Skip to Content

Рентгеноспектральный анализ в изучении структуры эмали на этапах ее формирования и вторичной минерализации

ID: 2015-11-5-A-5470
Оригинальная статья (свободная структура)
Частное высшее учебное заведение «Киевский медицинский университет УАНМ» (Киев, Украина), кафедра детской терапевтической стоматологии и профилактики стоматологических заболеваний; * Институт металлофизики имени Г.В. Курдюмова Национальной академии наук Украины (Киев)

Резюме

нет

Ключевые слова

рентгеноспектральный анализ, эмаль, вторичная минерализация

Статья

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 %, С4- − у 13,89 %, S2- – 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 %, С4- − в 13,9 %, S2- – 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.

Литература

  1. Боровский Е.В. Содержание Са и Р в эмали в различные периоды после прорезывания зубов / Е.В. Боровский, Е.В. Позюкова // Стоматология. – 1985. − № 5. – С. 29 − 31.
  2. Вавилова Т.П. Биохимия тканей и жидкостей полости рта: учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. — М: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — 250 с.
  3. Егорова Н.М. Сравнительная оценка морфологии и химической структуры зубов человека и бобра (клинико-экспериментальное исследование): дис... кандидата мед. наук : спец. 14.01.14 «Стоматология» / Егорова Наталия Михайловна. −  Воронеж, 2011. −   96 с.
  4. Ковальчук И. A. Влияние патологии беремен­ности на пораженность зубов кариесом у детей / И. A. Ковальчук, Е. В. Удовицкая // Стоматоло­гия. − 1986. − Т. 65, № 6. − С.15 – 16.
  5. Кравец Т.П. Кальций и фтор: какой из них наиболее для зубов ценен? / Т.П. Кравец // Стоматолог. – 2004. − № 10. – С. 19−23.
  6. Леонтьев В.К. Белки минерализованных тканей здоровых зубов и при кариесе:  автореф. дис. на соискание ученой степени канд. мед. наук: спец. 14.01.21 «Стоматология» / В.К. Леонтьев. − Омск, 1968. − 17 с.
  7. Николенко В. Н. Дентотипы прорезывания постоянных зубов: новый подход к индивидуально-типологической оценке процесса / В. Н. Николенко, Н. В. Булкина, Е. Н. Полосухина //  Саратовский научно-медицинский журнал. ‒ 2007. – Т. 3, № 4. – С. 77 – 78.
  8. Ньюман У. Минеральный обмен кости / У. Ньюман, М. Ньюман. − М.: Наука, 1961. − 268 с.
  9. Сафонова Ю.С. Комплексний аналіз показників щільності та мінерального складу твердих тканин коренів молочних зубів впродовж їхнього розвитку / Ю.С. Сафонова // Вісн. морфології. −  2009. −  № 15 (2). −  С. 366−368.
  10. Хоменко Л.А. Клинико-лабораторная оценка эффективности лечебно-профилактических зубных паст в профилактике кариеса / Л.А. Хоменко, Г.В. Сороченко // Саратовский научно-медицинский журнал. ‒ 2011. ‒ Т. 7, № 1 (приложение). ‒ С. 202 ‒ 206.
  11. Шумилович Б. Р. Состояние минерального обмена эмали в зависимости от способа препарирования твердых тканей зуба при лечении кариеса / Б. Р. Шумилович, Д. Е. Суетенков // Стоматология детского возраста и профилактики. – 2008. – Т. 7, № 3. – С. 6 – 9.
  12. Carlén A. Composition of pellicles formed in vivo on tooth surfaces in different parts of the dentition, and in vitro on hydroxyapatite / [Carlén A., Börjesson A. C., Nikdel K., Olsson J.] // Caries Res. – 1998. – Vol. 32, № 6. − P. 447 – 455.
  13. Hellwig E. Systemic versus topical fluoride / E. Hellwig, A. Lennon // Caries research. − 2004. – № 38 (3). − Р. 258 – 262.
  14. Kierdorf U. Fluoride-induced developmental changes in enamel and dentine of European roe deer (Capreolus capreolus L.) as a result of environmental pollution / U. Kierdorf, H. Kierdorf, O. Fejerskov // Arch. of Оral biology. − 1993. − № 38 (12). − Р. 1071 − 1081.
  15. Matrix and mineral changes during enamel maturation / [Robinson C., Briggs H. D., Atkinson P. J., Weatherell J. A.] // Journ. Dent. Res. − 1979. − Vol. 58 (Mar.). – P. 871 – 880.

Таблицы

Таблица 1.Результаты исследования химического состава эмали постоянных зубов методом EDS

Количественный состав образцов

Химический элемент

Количество исследуемых образцов

Количество образцов имеющих химический  элемент

Качественный состав образцов, %

абс.

к-сть

%

Атомный

O

36

36

100

61,48±9,68

F

36

11

30,56

0,97±0,40

Na

36

36

100

0,85±1,34

Cl

36

36

100

0,58±0,66

Ca

36

36

100

18,87±6,28

 

36

36

100

13,45±3,44

Са/Р

     

1,40

Mg

36

23

63,89

0,14±0,10

 

36

3

8,33

0,76±0,12

С

36

5

13,89

31,08±16,91

Весовой

O

36

36

100

44,05 ±8,77

F

36

11

30,56

0,83±0,38

Na

36

36

100

0,84±1,23

Cl

36

36

100

0,89±0,94

Ca

36

36

100

32,67±8,07

 

36

36

100

17,84±4,10

Mg

36

23

63,89

0,15±0,11

 

36

3

8,33

1,14±0,29

С

36

5

13,89

21,33±13,68

5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика