Мифы методики «Глубокое фторирование твердых тканей зубов»

"Основы экзогенной стоматологической

профилактики и аппликационной анестезии

на примере продукции SherbetTM"

Авторы: Борисов Н.А.

Борисова А.Н.

В этом разделе нам хотелось бы подробно остановиться на ставшей сегодня относительно популярной методике «Глубокого фторирование твердых тканей̆ зубов». Она была подробно описана в журнале Современная стоматология в 2010 году(26) и, по ряду причин, с тех пор стала довольно популярной среди некоторых специалистов, уделяющих повышенное внимание профилактике кариеса у своих пациентов. Эта техника базируется на нескольких принципах и мы попытались более подробно разобраться в справедливости некоторых утверждений, представлявших ее, как наиболее полезную для лечения деминерализации и профилактики кариеса у пациентов.

Во первых, авторы предполагают, что все пациенты, обратившиеся за лечением к стоматологу, уже имеют кариес в стадии мелового пятна - как минимум. В частности, указывается – «Под действием кислот, продуцируемых микроорганизмами зубного налета, происходит частичное или полное растворение кристаллов апатита, прикрепленных к кератиновым волокнам эмалевой̆ матрицы. При этом апатит не может выпасть в осадок из-за низкого содержания гидроксильных ионов в зубном налете. В результате под зубной̆ бляшкой̆ образуется зона разрыхления эмали, в которой̆ обнаруживаются узкие воронкообразные дефекты с диаметром входа около 100 Å (ангстрем - ширина 2-х кристаллов апатита), глубиной̆ 10 микрон (105 Å).»

Здесь уместно вспомнить, что согласно современным представлениям, ионизированные фториды содержащиеся в зубном налете после обработки зубов традиционными фторирующими препаратами- гелями, пенами, растворами для полоскания и фторлаком, обеспечивают стабильный противокариозный эффект, препятствуя и замедляя деминерализацию интактной эмали, влияют на кинетику реминирализации деминерализованной̆ эмали и оптимизируют кристаллический состав эмали (за счет фторида кальция и фторапатита) (Fejerskov et al., [1981; ten Cate & Featherstone , 1991; ten Cate , 1999]). То есть, в случае присутствия ионов фтора в зубной бляшке, полученных из фторсодержащих материалов, включая традиционные зубные пасты с фтором, деминерализация происходить не должна и, соответственно, не будет зон разрыхления эмали. Таким образом, умеренное количество налета, в случаях когда он содержит ионы фтора, не только не способствует закислению поверхности эмали и ее разрыхлению, а, наоборот, укрепляет эмаль, являясь депо для ионов фтора.

Рассмотрим следующее утверждение, приведенное в статье -- «Известно, что скорость растворения кристаллов обратно пропорциональна их величине, поэтому малые кристаллы, образующиеся при глубоком фторировании, создают более высокие концентрации ионов фтора.» Ниже мы хотим показать, что факты отличаются от сказанного.
Растворение твердых тел – один из важнейших процессов химической технологии. Непосредственный его результат заключается в получении раствора, т.е. гомогенной смеси двух и более веществ. Обычно взаимодействие растворителя с полностью растворяющейся твердой фазой происходит на поверхности частиц, но в ряде случав это взаимодействие может затрагивать структуру внутри частиц (если структура пористая). Можно выделить два основных класса реакций растворения:

1. Обратимое растворение,
2. Необратимое растворение.
В нашем случае происходит необратимое растворение, так как растворенное вещество утилизируется (проглатывается).
Необратимое растворение можно разбить по типу реакций на 3 подгруппы:
а) реакции, сводящиеся к образованию сольватов (продуктов присоединения растворителя к растворенным веществам) на поверхности и последующему переносу их в раствор. По своему типу эти реакции могут быть сходными с теми, которые наблюдаются при обратимом растворении. Однако полученный раствор уже нельзя разделить на исходные компоненты методом кристаллизации. Примером подобных реакций может служить растворение смешанных кристаллов, состоящих из ионных молекул, либо стекол в полярных и неполярных жидкостях;
б) окислительно-восстановительные реакции, приводящие к образованию сольватированных ионов и продуктов восстановления окислителя. К такого рода реакциям относятся взаимодействие веществ с окислителями или комплексообразователями в водных растворах;
в) реакции присоединения, замещения и нейтрализации. К данной подгруппе относятся реакции взаимодействия молекулярных и ионных кристаллов с полярными и неполярными жидкостями, приводящие к образованию сольватированных молекул и ионов.
Все эти реакции объединяет общее свойство: реакции растворения всегда включают в себя несколько стадий.
• Первой из них является стадия переноса растворителя к поверхности растворяющегося вещества, на которой происходит реакция;
• на второй стадии происходит собственно химическая реакция;
• третья стадия заключается в отводе продуктов реакции от реакционной поверхности.

Суммарная скорость растворения определяется скоростями отдельных стадий. Если скорость одной из стадий существенно меньше, чем у других, суммарная скорость процесса будет определяться по именно этой, наиболее медленной стадии. В том случае, когда медленной (лимитирующей) стадией является химическое взаимодействие, концентрация реагирующего вещества у поверхности совпадает с концентрацией в объеме, а наблюдаемая скорость реакции зависит от внешних параметров (т.е. от температуры и концентрации) точно также, как истинная скорость реакции на поверхности. Такую предельную область процесса принято называть кинетической.

Если же медленной стадией процесса является подвод реагентов к поверхности или отвод продуктов реакции от поверхности, то скорость процесса определяется скоростью диффузии, и макроскопическая кинетика реакции не имеет ничего общего с истинной кинетикой на поверхности. Эту предельную область гетерогенного процесса называют диффузионной.
Наконец, если скорости отдельных стадий сравнимы между собой, то процесс протекает в переходной области, и его наблюдаемая скорость определяется как скоростью диффузии, так и скоростью химической реакции на поверхности растворяющегося вещества.
Для подавляющего большинства процессов кинетическая функция растворения инвариантна относительно концентрации активного реагента и температуры. Поясним смысл этого утверждения на примере простой модели процесса растворения.
Исходный продукт представляет собой совокупность сферических частиц одинакового размера, скорость растворения которых пропорциональна поверхности. В этом случае справедливо следующее дифференциальное уравнение для скорости растворения:



Если обозначить текущий радиус растворяющейся частицы через r, а ее начальный радиус через r0, получим, что  - плотность твердой фазы.
Поэтому: 
Если растворение протекает при постоянных концентрациях и температуре, то интегрирование дает: 

Таким образом, радиус растворяющейся частицы уменьшается во времени по линейному закону. Учитывая, что температура в полости рта постоянна, равно как и состав слюны, присутствующее в аргументации последователей теории глубокого фторирования утверждение - «скорость растворения кристаллов обратно пропорциональна их величине»- не соответствует действительности.

Более того, тезис: «малые кристаллы, образующиеся при глубоком фторировании, создают более высокие концентрации ионов фтора» также ошибочен, так как количество ионов, выделяемых при растворении, имеет прямую пропорциональную зависимость от объема поверхности, соприкасающейся с растворителем. Естественно, частицы большего размера имеют большую поверхностную площадь. На поверхности эмали действительно создаются кристаллы большего размера, чем внутри пор эмали, но это связанно исключительно с ограничением размера кристалла размером самой поры в эмали, но не с формулой реминирализующего состава. Размер молекул, входящих в гели, полоскания, и фторлак Sherbet™ измеряется ангстремами (Å) и они свободно проникают в микропоры размерами 100 ангстрем (10нм), на которые есть ссылки в тексте по технике глубокого фторирования. Более того, сама молекула CaF2 сразу после химической реакции, преобразующей фторсодержащие ионы в составах Sherbet™ во фторид кальция, свободно проникает в эти поры, поскольку является тетраэдром с ребром равным 3,8626 ангстрем. Это происходит из за поляризационной разницы в самой молекуле CaF2, которая притягивает атомы фтора к Са, содержащемуся по всей поверхности эмали, как в порах так и вне их.

При образовании кристалла CaF2 между атомами Са и F образуется ионная связь, поскольку разница в электроотрицательности между ними достаточно велика. Это приводит к образованию ионного кристалла. Полученное вещество CaF2 растворимо только в полярных растворителях и при обычных температурах является изолятором.

Вокруг положительного иона Са собирается много отрицательных ионов фтора, а вокруг иона фтора — много ионов кальция. В кристаллической структуре каждый отрицательный ион окружен шестью положительными ионами, а каждый положительный — шестью отрицательными. Твердые тела этого типа называются ионными кристаллами, поскольку эти кристаллы построены не из атомов, а из ионов. Таким образом кристалл растет, присоединяя все новые молекулы.
Кристалл флюорита имеет красивую форму и построен из двукратно заряженных ионов Са2+, потерявших по два электрона, и однократно заряженных ионов фтора F-, обладающих одним избыточным электроном каждый.

Поскольку ионов фтора должно быть вдвое больше, чем ионов кальция, так как химическая формула этого соединения CaF2, то каждый ион Са2+должен иметь восемь равноотстоящих соседей — ионов F-, а каждый ион F- равноудален от четырех ионов Са2+.
При попадании кристаллов в глубину пор эмали образуется дисперсная система, где ротовая жидкость играет роль гомогенной дисперсной среды, а кристаллы CaF2 являются частичками твердого тела в жидкой среде. Происходит адсорбция – процесс концентрирования вещества на границе раздела фаз, где таковой являются кристаллы гидроксиапатита эмали к которым и «прилипают» нано кристаллы CaF2. Не стоит забывать, что этот процесс происходит не только на поверхности или в глубине пор эмали, но также внутри и снаружи пор дентина или цемента корня зуба.

Далее, описание технологии глубокого фторирования указывает на то, что «Кристаллы фторидов располагаются на поверхности и в глубине пор эмали в тиксотропном геле кремниевой кислоты, защищающем их от вымывания.» В данном случае, как и раньше, мы видим определенное несоответствие действительности. Справочники по химии указывают на то, что все кремниевые кислоты малорастворимы и попадая в воду, образуют коллоидные растворы по общей схеме реакции. Коллоидный раствор это золь. Для простоты понимания напомним, что золем (или коллоидным раствором) является туман, то есть частички воды, подвешенные в воздухе, так и кремниевая кислота в ротовой жидкости находится в виде золя и никак не может быть тиксотропным гелем.

Ссылка авторов на наличие «концентрация F– около 100 мг/л на поверхности зубов при глубоком фторировании» вряд ли может соответствовать действительности. Это значит, что если взять ротовую жидкость после «глубокого фторирования», то в 1 литре ее будет содержаться 100 миллиграммов фтора, который в такой пропорции может привести к заболеванию человека.
Методика «глубокого фторирования» описывает, что в результате химической реакции «ионы меди, взаимодействуя с сульфидионами, образуют сульфид меди CuS. Это трудно растворимое соединение в присутствии кислорода и Cu2+ превращается в растворимую соль, что обеспечивает длительную антимикробную активность ионов меди». Соли меди при местном применении оказывают вяжущее, раздражающее и прижигающее действие. При приеме внутрь они вызывают рвоту. Поэтому использовать в полости рта препараты, содержащие медь, нужно очень осторожно.

После изучения методики «глубокого фторирования», вдумчивого и тщательного исследования приведенных фактов, складывается впечатление, что эта «научная» работа была создана специально для компании «Humanchemie», производящей продукт для названной программы. Представленные факты подобраны для выигрышного представления ее преимуществ, авторы намеренно умалчивают о том факте, что традиционные методики фторирования создают идентичную картину клинического воздействия. Кроме того, клинические данные, описанные в статье, не показывают преимущество этой техники перед традиционными и количество пациентов, на которых проводилось исследование, в сотни раз меньше, чем обследованных при клинических исследованиях традиционных методик. Если эта техника, описанная в 70-х годах прошлого века, так и осталась неизвестной для врачей большинства стран Мира, то для этого, конечно же, есть причины, и часть их была перечислена в этом разделе нашего методического пособия.

Таким образом, подводя итог всего вышесказанного, мы делаем выводы:
1. Работает ли методика глубокого фторирования?
Да, несомненно, работает. Поскольку в результате реакций образуется традиционный CaF2, являющийся строительным материалом для укрепления эмали.

2. Дает ли эта методика более качественный результат по сравнению с традиционными материалами - гелями, пенами, растворами для полоскания и фторлаками?
Нет, не дает. Результаты общепринятых в мире техник фторирования с применением гелей, пен , полосканий и фторлаков дают такую же глубину поступления фтора в поры и на поверхность эмали благодаря действию состава препаратов на поверхность эмали, и их проникновения в микропоры. Не стоит забывать и об активном слое продуктов остающихся на поверхности зубов сразу после применения обычных методик. При этом ионы фтора, находящиеся в этом слое, перемешивается с ротовой жидкостью, которая также свободно флюктуирует как на поверхности, так и в микропорах, неся в своем составе огромное количество молекул фторида кальция, которые, как уже было сказано выше, объединяются в кластеры за счет ионного притяжения между молекулами и затем уже - в твердые кристаллы размером более 5 ангстрем. Благодаря эффекту адсорбции между частичками эти кристаллы прилипают к поверхности эмали как на поверхности эмали, так и в глубине ее пор, создают депо фторида кальция, укрепляя прилегающие кристаллы гидроксиапатита, отдавая ионы фтора.

3.Почему эта методика быстро набрала популярность?
Отечественная стоматология в течении долгого времени испытывала сильную методологическую "жажду" из-за отсутствия идей и материалов для профилактики кариеса. Были популярны методики экзогенной профилактики, особенно в регионах, имеющих низкое процентное содержание фтора в воде. Одним из прорывов казалось фторирование молока в республике Татарстан, но со временем, накапливая знания, отечественная стоматология перестроилась, поскольку были получены доказательства того, что эндогенная профилактика более легка в исполнении и приносит больший профилактический эффект. Импортная профилактическая продукция фирмы Sultan Healthcare, впервые зарегистрированная и представленная на российском рынке компанией СтейНоу (WHS) около 20 лет назад, создала информационный «профилактический взрыв». Однако, после приобретения фирмы Султан компанией Дентсплай, и последовавшего принятия стратегического решения о продаже данной продукции в основном на рынках Северной Америки, она постепенно ушла из России.

Продукты, предлагаемые для проведения методики глубокого фторирования, легки в производственном исполнении, и отечественные производители быстро подхватили идею производства таких препаратов, ввиду отсутствия современных средств профилактики на рынке. Но метод проведения глубокого фторирования занимает на порядок больше времени, используемого врачом, не дает преимущества в качестве и глубине фторирования, вызывает при использовании гораздо меньше энтузиазма у пациентов и нам кажется, что по мере увеличения доступности традиционных мировых материалов в нашей стране, использование этой методики постепенно сойдет на нет.