Гидроксиапатит (ГАП, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) — основной неорганический компонент зубной эмали (95%) и дентина (70%), биосовместимый и биоактивный материал с высоким сродством к поверхности эмали, который восстанавливает ее при деминерализации. Деминерализация зубной эмали и дентина вызвана частичной потерей минеральных компонентов. При снижении pH до уровня 5,5 и ниже скорость деминерализации возрастает. Основными источниками кислот являются микроорганизмы зубного налёта, а также внешние воздействия – несбалансированное питание и неправильный уход за полостью рта. Подобные изменения впоследствии вызывают болевые ощущения и еще хуже могут привести к потере зуба, что значительно ухудшает качество жизни как взрослых, так и детей.
Метод исследования реминерализующей способности гидроксиапатита
Реминерализирующий механизм действия ГАП основан на прямом биомиметическом встраивании в кристаллическую решетку эмали и заполнении микродефектов.
Для изучения процессов реминерализации эмали и дентина был выбран метод in vitro. Метод in vitro позволяет с высочайшей точностью контролировать все параметры эксперимента. Ключевым фактором его использования является стабильность условий: постоянство pH, ионного состава реминерализующих растворов, температуры и времени экспозиции, что исключает влияние переменных факторов ротовой полости (состав и скорость секреции слюны, пищевые привычки, индивидуальные особенности гигиены). Исследование вне живого организма позволяет стандартизировать и исключить межиндивидуальную особенность и получить статистически значимые результаты при меньшем размере выборки.
В качестве объектов исследования использовались образцы удаленных зубов взрослых людей и удаленных зубов детей. В качестве деминерализующего средства для детских зубов использовался раствор с pH 2,5 на основе ортофосфорной кислоты. В качестве деминерализующего средства для зубов взрослых использовался 4 М раствор муравьиной кислоты.
Методы инструментального анализа
Для изучения процессов деминерализации/реминерализации были выбраны следующие методы анализа:
- Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) - количественный анализ изменения элементного состава (Ca, P)
- Сканирующая электронная микроскопия (SEM) - определение визуальных изменений поверхности эмали и дентина после реминерализации
Экспериментальная часть и результаты
Универсальная эффективность гидроксиапатита Kenkonol HAP N была продемонстрирована для реминерализации зубов как взрослых, так и детей. Образцы деминерализованных молочных и взрослых зубов обрабатывали 10% суспензией Kenkonol HAP N в течение 48 часов.
Обработка суспензией ГАП привела к значительному увеличению содержания кальция и фосфора в образцах, приблизив их концентрацию к уровню до деминерализации. ГАП интегрируется в кристаллическую решетку эмали и дентина, заполняя микродефекты и поры. Это подтверждается данными сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), показывающими осаждение частиц ГАП на поверхностях и образование однородного минерального слоя на рисунке 1.
а) Здоровый взрослый зуб б) Деминерализация в) Реминерализация после 48 ч
Рисунок 1. Результаты использования 10% суспензии ГАП
Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, удаленных зубов взрослых людей
Неповреждённая эмаль демонстрирует высокое исходное содержание как кальция ~ 48 масс.%, так и фосфора ~ 22 масс.%, что характерно для здоровой, высокоминерализованной ткани. На стадии деминерализации наблюдается резкое статистически значимое снижение концентраций обоих элементов, что подтверждает вымывание ионов из кристаллической решетки гидроксиапатита, содержащегося в эмали зуба. В процессе реминерализации, зафиксирована положительная динамика восстановления минерального состава эмали до пикового значения (рисунок 2).
Рисунок 2. Элементный анализ состава эмали взрослого зуба
Сравнительный анализ микрофотографий и элементного состава на рисунках 3 и 4 продемонстрировали, что эмаль молочных зубов обладает более рыхлой и пористой структурой по сравнению с эмалью постоянных зубов. Процессы деминерализации/реминерализации протекают аналогично опыту с зубами взрослых. Поверхность эмали при деминерализации становится неоднородной, появляются выраженные поры, углубления и эрозированные участки, что свидетельствует о потере минеральных компонентов. Обработка суспензией гидроксиапатита в течение 48 часов приводит к практически полному устранению поверхностных дефектов, образовавшихся в результате деминерализации, и восстановлению плотной минеральной структуры эмали.
а) Здоровый детский зуб б) Деминерализация в) Реминерализация после 48 ч
Рисунок 3. Результаты использования 10% суспензии ГАП
Изображения детских зубов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Рисунок 4. Элементный анализ состава эмали молочного зуба
Выводы
1. Экспериментально доказана высокая эффективность гидроксиапатита Kenkonol HAP N в восстановлении деминерализованной эмали. Обработка суспензией ГАП привела к значительному увеличению содержания кальция и фосфора в образцах, приближая их концентрации к уровню здоровой эмали.
2. Kenkonol HAP N интегрируется в кристаллическую решетку эмали, заполняя микродефекты и поры. Это подтверждается данными СЭМ, где видно осаждение частиц ГАП на поверхности образцов и формирование однородного минерального слоя.
3. Продемонстрирована универсальная эффективность гидроксиапатита Kenkonol HAP N для реминерализации как постоянных (взрослых), так и молочных (детских) зубов. Это расширяет потенциальную сферу его применения в средствах гигиены для разных возрастных групп.
4. Экспериментально подтверждены целевые эффекты гидроксиапатита Kenkonol HAP N, такие как — естественная реминерализация, снижение гиперчувствительности, устранение микроповреждений.
*Исследование проведено независимой российской лабораторией по заказу ООО «Био-Хим», полный отчет может быть предоставлен по индивидуальному запросу.