Plavo svjetlo za bijeli osmijeh

Sjajne plave diode, koje se danas rutinski upotrebljavaju u dentalnoj medicini u cijelom svijetu, karijeru su započele u Zagrebu zahvaljujući godinama istraživačkog rada tima znanstvenika predvođenih akademikom Goranom Pichlerom i prof. dr. sc. Zrinkom Tarle.

Put do naoko jednostavnih rješenja često je vrlo dug, zaobilazan i nepredvidljiv, a što je teži, to je uspješno rješenje slade i gledano unatrag gotovo nestvarno očigledno i jednostavno. Primjerice, ono plavo svjetlo kojim se danas rutinski u ordinacijama dentalne medicine završava obračun zubara s većim ili manjim ‘špljama’ uzrokovanim karijesom, omogućuje brzo i kvalitetno stvrdjavanje materijala kojim su ispunjena oštećenja tvrdoga zubnog tkiva, a rezultat je multidisciplinarnih istraživanja vrhunskih znanstvenika.

Na jednoj strani stvarani kompozitni materijali koji se polimeriziraju pomoću svjetla, a na drugoj eksperimenti s izvorima svjetlosti i pronalaženje optimalnih valnih duljina zako- kružili su tehnologiju fotopolimerizacije. Djelotvorno plavo svjetlo, dobiveno svjetlećim diodama tzv. LED tehnologije, počelo je svoj svjetski put iz Zagreba zahvaljujući godinama istraživačkog rada tima znanstvenika sa Stomatološkog fakulteta, Instituta za fiziku Sveučilišta u Zagrebu i Instituta Ruđera Boškovića.

Akademik Goran Pichler, voditelj grupe za femtosekundnu spektroskopiju atomske i molekularne fizike na Institutu za fiziku, i profesorica dr. sc. Zrinka Tarle, prodekanica za znanost Stomatološkog fakulteta, nositelji su zajedničkoga istraživačkog projekta na koji se nastavljaju daljnja ispitivanja mogućnosti svjetlosti, a ističu i velike zasluge svojih kolega Nazifa Demolija, Svetozara Musića, Mire Ristić, Vlatka Pandurića, Danijele Matošević, Lane Pichler, Snežane Miljanić, Zlatka Meića, Eve Klarić te Alene Knežević, koja u sklopu suradnje s poznatim sveučilištem UCLA u Los Angelesu provodi dio zajedničkog projekta.

Pichlerova osmeročlana znanstvena grupa u istraživanjima se koristi uglavnom femtosekundnim laserima (femtosekunda je 10⁻¹⁵ sekunde), ali i kontinuiranim laserima koji mogu pobuđivati atome i molekule na svjetlucanje ili apsorpciju. Ipak, za dentalnu primjenu dovoljni su bili i ‘sporiji’ nanosekundni laseri, kaže Pichler.

Kao jedna od prvih, da ne kažem prva, znanstvena skupina u svijetu 1996. godine počeli smo, vođeni idejom akademika Pichlera, istraživati LED izvorima svjetlosti. To su sjajne plave diode koje se danas rutinski upotrebljavaju u dentalnoj medicini u cijelom svijetu. Nažalost, nismo to patentirali, ali naši su članci, uz one skupine japanskih znanstvenika, prvi objavljeni u glavnim svjetskim stručnim i znanstvenim časopisima. Dapače, mnogi američki stručnjaci citiraju naše radove, a mi smo umjesto rada na zaštiti patenta uživali u radosti svoga otkrića i rezultata te radili na novim istraživanjima, objašnjava profesorica Zrinka Tarle.

LED izvori plave svjetlosti uz neznatan utrošak energije daju uzak pojas plavog svjetla valne duljine 468 nanometara, što je optimum za učinak i kvalitetu fotopolimerizacije kamforkinona, a komponenti fenilpropan dionu i lucerinu TPO prilagođene su valne duljine plavog svjetla od 400 do 430 nanometara. Osim trajanja više od 5.000 sati, ti su izvori plavog svjetla hladni, energetski učinkoviti toliko da se napajaju iz baterijskih uložaka. Vrlo su jednostavni za uporabu i nisu opasni za liječnika i pacijenta.

Kad je akademik Pichler prvi put spomenuo LED svjetlo, mislili smo da je to znanstvena fantastika i izrazili nevjericu da će ono naći primjenu u dentalnoj medicini. Sami smo izrađivali uređaje, ali sve samo za in vitro pri-.

Glavni postulat u svakom znanstvenom istraživanju, objašnjava prof. dr. sc. Zrinka Tarle, nije u tome da se postigne estetsko savršenstvo. Povrh svega mora postojati medicinski postulat koji postavlja stvari ovim redom: medicinski, pa funkcionalni i tek onda estetski dio. Naravno da se trudimo ostvariti i uskladiti što više te tri komponente. Ponovno se vraćamo na početak, odnosno na neprocjenjivu važnost kvalitetne rane dijagnostike. Za sve spomenute aspekte uporabe svjetlosti u dentalnoj medicini također vrijedi da se te metode, bez obzira na učinkovitost i atraktivnost, trebaju uzeti samo kao pomoćne, a nikako kao svemoćno sredstvo koje bi samo po sebi i zauvijek očuvalo dentalno zdravlje, ističe profesorica Tarle.

Hrvatska znanstvena skupina koja se LED izvorima svjetlosti počela baviti prije 15 godina svoja otkrića nažalost nije patentirala. Mnogi američki stručnjaci i danas citiraju njihove radove, a oni su umjesto rada na zaštiti patenta uživali u radosti svog otkrića i rezultata.

Profesorica dr. sc. Zrinka Tarle, prodekanica za znanost Stomatološkog fakulteta, trenutačno vodi ispitivanja materijala na bazi amorfog kalcijeva fosfata.

Novija istraživanja iste ekipe povezana su uz karijes, a ključan pojam za uspješnu borbu protiv njega rana je detekcija. Otvorene su dvije fronte: na jednoj prof. dr. sc. Zrinka Tarle vodi ispitivanja materijala na bazi amorfog kalcijeva fosfata koji stvara uvjete ugradnje kalcijeva hidroksilapatita, koji je pak osnovna gradbena tvar zubne cakline i dentina ispod cakline.

Drugu frontu otvorio je akademik Pichler proučavanjem raznih porfirina koji su proizvod metabolizma bakterija Streptococcus mutans i njima sličnih.

Porfirini su glasnici da ćemo dobiti karijes ili da ga već imamo. Možemo ih vidjeti osvjetljenim ili plavim svjetlom valne duljine 405 nm jer zasvijetle crvenim svjetlom. Ta se valna duljina svjetla pokazala najefikasnijom u pobuđivanju porfirina da luminiscira crveno, kaže akademik Pichler.

Karijes napreduje prvo do velikog defekta, zatim uzrokuje devitalizaciju pulpe i naposljetku gubitak zuba. Danas postoje i komercijalni uređaji s crvenim laserskim svjetlom kojim se osvjetljuje zub, a na osnovi fluorescencije porfirina iz karijesne lezije na ekranu računala dobiva se kvantitativni podatak o krvnom je karijesu riječ i zatim odlučuje kako će se klinički intervenirati. Ako je detekcija bila pravodobna, tada je to lagodan zahvat za pacijenta i stomatologa. Prioritet dentalne medicine trebaju biti dobra dijagnostika i prevencija, iz čega slijedi i minimalna invazivnost u zahvatima.

U posljednje vrijeme tim Tarle-Pichler istražuje primjenjivost novih izvora svjetlosti u izbjeljivanju zuba. Raznim spektrofotometrima analizira se kvalitativno i kvantitativno što se događa u strukturi cakline i dentina pod utjecajem kemijskih sredstava za izbjeljivanje, koja su nakon masovnog ushita ipak kompromitirana.

Vodikov peroksid i karbamid peroksid osnovne su i vrlo reaktivne supstancije za izbjeljivanje koje mogu naštetiti gingivi. Uziman je uzorak in vivo radi ispitivanja na Institutu za medicinska istraživanja kako bi se utvrdilo postoje li trenutačna oštećenja te nakon 72 sata.

Pronašli smo manje probleme koji se javljaju na gingivi i na usni, ali mora se u obzir uzeti i prosipanje izbjeljivača tijekom zahvata i njegov kontakt s tkivima u ustima, kao i prirodna preosjetljivost tkiva. Zato na umjetno stvorenim bijelim pastilama koje ‘glume’ zube i koje umakanjem u zeleni čaj potpuno posmeđe promatramo učinak različitih sredstava za izbjeljivanje i različitih izvora svjetlosti. U sklopu spektrofotometrijske analize proučavamo koji je izvor svjetlosti za izbjeljivanje najučinkovitiji i koji nema štetne popratne posljedice. Namjeravamo provoditi eksperimente s novim izvorima svjetlosti kao što su OLED (Organic Light Emitting Diode) elementi i ostali izvori koji su tek u povojima. U dijelu eksperimenta s laserima kao izvorima svjetlosti za izbjeljivanje zuba na IRB-u analiziramo što se događa s površinom cakline, kakav je stupanj izbjeljenja postignut, kakva je situacija s mikromorfologijom cakline i dentina, tumači profesorica Tarle.

Prof. dr. sc. Tarle smatra ostvarivim da se u sljedećim godinama i pol završe sva ispitivanja na tom području. Takvih ispitivanja u svjetlu doista nema mnogo, odnosno vrlo je teško naći na takve podatke jer najnoviji izvori svjetlosti još nemaju specifičnu primjenu pa zagrebačke istraživače i te kako zanima kakve će učinke postići.