Элизэбета С. Гджоргиевска, Мария М. Стеванович, Elizabeta S. Gjorgievska, Marija M. Stevanovic (Стоматологический факультет университета «Святых Кирилла и Мефодия», Скопье, Республика Македония (Faculty of Dental Medicine, University “Sts Cyril and Methodius” Skopje, Republic of Macedonia)).
Джон В. Николсон, ohn W. Nicholson (Университетский Колледж «Святой Марии», Твикенхем, Лондон, Великобритания)(St Mary’s University College, Twickenham, London, UK).
Иэн Дж. Слиппер, Ian J. Slipper Научно-исследовательский институт университета Гринвича, Чатем, Кент, Великобритания (3School of Science, University of Greenwich, Chatham, Kent, UK.)
Аннотация
Реминерализация твердых тканей зубов, как полагают, является средством, которое может ликвидировать разрыв в клинической стоматологии между профилактикой и проведением хирургических процедур. Целью этого исследования было изучение потенциала реминерализирующих свойств зубных паст различного состава, содержащих биоактивное стекло, гидроксиапатит или ацетат стронция с фторидом, при их нанесении на деминерализованную эмаль. Результаты, полученные с использованием сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и сканирующей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионным рентгеноспектральным микроанализом (СЭМ/РСМА), показали, что зубные пасты, содержащие гидроксиапатит и биоактивное стекло, были весьма эффективными в обеспечении реминерализации эмали за счет формирования отложений и защитного слоя на поверхности деминерализованной эмали. В то же время зубная паста, содержащая 8% ацетата стронция и 1040 ppm (миллионных долей) фторида в форме фторида натрия (NaF), обладала незначительным потенциалом для реминерализации, если он и существовал вообще. Вывод: обработка деминерализованных зубов зубными пастами, содержащими гидроксиапатит или биоактивное стекло, способствовала восстановлению поврежденных тканей.
Введение
Минеральная фаза дентина и эмали представляет собой смесь соединений, которая включает в себя различное количество карбонат-апатитов, состав которых в дентине более разнообразен, чем в эмали (Elliott, 1997). Потеря (деминерализация) и восстановление (реминерализация) минерального вещества эмали являются динамическими физико-химическими процессами, которые в здоровой ротовой полости поддерживаются в большинстве случаев в балансе. Однако, когда бактерии полости рта образуют биопленку на поверхности эмали (налет), содержимое такой биопленки подвергается брожению под воздействием углеводов пищи (Paes Leme с соавт., 2004), и вследствие метаболической активности, происходящей в биопленке, возникает резкое снижение рН в результате образования органических кислот, главным образом, молочной кислоты. Если низкий уровень рН поддерживается в течение некоторого времени, минеральная фаза растворяется до такой степени, что это приводит к преобладанию деминерализации. Когда воздействие углеводов прекращается, уровень рН постепенно повышается и условия для перенасыщения вновь восстанавливаются, что приводит к некоторому количественному пополнению минеральной фазы (Sheiham, 2006).
Одним из возможных материалов для реминерализации является биоактивное стекло, разработанное Хенчем (Hench) в конце 60-х годов 20-го столетия (Hench с соавт., 1972). Благодаря своей высокой биологической активности биоактивное стекло имеет несколько видов применения в стоматологии: например, при реабилитации дентоальвеолярного комплекса (Wilson и соавт., 1994) и при регенерации тканей периодонта, поддерживающих аппарат зуба (Lovelace и соавт., 1998). Биоактивное стекло было недавно включено в состав зубных паст, в качестве минерализирующего агента для профилактики кариеса, а также в качестве средства снижающего повышенную чувствительность при лечении гиперчувствительности дентина (Wang и соавт., 2011). Кроме того, биоактивное стекло может быть использовано после отбеливания зубов, поскольку оно обладает способностью создавать защитный слой на поверхности эмали и содействовать увеличению содержания кальция и фосфатов в слое эмали (Gjorgievska и Nicholson, 2011). Наконец, недавно в исследование in vitro было показано, что биостекло S53P4 может быть использовано для стимуляции процесса минерализации в живой соединительной ткани, в декальцинированном матриксе дентина и в естественном дентине с открытыми дентинными канальцами (Salonen с соавт., 2009).
Зубные пасты, содержащие гидроксиапатит (зубная паста ГА) показали эффективность в предотвращении кариеса, в лечении гиперчувствительности и заболеваний пародонта (Niwa с соавт., 2001; Park с соавт., 2005). В исследованиях in vitro при выбранных условиях зубные пасты, содержащие гидроксиапат, показали более высокий реминерализующий эффект, чем амин-фтористые зубные пасты в отношении бычьего дентина; сопоставимые результаты были получены и для эмали (Tschoppe соавт., 2011). В другом исследовании было показано, что зубная паста, содержащая гидроксиапатит, используемый в медицине, способствовала рекристаллизации декальцинированной поверхности эмали (Nishimura и соавт., 1999).
Хлорид стронция, который разработан в качестве первого используемого в зубной пасте агента, блокирующего дентинные канальцы, был представлен под маркой Sensodyne® около 50 лет назад (Markowitz, 2009). Вследствие своей несовместимости с фторидом этот продукт не содержал фторидов. Однако исходная формула была модифицирована путем включения фторида и замены хлорида стронция на ацетат стронция, который совместим с фторидом. В результате чего такая зубная паста обладала способностью закрывать дентинные канальцы и формировать отложения стронция в дентинных канальцах (Earl и соавт., 2010). Этот факт приводит к предположению, что, помимо снижения чувствительности, эта зубная паста может играть активную роль в защите от кариеса.
Целью настоящего исследования было изучение реминерализующего потенциала зубных паст с различным составом: зубных паст, содержащих биоактивное стекло, гидроксиапатит или ацетат стронция с фторидом, при нанесении их на деминерализованную эмаль. В качестве тестированной нулевой гипотезы было положение о том, что исследуемые зубные пасты не имеют отличий в отношении их способности воздействовать на процесс реминерализации.
Фториды остаются лучшими из признанных агентов, способствующими реминерализации. Следовые количества фторидов в слюне являются эффективными для сдвига баланса в сторону от деминерализации к реминерализации. Это связано с повышением осаждения фосфатов кальция под воздействием фторидов и формированием фторгидроксиапатита в тканях зубов (ten Cate и Featherstone, 1991; ten Cate, 1999). Фторапатиты менее растворимы в кислых растворах, чем гидроксиапатиты, которые, в свою очередь, менее растворимы, чем карбонат-апатиты (Shellis с соавт., 1993;. Shellis и Wilson, 2004).
Помимо фторидов, есть несколько материалов, которые могут быть использованы для увеличения реминерализации. Клиническая эффективность этих агентов зависит от ряда задач, которые ставятся перед ними, как показано в таблице 1 (Zero, 2006)
Одним из возможных материалов для реминерализации является биоактивное стекло, разработанное Хенчем (Hench) в конце 60-х годов 20-го столетия (Hench с соавт., 1972). Благодаря своей высокой биологической активности биоактивное стекло имеет несколько видов применения в стоматологии: например, при реабилитации дентоальвеолярного комплекса (Wilson и соавт., 1994) и при регенерации тканей периодонта, поддерживающих аппарат зуба (Lovelace и соавт., 1998). Биоактивное стекло было недавно включено в состав зубных паст, в качестве минерализирующего агента для профилактики кариеса, а также в качестве средства снижающего повышенную чувствительность при лечении гиперчувствительности дентина (Wang и соавт., 2011). Кроме того, биоактивное стекло может быть использовано после отбеливания зубов, поскольку оно обладает способностью создавать защитный слой на поверхности эмали и содействовать увеличению содержания кальция и фосфатов в слое эмали (Gjorgievska и Nicholson, 2011). Наконец, недавно в исследование in vitro было показано, что биостекло S53P4 может быть использовано для стимуляции процесса минерализации в живой соединительной ткани, в декальцинированном матриксе дентина и в естественном дентине с открытыми дентинными канальцами (Salonen с соавт., 2009).
Зубные пасты, содержащие гидроксиапатит (зубная паста ГА) показали эффективность в предотвращении кариеса, в лечении гиперчувствительности и заболеваний пародонта (Niwa с соавт., 2001; Park с соавт., 2005). В исследованиях in vitro при выбранных условиях зубные пасты, содержащие гидроксиапат, показали более высокий реминерализующий эффект, чем амин-фтористые зубные пасты в отношении бычьего дентина; сопоставимые результаты были получены и для эмали (Tschoppe соавт., 2011). В другом исследовании было показано, что зубная паста, содержащая гидроксиапатит, используемый в медицине, способствовала рекристаллизации декальцинированной поверхности эмали (Nishimura и соавт., 1999).
Хлорид стронция, который разработан в качестве первого используемого в зубной пасте агента, блокирующего дентинные канальцы, был представлен под маркой Sensodyne® около 50 лет назад (Markowitz, 2009). Вследствие своей несовместимости с фторидом этот продукт не содержал фторидов. Однако исходная формула была модифицирована путем включения фторида и замены хлорида стронция на ацетат стронция, который совместим с фторидом. В результате чего такая зубная паста обладала способностью закрывать дентинные канальцы и формировать отложения стронция в дентинных канальцах (Earl и соавт., 2010). Этот факт приводит к предположению, что, помимо снижения чувствительности, эта зубная паста может играть активную роль в защите от кариеса.
Целью настоящего исследования было изучение реминерализующего потенциала зубных паст с различным составом: зубных паст, содержащих биоактивное стекло, гидроксиапатит или ацетат стронция с фторидом, при нанесении их на деминерализованную эмаль. В качестве тестированной нулевой гипотезы было положение о том, что исследуемые зубные пасты не имеют отличий в отношении их способности воздействовать на процесс реминерализации.
Материалы и методы
Подготовка образцов препаратов зубов
Корни зубов были обрезаны алмазным бором с высокоскоростным стоматологическим наконечником на уровне цементоэмалевой границе зуба, остатки ткани пульпы были отброшены. Корональные сегменты были полностью обработаны ультразвуком и отполированы пемзой и полировочной зубной пастой. Избыток пасты был удален промыванием струей воды (орошение) в течение 3 мин. Затем препараты зубов (образцы) были случайным образом разделены на три группы. Образцы препаратов каждой из групп обрабатывались в пяти последовательных циклах деминерализации/реминерализации. Деминерализацию проводили, используя искусственный кислотный кариозный гель, приготовленный в соответствии с методом, описанным Арендсом соавт. (Arends с соавт., 1990). Он состоял из 6% (от веса) гидроксильной этилцеллюлозы, 0,1 моль/л молочной кислоты и 1,0 моль/л гидроксида натрия (NaOH), доведенного до рН = 4.5. После каждого 24-часового цикла деминерализации образцы промывали струей воды для удаления избытка искусственного кислотного кариозного геля и втирали в них в течение 1 мин следующие зубные пасты: первую группу обрабатывали пастой Mirasensitive hap+, Miradent, Hager & Werken GmbH & Co. KG (Duisburg, Germany/Дуйсбург, Германия); вторую обрабатывали пастой Mirawhite® tc, Miradent, Hager & Werken GmbH & Co, KG; и третью – пастой Sensodyne® Rapid Relief, GlaxoSmithKline (Surrey, UK /Суррей, Великобритания). Активные компоненты зубных паст перечислены в таблице 2. Затем для удаления возможных остатков пасты образцы очищали от зубных паст с помощью зубной щетки в течение 5 мин. при обильном орошении водой.
Сканирующая электронная микроскопия / трехмерная стереоскопическая фотография (анаглифы)
После процедуры экспериментальной обработки образцы препаратов зубов были разрезаны пополам вдоль продольной оси в щечно-язычном направлении. Одна половина каждого образца была исследована методом сканирующей электронной микроскопии без покрытия с использованием сканирующего электронного микроскопа с автоэмиссионной пушкой (прожектором) с холодным катодом (СЭМ-ЭПХК/ FEG-SEM) (FEG-SEM Hitachi SU 8030, Tokyo, Japan/Токио, Япония). Образцы предварительно помещали в вакуумный эксикатор до достижения достаточного уровня вакуума, необходимого для получения изображения с помощью СЭМ-ЭПХК.
Трехмерные (3D) стереофотографии (анаглифы) были получены с использованием двух стерео-парных фотографий, первая с наклоном 0º, вторая с наклоном 7º. Для первой фотографии был использован зеленый фильтр, для второй фотографии – красный фильтр. Микрофотографии были наложены и визуализированы с использованием 3D анаглифических очков.
Сканирующая электронная микроскопия / энергодисперсионный рентгеноспектральный микроанализ
Вторая половина каждого образца была помещена в шаблонную пластиковую форму, которая имела внутренний диаметр 32 мм с разрезом на поверхности к нижней части формы. Формы были заполнены смолой EPO-Thin resin (Buehler, Lake Bluff, IL, USA/США, партия № 20-8140-032). Затем образцы помещали в вакуумный эксикатор на 24 часа. Поверхность каждого блока была обточена до плоской формы с помощью карборундового диска, охлаждаемого водой (зернистая алюминиевая бумага со степенью зернистости: 320, 600 и 1200; Buehler) и отполирована алмазной полировальной бумагой (3M TM Polishing Paper 1 Micron 8000 Grit Color Light Green; 3M Dental Products, St. Paul, MN, USA /полировальная бумага 3M TM, 1 микрон, зернистость 8000, цвет светло-зеленый; 3M Стоматологическая продукция, Сент-Пол, Миннесота, США), затем было нанесено углеродное покрытие (Model S105, Edwards Co., UK/ Великобритания).
Анализ подготовленных образцов был проведен на сканирующем электронном микроскопе с эмиссионной электронной пушкой (прожектором) с холодным катодом (FEG-SEM Hitachi SU 8030, Tokyo, Japan/Токио, Япония) в режиме обратно рассеянных электронов (SEM-BEI/СЭМ-ОРЭ). Условия эксперимента были установлены следующим образом: номинальное увеличение 1000х и ускоряющее напряжение 15 кВ.
Качественный энергодисперсионный рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) проводился с использованием материала Termo Noran/термо«норан» (Thermo Scientific, Rockford, IL, USA/ США), системы «NSS System 7» с ультра сухим детектором (окно: 30 мм2) путем сбора сканограмм линии рентгеновского спектра излучения (X-ray line scan), вдоль линии, которая идет из смолы внутрь эмали, с целью определить распределение элементов на поверхности эмали, а также наличие отложений на поверхности эмали, если они присутствуют.
В заключение методом энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) проводили полуколичественный точечный анализ искусственно деминерализованной поверхности эмали с целью определения содержания элементов (%): натрия (Na), магния (Mg), алюминия (Al), фосфора (P) и кальция (Ca). Для каждого образца методом были случайно выбраны десять точек и рассчитаны средние значения.
Статистический анализ проводили методом однофакторного дисперсионного анализа (one-way ANOVA). При выявлении статистически значимых различий (уровень значимости р< 0,05) применялся апостериорный критерий (тест) Тьюки.
Результаты
Микрофотографии образцов препаратов зубов всех протестированных групп, полученные при сканирующей электронной микроскопии СЭМ-ЭПХК, показывают, что имеются различные степени деминерализации эмали с потерей межпризматического вещества, а также различия во внешнем виде пористой, шероховатого вида, поверхности (рис. 1-3). Искусственно деминерализованная эмаль после обработки зубной пастой Mirasensitive hap+ представляет собой в основном пористую эмаль с наличием отложений на поверхности эмали, которые заполняют неровности эмали (рис. 1). Имеет место также потеря межпризматического вещества. После обработки зубной пастой Mirawhite® tc видно, что на искусственно деминерализованной эмали имеются отложения биоактивного стекла, которые прочно прикреплены к поверхности эмали (рис.2). Эти отложения, по-видимому, плотно запечатывают неровности, которые видны на эмали. После обработки зубной пастой Sensodyne® Rapid Relief деминерализованная эмаль в основном не имеет признаков реминерализации, есть только несколько небольших отложений (рис. 3).
Рис.1. Искусственно деминерализованная эмаль после обработки зубной пастой Mirasensitive hap+ : эмаль, в основном, имеет пористый вид с наличием отложений на поверхности эмали, которые заполняют неровности эмали, и с потерей межпризматического вещества (стрелки указывают на некоторые из отложений на поверхности эмали).
Рис.2. Искусственно деминерализованная эмаль после обработки зубной пастой Mirawhite® : отложения биоактивного стекла, закрывающие участки повреждения эмали, остаточные частицы биостекла прочно прикреплены к поверхности эмали (стрелки указывают на некоторые из отложений на поверхности эмали).
Рис.3. Искусственно деминерализованная эмаль после обработки зубной пастой Sensodyne® Rapid Relief: в основном деминерализованная эмаль без признаков реминерализации и только несколько мелких отложений (стрелки указывают на некоторые из отложений на поверхности эмали).
Трехмерные стерео-микрофотографии (анаглифы) искусственно деминерализованной эмали (рис. 4) позволяют лучше понять, что представляет собой внешний вид поверхности эмали после обработки реминерализирующим зубными пастами. На рисунке 4a, демонстрирующим эффект обработки зубной пастой Mirasensitive hap+, видно только одно отложение на деминерализованной поверхности эмали на заднем плане. Рис. 4b показывает воздействие зубной пасты Mirawhite® tc: здесь нет никаких признаков деминерализации эмали, при этом вся поверхность эмали покрыта отложениями из биоактивного стекла. Наконец, Рис. 4с показывает, что после обработки зубной пастой Sensodyne® Rapid Relief поверхность эмали остается деминерализованной без каких-либо признаков реминерализации.
На микрофотографиях, полученных при сканирующей электронной микроскопии отполированных продольных сегментов, на поверхности образцов, обработанных Mirasensitive hap+ и Mirawhite® tc (рис. 5а, 6а), обнаруживается защитный слой, который образуется в силу наличия отложений на поверхности эмали. Такой защитный слой отсутствует на микрофотографиях образцов, обработанных зубной пастой Sensodyne® Rapid Relief (рис. 7а).
Качественный анализ путем сбора сканограмм линии рентгеновского спектра излучения (X-ray line scan) показывает, что различные зубные пасты оказывают различное воздействие на состав деминерализованной эмали. При обработке зубной пастой Mirasensitive hap+ (Рис. 5) отмечено небольшое уменьшение уровня кальция и фосфора в поверхностном слое эмали, что указывает на то, что отложения состояли из кальция (Ca) и фосфора (P). Напротив, при обработке зубной пастой Mirawhite® tc обнаружено небольшое уменьшение уровня кальция и фосфора в поверхностном слое эмали и наличие отложений сложного состава, содержащих кальций (Ca), фосфор (P), фтор (F) (соединения фтора), магний (Mg), алюминий (Al), кремний (Si), фосфор (P), хлор (Cl) (соединения хлора), кальций (Ca), медь (Cu) и цинк (Zn). Кроме того, были получены некоторые данные, свидетельствующие об увеличения уровня меди (Cu), цинка (Zn) и фтора (F) в поверхностном слое эмали. Наконец, при обработке зубной пастой Sensodyne® Rapid Relief (рис. 6) отмечено уменьшение уровня кальция (Ca) и фосфора (P) в поверхностном слое эмали. При этом никаких отложений на поверхности эмали не было.
Рис. 4. 3D стерео-микрофотография (анаглиф) искусственно деминерализованной эмали после обработки зубными пастами: a. Зубная паста Mirasensitive hap+ – единственное отложение на деминерализованной поверхности эмали на заднем плане, ширина поля 42 мкм; b. Зубная паста Mirawhite® tc – отсутствие деминерализации эмали, вся поверхность покрыта эмалью отложениями биоактивного стекла, ширина поля 127 мкм; c. Зубная паста Sensodyne® Rapid Relief – деминерализованная эмаль без реминерализации, ширина поля 160 мкм (стрелки указывают на некоторые из отложений на поверхности эмали).
При проведении полуколичественного точечного энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа (РСМА/EDX analysis) (Таблица 3) были подтверждены предыдущие результаты полуколичественного анализа. А именно, обнаружено статистически значимое повышение уровня натрия (Na) и магния (Mg) в образцах, обработанных Sensodyne® Rapid Relief и значительное повышение уровня кальция (Са) после обработки зубной пастой Mirawhite® tc. Уровень фосфата был самым высоким после обработки зубной пастой Mirasensitive hap+, по сравнению с зубной пастой Mirawhite® tc.
Рисунок 5. Сканограмма (X-ray line scan/сканограмма линии рентгеновского спектра) искусственно деминерализованной эмали после обработки Mirasensitive hap+ (сквозь деминерализованную эмаль и отложения на ее поверхности вовнутрь смолы, использованной для формовки образцов): небольшое уменьшение уровня кальция и фосфора в поверхностном слое эмали и наличие отложений, состоящих из кальция (Ca) и фосфора (P).
Рисунок 6. Сканограмма (X-ray line scan/сканограмма линии рентгеновского спектра) искусственно деминерализованной эмали после обработки зубной пастой Mirawhite® tc (сквозь деминерализованную эмаль и отложения на поверхности эмали вовнутрь смолы, использованной для формовки образцов): небольшое уменьшение уровня кальция (Ca) и фосфора (Р) в поверхностном слое эмали и наличие отложений, состоящих из кальция (Ca), фосфора (P), фтора (F), магния (Mg), алюминия (Al), кремния (Si), фосфора (Р), хлора (Cl), кальция (Ca), меди (Cu) и цинка (Zn).
Рисунок 7. Сканограмма (X-ray line scan/сканограмма линии рентгеновского спектра) искусственно деминерализованной эмали после обработки зубной пастой Sensodyne® Rapid Relief (сквозь деминерализованную эмаль и отложения на поверхности эмали вовнутрь смолы, использованной для формовки образцов): уменьшение уровня кальция и (Ca) и фосфора (P) на поверхности эмали и отсутствие отложений.
Обсуждение
Реминерализация является процессом медленного осаждения минеральных компонентов в твердые ткани зуба (Vollenweider с соавт., 2007). Было высказано предположение, что некоторые отдельные факторы могут оказать влияние на реминерализацию, среди них: активность и глубина поражения, диета, слюноотделение, методы удаления зубного налета, а также использование фтора. Эти факторы модулируют естественный процесс приостановки развития поражений и могут сместить баланс в обратном направлении в сторону реминерализации (Xue с соавт. 2009;. Peters, 2010). Морфологические признаки появления деминерализации были описаны ранее (Gjorgievska соавт., 2009) и состоят в появлении в эмали тонких стержней неправильной формы с нечеткими границами и широкими пространствами между ними. В настоящем исследовании акцент был сделан на использование потенциально реминерализующих зубных паст.
Было обнаружено, что различные зубные пасты, содержащие гидроксиапатит, обладают сходными свойствами в отношении воздействия на реминерализацию эмали и повреждения подповерхностного слоя дентина (Tschoppe с соавт., 2011). Данные по исследованию эмали после применения зубной пасты, содержащей гидроксиапатит, позволяют предположить, что частицы гидроксиапатита взаимодействуют с поверхностью эмали, увеличивая концентрацию ионов кальция (Ca) и фосфора (P), в результате чего происходит восстановление деминерализованной поверхности. Кроме того, остатки в виде отложений на поверхности могут быть использованы в качестве депо кальция (Ca) и фосфора (P) в случае последующего кислотного воздействия. Было подчеркнуто, что зубные пасты, содержащие гидроксиапатит, могут оказывать благоприятный эффект на реминерализацию дентального кариеса в начальной стадии его развития вследствие присутствия частиц гидроксиапатита, которые способны заполнить мелкие поры в деминерализованной поверхности эмали (Jeong с соавт., 2006). В этом же исследовании (Jeong с соавт., 2006) был сделан вывод о том, что добавление фторида не оказывает синергетического (взаимоусиливающего) эффекта на реминерализацию, что находится в соответствии с результатами, полученными в данном исследовании, поскольку присутствие фтора не было выявлено в поверхностном слое эмали.
Зубная паста, содержащая биоактивное стекло, способствует реминерализации поврежденной поверхности эмали, что подтверждают предыдущие исследования (Gjorgievska и Nicholson, 2010). Биологическая активность биостекла связана с его взаимодействием с тканевой жидкостью, в результате чего на поверхности стекла происходит образование слоя гидроксикарбонат-апатита (ГКА). Когда биостекло приводится в контакт с жидкостями организма, происходит быстрое вымывание ионов натрия (Na+) и растворение ионов кальция (Ca2+), PO43-, а также различных видов гидросиликатных соединений с поверхности стекла. На поверхности стекла образуется поликонденсированный богатый кремнием слой геля, который является источником центров кристаллизации для осаждения фосфата кальция, последний в дальнейшем кристаллизуется с образованием ГКА (Hench и Andersson, 1993).
Реминерализация эмали под воздействием зубной пасты, содержащей биоактивное стекло, происходила за счет включения в структуру эмали различных элементов, как показано с помощью метода репрезентативного сканирования (X-ray line scan\сканограмма линии рентгеновского спектра). Полуколичественный анализ показал, что эти зубные пасты могут пополнять содержание кальция (Ca) и фосфора (P) в поврежденной эмали.
Было выдвинуто предположение, что после обработки зубными пастами, содержащими биоактивное стекло, эмаль будет выглядеть, как «цветочная поляна» ("Flowerfield"), что возникает как следствие начальной стадии преципитации новой минеральной фазы, в которой нет межпризматического вещества, при этом стержни в эмали, по существу, останутся неизменным (Gjorgievska и Nicholson, 2011). Вторым этапом процесса реминерализации будет являться образование отложений, которые могут служить резервуарами ионов для реминерализации поврежденных участков на поверхности эмали (Gjorgievska и Nicholson, 2011).
Зубная паста, содержащая 8% ацетата стронция и 1040 ppm (миллионных долей) фторида в форме фторида натрия (NaF) на кремниевой основе используется в основном для лечения гиперчувствительности. В исследованиях in vitro было показано, что обработка образцов дентина зубной пастой, содержащей 8% ацетата стронция, приводила к окклюзии дентинных канальцев и отложению стронция в канальцах дентина (Earl и соавт., 2010). Однако, хотя и было продемонстрировано, что такая зубная паста может закупоривать дентинные канальцы, никаких признаков восстановления повреждений на поверхности эмали не обнаружено. Эти результаты показывают, что образования поверхностных отложений не существовало, и защитный слой не был сформирован на поверхности эмали. Кроме того, уровни содержания кальция (Ca) и фосфора (P) не были увеличенными (при этом было отмечено небольшое увеличение уровней натрия (Na) и магния (Mg)).
Таким образом, нулевая гипотеза была отвергнута, поскольку существовали различия в потенциале реминерализации между различными зубными пастами. В частности, зубные пасты, содержащие гидроксиапатит и биоактивное стекло, были весьма эффективными в обеспечении реминерализации эмали, тогда как зубные пасты, содержащие 8% ацетата стронция и 1040 ppm (миллионных долей) фторида в форме NaF, обладали слабым потенциалом реминерализации, если он и существовал вообще.
Таблица 3. Полуколичественный точечный анализ методами СЭМ/РСМА*
* Метод однофакторного дисперсионного анализа (one-way ANOVA) с последующим использованием апостериорного критерия (теста) Тьюки; статистически значимые различия отмечены одинаковыми верхними индексами. 1ВСЭ - визуализация спектра обратно рассеянных электронов (Backscattered Electron Imaging/BEI). 2 SD – стандартное отклонение (Standard Deviation/ SD).
Заключение
Обработка деминерализованных зубов зубными пастами, содержащими гидроксиапатит или биоактивное стекло, способствовала восстановлению поврежденных тканей. Было обнаружено, что на поверхности эмали формируется защитный слой из отложений. Обработка зубной пастой, содержащей гидроксиапатит, приводила к увеличению содержания кальция (Ca) и фосфора (P) в слое эмали. В то время как обработка зубной пастой, содержащей биоактивное стекло, приводила к увеличению содержания этих, а также и некоторых других ионов (фтора/F, магния/Mg, алюминия/Al, кремния/Si, фосфора/P, хлора/Cl, кальция/Ca, меди/Cu и цинка/Zn). Напротив, использование зубной пасты, содержащей 8% ацетата стронция и 1040 ppm (миллионных долей) фторида в форме фторида натрия (NaF), не приводила к видимому эффекту реминерализации.
В рамках этого ограниченного исследования in vitro можно сделать вывод, что деминерализованная эмаль может быть реминерализирована с помощью использования зубных паст, содержащих биоактивное стекло или гидроксиапатит как реминерализующие агенты. Для того чтобы оценить воздействие на процесс реминерализации факторов, существующих в ротовой полости, таких как присутствие слюны и наличие зубного налета, необходимо проведение дальнейших исследований in vivo.
Список литературы:
Arends, J., Ruben, J. & Dijkman, A.G. (1990).. The effect of fluoride release from a fluoride containing composite resin on secondary caries: An in vitro study. Quintessence Int 21, 671–674.
Earl, J.S.,Ward, M.B. & Langford, R.M. (2010). Investigation of dentinal tubule occlusion using FIB-SEM milling and EDX. J Clin Dent 21, 37–41.
Elliott, J.C.,1997. Structure, crystal chemistry and density of enamel apatites. Ciba Found Symp 205, 54–67.
Gjorgievska, E.S. & Nicholson, J.W. (2010). A preliminary study of enamel remineralization by dentifrices based on Recaldent (CPP-ACP) and Novamin (calcium-sodium-phosphosilicate).
Acta Odontol Latinoam 23, 234–239.
Gjorgievska, E. & Nicholson, J.W. (2011). Prevention of enamel demineralization after tooth bleaching by bioactive glass incorporated into toothpaste. Aust Dent J 56, 193–200.
Gjorgievska, E.S., Nicholson, J.W., Iljovska, S. & Slipper, I. (2009). The potential of fluoride-releasing restoratives to inhibit enamel demineralization: An SEM study. Contributions,Sec Biol Med Sci MASA 30, 191–203.
Hench, L.L. & Andersson, O.H. (1993). Bioactive glasses. In Introduction to Bioceramics, Wilson, J. (Ed), pp. 41–62. Singapore: World Science Publishing Company.
Hench, L.L., Clark, A.E., Schaake, J.R. & Schaake, H.F. (1972). Effects of microstructure on the radiation stability of amorphous semiconductors. J Non-Cryst Solids 8–10, 837–843.
Jeong, S.H., Jang, S.O., Kim, K.N., Kwon, H.K., Park, Y.D. & Kim, B.I. (2006). Remineralization potential of new toothpaste containing nano-hydroxyapatite. Key Eng Mater 309–311, 537–540.
Lovelace, T.B., Mellonig, J.T., Meffert, R.M., Jones, A.A., Nummikoski, P.V. & Cochran, D.L. (1998). Clinical evaluation of bioactive glass in the treatment of periodontal osseous defects in humans. J Periodontol 69, 1027–1035.
Markowitz, K. (2009). The original desensitizers: Strontium and potassium salts. J Clin Dent 20, 145–151.
Nishimura, K., Yamaguchi, Y. & Yoshitake, K. (1999). Demineralized enamel surface microstructure after brushing using toothpaste containing medical hydroxyapatite under FE-SEM observation. J Japan Stomatol Soc 48, 199–210.
Niwa, M., Sato, T., Li, W., Aoki, H., Aoki, H. & Daisaku, T. (2001). Polishing and whitening properties of toothpaste containing hydroxyapatite. J Mater Sci Mater Med 12, 277–281.
Paes Leme, A.F., Dalcico, R., Tabchoury, C.P., Del Bel Cury, A.A., Rosalen, P.L. & Cury, J.A. (2004). In situ effect of frequent sucrose exposure on enamel demineralization and on plaque composition after APF application and F dentifrice use.J Dent Res 83, 71–75.
Park, J.J., Park, J.B., Kwon, Y.H., Herr, Y. & Chung, J.H. (2005). The effects of microcrystalline hydroxyapatite containing toothpaste in the control of tooth hypersensitivity. J Korean Acad
Periodontol 35, 577–590.
Peters, M.C. (2010). Strategies for noninvasive demineralized tissue repair. Dent Clin N Am 54, 507–525.
Pradeep, K. & Prasanna, K.R. (2011). Remineralizing agents in the non-invasive treatment of early carious lesions. Int J Dent Case Reports 1, 73–84.
Reynolds, E.C. (2008). Calcium phosphate-based remineralization systems: Scientific evidence? Aust Dent J 53, 268–273.
Salonen, J.I., Arjasmaa, M., Tuominen, U., Behbehani, M.J. & Zaatar, E.I. (2009). Bioactive glass in dentistry. J Minim Interv Dent 2, 208–218.
Sheiham, A. (2006). Dental caries affects body weight, growth and quality of life in preschool children. Br Dent J 25, 625–626.
Shellis, R.P.,Wahab, F.K. & Heywood, B.R. (1993). The hydroxyapatite ion activity product in acid solutions equilibrated with human enamel at 37 degrees. Caries Res 27, 365–372.
Shellis, R.P. &Wilson, R.M. (2004). Apparent solubility distributions of hydroxyapatite and enamel apatite. J Colloid Interf Sci , 278, 325–332.
ten Cate, J.M. (1999). Current concepts on the theories of the mechanism of action of fluoride. Acta Odontol Scand 57, 325–329.
ten Cate, J.M. & Featherstone, J.D. (1991). Mechanistic aspects of the interactions between fluoride and dental enamel. CRC Crit Rev Oral Biol Med 2, 283–296.
Tschoppe, P., Zandim, D.L., Martus, P. & Kielbassa, A.M. (2011). Enamel and dentine remineralization by nano-hydroxyapatite toothpastes. J Dent 39, 430–437.
Vollenweider, M., Brunner, T.J., Knecht, S., Grass, R.N., Zehnder, M., Imfeld, T. & Stark, W.J. (2007). Remineralization of human dentin using ultrafine bioactive glass particles. Acta Biomater 3, 936–943.
Walsh, L.J. (2009). Contemporary technologies for remineralization therapies: A review. Int Dent SA 6, 6–16.
Wang, Z., Jiang, T., Sauro, S., Pashley,D.H., Toledano,M., Osorio, R., Liang, S., Xing,W., Sa, Y. &Wang, Y. (2011). The dentine remineralization activity of a desensitizing bioactive glasscontaining
toothpaste:An in vitro study.Aust Dent J 56, 372–381.
Wilson, J., Clark, A.E., Dou, E., Crier, J., Smith, W.K. & Summit, J.S. (1994). Clinical applications of bioglass implants. In Bioceramics, Andersson, O.H. & Happonen, R.P. (Eds.), vol. 7, pp. 415–422. Cambridge: Butterworth-Heinemann.
Xue, J., Li, W. & Swain, M.V. (2009). In vitro demineralization of human enamel natural and abraded surfaces: A micromechanical and SEM investigation. J Dent 37, 264–272.
Zero, D.T. (2006). Dentifrices, mouthwashes, and remineralization/caries arrestment strategies. BMC Oral Health 6, S9–S22.
