Какие вещества флуоресцируют в ультрафиолете и для чего применяются

Проверка денежных банкнот и различных документов на подлинность, поиск мест утечки различных газов и жидкостей, обнаружение меток домашних животных и даже лабораторные исследования – все это лишь незначительный перечень тех областей, в которых применяется эффект свечения (флуоресценции) различных веществ под воздействием ультрафиолетовых лучей. На сегодняшний день флуоресценция используется в самых различных сферах человеческой жизнедеятельности: от игр в стиле «квест» для нанесения скрытых подсказок и прочих надписей, до обнаружения следов биологических жидкостей в криминологии.

Какие вещества светятся в ультрафиолете

Способностью светиться под ультрафиолетом обладают многие вещества, которые имеют общее название люминофоры, что в буквальном переводе с древнегреческого означает «несущий свет». В целом эффект флуоресценции могут проявлять вещества как органического (например, соединения на основе углеродов, слюна, моча, бензоловые смолы и т.д.), так и неорганического происхождения (некоторые минералы).

При этом органика светится в УФ лучах за счет способности превращать часть полученной от ультрафиолетового света энергии в видимый свет, а неорганические – из-за наличия в составе химических элементов с недостроенными электронными оболочками (хром, уран, вольфрам, молибден и прочие).

Важно отметить, что различные вещества и материалы под воздействием ультрафиолета могут излучать различный свет: от тусклого голубого, свойственного многим органическим соединениям, до желтоватого и даже красного, характерного для некоторых минералов. Кроме того, различные соединения по-разному реагируют на UV излучение с разной длинной волны: могут полностью поглощать лучи длинной 365 нм и светиться в излучении 395-400 нанометров, или наоборот. Также существуют вещества, в том числе и органические, которые полностью нейтральны к ультрафиолету. Так, ярким примером является кровь, которая полностью поглощает УФ лучи любой длины.

Светящиеся краски с флуоресцентным эффектом: состав и особенности нанесения

Свойства флуоресценции лакокрасочному покрытию придает специальный пигмент. Он состоит из твердых частиц смолы, которые окрашиваются флуоресцентными красителями (родамины и производные аминофталимида). Пигменты могут изготовляться для водных лакокрасочных материалов и органоразбавляемых систем, при этом последние отличаются повышенной стойкостью к растворителям и светостойкостью.

При смешивании лакокрасочного материала, предназначенного для определенных типов поверхности, с совместимым флуоресцентным пигментом получается флуоресцентная краска. Таким образом, сам пигмент не влияет на сферы применения и условия нанесения пленкообразующего флуоресцентного покрытия, это зависит от свойств и назначения лакокрасочного материала. Наиболее широкое распространение получили с флуоресцентным эффектом.

Основной недостаток – слабая стойкость к прямому солнечному свету, что приводит к быстрому выгоранию. Преодолевается с помощью нанесения дополнительных прозрачных покрытий с защитными функциями. Еще одним минусом является трудность получения глянцевого покрытия из-за относительно большого (до 75 микрон) размера флуоресцентного пигмента, находящегося в краске. Следует отметить, что термостойкость красителей ограничена 150-250°С.

Интенсивность свечения при искусственном освещении зависит от мощности используемых ультрафиолетовых ламп, количества нанесенных слоев и цвета пигмента (желтый, зеленый, красный имеют более высокую насыщенность).

При подготовке поверхности

к покраске, кроме традиционных для разных типов лакокрасочных материалов действий, производители рекомендуют покрывать поверхность специальной краской-грунтовкой белого цвета. Это способствует усилению флуоресцентного эффекта и уменьшает расход краски.

Для боди-арта используется специальная смесь флуоресцентного пигмента с водой, глицерином и ланолином. Перед нанесением на тело обязательно нужно установить есть ли аллергическая реакция на красящий раствор. Для этого наносят пробный мазок во внутреннем районе локтевого сустава, если по прошествии получаса отсутствуют какие-либо покраснения, то краску можно наносить на любую часть тела. Смывают краску водой с мылом и специальными скрабами для полного очищения кожи.

Если флуоресцентная краска используется для проведения наружных работ

, то свежеокрашенную поверхность следует покрывать дополнительным слоем лака для повышения защитных свойств и стойкости к воздействию прямых солнечных лучей, что увеличивает сроки эксплуатации покрытия. Во избежание ухудшения свечения, нельзя использовать защитный лак с матовой поверхностью.

Ультрафиолетовые красители

Обнаружение эффекта флуоресценции некоторых веществ, среди прочего, привело к изобретению так называемых ультрафиолетовых красителей, которые сегодня применяются для решения различных задач, включая производство:

• невидимых чернил, используемых для защиты денежных купюр, бланков ценных бумаг и прочих документов;
• светящихся в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного излучения красок для нанесения скрытых маркировок, изготовления различных предметов интерьера, например, светящихся картин и даже боди-арта;
• специальных присадок для газов и жидкостей, помогающих выполнять поиск мест их утечек, например, УФ красителей для фреона или антифриза.

В зависимости от назначения современные UV красители могут быть как жидкими, выпускающимися в виде концентратов, так и сухими (в форме порошка), а также светиться под ультрафиолетом с разной длиной волны и различным цветом.

Применение флуоресцентной краски

Краска с флуоресцентным эффектом широко применяется в различных сферах деятельности:

• Прекрасное решение для наружной рекламы. Под воздействием дневного света выгодно выделяется и привлекает внимание на фоне любого другого окружающего цвета. В темное время суток с помощью подсветки ультрафиолетовых ламп приобретает яркое свечение в темноте.
• Используется для оригинальных дизайнерских решений в развлекательных центрах, клубах, кафе.
• Для разметки ограждений и парковок, взлетно-посадочных полос.
• Для художественных работ, живописи, детского творчества.
• Для росписи тела (аквагрим, временное тату).
• Для надписей на спецтранспорте, подвижных составах.
• В моделировании и моддинге.
• Для создания картин с флуоресцентным эффектом на бетонных стенах, камнях, плитке. Создание витражей и рисунков на стекле и керамике.
• Для покраски металлических элементов кузова авто, дисков — используют аэрозольную краску в баллончиках.
• В текстильной промышленности для окраски ткани, создания изображений и фото на футболках.
• Штемпельная флуоресцентная краска для нанесения невидимых меток на картон и бумагу.
• Эффект флуоресценции используется при изготовлении денежных купюр для защиты от подделок. Если осветить ультрафиолетовой лампой такую купюру, то можно разглядеть знаки, невидимые при обычном свете.

Использование ультрафиолета в стоматологической практике

Флуоресценция как явление возникает при действии излучения ультрафиолетового света, который имеет еще много применений в стоматологической практике. Кроме возможности идентификации кариозных поражений, при помощи ультрафиолета можно обнаружить участки микроподтекания, скопления бактериальных бляшек, композитных реставраций и цементов, сколов различной природы. Таким образом, ультрафиолет – это еще один инструмент в повседневной работе врача-стоматолога. Проблема состоит лишь в том, что аппараты, обеспечивающие излучение ультрафиолетового света в стоматологической практике, характеризуются недостаточной интенсивностью, что значительно снижает их диагностические возможности.

Фото 1. Естественная флуоресценция зубов.

Фото 2. Естественная флуоресценция зубов в диапазоне около-УФ излучения.

Кроме того, этот ультрафиолетовый свет способен индуцировать красную флуоресцентную эмиссию в бактериальных порфиринах и сильное синее флуоресцентное излучение большинства современных стоматологических композитов. Эти два дополнительных феномена флуоресценции вместе с параметрами их контраста относительно свечения естественных зубов значительно расширяют возможности применения УФ в стоматологической практике.

Обнаружение кариеса во время препарирования

Удаление кариеса на основе данных флуоресценции кариес-поражённых тканей именуется еще и F.A.C.E техникой препарирования (fluorescence-aided caries excavation). Суть таковой состоит в том, что в около-УФ спектре здоровые ткани светятся зеленым цветом, а бактериальные порфирины – красным (фото 3a и 3b). Этот высокий контраст цвета (зеленый VS красный с фильтром или синий VS розовый без фильтра) обеспечивает эффективную альтернативу классическим красителям-детекторам кариеса, позволяя более прецизионно препарировать пораженные ткани зуба, особенно в участках дентинно-эмалевого соединения и вблизи пульпы зуба.

Фото 3а и 3b. Визуализация кариозных поражений (с и без D-Light Pro).

Индикатор зубного налета

Высокая интенсивность красной флуоресценции, вызванной бактериальной активностью (бактериальными порфиринами), позволяет контролировать факт наличия и очистки зубного налета во время процедур профессиональной гигиены полости рта (фото 4а и 4b). Кроме того, тщательная оценка протеза с помощью этого света позволяет обнаружить участки наибольшей ретенции бактериальной пленки, а также зазоры с возможной утечкой фиксирующего материала (фото 5а и 5b). В области протезов с металлической основой диагностика ретенции зубного налета является еще более затруднительной, учитывая отбивание света металлической поверхностью. Именно в таких случаях УФ-излучение позволяет точно определить степень чистоты протетической конструкции.

Фото 4а и 4b. Визуализация участков зубного налета (с и без D-Light Pro).

Фото 5а и 5b. Визуализация зубного налета в области протезов (с и без D-Light Pro).

Микроутечки

Маргинальные дисколорации реставраций являются довольно распространённой находкой в повседневной работе врача стоматолога. Однако отличить при этом, какая из этих дисколораций является просто дисколорацией, а какая – участком микроутечки довольно сложно (фото 6а). В почти ультрафиолетовом спектре излучения данная разница становится предельно ясной: в то время как участки дисколораций остаются по-прежнему темными, области микроутечки с высокой бактериальной активностью демонстрируют сильную красную флуоресценцию (фото 6b). Таким образом, околоультрафиолетовое излучение позволяет определить, стоит ли проводить замену реставраций, или область риска является попросту обесцвеченной.

Фото 6а и 6b. Визуализация участков микроподтекания (с и без D-Light Pro).

Обнаружение бактериальной активности в фиссурах

Аналогичная ситуация дифференциации дисколораций и в области фиссур (фото 7а). Попросту естественно темные фисуры при действии около-УФ излучения останутся такими же темными, в то время, как фиссуры, содержащие бактериальный налёт, будут флуоресцировать красным цветом (фото 7b). Таким же образом могут быть диагностированы и участки первичного кариозного поражения. Однако, учитывая, что степень проникновения УФ-света является ограниченной, диагностика состояния глубоких фиссур и углублений требует вовлечения и других инструментальных методов по типу инфракрасного излучения, которое характеризуется большей глубиной проникновения.

Фото 7а и 7b. Визуализация бактериальной активности в области фиссур и признаков начального кариеса (с и без D-Light Pro).

Контроль очистки фиссур

Перед проведением процедуры герметизации фиссур последние требуют тщательной очистки для обеспечения надёжной связи между тканями зубами и стеклоиономерным цементом или текучим композитом (например, GC G-aenial Flo X). Контроль качества очистки фиссур также может проводиться посредством около-УФ излучения, ведь присутствующие в них бактерии сразу же начинаются флуоресцировать красным (фото 8а и 8b). Таким же образом можно проверить качество проведения процедуры профессиональной гигиены полости рта (фото 9).

Фото 8а и 8b. Контроль качества проведения процедуры гигиены ротовой полости (с и без D-Light Pro).

Фото 9. Алгоритм проведения процедуры герметизации фиссур.

Идентификация композитных реставраций и цементов

Большинство современных пломбировочных материалов и цементов характеризуются наличием в своем составе флуорофоров, которые позволяют имитировать естественную флуоресценцию зуба под действием ультрафиолетового света. Но эти же флуорофоры являются более чувствительными к около-ультрафиолетовому излучению, чем к ультрафиолетовому излучению, что приводит к более сильному их флуоресцированию синим. Это позволяет идентифицировать все, на первый взгляд, незаметные стоматологические реставрации (фото 10a и 10b), а также участки чрезмерного скопления композитных цементов и других фиксирующих материалов. Удаление всех излишков цемента крайне важно в ходе ортодонтического лечения, при условии, что используемые цементы являются флуоресцентными.

Фото 10а и 10b. Идентификация композитных реставраций (с и без D-Light Pro).

Идентификация трещин

УФ-свет средней интенсивности, такой как в 405-нм светодиоде D-Light Pro, позволяет идентифицировать участки проксимального кариеса и трещин в структуре зубов и реставраций. Глубокие трещины, которые проникают вглубь дентина, попросту блокируют флуоресценцию (фото 11а), в то время как трещины на поверхности эмали не провоцируют подобного эффекта (фото 11b). Трещины, блокирующие проникновения света, являются непрямым симптомом потенциального наличия вертикального перелома зуба, который требует соответственного лечения. Использование же красной флуоресценции позволяет обнаружить бактерии в структуре глубоких трещин и сделать вывод об их потенциальном инфицировании.

Фото 11а и 11b. Визуализация трещин зубов (с и без D-Light Pro).

В заключение следует отметить, что использование ультрафиолетового светоизлучающего устройства средней интенсивности — например, GC D-Light Pro является перспективной диагностической опцией в повседневной практике врача-стоматолога, учитывая его широкие диагностические качества и чувствительность самого метода. Ведь не все в ротовой полости можно обнаружить лишь с помощью зонда и зеркала.

Автор: Javier Tapia Guadix, DDS, CG Artist

Флуоресцентная краска своими руками

Чтобы самостоятельно сделать краску с флуоресцентным эффектом требуется:

• Прозрачный лак, предназначенный для определенного типа поверхности.
• Флуоресцентный пигмент в порошкообразном виде.
• Растворитель, подходящий для выбранного лака.
• Стеклянная емкость.

В стеклянной емкости пропорционально смешивается одна часть пигмента к четырем частям лака. Для более равномерного распределения пигмента и получения однородной консистенции, в небольших количествах добавляют растворитель. С помощью изменения пропорций можно менять яркость и насыщенность свечения, получать более «ядовитые» или «мягкие» цвета. Полученную краску наносят на поверхность в 3-4 слоя.