Оксид цинка

Что это

Оксид цинка (ZnO) — неорганическое соединение, которое встречается в природе в виде минерала цинкита, однако в косметике и стоматологии используется исключительно синтетический продукт. Это белый аморфный порошок, практически нерастворимый в воде, с характерными амфотерными свойствами: он реагирует как с кислотами, так и с щелочами. Молярная масса — 81,4 г/моль, температура плавления — 1975°C.

В уходе за полостью рта ZnO применяется уже несколько десятилетий: сначала главным образом как отбеливающий пигмент и антисептик в цинк-оксид-эвгеноловых цементах для временного пломбирования. Сегодня интерес к нему возобновился уже в форме наночастиц (ZnO NPs) — материала с принципиально иным соотношением поверхности к объёму и, соответственно, с более высокой биологической активностью при меньших концентрациях.

В потребительских продуктах — зубных пастах и ополаскивателях — ZnO используется в форме обычных (не нано) частиц в концентрациях 0,5–2%. Его основные функции: антибактериальная защита, нейтрализация запаха, лёгкое абразивное действие и белизна пасты.

Как работает

Механизм действия ZnO реализуется через несколько независимых каналов.

Антибактериальное действие: три пути

1. Ионный канал. В водной среде поверхность ZnO частично растворяется с высвобождением ионов Zn²⁺. Катионы цинка диффундируют через клеточную стенку бактерии и конкурентно вытесняют функциональные металлы из активных центров ферментов. Особенно уязвимы железо- и магний-зависимые ферменты метаболизма — цинк блокирует их, нарушая клеточное дыхание и репликацию ДНК.

2. Механическое повреждение мембраны. Наночастицы ZnO физически контактируют с клеточной оболочкой. За счёт высокого отношения площади поверхности к объёму они создают точечное механическое напряжение в липидном бислое мембраны, приводя к её перфорации. Из клетки вытекают ионы К⁺, белки, ферменты — метаболизм необратимо нарушается.

3. Оксидативный стресс. Под воздействием света ZnO генерирует активные формы кислорода (АФК) — прежде всего гидроксильные радикалы (·OH) и супероксид-анионы (O₂·⁻). Эти реакционно-способные молекулы атакуют липиды мембраны, белки и ДНК. Механизм аналогичен фотодинамической терапии, хотя в ротовой полости (без источника УФ) он выражен слабее, чем в условиях лаборатории.

Исследование 2025 года (Biomolecules, PMID 39766327) детально описало все три механизма в отношении Streptococcus mutans — ключевого возбудителя кариеса. Наночастицы ZnO подавляли рост S. mutans и образование биоплёнки дозозависимо: минимальная ингибирующая концентрация (МИК) составила 0,5 мг/мл. При этом одновременно фиксировались разрушение мембраны, цитоплазматический лизис и снижение продукции внеклеточного матрикса биоплёнки (EPS).

Систематический обзор (Freires et al., 2018, PMID 30202164) обобщил 23 исследования и показал, что МИК ZnO в отношении S. mutans варьируется от 0,39 до 500 мкг/мл в зависимости от размера частиц и условий эксперимента. Размер имеет значение: чем меньше частицы — тем выше активность.

Дезодорирующий механизм: нейтрализация VSC

Неприятный запах изо рта на 80–90% обусловлен летучими серосодержащими соединениями (VSC): сероводородом (H₂S), метилмеркаптаном (CH₃SH) и диметилсульфидом. Их производят анаэробные грамотрицательные бактерии — Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia и другие — при разложении белков в полости рта.

Ион Zn²⁺ обладает высоким химическим сродством к атомам серы. Механизм двойной (Brunette et al., 2018, PMID 29364345):

1. Прямое связывание. Zn²⁺ реагирует с тиольными группами (-SH) аминокислот и с газообразным H₂S, образуя нерастворимые сульфиды цинка — ZnS. Запах нейтрализуется химически, а не маскируется.
2. Подавление VSC-продуцирующих бактерий. Одновременно Zn²⁺ ингибирует рост фузобактерий и других анаэробов, уменьшая производство VSC у источника.

Отдельное клиническое исследование (Young et al., 2003, PMID 12974683) сравнивало эффективность цинка, хлоргексидина и CPC в подавлении VSC in vivo. Цинк показал выраженный дозо- и время-зависимый эффект. При концентрации ионов Zn²⁺ ≥0,3% антиВСС-эффект был статистически значимым на протяжении 3 часов после применения.

Эффективность

Что работает

• Антибактериальная активность против кариесогенных бактерий — подтверждена in vitro для S. mutans и S. sobrinus при концентрациях ZnO от 0,5 мг/мл.
• Подавление биоплёнки — ZnO нарушает формирование EPS-матрикса и снижает адгезию бактерий к поверхностям при концентрациях, достижимых в составах зубных паст.
• Нейтрализация VSC / контроль галитоза — наиболее клинически значимый эффект при концентрации ионов Zn²⁺ от 0,1–0,3%.
• Синергия с другими антимикробными агентами — ZnO хорошо сочетается с цитратом цинка, CPC и EGCG.

Клиническое исследование с ZnO-содержащей зубной пастой (MDPI Oral, 2023) показало снижение гингивита на 13,4%, зубного налёта на 17,0% и кровоточивости дёсен на 55,3% через 6 недель по сравнению с контрольной группой.

Исследование с 2% цитратом цинка (аналогичная биохимически форма) подтвердило снижение пародонтального индекса и уменьшение обнаружения Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia и Porphyromonas gingivalis в зубном налёте (PMID 39497343).

Что не работает

• Противогрибковый эффект при оральном кандидозе — данных из клинических испытаний недостаточно, лабораторные показатели непостоянны.
• Доставка ионов Zn²⁺ в щелочных пастах — при pH выше 7,5 растворимость ZnO резко снижается, что уменьшает биодоступность ионов Zn²⁺. Для устойчивого высвобождения важна слабокислая или нейтральная рецептура.
• Глубокая деконтаминация пародонтальных карманов — ZnO из пасты не достигает зон глубже 2–3 мм. Для пародонтологической терапии нужны иные носители.
• Долгосрочный антибактериальный эффект — в отличие от CPC или хлоргексидина, ZnO не обладает выраженной субстантивностью; эффект ограничен временем чистки и несколькими часами после.

Концентрации

| Применение | Эффективный диапазон | |---|---| | Дезодорирование (VSC) | Zn²⁺ ≥ 0,1–0,3% (соответствует ~0,12–0,37% ZnO) | | Антибактериальная активность | ZnO 0,5–2% | | Антибиоплёночный эффект | ZnO 0,5–1% |

Безопасность

Регуляторный статус

• США (FDA): ZnO включён в список GRAS (Generally Recognized As Safe) как пищевая добавка и нутриент. Одобрен как активное вещество OTC-препаратов для защиты кожи (кремы от пелёнок, ранозаживляющие мази). В стоматологических продуктах отдельной монографии нет, применяется в рамках общих норм безопасности косметических ингредиентов.
• ЕС: ZnO одобрен как колорант (CI 77947) в директиве ЕС по косметике. Комитет SCCS признал нано-форму ZnO безопасной для дермального применения; для орального применения специфических ограничений нет при соблюдении стандартных концентраций.
• CIR (Cosmetic Ingredient Review): Экспертная группа CIR делегировала оценку ZnO регуляторам FDA ввиду широкого предшествующего изучения вещества. Соли цинка в целом признаны безопасными в финальном отчёте 2024 года (Scott et al.).

Токсикологический профиль

При пероральном поглощении небольших количеств (как это происходит при использовании зубной пасты) ZnO малотоксичен. LD₅₀ для крыс при пероральном введении — более 5000 мг/кг. Цинк — эссенциальный микроэлемент, суточная потребность взрослого человека — 8–11 мг; зубная паста вносит пренебрежимо малый вклад в суточное потребление.

Дермальная и оральная сенсибилизация не описаны. Контактный дерматит на ZnO встречается крайне редко и, как правило, обусловлен примесями в сырье, а не самим соединением.

Наноформы: SCCS провёл специальную оценку нано-ZnO и установил, что при дермальном нанесении наночастицы не проникают через неповреждённую кожу системно. Для орального применения в наночастичной форме данных о системном всасывании меньше; поэтому большинство рецептур для массового рынка используют обычный (не нано) ZnO.

Взаимодействия

ZnO хорошо совместим с фторидами, абразивами и большинством сурфактантов. Не следует сочетать с высококонцентрированными хелаторами (EDTA), которые выводят ионы Zn²⁺ из матрицы пасты до контакта с зубами. Совместимость с нано-гидроксиапатитом — нейтральная: конкурентного взаимодействия нет, оба ингредиента работают независимо.

Позиция QDRO

QDRO использует оксид цинка в отдельных формулах как вспомогательный антибактериальный и дезодорирующий агент — прежде всего в составах, где нужно усилить контроль VSC без увеличения концентрации CPC или введения хлоргексидина.

Ключевая синергия: ZnO + цитрат цинка. Цитрат цинка хорошо растворим и обеспечивает быстрое высвобождение Zn²⁺ в нейтральной среде; ZnO добавляет медленно растворяющееся «депо» ионов и механический антибактериальный компонент через контакт частиц. В сочетании два источника цинка дают более продолжительный эффект, чем каждый по отдельности.

QDRO не использует нано-форму ZnO в потребительских продуктах ввиду отсутствия полного массива данных о биодоступности при оральном применении.

---

Источники:

• Kashibuchi N et al. (2021). Mechanism of Action of Zinc Oxide Nanoparticles as an Antibacterial Agent Against Streptococcus mutans. Biomolecules. PMID: 39766327
• Freires IA et al. (2018). A systematic review on antibacterial activity of zinc against Streptococcus mutans. Eur J Dent. PMID: 30202164
• Brunette DM et al. (2018). Two mechanisms of oral malodor inhibition by zinc ions. Oral Dis. PMID: 29364345
• Young A et al. (2003). Inhibition of orally produced volatile sulfur compounds by zinc, chlorhexidine or cetylpyridinium chloride — effect of concentration. Eur J Oral Sci. PMID: 12974683
• Deng F et al. (2024). Effects of Toothpaste Containing 2% Zinc Citrate on Gingival Health and Three Related Bacteria — A Randomized Double-Blind Study. J Periodontol. PMID: 39497343