Проблема предотвращения кариеса зубов у людей продолжает оставаться актуальной.

Эмаль зубов человека ежедневно подвержена воздействиям, в результате которых возникают истирания, трещины, сколы. С возрастом количество этих дефектов только увеличивается. Многие авторы считают, что трещины и другие повреждения служат путями проникновения микрофлоры и протеолитических ферментов к структурным слоям эмали, тем самым разрушают основное вещество зуба, что ведет к развитию кариозного процесса [1—3]. Одни из важнейших факторов предотвращения развития кариеса — индивидуальная гигиена полости рта (ПР), гигиенические средства (зубная щетка, зубная паста, флоссы, ополаскиватели и т.д.). Зубные пасты являются неотъемлемым атрибутом ежедневной гигиены и занимают главное место среди средств гигиены ПР. Если знать, какую пасту выбрать, и не пренебрегать регулярной чисткой зубов дважды в день, можно значительно снизить риск возникновения кариеса и проблемы с тканями пародонта [4]. Зубные пасты играют важную роль в формировании резистентости к кариесу [4—7].

Цель исследования — оценка абразивного влияния зубной пасты с наноалмазами детонационного синтеза различных концентраций на эмаль зубов человека.

Материал и методы

В эксперименте использовали 6 образцов разработанной нами зубной пасты (Патент РФ №2015131460, 29.07.15) [8—10]; 5 образцов различались концентрацией наноалмазов; 6-й образец наноалмазов не содержал и служил контролем (табл. 1).

Таблица 1. Компоненты исследуемых образцов, %

Компонент	Образец №1	Образец №2	Образец №3	Образец №4	Образец №5	Образец №6 (К)
Наноалмазы	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	—
Целлюлоза микрокристаллическая	17,91	17,82	17,73	17,64	17,56	17,56
Глицерин	11,94	11,88	11,82	11,76	11,70	11,56
Цинка оксид	17,91	17,82	17,73	17,64	17,56	17,56
Вода очищенная	51,74	51,48	51,22	50,96	50,68	53,18

Абразивное и полирующее влияние образцов зубной пасты изучали на 12 постоянных зубах человека (моляры верхней, нижней челюсти), которые были удалены по показаниям. Исследуемые зубы разделили на 6 экспериментальных групп соответственно концентрации образцов зубной пасты: 1-я группа — 0,5%, 2-я группа — 1%, 3-я группа — 1,5%, 4-я группа — 2%, 5-я группа — 2,5%, 6-я группа — контроль.

Введенные в зубную пасту модифицированные детонационные наноалмазы получают при детонации сильных взрывчатых веществ по технологии, разработанной в Институте биофизики Сибирского отделения РАН (Красноярск). Эти наноалмазы адаптированы для медицинских и биологических исследований [11].

Кроме наноалмазов в состав зубной пасты входили основа (вода очищенная), загуститель (целлюлоза монокристаллическая), наполнитель (цинка оксид), увлажняющий компонент (глицерин).

Исследование проводили на поверхности эмали отдельного зуба, фиксированного в разработанной нами лабораторной машине трения (патент РФ №2010153483, 27.12.10) [8, 9, 12], с исследуемыми пастами с помощью электрической зубной щетки по 3 мин (табл. 2).

Таблица 2. Характеристики используемой зубной щетки

Характеристика	Значение
Возвратно-вращательные движения, об/мин	8800
Число режимов	1
Пульсирующие движения, в мин	20 000
Датчик нажима на зуб	±
Индикация зарядки, износа щетинок насадки	±
Питание	От аккумулятора
Насадка	medium

После удаления зубы помещали в 10%-ный раствор формалина. Перед проведением испытаний промывали под проточной водой, затем в дистиллированной воде. Фиксировали в лабораторную машину трения с электрической зубной щеткой, работающей от аккумулятора. Длительность испытаний составила по 10 мин на каждый образец, что соответствует 2 мес (по методике С.М. Ремизова и др., 1983).

После чистки в лабораторной машине трения зубы промывали под проточной дистиллированной водой. Влияние наноалмазов на эмаль оценивали с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Использовали сканирующий электронный микроскоп LEO-1430 VP (Carl Zeiss, Германия). Образцы наклеивали на алюминиевые пластины, напыляли золотом методом катодного напыления в среде аргона и просматривали в режиме высокого вакуума. С помощью детектора вторичных электронов SE-1 при ускоряющем напряжении 20 кВ, рабочем расстоянии до препаратов 9 мм, увеличении в 200—2500 раз делали микрофотографии поверхности эмали зубов человека [6].

Вестибулярная поверхность образца была условно разделена на 3 зоны: 1-я (верхняя) соответствовала верхней трети зуба ближе к жевательной поверхности; 2-я (средняя) соответствовала области экватора зуба; 3-я (нижняя) была ближе к шейке зуба.

Результаты

Полученные данные показали, что в 1-й группе после применения пасты с наноалмазами в концентрации 0,5% на вестибулярной поверхности в верхней трети зуба, в зоне экватора и в зоне шеек имелись отложения наноалмазов на соответствующих норме неизмененных пучках эмалевых призм. Последние располагались в виде параллельных бороздковидных канавок шириной 6—7 нм и борозд шириной 3 нм (межпризменное вещество эмали), а на них видны единичные, плотно прикрепленные к поверхности эмали наноалмазы. В зоне экватора и зоне шеек на пористой поверхности эмали в области головок пирамид отложения наноалмазов закрывали некоторые поры, выравнивали поверхность (рис. 1).

Рис. 1. Эмаль в области шейки коронки зуба человека после применения пасты с наноалмазами в концентрации 0,5% (× 200).

Во 2-й группе после применения пасты с наноалмазами в концентрации 1% на вестибулярной поверхности зубов человека в верхней трети зуба, в зоне шеек имелись единичные отложения наноалмазов, закрывающие некоторые поры. Во 2-й зоне вестибулярной поверхности исследуемого зуба — области экватора — на поверхности эмали были видны отдельные отложения наноалмазов, местами отмечались их скопления (рис. 2, а).

Рис. 2. Экватор коронки зуба человека после применения пасты с наноалмазами в концентрации 1% (×1500; а) и в концентрации 1,5% (× 1000; б).

В 3-й группе на фоне применения пасты с наноалмазами в концентрации 1,5% на вестибулярной поверхности исследуемого зуба в 1-й зоне — верхней трети зуба — на поверхности эмали имелись плотно прикрепленные наноалмазы в виде мелких, обильных, диффузно расположенных отложений, закрывающих большинство пор, в основном по ходу цепи микропор (линии Ретциуса). Во 2-й зоне вестибулярной поверхности исследуемого зуба — области экватора, и в 3-й зоне — в области шейки исследуемых зубов на поверхности эмали имелись скопления наноалмазов, объединенные между собой в слой в виде пленки. Можно предположить, что образующаяся на поверхности эмали пленка, объединяя между собой наноалмазы, является защитной (рис. 2, б).

В 4-й группе после применения пасты с наноалмазами в концентрации 2% на вестибулярной поверхности исследуемого зуба в 1-й зоне — верхней трети зуба на ровной, пористой, мелкоячеистого вида эмали наблюдались очаговые и диффузные мелкие отложения наноалмазов, закрывающие большинство пор, выравнивали поверхность эмали и местами формировали защитную пленку. Во 2-й зоне вестибулярной поверхности исследуемого зуба — области экватора и в 3-й зоне — в области шейки исследуемых зубов на поверхности эмали были видны отложения наноалмазов, закрывающие поры, местами диффузно расположенные по всей поверхности и объединяющиеся в слой в виде пленки (рис. 3).

Рис. 3. Экватор коронки зуба человека после применения пасты с наноалмазами в концентрации 1,5% (×1500; а) и в концентрации 1,5% (× 1000; б).

В 5-й группе после применения пасты с наноалмазами в концентрации 2,5% на вестибулярной поверхности исследуемого зуба в 1-й зоне — верхней трети зуба, в зоне экватора и зоне шеек зубов на ровной, мелкоячеистого вида эмали наблюдались отложения наноалмазов, закрывающие все поры, диффузно расположенные по всей поверхности и объединяющиеся в слой в виде пленки. На поверхности эмали в области головок эмалевых призм и диффузно по всей поверхности зуба наблюдались отложения наноалмазов, закрывающие оставшиеся единичные открытые поры (рис. 4).

Рис. 4. Результаты применения пасты с наноалмазами в концентрации 2%.

а — эмаль верха коронки зуба человека (× 200); б — эмаль в области шейки коронки зуба человека (× 1500).

В 6-й группе, которая служила контролем, использовалась паста без наноалмазов. На вестибулярной поверхности исследуемых зубов человека в верхней трети зуба, в зоне экватора и в зоне шеек наблюдалось множество открытых пор, неровностей, шероховатостей (рис. 5).

Рис. 5. Результаты применения пасты с наноалмазами в концентрации 2,5%.

а — эмаль верха коронки зуба человека (× 500); б — экватор коронки зуба человека (× 1500).

Рис. 6. Экватор коронки зуба человека (контроль, × 1500).

Обсуждение

Анализ микрофотографий, полученных методом сканирующей электронной микроскопии, показал различное абразивное и полирующее влияние наноалмазов во всех наблюдаемых анатомических зонах на вестибулярной поверхности эмали зубов человека. Не отмечено отрицательного влияния пасты, содержащей наноалмазы на эмаль зубов человека. При всех концентрациях паст, содержащих наноалмазы, на вестибулярной поверхности эмали исследуемых зубов наблюдались плотно прикрепленные частицы наноалмазов, выявлена тенденция к образованию депо.

Следует отметить, что после обработки пастой с наноалмазами в концентрации 0,5—1% по сравнению с пастами с более высокой концентрацией наноалмазов, отложений их на поверхности эмали во всех зонах было меньше, отмечалось большее количество открытых пор, не выравнивалась поверхность эмали, не образовывалась защитная пленка.

Наиболее высокий эффект в отношении защиты эмали зубов человека получен в группах с концентрацией наноалмазов 1,5—2,5%; посредством отложений частиц наноалмазов формировалось депо плотно прикрепленных к поверхности эмали наноалмазов, за счет чего большинство пор были закрыты, выравнивалась поверхность эмали, образовывалась защитная пленка. Поры на вестибулярной поверхности эмали исследуемых зубов в верхней, средней и нижней зонах были закрыты отложениями наноалмазов в большей степени, при этом формировалась защитная пленка на поверхности эмали, отсутствовали шероховатости, неровности. Ни в одной из групп не выявлено повреждающего или травмирующего воздействия наноалмазов на эмаль исследуемых зубов. В контрольной группе, в которой в состав пасты наноалмазы не входили, во всех зонах вестибулярной поверхности исследуемых зубов по всей площади эмали отмечались открытые поры, шероховатости, неровности.

Заключение

Наше исследование показало, что зубные пасты с наноалмазами в зависимости от их концентрации оказывают различное абразивное, полирующее действие на поверхность эмали зубов человека. Наибольший защитный эффект в отношении эмали зубов человека отмечался в группах с концентрацией наноалмазов 1,5—2,5%; благодаря отложениям частиц наноалмазов формировалось депо плотно прикрепленных к поверхности эмали наноалмазов, за счет чего большинство пор были закрыты, выравнивалась поверхность эмали, образовывалась защитная пленка.

Следует отметить, что эти пасты способны уменьшать пористость, образовывать на поверхности депо наноалмазов, выравнивать поверхность, тем самым, возможно, уменьшать адгезию микроорганизмов к поверхности эмали, а также образовывать защитную пленку на поверхности эмали, увеличивая ее микротвердость, повышая устойчивость к кариесу.

Таким образом, наше исследование показало эффективность предложенной зубной пасты с наноалмазами, которая может быть рекомендована к использованию.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interests.