DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-06-100-106
УДК 543.424.2
Олег Олегович Фролов1, Павел Евгеньевич Тимченко2, Елена Владимировна Тимченко3*, Лариса Теодоровна Волова4, Оксана Александровна Магсумова5, Михаил Александрович Постников6
1, 2, 3Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королёва, Самара, Россия
4, 5, 6Самарский государственный медицинский университет, Институт экспериментальной медицины и биотехнологий, Самара, Россия
1frolovaleh@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-3225-8511
2timpave@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-3089-7966
3laser-optics.timchenko@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-0539-7989
4l.t.volova@samsmu.ru https://orcid.org/0000-0002-8510-3118
5Oksi63@bk.ru https://orcid.org/0000-0002-0511-6550
6postnikovortho@yandex.ru https://orcid.org/0000-0002-2232-8870
Аннотация
Предмет исследования. Проводилась спектральная оценка изменений эмали и дентина после офисного отбеливания с помощью Рамановской спектроскопии. Цель работы. Изучение методом Рамановской спектроскопии изменения состава эмали и дентина зубов человека после офисного отбеливания (химическое отбеливание зубов, имеющее в своем составе 40% перекиси водорода). Метод. Рамановская спектроскопия была выбрана основным методом исследования. Установка включала лазер (LML-785.0RB-04), спектрограф (Sharmrock SR-303i) с камерой (ANDOR DV-420A-OE, –60 °С), рамановский пробник (PBL 785) и ноутбук. Основные результаты. В результате исследований был проведён расширенный спектральный анализ методом логистической регрессии по оценке эмали и дентина зубов после процедуры офисного отбеливания. Установлены основные спектральные изменения твёрдых тканей зубов после отбеливания зубов. Спектральные изменения в дентине после отбеливания незначительны, что свидетельствует о том, что применяемый в работе способ отбеливания не оказывает влияния на внутренние ткани зубов и не приводит к изменениям состава эмали зубов, связанных с минерализацией. Практическая значимость. Полученные в работе результаты позволяют выработать требования для создания экспресс-метода оценки состояния эмали зубов после офисного отбеливания в исследованиях invitro.
Ключевые слова: рамановская спектроскопия, метод логистической регрессии, спектральные изменения, эмаль, дентин, отбеливание
Ссылка для цитирования: Фролов О. О., Тимченко П. Е., Тимченко Е. В., Волова Л. Т., Магсумова О. А., Постников М. А. Применение рамановской спектроскопии для оценки изменения состава эмали и дентина после офисного отбеливания // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 6. С. 100–106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-06-100-106
Коды OCIS: 300.6450, 160.1435, 170.6510.
The method of Raman spectroscopy to assess changes in the enamel and dentin composition after in-office bleaching
Oleg Frolov1, Pavel Timchenko2, Elena Timchenko3*, Larisa Volova4, Оksana Magsumova5, Мikhail Postnikov6
1, 2, 3Korolev Samara National Research University, Samara, Russia
4, 5, 6Samara State Medical University, Samara, Russia
1frolovaleh@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-3225-8511
2timpave@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-3089-7966
3laser-optics.timchenko@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-0539-7989
4l.t.volova@samsmu.ru https://orcid.org/0000-0002-8510-3118
5Oksi63@bk.ru https://orcid.org/0000-0002-0511-6550
6postnikovortho@yandex.ru https://orcid.org/0000-0002-2232-8870
Abstract
Subject of study. A spectral assessment of changes in enamel and dentin after office bleaching was carried out using Raman spectroscopy. Aim of study. Raman spectroscopy study of changes in the composition of enamel and dentin human teeth after office bleaching (chemical teeth whitening, which has 40% hydrogen peroxide in its composition). Method. Raman spectroscopy was chosen as the main research method. The setup included a laser (LML-785.0RB-04), a spectrograph (Sharmrock SR-303i) with a camera (ANDOR DV-420A-OE, –60 °С), a Raman probe (PBL 785) and a laptop. Main results. As a result of the conducted studies, an extended spectral analysis was carried out using the logistic regression method to assess the enamel and dentin of teeth after the office bleaching procedure. The main spectral changes in the hard tissues teeth after teeth whitening have been established. Spectral changes in dentin after bleaching are insignificant, which indicates that the used bleaching method does not affect the internal tissues of the teeth and leads to minor changes in the tooth enamel composition associated with mineralization. Practical significance. The results obtained in the work allow us to develop requirements for creating an express method for assessing the tooth enamel condition after office bleaching in invitro studies
Keywords: Raman spectroscopy, logistic regression method, spectral changes, enamel, dentin, whitening
For citation: Frolov O.O., Timchenko P.E., Timchenko E.V., Volova L.T., Magsumova O.A., Post-nikov M.A. The method of Raman spectroscopy to assess changes in the enamel and dentin composition after in-office bleaching [In Russia] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 6. P. 100–106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-06-100-106
OCIS сodes: 300.6450, 160.1435, 170.6510.
Список источников
1. Лузганова Е.В. Современные подходы к отбеливанию зубов и правила гигиены полостирта // Наука 21 века: вопросы, гипотезы, ответы. 2017. T. 1. № 22. C. 14–17.
2. Орехова Л.Ю., Новак М.О., Петров А.А., Ивахненко Е.А. Изучение влияния клинического отбеливания на твердые ткани и пульпу зубов // Стоматолог. 2020. T. 1. № 36. C. 52–59. https://doi.org/10.32993/stomatologist.2020.1(36).3
3. 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. T. 28. № 4. C. 118–132. https://doi.org/10.15405/epsbs(2357-1330).2018.12.2
4. Магсумова О.А., Полканова В.А., Тимченко Е.В., Волова Л.Т. Рамановская спектроскопия и ее применение в стоматологии // Стоматология. 2021. T. 100. № 4. С. 137–142. https://doi.org/10.17116/stomat2021100041137
5. Karaarslan E.S., Özmen Z.C., Aytac F., Bicakci A.A., Buldur M., Aydogan L., Hologlu F., Özkocak B. Evaluation of biochemical changes in dental tissues after different office bleaching methods // Hum ExpToxicol. 2019. V. 38. № 4. P. 389–397. https://doi.org/10.1177/0960327118817103
6. Rodríguez-Martínez J., Valiente M., SánchezMartín M.J. Tooth whitening: From the established treatments to novel approaches to prevent side effects // J Esthet Restor Dent. 2019. V. 31. № 5. P. 431–440. https://doi.org/10.1111/jerd.12519
7. Wu S., Chen Y., Zhang J., Chen W., Shao S., Shen H., Zhu L., Ye P., Svensson P., Wang K. Effect of low-level laser therapy on tooth-related pain and somatosensory function evoked by orthodontic treatment // Int J Oral Sci. 2018. V. 10. № 3. P. 22. https://doi.org/10.1038/s41368-018-0023-0
8. Бичикаева З. Применение препаратов на основе аморфного фосфата кальция для проведения реминерализирующей терапии после отбеливания зубов // Эстетическая стоматология. 2018. T. 3. № 4. С. 122–125.
9. Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Лидарное уравнение с учётом конечной ширины линии // Известия РАН. 2015. Т. 79. № 2. С. 170–180. https://doi.org/10.3103/S1062873815020203
10. Tarnowski C. P., Ignelzi Jr. M. A., Morris M. D. Mineralization of developing mouse calvarias revealed by Raman microspectroscopy // Journal of Bone and Mineral Research. 2002. V. 17. № 6. P. 1118–1126. https://doi.org/10.1359/jbmr.2002.17.6.1118
11. Timchenko E., Timchenko P., Volova L., Frolov O., Zibin M., Bazhutova I. Raman spectroscopy of changes in the tissues of teeth with periodontitis // Diagnostics. 2020. V. 10. № 11. P. 876. https://doi.org/10.3390/diagnostics10110876
12. Легких А.В., Мандра Ю.В., Киселева Д.В. Метод рамановской спектроскопии как средство оценки морфологии микрорельефа поверхности зуба, а также степени минерализации твердых тканей зубов // Уральский государственный медицинский университет. Институт геологии и геохимии УрОРАН. 2015. Т. 2. № 3. С. 214–217.
13. Тимченко Е.В., Тимченко П.Е., Писарева Е.В., Власов М.Ю., Волова Л.Т., Федотов А.А., Федорова Я.В., Тюмченкова А.С., Романова Д.А., Даниэль М.А., Субатович А.Н. Оптический анализ костной ткани методом спектроскопии комбинационного рассеяния при экспериментальном остеопорозе и его коррекции с помощью аллогенного гидроксиапатита // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 3. С. 37–45. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-03-37-45
14. Timchenko P.E., Timchenko E.V., Volova L.T., Zybin M.A., Frolov O.O., Dolgushov G.G. Optical assessment of dentin materials // Optical Memory and Neural Networks. 2020. V. 29. № 4. P. 354–357. https://doi.org/10.3103/S1060992X20040116
References
1. Luzganova E.V. Modern approaches to teeth whitening and rules of oral hygiene // Science of the 21st century: questions, hypotheses, answers. 2017. V. 1. № 22. P. 14–17.
2. Orekhova L.Yu., Novak M.O., Petrov A.A., Ivakhnenko E.A. The study of the influence power bleaching the hard tissue and pulp of teeth // Stomatologist. 2020. V. 1. № 36. P. 52–59. https://doi.org/10.32993/stomatologist.2020.1(36).3
3. 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 // Kuban Scientific Medical Bulletin. 2021. T. 28. № 4. Р. 118–132. https://doi.org/10.15405/epsbs(2357-1330).2018.12.2
4. Magsumova O.A., Polkanova V.A., Timchenko E.V., Volova L.T. Raman spectroscopy and its application in different areas of medicine // Stomatologiya. 2021. V. 100. № 4. P. 137–142. https://doi.org/10.17116/stomat2021100041137
5. Karaarslan E.S., Özmen Z.C., Aytac F., Bicakci A.A., Buldur M., Aydogan L., Hologlu F., Özkocak B. Evaluation of biochemical changes in dental tissues after different office bleaching methods // Hum ExpToxicol. 2019. V. 38. № 4. P. 389–397. https://doi.org/10.1177/0960327118817103
6. Rodríguez-Martínez J., Valiente M., SánchezMartín M.J.Tooth whitening: From the established treatments to novel approaches to prevent side effects // J Esthet Restor Dent. 2019. V. 31. № 5. P. 431–440. https://doi.org/10.1111/jerd.12519.
7. Wu S., Chen Y., Zhang J., Chen W., Shao S., Shen H., Zhu L., Ye P., Svensson P., Wang K. Effect of low-level laser therapy on tooth-related pain and somatosensory function evoked by orthodontic treatment // Int J Oral Sci. 2018. V. 10. № 3. P. 22. https://doi.org/10.1038/s41368-018-0023-0.
8. Bichikaeva Z. Use of medications based on amorphous calcium phosphate for enamel remineralization after teeth bleaching procedure // Aesthetic dentistry. 2018. V. 3. № 4. P. 122–125.
9. Privalov V.E., Shemanin V.G. A lidar equation with allowance for the finite width of the lasing line // Bulletin of the Russian Academy of Sciences Physics. 2015. V. 79. № 2. P. 170–180. https://doi.org/10.3103/S1062873815020203
10. Tarnowski C.P., Ignelzi Jr.M.A., Morris M.D. Mineralization of developing mouse calvaria as revealed by Raman microspectroscopy // Journal of Bone and Mineral Research. 2002. V. 17. № 6. P. 1118–1126. https://doi.org/10.1359/jbmr.2002.17.6.1118
11. Timchenko E., Timchenko P., Volova L., Frolov O., Zibin M., Bazhutova I. Raman spectroscopy of changes in the tissues of teeth with periodontitis // Diagnostics. 2020. V. 10. № 11. P. 876. https://doi.org/10.3390/diagnostics10110876
12. Legkih A.V., Mandra.Y.V., Kiseleva D.V. Comparative assessment of hard dental tissues mineralization degree by raman spectroscopy technique // Ural State Medical University. Institute of Geology and Geochemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2015. V. 2. № 3. P. 214–217.
13. Timchenko E.V., Timchenko P.E., Pisareva E.V., Daniel M.A., Volova L.T., Fedotov A.A., Frolov O.O., Subatovich A.N. Optical analysis of bone tissue by Raman spectroscopy in experimental osteoporosis and its correction using allogeneic hydroxyapatite // Journal of Optical Technology. 2020. V. 87. № 3. P. 161–167. https://doi.org/10.1364/JOT.87.000161
14. Timchenko P.E., Timchenko E.V., Volova L.T., Zybin M.A., Frolov O.O., Dolgushov G.G. Optical assessment of dentin materials // Optical Memory and Neural Networks. 2020. V. 29. № 4. P. 354–357. https://doi.org/10.3103/S1060992X20040116
15. Timchenko P.E., Timchenko E.V., Frolov O.O., Volova L.T. Use of raman spectroscopy for the assessment of dentin materials during their fabrication // Journal of Optical Technology. 2021. V. 88. № 9. P. 485–488. https://doi.org/10.1364/JOT.88.000485
