مواد ساختاری خمیر دندان

مواد ساختاری خمیر دندان

مولف : واحد تحقیق و توسعه شرکت پاکسان

• مواد ساينده (Abrasives)

مواد ساينده از مهمترين مواد اوليه ساخت خميردندان محسوب مي شوند. اين مواد كه عمدتاً پودرهاي غيرآلي مي باشند،اجزاي چسبيده روي سطح دندان مثل پلاك ولكه هاي سطحي را بدون ايجاد خراش وكاستن از جلاي طبيعي دندان مي زدايند.
يكي از مهمترين ويژگي هاي يك ماده ساينده مطلوب، سختي آن است كه بطور تقريبي بايد نصف ميزان سختي ميناي دندان باشد. اندازه ذره اي مواد ساينده نيز يكي از شاخصه هاي مهم كيفي است بگونه اي كه ذرات با قطر بيشتر از 20 ميكرون باعث ايجاد آسيب روي سطح دندان واحساس ناخوشايند در مصرف كننده مي شوند، شكل ظاهري مناسب (سوزني يا گوشه دار نبودن)،PH مناسب (در محدوده اسيد يا باز ضعيف بودن) ،رنگ مناسب (سفيد بودن) ،عدم حلاليت درآب وعدم طعم وبو از جمله ويژگي هاي يك ماده ساينده خوب قلمداد مي شود.

١-١- كلسيم كربنات (CaCo3)

اين ماده ارزان قيمت، سالها بعنوان پرمصرف ترين ساينده در خميردندان ها مورد استفاده قرار مي گرفت. قدرت سايندگي اين ماده از كلسيم فسفات بيشتر است.
كلسيم كربنات به دو صورت معدني (يا سنگين) ورسوبي يافت مي شود. منشاء نوع اول سنگ آهك ومنشاء نوع دوم هيدروكسيد كلسيم مي باشد. كلسيم كربنات رسوبي با اندازه هاي ذره اي و اشكال كريستالي متنوعي يافت مي شود. دو شكل كريستالي معروف آن : آراگونيت (Aragonite) و كلسيت (Calcite) نام دارد.
كلسيم كربنات بطور معمول با اندازه ذره اي 20-2 ميكرون مورد استفاده قرار مي گيرد. اين ماده با سديم فلورايد موجود در خميردندان ناسازگاري دارد اما با سديم منوفلوروفسفات سازگار مي باشد.
خميردندان هاي محتوي كلسيم كربنات با تيوب هاي آلومينيومي واكنش قليايي مي دهند لذا از سديم سيليكات جهت پيشگيري از خوردگي اين تيوب ها استفاده مي شود.

ميزان مصرف كلسيم كربنات در خميردندان ها بطور متوسط 30 تا 50 درصد است.

۱-۲- دي كلسيم فسفات دي هيدرات (CaH Po4.2H2o)

با وجوديكه زمان زيادي از معرفي اين ماده بعنوان ساينده نمي گذرد در حال حاضردر بسياري از فرمولاسيون ها بعنوان ساينده انتخابي قلمداد مي شود. اين ماده با خلوص بسيار بالا تهيه مي شود وسازگاري مطلوبي با مواد مؤثره و اسانس ها از خود نشان مي دهد. به دليل وجود اندازه هاي ذره اي مختلف از سيليس،فرمولاسيون خميردندانهاي محتوي اين ماده با انعطاف پذيري زيادي انجام مي شود.
نوعي سيليس با اندازه ذره اي كوچك بعنوان غلظت دهنده در فرمولاسيون خميردندانها بكاربرده مي شود. امكان ساخت خميردندان ژله اي شفاف با اين نوع ماده ساينده وجود دارد.

ميزان مصرف ساينده سيليس در خميردندانها بين 10 تا 30 درصد مي باشد.

۱-۳- سيليس هيدراته (Sio2 . nH2o)

با وجوديكه زمان زيادي از معرفي اين ماده بعنوان ساينده نمي گذرد در حال حاضردر بسياري از فرمولاسيون ها بعنوان ساينده انتخابي قلمداد مي شود. اين ماده با خلوص بسيار بالا تهيه مي شود وسازگاري مطلوبي با مواد مؤثره و اسانس ها از خود نشان مي دهد. به دليل وجود اندازه هاي ذره اي مختلف از سيليس،فرمولاسيون خميردندانهاي محتوي اين ماده با انعطاف پذيري زيادي انجام مي شود. نوعي سيليس با اندازه ذره اي كوچك بعنوان غلظت دهنده در فرمولاسيون خميردندانها بكاربرده مي شود. امكان ساخت خميردندان ژله اي شفاف با اين نوع ماده ساينده وجود دارد.

ميزان مصرف ساينده سيليس در خميردندانها بين 10 تا 30 درصد مي باشد.

۱-۴- آلومين هيدراته (Al2o3.3H2o)

در گذشته از اين ماده ساينده بطور گسترده اي استفاده مي شد. اما امروزه مصرف آن كاهش يافته است . اين ماده اوليه كه از دي كلسيم فسفات ارزان تر است بصورت پودر سفيد رنگ و بي اثر يافت مي شود. آلومين سازگاري مناسبي با سديم منوفلوروفسفات دارد.

ميزان مصرف اين ماده در خميردندان بين 40 تا 50 درصد مي باشد.

۱-۵- سديم متافسفات نامحلول NaPo3)x )

اين پودر سفيد رنگ داراي سايندگي متوسط است وسازگاري خوبي با طعم دهنده ها وسديم منوفلوروفسفات ومنابع يوني فلورايد (سديم فلورايد واستانوس فلورايد) از خود نشان مي دهد. اگر چه در گذشته اين ماده در مقياس وسيعي مورد استفاده قرار مي گرفته است اما مصرف آن در حال حاضر بسيار محدود شده است.

۱-۶- كلسيم پيروفسفات (Ca2 P2O7)

اين ماده بعنوان نخستين ساينده سازگار با خميردندان حاوي فلورايد (سديم فلورايد واستانوس فلورايد) شناخته مي شود.
در حال حاضر با حضور ساينده هايي مانند سيليس استفاده از اين نوع ساينده بسيار كاهش يافته است.

• مواد حفظ كننده رطوبت (Humectants)

هيومكتانت ها جهت جلوگيري از خشك شدن وسختي خميردندان مورد استفاده قرار مي گيرند. اين مواد باعث درخشندگي و انعطاف پذيري خميردندان نيز مي شوند.
ميزان مصرف هيومكتانت در خميردندان ها به ميزان ساير مواد بخصوص جزء ساينده ارتباط دارد. بطور متوسط مقدار مصرف اين مواد در خميردندانها 20 تا 50 درصد مي باشد.

۲-۱- گليسرين (Glycerin)

گليسرين هنوز بعنوان پرمصرف ترين ماده هيومكتانت در خميردندانها شناخته مي شود. اين ماده به خميردندان ظاهري درخشان ويكنواخت مي دهد. اين ماده شيرين، ،پايدار وغيرسمي است واز منابع طبيعي و صناعي به دست مي آيد.

۲-۲- سوربيتول (Sorbitol)

شربت سوربيتول (تقريبا 70 درصد) نيز بعنوان يكي از مواد هيومكتانت پركاربرد قلمداد مي شود كه گاهي از گليسرين نيز پيشي مي گيرد. اين ماده با خواصي مشابه گليسرين از آن ارزان تر است وبه دو صورت كريستال شونده وغير كريستالي يافت مي شود.

۲-۳- پروپيلن گليكول (Propylene glycol) وپلي اتيلن گليكول (Polyethylene glycol)

اين مواد به دليل گراني بطور معمول در خميردندانها مورد استفاده قرار نمي گيرند. در مورد پروپيلن گليكول بايد گفت كه اين ماده كمي مزه تلخ به خميردندان مي دهد لذا اين مواد در مقادير كم به همراه گليسرين وسوربيتول به كار گرفته مي شوند.

• مواد كف كننده (Foaming agents )

جزء دترجنت يا كف كننده از اجزاي اصلي خميردندان محسوب مي شود. در گذشته از صابون براي اين منظور استفاده مي شد اما ويژگي هايي چون PH قليايي،مزه بد وناسازگاري با ساير اجزاي خميردندان باعث شد كه امروزه از دترجنت هاي سنتتيك با درجه خلوص بالا استفاده شود. يك ماده دترجنت بايد علاوه بركف كنندگي مناسب،مقاومت نسبت به آب سخت وبخشيدن احساس پاكي به دهان،بدون مزه باشد وهيچگونه تحريك براي مخاط دهان ايجاد ننمايد.
مواد دترجنت باعث پخش شدن اجزاي خميردندان در سراسر حفره دهان مي شوند.در اثر كاهش كشش سطحي ونفوذ به داخل فيلم پوشاننده سطح دندان،لايه زايد وذرات موادغذايي بصورت سوسپانسيون دفع مي شوند.
ميزان مصرف مواد كف كننده در خميردندان 1 تا 2 درصد مي باشد.

۳-۱- سديم لوريل سولفات (Roso3 Na)

طول زنجير كربني راديكال آلكيل بطور متوسط C12-C14 مي باشد. سديم لوريل سولفات پركاربرد ترين دترجنت مورد استفاده در خميردندان است. درحال حاضر گريدهاي مختلفي از اين ماده در دسترس مي باشد. علاوه بر اينكه ميزان الكل آزاد در اين ماده بر كيفيت آن مؤثر است،كم بودن نمك هاي غير آلي نيز در اين تركيب يك امتياز محسوب مي شود. نوع ريكريستاله اين تركيب مرغوب ترين نوع در صنعت محسوب مي شود كه تا حدودي گرانقيمت است.

۳-۲- سديم ان- لوريل ساركوزينات (R.Co.N(Me)CH2CooNa)

اين ماده داراي حلاليت بالايي است وبه واسطه دارابودن خاصيت ضدآنزيمي مورد توجه بعضي از شركت هاي توليد كننده خميردندان (مانند Colgate ) مي باشد.

۳-۳- ساير مواد كف كننده

ساير موادي كه بعنوان دترجنت در خميردندان مورد استفاده قرارمي گيرند عبارتند از: سديم آلكيل سولفوسوكسينات (Sodium Alkylsulfo Succinate)، سديم لوريل اتر سولفات (Sodium lauryl ether sulfate) ، سديم كوكومنوگليسريدسولفونات (Sodium Cocomonoglyceride Sulphonate)، سديم ريزينولئات (Sodium Ricinoleate)، سديم سولفورو ريزينولئات (Sodium Sulphoricinoleate)، همينطور آلكان سولفونات ها (Alkane Sulphonate) وآلكيل پلي اتر كربوكسيلات ها (Alkyl Polyether Carboxylates)

• عوامل ژل كننده (Binders or Gelling agants)

نقش اين مواد در خميردندان حفظ پايداري وجلوگيري از جدا شدن پودر ساينده از فاز مايع مي باشد. اين مواد به خميردندان خاصيت ويسكوالاستيسيتي مي بخشند. مواد ژل كننده، كلوئيدهاي آبدوست مي باشند كه در فاز آبي بخوبي توزيع مي شوند. اين مواد روي توزيع خميردندان در دهان،كف كنندگي،طعم وساير شاخصه هاي كيفي خميردندان تاثير مي گذارند. در حال حاضر مواد متنوعي با خاصيت ژل كنندگي در دسترس مي باشد.
ميزان مصرف مواد ژل كننده در خميردندان 5/0 تا 2 درصد است.

۴-۱- سديم كربوكسي متيل سلولز (SCMC)

اين ماده يكي از پر كاربرد ترين مواد ژل كننده در خميردندان محسوب مي شود. SCMC مانند ساير مشتقات سلولز حلاليت مناسبي در آب دارد وبدون رنگ،بو ومزه است. اين ماده با ساير اجزاي خميردندان سازگار ونسبتا ارزان قيمت مي باشد. SCMC با خلوص بسيار بالا وتنوع زياد از لحاظ حلاليت وساير ويژگي ها يافت مي شود.

۴-۲- ساير مشتقات سلولز

متيل سلولز (Methylcellulose) در آب سرد حلاليت بيشتري نسبت به آب گرم دارد اما اغلب اوقات به دليل ناسازگاري با گليسرين كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد.
هيدروكسي اتيل سلولز (HEC) بر خلاف متيل سلولز داراي ويژگي نسبت معكوس حلاليت بادما نمي باشد. پخش اين ماده كندتر از SCMC انجام مي شود لذا ميزان كف و احساس طعم دهنده در اين نوع خميردندانها كمتر است.

۴-۳- كاراژينان (Carrageenan)

اين ماده از نوعي علف دريايي به نام Chrondrus Crispus به دست مي آيد. اين ماده كلوئيد خالص شده اي شامل مخلوطي از پلي ساكاريدهاي سولفاته شده است ومانند همه تركيبات طبيعي با كيفيت هاي متغير، مشكلاتي را براي فرمولاتور ايجاد مي نمايد.با كنترل كاتيون ها از طريق تبادل يوني مي توان در خاصيت ژل كنندگي كاراژينان انعطاف پذيري ايجاد نمود.
با وجوديكه مصرف كاراژينان در گذشته عموميت داشت اما امروزه به دليل ارزاني قيمت مشتقات سلولز،كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد.

۴-۴- ساير مواد

زانتان (Xanthan) پلي ساكاريدي است كه از طريق تكنولوژي تخمير به دست مي آيد. اين ماده، ژله با ساختاري ويژه ايجاد مي نمايد كه در برابر فشار شكسته شده و بعد به حالت اوليه باز مي گردد. زانتان نسبت به دما والكتروليت ها حساسيت ندارد اما به دليل دارابودن آنزيم هاي از بين برنده مشتقات سلولز،با اين مواد ناسازگاري نشان مي دهد.
صمغ كتيرا (Gum Tragacant) در گذشته كاربرد بيشتري نسبت به زمان حال داشته است اما امروزه به دليل متغير بودن كيفيت آن- كه ويژگي همه تركيبات طبيعي است- كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد.
دورزين سنتيك به نام هاي تجاري Polyox (پليمر اتيلن اكسايد) و Carbopol (پليمر كربوكسي وينيل) امروزه در بعضي فرمولاسيون ها مورد استفاده قرار مي گيرند.
ساير مواد عبارتند از هيدروكسي پروپيل سلولز (HydroxyPropylCelluse)، سديم آلژينات (Sodium Alginate)، سديم پلي آكريلات (Sodium Polyacrylate)، بنتونيت (Bentonite) و لاپونيت (Laponite)

• طعم دهنده ها (Flavoring Agents)

طعم دهنده ها از مهمترين مواد خميردندان محسوب مي شوند زيرا نقش تعيين كننده اي در جلب رضايت مشتري ايفا مي نمايند. اين مواد به دهان احساس طراوت وخنكي مي بخشند. طعم دهنده ها مخلوطي از روغنهاي فرار مي باشند كه پرمصرف ترين آنها مربوط به گياه نعناع است.
مهمترين مواد متشكله طعم دهنده ها عبارتند از: تيمول (Thymol)، آنتول (Anetole)، منتول (Menthol)، اوژنول (Eugenol)، سينامون (Cinnamon)، اكاليپتول (Euculyptol)، انيسيد (Aniseed)، وينتگرين (Wintegreen) و …..
معمولا طعم دهنده ها گرانترين جزء فرمولاسيون محسوب مي شوند وگاهي بيش از 25 درصد قيمت مواد اوليه را به خود اختصاص مي دهند. با توجه به اينكه اين مواد مخلوطي از مواد روغني كم محلول بحساب مي آيند لذا تداخل اثر آنها با ساير مواد موجود در خميردندان اغلب غير قابل پيش بيني است.
مزه وپايداري طعم دهنده علاوه برميزان آب فرمولاسيون وجذب سطحي توسط ساينده، تحت تاثير ويژگيهاي فيزيكي فرمولاسيون مانند PH و ويسكوزيته نيز قرار مي گيرد. ساير اجزاء فرمولاسيون مانند عامل ژل كننده،كف كننده ومواد مؤثره نيز بر طعم دهنده تاثير مي گذارند.

ميزان مصرف مواد طعم دهنده در خميردندان بين 5/0 تا 5/1 درصد متغير است.

• شيرين كننده ها (Sweeteners)

شيرين كننده ها نيز نقش به سزايي در افزليش پذيرش محصول توسط مشتري ايفا مي نمايند. بايد توجه شود كه محصول نهايي بيش از حد شيرين يا تلخ نباشد. ضمنا هماهنگي جزء شيرين كننده با طعم دهنده بايد رعايت گردد. در حال حاضر پرمصرف ترين عامل شيرين كننده در خميردندان سديم ساخارين (Sodium Saccharin) مي باشد. وجود موادي چون گليسرين وسوربيتول نيز به شيرين شدن محصول كمك مي نمايد.

ميزان مصرف مواد شيرين كننده در فرمولاسيون ها بين 05/0 تا 5/0 درصد مي باشد.

• نگهدارنده ها (Preservatives)

مصرف نگهدارنده در خميردندان ها براي جلوگيري از آلودگي آنها به ميكروارگانيسم ها از گذشته معمول بوده است. بعضي از مواد مانند عوامل ژل كننده به آلودگي ميكروبي تمايل بيشتري نشان مي دهند. فرمالين، ،سديم بنزوات وپاراهيدروكسي بنزوات ها و انواع پارابن ها مانند متيل پارابن، پروپيل پارابن و …. به همين منظور مورد استفاده قرار مي گيرند.

• رنگها (Colours)

رنگ خميردندان تاثير بسزايي در جذب مشتري ايفا مي نمايد. رنگها به مقدار بسيار كم در فرمولاسيون ها مورد استفاده قرار مي گيرند. مصرف رنگ در خميردندانهاي ژله اي، شفافيت و زيبايي خاصي به آن مي بخشد. معمولا رنگ گاهي به همه خميردندان وگاهي به بخشي از آن اضافه مي شود. بخش رنگي معمولا توسط نازل جداگانه بصورت نوارهاي رنگي به قسمت سفيد افزوده گردد. رنگهاي مورد استفاده در خميردندان بايد از فهرست رنگ هاي مجاز باشند. ميزان مصرف رنگ در خميردندان معمولا كمتراز 01/0 درصد مي باشد. گاهي اوقات براي افزايش سفيدي خميردندان از تيتانيوم دي اكسايد (Tio2) استفاده مي شود. اخيرا از دانه اي ميكاي انكسار دهنده در خميردندانهاي ژل موسوم به اسپاركل (Sparkle) براي جلب مصرف كنندگان استفاده بعمل مي آيد.

مواد مؤثره درماني (Therapeutics Agants)

• مواد ضد پوسيدگي (Anticaries)

امروزه ثابت شده است كه خميردندان محتوي ppm 1000 يون فلور (F ) در صورتيكه بطور صحيح فرموله شده باشد بعد از سه سال مصرف،بين 10 تا 30 درصد ميزان پوسيدگي دندان را كاهش مي دهد.حداكثر ميزان مصرف فلورايد ppm 1500 مي باشد .
تركيبات فلورايد (NaF – SnF2 – Na2po4) استحكام دندان را افزايش مي دهند. آنها با تبديل هيدروكسي آپاتيت (Ca10(Po4)6(oH)2) به فلوروآپاتيت (Ca10(Po4)6F2) ضمن افزايش مقاومت دندان در برابر اسيدها،ريكلسيفيكاسيون دندان ها راتقويت مي نمايند.

• مواد ضد پلاك (Antiplaques)

مواد ضد پلاك معمولا با خواص ضد ميكروبي از تشكيل پلاك جلوگيري بعمل مي آورند. كلرهگزيدين (Chorhexidene) از جمله مواد ضد باكتري وسيع الطيف است كه با اتصال به دهان تاثير طولاني مدت از خود بجاي مي گذارد. از محدوديت هاي استفاده از اين ماده مي توان به عدم سازگاري آن با بسياري از مواد موجود در خميردندان،لكه گذاري روي دندان،تشديد تشكيل جرم وتغيير احساس مزه اشاره نمود. مصرف اين ماده تحت شرايط خاص صورت مي گيرد.
در سالهاي اخير ماده ضد ميكروب غير يوني به نام تري كلوزان (Triclosan) در سطح وسيع مورد استفاده قرار مي گيرد. استفاده توام از سيترات روي ويك كوپليمر آلي به نام گانترز (Gantrez) به اثر بخشي تري كلوزان كمك مي نمايد (گانترز زمان اثر بخشي تري كلوزان را افزايش مي دهد). استفاده از مواد ضد باكتري ياد شده بدون تاثير روي فلور طبيعي دهان تا ميزان 50 درصد تشكيل پلاك دنداني را كاهش مي دهند.

• مواد ضد جرم (Antitartars)

همانگونه كه بيان شد جرم دندان توسط مسواك زدن زدوده نمي شود وبايد براي از بين بردن آن از دندانپزشك كمك گرفت. خميردندانهاي ضد جرم با مهار كردن مينراليزاسيون پلاك ها ازتشكيل جرم جلوگيري بعمل مي آورند. تتراسديم پيروفسفات (TSPP) ، تتراپتاسيم پيروفسفات (TKPP) ودي سديم دي هيدروژن پيروفسفات در خميردندان هاي ضد جرم مورد استفاده قرار مي گيرند.  نشان داده شده است كه خميردندانهاي محتوي 3/3 درصد يون پيروفسفات قادرند در مدت 3 ماه مصرف مداوم، 30 درصد از تشكيل جرم دنداني بكاهند. استفاده از يك كوپليمر آلي به نام گانترز (Gantres) به ميزان 1 درصد در اين خميردندان ها (محتوي 3/3 درصد يون پيروفسفات) ضمن افزليش اثربخشي يون ياد شده باعث كاهش تشكيل جرم به ميزان 50 درصد مي گردد. در صورت استفاده از 5/1 درصد گانترز در خميردندانهاي ياد شده مي توان مصرف يون پيروفسفات را تا 3/1 درصد كاهش داد.

• مواد ضد حساسيت (Desensitizings)

مواد ضد حساسيت مانند استرانسيوم كلرايد (Strontium Chloride)، استرانسيوم استات (Strontium acetate)، فرم آلدهيد (Formaldehyde) وهيدروكسي آپاتيت (Hydroxy apatite) با رسوب روي توبول هاي باز عاج دندان، حساسيت دندانهاي حساس به گرما وسرما را كاهش مي دهند. موادي مانند : پتـاسيم نيتـرات (Potassium nitrate)، پتاسيم كلرايد (Potassium chloride) وپتاسيم سيترات (Potassium citrate) با مكانيزم نفوذ يون پتاسيم در توبول هاي باز عاج دندان ودپلاريزه كردن اعصاب مربوطه، حساسيت ودرد را كاهش مي دهند.

• مواد سفيد كننده (Bleaches)

اين مواد به منظور سفيد كردن وزدودن لكه ها از روي دندان بكار برده مي شوند. مواد اكسيد كننده اي مانند سديم پربورات (Sodium perborate)، منيزيم پراكسايد (Magnesium peroxide)، هيدروژن پراكسايد (Hydrogen peroxide)، تركيبات اوره (Urea compounds) وتركيبات تثبيت شده هيدروژن پراكسايد و ….. براي اين منظور در خميردندانهاي سفيد كننده مورد استفاده قرار مي گرفتند كه استفاده از آنها به علت آسيب وارده به ميناي دندان منسوخ شده است . امروزه از موادي مانند تتراسديم پيروفسفات (TSPP) ، تتراپتاسيم پيروفسفات (TKPP) ودي سديم دي هيدروژن پيروفسفات به عنوان مواد سفيد كننده استفاده مي شود.