CC BY
25
Электронное научное издание Альманах Пространство и Время Т. 17. Вып. 1 • 2019 БТиРА БТиРЮЗОЯиМ: УСПЕХИ МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time volume 17, issue 1 STUDIA STUDIOSORUM: ACHIEVEMENTS OF YOUNG RESEARCHERS
Elektronische wissenschaftliche Auflage Almanach 'Raum und Zeit Band 17., Ausgb. 1. STUDIA STUDIOSORUM: FORTSCHRITTE DER NACHWUCHSFORSCHER
Успехи в науках о человеке
Achievements in Human Sciences / Fortschritte in den H umanw issenschaften
УДК 616.31
DOI: 10.24411/2227-9490-2019-11022
Карлина И.С.
Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
Карлина Ирина Сергеевна, учащаяся ресурсного центра «Медицинский Сеченовский Предуниверсарий» ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва, Россия ORCID ID https://orcid.org/0000-0003-1929-9551 E-mail: irina-s-karlina@j-spacetime.com; aniram0107@mail.ru
В данном эксперименте было проведено сравнение изменения состава зубной ткани в буферных растворах с разным уровнем pH. Доказательства, полученные в ходе исследования, могут помочь дальнейшему развитию новой самостоятельной отрасли судебной медицины — судебной стоматологии. Эти результаты также могут быть использованы стоматологами для разработок новых методов исследования состояния пародонта, так как они показывают прямую зависимость состава зубной ткани от уровня кислотности окружающей среды.
Ключевые слова: элементный состав; буферные растворы; судебная стоматология; пародонт; уровень pH; изменение элементного состава эмали; цвет зубов; заболевания пародонта; масс-спектрометрия; ЭМАЛ-2.
Для судебных стоматологов очень важным показателем является уровень кислотности среды, в которой находился зуб. Поэтому эти знания необходимо развивать, чтобы судебные стоматологи могли проводить более точные исследования.
Объектами судебной стоматологии являются части лицевого скелета, зубы, зубные протезы, органы и ткани полости рта и т.д. [Волков и др. 1997]. Среди судебно-стоматологических вопросов, подлежащих разрешению, наиболее частыми являются вопросы, связанные с проведением идентификационных исследований с целью установления личности.
При идентификации личности, когда объектами исследования являются костные останки или любые обугленные и мелкие части трупов стоматологические методы отождествления личности нередко являются ведущими, поэтому продолжают интенсивно совершенствоваться. В указанных условиях особую ценность приобретают зубы, в связи с их стойкостью к различным неблагоприятным физико-химическим факторам, температуре, природным неблагоприятным факторам.
Доказательная значимость судебно-стоматологических исследований при идентификации личности в значительной мере зависит от правильности выбора методов их последовательного и рационального сочетания, знаний основ криминалистической идентификации, от учета степени изменчивости свойств объектов и их признаков. При этом следует помнить, что при отождествлении особенно важными являются специфические детали идентифицируемого объекта, которые могут оказаться решающими.
Общеизвестно, что элементный анализ биологического материала человека, в том числе зубной ткани, позволяет определять видовую принадлежность останков, возраст, экологические условия проживания, этно-территориальную принадлежность, некоторые группы заболеваний. Но привлекательность элементного состава зубной ткани в качестве идентификационного признака наталкивалась до сих пор на серьёзные научные проблемы из-за разнообразия проб и строгих требований к их репрезентативности, а также ограниченности аналитических методов, применяемых в судебной экспертизе. Появившиеся в последние годы публикации дают основание рассматривать безэталонную масс-спектрометрию и масс-спектрометрию с индуктивно связанной аргоновой плазмой в качестве новых методов, перспективных для элементного анализа зубной ткани в широком диапазоне при решении экспертно-идентификационных задач.
Известно, что состав зубной ткани может быть непостоянным, меняться под воздействием различных факторов как внутренних, так и внешних. К тому же состав зубной ткани различен в разных ее структурах: в эмали, дентине, пульпе. Но
Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time volume 17, issue 1
'STUPIA STUPIOSORUM: Achievements of Young Researchers'
Achievements in Human Sciences
Elektronische wissenschaftliche Auflage Almanach 'Raum und Zeit' Bd. 17., Ausgb. 1.
'STUDIA STUDIOSORUM: Fortschritte der Nachwuchsforscher' Fortschritte in den Humanwissenschaften
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
главным образом все структуры пародонта состоят больше частью из неорганических веществ, соединений кальция и фосфора (рис. 1). На втором месте находится вода.
А
Б
Рис. 1. Химический состав: А — эмали, Б — дентина; В — цемента
В
В норме зубная ткань состоит из неорганических солей кальция [Боровский, Леонтьев 1991]. Но при воспалительных процессах ее состав может изменяться. Как известно, при кариесе уменьшается содержание фосфатов и органических веществ (белков) и увеличивается содержание карбонатов. Эти данные могут помочь создать более эффективную диагностику кариеса на ранних стадиях развития. Например, метод ИК-спектроскопии.
В норме микроэлементный состав зубной ткани представлен определенными пропорциями кальция, фосфора, магния, калия, натрия, фтора. Так в здоровом зубе содержание кальция в эмали равно 42,21%, в дентине — 40,37%. А в пораженной кариесом эмали и дентине снижается и равно соответственно 10,52 и 5,7%. Также снижается отношение Ca/P с 2 до 1,08.
Зрелая эмаль состоит на 95% из минеральных компонентов, основу которых составляет гидроксиапатит: Cai0(PO4)6(OH)2 (рис. 1А). В составе здоровой эмали гидроксиапатиты находятся в молярном кальциево-фосфатном соотношение 10/6. При заболеваниях пародонта это соотношение изменяется, что нарушает баланс кальция и фосфора в составе кристаллов, изменяются его свойства, что, в конце концов, приводит к повреждению эмали.
Нормальные зубы могут быть желтого, желтовато-белого, белого и голубого цвета, причем разная окраска зубов может говорить об их особенностях.Правильное определение цвета зубов играет важную роль в работе стоматолога, как при диагностике заболеваний, так и изготовлении имплантатов. В современной стоматологии факторы, влияющие на определение цвета зуба, очень разнообразны.
Цель данной работы было определение изменения некоторых элементов зубной ткани в растворах с разной кислотностью среды.
На данный момент главной задачей для дальнейшего развития судебной стоматологии как самостоятельного направления в судебной медицине является интенсивное внедрение в практику экспертизы новейших достижений в области физико-химических методов анализа, а в первую очередь — спектральных. Плюс использования безэталонной масс-спектрометрии в том, что данный метод позволяет получить количественное значение концентраций большинства элементов Периодической системы в широком динамическом диапазоне [Вирюс и др. 2013]. Именно поэтому в настоящее время данный метод рассматривается в качестве нового и перспективного способа элементного анализа зубной ткани. С помощью метода безэталонной масс-спектрометрии можно проводить различные исследования для установки зависимости содержания химических элементов и их индексов по отношению друг к другу в тканях зуба от времени. Именно поэтому рационально использовать такой метод в практике судебной стоматологии.
В данном исследовании использовался именно метод безэталонной масс-спектрометрии на приборе ЭМАЛ-2 (рис. 2).
Рис. 2. Прибор ЭМАЛ-2, на котором был проведен спектральный анализ элементного состава зубной ткани. Фото автора.
Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time volume 17, issue 1 'STUPIA STUPIOSORUM: Achievements of Young Researchers'
Achievements in Human Sciences
Elektronische wissenschaftliche Auflage Almanach 'Raum und Zeit' Bd. 17., Ausgb. 1. 'STUPIA STUPIOSORUM: Fortschritte der Nachwuchsforscher'
Fortschritte in den Humanwissenschaften
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
Прибор ЭМАЛ-2 предназначен для проведения анализа твердых образцов с помощью масс-спекторметрии.
Двойная фокусировка позволяет получить хорошее разрешение. На предварительном этапе происходит выравнивание компонентов ионного пучка по энергии, далее разделение в статистическом магнитном поле. Специальная видеосистема дает увеличение в 200 раз, благодаря чему можно проводить локальный анализ, а режим сканирования позволяет определить усредненный состав участка, можно также проводить послойный анализ.
Схема работы прибора ЭМАЛ-2 следующая. На твердый образец в вакууме воздействует сфокусированное импульсное лазерное излучение. Происходит бесфракционный переход в газообразное состояние, затем происходит ионизация. Все это возможно при температуре 20000°С, при которой любое соединение распадается на атомы, дающие положительные и отрицательные ионы и электроны. Высокий положительный потенциал выталкивает положительные ионы, а специальная система формирует ионный пучок. Но ионы в этом пучке различаются по значениям энергии и скорости. Поэтому нужно выровнять их по скоростям. Для этого в составе прибора находится электростатический анализатор — фрагмент шарового конденсатора, в котором усреднение происходит из-за разности в траекториях ионов различных энергий в стационарном электрическом поле.
После ионный пучок под прямым углом входит в область поперечного постоянного магнитного поля, где разделяется в зависимости от массы и заряда ионных компонентов. Эти ионы регистрируются на специальных фотопластинках или пленке (каждый вид фиксируется в виде узкой черточки).
После проявления фотоматериала виден набор линий с различной степенью почернения.
После проявления фотопластин или фотопленки УФ-4 и УФ-5 визуализируется суммарный эффект локального пучка на специальную эмульсию. Сигналы низкой интенсивности можно накапливать теоретически неограниченное время. Фиксируется одновременно весь набор линий масс-спектра, следовательно, в одном эксперименте определяются все элементы, присутствующие в данном образце.
Чтобы получить четкую линию основного компонента достаточно одного импульса ионного пучка, но для получения линии примесей необходимо «обстреливать» образец пучком несколько часов.
Интенсивности линий определенного элемента зависят только от его концентрации в образце. Интенсивность ионного тока обусловлена, во-первых, экспозицией, а во-вторых, относительной распространенностью данного изотопа. Экспозиция -это величина, которая показывает суммарный электрический заряд всех ионов, прошедших через щель анализатора; измеряется высокочувствительным электрометром.
Возможно также проведение безэталонного анализа. Для этого достаточного определить долю ионного тока каждого элемента от полного ионного тока всех элементов, зарегистрированных на пленке (сумму всех сигналов берут за 100 %). Такой расчет удобен в случае анализа многоэлементного образца неизвестного состава.
Ход практической работы
Элементный анализ выполняется за 5—6 часов (в среднем определяется 20 элементов), его аппаратурное оформление включает в себя масс-спектрометр, в который вводится проба, ионизированная лучом лазера. Способы регистрации масс-спектров используют различные (чаще — фотопластинки), расшифровку проводят с помощью автоматизированных или полуавтоматизированных систем, сочетающих в себе микроденситометр и компьютер со специализированными программами обработки данных.
Шаг первый. Анализировали образцы в виде гомогенизированного массива 7 зубов на лазерном масс-спектрометре ЭМАЛ-2 (источником лазерного излучения служил лазер ИЗ-25 с активным элементом из оксида иттрия Y2O3, легированного неодимом, интегрирующие детекторы — фотопластины Шо^ Q2 или фотоплёнка). Каждый анализ позволял получить сведения о массовой доле и о мольном содержании кальция Са, кремния Si, фосфора Р, серы S, хлора С1, бора В, углерода С, азота N кислорода О, фтора F, натрия Na, магния Мд, алюминия А1, калия К, титана Т^ ванадия V, хрома Сг, марганца Мп, железа Fe, кобальта Со, никеля М, меди Си, цинка Zn, стронция Sr, иттрия Y, циркония Zr, бария Ва. В таблице приведены результаты в виде массовых долей элементов по каждому образцу, среднее содержание пересчитано на мг/кг и сопоставлено с литературными данными.
Шаг второй. Были использованы буферные растворы со значениями рН 1,7; 6,9 и 9,2, в которых выдерживали по три здоровых зуба в течение 21 дня. Далее после стандартной подготовки массив зуба подвергали элементному анализу на лазерном масс-спектрометре ЭМАЛ-2 (каждое аналитическое определение содержало информацию по 27 элементам). При выборе элементов, динамика содержания которых может оказаться идентификационно значимой, оказалось, что у некоторых из них содержание менялось в незначительных пределах или не менялось вообще: ванадий V (<0,0001—0,0002), хром Сг (0,0006— 0,0013), марганец Мп (0,0006—0,0008), кобальт Со (0,0001), никель N (0,0002), медь Си (0,0005—0,0011), иттрий Y (0,0002), цинк Zr (0,0002—0,0003). У трёх элементов, обнаруженных в больших количествах, концентрации менялись несущественно: фосфор Р (13,29—14,06), сера S (0,031—0,050), хлор С1 (0,167—0,228). Но во всех трёх образцах отмечено увеличение содержания натрия Na в кислой среде (в нейтральной и щелочной средах изменения незначительные), а фтор F наоборот - в кислой среде несколько снижается. Во всех средах для всех образцов зарегистрировано снижение содержания бария Ва, титана Т^ кальция Са, бора В, магния Мд и увеличение содержания цинка Zn, кремния Sr, кислорода О (см. табл. 1).
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о целесообразности изучения динамики содержания натрия Na, фтора F, бария Ва, титана Т^ кальция Са, бора В, магния Мд, цинка Zn, стронция Sr и кислорода О в качестве наиболее возможных маркеров времени.
Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time volume 17, issue 1 'STUDIA STUDIOSORUM: Achievements of Young Researchers'
Achievements in Human Sciences
Elektronische wissenschaftliche Auflage Almanach 'Raum und Zeit' Bd. 17., Ausgb. 1. 'STUDIA STUDIOSORUM: Fortschritte der Nachwuchsforscher'
Fortschritte in den Humanwissenschaften
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
Таблица 1
Результаты определения элементного состава зубов (массив, массовая доля, %).
Химический элемент № образца Среднее из 7 образцов, Содержание элемента, по данным литературы, мг/кг
1 2 3 4 5 6 7 % мг/кг
В 0,0134 0,0043 0,0036 0,0054 0,0128 0,0092 0,0082 0,0081 81
С 2,5689 0,7687 0,6572 2,1783 0,5754 0,7994 0,6662 1,1734 11734
N 0,1901 0,1557 0,1576 0,1918 0,1149 0,1464 0,1506 0,1582 1582
O 37,5664 36,9037 38,0581 37,5390 36,2635 37,0013 36,1651 37,0710
F 0,0336 0,0717 0,0662 0,0203 0,0276 0,0418 0,0259 0,0410 410 1000-4300
Na 1,7405 0,9101 1,3882 1,0040 0,9918 1,4831 1,3434 1,2659 12659 1931—17646
Mg 0,0832 0,1863 0,2723 0,2139 0,2503 0,3965 0,4638 0,2666 2666 1716-15500
Al 0,0108 0,0495 0,0094 0,0125 0,0379 0,0480 0,0300 0,0283 283 0,43-400
Si 0,1140 0,0992 0,0662 0,1102 0,1599 0,2958 0,2218 0,1524 1524 1000—14200
P 17,5223 17,7303 18,4498 18,0645 17,0985 17,8866 17,3429 17,7278 177278 46300—169000
S 0,0156 0,0418 0,0615 0,0379 0,0625 0,0649 0,0464 0,0472 472 500—3180
Cl 0,1120 0,2753 0,2319 0,2284 0,2389 0,3253 0,2662 0,2397 2397 127—1150
K 0,0627 0,0752 0,0449 0,0646 0,1637 0,1088 0,1714 0,9876 9876 100—1960
Ca 39,6885 42,4159 40,2893 40,0642 43,7423 41,1708 42,8865 41,4654 414654 81000—383000
Ti 0,0024 0,0072 0,0021 0,0109 0,0111 0,0103 0,0113 0,0079 79 1—17,2
V <0,0002 <0,0003 <0,0003 0,0002 <0,0003 <0,0002 <0,0002
Cr 0,0018 0,0014 0,0012 0,0031 0,0021 0,0012 0,0026 0,0019 19 0,01—5
Mn 0,0018 0,0018 0,0016 0,0017 0,0017 0,0014 0,0016 0,0017 17 0,3-5,7
Fe 0,0260 0,0372 0,0169 0,0377 0,0886 0,0349 0,0292 0,0386 386 87—132
Co <0,0003 <0,0003 <0,0003 0,0003 <0,0003 <0,0003 <0,0002
Ni <0,0004 <0,0005 0,0005 0,0004 <0,0005 <0,0005 <0,0005
Cu 0,0030 0,0021 0,0019 0,0018 0,0021 0,0016 0,0027 0,0022 22 0,22—12
Zn 0,0131 0,0154 0,0091 0,0208 0,0137 0,0182 0,0159 0,0152 152 70—2878
Sr 0,0268 0,0574 0,0467 0,0341 0,0213 0,0270 0,0215 0,0335 335 1—200
Y 0,0009 <0,0007 <0,0006 0,0009 0,0007 0,0006 0,0007
Zr 0,0008 0,0009 0,0009 0,0009 0,0009 0,0008 0,0008
Ba 0,2006 0,1854 0,1602 0,1521 0,1152 0,1136 0,1229 0,1500 1500 1—105
Выводы
1. Элементный состав тканей зуба и цветовые характеристики зуба претерпевают существенные изменения во время пребывания в буферных растворах с различными значениями рН.
2. Динамика изменения химического состава тканей зуба различна у образцов, имеющих неодинаковые исходные цветовые характеристики.
3. Существует взаимосвязь между динамикой химического состава зубной ткани и цветовыми характеристиками зуба.
Таким образом, практическая ценность работы заключается в том, что:
— на основании полученных результатов показана возможность по содержанию Ва в зубной ткани или по величине индекса Si/Fe установления ориентировочного времени пребывания трупа в почвах с различными кислотно-основными характеристиками.
— на основании полученных результатов показана возможность установления ориентировочного времени пребывания трупа в почвах с различными кислотно-основными характеристиками по цветовой характеристике зуба.
— изучена взаимосвязь между динамикой химического состава зубной ткани и цветовыми характеристиками зуба.
— предложен способ количественной оценки цветовой характеристики зуба на основании показаний дентального анализатора цвета.
Полученные результаты могут быть использованы судебными стоматологами в своей практике, а также стоматологами и другими специалистами для разработки новых методов диагностики различных патологий пародонта.
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time volume 17, issue 1 'STUPIA STUPIOSORUM: Achievements of Young Research ers'
Achievements in Human Sciences
Elektronische wissenschaftliche Auflage Almanach 'Raum und Zeit' Bd. 17., Ausgb. 1. 'STUPIA STUPIOSORUM: Fortschritte der Nachwuchsforscher'
Fortschritte in den Humanwissenschaften
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своим кураторам — Алексею Александровичу Проко-пову, зав. кафедрой органической химии ФГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет» им. А.И.Евдокимова Министерства здравоохранения РФ, профессору, члену-корреспонденту Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, и Денису Анатольевичу Доброхотову, доценту, преподавателю, кандидату фармацевтических наук, за помощь в выполнении практической части и подготовке статьи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агасян П.К., Николаева Е.Р. Основы электрохимических методов анализа (потенциометрический метод) М.:
МГУ, 1986.
2. Бегельман И.А. Клиника, лечение и профилактика кариеса зубов / / Стоматология. 1967. Т. 46. № 5. С. 19 — 24.
3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1983. 750 с.
4. Боровский Е.В. Кариес зуба. Актовая речь. М.: [б.и.], 1972.
5. Боровский Е.В. Кариес зубов. Учебное пособие. М.: ММСИ, 1983.
6. Боровский Е.В., Агафонов Ю.А. Последовательность применения реминерализующих растворов фторида
натрия, рекомендуемая для профилактики и лечения кариеса на стадии белого пятна // Стоматология. 1994. № 1. С. 5 — 6.
7. Боровский Е.В., Леонтьев В.К. Биология полости рта. М.: Медицина,1991. 302 с.
8. Боровский Е.В., Леус П.А. Роль некоторых факторов в возникновении кариеса зубов // Стоматология. 1969.
Т. 48. № 4. С. 15.
9. Боровский Е.В., Леус П.А. Экспериментальное исследование твердых тканей зубов / / Экспериментальные
исследования в стоматологии. Пермь, 1972. С. 91 — 93.
10. Боровский Е.В., Леус П.А. Этиологические факторы и механизм развития кариеса зубов // Стоматология.
1976. Т. 55. № 5. С. 84 — 86.
11. Боровский Е.В., Леус П.А., Качержинский В.В. Реминерализация твердых тканей зуба // Стоматология. 1977.
Т. 56. № 2. С.77—84.
12. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометри-
ческим методам анализа. Л.: Химия, 1972.
13. Бутвиловский А.В., Барковский Е.В., Кармалькова И.С. Химические основы деминерализации и реминерали-
зации эмали зубов / / Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2011. № 1. С. 138 — 144.
14. Вирюс Э.Д., Иванов А.В., Лузянин Б.П., Пальцын А.А., Кубатиев А.А. Масс-спектрометрия в биологии и ме-
дицине XXI века //Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2013. №. 4. С. 68 — 75.
15. Волков В.Н., Датий А.В. Судебная медицина: Курс лекций. М.: Юристъ. 1997.
Цитирование по ГОСТ Р 7.0.11—2011:
Карлина, И. С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов [Электронный ресурс] / И.С. Карлина // Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. — 2019. — Т. 17. — Вып. 1: Studia studiosorum: успехи молодых исследователей. DOI: 10.24411/2227-9490-2019-11022. Стационарный сетевой адрес: 2227-9490e-aprovr_e-ast17-1.2019.22.
THE CHANGE IN THE DENTAL TISSUE ELEMENTAL COMPOSITION UNDER BUFFERS IMPACT
Irina S. Karlina, student at the Medical Sechenov Pre-University Resource Center, Sechenov First Moscow State Medical University
ORCID ID https://orcid.org/0000-0003-1929-9551
E-mail: irina-s-karlina@j-spacetime.com; aniram0107@mail.ru
When identifying a person by bone remains, dental methods, first of all, the assessment of the state of the teeth, are often the leading ones, which makes research in this field highly relevant. In my study, I compart changes in the composition of dental tissue in buffers with different pH. To determine it in buffer with different acidity (neutral, acid and alkaline) for different time I used the method of mass spectrometry on the device ENAMEL-2.
So, at the first stage, I analyzed samples of a homogenized 7 solid teeth using an EMAL-2 laser mass spectrometer (the laser
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time volume 17, issue 1 'STUDIA STUDIOSORUM: Achievements of Young Researchers'
Achievements in Human Sciences
Elektronische wissenschaftliche Auflage Almanach 'Raum und Zeit' Bd. 17., Ausgb. 1. 'STUPIA STUPIOSORUM: Fortschritte der Nachwuchsforscher'
Fortschritte in den Humanwissenschaften
Карлина И.С. Изменение элементного состава зубной ткани под воздействием буферных растворов
source was an IZ-25 laser with an active element made of neodymium doped yttrium oxide Y2O3, the integrating detectors were Ilford Q photoplates or camera roll). Each analysis allowed us to obtain information on the mass fraction and molar content of calcium Ca, silicon Si, phosphorus P, sulfur S, chlorine Cl, boron B, carbon C, nitrogen N, oxygen O, fluorine F, sodium Na, magnesium Mg, aluminum Al, potassium K, titanium Ti, vanadium V, chromium Cr, manganese Mn, iron Fe, cobalt Co, nickel Ni, copper Cu, zinc Zn, strontium Sr, yttrium Y, zirconium Zr, barium Ba. I received the results in the form of mass fractions of elements for each sample, then recalculated the average content per mg/kg and compared with the literature data.
In the second stage, I used buffer solutions with pH of 1.7; 6.9 and 9.2, in three healthy teeth were withstood for 21 days. After standard preparation, I carried out elemental analysis of solid tooth on an EMAL-2 laser mass spectrometer (each analytical definition had included information on 27 elements). When selecting elements, the dynamics of the content of which may turn out to be identifi-cationally significant, it turned out that for some of them the content changed insignificantly or did not change: vanadium (<0.00010.0002), chromium (0.0006—0.0013), manganese (0.0006-0.0008), cobalt (0.0001), nickel (0.0002), copper (0.0005—0.0011), yttrium (0.0002), zinc (0.0002-0.0003). In the three elements found in larger quantities, the concentrations changed insignificantly: phosphorus (13.29-14.06), sulfur (0.031-0.050), chlorine (0.167-0.228). But in all three samples, an increase in the sodium content in an acidic medium was observed (in the neutral and alkaline media, the changes are insignificant), and fluorine, on the contrary, in the acidic medium decreases slightly. In all media for all samples, I received a decrease in the content of barium, titanium, calcium, boron, and magnesium; and an it increase in the content of zinc, silicon, and oxygen.
So I came to following conclusions:
(i) the elemental composition of tooth tissues and tooth color characteristics undergo significant changes during their stay in buffers with different pH;
(ii) the dynamics of changes in the chemical composition of tooth tissues is different for samples that have different initial color characteristics;
(iii) there is a relationship between the dynamics of the chemical composition of dental tissue and the color characteristics of the tooth.
Keywords: elemental composition; buffer solutions; forensic dentistry; periodontal; pH level; changes in the elemental composition of enamel; tooth color; periodontal disease; mass spectrometry; ENAMEL-2.
References:
1. Agasyan P.K., Nikolaeva E.R. Fundamentals Of Electrochemical Methods of Analysis (Potentiometric Method). Moscow:
Moscow State University Publisher, 1986. (In Russian).
2. Begelman I.A. "Clinic, Treatment and Prevention of Dental Caries." Stomatology 46.5 (1967): 19 — 24. (In Russian).
3. Beryozov T.T., Korovkin B.F. Biological Chemistry. Moscow: Meditsina Publisher, 1983. (In Russian).
4. Borovsky E.V. Dental Caries. Moscow: n.p., 1972. (In Russian).
5. Borovsky E.V. Dental Caries. Moscow: Moscow Medicine Stomatological Institute Publisher, 1983. (In Russian).
6. Borovsky E.V., Agafonov Yu.A. "Application Sequence of Sodium Fluoride Remineralizing Solutions Recommended
for the Prevention and Treatment of Caries at the White Spot Stage." Stomatology 1 (1994): 5 — 6. (In Russian).
7. Borovsky E.V., Leontiev V.K. Oral Biology. Moscow: Meditsina Publisher, 1991. (In Russian).
8. Borovsky E.V., Leus P.A. "Role of Some Factors in Dental Caries Formation." Stomatology 48.4 (1969): 15. (In Russian).
9. Borovsky E.V., Leus P.A. "Experimental Study of Hard Tissues of Teeth." Experimental Studies in Dentistry, Perm,
1972. 91 — 93. (In Russian).
10. Borovsky E.V., Leus P.A. "Etiological Factors and Mechanism of Development of Dental Caries." Stomatology 55.5
(1976): 84 — 86. (In Russian).
11. Borovsky E.V., Leus P.A., Kacherzhinsky V.V. "The Dental Ivory Remineralization." Stomatology 56.2 (1977): 77—84.
(In Russian).
12. Bulatov M.I., Kalinkin I.P. Practical Guide to Photocolorimetric and Spectrophotometric Methods of Analysis. Leningrad:
Khimiya Publisher, 1972. (In Russian).
13. Butvilovsky A.V., Barkovsky E.V., Karmakova I.S. "Chemical Fundamentals of Tooth Enamel Demineralization and
Remineralization." Bulletin of Vitebsk State Medical University 1 (2011): 138 — 144. (In Russian).
14. Viryus E.D., Ivanov A.V., Luzyanin B.P., Paltsyn А.А., Kubatiev А.А. "Mass Spectrometry in 20th-century Biology
and Medicine." Pathological Physiology and Experimental Therapy 4 (2013): 68 — 75. (In Russian).
15. Volkov V.N., Datiy A.V. Forensic Medicine. Moscow: Yurist Publisher, 1997. (In Russian).
Cite MLA 7:
Karlina, I. S. "The Change in the Dental Tissue Elemental Composition under Buffers Impact." Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time 17.1 ('Studia Studiosorum: Achievements of Young Researchers') (2019). DOI: 10.24411/2227-94902019-11022. Web. <2227-9490e-aprovr_e-ast17-1.2019.22>. (In Russian).
