Microscopia de polarização

1. Microscopia de polarização

2. 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

3. 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)

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

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

6. 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

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

8. 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

9. 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 1 Polarizador 2 Polarizador 2

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

11. 90o Microscopia de polarização do esmalte • Birrefringência Observação com polarizadores cruzados: posições diagonais e de extinção. Aqui as duas Têm a mesma amplitude Posições de extinção Posição diagonal

12. 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

13. 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

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

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

16. Microscopia de polarização do esmalte Esmalte dental maduro em água

17. 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.

18. 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.

19. 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

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

21. 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)

22. 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)

23. POSIÇÃO DE EXTINÇÃO 0o ESMALTE MADURO BR - -45o +45o POSIÇÃO DIAGONAL DE ADIÇÃO POSIÇÃO DIAGONAL DE SUBTRAÇÃO

24. POSIÇÃO DE EXTINÇÃO 0o ESMALTE DE RATO BR + -45o +45o POSIÇÃO DIAGONAL DE SUBTRAÇÃO POSIÇÃO DIAGONAL DE ADIÇÃO

25. 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]

26. 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.

27. 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

30. 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.

31. 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.

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

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

34. 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.

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

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