Application of the Raman fluorescence method to study the effects of chemical, physical and radiation factors on the mineralization of hard dental tissues

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objective. To study the effect of physical, chemical and radiation factors on the degree of mineralization of the hard dental tissues surface using spectroscopy.

Materials and methods. The degree of mineralization of hard dental tissues was studied by the Raman spectroscopy using hardware-software complex InSpectrum M on the teeth removed according to clinical indications (in vitro): in varying degrees of moisture (dry and wet); before and after exposure to acid and remineralizing drug; before and after exposure to radiation

Results. The data obtained demonstrated the difference in the indicators in dry (1801 [1800; 1802]) relative units, and moistened (591.5 [591; 592]) teeth. The mineralization of teeth according to Raman Intensity before exposure to citric acid, was (602 [601; 602]) rel. units, and after the exposure it was (152 [152; 153]) rel. units, after application of the cm-2 plate it was (423 [422; 423]) rel. units. The identified differences are reliable (p < 0.001). Thus, it is confirmed that organic acids (citric acid) contribute to the enamel demineralization by more than two times, and the use of calcium-containing plates contributes to remineralization almost to the initial state. At the same time, there were no significant differences in the level of mineralization (according to the Raman method of fluorescence spectroscopy) in teeth before and after direct radiation exposure, regardless of dose (2 Gy, 70 Gy, 110 Gy) in any of the functional groups (incisors, canines, premolars, molars).

Conclusions. 1. Raman-fluorescence spectroscopy has a high sensitivity and is capable of detecting mineralization, de- and re-mineralization of hard dental tissues. 2. It is recommended to determine the hard tooth tissues mineralization by Raman-fluorescence spectroscopy in a moistened rather than a dry form. 3. Organic acids contribute to the demineralization of enamel, and the use of calcium-containing plates promotes its remineralization. 4. Direct radiation exposure does not have a direct effect on the mineralization of the surface of the hard dental tissues. regardless of the dose applied in all functional groups (incisors, canines, premolars, molars), in all areas of the teeth (equator, cutting edge, gum border).

About the authors

G. I. Belyakov

South Ural State Medical University

Author for correspondence.
Email: belyakov-95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1927-0751

Postgraduate Student of the Department of Orthopedic Dentistry and Orthodontics

Russian Federation, Chelyabinsk

N. S. Nurieva

South Ural State Medical University

Email: belyakov-95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5656-2286

DSc (Medicine), Professor of the Department of Orthopedic Dentistry and Orthodontics

Russian Federation, Chelyabinsk

D. A. Tezikov

South Ural State Medical University

Email: belyakov-95@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-2056-155X

PhD (Medicine), Assistant of the Department of Orthopedic Dentistry and Orthodontics

Russian Federation, Chelyabinsk

References

  1. Александров М.Т., Кукушкин В.И., Маргарян Э.Г., Пашков Е.П., Баграмова Г.Э. Возможности и перспективы применения раман-флюоресцентной диагностики в стоматологии. Российский стоматологический журнал 2018; 22 (1): 4–11 / Alexandrov M.T., Pashkov E.P., Bagramova G.E., Kukushkin V.I., Margaryan E.G. Possibilities and perspectives of raman fluorescence diagnostic application in dentistry. Rossiyskii stomatologicheskii zhurnal 2018; 22 (1): 4–11. doi: 10.18821/0206-4952-2018-39-1-4-11 (in Russian).
  2. Александров М.Т., Маргарян Э.Г. Применение лазерных технологий в клинике терапевтической стоматологии (обоснование, возможности, перспективы). Российская стоматология 2017; 10 (3): 31–36. doi: 10.17116/rosstomat201710331-36 / Alexandrov M.T., Margaryan E.G. Laser technique application in therapeutic dentistry in clinic (rationale, possibilities, perspectives). Russian Stomatology 2017; 10 (3): 31–36. doi: 10.17116/rosstomat201710331-36 (in Russian).
  3. Александров М.Т., Кукушкин В.И., Полякова М.А., Новожилова Н.Е., Бабина К.С., Аракелян М.Г., Баграмова Г.Э., Пашков Е.П., Дмитриева Е.Ф. Раман-флюоресцентные характеристики твердых тканей зубов и их клиническое значение. Российский стоматологический журнал 2018; 22 (6): 276–280. doi: 10.18821/1728-2802-2018-22-6-276-280 / Aleksandrov M.T., Kukushkin V.I., Polyakova M.A., Novozhilova N.E., Babina K.S., Arakelyan M.G., Bagramova G.E., Pashkov E.P., Dmitrieva E.F. Raman fluorescence characteristics of hard dental tissues and their clinical significance. Rossiyskii stomatologicheskii zhurnal 2018; 22 (6): 276–280. doi: 10.18821/1728-2802-2018-22-6-276-280 (in Russian).
  4. Нуриева Н.С., Беляков Г.И. Исследование минерализации твердых тканей зубов, пораженных лучевым кариесом, с помощью метода раман-флюоресцентной диагностики. Проблемы стоматологии 2022; 18 (4): 36–40. doi: 10.18481/2077-7566-2022-18-4-30-34 / Nurieva N.S., Belyakov G.I. Study of the mineralization of hard tissues of the teeth affected by radiation caries using the method of raman fluorescent diagnosis. Actual problems in dentistry 2022; 18 (4): 36–40. doi: 10.18481/2077-7566-2022-18-4-30-34 (in Russian).
  5. Нуриева Н.С., Беляков Г.И. Исследование минерализации твердых тканей зубов, пораженных лучевым кариесом, с помощью метода раман-флюоресцентной диагностики. Проблемы стоматологии 2023; 4: 30–34. doi: 10.18481/2077-7566-2022-18-4-30-34 / Nurieva N.S., Belaykov G.I. Study of the mineralization of hard tissues of the teeth affected by radiation caries using the method of raman fluorescent diagnosis. Actual problems in dentistry 2023; 4: 30–34. doi: 10.18481/2077-7566-2022-18-4-30-34 (in Russian).
  6. Нуриева Н.С., Беляков Г.И., Тезиков Д.А Изучение влияния различных доз лучевого воздействия на уровень минерализации в разных участках твердых тканей зубов методом раман-флюоресценции. Проблемы стоматологии 2024; 20 (1): 74–79. doi: 10.18481/2077-7566-2024-20-1-74-79 / Nurieva N.S., Belaykov G.I., Tezikov D.A. To study the effect of different doses of radiation exposure on the level of mineralization in different areas of hard dental tissues by raman fluorescence. Actual problems in dentistry 2024; 20 (1): 74–79. doi: 10.18481/2077-7566-2024-20-1-74-79 (in Russian).
  7. Магсумова О.А., Полканова В.А., Тимченко Е.В., Волова Л.Т. Рамановская спектроскопия и ее применение в стоматологии. Стоматология 2021; 100 (4): 137–142. doi: 10.17116/stomat2021100041137/ Magsumova O.A., Polkanova V.A., Timchenko E.V., Volova L.T. Raman spectroscopy and its application in different areas of medicine. Stomatologiya 2021; 100 (4): 137–142. doi: 10.17116/stomat2021100041137 (in Russian).
  8. Бажутова И.В., Магсумова О.А., Фролов О.О., Тимченко Е.В., Тимченко П.Е., Трунин Д.А., Комлев С.С., Полканова В.А. Оценка органического и минерального состава эмали зубов методом рамановской спектроскопии: экспериментальное нерандомизированное исследование. Кубанский научный медицинский вестник 2021; 28 (4): 118–132. doi: 10.25207/1608-6228-2021-28-4-118-132 / Bazhutova I.V., Magsumova O.А., Frolov O.О., Timchenko E.V., Timchenko P.Е., Trunin D.А., Komlev S.S., Polkanova V.A. Raman spectroscopy analysis of dental enamel organic and mineral composition: an experimental non-randomised study. Kubanskii Nauchnyi Meditsinskii Vestnik 2021; 28 (4): 118–132. doi: 10.25207/1608-6228-2021-28-4-118-132 (in Russian).
  9. Нуриева Н.С., Беляков Г.И. Применение раман-флюоресцентной технологии для оценки минерализации твердых тканей зуба при изменениях эмали зуба, обусловленных лучевой терапией. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки 2023; 02: 240–243 / Nurieva N.S., Beljakov G.I. Primenenie raman-fljuorescentnoj tehnologii dlja ocenki mineralizacii tverdyh tkanej zuba pri izmenenijah jemali zuba, obuslovlennyh luchevoj terapiej. Sovremennaja nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Serija: Estestvennye i tehnicheskie nauki 2023; 02: 240–243. doi: 10.37882/2223–2966.2023.02.33 (in Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The scheme of work of the agroindustrial complex "InSpectr M" with a light guide nozzle

Download (397KB)
3. Fig. 2. Finding Raman lines

Download (112KB)
4. Fig. 3. Spectral characteristics of hard tooth tissues by Raman intensity sites (Msr.)

Download (98KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».