Experimental evaluation of the chemical composition of dental cement in adults

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Имеется большое количество публикаций, посвященных механизму развития кариеса цемента, в том числе роли его бактериальной колонизации. В то же время сведения о химическом составе цемента корня зуба малочисленны, хотя они могут способствовать уточнению механизмов развития кариеса поверхности корня зуба, совершенствованию методов его лечения и профилактики [1–8].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Химический состав цемента интактных зубов и при кариесе корня у взрослых людей разных возрастных групп изучен с помощью рентгеноспектрального микрозондового анализа, который позволил определить макро- и микроэлементарный химический состав цемента корня зуба (в ряду элементов от лития до урана) на поверхности исследуемых образцов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Установлено, что среднее содержание кальция в цементе интактного зуба составляет от 20,94 до 23,13 массовой доли (мас.%), фосфора — от 9,57 до 11,12 мас.% при среднем значении коэффициента соотношения кальция к фосфору (Са/Р-коэффициента) цемента 1,48–1,52. При кариесе корня зуба выявлена тенденция к уменьшению в нем общей минерализации цемента до 46,33–49,52 мас.%, в то время как минерализация цемента в интактных зубах взрослых людей независимо от возраста составляет 48,54–51,21 мас.%. Снижение общей минерализации цемента зуба при кариесе в зоне кариозной полости, очевидно, происходит за счет его деминерализации и достоверного снижения в цементе содержания кальция и фосфора.

В исследовании не выявлено достоверных различий в минерализации цемента интактных зубов в зависимости от зоны исследования, также от особенностей химического состава цемента с учетом возраста и пола.

ОБСУЖДЕНИЕ

Качественный и количественный химический состав цемента корня зуба экспериментальных образцов оценивали на основании результатов рентгеноспектрального микрозондового анализа всех имеющихся образцов с учетом возраста пациента и причины утраты зуба. В ходе экспериментального исследования в цементе определяли следующие химические элементы: кальций, фосфор, магний, натрий, калий, углерод, медь, железо, цинк, стронций, марганец, фтор, хлор, сера и др., в трех зонах исследования: в области верхушки корня зуба (1-я зона), на середине длины корня зуба (2-я зона), а также в области шейки зуба (3-я зона).

Метод рентгеноспектрального микрозондового анализа основан на оценке характеристического рентгеновского излучения, возникающего на поверхности образца при облучении последнего пучком электронов. В ходе эксперимента удалось получить информацию о химическом составе цемента корня каждого исследованного образца в конкретной точке поверхности корня зуба, на поверхности каждого образца точка для анализа химического состава цемента корня зуба выбиралась под микроскопом. Отметим, что количественный анализ химического состава цемента корня зуба проводили по методике внешнего стандарта [9], согласно которой рядом с образцом при исследовании был установлен эталонный элемент с высокой степенью очистки. Содержание элемента в эталоне принимается за 100%, расчет содержания элементов в исследуемом образце производится относительно эталона. В нашем исследовании в качестве эталона использовали образец меди.

Исследование химического состава цемента интактного зуба с помощью рентгеноспектрального микрозондового анализа показало, что среднее содержание кальция цемента составило от 20,94 до 23,13 мас.%, фосфора — от 9,57 до 11,12 мас.%. Среднее значение Са/Р-коэффициента цемента при этом варьировало от 1,48 до 1,52. Кроме основных элементов (кальций и фосфор), содержащихся в цементе корня зуба, определено содержание магния, натрия, калия, углерода, алюминия, стронция, серы, фтора и хлора. Среднее содержание этих элементов в цементе представлено на рис. 1.

 

Рис. 1. Средний элементный химический состав цемента интактного зуба, по данным микрозондового анализа, мас.%. / Fig. 1. The average elemental chemical composition of the cement of the instroke tooth, according to the microprobe analysis, wt.%.

 

Для сравнения приведем литературные данные более ранних экспериментальных исследований по изучению химического состава твердых тканей зубов с помощью рентгеноспектрального микрозондового анализа, выполненного по аналогичной методике и с использованием подобного нашему оборудования. Результаты этих исследований показали, что среднее содержание кальция эмали зубов составило от 33,8 до 34,5 мас.%, фосфора — от 16,1 до 16,3 мас.%, в дентине среднее содержание кальция — от 25,40 до 26,75 мас.%, фосфора — от 12,60 до 12,45 мас.%. Среднее значение Са/Р-коэффициента при этом варьировало в эмали 1,62–1,63, в дентине — 1,58–1,59 [9]. Сравнительный анализ показывает, что полученные нами сведения согласуется с литературными данными.

Нами не выявлено достоверных различий в минерализации цемента интактных зубов в зависимости от зоны исследования (р ≥0,05), а также особенностей химического состава цемента с учетом возраста (р ≥0,05) и пола (р ≥0,05).

В то же время в образцах с кариесом корня исследование в реперных точках, удаленных от видимой границы кариозной полости на 1,5–2,0 мм, показало достоверное снижение в цементе (рис. 2) кальция до 18,57–20,05 мас.% (р ≤0,05) и фосфора до 8,57–9,59 мас.% (р ≤0,05), по данным микрозондового анализа. При этом среднее значение Са/Р-коэффициента цемента в зубах, зоне поражения кариесом корня также было достоверно снижено и колебалось от 1,39 до 1,44 (р ≤0,05). В других зонах показатели минерализции цемента корня и среднего элементного химического состава цемента при его кариесе не отличались от аналогичных показателей интактных зубов (р ≥0,05).

 

Рис. 2. Средний элементный химический состав цемента зуба при кариесе корня (реперная точка исследования удалена от видимой границы кариозной полости на 1,5–2,0 мм), по данным микрозондового анализа, мас.%. / Fig. 2. The average elemental chemical composition of tooth cement in root caries (the reference point of the study is removed from the visible border of the carious cavity by 1.5–2.0 mm), according to the data of the microprobe analysis, wt.%.

 

Изменение общего уровня минерализации цемента корня при кариесе (независимо от его стадии) показало тенденцию к уменьшению его значений до 46,33–49,52 мас.%, но только в окружении кариозной полости (до 2,0–2,5 мм), в то время как минерализация цемента в интактных зубах взрослых людей независимо от их возраста составляла 48,54–51,21 мас.% (р ≤0,07).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование показало, что среднее содержание кальция в цементе интактного зуба составляет от 20,94 до 23,13 мас.%, фосфора — от 9,57 до 11,12 мас.% при среднем значении Са/Р-коэффициента цемента 1,48–1,52. При кариесе корня зуба выявлена тенденция к уменьшению общей минерализации цемента до 46,33–49,52 мас.%, в то время как минерализация цемента в интактных зубах взрослых людей независимо от возраста составляет 48,54–51,21 мас.%. Снижение общей минерализации цемента зуба при кариесе в зоне кариозной полости, очевидно, происходит за счет его деминерализации и достоверного снижения в цементе кальция и фосфора.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ/ADDITIONAL INFO

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Наибольший вклад распределен следующим образом: М.С. Малина — концепция и дизайн исследования; М.С. Малина, С.Ю. Тытюк — сбор и обрабока материала; С.Ю.Тытюк — статистическая обработка; А.К. Иорданишвили — написание текста; М.С. Малина — редактирование.

Author contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work: M.S. Malina — concept and design of the study; M.S. Malina, S.Yu. Tytyuk — collection and processing of the material; S.Yu. Tytyuk — statistical processing; A.K. Iordanishvili — writing the text; M.S. Malina — editing.

About the authors

Maria S. Malina

International Academy of Ecology, Human and Nature Safety; Medical and Social Institute

Author for correspondence.
Email: tmos2005@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0703-7274
Russian Federation, 74, Bolshoy Prospekt Vasilyevsky Island, 199026, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Sergey Yu. Tytyuk

International Academy of Ecology, Human and Nature Safety; Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Email: sergei_tytyuk@mail.ru

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 74, Bolshoy Prospekt Vasilyevsky Island, 199026, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Andrey K. Iordanishvili

International Academy of Ecology, Human and Nature Safety; Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Email: professoraki@mail.ru

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, 74, Bolshoy Prospekt Vasilyevsky Island, 199026, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

Supplementary files