Tầm quan trọng của sắc đẹp đã làm tăng nhu cầu tẩy trắng răng, dẫn đến một loạt các sản phẩm và kỹ thuật đa dạng, phong phú. Để bắt kịp xu hướng này, các chuyên gia nha khoa đã đầu tư rất nhiều công sức để làm sáng tỏ cơ chế tẩy trắng của peroxide.

“Thuyết sắc tố” (Chromophore theory) dựa trên sự tương tác của hydrogen peroxide với các sắc tố hữu cơ trong cấu trúc răng và được chấp nhận là cơ chế tẩy trắng của peroxide. Sắc tố hữu cơ có các vùng giàu electron, và khi các đuôi oxy phản ứng như hydro peroxide gặp các phân tử vết bẩn, chúng chuyển đổi các chuỗi sắc tố thành các cấu trúc đơn giản hơn hoặc thay đổi các tính chất quang học của chúng và làm giảm sự xuất hiện của vết nhiễm màu (Albers 1991).

Mặc dù lý thuyết sắc tố được áp dụng rộng rãi, nhưng nó vẫn chưa được hiểu đầy đủ và vẫn còn nhiều câu hỏi cơ bản: Sắc tố hữu cơ khuếch tán vào răng như thế nào? Chúng tương tác với cấu trúc răng như thế nào? Chúng tích tụ ở đâu? Thành phần và kết quả của các sản phẩm phân hủy của quá trình oxy hóa là gì? Những câu hỏi này xứng đáng được nghiên cứu thêm.

Để giúp hiểu rõ hơn về quá trình làm trắng răng, nó có thể được đánh giá theo ba giai đoạn riêng biệt:

1. Sự di chuyển của chất làm trắng từ bề mặt ngoài vào men răng và ngà răng.
2. Sự tương tác của các phân tử nhiễm màu với hydrogen peroxide.
3. Những thay đổi về hình thái vi mô do các vật liệu gốc peroxide gây ra trên bề mặt và cấu trúc răng có thể dẫn đến những thay đổi về mặt quang học.

Động học kết hợp của sự khuếch tán, tương tác và những thay đổi về hình thái vi mô được minh họa trong Hình 2.1. Kết quả của ba giai đoạn này tạo ra sự thay đổi màu sắc cuối cùng của răng sau khi làm trắng. Lý tưởng nhất là các chất làm trắng sẽ tối đa hóa độ sáng trong khi giảm thiểu đồng thời thiệt hại cho cấu trúc răng (Kwon và Wertz 2016). Việc nghiên cứu tác động của peroxide trong từng giai đoạn sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình làm trắng và tối ưu hóa các phương pháp làm trắng.

Giai đoạn 1: Khuếch tán

Các nhiễm màu ngoại sinh giới hạn ở bề mặt ngoài của răng có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách đánh răng hoặc dùng thuốc phòng ngừa nha khoa. Tuy nhiên, một khi nhiễm màu đã ăn sâu vào men răng và ngà răng, hydrogen peroxide phải thấm qua các lớp này để tương tác với các sắc tố hữu cơ. Mặc dù phương pháp làm trắng răng bằng peroxide đã được giới thiệu vào những năm 1800, nhưng mãi đến năm 1987, Bowles và Ugwuneri mới định lượng được sự thâm nhập của hydrogen peroxide vào khoang tủy.

Các nghiên cứu đánh giá pha khuếch tán cho thấy sự thâm nhập của peroxide được tăng cường bởi những yếu tố sau:

• Nồng độ hydrogen peroxide cao hơn.
• Sử dụng kéo dài.
• Tăng nhiệt độ.
• Kích thước lớn của các ống ngà ở răng trẻ.
• Sự thay đổi trong cấu trúc răng do vị trí, quá trình xoi mòn axit hoặc phục hình.
• Hoạt hóa bằng ánh sáng.

Sự thâm nhập cũng được cải thiện bằng các công thức và hệ thống phân phối cụ thể. Kết quả của tất cả các nghiên cứu được xem xét đều phù hợp với định luật khuếch tán thứ hai của Fick, trong đó nêu rằng sự khuếch tán của một phân tử tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt, hệ số khuếch tán và nồng độ và tỷ lệ nghịch với khoảng cách khuếch tán (Brotherton Boron 1994).

Ngoài ra, các nghiên cứu đã được thực hiện để xác định con đường khuếch tán vào răng của các tác nhân làm trắng. Vì các vật liệu gốc peroxide tan trong nước, nên người ta suy đoán rằng sự khuếch tán của các phân tử này tương tự như dòng chất lỏng xảy ra trong các khoảng gian trụ men và các ống ngà. Sự khuếch tán của thuốc vào các khoảng gian trụ và tích tụ dọc theo đường nối men – ngà, sau đó được hấp thụ vào nhánh tận cùng của các ống ngà răng, nơi thuốc có thể tiếp cận trực tiếp đến tiền ngà và khoang tủy.

Tuy nhiên, đây không chỉ đơn thuần là sự khuếch tán thụ động của các phân tử này mà còn đòi hỏi một gradient nồng độ được xác định bởi ái lực hóa học đối với từng mô răng. Vì thành phần hóa học có thể ảnh hưởng đến kết quả điều trị nên điều quan trọng là phải xác định nồng độ làm trắng tối ưu và thời gian áp dụng để có thể giảm thiểu tổn thương cấu trúc răng mà không ảnh hưởng đến hiệu quả làm trắng.

Giai đoạn 2: Tương tác

Mặc dù có rất nhiều sản phẩm tẩy trắng khác nhau trên thị trường, nhưng hầu hết đều chứa hydrogen peroxide (H₂O₂) làm thành phần hoạt tính. Hydrogen peroxide có thể được bôi trực tiếp hoặc được tạo ra từ phản ứng hóa học giữa sodium carbonate hoặc carbamide peroxide. Hydrogen peroxide hoạt động như một tác nhân oxy hóa mạnh. Tốc độ phân hủy và loại oxy hoạt tính hình thành phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ peroxide, cũng như độ pH và sự hiện diện của các chất xúc tác phụ và các kim loại phản ứng.

Phân cắt đồng ly: Là sự chia tách các electron liên kết dẫn đến một electron không chia sẻ: HOOH → H⁻ + ·OOH hoặc HO⁻ + ·OH Loại phân cắt này được thúc đẩy bởi ánh sáng và nhiệt, tạo ra các gốc tự do.

Phân cắt dị ly: Là phản ứng khử proton để lại một cặp electron: HOOH → H⁺ + ·OOH⁻ Quá trình khử proton này xảy ra khi độ pH tăng và tạo ra các anion perhydroxyl.

Sự kết hợp giữa phân cắt đồng ly và dị ly: Tạo ra oxy hoạt tính vừa là anion vừa là gốc tự do: HOO⁻ + OH⁻ → O⁻· + H₂O (trong điều kiện bazơ) và HOO⁻ → O⁻· + H⁺ (trong điều kiện axit)

Oxy hoạt tính bị hút vào các vùng giàu electron của các phân tử vết bẩn và phá vỡ liên kết đôi để làm giảm màu hoặc loại bỏ hợp chất (Albers 1991).

Mặc dù hóa học của hydrogen peroxide đã được biết đến rộng rãi và được ứng dụng để thiết lập lý thuyết chromophore (thuyết sắc tố), nhưng vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết. Các nghiên cứu sử dụng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và phổ Raman không thể phát hiện chromophore hoặc các sản phẩm phân hủy của chúng trong men răng. Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ cơ chế tẩy trắng của hydrogen peroxide trong việc loại bỏ vết bẩn.

Về mặt lý tưởng, tác động oxy hóa của hydrogen peroxide nên được giới hạn ở các sắc tố hữu cơ cho đến khi nó đạt đến một điểm bão hòa hoặc ngưỡng làm trắng nhất định. Tác động oxy hóa vượt quá ngưỡng làm trắng có thể làm hỏng cấu trúc răng. Đáng chú ý là những thay đổi trong thành phần hữu cơ của men răng và ngà răng có thể là do khả năng oxy hóa của hydrogen peroxide, trong khi những thay đổi trong thành phần khoáng chất chủ yếu là do tính axit của nó. Phân tích cho thấy protein nền men răng hoặc nền hữu cơ của ngà răng đã bị phân hủy một phần.

Nhìn chung, hydrogen peroxide thực sự tương tác với tất cả các thành phần của ngà răng và men răng. Do đó, nó không chỉ nhắm vào các phân tử nhiễm màu mà còn làm trắng bằng cách biến đổi các chất hữu cơ trong răng.

Giai đoạn 3: Thay đổi bề mặt và màu sắc

Kết quả cuối cùng của việc làm trắng răng là tăng độ sáng màu và giảm sắc độ (chroma) trong quang phổ vàng-xanh lam và đỏ-xanh lục dựa trên hệ thống CIE Lab. Đặc điểm của men răng đóng vai trò quan trọng trong tính chất quang học của răng. Men răng góp phần vào màu sắc tổng thể của răng bằng cách làm giảm độ trong mờ của răng, che khuất màu của ngà răng bên dưới.

Những thay đổi trong men răng được cho là do những thay đổi về hình thái vi mô thông qua quá trình khử protein, khử khoáng và oxy hóa lớp men nông nhất. Điều này làm thay đổi mật độ của men răng khiến sự phân bố của các tinh thể men răng kém chặt chẽ hơn và có khả năng làm tăng chiết suất của nó.

Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bề mặt nhám tạo ra sự phản xạ khuếch tán hơn, làm cho vật thể sáng hơn, trong khi bề mặt nhẵn dẫn đến sự phản xạ gương nhiều hơn. Ngoài ra, sự gia tăng tán xạ ngược của các bước sóng ngắn, phản xạ dưới dạng trắng xanh, đóng vai trò đáng kể trong sự tán xạ ánh sáng của răng. Một số nghiên cứu cho thấy sự thay đổi màu răng có liên quan đến việc làm trắng chủ yếu là do mất khoáng chất chứ không phải do sự phân hủy sắc tố.

Do tác động của những thay đổi bề mặt lên màu sắc răng, những thay đổi về cấu hình bề mặt đã được nghiên cứu rộng rãi. Các nghiên cứu SEM và AFM cho thấy độ nhám và bề mặt không đồng đều tăng lên sau khi điều trị tẩy trắng. Đáng chú ý là hầu hết những thay đổi này không được thấy trong các nghiên cứu sử dụng chất tái khoáng hóa hoặc nước bọt làm môi trường lưu trữ. Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu về tác động của phương pháp điều trị làm trắng răng để chỉ định các phương pháp có hiệu quả lâu dài với những thay đổi tối thiểu đối với cấu trúc răng.

Kết luận: Bài viết này mô tả quá trình làm trắng răng diễn ra theo ba giai đoạn riêng biệt, thách thức tính hợp lệ của “hiệu ứng sắc tố” được chấp nhận rộng rãi là cơ chế tẩy trắng chủ đạo của hydro peroxide. Thật vậy, nhiễm màu không chỉ được xác định bởi các đặc tính của các phân tử nhuộm hữu cơ mà còn bị ảnh hưởng bởi các thay đổi vi mô trên bề mặt răng và bên trong cấu trúc răng. Trong các nghiên cứu trong tương lai, việc đánh giá tính phức tạp của quá trình làm trắng răng sẽ dẫn đầu sự đổi mới hướng tới các vật liệu và kỹ thuật đáp ứng được mối quan tâm ngày càng tăng trong việc có được nụ cười rạng rỡ hơn một cách an toàn.

Nguồn: Perdigão, J. (2023). Tooth whitening: An evidence-based perspective. Springer.

Tự học RHM > Website: https://tuhocrhm.com/
Facebook: https://www.facebook.com/tuhocrhm
Instagram: https://www.instagram.com/tuhocrhm/