Pirofosfato tetrasodico (Tetrasodium Pyrophosphate) è un componente chimico utilizzato in vari settori, tra cui l'industria alimentare, la cura dentale e la produzione di detergenti.

Il nome definisce la struttura della molecola:

• Pirofosfato si riferisce a un sale o estere dell'acido pirofosforico. Il pirofosfato è composto da due unità di fosfato legate insieme. È noto per la sua capacità di legare i metalli pesanti e per le sue proprietà emulsionanti e stabilizzanti.
• Tetrasodio indica la presenza di quattro atomi di sodio nel composto. Il sodio è un elemento chimico che, in questo contesto, è legato ad altri elementi per formare il composto.

Il procedimento di sintesi si svolge in diverse fasi:

• Preparazione delle materie prime. Le materie prime per la sintesi del pirofosfato tetrasodico sono il carbonato di sodio e l'acido fosforico.
• Reazione chimica. Il carbonato di sodio entra in reazione con acido fosforico per produrre fosfato di sodio, viene poi riscaldato per produrre pirofosfato di sodio, che viene ulteriormente messo in reazione con idrossido di sodio per produrre pirofosfato tetrasodico.
• Cristallizzazione e purificazione. La soluzione risultante viene lasciata raffreddare, causando la cristallizzazione del pirofosfato tetrasodico dalla soluzione. I cristalli vengono poi raccolti e lavati per rimuovere eventuali impurità.
• Essiccazione e confezionamento. Il pirofosfato tetrasodico purificato viene essiccato ed è pronto per la commercializzazione.

Si presenta in forma di polvere bianca.

A cosa serve e dove si usa

Il Pirofosfato tetrasodico è comunemente utilizzato come agente lievitante in prodotti da forno, come stabilizzante in prodotti caseari, e come agente chelante in detergenti e prodotti per l'igiene orale. Ha anche applicazioni nell'industria della ceramica e del trattamento delle acque.

• addolcitore d'acqua
• stabilizzatore del pH o fattore di acidità
• detergente di metalli
• integratore alimentare
• emulsionante in cosmetici
• detergente in saponi
• detergente nel lavaggio della lana
• antitartaro e antimicrobico nei dentifrici

Medicina

Il pirofosfato, sequestrando il sangue nel corpo, è un potente mitogeno, in grado di stimolare la proliferazione in più tipi di cellule e un partecipante critico nella mineralizzazione ossea (1). 

La cavità orale umana comprende un ecosistema molto complesso che può ospitare diverse specie di microrganismi nei tessuti. La rimozione meccanica del biofilm orale, che include la spazzolatura dei denti, la raschiatura della lingua e il filo interdentale, sono considerati il metodo più efficace di igiene orale, riducendo significativamente la carica microbica nella cavità orale.  Per quanto riguarda il filo interdentale contenente  medicamenti anti-carie, gengivite e agenti antiplacca, esiste una gamma crescente di prodotti.  Il filo interdentale testurizzato in nylon e il filo interdentale impigliato in polipropilene si possono trovare comunemente per l'igiene orale; entrambi possono avere agenti antimicrobici aggiunti  (come triclosan, clorexidina e pirofosfato di tetrasodio) per ridurre la colonizzazione microbica nel solco subgengivale e negli spazi interprossimali (2).

Alcuni dentifrici che contengono nelle loro composizioni agenti antitartaro come il pirofosfato, possono fornire una riduzione della formazione di biofilm di circa il 15% rispetto ai dentifrici senza questo principio attivo (3).

Alimentazione

Il Pirofosfato acido di sodio è utilizzato in prodotti carnei trasformati, come emulsionante in formaggi, e come conservante del colore nei prodotti di soia. Dal punto di vista della tossicità, non è emerso alcun pericolo per la salute alla dose di 2000 mg/kg (4).

Cosmetica

Agente antiagglomerante. Agevola il flusso libero e previene ed impedisce l'aggregazione o l'agglomeramento delle sostanze presenti in una formulazione riducendo la tendenza di alcune particelle ad aderire tra loro.

Agente tampone. E' un ingrediente che può portare una soluzione alcalina o acida a un determinato livello di pH e impedirne la modifica, in pratica uno stabilizzatore di pH che può resistere efficacemente all’instabilità ed all'eventuale cambiamento del pH.

Agente chelante. Ha la funzione di evitare reazioni instabili e migliorare la biodisponibilità di componenti chimici all'interno di un prodotto, elimina i cationi di calcio e magnesio che possono causare una velatura nei liquidi limpidi.

Agente per l'igiene orale. Questo ingrediente può essere inserito nella cavità orale di  per migliorare e/o mantenerne l'igiene orale e la salute, per prevenire o migliorare un disturbo dei denti, gengive,  mucosa. Fornisce effetti cosmetici alla cavità orale come protettivo, detergente, deodorante.

Applicazioni commerciali

Industria alimentare. Utilizzato come agente lievitante in prodotti da forno.

Produzione di gelatina. Aiuta a migliorare la consistenza e la stabilità delle gelatine.

Prodotti dentali. Aggiunto ai dentifrici come agente tartarico.

Detersivi. Usato in detergenti per la sua capacità di rimuovere e sospendere la sporcizia.

Industria delle ceramiche. Impiegato nella produzione di ceramiche per migliorare le proprietà fisiche.

Applicazioni Mediche

Ossigenazione dei tessuti. In alcuni casi, può essere usato come chelante per facilitare l'ossigenazione dei tessuti.

• Formula molecolare  Na₄O₇P₂
• Peso molecolare  265.9
• CAS  7722-88-5
• EC number   231-767-1

Sinonimi:

• Pirofosfato tetrasodico
• Sodium pyrophosphate
• TSPP
• Tetrasodio difosfato
• Tetrasodium diphosphate

Bibliografia____________________________________________________________________

(1) Pujari-Palmer M, Pujari-Palmer S, Lu X, Lind T, Melhus H, Engstrand T, Karlsson-Ott M, Engqvist H. Pyrophosphate Stimulates Differentiation, Matrix Gene Expression and Alkaline Phosphatase Activity in Osteoblasts.  PLoS One. 2016 Oct 4;11(10):e0163530. doi:10.1371/journal.pone.0163530. 

Abstract. Pyrophosphate is a potent mitogen, capable of stimulating proliferation in multiple cell types, and a critical participant in bone mineralization. Pyrophosphate can also affect the resorption rate and bioactivity of orthopedic ceramics. The present study investigated whether calcium pyrophosphate affected proliferation, differentiation and gene expression in early (MC3T3 pre-osteoblast) and late stage (SAOS-2 osteosarcoma) osteoblasts. Pyrophosphate stimulated peak alkaline phosphatase activity by 50% and 150% at 100μM and 0.1μM in MC3T3, and by 40% in SAOS-2. The expression of differentiation markers collagen 1 (COL1), alkaline phosphatase (ALP), osteopontin (OPN), and osteocalcin (OCN) were increased by an average of 1.5, 2, 2 and 3 fold, by high concentrations of sodium pyrophosphate (100μM) after 7 days of exposure in MC3T3. COX-2 and ANK expression did not differ significantly from controls in either treatment group. Though both high and low concentrations of pyrophosphate stimulate ALP activity, only high concentrations (100μM) stimulated osteogenic gene expression. Pyrophosphate did not affect proliferation in either cell type. The results of this study confirm that chronic exposure to pyrophosphate exerts a physiological effect upon osteoblast differentiation and ALP activity, specifically by stimulating osteoblast differentiation markers and extracellular matrix gene expression.

(2) Pedrazzi V, Corsi LP, Pedrazzi H, Netto EI, Nascimento Cd, Issa JP. Clinical evaluation of residual tetrasodium pyrophosphate released from two different anticalculus flosses. Braz Dent J. 2015 Mar-Apr;26(2):116-20. doi: 10.1590/0103-6440201300093. 

Abstract. The aim of this study was to compare the residual content of tetrasodium pyrophosphate released by two different anticalculus dental flosses (Reach PP®--entangled polypropylene floss and Reach NT®--texturized nylon) in the oral cavity. Ten healthy individuals (aged between 18 and 30 years) were enrolled in this randomized crossover clinical investigation. Participants received instructions on daily dental flossing and the interventions were randomly performed in 2 different groups (NT or PP) of five individuals each according to the dental flosses. Individuals were instructed to use each dental floss with a total of six slides on the two interproximal aspects of target teeth (3 slides on each interproximal aspect). A washout period of one week was used before start flossing interventions and after each type of dental floss to prevent any bias related to the exposure to any product that contained the active ingredient. Samples were collected by #35 sterilized absorbent paper points from interdental fluid after flossing and assessed by ion chromatography. The levels of residual tetrasodium pyrophosphate were evaluated by means of binomial generalized linear model proportions and canonical link function. Both dental flosses were effective in tetrasodium pyrophosphate release at therapeutic levels in the interdental gingival crevicular fluid for a period of up to 2 h after use. No significant differences were found between both groups (p>0.05). It may be concluded that both material composition and physical structure of the new dental floss did not affect the release or the maintenance of anticalculus agent at therapeutic levels for a period of up to 2 h after single use.

(3) Grossman E, Hou L, Bollmer BW, Court LK, Mcclary JM, Bennett S, et al.. Triclosan/pyrophosphate dentifrice: dental plaque and gingivitis effects in a 6 month randomized controlled clinical study. J Clin Dent 2002;13:149-157.

Abstract. A double-blind, parallel, randomized and controlled clinical trial was conducted on 186 subjects over six months to assess the effects of a 0.28% triclosan/5% pyrophosphate (with NaF/silica) dentifrice on dental plaque and gingivitis as compared to a NaF/silica negative control dentifrice. An initial examination was performed to assess the health of the oral soft and hard tissues and to measure plaque (by Turesky modified Quigley-Hein Plaque Index), gingivitis (by Löe-Silness Gingival and Ainamo and Bay Gingival Bleeding [GBI] indices). Only those subjects with a GBI score > or = 5 were accepted into the study. Each enrolled subject received an oral prophylaxis and was requested to brush and floss twice per day with the negative control NaF/silica dentifrice. After one month, the subjects were recalled and a baseline examination was performed for each of the previously described parameters. Following the baseline examination, the subjects received another oral prophylaxis. The subjects were then separated by gender and by baseline GBI scores of < or = 7 or > 7 and arrayed by the changes in GBI bleeding sites from initial to baseline. Within strata, subjects were randomly assigned to brush twice per day with either the triclosan/pyrophosphate dentifrice or the negative control dentifrice. The subjects were subsequently examined for all of the above-described parameters following use of the test dentifrices for five weeks, three and six months. The data generated in this trial were analyzed using an analysis of covariance on all indices for all subjects completing the examinations. The results from this study demonstrated that the use of the triclosan/pyrophosphate dentifrice resulted in statistically significant reductions of dental plaque compared to the control by 10% (p < 0.05), 15.4% (p < 0.01) and 13.9% (p < 0.01) at five weeks, three and six months, respectively. However, there were no statistically significant differences between the test dentifrices for any of the gingivitis or gingival bleeding evaluations throughout the study. Based on 1) the fact that subjects possessed plaque-induced gingivitis in this clinical study, 2) the similarity in the magnitude of the plaque reductions observed from the triclosan/pyrophosphate dentifrice relative to those reported for other triclosan-containing dentifrices, 3) the similarity in the dose of triclosan relative to other triclosan dentifrices, and 4) the reported magnitude of gingivitis reductions from other triclosan-containing dentifrices, these findings were unexpected. Possible explanations of these results are that the triclosan/pyrophosphate dentifrice may be uniquely different from other triclosan dentifrices relative to its effects on gingivitis, or alternatively, the clinical design utilized here may not be optimized for triclosan/pyrophosphate dentifrice.

(4) Dong Seok Seo, Min Kwon, Ha Jung Sung, Cheol Beom Park Acute Oral or Dermal and Repeated Dose 90-Day Oral Toxicity of Tetrasodium Pyrophosphate in Spraque Dawley (SD) Rats  Environ Health Toxicol. 2011;26:e2011014. doi: 10.5620/eht.2011.26.e2011014. 

Abstract. Objectives: Tetrasodium pyrophosphate (TSP) is used in processed meat products, as an emulsifier in cheese, and as a color preservative in soybean paste. However, little is known about its toxicity. This study was conducted to investigate the potential acute and repeated dose toxicity of TSP in Spraque Dawley (SD) rats.....Conclusions: Based on the results, TSP is unclassified according to the Globally Harmonization System, with an LD(50) value of over 2,000 mg/kg. The no observed effect level (NOEL) and no observed adverse effect level (NOAEL) were 250 and 500 mg/kg /day respectively and the target organ appears to be the kidney.