小苏打牙膏的功效及配方稳定性研究

余琦莹 范 宇 俞 锋 杨 叶

(杭州纳美智康科技有限公司，浙江 杭州 311305)

随着我国社会经济的发展，人民生活水平的提高，人们的日常饮食习惯也发生了改变，牙齿的健康日益成为了人们重视的问题，而清洁口腔、保护牙齿最基本的方法就是进行刷牙。牙膏是日常生活中常用的清洁用品，随着科学技术的不断发展，各种类型的牙膏相继问世，在用料上各种牙膏有了不同程度的改变和讲究。小苏打即碳酸氢钠，是一种弱碱性的无机化合物，呈白色结晶性粉末，并且小苏打的安全性十分可靠，被广泛地应用于日化、食品和医药中。尽管小苏打在牙膏中应用的研究直到20世纪70年代才开始，但是这几十年对小苏打牙膏的研究层见迭出。小苏打在口腔护理各个方面的优良作用，使小苏打牙膏成为了日常生活中清洁牙齿、健康口腔的必不可少的物品。小苏打牙膏能在牙膏历史长河中脱颖而出，主要是因为小苏打对菌斑生物膜和牙龈炎的有效作用，另外它与其它牙膏功效成分有良好的兼容配伍性(氟化物)[1]。小苏打相对于其它磨料的纯机械磨擦作用，还有其他生化作用，能给牙齿带来更好的清洁护理作用。

口腔问题十分常见，并且有高发病率的特点，被世界卫生组织列为需重点防治疾病之一。常见的牙齿问题有：蛀牙、牙龈出血、牙周炎、牙菌斑以及口腔异味等。小苏打无特殊气味，口感咸味，溶于水后表现为弱碱性。这种弱碱性物质对于人们的口腔卫生有着一定的杀菌清洁作用,它可以很好地解决人们对于口腔问题的困扰。杨翠林[3]等人研究了在酸性条件下真菌迅速生长的规律，并采用2.5%碳酸氢钠的水溶液进行口腔护理，有效抑制了真菌的发生，并有效消除口腔异味，降低口腔真菌感染的发生，效果明显优于生理盐水组。

1 小苏打牙膏对解决口腔问题的有益性

1.1 小苏打牙膏对减轻牙龈炎的作用

1.1.1 牙龈炎的发病机制

人的口腔中有多种多样的微生物群，包括细菌、病毒、真菌等，原生菌可附着在牙齿表面、牙龈上、黏膜表面和唾液中[3]。这些细菌主要包括变异链球菌、乳酸杆菌、放线菌、葡萄球菌、双歧杆菌、梭形杆菌、消化链球菌、螺旋体菌和韦荣球菌等。在这些细菌中，变异链球菌、乳酸杆菌、放线菌等参与龋病的发病和进展；葡萄球菌、消化链球菌等参与牙髓炎、根尖周炎的发病和进展；梭形杆菌、乳杆菌、螺旋体等参与牙周疾病的发病和进展；此外，还有较多细菌和病毒在医学上没有发现其功能和作用。在常规状态下，口腔内细菌的种类和数量会形成一个稳定平衡的状态，不会引发疾病，但在机体免疫功能下降时会诱发相应疾病，产生各种各样的口腔疾病，如龋病、牙周炎、根尖周炎、牙髓炎等。

在人的口腔中由细菌、病毒、真菌和原生动物等组成了牙齿生物膜，细菌最初附着在牙齿表面的唾液分子上，分裂增殖并分泌聚合物，提供生物膜形成基质或支架，进而其它细菌可以附着其上，增加了生物膜的多样性和复杂性。健康牙龈的生物膜以链球菌和放线菌为主，而在缺乏口腔卫生的情况下，生物膜中革兰氏阴性菌和螺旋体的比例增加，其释放各种生物活性产物，包括脂多糖、趋化肽、蛋白毒素和有机酸。这些分子扩散到牙龈上皮，引发宿主反应，最终导致牙龈炎。如果不进行治疗，牙龈炎可能会导致牙齿支持组织的破坏，进一步恶化最终会导致牙齿松动或脱落[4]。

1.1.2 小苏打牙膏对口腔细菌的影响

在电子显微镜下观察发现，细菌及微生物接触小苏打会破坏细菌的细胞壁和细胞膜的完整性。Srinivas R.Myneni等人[5]比较了含有20%至65%小苏打、三氯生和共聚物、氟化亚锡或氟化钠和二氧化硅的各种洁牙剂，在参与测试的270多名患者中，来自5个部位独立单刷临床试验的结果表明，用一致方式刷牙，其中小苏打洁牙剂刷牙可显着降低整个口腔平均斑块评分14%至71%(P<0.005)。该研究还提出了剂量与反应的关系：小苏打浓度越高，洁牙剂去除斑块生物膜方面的效果越好。在为期4周的研究中，采用随机双盲法，对207名受试者进行测试，对比含小苏打洁牙剂与含三氯生洁牙剂抗斑块生物膜效果，使用含小苏打洁牙剂的单次刷牙，斑块生物膜减少量约是三氯生洁牙剂的2.0倍。在小苏打牙膏和普通不含小苏打牙膏对致龋菌群影响的体外研究中，67%的小苏打牙膏对致龋菌群的抗菌活性显著性增强。小苏打牙膏一般呈碱性，进一步探究证明，无论如何调整pH值，其抗菌活性都持续存在[6]。小苏打溶解性较普通摩擦剂高，可以更好地去除牙列不易接触的牙菌斑，改善牙龈的健康，这也是小苏打牙膏可以减轻牙龈炎症的作用机制之一。

1.2 小苏打牙膏对减轻牙菌斑的作用

1.2.1 牙菌斑的形成

牙菌斑是基质包裹的互相粘附、或粘附于牙面、牙间或修复体表面的软而未矿化的聚集性细菌生物膜，该生物膜是细菌的多层积累，不能被水冲去或漱掉。在牙菌斑形成的初始阶段，牙菌斑仍然未完全附着在牙齿上，牙齿与牙菌斑的粘附是通过弱的范德华力相互作用发生的[7]，由静电和疏水性驱动的弱分子间连接。在这个阶段，斑块的形成被认为是可逆的，然而如果任其积累，细菌斑块和表膜之间形成更强的结合，就容易导致不可逆的结合。刷牙可以轻松地去除可逆的牙菌斑，但是更加成熟的斑块需要专业的干预。

1.2.2 小苏打牙膏对牙菌斑的影响：

小苏打比其它晶体具有更大的晶形，增加了对牙菌斑的机械磨擦；溶解的小苏打可以破坏牙菌斑的微生物多糖基质，使其用牙刷更易刷除；而碳酸氢根离子可能破坏细菌的附着，从而更容易去除菌斑生物膜[5]。理论上，磨料越硬，RDA值越大，磨蚀性越强，去除牙菌斑的效果越好，但是一些磨料除了具有纯机械磨擦作用外，还存在一些意想不到的功效。例如：水合硅石、氧化铝和焦磷酸钙在生物学上是惰性的，仅具有机械清洁作用，而小苏打不仅具有物理清洁作用，它已被证明有助于减少病理性微生物菌群并减弱口腔酸碱度。纳美小苏打牙膏的临床研究结论表明：使用含小苏打的纳美牙膏刷牙对健康人群进食后的口腔酸碱度有调节作用。

1.3 小苏打牙膏对降低牙菌斑酸度的作用

小苏打通过中和牙菌斑产生的有机酸起到抗龋齿的作用，促进含氟或其他功效成分对初期龋齿的再矿化。未进食前，牙菌斑内矿物质通常相对于牙齿是过饱和的，这意味着矿物质倾向于从牙菌斑中沉淀出来，牙齿牙釉质上的羟基磷灰石没有溶解脱矿的趋势[8]。在临界pH值5.1～5.5时，牙菌斑液的牙齿矿物质趋近于饱和状态(即牙齿不溶解，矿物质也不倾向于沉淀出来)。然而，当斑块的pH值低于临界pH值时，斑块液体就会变得不饱和，牙齿开始溶解，从而引发龋齿。当pH值恢复到临界pH值范围以上时，早期的病变龋齿将趋于再矿化，特别是在氟化物存在的情况下(氟化物包含于大多数小苏打牙膏中)，因为小苏打可以降低牙菌斑的酸度，对于促进牙齿的再矿化和去矿化的影响是显著的[8]。进食富含碳水化合物的食物后，口腔内的pH值会迅速降低至4.5～5.0，通常需要1～2小时后才可恢复正常，餐后半小时采用含小苏打的牙膏刷牙，小苏打可以发挥显著的缓冲效果，使口腔内的pH值恢复至正常状态，中和牙菌斑的酸性，降低患龋齿的风险[8]。小苏打也有与氟化物很好的生物相容性，氟化物与小苏打协同作用，可以更加有效的提升对牙菌斑酸性的缓冲能力，在抑制致龋细菌变形链球菌，减少龋齿方面更有效。

1.4 小苏打牙膏美白牙齿的作用

小苏打属于水溶性酸式碳酸盐，溶于水后具有很好的扩散性。同时，小苏打代替方解石和水合硅石作为磨擦剂，以微粒磨擦，可以很好地刷除牙齿面上累计的牙垢与色素，达到除渍美白牙齿的作用[1]。溶解后的碱性小苏打，具有良好的渗透性，可以深层地清洁齿缝和游离牙龈沟。

2 小苏打牙膏的应用问题及解决方案

2.1 小苏打牙膏的稳定性问题

牙膏是由磨擦剂、保湿剂、增稠剂、发泡剂、水、香精和一些其他添加物混合组成的膏状物，是一个很复杂的混合体系。小苏作为磨擦剂的牙膏添加量一般为：10%～65%[10]。小苏打牙膏属于高盐体系，同时基于碳酸氢根的活泼不稳定性，一般从以下方面来制备稳定的小苏打牙膏。

在增稠剂的选择方面采用纤维素胶(CMC)与黄原胶复配的方法。CMC是一种天然纤维经过化学改性后所获得的水溶性较好的聚阴离子纤维素化合物，其溶解在水中解集分散形成三维网状聚合结构的胶态溶液，具有增稠和稳定膏体的作用。因为其属于阴离子型，单独以CMC制作出来的牙膏，其抗高盐性能较差(无机盐的阳离子阻止-COONa的Na+解离)，高温稳定性欠佳(高温下分子链的溶剂化作用明显减弱，使CMC高分子链变弯曲)，此外膏体细腻度、分散性和稳定性往往都不能达到最佳[11]。因此采用CMC和黄原胶复配，来克服CMC在一些性能方面的不足[12]。黄原胶有突出的高黏性和水溶性，溶于水也形成稳定的网状结构，同时还具有优良的温度稳定性(-18℃～80℃基本保持原有的黏度及性能)、耐酸碱稳定性(pH=1～13能保持原有性能)和令人满意的兼容性(与各种盐类有着良好的兼容性，与高浓度的糖或盐类共存时能形成稳定的增稠系统，保持原有的流变性)。

在原料的选择方面，选用纯度较高的食品级小苏打，因为纯度不高的小苏打中含有少量的金属离子(如亚铁离子)，在低价态时颜色不明显，但在碱性和温度稍高的条件下，会被牙膏中的空气缓慢地氧化成高价态的深色离子，导致牙膏变色[13]。另一方面，粒径越细的小苏打稳定性越好，因粒径小的小苏打易分散在胶体的网状结构中。经实验室验证，当小苏打粒径达到10um以下时，小苏打稳定性能得到很大的提升。小苏打为弱碱性，pH值偏低时易分解产生二氧化碳，引起膏体不稳定，可以加入适量的焦磷酸四钠缓冲盐来控制其酸碱度，增强小苏打牙膏的稳定性。

2.2 小苏打牙膏的口感问题

消费者对牙膏的依从性或选择性，其中牙膏的味道有很大的影响。Sebastian G.Ciancio等人对牙膏口感展开研究[14]，将受试者被分为3个组：第一组人员使用小苏打和盐的混合物刷牙，第二组人员用清水刷牙，第三组人员使用具有良好味道的牙膏刷牙。在这项研究中将菌斑含量作为口腔卫生的考察指标，其中菌斑含量最高的为用水刷牙的小组。在该项研究进程中，第一组使用小苏打和盐的混合物刷牙的受试者有20%退出测试，第二组用水刷牙的受试者有46%退出测试，而第三组使用具有良好味道的牙膏刷牙的受试者只有5%退出测试，表明牙膏的口味也是消费者持续使用的关键因素。

小苏打牙膏味咸，在香精方面可以选择清凉型的薄荷香精，来减少咸味的刺激，并且选用的香精应耐碱度，以免引发牙膏膏体的变味；另外也可以适当地使用味觉改良剂来改善牙膏的味道。

3 总结

牙膏中含有小苏打，消费者容易与清洁和美白功效联系在一起，此外高浓度小苏打牙膏的RDA可以控制在35～134之间，这也远远低于ISO建议的250的安全限度。小苏打是目前大多数牙膏中最软的研磨剂之一，所以小苏打牙膏适用于牙齿酸蚀风险较高的患者。因为这种牙膏的磨蚀程度较低，可以最大限度地减少磨料对软化或酸蚀的牙齿表面的磨损；这种牙膏同样适用于由机械力摩擦引起的牙本质过敏症状暴露患者的牙根表面。小苏打的高溶解度，可以更好地去除牙列不易接触的牙菌斑，它具有的弱碱性可以降低细菌的活性，作为缓冲剂，可以降低菌斑的酸性，来降低患龋齿的风险。小苏打具有生物相容性，与氟化物相容，可以更好地减少龋齿的形成，并且小苏打具有价格便宜的优势。综合上所述，小苏打牙膏值得广泛的推广和应用。