CC BY
20
Применение атомной силовой микроскопии в оценке морфоструктурных изменений при повышенной стираемости зубов
Ю. В. Мандра, кандидат медицинских наук, доцент, зав. кафедрой пропедевтики и физиотерапии стоматологических заболеваний Уральской государственной медицинской академии Екатеринбург
Г. И. Ронь, доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой терапевтической стоматологии Уральской государственной медицинской академии Екатеринбург
С. Л. Вотяков, доктор геолого-минералогических наук, профессор, член-корреспондент РАН, зав. лабораторией физико-химических методов исследования Института геологии и геохимии Уральского отделения Академии наук РФ Екатеринбург
Д. В. Киселева, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Института геологии и геохимии Уральского отделения Академии наук РФ Екатеринбург
Изменения морфологического строения зуба при патологических процессах существенно влияют на резистентность эмали, ее стойкость к воздействию неблагоприятных факторов. Это отражается на долговечности пломбы, маргинальной адаптации, соответствии реставрационной работы клиническим и эстетическим оценочным критериям. Количественные и качественные показатели микро- и наноструктуры твердых тканей зубов, а также процессы, происходящие в эмали и дентине при повышенной стираемости, на сегодняшний день практически не изучены. Не обнаружено в доступной литературе и работ, обосновывающих выбор пломбировочных материалов при реставрации зубов, подверженных повышенной стираемости [2, 4, 7].
Можно предположить, что появление нанонапол-ненных адгезивных систем и композитных материалов (ADPER Single bond 2 - Filtek Supreme XT // 3M ESPE, Prime&Bond NT - EstetX Improved// Dentsply), способных взаимодействовать с тканями зуба и встраиваться в их структуру на наноуровне, позволит решить данную проблему. Функциональные мономеры адгезивной системы вступают в реакцию с гидрокси-апатитом и формируют наноинтерактивную гибридную зону. Кроме того, нанонаполненные материалы, имея достаточную прочность к окклюзионной нагрузке, позволяют сохранить полировочный блеск реставрации в
течение длительного времени, воспроизвести анатомические особенности, цветовые нюансы и прозрачность твердых тканей зуба [1, 3, 5].
В этом аспекте нам представляется актуальной интегральная оценка морфологических особенностей строения твердых тканей зубов при повышенной их стираемости с применением современных экспериментальных микроскопических методов исследования. Чаще всего для изучения структуры биосистем применяется электронная микроскопия. Просвечивающая электронная микроскопия использует волновые свойства движущихся электронов с целью получить изображения изучаемого объекта с высоким разрешением. С применением данного метода изучены особенности микроструктуры молочных и постоянных зубов у представителей различных возрастных групп [8, 9]. Сканирующая электронная микроскопия позволяет изучать биомолекулы в субнанометровом разрешении, так как поверхность образца исследуется с помощью очень тонкого луча диаметром всего в несколько ангстрем. Процесс формирования гибридной зоны при пломбировании различными композитными материалами и адгезивными системами изучен благодаря применению именно данной методики микроскопии [10].
Наиболее перспективным методом микроскопии, позволяющим получать изображения в атомном и наномет-ровом масштабе, на сегодняшний день является атомная силовая (АС), она же сканирующая зондовая микроскопия. АС-микроскопы генерируют изображения образца с высоким разрешением путем его сканирования с помощью микроскопических механических, электрических, оптических, тепловых и иных зондов. Зонд расположен на свободном конце миниатюрного канти-левера. Он измеряет слабые силы взаимодействия, возникающие между острием и поверхностью образца, определяя изменения в отражении лазерного луча. Изображение рельефа поверхности регистрируется с помощью подвижного пьезоэлектрического предметного столика, который перемещает либо образец над острием, либо острие над поверхностью образца. В генной инженерии АС-микроскопия используется для изучения структуры и физических свойств белков и ДНК человеческого организма. Сведений по применению данного метода для изучения морфологической структуры твердых тканей зуба при патологических процессах в доступной литературе мы не обнаружили [6].
Материалом для нашего экспериментального исследования послужили образцы 16 зубов (128 образцов) пациентов различных возрастных групп, проживающих в Уральском регионе и имеющих проявления повышенной стираемости зубов первой - третьей степени; контрольную группу составили образцы интак-тных зубов, удаленных по ортопедическим и ортодон-тическим показаниям.
Исследование микроструктуры и свойств поверхности эмали и дентина проводилось с использованием АС-микроскопии на приборе Explorer™ (фирма ThermoMicroscopes); изучались поверхности продольных сечений зубов толщиной 1-1,5 мм, подготовленные с использованием низкоскоростной бормашины и алмазного сепарационного диска; для шлифовки применялись гибкие абразивные диски.
АС-микроскопические исследования зубов выполнены на базе специализированной лаборатории Уральского государственного университета (руководитель - доктор физико-математических наук, профессор В. Я. Шур, г. Екатеринбург).
Оптическая электронная микроскопия выполнялась на электронно-зондовом микроанализаторе SX 100 (фирма Сатеса). Для проведения анализа специальные шашки с зафиксированными в эпоксидной смоле пришлифованными продольными сечениями зубов напылялись углеродом; анализ выполнен при ускоряющем напряжении 15 кВ и силе тока 40 нА; в качестве стандартных образцов использовались природные минералы - фтор- и хлорапатит, доломит, альбит и ангидрит. Микрофотографии различных участков зубных тканей получены в режиме вторичных электронов с напряжением 20 кВ.
Оптическая электронная микроскопия выполнена на базе Института геологии и геохимии УрО РАН (руководитель - доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН С. Л. Вотяков, г. Екатеринбург).
В образцах интактных резцов и резцов с повышенной стираемостью исследованы четыре основные зоны (рис. 1), хорошо выделяющиеся визуально и пред-
ленных зон в двух зубах, полученные в режиме микроскопии вторичных электронов, представлены на рис. 1 слева и справа (микроанализатор БХ 100). Видно, что зуб с повышенной стираемостью характеризуется неоднородной зернистой структурой плащевого дентина (рис. 1, б, участки 3-5); четко выделяется зона зарастания высокоминерализованным склерозированным дентином (рис. 1, б, участки 7, 8); видны различия в направлении роста кристаллов интактного околопульпар-ного дентина в зонах, непосредственно примыкающих к пульпарной камере (рис. 1, а, участки 8, 9).
На рис. 2 представлены фотографии, демонстрирующие особенности топологии (рельефа) поверхности интактных зубов и зубов с проявлениями повышенной стираемости, полученные с использованием АС-микроскопии. Дентин построен из основного вещества (колла-геновые фибриллы, минеральные фазы - гидроксиапа-титы, фосфаты, карбонаты, фториды кальция, склеивающее вещество - гиалуроновая кислота, гликозами-ногликаны), пронизыванного трубочками, в которых расположены отростки одонтобластов и окончания нервных волокон, проникающих из пульпы. Межка-нальцевое вещество наиболее высокоминерализовано, имеет высокую плотность и значительную твердость. Дентинные трубочки начинаются от внутренней поверхности дентина и доходят до эмалево-дентинной границы. В веществе дентина трубочки распределены неравномерно; во всех исследованных зубах наибольшее количество трубочек расположено в зоне, прилежащей к пульпе (околопульпарный дентин), а по мере удаления от пульпы их количество уменьшается. Все это достаточно наглядно представлено на фотогра-
Рис. 1. Точки опробования твердых тканей интактного зуба (а) и зуба с проявлениями стираемости первой степени (б) и микрофотографии отдельных зон зубов, полученные в режиме микроскопии вторичных электронов на микроанализаторе ЭХ 100. Пояснения - в тексте
ставляющие наибольший интерес в связи с происходящими в них изменениями при развитии процесса склерозирования: I - эмаль, II - поверхностный (плащевой) дентин, III - глубинный (околопульпарный) дентин, IV- новообразованный склерозированный дентин, формирующийся в полости зуба при повышенной его стираемости. Детальные изображения перечис-
фиях, полученных с использованием АС-микроскопии (рис. 2, 3).
В интактных зубах диаметр трубочек варьирует от 0,5 до 2,5 мкм, ширина межканальцевой зоны - от 4 до 8 мкм. Максимальный диаметр трубочек и максимальное количество самих трубочек обнаружены в околопульпарном дентине, минимальные значения - в
Рис. 2. Топография поверхности, полученная на оптическом (а, б) и АС-микроскопе (в -з) для интактного резца (а, в -д, зоны 1-3 соответственно) и резца с проявлениями повышенной стираемости первой степени (б, е - з, зоны 1-3 соответственно)
Рис. 3. Объемное изображение поверхности, полученное на АС-микроскопе для интактного резца (а, б, зона 3) и резца с проявлениями повышенной стираемости первой степени (в, зона 3)
поверхностных слоях дентина. В промежуточном слое плащевого дентина диаметр трубочек шире, чем в поверхностной зоне, но их количество меньше, чем в глубоком дентине. Поверхность дентина имеет неровные очертания вследствие выпуклостей и кратерообразных впадин; устья трубочек расположены, как правило, в центре этих впадин; стенки дентинных трубочек - неровные, что обусловлено выступанием отдельных на-нокристаллов минералов в их просвет, а также микропорами в стенках, служащими для обмена между трубочкой и межканальцевой зоной. По ходу трубочки имеются ответвления меньшего диаметра (см. рис. 2, в-д).
В зубах с проявлениями повышенной стираемости диаметр трубочек и их количество меньше как в поверхностном (в 3,8 раза), так и в среднем слое (в 2,2 раза); нечетко выражена ориентация трубочек, поверхность имеет уплощенный, сглаженный рельеф. Однородность структуры дентина связана, вероятнее всего, с включениями инородных веществ, пигментов, проникающих из полости рта через обнаженную поверхность дентина в фасетке стирания, а также с защитной функцией пульпы и активизацией синтеза заместительного (иррегулярного) дентина. Просвет поверхностных канальцев при этом уменьшается или даже полностью облитерируется. Расширяются зоны гиперминерализации вокруг дентинных трубочек, связанные с плотным расположением минеральных кристаллов
8
Проблемы стоматологии. 2008. № 4
и глобул, увеличивается микротвердость поверхностного слоя. В более глубоких слоях патологические изменения менее выражены. Строение дентина напоминает строение 2-го и 3-го слоя здорового дентина, однако просвет дентинных трубочек все же несколько меньше (до 0,5 мкм) (см. рис. 2,е — з).
Таким образом, экспериментально выявленные мор-фоструктурные изменения твердых тканей зубов свидетельствуют о необходимости дифференцированного подхода к эстетико-функциональной реставрации при повышенной стираемости и требуют обоснованного выбора реставрационных материалов.
Список использованной литературы
1. Дубова М. А., Салова А. В., Хиора Ж. П. Расширение возможностей эстетической реставрации зубов. Нанокомпозиты. СПб., 2005.
2. Каламкаров X. А. Ортопедическое лечение патологической стираемости твердых тканей зубов. М.: Мед. информ. агентство, 2004.
3. Ломиашвили Л. М„ АюповаЛ. Г., Махорин С. В. Художественная реставрация- это наука или искусство? // Маэстро стоматологии. 2002. №5. С. 84-90.
4. Макеева И. М„ Шелеметьева Г. Н„ Туркина А. Ю. Отдаленные результаты восстановления фронтальных зубов композитными материалами светового отверждения // Стоматология. 2002. №5. С. 41-44.
5. Николаев А. И., Цепов Л. М., Адамов П. Г. Физико-механические свойства современных пломбировочных материалов. «Сухой блеск» и прочность композитов//Маэстро стоматологии. 2003. №3. С. 28-32.
6. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем. М.: Техносфера, 2005.
7. Радлинский С. В. Восстановление длины передних зубов // Дент Арт. 2003. №1. С. 27-38.
8. Цимбалистов А. В., Пихур 0. Л., Франк-Каменецкая 0. В. и др. Результаты исследования морфологического строения, химического состава и параметров кристаллической решетки апатитов твердых тканей зубов // Институт стоматологии. 2004. №2. С. 60-63.
9. Elliott J. С. Calcium phosphate blomlnerals // Rev. In Mineralogy and Geochemistry. Phosphates / Editors M. J. Kohn, J. Rakovan, J. M. Hughes. 2002. Vol.48. P. 427-453.
10. Ogi K., Uno S„ Inoue T. et al. Новое слово в адгезивных технологиях. Эффективность G-Bond и наноинтерактивной зоны (NIZ) // Проблемы стоматологии. 2006. №3. С. 69-72.
Работа выполнена в рамках программы Президиума Российской академии наук ■«Фундаментальные науки - медицине», а также в рамках программы №18 фундаментальных исследований Президиума РАН «Происхождение и эволюция биосферы» и при финансовой поддержке РФФИ (грант 07-05-00097), гранта Президента РФ ■«Поддержка ведущих научных школ» НШ-4210.2006.5 и гранта Минобрнауки РНП.2.1.1.1840.
KerrHawe
cem
Standart Kit
Цемент для постоянной фиксации
любых видов конструкций:
Ф Коронок, мостов, вкладок, накладок
из металлокерамики, металлов, керамики, композитных материалов
Ф Всех видов штифтов и культевых накладок
ф Безметалловых конструкций на основе оксида циркония/аллюминия
maxqem
Самопротравливающийся самоадгезивный композитный цемент
сочник нашего вдохнов,
Ваша практика
Еойства и преимущества МахСет:
Отсутствуют ZSSb* «»**
•sr
! Великолепная аст^к» —оаь.
^ оттенков, имающ- высокую прорость
# даойное отмени, £
* Условиях ограниченного доступа света
показания к применению: фиксация коронок,
ООО «Дистрибьюторский и технический центр "Корал"»
191119, Санкт-Петербург, Звенигородская ул., 2/44-9, тел./факс: (812) 712-43-04, 327-21-77, {495) 737-09-33 www.coralspb.ru
