CC BY
44
РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №4, 2013
профилактических средств (при кариесе и заболеваниях пародонта), диагностике и лечении осложнений кариеса, в том числе у лиц детского и подросткового возраста, мониторинга результата лечения в ближайшие и отдаленные сроки, также для видовой и коли -чественной экспресс-идентификации микроорганизмов независимо от возраста колоний и условий их культивирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. АлександровМ.Т., Прохончуков А.А. Лазер в клинической медицине. М.; 1981.
2. Александров М.Т., Пашков Е.П., Быков А.С., Гунько В.И., Попов С.Н., Иванченко О.Н., Родионов А.Д., ГизатуллинР.М. 20-летний опыт применения лазерно-флюоресцентной диагностики в клинической микробиологии". Вестник РАМН. 2011: 35—8.
3. Александров М.Т. Лазерная клиническая биофотометрия. М.: Техносфера; 2008.
4. ПК АМТ Новационные технологии "Лазерно-конверсионная
диагностика в онкологии" (в работе использован отчет Минздрава).
5. Зайцева Е.В. Разработка метода флюоресцентной диагностики состояния твердых тканей зуба при кариозном поражении (экспериментально-клиническое обоснование): Дисс. М.; 2000.
REFERENCES
1. Aleksandrov M.T., Prokhonchukov A.A. Laser in clinical medicine. M.; 1981 (in Russian).
2. Aleksandrov M.T., Pashkov E.P., Bykov A.S., Gun'ko VI., Popov S.N., Ivanchenko O.N., Rodionov A.D., Gizatullin R.M. 20 Years of experience in the application of laser fluorescent diagnostics in clinical Microbiology". Vestnik RAMN. 2011: 35—8 (in Russian).
3. Aleksandrov M.T. Laser clinical biophotomerty. M.: Tekhnosfera; 2008 (in Russian).
4. PC AMT Innovative technologies "Laser-conversion diagnostics in Oncology" (used in the work report of the Ministry of Health).
5. ZaytsevaE.V Development of the method of fluorescent diagnostics of the condition of hard tissues of the tooth with a кариозном defeat (experimental-clinical study): Diss. M.; 2000 (in Russian).
Поступила 20.06.13
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 615.46.03:616.31
Н.О. Бессуднова, Д.И. Биленко, С.Б. Вениг
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АДГЕЗИВНОЙ СИСТЕМЫ С НАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ НАНОРАЗМЕРНОГО СЕРЕБРА
НИУ ФГБОУ ВПО Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Министерства образования и науки Российской Федерации, 410012, Саратов, Россия
В работе изучено влияние наполнителя из наночастиц серебра на механические характеристики адгезивных систем. Показано, что механические характеристики адгезивной системы изменяются с ростом концентрации наночастиц серебра неоднозначно. Установлено, что при концентрации серебра 1%, достаточной для сообщения материалу требуемой рентгеноконтрастности, механические свойства находятся вблизи оптимума и выше, чем у адгезивной системы без серебряного наполнителя. Полученные результаты указывают на возможность использования наноразмерного серебра в качестве наполнителя при разработке рентгеноконтрастных адгезивных систем.
Ключевые слова: исследования в стоматологии, адгезивная система, наноразмерные наполнители, механические испытания
N.O. Bessudnova, D.I. Bilenko, S.B. Venig
THE STUDY OF MECHANICAL PROPERTIES OF ADHESIVE SYSTEM WITH A SILVER NANOPARTICULATE FILLER
National Research University "Saratov State University named after N.G. Chernishevsky", 410012, Saratov, Russia In the present study nanoparticulate silver filler influence on adhesive system mechanical properties has been researched. In the course of laboratory experiments it has been shown that adhesive system mechanical properties are changing in a different manner as soon as silver percentage in adhesive system is increasing. It has been established that 1% silver nanoparticle embedding into adhesive system that is enough to make the material X-Ray-sensitive holds its mechanical properties close to the optimum. Thus, the mechanical properties are enhancing in comparison with those of adhesive system without silver nanoparticles. Research findings point to the opportunity to use nanoparticulate silver as a filler while producing X-ray adhesive systems.
Key words: dental research, adhesive system; nanoparticulate fillers; mechanical tests
Введение
При разработке рентгеноконтрастных адгезивных систем с введенными наноразмерными частицами неизбежно встает вопрос о влиянии наполнителя на фи-
Бессуднова Надежда Олеговна (Bessudnova Nadezda Olegovna), е-mail: [email protected]; Биленко Давид Исакович (Bilenko David Isakovich); Вениг Сергей Борисович (Venig Sergey Borisovich)
зико-химические и механические свойства адгезива. Вместе с этим остаются недостаточно изученными вопросы стабилизации покрытых поливинилпирро-лидоном (ПВП) наночастиц в органических слабополярных средах, к которым принадлежат адгезивные системы.
Целью исследования является изучение влияния наполнителя из наноразмерного серебра на механические характеристики адгезивной системы.
10
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материалы и методы
Для создания образцов рентгеноконтрастной адгезивной системы применялась адгезивная система пятого поколения AdperTM Single Bond (3M ESPE) и коллоидный раствор ПВП-стабилизированных наночастиц серебра, синтезированных в ИБФРМ РАН [1]. Весовая доля частиц серебра в этаноле составляла 25 мг/л, средний диаметр частиц — 30—60 нм (рис. 1 на вклейке).
Для исследования поверхностной морфологии и химического состава образцов полимеризованной адгезивной системы с введенными наночастицами использовали аналитический комплекс на базе растрового электронного микроскопа высокого разрешения SEM Mira/LMU, TESCAN c системой энергодисперсионного анализа EDX INCA Energy, Oxford Instruments (см. рис. 1 на вклейке).
Измерения механических характеристик образцов проводились на одноколонной универсальной испытательной машине Instron 3342, Instron (рис. 2 на вклейке).
Ход работы
Для проведения механических испытаний были изготовлены образцы адгезивной системы в виде тонких пленок с различным процентным содержанием наноразмерного серебра. Введение ПВП-стабилизированных наночастиц серебра в адгезивную систему проводилось по схеме, предложенной рядом авторов [2—5]. На рис. 3, а—г (на вклейке) представлены лабораторные этапы изготовления образцов пленок адгезивной системы.
Метрические характеристики образцов (длина, ширина, толщина) измерялись на нескольких участках для минимизации погрешности, связанной с неравномерностью площади поперечного сечения образцов (рис. 3, д, е, см. на вклейке).
Все образцы были поделены на 4 группы: 1-ю группу составляли образцы без наполнителя, 2, 3, 4-ю — с 1, 5 и 10% содержанием наночастиц серебра соответственно.
Результаты и обсуждение
Метрические характеристики образцов представлены в табл. 1—4.
На рис. 4 (на вклейке) и рис. 5 представлены зависимости приложенной нагрузки от относительного удлинения при растяжении для образцов групп 1—4. При построении графиков исключались участки, связанные с начальным распрямлением образцов без деформации.
На рис. 4, 5 представлены зависимости приложенной нагрузки от относительного удлинения при растяжении для образцов 1—4-й групп. При построении графиков исключались участки, связанные с начальным распрямлением образцов без деформации.
В табл. 5 представлены данные о предельных нагрузках и удлинениях, при которых происходит разрыв, и рассчитаны значения модуля Юнга для образцов всех 4 групп.
Следует сделать несколько замечаний.
1. Исходный материал сам по себе является неоднородным, что иллюстрировано рис. 5, а и данными табл. 5.
2. Разброс результатов механических испытаний в пределах каждой группы образцов с одним и тем же содержанием серебра не превосходит отклонений в исходных материалах. При использовании материалов с меньшим разбросом в пределах одной группы образцов наблюдается воспроизводимость.
3. Введение серебра в адгезивную систему порядка 1%, достаточного для придания ей требуемой рентгеноконтрастности, приводит к увеличению прочности
Рис. 5. Зависимости приложенной нагрузки от относительного удлинения образца. а—г — соответствуют группам 1—4.
11
РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №4, 2013
Т аблица 1
Метрические характеристики образцов 1-й группы
Обра- Длина, Ширина, Толщина, Усредненное значе-
зец мм мм мм ние толщины, мм
4,0
2,5
2,0
2,5
3,776
3,292
3,612
3,228
0,092
0,078
0,100
0,203
0,248
0,083
0,097
0,104
0,135
0,141
0,092
0,090
0,178
0,112
0,107
изменению механических свойств. В частности, вид зависимостей нагрузки от относительного удлинения для образцов 4-й группы существенно отличается от таковых для групп 1—3. Разрыв образцов полимеризованной адгезивной системы с 10% концентрацией серебра происходит при малых нагрузках (см. рис. 5, г), в то время как введение 1% серебра приводит к разрыву образцов при нагрузках, сравнимых и выше, чем у образцов без наночастиц (см. рис. 5, б).
Наблюдаемый феномен, по-видимому, можно качественно объяснить следующим образом. При высоком содержании наполнителя в исследуемых образцах происходят разрывы связей филаментов адгезивной системы наночастицами серебра, что схематично представлено на рис. 6, а (на вклейке). Образующиеся
Таблица 4
Метрические характеристики образцов 4-й группы
5 2,0 3,084 0,153 0,121 Обра- Длина, Ширина, Толщина,
0,114 зец мм мм мм
Усредненное значение толщины, мм
3,43
0,096
0,121
0,124
0,124
0,123
Т аблица 2
Метрические характеристики образцов 2-й группы
Обра- зец Длина, мм Ширина, мм Толщина, мм Усредненное значение толщины, мм
1 3,00 3,950 0,101 0,098
0,106
0,087
2 2,50 3,337 0,146 0,116
0,089
0,113
3 2,33 2,360 0,098 0,091
1 2,2 4,482 0,062
0,070
0,081
2 1,5 2,708 0,040
0,053
0,060
3 2,0 3,212 0,040
0,053
0,036
Механические испытания образцов
0,071
0,051
0,043
Таблица 5
0,075
0,102
Т аблица 3
Метрические характеристики образцов 3-й группы
Обра- зец Длина, мм Ширина, мм Толщина, мм Усредненное значение толщины, мм
1 4,5 3,113 0,105 0,102
0,099
0,102
2 2,7 3,119 0,091 0,105
0,121
0,103
3 2,0 2,899 0,101 0,113
0,132
0,106
и упругости материала, что отображается в зависимостях значений предельных нагрузок и модуля Юнга от процентного содержания серебра (см. табл. 5, см. рис. 4, 5). Дальнейшее увеличение содержания серебра в адгезивной системе приводит к качественному
Образец ч < ч > P, MPa <P>, MPa E, Pa
1-я группа
А 0,038 0,038 18,826 18,826 586,55
B 0,080 0,062 10,768 8,868 249,46
0,077 9,581 250,77
0,030 6,256 221,69
C 0,040 0,040 3,650 3,439 176,09
0,040 3,228 104,41
2-я группа
1 0,060 0,046 20,029 15,092 522,164
2 0,053 17,560 395,502
3 0,025 7,687 371,036
3-я группа
1 0,027 0,052 16,384 12,727 761,064
2 0,089 14,018 386,85
3 0,040 7,779 231,32
4-я группа
1 0,019 0,037 2,687 2,047 280,297
2 0,077 3,342 100,717
3 0,014 0,111 15,218
Примеч - предельная
ание . l/l — нагрузка, E -
относительное удлинение образца, P - модуль Юнга.
1
2
3
4
6
2
12
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рис. 8. Напряженно-деформированные состояния в различные моменты времени для образца 3-й группы.
же при этом связи между ПВП-стабилизированными наночастицами серебра и адгезивом менее прочные. При малых значениях концентрации наноразмерного серебра в образцах величина отношения количества разрывов связей в объеме полимера, образующего адгезивную систему, к количеству связей, образованных между наполнителем и полимером, незначительна (рис. 6, б).
Заметим, что такое объяснение не является единственным, возможны и перколяционные изменения в исследуемых образцах [6, 7]. В зависимости от процентного содержания наночастиц в объеме адгезива последние могут образовывать упорядоченные структуры — кластеры, например в виде цепочек, по которым и происходит разрыв при механическом воздействии на образец (рис. 7 на вклейке).
Дальнейшее детальное исследование позволит выяснить наиболее вероятный механизм.
На рис. 8 представлены кадры видеозаписи деформации образца 3-й группы при растяжении в различные моменты времени, зафиксированные камерой микроскопа, входящего в комплект поставки используемой в эксперименте испытательной машины.
При проведении механических испытаний образцы закреплялись в вертикальном положении с использованием селективных зажимов. На начальном этапе происходило распрямление образцов без деформации. Можно предположить, что вид разрыва, имеющий неправильную форму, связан с неравномерностью распределения наночастиц серебра по объему адгезивной системы при высокой концентрации последних в результате формирования из них связанных структур.
Следует отметить, что при разработке адгезивной системы с наполнителем из ПВП-стабилизированного наноразмерного серебра необходимо также учитывать влияние среды адгезива. Принято считать, что ПВП-покрытые наночастицы обладают неравномерным распределением зарядов, что препятствует их агломерации. Однако в адгезив-
ной системе, которая сама по себе является слабополярным органическим соединением, взаимодействие частиц изменяется.
Заключение
В результате проведенных исследований показано, что механические характеристики адгезивной системы изменяются с ростом концентрации наночастиц серебра неоднозначно.
Установлено, что при концентрации серебра 1%, достаточной для сообщения материалу требуемой рентгеноконтрастности, механические свойства находятся вблизи оптимума и выше, чем у адгезивной системы без серебряного наполнителя.
Полученные результаты указывают на возможность использования наноразмерного серебра в качестве наполнителя при разработке рентгеноконтрастных адгезивных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Maksimova I.L., Terentyuk G.S., KhlebtsovN.G. Silver nanocubes and gold nanocages: their synthesis and optical and photothermal properties. Nanotechnologies in Russia. 2010; 5 (7—8): 454—68.
2. Бессуднова Н.О., Биленко Д.И., Вениг С.Б., Аткин В.С., Захаре-вич А.М. Применение наночастиц серебра для создания рентгеноконтрастной адгезивной системы. Медицинская физика. 2012; 4 (56): 71—9.
3. Bessudnova N., Bilenko D., Venig S., Atkin V., Zakharevich А. А new X-ray adhesive system with embedded nano-particulate silver markers for dental applications. SFM 2012: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XIV, Proceeding of SPIE. 2013; 8699 (86990I); doi: 10.1117/12.2018753.
4. Bessudnova N. X-ray nano-particulate markers application for visualization of dentine — restorative material interfaces. J. Dent Res. 2012; 91 (Spec. Iss. В): 166733.
5. Бессуднова Н.О., Биленко Д.И., Вениг С.Б., Аткин В.С. Исследование композитных реплик дентина, полученных с применением адгезивной системы с наночастицами серебра. Нанотехнологии и охрана здоровья. 2013; 5 (1): 54—9.
6. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы: Учебное пособие. М.: Едиториал УРСС; 2002.
7. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Теория протекания и проводимость
13
РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №4, 2013
сильно неоднородных сред. Успехи физических наук. 1975; 117: 401—35.
REFERENCES
1. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Maksimova I.L., Terentyuk G.S., KhlebtsovN.G. Silver nanocubes and gold nanocages: their synthesis and optical and photothermal properties. Nanotechnologies in Russia. 2010; 5 (7—8): 454—68.
2. Bessudnova N.O., Bilenko D.I., Venig S.B., Atkin V.S., Zakharevich A.M. Application of silver nanoparticles for X-ray adhesive system design.. Meditsinskaya fizika. 2012; 4 (56): 71—9 (in Russian).
3. Bessudnova N., Bilenko D., Venig S., Atkin V., Zakharevich А. А new X-ray adhesive system with embedded nano-particulate silver markers for dental applications. SFM 2012: Optical Technologies
in Biophysics and Medicine XIV, Proceeding of SPIE. 2013; 8699 (86990I); doi: 10.1117/12.2018753.
4. Bessudnova N. X-ray nano-particulate markers application for visualization of dentine — restorative material interfaces. J. Dent. Res. 2012; 91 (Spec. Iss. В): 166733.
5. Bessudnova N.O., Bilenko D.I., Venig S.B., Atkin V.S. The study of resin tags produced using adhesive system with embedded silver nanopartiles. Nanotekhnologii i ohrana zdorovia. 2013; 5 (1): 54—9 (in Russian).
6. Tarasevich Yu.Yu. Percolation: theory, applications, algorithms: Uchebnoe posobie. Moscow: Edirorial URSS; 2002 (in Russian).
7. Shklovskii B.I., Efros A.L. Perkolation theory and conductivity of inhomogeneous materials. UFN. 1975; 117: 401—35 (in Russian).
Поступила 30.05.13
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013
УДК 616.314-018-02:613.863]-084:615.355.042.2]-091.8-092.9 Е.Ю. Ермак, Т.В. Матерс, Е.В. Панина, Е.В. Ананьина, Т.И. Родионова, И.Н. Зотова
ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТОВ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ДОНОРОВ МОЛЕКУЛ ОКСИДА АЗОТА И БЛОКАТОРОВ ФЕРМЕНТА NO-СИНТАЗЫ ПРИ ЭМОЦИОНАЛЬНО-БОЛЕВОМ СТРЕССЕ НА МОРФОЛОГИЧЕСКУЮ КАРТИНУ ТКАНЕЙ ПУЛЬПЫ ЗУБОВ И ПАРОДОНТА
МБУЗ Городская стоматологическая поликлиника № 5, г. Красноярск; кафедра патологической анатомии Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
В статье приводятся результаты исследования влияния доноров и блокаторов фермента NO-синтазы на морфологическую картину пульпы зубов и тканей пародонта лабораторных животных при стрессорном воздействии. Показано, что донор молекул оксида азота L-аргинин способен ограничивать развитие стресс-реакции и снизить выраженность морфофункциональных нарушений в тканях пародонта и пульпе зубов. Блокатор фермента NO-синтазы L-NNA способствует усилению альтерирующих эффектов стресс-реакции на ткани пародонта и пульпы зубов.
Ключевые слова: оксид азота, эмоционально-болевой стресс, L-аргинин, пародонт E.Yu. Yermak, T. V. Maters, E.V Panina, E.V Ananyina, T.I. Rodionova, I.N. Zotova
EXPEREMENTAL PREVENTION OF STRESS CHANGES OF TOOTH PULP TISSUES AND PERIODONTIUM WITH NITRIC OXIDE DONOR MOLECULES
The research results of influence of donors and anzyme blocker NO-synthesis on morphological state of tooth pulp and periodontium tissues at stress influence on laboratory animals. It is revealed, that nitric oxide donor molecule L-arginine is able to limit the development of stress-reaction and decrease quantity of morphofunctional infrigements in periodontium tissues and teeth stump. Enzyme blocker NO-synthesis L-NNA helps to strengthen alternating effects of stress reaction in periodontium tissue and teeth pulp.
Keywords: Nitric oxide, emotionally-painful stress, L-arginine, periodontium
Актуальность исследования. Важную роль в повреждении тканей пародонта играют стрессорные воздействия, так как в результате активации адренергической и гипоталамо-гипофизарно-адреналовой систем происходят нарушения углеводного обмена, чрезмерная активация процессов перекисного окисления липидов, расстройства регионарной гемодинамики, что приводит к деструкции клеточных мембран пародонтальных тканей [1].
Ф.З. Меерсоном была разработана концепция стресс-лимитирующих систем организма, которая дала реальную основу для разработки принципов предупреждения чрезмерной активности стресс-реакции и реализации ее патогенных воздействий на различные органы и системы организма [2].
В соответствии с концепцией Меерсона, формирование защитных эффектов адаптации обеспечивается активацией генетического аппарата и изменением метаболизма клеток, а также изменением функционирования практически всех основных систем организма: нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной, мышечной и т. д. Поэтому очевидно, что в механизме адаптации наиболее важную роль играют универсальные факторы регуляции физиологических систем и экспрессии генов [2, 3].
Согласно современным представлениям, таким универсальным регулятором является оксид азота (NO) [4]. С начала 1990-х годов стали появляться очень важные доказательства того, что NO вовлечен в регуляцию активности генетического аппарата как на уровне
14
К ст. М.Т. Александрова и соавт.
Рис. 1. Установка для измерения неупругого ► рассеяния света — спектрометр ИнСпектр.
Рис. 2. Амплитудно-спектральные характеристики зубов в норме и при кариесе в зависимости от длины волны возбуждения.
▼
К ст. Н. О. Бессудновой и соавт.
▲
Рис. 1. Аналитический комплекс SEM Mira/LMU, TESCAN (а) и напылительная установка EMITECH K450X (б).
◄ Рис. 2. Одноколонная универсальная испытательная машина Instron 3342, INSTRON.
К ст. Н. О. Бессудновой и соавт.
▲
Рис. 3. Этапы изготовления образцов адгезивной системы и определение их метрических характеристик.
Рис. 4. Зависимости приложенной нагрузки от относительного ► удлинения образца. ►
◄
Рис. 6. Адгезивная система с высоким (а) и низким (б) процентным содержанием наночастиц серебра.
Филаменты адгезивной системы обозначены черным цветом, связи между наночастицами серебра и адгезивной системой — красным.
