Неинвазивная стоматология: мечта или реальность?

Владимир Белун |
16.09.19
Неинвазивная стоматология: мечта или реальность?
B.H. Clarkson, R.A.M. Exterkate
Анотація

В этой статье рассматриваются различные стратегии профилактики и лечения кариеса, начиная от использования фторидов и наногидроксиапатита. Некоторые из стратегий, сочетающие обработку фтором, кальцием и фосфатом, имеют данные как in vitro, так и in vivo. Эти данные показывают, что они эффективны, если целостность поверхности зуба не нарушена. Как только это структура тканей нарушается и образуется кариозная полость, возникает дискуссия об эффективности неинвазивного метода с точки зрения прекращения поставки питательных веществ микроорганизмам без удаления инфицированных тканей. Обсуждения проводятся с использованием существующих клинических исследований в качестве примеров. Наконец, описаны два новых неинвазивных метода восстановления целостности зуба с использованием кристаллов фторгидроксиапатита. Подчеркивается необходимость в клинических данных в поддержку новых стратегий профилактики и лечения кариеса.

Кариес возникает под воздействием кислотообразующими бактериями, которые метаболизируют углеводы в нашей пище и производят органические кислоты [Geddes, 1975]. Эти кислоты растворяют твердые ткани зубов (карбонированный гидроксиапатит) и постепенно проникают глубже, становясь причиной появления белых пятен и, в конечном итоге, кариозных полостей. К счастью, этот процесс может быть обращен вспять естественным присутствием кальция и фосфатов (происходящих главным образом из слюны), которые могут рекристаллизоваться внутри поражения при благоприятных условиях [Silverstone, 1973]. Чтобы зубы оставались здоровыми, необходим баланс между растворением (деминерализация) и восстановлением (реминерализация) твердых тканей зуба.

Было показано, что фтор играет важную роль в этих процессах. Деминерализация твердых тканей зуба сдерживается присутствием фтора. Фтор также способен увеличивать скорость и объем реминерализации поражений [ten Cate and Duijsters, 1982; ten Cate and Featherstone, 1991; Zero, 2006]. Однако для того, чтобы реминерализация была эффективной, также необходимо, чтобы блоки гидроксиапатита, кальция и фосфата присутствовали в течение периода, который позволет восстанавливать повреждения.

Простого присутствия фтора не всегда достаточно для эффективной реминерализации. Фторид по-прежнему является наиболее часто используемым средством для профилактики кариеса, а фторированные зубные пасты являются наиболее часто используемым средством доставки вещества. Однако, некоторые факторы поставили под сомнение эффективность фтора.

Пищевые привычки быстро меняются [Adair and Popkin, 2005; Johansson et al., 2010], что приводит к более частому потреблению пищи и напитков. Такое поведение приводит к более частым периодам низкого pH в полости рта, что, в свою очередь, приводит к сдвигу в сторону деминерализации в балансе деминерализации и реминерализации. Кроме того, поскольку ортодонтическое лечение становится все более популярным, кариес наблюдается на участках, которые обычно не склонны к образованию кариозных поражений, то есть на щечной поверхности зубов [Heymann and Grauer, 2013].

Первый шаг в профилактике кариеса и лечении очагов поражения заключается в изменении местных условий в зонах риска. Такие изменения могут быть достигнуты путем изменения привычек человека за счет снижения потребления углеводов и улучшения гигиены полости рта. Они также могут быть достигнуты путем введения агентов, которые помогают сместить состав микрофлоры полости рта или баланс де-реминерализации в сторону реминерализации.

Однако, как только заболевание или восстановительное вмешательство нарушают поверхностную целостность кариозного поражения, каковы варианты лечения? Существуют ли перспективные вещества, помимо фтора, которые позволяют усилить реминерализацию и / или обеспечивают неинвазивный подход к восстановлению кавитированных поражений?

Стратегии реминерализации

В последние годы было разработано несколько подходов для увеличения доступности кальция и фосфата в зонах риска. Все они доказали свою эффективность в исследованиях in vitro, но общепризнано, что необходимы клинические данные для подтверждения их эффективности in vivo.

Сочетание кальциевого и фторидного ополаскивателя

Одним из самых ранних подходов в повышении концентраций строительных блоков гидроксиапатита в зубном налете было сочетание ополаскивателей с содержанием кальция фтора. Этот подход был в основном направлен на повышение уровня фтора, а не на увеличение концентрации кальция в бляшке. Несколько авторов [Grande et al., 1997; Vogel et al., 1997; Pessan et al., 2006; Vogel et al., 2006; Chen et al., 2014] продемонстрировали, что использование ополаскивателя с содержанием кальция перед полосканием фтором или зубной пастой с фторидом увеличивало концентрацию ​​фтора в зубном налете и / или слюне. Однако имеются лишь ограниченные данные о кариостатическом эффекте этих повышенных уровней фторида:

Shern et al. [1984] и Schreiber et al. [1988] показали в исследованиях на крысах, что сочетание кислотного ополаскивания фосфата кальция с ополаскиванием фтором приводило к более высокому содержанию фтора в эмали, но не показало значительного дополнительного снижения показателей кариеса по сравнению с одним только ополаскиванием фтором.

Pearce and Moore  [1985] показали, что обогащение минералами в результате эксперимента in situ приводит к большей реминерализации.

Singh и Papas [2009] показали в группе пациентов с ксеростомией, что сочетание перенасыщенного раствора Ca 3 (PO 4) 2 с полосканием 1,1% NaF приводило к более низкому росту кариеса по сравнению со случаями, в которых использовались только полоскания NaF 1,1%. В модели in situ предварительное ополаскивание лактатом кальция перед полосканием NaF показала снижение эрозии эмали по сравнению с одним только полосканием NaF [Turssi et al., 2014].

Глицерофосфат кальция

Другим нефторидным веществом, которое было тщательно изучено, является глицерофосфат кальция (Ca-GP). В обзоре Lynch [2004] были описаны возможные способы действия. Использование Ca-GP может:

  • буферировать рН бляшки;
  • повышать уровень кальция и фосфата в бляшке;
  • взаимодействовать непосредственно с поверхностью зуба.

Было показано, что Ca-GP, добавленный к диете, снижает показатели кариеса в исследованиях на крысах [Grenby, 1973; Grenby and Bull, 1978]. Grenby [1973] показал, что местное применение насыщенного (приблизительно 4%) раствора Ca-GP 3 раза в неделю снижало показатели кариеса у крыс.

Кариостатические эффекты добавления Ca-GP к средствам для чистки зубов были изучены в 2 крупных клинических испытаниях. В 3-летнем клиническом исследовании Naylor and Glass [1979] комбинированное средство для чистки зубов Ca-GP/монофторфосфат натрия (SMFP) не показало дополнительного эффекта по сравнению с простым SMFP средством для чистки. Однако в 4-летнем исследовании Mainwaring и Naylor [1983] добавление Ca-GP в средство для чистки зубов SMFP показало дополнительный эффект.

В последние годы были получены только ограниченные дополнительные данные. Lynch and ten Cate [2006] изучали влияние Ca-GP на деминерализацию эмали и дентина на модели биопленки in vitro. Ca-GP показал наибольшее влияние на деминерализацию, когда был введен до введения сахарозы. Введение вместе с или после сахарозы было менее эффективным в снижении деминерализации.

Zaze et al. [2014] показали в исследовании in situ, что добавление 0,25% Ca-GP к F-средствам для ухода за зубами на 500 ч / млн приводило к усиленной реминерализации по сравнению с F-средством для чистки зубов на 500 ч / млн. Комбинация F-Ca-GP привела к аналогичному приросту минералов, как и F-зубная паста с концентрацией 1100 ч / млн.

Общие данные свидетельствуют о кариостатическом эффекте Ca-GP; Тем не менее, исследования, подтверждающие роль Ca-GP в лечении кариеса, ограничены.

Триметафосфат

Триметафосфат (TMP) изучался в нескольких клинических исследованиях. Stadtler et al. [1996] показали, что средство для ухода за зубами с 3% TMP обладает более сильным эффектом снижения кариеса по сравнению с нефторидной контрольной группой. O’Mullane et al. [1997] показали, что в 3-летнем клиническом испытании не было никакого дополнительного эффекта снижения кариеса 3% TMP при добавлении к зубной пасте NaF с 1000 или 1500 ppm.

В последние годы интерес к TMP возобновился, как возможному способу снижения содержания фтора в средствах для чистки зубов. Несколько исследований in vitro [Takeshita et al., 2009; Delbem et al., 2012; Favretto et al., 2013] продемонстрировали, что добавление TMP к фториду привело к повышению эффективности групп с низким F. Это указывает на то, что комбинация TMP и F позволила бы снизить концентрации F без потери эффективности, но в настоящее время нет клинических данных, подтверждающих это in vitro в доступе.

Стабилизированный казеином фосфопептидом аморфный фосфат кальция

Возможно, одним из наиболее изученных соединений, применимых для смещения баланса де-реминерализации, является стабилизированный казеином фосфопептид-стабилизированный аморфный фосфат кальция (ACP-CPP) [Cochrane and Reynolds, 2012]. Препарат нацелен на снижение деминерализации и усиление реминерализации за счет увеличения биодоступности кальция и фосфата в зонах риска.

Многочисленные исследования in vitro показали эффективность ACP-CPP, но до последних лет количество клинических исследований было ограниченным. В двух обзорных статьях [Cochrane and Reynolds, 2012; Nongonierma and Fitzgerald, 2012], был представлен обширный обзор клинических исследований использования ACP-CPP для профилактики или обращения кариеса.

  1. Hay and Thomson [2002] показали, что промывание казеин-производной кальций-фосфатной кислотой было столь же эффективным, как и промывание 0,05% NaF в группе пациентов с дисфункцией слюнных желез.
  2. Морган и соавт. [2008] сравнивали эффект ACP-CPP-содержащей жевательной резинки, не содержащей сахара, с обычной жевательной резинкой, не содержащей сахара, в большой группе учащихся средних школ. Несмотря на низкую распространенность кариеса, авторы показали, что резинка ACP-CPP замедляет прогрессирование поражения и усиливает регрессию поражения. Однако следует отметить, что примерно 95% исследованных поверхностей были здоровыми (целостными) и оставались в таком состоянии в течение 24-месячного экспериментального периода.
  3. Rao et al. [2009] показали в клиническом исследовании, что зубная паста с 2% ACP-CPP продемонстрировала эффективность, сравнимую с 1190 ppm F (в виде SMFP) в 24-месячном клиническом исследовании.

В последние годы ACP-CPP также использовали для лечения пациентов с белыми пятнами на щечной поверхности зубов, возникшими в результате ортодонтического лечения. Andersson et al. [2007] показали, что регрессия белых пятен с использованием клинической оценки (Andersson) была выше при использовании ACP-CPP в сравнении с 0,05% ополаскиванием NaF. При использовании fluorescence E (Diagnodent ®) оба метода статистически не различались по своей эффективности. Bailey et al. [2009] показали, что крем ACP-CPP превосходит крем плацебо в отношении регрессии поражения белых пятен, с оценкой ICDAS II 2 или 3 на исходном уровне, через 12 недель после снятия брекетов. Beerens et al. [2010] не смогли показать положительного влияния крема ACP-CPP на регрессию поражения через 12 недель после снятия брекетов по сравнению с обычными процедурами гигиены полости рта без дополнительной обработки кремом. Обнаружение, которое было подтверждено в исследовании Brochner et al. [2011]: крем ACP-CPP в сочетании с регулярным использованием фторированной зубной пасты не превосходил одиночного использования фторированной зубной пасты в 4-недельном исследовании.

Наногидроксиапатит

Относительно новым подходом к увеличению биодоступности кальция и фосфата является использование наноразмерных частиц гидроксиапатита. Hannig и Hannig [2012] представили обзор наночастиц в терапии кариеса. Хотя были получены обнадеживающие результаты in vitro [Huang et al., 2009, 2010, 2011; Choppe., 2011; Chen et al., 2013; Besinis et al., 2014], клинические данные все еще скудны. Najibfard  et al. [2011] измеряли реминерализацию предварительно размягченных эмалевых блоков в исследовании in situ. Они показали, что 5% наногидроксиапатитовая и 10% наногидроксиапатитовая зубная паста имеют то же влияние, что и зубная паста F с концентрацией 1100 ч / млн в реминерализации эмалевых блоков в течение 28-дневного периода in situ. Кроме того, было продемонстрировано, что зубная паста из 10% наногидроксиапатита предотвращает деминерализацию здорового эмалевого блока, который также был помещен in situ в течение 28 дней.

Из этого обсуждения видно, что профилактика кариеса и восстановление кариозных поражений не могут быть гарантированы. Итак, какие стратегии можно использовать, если профилактика и лечение кариеса не приносят удовлетворительных результатов?

Неинвазивное реставрационное лечение

Классическое лечение кариозных поражений в целом сводится к полному удалению инфицированных тканей. Движение в конце 1990-х и начале 2000-х годов, называемое минимально инвазивной стоматологией, не было общепринятым во всем мире. Удаление всей кариозной ткани, за исключением случаев непрямого покрытия пульпы, спорное, и будет обсуждаться позже. Тем не менее полная обработка полости остается стандартом лечения.

Однако, зная, что кариес является бактериальным заболеванием, а бактерии не могут метаболизировать без поступления питательных веществ, возможно ли, что в арсенале клинициста есть место для процедуры под названием «неинвазивная стоматология»?

Это не совсем новая концепция. Как клиницистов, нас учат оставлять «активный» кариес в полости, (если пульпа будет вскрыта при очистке от инфицированных тканей) и помещение реставрации для герметизации полости. Смысл в том, чтобы перекрыть доступ питательных веществ к бактериям. Это делает микроорганизмы нежизнеспособными, и пульпа может выжить. Почему эта стратегия не применяется к пораженной ткани во всех кариозных полостях, если структурная целостность зуба не нарушена и не нуждается в поддержке? Даже при таком сценарии, необходимо ли удалить всю пораженную ткань?

Существуют клинические данные, подтверждающие, что кариес можно контролировать и предотвращать его прогрессирование путем ингибирования метаболизма бактерий:

  • ранние исследования Handleman, которые показали уменьшение жизнеспособных бактерий в кариозном дентине после повторного 6-месячного забора образца из герметичной ткани [Handleman et al. 1973];
  • основополагающее 10-летнее исследование Mertz-Fairhurst et al. [1998] предотвращения прогрессирования кариеса путем герметизации кариозных поражений и использования техники «Холла», в которой используются коронки из нержавеющей стали для восстановления молочных зубов без удаления кариеса [Innes et al., 2007].

Кроме того, процесс восстановления зубов имеет свои риски, как сообщает Anusavice [1995]. Он упомянул увеличение размера полости во время восстановления зубов, ятрогенное повреждение поверхности соседних зубов и 72% -ную вероятность оставления кариозной ткани в подготовленной полости! Таким образом, неинвазивный подход к лечению и профилактике кариеса может показаться клинически приемлемым, но это будет означать изменение парадигмы в нашей образовательно-реставрационной миссии. Очевидно, что выбор не просто черно-белый, и в случаях, когда нарушается структурная целостность, может потребоваться удаление некоторой, но не всей кариозной ткани, чтобы обеспечить достаточный объем материала для поддержки оставшихся тканей зуба.

Успех неинвазивного лечения будет зависеть от герметизма полости [Mertz-Fairhurst et al., 1998]. Появление технологий кислотного самопротравливания и тотального травления перед размещением композитной реставрации должно гарантировать герметичность, если врачи уделяют достаточно внимания этой детали. Тем не менее, ни одна стоматологическая процедура не является на 100% успешной. Потому должны быть разработаны реставрационные/профилактические материалы для профилактики кариеса, чтобы минимизировать неудачи неинвазивной техники. Наиболее вероятные кандидаты на такие материалы - умные, биологически активные материалы.

Реставрационные материалы в целом и продолжают разрабатываться так, чтобы «заполнить дыру» материалом. Материал должен обладать оптимальными механическими свойствами и эстетичностью. Меньшее внимание уделяется тому, чтобы сделать их биологически активными, за исключением введения высвобождающих фтор соединений и, возможно, кальция и фосфата. То же относится и к профилактическим материалам и методам лечения кариеса. Умный восстанавливающий / предотвращающий кариес материал будет реагировать на изменения в полости рта, например, на pH, а биологически активный - на бактериальную и клеточную активность. Умные, биоактивные неинвазивные реставрационные материалы должны обладать этими возможностями, и, самое главное, они должны герметизировать края полости. Кроме того, препараты должны быть просты в применении, нетоксичны, биосовместимы, недороги и эстетичны. Может ли такой материал быть спроектирован, изготовлен, испытан и достичь клинической приемлемости?

Похоже, что «новые» материалы и методы лечения по-прежнему сосредоточены на восстановлении кариозных поражений без подключения умных, биологически активных веществ, упомянутых ранее. Использование самоорганизующихся молекул для проникновения в кариозные поражения и притягивания кальция [Kirkham et al., 2007; Brunton et al., 2013], а также методика ICON, в которой для восстановления очагов используется проникновение смолы [Meyer-Lueckel and Paris, 2008; Rocha Gomes Torres et al., 2011], являются микроинвазивными процедурами. Обе эти методики требуют удаления путем травления поверхностной зоны эмалевых повреждений, чтобы обеспечить проникновение в пораженный участок. Это не вполне охватывает концепцию неинвазивной стоматологии.

Ближе к неинвазивной «мечте» можно считать использование фосфорилированных пептидов, которые используются для проникновения в очаги поражения и привлечения кальция [Yang et al., 2014]. В профилактике кариеса использование веществ с высвобождением частиц, содержащих кальций / фосфор / фторид и использование слизистой оболочки полости рта в качестве платформы для доставки, все еще остается неиспользованным.

Даже в области нанотехнологий использование функционализированных дендримеров для доставки веществ, предотвращающих кариес, и / или изменения поверхностной активности твердых тканей зуба для стимулирования поверхностного проникновения поражений и предотвращения образования биопленки остается непроверенным. Это может быть связано либо с ценой, либо с невысказанной мыслью о том, что это «все равно что забивать гвозди микроскопом».

Фторгидроксиапатитовые композиты

За последние несколько лет был разработан процесс синтеза эмалеподобных кристаллов и поверхностей [Chen et al., 2006]. Кристаллы фторгидроксиапатита (FOHA) и поверхности, полученные в результате этого процесса, привели к разработке ряда прототипов, которые могут позволить неинвазивной стоматологии стать реальностью, а не мечтой.

Эти кристаллы обладают способностью выделять кальций, фосфор и фторид при снижении pH в ротовой среде, а высвобождение ионов замедляется при повышении pH. Приливы и отливы из кристаллов указывают на «умный» материал, который реагирует на изменение pH в биопленке зуба.

Кристаллы FOHA и поверхности имеют другие свойства:

  • они являются антибактериальными [AlHilou et al., в печати];
  • они стимулируют клеточную активность различных линий стволовых клеток, включая стволовые клетки зубной пульпы [Liu et al., 2010, 2011, 2012];
  • они нетоксичны;
  • они предотвращают развитие кариеса в условиях in vitro [Clark et al., 2013] и являются биосовместимыми с фибробластами десны.

Это некоторые из идеальных свойств для использования в качестве наполнителя для стоматологического материала. Однако эти кристаллы и поверхности нуждаются в носителе.

Повторимся: успех неинвазивных стоматологических продуктов и методов лечения зависит от эффективной герметизации на границе материала и полость. Таким образом, включение кристаллов FOHA в самопротравливание или обычную смолу позволило бы получить «умный» эмалевый материал, который можно подкрашивать в любой цвет зуба и эффективно герметизировать полость [Czajka -Jakubowska and Clarkson, 2014] без необходимости при небольших повреждениях удалять любую пораженную ткань. «Покрасочная эмаль», содержащая 20-30% по массе наполнителя смеси нано / микрокристаллов, позволяет материалу иметь вязкость, которую легко наносить. Там, где структурная целостность зуба была нарушена, а оставшаяся ткань нуждается в поддержке, можно использовать обычную смолу, совместимую с «наносимой эмалью», заполненную на 60–70% по весу [Czajka-Jakubowska and Clarkson, 2014], а затем материал «эмали», нанесенный для герметизации краев полости.

Однако для того, чтобы эта комбинация кристалл/смола была биологически активной, а не инертной, необходимо высвобождение ионов из отвержденной FOHA/смолы. Этот процесс наблюдается, даже если кристаллы силанированы [Czajka-Jakubowska and Clarkson, 2014]. Это шаг к неинвазивной терапии в случае, если речь идет о трещинах, щечных и язычных поверхностях. Однако, методика трудно применима в межзубных областях.

Комбинация FOHA Crystal/Euradgit

Расширение использования кристаллов FOHA заключается в их включении в полимерный носитель, называемый Euradgit. Этот материал используется для покрытия таблеток для предотвращения раздражения желудка. Поэтому Федеральное управление по лекарственным препаратам одобрило вещество для использования человеком.

Полученная комбинация FOHA/Euradgit позволяет получить гибкую пластинку, которую можно отформовать на любую поверхность зуба и разрезать ножницами до любой формы. Затем ее можно приклеить к поверхности зуба или обработать спиртом, что делает пластинку липкой, после чего ее можно нанести на поверхность зуба. Затем спирт испаряется, и пластинка прочно прилипает к поверхности зуба. Технология может рассматриваться как еще один неинвазивный вариант лечения кариозных гладких поверхностей [Czajka-Jakubowska and Clarkson, 2014]. В тех случаях, когда нарушается структурная целостность зуба и необходимо удалить часть, но не всю пораженную ткань, можно использовать комбинацию соединения FOHA и FOHA / Euradgit.

Заключительные замечания

В этой статье был описан ряд подходов к смещению баланса де-реминерализации в сторону реминерализации. Открытым остается вопрос: является ли введение новых антикариозных средств лишь способом замедлить прогрессирование кариеса, или они все же способствуют восстановлению очага поражения. Последнее значительно улучшит возможности клиницистов воздерживаться от реставрационного лечения. Однако, даже если требуется реставрационное лечение, эта статья представила 2 новых материала-прототипа, которые могут быть использованы при неинвазивной реставрации зубов. Не следует также забывать, что описанные кристаллы выделяют ионы, оказывающие профилактическое воздействие на соседних поверхностях зубов и на границе материал / зуб. Эти материалы-прототипы могут служить моделью неинвазивного, биологически активного реставрационного и профилактического стоматологического материала.

К сожалению, нет данных о клинической эффективности этих новых препаратов в лечении кариозных поражений. Необходимы дополнительные исследования, направленные на измерение клинической эффективности. Простая демонстрация положительного эффекта в исследованиях in vitro не является гарантией действительного положительного эффекта в полости рта. Полость рта является сложной средой. Следовательно, средства, предотвращающие кариес, должны проявлять субстантивность, они должны находиться в зоне риска и конкурировать с другими естественно доступными молекулами. В моделях in vitro обычно не хватает сложности, с которой могут столкнуться профилактические/восстанавливающие препараты в полости рта.