フッ化物処理

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背景

フッ化物処理は、歯を強化し虫歯を防ぐために歯に適用されるミネラル溶液です。フッ化物含有製品には、市販の練り歯磨きやうがい薬のほか、歯科医が専門的に使用するより濃縮された液体やジェルが含まれます。

虫歯（虫歯）の原因となる主な要因は3つあります。歯の影響を受けやすい部位、細菌の感染株（Streptococcus mutans）、 バクテリアの成長を刺激する砂糖や他の栄養素。これらのバクテリアが成長するにつれて、エナメル質のミネラルを溶解し、最終的に歯を破壊する可能性のある酸性の副産物を生成します。

歯科医は、過去数十年にわたって虫歯が劇的に減少したことで、フッ化物処理とフッ化物添加水の使用を主に認めています。ある報告によると、米国の5〜7歳の子供たちの虫歯の平均発生率は、1970年代の7.1％から1990年代には2.5％に低下しました。同様の改善は、ほぼすべての年齢層で文書化されています。それでも、虫歯は依然として最も一般的な感染性小児疾患であり、フッ化物治療は虫歯との闘いにおいて重要なツールであり続けています。

フッ化物は、実際にはフッ素元素の一種です。フッ素はその元素形態では有毒ガスですが、スズなどの他の化合物と化学的に反応すると、虫歯と戦う新しい用途になります。口に入ると、フッ化物は唾液で希釈され、歯の表面の歯垢に沈着します。ここでは、2つの方法で歯を保護するように機能します。第一に、それは細菌の増殖を直接阻害するので、口の中で生成される酸が少なくなります。第二に、歯垢に蓄積されたフッ化物は、細菌が歯の酸塩基バランスを低下させるのに十分な酸を生成すると放出されます。これが起こると、フッ化物はエナメル質の小さな孔を通って歯に拡散します。フッ化物イオンは、歯のエナメル質の一部であるヒドロキシアパタイト結晶のヒドロキシルイオンを置き換え、フルオロアパタイトと呼ばれる新しい化合物を形成します。この形態のエナメル質は、口腔細菌によって生成される酸に溶けにくく、したがって虫歯から歯を保護するのに役立ちます。

歴史

1900年代初頭にコロラド州コロラドスプリングズで診療を行っていた歯科医のフレデリックS.マッケイは、フッ化物が効果的な虫歯戦闘機であることを最初に発見しました。マッケイは、彼の患者の多くが歯にまだらのエナメル質または茶色の染みがあることに気づきました。 1916年までに、マッケイと彼の研究者たちは、まだらが患者の飲料水中の何かによって引き起こされていることを発見しました。この効果が虫歯とどのように関連しているかを理解するのにさらに12年かかり、この変化を引き起こす化学的メカニズムを認識するのにさらに3年かかりました。最後に、1931年にマッケイで、まだらにされた歯を持つ患者が異常に高いレベルの天然に存在するフッ化物を含む水を飲んでいることを確認しました。この関係は1930年代から1940年代にかけてより詳細に研究され、100万分の1が飲料水中のフッ化物の理想的なレベルであり、まだらを引き起こさずに腐敗を大幅に低減するという決定に至りました。

この研究により、連邦政府によるフッ化物添加プログラムが実施され、1950年代初頭までに、公共用水システムを備えたほとんどの米国のコミュニティがフッ化物処理水を採用していました。オーラルケア製品にフッ化物を使用するというアイデアは、プロクターアンドギャンブルが「CrestwithFluoristan」を発売した1956年に始まりました。 1950年代以降、フッ化物を含む製品が一般市場と歯科専門家の両方に導入されてきました。

フッ化物は何十年も使用されてきましたが、今日でもその健康への影響について懸念があります。化学は完全には理解されていませんが、研究者は、高レベルのフッ化物が歯のエナメル質の自然な形成を妨げる可能性があると信じています。彼らは、フッ化物が多すぎると低ミネラル化が起こり、フッ素症の特徴である白亜質、曇り、または不透明な外観につながると理論付けています。歯科支持者はフッ化物が歯の健康の改善に大きく関与していると主張していますが、フッ化物が一種の骨肉腫を引き起こす可能性があると主張する人々もいます。 1980年代に、国家毒性プログラムによって実施された研究では、ラットで行われた試験に基づいて発がん性の「明白な証拠」が見つかりました。しかし、パネルは最終的に、骨肉腫を含む癌を直接フッ素化に結び付ける確かなデータはないと結論付けました。

米国と英国の歯科医師会は、大人と子供の両方がフッ化物歯磨き粉で1日2回ブラッシングすることを引き続き推奨していますが、フッ素症のリスクを減らすために、子供は歯磨き粉を飲み込まないようにすることも推奨しています。この主題は依然として政治的議論のホットトピックです。

原材料

食品医薬品局（FDA）によってオーラルケア製品での使用が許可されているさまざまなフッ化物化合物があります。フッ化物成分は、それらが使用される可能性のある製品のタイプと、処方に含まれなければならないパーセンテージに従ってリストされています。

歯磨き粉。 フッ化ナトリウム：0.22％;モノフルオロリン酸ナトリウム：0.76％;フッ化第一スズ：0.4％。

トリートメントリンス。 （処方のpH、または酸塩基バランスは、フッ化物の機能に影響を与える可能性があります。製品のpHが高いほど、含まれる酸が多くなります。pHが低いほど、塩基性が高くなります。）フッ化ナトリウムで酸性化リン酸ナトリウム、一塩基、およびリン酸の混合物で、リン酸イオンのレベルが0.1モル、pHが3.0〜4.5で、有効なフッ化物イオン濃度が0.02％になります。リン酸ナトリウム、二塩基性、およびリン酸の混合物で酸性化されたフッ化ナトリウムは、pH 3.5になり、これにより、0.01％の有効フッ化物イオン濃度が得られます。フッ化ナトリウム0.02％水溶液、pH約7;フッ化ナトリウム0.05％水溶液、pH約7;使用前に水と混合するための適切な指示を含むフッ化ナトリウム濃縮物は、pHが約7の0.02％または0.05％の水溶液になります。フッ化第一スズ濃縮物は安定した形で販売されており、使用直前に水と混合して0.1％水溶液になるための適切な指示が含まれています。

トリートメントジェル。 フッ化第一スズ：0.4％。

フッ化物に加えて、これらの製品には、溶剤、増粘剤、pH制御剤などのさまざまな成分が含まれています。溶媒には、水またはグリセリンが含まれます。これらは、有効性、安全性、およびコストの理由から担体として使用されます。脱イオン水または脱塩水は、不要なミネラルが製品の性能や安定性に影響を与えるのを防ぐために使用されます。式中の水の濃度は、９０％以上であり得る。

粘度を制御するために増粘剤が添加されています。これらには、キサンタン、カラギーナン、および0.1〜2.0％の濃度で使用される他のさまざまなガムやポリマーが含まれます。

製品をより魅力的にするために、風味と色が追加されています。人気のあるフレーバーには、ミント、バブルガム、ブドウなどがあり、これらは10分の数パーセントで追加されます。染料は、非常に低いレベル（100分の1パーセント未満）で色を与えるために使用されます。製品が誤って飲み込まれる可能性があるため、これらの染料は食品での使用が承認されている必要があります。

防腐剤は必要に応じて追加されます。製品のpHによっては、棚に保管している間、製品内のカビやバクテリアの繁殖を防ぐために必要になる場合があります。防腐剤の一般的な使用レベルは、10分の1パーセントまたは2パーセントです。

製品のpHを制御するために、リン酸などの有機酸を添加することができます。いくつかの フッ化物成分は混合され、容器に分配されます。フッ化物の形態は、機能するために低いpHを必要とします。これらも10分の数パーセントで追加されます。

デザイン

フッ化物治療は、歯に正しい量のフッ化物が沈着するのを助けるpHレベルで適切な濃度のフッ化物を提供するように設計されています。フッ化物レベルが低すぎる場合、治療は効果的ではありません。高すぎると、患者が誤って中毒になる可能性があります。米国では、これらの製品が安全で効果的であることを保証するための法律が制定されています。 FDAは、それらを市販薬（OTC）として、または歯科医が使用するための専門製品として規制しています。さらに、FDAは、偶発的な過剰摂取の可能性を減らすために、市販の製品のサイズを制限しています。最後に、組織は、すべての商用製品および専門製品のいくつかの側面のラベル付け要件を決定します。これらの要件は、フッ化物処理を設計する際に最も考慮されます。

OTCフッ化物含有薬には、歯磨き粉とうがい薬が含まれます。プロの製品はより濃縮されており、ゲル、フォーム、または液体のいずれかとして適用できます。それらは、歯の周りにフィットするプラスチックトレイを使用して適用するように設計することができます。処方される製品の種類に応じて、開発化学者は、FDAが承認した有効成分のいくつかの種類から選択できます。繰り返しになりますが、これらの規制要因は製品設計で考慮する必要があります。

治療処方の主な例は次のとおりです。pH3.5で1.23％のフッ化物イオンを含む酸性化フッ化リン酸ゲル。トレイの配置中に容易に流れるように設計されていますが、治療中に厚くなり、患者の喉に滴り落ちません。ポーセレン修復物のエッチングが懸念される場合に使用する、pH 7.0の2％フッ化物イオンを含むフッ化ナトリウムゲル。 0.63％のフッ化物イオンによるフッ化第一スズ液体リンスは、腐敗を防ぎ、歯垢の蓄積を減らし、歯肉の炎症と出血を減らすのに役立つように設計されています。 pH 3〜4.25で1.23％のフッ化物イオンを含むAPFフッ化物フォームは、患者による誤った摂取を減らす使いやすい非エアゾールフォームとして設計されています。

製造
プロセス

バッチ処理

• 1フッ化物含有処理を製造するプロセスは、他のオーラルケア製品を製造するために使用されるプロセスと同様です。処理に使用されるフッ化物化合物のほとんどは水溶性であるため、これらの製品は比較的簡単に製造できます。製造工程は単純な混合であり、特別な溶剤や乳化は必要ありません。 3,000ガロン（11,356 1）のステンレス鋼タンクで大量のバッチを作成できます。最初のステップは、式の最大の割合を占める水またはグリセリンをバッチタンクに充填することです。水は電動タービンミキサーで攪拌されます。混合速度はコンピューター制御され、他の成分が追加されたときの攪拌条件を最適化します。製造手順は大きく異なりますが、バッチ処理の早い段階で色を追加するのが一般的です。これらの製品に使用されている染料は高濃度であり、誤って染料を過剰に添加した場合、より高価な成分を添加する前にバッチを廃棄する方が簡単で安価です。
• 2他の成分を連続して加えることができます。選択したフッ化物の形態の溶解度によっては、粉末をすばやく溶解するために加熱と冷却が必要になる場合があります。このバッチ処理プロセス中、混合プロセス中に定期的にサンプルを採取して、透明度を確認することができます。バッチ処理の終わりに向かって、pH制御剤が導入されます。それらは、バッチが適切な酸塩基バランスを持っていることを保証します。熱に弱い場合は、操作の最後にフレーバーが追加されます。

バッチチェック

• 3バッチが完了したら、仕様の範囲内であることを確認するために評価する必要があります。有効成分が指定された濃度で存在することを確認することは特に重要です。製品の仕様を維持するために、pH分析、固形分の重量パーセント、フッ化物濃度などのテストが使用されます。

充填操作

• 4バッチが終了して承認されると、充填操作を続行できます。プロセスの性質に応じて、バッチはバッチタンクから直接充填される場合もあれば、二次容器または保持タンクに移送される場合もあります。高速充填装置を使用していますが、充填速度は製品の粘度によって異なります。薄い液体製品は、厚いゲルよりも速く効率的に充填できます。
• 5充填されたパッケージは、クロージャーが取り付けられている組立ラインに送られます。ボトルを密封するために必要なのは単純なキャップだけかもしれませんが、チューブまたは発泡ディスペンサーに詰められた製品は、より複雑な密封メカニズムを伴う場合があります。パッケージが満たされ、クロージャーが取り付けられると、ユニットは最終梱包の準備が整います。複数のユニットをシュリンクラップするか、カートンに入れて輸送することができます。

品質管理

製造プロセス中に実施される化学試験に加えて、フッ化物処理は、製品の性能を確立するために特別な試験の考慮事項の対象となります。歴史的に、これらの検査は高価な人間の臨床研究を含んでいましたが、1988年以来、歯科パネルはフッ化物治療の効率を決定するために新しい臨床検査の使用を許可しました。

未来

フッ化物治療の政治的将来は不透明かもしれませんが、虫歯との闘いにおいて重要なツールであり続けています。いつかフッ化物を含まない空洞戦闘機につながる可能性のある新しい技術の進歩があります。英国の研究者は、虫歯を最大3か月間止める新しい種類の虫歯予防剤を発見しました。彼らの新しい成分は、虫歯の原因となるバクテリアが通常結合する歯の表面に付着することによって機能するペプチドp1025と呼ばれるタンパク質フラグメントです。たんぱく質はバクテリアが歯に付着するのを防ぎ、簡単に洗い流されます。このような画期的な進歩は、いつの日か虫歯を防ぐためのフッ化物を含まない方法を提供する可能性があります。

詳細情報

本

Wolinsky、L.E。「齲蝕と齲蝕」。 口腔微生物学および免疫学。 第2版エド。 R.J.ニセンガードとM.G.ニューマン。フィラデルフィア：W。B。Saunders Company、1994年。

定期刊行物

ブレイディ、ロバートP.、およびアッベゴールドスタイン。 「フッ化物への信頼を保つ。」 化学者および薬剤師 （1997年5月24日）：24。

「うがい薬は虫歯をキャンセルします。」 ポピュラーメカニクス （2000年2月）：15。

「フッ化物による閉経後骨粗鬆症治療」。 アメリカの家庭医 （1996年1月）：302。

シェイク、アーミール、アリスM.ホロウィッツ。 「フッ化物歯磨き粉の利点。」 Journal of School Health （1999年10月）：299。

その他

コネリー。 「フッ化物による齲蝕治療。」米国特許5738113、1998年。

ランディ シューラー