Põhjus, miks Mündis fluoriidi pole

Hüdr-... oksü-... apatiit. Mis see on?

  Tänapäeval soovitavad hambaarstid hammaste korrashoiuks pehmete harjastega hambaharju ning hambapastasid, mis pole väga abrasiivsed ning sisaldavad mõnda tavalist fluoriidiühendit (nt naatriumfluoriid või naatriummonofluorofosfaat), et hambaid tugevdada. Fluoriidiühend teeb hambaemaili kordades tugevamaks, kuid iga kahjuliku aine määrab ära tarbitud kogus: fluoriidi tarbimine suures koguses võib tekitada fluoroosi, mille käigus inimese pehmed liigesed kangestuvad. Fluoriidi sisaldava hambapastaga pestes (kaks korda päevas kaks minutit) ei ole võimalik kätte saada ohtlikku kogust fluoriidi, kuid see oht on inimestel, kes elavad vesikondades, kus on vesi rohkelt erinevaid mineraale täis.

Kas fluoriidi asemel saaks kasutada midagi muud hambapastas? Jah, saab! Selleks on *trummipõrin* hüdroksüapatiit (HA).

  Esmalt võtame “hüdroksüapatiidi” (HA) pulkadeks: “hüdroksü-” ja “apatiit”. Alustame tagantpoolt: apatiit on mineraal, mis sisaldab kaltsiumit ja fosforit. Apatiit on kõige levinum fosforit sisaldav mineraal ning oluline biomineraal. “Biomineraali” nimetuse on apatiit saanud selle eest, et inimeste ja paljude teiste organismide hambad ja luud koosnevad apatiidist.

 

  Apatiidil saab olla neli erinevat vormi: 

    1. Fluorapatiit: Ca5(PO4)3F (korduv üksus kristallis), mis on kõige levinum apatiidi vorm.
    2. Kloorapatiit: Ca5(PO4)3Cl (korduv üksus kristallis)
    3. Karbonaatapatiit: Ca5[(PO4)(CO3)(OH)](OH) (korduv üksus kristallis)
    4. Hüdroksüapatiit (HA): Ca5(PO4)3(OH) (korduv üksus kristallis)

     

      Apatiiti eksitakse sageli teiste mineraalidega. Seda tendentsi peegeldab mineraali nimi, mis on tuletatud kreekakeelsest sõnast απατείν (apatein), mis tähendab petta või eksitada [1].

    Inimestel on harjumus naeratada, ja kena naeratus on kadestusväärne asi, mida omada.

    Kas teadsid, et kui kohtud metsiku loomaga või kui looma on halvasti koheldud, võivad nad naeratust - sinu hambaid nähes - tajuda agressioonina?

    Igatahes on vajalik, et me teaksime, kuidas oma hambaid tervena hoida, sest hea tervis ja tervislik toitumine algab tervetest hammastest.

      Inimese hambaemaili moodustavad hüdroksüapatiidi (HA) kristallid (96–98% hamba massist) [2, 4]. Kristallid on koondunud emailiprismadeks, mida näed joonise 1 keskel.

     

    Joonis 1. https://www.semanticscholar.org/paper/Giant-panda%D7%B3s-tooth-enamel%3A-Structure%2C-mechanical-Weng-Liu/100c80e3bbc8c0dcb61a5eb3c14d9ea435c205cd/figure/4

    Joonis 1. Schematic illustrations of the hierarchi (Weng, Z. et al; 2016)

     

    Emailiprismad moodustuvad varrastest, mille sees on HA-st kiud. Need kiud on 2800x väiksemad kui tavalise juuksekarva läbimõõt (!).

      Emaili mineraalse osa moodustavad peale HA veel karbonaadid ja erinevad elemendid, millega oldi kokku puutunud siis, kui hambaemail arenes. Need võivad anda kaitsevõimet kaariese vastu, aga ka teha hamba vastuvõtlikumaks välistele mõjutajatele. Elemendid, mis hoiavad ära kaariest on fluor, boor, baarium ning kaariese teket pigem soodustavad on karbonaadid, raud ja plii [3]. See seletab ühe põhjusena ära, miks inimeste hambad on erineva tugevusega ja vajavad eri suuhooldustooteid.

    Mineraalse koostisega hambaemaili suhteline tugevus Mohsi skaalas on 5. Talk on väärtusega 1, kvarts 7 ja teemant 10.

    Oleme võtnud läbi “hüdroksüapatiidi”, nüüd liigume “nano-” osa juurde.

      Nanohüdroksüapatiit (nHA) on hüdroksüapatiidi (HA) kristall, mis on suurusega 50 kuni 1000 nanomeetrit [4]. HA on meditsiinivaldkonnas üks enim uuritud biomaterjale oma tõestatud biosobivuse poolest.

      Nimelt on biosobivuse uuringud näidanud, et HA seondub keemiliselt luudega, kuid ei ole toksiline ega põhjusta põletikku. Tänu oma keemilisele ja kristallograafilisele afiinsusele (afiinsus - aine võime reageerida mingi teise ainega) anorgaaniliste komponentide (need ained, mis moodustavad nt luud) suhtes, on HA võimeline looma nendega keemilisi sidemeid ja tagama nt titaanimplantaatide kiirema integreerumise luudesse ja ümbritsevatesse kudedesse, kui implantaat on kaetud HA kihiga [4].

     

    HA omadused:

    • võime luukoega keemiliselt ühineda,
    • mittetoksilisus,
    • mikroskoopiline võimalus tekitada põletikku,
    • võime stimuleerida luude kasvu [4].

     

      HA ainulaadsete omadusete pärast on HA-d kasutatud periodontoloogias (hambaravis) ning suu, näo- ja lõualuude kirurgias. HA kõige suurepärasem omadus on osteoinduktiivne (luukoega liitumise) võime [4].

      Taastava ja ennetava hambaravi mõistes on nHA-l remineraliseeriv toime hambaemaili esialgsetele kahjustustele. nHA on biomimeetiline (justkui jäljendab mineraale, mis jõuavad loomuliku süljeeritusega hammastele), sest nHA-l on eeldused hambaemaili remineraliseerimiseks ja parandamiseks. Biomimeetilise HA funktsioon on kaitsta hambaid, luues hambakrooni ümber uue sünteetilise hambaemaili kihi. nHA-l pole sama funktsioon, mis fluoriidil, sest fluoriid karastaks hamba olemasolevat pindmist kihti fluoriidi anioonidega, misjärel hamba pind muutuks kaltsiumfluorofosfaadiks (Ca5(PO4)3F) nagu nt naatriumfluoriidi sisaldava suuhooldusvahendi kasutamise puhul. Lisaks vähendab nHA hammaste tundlikkust, sest nHA osakesed saavad täita tundlikkust põhjustavad dentiinituubulid. nHA-d lisatakse laialdaselt kasutatavatesse täidistesse taastava hambaravi valdkonnas [4].

      nHA osakesed saavad moodustada tugevaid sidemeid proteiinidega (sh hambakatu ja bakteritega). See omadus tuleneb nanoosakeste väikesest suurusest, sest nHA pulbril on oluliselt suur pindala, millega valgud võivad seonduda. nHA toimib ka täiteainena, parandades hambaemaili pinna väikesed augud ja lohud [4].

    Jaa-jaa, olen kuulnud nanotehnoloogia kohta palju. Kas need nanoosakesed on mu tervisele ohtlikud?

      Ei ole. Selleks, et tagada nende nanoosakeste täielik ohutus inimtervisele (Euroopa Liidus), peavad nHA osakesed olema vähemalt 100 nanomeetrit pikad ja mittenõelakujulised (ei tohi olla “Needle-like”) [5]. Selliseid nanoosakesi (alla 100 nanomeetri pikad ja nõelakujulised) uuritakse pidevalt, et kuulutada need lõplikult ohutuks või määrata nendele ohtlikkuse klass, sest praegu on alla 100 nanomeetri pikad ja nõelakujulised nanoosakesed Euroopa Komisjoni kosmeetikamääruse “hallis alas”. Seega, kui kasutame alla 100 nanomeetri pikki ja nõelakujulisi nanoosakesi kosmeetikatoodetes, riskime sellega, et pisikesed nõelakujulised nanoosakesed tungivad inimkeha rakkudesse ja tekitavad geneetilist kahju [5].

    Milline on selle aine ajalugu?

      Jaapani ettevõte Sangi Company Limited hakkas esimesena HA-d kasutama pärast seda, kui see Jaapani ettevõte omandas 1970. aastal NASA-lt (National Aeronautics and Space Administration) selle leiutise õigused. Astronaudid kaotavad gravitatsiooni puudumisel hammastest ja luudest mineraale, mistõttu NASA töötas välja mineraalse toidulisandina sünteetilise HA. Sangi Company Limited tuli 1978. aastal turule hambapastaga, mis sisaldas esmakordselt nHA-d (tooteseeria nimi: Apadent). 2006. aastal ilmus Euroopas esimene hambapasta, mis sisaldas fluoriidi alternatiivina sünteetilist HA-d [4]. Tänapäeval on nHA Jaapani suuhooldusmaailmas tavaline kriteerium suuhooldustoote jaoks.

      nHA on hea vaba kaltsiumi allikas, mis on keskne keemiline element seoses remineraliseerimisega ning kaitsega kaariese ja erosiooni eest. Ennetav hambaravi on hambaarstiteaduses ülioluline. Väikeste nHA-koguste (nt 0,25%) lisamine jookidesse, nagu nt sporditegevusteks mõeldud karastusjookidesse, et vältida nende jookide põhjustatud hammaste kahjustusi, on üks uusimatest rakendusaladest [4].

      Jätkuv huvi nHA vastu on ajendanud paljusid teadlasi otsima uusi ainete kombinatsioone, mis võiksid olemasolevaid materjale täiendada. See on toonud kaasa uusi keerulisi ühendeid ( nagu nt tsinkkarbonaadiga seotud nHA, mis tundub olevat suurepärane materjal hambaemaili ja dentiini esialgsete kahjustuste remineraliseerimiseks, või polüamiidiga nHA, mis loob kaitsva periodontaalse (igeme-) kihi) [4].

    Kahtlemata suureneb järgnevatel aastatel huvi HA vastu, sest seda näitavad uued teadusartiklid ja leiutised. 

    Loe purgilt! Mündi hambapesutabletid sisaldavad nüüd hüdroksüapatiiti (HA), et Mündi kasutajate hambad saaksid HA ägedatest omadustest kasu.

     

    Viited

    1. Mindat.org. (2021). Fluorapatite: Mineral information, data and localities. https://www.mindat.org/min-1572.html

    2. Ross MH, Pawlina W. (2003). Histology: A text and atlas. 6th Ed. Lk 534–539.

    3. Avery JK (2002). Oral development and histology. 3rd Ed. Lk 156–157.

    4. Pepla, E., Besharat, L. K., Palaia, G., Tenore, G., & Migliau, G. (2014). Nano-hydroxyapatite and its applications in preventive, restorative and regenerative dentistry: a review of literature. Annali di stomatologia, 5(3), 108–114.

    5. Scientific Committee on Consumer Safety. (2021). Opinion on Hydroxyapatite (nano). https://ec.europa.eu/health/sites/default/files/scientific_committees/consumer_safety/docs/sccs_o_246.pdf

     

    Joonised

    Joonis 1. Weng, Z., Liu, Z.Q., Ritchie, R., Jiao, D., Li, D., Wu, H.L., Deng, L., & Zhang, Z.F. (2016). Giant panda׳s tooth enamel: Structure, mechanical behavior and toughening mechanisms under indentation. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 64, 125-38.

    Kirjuta kommentaar

    Pane tähele, et me peame kommentaari heaks kiitma enne selle avaldamist.