Reminéralisation dentaire et biomimétique – HAPPI


En mettant l’accent sur la santé dentaire, les ingrédients actifs de soins bucco-dentaires ont considérablement évolué au cours de la dernière décennie. Les actifs de référence traditionnels sont les sels à base de fluor,1 mais aujourd’hui, les reminéralisants sont à base d’hydroxyapatite (HAP),2,3 le minéral physiologiquement présent dans l’émail et la dentine et ses dérivés. Cet article détaille l’utilisation de matériaux biomimétiques à base de HAP et de ses dérivés, commercialisés par Kalichem srl, sous la marque Kalident. La reminéralisation des dents repose généralement sur deux stratégies: la première se réfère aux actifs à base de fluor, la seconde aux sources Ca ++ et PO4.4 Dans les deux cas, l’objectif fonctionnel est de favoriser la formation in vivo de HAP physiologique et de fluorohydroxyapatite (F-HAP).

La dent est composée d’une phase minérale riche et en constante évolution, caractérisée par la présence de HAP dans l’émail et la dentine, où elle représente respectivement 97% et 70% de la composition totale. La reminéralisation est le processus par lequel la phase minérale dentaire est constamment soumise à une phase de restauration, en tant que mécanisme d’homéostasie physiologique et d’équilibre contre la déminéralisation quotidienne.5,6,7

Cet article détaille trois solutions reminéralisantes différentes (non basées sur des nanomatériaux) avec des mécanismes complémentaires inspirés de la philosophie biomimétique.8 «Biomimétique» est un terme désignant l’étude de la formation, de la structure ou de la fonction de substances produites biologiquement et de mécanismes et processus biologiques, dans le but de synthétiser des produits similaires qui imitent les produits naturels.9 Les propositions suivantes répondent au concept biomimétique à travers différentes modalités et répondent efficacement aux exigences fonctionnelles pour contrer le déclenchement d’événements tels que les caries, l’hypersensibilité et le boost de blanchiment.

  • Hydroxyapatite biomimétique;

  • Fluorohydroxyapatite; et

  • Phosphate de calcium amorphe fonctionnalisé avec des ions citrates, fluorure et carbonate.

L’analyse de composition biomimétique HAP a été réalisée par diffraction des rayons X. Des tests ont été effectués pour évaluer son action de réduction de l’hypersensibilité par une évaluation subjective, lorsqu’il est utilisé dans une formulation de dentifrice à 5% sur 50 sujets, deux applications par jour, pendant 28 jours.

Une évaluation subjective sur un dentifrice contenant du HAP biomimétique à 4% a été évaluée pour quantifier son action blanchissante. Des tests in vivo ont été réalisés sur un dentifrice contenant du HAP biomimétique et de la fluorhydroxyapatite à 6%, contre une référence témoin contenant un actif reminéralisant de référence + 1 500 ppm de fluorure. Après un traitement de trois jours sur 45 personnes présentant une anamnèse positive d’hypersensibilité, un stimulus tactile a été appliqué sur les dents des sujets à l’aide d’une sonde émoussée. Le score d’hypersensibilité a été rapporté selon l’EVA (échelle visuelle analogique): le score a été donné par des notes de 0 à 1 sans douleur, 2 à 3 pour légère, 4 à 6 pour modérée et 7 à 10 pour douleur intense. Des images MEB ont été extraites de tests ex vivo sur des dents de bovins pour observer le comportement complexe du phosphate de calcium amorphe fonctionnalisé (F-ACP). Les images sont observables avec différentes résolutions (5,0 et 15,0 K), les différences entre les dents déminéralisées après un traitement acide et après 1 à 2 semaines de traitement avec un dentifrice contenant 10% de solution F-ACP, pour mettre en évidence le nouveau dépôt de phase minérale sur le dent.

Des mesures de la microdureté Vickers ont été effectuées en comparant le F-ACP à une référence de référence par un traitement de déminéralisation préalable suivi d’une évaluation de la dureté, effectuée à travers un pénétrateur en diamant et une charge légère pour produire une indentation dentaire. La profondeur d’indentation a été convertie en valeur de dureté.

L’apport de fluorure dentaire a été analysé par analyse par rayons X à dispersion d’énergie, en comparant les résultats du complexe avec un mélange des actifs simples (ACP et fluorure de sodium).

Le HAP biomimétique se différencie du HAP stœchiométrique (qui a la formule chimique définie [Ca5(PO4)3(OH)], et se trouve dans la nature sous forme minérale ou peut être produit industriellement) pour sa composition et son comportement différents.

Le HAP biomimétique présente une stœchiométrie variable, liée à sa fonctionnalisation des sites Ca ++ et OH–; sa surface présente une couche rugueuse résultant des lacunes dans les sites Ca ++ et OH–, remplacée par d’autres ions tels que CO3– et Mg ++; une telle rugosité comprend des irrégularités de surface de l’ordre de la taille des cellules unitaires,dix et correspond à la tendance à augmenter la liaison aux protéines lors de la biorémineralisation.

Des études antérieures ont confirmé que les surfaces rugueuses améliorent la biocompatibilité et l’adhérence du matériau10, confirmant la capacité du HAP à se lier facilement à des substrats comme les glycoprotéines du biofilm dentaire11 et microlésions. La nature différente des surfaces différencie également les HAP stœchiométriques et biomimétiques pour leur indice cristallin.

La phase cristalline est plus accentuée dans le HAP stœchiométrique, déterminant une réactivité différente:dix les substances de nature cristalline inférieure, telles que le HAP biomimétique, augmentent la libération d’ions Ca ++ et PO4– disponibles pour le cycle de reminéralisation, avec l’intention de reminéraliser la capacité de libérer ces éléments dans la salive sur une base équilibrée, dépendante du pH et prolongée. La réactivité biomimétique HAP est un élément clé exploité pour la conception de prothèses osseuses,11 soulignant sa biocompatibilité et sa sécurité.

Des études antérieures suggèrent que le HAP favorise plus efficacement le dépôt de minéraux sur la dent par rapport aux matériaux de référence à base de Ca ++ et PO4.13 Le HAP biomimétique présenté ici a été soumis à plusieurs tests pour identifier sa nature chimique et ses caractéristiques fonctionnelles lorsqu’il est inclus dans un dentifrice.

La figure 1 montre une comparaison d’analyse de diffraction des rayons X entre HAP biomimétique, physiologique et stoechiométrique. La HAP biomimétique donne des pics comparables à la HAP exprimée dans le corps humain, confirmant sa nature mimétique, notamment en relation avec la détection des ions CO3– dans les sites vacants OH–. Ce modèle contraste avec les pics significativement différents observés avec la forme stoechiométrique, suggérant des différences significatives dans le fond de composition du produit.

La nature réactive du HAP biomimétique explique sa tendance à libérer dans les ions reminéralisants de la salive avec un mécanisme dépendant du pH: les tests de solubilité ont mis en évidence une très faible réactivité à des valeurs de pH autour de 7,0 et une libération lente et régulière à des valeurs inférieures à 5,5, qui sont essentielles pour déminéralisation.

Le HAP biomimétique favorise l’action reminéralisante des dents,5,14 grâce à un mécanisme en plusieurs étapes impliquant son adhérence dentaire à compatibilité élevée, la formation d’un «pool» de phase minérale déposé sur la dent, et une libération prolongée d’ions dépendant du pH dans la salive pour accélérer le processus de reminéralisation.

Les tests in vivo utilisant un dentifrice contenant du HAP biomimétique montrent une réduction constante de l’hypersensibilité dentinaire (figure 2); d’autres évaluations ont mis en évidence une efficacité élevée perçue dans 80% du panel, sans cas d’inflammation ou de faible tolérance dans les gencives et la bouche buccale. Des études supplémentaires prouvent également une efficacité accrue dans le blanchiment des dents, confirmant les résultats des études précédentes.15,16 D’autres données obtenues à partir du même panel prouvent une réduction de l’hypersensibilité après avoir bu des boissons chaudes chez 46,6% des panélistes et dans 50% dans le cas des boissons froides.

Le F-HAP est un minéral naturel présent dans diverses roches, sols latériliques17 et l’émail des dents de requin, où il représente la majeure partie de la phase minérale.18 Le F-HAP offre plus de résistance contre les attaques acides, compte tenu de sa faible solubilité.19 Il possède une valeur Ksp de 2,34 x 10–59, ce qui implique une résistance plus élevée à l’érosion acide et à une faible dissolution des ions,20 qui ne devient tangible qu’en dessous de pH 4,0. Le dépôt de F-HAP21 sur la phase minérale de la dent, favorisée par sa nature biomimétique et sa taille de particules optimisée, améliore la résistance des dents contre l’érosion acide, le renforcement de l’émail,22 éviter une perte excessive de minéraux pendant les fluctuations quotidiennes du pH par voie orale, comprises entre 4,0 et 7,0.23 En ce qui concerne les aspects biomimétiques du F-HAP, son utilisation implique le dépôt d’une couche épaisse fermement adhérée sur la dent, même lorsqu’une contrainte mécanique de séparation est appliquée ou qu’une fracture dentaire est réalisée, suggérant une forte interaction chimique à l’interface; images radiographiques de dentisterie24 n’a révélé aucune différence significative sur la radio-opacité entre la couche de F-HAP formée sur la dent et l’émail, suggérant une densité similaire à la surface de l’émail, confirmant sa nature biomimétique. De plus, la présence de la phase minérale F-HAP sur la dent représente un environnement hostile pour la formation du biofilm bactérien, étant donné les caractéristiques reconnues du fluorure dans l’inhibition de la glycolyse des microbes.25,26 Pour ces raisons, F-HAP est un candidat pour l’inclusion dans le dentifrice avec une action spécifique sur la réduction de l’hypersensibilité et une action de soutien contextuelle à plusieurs niveaux contre les caries.

Tests in vivo27 ont été réalisées par VAS (figure 3), en comparant un dentifrice avec HAP biomimétique et F-HAP à 6%, contre un dentifrice témoin (contenant un ingrédient actif de référence reminéralisant plus 1500 ppm de fluorure) et un placebo. Les tests ont évalué l’action anti-hypersensibilité après 3 jours et ont démontré l’efficacité plus élevée du dentifrice biomimétique HAP / F-HAP et la référence par rapport au placebo. La réduction d’hypersensibilité la plus élevée a été observée avec la pâte HAP / F-HAP.

Le complexe de phosphate de calcium amorphe fonctionnalisé (F-ACP) est basé sur du phosphate de calcium amorphe fonctionnalisé avec des ions citrate, fluorure et carbonate grâce à une technologie brevetée28 qui prévoit l’enrobage de citrates du complexe et l’inclusion de fluorure et de carbonates à l’intérieur de la phase ACP, visant à augmenter l’apport d’actifs sur la dent.

Les citrates sont présents physiologiquement sur la matrice organique des dents avec une teneur allant jusqu’à 5% et jouent un rôle clé dans les tissus minéraux.29,30 Leur présence est un facteur biomimétique clé, optimisant le lien complexe avec la surface dentaire et minimisant la perte de principe actif avec de l’eau de rinçage lors du brossage des dents. Le complexe montre un état amorphe qui, en présence d’eau, est cassé31 avec des ions massifs dans la salive à court terme: à ce niveau, les ions cristallisent dans la fluorohydroxyapatite et le carbonate hydroxyapatite. Ce mécanisme représente une solution intelligente pour les traitements professionnels et quotidiens nécessitant une reminéralisation intense.32

Des tests ex vivo utilisant une pâte avec un complexe F-ACP à 10% ont montré l’action reminéralisante du complexe après une et deux semaines par rapport à la dent déminéralisée à l’acide phosphorique au début de l’évaluation (Figure 4). Les résultats montrent un dépôt important de la phase minérale après une semaine, et des résultats plus évidents après deux semaines.

Une analyse comparative par rapport à un dentifrice anhydre témoin a été réalisée en mesurant la microdureté Vickers. L’analyse de l’indentation de profondeur a montré des valeurs de micro-dureté du complexe F-ACP de 110 hv par rapport à la valeur de 87 hv de l’indice de référence.

L’analyse EDX a été réalisée pour détecter le caractère biomimétique du F-ACP grâce à la mesure de la teneur en fluorure trouvée dans la dent, en la comparant à un mélange de ACP et de fluorure de sodium. La quantité de fluorure utilisée dans les systèmes analysés était la même. Les résultats montrent une multiplication par quatre du fluorure déposé après le traitement avec le complexe F-ACP, avec 1,5% p / p détecté dans la dent. Les résultats confirment la livraison optimisée des ions grâce à la technologie biomimétique brevetée.

Trois approches différentes de la reminéralisation ont été prises en cours d’évaluation.

Le HAP biomimétique avec des postes vacants dans les sites OH– a montré sa pertinence pour la routine quotidienne de soins bucco-dentaires afin de promouvoir une reminéralisation intelligente, équilibrée et durable, visant à prévenir l’hypersensibilité dentaire, l’apparition des caries et à stimuler l’effet de blanchiment des dents.

La fluorohydroxyapatite, grâce à un comportement biomimétique donné par sa compatibilité avec la surface dentaire en termes d’adhésivité, montre un grand potentiel d’applications sur les microlésions dentaires sévères, en raison de sa résistance à l’attaque acide et de ses caractéristiques de renforcement de l’émail, représentant une approche de traitement de pointe contre caries et attaque acide.

Le complexe F-ACP, grâce à une technologie brevetée visant à optimiser l’apport d’actifs sur la dent, permet de formuler un dentifrice anhydre spécifique pour une reminéralisation immédiate des dents, et est indiqué pour les traitements professionnels et quotidiens après nettoyage dentaire, ou hypersensibilité sévère ou anti-caries traitements.

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Agnes M

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