Потенциал высокоинтенсивного фокусированного ультразвука в реминерализации эмали

Введение

Реминерализация является важной стратегией вмешательства для устранения белых пятен на эмали (WSL). Учитывая ограничения естественных и/или фторид-опосредованных процессов восстановления, существует необходимость в разработке новых методов ремоделирования WSL с минимальной инвазивностью, сохраняя при этом ультраструктурную целостность и функциональные свойства эмали.

Цель

Исследовать потенциал высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU) в реминерализации эмали in vitro, используя его способность ускорять процесс кристаллизации гидроксиапатита (HAP) из предшественников (кальций-фосфатных ионных кластеров, CPIC).

Методы

• Формулировка и характеристика CPIC, включая образование аморфного фосфата кальция (ACP).
• Исследование влияния HIFU на переход ACP в HAP с использованием:
  • просвечивающей электронной микроскопии (TEM);
  • рентгеновской дифракции (XRD);
  • селективной электронной дифракции (SAED).
• Создание искусственных WSL на образцах эмали и их обработка CPIC с последующим воздействием HIFU (2.5, 5, 10 мин).
• Оценка изменений поверхности с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и атомно-силовой микроскопии (AFM).
• Анализ минеральной плотности и наномеханических свойств с использованием микро-КТ и наноиндентирования.
• Исследование антибактериального эффекта HIFU против Streptococcus mutans.

Результаты

Воздействие HIFU в течение 5–30 мин привело к значительному переходу аморфной фазы в кристаллическую. Кристаллы HAP демонстрировали преимущественный рост вдоль c-оси, что соответствует ориентации естественных кристаллитов эмали.

При 5-минутном воздействии HIFU наблюдалось:

• уменьшение шероховатости поверхности;
• заполнение пористых структур WSP кристаллитами HAP, близкими по структуре к здоровой эмали;
• восстановление минеральной плотности и наномеханических свойств.

Микро-КТ подтвердила реминерализацию подповерхностных слоев WSL. HIFU также продемонстрировал антибактериальный эффект против Streptococcus mutans.

Выводы

Исследование показало, что HIFU в сочетании с CPIC может стать перспективным методом реминерализации эмали, обеспечивая восстановление структуры и функциональных свойств, а также обладая антибактериальным действием.

Термины и сокращения

• WSL (White Spot Lesions) – белые пятна на эмали.
• HIFU (High-Intensity Focused Ultrasound) – высокоинтенсивный фокусированный ультразвук.
• HAP (Hydroxyapatite) – гидроксиапатит.
• CPIC (Calcium Phosphate Ion Clusters) – кальций-фосфатные ионные кластеры.
• ACP (Amorphous Calcium Phosphate) – аморфный фосфат кальция.
• XRD (X-Ray Diffraction) – рентгеновская дифракция.
• SEM (Scanning Electron Microscopy) – сканирующая электронная микроскопия.
• AFM (Atomic Force Microscopy) – атомно-силовая микроскопия.
• Micro-CT (Micro-Computed Tomography) – микро-компьютерная томография.