wie oben angegeben.
Ein bevorzugtes Beispiel der Formel (2a) ist das 1-Methacrylamido-hexan-6-dihydrogenphosphat
(MHP):
Weitere bevorzugte Verbindungen der Formel (2) sind:
wobei die Variablen R1', R2' und R3' wie bei Formel
(2) und Formel (2a) definiert sind und
R7' = entfällt oder ein C1 bis C10 Alkylenrest,
vorzugsweise ein C1 bis C6 Alkylenrest, wobei lineare Alkylenreste
besonders bevorzugt sind,
R8' = ein C1 bis C10 Alkylrest, vorzugsweise ein
C1 bis C6 Alkylrest, besonders bevorzugt H,
R9' = entfällt oder ein C1 bis C10 Alkylenrest,
vorzugsweise ein C1 bis C6 Alkylenrest, wobei lineare Alkylenreste
besonders bevorzugt sind.
Ein besonders bevorzugtes Beispiel der Formel (2d) ist die N-Acryloylasparaginsäure
(AAA):
Die sauren Monomere (ii) der allgemeinen Formel (2) lassen sich durch
Umsetzung von primären (R2' = H) oder sekundären (R2'
= C1-C5 Alkyl) Aminen, die eine oder n Säuregruppen Z
enthalten, mit funktionellen (Meth)acrylsäurederivaten (Chlorid, Ester, Säure
oder Anhydrid) unter Anwendung der aus der organischen Chemie bekannten Methoden
für die Knüpfung von Amid-Bindungen (vgl. Methoden der Organischen Chemie,
HOUBEN-WEYL Band E5 1985, Georg Thieme Verlag Seiten 941 ff sowie z. B.
US 4,157,418) herstellen.
In Formel (3) haben die Variablen die folgenden Bedeutungen:
A = O, S, NR' mit R' = C1 bis C6 Alkyl,
R4' = C1-C6 Alkyl, ein unsubstituierter oder substituierter
Phenylrest,
R5' = ein C1 bis C12 Alkylenrest, vorzugsweise
C1 bis C6 Alkylenrest, wobei lineare Alkylenreste besonders
bevorzugt sind,
R6' = ein C1 bis C12 Alkylenrest, vorzugsweise
C2 bis C6 Alkylenrest, wobei lineare Alkylenreste besonders
bevorzugt sind,
Z = -SO3H, -COOH, -OP(OH)2(=S), -OP(OH)2(=O), vorzugsweise
-P(OH)2(=O).
Bei den Substituenten des Phenylrests handelt es sich vorzugsweise
um C1 bis C6 Alkylgruppen, besonders bevorzugt C1
bis C3 Alkylgruppen. Substituierte Phenylreste weisen vorzugsweise 1
bis 3 Substituenten auf.
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (3) sind:
wobei die Variablen die folgenden Bedeutungen haben:
R4' = C1-C6 Alkyl, ein unsubstituierter oder substituierter
Phenylrest,
R6' = ein C1 bis C12 Alkylenrest, vorzugsweise
C2 bis C6 Alkylenrest, wobei lineare Alkylenreste besonders
bevorzugt sind.
Besonders bevorzugte Beispiele der Formel (3a) sind Ethyl 2-[4-(dihydroxyphosphoryl)-2-oxabutyl]acrylat
(EAEPA) und 2,4,6 Trimethylphenyl 2-[4-(dihydroxyphosphoryl)-2-oxabutyl]acrylat
(MAEPA):
Die erfindungsgemässen sauren Monomere (ii) der allgemeinen Formel
(3) lassen sich durch Umsetzung von &agr;-Halogenmethylacrylsäureestern mit
geschützten funktionellen Phosphonsäureestern und nachfolgender regioselektiver
Hydrolyse, wie in DE 197 46 708 beschrieben,
herstellen. Der Austausch von Substituenten am Carbonsäurerest (z. B. zur Synthese
von MAEPA) ist in DE 102 34 326 dokumentiert.
Zusammensetzungen, die als saures Monomer (ii) eine Verbindung der
Formel (2) oder (3) enthalten, sind erfindungsgemäß bevorzugt. Besonders
bevorzugt sind Zusammensetzungen, die als saures Monomer (ii) eine Verbindung der
Formel (2) enthalten und ganz besonders bevorzugt solche, die eine Verbindung der
Formel (2a) oder (2d) enthalten. Weiter bevorzugt sind Zusammensetzungen, die als
saures Monomer (ii) eine Mischung von mindestens zwei verschiedenen Verbindungen
gemäß den Formeln (2) und/oder (3) enthalten, insbesondere der Formeln
(2a), (2b), (2c) und/oder (2d).
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten als nicht
acides (Meth)acrylamidmonomer (iv) vorzugsweise ein Monomer mit einer oder mehreren
radikalisch polymerisierbaren Gruppen.
Als optionale, nicht saure (Meth)acrylamidmonomere (iv) sind erfindungsgemäß
Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (4) besonders bevorzugt:
in der
R1'' = H, CH3,
R2'' = H, ein C1 bis C10 Alkylrest, vorzugsweise
ein C1 bis C6 Alkylrest, oder R2'' bildet zusammen
mit R3'' und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist, einen Heterocyclus
mit 5 bis 8, vorzugsweise 6 Ringatomen,
R3'' = ein substituierter aliphatischer C1 bis C12
Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise C2 bis C6 Kohlenwasserstoffrest,
wobei lineare Kohlenwasserstoffreste besonders bevorzugt sind und wobei die Kohlenstoffketten
der Kohlenwasserstoffreste durch ein oder mehrere O-Atome unterbrochen sein können,
ein C6 bis C12 Arylen- oder Arylrest oder R3''
bildet zusammen mit R2'' und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist,
einen Heterocyclus mit 5 bis 8, vorzugsweise 6 Ringatomen,
m = 1 oder 2.
R3'' ist m-fach durch den in Klammern stehenden Rest substituiert.
R3'' kann allein durch diesen Rest substituiert sein oder zusätzlich
weitere Substituenten aufweisen. Als weitere Substituenten sind Hydroxylgruppen
bevorzugt, insbesondere 1 bis 4 Hydroxylgruppen.
Wenn m = 1, ist R3'' vorzugsweise ein Alkylrest, besonders
bevorzugt ein linearer Alkylrest, wobei der Alkylrest durch 1 bis 4, insbesondere
1 bis 2 Hydroxylgruppen substituiert sein kann.
Besonders bevorzugte Verbindungen des Typs m = 1 sind Substanzen,
die folgende chemische Struktur aufweisen:
wobei
R1'' = H, CH3
R2'' = H, C1-C5 Alkyl,
n'' = 1 bis 12, vorzugsweise 2 bis 10.
Bevorzugte Beispiele der Formel (4a) sind N-(6-Hydroxyhexyl)acrylamid
(HHA), N-(5-Hydroxypentyl)acrylamid (HPA) und N-(5-Hydroxypentyl)methyacrylamid
(HPMA):
Besonders bevorzugte Verbindungen des Typs m ist gleich 2 sind Substanzen,
die folgende chemische Struktur aufweisen:
wobei
R1'' = H, CH3
R2'' = H, C1 bis C10 Alkyl, vorzugsweise C1
bis C3 Alkyl,
R3'' = C1 bis C10 Alkylen, vorzugsweise C2
bis C8, wobei die Alkylenreste durch ein oder mehrere O-Atome unterbrochen
sein können.
Bevorzugte Beispiele der Formel (4b) sind N,N'-(Diethyl)-1,3-propylen-bis-acrylamid
(DEPBA) und N,N'-(Dimethyl)-1,6-hexylen-bis-acrylamid (DMHBA):
Die erfindungsgemässen (Meth)acrylamidmonomere (iv) der allgemeinen
Formel (4) lassen sich durch Umsetzung von primären (R2''= H) oder
sekundären (R2'' = C1 bis C10 Alkylrest) Aminen
mit einem funktionellen (Meth)acrylsäurederivat (Chlorid, Ester, Säure
oder Anhydrid) unter Anwendung der aus der organischen Chemie bekannten Methoden
für die Knüpfung von Amid-Bindungen (vgl. Methoden der Organischen Chemie,
HOUBEN-WEYL Band E5 1985, Georg Thieme Verlag, Seiten 941 ff) herstellen und sind
u. a. für m = 1 in DE 102 28 540 und
für m > 1 in DE 101 01 523 beschrieben.
Erfindungsgemäß sind solche Zusammensetzungen besonders
bevorzugt, die als (Meth)acrylamid (iv) HPA, HPMA und/oder DEPBA enthalten, sowie
Zusammensetzungen, die eine Mischung von Monomeren mit nur einer polymerisierbaren
Gruppe und Monomeren mit zwei und mehr polymerisierbaren Gruppen enthalten. Letztere
wirken als zusätzliche Vernetzer.
Erfindungsgemäß sind weiterhin solche Zusammensetzungen
besonders bevorzugt, die als polymerisierbare Monomere ausschließlich (Meth)acrylamidderivate
sowie &agr;-substituierte Acrylate enthalten, insbesondere Monomere der oben angegebenen
Typen (i), (ii), (iv). Naturgemäß sind Zusammensetzungen, die die oben
definierten bevorzugten Monomere enthalten, ganz besonders bevorzugt.
Zur Initiierung der radikalischen Polymerisation enthalten die Zusammensetzungen
einen Initiator, besonders bevorzugt einen Photoinitiator.
Als Photoinitiatoren werden vorzugsweise Benzophenon, Benzoin sowie
deren Derivate oder &agr;-Diketone wie 9,10-Phenantrenchinon, 1-Phenyl-propan-1,2-dion,
Diacetyl oder 4,4-Dichlorbenzil eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Campherchinon
und 2,2-Methoxy-2-phenyl-acetophenon und insbesondere &agr;-Diketone in Kombination
mit Aminen als Reduktionsmittel, wie z. B. 4-(Dimethylamino)-benzoesäureester,
N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat, N,N-Dimethyl-sym.-xylidin oder Triethanolamin,
verwendet.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten die oben
angegebenen Komponenten vorzugsweise in den folgenden Mengen, wobei die angegebenen
Mengenbereiche getrennt und unabhängig voneinander gewählt werden können:
10 bis 50 Gew.-% (Meth)acrylamid (i),
5 bis 40 Gew.-% saures Monomer (ii),
0,1 bis 5 Gew.-% Polymerisationsinitiator (iii),
10 bis 70 Gew.-% (Meth)acrylamid (iv),
10 bis 70 Gew.-% Lösungsmittel (v),
0,5 bis 20 Gew.-% Füllstoff(e) (vi),
0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% Additiv(e) (vii).
Alle Angaben beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf die Gesamtmasse
der Zusammensetzung.
Die Zusammensetzungen weisen vorzugsweise einen pH-Wert im Bereich
von 0,5 bis 3,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 auf.
Die erfindungsgemäßen, selbstätzenden, selbstkonditionierenden
Einkomponentenadhäsive zeichnen sich durch ihre hohe Hydrolysestabilität
sowie ihre gute Haftung an Zahnschmelz und Dentin aus. Sie eignen sich besonders
als dentale Adhäsive, insbesondere zur Befestigung von Dentalwerkstoffen an
Dentin und Zahnschmelz im Rahmen der restaurativen Zahnmedizin. Besonders eignen
sie zur Verwendung mit Dentalwerkstoffen, die durch radikalische Polymerisation
ausgehärtet werden, insbesondere Kompositfüllungsmaterialien, Kompositbefestigungsmaterialien,
Fissurenversiegler, Brackettzemente, Hybridglasionomere (methacrylatverstärkt)
sowie radikalisch polymerisierende Versieglungs- und Beschichtungsmaterialien.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
weiter erläutert.
AusführungsbeispieleBeispiele 1 bis 6: Herstellung von Dentaladhäsiven
Durch Mischen der Ausgangskomponenten wurden Adhäsive mit den
in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt. Hierzu wurde zunächst
der Füllstoff in dem Lösungsmittel dispergiert. Die Initiatoren/Stabilisatoren
wurden in einer Mischung aus flüssigem Monomer und Lösungsmittel gelöst.
Durch anschließendes Zusammengeben aller Bestandteile wurde unter Rühren
eine homogene Adhäsivmischung erhalten, wobei sich feste Monomere in der Mischung
lösten.
Anschließend wurde die Haftung der Adhäsive an Zahnschmelz
und Dentin ermittelt. Dazu wurden Rinderzähne so in Kunststoffzylinder eingebettet,
daß sich das Dentin bzw. der Zahnschmelz und der Einbettungskunststoff in einer
Ebene befanden. Mit einem Microbrush wurde eine Schicht des jeweiligen Adhäsivs
30 s in die zu behandelnde Oberfläche einmassiert, mit einem Luftbläser
verblasen und 20 s mit einer herkömmlichen Dentalpolymerisationslampe belichtet.
Auf die Adhäsivschicht wurde mit Hilfe einer Delrin Form ein Pfropf aus 2 Schichten
eines dentalen Komposits (Tetric Ceram, Ivoclar Vivadent AG) aufgebracht, wobei
jede Kompositschicht jeweils für 40 s belichtet wurde. Anschließend wurden
die Prüfkörper für 24 h bei 37°C in Wasser gelagert und dann
die Scherhaftfestigkeit gemäß der ISO-Richtlinie „ISO 1994-ISO
TR 11405: Dental Materials Guidance an Testing of Adhesion to Tooth Structure”
bestimmt. Die gefundenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle
1 angegeben.
Beispiele 7 bis 9: Herstellung von Dentaladhäsiven (Vergleich)
Analog zu den Beispielen 1 bis 6 wurden dentale Adhäsive hergestellt,
die entweder nur ein (Meth)acrylatmonomer (i) (Beispiel 8) oder ein Säuremonomer
(ii) enthielten (Beispiele 7 und 9). Die Zusammensetzungen der Adhäsive sind
in Tabelle 2 angegeben.
Anschließend wurde wie bei den Beispielen 1 bis 6 beschrieben
die Haftung an Zahnschmelz und Dentin ermittelt. Die gefundenen Ergebnisse sind
ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 1 läßt erkennen, daß die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen eine vorteilhafte Kombination von Eigenschaften haben. Neben einer
guten Hydrolysestabilität haben sie eine hohe Haftwirkung auf Zahnschmelz und
Dentin. Davon abweichende Zusammensetzungen (Tabelle 2) zeigen zwar ebenfalls eine
gute Hydrolysestabilität, haben aber eine deutlich geringere Haftwirkung.
Tabelle 1
Dentale Zusammensetzung enthaltend
(i) 1 bis 60 Gew.-% mindestens eines sauren (Meth)acrylamidmonomers, das mindestens
eine Säuregruppe und zwei oder mehr polymerisierbare Gruppen aufweist,
(ii) 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines sauren Monomers, das mindestens eine Säuregruppe
und nur eine polymerisierbare Gruppe aufweist,
(iii) 0,01 bis 10 Gew.-% mindestens eines Polymerisationsinitiators,
(iv) 1 bis 80 Gew.-% mindestens eines nicht sauren (Meth)acrylamidmonomers,
(v) 0 bis. 80 Gew.-% Lösungsmittel und
(vi) 0 bis 40 Gew.-% Füllstoff(e).Zusammensetzung nach Anspruch 1, die als Lösungsmittel Wasser und/oder
ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel enthält.Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zusätzlich
als Additiv (vii) mindestens einen Inhibitor und/oder Stabilisator enthält.Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der
das (Meth)acrylamid (i) mindestens eine phosphorhaltige Säuregruppe aufweist.Zusammensetzung nach Anspruch 4, in der das (Meth)acrylamid (i) als
phosphorhaltige Säuregruppe mindestens eine Monothiophosphorsäuregruppe
und/oder Phosphorsäuregruppe enthält.Zusammensetzung nach Anspruch 5, in der das (Meth)acrylamid (i) eine
Verbindung gemäß der folgenden allgemeinen Formel (1) ist:
in der
R1 = H, CH3,
R2 = H, C1-C5 Alkyl,
R3, R5 = unabhängig voneinander ein C1 bis
C10 Alkylenrest,
R4 = H oder ein C1 bis C10 Alkylrest,
X = O, S.Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der
das saure Monomer (ii) als Säuregruppe mindestens eine Carbonsäure-, Sulfonsäure-,
Phosphorsäure- und/oder Phosphonsäuregruppe enthält.Zusammensetzung nach Anspruch 7, in der das saure Monomer (ii) eine
Verbindung gemäß der folgenden Formel (2) ist:
in der
R1' = H, CH3,
R2' = H, C1-C5 Alkyl oder R2' bildet
zusammen mit R3' und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist, einen
Heterocyclus mit 5 bis 8 Ringatomen,
R3' = ein n-fach durch Z substituierter aliphatischer C1 bis
C12 Kohlenwasserstoffrest, wobei die Kohlenstoffketten der Kohlenwasserstoffreste
durch ein oder mehrere O-Atome unterbrochen sein können oder R3'
bildet zusammen mit R2' und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist,
einen Heterocyclus mit 5 bis 8 Ringatomen,
Z = -P(OH)2(=O), -SO3H, -COOH, -OP(OH)2(=S) oder
-OP(OH)2(=O);
n = 1 oder 2.Zusammensetzung nach Anspruch 8, die als (Meth)acrylamid (ii) eine Mischung
aus mindestens zwei verschiedenen Monomeren der Formel (2) enthält.Zusammensetzung nach Anspruch 7, in der das saure Monomer (ii) eine
Verbindung gemäß der Formel (3) ist:
in der
A = O, S, NR' mit R' = C1 bis C6 Alkyl,
R4 = C1-C6 Alkyl, ein unsubstituierter oder substituierter
Phenylrest,
R5' = ein C1 bis C12 Alkylenrest,
R6' = ein C1 bis C12 Alkylenrest,
Z = -SO3H, -COOH, -OP(OH)2(=S), -OP(OH)2(=O) oder
-P(OH)2(=O).Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die als nicht
acides (Meth)acrylamidmonomer (iv) ein Monomer mit einer oder mehreren radikalisch
polymerisierbaren Gruppen enthält.Zusammensetzung nach Anspruch 11, in der das (Meth)acrylamid (iv) eine
Verbindung gemäß der allgemeinen Formel (4) ist:
in der
R1'' = H, CH3,
R2'' = H, ein C1 bis C10 Alkylrest oder R2''
bildet zusammen mit R3'' und dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist,
einen Heterocyclus mit 5 bis 8 Ringatomen,
R3'' = ein substituierter aliphatischer C1 bis C12
Kohlenwasserstoffrest, wobei die Kohlenstoffketten der Kohlenwasserstoffreste durch
ein oder mehrere O-Atome unterbrochen sein können, ein C6 bis C12
Arylen- oder Arylrest oder R3'' bildet zusammen mit R2'' und
dem Stickstoffatom, an das es gebunden ist, einen Heterocyclus mit 5 bis 8 Ringatomen,
m = 1 oder 2.Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder 12, die als (Meth)acrylamid (iv)
eine Mischung von Monomeren mit nur einer polymerisierbaren Gruppe und Monomeren
mit zwei und mehr polymerisierbaren Gruppen enthält.System aus einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche
1 bis 13 und einem durch radikalische Polymerisation härtbarem Dentalwerkstoff.System nach Anspruch 14 bei dem der Dentalwerkstoff ein Kompositfüllungsmaterial,
Kompositbefestigungsmaterial, Fissurenversiegler, Brackettzement, methacrylatverstärktes
Hybridglasionomer, ein Versieglungsmaterial oder Beschichtungsmaterial ist.Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche
1 bis 13 zur Befestigung eines radikalisch polymerisierbaren Dentalwerkstoffs an
Zahnschmelz und/oder Dentin.