[发明专利]组合物、口腔护理产品及其制备和使用方法

说明书

发明领域

本发明涉及生物矿物组合物和口腔护理产品。本发明进一步涉及制备和使用生物矿物组合物和口腔护理产品的方法。

发明背景

近年来，在纳米(生物)技术中，参与纳米级范围生物矿化的自然过程的生物分子开始逐渐引起人们的兴趣。“自然纳米技术”的实例是(i)珍珠，其由碳酸钙晶体(即文石)组成，或(ii)鲍鱼-贻贝的壳，其由方解石晶体构成，该晶体通过结合特定蛋白产生新的有利的物质性质，或(iii)海星Ophiocoma wendtii的光学微型透镜系统。特别地，一些海生生物或水生生物，比如硅藻和硅质海绵具有由生物起源的二氧化硅建立骨架结构的能力。

硅质海绵具有在在室温下，在温和条件下，采用酶机制形成二氧化硅(“生物硅”)的令人惊奇的能力，如在Shimizu等人的Proc. Natl Acad. Sci USA 95, 6234-6238 (1998)中公开的。相反，用于制备二氧化硅的无机化学方法需要使用高温和更侵袭性化学品。由海绵产生的生物硅用于建立针状骨架成分(即，“骨针”)，如例如在Müller等人，FEBS J. 272, 3838-3852 (2005)和Müller等人，Micron 37, 107-120 (2006)中公开的。涉及的酶，即，硅聚合酶(silicateins)可以是从海生硅质海绵寄居蟹皮海绵（Suberites domuncula）和大量其它海绵克隆的，如在Krasko等人，Europ. J. Biochem. 267:4878-4887 (2000)中公开的。硅聚合酶及其技术描述在例如 PCT/US99/30601、DE 1003 72 70 A1、PCT/EPOl/084 23、EP 132 0624和US 7, 169,589 B2 (即，提及硅聚合酶-α和硅聚合酶) ；DE 103 52 433.9 (提及硅聚合酶-β)；以及DE 102006001759.5 (即，公开了Lubomirskia baicalensis的四种硅聚合酶同工型)。

利用上述酶，有可能在室温下制备纳米级的生物硅，如公开在例如Schroder等人，J. Biol. Chem. 281 , 12001-12009 (2006)和Schroder等人，Naturwissenschafien94, 339-359 (2007)中。通过固定的蛋白质形成生物硅可以利用各种技术来证实，所述技术包括，但不限于如公开在Tahir等人，Chem. Commun. 2848-2849 (2004)中的“扫描力显微镜术”(SFM)和“扫描电子显微镜术”(SEM)。

硅聚合酶同时具有合成代谢(即，二氧化硅-聚合酶)和分解代谢(即，二氧化硅-酯酶)活性，因此，其使得可能制备柔性二氧化硅壳，经由表达的硅聚合酶的酯酶活性可以对其修饰或打孔。硅聚合酶的二氧化硅-酯酶活性所基于的机制显示在图1A中。低聚/多硅酸盐基质的水解是基于硅聚合酶活性中心中丝氨酸基团的羟基亲核攻击聚合物基质的硅原子之一。在这种情况下，聚合物硅酸盐中的氧键裂解。该反应受到活性中心中组氨酸的咪唑-氮和丝氨酸的羟基之间氢桥键形成的促进，其导致丝氨酸-氧的亲核性增加。酶和基质之间的过渡性共价键被水所水解，释放出硅酸。

图1B显示硅聚合酶的二氧化硅-聚合酶活性的机制。该酶活性中心中的组氨酸基团起酸-碱催化剂的作用。将质子从原硅酸转移到咪唑-氮导致形成活性硅酸盐物种，其能够攻击第二个原硅酸盐分子。然后，形成的带负电、五价中间体化合物转变成焦硅酸(或高级低聚物)，释放出水，其是由来自组氨酸基团的质子化咪唑环的质子转移所形成的。

大量出版物公开了硅聚合酶的如下用途：(i)在多种基质上形成无机涂层，所述基质包括金属、金属氧化物、塑料、碳纤维、羊毛纤维、棉纤维、药品添加剂(例如淀粉)和半导体载体(参见例如，Müller等人，美国专利申请公布 No. 2007/0280921，第[0115]至[0119]段，和Müller等人，美国专利No. 7,169,589，第10栏，第55-59行)，(ii) 改良石头的外表面(参见，Miiller等人，美国专利No. 7,229,807，第16栏，第6-15行)，和(iii)体外形成二氧化硅和硅氧烷聚合物网状结构(参见，Morse等人的美国专利No. 6,670,438)。