Hydroxyapatite SP-1 Гидроксиапатит

Гидроксиапатит - компонент зубной эмали природного происхождения

Hydroxyapatite SP-1 — минерал природного происхождения, ячейка его кристалла включает в себя две молекулы.

Примерно 70% твердого основного вещества кости образовано неорганическими соединениями, главным компонентом которых является неорганический минерал гидроксиапатит. Лишенный примесей, он является основным минералом в составе зубной эмали и дентина.

Гидроксиапатит является основным минералом костной ткани и твердых тканей зуба. Керамика на его основе не вызывает реакции отторжения и способна активно связываться со здоровой костной тканью. Благодаря этим свойствам, гидроксиапатит может успешно использоваться при восстановлении поврежденных костей, а также в составе биоактивного слоя для лучшего врастания имплантата.

Обменные реакции на поверхности зуба

Белизна наших зубов зависит от цвета дентина, именуемого еще цветом «слоновой кости». Дентин — это обызвествленная ткань зуба, образующая его основную массу и определяющая его форму. Поверх дентина располагается эмаль — самая твердая ткань организма, защищающая дентин и пульпу зуба от воздействия внешних факторов. Красота наших зубов зависит от состояния эмали. Эмаль здорового зуба полупрозрачна, ее цвет приближен к истинному цвету слоновой кости. Когда эмаль покрывается зубным налетом и пятнами, подвергается резкому механическому воздействию, а также в результате нарушения равновесия между процессами деминерализации и реминерализации, поверхность зуба становится матовой и мутной, а сам зуб нуждается в профессиональном лечении.

Основная составляющая дентина (70%) и эмали (97%)– гидроксиапатит — это биологический фосфат кальция и третий по объему компонент нашего организма (после воды и коллагена). Человеческая слюна, в состав которой входит большое количество ионов кальция и фосфат ионов, является своего рода насыщенным раствором гидроксиапатита. Она защищает зубы, нейтрализуя кислоты зубного налета, и восполняет потерю минералов при деминерализации.

После попадания сахара в полость рта бактерии, находящиеся в зубном налёте, превращают сахар в кислоту, а pH налета резко снижается. Пока этот показатель остается в кислотном диапазоне, и жидкости налета недонасыщены по сравнению с минералами зуба, кислоты, произведенные бактериями, диффундируют сквозь налет и внутрь зуба, вымывая кальций и фосфор из эмали. Происходит деминерализация.

Между периодами образования кислот щелочные буферы, присутствующие в слюне, диффундируют в налет и нейтрализуют присутствующие кислоты, что приостанавливает потерю кальция и фосфора. Происходит реминерализация.

Реминерализация происходит между периодами деминерализации.

Деминерализация

Реминерализация

В идеале, когда эти процессы, протекающие на зубной поверхности, находятся в динамическом равновесии, потери минералов не происходит.

Но при избыточном образовании налета, пониженном слюноотделении, приеме пищи, богатой углеводами, баланс полностью смещается в сторону деминерализации. Как следствие, происходит разрушение зуба.

Известно, что на ранней стадии деминерализации, или стадии «белого пятна», развитие кариеса можно предотвратить засчет своевременного поступления необходимого количества минералов.

В итоге формируются полноценные ткани зуба, стабилизирующие дальнейшее развитие заболевания и его осложнения.

Инновация на рынке средств по уходу за полостью рта

В 1970 году для удовлетворения потребностей населения компания Sangi Co., Ltd разработала реминерализующую зубную пасту, содержащую наночастицы гидроксиапатита. Впервые ее производство было запущено в 1980 домом Apagard, продажи составили свыше 50 миллионов тюбиков. Затем были проведены расширенные лабораторные испытания активных ингредиентов зубной пасты, после чего в 1993 году гидроксиапатит одобрили в Японии в качестве антикариесного агента. Его назвали медицинским гидроксиапатитом, чтобы отличать от других видов гидроксиапатита (стоматологических абразивов).

Размеры частиц гидроксиапатита, производимого компанией Sangi, измерялись в нанометрах (преимущественно 100 nm и выше). В 2003 г усовершенствованная технология получения гидроксиапатита позволила получать гидроксиапатит с частицами меньшего размера (20-80 nm)

Лабораторные тесты продемонстрировали их большую реминерализующую способность в отношении зубной эмали. (1 нанометр = 0,000001 миллиметра)

Реминерализующие зубные пасты и продукты по уходу за полостью рта c медицинским наногидроксиапатитом, разработанные компанией Sangi, подразделяются на два основных вида:

Товары для широкого потребителя, продаваемые в аптеках под маркой Apagard® .

Продукты для профессионального ухода, выпускаемые под маркой Renamel® исключительно для дантистов. Они включают средства для восстановления эмали после лечения After-PMTC® Finishing Paste и After Bleach® Enamel Conditioner, а также высококлассную реминерализирующую зубную пасту Apagard Renamel® для домашнего использования.

В 1993 году, рассматривая дополнительные возможности применения нанокристаллического медицинского гидроксиапатита (нано мГАП) в качестве антикариесного агента, японские специалисты открыли три его основные функции:

Способствует удалению налета

Адгезия к частицам зубного налета с последующим его удалением

Нано мГАП обладает высокой способностью связываться с белками. Во время чистки щеткой он «прилипает» к бактериям и частицам налета, облегчая его смывание и удаление из полости рта.

Восстанавливает гладкость эмали

Восстановление микротрещин на поверхности эмали

Нано мГАП действует идентично пломбе, «замуровывая» маленькие ямки и фиссуры, образующиеся на поверхности эмали. В результате эмаль приобретает блеск, становится гладкой и более устойчивой к воздействию бактерий зубного налета и образованию пятен.

Восполняет потерю минералов

Реминерализация деминерализованных участков внутреннего слоя эмали (начальная стадия кариеса)

Нано мГАП обеспечивает минералами те зоны под поверхностью эмали, где произошла их потеря (так называемая стадия белого пятна при образующемся кариесе). Благодаря этому, эмаль возвращает свою первоначальную плотность и полупрозрачность, защищая зубы от разрушения.

Нанокристаллический мГАП не обладает абразивными свойствами и биосовместим с тканью зубов. Он не только помогает удалить зубной налет, но и обеспечивает приток минералов к слоям эмали, восстанавливая в них микроскопические повреждения. Благодаря этому, эмаль снова становится плотной и гладкой, обеспечивая зубам красоту и эстетичный вид.

Знакомство с компанией Sangi

Впервые Sangi проявил серьезный интерес к гидроксиапатиту после получения от NASA в 1970 году патента на его использование. Третий основной компонент нашего организма после воды и коллагена, гидроксиапатит широко используется в медицине и стоматологической практике, благодаря отличной биосовместимости. Как материал, восстанавливающий костную ткань, он применяется в стоматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии при пересадке костей и вживлении имплантатов. Гидроксиапатит добавляется также в парфюмерно-косметические и пищевые изделия, преимущественно в зубные пасты.

На сегодняшний день средства по уходу за полостью рта — основной источник доходов компании, хотя гидроксиапатит входит и во многие другие выпускаемые ими продукты: пищевые добавки, косметические ингридиенты, а также адсорбенты для хроматографического анализа и других исследований.

Приоритетное направление их деятельности — разработка продуктов. И вот уже более 30 лет компания Sangi сосредотачивает свое внимание на научных исследованиях и разработках, тщательно оберегая свой патент. В их распоряжении — более 70 одобренных патентов, касающихся разных сфер применения, еще около сотни находится на стадии рассмотрения в Японии и других странах. В настоящий момент компания Sangi является крупнейшим производителем гидроксиапатита в мире.

Гомеостаз после прорезывания зуба. Резистентность эмали зуба к кариозному повреждению. Воздействие на процессы формирования, минерализацию и дозревание эмали с целью профилактики кариеса

Недостаточная минерализация эмали как

фактор, предрасполагающий к развитию

кариеса зубов

Эмаль зуба — высокоминерализованная ткань живого организма: со­держание минеральных солей в ней составляет 95 %, органических ве­ществ — всего 1,2 %, воды — 3,8 %.

Основной структурной единицей эмали является эмалевая призма, со­стоящая из кристаллов апатитоподобного вещества. Имеется несколько разновидностей апатитов:

-     гидроксиапатит — Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂, его содержание в эмали состав­ляет около 75%;

-     карбонатапатит — Са₁₀(РО₄)₆СО₃ — 12 %;

-     хлорапатит — Са₁₀(РО₄)₆С1₂ — 4 %;

- фторапатит Ca₁₀(PO₄)F₂ — 1 % и др.

Каждый кристалл эмали имеет гидратный слой связанных ионов ОН^-, образующийся на поверхности раздела кристалл — раствор. Считают, что благодаря гидратному слою осуществляется ионный обмен, который мо­жет протекать в виде гетероионного обмена, когда ион кристалла заме­щается другим ионом среды, и в виде изоионного обмена, при котором ион кристалла замещается таким же ионом.

Морфологическая структура и минеральный состав эмали не постоян­ны и могут изменяться под действием различных факторов: возраста, осо­бенностей минерального обмена в организме, состава и свойств слюны, характера питания и т. п.

В минерализации эмали выделяют две фазы: первичная минерализа­ция, происходящая во внутричелюстной период развития зуба, и вторич­ная минерализация, или "созревание" эмали, продолжающаяся в течение 3—5 лет после прорезывания зубов.

Под "созреванием" подразумевается увеличение содержания кальция, фтора, фосфора и других минеральных компонентов и совершенствование структуры эмали. Особенно интенсивно процессы "созревания" эмали про­исходят в первые 12 месяцев после прорезывания зуба в полости рта.

Формирующаяся эмаль до прорезывания зуба пребывает в тесном контакте с сывороткой крови и тканевой жидкостью и минерализуется ве­ществами, содержащимися в них. Эмалевая матрица непрорезавшегося зуба по своей структуре сходна со зрелой. Однако она отличается от зрелой большим содержанием органических веществ и воды и меньшим ко­личеством минеральных компонентов — около 25—30 %.

Эмаль незрелых зубов отличается высокой вариабельностью морфо­логической структуры. При микроскопическом исследовании в ней выяв­ляются ниши, углубления, микропоры и участки пониженной плотности упаковки призменных и кристаллических структур. Межпризменные про­странства расширены, границы эмалевых призм нечеткие, размытые. Со­вокупность названных образований формирует микропористость эмали. Общий объем пор во вновь прорезавшейся эмали составляет от 3 до 6 %. Апатиты незрелой эмали представлены преимущественно гидроксиапатитами, которые менее стойки к действию кислот зубного налета. Особен­ности химического состава и морфологического строения незрелой эма­ли в сочетании с микропористостью определяют ее низкую кариесрезистентность, высокую растворимость и проницаемость.

Многочисленные клинические наблюдения свидетельствуют о том, что кариес наиболее интенсивно развивается в первые годы после прорезыва­ния зуба, что совпадает с периодом незрелой эмали.

Полная минерализация эмали после прорезывания зуба происходит за счет поступления минеральных веществ из слюны. Минеральные компо­ненты могут вводиться в эмаль целенаправленно в виде реминерализующих растворов, фторсодержащих гелей, лаков и других средств экзоген­ной профилактики. Обеспечивается минерализация высокой степенью проницаемости эмали незрелых зубов, имеющей в этот период важное физиологическое значение.

Наиболее проницаемыми в эмали являются такие структуры, как эма­левые пластинки, пучки, микротрещины, микропоры, межпризменное ве­щество, оболочки эмалевых призм, то есть наименее минерализованные участки эмали. В процессе созревания в эмаль поступают ионы кальция и фосфора, накапливающиеся во всех слоях эмали, особенно в поверхност­ном. Образуется высокоминерализованный беспризменный поверхност­ный слой эмали толщиной до 3 мкм, который характеризуется высокой кислотоустойчивостью.

По мере созревания эмали повышается однородность ее структуры, происходит сглаживание рельефа поверхности, исчезают перикиматы, образуются беспризменные зоны, маскирующие головки призм. В подле­жащих слоях отмечается сужение границ призм, снижение контрастности линий Ретциуса, уменьшается объем микропространств до 0,1—0,2 %, что приводит к увеличению плотности эмали. Уменьшается количество во­ды в эмали. Благодаря поступлению иона фтора в эмаль в ней увеличивается содержание фторапатитов, что повышает ее кариесрезистентность. Совокупность возрастных процессов, происходящих в эмали, снижает ее микропористость, а соответственно, и проницаемость, и повышает карие­срезистентность.

В созревании эмали важная роль принадлежит фтору, количество кото­рого после прорезывания зуба постепенно увеличивается. Доказано его включение из слюны в эмаль. Фтор регулирует процесс поглощения кальция твердыми тканями зуба. Скорость минерализации значительно возрастает в присутствии фтора. Даже при такой низкой концентрации фтора как 1:1000 скорость минерализации возрастает в 3—5 раз.

Наиболее выраженное противокариозное действие фтор имеет при по­ступлении его в период минерализации и созревания эмали (В. К. Леонть­ев, I977). Дополнительное введение фтора снижает растворимость эмали и повышает ее микротвердость.

Таким образом, сведения о морфологической структуре и физиологи­ческих свойствах эмали незрелых зубов позволяют сформулировать зада­чу экзогенной профилактики кариеса зубов — это обеспечение физиоло­гического процесса созревания твердых тканей зуба и стимуляция его при необходимости в целях формирования кариесрезистентной эмали.

Роль слюны в развитии кариеса зубов

Слюна представляет собой биологическую жидкость, постоянно нахо­дящуюся в полости рта, участвующую в пищеварении, осуществляющую механическую очистку, защиту поверхности зубов и слизистой оболочки полости рта от бактериальных и химических воздействий.

Все физиологические процессы твердых тканей зуба после прорезы­вания протекают во взаимоотношении со слюной — биологической сре­дой полости рта.

Основные аспекты участия слюны в поддержании гомеостаза мине­ральных веществ в эмали зубов следующие:

1. Минерализующая функция слюны, благодаря которой осуществля­ется минерализация зубов, "созревание" эмали после прорезыва­ния, поддерживается оптимальный состав эмали, происходит его восстановление.

2. Защитная функция, заключающаяся в защите полости рта от патогенного воздействия факторов внешней среды.

3. Очищающая роль слюны, состоящая в постоянном механическом и химическом очищении полости рта от остатков пищи, микрофлоры и т. п.

Слюна состоит из 99,4 % воды и 0,6 % органических и неорганических веществ, Из неорганических компонентов в слюне присутствуют кальцие­вые соли, фосфаты, калиевые и натриевые соединения, хлориды, фтори­ды, бикарбонаты и др.

Содержание кальция в слюне (1,2 ммоль/л) ниже, чем в сыворотке крови. Большая часть кальция находится в ионизированном состоянии, а остальная — в соединении с фосфатами или связана с белками.

Неорганического фосфора в слюне (3,2 ммоль/л) в 2 раза больше, чем в сыворотке крови. Активность основных минеральных ионов в слюне выше, чем в сыворотке крови, что способствует процессам минерализации в полости рта. Показатели насыщения Са²⁺. НРО₄^2-   в слюне составляют

1,28 • 10⁷ по сравнению с кровью — 0,48 . 10⁷.

Следовательно, в физиологических условиях слюна является перена­сыщенным раствором по содержанию кальция и фосфата.

Состояние перенасыщенности слюны гидроксиапатитом имеет важное значение для сохранения и поддержания постоянства зубных тканей в поло­сти рта, для обеспечения гомеостаза минеральных компонентов. Перенасы­щенность слюны солями кальция и фосфата, с одной стороны, препятствует растворению эмали, так как слюна уже перенасыщена составляющими эмаль компонентами; с другой стороны, способствует диффузии в эмаль ио­нов кальция и фосфата, поскольку их активная концентрация в слюне значи­тельно превышает таковую в эмали, а состояние перенасыщенности способ­ствует их адсорбции на эмаль.

Минерализующая роль слюны многократно доказана в эксперименте и клинике, особенно в исследованиях с радиоактивными изотопами. Пока­зано, что процессы "созревания" эмали обеспечиваются прежде всего за счет активного поступления ионов кальция, фосфора фтора из слюны.

Согласно данным исследований М. В. Галиулиной, В. К. Леонтьева (1990), слюна является структурированной коллоидной системой, так как в ее состав входят муцин и другие поверхностно-активные вещества.

Ионы, обусловливающие минерализующую функцию слюны, входят в состав коллоидных мицелл фосфата кальция, что обеспечивает их устой­чивость в перенасыщенном состоянии.

Главным естественным регулятором гомеостаза в полости рта являет­ся рН слюны. В норме рН слюны колеблется в пределах 6,8 — 7,2. Значи­тельное снижение рН слюны, которое удерживается в течение 30 мин и более, отмечается после приема углеводов. Снижение рН слюны оказыва­ет непосредственное влияние на минерализирующую ее функцию, она становится кальцийдефицитной, то есть из минерализующей становится деминерализующей жидкостью. В условиях снижения рН слюны устойчи­вость мицелл в ней снижается, теряется способность поддерживать ионы кальция и фосфата в пересыщенном состоянии, что приводит к структур­ным изменениям слюны и снижению ее минерализующего потенциала.

Следовательно, задачей экзогенной профилактики является поддер­жание минерализующей функции слюны на оптимальном уровне путем насыщения ее ионами кальция, фосфата, фтора из средств экзогенной профилактики. При этом важным фактором является поддержание рН слюны в пределах физиологических колебаний, чему способствует раци­ональная гигиена полости рта, ограничение приема углеводов.

Второй важнейшей функцией слюны является защитная. Она опреде­ляется механическими, иммунологическими и антибактериальными свой­ствами слюны.

Постоянное выделение слюны, увлажнение ею слизистой оболочки способствуют сохранению полости рта в активном функциональном со­стоянии, вымыванию микрофлоры, остатков пищи, предотвращают высы­хание слизистой оболочки, развитие воспалительных процессов. Важную роль выполняет слюна и в самоочищении полости рта благодаря адекват­ному объему секреции, количественному и качественному составу.

Антибактериальные факторы в слюне представлены лизоцимом, лактопероксидазой и другими веществами белковой природы. Они обладают бактерицидными и бактериостатическими свойствами в отношении ряда патогенных микроорганизмов, что и обеспечивает защитную функцию слюны.

Иммунологические факторы защиты в слюне представлены прежде всего секреторным иммуноглобулином А. Защитная функция ІgA в отно­шении органов полости рта проявляется в торможении адгезии микроор­ганизмов на поверхности слизистой оболочки полости рта и зубов, связы­вании и элиминации патогенных микроорганизмов.

Снижение защитной функции слюны неблагоприятно отражается на состоянии органов полости рта, приводит к развитию патологических про­цессов в тканях пародонта и слизистой оболочки.