Porphyrin and Pentosidine Involvement in the Red Fluorescence of Enamel and Dentin Caries

Abstract

Proper treatment of dental caries demands detection of carious lesions at an early stage and a minimal invasive cavity preparation to preserve the maximum tooth structure. Various devices use fluorescence for caries detection via recording the red fluorescence generated by dentin caries under illumination. The aim of this study was to evaluate the porphyrin and pentosidine involvement in the red fluorescence observed in enamel and dentin caries when illuminated with the Soprolife® camera (Sopro, Acteon Group, La Ciotat, France) and Vistacam® camera (Dürr Dental AG, Bietigheim-Bissingen, Germany). Three techniques were used: single photon fluorescence spectroscopy, micro-Raman spectroscopy, and color analysis with ImajeJ software. Cross-sections of human teeth, scored from 0–6 with the International Caries Detection and Assessment System (ICDAS), were examined by fluorescence microscopy. Teeth spectra of each ICDAS score were compared with those of protoporphyrin IX (PpIX), porphyrin I, and pentosidine solutions. A specific confocal Raman microscopy analysis was realized and a Red–Green–Blue model analysis of Soprolife® images was performed using ImageJ software to compare the color variations on ICDAS score 1 and 2. Fluorescence spectroscopy and micro-Raman spectroscopy revealed the presence of PpIX in carious enamel and dentin. The clinical relevance of this experimentation was that the increased knowledge of the fluorescence aids for caries detection could improve the preventive approach, thus reducing the operative one. How to cite this article Slimani A, Nouioua F, Panayotov I, Giraudeau N, Chiaki K, Shinji Y, Cloitre T, Levallois B, Gergely C, Cuisinier F, Tassery H. Porphyrin and Pentosidine Involvements in the Red Fluorescence of Enamel and Dentin Caries. Int J Experiment Dent Sci 2016;5(1):1-10.

Единовременный Анализ Микрообластей Кариозного Дентина Методами Лазерно-Индуцированной Флуоресценции И Рамановской Спектромикроскопии

“…Как уже было показано в ряде работ, возникновение колебаний в рамановском спектре в области 730−800, 950−970, 1330−1340 cm −1 скорее всего связано с присутствием в образце клеточных структур/микроорганизмов, аминокислот и белков [21,36,41,47.50] и структур ДНК/РНК [36,49,51]. Высокая интенсивность моды колебаний в области 1330 cm −1 свидетельствует о присутствии в анализируемой области дентина продуктов жизнедеятельности бактерий -различных порфиринов и пентосидина [22,52,53]. Возможным местоположением микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности в дентине являются канальцы или области деминерализации, которые регистрировались методом оптической и растровой микроскопии [9,24,26].…”

“…Проблема получения информации о развитии кариеса в глубоких слоях зуба заключается в сложности разделения любого сигнала от множества составляющих [10,21,22]. Хорошо известно, что оптические характеристики интактных тканей (эмали, дентино-эмалевой границы и дентина) имеют разные спектральные особенности [10,18,23].…”

“…Одной из наиболее развитых технологий диагностики и мониторинга кариеса дентина является флуоресцентная спектроскопия [1,3, 22,31]. Лазерно-индуцированная флуоресценция позволяет эффективно выявить области деминерализации, визуализировать и идентифицировать продукты бактериального происхождения [3, 21,32.34].…”

“…Обзор литературы по описанной проблеме показывает, что существует ограниченное число работ, посвященных экспериментальным исследованиям процессов формирования кариеса дентина, основанных на совместном анализе данных рамановской спектромикроскопии и ЛИФ [21,22,37,38]. Вероятно, это является следствием того факта, что реализация такого подхода, а также корректная интерпретация данных являются весьма сложной задачей.…”

Спектроскопические Исследования Изменений Во Вторичной Структуре Белков Дентинной И Десневой Жидкостей По Данным Синхротронной ИК Микроскопии

“…Современные исследования показывают, что обнаружение инфицированного, склеротичного и измененного дентина возможно лишь на поздних стадиях развития кариеса [2,3]. Несвоевременное обнаружение патологических процессов в глубоких тканях дентина зачастую ведет к утрате части или всего зуба, а также является угрозой здоровья человека в целом [4][5][6]. Поэтому так активно развиваются методики раннего обнаружения патологий дентина методами оптической спектроскопии, основанных на скрининге препарированных тканей зубов [7][8][9][10].…”