Microscopia de polarização

Propriedades fundamentais da luz - intensidade; - freqüência; - coerência; - polarização. Onda Vetor campo elétrico E l 1 5 y 1,5 2 4 2 4 x 3 3 l/4 l/4 l/4 l/4 Polarização é a natureza vetorial da luz

Microscopia de polarização do esmalte Contraste: tipos de amostra 1) Amplitude: alteram a intensidade da luz transmitida. Amostras transparentes coradas causam o mesmo efeito. 2) Fase: não absorvem luz, mas causam mudança de fase nos comprimentos de onda que a atravessam. Amostra transparente Amostra tipo amplitude Amostra tipo fase Amostra tipo misto (maioria)

Microscopia de polarização do esmalte Onda A Resultante Sem retardo de fase: amplitude aumentada Onda B Interferência construtiva Resultante Onda A Retardo de fase de 90º: amplitude reduzida Onda B Interferência construtiva Onda A Resultante Retardo de fase de 180º: amplitude zero Onda B Interferência destrutiva

Microscopia de polarização do esmalte Polarizador 2 Polarizador 1 deslocamento Luz não polarizada Luz polarizada

Microscopia de polarização do esmalte Microscopia de luz polarizada Luz polarizada passando por polarizadores paralelos. Luz não polarizada Luz plana polarizada = luz circular a dir + luz cir. Esq. Vetor do campo elétrico Polarizador

Microscopia de polarização do esmalte Microscopia de luz polarizada Luz polarizada passando por polarizadores cruzados. Luz não polarizada Sem luz Polarizador 1 Polarizador 2

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência Dois índices de refração, ordinário (círculo) e extraordinário (elipse), com vetores separados por ângulos retos: círculo e elipse sobrepostos. Eixo óptico Eixo óptico Oportunidade para passar por polarizadores cruzados Birrefringência negativa Birrefringência positiva

Microscopia de polarização do esmalte Anisotropia Esmalte anisotrópico permite ser visualizado entre polarizadores cruzados. Luz não polarizada Luz não polarizada Sem luz Com luz Material isotrópico Material anisotrópico Polarizador 1 Polarizador 2 Polarizador 1 Polarizador 2

Cristal anisotrópico transparente Figura A Posição do polarizador Paralelo ao eixo ordinário Posição do polarizador Paralelo ao eixo extraordinário

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência Observação com polarizadores cruzados: posições diagonais e de extinção. Aqui as duas Têm a mesma amplitude 90o Posições de extinção Posição diagonal

Microscopia de polarização do esmalte Anatomia do microscópio de polarização. Lente Bertrand Analisador Tubo para filtro de retardo Revólver centralizável Objetiva de polarização Platina giratória Polarizador

Microscopia de polarização do esmalte Anatomia do microscópio de polarização. Centralizador da objetiva Filtro de retardo Platina circular Objetivas de polarização Trava da platina Centralizador da platina

Cristal anisotrópico nas posições de extinção e diagonal no microscópio 0º +45º +90º

Microscopia de polarização do esmalte Interferência: regras para cores resultantes. Condição para cores bloqueadas: Retardo = (m + ½)l ; m = 1, 2, 3 ... Condição para cores não bloqueadas: Retardo = ml ; m = 1, 2, 3 ... COR BLOQUEDA COR RESULTANTE ORDEM

Microscopia de polarização do esmalte Esmalte dental maduro em água

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: o que induz? 1) Estruturas ordenadas* e com tamanhos < l x 20% (até ~ 110 nm) * Classificadas pelo índice de refração. 2) Estruturas com componentes com mais de um índice de refração.

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: tipos 1) Intrínseca: devido à assimetria de ligações químicas; 2) De forma: quando estruturas, com ou sem BRintr, são regularmente orientadas dentro de um meio com um outro índice refração. 3) De fluxo: estruturas com orientação preferencial dentro de um líquido em fluxo contínuo. 4) De estresse: estruturas com orientação preferencial induzida por deformação mecânica.

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência intrínseca rápido C – C – C – C - C C – C – C – C - C lento C – C – C – C - C Orientação preferencial das ligações químicas Elipse da birrefringência

Antes da maturação Após a maturação Mineral Mineral BR intrínseca Imagens de MET Simmer & Hu, J Dent Educ; (65):896-905, 2001 BR intrínseca Sinal negativo Matéria orgânica Mineral BR de forma Sinal positivo Água

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: sinal positivo Filtro de retardo de 550 nm Eixo lento Amostra: retardo de 200 nm + 45o Eixo lento em + 45 Retardo somado = 750 nm (cor azul)

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: sinal negativo Filtro de retardo de 550 nm Eixo lento Amostra: retardo de 200 nm + 45o Eixo rápido em + 45 Retardo substraído = 350 nm (cor amarela)

ESMALTE MADURO BR - POSIÇÃO DE EXTINÇÃO POSIÇÃO DIAGONAL DE ADIÇÃO POSIÇÃO DIAGONAL DE SUBTRAÇÃO

ESMALTE DE RATO BR + POSIÇÃO DE EXTINÇÃO POSIÇÃO DIAGONAL DE SUBTRAÇÃO POSIÇÃO DIAGONAL DE ADIÇÃO

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência observada do esmalte Birref. intrínseca sinal negativo fase mineral Birref. de forma sinal positivo fase não mineral + Equação de Wiener (1912) para materiais heterogêneos BRforma= V1V2(n12 – n22)2 2(V1n1 + V2n2)[(1+V1)n22 + V1n12]

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: aplicação para estudo dos tecido dentais duros Cárie dental; Fluorose dental; Erosão dental; Estudos de mineralização durante amelogênese; Esclerose dentinária Amelogênese imperfeita; Matéria orgânica do esmalte dental.

Microscopia de polarização do esmalte Lesão cariosa de esmalte: zonas histológicas e química: Robinson et al. (Crit Rev Oral Biol Med, 2000) Zona escura: Poole et al., Nature, 189: 998-1000, 1961 Tamanho dos poros Camada superficial: Silverstone, Nature 1967

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: aplicação para estudo do conteúdo mineral do esmalte de rato Problema: obter informações espaciais sobre o volume mineral no esmalte de rato. Amostra: incisivos de rato (secções não desmineralizadas longitudinais) ; Análise: quantificação da birrefringência em Thoulet 1,62 após 48h de imersão.

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: estudo do conteúdo mineral da lesão fluorótica de esmalte de rato Problema: obter informações espaciais sobre o volume mineral no esmalte de rato fluorótico. Amostra: incisivos de rato com fluorose (secções não desmineralizadas longitudinais) ; Análise: quantificação da birrefringência em Thoulet 1,62 após 48h de imersão.

Fluorótico- microscopia Controle -microscopia Lesão de fluorose Fluorótico – microradiografia (Hara, A., Zero, DT, OHRI, Indiana University, USA) Controle – microradiografia (Hara, A., Zero, DT, OHRI Indiana University, USA)

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: esclerose dentinária Lesão cariosa Esclerose

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência: matriz orgânica do esmalte de rato Matriz orgânica BR positiva Corte por desmineralização - esmalte de rato em estágio de secreção. Espírito Santo, A. & Line, SR. FOP, Unicamp.

Microscopia de polarização do esmalte Birrefringência do esmalte (modelo de Darling (1958): principal problema. - inconsistência entre BRobs calculada e BRobs experimental BRobs experimental ~ -20 x 10-4 BRobs calculada (Darling, 1958) + 42 x 10-4 Esmalte maduro em água (V1 = 87%; n1= 1,62; n2 = 1,33):

Ponto 1 Pós-natal Ponto 2 Pré-natal Ponto 3 Pré-natal Linha neo-natal ESMALTE DECÍDUO INCISAL: pontos em relação ao nascimento Ponto 2 Pré-natal Ponto 3 Pré-natal Linha neo-natal