Actual problems in dentistry Actual problems in dentistry Проблемы стоматологии 2077-7566 2412-9461 21881 10.18481/2077-7566-2017-13-1-3-16 ПЕРЕДОВАЯ СТАТЬЯ ADVANCED ARTICLE ПЕРЕДОВАЯ СТАТЬЯ Mineralogic al stom atology as an interdisci plinary research field: recent results and development prospects МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ СТОМАТОЛОГИЯ КАК МЕЖ ДИСЦИПЛИНАРНАЯ ОБЛАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ: НЕКОТОРЫЕ ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Вотяков Сергей Леонидович Votyakov Sergey Leonidovich https://orcid.org/0000-0002-8439-3272 Мандра Юлия Владимировна Mandra Yuliya V. jmandra@mail.ru

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Киселева Дарья Владимировна Kiseleva Dar'ya Vladimirovna podarenka@mail.ru

кандидат геолого-минералогических наук;

candidate of geological and mineralogical sciences;

 Григорьев Сергей Сергеевич Griroriev Sergey Sergeevich sergeygrig28@gmail.com

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Ронь Галина Ивановна Ron' Galina Ivanovna ugma-zub@yandex.ru

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Панфилов П. Е . Panfilov P. E. svet_anel11@mail.ru Ивашов Александр Сергеевич Ivashov Aleksandr Sergeevich Сайпеев Кирилл Александрович Saypeev Kirill Aleksandrovich Абдулина Юлия Николаевна Abdulina Yuliya Nikolaevna asjn28@rambler.ru Зайцев Д. В. Zaitsev D. V. fake@neicon.ru Уральский государственный медицинский университет Екатеринбург Россия Ural State Medical University Yekaterinburg Russian Federation Институт геологии и геохимии имени академика А.Н. Заварицкого УрО РАН Екатеринбург Россия Institute of Geology and Geochemistry named after Academician A.N. Zavaritsky UB RAS Ekaterinburg Russian Federation Уральский государственный медицинский университет Ural State Medical University ФГБОУ ВО "Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России Екатеринбург Россия South Ural State Medical university Ekaterinburg Russian Federation Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург ru Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург ru ФГБОУ ВО "Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России Екатеринбург Россия Ural State Medical university Ekaterinburg Russian Federation Уральский Федеральный Университет, ИЕН, г. Екатеринбург ru Уральский Федеральный Университет, ИЕН, г. Екатеринбург ru 13 1 3 16 https://dental-press.ru/en/nauka/article/21881/view

Предмет. Междисциплинарные исследования – основной тренд развития современной науки, в том числе и фун- даментальной медицины. В статье выполнен обзор оригинальных исследований авторов и современной литературы на стыке фундаментальной стоматологии и биоминералогии – в области материаловедения биоминеральных образо- ваний – зубных тканей человека. Цель. Обоснование нового междисциплинарного научного направления – минералогической стоматологии; формули- ровка предмета и методов исследования; подведение итогов работы и обоснование перспектив развития. Результаты. Рассмотрены результаты системных физико-химических исследований зубной ткани (витальной и при раз- личных патологиях), в том числе работ уральской школы в области материаловедения зубов с повышенной стираемостью (особенностей их фазового и химического состава, структуры, механических свойств и др.), механизма развития заболе- вания, прикладных вопросов использования результатов в стоматологической практике при реставрации зубов и др. Проа- нализированы работы зарубежных авторов, в особенности использующих локальные методы исследования зубных тканей и картирования их свойств. Рассмотрены вопросы картирования тканей, основанного на использовании цифровых данных различных локальных методов анализа вещества – сканирующей (просвечивающей) электронной микроскопии с EDX ана- лизом, микрозондового анализа, масс-спектрометрии с лазерной абляцией, ИК- и рамановской микроспектроскопии и др. Выводы. На стыке фундаментальной стоматологии и биоминералогии сформировалось новое междисциплинарное научное направление – минералогическая стоматология; в центре ее внимания стоят исследования твердых тканей зуба человека, реставрационных материалов, конструкций, зон взаимодействия (гибридизации) с использованием приемов и подходов, наработанных в биоминералогии и основанных на применении современных аналитических методик. Работа выполнена в рамках научной школы НШ-9723.2016.5.

Предмет. Междисциплинарные исследования – основной тренд развития современной науки, в том числе и фун- даментальной медицины. В статье выполнен обзор оригинальных исследований авторов и современной литературы на стыке фундаментальной стоматологии и биоминералогии – в области материаловедения биоминеральных образо- ваний – зубных тканей человека. Цель. Обоснование нового междисциплинарного научного направления – минералогической стоматологии; формули- ровка предмета и методов исследования; подведение итогов работы и обоснование перспектив развития. Результаты. Рассмотрены результаты системных физико-химических исследований зубной ткани (витальной и при раз- личных патологиях), в том числе работ уральской школы в области материаловедения зубов с повышенной стираемостью (особенностей их фазового и химического состава, структуры, механических свойств и др.), механизма развития заболе- вания, прикладных вопросов использования результатов в стоматологической практике при реставрации зубов и др. Проа- нализированы работы зарубежных авторов, в особенности использующих локальные методы исследования зубных тканей и картирования их свойств. Рассмотрены вопросы картирования тканей, основанного на использовании цифровых данных различных локальных методов анализа вещества – сканирующей (просвечивающей) электронной микроскопии с EDX ана- лизом, микрозондового анализа, масс-спектрометрии с лазерной абляцией, ИК- и рамановской микроспектроскопии и др. Выводы. На стыке фундаментальной стоматологии и биоминералогии сформировалось новое междисциплинарное научное направление – минералогическая стоматология; в центре ее внимания стоят исследования твердых тканей зуба человека, реставрационных материалов, конструкций, зон взаимодействия (гибридизации) с использованием приемов и подходов, наработанных в биоминералогии и основанных на применении современных аналитических методик. Работа выполнена в рамках научной школы НШ-9723.2016.5.

 минералогическая стоматология биоминералогия зубная ткань

Murphy S. V., Skardal A., Atala A. [Evaluation of hydrogels for bio-printing applications]. Journal of biomedical materials research. Part A, 2013, vol. 101, no. 1 pp. 272-284. Murphy S. V., Skardal A., Atala A. [Evaluation of hydrogels for bio-printing applications]. Journal of biomedical materials research. Part A, 2013, vol. 101, no. 1 pp. 272-284. Кораго, А. А. Введение в биоминералогию / А. А. Кораго. - Санкт-Петербург: Недра, 1992. - 280 с. Korago, A. A. Vvedenie v biomineralogiyu / A. A. Korago. - Sankt-Peterburg: Nedra, 1992. - 280 s. Dove P. M., De Yoreo J., Weiner S. [Biomineralization]. Rev. in Miner. & Geochem, 2003, vol. 54, 381 p. Dove P. M., De Yoreo J., Weiner S. [Biomineralization]. Rev. in Miner. & Geochem, 2003, vol. 54, 381 p. Sahai N. and Schoonen M. [Medical Mineralogy and Geochemistry]. Rev. in Miner. & Geochem, 2006, vol. 64, 332 p. Sahai N. and Schoonen M. [Medical Mineralogy and Geochemistry]. Rev. in Miner. & Geochem, 2006, vol. 64, 332 p. Вотяков, С. Л. Биоминеральные образования: методы материаловедческих исследований, приложения в науках о Земле и фундаментальной медицине / С. Л. Вотяков // Минералы: строение, свойства, методы исследования: материалы VIII Всероссийской молодежной научной конференции. Екатеринбург, 17-20 октября 2016 г. - Екатеринбург, 2016. - С. 31-32. Votyakov, S. L. Biomineral'nye obrazovaniya: metody materialovedcheskih issledovaniy, prilozheniya v naukah o Zemle i fundamental'noy medicine / S. L. Votyakov // Mineraly: stroenie, svoystva, metody issledovaniya: materialy VIII Vserossiyskoy molodezhnoy nauchnoy konferencii. Ekaterinburg, 17-20 oktyabrya 2016 g. - Ekaterinburg, 2016. - S. 31-32. Wegst U. G. K., Bai H., Saiz E., Tomsia A. P., Ritchie R. O. [Bioinspired structural materials]. Nature materials, 2014, pp. 23-36. Wegst U. G. K., Bai H., Saiz E., Tomsia A. P., Ritchie R. O. [Bioinspired structural materials]. Nature materials, 2014, pp. 23-36. Weiner S., Dove P. M. An [Overview of Biomineralization Processes and the Problem of the Vital Effect]. Reviews in mineralogy and geochemistry. Biomineralization, 2003, vol. 54, pp. 1-29. Weiner S., Dove P. M. An [Overview of Biomineralization Processes and the Problem of the Vital Effect]. Reviews in mineralogy and geochemistry. Biomineralization, 2003, vol. 54, pp. 1-29. Нурт Р. Основы стоматологического материаловедения / Р. Нурт. - Mosby, 2004. - 304 с. Nurt R. Osnovy stomatologicheskogo materialovedeniya / R. Nurt. - Mosby, 2004. - 304 s. Jurowski K., Buszewski B., Piekoszewski W. [The analytical calibration in (bio) imaging/mapping of the metallic elements in biological samples - Definitions, nomenclature and strategies: State of the art]. Talanta, 2015, vol. 131, pp. 273-285. Jurowski K., Buszewski B., Piekoszewski W. [The analytical calibration in (bio) imaging/mapping of the metallic elements in biological samples - Definitions, nomenclature and strategies: State of the art]. Talanta, 2015, vol. 131, pp. 273-285. Золотов, Ю. А. Новый век аналитической химии / Ю. А. Золотов. - Москва: Янус-К, 2012. - 248 с. Zolotov, Yu. A. Novyy vek analiticheskoy himii / Yu. A. Zolotov. - Moskva: Yanus-K, 2012. - 248 s. Nanobiomaterials in Dentistry: Applications of Nanobiomaterials, 2016, vol. 11, 498 p. Nanobiomaterials in Dentistry: Applications of Nanobiomaterials, 2016, vol. 11, 498 p. Морфологические структуры твердых тканей зубов человека / Г. И. Ронь, С. Л. Вотяков, Ю. В. Мандра, Д. В. Киселева. - Екатеринбург: УГМА, 2012. - 148 с. Morfologicheskie struktury tverdyh tkaney zubov cheloveka / G. I. Ron', S. L. Votyakov, Yu. V. Mandra, D. V. Kiseleva. - Ekaterinburg: UGMA, 2012. - 148 s. Власова, М. И. Изучение микроэлементного состава твердых тканей зубов человека по данным ИСП масс-спектрометрии с лазерной абляцией / М. И. Власова, Д. В. Киселева // Проблемы стоматологии. - 2013. № 6. - C. 4-7. Vlasova, M. I. Izuchenie mikroelementnogo sostava tverdyh tkaney zubov cheloveka po dannym ISP mass-spektrometrii s lazernoy ablyaciey / M. I. Vlasova, D. V. Kiseleva // Problemy stomatologii. - 2013. № 6. - C. 4-7. Shi J., Klocke A., Zhang M., Bismayer U. [Thermally-induced structural modification of dental enamel apatite: Decomposition and transformation of carbonate groups]. Eur. J. Mineral, 2005, vol. 17, pp. 769-775. Shi J., Klocke A., Zhang M., Bismayer U. [Thermally-induced structural modification of dental enamel apatite: Decomposition and transformation of carbonate groups]. Eur. J. Mineral, 2005, vol. 17, pp. 769-775. Современные представления о механизме развития ранней стадии повышенной стираемости зубов / Ю. В. Мандра, С. Л. Вотяков, Г. И. Ронь, Д. В. Киселева // Проблемы стоматологии. - 2011. - № 2. - С. 11-15. Sovremennye predstavleniya o mehanizme razvitiya ranney stadii povyshennoy stiraemosti zubov / Yu. V. Mandra, S. L. Votyakov, G. I. Ron', D. V. Kiseleva // Problemy stomatologii. - 2011. - № 2. - S. 11-15. Способ реставрации зубов при патологической стираемости: патент 2360638 Российская Федерация / Мандра Ю. В., Ронь Г. И. - опубл. 2009, Бюл. № 19. Sposob restavracii zubov pri patologicheskoy stiraemosti: patent 2360638 Rossiyskaya Federaciya / Mandra Yu. V., Ron' G. I. - opubl. 2009, Byul. № 19. Ивашов, А. С. Влияние температуры полимеризации на прочностные свойства современных композиционных материалов при сжатии / А. С. Ивашов, Ю. В. Мандра // Проблемы стоматологии. - 2013. - № 5. - С. 12-17. Ivashov, A. S. Vliyanie temperatury polimerizacii na prochnostnye svoystva sovremennyh kompozicionnyh materialov pri szhatii / A. S. Ivashov, Yu. V. Mandra // Problemy stomatologii. - 2013. - № 5. - S. 12-17. Okulus Z., Buchwald T., Szybowicz M., Voelkel A. [Study of a new resin-based composites containing hydroxyapatite filler using Raman and infrared spectroscopy]. Materials Chemistry and Physics, 2014, vol. 145, pp. 304-312. Okulus Z., Buchwald T., Szybowicz M., Voelkel A. [Study of a new resin-based composites containing hydroxyapatite filler using Raman and infrared spectroscopy]. Materials Chemistry and Physics, 2014, vol. 145, pp. 304-312. Hass V., Dobrovolski M., Zander-Grande C., Martins G. C., Gordillo L. A. A., de Lourdes R. A. M., Mongruel Gomes O. M., Loguercio A. D., Reis A. [Correlation between degree of conversion, resin - dentin bond strength and nanoleakage of simplified etch-and-rinse adhesives]. Dental materials, 2013, vol. 29, pp. 921-928. Hass V., Dobrovolski M., Zander-Grande C., Martins G. C., Gordillo L. A. A., de Lourdes R. A. M., Mongruel Gomes O. M., Loguercio A. D., Reis A. [Correlation between degree of conversion, resin - dentin bond strength and nanoleakage of simplified etch-and-rinse adhesives]. Dental materials, 2013, vol. 29, pp. 921-928. Miletic V., Santini A. [Micro-Raman spectroscopic analysis of the degree of conversion of composite resins containing different initiators cured by polywave or monowave LED units]. Journal of Dentistry, 2012, vol. 40, pp. 106-113. Miletic V., Santini A. [Micro-Raman spectroscopic analysis of the degree of conversion of composite resins containing different initiators cured by polywave or monowave LED units]. Journal of Dentistry, 2012, vol. 40, pp. 106-113. Pongprueksa P., De Munck J., Duca R. C., Poels K., Covaci Adrian, Hoet Peter, Godderis Lode, Van Meerbeek Bart, Van Landuyt Kirsten L. [Monomer elution in relation to degree of conversion for different types of composite]. Journal of Dentistry, 2015, vol. 43, pp. 1448-1455. Pongprueksa P., De Munck J., Duca R. C., Poels K., Covaci Adrian, Hoet Peter, Godderis Lode, Van Meerbeek Bart, Van Landuyt Kirsten L. [Monomer elution in relation to degree of conversion for different types of composite]. Journal of Dentistry, 2015, vol. 43, pp. 1448-1455. Al-Ahdal K., Ilie N., Silikas N., Watts D. C. [Polymerization kinetics and impact of post polymerization on the Degree of Conversion of bulkfill resin-composite at clinically relevant depth]. Dental Materials, 2015, vol. 31, pp. 1207-1213. Al-Ahdal K., Ilie N., Silikas N., Watts D. C. [Polymerization kinetics and impact of post polymerization on the Degree of Conversion of bulkfill resin-composite at clinically relevant depth]. Dental Materials, 2015, vol. 31, pp. 1207-1213. Calheiros F. C., Daronch M., Rueggeberg F. A., Braga R. R. [Effect of temperature on composite polymerization stress and degree of conversion]. Dental Materials, 2014, vol. 30, pp. 613-618. Calheiros F. C., Daronch M., Rueggeberg F. A., Braga R. R. [Effect of temperature on composite polymerization stress and degree of conversion]. Dental Materials, 2014, vol. 30, pp. 613-618. Bocalon A. C. E., Mita D., Natale L. C., Pfeifer C. S., Braga R. R. [Polymerization stress of experimental composites containing random short glass fibers]. Dental Materials, 2016, vol. 32, pp. 1079-1084. Bocalon A. C. E., Mita D., Natale L. C., Pfeifer C. S., Braga R. R. [Polymerization stress of experimental composites containing random short glass fibers]. Dental Materials, 2016, vol. 32, pp. 1079-1084. Патент РФ № 2016116413. Patent RF № 2016116413. Деформация и разрушение человеческого дентина / Д. В. Зайцев, С. С. Григорьев, О. В. Антонова, П. Е. Панфилов // Деформация и разрушение материалов. - 2011. - № 6. - С. 37-43. Deformaciya i razrushenie chelovecheskogo dentina / D. V. Zaycev, S. S. Grigor'ev, O. V. Antonova, P. E. Panfilov // Deformaciya i razrushenie materialov. - 2011. - № 6. - S. 37-43. Zaytsev D., Panfilov P. [Deformation behavior of human enamel and dentin-enamel junction under compression]. Materials Science and Engineering C, 2014, vol. 34, pp. 15-21. Zaytsev D., Panfilov P. [Deformation behavior of human enamel and dentin-enamel junction under compression]. Materials Science and Engineering C, 2014, vol. 34, pp. 15-21. Panfilov P., Zaytsev D., Antonova O. V., Alpatova V., Kiselnikova L. P. [The difference of structural state and deformation behavior between teenage and mature human dentin]. International Journal of Biomaterials, 2016, vol. 7, pp. 1-7. Panfilov P., Zaytsev D., Antonova O. V., Alpatova V., Kiselnikova L. P. [The difference of structural state and deformation behavior between teenage and mature human dentin]. International Journal of Biomaterials, 2016, vol. 7, pp. 1-7. Материаловедение зубной ткани как основа для выбора пломбировочных композитов в лечении кариеса и его осложнений / Г. И. Ронь, С. Л. Вотяков, С. С. Григорьев, Г. М. Акмалова. - Екатеринбург: УГМА, 2014. - 150 с. Materialovedenie zubnoy tkani kak osnova dlya vybora plombirovochnyh kompozitov v lechenii kariesa i ego oslozhneniy / G. I. Ron', S. L. Votyakov, S. S. Grigor'ev, G. M. Akmalova. - Ekaterinburg: UGMA, 2014. - 150 s. Абдулина, Ю. Н. Особенности микроструктуры дентина и эмали после взаимодействия с протравливающим гелем, содержащим серебро / Ю. Н. Абдулина, С. С. Григорьев, П. Е. Панфилов // Уральский медицинский журнал. - 2015. - № 6. - C. 9-14. Abdulina, Yu. N. Osobennosti mikrostruktury dentina i emali posle vzaimodeystviya s protravlivayuschim gelem, soderzhaschim serebro / Yu. N. Abdulina, S. S. Grigor'ev, P. E. Panfilov // Ural'skiy medicinskiy zhurnal. - 2015. - № 6. - C. 9-14. Simmons L. M., Montgomery J., Beaumont J., Davis G. R., Al-Jawad M. [Mapping the spatial and temporal progression of human dental enamel biomineralization using synchrotron X-ray diffraction]. Аrchives of oral biology, 2013, vol. 58, pp. 1726-1734. Simmons L. M., Montgomery J., Beaumont J., Davis G. R., Al-Jawad M. [Mapping the spatial and temporal progression of human dental enamel biomineralization using synchrotron X-ray diffraction]. Archives of oral biology, 2013, vol. 58, pp. 1726-1734. Guerra M., Ferreira C., Carvalho M. L., Santos J. P., Pessanha S. [Distribution of toxic elements in teeth treated with amalgam using μ-energy dispersive X-ray fluorescence]. Spectrochimica Acta Part B, 2016, vol. 122, pp. 114-117. Guerra M., Ferreira C., Carvalho M. L., Santos J. P., Pessanha S. [Distribution of toxic elements in teeth treated with amalgam using μ-energy dispersive X-ray fluorescence]. Spectrochimica Acta Part B, 2016, vol. 122, pp. 114-117. Hare D., Austin C., Doble P., Arora M. [Elemental bio-imaging of trace elements in teeth using laser ablation-inductively coupled plasmamass spectrometry]. Journal of dentistry, 2011, vol. 39, pp. 397-403. Hare D., Austin C., Doble P., Arora M. [Elemental bio-imaging of trace elements in teeth using laser ablation-inductively coupled plasmamass spectrometry]. Journal of dentistry, 2011, vol. 39, pp. 397-403. Milly H., Festy F., Watson T. F., Thompson I., Banerjee A. [Enamel white spot lesions can remineralise using bio-active glass and polyacrylic acid-modified bio-active glass powders]. Journal оf Dentistry, 2014, vol. 42, pp. 158-166. Milly H., Festy F., Watson T. F., Thompson I., Banerjee A. [Enamel white spot lesions can remineralise using bio-active glass and polyacrylic acid-modified bio-active glass powders]. Journal of Dentistry, 2014, vol. 42, pp. 158-166. Bachmann L., Denise M. Z., da Costa Ribeiro A., Gomes L., Siuiti I. A. [Fluorescence Spectroscopy of Biological Tissues - A Review]. Applied Spectroscopy Reviews, 2006, vol. 41, pp. 575-590. Bachmann L., Denise M. Z., da Costa Ribeiro A., Gomes L., Siuiti I. A. [Fluorescence Spectroscopy of Biological Tissues - A Review]. Applied Spectroscopy Reviews, 2006, vol. 41, pp. 575-590. Monsenego G., Burdairon G., Clerjaud B. [Fluorescence of dental porcelain]. J Prosthet Dent, 1993, vol. 69, pp. 106-113. Monsenego G., Burdairon G., Clerjaud B. [Fluorescence of dental porcelain]. J Prosthet Dent, 1993, vol. 69, pp. 106-113. Takahashi M. K., Vieira S., Rached R. N., Almeida J. B., Aguiar M., Souza E. M. [Fluorescence Intensity of Resin Composites and Dental Tissues Before and After Accelerated Aging: A Comparative Study]. Operative Dentistry, 2008, vol. 33, pp. 189-195. Takahashi M. K., Vieira S., Rached R. N., Almeida J. B., Aguiar M., Souza E. M. [Fluorescence Intensity of Resin Composites and Dental Tissues Before and After Accelerated Aging: A Comparative Study]. Operative Dentistry, 2008, vol. 33, pp. 189-195. Shi L., Zhao F., Zhou X., Chen W., Li Y. [Novel Eu2+-doped 3Y-TZP bioceramics with fluorescence similar to natural teeth]. Ceramics International, 2014, vol. 40, pp. 13729-13733. Shi L., Zhao F., Zhou X., Chen W., Li Y. [Novel Eu2+-doped 3Y-TZP bioceramics with fluorescence similar to natural teeth]. Ceramics International, 2014, vol. 40, pp. 13729-13733. Seredin P. V., Goloshchapov D. L., Kashkarov V. M., Ippolitov Yu. A., Prutskij T. [Emission properties of biomimetic composites for dentistry]. Results in Physics, 2016, vol. 6, pp. 447-448. Seredin P. V., Goloshchapov D. L., Kashkarov V. M., Ippolitov Yu. A., Prutskij T. [Emission properties of biomimetic composites for dentistry]. Results in Physics, 2016, vol. 6, pp. 447-448.