Способ получения кальций-фосфат-фторсодержащего геля для реминерализации эмали зубов у детей

Изобретение относится к области медицины, а именно детской стоматологии и может быть использовано для профилактики кариеса зубов у детей в возрасте от 3 до 15 лет.

Наиболее актуальной в стоматологии является первичная профилактика, которая направлена на предупреждение стоматологических заболеваний путем устранения причин и условий их возникновения, а также повышения устойчивости организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей природной, производственной и бытовой среды [1]. Одним из самых перспективных путей первичной местной профилактики кариеса является направленное использование эффекта реминерализации для повышения резистентности зубных тканей [2]. Процессы реминерализации возможны благодаря проницаемости эмали и ее способности к восстановлению или изменению состава в направлении повышения резистентности [3]. Проникновение и оседание в различных слоях эмали кальция, фосфата и фтора ведет к постепенной нормализации проницаемости за счет образования новых кристаллов гидроксиапатита.

Проблема состава и свойств реминерализующих смесей является очень важной для практики. Основными компонентами таких смесей должны быть соли кальция, фосфаты и фториды в ионизированной форме [4]. Однако, создание таких препаратов связано с серьезными технологическими трудностями, возникающими ввиду химической несовместимости указанных ионов. В одном растворе Са²⁺, РО₄^3- и F^- быстро взаимодействуют друг с другом, образуя малорастворимое соединение - фторапатит.

В настоящее время наиболее актуальной формой реминерализующих средств являются гели, поскольку данная форма может долго оставаться на поверхности зубов и обеспечивает проникновение ионов фтора, фосфора и кальция в более глубокие слои эмали [5].

Известны способы получения стоматологических гелей, содержащих соединения кальция и фосфатов (патент RU 2403007 С1), кальция и фторидов (патент RU 2627671 С1), или же все три минерализующих компонента - кальций, фосфаты и фториды - в различных количественных соотношениях (патенты RU 2476200 С2, RU 2560680 C1, RU 2280432 С2, SU 1828750).

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способ получения состава, содержащего свободный кальций, фосфор и 1% фтора, для лечения начального кариеса зубов (патент №2280432). В прототипе для получения геля готовили 2 % водный раствор хлорида кальция, 1% водный раствор дигидрофосфата калия и 1% водный раствор фторида натрия, к каждому раствору добавляли горячий 4.5% коллоидный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), растворы охлаждали, затем смешивали гели CaCl₂ + КМЦ и КН₂РО₄ + КМЦ, корректировали рН смеси до 6.90-7.15 при помощи насыщенного раствора КОН, после чего в полученную систему вводили гель NaF + КМЦ и контролировали конечную величину рН. В результате получали продукт, в котором кальций, фосфор и фтор содержатся в массовом соотношении 2:1:1 и при рН=7.05 массовая доля активного фтора составляла 4.75% от введенного количества фтора, активного кальция - 2.52% от введенного кальция.

К недостаткам данного технического решения можно отнести высокое исходное содержание фтора в геле (1% или 10000 ppm), что делает возможным его применение только на стоматологическом приеме под контролем врача, поскольку для домашнего самостоятельного использования разрешены средства, в состав которых входит не более 1500 ppm фтора для взрослых и 500 ppm фтора для детей. Также в геле фиксируются относительно низкие активные концентрации кальция и фтора из-за объединения ионов с образованием малорастворимого фторапатита (Ca₁₀(PO₄)₆F₂).

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке способа, позволяющего получать гелевое средство, содержащее ионизированный кальций, фосфат-ионы и допустимое для детских стоматологических препаратов количество фторидов, при этом обеспечивающее наличие в своем составе активных (несвязанных форм) ионов, способных участвовать в процессах минерализации эмали зубов.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ получения гелевого средства, включающий приготовление водного раствора соли кальция водного раствора солей фосфата и фторида, смешение их с горячими водными растворами натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и, после охлаждения, друг с другом, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов используют обезвоженный хлорид кальция, дигидрофосфат калия, фторид натрия, на их основе получают водные растворы хлорида кальция, дигидрофосфата калия и фторида натрия из того расчета, чтобы в готовом гелевом средстве содержание кальция составляло 0.5%, содержание фосфора составляло 2%, содержание фтора составляло 0.02% или 0.035% или 0.05%, каждый из растворов смешивают с горячим 4% водным раствором КМЦ, охлаждают, объединяют, добавляя смесь фосфата и фторида к кальцию, хорошо перемешивают, корректируют рН готового геля при помощи 40% раствора КОН до значения 6.5±0.1.

Хлорид кальция, дигидрофосфат калия и фторид натрия - хорошо растворимые соединения, образующие их ионы относятся к естественным компонентам ротовой жидкости человека. Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы в заявленном изобретении используется в качестве гелеобразующего вещества. Она не ферментируется микрорганизмами, что обеспечивает длительный срок хранения препарата и исключает необходимость дополнительного введения в его состав консервантов. Количество КМЦ подобрано опытным путем и обеспечивает оптимальную консистенцию геля.

Заявленные концентрации хлорида кальция и дигидрофосфата калия обеспечивают избыток ионов Са²⁺ и HPO₄^2-/PO₄^3- относительно их содержания в слюне для активизации процессов минерализации эмали зубов при применении предлагаемого состава. Выбранное соотношение концентраций кальция и фосфатов (1:4) соответствует соотношению элементов в ротовой жидкости человека. Содержание фтора (0.02% F^- или 200 ppm F^-; 0.035% F^- или 350 ppm F^-; 0.05% F^- или 500 ppm F^-) соответствует количеству фторидов в профилактических средствах, разрешенных для домашнего использования в детском возрасте (200-500 ppm).

Величина рН=6.5±0.1 выбрана на основании данных [6], согласно которым фторид-ионы более активно встраиваются в структуру эмали зубов при слабо кислой реакции среды.

Растворы солей CaCl₂ и КН₂РО₄ + NaF смешивают с горячим раствором КМЦ для получения гомогенных смесей CaCl₂ + КМЦ и КН₂РО₄ + NaF + КМЦ и предотвращения расслаивания частей системы. Объединение гелей CaCl₂ + КМЦ и КН₂РО₄ + NaF + КМЦ проводят охлажденными, добавляя смесь фосфата и фторида к кальцию, для снижения степени взаимодействия ионов Са²⁺, HPO₄^2-/PO₄^3- и F^- и их дезактивации за счет образования малорастворимого Са₁₀(PO₄)₆F₂.

Существенные отличительные признаки заявляемого технического решения заключаются в том, что:

- в качестве исходных компонентов используют обезвоженный хлорид кальция, дигидрофосфат калия, фторид натрия, на их основе получают водные растворы хлорида кальция, дигидрофосфата калия и фторида натрия из того расчета, чтобы в готовом гелевом средстве содержание кальция составляло 0.5%, содержание фосфора составляло 2%, содержание фтора составляло 0.02% или 0.035% или 0.05%;

- каждый из растворов смешивают с горячим 4% водным раствором КМЦ, охлаждают, объединяют, добавляя смесь фосфата и фторида к кальцию;

- рН готового геля корректируют при помощи 40% раствора КОН до значения 6.5±0.1.

Благодаря совокупности отличительных признаков заявляемым способом получают слабокислые гели, содержащие активные ионы кальция и фторида в количестве не менее 0.5% и 1.0% (массовая доля активной (несвязанной) формы от исходно введенного количества элемента), которые могут быть использованы в качестве кариеспрофилактических средств для домашнего применения при чистке зубов детьми в возрасте от 3 до 15 лет (в зависимости от дозировки фтора в гелях).

Заявляемый способ подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Для получения 100 мл геля готовят 25 мл водного раствора хлорида кальция и 25 мл водного раствора, содержащего дигидрофосфат калия и фторид натрия. Количества солей рассчитывают таким образом, чтобы содержания кальция, фосфора и фтора в готовом геле составляли 0.5%, 2% и 0.02%, соответственно. Каждый раствор объединяют с 25 мл горячего 4% водного раствора КМЦ. Смеси охлаждают до комнатной температуры и объединяют, добавляя смесь фосфата и фторида к кальцию. Продукт хорошо перемешивают и корректируют рН готового геля при помощи 40% раствора КОН до значения 6.5±0.1. Полученный гель содержит активные ионы кальция и фтора в количестве не менее 1.25% и 1.0% (массовая доля активной (несвязанной) формы от исходно введенного количества элемента), соответственно.

Пример 2. Для получения 100 мл геля готовят 25 мл водного раствора хлорида кальция и 25 мл водного раствора, содержащего дигидрофосфат калия и фторид натрия. Количества солей рассчитывают таким образом, чтобы содержания кальция, фосфора и фтора в готовом геле составляли 0.5%, 2% и 0.035%, соответственно. Каждый раствор объединяют с 25 мл горячего 4% водного раствора КМЦ. Смеси охлаждают до комнатной температуры и объединяют, добавляя смесь фосфата и фторида к кальцию. Продукт хорошо перемешивают и корректируют рН готового геля при помощи 40% раствора КОН до значения 6.5±0.1. Полученный гель содержит активные ионы кальция и фтора в количестве не менее 1.0% и 2.1% (массовая доля активной (несвязанной) формы от исходно введенного количества элемента), соответственно.

Пример 3. Для получения 100 мл геля готовят 25 мл водного раствора хлорида кальция и 25 мл водного раствора, содержащего дигидрофосфат калия и фторид натрия. Количества солей рассчитывают таким образом, чтобы содержания кальция, фосфора и фтора в готовом геле составляли 0.5%, 2% и 0.05%, соответственно. Каждый раствор объединяют с 25 мл горячего 4% водного раствора КМЦ. Смеси охлаждают до комнатной температуры и объединяют, добавляя смесь фосфата и фторида к кальцию. Продукт хорошо перемешивают и корректируют рН готового геля при помощи 40% раствора КОН до значения 6.5±0.1. Полученный гель содержит активные ионы кальция и фтора в количестве не менее 0.5% и 4.2% (массовая доля активной (несвязанной) формы от исходно введенного количества элемента), соответственно.

Предлагаемый способ получения средства профилактики кариеса зубов у детей основан на формировании геля, содержащего ионы Са²⁺, HPO₄^2-/PO₄^3- и F^-, которые способны участвовать в процессах минерализации эмали. В заявляемом решении удается достичь близких к прототипу (патент №2280432) значений долей активных форм ионов кальция и фторидов при меньших исходных концентрациях фторида натрия, вводимых в гель. За счет того, что гели содержат не более 500 ppm фтора, они могут назначаться детям в возрасте от 3 до 15 лет для домашнего самостоятельного использования.

Литература

1. Улитовский, С.Б. Принципы профилактики основных стоматологических заболеваний / С.Б. Улитовский // Новое в стоматологии. 2003. №8. С. 42.

2. Prevention of early childhood caries (ECC) through parental toothbrushing training and fluoride varnish application: A 24-month randomized controlled trial / E.M. Jiang [et al.] // J. Dent. 2014. Vol. 42, №12. P. 1543-50.

3. Садовский, В.В. Клинические технологии блокирования кариеса / В.В. Садовский. Москва: Мед. книга, 2005. 72 с.

4. Боровский, Е.В. Влияние минерализирующих растворов на состояние эмали и поражение зубов кариесом / Е.В. Боровский, Ю.А. Агафонов // Стоматология. 1993. №2. С. 58-59.

5. Леонтьев, В.К. Профилактика стоматологических заболеваний: учеб. для студентов мед. вузов / В.К. Леонтьев, Г.Н. Пахомов. Москва: КМК-ИНВЕСТ, 2006. 416 с.

6. Хоменко, Л.А. Современные средства экзогенной профилактики заболеваний полости рта / Л.А. Хоменко, Н.В. Биденко, Е.И. Остапко, В.И. Шматко // Практическое руководство. - К.: Книга плюс, 2001. - 208 с.