Изменение морфологии поверхности дентина после обработки пастами с гидроксиапатитом и c наногидроксиапатитом кальция

Повышенная чувствительность зубов часто встречается в клинической практике и занимает одно из ведущих мест среди некариозных поражений зубов. В соответствии с гидродинамической теорией Brännström боль возникает из-за движения жидкости в дентинных канальцах в ответ на температурные, химические и механические раздражители [5]. Структура дентина в областях повышенной чувствительности зубов меняется: в этих участках обнаруживается большее число дентинных канальцев с бо`льшим диаметром [1, 4, 13, 14]. Для устранения боли при гиперчувствительности зубов предложено немало средств, способствующих обтурации дентинных канальцев или предотвращению передачи нервных импульсов [3, 7, 10]. Надежное запечатывание обнаженной поверхности дентина наиболее перспективно для быстрого и эффективного снижения гиперчувствительности дентина [7]. При этом происходит уменьшение или полное закупоривание просвета открытых дентинных канальцев, вследствие чего прекращается непосредственное воздействие на них внешних раздражающих факторов, и в них замедляется ток жидкости.

Гидроксиапатит (ГАП) - один из самых биосовместимых и биоактивных материалов [12] в связи с его сходством с минеральным составом зуба. Наноразмеры ГАП позволяют ожидать от него новых физических свойств [9], которые помогут усовершенствовать имеющиеся десенсибилизирующие средства, а также открыть новые возможности реминерализации на наноуровне [2, 8].

Цель данной работы - исследование изменений в дентине зубов при использовании содержащих ГАП и наногидроксиапатит (НГАП) паст, служащих для запечатывания открытых дентинных канальцев, а также сравнение эффекта обтурации ими дентинных канальцев по данным морфологического исследования с помощью сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии.

Исследование проводили на свежеудаленных зубах, разрезая их поперек хода дентинных канальцев. Полученный срез протравливали 37,5% ортофосфорной кислотой в течение 20 с с целью удаления смазанного слоя с поверхности дентина и открытия дентинных канальцев. Затем образцы для исследования помещали в 70% этиловый спирт и подвергали воздействию ультразвука в течение нескольких минут для дополнительного очищения от загрязнения. Одна часть среза каждого зуба подвергалась обработке пастой, содержащей НГАП (размер частиц - 20-60 нм), другая - пастой, содержащей обычный ГАП (размер частиц - 2-3 мкм). Обработка срезов проводилась путем нанесения паст с помощью микромотора на обнаженную поверхность дентина циркулярными щетками. Затем пасту смывали с поверхностей образцов, высушивали их в вакууме при давлении 10^–8 мм рт.ст. и напыляли на поверхность зуба золото. Отдельные образцы после нанесения паст оставляли во влажной среде и проводили их морфологическое исследование спустя 1 нед.

Микрофотографии поверхностей срезов зубов получали с помощью сканирующего электронного микроскопа TESCAN, модель MIRA 2 LMU («TESCAN», Чехия), оснащенного системой энергодисперсионного микроанализа INCA Energy («Oxford Instruments», Великобритания). Для определения рельефа поверхности применяли также атомно-силовой микроскоп Ntegra spectra (ЗАО «НТ-МДТ», Россия), принцип работы которого основан на регистрации силового взаимодействия между поверхностью исследуемого образца и наноразмерным кантилевером.

В ходе исследования были получены 57 электронных микрофотографий с изображением микроструктур поверхностей дентина, обработанных 2 видами паст. После протравливания дентина ортофосфорной кислотой и удаления таким образом с его поверхности смазанного слоя стали видны открытые дентинные канальцы в виде округлых пор (см. рис. 1, а).

При изучении электронных микрофотографий обработанных пастами образцов дентина, после их пребывания во влажной среде в течение 1 нед, число запечатанных дентинных канальцев оказалось сниженным, но на поверхности среза сохранился массивный слой мелкодисперсных частиц пасты. В образцах, обработанных пастой с ГАП, отмечается более полная герметизация открытых дентинных канальцев (рис. 3, а)

Результаты исследования под сканирующим атомно-силовым микроскопом показали, что после обработки зуба пастой с ГАП открытые дентинные канальцы закупориваются практически полностью, отмечаются лишь отдельные точечные углубления в канальцах, оставшиеся пустыми. Об этом свидетельствует то, что, как показано на рис. 4, а, на цв. вклейке

Анализируя представленные данные, можно прийти к выводу, что частицы обычного ГАП (размером 2-3 мкм) легко фиксируются на стенках дентинного канальца и между собой, закупоривая отверстие. Что касается пасты с НГАП, то невозможно в полной мере оценить степень заполнения дентинных канальцев ею, так как даже при максимальном увеличении используемого сканирующего электронного микроскопа отдельные наночастицы не видны, а ведь НГАП может заполнять и другие пространства в дентине. Размеры частиц НГАП в пасте - 20-60 нм, что во много раз меньше дентинного канальца, диаметр которого составляет в среднем 1,8±0,25 мкм (может быть до 3 мкм) [1], а по данным R. Garberoglio и М. Brännström [6], средний диаметр - 2-4 мкм. На первый взгляд, частицы НГАП настолько малы, что ими очень трудно обтурировать отверстие, превышающее их примерно в 10 000 раз. Однако нельзя отрицать реминерализующего действия НГАП [8]. Большое значение при использовании десенсибилизирующих паст для заполнения дентинных канальцев имеют и их физико-химические свойства, которые влияют на достижение необходимого результата и сохранение оптимального здоровья полости рта [11].

Исходя из результатов исследования, можно заключить, что нанесение на обнаженный дентин паст с ГАП и НГАП вызывает изменения его рельефа, проявляющиеся уменьшением просвета дентинных канальцев, образованием на срезе дентина слоя из мелкодисперсных частиц пасты, что эффективно при лечении гиперестезии зубов. Установлено, что во время обработки дентина пастой и циркулярной щеткой с помощью микромотора не все дентинные канальцы в равной степени оказываются закупоренными. Однако следует отметить, что морфологическое исследование дает представление лишь об одной стороне изучаемого вопроса, поэтому нельзя полностью опираться на его данные при выборе пасты. Необходимо дальнейшее изучение механизмов действия НГАП на твердые ткани, причем важны исследования in vivo: ведь в живой системе процессы реминерализации протекают активнее и имеют ряд особенностей, причем для наиболее точной оценки обтурации дентинных канальцев требуется оборудование, позволяющее работать с наночастицами.

Коллектив авторов выражает благодарность ассистенту кафедры физики полупроводников Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского М.Д. Матасову за организацию сотрудничества между вузами, содействие в выполнении исследования, а также активный вклад в развитие и реализацию идей.