Лазерно-спектроскопическое исследование наночастиц фталоцианина алюминия для флуоресцентной диагностики в стоматологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Золотарева Юлия Олеговна

• Золотарева Юлия Олеговна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Золотарева Юлия Олеговна

Общая характеристика работы

Введение. Актуальность исследования

Цель и задачи диссертационной работы

Научная новизна

Практическая значимость и практическая значимость

Основные положения, выносимые на защиту

Апробация работы и публикации

Достижения и награды

Стажировки и участие в проектах

Участие в конференциях

Личный вклад автора

Структура и объем диссертации

Содержание работы

Глава 1. Применение лазерной флуоресцентной диагностики в стоматологической практике

1.1. Строение и оптические свойства твердых тканей зуба человека. Особенности распространения лазерного излучения в биотканях

1.1.1. Строение твердых тканей зуба

1.1.2. Оптические свойства и взаимодействие лазерного излучения с твердыми тканями зуба

1.2. Флуоресцентная диагностика

1.2.1. Аутофлуоресценция и эндогенные флуорофоры

1.2.2. Физические основы флуоресцентной спектроскопии. Энергетические переходы между уровнями

1.2.3. Время жизни и интенсивность

1.2.4. Спектры флуоресценции, возбуждения и квантовый выход

1.3. Развитие кариесогенного процесса и методы диагностики

1.3.1. Кариес с оптической и физиологической точек зрения

2

1.3.2. Методы ранней диагностики кариеса и микроповреждений эмали зубов

1.3.3. Лазерные источники излучения для диагностики заболеваний в стоматологии

1.4. Использование наночастиц AlPc для проведения ФД зубной эмали

1.4.1. Общая характеристика фталоцианинов

1.4.2. Водонестворимый поликристаллический порошок AlPc

1.5. Патентные исследования

1.5.1. Основная (аналитическая) часть

1.6. Постановка цели и задач работы

Выводы по Главе

Глава 2. Лазерно-спектроскопическое исследование оптических свойств НЧ AlPc при взаимодействии с поверхностью зубной эмали ex vivo и с различными компонентами модельной смеси в зависимости от времени

2.1. Материалы и методы

2.1.1. Приготовление коллоида наночастиц фталоцианина алюминия

2.1.2. Подготовка экспериментальных образцов для исследования взаимодействия НЧ AlPc с различными дополнительными компонентами модельной смеси

2.1.3. Подготовка экспериментальных образцов для исследования взаимодействия НЧ AlPc с различными ПАВ

2.1.4. Создание модельной смеси с НЧ AlPc и ПАВ для ФД поверхности эмали

2.1.5. Контроль доли активированных НЧ AlPc в водном растворе и модельной смеси

2.1.6. Экспериментальная установка для исследования взаимодействия коллоида НЧ AlPc с ПАВ

2.1.7. Измерение времени жизни флуоресценции НЧ AlPc при взаимодействии с ПАВ

2.1.8. Обработка результатов

2.2. Результаты

2.2.1. Результаты лазерно-спектроскопического исследования оптических свойств НЧ AlPc при взаимодействии с различными компонентами модельной смеси

2.2.2. Результаты исследования взаимодействия НЧ AlPc с различными ПАВ

2.2.3. Сдвиг пика спектра флуоресценции НЧ AlPc относительно других ПАВ при взаимодействии с лаурилэтоксисульфатом натрия

2.2.4. Спектроскопические свойства модельной смеси с НЧ AlPc и протеланом для проведения лазерно-индуцированной ФД поверхности эмали

2.2.5. Физико-химические и микробиологические свойства модельной смеси с НЧ и Протеланом

Выводы по Главе

Глава 3. Разработка метода лазерно-индуцированной флуоресцентной диагностики микроповреждений зубной эмали с использованием модельной смеси с НЧ AlPc и низкоинтенсивного лазерного излучения

Введение

3.1. Материалы и методы

3.1.1. Биологические образцы для экспериментальных исследований

3.1.2. Экспериментальная установка для исследования взаимодействия коллоида НЧ AlPc и модельной смеси (с НЧ AlPc и Протеланом) с поверхностной микрофлорой эмали зубов

3.1.3. Алгоритм проведения эксперимента

3.1.4. Обработка экспериментальных результатов

3.1.5. Статистическая обработка результатов

3.2. Результаты

3.2.1. Результаты лазерно-спектроскопического исследования взаимодействия коллоида НЧ AlPc с эмалью зубов ex vivo

3.2.2. Результаты лазерно-спектроскопического исследования взаимодействия модельной смеси с поверхностной микрофлорой эмали зубов ex vivo

3.2.3. Результаты статистической обработки данных

3.2.4. Разработка метода проведения флуоресцентной диагностики эмали зубов с использованием модельной смеси, содержащей НЧ AlPc

3.2.5. Перспективы развития метода и его внедрения в клиническую практику

Выводы по Главе

Заключение и выводы

Список литературы

Приложение 1. Список публикаций с участием автора

Приложение 2. Список тезисов конференций

Приложение 3. Исходные данные для статистических исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерно-спектроскопическое исследование наночастиц фталоцианина алюминия для флуоресцентной диагностики в стоматологии»

Общая характеристика работы Введение. Актуальность исследования

По данным всемирной организации здравоохранения кариес зубов затрагивает примерно 60-90% школьников и почти 100% взрослых людей во всем мире [1]. Ранняя диагностика заболевания и своевременное лечение позволит не только сохранить здоровье зубов на долгие годы, но и повысить качество жизни. В последние десятилетия ведется активная работа по внедрению лазерного оборудования для исследования биологических объектов и для использования в практической медицине. И стоматология, в этом плане, не стала исключением.

По сравнению с традиционными методами диагностики (визуальный осмотр, зондирование, рентгенологический и ряд оптических методов [2-4]). Лазерная флуоресцентная спектроскопия является точным, простым в использовании и бюджетным методом диагностики раннего кариеса и различных повреждений зубной эмали.

Лазерная флуоресцентная спектроскопия также является эффективным диагностическим инструментом, поскольку он представляет собой неинвазивный, неразрушающий метод мониторинга в реальном времени. Данный метод позволяет диагностировать зубной камень [5,6], кариес [7-11] и воспалительные процессы тканей пародонта [12]. Для проведения флуоресцентной диагностики (ФД) эмали в видимом диапазоне спектра необходимо достаточное количество порфиринов, которые являются продуктом жизнедеятельности бактерий, скапливающихся в местах повреждения эмали кариесом, в микротрещинах или находящихся на поверхности зубного камня [13,14]. На ранних этапах развития кариеса аутофлуоресценция патогенной микрофлоры выражена слабо, что затрудняет проведение ФД.

Для улучшения метода ФД эмали и увеличения точности в 2007 году было предложено использовать наночастицы фталоцианина алюминия (НЧ AlPc) для выявления патогенной микрофлоры, локализующейся в микроповреждениях зубной эмали [15]. Использование наночастиц в качестве маркера обусловлено тем, что в водной среде НЧ AlPc не являются флуоресцентными и фотоактивными [16], что объясняется тушением флуоресценции внутри молекулярной кристаллической структуры НЧ AlPc и приводит к резкому снижению фотодинамической активности. Для возникновения флуоресценции необходимо чтобы молекула отделилась от поверхности частицы или находилась в стадии отделения [17], что обычно происходит в присутствии растворителя или специфического окружения (бактерии, макрофаги и др.) [16-20]. Механизм возникновения флуоресценции НЧ AlPc до конца не изучен, но предварительно может быть описан при помощи модели, предполагающей переход молекул на поверхности наночастицы из пара- в орто- положение [16,17,19-21].

Дальнейшие исследования показали, что при исследовании взаимодействия НЧ AlPc с поверхностью эмали зубов in vitro, диагностически значимое увеличение флуоресценции возникает спустя 5 дней. При исследовании in vivo, было получено, что значительного увеличения флуоресценции не наблюдается, так как наночастицы быстро вымываются слюной и через 40 мин практически не детектируются. Однако, авторы указывают на возможность проведения уверенной флуоресцентной диагностики микроповреждений эмали через 15 мин после нанесения коллоида НЧ AlPc на поверхность эмали [25, 26].

Для сокращения продолжительности диагностики и увеличения эффективности проведения флуоресцентной диагностики эмали в качестве дополнительного активатора НЧ AlPc было предложено использовать поверхностно - активное вещество, которое перевело бы часть поверхностных молекул НЧ AlPc в более подвижное состояние. Эти молекулы, не отрываясь от наночастицы могут взаимодействовать с микроокружением и проявлять свои флуоресцентные и фотодинамические свойства, которые по своим

характеристикам близки к молекулярной форме.

7

Цель и задачи диссертационной работы

Целью настоящей работы является разработка метода лазерно-индуцированной флуоресцентной диагностики микроповреждений зубной эмали с использованием модельной смеси с НЧ AlPc и низкоинтенсивного лазерного излучения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. приготовить коллоидный раствор НЧ AlPc;

2. разработать метод контроля концентрации и размеров частиц в коллоиде;

3. подобрать оптимальное поверхностно-активное вещество (ПАВ) с точки зрения безопасности для здоровья и спектроскопических флуоресцентных характеристик для дополнительной активации НЧ AlPc;

4. подобрать вспомогательные компоненты, необходимые для приготовления модельной смеси, которые не вызывали бы дополнительной флуоресценции НЧ AlPc;

5. подобрать оптимальное соотношение между тремя классами компонент модельного состава: вспомогательные вещества, ПАВ и коллоид НЧ AlPc;

6. приготовить модельную смесь, содержащую выбранный ПАВ, коллоид НЧ AlPc и вспомогательные компоненты, которая отвечала бы спектроскопическим, химическим и микробиологическим показателям, необходимых для проведения лазерно-индуцированной ФД эмали зубов;

7. провести анализ спектрально-флуоресцентных характеристик модельной смеси ex vivo;

8. провести экспериментальное исследование взаимодействия разработанной модельной смеси с эмалью зубов ex vivo;

9. разработать метод лазерно - индуцированной ФД эмали зубов;

10. оценить эффективность проведения лазерно-индуцированной ФД с использованием модельной смеси, используя статистический анализ полученных результатов.

Научная новизна

1. Предложен и реализован метод лазерно-индуцированной ФД микроповреждений зубной эмали с использованием модельной смеси с НЧ AlPc и низкоинтенсивного лазерного излучения;

2. Создан уникальный состав модельной смеси с НЧ AlPc для проведения лазерно-индуцированной ФД эмали зубов, отвечающий спектроскопическим и химическим показателям;

3. Выявлен сдвиг спектра флуоресценции фталоцианина алюминия при взаимодействии с лаурилэтоксисульфатом натрия на 15 нм в длинноволновую область спектра относительно других исследуемых ПАВ;

4. Показано, что применение ПАВ для дополнительной активации НЧ AlPc в модельной смеси позволяет увеличить эффективность проведения лазерно-индуцированной ФД эмали и сократить время проведения процедуры в целом;

5. Показано, что при взаимодействии коллоида НЧ AIP с различными ПАВ в начальные моменты времени во взаимодействие вступают наиболее мелкие наночастицы и молекулы AlP в составе коллоида, а по истечении времени вклад в интенсивность флуоресценции начинают вносить молекулы, отделившиеся от более крупных частиц;

6. Оптимальной концентрацией протелана для дополнительной активации НЧ AlPc в составе модельной смеси является 1% по объему.

Практическая значимость и практическая значимость

Результаты, изложенные в диссертационной работе, могут быть использованы для создания новых методов и средств неинвазивной оптической диагностики кариеса на ранней стадии развития этого заболевания.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Предложенный метод лазерно-индуцированной ФД эмали зубов с использованием разработанной модельной смеси с НЧ AlPc эффективен для лазерно-индуцированной ФД зубной эмали.

2. Использование протелана для дополнительной активации НЧ AlPc в модельной смеси позволяет увеличить эффективность проведения лазерно -индуцированной ФД: снизить концентрацию НЧ AlPc до 10 мг/кг и сократить время проведения процедуры до 3 мин.

3. Феномен сдвига спектра флуоресценции фталоцианина алюминия при взаимодействии с лаурилэтоксисульфатом натрия на 15 нм в длинноволновую область спектра относительно других исследуемых ПАВ.

4. Оптимальная концентрация протелана для дополнительной активации НЧ AlPc в составе модельной смеси является 1% по объему.

Апробация работы и публикации

Автором работы было опубликовано 29 научных работ, в том числе 13 работ в изданиях, включённых в перечень рекомендованных ВАК и системы цитирования Web of Science и Scopus, а также 16 работ в сборниках трудов конференций (Приложения 1 и 2).

Достижения и награды

1. Первое место в стендовой секции среди студентов на X Всероссийском молодежном Самарском конкурсе-конференции научных работ по оптике и лазерной физике (7-11 ноября 2012).

2. Второе место в устной секции среди студентов на XI Всероссийском молодежном Самарском конкурсе-конференции научных работ по оптике и лазерной физике (6-10 ноября 2013).

3. Стипендия Президента РФ на 2016-2017 уч. год. (Приказ МОН 1138 от 5.09.2016 (аспиранты))

4. Победитель ежегодного молодёжного конкурса научных работ 2016 года по современным проблемам физики и технологий, проводимого в рамках Басовских чтений ФИАН-МИФИ - 2016, на тему: «Исследование флуоресцентных свойств наночастиц фталоцианина алюминия для клинического применения в стоматологии», Кузнецова Ю.О., Лощенов В.Б. И. ФИАН, Москва

5. Участие в Первой Летней Школе «Физика и технологии в науках о жизни» 2017 (НИЯУ МИФИ, Москва, Россия), сертификат участника.

Стажировки и участие в проектах

1. В 2013-2014 годах прошла научную стажировку в Лазерной Исследовательской лаборатории при центре (Life Center), который относится к Университету Людвига-Максимилиана в Мюнхене в рамках проекта "Light4LIFE". Проект "Light4LIFE - Marketing für Deutschland als Innovationszentrum für Biophotonik" был запущен в рамках двустороннего сотрудничества между университетами России и Германии, как часть инновационной инициативы Федерального министерства образования и науки Германии.

2. Проект с Роснано (2014-2015) на тему: "Разработка образовательной программы повышения квалификации и учебно-методического комплекса в области флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии для лечения онкологических заболеваний", роль в проекте - исполнитель.

Участие в конференциях

Материалы диссертации были представлены на международных и российских конференциях:

1. X Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, Самара, 2012

2. Современные проблемы физики и технологий (НИЯУ МИФИ, Москва, Россия), 2013

3. XVI Международная конференция «Laser Optics 2014» (Санкт-Петербург, Россия)

4. II Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные вопросы Фотодинамической терапии и Фотодиагностики», 2013

5. XI Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, 2013

6. IV всероссийская конференция «Актуальные вопросы фотодинамической терапии и фотодиагностики», Санкт-Петербург, 2015

7. European Conferences on Biomedical Optics, 2015 (Munich, Germany)

8. V Международная конференция по фотонике и информационной оптике 2016 (НИЯУ МИФИ, Москва, Россия)

9. V Всероссийская конференция "Фотодинамическая терапия и фотодиагностика" 2016 (Москва, Россия)

10. The International Conference on Lasers, Applications and Technologies (LAT2016) (Минск, Белоруссия)

11. Первый Российский Кристаллографический Конгресс 2016 (Москва, Россия)

12. VI Всероссийская конференция с международным участием "Фотодинамическая терапия и фотодиагностика" 2017 (Ростов-на-Дону, Россия)

13. II International Symposium on «Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine» 2017 (НИЯУ МИФИ, Москва, Россия)

14. 9th International Medical Congress Laser Florence 2017 Laser Light and Drug (Флоренция, Италия)

15. XVIII Международная конференция «Laser Optics 2018» (Санкт-Петербург, Россия)

Личный вклад автора

Все выносимые на защиту результаты и положения диссертационной работы получены и разработаны автором лично, либо при его непосредственном участии.

Автор участвовал в постановке задач исследований, проведении, обработке и публикации экспериментальных исследований, представленных в диссертации.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и трех приложений со списками публикаций и тезисов с участием автора, а также экспериментальными данными. Общий объем научно-квалификационной работы (диссертации) - 143 страницы, включая 40 рисунков и 4 таблицы. Библиография включает 114 наименований на 12 страницах.

Содержание работы

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, аргументирована научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения.

В главе 1 рассмотрено строение и оптические свойства твердых тканей зуба, а также особенности распространения лазерного излучения. Изложены физические основы флуоресцентной спектроскопии, дано определение эндогенной и экзогенной флуоресценции. Также освящено состояние вопроса по применению различных методов, в том числе и оптических, для ранней диагностики микроповреждений эмали, раннего кариеса, очагов скопления патогенной микрофлоры, а также скрытого зубного камня и налета. Дана краткая характеристика кариозному процессу с оптической и физиологической точек зрения. Рассмотрены основные лазерные источники излучения для диагностики различных заболеваний полости рта. Патентные исследования были выполнены для обоснования целесообразности создания специальной модельной смеси, которая может быть использована в качестве зубной пасты, для проведения лазерно-индуцированной ФД зубной эмали. Первая глава заканчивается постановкой цели и задач диссертационной работы.

В главе 2 уделяется внимание лазерно-спектроскопическому исследованию взаимодействия коллоидного раствора НЧ AlPc (концентрация 10 мг/кг) с различными ПАВ (пропиленгликоль, твин 80, протелан, плантекар и лаурилэтоксисульфат натрия, концентрации 0.5-2%) и с вспомогательными компонентами, необходимыми для создания модельной смеси для проведения лазерно-индуцированной ФД зубной эмали. В материалах и методах изложен алгоритм приготовления коллоидного раствора, а также методы контроля концентрации и размеров НЧ AlPc. Дается описание экспериментальных установок и подготовки экспериментальных образцов и модельной смеси с НЧ AlPc, вспомогательными компонентами и протеланом. В результатах исследования проведена оценка доли активированных НЧ AlPc в водном растворе НЧ AlPc при взаимодействии с различными ПАВ и в модельной смеси при наличии вспомогательных компонентов. На основе литературных источников дается объяснение сдвига спектра флуоресценции фталоцианина алюминия при взаимодействии с лаурилэтоксисульфатом натрия на 15 нм в длинноволновую область спектра относительно других исследуемых ПАВ. Был сделан вывод, что этот эффект связан с образованием n-меров или агрегатов, которые могут оказывать влияние на фотофизическое поведение мономера фталоцианина. В результате этого пик спектра флуоресценции НЧ AlPc сдвигается и время жизни флуоресценции НЧ AlPc падает;

Готовая модельная смесь для проведения лазерно-индуцированной ФД эмали была исследована на соответствие физико-химическим и микробиологическим показателям в соответствии с ГОСТ7983-99 «Пасты зубные. Общие технические условия», а также спектроскопическим свойствам, необходимым для успешного проведения лазерно-индуцированной ФД эмали.

Глава 3 посвящена разработке метода лазерно-индуцированной

флуоресцентной диагностики микроповреждений поверхности эмали с

использованием разработанной модельной смеси. В материалах и методах

описаны биологические образцы, которые использовались для ex vivo

исследований, экспериментальная установка, алгоритм проведения исследования

14

и метод обработки полученных результатов. В результатах работы предствлены данные по исследованию взаимодействия модельного состава с поверхностной микрофлорой эмали зубов и приведены результатаы статистического расчета. Также обсуждается вопрос взаимодействия наночастиц фталоцианина алюминия с бактериями, в результате чего наночастицы приобретают флуоресцентную активность. Завершается глава описанием метода проведения лазерно-индуцированной ФД эмали зубов и описанием перспектив развития метода и внедрения его в клиническую практику.

В заключении приводится перечень основных выводов, полученных в результате проведенных исследований, и кратко суммируются основные результаты, полученные при выполнении данной работы.

Глава 1. Применение лазерной флуоресцентной диагностики в

стоматологической практике

1.1. Строение и оптические свойства твердых тканей зуба человека. Особенности распространения лазерного излучения в биотканях

1.1.1. Строение твердых тканей зуба

Зубы состоят преимущественно из твёрдых высокоминерализованных тканей (дентин, эмаль, цемент). На рисунке 1 схематически представлено строение зуба человека. Дентин образует коронковую (выступающую в полость рта) и корневую (находящуюся в альвеоле челюсти) части зуба. Коронковая часть (коронка) покрыта эмалью, корневая (корень) - цементом. Моляры верхней челюсти имеют по три корня, моляры нижней челюсти - по два корня. Резцы, клыки и премоляры имеют по одному корню. Часто у первых премоляров верхней челюсти встречается раздвоение корня. Край эмали, примыкающий к корню, образует так называемую шеечную эмалевую линию, или шейку зуба. У шейки зуба нет чётких анатомических границ высоты.

Рисунок 1. Строение твердых тканей зуба человека

16

Эмаль - самая твёрдая и устойчивая к механическим нагрузкам ткань организма, покрывающая анатомическую коронку зуба. Толщина эмали зависит от топографии. У шейки зуба она составляет десятые доли миллиметра, а в области режущих краёв резцов и клыков, вершин бугров премоляров и моляров -порядка 1.5-2.5 мм. Около 95% массы здоровой эмали составляют минеральные вещества, около 4% - свободная вода и около 1% - органические вещества, которые образуют органическую матрицу эмали. Минеральные вещества представлены в основном гидроксиапатитами (около 75%), а также карбонатапатитами (до 19%), хлорапатитами (до 4%), фторапатитами (до 0.7%) и аморфным фосфатом кальция (до 1%). Фторапатит локализуется в наружном слое эмали (толщина слоя от поверхности - около 50 мкм), карбонатапатит - в области дентиноэмалевого соединения, гидроксиапатиты и хлорапатиты распределены почти равномерно по всей толщине эмали. Упорядоченность структуры эмали задаётся её органической матрицей, которая представлена белками и липидами. Белки делятся на две группы: на белки, не растворимые в ЭДТА и НС1, и на белки, растворимые в ЭДТА и НС1. Растворимые в кислотах белки способны осаждаться ионами кальция, образуя с ними комплексы. В настоящее время известен так называемый кальцийсвязывающий белок эмали (КСБЭ), одна молекула которого может связать до десяти ионов кальция. Молекулярная масса одной молекулы КСБЭ составляет порядка 20000 а.е.м. При связывании кальция молекулы этого белка образуют ди-, три- и тетрамеры. Химическая связь с кальцием у КСБЭ осуществляется за счёт диссоциации карбоксильных групп дикарбоновых аминокислот (глутаминовой и аспарагиновой). При этом двухвалентный кальций одной валентностью связывается с карбоксильной группой дикарбоновой аминокислоты, а второй валентностью может связываться с гидроксиаппатитом (ГА). Связь между белком и ГА может осуществляться за счёт гидроксильных групп серина и аммиачных групп аргинина. В обоих случаях она осуществляется через остаток фосфорной кислоты с образованием эфирной связи или фосфорамидной связи. КСБЭ может прореагировать и образовать связь всего с 2-5% кальция эмали, но этого вполне достаточно для образования так

17

называемых центров нуклеации, вокруг которых происходит минерализация с отложением кристаллов гидроксиапатита. Кроме КСБЭ в эмали имеются белки с такой же массой, но не образующие с кальцием соединения. Эти белки играют роль каркаса (стромы), на котором крепится КСБЭ. Кристаллы апатитов эмали крупнее кристаллов дентина. Они похожи на уплощённые палочки, имеющие в поперечном сечении гексагональную форму. Длина кристаллов зрелой эмали приблизительно составляет от 500 до 1000 нм. Она соответствует кристаллографической оси (ось симметрии, с-ось кристалла). Ширина кристалла больше его толщины (в сечении, перпендикулярном с-оси) приблизительно в 2.0-2.5 раза. У прорезавшихся зубов толщина (^ кристаллов в среднем равна 26 нм, а ширина - 68 нм. В зрелой эмали средний диаметр кристаллов в соответствии с формулой d = (t+w)/2 составляет 50-100 нм, т.е. в 10 раз меньше длины. Расстояние между кристаллами зрелой здоровой эмали составляет по данным различных авторов от 1-2 нм до 5 нм. Кристаллы апатитов оптически одноосные, отрицательные (Рис. 2). Оптическая ось кристалла совпадает с его кристаллографической осью.

Рисунок 2. Кристалл гидроксиаппатита. С-ось кристалла показана штрих-пунктиром.

Кристаллы расположены упорядоченно и формируют более крупные структурные элементы - эмалевые призмы. Термин "эмалевая призма" не имеет ничего общего с геометрическим понятием "призма". Эмалевая призма похожа на изгибающийся стержень, идущий через всю толщу эмали от дентиноэмалевого соединения (ДЭС) до поверхности эмали (Рис.3).

Рисунок 3. Характер изгибов призм в различных участках эмали.

Длина призм превышает толщину эмали, т.к. призмы имеют синусоидальные изгибы, вследствие чего направление одной и той же призмы может несколько раз меняться. При этом призма, делая синусоидальные изгибы, имеет углы отклонения от своего общего направления до 20°. Спиралевидные изгибы призм обнаружены в области вершин бугров. Призмы сгруппированы в пучки, диаметр которых образует от 10до 12 призм. Поперечный размер призм увеличивается по мере удаления от ДЭС к поверхности эмали. На поперечных разрезах призм виден гексагональный порядок их расположения относительно друг друга. Расположение осей основной массы кристаллов совпадает с продольной осью призмы. По мере удаления к периферии призмы оси кристаллов постепенно отклоняются от её оси. Это отклонение достигает 60°. В зонах контакта соседних призм (межпризменное вещество) уровень минерализации ниже, чем внутри призмы. В связи с этим показатель преломления у призм (пр ~ 1.62) больше, чем у межпризменного вещества (пр ~ 1.57). Толщина межпризменного вещества у эмали зубов человека составляет около 0.1 мкм. Существует мнение, что межпризменное вещество является периферическим веществом призм. При этом видимые границы между призмами обусловлены разной ориентацией кристаллов на поверхностях соприкасающихся призм.

Пониженная минерализация межпризменного вещества используется при травлении эмали кислотой для увеличения адгезии при пломбировании. Кислота

делает поверхность эмали пористой, обеспечивая реализацию микромеханического сцепления с композитным пломбировочным материалом. Поверхность эмали, обращённая к дентину, имеет неровный рельеф. Структуры эмали и дентина вклиниваются друг в друга, за счёт чего обеспечивается прочное дентиноэмалевое соединение. Поверхность эмали, обращённая к дентину, имеет хаотично расположенные неровности с высотой, превышающей 1 мкм. У дентиноэмалевого соединения эмалевые призмы располагаются перпендикулярно ДЭС. Наружная поверхность эмали образуется внешними торцами призм. Призмы располагаются под различными углами к поверхности: в области вершин бугров и режущих краёв - перпендикулярно поверхности; в верхнелатеральных (верхнебоковых) областях - под углом 60° к поверхности эмали и, соответственно, 30° к перпендикуляру; в нижнелатеральных областях ориентация призм близка к перпендикуляру. Возможно, что преимущественная ориентация призм у поверхности эмали ближе к перпендикуляру имеет определённый функциональный смысл, а именно: эмалевые призмы более устойчивы к стиранию при перпендикулярном расположении к плоскости механического воздействия.

Рисунок 4. Форма призм на поперечном срезе эмали.

В норме некоторые призмы не доходят до поверхности, в результате чего образуются беспризменные участки. Последние могут быть также проявлением гипоплазии (недоразвития) эмали. Выход торцов призм на поверхность обусловливает микрорельеф эмали с выпуклыми и вогнутыми участками в виде

бугорков и ямок, размеры которых соответствуют диаметрам эмалевых призм [24].

Проницаемость эмали для низкомолекулярных соединений (ионы, аминокислоты и др.) является её естественным физиологическим свойством. Проницаемость осуществляется благодаря омыванию зуба снаружи ротовой жидкостью, ДЭС - тканевой жидкостью, содержащейся в дентинных трубочках, а также благодаря вышеназванным промежуткам между кристаллами и призмами, где находится так называемая эмалевая жидкость. К настоящему времени точно установлено, что эмаль проницаема в обоих направлениях: от поверхности зуба к дентину и пульпе и от пульпы к ДЭС и поверхности зуба. В значительной степени проницаемость зависит от проникающего агента. Большое значение имеет величина молекулы агента, её гидрофильность, заряд (одновалентные ионы более проницаемы, чем двухвалентные), рН среды и т.п. Наряду с этим уровень проницаемости зависит и от структуры эмали. Проницаемость эмали постоянных зубов человека снижается с возрастом. Уровень проницаемости может изменяться под действием ряда внешних факторов. Наиболее распространёнными факторами, повышающими проницаемость эмали, являются кислоты, а понижающими проницаемость - растворимые соли плавиковой кислоты (фториды). Механизм действия кислот основан на растворении апатитов, а механизм действия фторидов - на встраивании в кристаллическую решётку эмали ионов фтора. Свойство проницаемости используется для витального окрашивания эмали при диагностике начального кариеса и в процедурах отбеливания зубов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Золотарева Юлия Олеговна, 2019 год

Список литературы

1. Thomas S.S. et al. Clinical trial for detection of dental caries using laser-induced fluorescence ratio reference standard. // J. Biomed. Opt. 2013. Vol. 15, № 2. P. 18.

2. Ramakrishnaiah R. et al. Applications of Raman Spectroscopy in Dentistry: Analysis of Tooth Structure // Appl. Spectrosc. Rev. 2014. Vol. 50, № 4. P. 332350.

3. Tsuda H., Arends J. Raman Spectroscopy in Dental Research: A Short Review of Recent Studies // Adv. Dent. Res. 1997. Vol. 11, № 4. P. 539-547.

4. Buchwald T., Okulus Z., Szybowicz M. Raman spectroscopy as a tool of early dental caries detection-new insights // J. Raman Spectrosc. 2017. Vol. 48, № 8. P. 1094-1102.

5. Buchalla W., Lennon A. M., Attin T. Fluorescence spectroscopy of dental calculus // J. Periodontal Res. 2004. Vol. 39, № 5. P. 327-332.

6. Bakhmutov D., Gonchukov S., Sukhinina A. Fluorescence spectroscopy of dental calculus // Laser Phys. Lett. 2010. Vol. 7, № 5. P. 384-387.

7. Bakhmutov D. et al. Early Dental Caries Detection by Fluorescence Spectroscopy // Laser Phys. Lett. 2004. Vol. 1, № 11. P. 565-569.

8. Bakhmutov D. et al. Early caries naked-eyed examination // Laser Phys. Lett. 2008. Vol. 5, № 5. P. 375-378.

9. Borisova E.G., Uzunov T.T., Avramov L.A. Early differentiation between caries and tooth demineralization using laser-induced autofluorescence spectroscopy // Lasers Surg. Med. 2004. Vol. 34, № 3. P. 249-253.

10. Drakaki E. et al. Reflectance, scattering and laser induced fluorescence for the detection of dental caries. // Diagnostic Opt. Spectrosc. Biomed. II. 2003. Vol. 5141. P. 5141_348.

11. Drakaki E. et al. Laser Induced Fluorescence in diagnosis of dental caries // Laser

Applications in Medicine, Biology, and Environmental Science. Proceedings of SPIE, 2003. Vol. 5149. P. 45-52.

12. Sinyaeva M.L. et al. Fluorescence Diagnostics in Dentistry // Laser Phys. 2004. Vol. 14, № 8. P. 1132-1140.

13. Schoenly J.E. et al. Near-UV laser treatment of extrinsic dental enamel stains // Lasers Surg. Med. 2012. Vol. 44, № 4. P. 339-345.

14. Chen Q.G. et al. Quantitative method to assess caries via fluorescence imaging from the perspective of autofluorescence spectral analysis // Laser Phys. 2015. Vol. 25. P. 1-9.

15. Синяева М.Л. et al. Использование наночастиц фталоцианина алюминия для детектирования микроповреждений эмали зубов // Российские нанотехнологии. 2007. Vol. 2, № 11-12. P. 58-63.

16. Steiner R. et al. Crystalline organic nanoparticles for diagnosis and PDT // Proc. SPIE. 2015. Vol. 9308. P. 1-7.

17. Breymayer J. et al. Fluorescence investigation of the detachment of aluminum phthalocyanine molecules from aluminum phthalocyanine nanoparticles in monocytes/macrophages and skin cells and their localization in monocytes/macrophages // Photodiagnosis Photodyn. Ther. Elsevier B.V., 2014. Vol. 11, № 3. P. 380-390.

18. Vasilchenko S.Y. et al. Application of aluminum phthalocyanine nanoparticles for fluorescent diagnostics in dentistry and skin autotransplantology. // J. Biophotonics. 2010. Vol. 3, № 5-6. P. 336-346.

19. Kuznetsova J.O., Makarov V.I. Application of nanophotosensitizers (aluminum phthalocyanine nanoparticles) for early diagnosis and prevention of inflammatory diseases // J. Phys. Conf. Ser. 2016. Vol. 737, № 1. P. 1-3.

20. Kuznetsova J.O., Farrakhova D.S., Yassin M.G. Aluminum phthalocyanine nanoparticles as a contrast agent for the detection of tooth enamel microcracks // Photonics Lasers Med. De Gruyter, 2016. Vol. 5, № 4. P. 267-322.

21. Bystrov F.G. et al. Analysis of photoluminescence decay kinetics of aluminum phthalocyanine nanoparticles interacting with immune cells // Biomed. Photonics.

125

2016. Vol. 1. P. 3-8.

22. Sinyaeva M.L. et al. Optimization of parodontium tissue irradiation method for fluorescent diagnostic (FD) and photodynamic therapy (PDT) // SPIE, Bellingham. 2004. Vol. 5449. P. 462-465.

23. Vasilchenko S.Y. et al. Investigation of aluminium phthalocyanine nanoparticles fluorescence properties in tooth enamel microdamages // Photodyn. Ther. 2006. Vol. 5, № 2. P. 77-80 (in Russian).

24. А.В. Беликов, В.Н. Грисимов А.В.С. и др. Лазеры в стоматологии. Учебное пособие. Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2015. № Часть 1. 108 p.

25. Thomas S.S. Spectroscopic Investigation of Tooth Caries and Demineralization // online. 2009. № May. 183 p.

26. Ana P.A., Bachmann L., Zezell D.M. Lasers effects on enamel for caries prevention // Laser Phys. 2006. Vol. 16, № 5. P. 865-875.

27. Г.В. Симоненко В.В.Т. Оптические свойства биологических тканей. Учебно-методическое пособие. Саратовский государственный университет, 2007. 47 p.

28. Matosevic D. et al. The Detection of Carious Lesion Porphyrins Using Violet Laser Induced Fluorescence // Acta Stomatol. Croat. 2010. Vol. 44, № 4. P. 232240.

29. Maciel Rocha-Cabral R. et al. A simple dental caries detection system using full spectrum of laser- induced fluorescence. 2015. Vol. 9531. P. 1-13.

30. Н. В. Новак. Флуоресценция зубов и пломбировочных материалов. 2009. Vol. 4, № 22. P. 67-70.

31. Lee Y.-K. Fluorescence properties of human teeth and dental calculus for clinical applications // J. Biomed. Opt. 2015. Vol. 20, № 4. P. 045002.

32. Matsumoto H., Kitamura S., Araki T. Autofluorescence in human dentine in relation to age, tooth type and temperature measured by nanosecond time-resolved fluorescence microscopy // Arch. Oral Biol. 1999. Vol. 44, № 4. P. 309-318.

33. Matsumoto H., Kitamura S. Applications of fluorescence microscopy to studies of

dental hard tissue, review paper // Front. Med. Biol. Engng. 2001. Vol. 10, № 4. P.

126

269-284.

34. И.Н. Сарычева, О.О. Янушевич, Д.А. Минаков В.А.Ш. Влияние толщины эмали на характер флуоресценции интактных зубов in Vivo // Российский стоматологический журнал. 2014. Vol. 1. P. 32-37.

35. Nelson L.Y. et al. Red-shifted fluorescence of sound dental hard tissue Red-shifted fluorescence of sound dental hard tissue.

36. Croce A.C., Bottiroli G., Unit C. Autofluorescence spectroscopy and imaging: a tool for biomedical research and diagnosis Autofluorescence : 2014. Vol. 58.

37. Шатилова К.В. Микрообработка поверхности твердых тканей зуба человека излучением эрбиевых лазеров среднего инфракрасного диапазона. 2014.

38. Ю. А. Ипполитов Н.С.М. Ранняя диагностика и лечебно-профилактическая терапия начального кариеса зубов // Тихоокеанский медицинский журнал. 2013. Vol. 1. P. 49-51.

39. Borisova E., Uzunov T., Avramov L. Laser-induced autofluorescence study of caries model in vitro // Lasers Med. Sci. 2006. Vol. 21, № 1. P. 34-41.

40. Chen Q. et al. Discrimination of Dental Caries Using Colorimetric Characteristics of Fluorescence Spectrum // Caries Res. 2015. P. 401-407.

41. Gonchukov S. et al. Periodontitis diagnostics using resonance Raman spectroscopy on saliva // Laser Phys. Lett. 2013. Vol. 10, № 7. P. 075610.

42. Gonchukov S. et al. Raman spectroscopy of saliva as a perspective method for periodontitis diagnostics // Laser Phys. Lett. 2012. Vol. 9, № 1. P. 73-77.

43. Trottmann M. et al. Ex vivo investigations on the potential of optical coherence tomography (OCT) as a diagnostic tool for reproductive medicine in a bovine model // J. Biophotonics. 2015. Vol. 1-9. P. 1-9.

44. Trottmann M. et al. Ex vivo investigations on the potential of optical coherence tomography (OCT) as a diagnostic tool for reproductive medicine // Photonic Therapeutics and Diagnostics XI, edited by Bernard Choi, et al., Proc. of SPIE. 2015. Vol. 9303, 9303. P. 1-7.

45. Domke M. et al. Investigations of the damage mechanisms during ultrashort pulse laser ablation of dental tissue // Medical Laser Applications and Laser-Tissue

127

Interactions VII. 2015. Vol. 9542. P. 95420Q.

46. Ю. О. Кузнецова В.И.М. Примнение нанофотосенсибилизатора (наночастиц фталоцианина алюминия) для ранней диагностики и профилактики воспалительных заболеваний // V Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Сборник научных трудов. Москва: НИЯУ МИФИ, 2016. P. 87.

47. J. Kuznetsova, M. Trottmann, G. Scheib, R. Leeb R.S. OCT Imaging-characterization and medical applications // 16th International Conference "Laser Optics 2014", St. Petersburg, Russia. 2014.

48. Hsieh Y.-S. et al. Dental Optical Coherence Tomography // Sensors. 2013. Vol. 13, № 7. P. 8928-8949.

49. Hasan S., Singh K., Salati N. Cracked tooth syndrome: Overview of literature // Int. J. Appl. Basic Med. Res. 2015. Vol. 5, № 3. P. 164.

50. Dostalova T., Jelinkova H. Lasers in dentistry: overview and perspectives. // Photomed. Laser Surg. 2013. Vol. 31, № 4. P. 147-149.

51. Chen Q.G. et al. Pilot study on early detection of dental demineralization based on laser induced fluorescence // Laser Phys. Lett. 2010. Vol. 7, № 10. P. 752-756.

52. DOSTAlOVA T., JELiNKOVA H. Lasers in dentistry // 20 Lasers in dentistry. Woodhead Publishing Limited, 2013. 252-253 p.

53. Сарычева И.Н. et al. Ранняя диагностика кариеса зубов методом лазерно-индуцированной флюоресценции // Российская стоматология. 2012. Vol. 3, № Кариесология. P. 47-58.

54. Hibst R., R. Paulus R. New approach on fluorescence spectroscopy for caries detection // Lasers Dent. V. 1999. Vol. 3593. P. 141-148.

55. Boari H.G.D. et al. Absorption and thermal study of dental enamel when irradiated with Nd:YAG laser with the aim of caries prevention // Laser Phys. 2009. Vol. 19, № 7. P. 1463-1469.

56. Nyokong T., Ahsen V. Photosensitizers in medicine, environment and security // Chapter 6.The Use of Phthalocyanines and Related Complexes in Photodynamic

Therapy. 2012. Vol. 9789048138. 1-662 p.

128

57. Allen C.M., Sharman W.M., Van Lier J.E. Current status of phthalocyanines in the photodynamic therapy of cancer // J. Porphyrins Phthalocyanines. 2001. Vol. 05, № 02. P. 161-169.

58. Wöhrle D. et al. Phthalocyanine // Chemie unserer Zeit. 2012. Vol. 46, № 1. P. 12-24.

59. Dobson J., Wilson M. Sensitization of oral bacteria in biofilms to killing by light from a low-power laser // Arch. Oral Biol. 1992. Vol. 37, № 11. P. 883-887.

60. Lacey J. a., Phillips D. The photobleaching of disulfonated aluminium phthalocyanine in microbial systems // Photochem. Photobiol. Sci. 2002. Vol. 1, № 2. P. 120-125.

61. Lacey J.A., Phillips D. Fluorescence lifetime measurements of disulfonated aluminium phthalocyanine in the presence of microbial cells. // Photochem. Photobiol. Sci. 2002. Vol. 1, № 6. P. 378-383.

62. Wilson M., Dobson J., Sarkar S. Sensitization of periodontopathogenic bacteria to killing by light from a low-power laser // Oral Microbiol. lmmunology. 1993. № 8. P. 182-187.

63. Carrera E.T. et al. The application of antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) in dentistry: a critical review // Laser Phys. IOP Publishing, 2016. Vol. 26, № 12.

64. Yin R., R. Hamblin M. Antimicrobial Photosensitizers: Drug Discovery Under the Spotlight // Curr. Med. Chem. 2015. Vol. 22, № 18. P. 2159-2185.

65. Carmello J.C. et al. In vivo photodynamic inactivation of Candida albicans using chloro-aluminum phthalocyanine // Oral Dis. 2016. Vol. 22, № 5. P. 415-422.

66. Ribeiro A.P.D. et al. Antimicrobial photodynamic therapy against pathogenic bacterial suspensions and biofilms using chloro-aluminum phthalocyanine encapsulated in nanoemulsions // Lasers Med. Sci. 2015. Vol. 30, № 2. P. 549559.

67. Ragelle H. et al. Nanoemulsion formulation of fisetin improves bioavailability and antitumour activity in mice // Int. J. Pharm. Elsevier B.V., 2012. Vol. 427, № 2. P. 452-459.

68. Zhang H. et al. Commonly Used Surfactant, Tween 80, Improves Absorption of P-

129

Glycoprotein Substrate, Digoxin, in Rats // Arch Pharm Res. 2015. Vol. 26, № 9. P. 768-772.

69. Natarajan J. et al. Enhanced brain targeting efficacy of Olanzapine through solid lipid nanoparticles // Artif. Cells, Nanomedicine, Biotechnol. 2016. Vol. 1401. P. 1-7.

70. Salaguer J.-L. SURFACTANTS Types and Uses // Lab. Formul. Interfaces, Rheol. Process. 2002. Vol. 2. P. 1-49.

71. Zolotareva J.O. et al. Aluminum phthalocyanine nanoparticles activation for fluorescent diagnostics in dentistry // Biomed. Photonics. 2018. Vol. 7, № 3. P. 420.

72. Farrakhova D.S., Kuznetsova J.O., Loschenov V.B. The study of laser induced fluorescence of tooth hard tissues with aluminum phthalocyanine nanoparticles // Journal of Physics: Conference Series. 2016. Vol. 737. P. 1-4.

73. Zolotareva (Kuznetsova) J.O., Farrakhova D.S., Loschenov V.B. Aluminium phthalocyanine nanoparticles application for fluorescent diagnostics and photodynamic therapy in dentistry" in The 2nd International Symposium on Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine // KnE Energy Phys. KnE Energy & Physics, 2018. Vol. 2018. P. 568-577.

74. Фаррахова Д.С., Кузнецова Ю.О., Лощенов В.Б. Лазерно-индуцированная флюоресцентная диагностика ранней стадии кариеса с применением наночастиц фталоцианина алюминия // V Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Сборник научных трудов. Москва, 2016. P. 307-308.

75. Кузнецова Ю.О. et al. Наночастицы фталоцианина алюминия для раннего выявления заболеваний бактериальной природы // V всероссийская конференция с международным участием "Фотодинамическая терапия и фотодиагностика", Biomedical Photonics, Специальный выпуск. Москва, 2016. P. 6.

76. Asem H. et al. Development and biodistribution of a theranostic aluminum phthalocyanine nanophotosensitizer // Photodiagnosis Photodyn. Ther. Elsevier

130

B.V., 2016. Vol. 13. P. 48-57.

77. Loschenov V., Konov V., Prokhorov A. Photodynamic therapy and fluorescence diagnostics // Laser Phys. 2000. Vol. 10, № 6. P. 1188-1207.

78. Плетнев М. Ю. Поверхностно активные вещества и композиции. Москва: ООО «Фирма Клавель», 2002. P. 768 с.

79. Van Keuren E., Bone A., Ma C. Phthalocyanine nanoparticle formation in supersaturated solutions // Langmuir. 2008. Vol. 24, № 12. P. 6079-6084.

80. Иванов В.Л., Ляшкевич С.Ю. Влияние поверхностно-активных веществ на цепную реакцию фотозамещения галогена сульфогруппой в галогенгидроксинафталинах // Химия высоких энергий. 2013. Vol. 47, № 4. P. 293-297.

81. Саввин С.Б. Поверхностно-активные вещества. М.: Наука, 1991. 251 p.

82. Холмберг К. et al. Поверхностно - активные вещества и полимеры в водных растворах. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 513 p.

83. Silva E.P.O., Franchi L.P. and, Tedescoa A.C. Chloro-aluminium phthalocyanine loaded in ultradeformable liposome for photobiology studies on human glioblastoma // RSC Adv. 2016. № 83. P. 1-10.

84. Muehlmann L.A. et al. Aluminum-phthalocyanine chloride associated to poly(methyl vinyl ether-co-maleic anhydride) nanoparticles as a new third-generation photosensitizer for anticancer photodynamic therapy. // Int. J. Nanomedicine. Dove Press, 2014. Vol. 9, № 1. P. 1199-1213.

85. Rossetti F.C. et al. A delivery system to avoid self-aggregation and to improve in vitro and in vivo skin delivery of a phthalocyanine derivative used in the photodynamic therapy // J. Control. Release. Elsevier B.V., 2011. Vol. 155, № 3. P. 400-408.

86. Cath T.Y., Adams D., Childress A.E. Membrane contactor processes for wastewater reclamation in space: II. Combined direct osmosis, osmotic distillation, and membrane distillation for treatment of metabolic wastewater // J. Memb. Sci. 2005. Vol. 257, № 1-2. P. 111-119.

87. Золотарева Ю.О., Фаррахова Д.С., Лощенов В.Б. Ранняя диагностика и

131

профилактика кариеса с использованием наночастиц фталоцианина алюминия // VI всероссийская конференция с международным участием "Фотодинамическая терапия и фотодиагностика", Biomedical Photonics, Специальный выпуск. Ростов-на-Дону, 2017. P. 8.

88. Кузнецова Ю.О., Фаррахова Д.С., Лощенов В.Б. Кристаллические наночастицы для ранней диагностики заболеваний полости рта // Первый Российский Кристаллографический Конгресс, Сборник тезисов. Москва, 2016. Vol. 11, № 3. P. 208.

89. Zolotareva (Kuznetsova) J.O., Farrakhova D.S., Loschenov V.B. Aluminium phthalocyanine nanoparticles for FD and PDT application in dentistry // II International Symposium on «Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine», Book of abstracts. 2017. P. 457-459.

90. Gol'dshleger N. V., Baulin V.E., Tsivadze A.Y. Phthalocyanines in organized microheterogeneous systems. Review // Prot. Met. Phys. Chem. Surfaces. 2014. Vol. 50, № 2. P. 135-172.

91. Correia R.F., Andrade S.M., Viseu M.I. Aggregation and disaggregation of anionic aluminum phthalocyanines in cationic pre-micelle and micelle media: A fluorescence study // J. Photochem. Photobiol. A Chem. Elsevier B.V., 2012. Vol. 235. P. 21-28.

92. Edrei R. et al. Sulfonated Phthalocyanines : Photophysical Properties , in vitro Cell Uptake and Structure - activity Relationships. 1998. Vol. 199. P. 191-199.

93. Dhami S., Phillips D. Comparison of the photophysics of an aggregating and non-aggregating aluminium phthalocyanine system incorporated into unilamellar vesicles // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 1996. Vol. 100, № 1-3. P. 77-84.

94. Д.Б. Б. Макроциклический эффект и структурная химия порфиринов. Москва: Красанд, 2010. 424 p.

95. Kuznetsova J.O., Farrakhova D.S., Yassin M.G. Aluminum phthalocyanine nanoparticles as a contrast agent for the detection of tooth enamel microcracks // The International Conference on Lasers, Applications and Technologies (LAT2016), Book of abstracts. Minsk, Belarus, 2016. P. 23-24.

132

96. Zolotareva J., Farrakhova D.S., Loschenov V.B. Aluminium phthalocyanine nanoparticles for FD and PDT application in dentistry // Laser Florence 2017, Lasers in Medical Science. 2017. Vol. 32, № 8. P. 1669-1710.

97. Кузнецова Ю.О. Передача электронного возбуждения в ап-конверсных наночастицах, содержащих редкоземельные ионы // II-я всероссийская молодежная научная школа "Современные проблемы физики и технологий." Тезисы докладов, 2013. P. 19.

98. Кузнецова Ю. О. Передача электронного возбуждения в ап-конверсионных наночастицах, содержащих редкоземельные ионы // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, Физика и электроника. 2013. Vol. 15, № 4. P. 112-115.

99. Kuznetsova J.O. et al. Laser spectroscopy study of the distribution of photosensitizers in biological models // XVI Международная конференция «Laser Optics 2014». Санкт-Петербург: Book of abstract, 2014. P. 46-55.

100. Yagudaev D.M. et al. Lymphotropic administration of photosensitizer as a model of target therapy of testicle inflammation: Experimental and clinical data // Photodiagnosis Photodyn. Ther. Elsevier B.V., 2016. Vol. 13. P. 15-21.

101. Брехов E. И. Д.М.Я. и др. Лимфотропное введение фотосенсибилизатора как модель таргетной терапии гнойно-воспалительных заболеваний у больных хирургического профиля // Хирургическая практика. 2014. № 2. P. 25-29.

102. Кузнецова Ю.О. Возбуждение ап-конверсной люминесценции в наноструктурах, содержащих ионы лантаноидов // X Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, Сборник тезисов. Самара, 2012. P. 335-342.

103. Саидов А.С. et al. Особенности распредления и накопления фотосенсибидизатора у мышей с экспериментальной моделью воспаления при различных способах его введения // XI Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике. 2013. P. 96-102.

104. Ягудаев Д.М. et al. Фотосенсибилизатор для детектирования распределения

133

препарата в тканях и органах при лимфотропном введении при остром воспалении яичка и его придатка // IV всероссийская конференция «Актуальные вопросы фотодинамической терапии и фотодиагностики. Фотодинамическая терапия и фотодиагностика, специальный выпуск, 2015. P. 46-55.

105. Саидов А.С. et al. Исследование аутофлуоресценции и флуоресценции "Фотодитазина" в органах мышей при различных методах введения // Физика и электроника. 2013. Vol. 15, № 6. P. 109-112.

106. Саидов А.С. et al. Накопление фотосенсибилизатора при его лимфотропном и внутривенном введении лабораторным животным с экспериментальной моделью воспаления // II Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные вопросы Фотодинамической терапии и Фотодиагностики». Фотодинамическая терапия и фотодиагностика, 2013. № 3. P. 36-37.

107. Кузнецова Ю.О., Саидов А.С., Калягина Н.А. Исследование аутофлюоресценции и флюоресценции «Фотодитазина» в органах мышей при различных методах введения // XI Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике. Сборник конкурсных докладов, 2013. P. 335-341.

108. Кузнецова Ю.О. et al. Спектральные особенности различных органов мыши и накопления в них Фотодитазина на различных временных промежутках // II Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные вопросы Фотодинамической терапии и Фотодиагностики». Санкт-Петербург: Фотодинамическая терапия и фотодиагностика, 2013. P. 34-35.

109. Steiner R.W. et al. Cellular Reactions of Organic Nanoparticles During PDT // 2018 Int. Conf. Laser Opt. 2018. P. 582-582.

110. Scalfi-Happ C. et al. Chlorin Nanoparticles for Tissue Diagnostics and Photodynamic Therapy // Photodiagnosis Photodyn. Ther. Elsevier B.V., 2018. Vol. 22. P. 106-114.

111. Moan J. et al. Intracellular localization of photosensitizers // Ciba Found. Symp.

134

1989.

112. Рябова А.В., Макаров В.И., Поминова Д.В. Новые инструменты тераностики: усиленная генерация синглетного кислорода фотосенсибилизаторами, пришитыми к металлическим наночастицам и кристаллические наночастицы фотосенсибилизаторов [Electronic resource]. 2014. P. 15. URL:

http : //www. gpi.ru/konkurs_gpi/static/young_competition/2014_Ryabova. pdf.

113. Zolotareva J.O., Loschenov V.B. Fluorescent diagnostics using aluminum phthalocyanine nanoparticles as a detection method for enamel microcracks // Laser Phys. Lett. 2018. Vol. 15, № 12. P. 125701.

114. Золотарева Ю.О., Лощенов В.Б. Лазерно - индуцированная флуоресценция наночастиц фталоцианина алюминия в ранней диагностике микроповреждений эмали зубов // Медицинская физика. 2018. Vol. 2, № 78. P. 65-72.

Приложение 1. Список публикаций с участием автора

1. Zolotareva J.O., Loschenov V.B. Fluorescent diagnostics using aluminum phthalocyanine nanoparticles as a detection method for enamel microcracks // Laser Phys. Lett. 2018. Vol. 15, № 12. P. 125701 (ВАК, Scopus Q1)

2. Золотарева Ю.О., Фаррахова Д.С., Лощенов В.Б., Активация наночастиц фталоцианина алюминия для флуоресцентной диагностики в стоматологии// Biomedical Photonics, Т. 7, № 3, стр. 4-20, 2018 (ВАК, Scopus Q3)

3. Ю.О.Золотарева, В.Б.Лощенов, Лазерно-индуцированная флуоресценция наночастиц фталоцианина алюминия в ранней диагностике микроповреждений эмали зубов, Медицинская физика, №2 (78),стр. 65-72, 2018 (ВАК, IF=0.26)

4. Yagudaev D.M., Brechov E.I., Saidov A.C., Kalyagina N.A., Kuznetsova J.O., Loschenov V.B, Lymphotropic administration of photosensitizer as a model of target therapy of testicle inflammation: experimental and clinical data, Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, Volume 13, P. 15-21, 2016 (Scopus Q2)

5. Ю.О. Кузнецова, А.С. Саидов, Н.А. Калягина и др.,"Исследование аутофлюоресценции и флюоресценции «Фотодитазина» в органах мышей при различных методах введения", Известия Самарского научного центра РАН, том 15, № 6-1, стр.109-112, 2013 (ВАК, IF=0.24)

6. А.С. Саидов, Д.М. Ягудаев, Е.И. Брехов, Ю.О.Кузнецова, Н.А.Калягина "Особенности распределения и накопления фотосенсибилизатора у мышей с экспериментальной моделью воспаления при различных способах его введения", Хирургическая практика, №2, с. 25-29, 2014 (ВАК, IF=0.12)

7. Ю.О. Кузнецова "Передача электронного возбуждения в ап-конверсионных наночастицах, содержащих редкоземельные ионы", Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 15, №4-1, с. 112-115, 2013 (ВАК, IF=0.24)

8. Zolotareva J.O., Farrakhova D.S., Loschenov V.B. Aluminium phthalocyanine nanoparticles application for fluorescent diagnostics and photodynamic therapy in dentistry, The 2nd International Symposium on Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine // KnE Energy & Physics, 2018. Vol. 2018. P. 568-577 (Scopus)

9. M. Domke, S. Wick, M. Laible, S. Rapp, J. Kuznetsova, C. Homann, H. P. Huber, R. Sroka, Investigations of the damage mechanisms during ultrashort pulse laser ablation of dental tissue, European conferences on biomedical optics in Medical Laser Applications and Laser-Tissue Interactions VII, 2015 Proc. of SPIE-OSA Biomedical Optics, SPIE Vol. 9542, 95420Q, Munich, Germany (Scopus)

10. J. O. Kuznetsova, V. I. Makarov, Application of nanophotosensitizers (aluminum phthalocyanine nanoparticles) for early diagnosis and prevention of inflammatory diseases, Journal of Physics: Conference Series, V International Conference of Photonics and Information Optics_ IOP Publishing, Том 737, выпуск 1, 2016 (Scopus)

11. D. S. Farrakhova, J. O. Kuznetsova and V. B. Loschenov, The study of laser induced fluorescence of tooth hard tissues with aluminum phthalocyanine nanoparticles, Journal of Physics: Conference Series, V International Conference of Photonics and Information Optics _ IOP Publishing, Том 737, выпуск 1, 2016 (Scopus)

12. J. O. Kuznetsova, Dina S. Farrakhova, Maxim G. Yassin, Aluminum phthalocyanine nanoparticles as a contrast agent for the detection of tooth enamel microcracks, Photonics & Lasers in Medicine. Vol. 5, Issue 4, Pages 267-322, 2016 (Scopus)

13. Julia Zolotareva, Dina S. Farrakhova and Victor B. Loschenov, Aluminium phthalocyanine nanoparticles for FD and PDT application in dentistry, 9th International Medical Congress Laser Florence 2017 Laser Light and Drug, Laser in Medical Science, Vol. 32, Issue 8, pp 1669-1710 (Scopus)

Приложение 2. Список тезисов конференций

1. Ю.О. Кузнецова "Передача электронного возбуждения в ап-конверсных наночастицах, содержащих редкоземельные ионы", материалы II Международной молодежной научной школы "Современные проблемы физики и технологий", Сборник трудов школы, 2013

2. Кузнецова Ю.О., Макаров В.И., Применение нанофотосенсибилизатора (наночастиц фталоцианина алюминия) для ранней диагностики и профилактики воспалительных заболеваний. V Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Сборник научных трудов, НИЯУ МИФИ, Москва, 2016

3. Д.С. Фаррахова, Ю.О. Кузнецова, В.Б. Лощенов Лазерно-индуцированная флуоресцентная диагностика ранней стадии кариеса с применением наночастиц фталоцианина алюминия, V Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Сборник научных трудов, НИЯУ МИФИ, Москва, 2016

4. Кузнецова Ю.О., Фаррахова Д.С., Яссин М.Г., Лощенов В. Б., Наночастицы фталоцианина алюминия для раннего выявления заболеваний бактериальной природы, Материалы V Всероссийской конференции "Фотодинамическая терапия и фотодиагностика", Журнал Biomedical Рhotonics, Специальный выпуск, Москва, стр. 6, 2016

5. Ю.О. Золотарева (Кузнецова), Д.С. Фаррахова, В.Б. Лощенов, Ранняя диагностика и профилактика кариеса с использованием наночастиц фталоцианина алюминия, Материалы шестой всероссийской конференции с международным участием "Фотодинамическая терапия и фотодиагностика", Biomedical Photonics, Специальный выпуск, Ростов-на-Дону, стр. 8, 2017

6. Ю.О. Кузнецова, Передача электронного возбуждения в ап-конверсионных наночастицах, содержащих редкоземельные ионы, X

Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, Самара, Сборник конкурсных докладов, 2012

7. Ю.О. Кузнецова, А.С. Саидов, Н.А. Калягина, Д.М. Ягудаев "Спектральные особенности различных органов мыши и накопления в них Фотодитазина на различных временных промежутках", II Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные вопросы Фотодинамической терапии и Фотодиагностики», Фотодинамическая терапия и фотодиагностика, спец. выпуск, №3, с. 34-35, 2013

8. Саидов А.С., Ягудаев Д.М., Брехов Е.И., Калягина Н.А., Кузнецова Ю.О. "Накопление фотосенсибилизатора при его лимфотропном и внутривенном введении лабораторным животным с экспериментальной моделью воспаления", II Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные вопросы Фотодинамической терапии и Фотодиагностики», Фотодинамическая терапия и фотодиагностика, спец. выпуск, №3, с. 36-37, 2013

9. Ю. О. Кузнецова, А.С. Саидов, Н.А. Калягина, "Исследование аутофлюоресценции и флюоресценции «Фотодитазина» в органах мышей при различных методах введения", XI Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, Сборник конкурсных докладов, с. 335-341, 2013

10. А.С. Саидов, Д.М. Ягудаев, Е.И. Брехов, Н.А.Калягина, Ю.О. Кузнецова, "Особенности распределения и накопления фотосенсибилизатора у мышей с экспериментальной моделью воспаления при различных способах его", XI Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, Сборник конкурсных докладов, с. 96-102, 2013

11. J. O. Kuznetsova, N.A. Kalyagina, A.S. Saidov, D.M. Yagudaev, "Laser spectroscopy study of the distribution of photosensitizers in biological models", XVI Международная конференция «Laser Optics 2014», Сборник тезисов, Санкт-Петербург, 2014

12. J.O. Kuznetsova, D.S. Farrakhova, M. G. Yassin. Aluminum phthalocyanine nanoparticles as a contrast agent for the detection of tooth enamel microcracks. // The

139

International Conference on Lasers, Applications and Technologies (LAT2016). LWF4; Book of abstracts, Minsk, Belarus, 2016

13. Ягудаев Д.М., Кузнецова Ю.О., Калягина Н.А. и др. Фотосенсибилизатор для детектирования распределения препарата в тканях и органах при лимфотропном введении при остром воспалении яичка и его придатка. IV всероссийская конференция «Актуальные вопросы фотодинамической терапии и фотодиагностики», Сборник трудов, Санкт-Петербург, 2015

14. Кузнецова Ю.О., Фаррахова Д.С., Лощенов В.Б. Кристаллические наночастицы для ранней диагностики заболеваний полости рта. // Первый Российский Кристаллографический Конгресс, Сборник тезисов, с.208, 2016

15. Julia O. Zolotareva (Kuznetsova), Dina S. Farrakhova and Victor B. Loschenov, Aluminium phthalocyanine nanoparticles for FD and PDT application in dentistry, II International Symposium on «Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine», Сборник тезисов, НИЯУ МИФИ Москва, 2017.

16. J.O. Zolotareva (Kuznetsova), V.B. Loschenov. Method of laser-induced fluorescent diagnostics of enamel microcracks using aluminum phthalocyanine nanoparticles. // 18th International Conference on Laser Optics ICLO 2018, St.Petersburg, Russia, 4-8 June, 2018. ThSMD-27. P.101

Приложение 3. Исходные данные для статистических исследований Таблица 1. Значения коэффициентов аутофлуоресценции, флуоресценции и коэффициентов диагностической контрастности, рассчитанные после нанесения коллоида НЧ А1Рс на поверхность эмали зубов

№ п/п Среднее значение Среднее Коэффициент

коэффициента значение диагностической

флуоресценции коэффициента контрастности

(аутофлуорсценции флуоресценции (коэф нч/коэф

эмали зуба) (до А1Рс(после ауто)

коллоида) коллоида)

1 3.6 4.7 1.31

2 3.9 6.2 1.59

3 22.5 19.3 0.86

4 3.8 4.1 1.08

5 3.4 7.6 2.24

6 4.3 5.1 1.19

Таблица 2. Значения коэффициентов аутофлуоресценции, флуоресценции и коэффициентов диагностической контрастности, рассчитанные после нанесения модельной смеси (с НЧ А1Рс и протеланом) на поверхность эмали зубов

№ п/п Среднее значение Среднее Коэффициент Группа

коэффициента значение диагностическо

флуоресценции коэффициента й

(аутофлуорсценци флуоресценции контрастности

и эмали зуба) (до А1Рс(после (коэф нч/коэф

смеси) модельной ауто)

смеси)

1 5.9 6.4 1.08 Группа 1.

2 3.5 5.8 1.66 Третьи моляры

3 4.82 6.68 1.39

4 4.5 5.9 1.31

5 3.15 3.26 1.03

6 2.12 2.8 1.32

7 37.25 60.53 1.62

8 7.5 11.4 1.52

9 24.1 25.9 1.07

10 3.44 11.3 3.28

11 5.6 12.2 2.18

12 1.467 4.42 3.01 Группа 2.

13 3.3 33.85 10.26 Ортодонтически

14 7.3 9.05 1.24 е показания

15 4.7 19.03 4.05

16 8.6 18.5 2.15 Группа 3.

17 4 6.6 1.65 Хронический

18 9.1 23.9 2.63 пародонтит

19 26.6 32.27 1.21

20 26.8 48.36 1.80

21 45.6 50 1.1

22 2.53 9.62 3.80

23 20 37.7 1.89

24 22.8 38.11 1.67

25 32.6 40.12 1.23

26 6 18 3.00

27 5.14 22.8 4.44

28 16.8 23.8 1.42

29 7.4 22.9 3.09

30 20.5 24.8 1.21

31 12.9 9.09 0.70

32 45.6 39.14 0.86

33 8.4 20.6 2.45

34 13.2 21.4 1.62 Группа 4. Иные

35 28.6 13.9 0. 49 причины