化学与生活

龋齿与氟化物②~牙膏里的氟化物~

本文来自Chem-Station日文版 虫歯とフッ素のお話② ~歯磨き粉のフッ素~ ちおふぇん

翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫

在上一篇《龋齿与氟化物① ~为什么牙膏里面要含氟??~》里,我给大家介绍了氟化物添加到牙膏里的历史以及氟化物是怎么预防龋齿的。

在龋齿与氟化物②里,我将会带大家走进牙膏里的氟化物并介绍牙膏里的氟化物都各自有些什么特点。

牙膏里的主要氟化物

在日本,含氟牙膏归属于“药妆类”(含有药物成分,介于药物和化妆品之间的制品),被批准添加到牙膏里的氟化物主要有3种:氟化钠(NaF)、氟化亚锡(SnF2)和单氟磷酸钠(Na2PO3F;MFP)。[1]

Fig.1.含氟牙膏中的主要氟化物

在2017年以前,日本规定含氟牙膏内的氟离子浓度最高不得超过1000 ppm,但2017年3月,厚生劳动省将上限提高至1500 ppm。[2]

*规定含有高浓度的氟化物牙膏必须标有各年龄段人群的使用注意事项。

在三种主要的氟化物里,NaF和MFP使用最频繁,日本含氟牙膏中经常添加NaF或MFP或是两者的混合物。让我们来看看NaF和MFP的作用机制之间的差异。

NaF和MFP作用机制的差异

因为NaF和MFP与氟的结合方式不同,因此它们对牙齿的作用机制不同。[3-8]

NaF在口腔中释放氟离子(F),F取代羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]中的OH,形成抗酸的氟磷灰石[Ca10(PO4)6F2]和部分氟化物。此外,氟离子与羟基磷灰石发生复分解反应,在牙釉质表面(称为弱结合氟化物)生成氟化钙(CaF2)以及氟化钙沉积物(弱结合氟化物)。这种生成的弱结合氟化物相当于F释放器,逐渐释放ppm浓度的F

MFP在口腔中解离后以PO3F2-的形式存在,与口腔中的磷酸水解酶或羟基磷灰石表面相互作用后释放出F,之后的MFP的作用机制与NaF无异,但是与NaF不同的是PO3F2-也可以被钙缺陷羟基磷灰石中的HPO42-所取代。

Tanizawa,Y.等人通过ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)的表面分析显示了这一差异 (Fig. 2)。[5,6]

Fig. 2. 由氟化物处理中的结合能和俄歇电子的动能值组成的二维化学状态图。(a)用参照化合物和NaF处理的(羟基磷灰石。b)用MFP处理的羟基磷灰石。来自[6]
  *上图为中性条件下的试验结果。在酸性条件下NaF处理中确认了CaF2的生成。

除了上述PO3F2-被HPO42-所取代,由NaF和MFP形成的氟磷灰石的耐酸性也不同。

Ingram,G.S.以钙缺陷羟基磷灰石为模型化合物,对经NaF和MFP处理后的氟磷灰石的耐酸性进行了评估,发现经MFP处理后的氟磷灰石在酸性条件下具有更高的耐酸性(Fig. 3),并且MFP抑制了由羟基磷灰石溶解引起的磷酸根离子的逸出。[7]

Fig. 3. 经不同浓度的氟化物处理的羟基磷灰石在酸性中的溶解曲线。(来:[7])

Yamagishi, A.等人又进行了一项实验,目的是测试含氟牙膏能否治疗深度龋齿。使用X射线微射线照相(XRM)来观测钙缺陷羟基磷灰石的内部信息,结果发现NaF速效性很高,虽然在表面形成了高度耐酸性层,但在羟基磷灰石(牙釉质的主要成分)深层没有形成耐酸层,MFP虽然在表面形成的耐酸层的耐酸性不如NaF形成的耐酸层,但在羟基磷灰石深层形成了一层厚度均一的耐酸层(Fig. 4),实验结果表明不同氟化物赋予牙齿的耐酸性是不同的。[8]

Fig. 4. (a)用NaF和MFP处理的羟基磷灰石样品的XMR随时间的变化和(b)脱第6天的矿物质分布随时间的变化。(来自:[8]部分改编)

尽管如此,关于氟是如何进入牙齿的以及氟的具体化学存在形式等方面,还有许多不清楚的地方。

氟化物在口腔中的作用机制因口腔环境而复杂多变,因此关于每种氟化物的预防性能的优点也众说纷纭。存在龋齿的严重程度,使用时的口腔环境,pH值,牙膏含氟浓度,使用频率,氟化物的组成,添加剂,实施方式等诸多影响因素。因为氟化物赋予牙齿的抗龋齿性受各个因素影响会有变化,所以专家的意见并不统一。[3-10]这次实验结果显示的特性差异只是在特定条件下的个例,希望人们可以根据不同的实际使用情况选择不同的含氟牙膏。

牙膏成分表

Fig. 5. 牙膏成分表

参考文献

[1] 國分信英ら, フッ素の化学 裳華房
[2] 厚生労働省HP 生活習慣病予防のための健康情報サイト https://www.e-healthnet.mhlw.go.jp/information/teeth/h-02-007.html
[3] 押野一志ら, 口腔衛生学会雑誌, 2004, 54, 2-8. DOI: 10.5834/jdh.54.1_2
[4] 福田 康ら, 口腔衛生学会雑誌, 1997, 47, 266-273. DOI: doi.org/10.5834/jdh.47.3_266
[5] Tanizawa, Y., et al., J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1991, 87, 2235. DOI: 10.1039/FT9918702235
[6] 谷沢善明ら, 無機マテリアル, 1996, 3, 485-491. DOI 10.11451/mukimate1994.3.485
[7] Ingram, G.S., Caries Res., 1972, 6, 1-15. DOI: 10.1159/000259766
[8] 山岸 敦ら, 口腔衛生学会雑誌, 2007, 57, 13-21. DOI: 10.5834/jdh.57.1_13
[9] Paepegaey, AM., et al., J. Clin. Dent., 2013, 24, 73.
[10] 西田晃子ら, 口腔衛生学会雑誌, 1992, 42, 668-674. DOI: doi.org/10.5834/jdh.42.668
[11] 公益財団法人 ライオン歯科衛生研究所HP https://www.lion-dent-health.or.jp/labo/article/tool/02.htm

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