Posouzení vlivu abrazivity zubní pasty na tření, opotřebení a účinnost čištění zubních výplní

Abstract

Tribologické účinky zubních past byly doposud zkoumány především na sklovině a dentinu. Vzhledem k rostoucímu využití moderních výplňových materiálů je nezbytné zaměřit výzkum právě na tuto oblast. Diplomová práce zkoumá vliv vlastností abrazivních částic v zubních pastách na tření, opotřebení a účinnost čištění zubních výplní. Na základě toho je posouzena příznivost zubních past, tedy poměr účinnosti čištění vůči opotřebení a identifikovány pasty, které vykazují vysokou účinnost čištění při nízkém abrazivním účinku. Součinitel tření (CoF) je vyhodnocen jako časový průběh ze simulace čištění zubních výplní realizované na tribometru Bruker UMT TriboLab. Tribologická soustava se skládá ze tří komponent: zubního kartáčku Curaprox Ultra Soft 5460, vzorku zubní výplně a roztoku umělých slin (US) v kombinaci s vybranou zubní pastou. Opotřebení je kvantifikováno topografickou analýzou pomocí optického profilometru Bruker Contour GT-X. Struktura a prvkové složení abrazivních částic jsou zkoumány pomocí skenovacího elektronového mikroskopu Tescan MIRA3 s detektorem pro energiově disperzní rentgenovou spektroskopii (EDS). Pro měření účinnosti byl vytvořen umělý obarvený zubní plak, přičemž je zkoumán jeho časový úbytek fluorescenční a obrazovou analýzou po krátkých čistících intervalech. Výsledky vykazují, že tření v průběhu času je velmi variabilní, ovlivněné náhodnou přítomností částic v kontaktu. Rostoucí velikost, ostrost a koncentrace částic vedou k vyšším hodnotám tření i opotřebení. Dětské zubní pasty vykazují nižší míru opotřebení a po vyhodnocení se jeví jako příznivější v porovnání se zubními pastami pro dospělé. Fluorescenční analýza naznačuje závislost účinnosti čištění na velikosti částic a přítomnosti abraziv. Obrazová analýza tuto závislost nepotvrzuje. Tato práce představuje novou metodiku pro posouzení příznivosti zubních past, která je přínosem pro společnost i výrobce zubních past, jelikož poskytuje nástroj pro optimalizaci složení stomatologických produktů.The tribological effects of toothpastes have so far been studied mainly on enamel and dentin. Given the increasing use of modern restorative materials, it is necessary to focus research in this area. This thesis investigates the effect of the properties of abrasive particles in toothpastes on friction, wear and cleaning efficiency of dental fillings. Based on this, the favourability of toothpastes, i.e. the ratio of cleaning efficiency to wear, is evaluated and toothpastes that exhibit high cleaning efficiency with low abrasive effect are identified. The coefficient of friction (CoF) is evaluated as a time course from dental filling cleaning simulations performed on Bruker UMT TriboLab tribometer. The tribological system consists of three components: a Curaprox Ultra Soft 5460 toothbrush, a tooth filling sample, and a mixture of artificial saliva (US) in combination with a selected toothpaste. Wear is quantified by topographic analysis using a Bruker Contour GT-X optical profilometer. The morphology and elemental composition of the abrasive particles are investigated using a Tescan MIRA3 scanning electron microscope with an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) detector. To measure the cleaning efficiency, artificially stained dental plaque was created, and its time loss is investigated by fluorescence and image analysis after short cleaning intervals. The results show that the friction over time is highly variable, influenced by the random presence of particles in contact. Increasing size, sharpness and particle concentration lead to higher friction and wear values. Children's toothpastes exhibit lower wear rates and appear to be more favourable compared to adult toothpastes. Fluorescence analysis indicates a dependence of cleaning efficiency on particle size and the presence of abrasives. However, image analysis does not confirm this dependence. This work presents a new methodology for the assessment of the favourability of toothpastes, which is beneficial for society and toothpaste manufacturers as it provides a tool for optimizing the composition of dental products.