牙膏里化學成分的前世今生，讓你分分鐘變身科普達人

牙膏問世前，人們用牙粉刷牙。牙粉是碳酸鈣和肥皂粉的混合物，其功能只是保持牙齒清潔，除卻污漬。牙粉pH值高，會引起口腔組織發炎。二戰以後，有治療作用的牙膏才紛紛上市。尤以合成去垢劑月桂醯肌氨酸鈉代替肥皂的牙膏深受大眾青睞。這種清洗劑不僅能明顯減少口腔炎症，還使牙膏氣味清香，更有抑制引起蛀牙的菌斑酸的作用。

防治齲齒的氟化物

50年代初，一些流行病學研究指出，氟化物具有阻止齲齒的作用。於是，1955年出現了添加氟化亞錫（SnF2）的牙膏。後來，一氟磷酸鈉(MFP)代替了氟化亞錫，成為世界上研究最廣泛的氟化物。如今被添入牙膏預防齲齒的氟化物還有氟化鈉和氟化胺類（amine fluorides）。專家們普遍地認為，當提供的氟離子的濃度相等時，所有這些氟化物防治齲齒的作用是相同的。齲齒是由於發生在牙釉質上，也可能是局部地發生在牙釉下面的牙本質里的去礦化作用引起的。去礦化作用就是有機酸穿透牙釉質表面使牙齒的礦物質—羥（基）磷灰石溶解。這些酸是由口腔細菌在糖代謝或可酵解的碳水化合物代謝過程中釋放出來的。由於細菌在牙齒表面形成一層粘附著的膜—齒斑（或稱菌斑），細菌製造的酸能夠長時間地跟牙齒表面密切接觸，因此，羥磷灰石被酸溶解，生成磷酸氫根離子和鈣離子向齒外擴散，被唾液沖走，不過，既使去礦化作用的酸存在於牙齒表面的齒斑里，卻有證據表明，齲齒是在牙齒的釉表質下面開始的。

飲水、食物和牙膏里的氟離子會跟羥磷灰石反應生成氟磷灰石，溶解度研究證實氟磷灰石比羥磷灰石更能抵抗酸的侵蝕。據研究，牙釉質表層60um厚度里氟磷灰石的含量是釉內層的10倍，細菌分泌的酸是通過微小的孔洞進入牙齒的釉質引起含氟磷灰石較少的內層牙質去礦化的。在X射線照片上去礦化的亞表層區域顯示一個不透光的白斑。臨床觀察表明含氟牙膏能通過沉積氟磷灰石使白斑再礦化。氟離子也能減少蛀牙，因為它比起較大的氫氧根離子在磷灰石晶體結構里更匹配，還因為它能抑制口腔細菌產酸。含氟牙膏已經使全世界千千萬萬的人減少齲齒，使大家的牙齒保持得更長久。然而不幸的是老年人會發生牙齦萎縮，使牙根暴露，從而使牙根表面的蛀洞增多。這種齲齒可使用含氟牙膏後再請醫生塗抹一種含氟膠來制止。

預防齒質過敏

牙膏化學的第二個進展是預防牙質過敏引起的酸痛。牙質過敏是因暴露的牙質(羥磷灰石和膠原）表面受到熱、滲透、碰擊或者吸入的空氣的刺激引起的酸痛。通常牙根被牙齦覆蓋。但當牙齦萎縮，牙齦下面的牙根就暴露出來。牙根表面覆蓋著的牙骨質的薄薄的外表層就會因長牙本質就會暴露出來。食物和口腔細菌的酸可以使牙本質的微孔或小管在牙骨質表面開口，從而導致過敏。牙骨質小管裡面充滿著液體，冷熱的刺激會使液體熱漲冷縮，刺激底下的牙髓神經並引起酸痛，含鉀鹽和鍶鹽的牙膏可以起到預防性治療的作用。鍶鹽會封閉開口的孔道從而阻止酸痛。據研究，硝酸鉀等藥劑可以變更牙髓神經的受激閾來減弱神經活性。在一支牙膏里既含硝酸鉀又含一種能夠很好地附著牙表性能的含氟共聚物，就可以起到這種作用。從電子顯微鏡照片上可以著到，用這種牙膏做的體外試驗確實把開口的牙質小管道封閉起來了。不足之處是，這種治療方法需要在2－4星期後才會有顯著效果。因此仍需要尋找一種速效材料來防治牙質過敏。

消除牙垢

含氟牙膏防治齲齒的成功使藥物牙膏的研究焦點向其他問題轉移，例如向如何防治在牙齒表面形成牙垢的問題轉移。牙垢又叫牙石，主要成分是Ca3(PO4)2·2H2O。據美國國立牙病防治研究所統計，34％的學齡兒童和20％－30％的成年人在牙齦線以上有牙垢，而60％－65％的成年人在牙齦線以下有牙垢。如今除去牙垢的唯一方法仍然是機械刮除，這種方法既費時又難免痛苦。

令人驚奇的是磷酸鈣沉積只發生在口腔內，儘管人的許多體液如血液、唾液及其他分泌物都是被鈣和磷酸鹽飽和的，其原因之一可能是人體的其他體液里含有一種天然的阻抑劑可以防止磷酸鈣沉積。

早在1923年，RobertRobinson就提出一種說法，認為防止磷酸鈣沉積的天然阻抑劑是磷酸葡萄糖之類的磷酸酯。但這種說法後來沒有被證實。60年代初期，Herbert Fleish和Walter Neuman指出，含P－O－P鍵的焦磷酸鹽是磷酸鈣晶體生長的阻抑劑。蘇黎世的Hans Muhlemann 為評價焦磷酸鹽水劑或錠劑的塗抹改果做了大量的研究工作，發現效果極小，他指出，這是因為該化合物會被口腔細菌生產的磷酸酶—焦磷酸酶、鹼金屬磷酸酶和酸磷酸酶分解。研究表明，以P－C－P代換P－O－P的焦磷酸類似物則較穩定，但不幸的是它們會干擾人體骨骼生長而不能付諸實用。因此，研究者們長期致力於開發防止焦磷酸分解的安全有效的酶抑製劑。早期的研究表明氟離子能夠抑制酸磷酸酶和焦磷酸酶但不能有效抑制鹼金屬磷酸酶。近期的研究則指出，除非鹼金屬磷酸酶被抑制，否則將形成牙垢。酶的活性越高，形成牙垢的傾向越強。直到去年，才開發出一種有效的鹼金屬磷酸酶抑製劑—乙烯甲醚和馬來酸的共聚物（PVM/MA）

這一聚合物還有如下優良住質: 安全，因為它曾被用作牙科粘結劑；在口腔里的存留時間與焦磷酸鹽相同甚至更長；聚合物能夠很好地附著在濕的牙面上。NMR研究指出該聚合物能與鹼金屬磷酸酶的活性中心的Zn2+和Mg2+離子鰲合。臨床研究表明，焦磷酸鹽、聚合物和氟化物的結合是人的牙垢的有效抑製劑，使用3個月後能夠減少30％－50％的牙垢。這種混合物為什麼能夠抑制牙垢的生成呢；這是由於唾液是鈣和磷酸鹽的來源，當這些離子到達牙的菌斑或牙表時就會生成一個牙垢的晶種，在羥磷灰石的成熟晶體形成之前這個晶種會長到50nm的臨界尺寸.牙垢的化學組成和牙齒的組成是相似的，因此用化學方法是不可能把它溶解的，牙膏里加進焦磷酸鹽、共聚物和氟化鈉後，它們會攻擊牙垢的晶種並使它溶解，將磷酸鈣回收，現在全世界都在牙膏里加進這種混合物來預防牙垢的生成。此外，在牙膏里添加鋅鹽也能防治牙垢，它們可以置換磷酸鈣里的鈣從而抑制牙垢的晶體的生長。

殺菌劑

牙膏化學的第四個方面是殺菌劑問題。遠在1683年,Anthony Van Leeuwenhoek第一個指出,口腔里有細菌存在。口腔細菌形成的齒斑具有高度有序的結構，每克含1012個集居的細菌，還有多糖、磷脂和蛋白質。雖然細菌通常並不危害牙床組織，但其產物會引起組織的病理變化。1890年，牙科微生物學之父W. D. Mi11er就指出，應當用殺菌劑殺滅口腔里的細菌以達到防治牙科疾病的目的。添進牙膏的殺菌劑的品種曾有抗菌素、防腐劑和抗炎葯等，但是效果不好，且有明顯的副作用，概括他說，它們會擾亂口腔微生物的正常生態環境。事實上，如果每天刷兩次牙，99％的細菌就會被殺死，但抑制菌斑生成的作用則僅6小時。菌斑的生成是一個持續不斷的過程，飲食，甚至接吻總會招致重新感染的機會。

因此，殺菌作用不是僅僅為了防止菌斑的生成。有效的抗菌劑應當具有的性質如下：

★具有廣譜的活性；

★能夠存留在口腔里和牙齒上；

★味道純正；

★低毒；

★不擾亂口腔的正常微生物的生態環境。

陽離子殺菌劑如Chlorhexidine廣泛用作漱口藥劑。它們是縮二胍類藥物。這些藥劑在口腔黏膜上有很好的存留能力，漱口後12小時尚可釋出。然而，這些藥劑對某些敏感個體有副作用，擾亂味覺，引起牙齒脫色，增加牙垢生成。為此，需要開發另一類滿足以上性質的新的口腔殺菌劑，每天使用也不至於有副作用。現已發現一類非離子型化合物triclosa殺滅口腔細菌的效果很好。該藥物對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有效。與陽離子抗菌葯不同的是，它不會洇染牙齒，也不會影響味覺。但該藥物在口中的存留時間尚不夠長。為改善存留時間，開發了一種特殊聚合物—共聚物PVM／MA，它能夠在12小時內漸漸地釋放出活性的triclosan來。含triclosan聚合物的牙膏已經做過許許多多臨床試驗,現進入80多個國家的市場。

改善外觀

牙膏化學的另一個突破是開發了用於改善牙齒外觀的產品。具有療效的添加物使人們的牙齒保持得更長久了，但隨之而來的一個問題是牙齒變色問題越來越嚴重。牙齒的斑漬有兩種類型：外表型和內質型。前者由食物引起，後者則由四環素之類的藥物造成的。最常用的消除牙質斑漬的藥物是過氧化氫。但是它能破壞牙齒的結構，使之過敏。

為此，開發了具有如下組成的廣譜牙膏：

★含有表面活性劑以利過氧化氫穿透牙體溶解內質型斑漬；

★含有磨蝕劑以機械方式清除牙齒表面的斑漬；

★含焦磷酸鹽之類的螯合劑以防止過氧化氫分解從而有持續的清除作用。

因此，牙膏里既含過氧化氫以清除牙內部的斑漬，含鈣質的磨蝕劑防止損壞牙齒，又含焦磷酸鹽防止斑漬再次在牙齒上沉積下來。焦磷酸鹽還有一個額外的好處，因為它可以減少牙垢，所以可以防止斑漬在磷酸鈣之間沉積下來。為了保證這一體系不傷害牙齒,做了一系列的微觀硬度試驗。電子顯微鏡顯示,在脫色的牙齒會發生二水合磷酸二鈣的再沉積,從而增加其硬度。掃描電鏡圖片則顯示,牙釉表面形態沒有發生改變。還用X—光電子能譜分析了表面組成,沒有發現處理後牙齒的礦物組成有什麼明顯的改變。

?

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！