Přihlášení

Přihlášený uživatel: . Nejste to Vy? Přihlašte se pod svým e-mailem.

Zadejte prosím své heslo do proLékaře.cz, abychom ověřili, že jste to opravdu Vy.

 
Zubní kaz: Novinky
Odborné společnosti
Kongresy
Zajímavé odkazy
Časopisy
 

Elektronoptický výzkum tvorby CaF2 a zásob fluoridu na zubním povrchu

Specializace: dentální hygienista ortodoncie stomatologie
Téma: Zubní kaz

Vydáno: 3.5.2016

Elektronoptický výzkum tvorby CaF<sub>2</sub> a zásob fluoridu na zubním povrchu

Úvod

Na základě míry účinnosti, která byla prokázána četnými studiemi, se staly fluoridy nenahraditelnou součástí prevence zubního kazu. Výsledky rozsáhlých klinických a chemických studií prokázaly, že fluoridy snižují náchylnost zubních tkání k demineralizaci v kyselém prostředí a zároveň díky opětovnému začlenění vápníku a fosfátů usnadňují remineralizaci (pro celkový přehled viz například shrnutí v Hellwig a kol. 2006, Fejerskov a kol. 1996). Nyní se má již po určitou dobu za to, že přímá aplikace fluoridů na zubním povrchu, například pomocí zubních past nebo ústních vod s obsahem fluoridů, je účinnější než systémová fluoridace. Mechanismem působení, který je v této souvislosti nutné vzít v úvahu, je tvorba materiálu podobného fluoridu vápenatému (CaF2) (dále jako CaF2) buď přímo na zubním povrchu nebo v přilehlém plaku.

Všeobecný konsensus v současné literatuře potvrzuje, že tyto reaktivní produkty jako CaF2 mohou převzít úlohu dočasné zásobárny fluoridu, která se postupně rozpouští a zachovává tak neustále v ústní dutině nízkou koncentraci fluoridu, a to dokonce i v obdobích mezi použitím prostředků péče o chrup (viz také pojednání od J. Klimeka v tomto vydání). Na tomto základě získává schopnost produktů pro péči o zuby vytvářet takovou zásobárnu na značném praktickém významu. Následuje pokus prokázat s pomocí analýz elektronovým mikroskopem tvorbu zásobáren fluoridu CaF2 na povrchu zubů, která je důsledkem používání aktivních složek a produktů pro péči o zuby s obsahem aminfluoridů.

Tvorba a stabilita materiálu podobného fluoridu vápenatému na povrchu zubů

S pomocí rastrových elektronových mikroskopů (SEM) a energiově disperzní spektroskopie (EDX) je možné prokázat, že základní minerální struktura zubní skloviny se skládá zejména z krystalů hydroxyapatitu jehlového tvaru (Ca5(PO4)3(OH)) s průměrem zhruba 30 nm (obr. 1).

Obr. 1 Mikrostruktura povrchu zubní skloviny v blízkosti interprizmatické hranice s individuálními krystality hydroxyapatitu (SEM)

Rozpustnost minerálních látek zvyšují dále zásoby uhličitanů, atd. Účinky organických kyselin v plaku vytvářejí v ústní dutině dynamickou rovnováhu mezi rozpouštěním a ukládáním apatitu, takže v tekutině kolem zubů se vždy nachází určité množství iontů vápníku (Fejerskov a Clarkson 1996). 

Na základě vlivu přípravků pro péči o zuby, které obsahují ionty fluoridu (například aminfluoridu nebo NaF), spolu reagují ionty vápníku a fluoridu a vytvářejí materiál podobající se fluoridu vápenatému, který se například díky své nízké míře rozpustnosti relativně rychle ukládá (Rölla a Ekstrand 1996). Tento proces je možné snadno ověřit in vitro modelovými pokusy s vyplachováním aminfluoridy (1000 ppm olaflur, 2 min., hodnota pH výplachu 4,5), kdy se typicky tvoří téměř polokulovité fluoridové globuly viditelné v SEM (obr. 2 a 3). Průměr takto vytvořených globul CaF2 se pohybuje v rozmezí od několika desetin nm až po 1 m.

Obr. 2: Tvorba CaF2 glogul Precipitáty na povrchu zubní skloviny ošetřené olaflurem (koncentrace fluoridu 1000 ppm, 2 min., acetátový pufr pH 4,5, SEM)

Obr. 3: Fluoridová globule (SEM), zvětšený výřez z obr. 2

SEM analýzy rovněž ukázaly srovnatelné výsledky pro produkty péče o zuby s obsahem aminfluoridu, jako jsou gely, ústní vody a zubní pasty (obr. 4–6), když doba vystavení působení fluoridu byla ve všech studiích, které jsou zde uvedeny, pouze 1 až 6 minut. 

Obr. 4 Povrch zubní skloviny s globulemi CaF2 po 1minutě působení elmex gelu (směs se slinami v poměru 1:1, SEM)

Obr. 5 Precipitáty CaF2 na povrchu zubní skloviny po 6 minutách působení ústní vody elmex CARIES PROTECTION (SEM)

Obr. 6 Precipitáty CaF2 na povrchu zuboviny po vyčištění zubní pastou elmex Sensitive (2 min., směs se slinami v poměru 1:1, SEM)

Podrobnější analýzu interakcí aminfluoridu se zubní tkání je možné provést pomocí transmisní elektronové mikroskopie (TEM). Pomocí fokusovaného iontového paprsku (FIB) je možné fluoridovaným povrchem zubu s globulemi CaF2 provést a preparovat přesný příčný řez. Výsledkem je tenký řez tvrdé tkáně, kterým může projít elektronový paprsek (obr. 7). Požadovaná tloušťka vzorku činí zhruba 50 až 100 nm, tzn., že se pohybujeme v řádových hodnotách jedné tisíciny průměru vlasu.

Obr. 7: Tvorba a vyjmutí listu průchozího elektronovým paprskem za účelem TEManalýzy, který byl připraven pomocí metody fokusovaného iontového paprsku (FIB)

Na obrázku 8 je uveden takový příčný řez povrchem skloviny vystavené působení roztoku s obsahem 1000 ppm olafluru po dobu 1 hodiny za účelem TEManalýzy (Petzold a kol. 2004). Je možné snadno vidět, jak zásoby materiálu podobného fluoridu vápenatému rychle adherují k povrchu zubů, takže vrstvy zubní skloviny nevykazují žádné známky morfologické přeměny nebo tvorby mezilehlých vrstev. 

Obr. 8: Průřez fluoridovaným povrchem zubní skloviny (TEM)

Srovnatelných výsledků je možné dosáhnout nejen v případě zdravé skloviny, ale také v případě interakce s demineralizovanými počátečními kazy (obr. 9) a povrchem dentinu.

Obr. 9: Tvorba CaF2 na povrchu demineralizovaného zubního kazu po fluoridaci ústní vodou s obsahem aminfluoridu (1000 ppm olafluru, 1 h, pH 4,5; SEM obrázek)

Nanobodová EDX (Energy Dispersive X-Ray) analýza atomární chemické struktury fluoridových globul, kterou je rovněž možné provést pomocí TEM, typicky ukazuje hodnoty kolem 50 procent fluoridu a integraci, například, fosfátů (Petzold a kol. 2004, Petzold 2001). Ve srovnání s tím nebyly v bezprostředně sousedících oblastech skloviny zjištěny žádné fluoridy nebo množství fluoridů v rámci rozsahu nejistoty měření (méně než zhruba 1%). Přímou přeměnu zubní skloviny na fluorapatit v důsledku jednorázového vystavení fluoridaci proto nelze považovat za pravděpodobnou.

Abychom přijali úlohu zásobáren fluoridu, musejí fluoridové globuly, které se vytvořily na povrchu zubů, nejen vykazovat vysokou koncentraci fluoridu; musejí také prokázat dostatečně stabilní vazbu při vystavení mechanickému a chemickému zatížení. Abychom prozkoumali stabilitu zásob CaF2 na zubním povrchu, byly vzorky skloviny nejprve fluoridovány ve zkumavkách a poté umístěny v ortodontických aparátech in situ do ústní dutiny.

SEManalýza (obr. 10) ukazuje stav tohoto vzorku, který byl takto nošen po dobu 10dnů. Ztráta části CaF2 je patrná, avšak přítomnost zásob fluoridu je stále zřejmá (Petzold a kol. 2004).

Obr. 10: In vitro fluoridovaný vzorek zubní skloviny, zbytkové zásoby CaF2 po 10 denním experimentu

Vysoká míra stability byla rovněž zjištěna při mechanickém zatížení zubním kartáčkem (obr. 11). 

Obr. 11: SEM obrázek fluoridovaného povrchu skloviny se zásobami CaF2 po třecím kontaktu s vlákny zubního kartáčku (vpravo dole)

Mnohé otázky související s rozpustností a reaktivitou zásob obsahujících fluorid je teprve nutné zodpovědět, vzhledem k potenciálním interakcím s prostředím v ústech, jejichž důsledkem může být například povrchová adsorpce proteinů nebo fosfátů (Rölla a Ekstrand 1996).

Srovnání různých aktivních látek obsahujících fluorid

Dalším faktorem důležitým k posouzení různých aktivních látek obsahujících fluorid je potenciální míra tvorby zásob fluoridu během relativně krátké doby vystavení působení produktů pro péči o zuby – jen několik málo minut. In vitro experimenty se vzorky skloviny, které byly vystaveny působení aminfluoridu, ukázaly, že tvorba CaF2 byla zjištěna už několik málo vteřin po aplikaci fluoridu (Petzold 2001) (obr. 12).

Obr. 12: Studium reakční kinetiky srážení CaF2 v článku s kapalinou mikroskopu atomové síly (AFM) po aplikaci aminfluoridu

To se týká zejména mírně kyselých přípravků, protože při hodnotách pHnižších než 5,5 je k reakci připraven další vápník z povrchu zubní skloviny. Mírně kyselá povaha aminfluoridů proto podporuje rychlou tvorbu zásob fluoridu v podobě CaF2. Zatímco roztoky obsahující aminfluorid a NaF nevykazovaly při stejné hodnotě pH žádné odlišnosti v oblasti kinetiky, nebyly v případě roztoků s obsahem monofluorofosfátu sodného při dobách vystavení v řádech hodin nebo ve směsích se slinami zjištěny žádné srovnatelné reakce (Petzold 2001). Monofluorofosfát sodný má vzhledem ke kovalentní vazbě fluoridu k fosfátu jiný mechanismus působení.

Závěry

Vzhledem k teoretickému potenciálu tvorby během vteřin a minut je možné submikroskopické zásoby CaF2 považovat za dobré kandidáty na tvorbu zásob fluoridu na zubním povrchu. Při extrapolaci těchto výsledků do každodenní praxe je však nutné pamatovat na to, že pokrytí povrchu zubů pelikulou a plakem brání přímé interakci fluoridu se zubní sklovinou a že zároveň tlumicí účinek slin snižuje míru tvorby fluoridových globul v ústní dutině ve srovnání s in vitro experimenty.

Studium tvorby CaF2 v podmínkách in situ se proto ve většině případů provádí pomocí metod chemické analýzy (pomocí iontově selektivních fluoridových elektrod po extrakci z KOH) (viz studie J. Klimeka v tomto vydání).

Nevyřešené otázky týkající se míst uchovávání zásob CaF2, které aktuálně vyvstávají podle podmínek panujících v ústní dutině (plak, povrch zubů, demineralizované oblasti), vyžadují další studie v rámci interdisciplinárních výzkumných projektů.

Díky patří ...

zejména Lutzu Bertholdovi, Andreasi Cismakovi a Kathrin Reinhardtové, jejichž práce tvoří základ výsledků, které zde byly předloženy.

Korespondenční adresa:

Dr. Matthias Petzold

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (Fraunhoferův institut mechaniky materiálů)

Walter-Hülse-Strasse 1 · 06120 Halle (Saale) · Německo

Zdroj: PROPHYLAXISdialogue, 2010, 1, s. 5-8

 

Hodnocení článku

Ohodnoťte článek:     0/5, hodnoceno 0x
 
 

Sdílení a tisk

Doporučit článek e-mailem

Vytisknout
 
 



Všechny novinky