В стоматологической практике нередки случаи изменения естественного цвета зубов, причины которого обычно подразделяют на внешние и внутренние. К внешним причинам изменения цвета зубов относят действие красителей, которые могут присутствовать в полости рта (ионы металлов, чай, кофе, табак) [6]. Посторонние красители, или хромогены, могут оставаться на поверхности зуба или в слое пелликулы, которая адгезионно соединена с поверхностью эмали, придавая зубу неестественный, измененный вид. Во многих случаях улучшить внешний вид зуба, цвет которого изменен, удается с помощью местных средств, содержащих агенты, способные окислять присутствующие в поверхностных слоях хромогены, удаляя или переводя их в менее интенсивно окрашенные или даже бесцветные производные.

Мировая стоматологическая практика и промышленность предлагают широкий выбор средств и методик отбеливания зубов. Возможность безопасного применения отбеливающих средств сейчас определяют общепринятыми методами биологической оценки стоматологических материалов и изделий (Сборник руководящих методических материалов; ГОСТ Р ИСО 10993.1-99; ГОСТ Р ИСО 10993.5-99; ГОСТ Р 51830-2001). Однако указанные методики не позволяют определить эффективность отбеливающих средств в условиях in vitro за определенный и непродолжительный период.

При разработке новых средств для отбеливания зубов, исследовании механизма отбеливания, изучении влияния состава и способа применения этих средств на процесс отбеливания возникает необходимость в лабораторной модели. Такая модель позволит в стандартизированных и воспроизводимых условиях сравнить эффективность разных отбеливающих средств и получить данные, исходя из которых можно давать рекомендации к широкому их применению в стоматологической практике.

Задачу создания лабораторных методов испытания отбеливающих средств за последнее десятилетие решали многие исследователи [4, 5, 7, 8]. Лабораторная модель должна предусматривать: подготовку испытуемых образцов и их окрашивание, моделирующее реальные условия окрашивания зубов хромогенами; устранение полученного окрашивания с помощью предлагаемых отбеливающих средств; количественную оценку эффекта отбеливания.

В литературе, посвященной созданию лабораторной модели, много внимания уделяется окрашивающей среде [6], в качестве которой предлагают гемолизат крови, экстракт чая, хлоргексидин [5]. Образцами для окрашивания и последующего отбеливания в предложенных лабораторных моделях служат натуральные удаленные зубы, композиты [3], прессованные таблетки кальциевых солей для хроматографии (Clarkson Chromatography products Inc.). Следует отметить, что применение удаленных зубов в качестве образцов создает определенные трудности в проведении лабораторных испытаний, связанные с тем, что натуральные ткани существенно различаются по структуре и способности к окрашиванию. Применение в качестве образцов в лабораторной модели «окрашивания—отбеливания» стоматологических композитов показало влияние отбеливающих средств на органическую матрицу и структуру композитов [3]. Представляет определенный теоретический и практический интерес создание моделей для лабораторных исследований и испытаний материалов и изделий стоматологического назначения на основе гидроксилапатита (ГАП) из-за близости этого материала к твердым тканям зуба [1].

Цель настоящей работы — разработать лабораторную модель определения эффективности средств для отбеливания зубов на образцах на основе ГАП.

Для изготовления модельных образцов использовали ГАП 2 видов: химически чистый — Са₅(РО₄)₃ОН («Riedel-on Haën», Германия, партия 60240) и технический — Са₁₀- (ОН)₂ (РО₄)₆ («Alfa Aesar GmbH Co.», Германия).

Из ГАП с модифицирующей добавкой влажным методом прессовали таблетки диаметром 22 мм (21±1 мм) [2]. Для повышения плотности и поверхностной твердости образцов ГАП таблетки готовили под гидравлическим прессом, обеспечивающим контролируемое давление 2,5—3,5 бар. Подготовленные сырые образцы спекали в печи для обжига фарфора «Focus» (Израиль) при максимальной температуре 1000 °С, скорости нагрева 20 °С/мин и выдержке при максимальной температуре 30 мин. Включение вакуума 760 мм рт.ст. проводили при температуре 700 °С, выключение — по достижении максимальной температуры обжига. В результате были получены таблетки с показателем плотности до обжига 1,24±0,04 г/см³ и после обжига — 2,3±0,06 г/см³. При этом твердость поверхности образцов ГАП после обжига достигала 250—290 ед. Викерса.

В качестве пищевого продукта с выраженной окрашивающей способностью применяли чай. Для приготовления среды для окрашивания дистиллированную воду нагревали до кипения в термостойком химическом стакане. В кипящую воду помещали чай («Brooke Bond», черный байховый листовой; 1 л воды — 10 г чая) и кипятили 5 мин; раствор охлаждали до комнатной температуры и фильтровали. Образцы ГАП окрашивали погружением и выдержкой в экстракте чая в течение 24 ч при температуре 37 °С. Контрольные образцы ГАП выдерживали в дистиллированной воде.

Количественную оценку цвета модельных образцов проводили на анализаторе цвета Спектрон-М (ЗАО «Сигма-Оптик», ГОСТ 51202-98). Спектрон-М представляет собой автоматизированный спектрофотометр на основе двойного акустооптического монохроматора, выполненный по двулучевой схеме со встроенным источником освещения с программно-математическим обеспечением. Анализатор позволяет получать зависимости коэффициента отражения образцов от длины волны в диапазоне спектра видимого света (380—760 нм). Программный пакет «Newcolor» обеспечивает перевод результатов измерения в характеристики цветоизмерительной системы CIE L*a*b*, широко применяемой при количественном сравнении цвета реставрационных материалов в стоматологии.

Цвет модельных образцов ГАП оценивали: в начальный период (измеряли цвет сухих образцов-таблеток), затем — после экспозиции образцов в дистиллированной воде в течение 1 сут, после окрашивания экстрактом чая и после воздействия зубной пасты с отбеливающим эффектом.

Зубную пасту «Blend-a-med деликатное отбеливание» («Проктер энд Гэмбл», Германия) наносили тонким равномерным слоем на одну сторону плоской поверхности увлажненной таблетки-образца. Образцы с пастой помещали в эксикатор с постоянной влажностью 95% и температурой 37 °С на 24 ч. Перед измерением цвета образцы промывали под текучей водой и высушивали.

Разницу в цвете характеризовали суммарным показателем ΔЕ, а также показателями цвета в трехмерной системе CIE L*a*b*, полученными при измерении поверхности таблеток ГАП на цветоанализаторе Спектрон-М.

Предварительно для оценки воспроизводимости способа приготовления модельных образцов сравнивали показатели цвета образцов ГАП из 2 партий: фирм «Riedel-de-Haën» и «Alfa Aesar», обожженных в разное время (табл. 1).

Как видно из результатов измерения, цвет образцов ГАП, полученных указанным способом, воспроизводится с достаточной точностью как для химически чистого материала фирмы «Riedel-de-Haën», так и для материала технической квалификации фирмы «Alfa Aesar». Различие в цвете образцов по показателю ΔE не более 2 для исходных сухих образцов и не более 2,5 — после экспозиции в дистиллированной воде для «Riedel-de-Haën». Образцы «Alfa Aesar» после обжига в сухом состоянии незначительно различаются между собой; их цветовое отличие от образцов «Riedel-de-Haën» заключается в некотором снижении белизны, но отличие несущественно (ΔЕ=2,12). После экспозиции в воде цвет образцов изменяется, снижается степень белизны, определяемая показателем L*; изменения значений а* и b* свидетельствуют о том, что экспозиция таблеток ГАП в воде придает образцам синевато-зеленоватый оттенок. Отдельные образцы «Alfa Aesar» изменяют цвет существенно и уже значительно отличаются по характеристикам цвета от образцов «Riedel-de-Haën».

В табл. 2

Результаты сравнения характеристик цвета образцов ГАП после их экспозиции в чае позволяют установить значимые изменения измеряемых показателей (р<0,00001). Под воздействием окрашивающей среды чая показатель цвета а* смещается в красную сторону, показатель b* — в желтую; снижается степень белизны по шкале L* (см. рис. 2). В целом цвет образцов существенно изменяется, что сказывается на величине показателя ΔЕ при сравнении с цветом образцов до экспозиции в чае, который в среднем варьирует от 34 до 35 в зависимости от вида ГАП. После воздействия зубной пасты с отбеливающим эффектом в условиях данного эксперимента окрашенные чаем образцы становятся заметно светлее; ΔЕ в сравнении с таковым у неокрашенных образцов достигает значений от 21 до 24, таким образом, интенсивность окраски чаем снижается приблизительно на 10 единиц. Наиболее наглядным результатом осветления образцов служит показатель степени белизны, который повышается относительно значения для окрашенных чаем образцов на величину от 6 до 11. Статистический анализ изменения характеристик цвета образцов ГАП показывает, что эти изменения носят достоверный значимый характер (p<0,0373 для ГАП «Riedel-de-Haën» и p<0,0001 — для ГАП «Alfa Aesar»).

Сравнивая данные измерения характеристик цвета в общепринятой системе CIE Lab предложенных модельных образцов на основе ГАП с приводимыми в литературе данными об окрашивании—отбеливании срезов удаленных натуральных зубов в экстракте чая [6], следует отметить, что ткани натуральных зубов даже за 72 ч окрашиваются намного слабее, показатель ΔЕ — не более 15. При этом важно заметить, что окраска зависит от структуры тканей зуба; так, окрашивание эмали в чае не повышает показателя ΔЕ=9,00, внутренние слои дентина дают ΔЕ=14,7 при стандартном отклонении 5,33, что соответствует коэффициенту вариации 36,2%.

Сопоставляя характеристики цвета для образцов, полученных из ГАП разной чистоты или квалификации, химически чистого и технического, можно заметить более темные оттенки последнего; так, показатель белизны для образцов из химически чистого ГАП равен почти 95, в то время как для образцов из технического ГАП — не более 92. Однако при воздействии окрашивающего экстракта чая и последующего отбеливания зубной пастой в обоих видах образцов статистически значимо изменяются показатели цвета.

Предложенная лабораторная модель с образцами на основе ГАП для изучения эффективности отбеливающих средств позволяет за короткое время, не более 1 сут, проводить окрашивание доступным пищевым красителем, чаем и устранять полученную окраску отбеливающей зубной пастой. Несмотря на замеченное цветовое различие образцов из ГАП разной квалификации, для оценки эффективности отбеливающих средств в представленной лабораторной модели можно применять технический ГАП.