مقدمه

دندانپزشکی مدرن بر روی پیشگیری و مداخله حداقل و جایگزینی سوبسترای دندان های از دست رفته با مواد شبه زیستی، تمرکز کرده است. پروسه رمینرالیزاسیون توسط درجه اشباع محلولهای دهانی (بزاق و پلاک) در رابطه با کریستال های آپاتیت کنترل می شود. در صورت مساعد بودن شرایط، رمینرالیزاسیون ممکن است پروسه غالب باشد. روش های متعددی برای رمینرالیزاسیون ساختار دندانی معرفی شده است، وارنیش های فلوراید برای جلوگیری از ایجاد ضایعات اولیه مینا در حضور یون های کلسیم و فسفات برای ایجاد فلوروآپاتیت مؤثر شناخته
شده اند.⁽¹⁾

از آنجایی که استفاده بیش از حد از فلوراید باعث فلوروزیس به خصوص در کودکان پیش دبستانی می شود، نیاز به یک راه جایگزین برای رمینرالیزاسیون پوسیدگی ها که مثل فلوراید مؤثر باشد ولی اثرات مضر آنرا نداشته باشد، وجود دارد.⁽²⁾ رمینرالیزاسیون ضایعات مینایی در مفهوم حداقل مداخلات دندانپزشکی منجر به معرفی مواد مختلف زیست سازگاری نظیر تری کلسیم فسفات،
گلاس های بیو اکتیو (کلسیم سدیم فسفوسیلیکات)، محصولات بر پایه کازِیین و در نهایت
Nano hydroxyapatite (n-HAP) شد.⁽³⁾

نانوهیدروکسی آپاتیت به عنوان یکی از زیست سازگار ترین و زیست فعال ترین مواد در نظر گرفته می شود که در سال های اخیر در دندانپزشکی و پزشکی مقبولیت خاصی را بدست آورده است. مورفولوژی و ساختار پارتیکل های نانوهیدروکسی آپاتیت شبیه به کریستال های آپاتیت مینا هستند. پژوهش های آزمایشگاهی سیکل pH نشان داده اند که هیدروکسی آپاتیت بیش از فلوراید، پتانسیل رمینرالیزاسیون ضایعات مینایی را دارد و همچنین می تواند موجب رمینرالیزاسیون مینا در اطراف مارژین های ترمیم شود. مکانسیم دقیق اثر نانوهیدروکسی آپاتیت هنوز واضح نیست، بعضی محققین اذعان می کنند که نانوهیدروکسی آپاتیت یک لایه مینایی سنتتیک را در اطراف مینا ایجاد می کند یا نانوپارتیکل های آپاتیت را در اطراف ضایعات رسوب می دهد. برخی دیگر بیان می کنند که نانوهیدروکسی آپاتیت به عنوان ذخیره کننده کلسیم و فسفر عمل می کند و یک حالت فوق اشباع را بوجود می آورد و اینگونه از دمینرالیزاسیون جلوگیری کرده و باعث تقویت رمینرالیزاسیون می شود.⁽⁴⁾ لازم به ذکر است که هنگام ترکیب با فلوراید در فرمولاسیون های آبی مانند خمیردندان و دهانشویه ها، نانوهیدروکسی آپاتیت غلظت فلوراید قابل دسترس زیستی را کاهش می دهد، که باعث کاهش ریسک فلوروزیس می شود.⁽⁵⁾

حساسیت عاجی یک وضعیت کلینیکی دردناک است که اغلب در بزرگسالان مشاهده می شود. حساسیت عاجی در نتیجه ی استفاده ی بیش از حد از غذاهای اسیدی، سایش دندانی به دلیل استرس و پارافانکشن، تحلیل لثه به دلیل مسواک زدن خشن و نادرست و بیماری های پریودنتال محتمل است.⁽⁶⁾

یک رویکرد منطقی برای کنترل حساسیت عاجی، انسداد یا کاهش قطر توبول ها است. عوامل مسدود کننده ی توبول های عاجی می توانند یک مانع با رسوب پروتئین ها (حاوی آرژنین) و یون های کلسیم و فسفات روی سطح یا درون مدخل توبولها ایجاد کنند که در موادی نظیر خمیر دندانهای حاوی پتاسیم نیترات، نیترات نقره، استرانسیوم کلراید و فلوراید موجود هستند. همچنین درمانهای داخل مطب شامل (Iontophoresis) انتقال ذرات باردار فلوراید، کاربرد رزین ادهزیوها و کاربرد لیزر بافت سخت می باشد.⁽⁷⁾

اخیراً تحقیقات در استفاده از مواد معدنی دندان (کلسیم و فسفات) منجر به تولید نانوهیدروکسی آپاتیت برای بستن توبول های عاجی شد. از آنجایی که نانوهیدروکسی آپاتیت جزء اصلی دندان و استخوان است، به عنوان یک ماده مسدود کننده توبول های عاجی مناسب می باشد.

در مطالعات گذشته مقایسه اثر خمیردندان و دهانشویه نانوهیدروکسی آپاتیت بر رمینرالیزاسیون ضایعات مینایی صورت گرفته و نشان داده شده است که تأثیر بیشتری نسبت به خمیر دندان های حاوی آمین فلوراید و سدیم فلوراید دارد و در انسداد توبول های عاجی تأثیر بیشتری بر انسداد توبول های عاجی نسبت به خمیر دندان های حاوی فلوراید دارد.

نجیب فرد و همکارانش⁽⁸⁾ که رمینرالیزاسیون ضایعات اولیه با خمیردندان نانوهیدروکسی آپاتیت را بررسی کردند مشاهده کردند که خمیردندان نانوهیدروکسی آپاتیت در مقایسه با خمیر دندانهای حاوی فلوراید رمینرالیزاسیون بیشتری را موجب می شود. با این وجود  Dassو همکارانش⁽³⁾ دریافتند که تفاوت معنی داری بین گروه وارنیش فلوراید و خمیردندان نانوهیدروکسی آپاتیت وجود ندارد.

با توجه به وجود اختلاف نظر مطالعات قبلی درمورد برتری وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت در مقایسه با وارنیش سدیم فلوراید، هدف از این تحقیق بررسی اثر وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت بر رمینرالیزاسیون ضایعات اولیه مینایی و نیز انسداد توبول های عاجی بود.

مواد و روش ها

نوع این مطالعه تجربی (Experimental) و به روش آزمایشگاهی (lab trial) بود. در این مطالعه تعداد 45 دندان سانترال کشیده شده که بدون ترمیم و پوسیدگی بودند، مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه ها توسط استریو میکروسکوپ (Olympus BX41, Olympus optical Co, Tokyo, Japan) با بزرگنمایی x4 بررسی و نمونه های دارای ترک و نقایص ساختاری از مطالعه حذف شد. تاج دندان ها توسط دیسک الماسی خشن (3M, ESP, USA) از دو میلیمتر زیر CEJ قطع و برای مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. برای مسطح کردن مینا، سطح میانی نمونه ها در قسمت باکال، توسط دیسک های الماسی سیلیکون کارباید با خشونت 400، 600 و 800 گریت (3M, ESP, USA) پالیش شدند، به طوری که هر دیسک، پنج مرتبه در جهت عقربه های ساعت روی سطح استفاده شد. سپس برای برداشت اسمیر لایر از اسید سیتریک 6 درصد (PH=2) برای دو دقیقه استفاده شد و نمونه ها در آب مقطر (PH=7) قرار گرفتند. دندانها با اپوکسی رزین مانت شد. به نحوی که سطح باکال آنها قابل دسترسی و تمامی سطح باکال نمونه ها به جز ناحیه ای به ابعاد 4×2 میلیمتر با لاک ناخن مقاوم به اسید (Jetset, Loral, Karlsruhe, Germany) پوشانده شدند.

سپس نمونه ها شماره گذاری و سختی نمونه ها توسط تست میکروهاردنس ویکرز (SCTMC,MHV10002,China) اندازه گیری شد. برای تست سختی ویکرز از یک فرز روند الماسی مربعی شکل استفاده گردید. یک فرز روند الماسی به صورت هرمی مربع القاعده با زاویه رأس 136 درجه ای با اعمال یک نیروی معین به ماده وارد شد. فرز روند یک اثر مربعی ایجاد کرد و قطرهای این مربع اندازه گیری شد.

نمونه ها با دستگاه ویکرز با نیروی200 گرم در طی 10 ثانیه تحت آزمایش قرار گرفت. هاردنس در سه نقطه از سطح اندازه گیری و میانگین آنها برحسب (Kg/mm²) به عنوان عدد سختی ویکرز در نظر گرفته شد.

ترکیبات محلول دمینرالیزاسیون شامل:

 CaCl2=2.2Mm، NaH2Po4=2.2Mm، Lactic acid=0.05 mM که توسط 50% (NaOH) با pH 4.5، تنظیم و سپس پوسیدگی مصنوعی به وسیله قرار دادن نمونه ها به مدت 72 ساعت در این محلول در انکوباتور (Poya Sanat Rashnolab) با دمای 37 درجه سانتی گراد ایجاد گردید.⁽⁹⁾ پس از خارج کردن نمونه ها از انکوباتور، به مدت 20 ثانیه با نرمال سالین شسته شدند. سپس یک نمونه از دندان های دمینرالیزه شده در جهت مزیودیستال برش خورد، نمونه ابتدا با آلیاژ طلا - پالادیوم (gold sputter) پوشانده و سپس DEJ و توبول های عاجی زیر SEM (JSM-6610LV Research Complex at Harwell) با بزرگنمایی X1000 مشاهده شد. با توجه به اینکه یک نمونه پس از SEM اولیه قابل استفاده نبود، در مجموع 46 نمونه در نظر گرفته شد و این دندان از ادامه مطالعه حذف شد. مجدداً نمونه ها مورد آزمایش تست ویکرز قرار گرفت.

سپس نمونه ها بصورت تصادفی به سه گروه 15 تایی تقسیم شدند.

گروه 1: وارنیش نانوهیدوکسی آپاتیت ppm10

گروه 2: وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت ppm10 با سدیم فلوراید

گروه 3: وارنیش سدیم فلوراید 5 درصد (گروه کنترل)

وارنیش ها ساخت شرکت داروسازی آسیا شیمی طب، برای 30 ثانیه روی دندان های خشک شده با پوار، اعمال شدند. نمونه ها در محلول رمینرالیزاسیون نگه داری و پس از 4 ساعت وارنیش با Scalpel blade برای جلوگیری از تماس با سطح ضایعه برداشته شد. سطح هر نمونه با محلول رمینرالیزاسیون شسته شد و نمونه ها تحت سیکل پوسیدگی مصنوعی (سیکل pH) قرار گرفتند. برای هر گروه سه نمونه به مدت 14 روز تحت سیکل pH قرار گرفتند که شامل 3 ساعت دمینرالیزاسیون و 21 ساعت رمینرالیزاسیون بود. از محلول ایجاد کننده پوسیدگی مصنوعی به عنوان محلول دمینرالیزاسیون و از محلول بزاق مصنوعی⁽¹⁰⁾ شامل:

Na3Po4-3.90Mm و NaCl2-4.29Mm و KCl-17.98Mm

CaCl2- 1.10Mm , MgCl2- 0.08 Mm و H2SO4- 0.05Mm

NaHCO3-3.27Mm, Distilled water PH=7.2

به عنوان محلول رمینرالیزاسیون استفاده شد. پس از پایان سیکل pH مجدداً تست میکروهاردنس ویکرز روی تمامی نمونه ها انجام و نتایج قبل و بعد، مقایسه شد. سپس از هر گروه، یک نمونه در جهت باکولینگوال برش و با آلیاژ طلا – پالادیوم (sputter-gold) پوشانده و با SEM (JSM-6610LV Research Complex at Harwell) در ولتاژ پرتو 15Kv مشاهده و چهار حالت زیر در نظر گرفته شد.

1. Completely occluded tubules (COT %): حالتی که بیش از نصف توبول ها مسدود بودند.
2. Partially-occluded tubules (POT %): حالتی که کمتر از نصف توبول ها مسدود بودند.
3. Fully-open tubules (FOT %): حالتی که
   هیچ گونه ته نشینی و انسدادی صورت نگرفته بود.
4. Surface area covered by deposit precipitate layer (DPL %): حالتی که یک لایه نازک روی توبول ها بود ولی درون توبول ها مسدود نشده بودند.

بعد از جمع آوری اطلاعات، نمونه ها کدگذاری شدند و با استفاده از نرم افزار SPSS 24 و آمار توصیفی و آنالیز واریانس ANOVA و مقایسه های چندگانه Tukey نتایج تجزیه و تحلیل گردید.

یافته ها

میانگین و انحراف معیار میکروهاردنس اندازه گیری شده در ابتدای مطالعه، پس از ایجاد پوسیدگی و بعد از فرآیند درمان بوسیله غوطه ورسازی در هریک از مواد مورد مطالعه بررسی گردید و در جدول 1 قابل مشاهده است.

همچنین نتایج آزمون آنالیز واریانس اندازه های تکراری (Repeated measure) نشان داد که بین گروه های مورد مطالعه اختلاف آماری معنی داری در تغییرات میکروهاردنس وجود داشت (P=0.001). همچنین آنالیز درون گروهی تغییرات میکروهاردنس در گروه های مورد مطالعه نشان داد که اختلاف معنی داری بین این تغییرات وجود داشت (P<0.0001).

از طرفی مقایسه تغییرات میکروهاردنس در گروه های مورد مطالعه در مراحل سه گانه نشان داد که میزان میکروهاردنس در تمام گروه ها در مرحله سوم نسبت به مرحله دمینرالیزاسیون افزایش پیدا کرده بود.

همچنین مقایسه تغییرات میکروهاردنس پس از مرحله دمینرالیزاسیون بین گروه ها نشان داد که استفاده از وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت ppm 10 در مقایسه با تمامی گروه ها میزان میکروهاردنس بالاتری داشت و نسبت به تمام مواد استفاده شده در مرحله سوم به طور مؤثرتری میزان میکروهاردنس را افزایش داده بود (جدول 1).

جدول 1 : مقادیر ریزسختی نمونه ها در گروه های مختلف و مقایسه تغییرات آنها در مراحل سه گانه

1. A) 10 ppm وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت
2. B) 10 با سدیم فلوراید ppm وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت
3. C) وارنیش سدیم فلوراید 5% (گروه کنترل)

پس از بررسی تصاویر SEM پس از دمینرالیزاسیون و بعد از رمینرالیزاسیون، نتایج زیر مشاهده شد (شکل 1،2،3،4).

شکل 1 : توبول های عاجی پس از دمینرالیزاسیون

شکل 2 : تصویر SEM توبول های عاجی پس از اعمال وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت + سدیم فلوراید

شکل 3 : تصویر SEM از توبول های عاجی پس از تماس با وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت  ppm 10

شکل 4 : سطح عاجی پس از تماس با وارنیش حاوی سدیم فلوراید 5 درصد

در گروه وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت و سدیم فلوراید، انسداد توبول ها به میزان بیشتر از 50 درصد مشاهده گردید و ته نشینی در سطح توبول ها مشاهده شد. در گروه وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت، انسداد توبول ها به میزان بیشتر از 50 درصد مشاهده گردید و ته نشینی در سطح توبول ها مشاهده شد. در گروه وارنیش سدیم فلوراید، انسداد توبول ها به میزان کمتر از 50 درصد مشاهده گردید و ته نشینی در سطح توبول ها مشاهده شد.

بحث

در این مطالعه آزمایشگاهی، تأثیر سه روش درمانی در سه گروه دندان کشیده شده که به صورت مصنوعی در آنها پوسیدگی ایجاد شده بود، شامل وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت ppm10، وارنیش نانوهیدروکسی آپاتیت ppm10 با سدیم فلوراید و وارنیش سدیم فلوراید 5 درصد، به مدت دو هفته بر میزان رمینرالیزاسیون مینای دندان بررسی شد. این بررسی به صورت مشاهده ی میکروسکوپی نمونه ها انجام شد.

بر اساس نتایج آنالیزهای آماری مشخص شد که استفاده از وارنیش پس از مرحله دمینرالیزاسیون باعث افزایش میزان میکروهاردنس و رمینرالیزاسیون سطوح دندانی شد.

دستگاه های ثابت ارتودنسی رعایت بهداشت را مشکل می سازند و باعث افزایش تجمع پلاک می شوند. امروزه مشخص شده است درمان ارتودنسی ریسک ایجاد ضایعات سفید مینایی را زیاد می کند. ضایعات سفید مینایی که از نظر کلینیکی قابل رویت باشند، در حدود 50 درصد بیماران که تحت درمان ارتودنسی بوده اند، دیده می شود.⁽⁹⁾ روش های مختلفی برای پیشگیری از ایجاد ضایعات سفید مینایی در حین درمان ارتودنسی و یا درمان آنها معرفی شده است. از جمله آنها می توان به استفاده از خمیردندان، استفاده از دهانشویه و استفاده از مواد آزادکننده فلوراید و رسوب دهنده کلسیم، مانند وارنیش فلوراید و نانوهیدروکسی آپاتیت اشاره کرد.^(11و10)

از مزایای وارنیش نسبت به سایر روش ها می توان به چسبندگی به سطح دندان، آزاد سازی طولانی مدت فلوراید و استفاده آسان از آن اشاره کرد.^(13و12) همچنین ذرات نانو هیدروکسی آپاتیت سبب کاهش غلظت F قابل دسترس زیستی می گردد و در نتیجه ریسک فلوروزیس را کاهش می دهد.⁽¹⁴⁾

Todd و همکارانش⁽¹⁵⁾ گزارش کردند که وارنیش فلوراید باعث 50 درصد کاهش دمینرالیزاسیون نسبت به گروه کنترل شد. آنها برای ایجاد دمینرالیزاسیون از محلول پوسیدگی زا استفاده کردند و برای بررسی تغییرات مینا، دندان ها را برش داده و از میکروسکوپ پلاریزه استفاده کردند. Nalbantgil و همکارانش⁽¹⁶⁾ اثر دو نوع وارینش Enamel pro  و Duraflur را در پیشگیری از دمینرالیزاسیون مینا اطراف براکت های ارتودنسی بررسی کردند و دریافتند که هر دوی این وارنیش ها باعث افزایش میکروهاردنس نسبت به گروه کنترل شدند. در این مطالعه از محلول دمینرالیزاسیون استفاده شده بود.

توافق نظر وجود دارد که فلوراید از طریق تداخل فیزیکی و شیمیایی باعث کاهش دمینرالیزاسیون و افزایش رمینرالیزاسیون می شود، اما اثرآن نسبی است و به طور کامل نمی تواند جلوی پوسیدگی را بگیرد. همچنین اساس استفاده از نانوهیدروکسی آپاتیت بر پایه این حقیقت است که به دلیل شباهت به ساختار معدنی دندان می تواند توبول های عاجی باز را بسته و با آنها ترکیب شود.⁽¹⁷⁾

وارنیش فلوراید می تواند روی سطوح دندان تا
ساعت ها بعد از استفاده باقی بماند و یون فلوراید آزاد کند. فلوراید باعث کاهش دمینرالیزاسیون می شود که این اثر را از طریق اثر ضد باکتری و ایجاد هیدروکسی آپاتیت فلوراید که به اسید مقاوم تر است، اعمال می کند.⁽¹⁸⁾

هیدروکسی آپاتیت، نوعی فسفات کلسیم است که به بخش اصلی Bioactivity معدنی مینا و عاج شباهت داشته و سازگاری زیستی دارد.⁽¹⁹⁾ مطالعات نشان می دهد که هیدروکسی آپاتیت پتانسیل رمینرالیزاسیون ضایعات اولیه را نیز دارد.⁽²⁰⁾ همچنین مشخص شده که نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت خاصیت زیستی بهتری نسبت به کریستالهای درشت تر آن دارند. استفاده از وارنیش دارای نانوهیدروکسی آپاتیت یکی از استراتژی های درمانی جهت رمینرالیزاسیون و ترمیم دندان می باشد. بیواکتیو گلس می تواند به عنوان یک منبع دارای میزان زیادی از CaO و P₂O₅ در یک ماتریکس Na₂O-SiO₂ با تسریع سرعت تجزیه و تمرکز بالای یونی عمل کند. شاخص تعیین فعالیت بیواکتیوگلاس، باند شیمیایی با بافت طبیعی است.⁽¹⁶⁾ بیواکتیوگلاس بالاترین شاخص بیواکتیویتی (IB=12.5) را در مقایسه با سایر متریال های بیواکتیوگلاس نظیر هیدروکسی آپاتیت دارد. بنابراین این ماده پتانسیل رمینرالیزاسیون ضایعات مینایی اولیه را با افزایش میزان هیدروکسی آپاتیت دارد.⁽²¹⁾ در مطالعه Erdem و همکاران⁽¹⁸⁾ در میکروگراف های SEM به طور واضح مشاهده کردند که در حساسیت عاجی تمام توبولها باز هستند. به عنوان یک نتیجه دفورماسیون توبول ها، تمام توبول ها از سمت حفره دهان به پالپ باز هستند که این حالت توبول ها را علیه اثرات میکروبی غیرمصون می دارد. پس از پوشیده شدن با نانوهیدروکسی آپاتیت، بصورت واضح دیده می شود که سطوح عاجی به طور کامل با پارتیکل های نانوهیدروکسی آپاتیت پوشیده شدند. این لایه به دلیل تقابل قوی بین ساختار پروتئینی سطح دندان و هیدروکسی آپاتیت بسیار قوی است. بافت عاج سالم یک شبکه ارگانیزه کلاژن دارد، این ساختار کلاژنی با هیدروکسی آپاتیت در طی بلوغ دندان در فاز امبریوژنیک مینرالیزه می شود.⁽¹⁸⁾

پروتئین های متعددی برای تشکیل و مینرالیزاسیون دندان در حین تکامل، ته نشین می شوند که شامل کلاژن و پروتئین های غیرکلاژنی نظیر دنتین فسفوپروتئین، Dentin matrix protein 1 (DMP1)، پایانه های غنی از گلوتامیک و فسفوپروتئین ها هستند که نقش فعالی در هسته گذاری نانوهیدروکسی آپاتیت بازی می کنند. این پروتئین ها تمایل قوی به نانوهیدروکسی آپاتیت دارند و به صورت مستقیم به یون های کلسیم سطح نانوهیدروکسی آپاتیت از طریق مکانیسم یونی اتصال می یابند.⁽²²⁾

 نتایج مطالعه حاضر نیز اثبات کرد که استفاده از وارنیش دارای نانوهیدروکسی آپاتیت ppm10 حتی در مقایسه با وارنیش سدیم فلوراید 5 % باعث رمینرالیزاسیون بیشتری در دندان های دارای پوسیدگی می گردد.

نتایج مطالعه حاضر با مطالعه Huang و همکاران⁽²³⁾ که اثر ترکیبی Galla chinensis و نانوهیدروکسی آپاتیت را بر رمینرالیزاسیون ضایعات اولیه بررسی کرد، همخوانی دارد. آنها در مطالعه خود نتیجه گرفتند که افزودن ذرات نانوهیدروکسی آپاتیت به محلول مورد بررسی به صورت معنی داری سبب افزایش میکروهاردنس نسبت به گروه کنترل منفی میشود. همچنین وی عنوان کرد که غلظت مطلوب برای ذرات نانوهیدروکسی آپاتیت، 5 و 10 درصد میباشد.

نتیجه گیری

با توجه به مطالعه حاضر، نانوهیدروکسی آپاتیت می تواند یکی از استراتژی های درمانی جهت ترمیم دندانهای پوسیده باشد و اضافه شدن نانوهیدروکسی آپاتیت ترجیحاً به وارنیش، می تواند میکروهاردنس دندان توسط نانوهیدروکسی آپاتیت را افزایش دهد.

تشکرو قدردانی

این مقاله برگرفته از طرح تحقیقاتی با شماره 7353 و با شناسه اخلاق IR.SSU.REC.1399.013 با حمایت مالی معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد انجام شده است، بدینوسیله سپاسگزاری می شود.