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HinweisBei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmendes Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besserenDurchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter daseingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, dieTexterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichenDateien mit Fehlern behaftet.

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Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

Philipps-Universität Marburg

Fachbereich Chemie

Protokoll

zum Experimentalvortrag

über

Zahnpflegemittel

Im

Sommersernester 1996

, Ivorgelegt von

Heike Rzehak

In der Hohl 2

35043 Marburg

Chemie in der Schule: www.chids.de

Inhaltsverzeichnis

Sei t e

1. Einleitung 4-

2. Au1bau der Zähne 4

3. Geschichtliche Eckdaten 7

4. Definition von Zahnpflegemitteln 7

5. Notwendigkeit von Zahnpflegemitteln 8

6. Zahnpasten 10

7. Gebiß-Pflegemittel 17

r>. 8. Literaturangaben 21


50

odeT


Zahnpflegemittel

1. Einleitung

"So oder so ,?! '!" (vgl. S. 3)

Diese Frage kann sicherlich jeder sehr einfach für sich selbst beantworten. Wer würde schon

gern e freiwillig sein eigenes Gebiß gegen eine Zahnprothese und damit dem Lächeln im Glas ein

tauschen?

Um jedoch seine eigenen Zähne so lange wie möglich behalten zu können , müssen sie gepflegt

und auch regelmäßig untersucht we rden .

Zur häuslichen Zahnpflege stehen dem Einzelnen unterschiedliche Mittel zur Verfügung, die

sich in Zahnpflegemittel und mechanische Hilfsmittel untertei len lassen.

Um Funktion und Wirkungsweise der Zahnpflegemittel besser verstehen zu können, sollen zu

näch st die Zähne und ihr Aufbau näher betrachtet werden.

2. Au{bau der Zähne

"Was ist ein Zahn '?"

Auf den ersten Blick scheint diese Frage leicht beantwortbar zu sein. Bei genauerer Überlegung

jedoch fällt es schwer, darauf eine präzi se Antwort zu geben.

I( rone

I Schmelz s1"""'.

2 Dentin (Zahnbein)'-

3 Alveolenwand

4 Alveolenknochen 3 ·Wurze .

5 Mundschleimhaut

6 Pulpahöhle (Zahnmark)

7 Wurzelkanal

8 Wurzelspitzec

Abb. 1: Zahn, längsgeschliffen. in den Schnitt einer Alveole projiziert (nach: Leonhardt, S.

42! )

4


Zahnpflegemittel

Man unterscheidet am Zahn Krone, Hals und Wurzel. Die Krone übertragt das Zahnfleisch und

liegt damit frei in der Mundhöhle. Sie wird vom Schmelz überzogen. Die Wurzel sitzt in den

knöchernen Zahnfächern des Ober- und Unterkiefers, die als AlveoJen bezeichnet werden. Die

Wurzeln werden von) Zement verkleidet lind durch die Wurzelhaut in den Alveolen verankert.

Der Zahnhals ist der 'feil des Zahns, an dem Zement und Schmelz aneinandergrenzen. Die

Wurzelspitze wird vom Wurzel kanal durchbohrt, der in die Zahnhöhle führt. Diese ist von der

Pulpa ausgefüllt.

Dentin Hauptmasse der Zähne; wie Knochen hart und elastisch; enthält kollagene Fasern in

Längsrichtung des Zahns und anorganische Salze: reagiert auf physikalische und

chemische Reize mit Schmerzempfindung

Schn1elz Zusammensetzung wie Knochen und Dentin; härteste Substanz des Körpers; wie

Zahnzement schmerzfrei

Pulpa Blutgefäße und Nerven enthaltendes weiches Gewebe im Innern der Zähne

Da das Dentin die Hauptmasse des Zähne ausmacht und vor allem aus Hydroxylapatit

Cas(OH)(P04)3 (= "3Ca3(P04):~·Ca(OH)2").,zu kleineren Teilen aus Calciumcarbonat,

Calciumfluorid, Calciumchlorid und Magnesiumphosphat besteht soll im ersten Versuch das

Calcium im Zahn nachgewiesen und sein Anteil bestimmt werden.

Versuch 1: Permanganometrische Bestimmung von Calcium im Zahn

Cllenlikalien:

Salzsäure konz .., Kaliumpermanganat-Lösung c( ]/5 KMn04)=O~1 mol/l (O~1 N)~ verdünnte

Schwefelsäure c= Imol/l, Ammoniak, Ammoniumchlorid-Lösung IO(~ig., Ammoniumoxalat

Lösung (gesättigt)

Geräte:

2 Erlenmeyerkolben, Magnetrührcr. Glasfritte (Porengröße 4), Meßkolben, Bürette, Bunsen

brenner, Dreifuß, Drahtnetz, Glasfi Itcr, Filterpapier

Durchführung:

Man wägt einen Zahn ein, bringt ihn in einen Erlenmeyerkolben und löst in Salzsäure bei

Siedetemperatur. Die erkaltete Lösung wird in einem l00ml Meßkolben bis zur Marke mit dest.

Wasser aufgefüllt und durchmischt.

Man entnimmt zur weiteren Untersuchung 20011 der Lösung und überführt diese in einen Erlen

meyerkolben. Die Lösung wird leicht ammoniakalisch gemacht, mit etwas Ammoniumchlorid

Lösung versetzt und aufgekocht.

5


Zahnptlegemittel

Anschließend gibt man einen Überschuß heißer Ammoniumoxalat-Lösung zu und läßt die

Lösung einige Stunden lang stehen.

(Fä llt bei der Zugabe von carbonatfreier Ammoniaklösung ein Niederschlag aus, so handelt es

sich um Aluminiumhydroxid u.a. Hydroxide. Dieser Niederschlag wird vor weiteren

Arbeitsschritten filtriert , gut nachgewaschen und verworfen.)

Mit Hilfe der Glasfritte wird abfiltriert und der Niederschlag zunächst mit ammoniumoxalat

haltigern Wasser und dann mit reinem Wasser gewaschen. Die Fritte mit dem Niederschlag wird

in einen Erlenmeyerkolben überführt und mit warmer, verdünnter Schwefelsäure der Nieder

schlag gelöst. Mit heißem Wasser verdünnt man auf ca. 300ml und titriert anschließend mit der

Kaliumpermanganatlösung.

Auswertung:

Grundlage der Auswertung ist. daß Iml der KMn04-Lösung, c( 1/5 KMn04)=0, Imol/I (0, IN),

2,004 mg Ca entspricht.

Einwaage Zahn: 897 mg

Verbrauch Kaliumpermanganat-Lösung für 20 ml-Probe: 24 .85 ml

6

====> 49.8 mg Ca in 20 ml ====> 249 mg Ca in 100 m! bzw. in untersuchtem Zahn

Der untersuchte Zahn enthält 27.76% Calcium.

Reaktionsgleichungen:

I) Ca 2+ + C2042- -----> CaC204~ Fällung des Calciums als Oxalat

2) 2 Mn04- + 5 C:~042- + 16 H30+ ----------> 2 Mn 2+ + 10 C02 + 24 H20

In saurer Lösung oxidiert Permanganat Oxalate zu CQ2 und geht dabei selbst in Mn(lI) über. Zu

Beginn läuft die Reaktion eher langsam. sie kann jedoch durch Zusatz von Mn2+ autokatalytisch

beschleunigt werden.


Zahnpflegemitte1

3. Geschichtliche Eckdaten

7

3000 v. (~hr.

18. Jhdt.

ab 1860

1896

1905

Erwähnung von Zahnpflegemitteln aus ptlanzlichen Extrakten in chinesi

schen und indischen Schriften

---> vielfach war die Zahnpflege eine kultische Handlung, wobei z.T.

Mittel wie Mäusekot. Asche von Krebsaugen oder Wolfsschädeln.

Grünspan, Weihrauch u.a. Verwendung fanden

diverse Zahnpul-ver bekannt

Inhaltsstoffe der Zahnpulver: Kreide, Bimmstein, Seife

---> daraus entwickelten sich die Zahnseifen. die heute jedoch kaum

noch gebräuchlich sind

erste Tubenzahnpasta in den LfSA (Colgate)

erste Tubenzahnpasta in Deutschland (Chlorodont)

4. Definition \700 Zahopflegemitteln

"Bezeichnung für eine umfangreiche, den Mundpflegemitteln zugehörige Gruppe von Pasten,

Gelen, Pulvern, medizinischen Kaugummis etc., die bei der Pflege der Zähne im Rahmen der

Mundhygiene sowohl therapeutische als auch kosmetische Funktionen erfüllen."

(nach Römpp, S. 5099)

Es ist hervorzuheben, daß die Zahnpflegemittel sowohl therapeutische als auch kosmetische

Funktionen erfüllen - sie zählen deshalb auch zu den Kosmetika!

Neben den gebräuchlichen Tubenzahnpasten und Gelen zählen auch Mundwässer (anti

bakterielle Wirkung) und Gebißp1legemittel zu den Zahnpflegemitteln.

Die wesentlichen Aufgaben der Zahnpflegemittel sind die mechanische und chemische

Reinigung der Zähne und Zahnzwischenräume. das Polieren und Aufhellen der Zähne, die

Prophylaxe bzw. Heilung (umstritten!) von Zahn- und Zahnfleischerkrankungen (Karies

und Parodontose) sowie die Beseitigung bzw. Überdeckung von Mundgeruch.

Zur besseren Erfüllbarkeit dieser Aufgaben dienen v.a. Zahnbürsten, Zahnseide, Zahnstocher

und Mundduschen als mechanische Hilfsmittel.

Die eben erwähnten Zahnstocher sind nicht zu verwechseln mit den v.a. in den Tropen ver

wendeten Zahnhölzern. Während Zahnstocher zur mechanischen Entfernung von Speiseresten

dienen und aus Holz von Kiefern, Pappeln, Weiden oder Balsa hergestellt werden, verwendet

man Zahnhölzer zur Zahnpflege durch Kauen.


Zahnpflegemittel

Sie bestehen aus Nimbaum oder Ratanhiawurzeln und enthalten Saponine, Alkaloide, Tannine

und antimikrobiell wirkende Verbindungen.

5. Notwendigkeit \70n Zahnpflegenlitteln

Nach der Nahrungsaufnahme bildet sich ein zäh haftender Zahnbelag (Plaque), der dicht mit

Bakterien besiedelt ist. Durch Vergärung von niedrigmolekularen Kohlenhydraten (Zuckern)

durch diese Bakterien entstehen organische Säuren (z.B. Milchsäure). die zunächst den

Zahnschmelz demineralisieren und z.T. durch Fermente auch organische Bestandteile der Zähne

zersetzen.

Versuch 2: Ansäuerung von Brotbrei durch Plaque-Bakterien

Chemikalien:

Bromkresolgrün

Geräte:

2 Bechergläser 250mL 2 Scheiben Toastbrot. Rundfilter

DurchfUhrung:

Jeweils 1 Scheibe Toastbrot wird zerkaut und der entstandene Brotbrei mehrere Tage in einem

Becherglas stehen gelassen bzw. frisch angesetzt. Auf mit Bromkresolgrün getränkte.

getrocknete Rundfilter gibt manjeweils ein wenig des Brotbreis.

Aus\vertung:

Der ältere Brotbrei reagiert sauer und verursacht einen Farbumschlag des Indikators von blau

(basisch) nach gelb (sauer). Bei der entstandenen Säure handelt es sich v.a. um Milchsäure. Im

Mund dienen Speisereste den Mikroorganismen als Nahrung und Lebensraum. Zu Beginn der

Plaquebildung sind v.a. aerob lebende Mikroorganismen für die Säurebildung aus Zucker

verantwortlich. In den tieferen Schichten des Zahnbelags kommen später anaerobe Bakterien

hinzu (v.a. Streptokokken).

Die produzierte Milchsäure ist die Hauptursache für Karies (Zahnfäule). Als Nahrung

aufgenommene Säuren (Essigsäure, Zitronensäure) schaden den Zähnen kaum, da sie schnell

beseitigt werden, Im Zahnbelag produzierte Milchsäure liegt jedoch den Zähnen länger an und

kann deshalb besonders an Schwachstellen (Haarrisse im Zahnschmelz) angreifen.


8

(~6H )201 ----------------> 2 C3HnÜ3 +61 kJ/mol Glucose

Glucose Milchsäure Energie


Zahnpflegemittel

Protonenkonzentrationsabhängiger Angriff auf den Zahnschmelz

9

I) 2 Cas(P04bOH + 2 H+

Hydroxylapatit

2) Cas(PO-lbOH + 4 H+

~=======~ 3 Ca3(P04)2 + Ca2+ + 2 H20

~=====~ 5 Ca2+ + 3 HPO-l2- + H20

4) 2 Cas(P04bOH + 8 H+ ~=====~ 6 HP042- + 10 Ca2+ + 2 H20

r-

Abb. 2: Entstehung von Karies (aus:Vollmer. Chemie in Küche und Bad. S. 85)

Entfernt man den Zahnbelag nicht rechtzeitig. so bildet sich Zahnstein aus Speichelstoffen.

Bakteri en und Enzymen . Dieser besteht zu 70-75% aus schwerlösl ichen Calci unisalzen und zu

15-20% aus organischen Substanzen. Wird der Zahnstein nicht innerhalb der ersten 12 Stunden

mit der Zahnbürste entfernt. so wird er hart und kann nur noch vom Zahnarzt mechanisch

entfernt werden.

Schiebt sich der Zahnbelag zwischen Zähne und Zahnfleisch. so wirkt er wie ein Keil und

lockert die Zähne. Außerdem entstehen durch die Ausscheidungsstoffe der Bakterien Zahn

fleischentzündungen. Dies führt letztlich zur Parodontose. Diese zerstört das Zahnfleisch

(Schwund. Entzündungen) und führt durch Abbau der Alveolenknochen zur Zahnlockerung bis

hin zum Zahnausfall.

Nach diesen Ausführungen stimmt wahrscheinlich jeder zu. daß Zahnpflege - nämlich in erster

Linie das Entfernen von Speiseresten und Zahnbelag - und damit auch Zahnpflegemittel wichtig

sind.


Zahnpflegemittel

6. Zahnpasten

Die häufigste Form von Zahnputzrnitteln als Handelsprodukt sind die Zahnpasten. Hierzu

gehören auch die Gel-Zahnpasten, die sich von den herkömmlichen Zahnpasten nur durch ihre

'Transparenz unterscheiden und sonst keinerlei Vorteile besitzen. Seltener sind Zahnpulver oder

Zahnseifen.

6.1. InhaJtsstoffe von Zahnpasten

Putzkörper. Feuchthaltemittel. Binde- und Verdickungsmittel, Schäumet. Konservierungs

mittel, Süßungsmittel, Aromatisierungsmittel, Spezielle Wirkstoffe

Von den aufgelisteten Inhaltsstoffen spielen nur die Putzkörper und die speziellen Wirkstoffe

eine entscheidende therapeutische Rolle bei der Zahnpflege. Aus diesem Grund sollen sie näher

betrachtet werden.

Putzkörper

Putz- und Polierstoffe sollen die mechanisch-reinigende Wirkung der Zahnbürste unterstützen

und sind deshalb in allen Zahnputzmitteln vorhanden. Als Putzkörper dienen Calciumcarbonat

(Kreide), Magnesiumcarbonat. Calciumhydrogenphosphat und andere Calci umphosphate ,

Natriummetaphosphat. Aluminiumoxide, Aluminiumsilicate (z.B. Kaolin), Zirkonsilicate.

kolloidale Kieselsäure u.a .. Je nach Härte, chemischer Beschaffenheit und Form und Korn

größe der Putzkörper besitzen die Zahnputzmittel unterschiedlich große Schleifwirkung

(Abrasion). Eine Schwierigkeit bei der Herstellung von Zahnpflegemitteln besteht nun darin,

das Abrasionsvermögen ideal einzustellen. Der für die Zähne gefährliche Zahnbelag soll

möglichst vollständig entfernt werden, ohne jedoch den Zahnschmelz oder frei liegende Zahn

hälse anzugreifen und den Zahn damit zu verletzen.

l"fodell

Materialien: 3 verschieden harte Schmirgelpapiere, schwarzer Plakatkarton (oder

lackiertes/gestrichenes Holz)

Dieses Modell soll die Abrasionswirkung verschieden großer Korngrößen bei Putzkörpern

verdeutlichen.

Nimmt man sehr feines, mittleres und grobes Schmirgelpapier und bearbeitet den Plakatkarton

mit jedem Schmirgelpapier an einer Stelle mit der gleichen Anzahl der Schmirgelvorgänge (z.B.

fünf Striche pro Schmirgelpapier), so kann Inan feststellen, daß mit feinem Schmirgelpapier die

schwarze Farbe nur z.T. entfernt wurde, bei der mittleren Größe die Farbe fast vollständig

]0


Zahnptlegemittel

verschwunden ist und der darunterliegende Karton kaum beschädigt wurde, während bei der

groben Größe sowohl die Farbe verschwunden ist, als auch der Untergrund stark beschädigt

wurde.

11

Überträgt man diesen Vorgang auf die Zahnputzmittel, so wird die oben beschriebene Schwierig

keit der idealen Korngröße noch einmal deutlich.

Versuch 3: Titrimetrische Bestimmung des Putzkörpers (Calciumcarbonat) in Odol-med 3

Chemikalien:

Odol-rned 3~ Salzsäure (konz.) (Hel (aq.j l. Natronlauge c=2~5 n101/1, Alkalit-Indikatorstabchen

(Merck), EDTA-Lösung (als Lösung des Dinatriumsalzes der Ethylendiamintetraessigsaure

(Na2H:2X)), c=0.05 mol/l, Calconcarbonsäureverreibung

Geräte:

Becherglas 400ml, Meßpipette 251111, Vollpipette lOml, Tropfpipette. Uhrglas, Spatel, Bürette

50m!, Magnetrührer, Rührfisch

DurchfÜhrung:

Es werden ca. 0,4 g Odol-rned 3 in einem 400ml-BechergJas eingewogen, Man versetzt diese

mit 15011 bidest. Wasser und IOrnl Salzsäure (Hel (aq.», bedeckt das Becherglas mit einem Uhr

glas und erhitzt den Inhalt 5-10 Minuten unter Rühren zum Sieden. Man läßt das Reaktionsge

misch auf Zimmertemperatur abkühlen, verdünnt mit bidest. Wasser auf etwa 100rnl und stellt

es mit Hilfe der Alkalit-l ndikatorstäbchen und der Natronlauge (c=2,5 mol/Il auf pH= 12,5 ein.

Es ist wichtig, daß der pH-Wert exakt eingestellt wird, um später eine genaue Endpunkter-

t~ kennung zu gewährleisten,

Nach der Einstellung des pH-Werts fügt man unter Rühren eine kleine Spatelspitze Jer Calcon

carbonsäureverrreibung als Indikator zu und wartet, bis sich der weinrote Metall-Indikatorkorn

plex gebildet hat. Anschließend titriert man mit der EDTA-Läsung bis zum lJmschlag von

weinrot nach blau.

Auswertung:

Grundlage der Auswertung ist daß lrnl EDTA-Läsung (c=O~05 mol/l) 2~004 mg Ca~+ und

gleichzeitig 5~O04-5 mg CaCÜ3 entspricht. (M(Ca)= 40,08 g/mol; M(CaC03)= 100,09 g/rnol)

Einwaage: O~488 g Odol-med 3

Verbrauch an EDTA-Lösung: 26..3 n11

26~3 ml· 5,ü04-S mg/mi = 131 mg Calciumcarbonat in 488 mg Zahnpasta


Zahnpflegemittel

Massenanteil w (%): \V= 131mg: 488 mg-TOü = 26~8 %

Odol-med 3 enthält 26~8 % Calciumcarbonat als Putzkörper.


1) CaC03 + 2H3(}t- + 2Cl- -------> Ca~+ + 2CI- + C02 + 3H20

2) H30+ + Cl- + Na- + OH- ------> Nat + Cl- + 2H20

3) Ca2+ + (Hlnd)3- + H20 -----> (Calndj-': + H30+

blau rot

(Calndi> + (XH2)2- + H::.O -----> (CaX}~- + (Hlndr': + H30+

2H30+ + 20H- ------> 4H~O

Spezielle Wirkstoffe

Soweit es nach dem Lebensmittelgesetz und der Kosmetik-Verordnung zulässig ist, können in

diesem Bereich alle Zusatzstoffe eingesetzt werden, egal ob sie eine medizinisch erwiesene Wir

kung zeigen oder nur als Füllstoffe oder zur gesteigerten Attraktivität des Produkts führen.

Einen medizinisch wirksarnen Stoff stellen Fluor-Verbindungen dar, die zur Kariesprophylaxe

eingesetzt werden. Sie liegen in Zahnpasten vor allem in Form von Natnurnrnonofluoro-

phosphat (Na2P03F) , Natriumfluorid bzw. Natriumlluorid-NatriuJ11nletaphosphat-Gernischen,

Zinnt ll l-fluorid und Amintluoriden (kationische, organische Ammoniumfluoride. die auf die

Zahnoberfläche aufziehen) vor. Sie hemmen im Zahnbelag die Enzyme der kariogenen Bak

terien und führen zur Härtung des Zahnschmelzes, indem Fluorapatit aus Hydroxylapatit ge

bildet wird.

Fluoride sind ein wichtiges Spurenelement für die Festigkeit der Knochen und die Härtung des

Zahnschmelzes. Das bedeutet, daß Fluoridmangel Karies begünstigt und zu Knochenschwund

führen kann. Aus diesem Grund wird schon seit langem eine Diskussion über die Fluoridierung

des Trinkwassers geführt. Eine Entscheidung ist jedoch schwierig, da Img Fluorid pro Liter

Trinkwasser ideal wäre, jedoch schon 1,5mg in der gleichen Wassermenge als gesund

heitsschädigend gelten.

12


Zahnptlegemittel

Zur Kariesprophylaxe werden fluoridhaltige Zahnpasten und Fluorid-Pinselungen als äußerliche

Anwendungen bevorzugt. Durch die Kosmetik-Verordnung wird eine Überdosierung von

Fluorid mittels Zahnpflegemitteln verhindert" da eine Höchstmenge von 0"150/0 vorgeschrieben

wird,

Versuch 4: Fluorid-Nachweis in Elmex Gelee durch Ätzprobe

Elmex Gelee wird als Arzneimittel behandelt und ist deshalb apothekenpflichtig und in größeren

Tuben nur mit Rezept zu erhalten.

Chemikalien:

Schwefelsäure konz., Elmex Gelee

Geräte:

Blei- oder Platin-Tiegel, Objektträger, Bunsenbrenner, Tiegelzange, Sandbad

DurchfÜhrung:

Man gibt einen kleinen Strang Elmex Gelee in den Blei- oder Platin-Tiegel und vermengt ihn mit

konz. Schwefelsäure. Danach bedeckt man den Tiegel mit einem Objektträger und erwärmt

unter dem Abzug auf kleiner Flamme bzw. im Sandbad (Bleitiegel!).

Aus\vertung:

Es entsteht Fluorwasserstoff', der beim Entweichen das GJas anätzt. da er mit Siliciumdioxid zu

Siliciumtetrafl Hand und Wasser reagiert.


1) 2 F- + H2S04 -----> S042- + 2HF

2) 4HF + Sl()2 -----> SiF4 + 2H~O

3) 3SiF-l + 4H.20 -----> Si(OH)4 + 2H~SjF'()

Versuch 5: Säureschutzwirkung von Elmex Gelee

Wie schon erläutert, greifen die von Bakterien produzierten Säuren den Zahnschmelz an und

führen zur Entkalkung (Demineralisierung) der Zähne und damit zu Karies.

13


Zahnpfl egemittcl

Ob fluoridhaltige Zahnpasten" wie z.B. Elmex Gelee einen Säureschutz herbeiführen können"

soll durch folgenden Versuch dernonstri ert werden.

Eierschalen sind ähnlich aufgebaut wie unser Zahnschmelz und können deshalb als Demon

strationsobjekt verwendet werden.

Chemikalien:

Elmex Gelee, Haushaltsessig

Geräte:

Eierbecher" Becherglas, 2 Eier

Durchführung:

Man legt ein unbehandeltes Ei in das mit Essig gefüllte BechergJas und läßt den Essig kurzzeitig

einwirken. Relativ rasch bilden sich C02-Bläschen, die den Auflöseprozeß der Eischale auf

grund der Säureeinwirkung anzeigen.

Das zweite Ei stellt man nun in den mit Elmex Gelee gefüllten Eierbecher. Nach ca. vier

Minuten entfernt man das Ei aus dem Becher und spült den mit der Zahnpasta bedeckten Teil

unter fließendem Wasser ab. Danach wird auch dieses Ei in das mit Essig gefüllte Becherglas

gestellt und die Entwicklung abgewartet. Nach einiger Zeit zeigt sich, daß an der unbehandelten

Eihälfte der ganz normale Auflöseprozeß beginnt und sich COz-Bläscbcn an der Eioberfläche

bilden, während der fluoridierte Teil des Eies für längere Zeit vor dem Säureangriff geschützt

bleibt.

Aus\vertung:

Der Versuch zeigt" daß Fluorverbindungen einen Säureschutz für den Zahn darstellen können.

r>. "Anorganische Fluoride" wie Natriumfluorid oder Natriummonofluorophosphat bilden Deck

schichten aus globulären Calciumfluorid-Partikeln auf rler Zahnschmelzoberfläche. die

mechanisch leicht von der Oberfläche abgelöst werden können.

"Organische Aminfluoride" bilden im Gegensatz dazu eine zusammenhängende CaF2-Schicht

(gute Vernetzbarkeit und oberflächenaktive Eigenschaften)" die fest auf der Zahnoberfläche

haftet und damit ein lange zur Verfügung stehendes Fluorid-Depot darstellt.

Reaktionsgleichung:

CaC03 + 2 H3()+ ------> Ca2+ + CO:2 + 3 H20

14


Zahnptlegemittel ]5

A bb.3: Rastcrcl ck troncnrmkroskopi schc A ufnahmen von (lmks) CaF1-Globul i nach Behandlung eine r

Zahnschmelzoberfläche mit NaF und (rechts) einer zusammenhängendenCaF2De~kschKht nach Behandlung mit

Aminfluorid (aus: Aminfluoride zur Rcmmcralisation von Schmclzcntkalkungcn und I m Kariesprophylaxe. S.K)

Dadurch könn en partielle Schmelzentkalkungen (erstes Kariesstadium) durch Remineralisierung

rückgängig gemacht werden. Ein weiterer Vort eil ist die hemmende Wirkung von Fluoriden auf

die Plaquebakterien. Damit wird auch die gefährliche Säurebildung unterdrückt. Aminfluoride

sind viermal länger in der Plaque nachweisbar al s anorgani sche Fluoride und damit natürlich

auch entsprechend länger wirksam.

----. ---- .- .-.,' .... . - ..

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60Mil1.

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pp""F

190

19

",9

0,19

0 s 10

Zähnebürsten m it- - - - Elmc'\ Gelee-- Elrncx Fluid

- . - . - NaF Gelee••....• O.44'}-NaF Lösung

('.

A bbA: Plaqueneubildung (aus: Am influoride Im Rcmmcruli sation von Schrnc lzcntkal kungcn und zur

Karicsprophyluxc, S.9)

Fluoride werden in erster Linie durch Tabletten oder Verschlucken von fluoridhaItiger Zahn

pasta oral aufgenommen. Bei Kindern bis zum 7. Lebensjahr sollte darauf geachtet werden. daß

die Fluorid-Zufuhr nicht über längere Zeit überdosiert erfolgt. da sonst häßliche Schmelzflecken

entstehen können. Die se haben allerdings nur kosmetische Bedeutung und beeinträchtigen die

Gesundheit nicht.

Zur Vo rbeugung von Parodontose dient in erster Linie die Entfernung von Zahnbelag und

Zahnstein (siehe oben),


Zahnpflegemittel

Einen speziellen, unumstritten wirksamen Stoff gegen Parodontose gibt es jedoch bis jetzt noch

nicht. Die hierfür verwendeten Komplexbildner (z.B. Trilone) und Ionentauscher können auch

den Zahnschmelz angreifen und finden deshalb nur bedingt Verwendung.

Im Gegensatz zu dem eben abgehandelten Fluorid und Calciumcarbonat stellt das nun folgende

Titandioxid einen rein kosmetisch wirksamen Inhaltsstoff dar. Es ist physiologisch unbedenk

lich, da es für den Menschen keinerlei toxische Wirkung besitzt. Titandioxid stellt das

bedeutendste Weißpigment dar und kann \vegen seiner lJngiftigkeit neben der Verwendung in

Dispersionsfarben u.ä. auch zum Färben von Lebensmitteln, Kosmetika etc. dienen.

In Zahnputzmitteln färbt das Weißpigment zum einen die Paste, das Pulver etc. weiß ein und

zum anderen trägt es durch seine pigmentoptischen Eigenschaften zur Aufhellung des Zahn

schmelzes bei und erfüllt damit seine kosmetischen Anforderungen.

Versuch 6: Bestimmung von Titandioxid in Ajona arnin-o-mcd

Die Bestimmung wird halbquantitativ mit Hilfe einer colorimetrischen Reihe durchgeführt.

Chemikalien:

Ajona amin-o-rned, Kaliumdisulfat, Schwefelsäure (1:3 und l rS verdünnt), Wasserstoffperoxid

Lösung \V= 0,03, Titan-Stammlösung = 2mg/mL bidest. Wasser

Geräte:

Porzellantiegel (groß, glasiert), Dreifuß, Tondreieck. Bunsenbrenner, Trockenschrank .. Filtrier

ring, Glastrichter. Papierfilter. Meßkolben 25()mL 6 Meßkolben 50ml, Vollpipetten (2x5ml,

1x lOml, 1x20ml), Eppendorfpipette l ml , Meßpipetten ( Ioml, 25mi), 5 Demo-Reagenzgläser, 5

Bechergläser IOüml. Tageslichtprojektor, Porzellanschale

DurchfÜhrung:

lOg Ajona amin-o-med werden in einer Porzellanschale abgwogen und bei 150·C im Trocken

schrank zwei Stunden getrocknet. Man wiegt die getrocknete Zahnpasta ab und schließt mit der

5fachen Menge Kaliumdisulfat auf. Dazu Überführt man Zahnpasta und Kaliumdisulfat in den

Porzellantiegel, erhitzt langsam bis zur Schmelze und glüht kurz durch. Der Aufschluß ist mit

Vorsicht durchzuführen, da es durch schäumende Inhaltsstoffe rasch zum Überschäumen des

Reaktionsgefäßes kommen kann.

Die erhaltene Schmelze ist nicht klar sondern fast schwarz. Nach dem Erkalten überführt man

sie mit 30nl1 Schwefelsäure (1:3 verdiinnt) in ein 250ml Becherglas, versetzt mit 50ml bidest.

Wasser, stellt eine Aufschlämmung her und filtriert in einen 250ml-Meßkolben. Anschließend

füllt man mit bidest. Wasser bis zur Marke auf.

16


Zahnpflegemittel

Herstellung der colorimetrischen Reihe:

Man stellt Lösungen mit den Massenkonzentrationen 500pg, lOOOpg, 1500pg und 2000pg/5Oml

her. Mittels einer Eppendorf-Pipette überführt man das entsprechende VOIUl1len der Titan

Stammlösung (250}Jl, 500).11, 750).lI,lOOOpl) in 50nl1-Meßkolben, fügt 5mJ Schwefelsäure (1:5

verdünnt) zu, verdünnt mit bidest. Wasser auf 40mL setzt Sml Wasserstoffperoxid-Lösung zu

und füllt abschließend mit bidest. Wasser bis zur Eichmarke auf.Die Standardproben besitzen

eine gelbe Farbe.

Von der hergestellten Probe des Zahnputzmittels entnimmt man 40ml und überführt diese in

einen 50ml-Meßkolben. Man setzt anschließend 5rnl der Wasserstoffperoxid-Lösung zu und

füllt mit bidest. Wasser bis zur Marke auf.

Aus\vertung:

Man überführt die Probe und die Eichlösungen in Derno-Reagenzgläser und ordnet die Probe

der Zahnpasta in die colorimetrische Reihe ein. Fällt die Einordnung schwer, so überführt man

die Proben in IOOmI-Bechergläser, stellt sie auf den Tageslichtprojektor und dunkelt das L1m

feld der Bechergläser mit schwarzem Karton ab. Dadurch wird die Einordnung der Zahnpasta

probe in die colorimetrische Reihe oftmals erleichtert.


I) ~riO~(s) + K2S~Ü7(s) -----> TiOS04(s) + K~S04

2) TiOS04(s) + 5 H20 -----> (Ti( OH)2(H20\l)2+ + S042-

3) (Ti(OH)2(H20)4Y~+ + H.2Ü2 + 2 H'2S04 -----> (Ti(O:)(S04)2)2- + 4 H30+ + 2 H20

gelb

7. Gebiß-Pflegemittel

Wie schon erwähnt, zählen auch die Gebißreiniger zu den Zahnpflegemitteln. Da sie zum Alltag

vieler älterer und auch immer mehr jüngerer Menschen (Teilprothesen!) gehören, sollen auch sie

einbezogen werden.

Zahnbelag und Zahnstein setzen sich ebenso an Zahnprothesen wie an Zähnen ab. Vernach

lässigt man die Prothesenreinigung. so kommt es zu Mundgeruch und oftmals Zahnfleisch

entzündungen.

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Zahnpflegemittel

Reinigungsmittel für Zahnprothesen sind entweder als Pulver oder Tabletten - aber (fast) immer

in Trockenform - erhältlich. Normale Zahnpasten dürfen nicht zur Prothesenreinigung ver

wendet werden, da das Prothesen material wesentlich weicher und kratzanfälliger als der Zahn

schmelz ist und von den Putzkörpern beschädigt werden würde.

Die Prothesenreiniger lassen sich grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilen. Einerseits liegen

"selbsttätig wirkende" Mittel vor, die man in Wasser auflöst und die entstandene Lösung über

Nacht oder mindestens 1/2 Stunde lang auf die Prothese einwirken läßt. Die andere Gruppe

stellt einen Hilfsstoff zur Reinigung der Prothese mit der Zahnbürste dar. Die Zahnbürsten

dürfen aufgrund der Empfindlichkeit der Prothesen nur mittel harte Borsten besitzen

Interessant ist, daß Prothesenreiniger ähnlich zusammengesetzt sind wie Waschmittel.

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l"'ypische Bestandteile

AlkylarylsulfonateAlkylsulfate

PolyphosphateCitrateEdetate

Protease

PeroxoboratPeroxomonosuIfat

CitronensäureAmi doschwefelsäureNatriumcarbonat

Natriumhydrogencarbonat

Substanzklassen

rrenside

Komplexbildner

Enzyme

Per- Verbindungen

Säuren

Alkalien

C02-Abspal tcr

Wirkung

EmulgierenDispergieren

Reinigen

Eiwcißspalrung

DesinfizierenBleichenDesodori eren

pH-WertEinstellung

Sprudeleffekt

Tab. 1: Bestandteile und Wirkung von Prothesenreinigern (aus: Umbach, S. 216)

Durch Tenside wird die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt und Beläge von der

Prothese abgehoben. Emulgierende und dispergierende Eigenschaften halten die Schmutz

partikel in Lösung.

Polyphosphate enthärten das \Vasser und unterstützen somit die reinigende Wirkung der

Tenside. Edetate binden Schwermetallionen (Eisen, Mangan etc.) in Chelatkomplcxen.

Enzyme (z.B. Proteasen) können durch ihre eiweiß- bzw. kohlenhydratspaltende Eigenschaft

die Reinigungswirkung der Tenside ebenfalls unterstützen.

Aktiver Sauerstoff dient als keimtötende Komponente lind wird in wäßriger Lösung aus

Perox0-Verbi ndungen frei gesetzt.


Zahnptlegemittel

Neben seiner desinfizierenden Wirkung reagiert der Sauerstoff noch bleichend und deso

dorierend.

Zur pH-Wert-Einsteliung dienen Säuren bzw. Alkalien. Saure Reiniger besitzen als Vorzüge

kalkbindende und zahnsteinlösende Eigenschaften. Alkalien (z.B. Soda) unterstützen die

reinigende Wirkung. Prothesenreinigungstabletten sind meist schwach sauer bis alkalisch (pH

Wert 6~5-8), während Pulver meist stark alkalisch (pH-Wert 10) sind.

Gasförmiges Kohlenstoffdioxid unterstützt die Reinigungswirkung indem es einen Sprudel

effekt erzeugt. Dadurch werden lose anhaftende Schmutzpartikel mechanisch entfernt. Die

Freisetzung des CO:: in wäßriger Lösung erfolgt durch organische Säuren aus Natrium

hydrogencarbonat.

Versuch 7: Reinigungswirkung eines Prothesenreinigers

Chemikalien:

Prothesenreinigungstabletten. Fett (z.B. Margarine), Mehl

Geräte:

2 große Bechergläser, 2 Tüpfel platten

Durchführung:

Man stellt eine zähe Masse aus Mehl und Fett her. Mit dieser Masse werden die Tüpfelplatten

bestrichen und im Trockenschrank bei ca. 100 C lh erhitzt.

In die Bechergläser wird ca. 200011 Wasser gefüllt und die Tüpfelplatten hineingestellt. In ein

Becherglas wird eine Prothesenreinigungstablette zugegeben. Beide Bechergläser werden gleich

lange - an1 besten über Nacht - stehen gelassen.

Auswertung:

Entnimmt man die Tüpfelplatten den Bechergläsern und vergleicht sie, so läßt sich erkennen,

daß die Tüpfelplatte aus der Reinigungslösung fast vollständig sauber ist, während sich bei der

Tüpfelplatte aus dem Wasser (abgesehen von einer Aufweichung) nichts verändert hat.

Versuch 8: Bestimmung von Wasserstoffperoxid im Natriumperborat

Chemikalien:

Natriumthiosulfatlösung c( 1/2 Na2S2Ü3)=O,1 n101/1, Schwefelsäure c(H2S04)=1 mol/l, Kalium

iodid, Stärkelösung. Gebißreinigungstabletten

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====> 4,10/(1

Zahnpflegemittel

Geräte:

Erlenmeyerkolben mit Schliff und Stopfen (300 bZ\\J'. 500n11), Bürette, Meßpipette, Meß

zylinder, Magnetrühret

Durchführung:

Man wiegt ca. 150mg des Gebißreinigers ab, überführt ihn in einen Erlenmeyerkolben mit

Schliff und löst in ca. SOml dest. Wasser. Man säuert anschließend mit lOml verdünnter

Schwefelsäure an und verdünnt auf ca. 100m) mit desto Wasser. Zu dieser Lösung gibt man

2,5g festes Kaliumiodid.

Der Kolben wird verschlossen und eine Stunde im Dunkeln aufbewahrt. Danach titriert man das

ausgeschiedene Iod mit Natriumthiosulfatlösung bis ZUlTI Gelbton (Eigenfarbe der Reinigungs

lösung beachten). Nun werden Zml Stärkelösung zugesetzt und bis zur vollständigen

Entfärbung der Lösung bzw. dem ursprünglichen Farbton titriert.

Reaktionsglei ehuogen:

H202 + 2 1- ------------> 2 H20 + 12

12 + 2 S'2Ü3~- -----------> 2 1- + S40()2-

Ausv\"e rtung:

Grund) age der A uswertung ist daß 1ml Natri umthiosulfatlösung. c( 1/2 Na2S2Ü3)=0, 1mol/I,

I~7007mg H2Ü2 entsprechen.

Ein\\'aage: 162m:; Reinigungstablette

Verbrauch: 3,9nll Natriumthiosulfatlösung

====> 6.63nlg H20:2

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Zahnpflegemittel

8. Literatur\7erzeichnis

Broschüre des Deutschen Ausschuß für Jugendzahnpflege: Schmelzhärtung zur Zahnkariespro

phylaxe

Gerstner, Ernst: Skriptum ZUITI Anorganisch-Chemischen Praktikum für Lehramtskandidaten

(Teil I und 11),4. Auflage, Marburg 199'1, S. 279-289

Informationsschrift der elmex Forschung: Aminfluorid zur Rernineralisation von Schmelzcut

kalkungen lind zur Kariesprophylaxe

Jander. G und Jahr, K: Maßanalyse, 14. Auflage, Verlag W. de Gruyter, Berlin 1986

Kramer, Enno: Stornatologika - Das Konzept einer Amin- und Natriumfluorid enthaltenden

Zahnpaste, Pharmazeutische Rundschau, Sonderdruck aus Heft 8/95

Leonhardt, Helmut: Histologie, Zytologie und Mikroanatomie des Menschen, 8. Auflage,

Verlag l~hienle, Stuttgart/New York 1990

Nanniga, r. u.a.: Abrasivität von Zahnpasten, Phillip Journal 6/93'1 10. Jahrgang, S. 279-283

Pfeil, Hermann: Biochemische Vorgänge bei der Entstehung von Zanfäulc, Praxis der Natur

wissenschaften - Chemie, 35. Jahrgang 1986, S 44-45

Rörnpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Verlag Thieme. Stuttgart 1992, S.5098-51 00

Sehröder. Friedrich-Wilhelm: Neue Möglichkeiten der Gingivitis- und Plaqueprävention durch

eine Aminfluorid/Zinnfluorid-Mundspüllösung, Der Deutsche Apotheker, Heft 6/7~ Juni/Juli

1990, Sonderdruck

Umbach (Hrsg.): Kosmetik, Verlag Thieme~ Stuttgart 1988'1 S. 181-223

Vollmet. Günter und Franz, Manfred: Chemie in Bad und Küche, Verlag Thieme, Stuttgart

1991 ~ S. 86-95

Vollmer, Günter und Franz. Manfred: Chemische Produkte im Alltag, Verlag Thierne, Stuttgart

1985, S. 154-164

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Zahnpflegemittel

Weinert .. Wolfgang: Putzkörper. Fluoride und andere Inhaltsstoffe in Zahnpasten, Sonderdruck

aus Sozialpädiatrie in Praxis und Klinik 7~ Nr. 4~ s. ]93-195~ 1985

Zimmer, Stefan u.a.: Welche Zahnpasta bietet den besten Schutz vor Karies", Die Quintessenz,

45. Jahrgang .. Mai 1994, S. 655-664, Sonderdruck

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