Fluoridbehandlung

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Hintergrund

Eine Fluoridbehandlung ist eine mineralische Lösung, die auf die Zähne aufgetragen wird, um sie zu stärken und Karies vorzubeugen. Fluoridhaltige Produkte umfassen im Handel erhältliche Zahnpasta und Mundspülung sowie konzentriertere Flüssigkeiten und Gele, die von Zahnärzten professionell verwendet werden.

Es gibt drei Hauptfaktoren, die zu Karies (Zahnkaries) beitragen:eine anfällige Stelle auf einem Zahn, ein infektiöser Bakterienstamm (Streptococcus mutans), und Zucker oder andere Nährstoffe, die das Wachstum der Bakterien anregen. Wenn diese Bakterien wachsen, produzieren sie ein saures Nebenprodukt, das die Mineralien im Zahnschmelz auflösen und schließlich den Zahn zerstören kann.

Zahnärzte schreiben den drastischen Rückgang der Karies in den letzten Jahrzehnten weitgehend der Verwendung von Fluoridbehandlungen und fluoridiertem Wasser zu. Ein Bericht weist darauf hin, dass in den Vereinigten Staaten die durchschnittliche Inzidenz von Karies bei Kindern im Alter von 5-7 Jahren von 7,1 % in den 70er Jahren auf 2,5 % in den 90er Jahren zurückgegangen ist. Ähnliche Verbesserungen wurden in fast allen Altersgruppen dokumentiert. Dennoch bleibt Karies die häufigste ansteckende Kinderkrankheit und Fluoridbehandlungen bleiben ein wichtiges Instrument im Kampf gegen Karies.

Fluorid ist eigentlich eine Form des Elements Fluor. In seiner elementaren Form ist Fluor ein giftiges Gas, aber wenn es mit anderen Verbindungen, wie Zinn, chemisch reagiert wird, findet es neue Anwendungsmöglichkeiten im Kampf gegen Hohlräume. Im Mund wird Fluorid mit Speichel verdünnt und in bakterieller Plaque auf der Zahnoberfläche abgelagert. Hier schützt es den Zahn auf zwei Arten. Erstens hemmt es das Bakterienwachstum direkt, sodass weniger Säure im Mund produziert wird. Zweitens wird das im Zahnbelag gespeicherte Fluorid freigesetzt, wenn die Bakterien genügend Säure produzieren, um das Säure-Basen-Gleichgewicht des Zahns zu senken. Dabei diffundiert Fluorid durch winzige Poren im Zahnschmelz in den Zahn. Fluoridionen ersetzen die Hydroxylionen der Hydroxylapatitkristalle, die Teil des Zahnschmelzes sind, und bilden eine neue Verbindung namens Fluorapatit. Diese Form des Zahnschmelzes ist in den von Mundbakterien produzierten Säuren weniger löslich und trägt daher zum Schutz der Zähne vor Karies bei.

Verlauf

Frederick S. McKay, ein Zahnarzt, der Anfang des 20. Jahrhunderts in Colorado Springs, Colorado, praktizierte, war der erste, der entdeckte, dass Fluorid ein wirksamer Bekämpfer von Karies ist. McKay bemerkte, dass viele seiner Patienten gesprenkelten Zahnschmelz oder braune Flecken auf den Zähnen hatten. 1916 fanden McKay und seine Forscher heraus, dass die Sprenkelung durch etwas im Trinkwasser der Patienten verursacht wurde. Er brauchte weitere 12 Jahre, um zu verstehen, wie dieser Effekt mit Karies zusammenhängt, und weitere drei Jahre, um den chemischen Mechanismus zu erkennen, der diese Veränderung verursacht. Schließlich bestätigte McKay im Jahr 1931, dass Patienten mit fleckigen Zähnen Wasser mit einem ungewöhnlich hohen Gehalt an natürlich vorkommendem Fluorid tranken. Dieser Zusammenhang wurde in den 1930er und 1940er Jahren genauer untersucht und gipfelte in der Feststellung, dass ein Teil pro Million der ideale Fluoridgehalt im Trinkwasser ist, der den Zerfall erheblich reduziert, aber keine Sprenkelung verursacht.

Diese Forschung führte zur Umsetzung eines Fluoridierungsprogramms durch die Bundesregierung, und Anfang der 1950er Jahre hatten die meisten Gemeinden der Vereinigten Staaten mit einem öffentlichen Wassersystem fluoridbehandeltes Wasser angenommen. Die Idee, Fluorid in Mundpflegeprodukten zu verwenden, begann 1956, als Procter and Gamble "Crest with Fluoristan" auf den Markt brachte. Seit den 1950er Jahren wurden zahlreiche fluoridhaltige Produkte sowohl für den allgemeinen Markt als auch für Zahnärzte eingeführt.

Obwohl Fluorid seit Jahrzehnten verwendet wird, gibt es auch heute noch Bedenken hinsichtlich seiner gesundheitlichen Auswirkungen. Obwohl die Chemie nicht vollständig verstanden ist, glauben Forscher, dass ein hoher Fluoridgehalt die natürliche Bildung von Zahnschmelz unterbrechen kann. Sie vermuten, dass zu viel Fluorid zu einer Hypomineralisierung führt, die zu dem für Fluorose charakteristischen kalkigen, trüben oder undurchsichtigen Aussehen führt. Während Befürworter der Zahnmedizin behaupten, dass Fluorid größtenteils für eine verbesserte Zahngesundheit verantwortlich ist, gibt es einige, die behaupten, dass es eine Form von Knochenkrebs verursachen kann. In den 1980er Jahren fand eine Studie des National Toxicology Program "zweideutige Beweise" für Karzinogenität, basierend auf Tests an Ratten. Das Gremium kam jedoch schließlich zu dem Schluss, dass es keine soliden Daten gab, die Krebs, einschließlich Osteosarkom, direkt mit Fluoridierung in Verbindung brachten.

Sowohl die US- als auch die British Dental Association empfehlen weiterhin, dass sowohl Erwachsene als auch Kinder zweimal täglich mit fluoridhaltiger Zahnpasta putzen, aber sie empfehlen auch, dass Kinder die Zahnpasta nicht schlucken sollten, um das Risiko einer Fluorose zu verringern. Das Thema bleibt ein heißes Thema der politischen Debatte.

Rohstoffe

Es gibt eine Vielzahl von Fluoridverbindungen, die von der Food and Drug Administration (FDA) für die Verwendung in Mundpflegeprodukten zugelassen sind. Fluorid-Inhaltsstoffe werden nach Art des Produkts, in dem sie verwendet werden dürfen, und nach dem Prozentsatz aufgeführt, der in der Formel enthalten sein muss.

Zahnpasta. Natriumfluorid:0,22 %; Natriummonofluorphosphat:0,76%; Zinn(II)-fluorid:0,4%.

Behandlungsspülung. (Der pH-Wert oder das Säure-Basen-Gleichgewicht der Formel kann die Funktionalität des Fluorids beeinflussen. Je höher der pH-Wert des Produkts, desto mehr Säure enthält es. Je niedriger der pH-Wert, desto basischer ist es.) Natriumfluorid angesäuert mit eine Mischung aus einbasigem Natriumphosphat und Phosphorsäure bis zu einer Konzentration von 0,1 molaren Phosphationen und einem pH von 3,0–4,5, was eine effektive Fluoridionenkonzentration von 0,02% ergibt; Natriumfluorid, angesäuert mit einer Mischung aus Natriumphosphat, diabasischer und Phosphorsäure auf einen pH von 3,5, was eine effektive Fluoridionenkonzentration von 0,01% ergibt; 0,02% wässrige Natriumfluoridlösung mit einem pH-Wert von ungefähr 7; 0,05%ige wässrige Natriumfluoridlösung mit einem pH-Wert von ungefähr 7; Natriumfluoridkonzentrat mit geeigneten Anweisungen zum Mischen mit Wasser vor der Verwendung, um eine 0,02% oder 0,05%ige wässrige Lösung mit einem pH-Wert von ungefähr 7 zu ergeben; Zinnfluoridkonzentrat, das in stabiler Form vertrieben wird und eine angemessene Anleitung zum Mischen mit Wasser enthält, unmittelbar vor der Verwendung, um eine 0,1%ige wässrige Lösung zu erhalten.

Behandlungsgel. Zinn(II)-fluorid:0,4%.

Neben Fluorid enthalten diese Produkte eine Vielzahl anderer Inhaltsstoffe, darunter Lösungsmittel, Verdickungsmittel und pH-Kontrollmittel. Lösungsmittel umfassen Wasser oder Glycerin, die aus Gründen der Wirksamkeit, Sicherheit und Kosten als Träger verwendet werden. Deionisiertes oder demineralisiertes Wasser wird verwendet, um zu verhindern, dass unerwünschte Mineralien die Leistung oder Stabilität des Produkts beeinträchtigen. Die Wasserkonzentration in der Formel kann 90% oder mehr betragen.

Zur Kontrolle der Viskosität werden Verdickungsmittel zugegeben. Diese umfassen Xanthan, Carrageenan und verschiedene andere Gummis und Polymere, die in Konzentrationen zwischen 0,1-2,0% verwendet werden.

Aromen und Farben werden hinzugefügt, um die Produkte attraktiver zu machen. Beliebte Geschmacksrichtungen sind Minze, Kaugummi und Traube, und diese werden mit einigen Zehntelprozent hinzugefügt. Farbstoffe werden verwendet, um Farbe auf sehr niedrigem Niveau (weniger als ein Hundertstel Prozent) zu verleihen. Da das Produkt versehentlich verschluckt werden kann, müssen diese Farbstoffe für die Verwendung in Lebensmitteln zugelassen sein.

Konservierungsstoffe werden bei Bedarf hinzugefügt. Abhängig vom pH-Wert des Produkts können sie erforderlich sein, um das Wachstum von Schimmel oder Bakterien im Produkt während der Lagerung im Regal zu verhindern. Ein oder zwei Zehntel Prozent sind eine typische Verwendungsmenge für ein Konservierungsmittel.

Organische Säuren, wie Phosphorsäure, können hinzugefügt werden, um den pH-Wert des Produkts zu kontrollieren. Manche Die Fluoridbestandteile werden gemischt und in Behälter verteilt. Fluoridformen erfordern einen niedrigen pH-Wert, um funktionsfähig zu sein. Diese werden ebenfalls mit einigen Zehntelprozenten addiert.

Design

Fluoridbehandlungen sind so konzipiert, dass eine angemessene Fluoridkonzentration bei einem pH-Wert bereitgestellt wird, der die richtige Menge an Fluoridablagerungen auf den Zähnen unterstützt. Wenn der Fluoridspiegel zu niedrig ist, ist die Behandlung nicht wirksam; wenn er zu hoch ist, können die Patienten versehentlich vergiftet werden. In den Vereinigten Staaten wurden Gesetze erlassen, um sicherzustellen, dass diese Produkte sicher und wirksam sind. Die FDA reguliert sie entweder als rezeptfreie (OTC) Medikamente oder als professionelle Produkte zur Verwendung durch Zahnärzte. Darüber hinaus begrenzt die FDA die Größe kommerziell erhältlicher Produkte, um die Möglichkeit einer versehentlichen Überdosierung zu verringern. Schließlich legt die Organisation die Kennzeichnungsanforderungen für alle kommerziellen Produkte und einige Aspekte von professionellen Produkten fest. Diese Anforderungen müssen bei der Gestaltung von Fluoridbehandlungen am meisten berücksichtigt werden.

OTC-fluoridhaltige Medikamente umfassen Zahnpasta und Mundspülung. Professionelle Produkte sind konzentrierter und können entweder als Gel, Schaum oder Flüssigkeit aufgetragen werden. Sie können so konzipiert sein, dass sie mit Kunststoffschienen angewendet werden, die um die Zähne passen. Abhängig von der Art des zu formulierenden Produkts kann der Entwicklungschemiker aus mehreren Arten von FDA-zugelassenen Wirkstoffen wählen. Auch diese regulatorischen Faktoren müssen bei der Produktgestaltung berücksichtigt werden.

Wichtige Beispiele für Behandlungsformulierungen sind:angesäuertes Phosphat-Fluorid-Gel mit 1,23% Fluoridionen bei pH 3,5, das so konzipiert ist, dass es während der Platzierung des Tabletts leicht fließt, sich jedoch während der Behandlung verdickt, damit es nicht in den Rachen des Patienten tropft; Natriumfluorid-Gel mit 2 % Fluoridionen bei pH 7,0, zur Verwendung beim Ätzen von Porzellanrestaurationen; Zinn(II)-Fluorid-Flüssigspülung mit 0,63 % Fluorid-Ionen, um Karies vorzubeugen, die Ansammlung von Plaque zu reduzieren und Zahnfleischentzündungen und -blutungen zu reduzieren; APF-Fluoridschaum mit 1,23% Fluoridionen bei pH 3-4,25, entwickelt als einfach zu verwendender aerosolfreier Schaum, der eine versehentliche Einnahme durch den Patienten reduziert.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Stapelverarbeitung

• 1 Das Verfahren zur Herstellung einer fluoridhaltigen Behandlung ähnelt dem Verfahren zur Herstellung anderer Mundpflegeprodukte. Da die meisten in Behandlungen verwendeten Fluoridverbindungen wasserlöslich sind, sind diese Produkte relativ einfach herzustellen. Der Herstellungsprozess beinhaltet einfaches Mischen und erfordert keine speziellen Lösungsmittel oder Emulgierung. Große Chargen können in Edelstahltanks mit einer Größe von bis zu 3.000 gal (11.356 1) hergestellt werden. Der erste Schritt besteht darin, den Batch-Tank mit Wasser oder Glycerin zu befüllen, die den größten Anteil der Formel ausmachen. Das Wasser wird mit einem elektrisch angetriebenen Turbinenmischer gerührt. Die Mischgeschwindigkeit wird computergesteuert, um die Rührbedingungen zu optimieren, wenn andere Zutaten hinzugefügt werden. Obwohl die Herstellungsverfahren sehr unterschiedlich sind, ist es üblich, die Farbe früh im Chargenprozess hinzuzufügen. Die Farbstoffe, die in diesen Produkten verwendet werden, sind hochkonzentriert und wenn versehentlich zu viel Farbstoff hinzugefügt wurde, ist es einfacher und billiger, die Charge zu entsorgen, bevor die teureren Zutaten hinzugefügt wurden.
• 2 Die anderen Zutaten können nacheinander hinzugefügt werden. Abhängig von der Löslichkeit der gewählten Fluoridform kann ein Erhitzen und Abkühlen erforderlich sein, um die Pulver schnell aufzulösen. Während dieses Batching-Prozesses können während des Mischprozesses periodisch Proben entnommen werden, um die Klarheit zu überprüfen. Gegen Ende des Ansatzprozesses werden die pH-Kontrollmittel zugegeben. Sie stellen sicher, dass die Charge das richtige Säure-Basen-Gleichgewicht hat. Aromen werden am Ende des Vorgangs hinzugefügt, wenn sie hitzeempfindlich sind.

Stapelprüfung

• 3 Sobald die Charge abgeschlossen ist, muss sie bewertet werden, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der Spezifikation liegt. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass die Wirkstoffe in der vorgesehenen Konzentration vorhanden sind. Tests wie pH-Analyse, Gewichtsprozentsatz der Feststoffe und Fluoridkonzentration werden verwendet, um die Produktspezifikationen einzuhalten.

Abfüllvorgänge

• 4 Sobald die Charge fertig und freigegeben ist, kann der Abfüllvorgang fortgesetzt werden. Je nach Art des Prozesses kann die Charge direkt aus dem Chargentank abgefüllt oder in einen Sekundärbehälter oder Vorratstank überführt werden. Es werden Hochgeschwindigkeits-Abfüllgeräte verwendet, aber die Abfüllgeschwindigkeit hängt von der Viskosität des Produkts ab. Dünne, flüssige Produkte lassen sich schneller und effizienter abfüllen als dickere Gele.
• 5 Die gefüllte Packung wird einem Fließband zugeführt, wo der Verschluss angebracht wird. Während eine Flasche möglicherweise nur einen einfachen Verschluss zum Verschließen erfordert, können Produkte, die in Tuben oder Schaumspendern verpackt sind, kompliziertere Verschlussmechanismen erfordern. Nachdem das Paket befüllt und der Verschluss angebracht wurde, ist das Gerät bereit für die Endverpackung. Mehrere Einheiten können zusammengeschweißt oder zum Versand in Kartons verpackt werden.

Qualitätskontrolle

Zusätzlich zu den chemischen Tests, die während des Herstellungsprozesses durchgeführt werden, unterliegen Fluoridbehandlungen besonderen Testüberlegungen, um die Produktleistung festzustellen. In der Vergangenheit waren für diese Tests teure klinische Studien am Menschen erforderlich, aber seit 1988 erlaubt das Dental Panel die Verwendung neuer Labortests, um die Wirksamkeit von Fluoridbehandlungen zu bestimmen.

Die Zukunft

Auch wenn die politische Zukunft der Fluoridbehandlung ungewiss sein mag, sind sie weiterhin ein wichtiges Instrument im Kampf gegen Karies. Es gibt neue technologische Fortschritte, die eines Tages zu fluoridfreien Hohlraumbekämpfern führen könnten. Britische Forscher haben ein neues Antikariesmittel entdeckt, das Karies bis zu drei Monate lang stoppt. Ihr neuer Inhaltsstoff ist ein Proteinfragment namens Peptid p1025, das funktioniert, indem es sich an die Zahnoberflächen anheftet, wo sich Karies verursachende Bakterien normalerweise binden. Das Protein verhindert, dass sich Bakterien an den Zähnen festsetzen, sodass sie leicht abgewaschen werden können. Durchbrüche wie dieser könnten eines Tages fluoridfreie Möglichkeiten zur Vorbeugung von Karies bieten.

Weitere Informationen

Bücher

Wolinsky, L. E. "Karies und Kariologie". In Orale Mikrobiologie und Immunologie. 2. Aufl. Hrsg. R. J. Nisengard und M. G. Newman. Philadelphia:W. B. Saunders Company, 1994.

Zeitschriften

Brady, Robert P. und Abbe Goldstein. "Das Vertrauen in Fluorid bewahren." Chemiker &Drogist (24. Mai 1997):24.

"Mundspülung hebt Karies auf." Populäre Mechanik (Februar 2000):15.

"Postmenopausale Osteoporose-Behandlung mit Fluorid." Amerikanischer Hausarzt (Januar 1996):302.

Scheich, Aamir und Alice M. Horowitz. "Vorteile von Fluorid-Zahnpasta." Zeitschrift für Schulgesundheit (Oktober 1999):299.

Andere

Connelly. "Kariesbehandlung mit Fluorid." US-Patent 5738113, 1998.

Randy Schüller