Гидроксиапатит - эффективный гелеобразующий и реструктурирующий зубную эмаль агент, который широко применяется в составе косметики, гигиенических и мезотерапевтических продуктов. Гидроксиапатит отличается в первую очередь своей биодоступностью: данное минеральное вещество демонстрирует прекрасную совместимость с кожей.
Благодаря своим активным восстанавливающим свойствам, которые широко известны стоматологам, гидроксиапатит получил название «жидкая эмаль». Не менее широко известен гидроксиапатит как основной компонент косметики и препаратов для мезотерапии: с этой целью он используется уже десятилетие.
Синонимы: Hydroxyapatite, Calcium Phosphate Hydroxide; Durapatite; Alveograf; Apatite, Hydroxy; Monite; Periograf; Supertite 10; Win 40350. Запатентованные формулы: Kalident, Kalilight, Apalight, Radiesse (филлеры).
Действие гидроксиапатита в косметике
Гидроксиапатит - один из тех компонентов, который применяются в абсолютно разных косметических и гигиенических средствах: его действие настолько разностороннее, что позволяет использовать этот ингредиент как для ухода за кожей, так и для поддержания здоровья зубов и полости рта. В частности, в продуктах для ухода за зубами и полостью рта гидроксиапатит выступает в качестве агента, способствующего активной повторной минерализации. Его физиологическое действие обусловлено в данном случае активных гидроксильных микрочастиц - они проникают в микропоры на поверхности зубов и таким образом восстанавливает физиологически нормальную плотность эмали, а также ее естественный белый цвет.
Гидроксиапатит в водных формулах действует как эффективный физический солнцезащитный фильтр на основе микроэлементов. Благодаря высокой биосовместимости с кожей человека, как санскрин он превосходит один из лучших солнцезащитных агентов - диоксид титана. Так, при использовании в составе солнцезащитного крема, гидроксиапатит обеспечивает на 9% большую защиту, чем диоксид титана. Помимо этого, гидроксиапатит продемонстрировал эффективность в борьбе против морщин - он способствует снижению выраженности глубоких морщин, «разглаживает» поверхностные и в целом улучшает структуру кожи и ее упругость. Филлеры на основе кальций гидроксилапатита используются в инъекционной косметологии с 2006 года.
Не менее широко гидроксиапатит включается в формулы в комплексе с аминокислотами (такими как глутатион и цистеин), где он действует как депигментирующий агент, который способствует равномерному осветлению кожи. Комплекс с гидроксиапатитом постепенно выпускает глутатион и цистеин в поверхностные слои эпидермиса, которые уменьшают выработку меланина и формирование пятен на участках кожи, подвергшихся воздействию солнца. К этому действию присовокупляется синергетический эффект гидроксиапатита, который способствует более равномерному распределению молекул и визуально улучшает цвет кожи и ее внешний вид в целом.
Также гидроксиапатит используют при производстве косметики в качестве вспомогательного вещества - он выступает как стабилизатор, эмульгатор и наполнитель. Не так часто бывают воздействованы абразивные свойства гидрокисапатита. Он также способствует проявлению немедленного и прямого действия косметики, то есть выступает бустером для других активных компонентов.
Кому показан гидроксиапатит
- Для гигиены полости рта. Гидроксиапатит помогает успешно уменьшить недостатки по отношению к образованию зубного налета вследствие его естественной дезинфекции свойств. Гигиенические средства для ухода за полостью рта с гидроксиапатитом - отличная альтернатива для людей, которые не могут использовать по каким-то причинам продукты, содержащие соединения фтора (фториды).
- Для защиты от фотоповреждений , а также для профилактики возникновения пигментных пятен на коже или других проявлений старения, в том числе морщин. Мезотерапия с применением этого вещества показана для восстановления объема контуров лица и заполнения носогубных складок. В случаях уменьшения выраженности глубоких морщин филлеры на основе гидроксиапатита кальция действуют значительно эффективнее и продолжительнее, чем препараты на основе коллагена.
- Для решения проблем с тоном или цветом кожи. Гидроксиапатит может быть использован в косметических препаратах, предназначенных для лечения проблем с гиперпигментациями на коже (продуктов для депигментации). Его включают в состав продуктов для «отбеливания кожи» (осветления). Этот косметический компонент также помогает получить более однородный цвет кожи.
Кому противопоказан гидроксиапатит
Противопоказания к применению этого компонента зависят от области его применения. Так, в составе зубной пасты или крема для лица он абсолютно безвреден. Однако при использовании в мезотерапии он несет потенциальный риск образования уплотнений и бугров в коже: так как гидроксиапатит легко соединяется с липидами, протеинами и другими молекулы, он может образовывать своеобразные комки.
Косметика, содержащая гидроксиапатит
В первую очередь гидроксиапатит можно найти в гигиенических средствах по уходу за полостью рта, включая зубные пасты и ополаскиватели для полости рта. Средства для душа и ванны, солнцезащитные серии, косметика для ухода за кожей лица и тела (очищающая и поддерживающая), отбеливающие кремы - подобные продукты также часто включают этот ингредиент. Отдельно представлены солнцезащитные кремы с anti-age свойствами. Гидроксиапатит нередко включают в состав косметики в форме наночастиц.
Источники гидроксиапатита
Гидроксиапатит - исключительно минеральный компонент (его химическая формула Ca 10 (Po 4) 6 (OH) 2). Гидроксиапатит получают из фосфоритов, осадочных горных пород, по большей части состоящих из фосфатных минералов группы апатита с незначительными включениями органических веществ и других макро- и микроэлементов. В природной среде фосфориты встречаются или в скрытой, или микрокристаллической форме. Но, по сути, этот косметический ингредиент изготавливают из минералов, которые являются органическими структурными компонентами организма человека, что и объясняет его высокую биосовметстимость.
Природные минералы измельчают на мелкие частицы: как сырье гидроксиапатит представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворимый в масле с pH 6.5 - 8.5. Для дальнейшего использования в косметических целях его суспендируют в водном растворе.
Фтор - это один из важнейших элементов, отвечающих за формирование эмали и поддержание здоровья зубов. Тем не менее в некоторых регионах в питьевой воде концентрация данного вещества достаточно высокая. Таким образом, для проживающих там людей становится актуальным список зубных паст без фтора.
Особенности состава
Список зубных паст без фтора постоянно расширяется. В последнее время наметилась тенденция к использованию натуральных средств гигиены. Что касается фтора, то его избыток опасен для здоровья, а потому в ряде регионов (Урал, Сибирь, Тамбовская, Тверская и Московская области) пасты без этого компонента особенно популярны. Тем не менее не достаточно обратить внимание на пометку Without Fluoride. Важно внимательно изучить состав.
Зубная паста в обязательном порядке должна содержать кальций. Он отвечает за укрепление эмали. Кроме того, данное вещество связывает избыток фтора, который содержится в проточной воде. Он может присутствовать в составе пасты в виде одного из следующих соединений:
- глицерофосфат кальция;
- цитрат кальция;
- гидроксиапатит кальция;
- пантотенат кальция;
- лактат кальция.
Пристального внимания к составу требуют зубные пасты без фтора. Названия средств говорят меньше, чем компоненты, из которых они состоят. Так, если вы хотите на 100% знать, что в пасте отсутствует фтор, убедитесь, что в составе нет следующих соединений:
- монофторофосфат;
- фторид алюминия;
- фторид натрия;
- аминофторид (также может встречаться под названием олафлур);
- фторид олова.
Зубная паста "Президент"
Стремление поддерживать здоровье ротовой полости заставляет потребителей искать самые лучшие гигиенические средства. Так, зубная паста "Президент" является одной из лучших на рынке. Ее производит итальянский концерн Betafarma SPA. Это достаточно дорогое средство, цена которого стартует от 200 рублей за 75 мл. Активными веществами в составе данного средства являются следующие:
- кальция пантотенат, лактат, глицерофосфат;
- папаин;
- ксилит.
Стоит отметить, что это отличная зубная паста с кальцием без фтора. Первый компонент содержится в ней сразу в трех соединениях. При этом они отличаются легкой усваиваемостью. Что касается папаина, стоит отметить, что это фермент, растворяющий белок. Его основное предназначение - удаление зубного налета. Ксилит, в свою очередь, препятствует его дальнейшему образованию.
Тем не менее есть у пасты и некоторые недостатки. Так, стоматологов смущает наличие в составе калиевой соли. Этот компонент борется с чувствительностью зубной эмали. Тем не менее его частое использование противопоказано, ведь снижение чувствительности нервных окончаний может маскировать симптомы кариеса и прочих проблем.
Паста "Президент" для детей
На рынке можно встретить зубные пасты без фтора, названия которых свидетельствуют о том, что они предназначены для детей. Так, итальянский концерн выпускает "Президент Baby". Она отличается низкой абразивностью и приятным малиновым вкусом. Глицерофосфат кальция отлично укрепляет эмаль молочных зубов. Ксилитол отвечает за нейтрализацию кислот, препятствуя образованию кариеса. А благодаря тому, что в состав пасты нет СЛС, ПЭГ, парабенов и прочих вредных веществ, можно не переживать о вреде для здоровья, если ребенок случайно проглотит ее.
Зубная паста "Сплат"
Ряд отечественных производителей выпускает средства для ухода за полостью рта без фтора. Так, особого внимания заслуживает зубная паста "Сплат". Из средней ценовой категории самым популярным продуктом является "Биокальций", цена которой стартует от 120 рублей. В состав пасты входит гидроксиапатит, полидон, лактат кальция и папаин. Эти вещества эффективно борются с налетом и активно укрепляют зубную эмаль.
Эффективность пасты "Биокальций" во многом обусловлена наличием в ее составе гидроксипатита. Его структура состоит из мельчайших частиц, которые обладают хорошими проникающими способностями. Тем не менее список зубных паст без фтора от компании "Сплат" на этом не заканчивается.
Еще одним популярным продуктом отечественного производства является "Максимум". Помимо составляющих, присутствующих в предыдущем средстве, здесь также есть цитрат цинка и комплекс ферментов. Эти компоненты дарят ротовой полости длительную свежесть и блокируют размножение бактерий, вызывающих неприятный запах.
Паста "Сплат" для детей
Большой популярностью пользуется детская зубная паста без фтора "Сплат Juicy Set". Учитывая ее эффективность в плане укрепления эмали, она рекомендована также взрослым. Секрет данного средства состоит в синтетическом гидроксиапатите, который является наиболее легкоусваиваемым соединением кальция. Он действенно восстанавливает эмаль, делая ее более крепкой. также стоит отметить наличие в составе ферментов, на которые возложена функция повышения иммунитета полости рта. таким образом, снижается вероятность возникновения стоматита и воспалительных процессов.
Также поклонникам продукции данного производителя будет предложено попробовать зубную пасту "Сплат Junior", которая предназначена для малышей до 4 лет. Детям непременно понравится мягкий сливочный вкус с нотками ванили, а вот родителям стоит обратить внимание на состав. Так, ферментный комплекс препятствует развитию воспалительных процессов в ротовой полости ребенка. Гель алоэ помогает снять неприятные симптомы во время прорезания зубов. Приятным моментом является наличие в комплекте силиконовой щетки, которая надевается на палец.
Тем не менее вызывает некоторое недоразумение такой компонент, как кальцис. Учитывая, что такого соединения не существует, можно говорить о том, что это не более, чем коммерческое название одного из распространенных веществ. При этом, не зная, какое именно соединение использовано в пасте, нельзя с точностью сказать, как оно влияет на эмаль.
Паста без фтора "Рокс"
Зубная паста "Рокс" - это еще одно достижение отечественной промышленности. Цена данного средства - более 200 рублей. Изучив состав, стоит выделить такие активные вещества, как глицерофосфат кальция, бромелаин и ксилит. так, последний компонент является незаменимым в профилактике кариеса. Он угнетает рост микрофлоры и нейтрализует кислоты. Бромелаин отвечает за расщепление налета. Ну и, конечно же, нельзя не сказать об огромном разнообразии вкусов пасты.
Несмотря на свои преимущества, зубная паста "Рокс" удостоилась также критических замечаний от стоматологов. Основные претензии выдвигаются к ее низкой абразивности. При этом ее степень на упаковке производителем не указана. Таким образом, не обеспечивается достаточное очищение поверхности зуба. А потому можно судить о том, что цена продукта завышена.
Паста "Рокс" для детей
Рассматривая лучшие зубные пасты без фтора, нельзя пройти мимо такого продукта, как "Рокс PRO Baby". Средство предназначено для малышей до 3 лет. Именно такими возрастными рамками обусловлена низкая абразивность пасты. Конечно же, стоит отметить отсутствие любых вредных веществ, включая СЛС, парабены, красители и антисептики. Таким образом, она безопасна в случае проглатывания. Глицерофосфат кальция активно питает эмаль, а ксилитол препятствует раннему образованию кариеса.
Для детей постарше (от 3 до 7 лет) выпускается паста "Рокс kids". Ее активные компоненты такие же, как и в предыдущем случае. Тем не менее абразивность на порядок выше. Также в составе присутствуют антисептики. Это отличный вариант для подготовки к формированию коренных зубов.
Зубная паста "Асепта"
В список зубных паст без фтора входит еще одна отечественная разработка "Асепта"стоимостью около 130 рублей. Основными компонентами ее состава являются калия цитрат, гидроксиапатит и папаин. Данным продуктом рекомендуется пользоваться только в том случае, если для вас актуальна проблема чувствительности зубов. В противном случае имеется риск замаскировать симптомы кариеса, который можно было бы вылечить на ранней стадии.
Паста "Новый жемчуг"
Зубная паста "Новый жемчуг" относится к бюджетному сегменту. Стоимость ее стартует от 30 рублей (зависит от объема тюбика). Главное активное вещество - это цитрат кальция. Данный элемент достаточно быстро высвобождает ионы, что способствует их скорейшему проникновению в эмаль. Тем не менее данное средство ничем более не примечательно. Это и неудивительно, учитывая низкую стоимость такого отечественного продукта, как зубная паста "Новый жемчуг".
Паста без фтора "Парадонтакс"
Зубная паста "Парадонтакс" выгодно отличается от других продуктов тем, что значительная доля в ее составе приходится на растительные компоненты. При этом растительный комплекс зарекомендовал себя настолько хорошо, что остается неизменным вот уже 40 лет. Так, из натуральных компонентов стоит выделить следующие:
- эхинацея - убивает бактерии, снимает воспаление, а также отвечает за формирование иммунитета ротовой полости;
- мирра - обеспечивает профилактику заболеваний десен и предотвращает их кровоточивость;
- ромашка - способствует снижению чувствительности, а также угнетает воспалительные процессы;
- ратания - тонизирует ткани десен, делая их более эластичными и устойчивыми к повреждениям;
- мята - обеспечивает свежесть дыхания, снимает воспаления, ослабляет болевые ощущения;
- шалфей - убивает микробы и укрепляет эмаль.
Зубная паста "Парадонтакс" отличается специфическим вкусом, который обусловлен отсутствием в составе любых ароматизаторов и подсластителей. таким образом, при чистке зубов ощущается солоноватый привкус, который поначалу может показаться неприятным. Паста не предназначена для постоянного использования, так как вызывает привыкание.
Целесообразно ли применение пасты без фтора?
Несмотря на то что фтор незаменим и полезен для здоровья зубов, его избыток может привести к обратному эффекту. Так, у детей нередко возникает такая проблема, как флюороз. Он проявляется в виде белых или темных пятен на зубах, а также неровностях эмали. Для взрослых эта проблема неактуальна. Тем не менее научно доказано, что избыток фтора в организме вреден для всех его систем (а особенно, для щитовидной железы).
Таким образом, если в питьевой воде вашего региона повышенная концентрация данного вещества, зубная паста должна быть соответствующей (в том случае, если вы не пользуетесь фильтром). Тем не менее используя пасту без фтора не по необходимости, а из-за установившейся тенденции, вы рискуете нанести непоправимый вред зубной эмали, который заключается в следующем:
- разрушение будет происходить на 40 % быстрее;
- образование зубного налета и камня;
- неприятный запах изо рта.
Польза фтора
Если в вашем регионе нейтральный химический состав питьевой воды, или же вы пользуетесь фильтром, непременно используйте пасту с фтором. Это вещество обладает такими полезными свойствами:
- Фтор укрепляет эмаль, делая ее более устойчивой к вредному воздействию кислот. Это связано с тем, что проникая в ткань зуба, он образует соединение фторапатит. Оно является наиболее устойчивым к кариесогенным микроорганизмам.
- Фтор - это сильнейший антисептик. Он угнетает процесс размножения бактерий и микробов в ротовой полости. Таким образом, зубной налет будет образовываться значительно медленнее. Как следствие, свежесть дыхания будет сохраняться намного дольше.
- Фтор принимает активное участие в процессе формирования коренных зубов. таким образом, детям после 5 лет просто необходимо, так или иначе, насыщать зубную эмаль данным веществом.
- Фтор задерживает кальций в костной ткани. Таким образом, зубная эмаль становится более прочной и менее подверженной кариозным разрушениям.
Заключение
На полках магазинов можно встретить множество зубных паст с пометкой "Безопасный состав" или "Без фтора". В первом случае речь идет о маркетинговом ходе, а во втором - о нормативных требованиях МОЗ. Химический состав питьевой воды в некоторых регионах вынуждает к тому, чтобы скорректировать формулу гигиенических средств. Тем не менее, покупая зубную пасту без фтора, вы должны быть уверены, что для вашего здоровья он действительно представляет опасность. В противном случае вы лишаете свою зубную эмаль необходимого питания и защиты.
Source: www.syl.ru / минерал Гидроксилапатит
Гидроксилапатит
- минерал, фосфат кальция из группы апатита надгруппы апатита. Гидроксильный аналог фторапатита и хлорапатита, фосфатный аналог джонбаумита. Гексагональной полиморф клиногидроксилапатита.
Растворим в HCl и HNO3.
Гидроксилапатит как биоминерал
До 50 вес.% костей состоят из специфической формы гидроксиапатита (известен как костная ткань). Гидроксиапатит является основным минеральным компонентом зубной эмали и дентина (нестехиометрический гидроксилапатит с кристаллами в форме пластин размерами 40х20х5 нм и осью "с" кристаллической структуры, лежащей в плоскости кристалла). Кристаллы гидроксилапатита находятся в небольших кальцификатах живых организмов (в шишковидной железе и других органах). Также входит в состав патогенных биоминералов (зубных, слюнных, почечных камней и др.).
Актуально создание биоматериалов на основе гидроксилапатита для замены поврежденной костной ткани и тд. Он часто используется в качестве наполнителя вместо ампутированной кости или в качестве покрытия для содействия костного врастания в протез имплантатов (на многие другие фазы, пусть и с аналогичным или даже идентичным химический составом, организм реагирует совсем по-другому). Показано, что не только химический состав, но и морфология синтетических кристаллов гидроксилапатита является важной характеристикой, определяющей отклик организма на чужеродный материал (Puleo D.A., Nanci A., 1999).
рассказать об ошибке в описании
Свойства Минерала
| Цвет | белый, зеленый, сине-зеленый, голубой, фиолетовый, редко красный |
| Цвет черты | белый |
| Происхождение названия | Назван как гидроксильный конечный член группы апатита, и от греческого apatao - вводящий в заблуждение |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
| Химическая формула | Ca5(PO4)3(OH) |
| Блеск | стеклянный жирный |
| Прозрачность | прозрачный полупрозрачный |
| Спайность | весьма несовершенная по {0001} весьма несовершенная по {1010} |
| Излом | раковистый неровный |
| Твердость | 5 |
| Термические свойства | Под п. тр. с трудом сплавляется по краям |
| Strunz (8-ое издание) | 7/B.39-30 |
| Hey"s CIM Ref. | 19.4.2 |
| Dana (8-ое издание) | 41.8.1.3 |
| Молекулярный вес | 502.31 |
| Параметры ячейки | a = 9.41Å, c = 6.88Å |
| Отношение | a:c = 1: 0.731 |
| Число формульных единиц (Z) | 2 |
| Объем элементарной ячейки | V 527.59 ų |
| Двойникование | Редко двойники срастания по {1121} |
| Точечная группа | 6/m - Dipyramidal |
| Пространственная группа | P63/m |
| Плотность (расчетная) | 3.16 |
| Плотность (измеренная) | 3.14 - 3.21 |
| Показатели преломления | nω = 1.651 nε = 1.644 |
| Максимальное двулучепреломление | δ = 0.007 |
| Тип | одноосный (-) |
| Оптический рельеф | умеренный |
| Форма выделения | в виде призматических кристаллов и игл, реже отмечаются короткостолбчатые или таблитчатые кристаллы. Главные простые формы: (1010), (1120), (0001), (10l2}, {1011}, (1121}, (2021), (3142} и др |
| Классы по систематике СССР | Фосфаты, арсенаты, ванадаты |
Hydroxyapatite SP-1 - минерал природного происхождения, ячейка его кристалла включает в себя две молекулы.
Примерно 70% твердого основного вещества кости образовано неорганическими соединениями, главным компонентом которых является неорганический минерал гидроксиапатит. Лишенный примесей, он является основным минералом в составе зубной эмали и дентина.
Гидроксиапатит является основным минералом костной ткани и твердых тканей зуба. Керамика на его основе не вызывает реакции отторжения и способна активно связываться со здоровой костной тканью. Благодаря этим свойствам, гидроксиапатит может успешно использоваться при восстановлении поврежденных костей, а также в составе биоактивного слоя для лучшего врастания имплантата.
Обменные реакции на поверхности зуба
Белизна наших зубов зависит от цвета дентина, именуемого еще цветом «слоновой кости». Дентин - это обызвествленная ткань зуба, образующая его основную массу и определяющая его форму. Поверх дентина располагается эмаль - самая твердая ткань организма, защищающая дентин и пульпу зуба от воздействия внешних факторов. Красота наших зубов зависит от состояния эмали. Эмаль здорового зуба полупрозрачна, ее цвет приближен к истинному цвету слоновой кости. Когда эмаль покрывается зубным налетом и пятнами, подвергается резкому механическому воздействию, а также в результате нарушения равновесия между процессами деминерализации и реминерализации, поверхность зуба становится матовой и мутной, а сам зуб нуждается в профессиональном лечении.
Основная составляющая дентина (70%) и эмали (97%)– гидроксиапатит - это биологический фосфат кальция и третий по объему компонент нашего организма (после воды и коллагена). Человеческая слюна, в состав которой входит большое количество ионов кальция и фосфат ионов, является своего рода насыщенным раствором гидроксиапатита. Она защищает зубы, нейтрализуя кислоты зубного налета, и восполняет потерю минералов при деминерализации.
После попадания сахара в полость рта бактерии, находящиеся в зубном налёте, превращают сахар в кислоту, а pH налета резко снижается. Пока этот показатель остается в кислотном диапазоне, и жидкости налета недонасыщены по сравнению с минералами зуба, кислоты, произведенные бактериями, диффундируют сквозь налет и внутрь зуба, вымывая кальций и фосфор из эмали. Происходит деминерализация.
Между периодами образования кислот щелочные буферы, присутствующие в слюне, диффундируют в налет и нейтрализуют присутствующие кислоты, что приостанавливает потерю кальция и фосфора. Происходит реминерализация.
Реминерализация происходит между периодами деминерализации.
Деминерализация
Реминерализация
В идеале, когда эти процессы, протекающие на зубной поверхности, находятся в динамическом равновесии, потери минералов не происходит.
Но при избыточном образовании налета, пониженном слюноотделении, приеме пищи, богатой углеводами, баланс полностью смещается в сторону деминерализации. Как следствие, происходит разрушение зуба.
Известно, что на ранней стадии деминерализации, или стадии «белого пятна», развитие кариеса можно предотвратить засчет своевременного поступления необходимого количества минералов.
В итоге формируются полноценные ткани зуба, стабилизирующие дальнейшее развитие заболевания и его осложнения.
Инновация на рынке средств по уходу за полостью рта
В 1970 году для удовлетворения потребностей населения компания Sangi Co., Ltd разработала реминерализующую зубную пасту, содержащую наночастицы гидроксиапатита. Впервые ее производство было запущено в 1980 домом Apagard, продажи составили свыше 50 миллионов тюбиков. Затем были проведены расширенные лабораторные испытания активных ингредиентов зубной пасты, после чего в 1993 году гидроксиапатит одобрили в Японии в качестве антикариесного агента. Его назвали медицинским гидроксиапатитом, чтобы отличать от других видов гидроксиапатита (стоматологических абразивов).
Размеры частиц гидроксиапатита, производимого компанией Sangi, измерялись в нанометрах (преимущественно 100 nm и выше). В 2003 г усовершенствованная технология получения гидроксиапатита позволила получать гидроксиапатит с частицами меньшего размера (20-80 nm)
Лабораторные тесты продемонстрировали их большую реминерализующую способность в отношении зубной эмали. (1 нанометр = 0,000001 миллиметра)
Реминерализующие зубные пасты и продукты по уходу за полостью рта c медицинским наногидроксиапатитом, разработанные компанией Sangi, подразделяются на два основных вида:
Товары для широкого потребителя , продаваемые в аптеках под маркой Apagard® .
Продукты для профессионального ухода, выпускаемые под маркой Renamel® исключительно для дантистов. Они включают средства для восстановления эмали после лечения After-PMTC® Finishing Paste и After Bleach® Enamel Conditioner, а также высококлассную реминерализирующую зубную пасту Apagard Renamel® для домашнего использования.
В 1993 году, рассматривая дополнительные возможности применения нанокристаллического медицинского гидроксиапатита (нано мГАП) в качестве антикариесного агента, японские специалисты открыли три его основные функции:
Способствует удалению налета
Адгезия к частицам зубного налета с последующим его удалением
Нано мГАП обладает высокой способностью связываться с белками. Во время чистки щеткой он «прилипает» к бактериям и частицам налета, облегчая его смывание и удаление из полости рта.
Восстанавливает гладкость эмали
Восстановление микротрещин на поверхности эмали
Нано мГАП действует идентично пломбе, «замуровывая» маленькие ямки и фиссуры, образующиеся на поверхности эмали. В результате эмаль приобретает блеск, становится гладкой и более устойчивой к воздействию бактерий зубного налета и образованию пятен.
Восполняет потерю минералов
Реминерализация деминерализованных участков внутреннего слоя эмали (начальная стадия кариеса)
Нано мГАП обеспечивает минералами те зоны под поверхностью эмали, где произошла их потеря (так называемая стадия белого пятна при образующемся кариесе). Благодаря этому, эмаль возвращает свою первоначальную плотность и полупрозрачность, защищая зубы от разрушения.
Нанокристаллический мГАП не обладает абразивными свойствами и биосовместим с тканью зубов. Он не только помогает удалить зубной налет, но и обеспечивает приток минералов к слоям эмали, восстанавливая в них микроскопические повреждения. Благодаря этому, эмаль снова становится плотной и гладкой, обеспечивая зубам красоту и эстетичный вид.
Знакомство с компанией Sangi
Впервые Sangi проявил серьезный интерес к гидроксиапатиту после получения от NASA в 1970 году патента на его использование. Третий основной компонент нашего организма после воды и коллагена, гидроксиапатит широко используется в медицине и стоматологической практике, благодаря отличной биосовместимости. Как материал, восстанавливающий костную ткань, он применяется в стоматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии при пересадке костей и вживлении имплантатов. Гидроксиапатит добавляется также в парфюмерно-косметические и пищевые изделия, преимущественно в зубные пасты.
На сегодняшний день средства по уходу за полостью рта - основной источник доходов компании, хотя гидроксиапатит входит и во многие другие выпускаемые ими продукты: пищевые добавки, косметические ингридиенты, а также адсорбенты для хроматографического анализа и других исследований.
Приоритетное направление их деятельности - разработка продуктов. И вот уже более 30 лет компания Sangi сосредотачивает свое внимание на научных исследованиях и разработках, тщательно оберегая свой патент. В их распоряжении - более 70 одобренных патентов, касающихся разных сфер применения, еще около сотни находится на стадии рассмотрения в Японии и других странах. В настоящий момент компания Sangi является крупнейшим производителем гидроксиапатита в мире.
Минерализованные ткани, к которым относятся костная ткань, дентин, клеточный и бесклеточный цемент и эмаль зуба, характери- зуются высоким содержанием минерального компонента, главной составной частью которого являются фосфорнокислые соли кальция.
3.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ
Образование и распад минерального компонента в этих тканях тесно связан с обменом кальция и фосфора в организме. В межклеточном матриксе минерализованных тканей происходит депонирование кальция, который выполняет также структурную функцию. В клетках кальций исполняет роль вторичного посредника в механизмах внутриклеточного переноса сигналов.
Особенностью всех минерализованных тканей, за исключением эмали и бесклеточного цемента, является малое количество клеток с длинными отростками, а большой межклеточный матрикс заполнен минералами. В белках матрикса формируются центры кристаллизации для формирования кристаллов минерального компонента - апатитов. Эмаль и бесклеточный цемент зубов образуются из эктодермы, а остальные минерализованные ткани из стволовых клеток мезодермы. Насыщенность минеральными соединениями зависит от вида твёрдой ткани, топографической локализацией внутри ткани, возраста и экологических условий.
Все минерализованные ткани различаются по содержанию воды, минеральных и органических соединений (табл. 3.1).
В эмали по сравнению с другими твёрдыми тканями определяется наиболее высокая концентрация кальция и фосфатов, и количество этих минералов снижается в направлении от поверхности к эмалеводентинной границе. В дентине, наряду с ионами кальция и фосфатов, определяется достаточно высокая концентрация магния и натрия. Наименьшее количество кальция и фосфатов присутствует в костной ткани и цементе (табл. 3.2).
В состав твёрдых тканей зубов и костей входят соли HPO 4 2- , или PO 4 3- . Ортофосфаты кальция могут быть в форме однозамещен-
Таблица 3.1
Процентное распределение воды, неорганических и органических веществ
в минерализованных тканях
Ткань | Вещества, % |
||
минеральные | органические | вода |
|
Эмаль | |||
Дентин | |||
Цемент | |||
Кость | |||
Таблица 3.2
Химический состав минерализованных тканей
Ткань | Химические элементы, в % от сухой массы |
|||||
Са 2+ | ро 4 3- | Mg 2+ | К + | Na + | Cl - |
|
Эмаль | 32-39 | 16-18 | 0,25-0,56 | 0,05-0,3 | 0,25-0,9 | 0,2-0,3 |
Дентин | 26-28 | 12-13 | 0,8-1,0 | 0,02-0,04 | 0,6-0,8 | 0,3-0,5 |
Цемент | 21-24 | 10-12 | 0,4-0,7 | 0,15-0,2 | 0,6-0,8 | 0,03-0,08 |
Кость | 22-24 | 0,01 |
||||
ных (H 2 PO 4-), двузамещенных (HPO 4 2-) или фосфат ионов (PO 4 3-). Пирофосфаты встречаются только в зубных камнях и костной ткани. В растворах ион пирофосфата оказывает существенный эффект на кристаллизацию некоторых ортофосфатов кальция, что выражается в регуляции величины кристаллов.
Характеристика кристаллов
Большинство фосфорно-кальциевых солей кристаллизуются с образованием кристаллов разной величины и формы в зависимости от входящих элементов (табл. 3.3). Кристаллы присутствуют не только в минерализованных тканях, но и способны образовываться в других тканях в виде патологических образований.
Расположение атомов и молекул в кристалле можно исследовать при помощи рентгеноструктурного анализа кристаллических реше- ток. Как правило, частички располагаются в кристалле симметрично; их называют элементарными ячейками кристалла. Сеточка, образуемая ячейками, называется матрицей кристалла. Имеется 7 разных
Таблица 3.3
Кристаллические образования, присутствующие в различных тканях
В минерализованных тканях животного мира преобладают апатиты. Они имеют общую формулу Ca 10 (PO 4) 6 X 2 , где X представлен анионами фтора или гидроксильной группой (OH -).
Гидроксиапатит (гидроксилапатит) - основной кристалл мине- рализованных тканей; составляет 95-97% в эмали зуба, 70-75% в дентине и 60-70% в костной ткани. Формула гидроксиапатита - Са 10 (PO 4) 6 (ОН) 2 . В этом случае молярное соотношение Са/Р (кальциево-фосфатный коэффициент) равно 1,67. Решётка гидроксиапатита имеет гексагональную структуру (рис. 3.1, А). Гидроксильные группы расположены вдоль гексагональной оси, тогда как фосфатные группы, имеющие наибольшие размеры по сравнению с ионами кальция и гидроксилами, распределяются как равнобедренные треугольники вокруг гексагональной оси. Между кристаллами имеются микропространства, заполненные водой (рис. 3.1, Б). Гидроксиапатиты являются
Рис. 3.1. Гидроксиапатит:
А - гексагональная форма молекулы гидроксиапатита; Б - расположение
кристаллов гидроксиапатита в эмали зуба.
довольно устойчивыми соединениями и имеют очень стабильную ионную решётку, в которой ионы плотно упакованы и удерживаются за счёт электростатических сил. Сила связи прямо пропорциональна величине заряда ионов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Гидроксиапатит электронейтрален. Если в структуре гидроксиапатита содержится 8 ионов кальция, то кристалл приобретает отрицательный заряд. Он может заряжаться и положительно, если количество ионов кальция достигает 12. Такие кристаллы обладают реакционной способностью, возникает поверхностная электро- химическая неуравновешенность и они становятся неустойчивыми.
Гидроксиапатиты легко обмениваются с окружающей средой, в результате чего в их составе могут появляться другие ионы (табл. 3.4). Наиболее часто встречаются следующие варианты обмена ионов: Са 2+ замещается катионами Sr 2+ , Ba 2+ , Mo 2+ , реже Mg 2+ , Pb 2+ .
Катионы Ca 2+ поверхностного слоя кристаллов, могут на короткое
время замещаться катионами К + , Na + .
PO 4 3- обменивается с НРО 4 2- , СО 3 2- .
ОН - замещается анионами галогенов Cl - , F - , I - , Br - .
Элементы кристаллической решётки апатитов могут обмениваться с ионами раствора, окружающего кристалл и изменяться за счёт ионов, находящихся в этом растворе. В живых системах это свойство апатитов делает их высокочувствительными к ионному составу крови и межклеточной жидкости. В свою очередь, ионный состав крови и межклеточной жидкости зависит от характера пищи и потребляемой воды. Сам процесс обмена элементов кристаллической решётки протекает в несколько этапов с разной скоростью.
Обмен ионов в кристаллической решётке гидроксиапатита изменяет его свойства, в том числе прочность, и существенно влияет на размеры кристаллов (рис. 3.2).
Некоторые ионы (К + , Cl -) в течение несколькольких минут путём диффузии из окружающей биологической жидкости заходят в гидрат-
Таблица 3.4
Замещаемые и замещающие ионы и молекулы в составе апатитов
Замещаемые ионы | Замещающие ионы |
РО 4 3- | AsO 3 2- , НРО 4 2- , СО 2 |
Са 2+ | Sr 2+ , Ba 2+ , Pb 2+ , Na + , K + , Mg 2+ , H 2 O |
ОН - | F - , Cl - , Br - , I - , H 2 O |
2ОН | СO 3 2- , O 2 - |
Рис. 3.2. Размеры кристаллов различных апатитов .
ный слой гидроксиапатита, а затем также легко его покидают. Другие ионы (Na + , F -) легко проникают в гидратную оболочку и, не задерживаясь, встраиваются в поверхностные слои криста лла. Проникновение ионов Са 2+ , PO 4 3- , СО 3 2- , Sr 2+ , F - в поверхность кристаллов гидроксиапатита из гидратного слоя происходит очень медленно, в течение нескольких часов. Только немногие ионы: Са 2+ , PO 4 3- , СО 3 2- , Sr 2+ , F - встраиваются вглубь ионной решётки. Это может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев. Преимущественным фак- тором, определяющим возможность замены, является размер атома. Схожесть в зарядах имеет второстепенное значение. Такой принцип замены носит название изоморфного замещения. Тем не менее, в ходе такого замещения поддерживается общее распределение зарядов по
принципу: Сa 10 х(HPO 4)х(PO 4) 6 х(OH) 2 х, где 0<х<1. Потеря Ca 2+ частич- -+ но компенсируется потерей OH и частично H , присоединённых к
фосфату.
В кислой среде ионы кальция способны замещаться протонами по
схеме:
Это замещение несовершенно, поскольку протоны во много раз меньше катиона кальция.
Такое замещение приводит к разрушению кристалла гидроксиапатита в кислой среде.
Фторапатиты Ca 10 (PO 4) 6 F 2 наиболее стабильные из всех апатитов. Они широко распространены в природе и прежде всего как почвенные минералы. Кристаллы фторапатита имеют гексагональную форму. В водной среде реакция взаимодействия фтора с фосфатами кальция зависит от концентрации фтора. Если она сравнительно невысока (до 500 мг/л), то образуются кристаллы фторапатита:
Фтор резко уменьшает растворимость гидроксиапатитов в кислой среде.
При высоких концентрациях фтора (>2 г/л) кристаллы не образуются:
Заболевание, развивающееся при избыточной концентрации фтора в воде и почве, зубах и костях в период формирования костного скелета и зубных зачатков назывется флюорозом.
Карбонатный апатит содержит в своем составе несколько процентов карбоната или гидрокарбоната. Процесс минерализации биологических апатитов в значительной степени определяется присутствием и локализацией карбонатных ионов в кристаллической решётке. Карбонатные радикалы СО 3 2- могут замещать как ОН - (А-узел), так и РО 4 3- (В-узел) в решётке гидроксиапатита. Например, около 4% апатита эмали зуба составляют карбонатные группы, которые замещают как фосфатные, так и гидроксильные ионы в пропорции 9:1 соответственно. Подобная ситуация характерна и для других гидроксиапатитов естественного происхождения. Условно химическая формула карбонированного гидроксиапатита может быть записана в виде Ca 10 [(PO 4) 6 -x(CO 3)x][(OH) 2 -2y(CO 3)y], где х характеризует В-замещение, а у - А-замещение. Для гидроксиапатита эмали зуба x =0,039, y =0,001. Карбонат уменьшает кристалличность апатита и делает его
более аморфным и хрупким. Чаще всего фосфат-анионы апатитов замещаются ионами НСО 3- по схеме:
Интенсивность замены зависит от числа образующихся гидрокарбонатов. В организме постоянно происходят реакции декарбоксилирования, и образующиеся молекулы СО 2 взаимодействуют с молекулами Н 2 O. Анионы НСО 3 - образуются в реакции, катализируемой карбоангидразой, и замещают фосфат-анионы.
Карбонатные апатиты более характерны для костной ткани. В тканях зуба они образуются в непосредственной близости от эма- лево-дентинной границы за счёт продукции анионов НСО 3 - одонтобластами. Возможно образование молекул НСО 3- за счёт активного метаболизма аэробной микрофлоры зубного налёта. Образующееся количество НСО 3- в этих участках может превышать PO 4 3- , что способствует образованию карбонатного апатита в поверхностных слоях эмали. Накопление карбонатапатита свыше 3-4% от общей массы гидроксиапатита повышает кариесвосприимчивость эмали. С возрастом количество карбонатных апатитов увеличивается.
Стронциевый апатит . В кристаллической решётке апатитов Sr 2+ может вытеснять или заменять вакантные места для Ca 2+ .
Это приводит к нарушению структуры кристаллов. В Забайкалье, вдоль берегов небольшой реки Уров, описано заболевание, получившее название «уровская» болезнь. Оно сопровождается поражением костного скелета, уменьшением конечностей у людей и у животных. В местности, загрязненной радионуклидами, неблагоприятное значение стронциевого апатита для организма человека связано с возможностью депонирования радиоактивного стронция.
Магниевый апатит образуется при замещении Ca 2+ на ионы Mg 2+ .
Органические вещества минерализованных тканей в основном представлены белками, а также углеводами и липидами.
3.2. БЕЛКИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА
МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ МЕЗЕНХИМНОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Белки минерализованных тканей составляют основу для прикрепления минералов и определяют процессы минерализации. Особенностью всех белков минерализованных тканей является наличие остатков фосфосерина, глутамата и аспартата, которые способны связывать Ca 2+ и таким образом участвовать в образовании кристаллов апатита на начальном этапе. Второй особенностью является присутствие углеводов и последовательности аминокислотных остатков арг-гли-асп в первичной структуре белков, что обеспечивает их связывание с клетками или с белками, формирующими межклеточный матрикс.
Часть белков встречается в межклеточном матриксе большинства минерализованных тканей. Это белки адгезии, кальций-связывающие белки, протеолитические ферменты, факторы роста. Другие белки со специальными свойствами присущи только данной ткани и связаны с определёнными процессами, характерными для этого типа ткани.
Остеонектин - гликопротеин, присутствующий в большом количестве в минерализованной ткани. Белок синтезируется остеобластами, фибробластами, одонтобластами и в небольшом количестве хондроцитами и эндотелиальными клетками. В N-концевой области остеонектина располагается большое количество отрицательно заряженных аминокислот. В сформированной α-спирали на N-концевой области имеется до 12 участков связывания Ca 2+ , входящего в состав гидроксиапатита. Через углеводный компонент остеонектин связывается с коллагеном I типа. Таким образом, остеонектин обеспечивает взаимодействие компонентов матрикса. Он также регулирует пролиферацию клеток и принимает участие во многих процессах на этапе развития и созревания минерализованных тканей.
Остеопонтин - белок с мол. массой ~32 000 кДа, содержит несколько повторов, богатых аспарагиновой кислотой, которые придают остеопонтину способность связываться с кристаллами гидроксиапатита.
В средней части молекулы содержится последовательность RGD (аргглу-асп), ответственная за прикрепление клеток. Этот белок играет ключевую роль в построении минерализованного матрикса, взаимодействии клеток и матрикса и транспорте неорганических ионов.
Костный сиалопротеин - специфичный белок минерализованных тканей с мол. массой ~70 кДа, на 50% состоящий из углеводов (из них 12% составляет сиаловая кислота). Большинство углеводов представлены О-связанными олигосахаридами, которые содержатся в N-кон- цевой области белка. Этот белок подвергается в реакциях сульфатирования тирозина различным модификациям. В составе костного сиалопротеина определяется до 30% фосфорилированных остатков серина и повторяющихся последовательностей глутаминовой кислоты, которые участвуют в связывании Ca 2+ . Костный сиалопротеин выявлен в костях, дентине, цементе, гипертрофированных хондроци- тах и остеокластах. Данный белок отвечает за прикрепление клеток и участвует в минерализации матрикса.
Костный кислый гликопротеин-75 - белок с мол. массой 75 кДа, по своему составу на 30% гомологичный остеопонтину. Присутствие большого количества остатков глутаминовой (30%), фосфорной (8%) и сиаловых (7%) кислот обеспечивает его способность связывать Ca 2+ . Белок обнаружен в костной ткани, дентине и хрящевой ростовой пластинке и не определяется в неминерализованных тканях. Костный кислый гликопротеин-75 ингибирует процессы резорбции в минерализованных тканях.
Gla-белки . Отличительной особенностью семейства Gla-белков является присутствие в их первичной структуре остатков 7-кар- боксиглутаминовой кислоты. Они различаются по мол. массе и количеству остатков 7-карбоксиглутаминовой кислоты. Образование 7-карбоксиглутаминовой кислоты происходит в процессе посттрансляционной модификации в витамин К-зависимой реакции карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты. Наличие дополнительной карбоксильной группы в 7-карбоксиглутаминовой кислоте обеспечивает лёгкое связывание и отдачу ионов Ca 2+ .
К Gla-белкам относят остеокальцин и матриксный Gla-белок.
Остеокальцин (костный глутаминовый белок) - белок с мол. массой 6 кДа. Состоит из 49 аминокислотных остатков, из которых 3 представлены 7-карбоксиглутаминовой кислотой. Белок присутствует в костной ткани и дентине зуба. Синтезируется в виде предшественника (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Образование активной формы остеокальцина.
После отщепления сигнального пептида образуется про-остеокальцин, который далее подвергается посттрансляционной модификации. Вначале остатки глутаминовой кислоты окисляются, а затем происходит присоединение молекул СО 2 при участии витамин К-зависимой глутаматкарбоксилазы (рис. 3.4). Активность этого фермента снижается в присутствии варфарина - антагониста витамина К.
Нативный остеокальцин связывает Ca 2+ , идущие на образование кристаллов гидроксиапатита. В плазме крови содержится как нативный остеокальцин, так и его фрагменты.
Матриксный Gla-белок содержит 5 остатков 7-карбоксиглутами- новой кислоты и способен связываться с гидроксиапатитом. Белок обнаружен в пульпе зуба, легких, сердце, почках, хряще и появляется на ранних стадиях развития костной ткани.
Рис. 3.4. Посттрансляционная модификация остатков глутаминовой кислоты в молекуле про-остеокальцина. А - гидроксилирование глутаминовой кислоты; Б - связывание ионов кальция 7-карбоксиглутаминовой кислотой.
Протеин S содержит остатки 7-карбоксиглутаминовой кислоты и синтезируется главным образом в печени. Определяется в костной ткани, а при его дефиците обнаруживают изменения костного скелета.
Загрузка...