Из истории
Упоминание о первом средстве для чистки зубов датируется III-V тысячелетием до нашей эры. Древние египтяне перемалывали яичную скорлупу, пемзу, пепел внутренностей быка, мирру и готовили из этого средство, которое было прародителем зубного порошка. Греки, римляне и персы совершенствовали рецептуру, добавляя в состав перетёртые в порошок панцири моллюсков, толчёный мел, мёд, высушенные растения. Славяне внесли свой вклад в развитие стоматологии, начав чистить зубы берёзовым углём. Порошки и пасты, более или менее схожие с современными, появились в Великобритании только в XVIII веке, тогда их использование считалось прерогативой знати.
Современным людям повезло больше — каждый может подобрать средство на свой вкус и бюджет или по медицинским показаниям. Сейчас есть зубные пасты не только гигиенические, но и лечебно-профилактические, в которые входят специальные добавки. Рассмотрим их более детально.
Голливудская улыбка. Как отбелить зубы дома? Подробнее
Лучшая зубная паста
Какая зубная паста лучше? Однозначно та, которая соответствует потребностям человека и подходит ему по показаниям. Еще совсем недавно основной задачей зубной пасты было помогать щетке очищать зубы от налета. Сегодня современные производители гигиенических средств расширили ее функционал и стали предлагать специальные лечебные зубные пасты как комплексные, так и для направленного решения конкретных проблем. Сегодня можно найти тюбики не только для профилактики кариеса, но и от кровоточивости десен, против образования зубного камня, пасты для имплантов или налета курильщика, для свежести дыхания или восстановления pH баланса полости рта, а также для многого другого. Но, по сути, все пасты делятся на несколько разновидностей, которые мы рассмотрим.
Гидроксиапатит
Эта добавка не зря стоит особняком. Дело в том, что зубная эмаль на 96% состоит из этого минерала, а дентин (твердая, основная часть зуба) — на 70%. В пастах используется искусственно синтезированный аналог природного вещества, который полностью ему идентичен. Попадая на поверхность зубов, он решает следующие задачи:
- заполняет собой микротрещины, восстанавливая целостность защитной оболочки;
- противостоит зарождающемуся кариесу, снижает риск его возникновения;
- уменьшает чувствительность к температурным раздражителям;
- оказывают лёгкий отбеливающий эффект.
Пионером в этом направлении является японская компания Sangi, учёным которой удалось синтезировать искусственный гидроксиапатит и создать зубную пасту с ним в составе.
Статья по теме
Чем опасны сколы на зубах и что с ними делать? Советы стоматолога
Конкурс «био/мол/текст»-2013
Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2013 в номинации «Лучший обзор».
Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.
Современная наука ставит одной из главных своих целей продление длительности человеческой жизни. Разрабатываются новые методы лечения заболеваний, облегчается жизнь стариков, многие болезни, считавшиеся неизлечимыми ранее, практически полностью побеждены человечеством. Однако некоторые возрастные изменения заложены в организм генетически, и обычными методами с ними бороться практически невозможно.
Заболевания костной ткани занимают одну из первых строчек в рейтинге наиболее часто встречающихся у пожилых людей проблем. С возрастом нарастает потеря массы кости. Особенно от этого страдают женщины — из-за более активного вымывания из организма катионов кальция, служащего основой нашего скелета. Потеря массы костной ткани может достигать 40% у женщин старше 70 лет [1]!
Это заболевание называется остеопорозом. Пораженные им кости становятся хрупкими, с трудом справляясь с возложенной на них нагрузкой. В случае перелома срастаться такая кость будет значительно дольше, чем здоровая. Как уже упоминалось выше, главной причиной таких изменений является постепенное вымывание кальция из организма. На протяжении всей жизни у нас в организме происходят два равновесных процесса: непрерывное образование новой костной ткани и резорбция (растворение) старой. К старости равновесие смещается в сторону резорбции, и новая ткань просто не успевает занять место растворенной. А избыток катионов кальция, являющегося основным продуктом этого процесса, выводится из организма естественным путем.
Что же представляет собой человеческая кость? На рисунке 1 схематически изображено строение кости человека. Основа состоит из композита (материала, составленного из других материалов и обладающего свойствами, отличными от свойств «родителей»), представляющего собой кристаллы нестехиометрического гидроксилапатита с химической формулой:
Ca10−x−y/2(HPO4)x(CO3)y(PO4)6−x−y(OH)2−x,
и длинных цепочек белка коллагена [2]. Этот композит представляет собой пространственную матрицу, заполненную остеобластами, остеокластами, макрофагами, сетью капилляров и прочим, но в рамках этой статьи мы подробнее строение кости рассматривать не будем.
Рисунок 1. Строение трубчатой кости. Хорошо видно, что кость состоит из последовательных слоев: внешнего — надкостницы, — затем идет компактное вещество кости, губчатое вещество кости и желтый костный мозг.
«Строение длинной (трубчатой) кости»
Существуют различные способы сымитировать костную ткань с помощью различных материалов. Для этого используются керамические, металлические, пластиковые и даже стеклянные протезы, но все они далеки от идеала. Полноценной такую замену назвать нельзя. Одна из проблем, к примеру, — различие прочности настоящей и искусственной кости. Если материал слишком прочный, то нагрузка, которой подвергается эта часть скелета, начинает распределяться неравномерно. Наиболее прочная часть «забирает» львиную долю нагрузки, и на стыке протеза и настоящей кости возникает избыточное разрушение костной ткани. Поэтому искусственная кость должна как можно точнее соответствовать заменяемой части скелета по механическим свойствам.
Очевидно, что материал не должен быть токсичным и вызывать отмирание окружающей протез ткани. Но многие материалы, даже не являясь токсичными для человека, начинают при попадании в организм покрываться соединительной тканью. Так организм изолирует чужеродный объект. По толщине такой капсулы, называемой так же шрамом, судят о биосовместимости материала. В идеале искусственный материал должен срастаться с организмом и не оставлять никаких следов. Такой материал называют биоактивным. Примером может служить стеклянный материал BIOGLASS [3]. Служит такое «стекло» и для крепления имплантов из других материалов, и как самостоятельный биоактивный материал для имитации кости. Применяется он главным образом в стоматологии. При попадании импланта в среду организма клетки костной ткани «прорастают» в его поверхностный слой, прочно связывая имплант с костью. Для увеличения числа таких связей и, следовательно, прочности соединения необходимо увеличивать площадь поверхности материала. Чем он более пористый, тем прочнее связывается кость с искусственным элементом [4].
Таким образом, полная замена кости на искусственный материал нежелательна. Наиболее предпочтительным путем к регенерации костной ткани на сегодняшний день стала замена поврежденной части ткани на биоактивный протез, который срастется с окружающими тканями, затем ускорит естественную регенерацию и постепенно растворится без следа, оставив на костном дефекте новую ткань.
Рисунок 2. Индивидуальный протез фрагмента нижней челюсти для больного саркомой нижней челюсти. Протез изготовлен из полимера и гидроксилапатита.
Традиционно в ортопедии для этих целей применяется гидроксилапатит. Стехиометрически гидроксилапатит (далее для краткости мы будем называть его ГАП) наиболее приближен по составу к минеральной составляющей кости (по сравнению с другими фосфатами кальция). Его формула:
Ca10(PO4)6(OH)2.
Далее в статье мы расскажем, в чем преимущества и недостатки этого материала по сравнению с другими.
Фторсодержащие компоненты
Их несколько: фторид олова, аминофторид, монофторфосфат натрия, фторид натрия. Последний наиболее распространён в качестве добавки в зубные пасты. Многочисленные исследования и опыт практического применения на протяжении нескольких десятков лет доказывают эффективность этого соединения в вопросах предотвращения кариеса и поддержании устойчивости эмали к кислотам. Однако в научной среде в последние годы произошёл раскол мнений по поводу целесообразности использования таких паст. Дело в том, что соединения фтора в высокой концентрации очень токсичны, что чревато аномальной минерализацией костей, почечной недостаточностью, воспалением печени, нарушением секреции инсулина и гормонов щитовидной железы, общим отравлением. Получить такие дозы, просто чистя зубы, невозможно, но противники фторсодержащих средств апеллируют к тому, что в некоторых регионах люди получают фтор из других источников (в основном с водой) и он способен накапливаться в организме. В общем, польза от применения фторсодержащих паст не перевешивает потенциальный вред для организма, поэтому применять их без назначения врача стоит с осторожностью и непродолжительное время.
Надежный щит. Какую зубную пасту надо выбирать для детей? Подробнее
Как придать ГАПу новые свойства?
Не все свойства, необходимые для протезирования, заложены в гидроксилапатит природой. Однако какие-то терапевтические эффекты к материалам можно добавить, усложняя состав композита дополнительными веществами. Однако это не очень удобно, так как усложнит клинические испытания, да и разрабатывать такой материал значительно труднее. Но можно добиться прогресса и получить уникальные свойства, незначительно модифицируя состав и вводя в решетку гидроксилапатита примеси других катионов и анионов. Изменяя состав керамики, можно варьировать ее прочность, размер и форму кристаллитов, скорость растворения и множество других параметров.
Модифицировать кальций-фосфатную керамику можно введением множества компонентов. Возможности для выбора такого модификатора (легирующего компонента) довольно широки: в зависимости от размеров замещаемого иона можно менять состав как на доли, так и на десятки процентов. Например, малые концентрации ионов кремния активируют регенерацию костной ткани, играя роль антигена для соответствующих клеток.
Интересны, например, биологические свойства катионов лантаноидов [7]. Применение ионов лантаноидов в пероральных препаратах ограничено их низкой способностью проходить сквозь стенки желудка и кишечника. Для улучшения доступности катионов лантаноидов можно использовать липофильные оболочки комплексов. Вещества, способные проникать сквозь клеточные мембраны, называются ионофорами. (Подробнее о них можно прочитать в статье «Неизвестные пептиды: „теневая“ система биорегуляции» [8].) Такая оболочка позволит им проникать сквозь мембрану клетки. Этот метод доставки ионов в остеобласты может стать принципиально новым подходом к лечению целого ряда заболеваний кости.
Благодаря высокому сродству к фосфатам лантаноиды прочно связываются в структуре минералов, составляющих основу костной ткани, не нарушая при этом их структуру. Лантаноиды способны даже замещать кальций в костях, параллельно подавляя развитие клеток, отвечающих за разрыв и резорбцию костной ткани. Эта способность «подражать» функциям ионов кальция позволяет рассматривать лантаноиды в качестве компонента для терапии заболеваний кости.
Частичный обмен катионов кальция на катионы лантаноидов открывает широкие перспективы для целого ряда различных материалов на основе фосфатов кальция. С помощью лантаноидов можно влиять на физические свойства получаемой керамики, регулировать скорость резорбции и даже использовать этот материал как препарат для лечения остеопороза.
На практике ГАП используют в виде цемента или пористых вкладок для заполнения трещин, каверн и других дефектов в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии. В виде пленки его наносят на протезы из других материалов (чаще всего металлических или полимерных) для снижения риска отторжения и лучшей фиксации за счет образования новых тканей вокруг протеза. Как правило, это протезы тазобедренного сустава и различные зубные протезы.
Разумеется, искусственно синтезированный гидроксилапатит далек от идеала, и в качестве материала для имплантации при создании полноценных протезов крупных костей или суставов его пока использовать нельзя. Но использование его замечательных свойств, таких как сравнительно простое регулирование состава и морфологии кристаллитов, биоактивность и способность ускорять естественную регенерацию, позволяет делать на его основе препараты для исправления и профилактики костных дефектов уже сейчас. А это значит, что в обозримом будущем мы сможем значительно упростить лечение остеопороза, ускорить излечение переломов, а, возможно, даже и возвращать утраченные конечности с помощью искусственных костей.
Антикариозные добавки
Наиболее распространённые:
- Кальция глицерофосфат. Соль кальция, призванная в составе зубных паст восполнять дефицит этого микроэлемента в тканях зубов. Насытить эмаль во взрослом возрасте необходимыми микроэлементами можно только местно, поэтому чистка зубов пастой с кальция глицерофосфатом в этом плане будет в разы эффективнее, чем употребление профильных препаратов. Кроме того, вещество активизирует анаболические процессы, укрепляет кристаллическую решётку эмали.
- Ксилит. Это природный заменитель сахара, который вдобавок обладает полезными для зубов и дёсен свойствами. Главная польза — устранение бактерий в ротовой полости, которые не способны перерабатывать вещество. Как следствие — выраженный антикариозный эффект (все знают, что кариес появляется по вине бактерий, в большом количестве обитающих в ротовой полости человека). Помимо этого, ксилит способствует укреплению эмали и дёсен, обладает противогрибковой активностью, усиливает слюноотделение и повышает защитные свойства слюны.
- Ферменты. Наиболее применимые — мутаназа, инвертаза, пероксидаза, протеаза, карбогидраза. Противокариесный эффект обусловлен теми же, что и у предыдущего вещества свойствами — ферменты борются с патогенной микрофлорой во рту. При этом они не повреждают слизистые, благотворно влияют на ткани пародонта, растворяют мягкий зубной налёт и размягчают твёрдый.
Эффективность в борьбе с зарождающимся кариесом и профилактический эффект элементов из этой группы ниже, чем, например, у фторида натрия, но и угрозы для организма они не представляют.
Статья по теме
Жёлтые лучше белых? Семь мифов о зубах
Противовоспалительные вещества
Лактат алюминия, триклозан, хлоргексидин, биосол — названия, которые наиболее часто можно встретить в описаниях к пастам, обладающим антимикробными и противовоспалительными свойствами. Эффективность этих элементов достаточно высока, но следует понимать, что вместе с патогенной микрофлорой они уничтожают или снижают активность полезной. По этой причине их длительное бесконтрольное применение в долгосрочной перспективе может негативно отразиться на здоровье. Использовать такие пасты, как и все лечебно-профилактические, следует после консультации с дантистом и по его назначению.
В идеале лечебно-профилактические пасты с добавками стоит применять по рекомендации стоматолога, который подберёт подходящее средство для каждого конкретного случая, расскажет, как и сколько его применять. Кроме того, следует понимать, что такие пасты — это не альтернатива профессиональной гигиене, реминерализации и ламинации у стоматолога, а только эффективное дополнение к этим процедурам.
Имеются противопоказания, необходимо проконсультироваться с врачом
