緩沖液對碳酸鈣含氟牙膏可溶氟穩定性的影響

唐偉月 鄧全富 張 環

(重慶登康口腔護理用品股份有限公司，重慶 江北 400000)

1 引言

牙膏作為輔助刷牙的膏狀制劑，有助于改善口腔環境，使口氣清新[1]。然而，隨著社會的發展，牙膏的功能已單純的從潔齒逐漸向潔齒與預防口腔問題相結合的方向發展[2]。功效型牙膏輔助口腔健康的作用已得到了國內外行業專家與牙科醫師的認可[3]。

齲病是一種由口腔中多種因素(一般包括細菌、口腔環境、宿主和時間)復合作用所導致的牙齒硬組織進行性病損，表現為無機質的脫礦和有機質的分解[4]。為了預防或減輕齲病的發生，促進口腔健康，在牙膏中添加氟化物經過多年的臨床證明，其良好的防蛀效果得到了公認[5]。

防齲牙膏最常用的活性成分為氟化物，一般包括氟化亞錫、氟化鈉和單氟磷酸鈉等。按照防齲功效實驗室評價法規定，一般含氟牙膏中游離氟或可溶氟含量≥500mg/kg時，產品具有防齲功效[6]。因此，保證牙膏產品中游離氟或可溶氟在市售期間的穩定性是一項重要的工作。

天然碳酸鈣作為牙膏中最常用的低成本磨料，在放置過程中易分解少量鈣離子與氟化物作用生成失活性氟化鈣。夏陽生發現，通過在含氟牙膏中加入鎂穩定劑能夠降低活性氟的衰減[7]；淺川俊朗等人也通過實驗證明了在含氟牙膏中加入5%的蒙脫土或鋰蒙脫土能夠抑制有效氟離子濃度的降低[8]；劉源煌等人發現在牙膏中加入3%的α-Al(OH)3能夠保證有效氟含量一年內維持在70%左右[9]。

根據前期經驗來看，一般認為碳酸鈣牙膏膏體的穩定性與有效含氟量存在密切關系。一般認為，牙膏中加入氟化物后，膏體pH值會隨著時間延長而降低，碳酸鈣被酸分解易使膏體脹氣，同時產生的鈣離子與氟離子結合造成有效氟含量大幅下降[10]。

本研究主要針對在配方設計中引入酸堿緩沖體系來穩定碳酸鈣含氟牙膏膏體的pH值，考察了幾種不同緩沖劑對碳酸鈣牙膏中單氟磷酸鈉可溶氟含量的穩定性，期望篩選出適宜的碳酸鈣含氟配方體系。

2 實驗部分

2.1 配方設計

目前含氟牙膏中常用的緩沖劑主要有焦磷酸鹽、磷酸鹽和碳酸鹽等。在牙膏中添加緩沖劑能使牙膏中Ca2+的濃度減少，當溶液中Ca2+濃度和F-濃度小于氟化鈣溶度積時，氟化鈣不產生沉淀也能使可溶氟穩定存在。同時這些物質也能起到調節體系pH值的效果，防止牙膏存放過程中pH值波動過大而引起配方不穩定。本實驗使用的基本配方相同，同時選擇添加量為1%的單氟磷酸鈉作為功效成分，具體配方表如表1所示。

2.2 分析測試

將根據上述4個配方制備的牙膏放置于45℃烘箱中進行加速老化試驗，測量即時、4周、8周、12周的可溶氟含量，根據測試結果比較不同配方可溶氟含量的衰減情況，可溶氟含量測試方法參照GB/T 8372-2017。

表1 含氟石粉牙膏配方

3 結果與討論

3.1 測試結果

經過12周的可溶氟跟蹤測試，具體結果見表2。4個配方可溶氟含量隨時間的變化趨勢如圖1所示。

表2 含氟石粉牙膏可溶氟含量(單位 ppm)

圖1

從圖1可以看出，配方1、配方2和配方3體系中可溶氟含量均隨著時間的延長而顯著降低。但配方1和配方3體系的可溶氟含量在45℃、12周加速實驗后均大于500ppm，滿足國標GB/T 8372-2017含氟牙膏可溶氟含量的規定。配方4體系中可溶氟含量隨著12周45℃加速實驗沒有顯著降低，和初始氟化物加入量大致相同。

3.2 原因分析

牙膏體系中存在著碳酸鈣和單氟磷酸鈉的水解，這將使得牙膏體系在存放過程中Ca2+和F-發生反應致使可溶氟含量降低[10]。同時單氟磷酸鈉的水解也會引起牙膏體系pH值的降低，這將進一步加劇碳酸鈣水解反應的發生。

配方1中添加了0.3%～1.0%用量的焦磷酸鈉作為單一穩定劑。碳酸鈣牙膏穩定的最低pH值為8.17[11]，1%焦磷酸鈉的pH值為10.0～10.2。一方面，配方中加入焦磷酸鈉能夠提高配方體系的pH值，減少碳酸鈣的水解；另一方面，焦磷酸鈉具有螯合能力，能夠螯合體系中少量的游離Ca2+，減少CaF2的生成。配方2中添加了0.1%～0.3%用量的焦磷酸鈉，0.1%～0.3%用量的磷酸鈉，0.1%～0.3%用量的磷酸氫二鈉，雖配方中復配添加了高pH值的緩沖劑，但緩沖劑整體用量較少。復配體系中含有磷酸氫根，其在堿性環境下釋放氫離子與氫氧根中和，降低了體系的pH值，反而加速了碳酸鈣的水解，使得體系中可溶氟含量顯著降低。

和配方1相比，配方3中增加了0.1%～0.3%的磷酸鈉。體系中存在兩種穩定劑，新增的磷酸鈉具有提高體系pH值的效果，減少了碳酸鈣的水解，在一定時間內使得體系可溶氟的含量比配方1稍高。

配方4中添加了0.1%～0.3%用量的碳酸鈉和0.6%～1.0%的碳酸氫鈉作為體系酸堿緩沖液。實驗結果表明，該緩沖液能穩定碳酸鈣體系中的可溶氟含量。一方面，受同離子效應的影響，碳酸鈣的水解作用減小，體系中游離的Ca2+含量減少，與F-接觸的幾率變少。另一方面，體系中引入了碳酸氫根，不僅提高了體系的pH值，同時也能有效的緩沖碳酸根的水解。

4 結論

研究了幾種不同緩沖體系對碳酸鈣牙膏中可溶氟含量穩定性的影響，并對實驗結果進行了分析。試驗結果表明：焦磷酸鈉用量為0.3%～1.0%時，12周45℃高溫穩定性考察，可溶氟含量為600 ppm，滿足《牙膏(GB/T 8372-2017)》標準中可溶氟含量的規定。同時在配方中添加磷酸鈉有輕微穩定碳酸鈣牙膏體系的作用。碳酸鈉用量為0.1% ～ 0.3%，碳酸氫鈉用量為0.6%～1.0%時，3個月45℃高溫穩定性考察，可溶氟含量為1221 ppm。此3款牙膏配方12周45℃加速實驗均能滿足GB/T 8372-2017牙膏標準中關于可溶氟含量不低于500ppm的要求，但仍需進行產品室溫市售期間可溶氟含量的跟蹤。