Найден способ раннего определения избытка фтора в зубах

Российские ученые разработали способ ранней диагностики флюороза. Это зубная патология, возникающая из-за чрезмерного количества фтора в организме человека. Новый метод также позволит отслеживать поступление фтора при применении содержащих фтор зубных паст для профилактики кариеса. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Scientific Reports.

По данным Всемирной организации здравоохранения, от заболеваний полости рта страдают почти 3,5 миллиарда человек. Самым распространенным недугом является зубной кариес — хотя бы раз в жизни его диагностируют почти у 99% взрослых. В большинстве стран с высоким уровнем доходов стоматологическое лечение составляет в среднем 20% личных расходов на здравоохранение.

Уже доказано, что частота появления кариеса зависит от количества соединений фтора, попадающих в организм с водой и продуктами питания. Ионы фтора замещают гидроксильные группы в структуре апатита – основного вещества зубной эмали, из-за чего формируется фторапатит кальция, более устойчивый к кариесу. Однако избыток фтора в питьевой воде и нерациональное использование профилактических средств (например, содержащих фтор зубных паст) может вызвать нарушение минерализационных и транспортных функций эмали. Это приводит к дальнейшему развитию флюороза, а он, в свою очередь, — к образованию трещин и сколов, а порой и к полному разрушению зубов. В более тяжелых случаях интоксикация фтором способствует возникновению остеосклероза и остеопороза. Диагностика флюороза затруднена тем, что заболевание не проявляется клинически до видимого изменения цвета и морфологии зубов. В этой ситуации необходимо разработать методики диагностики состояния эмали, позволяющей регистрировать изменения на самых ранних стадиях заболевания.

Исследователи из Воронежского государственного университета (ВГУ) совместно с коллегами из Воронежского государственного медицинского университета имени Н. Н. Бурденко и учеными из Австралийского синхротронного центра Австралийской ядерно-технологической организации (ANSTO) исследовали особенности минерализации эмали зуба на начальных стадиях развития флюороза. В работе использовались два наиболее чувствительных метода — рамановская и синхротронная инфракрасная микроспектроскопии.

В первом случае на образцы зубов со здоровой и поврежденной эмалью воздействовало монохроматическое (с одной частотой) лазерное излучение, которое за счет отражения от поверхности эмали разделялось на сигналы с несколькими частотами. Во втором случае образцы облучали светом в инфракрасном диапазоне, который вызывал колебания связей в материале эмали. Каждое вещество в составе эмали по-своему реагирует на излучение (поглощает его или отражает), поэтому спектры инфракрасного и рамановского излучения содержат уникальную информацию о молекулярном строении и химическом составе зубной эмали. Таким образом можно быстро и просто определять соединения в ней и обнаруживать патологические процессы.

"Мы впервые изучили процессы минерализации апатита эмали на новом уровне, исследовав атомарные замещения в кристаллической решетке, происходящие при поступлении высоких концентраций фтора. Результаты исследования будут использованы при диагностике поступления элемента в твердые ткани зуба человека, в том числе на этапах проведения профилактических мероприятий с использованием фторсодержащих кариеспрофилактических средств. Такой диагностический подход позволит эффективно снижать поражения зубов кариесом и одновременно с этим уменьшит вероятность нарушения развития других органов и систем человека", — рассказывает Павел Середин, руководитель проекта РНФ, заведующий кафедрой физики твердого тела и наноструктур ВГУ (Воронеж), доктор физико-математических наук.