Characterization of sound enamel and natural white spot lesions

Araujo, Erika Michele dos Santos; Vidal, Cristina de Mattos Pimenta; Freitas, Anderson Zanardi de; Wetter, Niklaus Ursus; Matos, Adriana Bona

Objective:

To compare optical, morphological, chemical, and physical aspects of the sound enamel and white spot lesions (WSL) classified as ICDAS 2.

Material and Methods:

Seventeen human molars with one surface presenting WSL and a sound surface (2 x 2 mm window) were characterized by Quantitative light-induced fluorescence (QLF ®), Optical coherence tomography (OCT), microhardness, and Raman spectroscopy. The ANOVA and Tukey’s test were used at 5% significance level.

Results:

The QLF comparison between distinct substrates yielded decreased ∆Q (integrated fluorescence loss) of -15,37%mm2 and -11,68% ∆F (fluorescence loss) for WSL. The OCT detected mean lesion depth of 174,43 μm. ANOVA could not detect differences in the optical attenuation coefficient between the substrates (p>0.05). Lower microhardness measures were observed in WSL than on sound enamel (p<0.05). The Raman spectra showed four vibrational phosphate bands (v1, v2, v3, v4), where the highest peak was at 960.3 cm-1(v1) for both substrates. However, a 40% decrease in phosphate (v1) was detected in WSL. The peak at 1071 cm-1 was higher for sound enamel, indicating the presence of a phosphate band instead of the B-type carbonate. The spectra showed higher intensity of the organic composition at 1295 cm-1 and 1450 cm -1 for WSL.

Conclusion:

Non-invasive QLF, OCT and Raman spectroscopy were able to distinguish differences in fluorescence, optical properties, and organic/inorganic components, respectively, between sound enamel and WSL, validated by the destructive microhardness analysis. (AU)

Objetivo:

Comparar os aspectos ópticos, morfológicos, químicos e físicos do esmalte sadio e das lesões de mancha branca naturais, classificada como ICDAS 2.

Material e métodos:

Dezessete molares humanos com uma face apresentando uma lesão de mancha branca natural e outra face o esmalte hígido (2 x 2 mm) foram caracterizados utilizando a Fluorescência quantitativa induzida pela luz (QLF ®), Tomografia de coerência óptica (OCT), Microdureza e Espectroscopia Raman. A ANOVA e o teste de Tukey foram utilizados ao nível de significância de 5%.

Resultados:

A comparação entre os substratos distintos, utilizando o QLF ® demonstrou uma diminuição no ∆Q (perda de fluorescência integrada) de -15,37%mm2 e -11,68% de ∆F (Perda de fluorescência) para a lesão de mancha branca. O OCT detectou uma profundidade média de lesão de 174,43μm. A ANOVA não detectou diferenças no coeficiente de atenuação óptica entre os substratos (>0,05). Microdureza significantemente menor foi detectada nas lesões de mancha branca do que no esmalte sadio (p<0,05). Os espectros Raman mostraram quatro bandas vibracionais do fosfato (v1,v2,v3,v4), onde o maior pico foi em 960,3cm-1para ambos os substratos. No entanto, uma diminuição de 40% no fosfato (v1) foi detectada na lesão. O pico em 1071cm-1foi maior para o esmalte hígido, demonstrando tratar-se da banda do fosfato, ao invés do carbonato tipo B. Os espectros apresentaram maior intensidade da composição orgânica em 1295cm-1e 1450 cm-1para a lesão de mancha branca.

Conclusão:

Os métodos não invasivos QLF, OCT e espectroscopia Raman foram capazes dediferenciar a fluorescência, propriedades ópticas e conteúdo orgânico/inorgânico do esmalte sadio comparado com esmalte com lesões de mancha branca, sendo validado pela análise de microdureza. (AU)