Обработка фтором

<час />

Фон

Обработка фтором - это минеральный раствор, который наносится на зубы для их укрепления и предотвращения кариеса. Продукты, содержащие фтор, включают имеющиеся в продаже зубные пасты и ополаскиватели для рта, а также более концентрированные жидкости и гели, которые профессионально используются стоматологами.

Есть три основных фактора, которые способствуют возникновению кариеса (кариеса):уязвимое место на зубе, инфекционный штамм бактерий (Streptococcus mutans), и сахара или другие питательные вещества, которые стимулируют рост бактерий. По мере роста эти бактерии производят кислотный побочный продукт, который растворяет минералы в эмали и в конечном итоге разрушает зуб.

Стоматологи в основном считают, что использование фторидных препаратов и фторированной воды привело к резкому снижению кариеса за последние несколько десятилетий. В одном отчете указывается, что у детей в возрасте 5-7 лет в Соединенных Штатах средняя частота кариеса снизилась с 7,1% в 1970-х годах до 2,5% в 1990-х годах. Подобные улучшения были зарегистрированы почти во всех возрастных группах. Тем не менее, кариес остается наиболее распространенным детским инфекционным заболеванием, а лечение фтором остается важным инструментом в борьбе с кариесом.

Фторид на самом деле является одной из форм фтора. В своей элементарной форме фтор является токсичным газом, но когда он вступает в химическую реакцию с другими соединениями, такими как олово, он находит новое применение в борьбе с пустотами. Попадая в рот, фторид растворяется в слюне и откладывается в виде бактериального налета на поверхности зубов. Здесь он защищает зуб двумя способами. Во-первых, он напрямую подавляет рост бактерий, поэтому во рту вырабатывается меньше кислоты. Во-вторых, фторид, хранящийся в зубном налете, высвобождается, когда бактерии производят достаточно кислоты, чтобы снизить кислотно-щелочной баланс зуба. Когда это происходит, фторид проникает в зуб через крошечные поры в эмали. Ионы фтора заменяют ионы гидроксила кристаллов гидроксиапатита, которые являются частью зубной эмали, и образуют новое соединение, называемое фторапатитом. Эта форма эмали менее растворима в кислотах, вырабатываемых бактериями полости рта, и поэтому помогает защитить зубы от кариеса.

История

Фредерик С. Маккей, стоматолог, практикующий в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, в начале 1900-х годов, был первым, кто обнаружил, что фторид является эффективным средством борьбы с кариесами. Маккей заметил, что у многих его пациентов на зубах была пятнистая эмаль или коричневые пятна. К 1916 году Маккей и его исследователи обнаружили, что пятнистость была вызвана чем-то в питьевой воде пациентов. Ему потребовалось еще 12 лет, чтобы понять, как этот эффект связан с кариесом, и еще три года, чтобы распознать химический механизм, вызывающий это изменение. Наконец, в 1931 году Маккей подтвердил, что пациенты с пятнистыми зубами пили воду с необычно высоким уровнем встречающегося в природе фтора. Эта связь более детально изучалась в течение 1930-х и 1940-х годов, в результате чего было определено, что одна миллионная доля фтора является идеальным уровнем фторида в питьевой воде, существенно снижающим гниение, но не вызывающим пятнистости.

Это исследование привело к реализации программы фторирования федеральным правительством, и к началу 1950-х годов большинство сообществ Соединенных Штатов, имеющих систему общественного водоснабжения, перешли на воду, обработанную фтором. Идея использования фторида в продуктах для ухода за полостью рта возникла в 1956 году, когда компания Procter and Gamble выпустила «Crest with Fluoristan». С 1950-х годов большое количество фторсодержащих продуктов было представлено как для общего рынка, так и для профессиональных стоматологов.

Несмотря на то, что фторид использовался в течение десятилетий, сегодня все еще существуют опасения по поводу его воздействия на здоровье. Хотя химический состав полностью не изучен, исследователи полагают, что высокие уровни фторида могут нарушить естественное формирование зубной эмали. Они предполагают, что слишком много фтора вызывает гипоминерализацию, которая приводит к меловому, мутному или непрозрачному виду, что характерно для флюороза. Хотя сторонники стоматологии утверждают, что фторид в значительной степени отвечает за улучшение здоровья зубов, есть те, кто утверждает, что он может вызывать форму рака костей. В 1980-х годах исследование, проведенное Национальной программой токсикологии, обнаружило «двусмысленные доказательства» канцерогенности на основе испытаний, проведенных на крысах. Тем не менее, группа в конечном итоге пришла к выводу, что не существует убедительных данных, связывающих рак, включая остеосаркому, напрямую с фторированием.

И Соединенные Штаты, и Британская стоматологическая ассоциация продолжают рекомендовать взрослым и детям чистить зубы пастой с фтором дважды в день, но они также рекомендуют, чтобы дети не глотали зубную пасту, чтобы снизить риск флюороза. Тема остается горячей темой политических дебатов.

Сырье

Существует множество фторидных соединений, разрешенных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для использования в продуктах для ухода за полостью рта. Ингредиенты фторида перечислены в соответствии с типом продукта, в котором они могут быть использованы, и процентным содержанием, которое должно быть включено в формулу.

Зубная паста. Фторид натрия:0,22%; монофторфосфат натрия:0,76%; фторид олова:0,4%.

Лечебное полоскание. (PH или кислотно-щелочной баланс формулы может влиять на функциональность фторида. Чем выше pH продукта, тем больше в нем кислоты. Чем ниже pH, тем он более щелочной.) Фторид натрия, подкисленный смесь фосфата натрия, одноосновной и фосфорной кислоты до уровня 0,1 молярного фосфат-иона и pH 3,0-4,5, что дает эффективную концентрацию фторид-иона 0,02%; фторид натрия, подкисленный смесью фосфата натрия, диосновной и фосфорной кислоты до pH 3,5, что дает эффективную концентрацию фторид-иона 0,01%; 0,02% водный раствор фторида натрия с pH примерно 7; 0,05% водный раствор фторида натрия с pH примерно 7; концентрат фторида натрия, содержащий соответствующие инструкции для смешивания с водой перед использованием, чтобы получить 0,02% или 0,05% водный раствор с pH приблизительно 7; Концентрат фторида двухвалентного олова продается в стабильной форме и содержит соответствующие инструкции по смешиванию с водой непосредственно перед использованием с получением 0,1% водного раствора.

Лечебный гель. Фторид олова:0,4%.

Помимо фторида, эти продукты содержат множество других ингредиентов, включая растворители, загустители и агенты, регулирующие pH. Растворители включают воду или глицерин, которые используются в качестве носителя по причинам эффективности, безопасности и стоимости. Деионизированная или деминерализованная вода используется для предотвращения влияния нежелательных минералов на характеристики или стабильность продукта. Концентрация воды в формуле может составлять 90% и более.

Загустители добавляются для контроля вязкости. К ним относятся ксантан, каррагинан и различные другие смолы и полимеры, используемые в концентрациях от 0,1 до 2,0%.

Добавлены ароматизаторы и красители, чтобы сделать продукты более привлекательными. Популярные ароматизаторы включают мяту, жевательную резинку и виноград, и их добавляют в количестве нескольких десятых процента. Красители используются для придания цвета на очень низком уровне (менее сотой доли процента). Поскольку продукт может случайно проглотить, эти красители должны быть одобрены для использования в пищевых продуктах.

При необходимости добавляются консерванты. В зависимости от pH продукта они могут потребоваться для предотвращения роста плесени или бактерий в продукте, пока он хранится на полке. Одна или две десятых процента - это типичный уровень использования консерванта.

Органические кислоты, такие как фосфорная кислота, могут быть добавлены для контроля pH продукта. Немного Фторидные ингредиенты смешиваются и распределяются по контейнерам. Формы фторида требуют низкого pH, чтобы быть функциональными. Они также добавляются с точностью до нескольких десятых процента.

Дизайн

Обработка фтором предназначена для обеспечения соответствующей концентрации фтора при таком уровне pH, который поможет восстановить правильное количество фторидных отложений на зубах. Если уровень фтора слишком низкий, лечение не будет эффективным; если он будет слишком высоким, пациенты могут случайно отравиться. В Соединенных Штатах были приняты законы, гарантирующие безопасность и эффективность этих продуктов. FDA регулирует их либо как отпускаемые без рецепта (OTC), либо как профессиональные продукты для использования стоматологами. Кроме того, FDA ограничивает размер коммерчески доступных продуктов, чтобы снизить вероятность случайной передозировки. Наконец, организация определяет требования к маркировке для всех коммерческих продуктов и некоторых аспектов профессиональных. Эти требования следует принимать во внимание при разработке обработки фтором.

Безрецептурные препараты, содержащие фтор, включают зубную пасту и ополаскиватель для рта. Профессиональные продукты более концентрированные и могут применяться в виде геля, пены или жидкости. Они могут быть предназначены для нанесения с использованием пластиковых лотков, которые подходят к зубам. В зависимости от типа разрабатываемого продукта химик-разработчик может выбрать один из нескольких типов активных веществ, одобренных FDA. Еще раз, эти нормативные факторы необходимо учитывать при разработке продукта.

Основными примерами лечебных составов являются:подкисленный гель фторида фосфата с 1,23% фторид-иона при pH 3,5, который легко течет во время размещения ложки, но сгущается во время лечения, поэтому он не капает в горло пациента; гель фторида натрия с 2% фторид-ионом при pH 7,0, для использования, когда протравливание керамических реставраций вызывает озабоченность; жидкий ополаскиватель на основе фторида олова с 0,63% фторид-иона, предназначенный для предотвращения кариеса, уменьшения накопления зубного налета и уменьшения воспаления десен и кровотечения; Фторидная пена APF с 1,23% фторид-иона при pH 3-4,25, разработанная как простая в использовании неаэрозольная пена, которая снижает вероятность случайного проглатывания пациентом.

Производственный
процесс

Пакетирование

• 1 Процесс производства фторсодержащего средства аналогичен процессам, используемым при производстве других продуктов для ухода за полостью рта. Поскольку большинство фторидных соединений, используемых для обработки, растворимы в воде, эти продукты относительно легко изготовить. Процесс производства включает простое смешивание и не требует специальных растворителей или эмульгирования. Большие партии могут производиться в резервуарах из нержавеющей стали объемом до 3000 галлонов (11 356 л). Первый шаг - заправить дозировочный резервуар водой или глицерином, который составляет наибольший процент формулы. Вода перемешивается турбинным смесителем с электрическим приводом. Скорость перемешивания контролируется компьютером для оптимизации условий перемешивания при добавлении других ингредиентов. Несмотря на то, что производственные процедуры сильно различаются, обычно добавляют цвет на ранних этапах процесса замеса. Красители, которые используются в этих продуктах, имеют высокую концентрацию, и если слишком много красителя добавлено по ошибке, проще и дешевле утилизировать партию до того, как будут добавлены более дорогие ингредиенты.
• 2 Другие ингредиенты можно добавлять по очереди. В зависимости от растворимости выбранной формы фторида может потребоваться нагрев и охлаждение, чтобы помочь быстро растворить порошки. Во время процесса дозирования образцы могут периодически отбираться в процессе смешивания для проверки прозрачности. Ближе к концу процесса дозирования вводятся агенты, регулирующие pH. Они обеспечивают правильный кислотно-щелочной баланс партии. Ароматизаторы добавляются в конце операции, если они чувствительны к нагреванию.

Пакетная проверка

• 3 После завершения партии ее необходимо оценить, чтобы убедиться, что она соответствует спецификации. Особенно важно убедиться, что активные ингредиенты присутствуют в назначенных концентрациях. Такие тесты, как анализ pH, массового процента твердых веществ и концентрации фторида, используются для поддержания технических характеристик продукта.

Операции розлива

• 4 После того, как партия закончена и одобрена, можно приступать к розливу. В зависимости от характера процесса партия может быть заполнена непосредственно из дозировочного резервуара или может быть перенесена во вспомогательный резервуар или сборный резервуар. Используется высокоскоростное оборудование для розлива, но скорость розлива зависит от вязкости продукта. Тонкие жидкие продукты наполняются быстрее и эффективнее, чем более толстые гели.
• 5 Заполненная упаковка подается на сборочную линию, где устанавливается крышка. В то время как для запечатывания бутылки может потребоваться только простая крышка, продукты, упакованные в тубы или вспенивающие устройства, могут включать более сложные механизмы запечатывания. После того, как упаковка заполнена и закрыта крышка, установка готова к окончательной упаковке. Несколько единиц могут быть упакованы в термоусадочную пленку или помещены в картонные коробки для транспортировки.

Контроль качества

В дополнение к химическим испытаниям, проводимым в процессе производства, фторидные обработки подлежат специальным испытаниям для определения характеристик продукта. Исторически эти тесты включали дорогостоящие клинические исследования на людях, но с 1988 года стоматологическая комиссия разрешила использовать новые лабораторные тесты для определения эффективности лечения фтором.

Будущее

Хотя политическое будущее лечения фтором может быть неопределенным, оно продолжает оставаться важным инструментом в борьбе с кариесом. Существуют новые технологические достижения, которые когда-нибудь могут привести к созданию борцов с пустотами без фтора. Британские исследователи открыли новый вид противокариозного средства, которое останавливает кариес на срок до трех месяцев. Их новый ингредиент - это белковый фрагмент, называемый пептидом p1025, который прикрепляется к поверхности зубов, где обычно связываются бактерии, вызывающие кариес. Белок блокирует прикрепление бактерий к зубам, поэтому они легко смываются. Подобные прорывы могут когда-нибудь предоставить безфторидные способы предотвращения кариеса.

Где узнать больше

Книги

Волински, Л. Э. «Кариес и кариология». В оральная микробиология и иммунология. 2-е изд. Эд. Р. Дж. Нисенгард и М. Г. Ньюман. Филадельфия:Компания W. B. Saunders, 1994.

Периодические издания

Брэди, Роберт П. и Аббат Гольдштейн. «Сохраняя веру в фтор». Химик и фармацевт (24 мая 1997 г.):24.

«Жидкость для полоскания рта устраняет кариес». Популярная механика (Февраль 2000 г.):15.

«Лечение постменопаузального остеопороза фтором». Американский семейный врач (Январь 1996 г.):302.

Шейх, Аамир и Элис М. Горовиц. «Преимущества зубной пасты с фтором». Журнал школьного здоровья (Октябрь 1999 г.):299.

Другое

Коннелли. «Лечение кариеса фтором». Патент США 5738113, 1998 г.

Рэнди Шуэллер