1.5.1. Polarize Işık Mikroskobu (PIM)
Örneklerden alınan kesitlerin PIM ile maksimum aydınlatma altında ve belirli magnifikasyonlarda büyütülerek fotoğraflanması ve bu fotoğraflar üzerinde lezyon derinliklerinin değerlendirildiği bir yöntemdir (Kindelan 1996, Todd ve ark. 1999).
Bu yöntemde, başlangıç çürük lezyonlarının mineral içeriğinin değerlendirilmesinde polarize ışık demetinin farklı hızlara sahip ışınlarının çift kırılma değerleri esas alınır. Minenin kristal yapısı içinden geçen ışınların hızına göre pozitif ya da negatif kırılma değerleri vardır. Minenin iç kısmındaki kırılma değerlerinin ölçüldüğü bu teknikte minenin organik kısımları ve poröz bölgeler pozitif kırılım; sağlam mine bölgeleri ise negatif kırılım göstermektedir (Silverstone 1973).
28
PIM’unda görüntü elde etme Şekil 1,7’de görüldüğü biçimde teorik olarak şu şekilde açıklanabilir; ışık kaynağından gelen ışınlar, polarizörden çizgisel polarlanmış olarak geçtikten sonra kondansör tarafından örnek üzerinde toplanır. Bu düzlemsel polarlanmış ışık (plane polarized light) örnekle etkileşiminden sonra objektif tarafından toplanarak, analizör üzerine (eğer analizör kullanmak tercih edilirse) yeniden odaklanır. Burada analizör genellikle kuzey-güney doğrultusunda titreşen ışınlara izin verecek şekilde, polarizöre dik doğrultuda oryante edilmiştir. Oküler analizörden gelen ışınları toplayarak, mikroskop kullanıcısının gözüne yeniden odaklar (Wheeler ve Wilson 2011).
Tezel ve ark. (2001) cam iyonomer simana komşu minenin demineralizasyona direncinin incelendiği çalışmalarında cam iyonomer simanla restorasyon sonrası örnekler pH siklusuna sokulmuş ve döngü sonunda PIM ile incelenmiştir. Cam iyonomer simana komşu bölgedeki minenin simandan flor salınmasına bağlı olarak direncinin arttığı, fakat bunu sadece floride bağlamak yerine simandan salınan diğer iyonların da etkisinin olduğu belirtilmiştir.
Görken ve ark. (2013) tarafından demineralize mine yüzeylerine nano-hidroksiapatit içerikli diş macunlarının remineralizasyon etkisinin araştırıldığı çalışmada, PIM altında örnekler incelenmiş ve nano-hidroksiapatit içerikli diş macununun uygulanması ile remineralizasyonun arttığı ve bu macunun mevcut olan remineralizasyon ajanlarına alternatif olabileceği belirtilmiştir.
Trikalsiyum fosfatın süt dişlerinde başlangıç mine lezyonlarına karşı direncinin araştırıldığı çalışmada dişlerin bukkal yüzeyinde 1×1 mm boyutunda pencere oluşturulmuştur. Örnekler demineralizasyon solüsyonuna atılarak yapay çürük elde edilmiştir. pH döngüsü öncesi lezyon derinliği PIM altında ölçülmüş ve 7 günlük pH döngüsüne sokulmuştur. Döngü sonunda lezyon derinliği tekrar ölçülmüş ve trikalsiyum fosfatın remineralizasyonu arttırdığı belirtilmiştir (Rirattanapong ve ark. 2014).
29
Arginin içerikli diş macunlarının mine yüzeyinin başlangıç lezyonlarına karşı direncinin araştırıldığı çalışmada pH döngüsü sonunda örneklerden kesitler alınarak lezyon derinliği PIM altında incelenmiş, test grubunun diğer gruplara karşı mine direncini önemli oranda arttırdığı gözlenmiştir (Xu ve ark. 2014).
Schmit ve ark. (2002) yaptıkları çalışmalarında rezin modifiye cam iyonomer siman ve kompozit rezinle yapıştırılmış braketlerin etrafına uygulanan floridli cilanın demineralizasyon üzerine etkilerini inceledikleri çalışmalarında 31 günlük demineralizasyon ve remineralizasyon siklusunun sonunda dişlerden alınan kesitleri PIM altında incelemişlerdir. Çalışmanın sonucunda rezin modifiye cam iyonomer simanla yapıştırılmış braketlerin etrafında oluşan lezyon derinliklerinde cilalı ve cilasız gruplar arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır.
1.5.2. X-Işını Kırınımı (X-Işını Difraksiyonu-XRD)
Kristal yapı, üç boyutlu uzayda düzgün tekrarlanan bir deseni temel alan bir atomik yapıya sahiptir. Bu nedenle, katıların kristal yapısı, yapıda bulunan atom gruplarının ya da moleküllerin katıya özgü olacak şekilde geometrik düzende bir araya gelmesi ile oluşur. İlk kez Max van Laue (1912) tarafından kristal yapı ve yapı içerisindeki atomların dizilişleri X-Işını Kırınımı desenleri kullanılarak incelenmiştir.
Bir malzemenin atomik yapısını görüntülemek, yüksek çözünürlüğe sahip çeşitli elektron mikroskopları kullanılarak mümkündür. Fakat bilinmeyen yapıları belirlemek veya yapısal parametreleri tayin etmek için kırınım tekniklerini kullanmak gerekir. Katıların kristal yapılarını incelemek için en çok kullanılan kırınım tekniği X-Işını Kırınımıdır. Bu tekniğin kristal yapı analizi için uygun olması, temelde iki nedenden dolayıdır;
1. X-ışınlarının dalga boyları, yoğunlaştırılmış maddedeki atomik mesafeler ölçüsündedir ve bu özellik yapısal araştırmalarda kullanılmalarını sağlar.
30
X-ışınları, tipik foton enerjisi 100eV - 100keV arasında olan elektromanyetik ışınımlardır. Kırınım deneyleri için yalnızca dalga boyu 2 Å-0,1 Å (foton enerji aralığı: 1 keV-120 keV) arasında olan kısa dalga boylu X-ışınları kullanılır. Bu X- ışınlarının dalga boyları, bir malzemedeki atomlar arası uzaklık ile aynı düzeyde olduğu için, X-ışınları kırınım yöntemi, bir malzemedeki atomlar ve moleküllerin düzenlerini incelemenin en uygun yöntemidir. X-ışınları, malzemenin içine girebildiğinden malzemenin kristal ve iç yapısı hakkındaki bilgileri deneysel olarak görülebilir yapmaktadır (Cullity ve Stock 2001).
Bragg yasası, X-ışınları kırınımının temelidir. X-ışınları, atomların elektronları ile etkileşir. X-ışını fotonları elektronlar ile çarpıştığında bazı fotonlar geliş doğrultusundan saparlar. Eğer saçılan X-ışınlarının dalga boyları değişmemiş ise, buna ‘esnek saçılma’ denir. Bu esnek saçılan X-ışınları, saçılma deneyinde ölçülen X-ışınlarıdır. Farklı atomlardan saçılan X-ışınları birbirleriyle etkileşir ve eğer bir kristalde olduğu gibi atomlar periyodik bir düzene sahipse, saçılan X-ışınları birbirleriyle en üst seviyede etkileşme gösterir. Böylece kırınım deseninin ölçümü, bize bir malzemedeki atomların dağılımını bulmamıza izin verecektir. (Şekil 1.8, Şekil 1.9).
31
θ (Theta); Bragg açısı (Kırınım açısı)’dır. X ışınlarının kristale geliş açısını ifade etmektedir. Sağlıklı mine hidroksiapatit kristalleri 2θ:25,8° açıya sahiptir.
FWHM (Yarı Maksimum Tam Genişlik): X ışınlarının tepe yansıması olarak kristal yapının kalitesi ve mükemmelliğini ifade eder.
Kristal boyutu: X ışınları kristal yapı üzerine düşürülerek 5-120 nm arasındaki kristal boyutları hesaplanabilmektedir. Kristal boyutunun belirlenmesinde Scherrer’s formülü;
D= 0.89λ/βcosθ (λ: CuKa dalga boyu, β: FWHM (211) düzlemi, θ: Difraksiyon açısı) kullanılmaktadır (Cullity 1978).
X-ışını kırınımı malzemelerin kristal yapısını belirlemek için kullanılan en yaygın yöntemdir. Bu yöntemde toz örnekler kullanılır, toz terimi örnekteki kristallerin rastgele düzenlendiği anlamındadır. Toz bir kristalden iki boyutlu saçılma deseni alındığında, bu desen kristaldeki değişik d uzaklıklarına sahip düzlemlerden saçılmış yansıma şiddetlerini gösterir. Yansıma şiddetlerinin yerleri ve şiddetleri, malzemenin kristal yapısını belirlemek için kullanılır. Örneğin, grafit ile elmasın ikisi de karbon atomlarından yapılmasına rağmen, grafitin saçılma deseni ile elmasın saçılma deseni birbirinden çok farklıdır. Yani x-ışını toz kırınım deseni her kristalin parmak izidir (Cullity 1978).
32
Gondhalekar ve ark. (2011) yaptıkları çalışmada tükürük bezi taşı, diş taşı ve odontomanın elemental analizini belirlemek için X-ışını kırınımmetresi kullanmışlardır. Analiz sonucunda tükürük bezi taşı ve diş taşının ana elementi Ca, yardımcı elementler ise Na, Si ve Mg olarak, Odontomanın ise ana elementi Ca ve Mg, yardımcı elementleri ise Na, K ve Fe olarak belirlenmiştir.
Farklı konsantrasyonlarda (%35-16-10) Karbamid Peroksitin mine yapısında meydana getirdiği değişikliklerin XRD cihazı ile değerlendirildiği çalışmada ; % 10’luk Karbamid Peroksitin % 35’lik Karbamid Peroksite göre mine yapısında daha az değişikliğe neden olduğu, ayrıca hidroksiapatit yapısının, floroapatit yapıya göre daha çok etkilendiği belirtilmiştir (Oltu ve Gurgan 2000).
Wang ve ark. (2014) asitli içeceklere maruz kalan mine yüzeyinin erozyonuna CPP- ACP (GC Tooth Mousse)’nin etkinliğinin incelendiği çalışmalarında, XRD ile minenin kristal yoğunluğu ve kristalizasyonunu incelemişlerdir. Araştırıcılar, CPP- ACP uygulanan grup negatif kontrol grubu ile karşılaştırıldığında kristal yoğunluğu ve kristalizasyon miktarının önemli miktarda artmakta iken, pozitif kontrol grubuna göre ise kristal yoğunluğu ve kristalizasyon miktarının önemli miktarda düşük kaldığını bildirmişlerdir (Wang ve ark. 2014).