Свойства фторида натрия и область использования химического вещества

О кариесе и борьбе с ним с помощью фторида

Существует три основных фактора, которые влияют на развитие кариеса зубов: восприимчивость тканей, присутствие инфекционного штамма бактерий (Streptococcus mutans), избыток сахара и другие питательных веществ, стимулирующих рост бактерий. По мере роста болезнетворных бактерий, продуцируется кислотный побочный продукт, который может растворять минералы в эмали. В итоге зуб разрушается.

Стоматологи рекомендуют использование фторидных растворов для обработки полости рта, употребление фторированной воды. Именно благодаря фториду наблюдается улучшение состояния зубов, резкое снижение кариеса. Подобные улучшения были зафиксированы в разных исследованиях и практически во всех возрастных группах. Тем не менее кариес остается самым распространенным инфекционным заболеванием, а лечение фтором остается важным инструментом в борьбе с заболеваниями зубов и полости рта.

Области применения фторида натрия

Применение фтористого натрия не ограничивается какой-либо определенной сферой промышленности. Использование химического вещества распространяется на:

Производство лекарственных препаратов и зубной пасты. Фторид натрия в зубной пасте и препаратах используется для лечения и профилактики болезней костных тканей.
Получение алюминия в металлургии, где вещество используется для очистки металлов и создания антикоррозийного покрытия для деталей.
Обработку древесины, где фтористый натрий используется, как антисептик и консервант для дерева.
Сельское хозяйство, где вещество используется для борьбы с вредными насекомыми.
Водоподготовку для обогащения воды фтором.
Область производства стеклянных и керамических изделий, эмали, огнеупоров, флюсов.
Лабораторные исследования, при которых вещество применяется в качестве реактива.
Фармакологическую отрасль, в которой вещество применяется для тестирования лекарственных препаратов.
Биохимическую отрасль, в которой фтористый натрий используется для консервации тканевых образцов.
Сферу очищения газов от фторидов урана.

Также применение фторида натрия распространяется на химическую промышленность, где реактив используется для различных реакций, включая синтез фторорганических соединений, реактивов, фреонов и прочего.

Что представляет собой фторид и как он работает

Фторид является формой элементарного фтора, который в обычном состоянии представляет собой токсичный газ. Химические реакции фтора с другими соединениями, такими как олово, придают ему уникальные свойства, которые увеличивают эффективность элемента в плане обработке полости рта.

Попадая в рот, фторид разбавляется слюной, осаждаясь в виде бактериальной бляшки на поверхности зубов. В таком состоянии он напрямую ингибирует рост бактерий, поэтому во рту образуется меньше кислоты. Затем фторид, хранящийся в бляшке, высвобождается, когда бактерии продуцируют достаточное количество кислоты для снижения кислотно-щелочного баланса во рту. Когда это происходит, фторид диффундирует в зуб через крошечные поры в эмали. Ионы фтора заменяют гидроксильные ионы кристаллов гидроксиапатита, которые составляют зубную эмаль, и образуют новое соединение, называемое фторапатитом. Это соединение почти не растворяется в кислотах, производимых бактериями в полости рта, поэтому помогает защитить зубы от разрушения.

Что представляет собой вода с содержанием фтора

Присутствующие ионы фтора в воде могут быть абсолютно безопасны и смертельно опасны. В микроскопических дозах фторид-ионы F(-) оказывают терапевтическое действие, а в больших концентрациях способны убить. В обычном тюбике зубной пасты количество фторидов таково, что может погубить маленького ребенка, если он съест пасту. Доза 2-3 грамма фторида натрия является смертельной для взрослого человека.

Вода с ионами фтора по степени токсичности гораздо опаснее свинца. Во многих странах водные растворы специально фторируют, так как данный микроэлемент необходим для формирования и нормального развития зубной и костной ткани организма. Самый популярный способ фторирования — добавление фторида натрия. Это самый дорогой реагент, который используют в коммунальных хозяйствах для обогащения водопроводной питьевой воды фтором F(-).

При фторировании важны:

строгое соблюдение технологии,
точная дозировка,
регулярные поступления на объекты водоподготовки фторсодержащего сырья.

Из-за сильной токсичности химического элемента признано опасным избыточно-высокое содержание фтора в воде в количестве выше установленных норм. Многие страны — Китай, Япония, Индия, Израиль — не только отказались, но и ввели запрет на фторирование воды, применяемой для питья.

Из истории фторида

Фредерик С. Маккей — стоматолог, практиковавший в Колорадо-Спрингс в начале 1900-х годов, первым обнаружил, что фторид является эффективным истребителем инфекций в полости рта. Маккей заметил, что у многих его пациентов на зубах была пятнистая эмаль или коричневые пятна. К 1916 году Маккей и его помощники обнаружили, что пятнистость была вызвана чем-то в питьевой воде пациентов. Ему потребовалось еще 12 лет, чтобы понять, как этот эффект был связан с отсутствием кариеса у пациентов. И еще три года, чтобы понять химический механизм и природу явления. В 1931 году Маккей понял и убедился в том, что пациенты с пятнистыми зубами употребляли необычную питьевую воду. Она имела необычайно высокий уровень естественного фтора.

Химический состав воды, механизм воздействия фторида на зубную эмаль человека были подробно изучены учеными в течение 1930-х и 1940-х годов. Тщательное тестированию воды привело к заключению о том, что одна часть фтора на миллион частей воды была идеальным уровнем содержания вещества. Такая концентрация существенно уменьшала риск кариеса зубов, не вызывая появления пятен на эмали.

Это исследование привело к осуществлению государственных программ фторирования воды, например, в Америке. В России сегодня также некоторые города снабжены системами, где вода обрабатывается фторидом. Идея использования фторида в продуктах для ухода за полостью рта появилась в 1956 году. Сейчас выпускаются сотни фторидсодержащих продуктов, доступных для населения, а также для специалистов в области стоматологии.

Как работают фториды?

Улыбка говорит о многом, но еще больше может значить ее отсутствие. Люди часто не хотят улыбаться, если не уверены в красоте своих зубов. Большинство из нас понимает, почему нужно пользоваться зубной щеткой и нитью, — и это уже хорошо. Но одной лишь механической чистки зубов не всегда бывает достаточно для для того, чтобы зубы оставались здоровыми. Использование фторидсодержащих средств — важная часть ухода за зубами. Прочитав эту статью, вы узнаете ответ на вопрос: как фториды улучшают здоровье ваших зубов?

Что такое фториды и как они работают?

Что такое фториды?

Если вам казалось, что фториды — это синтетические добавки к средствам гигиены полости рта, вы были не одиноки в своих заблуждениях. На самом деле фториды являются натуральными соединениями: они естественным путем образуются в земной коре и широко представлены в природе. Фториды содержатся в ряде продуктов питания, а также в воде. Во многих странах питьевую воду с невысоким содержанием этих веществ фторируют дополнительно, чтобы помочь потребителям укрепить зубы и защититься от кариеса.

Способность фторидов предупреждать образование кариозных поражений была открыта в 1930-х годах, когда исследователи обнаружили, что дети, употреблявшие природно фторированную воду, страдали от кариеса меньше тех, кто пил воду без фторидов. С тех пор исследования раз за разом показывали, что там, где питьевую воду начинают фторировать, заболеваемость кариесом снижается.

Всемирная организация здравоохранения, Международная федерация стоматологов и многие другие медицинские сообщества поддерживают и пропагандируют идею фторирования питьевой воды для борьбы с кариесом. По мнению экспертов Стоматологической ассоциации России, уникальные свойства фторида позволяют его считать наиболее эффективным средством профилактики кариеса зубов детей и взрослых.

Как действуют фториды?

Чтобы понять механизм действия фторидов, нужно изучить строение и функционирование эмали. В ней постоянно происходят процессы деминерализации и реминерализации. Причиной потери минералов из структуры эмали служит жизнедеятельность бактерий, которые живут в полости рта. Питаясь сахаром и другими углеводами, эти микроорганизмы выделяют кислоты, которые растворяют эмаль зубов. Фториды защищают эмаль от повреждений, вызванных деминерализацией, и делают твердые ткани зуба менее восприимчивыми к негативному воздействию кислот.

В другие периоды времени, после нейтрализации «кислотной атаки», фториды помогают эмали восполнить утрату ионов кальция и фосфата, которые придают зубам большую твердость. Этот процесс называется реминерализацией. Чрезмерная утрата минералов и недостаточное их восполнение в структуре эмали ведут к образованию кариеса.

В чем польза фторидов?

Фториды помогают защищать зубы двумя способами. Когда дети получают необходимые ежедневные дозы фторидов с пищей или водой, эти соединения проникают в кровь и участвуют в процессе формирования зубов, т. е. действуют изнутри. Кроме того, фториды остаются в слюне и способствуют укреплению зубов снаружи, так что кислоты наносят эмали меньший ущерб. Благодаря воздействию фторидов зубы остаются крепкими и устойчивыми к кариесу, а также не возникает их повышенная чувствительность.

Источник фторидов:

Фтор
Что такое фтор?

Теперь пора вспомнить химию. Фтор — это химический элемент, который, как отмечает Большая энциклопедия нефти и газа, отличается высокой реактивностью. Благодаря этому свойству фтор легко образует соединения с другими веществами. Одними из наиболее известных соединений фтора, встречающихся в природе, являются фториды. Это означает, что входящие в состав зубных паст фториды представляют собой натуральные ингредиенты.

В качестве примеров этих соединений можно называть фторид кальция, фторид натрия, монофторфосфат натрия и фторид олова. Эти соли часто используют при изготовлении зубных паст.

Как фториды укрепляют зубы?

При использовании фторидсодержащего средства гигиены полости рта, например, зубной пасты, источник фтора попадает в слюну. Слюна омывает зубы, и фторид абсорбируется на поверхности эмали. Там он связывается с присутствующими в структуре эмали кальцием и фосфатом, образуя фторапатит — твердое минеральное вещество, способное противостоять повреждению зубов и помогающее предотвратить образование кариозных полостей.

Безопасны ли фториды?

При правильном использовании в надлежащих количествах фториды безопасны и эффективны, но правило «все хорошо в меру» распространяется и на них. Многолетние исследования показали, что главной опасностью, связанной с чрезмерным потреблением фторидов, является флюороз, заболевание, которое может развиться у ребенка, если он в раннем возрасте, в период формирования зубов длительное время потреблял внутрь воду или продукты с повышенным содержанием соединений фтора.

В этом случае на прорезавшихся зубах ребенка могут появиться белые, а иногда — даже коричневые и серые полосы и пятна. Помимо высокого, сверх установленных санитарными нормами содержания фторида в питьевой воде существует другая опасность чрезмерного системного поступления фтора в организм ребенка, — когда он бесконтрольно глотает слишком много фторидсодержащей зубной пасты. Именно поэтому важно приглядывать за детьми во время чистки зубов и следить за тем, чтобы они всегда сплевывали зубную пасту. Кроме того, таблетки фторида натрия лучше держать вне досягаемости маленьких детей. Если у вас есть вопросы или сомнения, обсудите их со стоматологом: он подскажет, как лучше действовать, чтобы защитить вашего ребенка не только от кариеса, но и от флюороза.

Почему фториды безопасны

Эффективность фторидов в снижении распространенности кариеса зубов широко документирована в отечественной и зарубежной литературе и является неоспоримым фактом. Строгие доказательства, полученные в результате многочисленных исследований, резолюции Всемирной Ассамблеи Здравоохранения ВОЗ, позиция Международной Федерации Стоматологов (FDI) и Международной Ассоциации по научным исследованиям в стоматологии (IADR) подтверждают медицинскую и экономическую эффективность, а также безопасность ежедневного использования фторида в оптимальных количествах для профилактики кариеса зубов. Никаких научных данных о том, что потребление фторидов в надлежащих количествах может быть связано с неблагоприятными последствиями для здоровья, нет. Наоборот, представлены доказательства того, что те количества фторидов, которые содержатся в зубной пасте, произведенной по межгосударственному стандарту, и водопроводной питьевой воде, отвечающей установленным санитарным нормам, и безопасны, и эффективны.

Фторирование зубов и пищевые добавки с фторидами

Средства для фторирования зубов

Существует несколько способов фторирования зубов. Топические средства наносятся непосредственно на зубы: к ним относятся зубные пасты, ополаскиватели для полости рта и препараты для профессионального фторирования зубов в клинике. Хотя время взамодействия таких фторидсодержащих средств с поверхностью зубов непродолжительное, они способны создавать в полости рта так называемое депо фторида, которое на несколько часов обеспечит постоянное присутствие фторид-иона во рту.

Если у вас в целом здоровые зубы, то для эффективной профилактики кариеса, как правило, бывает достаточно употребления фторированной воды и использования фторидсодержащей зубной пасты. Если водопроводную воду в вашем регионе не фторируют или вы пьете бутилированную воду без фтора, стоматолог может порекомендовать вам выполнить профессиональное фторирование зубов, чтобы надлежащим образом защитить их.

Средства для этой процедуры выпускаются в виде гелей, пенок и лаков. Концентрация фторида в них выше, чем в зубных пастах и ополаскивателях, поэтому они предназначены только для использования в стоматологических клиниках.

Пищевые добавки с фторидами

Если вас беспокоит, что ваш ребенок не получает достаточно фторидов, попросите педиатра или стоматолога выписать рецепт на пищевую добавку с фторидом. Такие добавки подходят детям в возрасте от 6 месяцев до 16 лет, при условии, что они не пьют фторированную воду. Препараты фтора выпускаются в виде капель для маленьких детей и таблеток для детей постарше и подростков.

Если ребенок нуждается в больших количествах фторида, нежели содержится в добавке, стоматолог или педиатр может порекомендовать дополнительно использовать фторидсодержащий ополаскиватель или гель. В любом случае обязательно присматривайте за ребенком, когда он пользуется каким бы то ни было фторидсодержащим средством, и храните пищевые добавки вне досягаемости детей.

Как и всякий другой путь, путь к здоровью зубов и десен начинается с первого шага. Им является правильная гигиена полости рта: чистите зубы фторидсодержащей зубной пастой как минимум дважды в день и ежедневно используйте зубную нить, чтобы удалить налет из межзубных промежутков. И, разумеется, не забывайте регулярно посещать стоматолога.

Опасен ли фторид?

Несмотря на то, что фторид активно используется человечеством в течение последних десятилетий, по-прежнему сохраняются опасения за здоровье людей по поводу последствий его употребления. Исследователи полагают, что высокие уровни фторида могут замедлять естественное образование зубной эмали. Дело в том, что обилие фторида создает гипоминерализацию, которая негативно сказывается на состоянии зубов — развивается флюороз (лат. Fluorum — фтор + osis). Стоматологи продолжают рекомендовать взрослым и детям средства со фтором. Но они предупреждают о том, что снизить риск возникновения флюороза можно. Просто дети не должны глотать зубную пасту.

Хотя врачи и ученые утверждают, что фторид в значительной степени отвечает за улучшение здоровья зубов, есть те, кто утверждает, что он может вызвать рак костей. В 1980-х годах исследование, проведенное Национальной программой по токсикологии, выявило «двусмысленные доказательства» канцерогенности на основе тестирования, проведенного на крысах. В итоге был сделан вывод о том, что нет достоверных данных о том, что фторирование воды и гигиенических средств может привести к развитию рака.

Содержание фтора в различных средствах

Существует множество фторидных соединений, разрешенных для использования в продуктах для ухода за полостью рта. Ингредиенты, включая соединения фтора, должны быть перечислены на этикетке. Содержание фтора должно соответствовать типу продукта. Оно выражается в процентах. Например, зубная паста от ряда производителей может иметь примерно такой состав:

фторид натрия: 0,22%;
монофторфосфат натрия: 0,76%;
фторид олова: 0,4%.

Продукты для полоскания полости рта имеют меньшую концентрацию фторида. Обычно она составляет 0,02%. В этих средствах фторид, как правило, смешивается с такими составляющими: фосфат натрия, фосфорная кислота. Лечебный гель содержит фторида олова около 0,4%.

Помимо этих продуктов в гигиенических средствах есть множество других, например, растворители, загустители и агенты, контролирующие рН баланс. Растворители включают воду или глицерин, которые используются в качестве основы. Деионизированная или деминерализованная вода используется для предотвращения воздействия нежелательных минералов на стабильность продукта. Концентрация воды в формуле может составлять 90% или более. Для регулирования вязкости добавляют загустители. К ним относятся ксантан, каррагенан и различные другие полимеры, используемые в концентрациях от 0,1 до 2,0%. Ароматизаторы и цвета добавляются, чтобы сделать продукцию более привлекательной, приятной на вкус. Популярные вкусы включают мяту, эвкалипт, виноград, клубника. Красители используются для придания цвета. Так как продукт может быть проглочен случайно, эти красители одобрены для использования в пищевых продуктах. При необходимости добавляются консерванты. В зависимости от pH продукта они могут потребоваться для предотвращения роста плесени или бактерий в продукте в то время, когда он хранится на полке. Один или два десятых процента — это типичный уровень использования консерванта. Органические кислоты, такие как фосфорная кислота, могут быть добавлены для контроля рН продукта.

Фторсодержащие лечебные средства предназначены для обеспечения соответствующей концентрации фторида при нормальном уровне рН. Если уровень фторида слишком низок, то лечение не будет эффективным. Если он слишком высок, то пациенты могут отравиться. В странах созданы законы, гарантирующие, что эти продукты безопасны и эффективны. Специализированные фторидсодержащие препараты производятся не только в виде растворов, но и в виде геля, пены. Они могут быть изготовлены в виде растворов, которые заливаются в пластиковые лотки, крепящиеся непосредственно на зубы. Примерный состав профессиональных средств, обогащенных фтором:

подкисленный фосфат-фторидный гель с 1,23% фторид-иона, предназначенный для заливки в лоток;
фторид натрия с 2% фторидным ионом при рН 7,0, для использования при травлении фарфоровых коронок;
жидкий раствор фторида олова с 0,63% фторид-иона, предназначенный для профилактики кариеса, уменьшения образования зубного камня и налета, уменьшения воспаления и кровоточивости десен;
фторид с 1,23% фторидным ионом при рН 3-4,25 — пена, которая лечит, избавляя пациента от приема внутрь нежелательного вещества.

Меры безопасности при хранении и транспортировке

Принесет фторид натрия вред или пользу зависит от того, насколько соблюдаются меры безопасности при работе с токсичным веществом. На производстве, где используется фтористый натрий, регулярно проводят анализ состава воздуха для оценки содержания ПДК. Сотрудники, кто взаимодействует с токсичным химикатом, должны надевать средства индивидуальной защиты. Рабочее место оснащается системой принудительной вентиляции.

Транспортировка фтористого натрия происходит любым видом транспорта. Складировании и хранение токсичного вещества возможно только в сухих, хорошо проветриваемых помещениях.

Процесс изготовления средств, содержащих фтор

Процесс изготовления фторсодержащих продуктов аналогичен процессам, используемым для производства других составов для ухода за полостью рта. Поскольку большинство фторидных соединений, используемых в гигиене и лечении, являются водорастворимыми, то эти продукты изготавливаются относительно легко.

Процесс производства включает простое смешивание ингредиентов. Он не требует включения каких-либо специальных растворителей, реагентов или технологии эмульгирования. Большие партии средств могут быть изготовлены в резервуарах из нержавеющей стали. Первый шаг — смешивание воды с глицерином. Это основа большинства продуктов. Другие ингредиенты добавляются последовательно. В зависимости от вида конечной продукции для растворения компонентов могут потребоваться нагрев и охлаждение растворов.

В конце процесса вводят регуляторы рН. Они гарантируют, что продукт будет иметь правильный баланс кислотной основы. Ароматизаторы добавляются в конце операции, так как они чувствительны к теплу. Как только все процессы завершены, состав проходит тестирование на pH, массовый процент твердых веществ, концентрацию фторида. Далее средство разливается в индивидуальные бутылки с герметичными крышками. Продукты, упакованные в пробирки, либо имеющие вспенивающие дозаторы, требуют при упаковке более сложные уплотнительные механизмы.

Норма фтора в воде

Из-за ядовитости газа содержание фтора в питьевой воде строго стандартизовано. В 1994 по нормам ВОЗ г. установлено предельно допустимое значение, которое не следует превышать: ПДК на фтор в воде равен 0,5 мг/л. В России ПДК фтора для воды устанавливает ГОСТ 2874-90.

Нормируемое присутствие фторидов — количество фтора в питьевой воде — зависит от местности и от климата. Там, где стоит круглогодичная жара, где люди пьют много жидкости, рекомендован показатель 0,5 мг/л. На северных территориях установлена норма не выше 1 миллиграмма. На средней полосе в районах с умеренным климатом рекомендуется придерживаться показателя 0,7 мг/л.

Не везде требования соблюдаются. Почти третья часть населения Земли пьёт жидкость, в которой концентрация фтора в воде выше 1,5 мг/л. Обязательно нужно проверять точный состав элементов и соединений в водном растворе и удалять избыток фтора в водопроводной или артезианской воде.

В индийских, южноамериканских и кенийских водах наблюдается опасное превышение фторидов — на литр приходится 25 мг. Во многих юго-западных районах Украины отмечается чрезвычайно низкое содержание F(-). В российских подземных залежах содержание фтора в воде повышено, намного больше 1,5 мг/л. В Подмосковье, на Урале доходит до 4,4 мл/л. В водоемах Казахстана и Азербайджана величина критическая, до 11 мл/г.

В поверхностных водоисточниках концентрация намного меньше, до 0,3 мг/л. В особо опасных районах насыщенность водных растворов ионами F(-) может превышать 65 мг/литр. Морские солёные воды менее опасны, в них присутствие фторидов невысоко, всего 1,1-1,4 мг.

Для местности с пониженным содержанием фторидов (ниже оптимального содержания фтора в воде) здравоохранение рекомендует их искусственно добавлять — фторировать водный раствор перед употреблением. Фториды добавляют в небольших количествах: в микрограммах либо даже в нанограммах.

Показаниями для фторирования служат:

низкий ПДК воды по фтору,
отсутствие региональных программ по фторированию пищевых продуктов,
медицинские показатели — большой процент в данном районе заболеваний кариесом.

Для местностей, где ионы F(-) присутствуют в избытке, нужно выбирать способы, как понизить содержание фтора в воде.

Помимо того, что за ПДК по фтору в воде обязаны следить коммунальные службы, отвечающие за водоснабжение, каждый человек может самостоятельно проверять состав воды и очищать её от всех вредных веществ перед употреблением.

Насколько будут актуальны средства со фтором в будущем

В будущем, возможно, у средств с фторидами появятся серьезные конкуренты. Но сегодня они по-прежнему остаются важным инструментом в борьбе с инфекционными заболеваниями зубов, полости рта. Появляются новые технологические достижения, в частности, например, британские исследователи обнаружили новый вид анти-кариесного агента, который останавливает развитие кариеса за 3 месяца. Новый ингредиент представляет собой фрагмент белка, называемый пептидом p1025. Он присоединяясь к поверхностям зубов, нейтрализует болезнетворные бактерии. Вероятно, подобные разработки и открытия помогут когда-нибудь создать свободные от фторидов продукты для предотвращения и лечения кариеса.

Как производится очистка воды от фторидов?

Чтобы снизить уровень содержания фтора в питьевой воде, можно воспользоваться одним из нескольких доступных методов. Наиболее распространенными считаются два из них: химический и электролитный.

Химическая очистка подразумевает использование определенных реагентов. Одними из самых популярных являются оксиды магния и алюминия. Посредство такой обработки осуществляется связывание и последующее удаление ионов фтора и фторидов. Это самый дешевый способ, который, однако, не гарантирует полную очистку питьевой воды.
Электролитный способ используется при необходимости предварительной очистки – с его помощью можно добиться снижения уровня износа установленных фильтров, а также избавиться от крупных загрязнений.

Фильтры с активированным углем также представляют собой дешевый способ очистки, однако для сохранения эффективности нуждаются в частой замене. Такой вариант чаще всего используется для домашней фильтрации. Чтобы добиться большей продуктивности, рекомендуется установка фильтров с обратным осмосом – в них предусмотрена специальная мембрана, предупреждающая проникновение примесей и органики.

По мнению специалистов, наибольшую эффективность в домашних условиях демонстрируют мембранные фильтры. В случае, если фильтрации должна подвергаться не вся вода, используются гибридные системы, поддерживающие несколько ступеней очистки. Допускается также разделение потоков воды на бытовые нужды, а также для употребления и приготовления пищи.