Jakość i bezpieczeństwo
Związki fluoru w pastach do zębów w aspekcie ich skuteczności i bezpieczeństwa

Na przestrzeni lat utarło się, że fluor jest jednym z głównych składników przeciwpróchniczych w pastach do zębów. Uznaje się, że powszechne używanie past do zębów z fluorem przyczynia się do obniżenia częstotliwości występowania próchnicy. Fluor w pastach do zębów wzmacnia szkliwo, dzięki czemu zęby są bardziej odporne na próchnicę. Dzieję się tak, ponieważ hydroksyapatyt szkliwa, Ca5(PO4)3OH pod wpływem jonów fluorkowych może ulegać przemianie w bardziej trwały fluoroapatyt: Ca5(PO4)3F. Fluoroapatyt wykazuje większą oporność na działanie kwasów produkowanych przez bakterie obecne w płytce, dzięki czemu nie dochodzi do rozwoju próchnicy. Najczęściej występującymi w pastach związkami aktywnymi zawierającymi fluor są jego nieorganiczne sole, głównie fluorek sodu, monofluorofosforan sodu oraz aminofluorki. Stosowanie fluoru w pastach do zębów może budzić jednak wątpliwości z uwagi na znaczną toksyczność związku.
FLUOR I JEGO DZIAŁANIE

Fluor (fluorum) jest pierwiastkiem cyklicznym, bardzo szeroko rozpowszechnionym w przyrodzie. Jest 13. pod względem liczebności pierwiastkiem w skorupie ziemskiej i wchodzi w skład wielu minerałów, takich jak fluoryt, kriolit, fluoroapatyt i topaz. Wykazuje silne właściwości trujące, a ze względu na wysoką elektroujemność i aktywność reaguje z niemal wszystkimi pierwiastkami, gazami szlachetnymi oraz związkami organicznymi i nieorganicznymi. Z tego powodu w stanie naturalnym nie występuje w formie pierwiastkowej, lecz w formie związków. W powietrzu główną formą, w jakiej można go znaleźć, jest fluorowodór (HF). Fluorki dostają się do atmosfery podczas erupcji wulkanów oraz ze źródeł antropogenicznych związanych z rozwojem przemysłu i cywilizacji, tj. elektrowni węglowych, hut stali i aluminium, hut szkła, cegielni i fabryk emalii oraz roślinnych nawozów fosforowych. Rotacyjnie z atmosfery wracają do gruntu wraz z pyłem, śniegiem, deszczem lub mgłą i mogą przesiąkać do wód gruntowych i powierzchniowych, a także kumulować się w glebie i roślinach. Środki ochrony roślin i nawozy fosforowe dodatkowo wzbogacają glebę we fluorki. Ich poziom w przyrodzie determinuje rodzaj skały macierzystej, skład chemiczny i pH i waha się od kilkudziesięciu do kilkuset części na milion (ppm). W ostatnim czasie obserwuje się niepokojąco wysoki wzrost poziomu fluorków w powierzchniowych warstwach gleby. Przyczyną jest prawdopodobnie powszechne stosowanie nawozów fosforowych i zanieczyszczenie związane z emisją tych związków do atmosfery. Fluorek zaliczany jest również do mikroelementów i u ssaków występuje w ilości ok 500 mg/kg DM (suchej masy) . Związany jest ze strukturą tkanek podporowych oraz twardych tkanek zębów, skóry i włosów. Jako pierwiastek o dużej aktywności biologicznej wpływa na szereg procesów zachodzących w organizmach żywych. Jony fluoru są inhibitorami lub rzadziej aktywatorami wielu enzymów, wpływają na proces biosyntezy białek oraz przemiany węglowodanów i lipidów, modyfikując w ten sposób niektóre funkcje biologiczne organizmów żywych. Fluorek wykazuje silne działanie antybakteryjne ze względu na hamowanie wielu enzymów, z których najważniejsze to: enolaza, F-ATPaza, sulfataza, katalaza, fosfataza, fosfoglukomutaza i inne. W przypadku enolazy bakteryjnej fluor prawdopodobnie łączy się z magnezem zawartym w enzymie, zmniejszając w ten sposób transport glukozy do komórki bakteryjnej. Inną właściwością jest wymiana jonu hydroksylowego z jonem fluoru, dzięki czemu powstaje fluoroapatyt, który jest bardziej odporny na kwaśne środowisko niż hydroksyapatyt, a także ułatwia remineralizację tkanek zęba, zwłaszcza szkliwa i zębiny. Łącznie te właściwości decydują o znaczeniu ich podaży w celu zapobiegania próchnicy. Fluor jest pierwiastkiem, który jest wchłaniany przez organizm człowieka zarówno z pożywieniem, jak i z powietrzem, którym oddychamy. W wyjątkowych przypadkach może przenikać do organizmu przez warstwy skóry. Wchłanianie przez drogi oddechowe następuje głównie w obecności wysokich stężeń fluoru w postaci HF występujących w przypadkach narażenia zawodowego. Z kolei wchłanianie związków fluoru w przewodzie pokarmowym rozpoczyna się w jamie ustnej (około 1%), w żołądku (40–50%), a następnie w jelicie cienkim (20–30%).

Stwierdzono, że po godzinie osiąga on maksymalne stężenie we krwi, a następnie jest wchłaniany w organizmie głównie przez zwapniałe tkanki (99%), oprócz niewielkiej (około 1%) ilości tkanek miękkich, tj. nerek, płuc i mózgu. Po 24 godzinach od spożycia fluoru około 50% jest wydalane z organizmu, głównie z moczem, ale także z kałem, potem, śliną i mlekiem. Warto podkreślić, że fluor jest powszechnie stosowany w celu zapobiegania i zatrzymywania już powstałej próchnicy. Podstawowa profilaktyka obejmuje szczotkowanie zębów co najmniej dwa razy dziennie pastą do zębów z odpowiednią dawką fluoru, nitkowanie przestrzeni międzyzębowych nicią dentystyczną zawierającą fluor lub stosowanie płukanek zawierających fluor. Profesjonalna profilaktyka fluorkowa dotyczy osób ze zwiększonym ryzykiem próchnicy i obejmuje stosowanie lakierów, żeli lub pianek przez przeszkolony personel medyczny. W przypadku profilaktyki pierwotnej i wtórnej najważniejsze jest regularne przestrzeganie zasad. W celu zapobiegania próchnicy stosuje się również materiały wypełniające zawierające fluor oraz uszczelniacze bruzd. Powstawanie próchnicy wiąże się z wieloma czynnikami, a odpowiednia podaż fluoru jest ważnym czynnikiem (ale nie jedynym), dlatego ryzyko wystąpienia powinno być indywidualnie ustalane.
CYTOTOKSYCZNOŚĆ FLUORU
- Ostre zatrucie związkami fluoru
Związki fluoru dostarczane do organizmu mają korzystne działanie biologiczne, o ile nie są dostarczane w nadmiarze. Ich dostarczanie w sposób niezamierzony lub niekontrolowany, biorąc pod uwagę zarówno metabolizm fluoru, łańcuch jego przemian w środowisku, jak i jego rosnące znaczenie w przemyśle i gospodarce, może powodować jego kumulację w organizmie i występowanie skutków ubocznych. Większość ostrych zatruć związkami fluoru jest spowodowana przypadkowym połknięciem. Najczęstszymi związkami fluoru są fluorek sodu, fluoroaceton sodu, fluorowodorek amonu, fluorek sulfurylu, kwas fluorowodorowy i fluorokrzemiany. Jednym z przykładów masowego zatrucia był raport Lidbecka z 1943 r., który dokumentował spożycie trucizny na karaluchy, którą dodawano do jajecznicy zamiast mleka w proszku w Oregon State Hospital. Spośród 263 zatrutych osób aż 47 zmarło.

W latach 90. na Alasce aż 296 osób zostało zatrutych fluoryzowaną wodą pitną o zawartości fluoru 150 ppm. W literaturze opisano również kilka przypadków zgonów u dzieci w wyniku spożycia środków zawierających fluor, stosowanych w ramach profilaktyki próchnicy. Toksyczna dawka powodująca wczesne objawy zatrucia wynosi 1 mgF/kg masy ciała, prawdopodobnie toksyczna dawka wynosi 5 mgF/kg masy ciała, a bezpiecznie tolerowana dawka jest szacowana na 8 mgF/kg. Jeśli chodzi o fluor w produktach stomatologicznych, rozważania dotyczące bezpieczeństwa Whitforda szacują dawkę śmiertelną na 14–28 mgF/kg masy ciała, podczas gdy pewna dawka śmiertelna jest zdefiniowana jako 32–64 mgF/kg masy ciała u dorosłych i 15 mg F/kg masy ciała u dzieci.
Stwierdzono również, że podatność człowieka na zatrucie fluorem wzrasta w suchym i gorącym klimacie, ze względu na większe spożycie wody, a tym samym większą podaż fluoru. Patomechanizm toksycznego działania fluorków opiera się na tworzeniu nierozpuszczalnego fluorku wapnia w organizmie, co powoduje znaczny spadek poziomu wapnia we krwi, tj. hipokalcemię, i równoczesny wzrost poziomu potasu. Objawy ostrego zatrucia zależą od kilku czynników, takich jak dawka, pH substancji, sposób podania, wiek pacjenta, równowaga kwasowo-zasadowa i stopień wchłaniania. Zazwyczaj pojawiają się wkrótce po spożyciu trucizny. W tego typu zatruciach wyróżnia się cztery grupy zaburzeń:
- zahamowanie procesów enzymatycznych;
- produkcja kompleksów wapniowych;
- wstrząs;
- uszkodzenie narządów.
Początkowo odczuwane są nudności i wymioty (mogą być nawet krwawe), po których następuje silny, rozlany ból brzucha i biegunka. Ponadto mogą wystąpić pewne niespecyficzne objawy, takie jak ślinienie, łzawienie, wydzielina z nosa, osłabienie, sinica, wilgotna i zimna skóra, duszność i bóle głowy. Rozwijająca się hipokalcemia prowadzi do silnych skurczów kończyn, a nawet drgawek tężyczkowych, arytmii, migotania komór i zaburzeń hemostazy prowadzących do krwawienia śluzówkowego. Wzrost stężenia potasu w osoczu z kolei upośledza funkcjonowanie na poziomie komórkowym. W miarę postępu zatrucia objawy nasilają się. Następuje spadek ciśnienia krwi, pojawia się arytmia, a także kwasica oddechowa i metaboliczna, co prowadzi do zatrzymania oddechu i akcji serca. Jeśli związki fluoru dostaną się do skóry lub błon śluzowych, pojawiają się oparzenia chemiczne, takie jak głębokie, powoli gojące się, krwawiące, a czasami ropne zmiany, owrzodzenia lub ogniska martwicze. Gazowy fluor (powyżej 0,05 mgF/m3) po dostaniu się do dróg oddechowych może powodować kaszel, duszność, dreszcze, patologiczne szmery oddechowe, a nawet obrzęk płuc.
- Przewlekłe zatrucie związkami fluoru

Przewlekłe zatrucie fluorem występuje w wyniku długotrwałego i ciągłego narażenia organizmu na związki fluoru. Przyczyną może być wysokie stężenie fluoru w wodzie pitnej, nadmierne jego spożycie ze źródeł innych niż woda, nie w pełni rozwinięty odruch połykania u dzieci w wieku przedszkolnym, stosowanie suplementów, zanieczyszczenie środowiska i narażenie zawodowe, a także niedobór wapnia, niedożywienie i zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej. Obecnie jednak zanieczyszczenie środowiska jest coraz częstszą przyczyną zatrucia fluorem, ponieważ rozwija się przemysł i wzrasta industrializacja. Skutki takiego zatrucia zależą od wieku w momencie narażenia, czasu trwania narażenia, dawki, stanu nerek i diety. Fluoroza stomatologiczna jest najlepiej znanym typem zaburzenia układowego spowodowanego nadmiernym spożyciem fluoru. Jest definiowana jako stan patologiczny wynikający z nadmiernej ekspozycji na związki fluoru podczas rozwoju szkliwa. Choroba może być wynikiem ekspozycji na dużą pojedynczą dawkę lub mniejsze dawki wielokrotne, lub może być wynikiem ciągłej ekspozycji na niskie poziomy tych związków, które zakłócają naturalne mechanizmy detoksykacji. Nadmierna ekspozycja na związki fluoru, zwłaszcza ze źródeł antropogenicznych, tj. narażenia przemysłowe i zawodowe, może również prowadzić do kumulacji tego pierwiastka w tkance kostnej. Długotrwała ekspozycja może prowadzić do fluorozy kości. Szacuje się, że dotyczy to sytuacji, w której dzienna ilość wchłoniętego fluoru mieści się w przedziale od 10 do 20 mg i utrzymuje się przez okres 10–20 lat. Może występować w kilku postaciach i prowadzić do zmian zarówno histopatologicznych, jak i morfometrycznych, w tym do wzrostu gęstości kości i powstawania wyrośli kostnych. Zmiany i zaburzenia w strukturze kości widoczne na zdjęciach rentgenowskich to pogrubienie struktury beleczkowej, co daje wrażenie szorstkiej, rozmytej i torbielowatej, mlecznej barwy. Kolejnym etapem jest sztywność stawów spowodowana wapnieniem więzadeł. Obecnie coraz większą uwagę zwraca się na wpływ nadmiernej ekspozycji na związki fluoru na tkanki miękkie. Liczne badania przeprowadzone na szczurach i królikach dowodzą powstawania na tym podłożu zmian morfologicznych i biochemicznych powodujących uszkodzenia mięśnia sercowego, nerek, wątroby i mózgu. Niektórzy autorzy opisują przypadki wpływu nadmiaru związków fluoru na obniżenie IQ u dzieci, rozwój karcynogenezy, zaburzenia procesów rozrodczych i odpornościowych oraz nieprawidłowości w syntezie tyroksyny, a także zmniejszenie wychwytu jodu.
ASPEKT BEZPIECZEŃSTWA STOSOWANIA FLUORU
W ostatnich latach pojawia się coraz więcej informacji o szkodliwym działaniu fluoru, czego przykładem jest stosunkowo łatwa dostępność past do zębów bez fluoru. Warto pamiętać, że fluoryzacja wody i dodawanie fluoru do produktów medycznych w połączeniu z naturalnie występującym fluorem w żywności, napojach i wodzie może powodować fluorozę zębów i kości, które są chorobami nieodwracalnymi. Z tego powodu WHO kładzie duży nacisk na kontrolę ilości spożywanego fluoru, co jest korzystne przede wszystkim dla populacji, zwłaszcza dla dzieci. W przypadku próchnicy najlepiej jest jej zapobiegać, a fluor jest skutecznym narzędziem. Próchnicę zębów mlecznych obserwuje się u aż 530 milionów osób na całym świecie. Niewątpliwie jest ona spowodowana wieloma czynnikami, jednak odpowiednie uzupełnianie i upowszechnianie wiedzy na temat fluoru jest ważnym sposobem na ograniczenie tej choroby na świecie.
Zgodnie z opinią SCCS SCCP/0882/05 Opinion on THE SAFETY OF FLUORINE COMPOUNDS IN ORAL HYGIENE PRODUCTS FOR CHILDREN UNDER THE AGE OF 6 YEARS
Dzieci poniżej 6 roku życia są uważane za zagrożone:
- ponieważ może wystąpić niepożądana pod względem kosmetycznym fluoroza zębów przednich z powodu nadmiernej ogólnoustrojowej absorpcji fluoru. Zęby tylne są nadal na wrażliwym etapie rozwoju szkliwa, ale nie są łatwo widoczne;
- ponieważ odruch połykania może nie być wystarczająco rozwinięty, aby kontrolować przypadkowe połknięcie pasty do zębów.
Połknięta pasta do zębów może przyczynić się do wzrostu ilości spożytego fluoru. Ilość nakładanej pasty do zębów waha się od 0,05 do 0,8 grama, w zależności od tego, czy pastę do zębów nakłada rodzic czy dziecko. Zalecana ilość pasty do zębów wielkości ziarnka grochu wynosi 0,25 grama. Większość badań wykazuje, że wskaźniki retencji w jamie ustnej u małych dzieci wynosi około 30%. Spożycie z 0,3 mg pasty do zębów wyniosłoby 0,015 mg/kg masy ciała, obliczone na podstawie 40% retencji w jamie ustnej. Odpowiednie spożycie (AI) opiera się na szacunkowych spożyciu, które, jak wykazano, maksymalnie zmniejsza występowanie próchnicy zębów w populacji bez powodowania niepożądanych skutków ubocznych, w tym umiarkowanej fluorozy zębów. W tabeli 3 przedstawiono spożycie fluoru u dzieci.

Zgodnie z konkluzją SCCS istnieją silne dowody na to, że pasta do zębów zawierająca 0,15% (1500 ppm) fluoru jest skuteczna w zapobieganiu próchnicy zębów we wszystkich grupach wiekowych, w tym u dzieci poniżej 6 roku życia. Poniżej 1000 ppm efekt kariostatyczny fluorku nie został ustalony. Zaleca się dalsze badania w celu oceny efektu poniżej 1000 ppm fluoru. Jeśli jedynym źródłem narażenia na fluor jest pasta do zębów zawierająca fluor w stężeniu 1000-1500 Fppm, stosowana zgodnie z zaleceniami, istnieje minimalne ryzyko, że dzieci poniżej 6 roku życia zachorują na fluorozę, ponieważ wchłonięta ilość będzie mniejsza niż połowa akceptowanego odpowiedniego spożycia 0,7 mg/dzień fluoru dla dzieci w wieku od 1 do 3 lat, co maksymalnie zmniejsza próchnicę zębów bez powodowania niepożądanych skutków ubocznych.
W produktach kosmetycznych ilość stosowanego fluoru jest ograniczona i uregulowana prawnie zgodnie z aneksem III Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 r. dotyczące produktów kosmetycznych:
Sodium Fluoride:
III/31
Ograniczenia:

Produkty do jamy ustnej – max. 0,15 % w przeliczeniu na fluor. W mieszaninie z innymi związkami fluoru dozwolonymi na mocy niniejszego załącznika całkowite stężenie fluoru nie może przekraczać 0,15 %
Warunki i ostrzeżenia na opakowaniach:
Zawiera fluorek sodu. W przypadku past do zębów zawierających związki fluoru o stężeniu 0,1–0,15 % w przeliczeniu na fluor, jeżeli nie ma oznakowania wskazującego, że pasta nie jest przeznaczona dla dzieci (np. „tylko dla dorosłych”), obowiązkowe jest następujące oznakowanie: „U dzieci poniżej sześciu lat stosować ilość pasty wielkości ziarnka grochu pod kontrolą dorosłych, aby zminimalizować ryzyko połknięcia. Przy przyjmowaniu fluoru z innych źródeł należy skonsultować się ze stomatologiem lub lekarzem”
Ich ilość podana jest na opakowaniu pasty i wyrażana jest najczęściej w jednostkach ppm czyli „część na milion”. Zgodnie z dyrektywą UE, zawartość fluoru w produktach kosmetycznych nie może być większa niż 1500 ppm F czyli stężenie związków fluoru w przeliczeniu na fluor wynosi do 0,15%. Powyżej tego poziomu pasta do zębów nie może być wprowadzona do obrotu jako produkt kosmetyczny.
W aspekcie zdrowotnym, fluor jest ważnym mikroelementem. Jednak zapotrzebowanie na fluor, podobnie jak na inne pierwiastki z tej grupy, jest bardzo małe a ryzyko ich przeszacowania duże, z uwagi na szerokie występowanie w wodzie i pożywieniu. Ważne jest kontrolowane korzystanie korzystaniu z preparatów zawierających fluor, gdyż łatwo o przekroczenie dozwolonej dawki, zwłaszcza w środowisku, gdzie nie wszystkie źródła spożycia fluoru są znane[i]. O ile pasta do mycia zębów jest używana zgodnie z jej przeznaczeniem, a po umyciu jama ustana jest dokładnie wypłukana, nie ma powodów do obaw. Związki fluoru obecne naturalnie w wielu produktach żywnościowych oraz w wodzie pitnej, dobrze wchłaniają się z przewodu pokarmowego. Na zbyt duże spożycie fluoru szczególnie narażone są dzieci, które mogą połknąć pastę podczas szczotkowania zębów. Dlatego zaleca się, by rodzice nadzorowali mycie zębów ich dzieci. Niektórzy producenci wprowadzają na rynek pasty do zębów o obniżonej zawartości fluoru. Powszechne jest również zamieszczanie informacji o ilości pasty do jednorazowego mycia zębów odpowiadającej wielkości ziarna grochu.
Bibliografia
1. Materials (Basel). 2023 Feb; 16(3): 1242. Published online 2023 Jan 31. The Safety of Fluoride Compounds and Their Effect on the Human Body—A Narrative Review Adam Lubojanski, Dagmara Piesiak-Panczyszyn, Wojciech Zakrzewski, Wojciech Dobrzynski, Maria Szymonowicz, Zbigniew Rybak, Bartosz Mielan, Rafal J. Wiglusz, Adam Watras,and Maciej Dobrzynski
2. SCCP/0882/05 Opinion on THE SAFETY OF FLUORINE COMPOUNDS IN ORAL HYGIENE PRODUCTS FOR CHILDREN UNDER THE AGE OF 6 YEARS
Dodatkowe informacje
Artykuł został opublikowany w kwartalniku „Świat Przemysłu Kosmetycznego” 4/2024