象牙質微細構造の高度なイメージング

Advanced imaging of dentin microstructure.

抄録

本研究では，電界放出型走査電子顕微鏡（FESEM）を用いて象牙質表面および象牙細管内壁の超微細構造を評価する前に，光干渉断層計（OCT）を用いて試料の切片部位を特定することの可能性を示すことを目的とした．ヒトの健全な大臼歯8本を採取し，交差偏光光干渉断層計（CP-OCT）で観察した後，埋没し，低速のダイヤモンドソーイングマシンを用いて半切片にした。次に，各切片の表面をトリミングして研磨し，共焦点レーザー走査型顕微鏡（CLSM）で表層象牙質の目的部位を確認した。その後，各切片に金メッキを施し，FESEMで観察した。CP-OCTでは，象牙質層からの後方散乱反射はエナメル質からの反射よりも少なかった。エナメル質と象牙質の特定の微細構造からの明瞭な反射は，試料を切開する前に観察された．エナメル質のクラックや象牙質の欠陥がある場所を特定し，切片にする際にはそれを避けた．ミクロンレベルのCLSM画像では，DTオリフィスが均一に分布していることが確認された。低倍率のFESEM像では、管間象牙質は浅い溝を挟んでゆるく凝縮した球状の層であるのに対し、管周囲象牙質はDTオリフィスを囲むようにアパタイト結晶がより組織的に凝縮していた。DTを高倍率で観察すると、管内腔周囲にミネラル化したコラーゲンネットワークの架橋層が伸びており、マトリックス小胞の球が散在していた。CP-OCTでは、FESEMでナノスケールの象牙質超微細構造を解明する前に、ミクロンスケールの高コントラストで迅速な初期走査と画像取得を実現した。歯の組織の構造密度の違いは、画像のコントラストに大きく影響し、基礎的な構造を特定するのに役立ちました。

This study aimed to demonstrate the feasibility of using optical coherence tomography (OCT) for locating the sectioning site of a specimen before characterizing the ultrastructural features of dentin surfaces as well as the inner wall of the dentinal tubules (DT) using a field emission scanning electron microscope (FESEM). Eight sound human molar teeth were extracted, examined via cross-polarization optical coherence tomography (CP-OCT), embedded, and hemisectioned using a low-speed diamond sawing machine. Next, each sectioned surface was further trimmed, polished, and examined under a confocal laser scanning microscope (CLSM) to locate the target area on the superficial dentin. Subsequently, each section was gold-coated and examined using FESEM. Backscattered reflection from the dentin layer was less than that from the enamel under CP-OCT. Distinct reflections from certain enamel and dentin microstructures were observed before sectioning the specimens. Areas with enamel cracks and dentin defects were identified and avoided during sectioning. At the micron level, the CLSM images exhibited a homogenous distribution of the DT orifices. Low magnification FESEM images showed intertubular dentin as a loosely condensed globular layer with shallow grooves in between, whereas peritubular dentin exhibited more organized condensation of apatite crystals surrounding the DT orifices. High magnification of the DT revealed a cross-linking layer of mineralized collagen network extending in the peri-intratubular lumen, with scattered globules of matrix vesicles. CP-OCT enabled the realization of rapid initial scanning and image acquisition with high contrast at the micron scale before profound insights into dentin ultrastructures at the nano scale were provided by FESEM. The variations in structural densities of the dental tissues significantly affected the image contrast and helped identify underlying structures.