1.2.1 .Định nghĩa bệnh sâu răng và sâu răng giai đoạn sớm
1.5. Nghiên cứu về sâu răng và sâu răng giai đoạn sớm trên thực nghiệm
1.5.1. Vai trị của chu trình pH trong thực nghiệm
Hình 1.23. Quá trình khử khống và tái khống trong chu trình pH [107]
Chu trình pH được Cates và Duijster sử dụng lần đầu tiên trong nghiên cứu về tổn thương sâu răng sớm trên thực nghiệm vào năm 1982. Chu trình pH là một phương pháp thực nghiệm cho men răng có tổn thương sâu răng sớm tiếp xúc lần lượt và liên tiếp với dung dịch hủy khoáng và tái khoáng, lặp lại trong một khoảng thời gian nhất định tạo thành vịng trịn khép kín. Mục đích của chu trình pH là tạo ra một sự thay đổi liên tục về nồng độ các chất khống và pH của mơi trường xung quanh men răng tổn thương, tương tự như với các điều kiện tự nhiên của quá trình sâu răng diễn ra trong môi trường miệng. Các răng hàm lớn hoặc răng hàm nhỏ
vĩnh viễn của người thường được sử dụng để nghiên cứu, răng sữa hiếm khi được sử dụng do bề mặt răng sữa thường hẹp, cấu trúc men xốp hơn nên tiến trình tạo ra tổn thương sẽ nhanh hơn, khó kiểm sốt hơn răng vĩnh viễn [107].
Trong một số nghiên cứu, tổn thương sâu răng nhân tạo được tạo ra ban đầu bằng cách ngâm răng trong dung dịch hoặc gel chứa axit lactic hoặc axit acetic hoặc axit photphoric, với độ bão hòa dưới ngưỡng cho phép của tinh thể apatite, với độ pH từ 4,4 đến 5,0, trong khoảng thời gian từ 16 giờ đến 28 ngày. Với những quy trình này sẽ dẫn đến việc tạo ra những loại tổn thương làm mềm lớp bề mặt của men, như là tổn thương mòn răng nhân tạo, hoặc tổn thương lớp trên bề mặt của men.
Rất nhiều các nghiên cứu về sâu răng trên thực nghiệm cũng đã sử dụng chu trình pH và cũng có nhiều quy trình thực nghiệm được đưa ra, một trong các quy trình về chu trình pH được sử dụng nhiều nhất đó là quy trình của Featherston và cộng sự mơ tả năm 1986. Quy trình này có một chút khác biệt so với quy trình được xây dựng bởi Cate và Duijster trước đó (1982). Mơ hình này đặc biệt bởi vì nó có thể mơ phỏng điều kiện nguy cơ sâu răng cao như trong môi trường miệng, chu trình động hủy khống – tái khống được kích thích liên tục bởi sự ngâm của mẫu men răng trong dung dịch hủy khoáng và tái khoáng. Các mẫu men răng còn được ngâm trong các chất thúc đẩy tái khống (ví dụ như kem đánh răng) trong giai đoạn hủy và tái khoáng. Giai đoạn hủy khoáng (6giờ) sử dụng dung dịch bao gồm: 2,2 mM Ca2+
(Ca(NO3)2), 2,2 mM PO42- (KH2PO4) và 50 mM lactate ở pH < 4,5. Giai đoạn tái khoáng (17 giờ) sử dụng dung dịch bao gồm calcium và phosphate (1,5 mM Ca2+ và 0,9 mM PO42-), 130-150 mM KCl. 20 mM cacodylate đệm ở pH 7,0. Dung dịch này với các thành phần gần giống các thành phần ion khống chất có trong nước bọt.
1.5.2 . Vai trị của kính hiển vi điện tử trong nghiên cứu trên thực nghiệm
Để đánh giá mức độ mất khống của tổn thương sâu răng giai đoạn sớm, có rất nhiều phương pháp đã được sử dụng như: kính hiển vi điện tử ánh sáng phân cực, đo độ cứng bề mặt, kính hiển vi điện tử quét, phân tích thành phần chất khống có trong men răng, thăm dị vi thể và phân tích nhiễu xạ ion, kính hiển vi laser đồng tiêu điểm, định lượng độ thô ráp của cấu trúc bề mặt. Trong đó kính
hiển vi điện tử qt là một biện pháp phổ biến đánh giá mức độ hủy khoáng và tái khoáng của tổn thương sâu răng giai đoạn sớm. Phương pháp này cho phép quan sát và ghi lại hình ảnh của tổn thương sâu răng giai đoạn sớm trong sự liên quan với tổ chức men lành mạnh xung quanh và cho phép định lượng độ sâu, diện tích của vùng mất khống một cách tương đối chính xác.
Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường viết tắt là SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật [32].
Nguyên lý hoạt động và sự tạo ảnh trong SEM
Việc phát các chùm điện tử trong SEM cũng giống như việc tạo ra chùm điện tử trong kính hiển vi điện tử truyền qua, tức là điện tử được phát ra từ súng phóng điện tử (có thể là phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường...), sau đó được tăng tốc. Tuy nhiên, thế tăng tốc của SEM thường chỉ từ 10 kV đến 50 kV vì sự hạn chế của thấu kính từ, việc hội tụ các chùm điện tử có bước sóng quá nhỏ vào một điểm kích thước nhỏ sẽ rất khó khăn. Điện tử được phát ra, tăng tốc và hội tụ thành một chùm điện tử hẹp (cỡ vài trăm Angstrong đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau đó qt trên bề mặt mẫu nhờ các cuộn quét tĩnh điện. Độ phân giải của SEM được xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước của chùm điện tử này bị hạn chế bởi quang sai, chính vì thế mà SEM khơng thể đạt được độ phân giải tốt như TEM. Ngoài ra, độ phân giải của SEM còn phụ thuộc vào tương tác giữa vật liệu tại bề mặt mẫu vật và điện tử. Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, sẽ có các bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực hiện thơng qua việc phân tích các bức xạ này. Các bức xạ chủ yếu gồm:
· Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây là chế độ ghi ảnh thơng dụng nhất
của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có năng lượng thấp (thường nhỏ hơn 50 eV) được ghi nhận bằng ống nhân quang nhấp nháy. Vì chúng có năng lượng thấp nên chủ yếu là các điện tử phát ra từ bề mặt mẫu với độ sâu chỉ vài nanomet, do vậy chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt mẫu.
· Điện tử tán xạ ngƣợc (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngược là chùm
điện tử ban đầu khi tương tác với bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, do đó chúng thường có năng lượng cao. Sự tán xạ này phụ thuộc rất nhiều vào vào thành phần hóa học ở bề mặt mẫu, do đó ảnh điện tử tán xạ ngược rất hữu ích cho phân tích về độ tương phản thành phần hóa học. Ngồi ra, điện tử tán xạ ngược có thể dùng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược, giúp cho việc phân tích cấu trúc tinh thể (chế độ phân cực điện tử). Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược phụ thuộc vào các liên kết điện tại bề mặt mẫu nên có thể đem lại thông tin về các đômen sắc điện.
Ƣu điểm của kính hiển vi điện tử quét
Mặc dù khơng thể có độ phân giải tốt như kính hiển vi điện tử truyền qua nhưng kính hiển vi điện tử qt lại có điểm mạnh là phân tích mà khơng cần phá hủy mẫu vật và có thể hoạt động ở chân không thấp. Một điểm mạnh khác của SEM là các thao tác điều khiển đơn giản hơn rất nhiều so với TEM khiến cho nó rất dễ sử dụng. Một điều khác là giá thành của SEM thấp hơn rất nhiều so với TEM, vì thế SEM phổ biến hơn rất nhiều so với TEM.