Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)

Для цитирования:

Sadyrin E. V., Nikolaev A. L., Zabiyaka I. Y., Volkov S. S. Characterization of properties for modern dental materials and bordering tissues. Part 2. Microgeometrical properties [Садырин Е. В., Николаев А. Л., Забияка И. Ю., Волков С. С. Характеризация свойств современных стоматологических материалов и тканей в их окрестности. Часть 2. Микрогеометрические свойства] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2026. Т. 26, вып. 1. С. 81-90. DOI: 10.18500/1816-9791-2026-26-1-81-90, EDN: ONOUJV

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
02.03.2026
Полный текст:
скачать
(downloads: 8)
Язык публикации: 
английский
Рубрика: 
Механика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
531.7
DOI: 
10.18500/1816-9791-2026-26-1-81-90
EDN: 
ONOUJV

Characterization of properties for modern dental materials and bordering tissues. Part 2. Microgeometrical properties
[Характеризация свойств современных стоматологических материалов и тканей в их окрестности. Часть 2. Микрогеометрические свойства]

Авторы: 
Садырин Евгений Валерьевич, Донской государственный технический университет
Николаев Андрей Леонидович, Донской государственный технический университет
Забияка Игорь Юрьевич, Донской государственный технический университет
Волков Сергей Сергеевич, Донской государственный технический университет
Аннотация: 

На сегодняшний день к стоматологическим материалам выдвигается ряд требований, связанных с необходимостью выдерживать высокую нагрузку при пережевывании пищи, при этом формируя прочную границу раздела с окружающей биологической тканью. Исследование микрогеометрических свойств современных материалов, используемых для лечения кариеса, позволяет сделать вывод о том, насколько они способны эффективно имитировать ткань зуба и формировать интерфейс, лишённый разного рода микродефектов. В настоящей работе для данной цели проведено ex vivo исследование поверхностей шлифов пломб из композитного материала и стеклоиономерного цемента, а также эмали после полимерной инфильтрации и тканей в их окрестности с использованием атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии. Полученные значения параметров шероховатости для областей после стоматологического вмешательства сравнивались со значениями для здоровых тканей, для оценки статистически значимых различий между средними значениями изучаемых характеристик использовался однофакторный дисперсионный анализ. Результаты измерений позволили сделать вывод об успешности проникновения полимерного инфильтранта в ткани зуба, при этом в случае клинической необходимости пломбирования композитный материал оказался предпочтительнее, чем стеклоиономерный цемент.

Ключевые слова: 
эмаль
дентин
композитный материал
стеклоиономерный цемент
полимерный инфильтрант
атомно-силовая микроскопия
микроструктура
шероховатость
Благодарности: 
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-29-00829, https://rscf.ru/project/25-29-00829/). Авторы благодарят С. Ю. Максюкова за помощь в проведении ex vivo установки пломб на образцах. Атомно-силовая и сканирующая электронная микроскопия выполнены на оборудовании Ресурсного центра коллективного пользования НОЦ «Материалы» Донского государственного технического университета (РЦКП ДГТУ).
Список источников: 
  1. Jevdjevic M., Listl S. Economic impacts of oral diseases in 2019-data for 194 countries. Database, Heidelberg Open Research Data (heiDATA)[accessed 2025 May 6], 2022. DOI: https://doi.org/10.11588/data/JGJKK0
  2. Sadyrin E., Swain M., Mitrin B., Rzhepakovsky I., Nikolaev A., Irkha V., Yogina D., Lyanguzov N., Maksyukov S., Aizikovich S. Characterization of enamel and dentine about a white spot lesion: Mechanical properties, mineral density, microstructure and molecular composition. Nanomaterials, 2020, vol. 10, iss. 9, art. 1889. DOI: https://doi.org/10.3390/nano10091889
  3. Xue J., Li W., Swain M. V. In vitro demineralization of human enamel natural and abraded surfaces: A micromechanical and SEM investigation. Journal of Dentistry, 2009, vol. 37, iss. 4, pp. 264–272. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jdent.2008.11.020
  4. Zavgorodniy A. V., Rohanizadeh R., Swain M. V. Ultrastructure of dentine carious lesions. Archives of Oral Biology, 2008, vol. 53, iss. 2, pp. 124–132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2007.08.007
  5. Shi B., Niu J., Zhou X., Dong X. Quantitative assessment methods of early enamel caries with optical coherence tomography: A review. Applied Sciences, 2022, vol. 12, iss. 17, art. 8780. DOI: https://doi.org/10.3390/app12178780
  6. Kiesow A., Morawietz M., Gruner J., Gierth S., Berthold L., Schneiderman E., St John S. High-resolution characterization of enamel remineralization using time-of-flight secondary ion mass spectrometry and electron microscopy. Caries Research, 2024, vol. 58, iss. 4, pp. 407–420. DOI: https://doi.org/10.1159/000535979
  7. Besnard C., Marie A., Buček P., Sasidharan S., Harper R. A., Marathe S., Wanelik K., Landini G., Shelton R. M., Korsunsky A. M. Hierarchical 2D to 3D micro/nano-histology of human dental caries lesions using light, X-ray and electron microscopy. Materials & Design, 2022, vol. 220, art. 110829. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.110829
  8. Sadyrin E. V., Yogina D. V., Vasiliev A. S., Aizikovich S. M. Evaluation of the influence of white spot lesion on the mechanical properties of human tooth enamel and dentine. Izvestiya of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Informatics, 2022, vol. 22, iss. 3, pp. 346–359 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2022-22-3-346-359, EDN: ZTLZZQ
  9. Sadyrin E. V. Correlating the mechanical properties to the mineral density of brown spot lesion in dentine using nanoindentation and X-ray micro-tomography. In: Altenbach H., Eremeyev V. A., Galybin A., Vasiliev A. (eds.) Advanced Materials Modelling for Mechanical, Medical and Biological Applications. Advanced Structured Materials, vol. 155. Cham, Springer, 2022, pp. 389–398. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-81705-3_21
  10. Zuluaga-Morales J. S., Bolaños-Carmona M. V., Cifuentes-Jim´enez C. C., Álvarez-Lloret P. Chemical, microstructural and morphological characterisation of dentine caries simulation by pH-cycling. Minerals, 2021, vol. 12, iss. 1, art. 5. DOI: https://doi.org/10.3390/min12010005
  11. Coradin T., Porporatti A. L., Bosco J. Assessing in vitro remineralization of primary artificial caries: A systematic review of multi-techniques characterization approaches. Dentistry Review, 2023, vol. 3, iss. 4, art. 100073. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dentre.2023.100073
  12. Kakaboura A., Fragouli M., Rahiotis C., Silikas N. Evaluation of surface characteristics of dental composites using profilometry, scanning electron, atomic force microscopy and gloss-meter. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 2007, vol. 18, iss. 1, pp. 155–163. DOI: https://doi.org/10.1007/s10856-006-0675-8
  13. Guler S., Unal M. The evaluation of color and surface roughness changes in resin based restorative materials with different contents after waiting in various liquids: An SEM and AFM study. Microscopy Research and Technique, 2018, vol. 81, iss. 12, pp. 1422–1433. DOI: https://doi.org/10.1002/jemt.23104
  14. Rodríguez-Vilchis L. E., Contreras-Bulnes R., Olea-Mejía O. F., Sánchez-Flores I., Centeno-Pedraza C. Morphological and structural changes on human dental enamel after Er: YAG laser irradiation: AFM, SEM, and EDS evaluation. Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery, 2011, vol. 29, iss. 7, pp. 493–500. DOI: https://doi.org/10.1089/pho.2010.2925
  15. Xie D., Brantley W. A., Culbertson B. M., Wang G. Mechanical properties and microstructures of glass-ionomer cements. Dental Materials, 2000, vol. 16, iss. 2, pp. 129–138. DOI: https://doi.org/10.1016/s0109-5641(99)00093-7
  16. Kheur M., Kantharia N., Iakha T., Kheur S., Husain N. A. H., Özcan M. Evaluation of mechanical and adhesion properties of glass ionomer cement incorporating nano-sized hydroxyapatite particles. Odontology, 2020, vol. 108, iss. 1, pp. 66–73. DOI: https://doi.org/10.1007/s10266-019-00427-5
  17. Shahmoradi M., Wan B., Zhang Z., Swain M., Li Q. Mechanical failure of posterior teeth due to caries and occlusal wear-A modelling study. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2022, vol. 125, art. 104942. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2021.104942
  18. Yilmaz E. D., Schneider G. A., Swain M. V. Influence of structural hierarchy on the fracture behaviour of tooth enamel. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2015, vol. 373, iss. 2038, art. 20140130. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0130
  19. Li Y., Shao B., Liu Z. Adhesive damage of class V restorations under shrinkage stress and occlusal forces using cohesive zone modeling. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2025, vol. 163, art. 106880. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2024.106880
  20. Sadyrin E. V., Yogina D. V., Swain M. V., Maksyukov S. Yu., Vasiliev A. S. Efficacy of dental materials in terms of apparent mineral density restoration: Composite resin, glass ionomer cement and infiltrant. Composites Part C: Open Access, 2021, vol. 6, art. 100192. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2021.100192
  21. Sadyrin E. V. Influence of a polymeric infiltrant on the density of enamel white spot lesions. Izvestiya of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Informatics, 2023, vol. 23, iss. 1, pp. 83-94 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2023-23-1-83-94, EDN: MMVQYM
  22. De Caluwé T., Vercruysse C. W. J., Fraeyman S., Verbeeck R. M. H. The influence of particle size and fluorine content of aluminosilicate glass on the glass ionomer cement properties. Dental Materials, 2014, vol. 30, iss. 9, pp. 1029–1038. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2014.003
  23. Moheet I. A., Luddin N., Ab Rahman I., Kannan T. P., Abd Ghani N. R. N., Masudi S. M. Modifications of glass ionomer cement powder by addition of recently fabricated nano-fillers and their effect on the properties: A review. European Journal of Dentistry, 2019, vol. 13, iss. 3, pp. 470-477. DOI: https://doi.org/10.1055/s-0039-1693524
  24. Al-Halabi M., Salami A., Alnuaimi E., Kowash M., Hussein I. Assessment of paediatric dental guidelines and caries management alternatives in the post COVID-19 period. A critical review and clinical recommendations. European Archives of Paediatric Dentistry, 2020, vol. 21, pp. 543–556. DOI: https://doi.org/10.1007/s40368-020-00547-5
  25. Slayton R. L., Urquhart O., Araujo M. W. B., Fontana M., Guzmán-Armstrong S., Nascimento M. M., Novy B. B., Tinanoff N., Weyant R. J., Wolff M. S., Young D. A., Zero D. T., Tampi M. P., Pilcher L., Banfield L., Carrasco-Labra A. Evidence-based clinical practice guideline on nonrestorative treatments for carious lesions: A report from the American Dental Association. The Journal of the American Dental Association, 2018, vol. 149, iss. 10, pp. 837–849. DOI: https://doi.org/10.1016/j.adaj.2018.07.002
Поступила в редакцию: 
19.02.2025
Принята к публикации: 
18.06.2025
Опубликована: 
02.03.2026
  • 50 просмотров