профилактических средств с твердыми тканями зуба.

На правах рукописи
ГРИШИН
Владимир Владимирович
Механизмы локального взаимодействия различных групп
фармакологических и лечебно - профилактических средств с твердыми
тканями зуба.
14.03.06- фармакология, клиническая фармакология
АВТОРЕФЕРАТ
Диссертации на соискание учёной степени
кандидата биологических наук.
Санкт-Петербург 2013
Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждение высшего
профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет
имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Научный руководитель:
Академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор
Игнатов Юрий Дмитриевич
Официальные оппоненты:
Лосев
Николай
Андреевич,
государственное
бюджетное
экспериментальной
медицины»
доктор
медицинских
учреждение
СЗО
наук,
профессор,
Федеральное
«Научно-исследовательский
РАМН,
руководитель
лаборатории
институт
химии
и
фармакологии лекарственных средств.
Андреев Борис Владимирович, доктор медицинских наук, профессор, Федера́льного
госуда́рственного бюдже́тного образова́тельного учрежде́ния вы́сшего профессиона́льного
образова́ния «Санкт-Петербу́ргский госуда́рственный университе́т», заведующий кафедрой
фармакологии.
Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.
И. Мечникова», Минздравсоцразвития России.
Защита состоится
совета
«___» ______________2013г. в____часов на заседании диссертационного
Д 001.022.03
в Федеральном государственном бюджетном учреждение "Научно-
исследовательский институт экспериментальной медицины" Северо-Западного отделения Российской
академии медицинских наук (ФГБУ "НИИЭМ" СЗО РАМН) (197376 Санкт-Петербург, ул. акад.
Павлова, 12)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке в Федеральном государственном
бюджетном учреждение "Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины" СевероЗападного
отделения
Российской
академии
медицинских
наук.
По адресу 197376 Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова, 12.
Автореферат разослан «___»_______________2013г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор биологических наук.
Хныченко Людмила Константиновна
Введение
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Механизмы локального взаимодействия различных групп фармакологических и лечебно профилактических средств с твердыми тканями зуба до настоящего времени не исследовались. Не смотря на то, что происходит необычайно быстрое развитие диагностических
технологий, позволяющих проводить биохимические и фармакокинетические исследования, фенотипирование и генотипирование пациентов (Bloom J. С. et. al., 2003;
Brockmoller J. et. al., 1994; Cohen N. et. al., 2008). Развитие технологий требует разработки новых принципов рациональной фармакотерапии и перехода к ее индивидуализации.
(Сергиенко В.И. и соавт., 2003; Cohen N. et. al, 2008). В процессе жизнедеятельности зубы
постоянно взаимодействуют с различными веществами, в том числе и медикаментами.
Однако нет достоверных сведений о механизме эффектов данных взаимодействий, в
частности о кариесогенности препаратов. В связи с этим разработка и внедрение методов
и технологий, повышающих клиническую и экономическую эффективность, безопасность
терапии и профилактики кариеса, позволяющих оптимизировать, корригировать и
персонализировать тактику лечения с улучшением качества жизни пациента остаётся
актуальной задачей клинической фармакологии в стоматологии (Петров В.И., 2005).
В исследованиях лечебно – профилактических
и гигиенических средств для
профилактики и лечения кариеса проведено большое количество клинических испытаний,
причем их результаты не всегда согласуются друг с другом, а иногда и противоречивы
(Хоменко Л.А., Сороченко Г.В., 2011, Савушкина Н.А., 2007). В клинических испытаниях
влияние различных факторов на ткани пародонта
оценивается по тем последствиям,
которые они вызывают после многократного применения. Воздействие оказывает
комплекс факторов и трудно дифференцировать влияние какого - либо конкретного из них
и рассмотреть механизм его воздействия (Соловьев В.Н., 1980).
Известно, что метод введения лекарственного препарата может не только влиять
на проявление или отсутствие специфического фармакологического эффекта, но и может
приобретать противоположное действие. (Ураков Л.А.)
Изучение локальной фармакологии
поверхности зуба, позволит внести
препаратов
в полости рта, а особенно на
ясность в вопросы рационального использования
имеющихся и создания новых лекарственных средств, разработки методов диагностики и
клинической оценки проводимых лечебных и профилактических мероприятий.
3
Работа является составной частью плановых исследований ГБОУ ВПО СПБГМА им.
И.П. Павлова Научно практического центра стоматологии “Изучение структуры твёрдых
тканей зуба”№ 01.201267988.
Степень разработанности темы.
Несмотря на стремительное развитие методов диагностики и высокоточной аппаратуры, изучение фармакологии лекарственных препаратов основывается на клинических
испытаниях и
изучении множественных проявлений фармакологической активности.
Лекарственные вещества по воздействию на эмаль зуба не исследовались. Компоненты
лечебно – профилактических и гигиенических средств исследовались в клинических
испытаниях, которые давали ответ на влияния всего комплексного состава средств.
Цель исследования: изучение локального взаимодействия лекарственных препаратов
и профилактических средств, фармакологии применяемых в стоматологии, и оценка их
влияния на устойчивость эмали зубов к кариесу.
Задачи исследования:
1. Разработать инструментальные методы анализа состояния зубной эмали, оценить
влияние препаратов и ксенобиотиков на эмаль по углу смачивания для определения
их кариесогенности.
2. Изучить действие доксициклина и этидроновой кислоты на состояние эмали зуба и
содержание кальция и фтора в эксперименте и клинике.
3. Исследовать влияние фторсодержащих компонентов зубных паст на поверхность зуба
(натрия фторид, аминофторид).
4. Исследовать влияние лаурилсульфата на твердые ткани зуба, как в виде субстанции,
так и в составе зубных паст.
5. Исследовать взаимодействие ряда компонентов гигиенических средств, применяемых
в стоматологии, с поверхностью эмали.
Научная новизна
Разработан нетравматичный метод диагностики состояния эмали, на который
подана заявка на патент РФ № 2011151415, приоритет от 11. 2011г.
Впервые были получены данные о действии лекарственных веществ, применяемых в
стоматологии, и компонентов зубных паст. Проведено изучение механизма деминерализации эмали зуба входящими в состав зубных паст комплексообразователями (ЭДТА, натрия цитрат, натрия лактат). Показано что деминерализация протекает по кислотному типу.
Впервые исследована фармакология реминерализирующих растворов, наносимых
локально на поверхность эмали зуба. Изучен механизм реминерализации. Показано, что
4
сначала
происходит
достраивание
кристалла
гидроксиапатита
с
дальнейшим
образованием на поверхности заряженных адсорбционных слоёв.
Изучено влияние лаурилсульфата на твердые ткани зуба. Происходит адсорбция
его на поверхности с образованием прочных адсорбционных слоёв.
Исследовано влияние фторсодержащих компонентов на поверхность эмали зуба в
присутствии лаурилсульфата.
Происходит адсорбция фтора на поверхности с
перегруппировкой во фторид кальция.
Научно-практическая ценность работы.
Впервые изучены механизмы взаимодействия доксициклина и этидроновой кислоты с
эмалью зуба и их фармакологические эффекты. Показано, что при наружном применении,
доксициклин обладает кариеспротективном действием в противоположность его эффекту
при системном действии. Изучен механизм деминерализации твердых тканей зуба под
действием комплексообразователей. Получены данные о фармакологии лекарственных
веществ,
реминерализирующих растворов на поверхности эмали зуба, на основании
которых можно рекомендовать корректировку их возможных кариесогенных эффектов.
Впервые изучен механизм взаимодействия лаурилсульфата натрия с эмалью и его роль
во фторсодержащих пастах. Предложен состав зубных паст без лаурилсульфата на основе
пищевых эмульгаторов. Выявлены взаимовлияния основных компонентов зубных паст,
что позволило правильно разработать рецептуру эффективных паст. Разработан новый
простой неинвазивный метод исследования фармакодинамики препаратов на поверхности
эмали зуба. На его основе разработан метод диагностики предрасположенности к кариесу,
доклинического проявления кариеса и флюороза.
Объектом
исследования
являлась
поверхность
эмали
зуба,
лекарственные
и
гигиенические средства, применяемые в стоматологии.
Предметом исследования являлись характер взаимодействий эмали с препаратами и
компонентами гигиенических средств, их механизмы и фармакологические эффекты.
Методология и методы исследования.
Методологической
и
теоретической
основой
исследования
послужили
труды
отечественных и зарубежных клинических фармакологов в области изучения проблем
фармакологии лекарственных препаратов в стоматологии. Решающее
значение
с
практической и теоретической точки зрения являлось построение модели взаимодействия
препаратов с поверхностью зуба на основе адсорбции,
с помощью которой стало
возможным описать механизмы действия и предсказать фармакологические эффекты,
обеспечив единство теории и практики.
5
При проведении исследования и представления материала были использовании
физико-химические,
химические,
фармакологические,
клинические,
аналитические
методы исследования. Теоретическая часть исследования выполнена с
применением
методов математической статистики.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.
Разработан нетравматический,
неинвазивный метод изучения фармакодинамики
лекарственных веществ и компонентов зубных паст на поверхности эмали зуба.
2. Доксициклин образует на эмали зуба с прочные адсорбционные слои, которые
действуют кариеспротективно.
3.
Лаурилсульфат меняет механизм взаимодействия
фторидов с гидроксиапатитами
эмали, способствуя образованию фторида кальция.
4. Лаурилсульфат
смывает кристаллы фторида кальция
с поверхности,
уменьшая
содержание кальция и снижая устойчивость эмали к кислоте.
5. Механизм реминерализации при применении реминерализирующих растворов
заключается в достраивании дефектов кристалла апатита, насыщении эмали кальцием с
последующем образованием заряженных адсорбционных слоев на поверхности эмали.
Достоверность и надежность полученных в ходе исследования результатов и сделанных на их основе выводов обеспечивалась теоретико-методологической обоснованностью исследования, надежностью, адекватностью и разнообразием использованных
методов
исследования,
соответствующих
предмету,
получением
сходящихся
результатов определения одной и той же величины разными методами, калибровкой
аналитического
сигнала
разработанных
методов
по
стандартному
процессу,
достаточно большему числу воспроизводимых результатов экспериментального
определения,
корректностью статистической обработки полученных данных
в
сочетании с их анализом.
Реализация работы:
Система разработанных методических подходов к изучению и анализу состояния
поверхности зуба и влияния различных средств позволила рекомендовать для апробации
предложенными нами
профилактические средства на основе заряженных наночастиц
гидроксиапатита.
Метод определения угла смачивания рекомендован для диагностики доклинического кариеса и флюороза и проходит апробацию в условия клиники.
6
По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них две статьи в журналах,
рекомендованных ВАК. Получен патент РФ № 2455975 «Зубная паста».
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертации представлены: на « Биология-наука ХХI века»:
13-я Пущинская международная школа-конференция молодых ученных, (Пущино, 28
сентября-2 октября 2009). Результаты были представлены в докладе на международной
научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы стоматологии», посвященная 50-летию стоматологического факультета СПбГМУ им. Акад. И. П.
Павлова, (10-11 декабря 2009), в выступлении на международной научно-практической
конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы стоматологии». (СПБГМУ им.
И.П.Павлова 2011 год), на стоматологическом научном обществе (СПБГМУ им. И.П.
Павлова 2011 год), на фармакологическом обществе (19.03.2013 ФГБУ "НИИЭМ"
СЗОРАМН).
Материалы диссертации обсуждены на проблемной комиссии по фармакологии №
10 СПБГМУ им. И.П.Павлова в 2012г. Диссертация апробирована на совместном заседании
кафедр пропедевтики стоматологических заболеваний и фармакологии СПБГМУ
имени академика И.П. Павлова. Предзащита состоялась на совместном заседании кафедры
фармакологии СПБГМУ им. И.П. Павлова и Института фармакологии им. А.В.
Вальдмана. (2013)
Личный вклад автора. Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления
исследования, анализе и обобщении полученных результатов. Большинство этапов
исследования выполнены автором: сбор и анализ литературных источников, постановка и
проведение экспериментов по адсорбции, всех электрохимических и инструментальных
исследований. В работах, выполненных в соавторстве, автором лично проведена
аналитическая
и
статистическая
обработка,
научное
обоснование
и
обобщение
полученных результатов. Вклад автора является определяющим и заключается в
непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задач, их
экспериментально-теоретической реализации до обсуждения результатов в научных
публикациях и докладах и их внедрения в практику.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 138 страницах текста,
состоит из введения, обзора литературы, главы материалы и методы исследования, трёх
глав собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов,
практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована
7
26 рисунками и содержит 20 таблиц. Список литературы включает 132 источника, из них
88 отечественной и 54 иностранной литературы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материалы. Исследование
проводилось
на 150 образцах удаленных зубов (резцы и
клыки). Использовались как интактные, удаленные по ортодонтическим показаниям, так
и зубы с кариесом, пломбами, удаленные по медицинским показаниям. Для изучения на
модели были синтезированы золи гидроксиапатита и фторапатита (Орловский В.П. и
др.1992).
Фармакологические средства и обработка данных. Нами проведены исследования 54
препаратов, применяемых в стоматологии.
Для проведения опытов применялись
субстанции лекарственных препаратов. Представленные данные являются результатом
трех независимых экспериментов и получены не менее чем в 3-кратной аналитической
повторности. Статистическая обработка результатов проведена с помощью программ
STATISTICA
7.0.
Для оценки статистической значимости отличий применяли
двусторонний непараметрический критерий Манна-Уитни, с расчетом
непарного
критерия достоверности Стьюдента для малых выборок (t-test) для определения
значимости межгрупповых отличий. Статистически значимыми считали различия при
р < 0,05. На таблицах и графиках данные представлены в виде среднего арифметического
значения ± стандартная ошибка среднего.
Методы исследования
Были использованы методы количественного и качественного анализа кальция и фосфора
в эмали зуба и синтетических материалах. Для качественного и количественного анализа
по элементам также использовали рентгена - флуоресцентный анализ на приборе «БРА18» НПО «Буревестник» СПБ. Были
спектрофотомерия.
использованы кондуктометрия, потенциометрия,
Для характеристики поверхности эмали зуба использовалась
инфракрасная спектроскопия (ИКС). (Малышев В.И., 1979.,
Лукьянов А.Е.,1978.)
Автором был разработан новый метод «капли», модифицированы и адаптированы два
методы исследования,
ранее не применяемые в медицине (Гришин В.В., 2012).
Использование комбинации методов позволило оценить влияние конкретного фактора на
поверхность и сделать соответствующий вывод. Метод капли основан на измерении угла
смачивания ( ), который в работе определяли микроскопически, измеряя высоту капли
h и диаметр ее основания d. Значения cos
рассчитывали по формуле 1: (Фролов 1986)
8
(1)
Рис 1. Образование угла смачивания капли жидкости на твердой поверхности.
1 – твердая поверхность, 2 – капля жидкости, 3 – воздух; 12,13,23 - поверхностное
натяжение на соответствующей границе разделе фаз.
Угол смачивания определяется равновесием сил на границе трех фаз (рис.1) и является
следствием
межмолекулярного взаимодействия этих фаз. Любые взаимодействия с
поверхностью будут менять угол смачивания и, сравнивая его с исходным можно судить
о
характере и степени взаимодействия вещества с поверхностью эмали. Для
характеристики ионной адсорбции был адаптирован метод измерения поверхностной
электропроводимости на эмали зуба путем сравнения проводимости исходной эмали и
после обработки субстратом, так как
ионные адсорбционные слои проводят
электрический ток. В ряде случаев центры адсорбции и прочность адсорбционных слоев
характеризовали на моделях заряженных золей гидроксиапатита по определению порогов
коагуляции, а знак заряда потенциалобразующих ионов и величину электрокинетического
потенциала двойного электрического слоя определяли методом электрофореза.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследование локальных фармакологических эффектов препаратов.
В работе были исследованы 54 препарата, которые оказывают ощутимое влияние на
эмаль зуба. Они располагались по степени влияния на эмаль зуба.
При исследовании методом капли наиболее сильное взаимодействие с
эмалью
зуба выявлено у доксициклина и этидроновой кислоты, оно проходило с образованием
адсорбционных слоев. Прочность адсорбционных слоев оценивалась по результатам
исследования динамики десорбции
при промывках водой. Контроль осуществлялся
разработанным нами «методом капли».
Так при обработке поверхности зуба 0,5% раствором доксициклина взаимодействие
проходит с образованием адсорбционных слоев. Для получения статистически достоверных данных были подобраны интактные удаленные зубы, поверхность эмали которых
после подготовки показывала углы смачивания 21-23о. Определение угла смачивания
9
повторяли до трех сходящихся в пределах погрешности результатов и использовали
средние значения, которые приведены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние доксициклина на эмаль зуба. (Статистическая обработка)
№ измерения
1
2
3
4
5
6
7
8
Угол смачивания
22
21,8 21,9 22,1 22
21,8 22,2 22
исходной
поверхности зуба.
После обработки
45,1 45
44,9 44,8 45,2 45
45,1 44,8
доксициклином.
Метрологическая характеристика Метрологическая характеристика
исходная.
после обработки доксициклином.
Хср=22
Хср=45
S2=0,18
S2=0,2
S= 0,424
S= 0,447
T(95%)=2,23
T(95%)=2,23
∆X=0.9455
ε= 4.2%
∆X=0.99687 ε= 2.2%
9
10
22
22,2
44,9
45,2
Где: Xср –среднее значение выборки величины угла смачивания.
S2 –дисперсия (отклонения от среднего значения угла смачивания).
S –стандартное отклонение (мера изменчивости данных).
T(95%) -критерий Стьюдента.
∆X -полуширина доверительного интервала величины - интервала, который с заданной
степенью достоверности включает в себя истинное значение измеряемой величины.
ε - относительная ошибка - оценка отклонения измеренного значения величины от её
истинного значения.
Из таблицы 1 видно, что происходит статистически достоверное увеличение
угла
смачивания. Увеличение угла смачивания обусловлено вкладом энергии адсорбции. Из
постоянства угла смачивания во времени можно сделать заключение о
достижении
равновесия в образовании насыщенного доксициклином поверхностного слоя. Наиболее
вероятным является процесс, при котором происходит взаимодействие полярных групп
доксициклина с кристаллом апатита с изменением геометрии молекулы доксициклина.
Измерения методом электрофореза
изменений электрокинетического потенциала
заряженных золей гидроксиапатита при добавлении раствора доксициклина
показало
сильное влияние на положительно заряженные золи и слабое влияние на отрицательно
заряженные золи, что характеризует адсорбцию доксициклина по ионам кальция апатита.
Так как образующаяся пленка была оценена как достаточно прочная, то была проведена
10
проверка
устойчивости эмали к кислоте
на удаленных зубах. Угол смачивания
практически не менялся до рН 3,0. Без доксициклина угол начинал меняться уже при рН =
5,5. При десорбции доксициклин не выводил кальций из эмали.
Рис 2. Зависимость изменения угла смачивания зуба от времени при обработке
поверхности 0,5% раствором доксициклина. По оси абсцисс – угол смачивания в градусах,
по оси ординат – время в минутах.
Как видно
из рис. 2 скорость изменения угла смачивания невысокая.
Вероятно,
происходит внутримолекулярная перегруппировка доксициклина на поверхности эмали.
Нами были проведены клинические испытания на группе из 12 добровольцев с
бактериальным гингивитом (7 мужчин и 5 женщин). После подготовки зубов определяли
угол смачивания. После этого давали полоскать рот 1% раствором доксициклина 5 минут
и определяли угол. Измерения показали образование адсорбционной пленки
с углом
смачивания 45-46о. В течение недели добровольцы полоскали десны раствором доксициклина и в результате было отмечено не только значительное улучшение состояния десен, но и состояния зубов. Было отмечено значительное уменьшение образования налета.
Исследования позволили сделать заключение о кариеспротективном действии доксициклина, несмотря на сложившееся мнение о его кариесогенном действии при приеме внутрь.
Результаты исследования контролировали по следующим индексам: Папиллярно-маргинально-альвеолярный индекс (РМА), который позволяет судить о протяженности и тяжести гингивита, индекс гигиены полости рта по методу Ю.А.Федорова и В.В. Володкиной (Федоров Ю.А., Володкина В.В., 1971) и проба Шиллера-Писарева, проводимая при
11
диагностике воспаления
пародонта.
Показатели
результатов
исследования
представлены в таблице 2.
Табл. 2 Динамика показателей индексов РМА, гигиены и пробы Шиллера-Писарева при
обработке 0,5% раствором доксициклина.
Осмотр
Исходный
Через 2 недели
Через 5 недель
Индекс гигиены
Федорова-Володкиной
2,61±0,08
1,44±0,06
0,63±0,05
Индекс РМА
(папиллярноальвеолярный)
1,19±0,04
0,59±0,06*
0,28±0,07*
Проба Шиллера
- Писарева
1,37±0,11
1,15±0,03*
1,09±0,08*
Примечание: * достоверность полученных результатов по сравнению с данными до лечения (р < 0,05– 0,01).
Как видно из таблицы 2 под влиянием доксициклина происходит существенное снижение показателей индексов и пробы, из чего можно сделать заключение об эффективности
данного метода профилактики кариеса. Основным рецептором связывания доксициклина
на эмали зуба являются ионы кальция, входящие в кристаллическую решетку апатита.
Рецептор на эмали обратимо связывается с полярными группами молекулы доксициклина.
Возможно обратимое связывание молекул доксициклина с белками зуба, однако данный
процесс не будет вносить существенного вклада вследствие малой площади занимаемой
белками на поверхности зуба. Иммобилизованный на поверхности эмали доксициклин,
вероятней всего, меняет адгезию бактерий к эмали зуба или адгезия идет по адсорбционной пленке и десорбированные молекулы доксициклина действуют бактериостатически.
Бисфосфонаты также сильно взаимодействуют с эмалью зуба. При взаимодействии
этидроната с эмалью угол смачивания уменьшался до 11о и мало менялся при промывках.
Измерение электрической проводимости показало ее увеличение в 5 раз по сравнению с
исходной эмалью, что позволяет предположить наличие в адсорбционном слое групп,
диссоциирующих на ионы. При длительных промывках этидронат десорбируется в виде
кальциевой соли и выводит кальций из эмали зуба. Исследования на модели заряженных
золей апатита подтвердили сильное взаимодействие этидроната с положительно
заряженным золем и медленное взаимодействие с отрицательно заряженным золем, что
наиболее вероятно свидетельствует об образовании комплексных соединений с кальцием
кристалла апатита. Таким образом, рецептором на поверхности эмали также является
кальций
кристаллической
решетки
апатита.
Иммобилизованный
на
поверхности
этидронат уменьшает адгезию бактерий. Остальные препараты оказывают значительно
меньшее влияние на эмаль зуба, образуя менее прочные адсорбционные слои,
и не
влияют на минеральный состав эмали зуба. Данные о влиянии препаратов на эмаль по
измерению угла смачивания приведены в таблице 3.
12
Таблица 3.Влияние адсорбции препаратов на угол смачивания эмали зуба.
Препарат
Контроль
Этидроновая кислота*
Метронидазол*
Фурацилин (нитрофурал)
Хлоргексидин*
Левомицетин(хлорамфеникол)
Валидол (Ментола раствор в
ментил изовалерате) 
Нитроглицерин*
Ацикловир*
Угол смачивания
22,230,3
110,26
32,50,33
310,31
160,29
37,40,32
540,44
65,50,41
150,31
достоверность полученных результатов (р < 0,05)
международное непатентованное название (МНН)
Исследование взаимодействия компонентов зубных паст с эмалью зуба.
Соли фтора. При исследовании влияния 0,1% раствора натрия фторида методом
измерения угла смачивания обнаружено, что в первые 5 минут идет их адсорбция на
гидроксиапатите. Перегруппировка до фторапатитов происходит достаточно медленно (30
мин). За это время угол смачивания сначала уменьшается до 6о, а затем увеличивается до
55о.
Таблица 4. Влияние натрия фторида и фторида в комбинации с лаурилсульфатом на угол
смачивания эмали.
№ измерения
Угол смачивания
исходный %
После обработки
солями фтора %
После обработки
солями фтора с ПАВ
(лаурилсульфат).%
После чистки и
отмывки водой
1
22
2
22,1
3
21,9
4
22
5
21,8
6
22,2
7
22,3
8
21,8
9
22
10
21,7
57
57,3
56,9
56,7
57,1
57
57,2
57,1
56,8
56,9
70,7
71,2
72,0
70,1
71,5
71,1
70,8
70,9
71,7
71
30,1
31,2
30,5
29,4
30,2
30,6
30,4
30,9
31,4
30,1
Метрологическая
характеристика
исходная.
Метрологическая
характеристика после
обработки солями
фтора.
Хср=21,95
S2=0,26
S= 0,509
T(95%)=2,23
∆X= 1.135 ε=5.1%
Хср=57,01
S2=0,3
S= 0,547
T(95%)=2,23
∆X= 1.219 ε= 1.9%
Метрологическая
характеристика после
обработки солями
фтора с ПАВ
(лаурилсульфат).
Хср=71,1
S2=0,36
S= 0,6
T(95%)=2,33
∆X=1.338
ε= 2.1%
Метрологическая
характеристика после
чистки с солями фтора
и лаурилсульфатом с
отмывкой водой
Хср=30,5
S2=0,336
S= 0,58
T(95%)=2,33
∆X=1.148 ε= 2.6%
13
При
исследовании
методом
электропроводимости
было
показано,
что
электропроводность поверхности эмали вначале увеличивается в 5 раз, потом
уменьшается в 3раза и затем снова увеличивается в 6 раз. Наиболее доступным для эмали
является аминофторид, наименее – монофторфосфат. Увеличение концентрации солей
фтора до 0,4% ускоряет процесс. Обработка 0,2% фторидом натрия с 1% лаурилсульфатом
дает уменьшение угла смачивания до 2-3о, но после полной отмывки от лаурилсульфата
угол смачивания возрастал до 70о.
При концентрациях фторидов более 0,4% в
слабощелочной среде и при применении в сочетании
с лаурилсульфатом образуется
фторид кальция, который более гидрофобный чем фторапатит, и угол смачивания
увеличивается еще больше. Применение солей фтора в сочетании с поверхностно
активными веществами (ПАВ) на примере лаурилсульфата, показали изменение
направленности взаимодействия фтора с эмалью (табл. 4)
При чистке зуба раствором лаурилсульфата с фторидом натрия после длительной
промывки угол смачивания приближался к 70о, для аналогичной процедуры
без
лаурилсульфата угол смачивания оставался 57о (табл.4). При нескольких чистках зуба
раствором лаурилсульфата с фторидом натрия, при его концентрации 0,2% и до 0,4%,
после промывок от лаурилсульфата, угол смачивания уменьшался до 30о. Проведение
рентгено-флуоресцентного анализа при маленьких интенсивностях рентгеновского
излучения показало уменьшение содержания кальция по сравнению с исходной эмалью.
Также в промывных водах химически подтверждено наличие ионов кальция.
Устойчивость к кислоте определяли по кислотному тесту с дальнейшим
определением ионов кальция. Обработка фтор содержащими растворами объективно
приводила к увеличению устойчивости эмали. Так при времени экспозиции 10 секунд в
растворе 2% соляной кислоты на эмали с фтором не происходило выделения ионов
кальция в раствор, тогда как эмаль сравнения давала выход ионов кальция и фосфатов в
раствор. При воздействии органических кислот - лимонной и уксусной, обработанная
ионами фтора поверхность эмали зуба не давала выхода ионов кальция до рН 3 -3,5. При
этом угол смачивания оставался постоянным в пределах погрешности. Исходный зуб при
рН меньше 5,0 начинал переводить ионы кальция в раствор из эмали зуба.
Комплексообразователи (ЭДТА, цитраты, лактаты) при маленьких концентрациях
дают адсорбционные слои, при повышении – ведут к выходу ионов кальция, и затем к
выходу фосфатов и растворению эмали. Аналогично ведут себя кислоты. Соли кальция
при низких концентрациях (0,1-0,2%) немного увеличивают угол смачивания, а при
увеличении концентрации – уменьшают вследствие адсорбции.
14
При
взаимодействии
эмали
с
раствором
лаурилсульфата
образуются
адсорбционные слои, и угол смачивания уменьшается практически до нуля. Угол
смачивания начинал меняться после промывки водой в течение часа. Электрическая
проводимость в результате взаимодействия лаурилсульфата с эмалью двукратно
увеличивалась, что позволяет предположить ионную адсорбцию.
Лецитин так же хорошо взаимодействует с эмалью зуба, образуя прочные
адсорбционные слои и проявляет при этом хорошие чистящие свойства. Поэтому на
основе лецитина нами была создана зубная паста и проведены её клинические испытания.
(Антонова И.Н., Гришин В.В., Игнатов Ю.Д.,. 2013). Показано, что разработанная зубная
паста не обладает местно-раздражающим и аллергизирующим действием. При этом было
установлено, что предлагаемая зубная паста безопасна для здоровья и способствует
удалению зубного налета, и со временем, зубного камня, а также предотвращает
дальнейшее образование зубного камня, обеспечивая эффективную защиту зубов от
кариеса, снижает воспаление и устраняет кровоточивость десен.
В исследовании принимало участие 32 добровольца (17 женщин и 15 мужчин, у 19
гингивит, 13 – генерализованный пародонтит), которым в качестве гигиенического
средства для ухода за полостью рта предоставлялись опытные образцы нашей пасты. Для
сравнения использовали аналогичную по компонентам зубную пасту с лаурилсульфатом.
Контроль по изменению индекса гигиены Федорова – Володкиной, по показателю РМА и
индекса кровоточивости проводили в присутствии врача до и после контрольной чистки
зубов (к.ч.з.).
Динамика изменения индекса Федорова-Володкиной на протяжении
всего времени исследования, при использовании пасты с лецитином (паста 1) и
лаурилсульфатом (паста 2) приведена в табл. 5
Таблица 5. Динамика изменения индекса гигиены до и после контрольной чистки зубов.
Индексг Исходный.
игиены
(баллы)
Паста
1
Паста
2
До
к.ч.з
2,45±
0,61
2,51±
0,56
После
К.ч.з
1,56±
0,61
1,76±
0,54
Через 4 дня.
Через 1 неделю.
Через 4 недели.
До
к.ч.з
1,66±
0,47
1,97±
0,43
До к.ч.з После
К.ч.з
1,34±
0,82±
0,35
0,32
1,65±
1,16±
0,45
0,41
До к.ч.з После
К.ч.з
0,89±
0,59±
0,29
0,23
1,36±
0,98±
0,35
0,29
После
К.ч.з
1,26±
0,45
1,50±
0,52
15
Примечание: достоверность полученных результатов р < 0,05.
Рис.3 Изменение индекса Федорова-
Рис. 4.Изменение индекса Федорова-
Володкиной до контрольной чистки
Володкиной после контрольной чистки
зубов для пасты 1(с лецитином) и 2
зубов при действии для пасты 1
(с лаурилсульфатом).
(с лецитином) и 2 (с лаурилсульфатом).
На основании приведенных данных, наглядно представленных на рис 3 и 4,
можно
сделать заключение о высокой эффективности зубной пасты с лецитином.
Данные по определению индексов РМА и кровоточивости приведены в табл. 6 и
представлены на рис. 5 и 6.
Таблица 6. Динамика показателей индексов РМА (папиллярно-альвеолярного) и индекса
кровоточивости в группах обследования, при действии пасты с лецитином (паста 1) и
пасты с лаурилсульфатом (паста 2).
Измеряемые
индексы
дни
обследования
РМА Паста
1 с
лецитином
(%)
РМА Паста 2
Индекс
с
кровоточивости
лаурилсульфатом Паста 1 (баллы)
(%)
Индекс
кровоточивости
Паста 2 (баллы)
Исходное
значение
Через 4 дня
Через 7 дней
Через 28 дней
47,15 ±7,2
44,15 ±7,9
2,35±0,49
2,41±0,52
34,15±6,09
27,55±5,54
19,35±4,12
37,11±7,10
33,02±5,75
28,73±4,95
1,91±0,33
1,39±0,31
0,93±0,19
2,29±0,40
2,03±0,30
1,97±0,26
16
Примечание: достоверность полученных результатов по сравнению с данными до леченияр < 0,05.
Рис.5 Изменение папиллярно- альвеолярного
Рис.6 Изменения
индекса
индекса для пасты 1 (с лецитином) и
кровоточивости для пасты 1
2 (с лаурилсульфатом).
(с лецитином) и 2 (с лаурилсульфатом).
На представленных рисунках 5 и 6 наглядно видно более сильное снижение папиллярно
– альвеолярного индекса и особенно ярко выражено для индекса кровоточивости при
применении пасты с лецитином по сравнению с пастой с лаурилсульфатом.
Обсуждение результатов исследования
Наши данные указывают на существование двух различных механизмов взаимодействия
исследованных препаратов с эмалью зуба. По первому механизму идет адсорбция молекул
препарата на кристалле апатита по центрам, имеющим сродство к препарату. Так
доксициклин взаимодействует с ионами кальция в кристаллической решетке апатита,
образуя прочные связи, близкие по энергии к химическим. На основании исследований
можно сделать заключение, что доксициклин образует на поверхности зуба прочные
адсорбционные пленки и защищает поверхность зуба от декальцинации. Образование
прочных адсорбционных пленок на поверхности зуба, при полоскании раствором
доксициклина
можно
использовать
при
заболеваниях
пародонта,
вызванных
чувствительными к антибиотику бактериями.
Наиболее сильное взаимодействие с гидроксиапатитом выявлено у этидроната.
Наши данные свидетельствуют об образовании адсорбционных слоев высокой прочности.
Адсорбция идет по кальциевым центрам кристалла апатита. При десорбции этидронат
переходят в раствор в виде кальциевой соли и уменьшают содержание кальция на
поверхности эмали, действуя кариесогенно.
Компоненты зубных паст оказывают сильное влияние на поверхность эмали зуба.
Наибольшее влияние оказывают те компоненты, которые могут реагировать с кристаллом
17
гидроксиапатита. Так ионы фтора оказывают действие, в зависимости от концентрации в
пасте и взаимодействия с другими компонентами. При взаимодействии кристалла апатита
с солями фтора концентрацией 0,2% идёт процесс образования фтором адсорбционной
пленки. Это можно объяснить тем, что параллельно с химическим взаимодействием идёт
образование двойного электрического слоя. И вероятно данный процесс сопровождается
заменой гидроксил иона на фтор и формированием на поверхности фторгидроксиапатита.
При концентрациях фтора более 0,4% накладывается процесс образования двойного
электрического слоя на образование фторапатита. При этом в нейтральных и слабокислых
растворах идет образование фторапатита, а щелочная среда и применение ПАВ дает
образование фторида кальция, который слабо связан с кристаллами апатита и при чистке
зубов может удаляться с поверхности эмали зуба.
Комплексообразователи (ЭДТА, натрия цитрат, натрия лактат) также приводят к
обеднению эмали кальцием и являются кариесогенным фактором. Механизм действия
соответствует
деминерализации
по
кислотному
типу.
В
противоположность
комплексообразователям, соли кальция проявляют реминерализирующие свойства.
Сначала идет достройка дефектов кристалла, а затем адсорбция по фосфатным остаткам
гидроксил апатита, давая слой потенциалобразующих
ионов Са
2+
, к которому
достраивается слой диффузных ионов. Реминерализующие растворы также вначале
достраивают кристалл, а затем образуют на поверхности эмали зуба двойной
электрический слой.
Лецитин
сорбируется
адсорбционные
пленки.
и
дает
стабильный
Механизм
угол
адсорбции
смачивания,
молекулярный.
давая
плотные
Образованные
адсорбционные слои играют роль коллоидной защиты. В основном адсорбция идет по
кальциевым центрам и неполярным центрам кристалла гидроксиапатита. Фосфолипиды
лецитина хорошо эмульгируют неполярные загрязнения на зубах и образует растворимые
комплексы с белками, очищая при этом поверхность. При проведении клинических
испытаниях зубной пасты с лецитином было отмечено, что после нескольких дней чистки
зубов у людей возникало ощущение чистоты в результате прекращения образования
зубного налёта. Контроль процесса «методом капли» показал действительное присутствие
адсорбционной пленки на поверхности зуба. Лаурилсульфат натрия, так же хорошо
эмульгируют неполярные загрязнения, в условиях чистки зубов вызывает денатурацию
белковых загрязнений на зубе.
затрудняет
качественную
фосфолипидов
Денатурированные белки хуже растворяются, что
очистку
зубов
в
лецитина давать растворимые,
труднодоступных
местах.
Свойство
прочные комплексы с белковыми
18
загрязнениями поверхности зуба проявляется при растворении белковых прослоек зубных
камней, их разрыхлении и удалении.
Практические рекомендации:
Доксициклин при наружном применении уменьшает бактериальный налет на зубах
и проявляет кариесзащитные свойства, поэтому целесообразно
рассмотреть вопрос о
применении раствора доксициклина для полосканий рта в целях профилактики кариеса.
Этидроновая кислота при использовании в качестве наружного средства гигиены
уменьшает устойчивость эмали
из-за
вымывания
ионов кальция, следовательно,
проявляет кариесогенные свойства, поэтому следует воздержаться от рекомендаций к
применению зубных паст с этидроновой кислотой или её аналогами.
Метод
определения
угла
смачивания
можно
использовать
для
изучения
фармакологии препаратов на эмали зуба, а также для оценки гигиенического состояния
эмали и диагностики доклинического кариеса и флюороза.
Лаурилсульфат при совместном применении с фторидами образует на эмали зуба
фторид кальция, который смывается лаурилсульфатом и защитное действие фторидов
уменьшается, поэтому следует воздержаться от применения зубных паст на основе
лаурилсульфата.
Ионы кальция в зубных пастах насыщают эмаль кальцием и увеличивают
кариесрезистентность эмали, поэтому следует рекомендовать их для ежедневного
использования.
Выводы:
1. Доксициклин при местном применении взаимодействует
с эмалью зуба
с
образованием прочных адсорбционных слоев, которые действуют кариеспротективно.
2 . Этидроновая кислота образуют прочные пленки на поверхности эмали зуба. Однако
она при десорбции выводит кальций из кристаллов апатита, уменьшая их устойчивость, и
проявляет кариесогенные свойства.
3.Разработана
диагностировать
методика, позволяющая определять кариесрезистентность эмали зуба,
доклинический
кариес,
доклинический
флюороз,
оценивать
эффективность использования лекарственных и гигиенических средств для сохранения
эмали зуба.
4.
Соли кальция насыщают эмаль с образованием двойного электрического слоя,
укрепляя эмаль. Комплексообразователи (цитрат натрия, ЭДТА) ведут к деминерализации
эмали по кислотному типу.
19
5. Ионы фтора до 0,4% концентрации в пасте образуют фторапатит, который увеличивает
устойчивость эмали. При увеличении времени обработки идет дальнейшая адсорбция
фтора с образованием двойного электрического слоя, который является резервом ионов
фтора на поверхности эмали зуба.
6. При совместном применении лаурилсульфата натрия с ионами фтора в концентрации
от 0,2% на поверхности эмали образуется фторид кальция, который слабо связан с
апатитом и легко смывается лаурилсульфатом при чистке, что ведет к уменьшению
устойчивости эмали к кариесу.
7. Нами был сделан выбор в пользу лецитина и разработаны составы зубных паст на
основе лецитина. Получен патент РФ номер 2455975«Зубная паста».
Список работ опубликованных по теме диссертации:
1.
Гришин
В.В.
Адсорбция
поверхностно
активных
веществ
на
поверхности
гидроксиапатита,/ В.В. Гришин, А.С. Чухно. // Биология-наука ХХI века: 13-я Пущинская
международная школа-конференция молодых ученных, (Пущино, 28 сентября-2 октября).
Сборник тезисов.- 2009.-C.289.
2.Гришин
В.В.
Метод
диагностики
кариеса
до
клинических
проявлений.
Фундаментальные и прикладные проблемы стоматологии./ В.В. Гришин, И.Н. Антонова.
// (СПБГМУ им. И.П.Павлова). Сборник тезисов.- 2011.-C.182.
3.Гришин В.В. Изучение составов зубных паст и их влияния на поверхность зуба.
Стоматологическое научное общество./ В.В. Гришин, И.Н. Антонова, С.Б. Улитовский. //
(СПБГМУ им. И.П. Павлова). Сборник тезисов.- 2011.-C.31
4. Гришин В.В., Метод изучения взаимодействия лекарственных препаратов с эмалью
зуба/" Журнал " Ученые записки СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова.- 2012.- №3, –C.123
5. Бобров О.П. Зубная паста./ Д.В. Воронина, В.В. Гришин, В.В. Маслов, М.В. Маслов,
Т.В. Маслова.// Номер патента: 2455975. Выдан 07.2012г.
6. Гришин В.В., Маслов В.В. заявка на патент РФ№2011151415, приоритет от 11. 2011г.
7. Гришин В.В. Сравнительная эффективность действия на зубы паст на основе
лаурилсульфата натрия и лецитина./ В.В. Гришин, Ю.Д.
Игнатов, И.Н. Антонова.//
Журнал Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии.- 2013.-№1.–
C.56.
20