牙膏的化学成分是通过查阅字典和科普知识数据来分类的
在牙膏问世之前，人们用牙粉刷牙。牙粉是碳酸钙和肥皂粉的混合物。它的功能是保持牙齿清洁和去除污渍。牙粉的高pH值会导致口腔组织发炎。第二次世界大战后，具有治疗作用的牙膏相继上市。特别是，用合成洗涤剂月桂酰肌氨酸钠代替肥皂的牙膏受到公众的青睐。这种清洁剂不仅能显著减轻口腔炎症，还能使牙膏散发出香味，抑制导致蛀牙的菌斑酸。
氟化物用于预防和治疗龋齿
20世纪50年代初，一些流行病学研究指出氟化物可以预防龋齿。因此，在1955年，添加了含氟化亚锡（SNF2）的牙膏。后来，单氟磷酸钠（MFP）取代了氟化亚锡，成为世界上研究最广泛的氟化物。如今，为预防龋齿而添加到牙膏中的氟化物还包括氟化钠和氟化胺。专家们普遍认为，当提供的氟离子浓度相等时，所有这些氟化物在预防龋齿方******有相同的效果。龋齿是由牙釉质脱矿或牙釉质下的牙本质引起的。脱矿是指有机酸渗透到牙釉质表面，溶解矿物质mdash-羟基磷灰石。这些酸在葡萄糖代谢或可发酵碳水化合物代谢期间由口腔细菌释放。由于细菌在牙齿表面形成一层粘附膜，即牙菌斑（或牙菌斑），细菌产生的酸可以与牙齿表面长期紧密接触。因此，羟基磷灰石被酸溶解，生成磷酸氢离子和钙离子，这些离子扩散出牙齿，被唾液冲走
。然而，即使脱矿酸存在于牙齿表面的菌斑中，也有证据表明龋齿始于牙齿的釉质表面之下。
饮用水、食品和牙膏中的氟离子会与羟基磷灰石反应形成氟磷灰石
溶解度研究表明，氟磷灰石比羟基磷灰石更耐酸蚀。根据研究，牙釉质表层60μm厚的氟磷灰石含量是牙釉质内层的10倍。细菌分泌的酸通过小孔进入牙齿的珐琅质，导致牙齿内层脱矿，含氟磷灰石较少。在X射线照片上，矿化的地下区域显示一个不透明的白点。临床观察表明，含氟牙膏可通过沉积氟磷灰石使白斑再矿化。氟离子还可以减少蛀牙，因为它在磷灰石的晶体结构中比较大的羟基离子更匹配，并且可以抑制口腔细菌的产酸。含氟牙膏为全世界数千万人减少了龋齿，并延长了他们的牙齿寿命。然而，不幸的是，老年人会出现牙龈萎缩，暴露牙根，这会增加牙根表面的龋齿数量。这种龋齿可以通过使用含氟牙膏，然后让医生涂抹一种含氟胶水来阻止。
预防牙齿过敏
牙膏化学的第二个进展是预防牙齿过敏引起的疼痛。牙本质过敏症是由于热、渗透、冲击或吸入空气刺激暴露的牙本质（羟基磷灰石和胶原）表面而引起的疼痛。根部通常覆盖着牙龈。但当牙龈萎缩时，牙龈下的牙根就会暴露出来。由于牙本质的生长，覆盖在牙根表面的薄牙骨质外层会暴露出来。食物和口腔细菌的酸性会使牙骨质表面的牙本质微孔或小管打开，导致过敏。牙骨质小管充满液体。冷和热的刺激会使液体的热量上升和收缩，刺激其下方的牙髓神经，引起疼痛。含有钾和锶盐的牙膏可以起到预防治疗的作用。锶盐可以封闭开口的毛孔以防止疼痛。据研究，硝酸钾等药物可以改变牙髓神经的兴奋阈值，降低神经活动。同时含有硝酸钾和含氟共聚物的牙膏能够很好地粘附在牙齿表面，可以起到这种作用。从电子显微镜照片可以看出，用这种牙膏进行的体外试验确实关闭了打开的牙本质小管。这种治疗在2-4周后将产生显著效果。因此，仍然有必要寻找一种速效材料来防止牙齿过敏。
去除牙垢
含氟牙膏在预防和治疗龋齿方面的成功已将药物牙膏的研究重点转移到其他问题上，例如如何防止牙垢在牙齿表面形成。酒石，又称结石，主要由CA3（PO4）2和middot2h2o组成。据美国国家牙科疾病预防控制研究所（National Institute of dental disease control and prevention）的数据，34%的学龄儿童和20%-30%的成年人的牙垢位于牙龈线以上，而60%-65%的成年人的牙垢位于牙龈线以下。如今，去除牙垢的唯一方法仍然是机械刮除，这既耗时又痛苦。
令人惊讶的是，磷酸钙沉积只发生在口腔中。尽管许多人体体液，如血液、唾液和其他分泌物中都含有饱和的钙和磷酸盐，但其中一个原因可能是其他体液中含有一种天然抑制剂，可防止磷酸钙沉积。
早在1923年，罗伯特·罗宾逊就提出了一项声明，即防止磷酸钙沉积的天然抑制剂是磷酸葡萄糖酯等磷酸酯。然而，这一声明后来没有得到证实。20世纪60年代初，赫伯特·弗莱什（Herbert fleish）和沃尔特·纽曼（Walter Neuman）指出，含有P-O-P键的焦磷酸盐是磷酸钙晶体生长的抑制剂。苏黎世的汉斯·穆勒曼（Hans muhlemann）对焦磷酸盐盐水或锭剂的应用进行了大量研究，发现效果非常小。他指出，这是因为该化合物被口腔细菌产生的磷酸酶分解，这些磷酸酶包括焦磷酸酶、碱金属磷酸酶和酸性磷酸酶。研究表明，用P-C-P取代P-O-P的焦磷酸盐类似物更稳定，但不幸的是，它们会干扰人体骨骼生长，无法付诸实践。因此，研究人员一直致力于开发安全有效的酶抑制剂，以防止焦磷酸盐分解。早期研究表明，氟离子可以抑制酸性磷酸酶和焦磷酸酶，但不能有效抑制碱金属磷酸酶。最近的研究指出，除非碱金属磷酸酶被抑制，否则会形成酒石。酶活性越高，酒石形成的趋势越强。直到去年，才开发出一种有效的碱金属磷酸酶抑制剂&mdash乙烯基甲醚和马来酸共聚物（PVM/MA）
。这种聚合物还具有以下优良的生活质量：它是安全的，因为它已被用作牙科粘合剂，其在口腔中的保留时间与焦磷酸盐相同，甚至更长。这种聚合物能很好地粘附在潮湿的牙齿表面。核磁共振研究表明，该聚合物能与碱金属磷酸酶活性中心的Zn2+和Mg2+离子螯合。临床研究表明，焦磷酸盐、聚合物和氟化物的组合是人体酒石的有效抑制剂，使用3个月后可减少30%-50%的酒石。为什么这种混合物能抑制酒石的形成？这是因为唾液是钙和磷酸盐的来源。当这些离子到达牙菌斑或表面时，会形成牙垢种子，在形成成熟的羟基磷灰石晶体之前，牙垢种子将生长到50 nm的临界尺寸。牙垢的化学成分与牙齿的化学成分相似，因此不可能用化学方法溶解。在牙膏中加入焦磷酸盐、共聚物和氟化钠后，它们会攻击酒石的晶种，并将其溶解以回收磷酸钙。现在，这种混合物被添加到世界各地的牙膏中，以防止牙垢的形成。此外，在牙膏中添加锌盐也可以防止牙垢。它们可以取代磷酸钙中的钙，抑制酒石晶体的生长。
杀菌剂
牙膏化学的第四个方面是杀菌剂的问题。早在1683年，安东尼·范·列文虎克就第一个指出口腔中存在细菌。口腔细菌形成的牙菌斑具有高度有序的结构，每克含有1012个浓缩细菌，以及多糖、磷脂和蛋白质。虽然细菌通常不会伤害牙齿组织，但它们的产品会引起病理变化。1890年，牙科微生物学之父W.D.mi11er指出，为了达到预防和治疗牙科疾病的目的，应该使用杀菌剂来杀死口腔中的细菌。过去牙膏中添加的杀菌剂品种包括抗生素、防腐剂和消炎药，但效果不好，且有明显的副作用。总之，他说，它们会扰乱口腔微生物的正常生态环境。事实上，如果你每天刷牙两次，99%的细菌将被清除