Высокоразрешающая характеристика реминерализации эмали с использованием времяпролётной масс-спектрометрии вторичных ионов и электронной микроскопии

Введение: Целью этого исследования in vitro было оценить пригодность времяпролётной масс-спектрометрии вторичных ионов высокого разрешения (ToF-SIMS) для визуализации изменений микроструктуры и химического состава поперечных срезов эмали человека в процессе лечения и циклов реминерализации искусственно созданных кариозных поражений под искусственным зубным налётом.

Методы: Лечение заключалось в нанесении дважды в день суспензий зубной пасты в воде, приготовленных из кремнезёмных зубных паст с NaF и содержанием фтора 0, 1100 или 5000 мкг/г. Кроме того, применяли суспензии, приготовленные из кремнезёмных зубных паст с фторидом олова (II) и содержанием фтора 1100 мкг/г; при этом в раствор для реминерализации добавляли 44Ca, чтобы с помощью ToF-SIMS отличить вновь образованный минерал и изучить включённые в него металлические примеси. На поперечных срезах эмали дополнительно исследовали микротвёрдость, проводили сканирующую электронную микроскопию и высокоразрешающую просвечивающую электронную микроскопию (HR-TEM).

Результаты: С помощью HR-TEM впервые удалось определить изменения кристалличности в процессе реминерализации; внутри одного поражения выявлены отчётливо различающиеся микроструктурные зоны. Химическое картирование методом ToF-SIMS показало, что фтор преимущественно присутствует в новом минеральном слое, но широко распределён по всему поражению, тогда как 44Ca в значительной степени ограничен реминерализующимся минералом. Оба вещества проникали в межпризменные пространства неповреждённой эмали, что свидетельствует о распространении кислотного повреждения в исходный минерал по мере углубления кариозного поражения. При исследовании методом HR-TEM в поражении выявлены различные области с характерными микро- и ультраструктурами. Важным результатом стало восстановление кристалличности после реминерализации, продемонстрированное с помощью HR-TEM. Наблюдаемая зависимость результатов от дозы фтора подтвердила способность этих методов высокого разрешения различать эффективность реминерализации.

Выводы: Совокупность результатов позволила получить новые данные, включая визуализацию путей проникновения фтора и кальция, а также разработать новые инструменты для изучения кариозного процесса.