Czytelnia Medyczna » Nowa Stomatologia » 2/2008 » Wpływ stosowania środków wybielających na powstawanie zmian erozyjnych szkliwa

- reklama -

Fitomed
kosmetyki ziołowe

Usługi na jak najwyżym poziomie - serwis narciarski Warszawa

- reklama -

*Agnieszka Mielczarek¹, Anna Kwiatkowska¹, Izabela Strużycka¹, Mirosław Kwaśny²

Wpływ stosowania środków wybielających na powstawanie zmian erozyjnych szkliwa

The effect of tooth whitening procedure on susceptibility of enamel to acid erosion

¹ Zakład Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Elżbieta Jodkowska
² Zakład Technologii Optoelektronicznej Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie
Kierownik Zakładu: dr n. tech. Mirosław Kwaśny

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Stomatologia wieku rozwojowego

Protetyka stomatologiczna podręcznik dla studentów

Podręcznik dla asystentek i higienistek stomatologicznych

Korekta barwy uzębienia jest jednym z podstawowych elementów nowoczesnej stomatologii estetycznej. W ostatnich latach znacznie wzrosło zapotrzebowanie na tego typu zabiegi w populacji polskiej. Wraz z pojawieniem się na rynku szerokiej gamy preparatów do wybielania zębów, przeznaczonych zarówno do samodzielnej aplikacji pod nadzorem lekarza, jak i do stosowania w gabinecie zwiększyła się częstotliwość stosowania środków wybielających. Najbardziej skuteczne preparaty wybielające zawierają nadtlenek wodoru, w stężeniu wahającym się od 5,5% do 38%. Występuje on w czystej postaci lub w połączeniu z innymi solami np. jako nadtlenek mocznika lub nadtlenek sodu (1, 2).

Wybielanie stanowi proces chemiczny, w którym podstawową zasadą jest stopniowe utlenianie barwników chromogennych. Dokładny mechanizm transportu nadtlenku wodoru w głąb tkanek zęba jest wciąż dyskutowany. Penetracja preparatu odbywa się prawdopodobnie poprzez szczeliny w pryzmatach szkliwnych, działanie konwekcyjne lub klasyczną dyfuzję opartą na losowym doborze toru poruszania się cząsteczek (3).

Zapewnienie stabilizacji preparatów wybielających możliwe jest dzięki ich produkcji w formie żelu lub zawiesiny o niskim pH (4). Powstaje więc pytanie czy po zastosowaniu środków wybielających zmienia się struktura szkliwa, a tym samym zwiększa się jego podatność na patologiczne procesy zachodzące w kwaśnym środowisku. Niektórzy autorzy wykazali jednoznacznie tworzenie się mikrozagłębień na powierzchni szkliwa oraz przenikanie mikromolekuł H₂O₂ przez pory szkliwa do jego wnętrza (5). Badania Zantnera i wsp. (2007) potwierdziły znaczącą redukcję twardości szkliwa po zastosowaniu procedur wybielających (6). Wiele opracowań nie potwierdza jednak istnienia zmian w strukturze szkliwa po zastosowaniu środków zawierających nadtlenek wodoru (7, 8, 9). Znamiennym czynnikiem, uniemożliwiającym jednoznaczne rozwiązanie tego problemu jest różnorodność prezentowanych procedur badawczych, w tym rodzaju preparatów, czasu i warunków aplikacji.

Celem niniejszej pracy była ocena podatności szkliwa poddanego procedurom wybielającym w warunkach in vitro na powstawanie zmian erozyjnych.

Materiał i metodyka

Jako materiał wykorzystano ludzkie zęby usunięte z różnych wskazań stomatologicznych. Do badań zakwalifikowano zęby bez widocznych uszkodzeń, zmian próchnicowych i wypełnień. Po ekstrakcji zęby płukano pod bieżącą wodą, oczyszczano mechanicznie i przechowywano w roztworze wody destylowanej z dodatkiem kryształków tymolu. Oczyszczone i utrwalone zęby wykorzystywano do dalszych badań w postaci próbek z eksponowaną powierzchnią szkliwa. Przygotowano 30 próbek w kształcie walców o przekroju 4 mm zatopionych w bloczkach akrylowych (Durabase), które następnie numerowano, płukano w myjce ultradźwiękowej, szlifowano oraz polerowano ostatecznie pastą polerską z nasypem ziarna 0,3 ?m.

Barwę próbek oceniano przed i po zabiegach wybielania. Głównym elementem układu pomiarowego był spektrometr CCD Ocean Optics S 2000 (National Instruments Corporation, Austin, USA) ze światłowodową końcówką pomiarową. Na początku pomiarów zmierzono widmo światła rozproszonego na wzorcu bieli – tlenku baru. Pomiaru widma światła rozproszonego na próbkach szkliwa dokonano w centralnym punkcie próbki na obszarze ok. 1 mm². Widma próbek szkliwa dzielono przez widmo tlenku baru. Następnie obliczono składowe trójchromatyczne barwy w układzie XYZ (CIE 1931) dla światła dziennego (światła o temperaturze barwowej 6500 K). Składowe XYZ transformowano do układu Lab.

Mikrotwardość szkliwa (MH) oceniono z użyciem mikrotwardościomierza Vickersa (HMV-2000, Shimatsu, Kyoto, Japan), przy obciążeniu 200 gram, w czasie 10 s. Pomiarów dokonano w pięciu określonych rejonach próbek, a otrzymane wyniki ostatecznie uśredniano.

Pomiary struktury geometrycznej powierzchni (SGP) przeprowadzono metodą stykową wykorzystując profilometr PGM-1C (IOS, Kraków, Polska), będący elementem modułowego systemu do pomiaru topografii powierzchni. Oceniono chropowatość badanej powierzchni analizując współczynnik Ra.

Po wykonaniu wstępnych pomiarów, w oparciu o wyniki mikrotwardości, dokonano randomizacji materiału badawczego, wyodrębniając 2 grupy badawcze:

I. grupa – testowa (15 próbek) – poddana działaniu preparatu wybielającego w postaci pasków Crest Whitestrips Supreme (CWSS) – 14% H₂O₂ (Procter and Gamble, Cincinnati, Ohio, USA), przed inicjowaniem zmian erozyjnych.

II. grupa – kontrolna (15 próbek) – nie poddawana zabiegom wybielania przed inicjowaniem zmian erozyjnych.

We wstępnej fazie eksperymentu, dla ujednolicenia charakteru próbek pod względem utraty związków mineralnych – w tym fluoru, w wyniku polerowania powierzchni szkliwa, próbki przechowywano w 25% zawiesinie pasty do zębów Blend a med Complite 7 (Procter & Gamble), przez okres 10 minut, a następnie inkubowano w mieszaninie ludzkiej śliny w temperaturze 37°C przez 24h i płukano przesyconym roztworem hydroksyapatytu (HA). Próbki zakwalifikowane do grupy testowej (I) wybielano, naklejając paski Crest Whitestrips Supreme na osuszone powierzchnie szkliwa, inkubowano w cieplarce w temperaturze 37°C przez okres 30 minut, a następnie płukano H₂O i osuszano. Powyższe procedury powtarzano 10-krotnie. Po zakończeniu zabiegów wybielających ponownie oceniono mikrotwardość i chropowatość powierzchni szkliwa.

Przed podjęciem próby inicjowania zmian erozyjnych próbki ponownie poddano działaniu zawiesiny pasty do zębów, inkubacji w ludzkiej ślinie i płukaniu HA. Zmiany demineralizacyjne wywoływano aplikując na powierzchnie wszystkich badanych próbek po 100 ?l odgazowanego napoju Coca-Cola (Coca-Cola HBC, Polska) o pH 2,69. Płyn pozostawiono na powierzchni próbek przez 5 minut, po czym płukano H₂O. W fazie końcowej wszystkie próbki osuszono miękkimi, bezpyłowymi bibułami absorpcyjnymi Kimwipes (Kimberly-Clark, Ontario, Kanada), a następnie dokonano ponownej oceny profilu powierzchni i mikrotwardości szkliwa. Analizy statystyczne przeprowadzono w oparciu o oprogramowanie komputerowe STATISTICA V.6.1 (StatSoft, Polska). Przyjęto 5% błąd wnioskowania i związany z nim poziom istotności p<0,05 wskazujący na istnienie istotnych statystycznie różnic bądź zależności.

Schemat przebiegu eksperymentu przedstawiono na rycinie 1.

Ryc. 1. Schemat przebiegu procedur badawczych.

Wyniki

Istotnym elementem badań była ocena stopnia zmiany barwy ocenianych próbek szkliwa. Wyniki obrazujące stopień zmiany koloru przedstawiono w tabeli 1. Dane dotyczące grupy testowej sugerują jednoznacznie zmianę parametrów Lab w kierunku wzrostu średniej wartości jasności (L*) z 74,6 do 82,3, oraz spadku średniego poziomu parametru b* z 8,32 do 5,97. Ocena zmiany nasycenia barwy czerwonej w próbkach grupy testowej, wykazała spadek składowej (a*) z 0,65 do 0,42. Analiza powyższych parametrów dowodzi, że próbki grupy testowej uległy rozjaśnieniu i zmniejszyło się ich zażółcenie. Równocześnie zaobserwowano nieznaczną zmianę parametrów barwy (Lab) w grupie kontrolnej. Stwierdzono zmiany w kierunku wzrostu jasności i spadku żółci badanych próbek. Tendencje te nie były jednak istotne statystycznie.

Tabela 1. Zmiana koloru (Cielab) w grupie testowej i kontrolnej.

Grupa	Barwa	L	a	b
test	początkowa	74,6	0,65	8,32
test	końcowa	82,3	0,42	5,97
kontrola	początkowa	77,3	0,71	8,91
kontrola	końcowa	79,1	0,39	9,42

Ocena mikrotwardości badanych próbek szkliwa wykazała, że średni poziom twardości wynosił w badaniu wstępnym 288,7 (±13,3) i wahał się w granicach 266,8 – 322,2.

Wyniki badań twardości szkliwa uzyskane w poszczególnych fazach eksperymentu zaprezentowano w tabeli 2. Z danych wynika, że średnie parametry twardości szkliwa w grupie testowej wzrosły nieznacznie po wdrożeniu procedur wybielających z 287,7 (±22,1) do 291,0 (±16,6). Odwrotną zależność zaobserwowano w grupie kontrolnej. Średnie wartości mikrotwardości obniżyły się z 288,2 (±12,5) do 284,3 (±11,2), choć tendencje te nie były istotne statystycznie. Indukowanie zmian erozyjnych w szkliwie w znacznym stopniu obniżyło średni poziom mikrotwardości, zarówno w grupie testowej z 291,0 (±16,6) do 193,6(±21,3) jak i w grupie kontrolnej z 284,3 (±11,2) do 180,7 (±19,6). Nie stwierdzono jednak zwiększonej podatności szkliwa poddanego zabiegom wybielania na powstanie zmian erozyjnych.

Tabela 2. Zmiana mikrotwardości szkliwa po zastosowaniu wybranych procedur badawczych.

Mikrotwardość (VHN)	Test	kontrola
Początkowa	287,7(?22,1)*	288,2(?12,5)*
Po wybieleniu	291,0(?16,6)*	284,3(?11,2)*
Po demineralizacji	193,6(?21,3)**	180,7(?19,6)**

* = nieistotne statystycznie p <0,05
** = istotne statystycznie p <0,05

Wyniki oceny profilu powierzchni szkliwa (SGP) poddanego prezentowanym procedurom badawczym zestawiono w tabeli 3. Analiza współczynników Ra charakteryzujących profil badanej powierzchni nie wykazała istotnych statystycznie zmian jakości powierzchni po zastosowaniu środków wybielających. Profil powierzchni pozostał w obu grupach na praktycznie niezmienionym porównywalnym poziomie. Średni poziom współczynnika Ra w grupie testowej wzrósł nieznacznie z 0,07 do 0,09, a w grupie kontrolnej z 0,07 do 0,08. Wdrożenie procedur demineralizacyjnych w istotny sposób zwiększyło chropowatość powierzchni szkliwa. Współczynnik chropowatości osiągnął w grupie testowej poziom 1,13 a w grupie kontrolnej wzrósł do poziomu 1,15. Osiągnięty wzrost był porównywalny w obu grupach badawczych.

Tabela 3. Zmiana chropowatości powierzchni szkliwa po zastosowaniu wybranych procedur badawczych.

Chropowatość powierzchni SRa [?m]	Test	kontrola
Początkowa	0,07*	0,07 *
Po wybieleniu	0,09*	0,08*
Po demineralizacji	1,13**	1,15**

* = nieistotne statystycznie p <0,05
** = istotne statystycznie p <0,05

Dyskusja

W wielu publikacjach podejmowano problem wpływu środków wybielających na morfologię szkliwa oraz jego własności fizyczne i chemiczne. Oceniano twardość i chropowatość powierzchni oraz siłę wiązania tkanek z materiałami wypełniającymi (5-9). Wyniki dostępnych badań nie są w tym względzie jednoznaczne. Rozbieżność uzyskanych wyników związana jest z wieloma czynnikami. W cytowanych eksperymentach stosowano różne stężenia środków wybielających (od 3,0% do 38% H₂O₂), różne formy preparatów (środki do domowej aplikacji lub specjalistyczne formuły stosowane w gabinetach stomatologicznych) oraz nieporównywalne protokoły badań.

W prezentowanej pracy jako materiał badawczy wykorzystano próbki szkliwa ludzkiego, które przygotowywano polerując odpowiednią sekwencją past polerskich. Proces polerowania wyeliminował zewnętrzną, najwyżej zmineralizowaną i najbardziej odporną na działanie czynników uszkadzających warstwę szkliwa (10). W kolejnych etapach badania stosowano inkubację próbek w ludzkiej ślinie, aplikację pasty do zębów oraz płukanie HA, aby warunki przeprowadzonego eksperymentu zbliżyć do warunków panujących w środowisku jamy ustnej.

W badaniu jako środek wybielający użyty został system pasków poliestrowych zawierających 14% H₂O₂. Paski z tak wysoką zawartością nadtlenku wodoru nie są dopuszczone do użytku na rynku polskim. W USA preparaty te dostępne są w wolnej sprzedaży jako środki do samodzielnej, domowej aplikacji. Analiza barwy próbek szkliwa z użyciem systemu Lab świadczy jednoznacznie o skuteczności przeprowadzonego procesu wybielania i oddziaływaniu zastosowanego preparatu na szkliwo. Wyniki obrazujące stopień rozjaśnienia szkliwa są porównywalne do danych uzyskanych w innych badaniach, w których stosowano porównywalne procedury eksperymentów (11, 12).

Dostępne publikacje sugerują, zarówno brak wpływu preparatów wybielających na strukturę szkliwa i zębiny (13-15), jak i istotne obniżenie twardości szkliwa oraz wzrost jego chropowatości po zastosowaniu środków wybielających (16-20). W przedstawianym obecnie badaniu zaobserwowano tendencję wzrostu mikrotwardości szkliwa po wdrożeniu zabiegu wybielania. Chropowatość próbek szkliwa z grupy testowej pozostała po wybielaniu na niezmienionym, porównywalnym z grupą kontrolną poziomie.

Wyniki parametrów twardości i chropowatości próbek szkliwa, po wywołaniu zmian erozyjnych uległy zmianie. Wielu autorów sugeruje, że istotne zmiany w strukturze szkliwa zachodzą bezpośrednio po aplikacji kwaśnych napojów na powierzchnię szkliwa (21). W prezentowanych badaniach obserwowano zmiany parametrów szkliwa już po 5-minutowej aplikacji roztworu demineralizującego. Czas aplikacji kwasu został dostosowany do warunków fizjologicznych i odpowiada analogicznej wartości klirensu kwasu cytrynowego w jamie ustnej (22). Zjawisko erozji szkliwa charakteryzuje się odmienną specyfiką przebiegu w porównaniu z procesem próchnicowym. Dowiedziono, że możliwość remineralizacji początkowych zmian próchnicowych związana jest z zachowaniem zewnętrznej niezmienionej warstwy powierzchownej (23). We wczesnych zmianach erozyjnych obserwuje się natomiast z reguły uszkodzenie powierzchni zewnętrznej szkliwa, co prawdopodobnie utrudnia procesy naprawcze.

Badania prowadzone przez Pretty i wsp. wykazały brak wpływu zabiegów wybielania na wzrost potencjału erozyjnego szkliwa (24). Odmienne rezultaty uzyskali Attin i wsp. Autorzy wykazali wzrost zaawansowania zmian erozyjnych powstałych w szkliwie wybielonym w porównaniu ze szkliwem niewybielonym. Jednocześnie cytowane wyniki badań sugerują możliwość obniżenia podatności szkliwa na działanie czynników erozyjnych przez stosowanie fluoryzowanych środków wybielających o neutralnym pH (25).

W prezentowanych badaniach, zarówno w grupie testowej jak i kontrolnej zaobserwowano obniżenie twardości i wzrost chropowatości szkliwa. Zmiany te były jednak porównywalne w obu grupach badawczych. Nie stwierdzono więc wzrostu podatności szkliwa wybielonego na powstawanie zmian erozyjnych.

Wnioski

Stosowanie preparatów wybielających z 14% zawartością H₂O₂ nie zmienia parametrów chropowatości i twardości szkliwa oraz nie powoduje wzrostu jego potencjału erozyjnego.

¹Badania wykonano w ramach Grantu 2PO5B 067 29

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Stomatologia zachowawcza

Protetyka stomatologiczna podręcznik dla studentów

Periodontologiczno implantologiczna chirurgia plastyczna

Piśmiennictwo

1. Mielczarek A., Kwiatkowska A.: Współczesne środki przeznaczone do wybielania zębów z żywą miazgą. Ordynator leków 2004; 425-28. 2. Siew C. ADA guidelines for the acceptance of tooth-whitening products. Compend Contin Educ Dent Suppl. 2000; 28: S44-S47. 3. Goldstein RE, Garber D : Complete Dental Bleaching. Quintessence Intrnational, Chicago 1995. 4. Price RB, Sedarous M, Hiltz G.S The pH of tooth-whitening products. J Can Dent Assoc, 2000; 66: 421-426. 5. Hegedüs C, Bistey T, Flóra-Nagy E, Keszthelyi G, Jenei A. An atomic force microscopy study on the effect of bleaching agents on enamel surface. J Dent. 1999 Sep;27(7):509-15. 6. Zantner C, Beheim-Schwarzbach N, Neumann K, Kielbassa AM. Surface microhardness of enamel after different home bleaching procedures.Dent Mater. 2007 Feb;23(2):243-50. 7. White DJ, Kozak KM, Zoladz JR, Duschner HJ, Gotz H. Effects of Crest Whitestrips bleaching on subsurface microhardness and ultrastructure of tooth enamel and coronal dentin. Amer J Dent, 2004;17:5-11. 8. Duschner H, Gotz H, White DJ, Kozak KM, Zoladz JR. Effects of hydrogen peroxide bleaching strips on tooth surface color, surface microhardness, surface and subsurface ultrastructure, and microchemical (Raman) spectroscopic composition. J Clin Dent 2006; 17: 72-78. 9. Lopez G.C, Bonissoni L, Baraterii LN, Effect of bleaching agents on the hardness and morfology of enamel J Esthet restor Dent 2002; 14: 24-30. 10. Ganss C., Klimek J., Schwarz A comparative profilometric in vitro study of the susceptibility of polished and natural human enamel and dentine surfaces to erosive demineralization. Arch Oral Biol 2000; 45: 897-902. 11. Gerlach RW, Barker ML. Professional vital bleacjing using a thin and concentrated peroxide gel on whitening srips: an intergrated Clinical Summary. J Cotemp Dent Pract 2004; 5 (1): 1-14. 12. Mielczarek A. Klukowska M, Ganowicz M. Kwiatkowska A. Kwaśny M. The effect of strip, tray and office peroxide bleaching systems on enamel surfaces in vitro. Dental Materials - w druku. 13. Sulieman M, Addy M, Macdonald E, Rees JS. A safety study in vitro for the effects of an in-office bleaching system on the integrity of enamel and dentine. J Dent, 2004; 32: 581-590. 14. Park HJ, Kwon TY, Nam SH, Kim HJ, Kim KH, Kim YJ. Changes in bovine enamel after treatment with a 30% hydrogen peroxide bleaching agent. Dent Mater, 2004; 23: 517-521. 15. Spalding M, Taveira LA, de Assis GF. Scanning electron microscopy study of dental enamel surface exposed to 35% hydrogen peroxide: alone, with saliva, and with 10% carbamide peroxide. J Esthet Restor Dent, 2003; 15: 154-164. 16. Attin T, Muller T, Patyk A, Lennon AM. Influence of different bleaching systems on fracture toughness and hardness of enamel. Oper Dent, 2004; 29: 188-195. 17. Attin T, Vollmer D, Wiegand A, Attin R, Betke H. Subsurface microhardness of enamel and dentin after different external bleaching procedures. Am J Dent, 2005; 18: 8-12. 18. Rodrigues JA, Marchi GM, Ambrosano GM, Heymann HO, Pimenta LA. Microhardness evaluation of in situ vital bleaching on human dental enamel using a novel study design. Dent Mater, 2005; 21: 1059-1067. 19. Lewinstein I, Fuhrer N, Churaru N, Cardash H. Effect of different peroxide bleaching regimens and subsequent fluoridation on the hardness of human enamel and dentin. J Prosthet Dent, 2004; 92: 337-342. 20. White DJ, Kozak KM, Zoladz JR, Duschner H, Gotz H: Peroxide interactions with hard tissues: Effects on surface hardness and surface/subsurface ultrastructural properties. Comp Cont Edu Dent, 2002; 23 (Supplement): 42-48. 21. Barbour M, Parker DM, Jandt KD, A nanoindentation study of enamel dissolution as a function of solution degree of saturation with respect to hydrixyapatite. J Colloid Interface Sci 2003; 265: 9-14. 22. Bashir E, Ekberg O, Lagerlof F. Salivary clearance of citric acid after an oral rinse. J Dent 1995: 23: 209-212. 23. Lippert F., Parker D.M., Jandt K. In situ remineralization of surface softened human enamel studied with AFM nanoindentation. Surf Science 2004; 553 (1-3): 105-114. 24. Pretty I.A., Edgar W.M., Higham S.M. The effect of bleaching on enamel susceptibility to acid erosion and demineralization. Br Dent J 2005; 5: 285- 290. 25. Attin T., Kocabiyak M., Buchalaa W., Hannig C., Becker K. Susceptibility of enamel surfaces to demineralization after application of fluoridated carbamide peroxide gels. Caries Res 2003; 37: 93-99.

otrzymano: 2008-03-20
zaakceptowano do druku: 2008-03-30

Adres do korespondencji:
*Agnieszka Mielczarek
Zakład Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
ul. Miodowa 18, 00-246 Warszawa
tel: 0(22) 502 20 32
e-mail: agam@wumwaw.edu.pl

Nowa Stomatologia 2/2008
Strona internetowa czasopisma Nowa Stomatologia

Powrót na górę strony

Pozostałe artykuły z numeru 2/2008:

- reklama -