Hydroksyapatyt jako innowacyjny dodatek do pasty do zębów firmy Nantes
Hydroxyapatite as an innovative addition to Nantes toothpaste
Justyna Żołnowska,1 Beata Zachmast,1,2 Joanna Konstanciuk,3 Marlena Skibińska,4,5,6 Katarzyna Nalepa,1 Julian Skrzymowski,3 Zdzisław Oszczęda,1 Marek Doskocz*3
1 Nantes – Systemy Nanotechnologii Sp. z o.o., Bolesławiec, www.nantes.com.pl
2 Beata Zachmast, Bolesławiec,
3 Rootinnovation sp. z o.o. 50-333 Wrocław, www.rootinnvation.com
4 Nantes Pharma Sp. J., 59-700 Bolesławiec, www.nantespharma.pl
5 Dział Badawczy Stomadent – ul. Mostowa 1, 59-700 Bolesławiec, www.br.stomadent.pl
6 Nantes Life Halina Zakrzewska, 59-700 Bolesławiec,
Abstrakt:
Problem próchnicy dotyczy około 70% Polaków.[1] i jest jednym z podstawowych problemów medycznych. Elementem profilaktyki jest stosowanie odpowiednich sposobów dbania o zęby. Niektórzy stomatolodzy uważają, że wskazana jest co jakiś czas zmiana rodzaju pasty ze względu na uodpornianie się flory bakteryjnej, a także skupienie się na innych aspektach dbania o szkliwo. Większość stomatologów uważa także, że nie powinno się stosować jednej pasty przez całe życie. Na rynku istnieje duża ilość past i wciąż są opracowywane nowe formuły. Jednym z rodzaju past są pasty mineralne zawierające hydroksyapatyt jeden ze składników zębów jakim jest , który działa nie tylko jako materiał ścierny, ale także może odbudowywać mikro urazy. W pracy tej prezentowana jest analiza głównego składnika past wiodącej firmy Nantes jakim jest hydroksyapatyt. Jednej z pierwszych pasty do zębów z hydroksyapatytem na rynku Polskim.
Abstract:
The problem of dental caries affects about 70% of Poles [1] and is one of the basic medical problems. One of the elements of prophylaxis is the use of appropriate methods for caring for teeth. Some dentists believe that it is advisable to change the type of toothpaste from time to time due to the resistance of the bacterial flora, as well as focusing on other spectacles of taking care of the enamel. Most dentists think that you should not use one paste throughout your life. There is a large amount of pastes on the market and new ones are still being developed. One of the types are mineral pastes that contain tooth components such as hydroxyapatite, which not only acts as an abrasive but also can rebuild micro-injuries. This work presents an analysis of the main hydroxyapatite material of the paste component seen by Nantes.
Słowa kluczowe: Pasta do zębów, hydroksyapatyt, kompozycja, mineralizacja, zęby
Keywords: Toothpaste, hydroxyapatite, composition, mineralization, teeth
Nadesłane 09.04.2018
Przyjęte do druku: 16.04.2018
Dostęp on-line: 23.04.2018
Druk xx..2018
Wstęp
Caries dentium - próchnica zębów jest to demineralizacja substancji nieorganicznych i proteoliza substancji organicznych przez kwasy wytwarzane przez bakterie w płytce nazębnej. Jest jedną z podstawowych chorób i w życiu dotyka lub dotknie prawdopodobnie każdego człowieka. Głównym sposobem zwalczania próchnicy jest odpowiednia higiena zębów. Najważniejsze elementy to sposób i ilość szczotkowania zębów, a także używanie odpowiednich środków.
W budowie zęba od zewnętrznej strony można wyróżnić następujące warstwy: Szkliwo, które jest najtwardszą tkanką w organizmie. Około 97% procent stanowi go materia nieorganiczna, głównie pod postacią hydroksyapatytu Ca10(PO4)6(OH)2, który nadaje szkliwu niezwykłą twardość. Pozostałe kilka procent szkliwa stanowią związki organiczne -substancja międzypryzmatyczna i woda. Szkliwo produkowane jest przez ameloblasty, które po jego wytworzeniu ulegają unieczynnieniu. Szkliwo jest tkanką nieodnawialną, a jego warstwa dochodzi do grubości 1,4mm.
Zębina, która występuje pod warstwą szkliwa. W porównaniu ze szkliwem jest już słabszą tkanką. Ok. 70% składu to część nieorganiczna w postaci kryształów hydroksyapatytu, w ok. 20% z materii organicznej w postaci kolagenu, białek, lipidów, mukopolisacharydów i in. oraz w ok. 10% z wody.
Szkliwo na zębie nie jest gładką powierzchnią. Widać to przy dużym powiększeniu, rysunek 1
Rys1. Powiększenie zęba. Układy kryształów hydroksyapatytu wyraźnie widoczne już przy powiększeniu 10 000 krotnym.[2]
Biorąc pod uwagę, że szkliwo jest warstwą nieodnawialną i poszukując nowych materiałów do past do zębów doskonałym rozwiązaniem jest zastosowanie związków, które umożliwiają mineralizację oraz wypełnienie ubytków na poziomie molekularnym. Najlepszym materiałem z przeglądu literatury okazał się hydroksyapatyt. Jest to minerał o wzorze sumarycznym Ca10(PO4)6(OH)2 i jest głównym składnikiem kości. Hydroksyapatyt oraz jego pochodne wpływają na: mineralizację zębów, zmniejszają przepuszczalność zębiny i podwyższają odporność na erozję, biomimetycznie powlekają, są nietoksyczne i naturalne.[3-8] Inne rozpatrywane związki to fosforany i pirofosforany, które są dopuszczone do żywności [9,10]. Pirofosforany są inhibitorami wzrostu kryształów tworzących kamień na zębach i działają oczyszczająco.
Materiały i metody
Hydroksyapatyt został otrzymany w Nantes Systemy Nanotechnologii. Procedura chroniona jest Know-how firmy i jest zoptymalizowana do produkcji hydroksyapatytu do zastosowań stomatologicznych.
Morfologia proszków została wykonana w Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedry Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych w Krakowie jako badania zlecone zgodnie z raportem.[11] Do badania został wykorzystany elektronowy mikroskop skaningowy Nova NanoSEM 200 produkcji FEI EUROPE COMPANY wyposażony z przystawką do analizy chemicznej w mikroobszarach EDX (ang. Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy – EDAX). Próbkę przyklejono do stolików mikroskopowych za pomocą węglowej taśmy przewodzącej. Punktową analizę chemiczną przeprowadzono bez napylenia ochronnej warstwy węglowej. Rejestrację prowadzono przy użyciu detektora niskiej próżni (LVD) i napięciu przyspieszającym wynoszącym 15kV w 10 losowo wybranych punktach. Obserwacje wykonano w systemie detekcji elektronów wtórnych (SE). Wielkości ziaren, próbki zostały pokryte węglową warstwą ochronną i ponownie poddane obserwacjom.[11] Skład fazowy próbek przebadano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (ang. XRD) za pomocą dyfraktometru X’ Pert Pro firmy PAN analytical, ilość poszczególnych faz określono metodą Rietvelda.[11]
Wyniki
Niedobór minerałów zawierających wapń takich jak hydroksyapatyt powoduje osłabienie szkliwa. Aby poprawić jego mineralizację i odbudowywanie potrzeba kontaktu szkliwa z odpowiednim materiałem. Lata doświadczeń i optymalizacji produkcji w firmie Nantes doprowadziło do zastosowania wysokiej jakości hydroksyapatytu w paście do zębów (rys 2.), który opisany jest poniżej w badaniach.[11]
Rys 2. Pasta z hydroksyapatytem produkcji Nantes Systemy Nanotechnologii.
Rys 3. Zdjęcie SEM badanej próbki wraz z zaznaczonymi punktami, w których wykonywana była analiza EDX. Powiększenie 10 000x.[11]
Rys 4. Analiza EDX wykonana w punkcie nr 1.[11]
Przeprowadzone analizy EDX (rys 3) wskazują na obecność czystego hydroksyapatytu w obydwu próbkach na poziomie 99 %. Zawartość poszczególnych pierwiastków wyrażona w procentach wagowych i atomowych jako średnia wartość z 10 pomiarów przedstawia się następująco tabela 1.
|
Pierwiastek |
Wt % |
At % |
|
O |
42 ± 7 |
62 ± 7 |
|
P |
20 ± 2 |
16 ± 2 |
|
Ca |
37 ± 6 |
22 ± 5 |
|
Całkowita zawartość |
100 |
100 |
Tabela 1 Zawartość poszczególnych pierwiastków wyrażona w procentach wagowych i atomowych.
Na podstawie zdjęć SEM (Rys. 5) można zarejestrować średni rozmiar ziaren hydroksyapatytu obliczony jako wymiar liniowy ziaren zmierzonych w jednym kierunku. Wymiar taki wynosi 164 nm, Poszczególne wymiary mieszczą się w przedziale między 30 a 450 nm. Rozmiar ten został tak dobrany aby pasował do ubytków powierzchni zęba. Rys 1.
Rys. 5 Przykładowe zdjęcie SEM próbki wraz z zaznaczonym wymiarem liniowym ziaren. Powiększenie 100 000x.[11]
W wyniku pomiaru XRD stwierdzono występowanie w znacznych ilościach wapnia i fosforu, oraz w ilościach śladowych takich pierwiastków jak sód (0,066%), magnez (0,024%), glin (0,011%) - został on wyeliminowany w kolejnych produkcjach poprzez zmienienie substratów do syntez, krzem (0,020%), siarka (0,015%), żelazo(0,011%), stront(0,006%) i chlor (0,009%). Niepewność pomiaru przy użyciu wzorców uniwersalnych określa się maksymalnie na poziomie +/-5% z wartości uzyskanej dla danego pierwiastka. W odniesieniu do literatury [11-13] teoretyczny, skład chemiczny hydroksyapatytu -Ca10(PO4)6(OH)2 w przeliczeniu na tlenki przedstawia się następująco: CaO 55,8 %mas., P2O5 42,4 % mas., H2O2 1,8 %mas., Na podstawie wyników XRF skład poszczególnych tlenków w badanej próbce przedstawia się następująco: CaO 57,97 %mas., P2O5 41,87 %mas., Oznacza to, że zawartość CaO w badanej próbce występuje w nadmiarze. Taki wynik może wskazywać na obecność niestechiometrycznego hydroksyapatytu lub obecność dodatkowej fazy. Skład fazowy próbek przebadano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Otrzymane wyniki (Rys.6) wskazują na obecność dwóch faz w badanej próbce. Dominującą fazę stanowi hydroksyapatyt – 95%, natomiast pozostałe 5% stanowi pirofosforan (V) wapnia Ca2P207.
Rys.6 Dyfraktogram XRD zbadanej próbki.
Wnioski:
Z przedstawionych danych literaturowych zastosowanie hydroksyapatytu w paście do zębów jest jak najbardziej pożądane. Mineralizacja i odbudowa szkliwa jest jednym z największych wyzwań w nowoczesnej stomatologii. Mocne i zdrowe szkliwo gwarantuje odporność na procesy próchnicze. Opracowany hydroksyapatyt, który jest głównym składnikiem pasty do zębów Nantes o przedstawionym składzie oraz formie (wielkości ziarna na poziomie nanometrów) działa regenerująco co pokazują opinie klientów. Dbając o zęby i stosując nawet okazyjnie pastę do zębów z hydroksyapatytem można poprawić jakość swego szkliwa. Hydroksyapatyt działa zarówno jako środek czyszczący, jak i środek sprzyjający regeneracji szkliwa.
Literatura
1. Na podstawie wyników badań epidemiologicznych prowadzonych w ramach programu „Monitoring Zdrowia Jamy Ustnej” ogłoszony przez Ministerstwo Zdrowia, http://www2.mz.gov.pl/wwwmz/index?mr=m15&ms=945&ml=pl&mi=945&mx=0&ma=30371
2. Youtube, 2018-04-10, Staggering Tooth Magnification, Best Videos Of The Web, https://www.youtube.com/watch?v=t4RgBZlKlJI
3. Remineralization and repair of enamel surface by biomimetic Zn-carbonate hydroxyapatite containing toothpaste: a comparative in vivo study M.Lelli, A.Putignano, M. Marchetti, I. Foltran, F. Mangani, M. Procaccini, N. Roveri, G. Orsini, Front. Physiol., 2014
4. Nano-hydroskyapattyty w zastosowaniach biomedycznych, R. Wiglusz, Postępy Farmacji, 2013, http://openin.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=134:nano-hydroksyapatyty-w-zastosowaniach-biomedycznych&catid=35&Itemid=213
5. Effectiveness of nano-hydroxyapatite toothpaste in reducing dentin hypersensitivity: A double-blind randomized controlled trial, Quintessence Int 45 (2014), No. 8, 703-711,
6. The durability of a hydroxyapatite paste used in decreasing the permeability of hypersensitive dentin, Journal of Dentistry, Volume 51,2016, 1-7, Journal of Dentistry, Ahmed Samir Bakryab, Yas Al-Hadeethic, Mir Ali NaqiRazvic https://doi.org/10.1016/j.jdent.2016.05.004
7. Effect of a Nano‐Hydroxyapatite Paste on Bleaching‐Related Tooth Sensitivity, William D. Bwrowning, Sopanis D, Edward. J. Deschepper, JERST, Vol. 24, 2012, 268-276, https://doi.org/10.1111/j.1708-8240.2011.00437.x
8. Enamel and dentine remineralization by nano-hydroxyapatite toothpastes, Peter Tschoppea, Daniela L.Zandima, PeterMartusb,Andrej M.Kielbassaac, Journal of Dentistry, Volume 39, Issue 6, June 2011, Pages 430-437, https://doi.org/10.1016/j.jdent.2011.03.008
9. DYREKTYWA KOMISJI 2002/82/WE, http://orka.sejm.gov.pl/Drektywy.nsf/all/32002L0082/$File/32002L0082.pdf
10. β-pyrophosphate: A potential biomaterial for dental applications lA.D.Anastasiou et. All., Materials Science and Engineering: C Vol. 75, 2017, 885-894, https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.02.116
11. Raport WIMiC-KciMO.0154-262/14, Kraków, Ocena mikrostruktury analiza chemiczna oraz analiza fazowa próbek z firmy Nantes. Mirosław Bućko, Magdalena Ziąbka, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych
12. S. Błażewicz, L. Stoch, Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000 pod redakcją Macieja Nałęcza, Tom 4 Biomateriały, str. 115.
13. A. Rapacz-Kmita, Wpływ ZrO2 na stabilność termiczną hydroksyapatytu i na kształtowanie się właściwości fizykochemicznych kompozytów HAp-ZrO2, Rozprawa doktorska, Kraków 2002, str. 29-33.
REKLAMA:
Pasta z hydroksyapatytem dostępna jest w sklepach:
Sklep serwisu Openin.pl - kupując tutaj wspierasz działanie czasopisma Otwarte innowacje
Sklep producenta pasty Nantes.pl
Sklep serwisu ślubnego: www.slubomania.pl
Sklep oraz portal na temat badań składu pierwiastkowego: pierwiastki.eu
Komentarze obsługiwane przez CComment