Disciplina de Propedeutică și Materiale Dentare [304817]

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ȘI FARMACIE “VICTOR BABEȘ” DIN TIMIȘOARA

FACULTATEA DE MEDICINĂ DENTARĂ

Departamentul I

[anonimizat]. Univ. Dr. ADRIAN TUDOR STAN

Prof. Univ. Dr. MIHAI ROMÎNU

T I M I Ș O A R A

2 0 2 0

UMFVBT

FACULTATEA DE MEDICINĂ DENTARĂ

Departamentul I

Disciplina de Propedeutică și Materiale Dentare

CÎRSTEA MARIUS ALEXANDRU

LUCRARE DE LICENȚĂ

CONTRIBUȚII LA EVALUAREA INTERFEȚELOR DINTRE STRUCTURILE DENTARE ȘI RAȘINI COMPOZITE

Conducător Științific

Asist. Univ. Dr. ADRIAN TUDOR STAN

Prof. Univ. Dr. MIHAI ROMÎNU

T I M I Ș O A R A

2 0 2 0

CUPRINS

INTRODUCERE…………………………………………………………………………………………………….4

I. Motivația alegerii temei de specialitate………………………………………………………………………………………………………………4

II. Importanța și actualitatea temei……………………………………………………………………………………………………………………….4

III. Obectivele știițifice pentru rezolvare în cadrul cercetării științifice………………………………………………………………………………………………………………….5

PARTEA GENERALĂ……………………………………………………………………………………………………………6

Compozitele dentare…………………………………………………………………………………………….7

Istoric

Generalități…………………………………………………………………………………………………….7

2.1 Integritatea marginală……………………………………………………………………………………………8

2.1.1 Adaptarea marginală…………………………………………………………………………………………..9

2.1.2 Infiltrarea ca și factor determinant al deteriorării marginale……………………………………10

2.1.3 Microinfiltrarea…………………………………………………………………………………………………10

2.1.4 Caria secundară………………………………………………………………………………………………..11

3.1 Evaluare interfeței dintre structurile dure dentare și rășini compozite………………………..11

3.1.1 [anonimizat]……………………………………………………………………………………………………..11

3.1.2 Sistemul DYE de penetrare………………………………………………………………………………..12

3.1.3 Laserul cu autoflorescență………………………………………………………………………………….14

3.1.4 Microscopia confocală………………………………………………………………………………………14

PARTEA SPECIALĂ……………………………………………………………………………………………….16

4.Microscopia confocală de scanare cu lumină laser…………………………………………………….18

4.1 Generalități………………………………………………………………………………………………………..18

4.2 [anonimizat]ă……………………………………………….19

4.3 Metoda de funcționare a unui microscop confocal……………………………………..19

4.4 Componentele microscopului confocal de scanare cu lumină laser……………………………20

4.5 Olympus FluoView FV1000……………………………………………………………………………….21

5. Biodentine® – etape de tratament……………………………………………………………………………25

5.1 Timpul de lucru………………………………………………………………………………………………….26

6. Material și metodă…………………………………………………………………………………………………26

6.1 Proceduri de restaurare………………………………………………………………………………………….26

IV – Discuții și concluzii…………………………………………………………………………………………….42

7.1 Discuții………………………………………………………………………………………………………………..42

7.2 Concluzii……………………………………………………………………………………………………………..43

INTRODUCERE

I. Motivația alegerii temei de cercetare.

Prezenta temă a lucrării de licență a fost aleasă deoarece restaurările directe cu ajutorul rășinilor compozite reprezintă un subiect de actualitate în practica cotidiană și totodată o provocare pentru medicii stomatologi, datorită unor protocoale stricte pentru a putea obține rezultate funcționale și estetice în timp. De asemenea, abordarea leziunilor carioase într-o manieră minim invazivă este în continuare un subiect de dispută și actualitate, iar integritatea marginală poate suferi ca atare.

II. Importanța și actualitatea temei.

Într-o medicină dentară într-o continuă schimbare, restaurarile directe reprezintă un punct cheie, deoarece prin intermediul lor reușim să restabilim într-un mod direct sau indirect funcțiile aparatului stomatognat, concentrându-ne pe conservarea substanței dure dentare cu ajutorul tehnicilor de preparare minim invazivă a cavitaților.

III. Obiectivele știițifice pentru rezolvare în cadrul cercetării științifice.

Obiectivul urmărit a fost acela de a studia interfața dintre structurile dure dentare și rășinile compozite, de a îmbunătății metodele de restaurare cu ajutorul acestora și de a reda totodata integritatea sistemului stomatognat.

PARTEA GENERALĂ

1.1 Compozitele dentare

1.1.1 Istoric

Primul material estetic apărut pentru restaurarea directă a cavităților a fost cimentul silicat. A fost dezvoltat în 1800 și cimentul a fost preparat din sticla alumino-silicata si acidul ortofosforic lichid. Silicatul insa se deteriora rapid din cauza solubilitatii crescute in fluidele orale și nu își păstra proprietățile estetice un timp îndelungat.

Rașinile acrilice autopolimerizabile au fost dezvoltate in anul 1941 de catre chimiști germani. Aceștia au folosit aminte tertiare si peroxidul de benzoil sa initieze o reactie metacrlica de polimerizare.Descoperirea lor a dus la dezvoltarea materialelor acrilice pentru restaurari in anul 1948 cand polimetilul metacrilic a fost mixat cu metilul metacrilic. Problemele majore ale acestor materiale au fost legate de stabilitatea culorii, duritatea limitata,expansiunea termica cat si legate de adeziunea la structurile dure dentare.S-a constat că din cauza slabei polimerizări apariția microleakage-ului era inevitabilă rezultând într-o incidentă la carie crescută.Mai târziu medicina dentară adezivă a început cu tehnica acid-etch.Au fost primele încercări pentru a reduce contracția la polimerizare.Se îmbunatațesc deasemenea și proprietățtile rășinilor prin încorporarea de umpluturi care au ajutat la îmbunatățirea protezelor pe bază de rașini acrilice. Rășinile diacrilice sunt materiale care se obțin prin combinarea mai multor substanțe și astfel se obține o alt material diferit față de cele care se combină.

La începutul secolului al 20-lea, silicații erau singurele materiale disponibile pentru restaurările dinților frontali. Rășinile acrilice, ce ofereau caracteristici precum: apariția asemănătoare cu cea a dinților, insolubilitate în fluidele orale, ușurința în manipulare, costurile reduse au înlocuit silicații, întrucât restaurările din silicat au demonstrat dizolvare în fluidele orale2,3. Totuși, expansiunea și contracția termică excesivă a rășinilor acrilice au cauzat stres la marginile cavităților, conducând la eșec clinic timpuriu2.

Un progres major a fost realizat de Dr. Ray L. Bowen în 1962 prin dezvoltarea bisfenol A glicidil metacrilatului (bis-GMA), o rășină dimetacrilică și a unui agent de cuplare silanic organic pentru a crea o adeziune între particulele de umplere și matricea rășinii4. Mai târziu s-au dezvoltat RBC fotopolimerizabile și dispozitivele de polimerizare cu lumină UV. În 1974, Foster și Walker au introdus uretan-dimetacrilatul (UDMA) cu o vâscozitate mai mică și un grad mai mare de conversie decât bis-GMA5. Materialele RBC timpurii conțineau particule sferice mari (20-30μm). Acestea au fost urmate de produsele ce conțineau particule mari cu formă neregulată, particule fine (0,4-3μm), particule microfine (0,04-0,2μm) și, în fine, amestecuri (microhibrizi), conținând preponderent particule fine alături de puține particule microfine. (11)

Clasificare

-rășinile diacrilice-neșarjate care coțin numai fază organică.

-rășinile diacrilice șarjate (compozite) sisteme trifazice care au in compoziție o fază organicaă continuă, o faza anorganică discontinuă si agenți de cuplare silanici.

COMPOZI5IE C4IMICĂ

Rășinile diacrilice compozite sunt sisteme bi$6ieformate din:

 ! $6+ !%*$#i+!continuă"

 ! $6+ $#!%*$#i+!discontinuă"

 (")$te "%i# $*e#i si)$#iila interfaa organo-anorganică#

(upă priza rășinii compozite, sistemul realizat este un sistem bifazic constituit dintr-o fază continuă

!matricea organică", în care se află faza dispersată, discontinuă !particule minerale de umplutură

COMPOZI5IE C4IMICĂ

Rășinile diacrilice compozite sunt sisteme bi$6ieformate din:

 ! $6+ !%*$#i+!continuă"

 ! $6+ $#!%*$#i+!discontinuă"

 (")$te "%i# $*e#i si)$#iila interfaa organo-anorganică#

(upă priza rășinii compozite, sistemul realizat este un sistem bifazic constituit dintr-o fază continuă

!matricea organică", în care se află faza dispersată, discontinuă !particule minerale de umplutură

1.1.2 Generalități

Compozitele dentare actuale cuprind un mix de particule anorganice asociante cu o matrice din rasină organica, dar și un agent de cuplare silanic.

Matricea rasină este compusa din:

-un sistem de rășini compus din 2 sau mai mulți momomeri

-un inițiator al sistemului de rășini pentru o polimerizare adecvata cât și stabilizatori pentru a maximiza stabilitatea dintre compozitul nepolimerizat si cel polimerizat.

Umplutura anorganică cuprinde particule de sticlă,quartz, dar și siliciu.

Agentul de cuplare este, de obicei, un silan organic care leagă chimic umplutura anorganică de matricea rășinii.

Proprietățile compozitelor depind de mai mulți factori,dependenți de matricea rașină, particulele umpluturii,dar și de cuplarea dintre umplutura si matricea rașină.Selecția monomerilor potriviți pentru formarea compozitelor dentare infulențează reactivitatea, vâscozitatea,dar si contracția la polimerizare cât și proprietațiile mecanice si capacitatea de absorbție a apei.Monomerii utilizați în medicina dentară sunt în general lichizi care se convertesc în solid în urma procesului de polimerizare.Polimerizarea reprezintă procesul prin care monomerii sunt convertiți in polimeri(1).Un macromer este definit ca un prepolimer care contine una sau mai multe grupări care se pot polimeriza,deobicei o dubla legatură de carbon.Termenul de macromolecula este folosit sinonim cu polimer.Termenul de polimer implică ca moleculele să aibă mai multe grupări repetitive precum polimetil metacrilatul.Un aspect des întâlnit al acrilatu-lui,dar și al metacrilatului este acela că conțin o legătură dublă carbon-carbon(2) (C=C).Structura chimică a moleculei momomerilor metacrilici care compun compozitele dentare,conține grupuri funcționale de monomeri metacrilici la sfârsitul fiecărei molecule,care sunt unite si purtate de un distanțier.Totuși,monomerii cu mai mult de un grup funcțional per molecula sunt folosiți ca si monomeri disfuncționali și contin 2 grupuri.Avantajul acestor tip de monomeri este acela ca atunci când un grup de monomeri intră într-un lanț liniar,celălalt este liber să se cupleze la un alt lanț,fapt ce are ca consecință creșterea moleculei polimerului rezultat.Termenul pentru acest fenomen este de polimer-cross linkat,spre exemplu Bis-GMA si UDMA (3) .Înafara de acest fapt, mereu când creste numărul grupărilor funcționale în monomer,crește si densitatea cros-linkată.

Integritatea marginală

Este bine demonstrat faptul că medicina dentară adezivă funcționează foarte bine referindu-ne atât la rășinile compozite,cât și la restaurarile indirecte ceramice.Însă microinfiltrația care poate sa apară după polimerizare face ca adeziunea perfectă la smalț si dentină să fie un deziderat obligatoriu.în timp ce adeziunea smalțului este demonstrată clinic ca fiind puternică si durabilă, au aparut eșecuri în restaurarile directe clasa I si a II a pe termen lung.Pe termen mediu restaurările cervicale au rezultate foarte bune .

Dacă discutând despre adeziunea la smalț stim ca aceasta este demonstrată clinic,despre adeziunea la dentină nu putem aprecia același lucru.Dentina răamane înca un substrat nepredictibil în ceea ce privește adeziunea cauzată de structura tubulilor dentinari si umezeala prezentă in aceștia.Se pare ca cea mai bună tehnica de adeziune la dentină rămane tehnica clasică în doi timpi.

Fig.1 Margine neinfiltrată înainte de încărcarea termomecanică. Limita dintre smalț (E) și rășina compozită (RC) este abia detectabilă in vitro (4)

Adaptarea marginală

Sonda dentară a fost folosită pentru a diagnostica cariile marginale si a evalua integritatea marginală a interfetelor dintre structuri dure dentare și materiale compozite.O adaptare marginală perfectă este esențială pentru a crește longevitatea restaurarii compozite.Adaptarea marginală în rășinile compozite este legata de mai mulți factori:substratul de care se leagă materialul adeziv, tehnicile de restaurare,finisarea închiderii marginale.Cel mai comun factor după care se evaluează performanța sistemelor adezive este factorul C.Acesta se referă la contracția de polimerizare care crește sau scade în funcție de câți pereți rămân restanți din structura dură dentară dupa curațarea în totalitate a dentinei infectate.Adeziunea la smalț este predictibilă datorită substratului anorganic.În contrast cu adeziunea la smalț,dentina are un substrat heterogen constând din multe fibre de colagen si apa.Contiționarea acidă a dentinei deschide și mai mult tubulii dentinari si astfel adeziunea se obține și mai greu.Cele mai multe cazuri de fracturi marginale au fost descoperite în cavități preparate care au mai puțin de doi pereți restanț circa 60%.

Infiltrarea ca factor determinant al deteriorării marginale

Restaurările compozite sunt supuse stresulului de polimerizare ca urmare a contractiei de polimerizare care apare atunci când moleculele rășinei formează o legatură chimică care reduce rezistența materialului aici fiind implicat direct factorul C discutat anterior.Atât infiltrarea marginala cât si stresul la polimerizare sunt influențate atât de materialele compozite folosite cât și strictetea cu care medicul urmărește protocoalele stricte de aplicare.Stresul la polimerizare al compozitului este undeva la 13-17 Mpa. Agenții adezivi au o rezistență mult mai mare de atât.Stresul la polimerizare poate duce la microinfiltrație care se transmite imediat către pulpa dintelui apărând un proces inflamator.Există mai multe metode prin care se poate reduce stresul polimerizării si anume:

-tehnica de restaurare folosită

-compozitia chimica a materialului

-tipul cavitatii

2.1.3 Microinfiltrarea

Atunci când o rășină compozită este plasată pe cement sau pe dentină există un potențial crescut de apariție a microfisurilor si astfel a microinfiltrației marginale.Aceste microfisuri predispun la apariția microinfiltrării,cariei secundare și a discromiei marginale a restaurării.Infiltrarea marginală se definește ca fiind trecerea fluidelor intraorale,bacteriilor si moleculelor bacteriene printre pereții cavitatii și materialul restaurativ cauzat de prezenta microfisurilor.Infiltrarea marginală este principala cauză a eșecului restaurarilor compozite ca rezultat al lipsei adeziunii direct implicată în apariția microfiltrarii si discromei restaurarilor. Colorația marginală este raportată ca fiind primul semn al microinfiltrării.Ea se poate pune pe seama alegerii incorecte a culorii materialului restaurativ,finisarea incorectă a marginilor restaurarăii sau a igienei inadecvate a pacientului.

Fig 2. Microinfiltrarea marginală. (13)

2.1.4 Caria secundară

Cariile secundare au fost in mod constat găsite ca principal factor al refacerii restaurărilor directe.In literatura de specialitate le găsim cunoscute și sub numele de carii marginale facându-se referire la faptul ca acestea se găsesc in apropierea marginilor restaurării.Incidența crescuta a cariilor secundare asociate rășinilor compozite se poate explica și din punct de vedere microbiologic.Caria secundara se asociază cu microfisurile marginale,goluri de aer aparute din cauza folosirii inadecvate a materialelor sau a tehnicilor de restaurare.Din punct de vedere microbiologic cea mai întalnită bacterie la nivelul marginilor restaurărilor compozite este streptococul mutans.De aceea este important sa avem in vedere toate aceste aspecte legate de apariția microfisurilor,golurilor de aer și sa folosim tehnici predictibile de restaurare și o polimerizare stratificata a materialelor compozite.

Caria secundara marginala este procesul carios ce apare pe coroana unui dinte obturat, la limita de contact dintre materialul obturat si marginea cavitatii si care are tendinta de a evolua in profunzime provocand subminarea si fracturarea peretilor cavitatii, iar in ultima instanta afectarea pulpei dentare.

Recidiva de carie sau caria recurenta este procesul patologic carios care se dezvolta sub obturatii coronare aparent corect efectuate, care are tendinta de a evolua spre camera pulpara provocand in final afectarea pulpei dentare sau spre suprafata dintelui producand fracturarea acestuia.

Majoritatea factorilor patogeni ai cariei secundare marginale si recidivei de carie sunt de natura iatrogena si intervin in diverse etape ale tratamentului cariei simple sau a cavitatilor rezultate dupa tratamentul cariei complicate.

Pentru a usura diagnosticul acestor leziuni trebuie sa cunoastem factorii etiologici care iau parte in producerea lor.

Fig 3. Apariția unei leziuni carioase secundare.(10)

3.1 Evaluare interfeței dintre structurile dure dentare și rășini compozite

Ca metode de evaluare a interfeței dintre structurile dure dentare și rășini compozite s-au făcut remarcate urmatoarele:

micro CT-ul

metoda penetrarii colorantului

laserul cu autoflorescență

microscopia confocală

3.1.1 Micro CT-ul

Micro CT-ul este o tehnică de imagistică 3D care utilizează raze X pentru a vedea în interiorul obiectelor,secțiune cu secțiune.Micto CT-ul,numit deasemenea microtomografia sau tomografia micro computerizată este similară CT-ului clasic folosit în spitale însă la o scară mai mică,dar cu o rezoluție mult mai bună.

Scanarele Micro CT înregistreaza o serie de imagini 2D și le reconstruiesc sectiunile 2D pentru a fi procesate apoi în modele 3D chiar și printate ca și obiecte 3D pentru o viitoare analiză.Cu sistemele de radiografie 2D poți vedea prin obiecte,însa cu micro-CT 3D poți vedea în interiorul obiectelor și astfel în medicina dentară sunt de mare ajutor.Oferă informații despre volumul structurilor osoase spre exemplu sau se pot face secțiuni axiale ale dintelui extrem de utile în tratamentele endodontice complexe.

Modul de functionare: Razele X sunt generate de o sursă care sunt transmise prin obiectul pe care dorim să-l analizam,în cazul nostru un dinte,și inregistrate ca o rază X si proiectată ca o proiecție 2D. Dintele este apoi rotat cu câteva grade și iarăși o imagine 2D este facută.Acest pas este repetat pana ce jumătate adică 180 de grade din dinte este proiectat și înregistrat.Seria aceasta de imagini este apoi analizată și înregistrată printr-un proces denumit recontrucție 3D.Imaginile sunt analizate și transpuse într-un 3D.

Fig.4 Cum funcționează micro-CTul (5)

3.1.2 Metoda penetrarii colorantului

Coloranții se descriu ca sisteme de detectare a cariei în zone greu accesibile,dar și a localizării dentinei presupuse infectate. Fusayama(1972) a introdus o tehnica prin folosirea fuxinei pentru a colora in roșu diferitele straturi de dentină cariatp,însă din cauza efectului cariogen aceasta metodă a fost înlocuitp cu folosirea acidului roșu care nu este cariogen și are același efect ca si fuxina.Demineralizarea dentinei în care colagenul este denaturat se colorează,în timp ce cel integru rămâne necolorat.

3.1.3 Laserul cu autoflorescență

Lumina vizibilă a fost folosită ca sursă pentru detectarea incipientă a fisurilor si cariilor incipiente.Dintele este iluminat cu o lumină albastră de 488 NM cu ajutorul unui laser cu argon.Florescența smalțului este observată printr-un filtru galben pentru a exclude prezența sau absenta cariei.Zonele demineralizate apar mai închise la culoare.(6)

Fig.5 Cum funcționează laserul cu autoflorescență.(7)

Microscopia confocală

Combină imagistica optică cu rezoluție înaltă și poate selecta adâncimea,astfel se pot observa secțiuni micronice ale unor structuri de dimeniuni foarte mici,care sunt greu de secționat și astfel acestea se pot reconstrui 3D.Oferă o îmbunatațire a rezoluției atât în plan axial cât și transversal.A fost patentat de către Marvin Minsky în anul 1957.Tehnica scanează un obiect punct cu punct și foloseste fasciulul de laser concentrat care duce la o recontrucție fidelo 3D a obiectului analizat,din acest motiv această tehnică a câștigat teren in fața celorlalte fiind extrem de fidelă.Fig.6 Microscopia confocală(9)

PARTEA SPECIALĂ

4.Microscopia confocală de scanare cu lumină laser

4.1 Generalități

Microscopia de fluorescență este o ramură a microscopiei care studiază fluorescența compușilor organici și anorganici concomitent cu absorbția și reflexia. Acest tip de microscopie este capabilă să studieze caracteristicile unei singure molecule bazată pe emisia de lumină fluorescentă și face nu numai ca imaginile să arate mai bine ci ne permite să înțelegem mai bine celulele, țesuturile și structurile înconjurătoare [52].

Microscopia confocală de scanare cu lumină laser este o combinație între imaginstica optică de rezoluție înaltă și permite selectarea adâncimii, astfel încât vor putea fi observate secțiuni ale unor structuri minuscule, care ar fi greu de secționat fizic și permit construirea unor structuri 3D din imaginile obținute. Imagistica confocală oferă o îmbunătățire marginală atât pentru rezoluție axială cât și laterală, dar capacitatea instrumentului de a exclude din imagine focalizarea care apare în eșantioanele groase marcate cu fluoresceină, este cauza pentru care această tehnică a câștigat popularitate [53].

Microscopia confocală a fost patentată în 1957 de către Marvin Minsky, dar au trecut ani buni până când a fost încorporat într-un proces de scanare laser [54]. Tehnica scanează un obiect punct cu punct folosind un fascicul laser concentrat, permite reconstrucția tridimensionala a imaginii scanate. Într-un microscop convențional eșantionul va fi scăldat în lumină de mercur sau de xenon,imaginea poate fi vizualizată direct cu ajutorul ochilor sau poate fi proiectată pe un dispozitiv de captare a imaginii sau pe un film fotografic, în timp ce metoda de formare a imaginii cu ajutorul unui microscop confocal este foarte diferită. Iuminarea se realizează prin scanarea unui sau a mai multor fascicule de lumină focalizate, de către un laser de-a lungul eșantionului, permițând obținerea unor imagini mult mai valoroase [55].

VECTASHIELD DAPI – mediu de imersie antifază

Este un mediu de imersie antifază cu o formulă unică și stabilă, care este capabilă de a păstra fluorescența. DAPI 4, 6-diamidino-2-fenilindo este o pată fluorescentă care se leagă puternic la nivelul ADN – ului, fiind folosid în microscopia fluorescentă. DAPI are capacitatea de a trece printr-o membrană celulară intactă și poate fi utilizată atât pentru colorarea celulelor vii cât și a celor fixate, deși în celulele vii pătrunderea acesteia este mai greu realizabilă, având o eficiență scăzută [56]. DAPI produce o fluorescență albastră atunci când se leagă la ADN – ul structurilor ce urmează a fi analizate, având excitația la aproximativ 360 nm și emisia la 460 nm.

Prezintă următoarele proprietăți: inhibă albirea fotografică a coloranților fluorescenți și a proteinelor fluorescente, indicele de refracție ideal este de 1.45, se depozitează în frigider și nu necesită o încălzire prealabilă, atunci când este depozitat nu necesită o închidere etanșă a recipientului, având o perioadă lungă de valabilitate, nu contrastează [57].

Metoda de funcționare a unui microscop confocal

Microscopia confocală de scanare cu lumină laser se bazează pe un microscop optic convențional, dar în locul unei lămpi, un fascicul laser este focalizat pe eșantion. Intensitatea luminii laser este reglată prin filtre de densitate neutră și este adusă unui set de oglinzi de scanare, care le pot mișca foarte precis și repede. O oglindă înclină fasciculul în direcția X, în timp ce cealaltă înclină fasciculul în direcția Y. Împreună se înclină fasciculul într-un mod raster. Fasciculul este adus apoi în spatele planului focal al lentilei obiectivului care se concentrează pe eșantion. Dacă eșantionul este fluorescent, o parte din lumină va trece înapoi în lentila obiectivului. Această lumină se deplasează înapoi pe acceași cale pe care o deplasează laserul. Efectul oglinzilor de scanare este de a produce un punct de lumină, care nu este de scanat. Aceast lumină trece apoi printr-o oglindă semitransparentă care se reflectă departe de laser având direcția spre sistemul de detectare. Primul obiect în sistemul de detectare este diafragma, care se află în planul imaginii intermediare a microscopului. Acest lucru permite pătrunderea doar a unei porțiuni mici de lumină la detectoarele de lumină. Dacă aceasta este o lumină fluorescentă, va fi o culoare diferită de cea a luminii laser, iar filtrele de emisie sunt utilizate pentru a o separa de lumina laser care a fost reflectată din eșantion. Dacă lumina reflectată este examinată, aceasta va fi trecută printr-un polizorator care va permite trecerea doar luminii laser cu un unghi diferit de polarizare față de lumina laser inițială.

Orice lumină care iese din sistemul optic al acestui microscop poate avea o intensitate foarte scăzută, astfel încât tubul fotomultiplicator este folosit pentru a detecta și amplifica acest semnal luminos. Fotomultiplicatoarele sunt capabile să amplifice un semnal slab de un milion de ori fără a induce vreun zgomot. Din fotomultiplicatoare va ieși un semnal electric cu amplitudine proporțională cu a semnalului inițial de lumină. Acest semnal electric analogic este convertit într-o serie de numere digitale cu ajutorul unui soft computerizat. Pe măsură ce fasciculul laser se deplasează de-a lungul eșantionului, sistemul de detectare eșantionează constant și convertește semnalul fotomultiplicatoarelor, pe care le afișează în ordinea corectă pe monitorul computerului. Toți acești pași complicați, apar atât de repede încât afișajul pare să prezinte o imagine reală a eșantionului [58].

Componentele microscopului confocal de scanare cu lumină laser

Laserul – liniile laser sunt alese printr-un dispozitiv de selecție fiind potrivite cu substanțele flurescente utilizate.

Separatorul de fascicule – reprezentat de un filtru care separă excitația de lumina emisă în calea fasciculului de fluorescență al microscopului.

Scanerul – este o unitate bazată pe două sau mai multe oglinzi, care au rolul de a ghida fasciculul laser focalizat pe eșantion, pixel cu pixel și linie cu linie.

Lentilele obiectivului – formarea optică a imaginii.

Controlul Z – permite concentrarea asupra oricărui plan focal din eșantion, iar staționarul motorizat Z permite mișcarea în direcție axială cu pași mici (>10 nm), aceste mișcări având o mare precizie.

Pinhole –iris reglabil în planul imaginii intermediare, permite excluderea luminii care nu se concentrează din imaginea achiziționată, astfel oferă o capacitate opțională de secționare. Aceasta definește grosimea fantei optice și depinde de proprietățile obiectivului. Dimensiunea orificiului poate fi setata prin soft – ul din computer.

Tubul fotomultiplicator –detectori sensibili care controlează fotonii emiși de eșantion. Practic semnalul luminos se transformă într-un semnal electric care este înregistrat de un computer [59].

Figura 4. Componentele microscopului confocal – scanare cu lumină laser [58].

4.5 Olympus FluoView FV1000

Este un microscop biologic confocal de scanare cu laser, echipat cu 3 canale de fluorescență, 3 lasere și un filtru electro – optic care funcționează ca un filtru de excitație electronic reglabil având rolul de a modula simultan intensitatea și lungimea de undă a liniilor laser multiple de la una sau mai multe surse. Acest microscop permite observarea simultană a fluorescenței confocale și simularea independentă a luminii laser. Sincronizarea acestor două funcții ne asigură că reacțiile celulare care au loc în timpul sau imediat după stimulare nu sunt trecute cu vederea.

FluoView 1000 are o sensibilitate crescută și astfel permite detectarea eficientă a fluorescenței prin filtrele de depunere ionică. Achiziționează imagini la o viteză crescută, 16 cadre / secundă la 256 x 256 (4000 Hz) și are o precizie ridicată și o rezoluție de 2 nm lungime de undă, având o distribuție spectrală liniară.

Acest tip de microscop este echipat cu lasere diodă care corespund unei lungimi de undă de la 405 nm la 635 nm, permițând observarea eficientă a proteinelor fluorescente care se transformă în diferite culori. Acestea au numeroase avantaje, cum ar fii stabilitate îmbunătățită, căldură și zgomote reduse, precum și un preț de cost mult diminuat datorită conservării energiei electrice [60].

Figura 5. Microscopul confocal – scanare cu lumină laser Olympus FluoView 1000.

Figura 6. Microscopul confocal de scanare cu lumină laser Olympus FluoView 1000

Figura 7. Microscopul confocal de scanare cu lumină laser Olympus FluoView 1000. În imagine se observă sursa de alimentare a computerului, monitorul acestuia, sursa de alimentare cu laser, sistemul de control,tastatura, mouse.

Figura 8. Probă unui dinte obturat, montat într-un ansamblu cu fantă circulară destinat scanării

Biodentine® – etape de tratament

Biodentine® – material pe bază de silcat de calciu, a acaparat atenția medicilor stomatologi în ultimii ani. Acest material are o gamă largă de aplicații, precum: restaurările leziunilor carioase profunde și voluminoase prin tehnica sandwich (substituent definitiv al dentinei), restaurările leziunilor cervicale, restaurarea dinților temporarari, coafaje directe și indirecte, pulpotomii, tratamentul perforațiilor radiculare, apexificare, rezorbții radiculare interne sau externe, material de obturație folosit în tratamentele endodontice pe cale retrogradă. Biodentine® este un material care ajută la remineralizarea dentinei, conservă vitalitatea pulpară și induce vindecarea pulpară, de altfel are potențialul de a înlocui dentina naturală având aceleași proprietăți mecanice.

În momentul în care sunt restaurate leziunile carioase profunde prin tehnica sandwich, următoarele etape clinice sunt indicate de producător: anestezierea dintelui, izolarea dintelui, pregătirea cavității, igienizarea cavității, aplicarea materialului Biodentine® în cavitate, după 48 de ore se prepară porțiunea superioară de Biodentine® pentru a pregăti restaurarea smalțului cu ajutorul unui material compozit. Atunci când vorbim despre o expunere pulpară minoră și Biodentine® va fi folosit ca material pentru realizarea unui coafaj direct, după anestezia dintelui și izolarea acestuia, se prepară cavitatea, iar Biodentine® va fi folosit ca un material de coafaj direct, aplicându-se în cavitate în contact direct cu expurea pulpară, după hemostaza prealabilă a dintelui. De altfel dintele va fi restaurat în totalitate cu Biodentine®, iar după cel puțin 48 de ore se va prepara porțiunea superioară a materialului pentru a pregăti restaurarea definitivă a smalțului cu ajutorul unui material compozit. În cazul în care avem de a face cu o perforație a podelei camerei pulpare, în primă instanță se realizează tratamentul biomecanic al canalelor radiculare și obturarea acestora cu gutapercă și cu un sealer endodontic, după care se aplică Biodentine® la nivelul perforației și se umple toată cavitatea cu același material înainte de a realiza restaurarea definitivă a dintelui [10].

5.1 Timpul de lucru

Timpul de lucru a Biodentine® este de aproximativ 6 minute, priza finală are loc undeva între 10 – 12 minute. Comparativ cu alte materiale pe bază de silicat de calciu (ProRoot MTA), care fac priză la un interval de 2 ore, acest material a cunoscut o reală îmbunătățire [11].

6.Material și metodă

10 de molari și premolari maxilari și mandibulari umani extrași, au fost depozitați în ser fiziologic. Suprafețele radiculare au fost curățate de cement, după care, pe fiecare dinte a fost preparată o cavitate mare MOD (mezio – ocluzo – distală), dimensiunea ocluzală fiind de aproximativ două treimi din dimensiunea intercuspidiană. Adâncimea cavităților ocluzale a fost de aproximativ 2 mm, iar limita cervicală a casetelor proximale a fost preparată la 1 mm sub jocțiunea smalț – cement. Fiecare cavitate a fost preparată cu o freză diamantată pară cod verde, folosind o piesă de mână de turații înalte și răcire cu apă.

6.1 Proceduri de restaurare

Înainte procedurilor experimentale, o restaurare șablon a fost pregătită. Pe fiecare dinte au fost aplicate matrici circulare din oțel (Matrici Supermat Assortment Kerr) cu înălțime de 5 mm sau 6,3 mm în funcție de dintele pe care au fost aplicate, cu ajutorul portmatricei incluse în set.

Dinții fost restaurați prin tehnica sandwich deschisă folosind înlocuitorul dentinar Biodentine® (Septodont), peste acesta s-a aplicat compozitul micro – hibrid fotopolimerizabil universal cu particule de dimensiuni în medie de 0.6 µm (Herculite XRV Kerr).

Capsula care conține silicatul tricalcic a fost deschisă și poziționată pe suportul alb, după care a fost detașat containerul care conține doza unică de lichid și au fost picurate 5 picături în capsulă. Capsula a fost închisă, după care a fost introdusă în amalgamator (TPC Advance D650N). Acesta a fost setata la viteza de 4000 – 4200 de rotații/minut, fiind mixat timp de 30 de secunde. După ce amalgamatorul și-a terminat programul, capsula a fost deschisă și materialul a fost aplicat in cavitate, iar mai apoi acesta a fost condensat cu ajutorul unui fuloar.

În aproximativ 12 minute (conform indicațiilor producătorului) după aplicarea materialului Biodentine®, smalțul fiind gravat timp de 30 de secunde, iar dentina timp de 15 secunde folosind acidului orto – fosforic în concentrație de 36% (Blue Etch Cerkamed), care a fost spalat timp de 10 secunde, după care mai apoi suprafața dentară a fost uscată cu jetul de aer, lăsând o suprafața ușor umedă, conform indicațiilor producătorului. După această etapă s-a aplicat agentul adeziv (OptiBond Solo Plus Kerr),excesul de solvent fiind îndepărtat cu o suflare usoară de aer timp de 10 secunde. Agentul adeziv a urmat a fi fotopolimerizat timp de 20 de secunde cu ajutorul lămpii de fotopolimerizare (LED X1 1200 mw). Pasul următor a fost restaurarea directă a cavității prin tehnica stratificării , aplicând straturi de compozit de maxim 2 mm (Herculite XRV Kerr). Fiecare strat urmând a fi polimerizat timp de 40 de secunde cu ajutorul lămpii (LED X1 1200 mw). După îndepărtarea matricilor, dinții au fost finisați cu ajutorul discurilor de finisare și lustruire de granulație roșie și galbenă (OptiDisc Kerr), cu periile (Occlubrsh Kerr) și cu ajutorul gumelor de lustruit (Polisher Kenda).

Probele urmând a fi scanate și analizate utilizând microscopia confocală de scanare cu lumina laser (Olympus FluoView 1000). Imaginile de diferite rezoluții, variind de la 640 x 640 pixeli până la 1600 x 1600 pixeli au fost înregistrate, iar mai apoi pentru a avea o imagine de ansamblu a zonei de interfață dintre dinte și restaurare s-a utilizat un software grafic (Icy bioimage analysis produs de firma Quantitative Image Analysis Unit – Institut Pasteur). Ca mediu de imersie s-a folosit Vectashield – Antifade Mounting Medium with DAPI. Țesuturile dure (non – poroase), smalțul , nu au fost introduse în soluție. Astfel, părțile de leziune infiltrate precum și cele neinfilitrate ar putea fi diferențiate fără supra- sau subestimări. Leziunea și zona de penetrare s-au măsurat de la suprafața leziunii la zona cea mai profundă a fluorescenței verzi sau roșii.

Figura 9. Dinte secționat în mediul de imersie rezoluție 1600 × 1600 mărime 40 × 98 secțiuni. Interfața smalț – dentină – Biodentine®, mediu imersie Vectashield, gri

Figura 10. Dinte secționat în mediul de imersie Vectashield, rezoluție net superioara 1600 × 1600 mărime 40 × 98 secțiuni, se observa clar joncțiunea smalț – dentină și punctul de intersecție smalț – dentină – Biodentine® cu întrepătrunderea consecutivă a materialului la nivelul țesuturilor dure.

Figura 11. Dinte secționat în mediul de imersie rezoluție 1600 × 1600 mărime 40 × 98 secțiuni. Se observă interfața smalț – dentină – Biodentine® cu întrepătrunderea consecutivă și parțial deficitară, cu lacune la interfața Biodentine® cu smalțul.

Figura 12. Dinte secționat în mediul de imersie rezoluție 1600 × 1600 mărime 40 × 98 secțiuni. Se observă interfața smalț – dentină – Biodentine® cu întrepătrunderea consecutivă și parțial deficitară cu lacune la interfața Biodentine® cu smalțul.

Figura 13. Interfața dentină – compozit rezoluție 640 × 640 31 secțiuni la 2 microni. Interfața smalț – dentină – Biodentine® cu sectiunile in axele X si Y arătând exact punctul suprafețelor de contact.

Figura 14. Interfața dentină – compozit rezoluție 640 × 640 31 secțiuni la 2 microni.Interfața smalț – dentină – Biodentine® cu sectiunile in axele X si Y arătând exact punctul suprafețelor de contact.

Figur 15. Interfața dentină – compozit rezoluție 640 × 640 31 secțiuni la 2 microni

Figura 15. Interfața dentină – compozit rezoluție 640 × 640 31 secțiuni la 2 microni – reconstrucție 3D făcuta în programul Icy biomedical image în cele 3 axe X, Y si Z. Datorită rezoluției scăzute și secțiunilor puține, randarea tridimensională are lipsuri de date care sunt evidențiate prin zone/linii paralele închise la culoare/negre.

Figura 16. Interfața dentină – compozit rezoluție 640 × 640 31 secțiuni la 2 microni

Figura 17. Interfața dentină – compozit rezoluție 640 × 640 31 secțiuni la 2 microni. Interfața dentină – smalț – Biodentine® fiind vizibilă din diferite unghiuri, evidențiindu-se zona de “infiltrație minerală” caracteristică materialelor pe bază de silicați de calciu.

Figura 18. Zona de infiltrație minerală, 640 × 640, 91 secțiuni la 2 microni, rezoluția este scăzută, dar compensată prin secțiuni multiple, de 3x mai multe decât în imaginile precedente, volumul de date interpretat fiind de o calitate net superioară imaginii precedente.

Figura 19. Interfața dentină – compozit – Biodentine®, rezoluție 640 × 640 91 secțiuni la 2 microni. În urma termociclării probelor, au apărut fisuri la nivelul suprafeței dentinare evidențiate în stânga jos, putând influența calitatea adeziunii materialului restaurator.

Figura 20. Interfața dentină – smalț – Biodentine®, rezoluție 640 × 640 91 secțiuni la 2 microni, filtru albastru, reliefând „zona de infiltrație minerală”, care apare în urma utilizării materialelor pe bază de silicat de calciu

Figura 21. Interfața dentină – compozit, rezoluție 640 × 640, secțiuni la 2 microni. Interfața dinte – obturație se observă în fluorescență roșie la rezoluție mică, dar fisurile sau excesele suprafețelor sunt ușor evidențiabile.

Figura 22. Interfața dentină – Biodentine® – smalț, rezoluție 640 × 640, 91 secțiuni la 2 microni.

Figura 23. Dinte secționat rezoluție 1600 × 1600 91 secțiuni la 2 microni

Figura 24. Dinte secționat, rezoluție 1600 × 1600, 91 secțiuni la 2 microni. Rezoluția este mărită, detalii fiind ușor evidențiate printr-o calitate net superioară a secțiunii.

Figura 25. Dinte secționat rezoluție 1600 × 1600 91 secțiuni la 2 microni

Figura 26. Randări tridimensionale, cu scala de 200 microni, realizată din unghiuri diferite, evidențiind o lipsă de materia la interfeței resturarii în partea stângă a imaginii de aprox 150-200 microni.

Figura 27. Randări tridimensionale, cu scala de 200 microni, realizată din unghiuri diferite, evidențiind o lipsă de substanță a interfeței resturarii în partea stângă a imaginii de aprox 150-200 microni.

Figura 29. Randării tridimensionale, vizualizare laterală a convexitatii naturale a dintelui probă.

f

dgdgd

Figura 29. Randarea 3D a suprafeței, unde se observă un exces de material adeziv, concluzionând necesitatea unei finisări superioare a interfeței și a materialului folosit în restaurarea cavității.

Figura 30. Randarea 3D a suprafeței, unde se observă un exces de material adeziv, concluzionând necesitatea unei finisări superioare a interfeței și a materialului folosit în obturarea cavității.

Figura 31. Randarea 3D a suprafeței, unde se observă un exces de material adeziv, concluzionând necesitatea unei finisări superioare a interfeței și a materialului folosit în obturarea cavității.

IV – Discuții și concluzii

7.1 Discuții

Măsurătorile au fost realizate cu ajutorul microscopului confocal de scanare laser (Olympus FluoView 1000) deoarece rezultatele sunt mai obiective, iar timpul este mult mai eficient în fața celorlalte tehnici datorită imagisticii computerizate 3D. Această metodă permite viteze variabile de scanare, având o latență redusă de reacție. Scanările mai slabe au contraste și rezoluții mai mari datorită raportului semnal – zgomot care este mai mare. Pentru a crește vizibilitatea obiectelor selectate, coloranți fluorescenți pot fi utilizați, prin tratarea probelor biologice fără să provoace vreo tulburare.

În momentual actual există puține studii în literatura de specialitate care au furnizat informații despre tema cercetată în cauzul utilizării microscopului confocal de scanare laser.

Procesul de pregătire a probei în vederea analizei acesteia prin intermediul MCSL este unul nedistructiv și nu necesită deshidratarea eșantioanelor în comparația cu scanarea microscopiei electronice. Mai mult, MCSL permite studierea unui volum de dentină, care permite nu numai vizualizarea suprafeței probei dar și profunzimea în cadrul secțiunii și în special permite observarea tubulilor dentinari care nu sunt perpendiculari pe canale.

7.2 Concluzii

În funcție de condițiile experimentale și rezultatele obținute în acest studiu realizat in vitro, este posibil să se concluzioneze că:

În urma evaluării zonelor de interfață dintre dentină – compozit sau dentină – smalț- Biodentine® s-au observat suprafețe rugoase ce necesită o finisare suplimentară pentru a nu permite agregarea biofilmului bacterian.

La interfața dentină – Biodentine® se evidențiază “zona de infiltrație minerală” caracteristică materialelor pe bază de silicați de calciu, care a fost sugerată de către Timothy și colaboratorii [61]. La nivelul interfeței dintre dentină și Biodentine®, cu ajutorul microscopului confocal de scanare cu fasciul laser (Olympus FlowView 1000) si cu ajutorul programului grafic (Icy bioimage analysis creat de Quantitative Image Analysis Unit – Institut Pasteur) se poate observa un strat interfacial în structura dentinei, imediat sub zona de Biodentine®, care apare ca o bandă reflexivă, datorită infiltrării bogate în coloranți. Această “zona de infiltrație minerală” se datorează alaclinității ridicate a materialului hidratat, care are capacitatea de a induce denaturarea caustică și permeabilitatea componentei organice de colagen a dentinei interfibrilare. Această degradare conduce la formarea unei structuri poroase care facilitează pătrunderea unor concentrații crescute de ioni de calciu, carbonat și hidroxid, care vor duce la mineralizarea acestei zone [62].

Este necesară o condensare riguroasă a Biodentine® pentru a preveni aparția lacunelor la nivelul joncțiunii dintre țesutul dur dentar și materialul restaurator. La interfața smalț – dentină – Biodentine® unde întrepătrunderea dintre structurile dentare și materialele restauratorii este parțial deficitară, observându-se lacune între Biodentine® și smalț.

Conform indicațiilor producatorului, priza Biodentine® ar avea loc în aproximativ 12 minute, dar în urma studiului de față a reieșit că este necesar un timp suplimentar pentru o priză completă a materialului de aproximativ 24 – 48 h. Acest fapt poate constitui un dezavantaj atunci când Biodentine® se utilizează ca substituent dentinar în tehnica „Sandwich deschisă”, realizată într-o singură ședință. Din această cauză se recomandă amânarea restaurării definitive până când se obține priza finală a materialului.

Cercercetări ulterioare sunt necesare pentru a înțelege mai bine neajunsurile materialului Biodentine® și legătura acestuia cu țesuturile dure dentare precum și cu alte materiale utilizate în retaurarea directă a dinților.