Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

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

Для цитирования:

Садырин Е. В., Ёгина Д. В., Васильев А. С., Айзикович С. М. Оценка влияния кариеса в стадии белого пятна на механические свойства эмали и дентина зуба человека // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2022. Т. 22, вып. 3. С. 346-359. DOI: 10.18500/1816-9791-2022-22-3-346-359, EDN: ZTLZZG

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.08.2022
Полный текст:
скачать
(downloads: 1303)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Механика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
517.98
DOI: 
10.18500/1816-9791-2022-22-3-346-359
EDN: 
ZTLZZG

Оценка влияния кариеса в стадии белого пятна на механические свойства эмали и дентина зуба человека

Авторы: 
Садырин Евгений Валерьевич, Донской государственный технический университет
Ёгина Диана Вячеславовна, Ростовский государственный медицинский университет
Васильев Андрей Сергеевич, Донской государственный технический университет
Айзикович Сергей Михайлович, Донской государственный технический университет
Аннотация: 

В настоящей работе ex vivo исследуется влияние раннего кариеса (стадия белого пятна) на механические свойства эмали и дентина зуба человека. Оптическая микроскопия позволила изучить форму области кариеса эмали на продольном подготовленном шлифе моляра человека. Оценка механических свойств каждой из областей, важных с практической точки зрения для стоматолога (патологическая эмаль, дентин в ее окрестности, здоровая эмаль и здоровый дентин в ее окрестности), проведена с использованием наноиндентирования. Дополнительно построены карты механических свойств для участка шлифа зуба, содержащего область патологической эмали, эмаль в ее окрестности, прилегающую дентиноэмалевую границу и дентин в ее окрестности. В ходе анализа результатов индентирования по методу Оливера – Фарра обнаружено снижение значений приведенного модуля Юнга и твердости индентирования как для очага кариеса эмали, так и для прилегающей к данному очагу визуально здоровой эмали, а также дентина в их окрестности, для которого диаграммы «сила внедрения – глубина внедрения» показали нарушение механизма сопротивления нагрузкам. Для описания причин снижения механических свойств тканей использована сканирующая электронная микроскопия патологических областей.

Ключевые слова: 
эмаль
дентин
кариес
механические свойства
твердость
микроструктура
наноиндентирование
сканирующая электронная микроскопия
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 19-19-00444). Эксперименты выполнены в ресурсном центре коллективного пользования научно-образовательного центра «Материалы» ДГТУ. Авторы благодарят профессора М. В. Свэйна и В. А. Ирху за помощь в проведении сканирующей электронной микроскопии и интерпретации данных микрофотографий поверхности.
Список источников: 
  1. Habelitz S., Marshall S. J., Marshall Jr. G. W., Balooch M. Mechanical properties of human dental enamel on the nanometre scale // Archives of Oral Biology. 2001. Vol. 46, iss. 2. P. 173–183. https://doi.org/10.1016/s0003-9969(00)00089-3
  2. He L. H., Fujisawa N., Swain M. W. Elastic modulus and stress-strain response of human enamel by nano-indentation // Biomaterials. 2006. Vol. 27, iss. 24. P. 4388–4398. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.03.045
  3. Микаелян Н. П., Комаров О. C. Биохимия твердых тканей полости рта в норме и при патологии : учеб. пособие. Москва : ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздрава России, 2019. 71 с.
  4. Esian D., Man A., Burlibasa L., Burlibasa M., Perieanu M. V., Bica C. Salivary level of Streptococcus mutans and Lactobacillus spp. related to a high risk of caries disease // Romanian Biotechnological Letters. 2017. Vol. 22, iss. 2. P. 12496–12503.
  5. Al-Shahrani M. Microbiology of dental caries: A literature review // Annals of Medical and Health Sciences Research. 2019. Vol. 9, iss. 4. P. 655–659.
  6. Ritter A. V., Heymann H. O., Swift E. J. Jr., Sturdevant J. R., Wilder A. D. Jr. Clinical evaluation of an all-in-one adhesive in non-carious cervical lesions with different degrees of dentin sclerosis // Operative Dentistry. 2008. Vol. 33, iss. 4. P. 370–378. https://doi.org/10.2341/07-128
  7. Purdell-Lewis D. J., Groeneveld A., Arends J. Hardness tests on sound enamel and artificially demineralized white spot lesions // Caries Research. 1976. Vol. 10, iss. 3. P. 201–215. https://doi.org/10.1159/000260202
  8. Featherstone J. D. B., Ten Cate J. M., Shariati M., Arends J. Comparison of artificial caries-like lesions by quantitative microradiography and microhardness profiles // Caries Research. 1983. Vol. 17, iss. 5. P. 385–391. https://doi.org/10.1159/000260692
  9. Головин Ю. И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках (обзор) // Физика твердого тела. 2008. Т. 50, № 12. С. 2113–2142. EDN: RCRLTN
  10. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // Journal of Materials Research. 1992. Vol. 7, iss. 6. P. 1564–1583. https://doi.org/10.1557/JMR.1992.1564
  11. Angker L., Nockolds C., Swain M. V., Kilpatrick N. Correlating the mechanical properties to the mineral content of carious dentine — a comparative study using an ultra-micro indentation system (UMIS) and SEM-BSE signals // Archives of Oral Biology. 2004. Vol. 49, iss. 5. P. 369–378. https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2003.12.005
  12. Marangos O., Misra A., Spencer P., Bohaty B., Katz J. L. Physico-mechanical properties determination using microscale homotopic measurements: Application to sound and caries-affected primary tooth dentin // Acta Biomaterialia. 2009. Vol. 5, iss. 4. P. 1338–1348. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2008.10.023
  13. Shibata Y., He L. H., Kataoka Y., Miyazaki T., Swain M. V. Micromechanical property recovery of human carious dentin achieved with colloidal nano-b-tricalcium phosphate // Journal of Dental Research. 2008. Vol. 87, iss. 3. P. 233–237. https://doi.org/10.1177/154405910808700315
  14. Huang T. T. Y., He L. H., Darendeliler M. A., Swain M. V. Nano-indentation characterisation of natural carious white spot lesions // Caries Research. 2010. Vol. 44, iss. 2. P. 101–107. https://doi.org/10.1159/000286214
  15. Schwendicke F., Eggers K., Meyer-Lueckel H., Dorfer C., Kovalev A., Gorb S., Paris S. In vitro Induction of residual caries lesions in dentin: comparative mineral loss and nano-hardness analysis // Caries Research. 2015. Vol. 49, iss. 3. P. 259–265. https://doi.org/10.1159/000371897
  16. Bertassoni L. E., Swain M. V. Removal of dentin non-collagenous structures results in the unraveling of microfibril bundles in collagen type I // Connective Tissue Research. 2017. Vol. 58, iss. 5. P. 414–423. https://doi.org/10.1080/03008207.2016.1235566
  17. Cuy J. L., Mann A. B., Livi K. J., Teaford M. F., Weihs T. P. Nanoindentation mapping of the mechanical properties of human molar tooth enamel // Archives of Oral Biology. 2002. Vol. 47, iss. 4. P. 281–291. https://doi.org/10.1016/S0003-9969(02)00006-7
  18. Fong H., Sarikaya M., White S. N., Snead M. L. Nano-mechanical properties profiles across dentin-enamel junction of human incisor teeth // Materials Science and Engineering: C. 1999. Vol. 7, iss. 2. P. 119–128. https://doi.org/10.1016/S0928-4931(99)00133-2
  19. 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. P. 264–272. https://doi.org/10.1016/j.jdent.2008.11.020
  20. Yanagisawa T., Miake Y. High-resolution electron microscopy of enamel-crystal demineralization and remineralization in carious lesions // Journal of Electron Microscopy. 2003. Vol. 52, iss. 6. P. 605–613. https://doi.org/10.1093/jmicro/52.6.605
  21. Yun F., Swain M. V., Chen H., Cairney J., Qu J., Sha G., Li H., Ringer S. P., Han Y., Liu L., Zhang X., Zheng R. Nanoscale pathways for human tooth decay – Central planar defect, organic-rich precipitate and high-angle grain boundary // Biomaterials. 2020. Vol. 235. P. 119748. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119748
  22. Stankoska K., Sarram L., Smith S., Bedran-Russo A. K., Little C. B., Swain M. V., Bertassoni L. E. Immunolocalization and distribution of proteoglycans in carious dentine // Australian Dental Journal. 2016. Vol. 61, iss. 3. P. 288–297. https://doi.org/10.1111/adj.12376
  23. Sadyrin E. V., Kislyakov E. A., Karotkiyan R. V., Yogina D. V., Drogan E. G., Swain M. V., Maksyukov S. Yu., Nikolaev A. L., Aizikovich S. M. Influence of citric acid concentration and etching time on enamel surface roughness of prepared human tooth: in vitro study // Plasticity, Damage and Fracture in Advanced Materials / eds. H. Altenbach, M. Brunig, Z. Kowalewski. Cham : Springer, 2020. P. 135–150. (Advanced Structured Materials, vol. 121). https://doi.org/10.1007/978-3-030-34851-9_8
  24. Sadyrin E. V., Mitrin B. I., Yogina D. V., Swain M. V. Preliminary study of distribution of mechanical properties and mineral density by depth of liquid saturated carious dentine // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 102. Art. 012056. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1029/1/012056
  25. Sadyrin E. V. Correlating the mechanical properties of the mineral density of brown spot lesion in dentine using nanoindentation and X-ray micro-tomography // Advanced Materials Modelling for Mechanical, Medical and Biological Applications / eds. H. Altenbach, V. A. Eremeyev, A. Galybin, A. Vasiliev. Cham : Springer, 2022. P. 389–398. (Advanced Structured Materials, vol.155). https://doi.org/10.1007/978-3-030-81705-3_21
Поступила в редакцию: 
21.04.2022
Принята к публикации: 
28.05.2022
Опубликована: 
31.08.2022
  • 1470 просмотров