ملخص

الأسنان هي أنسجة غنية بالمعادن تعتمد على الهيدروكسيباتيت ولها بنية نانوية وميكروية منظمة بشكل هرمي. تُنظَّم الأسنان البشرية أيضًا في هياكل هيدروكسي أباتيت التي تؤدي إلى زيادة المقاومة ضد التآكل. بسبب ذلك، فإن الأسنان صلبة وتقاوم العديد من التأثيرات الميكانيكية والحرارية والكيميائية المختلفة. نظرًا لأن المرحلة المعدنية في الأسنان البشرية تتكون أساسًا من هيدروكسيباتيت، وهو معدن فوسفات الكالسيوم، يمكن أن تذوب جزئيًا أو كليًا في الأحماض. تؤدي عملية ذوبان الهيدروكسي أباتيت، التي تسببها أحماض من أصل بكتيري في اللويحة، إلى تسوس الأسنان. يمكن أن ينخفض مستوى الحموضة (pH) في اللويحات إلى حوالي 4.3 إلى 4.8، مما يؤدي ببطء إلى إذابة بنية الأسنان. من المعروف أن المينا حتى عندما تكون مكتظة بشكل كثيف
لها درجة حموضة حرجة تبلغ 5.5. ومع ذلك، فإن درجة الحموضة ليست العامل الحاسم الوحيد في ذوبان بلورات الأسنان، لأن هذه العملية تعتمد أيضًا على تدرجات تركيز أيونات الكالسيوم والفوسفات في اللعاب واللويحات. البلاك السني هو مزيج من الكائنات الدقيقة الحية والميتة، ومصفوفة البوليمرات السكرية خارج الخلوية (EPS) التي تنتجها هذه الكائنات الدقيقة، ومكونات مشتقة من اللعاب، وفضلات الطعام. وجود البلاك السني، عندما يتحول إلى تركيبة مسببة للتسوس، هو السبب الرئيسي لتسوس الأسنان عندما يكون هناك مصدر للكربوهيدرات القابلة للتخمر.

يمكن تعريف التسوس بأنه “النتائج – العلامات والأعراض – لذوبان كيميائي موضعي لسطح السن ناتج عن أحداث استقلابية تحدث في الغشاء الحيوي (اللويحة السنية) التي تغطي المنطقة المتأثرة.” هذا يتناقض مع عملية “تآكل الأسنان” حيث
مقالة نُشرت على الإنترنت في 31 مارس 2024

معرف الكائن الرقميhttps://doi.org/ . الرقم الدولي المعياري للصحف 1305-7456.
© 2024. المؤلف(ون).
هذه مقالة مفتوحة الوصول نشرتها شركة ثييم بموجب شروط رخصة المشاع الإبداعي للاستخدام، والتوزيع، والاستنساخ غير المقيد طالما تم الاقتباس من العمل الأصلي بشكل صحيح.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/شركة ثيم الطبية والناشرين العلميين الخاصة المحدودة، A-12، الطابق الثاني، القطاع 2، نويدا-201301 UP، الهند
يحدث نزع المعادن من الأسنان مع الأحماض غير المشتقة من بكتيريا اللويحات ولكن من الأطعمة والمشروبات الحمضية، وما إلى ذلك. سريرياً، تسوس الأسنان والتآكل السني لهما مظهران ونتائج مختلفة على الأسنان.

تحت ظروف صحية، تقوم أيونات الكالسيوم والفوسفات من اللعاب بإعادة تمعدن أسطح الأسنان باستمرار، وهو ما يتوازن مع إزالة المعادن المستمرة من أسطح الأسنان الناتجة عن الأحماض البكتيرية أو الأحماض المشتقة من النظام الغذائي. ومع ذلك، على الرغم من أنها مشبعة بشكل مفرط بـ و الأيونات في شكل متاح حيوياً، عملية إعادة التمعدن في اللعاب بطيئة وغير كافية لمواجهة عملية تسوس الأسنان بمفردها. علاوة على ذلك، في اللويحات السميكة واللزجة الناضجة، كما هو الحال في ظروف نظافة الفم السيئة، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تتمكن اللعاب ومكونات اللعاب من اختراق الطبقة الكثيفة للوصول إلى سطح الأسنان لتحفيز إعادة التمعدن. يتم امتصاص السكروز وغيرها من السكريات الأحادية بسهولة بواسطة بكتيريا اللويحات ويتم استقلابها إلى أحماض عضوية. ستذوب هذه الأحماض بلطف بلورات المينا. في المرضى ذوي المخاطر العالية، مثل المرضى الذين يخضعون لعلاج تقويم الأسنان، يمكن أن تتطور وتُشخص آفات تسوس الأسنان المرئية سريريًا في غضون شهر واحد فقط.

قام باتشلور وشياهام بتحليل قابلية الإصابة بالتسوس لأسطح الأسنان المختلفة لدى الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 5 إلى 16 عامًا في الولايات المتحدة. وجدوا أن “أكثر مجموعة عرضة تتكون من ستة أسطح أسنان: الحفر البوكية والأسطح المكسوة للضرس الأول. تتكون المجموعة الثانية من 12 موقعًا على الضرس الثاني وأضراس الناب. أما المجموعة التي تضم أقل المواقع عرضة فتشمل أكبر عدد من أسطح الأسنان وتتكون من غالبية الأسنان الأمامية السفلية والأنياب.” بالإضافة إلى ذلك، فإن ما يُعرف بتسوس الأسنان في مرحلة الطفولة المبكرة (ECC) يؤثر بشكل رئيسي على القواطع العلوية. ومع ذلك، يجب التأكيد على أن جميع الأسنان يمكن أن تتأثر بالتسوس. ما تشترك فيه جميع أسطح الأسنان التي تتأثر غالبًا بالتسوس هو أن إزالة اللويحات السنية تبدو غير كافية.

تسوس الأسنان هو مرض dental يؤثر على مليارات الأفراد حول العالم وله تأثير سلبي كبير على الاقتصاد العالمي. تُقدّر العبء الاقتصادي للتسوسات السنية بحوالي 298 مليار دولار أمريكي سنويًا كتكاليف علاج و144 مليار دولار أمريكي سنويًا كخسارة في الإنتاجية. على سبيل المثال، يتم تقديم بيانات عن متوسط تجربة تسوس الأسنان في السكان الألمان في -الجدول 1. بشكل عام، تعتمد تجربة تسوس الأسنان على عدد الأسنان المتأثرة.

المصدر: بيانات مأخوذة من الأردن وميكيليس.

المصدر: بيانات مأخوذة من المعهد الوطني لأبحاث الأسنان والوجه والفكين.
في السكان الألمان، حيث تم وضع معايير عالية لصحة الفم، تكون النسبة أقل مقارنة بالدول الأخرى؛ ومع ذلك، فقد عانى تقريبًا جميع البالغين من تسوس الأسنان.

مقارنةً بدول أخرى، فإن انتشار تسوس الأسنان مشابه. على سبيل المثال، تظهر بيانات المعهد الوطني لأبحاث الأسنان والوجه والفكين أن هناك انخفاضًا طفيفًا فقط في تجربة تسوس الأسنان بين جميع الفئات العمرية في الولايات المتحدة (-الجدول 2).

كل شخص معرض لتسوس الأسنان في مرحلة ما من حياته. هناك أيضًا عدة مجموعات من المرضى تكون معرضة بشكل خاص لخطر تطوير التسوس، مثل ما يلي:

عند أخذها معًا، فإن التدابير المتخذة لمنع تسوس الأسنان أو تقليل خطر تطور التسوس مهمة لجميع الفئات العمرية وجميع مجموعات المرضى. على الرغم من أن أحد ما ذُكر أعلاه قد يحدث فقط في فترة معينة (قصيرة) من الحياة، إلا أن تطور تسوس الأسنان يمكن إيقافه وعكسه فقط في المراحل المبكرة.

تتناول المراجعة الحالية العوامل الإتيولوجية الرئيسية في تطور تسوس الأسنان، مع تسليط الضوء على الاستراتيجيات الوقائية السريرية الحديثة التي يمكن أن تتصدى لذلك. سيتم إعطاء أهمية خاصة للنهج الحديثة (وكذلك البيوميميتية) والمفاهيم المتطورة بالإضافة إلى المكونات النشطة للتحكم في وتقليل اللويحات، مع الأخذ في الاعتبار أن العلاقة بين وجود اللويحات والتسوس معروفة جيدًا. على الرغم من أن هذه المراجعة تركز على العوامل الرئيسية المسببة لتسوس الأسنان، من المهم الاعتراف بتأثير العوامل الثانوية مثل العوامل البيئية والعوامل الشخصية، والتي تشمل، ولكن لا تقتصر على، المحددات الاجتماعية للصحة الفموية (التعليم، الحالة الاجتماعية الديموغرافية، والدخل)، المعرفة السنية، الوصول إلى الرعاية السنية، المواقف، السلوكيات، والمعتقدات الشخصية/الثقافية. بينما توجد مقالات مراجعة حول إتيولوجيا التسوس والتدابير الوقائية متاحة في الأدبيات، لم تركز أي مقالة مراجعة على مختلف النهج وكذلك على مركبات معجون الأسنان المختلفة (بما في ذلك هيدروكسيباتيت البيوميميتية) للوقاية من التسوس. لذلك، فإن الهدف من هذه المقالة هو تقديم نظرة شاملة حديثة حول المكونات النشطة والاستراتيجيات المختلفة للوقاية من تسوس الأسنان، مع التركيز بشكل خاص على إزالة والتحكم في اللويحات السنية.

تم كتابة هذه المنشورة كمراجعة سردية. بحث جميع المؤلفين بشكل فردي عن الأدبيات بناءً على المشترك.
تم استخدام المنشورات والكتب الدراسية لإعداد المخطوطة. تم استخدام قاعدة بيانات PubMed كمصدر رئيسي للمقالات العلمية. قام جميع المؤلفين بمراجعة الأدبيات التي تم اختيارها لهذه المنشورة وتم تضمين المقالات الأصلية المناسبة.

يمكن أن تؤثر التسوسات على المينا، والعاج (بما في ذلك جذور الأسنان)، والسمنت. نظرًا لدرجة التمعدن الأقل وكذلك النسبة الأقل من الهيدروكسي أباتيت وبنية النانو والميكرو الأقل تعقيدًا، فإن العاج والسمنتوم أكثر عرضة لهجوم التسوس مقارنة بالمينا. يمكن أن يتطور تسوس الأسنان فقط عندما تأخذ البكتيريا في اللويحة على أسطح الأسنان الكربوهيدرات (“السكريات”) وتقوم بتخميرها، مما يؤدي إلى إنتاج الأحماض. يُعرف تسوس الأسنان ويُعرَّف بأنه عملية تحدث على مدى الزمن (-الشكل 1).

من بين الكربوهيدرات المختلفة، فإن السكروز والجلوكوز لهما أعلى قدرة على التسبب في تسوس الأسنان. أما المالتوز واللاكتوز والفركتوز والنشا فهي أقل قدرة على التسبب في التسوس. من ناحية أخرى، فإن الكحول السكري، زيلتول، له خصائص وقائية من تسوس الأسنان. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن كل من إجمالي تناول السكر وتكرار تناول السكر يلعبان دورًا مهمًا في تطور تسوس الأسنان. أظهرت الدراسات أن الكمية الإجمالية من تناول السكر قد تكون أكثر أهمية من تكرار تناول السكر. لقد درست عدة أنظمة نموذجية امتصاص السكر من قبل بكتيريا مختلفة. يمكن للبكتيريا استخدام السكريات، مثل الجلوكوز، بكفاءة من خلال مسارين. يمكن استخدام السكر من قبل البكتيريا المسببة للتسوس لإنتاج الجليكوز الخارجي، وهو بوليمر لزج يعمل كخزان لجزيئات السكر؛ يُستخدم للالتصاق بهيكل الأسنان ويساهم في التصاق بكتيريا فموية أخرى للمساهمة في تشكيل الأغشية الحيوية. هذا هو المسار الخارجي لاستخدام السكر. من ناحية أخرى، يمكن للبكتيريا أخذ الجلوكوز إلى سيتوبلازمها لعملية الأيض من خلال المسار الداخلي. ثم تستخدم البكتيريا المسببة للتسوس بشكل أساسي الفوسفاتيراز وقوة البروتون لتحويل الكربوهيدرات إلى الداخل. داخل الخلية، ستستخدم البكتيريا السكريات لإنتاج الطاقة من خلال المسار الجليكولي. المنتج الأيضي الناتج عن التحلل الجليكولي، بخلاف إنتاج الطاقة في شكل أدينوزين ثلاثي الفوسفات، هو

البيروفات. يُستخدم البيروفات في خلايا البكتيريا لـ إنتاج (نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد). يؤدي اختزال البيروفات إلى إنتاج حمض اللبنيك، الذي يتم إخراجه.

من المعروف أن “اللويحة السنية هي مجتمع من الكائنات الدقيقة الموجودة على سطح السن كغشاء حيوي، مدمجة في مصفوفة من البوليمرات ذات الأصل المضيف والبكتيري.”

أظهرت الدراسات حول اللويحات السنية أكثر من 700 نوع مختلف من البكتيريا تنتمي إلى الميكروبيوم الفموي. لقد بحثت دراسات إضافية أيضًا في الميكروبيوم الفطري والفيروسات الفموية. في الوقت الحاضر، من المعروف جيدًا أن تغيير الكيمياء الحيوية للبيئة الفموية، مثل تغيير النظام الغذائي، يؤدي إلى تحول في الميكروبيوم. بالإضافة إلى وجود البكتيريا في تجويف الفم في اللعاب وعلى الغشاء المخاطي الفموي، فإنها متشابكة ومنظمة في اللويحة. اللويحة هي مزيج من عدة بكتيريا وميكروبات أخرى، وكذلك فيروسات تتفاعل مع بعضها البعض، بينما تمتلك مادة خارج الخلية كبيئة واقية. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي اللويحات أيضًا على مشتقات من اللعاب والنظام الغذائي. عندما لا تتم إزالة اللويحات، يمكن أن تتكلس وتتحول إلى جير الأسنان. في حالة تناول السكر بشكل مستمر ومتكرر، فإن بعض هذه البكتيريا تتكيف بشكل كبير لامتصاص تلك السكريات لإنتاج الطاقة وعمليات الأيض الخلوية. تشمل هذه الأنواع، من بين أمور أخرى، المكورات العقدية (Streptococcus spp.)، ولكن أيضًا البريفوتيلا (Prevotella spp.) والفيلونيلا (Veillonella spp.).

البكتيريا التي تمتص وتستقلب السكريات إلى أحماض في اللويحات تُعرف بالبكتيريا الحمضية (البكتيريا المنتجة للأحماض).

تُعرف البكتيريا التي يمكن أن تعيش في ظروف حمضية بالبكتيريا الحمضية. تلعب كلا النوعين من البكتيريا دورًا مهمًا في عملية تطور التسوس. بينما تنتج البكتيريا المولدة للأحماض (التي تكون عادةً مقاومة للأحماض أيضًا) بيئة حمضية، تساعد البكتيريا المقاومة للأحماض في الحفاظ على الكتلة الحيوية للبلاك التي ستبقى فيها الأحماض على سطح الأسنان. تؤدي الهجمات الحمضية المتكررة وإزالة البلاك غير المتسقة إلى تسوس الأسنان.

البكتيريا والفطريات البارزة الموجودة في اللويحة والتي تشارك في عملية تسوس الأسنان هي كما يلي:

أحد أبرز الكائنات الدقيقة التي تشارك في عملية تسوس الأسنان هو . موتانس. ومع ذلك، وجدت الدراسات أن وجود لا يرتبط المتحور S. mutans بالضرورة بتسوس الأسنان. كما يمكن أن يُظهر أن تسوس الأسنان يمكن أن يتطور في غياب S. mutans. يمكن العثور على صورة مجهرية لـ S. mutans في – الشكل 2.

آليات تطور التسوس على المستوى المجهري ديناميكية للغاية وتظل معقدة، وحتى الآن،

لم يتم فهمها بالكامل. قام روبنسون وآخرون بمراجعة الأدبيات في هذا المجال. تم الاستنتاج أن هناك أربع “مناطق” مختلفة في آفات تسوس المينا. شكل :

تختلف هذه المناطق في هيكل المسام وتركيب المعادن. يمكن العثور على أدنى كثافة معدنية في منطقة “جسم الآفة” في آفة تسوس المينا. تحتوي هذه المنطقة أيضًا على أعلى مسامية. ). جسم منطقة الآفة له أهمية كبيرة في عملية تسوس الأسنان. بينما ستتعافى/تعيد التمعدن منطقة سطح الآفة من خلال أيونات الكالسيوم والفوسفات المستمدة من اللعاب، سيبقى جسم الآفة. يمكن أن تستمر عملية إزالة المعادن هنا في وجود الأحماض.

تشمل عملية تسوس الأسنان ذوبان هيدروكسيباتيت الأسنان مع الإفراج الناتج عن أيونات الكالسيوم والفوسفات. في دراسة باستخدام المجهر الإلكتروني الناقل، تم إظهار أن العيوب في شبكة الهيدروكسيباتيت يمكن اعتبارها نقطة البداية لإزالة المعادن (الذوبان) من الهيدروكسيباتيت.

من وجهة نظر كيميائية، يمكن تبسيط إزالة المعادن من الهيدروكسي أباتيت كما يلي:

استنادًا إلى هذه الأيونات المفرج عنها، يمكن أن تحدث العديد من التفاعلات المختلفة في تجويف الفم، والتي تحددها بشكل رئيسي درجة الحموضة المحلية بالإضافة إلى الأيونات المتاحة (على سبيل المثال، ) وتركيزاتها. على سبيل المثال، تم الإبلاغ عن أن
فوسفات الكالسيوم ثنائي الهيدرات بالإضافة إلى فوسفات ثلاثي الكالسيوم المستبدل بالمغنيسيوم، يمكن تشكيله. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتحول المراحل التي تم تشكيلها في البداية إلى مراحل أخرى. لذا، على المستوى الكيميائي والبلوري، فإن عملية تسوس الأسنان معقدة للغاية.

يتم عادةً الكشف عن تسوس الأسنان من أجل تدابير الصحة العامة أو التجارب السريرية باستخدام مؤشر الأسنان/الأسطح المتعفنة والمفقودة والمملوءة (DMFT/S) أو باستخدام نظام الكشف والتقييم الدولي لتسوس الأسنان (ICDAS). يوفر نظام ICDAS عدة مزايا مثل الكشف عن آفات التسوس المبكرة (التسوس الأولي). علاوة على ذلك، من الممكن مراقبة آفات التسوس (المراقبة) عند استخدام نظام ICDAS. من المهم الإشارة إلى أن البيانات التي تم جمعها باستخدام ICDAS يمكن تحويلها إلى مؤشر DMFT/S. لقد تم استخدام الرموز في عدة تجارب سريرية ويمكن اعتبارها مقياسًا قياسيًا لنفس الشيء. :

يمكن دمج الكشف البصري عن تسوس الأسنان باستخدام DMFT/S أو ICDAS مع الأشعة السينية البايتوينغ أو تقنيات أخرى مثل الترانسليوميناسيون باستخدام الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء لأنسجة الأسنان. في الدراسات المخبرية والدراسات في الموقع، يمكن تحليل آفات التسوس في المينا والعاج باستخدام تقنيات تحليلية مختلفة بدقة عالية لا يمكن تنفيذها في ظروف حية. من الأمثلة على ذلك الميكروأشعة السينية واختبارات الصلابة المختلفة.

كما تم وصفه سابقًا، يجب التحكم في أحد العوامل الثلاثة الحاسمة لتطور تسوس الأسنان من أجل نجاح الوقاية من التسوس. العوامل الثلاثة هي السكر (تغيير العادات الغذائية)، اللويحات (تحسين إزالة اللويحات)، أو الوقت (إما تكرار تناول السكر أو الوقت بين تنظيف الأسنان وإزالة اللويحات). بناءً على ذلك، يجب أن تستند برامج الوقاية لصحة الفم إلى بيانات علمية وأن تركز أيضًا على استشارات النظام الغذائي والتغذية.

يتم تقديم نظرة عامة عامة على الآليات لتقليل خطر تسوس الأسنان الإجمالي في -الجدول 3.

على الرغم من أن العديد من الاستراتيجيات في رعاية صحة الفم الوقائية تستند إلى مفاهيم إعادة التمعدن، إلا أنه من المهم أيضًا إزالة/التحكم في اللويحات، لأن هذا بالتزامن مع الكربوهيدرات القابلة للتخمر هو العامل الرئيسي في تطور التسوس. يعني التحكم في البكتيريا الفموية في اللويحات أنها لن تنمو بسرعة كبيرة أو يتم تقليلها باستمرار في العدد الإجمالي للخلايا وأن التركيب يبقى في حالة صحية (التوازن البكتيري).

المصدر: معدّل من لايمباك.

من المهم مناقشة تكرار وكمية تناول السكر مع الأطفال والآباء وتقليل المشروبات السكرية. تعتبر المشروبات السكرية، وخاصة الحمضية منها، مع قلة العناية الفموية، واحدة من الأسباب الرئيسية لتسوس الأسنان المبكر وتسوس الأسنان في الأسنان الأولية. ومع ذلك، فإن الأسنان الدائمة معرضة أيضًا للتسوس عند تناول المشروبات الحمضية الحلوة. على مستوى العالم، هناك العديد من المحاولات لتقليل استهلاك السكر مثل فرض ضرائب على السكريات، والنصائح الغذائية في المدارس، وما إلى ذلك. (لمزيد من المعلومات حول التحكم الغذائي والوقاية من التسوس، انظر، على سبيل المثال، ال دجاني ولينباك) ومع ذلك، فإن الإزالة الكاملة للمشروبات السكرية غالبًا ما لا تكون المفتاح لفهم الفرد للعلاقة بين تناول السكر وتسوس الأسنان. التوجيه المستمر هو الأكثر أهمية لتحقيق نجاح طويل الأمد في الوقاية من التسوس. لذلك، يمكن النصيحة بتناول المشروبات الحلوة والحلويات مع الوجبات الرئيسية، تليها شرب الماء وتنظيف الأسنان. يمكن أيضًا ذكر فوائد تقليل السكر والنظام الغذائي الصحي على الصحة العامة لفهم أفضل.

عندما يتعلق الأمر بالوقاية من تسوس الأسنان، تم استخدام الفلورايد كعامل مضاد للتسوس في العناية الفموية لعقود. من المثير للاهتمام، مع ذلك، أن دمج الفلورايد في السن
السطح منخفض جداً (فقط بضع ميكروغرامات لكل مليمتر مربع، فقط على السطح الخارجي للسن) ولا يمكن توقع أي “تصلب” للسن. لذا، يبدو أن أنماط العمل الأخرى للفلوريدات تركز بشكل أساسي على تأثيرها الوقائي ضد تسوس الأسنان. لم يتم فهم الخصائص المعادة للتكلس للفلوريدات بشكل كامل بعد. يمكن القول الشيء نفسه عن آلياتها في تثبيط إزالة التكلس. ومع ذلك، هناك حد لتطبيق الفلوريدات كما وصفه هاوزن وآخرون. إن إضافة الفلورايد من مصادر مختلفة لا تعزز من تأثيرها المضاد للتسوس. على العكس، فإن خطر التسمم المزمن بالفلورايد سيزداد مع استخدام مصادر فلورايد مختلفة. أبرز علامة مرئية للتسمم بالفلور هي فلوروز الأسنان. تتراوح نسبة انتشار فلوروز الأسنان تقريبًا بين 20 و ، اعتمادًا على البلد واستخدام الفلورايد في الماء والملح والحليب ومنتجات العناية الفموية. من المهم أن نلاحظ أن الفلورايد له تأثيرات مضادة للميكروبات على بكتيريا الفم. على سبيل المثال، يمنع الفلورايد إنزيمات بكتيرية مختلفة ضرورية لنمو الخلايا، ونقل السكر، وعمليات الأيض للطاقة (مثل، الإينولاز، F-ATPase، السلفاتاز، الكاتالاز، الفوسفاتاز، والفوسفوغلوكوموتاز).

يتم إزالة اللويحات باستخدام فرشاة الأسنان مع معجون الأسنان. بينما أظهرت الدراسات أن نمو اللويحات في تجويف الفم لمدة 72 ساعة يمكن إزالته دون استخدام معجون الأسنان، لا يمكن نقل هذه النتائج إلى المواقف الحياتية الحقيقية. تحتوي معاجين الأسنان على مواد كاشطة ضرورية لإزالة ليس فقط اللويحات السنية ولكن أيضًا البقع من أسطح الأسنان. فيما يتعلق باختيار فرشاة الأسنان، يمكن لكل من فرشاة الأسنان الكهربائية واليدوية إزالة اللويحات السنية بكفاءة. ومع ذلك، فإن اختيار معجون الأسنان أمر حاسم. فيما يتعلق بصحة الفم في حالات الأفراد ذوي الدافع المنخفض، فقد أظهرت الدراسات أن فرشاة الأسنان الكهربائية أكثر كفاءة من فرشاة الأسنان اليدوية. يمكن استخدام أنواع مختلفة من الشعيرات ودرجة صلابة الشعيرات لتحسين كفاءة التنظيف لفرش الأسنان المعنية. إزالة اللويحات الميكانيكية بواسطة معاجين الأسنان تعتمد على المواد الكاشطة وتدعمها المواد السطحية والعوامل المضادة للميكروبات. المواد الكاشطة الشائعة الاستخدام في معاجين الأسنان الحديثة هي السيليكا المائية، كربونات الكالسيوم، أو فوسفات الكالسيوم. الجدول 4). على النقيض

المصدر: بيانات مأخوذة من ساريمبي وآخرون.
ملاحظة: المبلغ الكامل: 1:1 (الحد الأقصى “الطول الكامل للفرشاة”); مخفض إلى النصف: 1:2 (الحد الأدنى “الطول الكامل للفرشاة”); ربع المبلغ: 1:4 (“حجم حبة البازلاء”); ثمن المبلغ: 1:8 (“حجم حبة الأرز”).
تتميز شعيرات فرشاة الأسنان (مقياس المليمتر) بوجود مواد كاشطة متطورة مثل السيليكا المائية التي تمتلك هيكلًا مجهرًا محددًا (مقياس النانومتر إلى الميكرومتر) يمكن أن يساعد في تنظيف حتى الحفر والشقوق. يمكن أن تدعم المواد الكاشطة المحتوية على الكالسيوم في معاجين الأسنان (مثل ثنائي فوسفات الكالسيوم المائي، كربونات الكالسيوم، ثنائي فوسفات الكالسيوم، وهيدروكسيباتيت) عملية إعادة تمعدن الأسنان. غالبًا ما تُفضل المواد الكاشطة الناعمة أو ذات الصلابة المتوسطة لأنها ليست ضارة بالعاج المكشوف واللثة. بشكل عام، تزداد الكشط (وبالتالي فعالية التنظيف) مع زيادة تركيز المواد الكاشطة.

من الجدير بالذكر أن كمية معجون الأسنان المستخدمة في تنظيف الأسنان لها تأثير كبير على فعالية التنظيف. يجب استخدام معاجين الأسنان المحتوية على الفلورايد للأطفال بكميات صغيرة فقط، لأسباب تنظيمية وسمية. لقد أظهرت الدراسات تحت ظروف مختبرية موحدة أن كميات معجون الأسنان بحجم “حبة الأرز” و”حبة البازلاء” لها فعالية تنظيف منخفضة بشكل ملحوظ مقارنة بكميات أكبر (أي، الطول الكامل للفرشاة؛ – الجدول 5). تقدم هذه الدراسة دليلًا على أن 1 جرام من معجون الأسنان له خصائص فعالة في إزالة البلاك. يجب الإشارة إلى أن كميات قليلة من معجون الأسنان المحتوي على الفلورايد لم يتم دراستها فيما يتعلق بفعاليتها في الوقاية من تسوس الأسنان. بالنسبة لمعاجين الأسنان الخالية من الفلورايد للأطفال، لا يوجد حد للجرعة بمقدار “حبة أرز” و”حبة بازلاء” من معجون الأسنان. لقد أظهرت الدراسات أن الهيدروكسيباتيت هو أكثر المكونات النشطة غير الفلورية تنوعًا، حيث يعمل بشكل جيد أو أفضل من الفلورايد في تحسين صحة الفم بشكل عام.

استنادًا إلى بيانات الأدبيات، يمكن القول إن تركيبات العناية بالفم قد تحسنت على مر السنين. على سبيل المثال، أصبحت المواد الكاشطة أكثر كفاءة، وأصبح استخدام المواد المضادة للبكتيريا معيارًا شائعًا في معظم تركيبات معاجين الأسنان.

بالإضافة إلى استخدام المواد الكاشطة في معاجين الأسنان لإزالة البلاك، هناك تنوع كبير من المواد السطحية (مثل لوريل الصوديوم سلفات، ميثيل كوكويل تارات الصوديوم) وعوامل أخرى ذات خصائص مضادة للميكروبات المثبتة المستخدمة في العناية الفموية. (الجدول 6). هذه العوامل لا تقتصر فقط على التأثيرات القاتلة للجراثيم ولكنها تساعد أيضًا في تقليل نمو اللويحات (مضادة للبكتيريا). معروفة جيدًا

العوامل هي أملاح الزنك، وأملاح القصدير، والزيوت الأساسية، والكلورهيكسيدين. كما أن الفلورايد معروف بخصائصه المضادة للميكروبات والقاتلة للبكتيريا.

من المثير للاهتمام أن المواد الأخرى المستخدمة في معاجين الأسنان وغسولات الفم مثل السطح النشط الأنيوني الشائع الاستخدام لوريل الصوديوم، الذي لا يُصنف عادةً كعامل مضاد للميكروبات، لها تأثير على اللويحات. على سبيل المثال، أظهر شين وزملاؤه أن لوريل الصوديوم يمكن أن يعيق تكوين الأغشية الحيوية البكتيرية.

يمكن أيضًا استخدام المواد الفعالة المستوحاة من الطبيعة في العناية بالفم. لقد أظهرت الهيدروكسيباتيت أنها تقلل من تكوين اللويحات الأولية على أسطح المينا. بالإضافة إلى ذلك، يعمل الهيدروكسي أباتيت كعازل حمضي ومخزن لأيونات الكالسيوم والفوسفات في اللويحات. تساهم جميع هذه آليات العمل في الحماية المثبتة سريرياً من تسوس الأسنان بواسطة الهيدروكسيباتيت. علاوة على ذلك، المواد الطبيعية الفعالة ذات العمل المضاد للبكتيريا/المضاد للبلاك المثبت، مثل زيلتول، البوليفينولات وآخرون، يمكن استخدامها كمكونات إضافية. ومع ذلك، يجب أخذ الآثار الجانبية لبعض المضادات الميكروبية بعين الاعتبار، مثل تصبغ الأسنان (على سبيل المثال، في حالة الكلورهيكسيدين، وأملاح القصدير). ) ، والمقاومات المحتملة والمقاومات المتقاطعة للمضادات الحيوية (على سبيل المثال ، في حالة الكلورهيكسيدين بالإضافة إلى ذلك، يجب عدم استخدام عوامل مضادة للميكروبات القوية للأطفال لأنهم يبتلعون معظم معجون الأسنان، ويمكن أن يكون للمضادات الميكروبية تأثير سلبي على صحة الطفل عند ابتلاعها. وبالتالي، توفر الأساليب البيوميميتية بديلاً آمناً. ما يثير الاهتمام بشكل خاص هو حقيقة أن غسولات الفم التي تحتوي على هيدروكسيباتيت
لها تأثير كبير على تقليل ومنع تكوين اللويحات دون قتل البكتيريا.

استراتيجية أخرى لتقليل القدرة على التسبب في تسوس الأسنان للبلاك هي استخدام مكونات نشطة لها تأثيرات عازلة للرقم الهيدروجيني. من الأمثلة على ذلك كربونات الكالسيوم والفوسفات الكالسيومي (المكربن). على سبيل المثال، لقد أظهر أنه من خلال استخدام المكون النشط، هيدروكسيباتيت، يمكن زيادة درجة حموضة اللويحات. بالإضافة إلى ذلك، يطلق كربونات الكالسيوم والفوسفات الكالسيوم أيونات الكالسيوم في المحلول، وهي عملية يمكن أن تساعد أيضًا في تقليل القدرة المسببة للتسوس للبلاك وزيادة إعادة التمعدن لسطح الأسنان.

يمكن استخدام هيدروكسيباتيت البيوميمتي كمكون نشط في الوقاية من تسوس الأسنان. لديه توافق حيوي عالي، وهو آمن إذا تم ابتلاعه، مما يجعله عاملًا مثاليًا لمكافحة تسوس الأسنان للأطفال الرضع والصغار. على عكس معظم العوامل المحتملة الأخرى المضادة للتسوس وبدائل الفلورايد، تم اختبار الهيدروكسيباتيت في تجارب سريرية للتسوس مقارنة بالفلورايد ووجد أنه ليس أدنى من الفلورايد. تساهم أوضاع العمل المختلفة للهيدروكسي أباتيت المذكورة أدناه في فعالية الهيدروكسي أباتيت في الوقاية من تسوس الأسنان. :

كما هو موضح في -الجدول 3، فإن زيادة مقاومة الأسنان وإعادة التمعدن هما عاملان مهمان للوقاية من تسوس الأسنان. بينما تؤدي الفلورايد إلى إعادة تمعدن سطحي، يمكن للمكون النشط البيوميميتيك هيدروكسيباتيت أيضًا إعادة تمعدن آفات التسوس الأعمق كما هو موضح في دراسة في الموقع باستخدام الميكروإشعاع.

لا تزال التسوسات موجودة في مجتمعنا الحديث، والوقاية مهمة. استنادًا إلى الدراسات والمقالات الاستعراضية المقدمة في هذه الدراسة، يمكن استخلاص التوصيات التالية للمرضى للوقاية من التسوس:

تحدث تسوس الأسنان نتيجة تحويل الكربوهيدرات القابلة للتخمر بواسطة بكتيريا اللويحات إلى أحماض على سطح الأسنان. لذلك، من المهم التركيز على تقليل السكر وخاصة على التحكم في اللويحات. تركز العديد من استراتيجيات الوقاية من التسوس على إعادة تمعدن سطح الأسنان فقط، لذا فقد تم إيلاء اهتمام أقل للعاملين الرئيسيين (أي السكر واللويحات) في عملية التسوس في استراتيجيات الوقاية. إن تقليل إجمالي استهلاك السكر وتقليل تكرار تناول السكر أمر مهم جدًا لتقليل خطر التسوس. على مستوى العالم، هناك العديد من المحاولات لتقليل استهلاك السكر مثل فرض ضرائب على السكريات، والنصائح الغذائية في المدارس، وما إلى ذلك. في مجال معاجين الأسنان، وبالإضافة إلى إعادة تمعدن الأسنان، فإن إزالة اللويحات عامل مهم في الوقاية من التسوس حيث إن وجود اللويحات هو أحد العوامل الرئيسية لتطور التسوس. تحتوي معاجين الأسنان الحديثة على أنواع مختلفة من المواد الفعالة لإزالة/التحكم في اللويحات (مثل العوامل المضادة للبكتيريا، والمواد الكاشطة، وعوامل تنظيم الرقم الهيدروجيني). قد يجادل البعض بأن إزالة اللويحات بالكامل لا يمكن تحقيقها من قبل معظم المرضى، وبالتالي هناك حاجة إلى عوامل إعادة التمعدن. يمكن تحقيق إعادة تمعدن الأسنان جزئيًا باستخدام الفلورايد، ولكن ربما بشكل أكثر كفاءة باستخدام فوسفات الكالسيوم مثل هيدروكسيباتيت وفوسفات الكالسيوم غير المتبلور. على عكس الفلورايد، فإن عوامل فوسفات الكالسيوم آمنة إذا تم ابتلاعها عن طريق الخطأ، ويمكن أن يتم إطلاق أيونات الكالسيوم والفوسفات خلال هجوم حمضي في اللويحة.

في الختام، يجب أن تركز المفاهيم الحديثة للوقاية من تسوس الأسنان ليس فقط على إعادة تمعدن الأسنان ومنع إزالة المعادن، ولكن أيضًا على العوامل الأساسية لـ
تطور تسوس الأسنان نفسه: تقليل السكر (الكمية الإجمالية والتكرار) وخاصة إزالة البلاك بشكل فعال من أسطح الأسنان خلال العناية الفموية اليومية.

تمت عملية التصور بواسطة F.M. و E.S.z.W. و J.E. تم تطوير المنهجية بواسطة F.M. و E.S.z.W. و J.E. تم إجراء البحث الأدبي بواسطة F.M. و E.S.z.W. و B.T.A. و H.L. و J.E. كتب F.M. و J.E. المخطوطة. تمت مراجعة المخطوطة بواسطة F.M. و E.S.z.W. و B.T.A. و H.L. و J.E. جميع المؤلفين قرأوا ووافقوا على النسخة المنشورة من المخطوطة.

تم دعم هذا البحث من قبل شركة د. كورت وولف GmbH & Co. KG، بيليفيلد، ألمانيا.

F.M. و E.S.z.W. و J.E. هم موظفون في شركة د. كورت وولف GmbH و Co. KG، بيليفيلد، ألمانيا.

يشكر المؤلفون ماركوس موريك في مجموعة د. وولف على إعداد الأشكال 1 و 3.

1 Lowenstam HA, Weiner S. On Biomineralization. Oxford: Oxford University Press; 1989
2 Dorozhkin SV, Epple M. Biological and medical significance of calcium phosphates. Angew Chem Int Ed 2002;41(17): 3130-3146
3 Fabritius H-O, Enax J, Meyer F. Eine Reise ins Innere unserer Zähne/A Journey into Our Teeth. Bielefeld: Titus Verlag; 2021
4 Dorozhkin SV. Dissolution mechanism of calcium apatites in acids: a review of literature. World J Methodol 2012;2(01):1-17
5 Fejerskov O, Nyvad B, Kidd E. Dental Caries: The Disease and Its Clinical Management. 3rd ed. Oxford: Wiley Blackwell; 2015
6 Cieplik F, Rupp CM, Hirsch S, et al. release and buffering effects of synthetic hydroxyapatite following bacterial acid challenge. BMC Oral Health 2020;20(01):85
7 Dawes C . What is the critical pH and why does a tooth dissolve in acid? J Can Dent Assoc 2003;69(11):722-724
8 Schlueter N, Amaechi BT, Bartlett D, et al. Terminology of erosive tooth wear: Consensus report of a workshop organized by the ORCA and the cariology research group of the IADR. Caries Res 2020;54(01):2-6
9 Lussi A, Ganss C. Erosive Tooth Wear: From Diagnosis to Therapy. Basel: S. Karger AG; 2014
10 Cochrane NJ, Cai F, Huq NL, Burrow MF, Reynolds EC. New approaches to enhanced remineralization of tooth enamel. J Dent Res 2010;89(11):1187-1197
11 O’Reilly MM, Featherstone JD. Demineralization and remineralization around orthodontic appliances: an in vivo study. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1987;92(01):33-40
12 Batchelor PA, Sheiham A. Grouping of tooth surfaces by susceptibility to caries: a study in 5-16 year-old children. BMC Oral Health 2004;4(01):2
13 Wyne AH. Early childhood caries: nomenclature and case definition. Community Dent Oral Epidemiol 1999;27(05):313-315
14 Meyer F, Enax J. Early childhood caries: epidemiology, aetiology, and prevention. Int J Dent 2018;2018:1415873

15 Listl S, Galloway J, Mossey PA, Marcenes W. Global economic impact of dental diseases. J Dent Res 2015;94(10):1355-1361
16 Meyer F, Karch A, Schlinkmann KM, et al. Sociodemographic determinants of spatial disparities in early childhood caries: an ecological analysis in Braunschweig, Germany. Community Dent Oral Epidemiol 2017;45(05):442-448
17 Vernazza CR, Birch S, Pitts NB. Reorienting oral health services to prevention: economic perspectives. J Dent Res 2021;100(06): 576-582
18 Jordan AR, Micheelis W. Fünfte Deutsche Mundgesundheitsstudie (DMS V). Köln, Germany: Institut der Deutschen Zahnärzte; 2016
19 National Institute of Dental and Craniofacial Research. Dental caries (tooth decay) in adults (ages 20 to 64 years). Accessed October 15, 2023 at: https://www.nidcr.nih.gov/research/ data-statistics/dental-caries/adults
20 Verma S, Dhinsa K, Tripathi AM, Saha S, Yadav G, Arora D. Molar incisor hypomineralization: prevalence, associated risk factors, its relation with dental caries and various enamel surface defects in 8-16-year-old schoolchildren of Lucknow district. Int J Clin Pediatr Dent 2022;15(01):1-8
21 Gati D, Vieira AR. Elderly at greater risk for root caries: a look at the multifactorial risks with emphasis on genetics susceptibility. Int J Dent 2011;2011:647168
22 Zero DT. Dental caries process. Dent Clin North Am 1999;43(04): 635-664
23 Machiulskiene V, Campus G, Carvalho JC, et al. Terminology of dental caries and dental caries management: consensus report of a workshop organized by ORCA and cariology research group of IADR. Caries Res 2020;54(01):7-14
24 Limeback H. Comprehensive Preventive Dentistry. Hoboken, NY: John Wiley & Sons; 2012
25 ALHumaid J, Bamashmous M. Meta-analysis on the effectiveness of xylitol in caries prevention. J Int Soc Prev Community Dent 2022;12(02):133-138
26 Bernabé E, Vehkalahti MM, Sheiham A, Lundqvist A, Suominen AL. The shape of the dose-response relationship between sugars and caries in adults. J Dent Res 2016;95(02):167-172
27 Meyer F, Enax J, Epple M, Amaechi BT, Simader B. Cariogenic biofilms: development, properties, and biomimetic preventive agents. Dent J 2021;9(08):88
28 Marsh PD. Dental plaque as a biofilm and a microbial community: implications for health and disease. BMC Oral Health 2006;6 (Suppl 1):S14
29 Verma D, Garg PK, Dubey AK. Insights into the human oral microbiome. Arch Microbiol 2018;200(04):525-540
30 Li X, Liu Y, Yang X, Li C, Song Z. The oral microbiota: community composition, influencing factors, pathogenesis, and interventions. Front Microbiol 2022;13:895537
31 Mark Welch JL, Ramírez-Puebla ST, Borisy GG. Oral microbiome geography: micron-scale habitat and niche. Cell Host Microbe 2020;28(02):160-168
32 Anderson AC, Rothballer M, Altenburger MJ, et al. In-vivo shift of the microbiota in oral biofilm in response to frequent sucrose consumption. Sci Rep 2018;8(01):14202
33 Kawada-Matsuo M, Oogai Y, Komatsuzawa H. Sugar allocation to metabolic pathways is tightly regulated and affects the virulence of Streptococcus mutans. Genes (Basel) 2016;8(01):11
34 Torlakovic L, Klepac-Ceraj V, Ogaard B, Cotton SL, Paster BJ, Olsen I. Microbial community succession on developing lesions on human enamel. J Oral Microbiol 2012;4:4
35 Schlafer S, Raarup MK, Meyer RL, et al. pH landscapes in a novel five-species model of early dental biofilm. PLoS One 2011;6(09): e25299
36 Andreadis G, Kalfas S. Correlation of dental plaque acidogenicity and acidurance with caries activity: perspectives of the ecological plaque hypothesis. GSTF J Adv Med Res 2014;1:9

37 Teng F, Yang F, Huang S, et al. Prediction of early childhood caries via spatial-temporal variations of oral microbiota. Cell Host Microbe 2015;18(03):296-306
38 Cho H, Ren Z, Divaris K, et al. Selenomonas sputigena acts as a pathobiont mediating spatial structure and biofilm virulence in early childhood caries. Nat Commun 2023;14(01):2919
39 Campbell K. Oral microbiome findings challenge dentistry dogma. Nature 2021. Doi: 10.1038/d41586-021-02920-w
40 Robinson C, Shore RC, Brookes SJ, Strafford S, Wood SR, Kirkham J. The chemistry of enamel caries. Crit Rev Oral Biol Med 2000;11 (04):481-495

41 Daculsi G, LeGeros RZ, Mitre D. Crystal dissolution of biological and ceramic apatites. Calcif Tissue Int 1989;45(02):95-103
42 LeGeros RZ. Chemical and crystallographic events in the caries process. J Dent Res 1990;69(Spec No):567-574, discussion 634-636
43 Ismail AI, Sohn W, Tellez M, et al. The International Caries Detection and Assessment System (ICDAS): an integrated system for measuring dental caries. Community Dent Oral Epidemiol 2007;35(03):170-178
44 Paszynska E, Pawinska M, Enax J, et al. Caries-preventing effect of a hydroxyapatite-toothpaste in adults: a 18-month double-blinded randomized clinical trial. Front Public Health 2023;11:1199728
45 Paszynska E, Pawinska M, Gawriolek M, et al. Impact of a toothpaste with microcrystalline hydroxyapatite on the occurrence of early childhood caries: a 1-year randomized clinical trial. Sci Rep 2021;11(01):2650
46 Söchtig F, Hickel R, Kühnisch J. Caries detection and diagnostics with near-infrared light transillumination: clinical experiences. Quintessence Int 2014;45(06):531-538
47 Arends J, ten Bosch JJ. Demineralization and remineralization evaluation techniques. J Dent Res 1992;71(Spec No):924-928
48 Mobley CC. Nutrition and dental caries. Dent Clin North Am 2003; 47(02):319-336
49 Al-Dajani M, Limeback H. Emerging science in the dietary control and prevention of dental caries. J Calif Dent Assoc 2012;40(10): 799-804
50 Loveren CV. Toothpastes. Vol 23;Basel: Karger; 2013
51 Walsh T, Worthington HV, Glenny AM, Marinho VC, Jeroncic A. Fluoride toothpastes of different concentrations for preventing dental caries. Cochrane Database Syst Rev 2019;3(03):CD007868
52 Epple M, Enax J, Meyer F. Prevention of caries and dental erosion by fluorides: a critical discussion based on physico-chemical data and principles. Dent J 2022;10(01):6
53 Hausen H, Kärkkäinen S, Seppä L Application of the high-risk strategy to control dental caries. Community Dent Oral Epidemiol 2000;28(01):26-34
54 Ekambaram M, Itthagarun A, King NM. Ingestion of fluoride from dentifrices by young children and fluorosis of the teeth: a literature review. J Clin Pediatr Dent 2011;36(02):111-121
55 Meyer-Lueckel H, Grundmann E, Stang A. Effects of fluoride tablets on caries and fluorosis occurrence among 6- to 9-year olds using fluoridated salt. Community Dent Oral Epidemiol 2010;38(04):315-323
56 Neurath C, Limeback H, Osmunson B, Connett M, Kanter V, Wells CR. Dental fluorosis trends in US oral health surveys: 1986 to 2012. JDR Clin Trans Res 2019;4(04):298-308

57 Marquis RE. Antimicrobial actions of fluoride for oral bacteria. Can J Microbiol 1995;41(11):955-964
58 Marquis RE, Clock SA, Mota-Meira M. Fluoride and organic weak acids as modulators of microbial physiology. FEMS Microbiol Rev 2003;26(05):493-510
59 Valkenburg C, Slot DE, Bakker EW, Van der Weijden FA. Does dentifrice use help to remove plaque? A systematic review. J Clin Periodontol 2016;43(12):1050-1058

60 Yaacob M, Worthington HV, Deacon SA, et al. Powered versus manual toothbrushing for oral health. Cochrane Database Syst Rev 2014;2014(06):CD002281
61 Zimmer S, Öztürk M, Barthel CR, Bizhang M, Jordan RA. Cleaning efficacy and soft tissue trauma after use of manual toothbrushes with different bristle stiffness. J Periodontol 2011;82(02): 267-271
62 Caporossi LS, Dutra DA, Martins MR, Prochnow EP, Moreira CH, Kantorski KZ. Combined effect of end-rounded versus tapered bristles and a dentifrice on plaque removal and gingival abrasion. Braz Oral Res 2016;30:30
63 Enax J, Epple M. Die charakterisierung von putzkörpern in zahnpasten. Dtsch Zahnarztl Z 2018;73:100-108
64 Enax J, Meyer F, Schulze Zur Wiesche E, Fuhrmann IC, Fabritius HO. Toothpaste abrasion and abrasive particle content: correlating high-resolution profilometric analysis with relative dentin abrasivity (RDA). Dent J 2023;11(03):79
65 Sarembe S, Ufer C, Kiesow A, et al. Influence of the amount of toothpaste on cleaning efficacy: An in vitro study. Eur J Dent 2023; 17(02):497-503
66 Toumba KJ, Twetman S, Splieth C, Parnell C, van Loveren C, Lygidakis NA. Guidelines on the use of fluoride for caries prevention in children: an updated EAPD policy document. Eur Arch Paediatr Dent 2019;20(06):507-516
67 Limeback H, Enax J, Meyer F. Biomimetic hydroxyapatite and caries prevention: a systematic review and meta-analysis. Can J Dent Hyg 2021;55(03):148-159
68 Limeback H, Enax J, Meyer F. Improving oral health with fluoridefree calcium-phosphate-based biomimetic toothpastes: an update of the clinical evidence. Biomimetics (Basel) 2023;8(04):331
69 Wülknitz P. Cleaning power and abrasivity of European toothpastes. Adv Dent Res 1997;11(04):576-579
70 Marsh PD. Contemporary perspective on plaque control. Br Dent J 2012;212(12):601-606
71 Shen Y, Li P, Chen X, et al. Activity of sodium lauryl sulfate, rhamnolipids, and N -acetylcysteine against biofilms of five common pathogens. Microb Drug Resist 2020;26(03):290-299
72 Kensche A, Holder C, Basche S, Tahan N, Hannig C, Hannig M. Efficacy of a mouthrinse based on hydroxyapatite to reduce initial bacterial colonisation in situ. Arch Oral Biol 2017;80:18-26
73 Schlagenhauf U, Kunzelmann K-H, Hannig C, et al. Impact of a nonfluoridated microcrystalline hydroxyapatite dentifrice on enamel caries progression in highly caries-susceptible orthodontic patients: a randomized, controlled 6 -month trial. J Investig Clin Dent 2019;10(02):e12399
74 Kani K, Kani M, Isozaki A, Shintani H, Ohashi T, Tokumoto T. Effect of apatite-containing dentifrices on dental caries in school children. J Dent Health. 1989;19:104-109
75 Flemming J, Meyer-Probst CT, Speer K, Kölling-Speer I, Hannig C, Hannig M. Preventive applications of polyphenols in dentistry: a review. Int J Mol Sci 2021;22(09):22
76 Cieplik F, Kara E, Muehler D, et al. Antimicrobial efficacy of alternative compounds for use in oral care toward biofilms from caries-associated bacteria in vitro. MicrobiologyOpen 2019;8(04):e00695
77 Epple M, Meyer F, Enax J. A critical review of modern concepts for teeth whitening. Dent J 2019;7(03):79
78 Cieplik F, Jakubovics NS, Buchalla W, Maisch T, Hellwig E, AlAhmad A. Resistance toward chlorhexidine in oral bacteria: is there cause for concern? Front Microbiol 2019;10:587
79 Meyer F, Enax J. Hydroxyapatite in oral biofilm management. Eur J Dent 2019;13(02):287-290
80 Enax J, Meyer F, Schulze Zur Wiesche E, Epple M. On the application of calcium phosphate micro- and nanoparticles as food additive. Nanomaterials (Basel) 2022;12(22):4075

81 O’Hagan-Wong K, Enax J, Meyer F, Ganss B. The use of hydroxyapatite toothpaste to prevent dental caries. Odontology 2022;110 (02):223-230

82 Enax J, Fabritius H-O, Fabritius-Vilpoux K, Amaechi BT, Meyer F. Modes of action and clinical efficacy of particulate hydroxyapatite in preventive oral health care: state of the art. Open Dent J 2019;13:274-287
83 Tschoppe P, Zandim DL, Martus P, Kielbassa AM. Enamel and dentine remineralization by nano-hydroxyapatite toothpastes. J Dent 2011;39(06):430-437

84 Lelli M, Putignano A, Marchetti M, et al. Remineralization and repair of enamel surface by biomimetic Zn-carbonate hydroxyapatite containing toothpaste: a comparative in vivo study. Front Physiol 2014;5:333
85 Amaechi BT, AbdulAzees PA, Alshareif DO, et al. Comparative efficacy of a hydroxyapatite and a fluoride toothpaste for prevention and remineralization of dental caries in children. BDJ Open 2019;5:18

Abstract

Teeth are highly mineralized hydroxyapatite-based tissues having a hierarchically organized nano- and microstructure. Human teeth are, additionally, organized in hydroxyapatite prisms that lead to an increased resistance against wear. Because of that, teeth are hard and resist many different mechanical, thermal, and chemical influences. Since the mineral phase of human teeth consists of mainly hydroxyapatite, a calcium phosphate mineral, it can be partially or fully dissolved in acids. The dissolution process of hydroxyapatite, induced by acids of bacteria origin in the plaque, leads to dental caries. The pH in plaque can drop to about 4.3 to 4.8 , which slowly dissolves tooth structure. It is known that even densely packed enamel
has a critical pH of 5.5. However, the pH is not the only crucial factor for tooth crystal dissolution because this process depends also on the concentration gradients of calcium and phosphate ions in saliva and plaque. Dental plaque is a mixture of living and dead microorganisms, extracellular polysaccharide matrix (EPS) produced by these microorganisms, saliva-derived components, and food debris. The presence of dental plaque, when it shifts to a cariogenic composition, is the main cause for dental caries when there is a source of fermentable carbohydrate.

Caries can be defined as “the results-the signs and symptoms-of a localized chemical dissolution of the tooth surface caused by metabolic events taking place in the biofilm (dental plaque) covering the affected area.” This is in contrasts to the process of “dental erosion” where the
article published online March 31, 2024

DOI https://doi.org/ . ISSN 1305-7456.
© 2024. The Author(s).
This is an open access article published by Thieme under the terms of the Creative Commons Attribution License, permitting unrestricted use, distribution, and reproduction so long as the original work is properly cited. (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) Thieme Medical and Scientific Publishers Pvt. Ltd., A-12, 2nd Floor, Sector 2, Noida-201301 UP, India
tooth demineralization occurs with acids not derived from plaque bacteria but from acidic food, beverages, etc. Clinically, dental caries and dental erosion have different appearances and outcomes on the teeth.

Under healthy conditions, calcium and phosphate ions from saliva remineralize the tooth surfaces constantly, which is in an equilibrium with constant demineralization of the tooth surfaces caused by bacterial acids or acids derived from diet. However, although supersaturated with and ions in a bioavailable form, saliva remineralization process is slow and insufficient to tackle the caries process alone. Moreover, in mature thick and sticky plaque, as seen in poor oral hygiene conditions, it takes a long time for saliva and salivary components to penetrate through the dense layer to reach the tooth surface to induce remineralization. Sucrose and other monosaccharides are readily taken up by plaque bacteria and metabolized to organic acids. These acids will slowly dissolve enamel crystallites. In high-risk patients, such as patients undergoing an orthodontic therapy, clinically visible caries lesions can develop and be diagnosed within just 1 month.

Batchelor and Sheiham analyzed the caries susceptibility of different tooth surfaces in children aged 5 to 16 years in the United States. They found that “the most susceptible group consists of six tooth surfaces: the buccal pits and occlusal fissured surfaces of the first molar teeth. The second group consisted of 12 sites on the second molar and premolar teeth. The group formed by the least susceptible sites included the largest number of tooth surfaces and consists of the majority of the lower anterior teeth and canines.” Additionally, the so-called early childhood caries (ECC) mainly affects the upper incisors. However, it should be emphasized that all teeth can be affected by caries. What all tooth surfaces that are often affected by caries have in common is that the dental plaque removal seems to be insufficient.

Caries is a dental disease affecting billions of individuals around the globe and having a huge negative impact on the global economy. The economic burden of dental caries is estimated to be approximately US$298 billion per year on treatment costs and US$144 billion per year as productivity loss. For example, data on the mean caries experience of the German population are presented in -Table 1. Overall, the caries experience based on the number of teeth affected

Source: Data taken from Jordan and Micheelis.

Source: Data taken from National Institute of Dental and Craniofacial Research.
in the German population, where high oral health standards are established, is lower compared to other countries; however, almost all adults had experienced caries.

Compared to other countries, the prevalence of dental caries is similar. For example, data from the National Institute of Dental and Craniofacial Research show that there is only a minor decline in the dental caries experience among all age groups in the United States (-Table 2).

Every person is prone to dental caries at some time in their life. There are also several patient groups that are especially at high risk of developing caries, such as the following:

Taken together, measures to prevent caries or to reduce the risk for caries development are important for all age groups and all patient groups. Even though one of the abovementioned might only occur in a certain (short) period of life, dental caries development can only be halted and reversed in the early phases.

The present review is focused on the primary etiological factors in caries development, with highlight on the modern clinical preventive strategies that can counteract the same. Special emphasis will be given to modern (as well as biomimetic) approaches and state-of-the-art concepts as well as the active ingredients to control and reduce plaque considering that the correlation of the presence of plaque and caries is well known. Although this review is focused on the main caries risk factors, it is important to acknowledge the influence of secondary risk factors such as environmental factors and personal factors, which include, but are not limited to, social determinants for oral health (education, sociodemographic status, and income), dental knowledge, access to dental care, attitudes, behaviors, and personal/cultural beliefs. While there are review articles on caries etiology and preventive measures available in the literature, no review article has focused on various approaches as well as on different toothpaste compounds (including biomimetic hydroxyapatite) for caries prevention. Therefore, the aim of this review article is to give a state-of-the-art overview of various modern active ingredients and strategies to prevent dental caries, with a special focus on removal and control of dental plaque.

This publication was written as a narrative review. All the authors individually searched for literature based on common
knowledge. Publications and textbooks were used for manuscript preparation. PubMed database was used as the primary source for scientific publications. All the authors reviewed the literature that was chosen for this publication and suitable original articles were included.

Caries can affect enamel, dentin (including roots of teeth), and cementum. Due to the lower degree of mineralization as well as a lower proportion of hydroxyapatite and a less complex nano- and microstructure, dentin and cementum are more susceptible to a caries attack than the enamel. Dental caries can only develop when bacteria in the plaque on tooth surfaces take up and ferment carbohydrates (“sugars”), leading to acid production. Dental caries is known and defined as a process that occurs over time (-Fig. 1).

Out of different carbohydrates, sucrose and glucose have the highest cariogenic potential. Less cariogenic are maltose, lactose, fructose, and starch. The sugar alcohol, xylitol, on the other hand, has caries preventive properties. It needs to be considered that both the total intake and frequency of sugar intake play an important role for caries development. Studies have shown that the total amount of sugar intake might be more relevant than the frequency of sugar intake. Several model systems have studied sugar uptake of different bacteria. Sugars, such as glucose, can be utilized efficiently by the bacteria through two pathways. Sugar can be used by cariogenic bacteria to produce extracellular glycan, a sticky polysaccharide that serves as a reservoir for sugar molecules; it is used for adherence to tooth structure and contributes to adherence of other oral bacteria to contribute to biofilm formation. This is the extracellular pathway of sugar utilization. On the other hand, the bacteria can take the glucose into its cytoplasm for metabolism for the intracellular pathway. Cariogenic bacteria then use mostly phosphotransferase and proton motive force to internalize carbohydrates. Inside the cell, the sugars will be used by the bacteria for energy production through the glycolic pathway. The metabolic product derived from the glycolysis, apart from energy production in the form of adenosine triphosphate, is

pyruvate. Pyruvate is used in the bacteria cell for (nicotinamide adenine dinucleotide) production. The reduction of pyruvate leads to the production of lactic acid, which is extreted.

It is known that “dental plaque is the community of microorganisms found on a tooth surface as a biofilm, embedded in a matrix of polymers of host and bacterial origin.”

Studies on dental plaque revealed more than 700 different bacterial species belonging to the oral microbiome. Further research has also investigated the oral mycobiome and virome. Nowadays, it is well known that changing the biochemistry of the oral environment, such as changing diet, leads to a shift in the microbiome. Besides the presence of bacteria in the oral cavity in saliva and on the oral mucosa, they are enmeshed in and organized in the plaque. Plaque is a mixture of several bacteria, other microorganisms, and also viruses that are interacting with each other, while they have EPS as protective surroundings. In addition, plaque also contains derivates from saliva and diet. Plaque, when not removed, can be mineralized and will turn into dental calculus. In a condition of constant and frequent sugar intake, some of these bacteria are highly adapted to take up those sugars for their energy production and cell metabolism. Those are, among others, Streptococcus spp., but also Prevotella spp. and Veillonella spp.

Bacteria that take up and metabolize sugars to acids in plaque are known as acidogenic (acid-producing) bacteria.

Those bacteria that can survive acidic conditions are known as aciduric bacteria. Both types of bacteria play an important role in the process of caries development. While acidogenic bacteria (that are usually aciduric as well) produce an acidic environment, aciduric bacteria help maintain the plaque biomass within which the acids will stay on the tooth surface. Recurrent acid attacks and inconsistent plaque removal lead to dental caries.

Prominent bacteria and fungi that are present in plaque and involved in the caries process are the following:

One of the most prominent microorganisms that is involved in the process of dental caries is . mutans. However, studies have found out that the presence of . mutans is not necessarily connected to dental caries. It could also be shown that dental caries can develop in the absence of S. mutans. A microscopic image of S. mutans can be found in -Fig. 2.

The mechanisms of caries development on the microscopic level are highly dynamic and remain complex and, to date,

have not been completely understood. Robinson et al reviewed the literature in this field. It was concluded that there are four different “zones” in enamel caries lesions Fig. :

These zones differ in pore structure and mineral composition. The lowest mineral density in an enamel caries lesion can be found in the “body of the lesion” zone. This zone also has the highest porosity ( ). The body of the lesion zone is of high importance for the caries process. While the surface zone of the lesion will recover/remineralize through calcium and phosphate ions derived from the saliva, the lesion body will remain. The demineralization process can continue here in the presence of acids.

The caries process involves the dissolution of the tooth hydroxyapatite with the consequent release of calcium and phosphate ions. In a study using transmission electron microscopy, it was shown that defects in the hydroxyapatite lattice can be considered the starting point for the demineralization (dissolution) of hydroxyapatite.

From a chemist’s viewpoint, the demineralization of hydroxyapatite can be simplified as follows:

Based on these released ions, many different reactions can occur in the oral cavity, mainly determined by the local pH as well as by the available ions (e.g., ) and their concentrations. For example, it has been reported that
dicalcium phosphate dihydrate, , as well as magnesium-substituted tricalcium phosphate, , can be formed. In addition, initially formed phases can further be transformed to other phases. Thus, on the chemical and crystallographic level, the caries process is highly complex.

Caries detection for public health measures or clinical trials is often performed by using the decayed, missing, and filled teeth/surface (DMFT/S) index or by using the International Caries Detection and Assessment System (ICDAS). ICDAS offers several advantages such as the detection of early caries lesions (initial caries). Furthermore, monitoring caries lesions (surveillance) is possible when using ICDAS. It is pertinent to mention that data collected with ICDAS can be converted into the DMFT/S index. The codes have been used in several clinical trials and can be seen as standard measure for the same :

Visual caries detection using DMFT/S or ICDAS can be combined with bitewing radiographs or other techniques such as near-infrared light transillumination of dental tissues. In in vitro and in situ studies, caries lesions in enamel and dentin can be analyzed with different analytical techniques with high resolutions that cannot be performed under in vivo conditions. Examples are microradiography and different hardness tests.

As described earlier, one of the three crucial factors for dental caries development needs to be controlled for prevention of caries to be successful. The three factors are sugar (change of dietary habit), plaque (improvement of plaque removal), or time (either frequency of sugar intake or time between toothbrushing and plaque removal). Following this, prevention programs for oral health should be based on scientific data and also focus on diet and nutrition consultation.

A general overview of the mechanisms for reducing the overall caries risk is presented in -Table 3.

Although many strategies in preventive oral health care are based on remineralization concepts, it is also important to remove/control plaque because this in combination with fermentable carbohydrates is the main factor for the development of caries. Controlling oral bacteria in plaque means they would not grow too fast or are constantly reduced in the total cell count and that the composition stays in a healthy state (bacterial homeostasis).

Source: Modified from Limeback.

It is important to discuss with the children and parents on the frequency and total amount of sugar intake and a reduction of sweet beverages. Sweet beverages, especially the acidic ones, coupled with reduced oral hygiene, are one of the main causes of ECC and dental caries in the primary dentition. However, the permanent dentition is also prone to caries when sweet acidic beverages are consumed. Globally, there are many attempts to reduce the sugar intake such as taxing sugars, dietary advises in school, etc. (for more information on dietary control and caries prevention, see, e.g., Al-Dajani and Limeback ). Nevertheless, complete elimination of sugary drinks is often not the key for the individual understanding of the correlation between sugar intake and dental caries. Continuous guidance is more important for a long-lasting success in the individual caries prevention. Therefore, sweet beverages and candy can be advised to be consumed with main meals, followed by drinking water and tooth brushing. Benefits of sugar reduction and healthy diet on overall health can also be mentioned for a better general understanding.

When it comes to caries prevention, fluorides have been used as an anticaries agent in oral care for decades. Interestingly, however, incorporation of fluoride into the tooth
surface is very low (just a few micrograms per square millimeter, only at the outermost tooth surface) and no “hardening” of the tooth can be expected. Thus, other modes of action of fluorides seem to be predominantly for the caries protective effect of fluorides. Those remineralizing properties of fluorides have not yet been fully understood. The same can be stated for its mechanisms of inhibiting demineralization. Nevertheless, there is a limit to the application of fluorides as described by Hausen et al. The addition of fluorides from different sources does not enhance the anticaries effect. In contrast, the risk of chronic fluoride intoxication will be increased with the use of different fluoride sources. The most prominent visible sign for fluoride intoxication is dental fluorosis. The prevalence of dental fluorosis ranges approximately between 20 and , depending on the country and the use of fluorides in water, salt, milk, and oral care products. It is important to note that fluoride has antimicrobial effects on oral bacteria. For example, fluoride inhibits various bacterial enzymes that are necessary for cell growth, sugar transport, and energy metabolisms (e.g., enolase, F-ATPase, sulfatase, catalase, phosphatases, and phosphoglucomutase).

Plaque removal is achieved by using toothbrush in combination with toothpaste. While studies have shown that plaque growth in the oral cavity for 72 hours can be removed without the use of a toothpaste, these results cannot be transferred to real-life situations. Toothpastes contain abrasives that are needed to remove not only dental plaque but also stains from the tooth surfaces. With respect to the toothbrush choice, both electric and manual toothbrush can remove dental plaque efficiently. However, the toothpaste user is crucial. With regard to oral hygiene in cases of low-motivated individuals, it has been shown that electric toothbrushes are more efficient than manual toothbrushes. Different bristle types and stiffness of bristles can be used to improve the cleaning efficiency of the respective toothbrushes. The mechanical plaque removal by toothpastes is based on abrasives and is supported by surfactants and antimicrobial agents. Commonly used abrasives in modern toothpastes are hydrated silica, calcium carbonate, or calcium phosphates ( Table 4). In contrast

Source: Data taken from Sarembe et al.
Note: Full amount: 1:1 (maximum “full length of brush”); reduced by half: 1:2 (minimum “full length of brush”); one quarter of the amount: 1:4 (“peasize”); one-eighth of the amount: 1:8 (“grain of rice size”).
to the toothbrush filaments (millimeter scale), state-of-theart toothpaste abrasives such as hydrated silica have a specific microscopic structure (nanometer to micrometer scale) that can help clean even pits and fissures. Calciumcontaining toothpaste abrasives (e.g., dicalcium phosphate dihydrate, calcium carbonate, calcium pyrophosphate, and hydroxyapatite) can also support the tooth remineralization process. Abrasives that are soft or have a medium hardness are often preferred since they are not harmful to exposed dentin and gingiva. In general, the abrasion (and consequently the cleaning efficacy) is increased with increasing concentration of abrasives.

Notably, the amount of toothpaste used for tooth brushing has a significant impact on the cleaning efficacy. Fluoridated toothpastes for children have to be used in small amounts only, due to regulatory and toxicological reasons. It has been shown under standardized in vitro conditions that “grain of rice-size” and “pea-size” amounts of toothpaste have a significantly reduced cleaning efficacy compared to lager amounts (i.e., full length of brush; – Table 5). This study provides evidence that 1 g of toothpaste has efficient plaque removal properties. It should be mentioned that low amounts of fluoridated toothpaste have not been studied regarding their caries preventive efficacy. For fluoride-free toothpastes for children, there is not a limitation in dosage to “grain of rice-size” and “pea-size” amounts of toothpaste. Hydroxyapatite has been shown to be the most versatile nonfluoride active ingredient that works as well or better than fluoride in improving oral health in general.

Based on literature data, it can be stated that oral care formulations have improved over the years. For example, abrasives have become more efficient, and the use of antibacterial agents is now a common standard in most toothpaste formulations.

Besides the use of abrasives in toothpastes for plaque removal, there is a great variety of surfactants (e.g., sodium lauryl sulfate, sodium methyl cocoyl taurate) and other agents with proven antimicrobial properties used in oral care ( Table 6). These agents not only have biocidal effects but also help minimize the growth of plaque (bacteriostatic). Well-known

agents are zinc salts, stannous salts, essential oils, and chlorhexidine. Fluoride is also known for its antimicrobial and bactericidal properties.

Interestingly, other substances used in toothpastes and mouthwashes such as the commonly used anionic surfactant sodium lauryl sulfate, which is not usually classified as an antimicrobial agent, have an effect on plaque. Shen et al, for example, showed that sodium lauryl sulfate can inhibit the formation of bacterial biofilms.

Also, biomimetic actives can be used in oral care. Hydroxyapatite has been shown to reduce the initial plaque formation to enamel surfaces. Additionally, hydroxyapatite acts as acid buffer and reservoir for calcium and phosphate ions in plaque. All these modes of action contribute to hydroxyapatite’s clinically proven caries protection. Furthermore, natural actives with proven antibacterial/antiplaque action, such as xylitol, polyphenols, and others, can be used as adjunct ingredients. However, side effects of certain antimicrobials have to be considered, such as tooth staining (e.g., in the case of chlorhexidine, stannous salts ), and potential resistances and cross-resistances to antibiotics (e.g., in the case of chlorhexidine ). Additionally, strong antimicrobial agents should not be used for children since they swallow most of the toothpaste, and antimicrobials can have negative impact on a child’s health when swallowed. Thus, biomimetic approaches provide a safe alternative. Of particular interest is the fact that hydroxyapatite-containing mouthwashes
have a significant effect on the reduction and inhibition of plaque formation without killing the bacteria.

Another strategy to reduce the cariogenic potential of plaque is to use active ingredients with pH-buffering effects. Examples are calcium carbonates and (carbonated) calcium phosphates. For example, it has been shown that by using the active ingredient, hydroxyapatite, the pH of plaque can be increased by Additionally, calcium carbonate and calcium phosphates release calcium ions in the solution, a process that can further help reduce the cariogenic potential of plaque and increase the remineralization of the tooth surface.

Biomimetic hydroxyapatite can be used as active ingredient in caries prevention. It has a high biocompatibility, and it is safe if swallowed, thus being an ideal anticaries agent for infants and toddlers. Unlike most other potential anticaries agents and fluoride alternatives, hydroxyapatite has been tested in clinical caries trials in comparison with fluorides and was found to be noninferior to fluoride. The various modes of action of hydroxyapatite listed below contribute to hydroxyapatite’s caries preventive efficacy :

As described in -Table 3, increasing the tooth resistance and remineralization are important factors for caries prevention. While fluorides lead to a superficial surface remineralization, the biomimetic active ingredient hydroxyapatite can also remineralize deeper caries lesions as shown in an in situ study using microradiography.

Caries is still present in our modern society and prevention is important. Based on the studies and review articles presented in this study, the following recommendations can be drawn for patients to prevent caries:

Caries is caused by the conversion of fermentable carbohydrates by plaque bacteria into acids on the tooth surface. Thus, it is important to focus on sugar reduction and especially on plaque control. Many strategies in caries prevention focus on the remineralization of the tooth surface only, so the two main factors (i.e., sugar and plaque) in the caries process have received less attention in preventive strategies. The reduction of overall sugar intake and the reduction of the frequency of sugar intake is very important to minimize the caries risk. Globally, there are many attempts to reduce the sugar intake such as taxing sugars, dietary advises in schools, etc. In the field of toothpastes, and besides tooth remineralization, plaque removal is an important factor in caries prevention since the presence of plaque is one of the primary factors for caries development. Modern toothpastes contain various types of actives for the removal/control of plaque (e.g., antibacterial agents, abrasives, and pH -buffering agents). One may argue that complete plaque removal cannot be achieved by most patients and, therefore, there is a need for remineralizing agents. Tooth remineralization can be achieved, in part, with fluorides, but perhaps more efficiently with calcium phosphates such as hydroxyapatite and amorphous calcium phosphates. Unlike fluorides, calcium phosphate agents are safe if accidentally swallowed, and calcium and phosphate ions can be released during an acidic attack in the plaque.

In conclusion, modern concepts for caries prevention should focus not only on tooth remineralization and inhibition of demineralization but also on the primary factors of
the caries development themselves: sugar reduction (total amount and frequency) and especially efficient removal of plaque from the tooth surfaces during daily oral care.

Conceptualization was done by F.M., E.S.z.W., and J.E. Methodology was developed by F.M., E.S.z.W. and J.E. Literature search was done F.M., E.S.z.W., B.T.A., H.L., and J.E. F.M. and J.E. wrote the manuscript. Review of the manuscript was done by F.M., E.S.z.W., B.T.A., H.L., and J.E. All the authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

This research was supported by Dr. Kurt Wolff GmbH & Co. KG, Bielefeld, Germany.

F.M., E.S.z.W., and J.E. are employees of Dr. Kurt Wolff GmbH and Co. KG, Bielefeld, Germany.

The authors thank Markus Morick at Dr. Wolff Group for preparing – Figs. 1 and 3.

1 Lowenstam HA, Weiner S. On Biomineralization. Oxford: Oxford University Press; 1989
2 Dorozhkin SV, Epple M. Biological and medical significance of calcium phosphates. Angew Chem Int Ed 2002;41(17): 3130-3146
3 Fabritius H-O, Enax J, Meyer F. Eine Reise ins Innere unserer Zähne/A Journey into Our Teeth. Bielefeld: Titus Verlag; 2021
4 Dorozhkin SV. Dissolution mechanism of calcium apatites in acids: a review of literature. World J Methodol 2012;2(01):1-17
5 Fejerskov O, Nyvad B, Kidd E. Dental Caries: The Disease and Its Clinical Management. 3rd ed. Oxford: Wiley Blackwell; 2015
6 Cieplik F, Rupp CM, Hirsch S, et al. release and buffering effects of synthetic hydroxyapatite following bacterial acid challenge. BMC Oral Health 2020;20(01):85
7 Dawes C . What is the critical pH and why does a tooth dissolve in acid? J Can Dent Assoc 2003;69(11):722-724
8 Schlueter N, Amaechi BT, Bartlett D, et al. Terminology of erosive tooth wear: Consensus report of a workshop organized by the ORCA and the cariology research group of the IADR. Caries Res 2020;54(01):2-6
9 Lussi A, Ganss C. Erosive Tooth Wear: From Diagnosis to Therapy. Basel: S. Karger AG; 2014
10 Cochrane NJ, Cai F, Huq NL, Burrow MF, Reynolds EC. New approaches to enhanced remineralization of tooth enamel. J Dent Res 2010;89(11):1187-1197
11 O’Reilly MM, Featherstone JD. Demineralization and remineralization around orthodontic appliances: an in vivo study. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1987;92(01):33-40
12 Batchelor PA, Sheiham A. Grouping of tooth surfaces by susceptibility to caries: a study in 5-16 year-old children. BMC Oral Health 2004;4(01):2
13 Wyne AH. Early childhood caries: nomenclature and case definition. Community Dent Oral Epidemiol 1999;27(05):313-315
14 Meyer F, Enax J. Early childhood caries: epidemiology, aetiology, and prevention. Int J Dent 2018;2018:1415873

15 Listl S, Galloway J, Mossey PA, Marcenes W. Global economic impact of dental diseases. J Dent Res 2015;94(10):1355-1361
16 Meyer F, Karch A, Schlinkmann KM, et al. Sociodemographic determinants of spatial disparities in early childhood caries: an ecological analysis in Braunschweig, Germany. Community Dent Oral Epidemiol 2017;45(05):442-448
17 Vernazza CR, Birch S, Pitts NB. Reorienting oral health services to prevention: economic perspectives. J Dent Res 2021;100(06): 576-582
18 Jordan AR, Micheelis W. Fünfte Deutsche Mundgesundheitsstudie (DMS V). Köln, Germany: Institut der Deutschen Zahnärzte; 2016
19 National Institute of Dental and Craniofacial Research. Dental caries (tooth decay) in adults (ages 20 to 64 years). Accessed October 15, 2023 at: https://www.nidcr.nih.gov/research/ data-statistics/dental-caries/adults
20 Verma S, Dhinsa K, Tripathi AM, Saha S, Yadav G, Arora D. Molar incisor hypomineralization: prevalence, associated risk factors, its relation with dental caries and various enamel surface defects in 8-16-year-old schoolchildren of Lucknow district. Int J Clin Pediatr Dent 2022;15(01):1-8
21 Gati D, Vieira AR. Elderly at greater risk for root caries: a look at the multifactorial risks with emphasis on genetics susceptibility. Int J Dent 2011;2011:647168
22 Zero DT. Dental caries process. Dent Clin North Am 1999;43(04): 635-664
23 Machiulskiene V, Campus G, Carvalho JC, et al. Terminology of dental caries and dental caries management: consensus report of a workshop organized by ORCA and cariology research group of IADR. Caries Res 2020;54(01):7-14
24 Limeback H. Comprehensive Preventive Dentistry. Hoboken, NY: John Wiley & Sons; 2012
25 ALHumaid J, Bamashmous M. Meta-analysis on the effectiveness of xylitol in caries prevention. J Int Soc Prev Community Dent 2022;12(02):133-138
26 Bernabé E, Vehkalahti MM, Sheiham A, Lundqvist A, Suominen AL. The shape of the dose-response relationship between sugars and caries in adults. J Dent Res 2016;95(02):167-172
27 Meyer F, Enax J, Epple M, Amaechi BT, Simader B. Cariogenic biofilms: development, properties, and biomimetic preventive agents. Dent J 2021;9(08):88
28 Marsh PD. Dental plaque as a biofilm and a microbial community: implications for health and disease. BMC Oral Health 2006;6 (Suppl 1):S14
29 Verma D, Garg PK, Dubey AK. Insights into the human oral microbiome. Arch Microbiol 2018;200(04):525-540
30 Li X, Liu Y, Yang X, Li C, Song Z. The oral microbiota: community composition, influencing factors, pathogenesis, and interventions. Front Microbiol 2022;13:895537
31 Mark Welch JL, Ramírez-Puebla ST, Borisy GG. Oral microbiome geography: micron-scale habitat and niche. Cell Host Microbe 2020;28(02):160-168
32 Anderson AC, Rothballer M, Altenburger MJ, et al. In-vivo shift of the microbiota in oral biofilm in response to frequent sucrose consumption. Sci Rep 2018;8(01):14202
33 Kawada-Matsuo M, Oogai Y, Komatsuzawa H. Sugar allocation to metabolic pathways is tightly regulated and affects the virulence of Streptococcus mutans. Genes (Basel) 2016;8(01):11
34 Torlakovic L, Klepac-Ceraj V, Ogaard B, Cotton SL, Paster BJ, Olsen I. Microbial community succession on developing lesions on human enamel. J Oral Microbiol 2012;4:4
35 Schlafer S, Raarup MK, Meyer RL, et al. pH landscapes in a novel five-species model of early dental biofilm. PLoS One 2011;6(09): e25299
36 Andreadis G, Kalfas S. Correlation of dental plaque acidogenicity and acidurance with caries activity: perspectives of the ecological plaque hypothesis. GSTF J Adv Med Res 2014;1:9

37 Teng F, Yang F, Huang S, et al. Prediction of early childhood caries via spatial-temporal variations of oral microbiota. Cell Host Microbe 2015;18(03):296-306
38 Cho H, Ren Z, Divaris K, et al. Selenomonas sputigena acts as a pathobiont mediating spatial structure and biofilm virulence in early childhood caries. Nat Commun 2023;14(01):2919
39 Campbell K. Oral microbiome findings challenge dentistry dogma. Nature 2021. Doi: 10.1038/d41586-021-02920-w
40 Robinson C, Shore RC, Brookes SJ, Strafford S, Wood SR, Kirkham J. The chemistry of enamel caries. Crit Rev Oral Biol Med 2000;11 (04):481-495

41 Daculsi G, LeGeros RZ, Mitre D. Crystal dissolution of biological and ceramic apatites. Calcif Tissue Int 1989;45(02):95-103
42 LeGeros RZ. Chemical and crystallographic events in the caries process. J Dent Res 1990;69(Spec No):567-574, discussion 634-636
43 Ismail AI, Sohn W, Tellez M, et al. The International Caries Detection and Assessment System (ICDAS): an integrated system for measuring dental caries. Community Dent Oral Epidemiol 2007;35(03):170-178
44 Paszynska E, Pawinska M, Enax J, et al. Caries-preventing effect of a hydroxyapatite-toothpaste in adults: a 18-month double-blinded randomized clinical trial. Front Public Health 2023;11:1199728
45 Paszynska E, Pawinska M, Gawriolek M, et al. Impact of a toothpaste with microcrystalline hydroxyapatite on the occurrence of early childhood caries: a 1-year randomized clinical trial. Sci Rep 2021;11(01):2650
46 Söchtig F, Hickel R, Kühnisch J. Caries detection and diagnostics with near-infrared light transillumination: clinical experiences. Quintessence Int 2014;45(06):531-538
47 Arends J, ten Bosch JJ. Demineralization and remineralization evaluation techniques. J Dent Res 1992;71(Spec No):924-928
48 Mobley CC. Nutrition and dental caries. Dent Clin North Am 2003; 47(02):319-336
49 Al-Dajani M, Limeback H. Emerging science in the dietary control and prevention of dental caries. J Calif Dent Assoc 2012;40(10): 799-804
50 Loveren CV. Toothpastes. Vol 23;Basel: Karger; 2013
51 Walsh T, Worthington HV, Glenny AM, Marinho VC, Jeroncic A. Fluoride toothpastes of different concentrations for preventing dental caries. Cochrane Database Syst Rev 2019;3(03):CD007868
52 Epple M, Enax J, Meyer F. Prevention of caries and dental erosion by fluorides: a critical discussion based on physico-chemical data and principles. Dent J 2022;10(01):6
53 Hausen H, Kärkkäinen S, Seppä L Application of the high-risk strategy to control dental caries. Community Dent Oral Epidemiol 2000;28(01):26-34
54 Ekambaram M, Itthagarun A, King NM. Ingestion of fluoride from dentifrices by young children and fluorosis of the teeth: a literature review. J Clin Pediatr Dent 2011;36(02):111-121
55 Meyer-Lueckel H, Grundmann E, Stang A. Effects of fluoride tablets on caries and fluorosis occurrence among 6- to 9-year olds using fluoridated salt. Community Dent Oral Epidemiol 2010;38(04):315-323
56 Neurath C, Limeback H, Osmunson B, Connett M, Kanter V, Wells CR. Dental fluorosis trends in US oral health surveys: 1986 to 2012. JDR Clin Trans Res 2019;4(04):298-308

57 Marquis RE. Antimicrobial actions of fluoride for oral bacteria. Can J Microbiol 1995;41(11):955-964
58 Marquis RE, Clock SA, Mota-Meira M. Fluoride and organic weak acids as modulators of microbial physiology. FEMS Microbiol Rev 2003;26(05):493-510
59 Valkenburg C, Slot DE, Bakker EW, Van der Weijden FA. Does dentifrice use help to remove plaque? A systematic review. J Clin Periodontol 2016;43(12):1050-1058

60 Yaacob M, Worthington HV, Deacon SA, et al. Powered versus manual toothbrushing for oral health. Cochrane Database Syst Rev 2014;2014(06):CD002281
61 Zimmer S, Öztürk M, Barthel CR, Bizhang M, Jordan RA. Cleaning efficacy and soft tissue trauma after use of manual toothbrushes with different bristle stiffness. J Periodontol 2011;82(02): 267-271
62 Caporossi LS, Dutra DA, Martins MR, Prochnow EP, Moreira CH, Kantorski KZ. Combined effect of end-rounded versus tapered bristles and a dentifrice on plaque removal and gingival abrasion. Braz Oral Res 2016;30:30
63 Enax J, Epple M. Die charakterisierung von putzkörpern in zahnpasten. Dtsch Zahnarztl Z 2018;73:100-108
64 Enax J, Meyer F, Schulze Zur Wiesche E, Fuhrmann IC, Fabritius HO. Toothpaste abrasion and abrasive particle content: correlating high-resolution profilometric analysis with relative dentin abrasivity (RDA). Dent J 2023;11(03):79
65 Sarembe S, Ufer C, Kiesow A, et al. Influence of the amount of toothpaste on cleaning efficacy: An in vitro study. Eur J Dent 2023; 17(02):497-503
66 Toumba KJ, Twetman S, Splieth C, Parnell C, van Loveren C, Lygidakis NA. Guidelines on the use of fluoride for caries prevention in children: an updated EAPD policy document. Eur Arch Paediatr Dent 2019;20(06):507-516
67 Limeback H, Enax J, Meyer F. Biomimetic hydroxyapatite and caries prevention: a systematic review and meta-analysis. Can J Dent Hyg 2021;55(03):148-159
68 Limeback H, Enax J, Meyer F. Improving oral health with fluoridefree calcium-phosphate-based biomimetic toothpastes: an update of the clinical evidence. Biomimetics (Basel) 2023;8(04):331
69 Wülknitz P. Cleaning power and abrasivity of European toothpastes. Adv Dent Res 1997;11(04):576-579
70 Marsh PD. Contemporary perspective on plaque control. Br Dent J 2012;212(12):601-606
71 Shen Y, Li P, Chen X, et al. Activity of sodium lauryl sulfate, rhamnolipids, and N -acetylcysteine against biofilms of five common pathogens. Microb Drug Resist 2020;26(03):290-299
72 Kensche A, Holder C, Basche S, Tahan N, Hannig C, Hannig M. Efficacy of a mouthrinse based on hydroxyapatite to reduce initial bacterial colonisation in situ. Arch Oral Biol 2017;80:18-26
73 Schlagenhauf U, Kunzelmann K-H, Hannig C, et al. Impact of a nonfluoridated microcrystalline hydroxyapatite dentifrice on enamel caries progression in highly caries-susceptible orthodontic patients: a randomized, controlled 6 -month trial. J Investig Clin Dent 2019;10(02):e12399
74 Kani K, Kani M, Isozaki A, Shintani H, Ohashi T, Tokumoto T. Effect of apatite-containing dentifrices on dental caries in school children. J Dent Health. 1989;19:104-109
75 Flemming J, Meyer-Probst CT, Speer K, Kölling-Speer I, Hannig C, Hannig M. Preventive applications of polyphenols in dentistry: a review. Int J Mol Sci 2021;22(09):22
76 Cieplik F, Kara E, Muehler D, et al. Antimicrobial efficacy of alternative compounds for use in oral care toward biofilms from caries-associated bacteria in vitro. MicrobiologyOpen 2019;8(04):e00695
77 Epple M, Meyer F, Enax J. A critical review of modern concepts for teeth whitening. Dent J 2019;7(03):79
78 Cieplik F, Jakubovics NS, Buchalla W, Maisch T, Hellwig E, AlAhmad A. Resistance toward chlorhexidine in oral bacteria: is there cause for concern? Front Microbiol 2019;10:587
79 Meyer F, Enax J. Hydroxyapatite in oral biofilm management. Eur J Dent 2019;13(02):287-290
80 Enax J, Meyer F, Schulze Zur Wiesche E, Epple M. On the application of calcium phosphate micro- and nanoparticles as food additive. Nanomaterials (Basel) 2022;12(22):4075

81 O’Hagan-Wong K, Enax J, Meyer F, Ganss B. The use of hydroxyapatite toothpaste to prevent dental caries. Odontology 2022;110 (02):223-230

82 Enax J, Fabritius H-O, Fabritius-Vilpoux K, Amaechi BT, Meyer F. Modes of action and clinical efficacy of particulate hydroxyapatite in preventive oral health care: state of the art. Open Dent J 2019;13:274-287
83 Tschoppe P, Zandim DL, Martus P, Kielbassa AM. Enamel and dentine remineralization by nano-hydroxyapatite toothpastes. J Dent 2011;39(06):430-437

84 Lelli M, Putignano A, Marchetti M, et al. Remineralization and repair of enamel surface by biomimetic Zn-carbonate hydroxyapatite containing toothpaste: a comparative in vivo study. Front Physiol 2014;5:333
85 Amaechi BT, AbdulAzees PA, Alshareif DO, et al. Comparative efficacy of a hydroxyapatite and a fluoride toothpaste for prevention and remineralization of dental caries in children. BDJ Open 2019;5:18