Chitosan zum Schutz gegen Zahnerosion

Unter Zahnerosion versteht man die durch Säuren verursachte Demineralisation der Zahnhartsubstanz. Diese stellt vorwiegend in Industrieländern ein zunehmendes Problem durch die veränderten Trink- und Essgewohnheiten der letzten Jahrzehnte dar. Von erosivem Zahnhartsubstanzverlust spricht man, wenn die Oberfläche durch mechanische Interaktion abradiert wird. Zur substanziellen Wiedererhärtung des demineralisierten Zahnschmelzes ist die Entwicklung geeigneter Prophylaxe und Therapie wichtig. HMC stellt zwei Studien vor, die Zahnpasta und Mundspülungen mit Chitosan getestet haben.

Ziel in der Prophylaxe/Therapie ist die Reduzierung der Säureeinwirkung um Demineralisierung, Verringerung der Oberflächenhärte und die Anfälligkeit für mechanischen Verschleiß zu reduzieren. Zusätzlich sollte die Löslichkeit der Zahnhartsubstanz verringert werden, wenn die Säureeinwirkung nicht beseitigt werden kann. Es ist allgemein bekannt, dass der Einsatz von Fluoriden die Demineralisierung von Zahnschmelz reduziert.

Viskosität von Chitosan beeinflusst die Wirksamkeit von F/Sn-haltigen Zahnpasten gegenüber erosiver/abrasiver Abnutzung des Zahnschmelzes

Viscosity of chitosan impacts the efficacy of F/Sn containing toothpastes against erosive/abrasive wear in enamel. Pini NIP, Lima DANL, Luka B, Ganss C, Schlueter N. J Dent. 2020 Jan; 92:103247. doi: 10.1016/j.jdent.2019.103247. Epub 2019 Nov 16. PMID: 31743693.

Die primäre Wirkungsweise von F/Sn-Präparaten ist die Retention von Zinn-Ionen (Sn²⁺) und der Einbau von Zinn in den Zahnschmelz. Für Mundspülungen mit Fluor und Zinn konnte in situ bereits gezeigt werden, dass Gewebeverlust um bis zu 70% reduziert werden kann. Beim Einsatz als Zahnpasta, besteht jedoch das Problem, dass durch die Zahnpflege mit der Zahnbürste Verlust von Zahnschmelz verursacht wird. Chitosan hat vielversprechende Eigenschaften um die Wirksamkeit von F/Sn-Zahnpasta zu verbessern, da das Biopolymer eine Schutzschicht auf der Zahnoberfläche bildet.

Ziel der Studie war zu untersuchen, ob Chitosan die anti-erosive Wirksamkeit von Fluor/Zinn-haltigen Zahnpasten erhöht und ob die Viskosität dabei einen Einfluss hat. Dafür wurden 192 Zähne von menschlichen Spendern wurden zufällig in 2x 6 Gruppen mit je 16 Proben eingeteilt. Für die Studie wurden Chitosane von Heppe Medical Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von 80% eingesetzt. Die Viskositäten (mPas) bezeichnen die Viskositätsgruppen gemäß Spezifikation.

Einteilung der Behandlungsgruppen:

1. F/Sn (500 ppm F^-, 800 ppm Sn²⁺) -Zahnpasta mit 0,5% Chitosan (Viskosität 50)
2. F/Sn-Zahnpasta mit 0,5% Chitosan (Viskosität 500)
3. F/Sn-Zahnpasta mit 0,5% Chitosan (Viskosität 500)
4. F/Sn-Zahnpasta mit 0,5% Chitosan (Viskosität 1000)
5. F/Sn-Zahnpasta mit 0,5% Chitosan (Viskosität 2000)
6. Negativkontrolle (Zahnpasta ohne F/Sn/Chitosan)
7. Positivkontrolle (F/Sn-Zahnpasta ohne Chitosan)

Die Studie wurde in zwei Experimentzweigen (E1/E2) durchgeführt. Die Zahnschmelzproben wurden zyklisch demineralisiert (10 Tage, 6x 2 min pro Tag mit 0,5 %iger Zitronensäure). Die Hälfte der Gruppe (E1) wurde mit Zahnpasta exponiert (2x 2 min), bei der zweiten Hälfte (E2) wurde zusätzlich mit einer Maschine geputzt (2x 15s pro Tag). Der Verlust an Gewebe wurde ermittelt und eine Elementanalyse der Probenoberfläche und der partikulären Fraktion der Zahnpasta durchgeführt. Außerdem wurde mittels REM die Probenoberfläche analysiert. 

Ergebnisse

• Höchster Gewebeverlust bei den Negativkontrollen mit 4,96 µm ± 1,55 (E1) und 12,76 µm ± 2,45 (E2)
• E1: Zahnpasta mit Wirkstoffen
  • Reduktion des Gewebeverlustes
  • Bildung von eindeutigen Ablagerungen
  • Bildung signifikant dickerer Schichten mit Chitosan 80/500
• E2: Zahnpasta mit Wirkstoffen
  • Reduktion des Gewebeverlustes im Vergleich zur Negativkontrolle
  • dennoch Gewebeverlust durch das Zähneputzen
  • Höhere Wirksamkeit im Vergleich zur Positivkontrolle mit Chitosan 1000 (Vikositätsgruppe)

Schlussfolgerung: Die Viskosität des eingesetzten Chitosans hat einen Einfluss auf die Wirksamkeit von F/Sn-Zahnpasta. Chitosan mit einer Viskosität um 1000 mPas zeigte die beste Schutzwirkung mit höherer Zinn-Retention auf Oberflächen und einer geringeren Absorption von Zinn durch Abrasivstoffe.

Frühere Studien haben bereits die tägliche Anwendung von Mundspülungen mit Titantetrafluorid (TiF₄) und Natriumfluorid (NaF) durch Patienten mit hohem Risiko für Zahnschmelzerosion untersucht. Die Wirkung von TiF₄ basiert auf der Reaktion von Titan mit Phosphat aus Apatit, wodurch eine glasurartige, säureresistente Schicht gebildet wird. Eine vorherige in situ Studie an geschädigtem Zahnschmelz zeigte ähnliche Wirkung für eine TiF₄/NaF-Lösung im Vergleich zu einer kommerziellen Lösung mit SnCl₂/NaF/AmF. Ein möglicher Weg zur Verbesserung der Mundspülung könnte die Erhöhung der Viskosität mit Chitosan sein. Für die Zugabe von Chitosan zu Zink/Fluorid Zahnpasta konnte bereits eine Schutzwirkung gegenüber Zahnerosion gezeigt werden.

Quelle: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300571219302520

Wirkung von Titantetrafluorid/Natriumfluorid-Lösungen mit Chitosan in unterschiedlichen Viskositäten auf den Schutz vor Schmelzerosion in vitro

Effect of titanium tetrafluoride/sodium fluoride solutions containing chitosan at different viscosities on the protection of enamel erosion in vitro. Beatriz Martines de Souza, Larissa Rodrigues Pereira Santi, Samira Helena João-Souza, Thiago Saads Carvalho, Ana Carolina Magalhães, Archives of Oral Biology, Volume 120, 2020

Die Autoren der Studie untersuchten die Schutzwirkung von Lösungen mit TiF₄/NaF und Chitosan gegenüber Schmelzerosion in vitro im Vergleich zu herkömmlichen SnCl₂/NaF/AmF-Lösungen. Dabei wurde angenommen, dass durch Zugabe von Chitosan die Schutzwirkung von TiF₄/NaF Lösungen erhöht wird. Für die Studie wurde Chitosan 75/500 (Deacetylierungsgrad/Viskosität) und Chitosan 75/2000 von der Heppe Medical Chitosan GmbH verwendet.

In der Studie wurden Schneidezähne vom Rind (in vitro) mit folgenden Lösungen behandelt (15 Proben pro Gruppe):

1. Kommerzielle Lösung mit SnCl₂/NaF/AmF (500 ppm F^-, Positivkontrolle)
2. NaF/TiF4 (490 ppm F^-)
3. Lösung (2) + 0,5 % Chitosan (Viskosität 500)
4. Lösung (2) + 0,5 % Chitosan (Viskosität 2000)
5. Wasser (Negativkontrolle)
6. 0,5 % Chitosan (Viskosität 500)
7. 0,5 % Chitosan (Viskosität 2000)

Die Rinderschmelzproben wurden für sieben Tage einem pH Zyklus unterzogen, wofür sie viermal täglich für 90s mit 0,1%iger Zitronensäure (pH 2,5) behandelt wurden. Die übrige Zeit und über Nacht wurden die Proben künstlichem Speichel (pH 6,8) ausgesetzt. Nach der letzten Zitronensäurebehandlung wurden die Proben täglich für 30s mit den oben genannten Lösungen behandelt. Die Änderungen der Oberflächenreflexionsintensität (%rSRI) wurde nach Tag 1 gemessen. Der erosive Schmelzverlust wurde mittels Kontaktprofilometer nach 7 Tagen quantifiziert.

Ergebnisse

• TiF₄/NaF mit 0,5% Chitosan (500 mPas) konnte die frühe erosive Demineralisierung im Vergleich zur Negativkontrolle reduzieren
• Niedrigster mittlerer Schmelzverlust bei Behandlung mit kommerzieller Lösung (Median: 0,72 µm)
• Signifikant reduzierter Schmelzverlust für NaF/TiF₄-Lösung mit Chitosan (Lösung 3: 1,24 µm und Lösung 4: 1,28 µm) im Vergleich zur Kontrolle (1,70 µm)

Schlussfolgerung: Die TiF₄/NaF Lösung mit dem höherviskosen Chitosan (Chitosan 75/2000) hat eine vergleichbare Schutzwirkung gegenüber Schmelzerosion wie die kommerzielle Vergleichslösung. In künftigen Studien sollten die Ergebnisse unter komplexeren Bedingungen mit menschlichem Speichel und der Simulation des Zähneputzens untersucht werden, da die von Chitosan erzeugte Schutzschicht in der Anwesenheit von Speichelproteinen fester und stärker wird.

Quelle: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003996920302995