Development of a remineralizing saliva substitute and effects of various saliva substitutes in combination with fluorides on enamel and dentin

Abstract

Statement of problem: Hyposalivation is the most common side effect of radiation therapy in the head and neck areas, but the reduction of salivary flow rates can also be associated with prolonged use of certain drugs, or some diseases (Sjögren’s syndrome, diabetes mellitus). Moistening of the oral mucosa with saliva substitutes is the widely prescribed palliative treatment to alleviate oral complaints in patients with hyposalivation. However, some commercially available products have been shown to demineralize dental hard tissues. Objectives: Therefore, the general purpose of the present postdoctoral thesis was to develop a remineralizing saliva substitute, and, following, to evaluate the effects of saliva substitutes in combination with or without fluoride products on the remineralization of dentin and enamel subsurface lesions. Material and Methods: De- and remineralization of predemineralized enamel and dentin specimens (subsurface lesions) was microradiographically evaluated after application of different protocols. The saliva substitute Saliva natura was modified by the addition of different amounts of calcium and phosphate, and this resulted in various saturations levels with respect to octacalcium phosphate (SOCP) and dicalcium phosphate dihydrate (SDCPD).The treatment protocols included storage of specimens in control solutions or saliva substitutes for 5 weeks (37 °C). During this period, specimens were additionally treated with or without different fluoride products (mouthrinse, highly concentrated toothpaste, or fluoride gel). Results: The saliva natura modification with an SOCP of 2 and an SDCPD of 1.4 enabled the highest level of dentin and enamel remineralization. In contrast, storage in Glandosane (cell pharm) resulted in pronounced demineralizing effects on both dental hard tissues. This detrimental effect was reduced or inhibited by daily fluoride applications. The additional treatment with fluoride products enhanced the remineralizing effect of modified Saliva natura only for dentin specimens. Conclusions: Based on the results of these in vitro studies, it can be concluded that Glandosane is a demineralizing saliva substitute that should only be used in combination with frequently applied fluorides in dentate patients. Modified Saliva natura enables remineralization of enamel and dentin subsurface lesions, which could be raised with additional ProSchmelz fluoride gel application in dentin. Following, these promising results represent a sound basis for a in situ study, which evaluates the effects of saliva substitute on the dental hard tissues. Clinical Significance: Data from the present studies demonstrated that the commercially available saliva substitute Glandosane might have demineralizing effects on dental tissues if not used in combination with fluoride products. Saliva natura supersaturated with respect to calcium phosphates should be an advantageous artificial saliva for dentate patients suffering from hyposalivation. Additional ProSchmelz fluoride gel application might promote the remineralizing effect of Saliva natura on dentin and therefore, could be used as adjuvant in daily oral care.

Problemstellung: Die Hyposalivation kann bei verschiedenen systemischen Erkrankungen und zahlreichen Medikamenten als mögliche Nebenwirkung auftreten sowie nach einer tumortherapeutischen Bestrahlung im Kopf-Hals-Bereich beobachtet werden. Zur symptomatischen Linderung finden häufig Speichelersatzmittel Verwendung. In-vitro-Untersuchungen zeigten jedoch ein ausgeprägtes demineralisierendes Potenzial von handelsüblichen Speichelersatzmitteln auf Schmelz und Dentin. Zielsetzung: Das Ziel der vorliegenden kumulativen Habilitationsschrift war, ein remineralisierendes Speichelersatzmittel zu entwickeln und im Anschluss die Effekte von verschiedenen Speichelersatzmitteln in Kombination mit oder ohne zusätzliche Fluoridapplikation auf das De- und Remineralisationsverhalten von Schmelz- und Dentinläsionen zu untersuchen. Material und Methoden: Die De- und Remineralisation der demineralisierten Proben wurde mikroradiografisch im Anschluss an die unterschiedlichen Behandlungen evaluiert. Ein Speichelersatzmittel (Saliva natura) wurde durch die Zugaben von Kalzium und Phosphat modifiziert, hierdurch konnten verschiedene Sättigungen hinsichtlich Oktakalziumphosphat (SOKP) und Dikalziumphosphatdihydrat (SDKPD) erzielt werden. Die jeweiligen Behandlungen schlossen die Lagerung der Proben in Speichelersatzmittel und einer Kontrolllösung für 5 Wochen (jeweils bei 37 °C) ein. Während dieser Zeit wurden die Proben entweder mit oder ohne zusätzliche Fluoridprodukte behandelt. Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass das Speichelersatzmittel (Saliva natura) mit einer SOKP von 2 und SDKPD von 1,4 die ausgeprägtesten remineralisierenden Eigenschaften auf Schmelz- und Dentinläsionen besitzt. Im Gegensatz dazu führte die Lagerung in Glandosane zu einer ausgeprägten Demineralisation der Proben. Diese schädigende Auswirkung konnte durch die tägliche Applikation von Fluoridprodukten reduziert werden. Die zusätzliche Behandlung mit Fluoridprodukten konnte den remineralisierenden Effekt von Saliva natura nur bei den Dentinproben steigern. Schlussfolgerungen: Basierend auf den vorliegenden Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass das demineralisierende Potenzial von Glandosane bei gleichzeitiger regelmäßiger Verwendung von (hoch konzentrierten) Fluoridprodukten reduziert werden kann. Das modifizierte Produkt Saliva natura zeigte remineralisierende Effekte, welche nur bei Dentin durch eine zusätzliche Fluoridapplikation gesteigert werden konnte. Diese viel versprechenden Ergebnisse stellen eine gute Basis für eine In-situ-Studie dar, um die Effekte von Speichelersatzmittel auf die Zahnhartsubstanzen klinisch zu überprüfen. Klinische Bedeutung: Die Ergebnisse der vorliegenden Studien zeigen, dass das kommerziell erhältliche, demineralisierende Produkt Glandosane bei bezahnten Patienten vornehmlich in Kombination mit Fluoridprodukten verwendet werden sollte. Das modifizierte Produkt Saliva natura dürfte für bezahnte Patienten mit Hyposalivation von Vorteil sein. Die remineralisierende Wirkung auf Dentinproben kann durch die zusätzliche Applikation von ProSchmelz Fluoridgel verstärkt werden und kann deshalb als Adjuvans zur täglichen Mundpflege empfohlen werden.