Введение. Резистентность к кариесу зубов (КЗ) обеспечивается правильной закладкой и формированием зачатков зубов, физиологическим развитием твердых тканей зуба [4, 12]. Одним из условий устойчивости зубов к кариесу есть формирование полноценной структуры эмали, которое начинается с образования белковой матрицы и заканчивается минерализацией эмали. Огромное значение имеет процесс минерализации, полноценность которой обеспечивает правильно сформированный белковый матрикс [6, 8, 15]. Изменения элементного состава зубов позволяет выявить нарушения обмена веществ в процессе развития зубов  после прорезывания [13, 14] в связи с чем, изучение химического состава поверхностных слоев эмали в этих зубов является актуальным.

Целью нашего исследования было определить in vitro степень зрелости эмали постоянных зубов и исследовать содержание микроэлементов в её поверхностных слоях.

Объект и методы исследования. Исследование поверхностей зубов с помощью растровой электронной микроскопии проводились на базе института металлофизики имени Г. В. Курдюмова с использованием оборудования при содействии японской компании TOKYO BOEKI CIS LTD (производства «Jeol», Япония). Для определения микроэлементного состава показательным и точным является метод электронно-дисперсионной рентгеновской спектроскопии. Материалом для исследования были постоянные третьи моляры детей от 16 до 18 лет. Был исследован 51 не прорезавшийся интактный постоянный третий моляр, который находился на этапе роста корней в длину. Критериями выбора постоянных третьих моляров было: сходство этапов развития и морфологии с постоянными первыми молярами у детей 6 лет, возможность получения материала для исследования, а именно удалённых зубов по ортодонтическим показаниям. Удаленные зубы промывались дистиллированной водой в течение трех минут. Все образцы хранились в плотно закрытых резервуарах (10 % раствор стрептомицина) при температуре (+2 ... + 4)° С в течение двух дней.

Через два дня исследуемые образцы готовили к определению микроэлементного состава методом электронно-дисперсионной рентгеновской спектроскопии. Содержание химических элементов в поверхностном слое эмали постоянного зуба определяли в зоне экватора, бугорковой и пришеечной. Размер участков исследуемой поверхности эмали был от 50х50 мкм до 250х250 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Участок исследования незрелой эмали постоянного зуба в рентген-дисперсионном спектральном анализаторе INCA Energy 450.

Содержание химических элементов в поверхностном слое эмали постоянного зуба и исходный уровень минерализации каждого образца определяли с помощью рентгеновского характеристического спектра (рис. 2).

Рис. 2. Рентгеновский характеристический спектр поверхностного слоя эмали постоянного зуба.

При исследовании поверхности эмали зубов были определены оптимальные режимы увеличения (х100, х500, х1000, х3000) (рис. 3-6).

Рис. 3. Незрелая эмаль постоянного зуба. Увеличение х100.

Рис. 4. Незрелая эмаль постоянного зуба. Увеличение х500.

Рис. 5. Незрелая эмаль постоянного зуба. Увеличение х1000.

Рис. 6. Незрелая эмаль постоянного зуба. Увеличение х3000.

Результаты и их обсуждение. При изучении химического состава эмали зубов методом EDS в наших исследованиях определены похожие показатели весового содержания микроэлементов (%):Са²⁺=32,67±8,07; Р⁵⁺=17,84±4,10; Na⁺ =0,84±1,23; Mg²⁺=0,15±0,11 (табл. 1). Фактически мы получили результаты, при которых весовой кальций и магний имели тенденцию к снижению, а фосфор и натрий были в пределах нормы [9].

Анализируя атомарный химический состав эмали зубов, мы выяснили, что в 100 % образцов определялись кислород, натрий, хлор, кальций, фосфор. Элементы, Mg²⁺ находился в 63,89% образцов, F^- – у 30,56 %, С^4- − у 13,89 %, S^2- – у 8,33 % образцов. Содержание Са²⁺ составило 18,87±6,28 (атом. %), содержание Р⁵⁺ − 13,45±3,44 (атом. %). Выходной уровень минерализации по атомным (%) соотношением Са / Р составлял 1,40 и находился ближе к нижней границе (1,33), после которой наблюдаются необратимые изменения в структуре эмали [2]. Был выявлен более низкий коэффициент Са / Р, чем средние значения для эмали зубов человека [1]. Это показывает, то что эмаль зубов, которые  не прорезались или только прорезались, является незрелой.

В то же время установлено, что на прочность тканей зубов оказывает влияние  не только оптимальное соотношение основных микроэлементов, таких как кальций и фосфор, а и увеличение количества магния, натрия, калия, кремния и снижение содержания серы и хлора [3, 5].

Вывод. Атомарный химический состав поверхности эмали зубов дал возможность исследовать электронно-дисперсионный спектральный анализ. Мы выяснили, что в 100% образцов встречались такие химические элементы O²⁺, Na⁺, Cl^-, Са²⁺, Р⁵⁺;  Mg²⁺  содержался в 63,9 % образцов, F^- – в 30,6 %, С^4- − в 13,9 %, S^2- – в 8,3 % образцов. Содержание Са²⁺ составило 18,8±6,28 (атом. %). Содержание Р⁵⁺ − 13,45±3,44 (атом. %). Выходной уровень минерализации по атомным (%) соотношением Са / Р составил 1,40 и находился ближе к нижней границе (1,33). Выявлено более низкий коэффициент Са / Р, чем средние значения для эмали зубов человека. Это показывает, что эмаль зубов, которые только прорезались, была незрелой. Полученные нами данные совпадают с результатами изучения содержания в эмали количества фтора, кальция и фосфора методом рентген фотоэлектронной спектроскопии, которым установили недостаточный уровень минерализации эмали постоянных зубов после прорезывания [10]. Наличие  на зубах зубного налета и действие других кариесогених факторов особенно в этот период очень опасные, что указывает на необходимость разработки и проведения профилактических мероприятий, в частности экзогенных, направленных на ускоренную минерализацию незрелой эмали постоянных зубов.

Определение химического состава незрелой эмали постоянных зубов методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией является точным и объективным. С помощью этого метода можно достоверно вычислить значение Са / Р коэффициента поверхности эмали постоянных зубов, и таким образом определить степень зрелости эмали этих зубов.