Анизотропия сигналов ЭПР в биогенном апатите и проблемы ретукрпективной дозиметрии

Abstract

Разработаны методики определения степени текстурирования эмали зубов с помощью электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). В качестве парамагнитного зонда использованы радикалы CO₂⁻, пространственная ориентация которых связана с ориентацией нанокристаллов гидроксиапатита, формирующих минеральную компоненту эмали. Показано, что при вращении пластинок эмали в магнитном поле форма сигналов ЭПР, обусловленных радикалами CO₂⁻, существенно изменяется. Введены понятия коэффициентов анизотропии, которые характеризуют степень упорядоченности нанокристаллов гидроксиапатита в эмали зубов. Эти коэффициенты могут быть определены экспериментально по соотношению интенсивностей сигналов ЭПР, соответствующих разным компонентам тензора спектроскопического расщепления. Показано, что при заболеваниях зубов кариесом степень текстурирования эмали и, соответственно, анизотропия сигналов ЭПР уменьшаются. Установлено, что процессы, протекающие при кариесе, ведут к изменению зарядового состояния парамагнитных CO₂⁻ радикалов, что существенно влияет на результаты ретроспективной дозиметрии. С помощью ЭПР проведена реконструкция дозовых нагрузок для нескольких образцов эмали зубов, которые в разной степени были поражены кариесом. Проанализировано влияние кариеса на достоверность результатов, связанных с реконструкцией доз. Показано, что введенные нами коэффициенты анизотропии позволяют определять пригодность эмали зубов для ее использования в ретроспективной дозиметрии.

Розроблено методики визначення ступеня текстурування емалі зубів за допомогою електронного парамагнітного резонансу (ЕПР). У якості парамагнітного зонду використані радикали CO₂⁻, просторова орієнтація яких повязана з орієнтацією нанокристалів гідроксиапатиту, які формують мінеральну компоненту емалі. Показано, що під час обертання пластинок емалі в магнітному полі форма сигналів ЕПР, обумовлених радикалами CO₂⁻ , істотно змінюється. Введено поняття коефіцієнтів анізотропії, які характеризують ступінь впорядкованості нанокристалів гідроксиапатиту в емалі зубів. Ці коефіцієнти можуть бути визначені експериментально за співвідношенням інтенсивностей сигналів ЕПР, які відповідають різним компонентам тензора спектроскопічного розщеплення. Показано, що під час захворювань зубів карієсом ступінь текстурування емалі і, відповідно, анізотропія сигналів ЕПР зменшуються. Встановлено, що процеси, які протікають під час карієсу, ведуть до зміни зарядового стану парамагнітних CO₂⁻ радикалів, що істотно впливає на результати ретроспективної дозиметрії. За допомогою ЕПР проведена реконструкція дозових навантажень для декількох зразків емалі зубів, які порізному були уражені карієсом. Проаналізовано вплив карієсу на достовірність результатів, повязаних з реконструкцією доз. Показано, що введені нами коефіцієнти анізотропії дозволяють визначати придатність емалі зубів для її використання в ретроспективній дозиметрії.

Procedures for determining of the enamel texturing degree using the electron paramagnetic resonance (EPR) have been developed. Radicals CO₂⁻, which space orientation is connected with hydroxyapatite nanocrystals, were used as a paramagnetic sonde. The anisotropy coefficients, which characterize the degree of hydroxyapatite nanocrystals ordering in the tooth enamel have been introduced. These coefficients can be determined experimentally by intensity of EPR signals, which corresponds to different components of spectroscopic splitting tensor. It is shown that under caries the degree of the enamel texturing, and EPR signal anisotropy, respectively, decrease. It is established that the processes proceeding under caries lead to the changes of the charge state of paramagnetic CO₂⁻ radicals that affects considerably on the results of retrospective dosimetry. The EPR method was used for the reconstruction of dose loads for several tooth enamel samples which were affected by caries to different extent. It is shown that the introduced anisotropy coefficients permit determining the enamel suitability for its use in retrospective dosimetry.