Заметки о зубной эмали и зубной пасте

Занимаюсь я сейчас поиском оптимальной рецептуры для зубной пасты. Это привело к накоплению относительно большого количества разных материалов в области заботы о здоровье зубов. Возможно, что эта информация будет кому-то интересна, поэтому я решил поделиться тезисно некоторыми найденными исследованиями и выводами в этой области. В этом тексте будет больше про зубную эмаль, материал не исчерпывающий, он основан на моих личных заметках, которые я использую в своих текущих разработках.

Текст полностью мой. Некоторые ссылки даю сразу на сайт sci-hub.ru, который позволяет смотреть полный текст платных статей (они все в основном на английском).

В начало вынесу просто несколько любопытных фактов о зубной эмали. Именно она является основным функциональным элементом зуба, который обеспечивает нам возможность пережевывать пищу и блистать своей белозубой улыбкой:

• Зубная эмаль занимает 5-е место по шкале твердости Мооса (между сталью и титаном). При этом она хрупка как стекло, обладает ломкостью раковины морского моллюска, но, благодаря своему призматическому строению, способна выдерживать давление около 100 кг на один зуб.

• Эмаль полупрозрачна и к ее собственному цвету (который варьируется от светло-желтого до сероватого (голубоватого) белого) добавляется также цвет нижележащего дентина.

• Эмаль зубов - это самая твердая ткань нашего организма.

• Развитие этой ткани начинается на 3-4 месяц беременности и продолжается примерно всё первое полугодие жизни, скорость образования составляет около 4 микрометров в день.

• Перед прорезыванием зуба клетки, вырабатывающие эмаль - амелобласты, разрушаются, с этого момента восстановление эмали возможно только путем реминерализации благодаря ионному обмену.

Состоит эмаль из минеральных призм, которые являются секретом клеток энамелобластов. Формироваться эмаль начинает примерно с трех-пяти месяцев внутриутробного развития (это начало гистогенеза, завершающего этапа развития зуба) и завершается этот процесс примерно в середине первого года жизни, энамелобласты погибают и эмаль становится бесклеточной структурой, неспособной к биологической регенерации.

Вот так выглядит эмаль в разрезе:

А вот небольшая иллюстрация из довольно информативной презентации https://thepresentation.ru/medetsina/kariesetiologiyastomat :

Эмаль - это полупроницаемая мембрана. Зуб является живой структурой, там идут активные обменные процессы. Ткань зуба находится в постоянном ионном обмене со средой его окружающей, поэтому там могут проходить процессы РЕминерализации и ДЕминерализации.

Дентин, основная ткань зуба, лежащая под эмалью, может менять свой цвет под воздействием этих обменных факторов. Поэтому зубы иногда темнеют, иногда светлеют (и не только, поэтому, конечно).

Патогенная микрофлора. Как она влияет на зубную эмаль и окружающие ткани?

Основным фактором, из-за которого ухудшается состояние здоровья зубов, является патогенная микрофлора. Причем бактерии эти друг с другом находятся в постоянном взаимодействии, конкурируя за питательные вещества (конкуренция), подавляя рост друг друга (антагонизм), помогая друг другу расти (синергетизм), нейтрализуя патогенность друг друга (т.е. влияние идет тольно на пагубное для нашего организма воздействие со стороны этих бактерий, так называемый нейтрализующий фактор) https://periobasics.com/dental-plaque/

Причем есть бактерии, которые любят углеводы (они же - карбогидраты, они же - крахмалы и сахара), это так называемые сахаролитические микроорганизмы и занимаются они сбраживанием углеводов, в результате чего появляются кислоты, главным образом - молочная. Преобладают они в наддесневом налете.

Кислоты, это очень плохо для эмали, от этого она становится более рыхлой, к ней легче прикрепляться так называемым "первичным колонизаторам", которые производят бактериальный "засев", а в перспективе эмаль от воздействия кислот становится проницаемой для бактерий и разрушается вовсе. В общем, кислоты, выделяемые бактериями (из кислой пищи и напитков, кстати, тоже) оказывают разрушительное воздействие на первый рубеж обороны наших зубов.

А есть еще бактерии асахаролитические, они живут в поддесневых участках и питаются уже не углеводами, а азотистыми соединениями из десневой жидкости, создавая нейтральный PH, богатый короткоцепочными жирными кислотами и аммиаком. Метаболизируя питательные для них аминокислоты, эти бактерии вырабатывают соединения серы, ответственные за неприятный запах изо рта. Среда, которую эти бактерии создают, способствует развитию множества патогенных микроорганизмов.

Кислоты, что от газировки или апельсинового сока, что появляющиеся из-за деятельности бактериальной био-пленки, повышают проницаемость эмали и это может делать ее проницаемой для бактерий. При реминерализации таких проблемных зубов "поры" верхних слоев эмали суживаются до нормальных размеров, и инфекция становится как бы запечатана в подповерхностных слоях эмали, что может приводить к скрытому кариесу.

Содовым раствором полоскать зубы тоже не следует (во всяком случае регулярно), поскольку сильное защелачивание среды в ротовой полости нарушает там экологическое равновесие и способствует вымыванию коллагена из дентина, особенно это актуально при оголенных шейках зубов https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5744347/ . К тому же есть патогенные бактерии (прежде всего асахоролитические), которые вполне комфортно воспримут повышение уровня PH.

Одно из последних направлений в области защиты зубов от патогенных бактерий (избавиться полностью от которых невозможно) - это вмешательство в их метаболитические стратегии, проще говоря, влияние на то, какой продукт получается в процессе жизнедеятельности бактерии, поскольку именно эти продукты, а не сами бактерии как таковые, и представляет угрозу для зубов и комплекса тканей, окружающих зуб (парадота). Одно из самых, на данных момент, перспективных веществ здесь, это аминокислота аргинин, который может сахаролитическими бактериями без выделения разрушающих зуб кислот, об этом написано много исследований, для краткого ознакомления можно посмотреть вот этот обзор: https://remedium.ru/doctor/stomatology/izmenenie-metabolizma-zubnoy-bioplenki-sovremennye-vozmozhnosti-v-profilaktike-kariesa-zubov/ . Вот в этом исследовании показан положительный для эмали эффект от применения аминокислот пролина (усваивается бактериями вместо белков слюны) и аргинина: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7855038/.

Кстати говоря, аминокислоты, также показали свою эффективность при лечении проблем парадонта (это окружающие и поддерживающие зуб ткани). Так, например, вот в этом патенте 1999 года https://patents.google.com/patent/US6270750B1/en описывается проведенное исследование, где пролин, глицин и лизин помогли получить "отличные результаты при лечении парадонтального кармана, а также при лечении после удаления зуба, как для заживления раны в слизистой оболочке, так и для формирования костной ткани повторного роста".

Так, про основные моменты, касающиеся эмали и бактерий вроде бы упомянул. Едем дальше.

Какой цвет для зубов нормален и отчего они его меняют?

Эмаль не имеет белого цвета, как белый кафель, она полупрозрачная. Поэтому в значительной степени цвет зубов зависит от толщины эмали. С возрастом толщина эмали уменьшается (прежде всего из-за кислотной эрозии), а слой вторичного дентина (он имеет темный цвет) нарастает, что делает его темнее в целом. Плюс сам дентин - он пористый и хорошо может окашиваться проходящими сквозь эмаль красителями из пищи.

Согласно вот этому исследованиюhttps://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=53658, которое провели на 82 студентах (понятно, что выборка небольшая, тут важен сам пример), изучив 1640 зубов, самым распространенным оттенком был 2М2.

На иллюстрации ниже на этот оттенок как раз указывает основание стрелочки (на саму нее можно внимания не обращать), фото взято со случайного стоматологического сайта и показывает, как "красиво" вы можете отбелить свои зубы.

Еще одна иллюстрация с вариантами цветовых решений зубов:

Причин, почему зубы меняют свой цвет может быть великое множество.

Вот одна из статей по этому поводу: "Цвета при изменении цвета зубов: новая классификация и обзор литературы" https://www.researchgate.net/publication/262294748_Colors_in_tooth_discoloration_A_new_classification_and_literature_review , вот еще одна обзорная статья 2020 года по этому вопросу: https://www.researchgate.net/publication/342520945_Discoloration_of_Teeth_A_Literature_Review

Классификация причин изменения цвета зубов из статьи 2020 (в сокращенном варианте):

- Механические повреждения, вызывающие пигментацию кровью и внутреннее разрушение косной ткани.

- Общее обесцвечивание из-за курения, окрашивающей пищи, тетрациклином (этот антибиотик изнутри окрашивает зубы), болезней, старения или генетической предрасположенности

- Белые пятна на одном зубе происходят из-за избытка фтора (флюороз) и деминерализации белой поверхности.

- Коричневые пятна одного зуба - опять же, появляются из-за избытка фтора ну или из-за дефекта в процессе формирования зубов.

- Изменение на нескольких зубах: окрашивающая пища, хлоргексидин, курение, зубной налет и плохая гигиена.

- Ну и в одной куче просто еще несколько факторов: неправильная реставрация, кариес, дефектная форма зуба.

В общем - окрас зуба, это не просто "прилипшие" красители к его поверхности, дело может быть даже в том, как сформировались эмаль и дентин в период с 16 недель внутриутробного развития и до первого полугода жизни. Из-за активного обмена веществ в тканях зуба, здесь всё очень динамично и часто может быть завязано на несколько факторов.

Ре- и Де- минерализация зубной эмали.

Эмаль может восстанавливаться в определенных пределах. И это очень хорошая новость.

После воздействия кислот, например из пищи, кристаллическая структура эмалевых призм может повреждаться. Но ионы кальция, фосфата и иногда фтора спешат на помощь! Они осаждаются в образовавшихся кристаллических пустотах, восстанавливая эмаль.

Для карбонизированного гидроксиапатита, основного вещества эмали, опасен PH ниже 5,5. Поэтому после газировки зубы на ощупь языком становятся неприятно шершавыми - PH Pepsi co, например, всего 2,53, а спрайта 3,29 ( вот тут можно посмотреть кислотность популярных заграничных газировок https://www.leaf.tv/articles/acidic-levels-in-different-sodas/ )

Кислоты, если они образовались и находятся не под бактериальной биопленкой, очень эффективно нейтрализуются слюной. Слюна же является основным фактором реминерализации. Поэтому хроническая сухость во рту - это для здоровья зубов чрезвычайно плохо. Слюне нужно примерно 30 минут на восстановление нормального состояния эмали после воздействия кислоты, но относится это только к зубам без биопленки, которая может удерживать кислоты на эмали несколько часов.

Фторотерапия для реминерализации зубов - очень полезная для эмали штука. Фтор помогает осаждению минералов, создающих прочное фторапатитовое покрытие, которое к воздействию кислот более устойчиво, чем изначальное гидроксиапатитовое. Но фтор обладает нефротоксичностью (опасен для почек), его избыток организме опаснее нехватки (https://en.wikipedia.org/wiki/Fluoride_toxicity), так что перед использованием фторосодержащих паст нужно узнать уровень фтора в водопроводе как минимум, а еще лучше - проконтролировать его уровень в крови (знаю, что раньше анализ на содержание фтора в сыворотке можно было сделать без проблем, хоть он и не самый дешевый, но сейчас, почему-то (санкции на реактивы?) возможности это сделать в инвитро.

Если говорить про содержание кальция в зубных пастах, то важно в какой форме он находится. Так, карбонат кальция, мел по-сути, будет работать как абразив, но эмалью не усвоится. Цитрат кальция - совсем иное дело, но ему нужен проводник, лучший из которых, это триметафосфат натрия, который очень хорошо осаждается на эмали и помогает усваивать эмалью кальций https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8585910 .

Также очень хороши для укрепления эмали следующие активные формы кальция:

• Глицерофосфат кальция

• Лактат кальция

• Пантотенат кальция

• Добавка "Кальцис" http://www.texkon.com/suplements/produkt/calcis/

Отдельно можно упомянуть добавку "Минералин", использующаяся в пастах ROCS https://rocs.ru/MINERALIN/ , содержит пролеатические ферменты ананаса (хорошая вещь, которой можно посвятить отдельную статью, помогает справляться с биопленкой), ксилит (тоже прекрасная добавка для зубной пасты), глицерофосфат кальция (источник кальция, тут все понятно) + хлорид магния (улучшает гидролиз глицерофосфата кальция). Но важно понимать, что ни "Кальцис", ни "Минералин" не сравнятся по эффективности с пастами, содержащими фториды.

Одно из самых передовых на сегодня веществ, позволяющих провести эффективную реминерализацию зубной эмали - нано гидроксиапатит, который восстанавливает зубную эмаль на равне с фтором https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3636833/. Важно заметить, что обычный гидроксиапатит будет работать как абразив, не участвуя в реминерализации. Вот в этом исследовании https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8592696/ говорится, что нано гидроксиапатит в концентрациях 20% и 30% в форме зубной пасты или геля работает эффективнее фторидного лака:

Применение геля nano-HA было эффективным в повышении микротвердости, уменьшении глубины поражения и создании уникального апатитового слоя эмали. Nano-HA как в форме зубной пасты, так и в форме геля был способен к реминерализации лучше, чем фторидный лак.

Хорошим проводником, пусть и не таким мощным как триметафосфат натрия, является хитозан. Хитозан - это очень крутое вещество, являющееся гелеобразователем с положительным зарядом молекулы (а эмаль, как и волосы, как и кожа, как и слизистые оболочки, обладает отрицательным зарядом), что позволяет ему хорошо "протаскивать" многие активные ингредиенты туда, где они как раз и нужны - в глубь эмали.

Хитозан останавливает деминерализацию, выступает барьером против кислоты https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20600551/#:~:text=For chitosan concentrations of 2.5,phosphorus in this laboratory study.

Хитозан, который получают из хитина, это, в прямом смысле, будущее биотехнологий, на нем, в частности, у меня завязаны почти все косметические рецептуры, поскольку он обладает высочайшей биосовместимостью, улучшает проникновение флавоноидов сквозь эпидермис, нормализует микробиологическое равновесие и прочее, прочее, прочее; очень крутая штука, достойная отдельного поста.

Вот исследование, где показано как хитозан помогает фториду олова улучшать состояние эмали https://www.researchgate.net/publication/235649719_Effect_of_a_chitosan_additive_to_a_Sn2-containing_toothpaste_on_its_anti-erosiveanti-abrasive_efficacy-a_controlled_randomised_in_situ_trial
Вот про предотвращение деминерализации под воздействием кислоты благодаря хитозану https://www.researchgate.net/publication/327503965_Effect_of_chitosan_on_the_enamel_demineralization_process_in_vitro_an_enamel_solubility_test

В общем, если хотите позаботиться об эмали, но не хотите связываться с фторидами, то ищите в составе биодоступный кальций и триметафосфат натрия sodium trimetaphosphate (STMP) иногда используется sodium tripolyphosfate, очень хорошим показателем является наличие в пасте хитозана, обозначается как chitosan, содержание в пасте nano hydroxyapatite - это очень высокотехнологично и круто, но важен размер молекул и концентрация, эти показатели являются конкурентным преимуществом, поэтому если не указано НИ процента, НИ размера молекул, это должно вызвать сомнение в эффективности данной добавки в конкретном продукте. Оптимальный размер молекулы nHAP - 50 нанометров при концентрации 15-20%, до 50 нанометров станут эффективными и более низкие концентрации.

Также очень интересными (но не самыми-самыми ключевыми с точки зрения реминерализации) будут такие ингредиенты:

• как антисептические добавки: тимол, биозол (O-CYMEN-5-OL), коричный альдегид

• как био-активные источники питательных веществ для парадонта и отчасти антисептические агенты: хлорофил-каротиновая паста (уникальная, кстати, советская разработка, представляющая по своей сути экстракт хвои), живица (особенно кедровая и еловая), мумие, экстракт чабреца (но важно высокое содержание тимола в ней).

• как дополнительный уровень воздействия на биопленку и частицы разрушенной чисткой биопленки - энзимы (они же - ферменты) папайи и ананаса (папаин и бромелайн).

• как абразив очень интересен каолин, который за счет определенной формы частиц (плоские многогранные "чешуйки") работает очень щадяще даже для относительно разрыхленной эмали (эмаль в нормальном состоянии очень терпимо относится к любым современным абразивам, поэтому любая паста с RDA ниже 250 (это коэффициент истираемости дентина, который не совсем корректно, но что поделать, применяется для обозначения общей абразивности пасты, на самом деле этот параметр ничего не говорит про истираемость эмали) может считаться для эмали полностью безопасной чуть больше, чем полностью https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020653920358962?via%3Dihub , по этой причине каолин как и любой другой современный абразив не обладает ключевым преимуществом, однако среди прочих абразивов все-же показывает лучшие очищающие способности при меньшей концентрации и меньшем размере частицы https://www.researchgate.net/publication/49807515_Abrasion_polishing_and_stain_removal_characteristics_of_various_commercial_dentifrices_in_vitro).

Хозяйке на заметку. После употребления газировок или напитков со схожей кислотностью (PH апельсинового сока, к примеру, варьируется от 3,5 до 4, он тоже деминерализирует эмаль) нужно подождать 30 минут прежде, чем чистить зубы. Иначе вы только усугубите состояние эмали механическим воздействием https://sci-hub.ru/10.14219/jada.archive.2003.0347 .

Надеюсь материал был интересным, если это окажется интересным для, то могу продолжить про абразивы, дополнительные ингредиенты из заключительного списка чуть выше, особенности написания состава на этикетке (это, на самом деле, один из первейших критериев, по которому можно определить добросовестного производителя).

Никаких личных ссылок не привожу, но рекомендую подписаться на https://elementy.ru/, https://nplus1.ru/  или https://antropogenez.ru/ (ссылочки на телеграмм каналы там есть внутри каждого сайта).

Достойные порталы с качественным контентом, упоминание которых пусть будет здесь как украшение финальной части статьи.