Химическая формула гидроксиапатита. Гидроксиапатит кальция в зубной пасте

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.

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

Таблица 3.2

Химический состав минерализованных тканей

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

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.

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.

При изготовлении керамики стараются не использовать дополнительных связующих веществ.Сформированные из гидроксиапатитового порошка пористые вещества уплотняют, кристализуют и перекристализовывают при высокой температуре (1473-1573 К), а иногда и с приложением давления. В зависимости от целей использования синтетического гидроксиапатита предъявляются различные требования относительно таких свойств, как фазовая и химическая чистота, кристалличность, дефектность, пористость и т.д.

Если гидроксиапатит вводится в костный дефект, то нет необходимости обеспечения его структурного совершенства (стехиометрический состав и высокая степень кристалличности). В костной ткани, речь идет о дефектном ГА, с большим числом вакансий и замещений в структуре, а также аморфного материала как максимально дефектного.

Если же ГА применять в качестве инертного материала вводимого в организм,то основными требованиями к нему являются биологическая совместимость и отсутствие резорбции.В этом случае необходимо использовать стехиометрический гидроксиапатит высокой степени кристалличности. Такой гидроксиапатит вводят в состав пломбировочных материалов, когда необходимо максимально приблизить физические и физико –химические свойства пломбы к свойствам зубных тканей.

Значительное повышение эффективности остеоинтеграции обеспечивают, при ""подсадке ""титановых имплантатов, трикальцийфосфат (ТКФ) и гидроксиапатит (ГА) . Эксперименты показали,что для создания таких имплантатов целесообразно синтезировать гидроксиапатит с заданным содержанием ТКФ, а не смешивать компоненты механически.

В клинической практике все большее значение приобретают пористые гидроксиапатитовые гранулы. Материал с такой структурой ""работает"" в качестве биофильтра, обеспечивая ток крови, необходимый для роста образующихся тканевых структур.

Биологические свойства гидроксапатита.

Многочисленные эксперименты на животных показали не только прекрасную биосовместимость гидроксиапатита, но и способность в зависимости от состава и способа изготовления служить основой, вокруг которой формируется костная ткань,активно стимулируя при этом,в отличие от других биоинертных материалов, костеобразование.

Экспериментальные работы показали, что препарат по микробиологической чистоте соответстует стандарту ГФ-XI издания. Он относится к малотоксичным веществам, не вызывает нарушений функций жизненно важных органов и систем организма. Применение ГА не вызывает нежелательных отдаленных последствий: не обладает аллергизирующим, мутационным и иммуномодулирующим действием,не влияет на течение беременности, развитие плода и потомства.

Результаты проведенного анализа гидроксиапола позволяют рекомендовать его для медицинского применения без каких – либо ограничений в качестве средства для замещения костных дефектов и замещения костных полостей, в качестве компонента зубных пломбирующих паст, материалов имплантатов

На повышение остеоинтеграции влияет не только структура,форма или покрытие имплантата, но и особенности строения организма пациента.

При обследовании пациентов перед операцией имплантации специалистам нередко приходится констатировать наличие истонченного альвеолярного отростка. Подобное сужение костной ткани может быть следствием удаления, результатом воспалительных заболеваний или травмы, а также врожденной особенностью строения альвеолярного отростка и выявляется в отдельных участках или по всему протяжению гребня во время осмотра или во время операции. Предполагаемый способ позволяет одновременно увеличить объем костной ткани и выполнить операцию имплантации. Методика позволяет добиться путем продольного перелома челюстного гребня по типу ""зеленой веточки"", в результате чего происходит расширение альвеолярного отростка в необходимых участках и в объеме, достаточном для последующего внедрения имплантатов. Наличие нескольких насадок дает возможность расширять моделировать костную ткань на нужную величину и в необходимом месте без нарушения целостности надкостницы, что является гарантией последующего ""наращивания"" костной ткани. Травма альвеолярного отростка челюсти приводит к увеличению кровопотока, что способствует процессу остеогенеза и, значит, контролируемому росту костной ткани и остеоинтеграции имплантата.

Метод был использован у 63 больных, результаты отдаленных наблюдений показывают его надежность, эффективность и точность результата при доступности и простоте выполнения.

Гидроксиапатит (гидроксилапатит) кальция или Hydroxylapatite – это неорганическое вещество, которое является неотъемлемой частью костей, эмали, клеток в организме человека. Это синтетическое вещество, которое получают из кораллов морского происхождения.

Относится к компонентам, регулирующим кальциево-фосфорный обмен, не представляет опасности для жизни и здоровья человека, не оказывает воздействия на его ткани. Гидроксиапатит кальция применяют в разных сферах медицины: стоматологической, ортопедической, пластической хирургии по восстановлению носа, челюсти, в последнее время и в косметологии.

Препараты на основе вещества используются в качестве филлеров для восстановления потерянных объемов. Важно отметить, что его популярность в косметологии возрастает благодаря также практически полному отсутствию осложнений.

Признаком возрастных изменений является снижение плотности и эластичности кожи, а также перемещение объема с верхней части лица к подбородку. Этому способствуют:

• действие гравитации;
• сокращение количества фибробластов в соединительных тканях.

В результате снижается тургор, эластичность, лицо становится дряблым, отекшим, «оплывшим». Овал теряет четкость. Гидроксиапатит кальция заполняет морщины, возвращает четкие линии и тургор коже.

Макрофагами, клетками, поглощающими бактерии и токсины, устраняется гель-проводник, после чего остаются только микросферы гидроксилапатит Hydroxylapatite. Они стимулируют выработку натурального коллагена. Дерма становится упругой и эластичной, формируется новый каркас ткани волокнами коллагена совместно с микросферами. Результат от применения филлера держится почти два года.

Важно: гидроксиапатит кальция не увлажняет, не ревитализирует эпидермис, не проводит полезные вещества в глубокие слои. Поэтому часто его совмещают с другими процедурами для улучшения состояния кожи.

Гель-наполнитель полностью рассасывается, частицы гидроксилапатита Hydroxylapatite надежно фиксируются и не мигрируют, не перемещаются в тканях. Со временем он полностью выводится из организма, но состояние кожи продолжает улучшаться. Кальция гидроксиапатит обладает отличной усвояемостью.

Преимущества применения при биоревитализации:

• Биодерградируемость препарата, то есть он полностью выводится из организма спустя определенное время. При этом он не наносит никакого вреда.
• Это вещество родственно человеческому организму. Поэтому не вызывает отторжение и аллергию. Риск возникновения осложнений крайне мал.
• Запускает выработку эндогенного коллагена самим организмом.
• Препарат самостоятельно размещается в тканях равномерным слоем. Результат становится заметен меньше, чем через месяц.
• Восстанавливает контуры лица, а не только увлажняет кожу и устраняет морщины.

• для четкого овала;
• разглаживания дермы на кистях рук, ее омоложения;
• для улучшения кончика носа;

Не используют при индивидуальной непереносимости, а также при склонности к аллергии.

Традиционными побочными эффектами считаются отечные явления, небольшие гематомы и синяки на местах уколов. Они проходят сами через пару дней.

Если же специалист допустил оплошность и провел процедуру с нарушениями, могут возникнуть:

• Из-за недостаточно глубокого введения на лице могут образоваться белые полосы.
• Если препарат заполнил непредназначенные участки, такие как область вокруг глаз, губы, то появляются комочки, асимметрия, неровность на поверхности.
• При неглубоком введении филлера вещество может проступать через кожу (эффект Тиндаля).
• При нарушении санитарных мер может начаться инфицирование, нагноение.
• Образовываются сгустки и гранулемы, если участок не был подготовлен для филлеров.

Читайте подробнее в нашей статье о гидроксиапатите в косметологии.

Читайте в этой статье

Область применения гидроксиапатита кальция

Гидроксиапатит (гидроксилапатит) кальция или Hydroxylapatite — это неорганическое вещество, которое является неотъемлемой частью костей, эмали, клеток в организме человека. Он присутствует в эмали зубов, клеточной структуре. Это синтетическое вещество, которое получают из кораллов морского происхождения.

Синтетическое вещество Hydroxylapatite относится к компонентам, регулирующим кальциево-фосфорный обмен. Он не представляет опасности для жизни и здоровья человека, а также не оказывает активного воздействия на его ткани. Поэтому его активно применяют в разных сферах медицины: стоматологической, ортопедической, пластической хирургии по восстановлению носа, челюсти, в последнее время в косметологической области.

В тканях он организуется в кристаллические структуры, поэтому он применяется в форме мелких микросфер.

В области косметологии препараты на основе гидроксиапатита кальция используются в качестве филлеров для восстановления потерянных объемов. Дело в том, что главным признаком старения является не появление морщин, а сползание кожи вниз, то есть изменение «треугольника красоты».

У молодого лица форма английской буквы V, со временем она становится «переворачивается». Это изменение называется деформационным птозом. Основной объем сосредоточен на скулах, а линия подбородка ровная.

Важно отметить, что его популярность в косметологии возрастает благодаря также практически отсутствию осложнений.

Свойства, используемые в косметологии

Как было указано выше, признаком возрастных изменений является снижение плотности и эластичности кожи, а также перемещение объема с верхней части лица к подбородку. Этому процессу способствуют несколько факторов:

• действие гравитации;
• снижение синтеза в тканях коллагена и эластина;
• недостаточное образования гиалуронки в клетках;
• сокращение количества фибропластов в соединительных тканях.

В результате снижается тургор, эластичность, лицо становится дряблым, отекшим, «оплывшим». Овал теряет четкость. Лицо приобретает печальный вид, усталый, скорбный. Таким образом, избавиться от морщин недостаточно. Молодое лицо отличается упругостью, правильным расположением объемов.

Гидроксиапатит кальция благодаря своим свойствам помогает заполнить утраченные формы. Он заполняет морщины, возвращает четкие линии и тургор коже.

Гидроксилапатит Hydroxylapatite в мягких тканях провоцирует выработку натуральных коллагеновых волокон в клетках. Вводится он вместе с гелем-проводником. После попадания в ткани вещество разглаживает морщины. Он как бы выталкивает складку кожи и заполняет пространство под ней.

Пока макрофагами, клетками поглощающие бактерии и токсины, устраняется гель-проводник, после чего остаются только микросферы гидроксилапатит Hydroxylapatite. Они стимулируют выработку натурального коллагена. Дерма становится упругой и эластичной. Таким образом, формируется новый каркас ткани волокнами коллагена совместно с микросферами. Результат от применения филлера держится почти два года.

Мнение эксперта

Татьяна Сомойлова

Эксперт по косметологии

Но важно отметить, что гидроксиапатит кальция не увлажняет, не ревитализирует эпидермис, не проводит полезные вещества в глубокие слои. Поэтому часто его совмещают с другими процедурами, для улучшения состояния кожи.

Усвояемость гидроксиапатита кальция

Данное вещество считается безопасным, так как не отторгается тканями человека. Гель-наполнитель полностью рассасывается, частицы гидроксилапатита Hydroxylapatite надежно фиксируются и не мигрируют. Они не перемещаются в тканях. Со временем он полностью выводится из организма, но состояние кожи продолжает улучшаться. Поэтому кальция гидроксиапатит обладает отличной усвояемостью.

Преимущества применения при биоревитализации

Филлеры обладают рядом преимуществ по сравнению с остальными видами. Гидроксиапатит кальция в косметологии становится с более популярным среди клиентов. Все это благодаря:

• Биодерградируемости препарата, то есть он полностью выводится из организма спустя определенное время. При этом он не наносит никакого вреда.
• Это вещество родственно человеческому организму. Он не является чужеродным, вызывающим отторжение и аллергию. Поэтому риск возникновения осложнений крайне мал из-за биосовместимости с тканями человека.
• Запуску выработки эндогенного коллагена, то есть собственно самим организмом.
• Эффект от инъекций гидроксиапатита кальция держится намного дольше, чем у других филлеров. Например, он в два раза результативнее, чем гиалуроновая кислота.
• Препарат самостоятельно размещается в тканях равномерным слоем. Результат биоревитализации с гидроксиапатитом кальция становится заметен меньше, чем через месяц.
• Он восстанавливает контуры лица, а не только увлажняет кожу и устраняет морщины.

Что могут исправить инъекции филлеров

Применение в косметологии данного вещества довольно обширное. Филлер на основе гидроксиапатита кальция используется для решения следующих проблем:

• для заполнения пропавшего объема в щеках, скулах и нижней части лица;
• для выравнивания носогубных складок;
• устранение «скорбных» морщинок в уголках рта;
• для более четкого овала;
• разглаживания дермы на кистях руках, ее омоложения;
• для улучшения кончика носа;
• против трофических рубцов и шрамов.

Возможные побочные явление и осложнения от применения

Несмотря на то, что филлеры с данным препаратом являются безопасными, есть некоторые противопоказания. Не стоит использовать вещество при индивидуальной непереносимости, а также при склонности к аллергии.

Процедуру должен проводить сертифицированный специалист, который прошел обучение для работы на препаратах с гидроксиапатитом кальция. Традиционными побочными эффектами считаются:

• отечные явления;
• небольшие гематомы и синяки на местах уколов.

Они проходят сами собой через пару дней. Если же специалист допустил оплошность и провел процедуру с нарушениями, то могут возникнуть следующие осложнения:

• из-за недостаточно глубокого введения филлера на лице могут образоваться белые полосы.
• если препарат заполнил непредназначенные участки, такие как область вокруг глаз, губы, то появляются комочки, асимметрия, неровность на поверхности.
• при неглубоком введении филлера вещество может проступать через кожу. Это называется эффект Тиндаля.
• при нарушении санитарных мер может начаться инфицирование, нагноение.
• образовывают сгустки и гранулем, если участок не был подготовлен для филлеров.

Поэтому обращаться нужно только к высококвалифицированному специалисту. Иначе последствия нарушения техники протокола процедуры будут рассасываться довольно долго.

Смотрите в этом видео о преимуществах и недостатках применения гидроксиапатита кальция в филлерах:

Когда нужна паста с гидроксиапатитом кальция

Как было указано выше, препарат применяется в стоматологии. Гидроксиапатит кальция является основной составляющей тканей дентина и эмали. Поэтому его широко применяют для реставрации зубов, изготовления протезов. Вещество используется стоматологами для различных целей, но его можно найти в обычных средствах для домашнего назначения.

В течение жизни зубы подвергаются множеству внешних факторов, которые могут их ослаблять. Они испытывают процессы де- и реминерализации. Особенное влияние на состояние зубов имеет слюна, так как в ней находятся компоненты, необходимые для синтеза гидроксилапатита Hydroxylapatite. Так происходит реминерализация. Попадающая пища, особенно с сахаром, нарушает кислотно-щелочной баланс. Так начинается процесс деминерализации, вымываются кальций и фосфор.

Восстановить эмаль зубов и укрепить их можно несколькими способами. Во-первых, все нужные вещества должны попадать вместе с пищей. Поэтому рацион должен включать продукты, содержащие кальций и фосфор. Но не лишней будет внешняя защита зубов при помощи специальных составов и паст.

Существует немалое количество продуктов, которые направлены на восстановление эмали, трещин, промоин, борьбу с бактериями и налетом. Они делятся на две основные группы:

• с содержанием какого-либо соединения кальция: глицерофосфата, лактата, цитрата, патотената, гидроксиапатита. Но важно, чтобы в составе не было фтора.
• с содержанием соединений фтора: аминофторида и фторида натрия.

Эмаль является самой твердой тканью в организме человека. Они имеет полупрозрачный цвет. Но в результате внешних факторов она покрывается налетом, на ней появляются пятна, она теряет блеск, нарушается баланс между реминерализацией и деминерализацией.

Все эти проблемы поможет решить паста, содержащая соединения кальция или фтора. Регулярное применение реминерализующих продуктов способно отложить поход к стоматологу и сохранить эмаль зубов крепкой и здоровой.

Но не стоит полагать, что может заменить пломбирование у врача. Паста с гидроксиапатитом кальция помогает улучшить внешний вид зубов, укрепить их и предотвратить проблемы.

Гидроксиапатит кальция помогает вернуть молодость и красоту. Он возвращает коже упругость, эластичность и делает овал лица более четким. Но в руках неумелого косметолога он может нанести серьезный вред, избавиться от которого сложно.

Полезное видео

Смотрите в этом видео о том, как проходит процедура по введению филлера, содержащего гидроксиапатит кальция: