Effect of microstructure upon elastic behaviour of human tooth enamel

Tooth enamel is the stiffest tissue in the human body with a well-organized microstructure. Developmental diseases, such as enamel hypomineralisation, have been reported to cause marked reduction in the elastic modulus of enamel and consequently impair dental function. We produce evidence, using site-specific transmission electron microscopy (TEM), of difference in microstructure between sound and hypomineralised enamel. Built upon that, we develop a mechanical model to explore the relationship of the elastic modulus of the mineral-protein composite structure of enamel with the thickness of protein layers and the direction of mechanical loading. We conclude that when subject to complex mechanical loading conditions, sound enamel exhibits consistently high stiffness, which is essential for dental function. A marked decrease in stiffness of hypomineralised enamel is caused primarily by an increase in the thickness of protein layers between apatite crystals and to a lesser extent by an increase in the effective crystal orientation angle. © 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

COMMUNITY KNOWLEDGE, ATTITUDE AND PRACTICES (KAP) ON FLUOROSIS AND ITS MITIGATION IN ENDEMIC AREAS OF ETHIOPIA

Optimum fluoride intake plays an essential role in the prevention of dental caries while fluoride consumption above recommended level interferes with the normal formation of tooth enamel and bones and may increase risk of dental and skeletal fluorosis. The knowledge and practices of endemic communities on etiology of fluorosis will help in its mitigation and prevention. The objective of this study was to investigate the knowledge, attitude and practices of endemic community on fluoride contamination, fluorosis and prevention practices in order to devise coordinated and targeted prevention mechanisms. Focus group discussions (FGD) and key-informant interview were conducted in three dietary areas to collect knowledge, attitude and practices (KAP) of the endemic community in July 2013.The results indicated that health consequences of fluoride contaminated water are fairly understood. None of the discussants mentioned the word “fluoride”. The knowledge and perception of the community on fluoride ingestion is poor. Health extension workers (HEWs) did not teach about fluoride and related health consequences. Dental fluorosis was reported to start at early ages and not commonly perceived as a major problem. However, adolescents worried and felt that they might be singled out when going to other areas. Older people have a skeletal fluorosis, which interferes with their day to day activities. In severely affected people, the teeth were weak and fragile and thus create difficulty in chewing hard foods like unfermented dry flat bread, sugar cane and toasted grains. People prefer rain water rather than water from borehole because of the inconvenient taste of the latter. The endemic communities have no sufficient knowledge and skills on potential sources of fluoride intake, the debilitating effect of high fluoride ingestion, and preventive and mitigatory measures to reduce fluoride intake. The effect of fluoride contamination and mitigatory methods should get sufficient attention by the community, health workers and concerned governmental bodies. The trend of harvesting and using rain water should be encouraged as it reduces fluoride intake. Future studies should focus on information communication on possible fluoride risks, intervention and evaluation studies on defluoridation, rain water harvesting and mitigatory techniques.

Isotopic records of terrestrial ice age environments in mammoth bioapatite

Palaeoenvironments of the latter half of the Weichselian ice age and the transition to the Holocene, from ca. 52 to 4 ka, were investigated using isotopic analysis of oxygen, carbon and strontium in mammal skeletal apatite. The study material consisted predominantly of subfossil bones and teeth of the woolly mammoth (Mammuthus primigenius Blumenbach), collected from Europe and Wrangel Island, northeastern Siberia. All samples have been radiocarbon dated, and their ages range from >52 ka to 4 ka. Altogether, 100 specimens were sampled for the isotopic work. In Europe, the studies focused on the glacial palaeoclimate and habitat palaeoecology. To minimise the influence of possible diagenetic effects, the palaeoclimatological and ecological reconstructions were based on the enamel samples only. The results of the oxygen isotope analysis of mammoth enamel phosphate from Finland and adjacent nortwestern Russia, Estonia, Latvia, Lithuania, Poland, Denmark and Sweden provide the first estimate of oxygen isotope values in glacial precipitation in northern Europe. The glacial precipitation oxygen isotope values range from ca. -9.2±1.5 in western Denmark to -15.3 in Kirillov, northwestern Russia. These values are 0.6-4.1 lower than those in present-day precipitation, with the largest changes recorded in the currently marine influenced southern Sweden and the Baltic region. The new enamel-derived oxygen isotope data from this study, combined with oxygen isotope records from earlier investigations on mammoth tooth enamel and palaeogroundwaters, facilitate a reconstruction of the spatial patterns of the oxygen isotope values of precipitation and palaeotemperatures over much of Europe. The reconstructed geographic pattern of oxygen isotope levels in precipitation during 52-24 ka reflects the progressive isotopic depletion of air masses moving northeast, consistent with a westerly source of moisture for the entire region, and a circulation pattern similar to that of the present-day. The application of regionally varied δ/T-slopes, estimated from palaeogroundwater data and modern spatial correlations, yield reasonable estimates of glacial surface temperatures in Europe and imply 2-9°C lower long-term mean annual surface temperatures during the glacial period. The isotopic composition of carbon in the enamel samples indicates a pure C3 diet for the European mammoths, in agreement with previous investigations of mammoth ecology. A faint geographical gradient in the carbon isotope values of enamel is discernible, with more negative values in the northeast. The spatial trend is consistent with the climatic implications of the enamel oxygen isotope data, but may also suggest regional differences in habitat openness. The palaeogeographical changes caused by the eustatic rise of global sea level at the end of the Weichselian ice age was investigated on Wrangel Island, using the strontium isotope (Sr-87/Sr-86) ratios in the skeletal apatite of the local mammoth fauna. The diagenetic evaluations suggest good preservation of the original Sr isotope ratios, even in the bone specimens included in the study material. To estimate present-day environmental Sr isotope values on Wrangel Island, bioapatite samples from modern reindeer and muskoxen, as well as surface waters from rivers and ice wedges were analysed. A significant shift towards more radiogenic bioapatite Sr isotope ratios, from 0.71218 ± 0.00103 to 0.71491 ± 0.00138, marks the beginning of the Holocene. This implies a change in the migration patterns of the mammals, ultimately reflecting the inundation of the mainland connection and isolation of the population. The bioapatite Sr isotope data supports published coastline reconstructions placing the time of separation from the mainland to ca. 10-10.5 ka ago. The shift towards more radiogenic Sr isotope values in mid-Holocene subfossil remains after 8 ka ago reflects the rapid rise of the sea level from 10 to 8 ka, resulting in a considerable reduction of the accessible range area on the early Wrangel Island.

A method for age determination of dolphins.

The use of growth layers in teeth as an indicator of age in odnotocetes and pinnipeds was suggested by Laws (1954) and since then the method has been used extensively in both marine and non-marine mammals. Dentinal growth layers are groups (growth layer groups) of repetitive alternating bands which in cross-section are similar to growth rings in trees. The most commonly used methods for counting growth layer groups (GLGs) are by undecalcified longitudinal thin sections (150 um) or decalcified and stained thin sections (10-30 um). In longitudinal sections viewed with light microscopy, GLGs appear as opaque and translucent cones nestled one inside another, with the oldest dentine Iying adjacent to the enamel, and the newest layer borderinq the pulp cavity.

Aplicação da técnica de difração de raios X usando luz síncroton para caracterização de esmalte dentário humano flluorótico e de controle

Com a introdução do flúor como o principal agente anticariogênico e, talvez, um aumento do flúor na nossa cadeia alimentar, a fluorose dentária tornou-se um problema mundial. Os mecanismos que conduzem à formação do esmalte fluorótico são desconhecidos, mas devem envolver modificações nas reações físico-químicas básicas de desmineralização e remineralização do esmalte dentário. O aumento daquantidade de flúor no cristal apatita resulta no aumento dos parâmetros de rede. O objetivo deste trabalho é caracterizar o esmalte dentário humano saudável e fluorótico usando difração de raios X com luz síncrotron. Todos os perfis de espalhamento foram medidos na linha de difração de raios X (XRD1) do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, Campinas SP. Os experimentos foram realizados usando amostras em pó e em lâminas polidas. As amostras em pó foram analisadas a fim de obter a caracterização do esmalte dentário saudável. As lâminas foram analisadas em áreas do esmalte específicas identificadas como fluoróticas. Todos os perfis foram comparados com amostras de esmalte de controle e também com a literatura. A evidente similaridade entre os perfis de difração mostraram a analogia entre as estruturas do esmalte dentário e a hidroxiapatita padrão. Fica evidente que os perfis de difração do esmalte dentário das amostras em lâmina são diferentes daqueles obtidos para o esmalte em pó. As diferenças encontradas incluem variação na cristalinidade e orientação preferencial. Os valores encontrados para as distâncias interplanares para o esmalte de controle e fluorótico das amostras em lâmina não apresentaram diferenças estatisticamente significativas. Isto pode ser explicado pelo fato que a hidroxiapatita e a fluoropatita formam cristais com a mesma estrutura hexagonal, mesmo grupo de simetria e têm parâmetros de rede muito próximos, os quais a habilidade do sistema não foi suficiente para resolver. Finalmente, este trabalho mostra que a difração de raios X usando radiação síncrotron é uma técnica poderosa para o estudo da cristalografia e microestrutura do esmalte dentário e, ainda, pode ser igualmente aplicada no estudo de outros tecidos biológicos duros e de biomateriais sintéticos.

Avaliação dos métodos para análise da microinfiltração marginal em restaurações de resina composta classe V in vitro

O objetivo deste estudo foi comparar os resultados da microinfiltração marginal obtidos por diferentes meios de aquisição de imagens e métodos de mensuração da penetração de prata em restaurações de resina composta classe V, in vitro. Dezoito pré-molares humanos hígidos, recém extraídos, foram divididos em três grupos, de acordo com o tipo de instrumento para preparação cavitária utilizado. Grupo 1: ponta diamantada número 3100, em alta rotação. Grupo 2: broca carbide número 330, em alta rotação. Grupo 3: ponta CVDentus código 82137, em aparelho de ultrassom. Foram realizados preparos cavitários padronizados (3x4x2mm) classe V nas faces vestibular e lingual de todos os dentes, com margens oclusais em esmalte e cervicais em dentina/cemento. As cavidades foram restauradas com o sistema adesivo Solobond M (VOCO) e resina composta Grandio (VOCO), a qual foi inserida e fotoativada em três incrementos. Os corpos de prova ficaram imersos em água destilada por 24h a 37oC; receberam acabamento e polimento com discos SofLex (3M) e foram novamente armazenados em água destilada, por sete dias. Posteriormente, as superfícies dentárias foram coberta com duas camadas de esmalte para unhas vermelho, exceto as áreas adjacentes às restaurações. Os espécimes ficaram imersos em solução aquosa de nitrato de prata a 50% por 24h e em solução fotorreveladora por 2h e foram seccionados no sentido vestíbulo-lingual, passando pelo centro das restaurações, com disco diamantado em baixa rotação. As amostras foram polidas em politriz horizontal e analisadas por diferentes métodos. À extensão da microinfiltração foi atribuído escores de 0 a 3 através de análises por meio de estereomicroscópio tradicional e com leds e microscópio ótico. As imagens obtidas na lupa com leds e no microscópio ótico tiveram as áreas infiltradas medidas através do software AxioVision. O teste χ2 de McNemar-Bowker revelou concordância estatística entre estereomicroscópio tradicional e o com leds (p=0,809) durante análises semiquantitativas. Porém, houve diferenças significantes entre microscópio ótico e estereomicroscópios (p<0,001). Houve boa correlação entre análises semiquantitativas e quantitativas de acordo com o teste de Spearmann (p<0,001). O teste de Kruskall-Wallis não revelou diferenças estatisticamente significantes (p=0,174) entre os grupos experimentais na análise quantitativa por microscópio ótico, em esmalte. Ao contrário do que se observa com a mesma em lupa (p<0,001). Conclui-se que o método de atribuição de escores comumente aplicado com a lupa nos estudos da microinfiltração marginal é uma opção confiável para análise da microinfiltração.

Efetividade da aplicação semestral de verniz fluoretado no controle da cárie dentária em pré-escolares: resultados após 12 meses de acompanhamento

O presente estudo teve como objetivos avaliar se a aplicação de verniz fluoretado com periodicidade semestral em crianças pré-escolares reduz o número de crianças com lesões de cárie em dentina na dentição decídua, diminui a incidência de lesões de cárie em esmalte e dentina, está inversamente associado à ocorrência de dor e abscesso dentário e produz quaisquer efeitos adversos. A população de estudo consistiu de 200 crianças na faixa etária de 12 a 48 meses, recrutadas em uma unidade de saúde pública da cidade do Rio de Janeiro, as quais foram alocadas aleatoriamente nos grupos teste (verniz fluoretado Duraphat) e controle (verniz placebo). Para o registro da incidência de cárie, as crianças foram examinadas na linha de base e a cada seis meses, durante um ano, por dois odontopediatras previamente treinados e calibrados (Kappa=0,85). A ocorrência de dor, abscesso e efeitos adversos foi verificada a partir de entrevistas com os responsáveis. Os participantes, os seus responsáveis, os operadores e os examinadores desconheciam a qual grupo cada criança pertencia. No final do período de acompanhamento, 71 crianças do grupo teste e 77 do grupo controle foram avaliadas. Constatou-se que, nos grupos teste e controle, o número de crianças com novas lesões de cárie em dentina foi igual a 13 e 20 (teste Qui-quadrado, p=0,34) e que a média do incremento de cárie considerando apenas lesões em dentina (c3eos) foi de 1,1(dp=3,4) e de 1,4(dp=2,8), respectivamente (teste de Mann-Whitney, p=0,29). Uma criança apresentou dor de dente e abscesso dentário e outras duas crianças apresentaram apenas dor de dente. Todas pertenciam ao grupo teste. Com relação aos efeitos adversos, encontrou-se que uma criança pertencente ao grupo controle relatou ardência na cavidade bucal após a aplicação do placebo e que o responsável por um participante do grupo teste sentiu-se incomodado com a coloração amarelada dos dentes da criança após a aplicação do verniz fluoretado. Concluiu-se que a aplicação de verniz fluoretado com periodicidade semestral em crianças pré-escolares é segura e parece contribuir para o controle da progressão de cárie. Contudo, é necessário um período de acompanhamento mais longo para se obter evidência conclusiva a respeito da efetividade dessa intervenção. Não houve associação entre a ocorrência de dor e abscesso dentário e o uso profissional do verniz fluoretado.

Análise do potencial de desmineralização de diferentes tipos de clareadores de uso clínico para dentes vitalizados, por meio da técnica de fluorescência de raios X

O clareamento dentário tem se tornado um dos procedimentos mais comuns na odontologia, mas esse dado causa preocupações, pois essa técnica apresenta efeitos adversos, como: sensibilidade dentária, alterações das propriedades mecânicas dos tecidos dentários, aumento da rugosidade do esmalte e alteração do conteúdo de cálcio e fósforo do dente, porém todos esses fatores ainda não são totalmente fundamentados da literatura odontológica, principalmente a relação da técnica com a desmineralização dentária. O objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial de desmineralização de alguns géis clareadores de uso clínico para dentes vitais, após cinco aplicações em esmalte dental humano, usando a técnica de Fluorescência de Raios X. Foram obtidos 20 dentes anteriores humanos, tendo as suas raízes seccionadas e incluídos em resina epóxi, com auxílio de uma matriz especial. Para análise, os dentes foram divididos em quatro grupos (5 dentes por grupo). Grupo 1: clareamento pelo HP Maxx, peróxido de hidrogênio 35% manipulado e dosado manualmente; grupo 2: clareamento com HP Blue, peróxido de hidrogênio 35% com cálcio, pré-dosado e manipulado com seringa de automistura; grupo 3: clareamento com Ultraboost, peróxido de hidrogênio 38%, pré-dosado e manipulado com seringa de automistura e grupo 4: clareamento com Total Blanc 35, peróxido de hidrogênio 35%, pré-dosado e manipulado com seringa de automistura. Cada dente foi avaliado em 6 sítios antes do clareamento e ao final de cada sessão. Entre as sessões os elementos eram mantidos em água ultrapura. Os géis clareadores também tiveram seu pH analisado a cada 5 minutos durante 60 minutos. Estatisticamente, nenhum dos agentes clareadores alterou significantemente o conteúdo mineral do esmalte dental humano e também não houve diferenças estatísticas entre os grupos. Concluiu-se que, mesmo com as limitações do estudo, os clareadores testados não são capazes de desmineralizar o esmalte dental humano e não diferem estatisticamente entre si.

Restauração directa de classes II em pré-molares com compósitos

Tese de Doutoramento apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Doutor em em Biotecnologia e Saúde, Epidemiologia e Saúde Pública.

Influência da espessura do substrato dental sobre a eficácia clareadora e citotoxicidade de diferentes protocolos de clareamento

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparaison de la force d'adhésion de deux types de résines de collage appliquées sur des surfaces métalliques traitées de différentes façons : une étude in vitro

L’objectif de cette étude était d’évaluer et de comparer la force d’adhésion de deux résines de collage: le ClearfilTM Esthetic Cement & DC Bond Kit (C) et le RelyXTM Unicem (R), sur trois adhérents différents : une surface d’émail, un alliage de métaux non précieux (Np) et un alliage de métaux semi-précieux (Sp). La surface des échantillons des alliages métalliques a subi différents traitements de surface. Sur l’émail (n=15) ainsi que sur les plaquettes d’alliages Np et Sp (n=15), des cylindres de résine étaient appliqués et polymérisés. Suite au processus de collage, les échantillons ont été incubés à 37°C pendant 24 heures, puis ont subi 500 cycles de thermocyclage. Des tests de cisaillement ont été effectués, suivi par l’analyse de la surface des échantillons au microscope à balayage électronique. Une comparaison de type T-test et des comparaisons multiples post hoc, ont été effectuées pour l’analyse statistique (p 0,05). Sur l’émail, les résultats ont démontré que la résine C présentait une force d'adhésion moyenne statistiquement supérieure (33,97±17,18 MPa) à la résine R (10,48±11,23 MPa) (p 0,05). Le type d’alliage utilisé n’influençait pas la force d’adhésion, et ce, peu importe le type de résine de collage (p>0,05). Pour le groupe Sp, la résine C a démontré une adhésion statistiquement supérieure à la résine R, et ce, pour tous les traitements de surface (p 0,05). En conclusion, la résine C a démontré des résultats d’adhésion significativement supérieurs à la résine R sur l’émail ainsi que sur presque toutes les surfaces traitées des alliages de métaux.

Effect of different bleaching systems on the ultrastructure of bovine dentin

The aim of this study was to evaluate in vitro the effect of different in-office bleaching systems on the surface morphology of bovine dentin. Thirty tooth fragments measuring 4 x 4mm, containing enamel and dentin, were obtained from the crowns of extracted bovine incisors. Samples were subjected to simulated intracoronal bleaching techniques using conventional (Opalescence Endo (R) and Whiteness Super Endo (R)) and light-activated systems (Opalescence Xtra (R) and Whiteness HP Maxx (R)). Controls were treated with either sodium perborate mixed with 10% hydrogen peroxide or no bleaching agent. The samples were observed under SEM and the recorded images were evaluated for topographic alterations. The ultrastructural alterations of dentin observed in this study varied greatly between groups according to the products used. Higher pH products (Whiteness HP Maxx (R) and Opalescence Xtra (R)) associated with in-office techniques yielded better maintenance of dentin ultrastructure. Apparently, both low pH and hydrogen peroxide oxidation play a role in altering the ultrastructure of dentin during internal dental bleaching. The use of alkaline products with reduced time of application (in-office techniques) may decrease such morphological alterations.

Influence of water flow rate on shear bond strength of resin composite to Er : YAG cavity preparation

Purpose: To evaluate in vitro the influence of water flow rate on shear bond strength of a resin composite to enamel and dentin after Er:YAG cavity preparation. Methods: Ten bovine incisors were selected and roots removed. Crowns were sectioned in four pieces, resulting in 40 samples that were individually embedded in polyester resin (n=10), and ground to plane the enamel and expose the dentin. The bonding site was delimited and samples were randomly assigned according to cavity preparation: (1) Er:YAG/1.0 mL/minute; (2) Er:YAG/1.5 mL/minute; (3) Er:YAG/2.0 mL/minute and (4) High speed handpiece/bur (control group). Samples were fixed to a metallic device, where composite resin cylinders were prepared. Subsequently, they were stored for 24 hours and subjected to a shear bond strength test (500N at 0.5 mm/minute). Results: Means (MPa) were: enamel: 1: 12.8; 2: 16.8; 3: 17.5; 4: 36.0 and Dentin: 1: 13.6; 2: 18.7; 3: 12.1; 4: 21.3. Data were submitted to ANOVA and Tukey`s test. Adhesion to enamel was more efficient than for dentin. The cavities prepared with conventional bur (control) presented higher statistically significant bond strength values (P<0.05) than for Er:YAG laser for both enamel and dentin. No significant differences were observed between water flow rates employed during enamel ablation. For dentin, the shear bond strength of 2.0 mL/minute water flow rate was lower than for 1.5 mL/minute and 1.0 mL/minute rates. The Er:YAG laser adversely affected shear bond strength of resin composite to both enamel and dentin, regardless of the water flow rate used.

Effect of different adhesive systems on microleakage in class II composite resin restorations

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synchrotron microComputed tomography of the mature bovine dentinoenamel junction

The mature dentinoenamel junction (DEJ) is viewed by some investigators and the current authors, not as a fossilized, sharp transition between enamel and dentin, but as a relatively broad structural transition zone including the mantle dentin and the inner aprismatic enamel. In this study, the DEJ structure in bovine incisors was studied with synchrotron microComputed Tomography (microCT) using small cubes cut parallel to the tooth surface. The reconstructions revealed a zone of highly variable punctate contrast between bulk dentin and enamel; the mean linear attenuation coefficients and their standard deviations demonstrated that this zone averaged less mineral than dentin or enamel but had more highly variable structure than either. The region with the punctuate contrast is, therefore, the mantle dentin. The thickness of the mantle dentin seen in a typical data set was about 30 mu m, and the mantle dentin-enamel interface deviated +/- 15 mu m from the average plane over a distance of 520 mu m. In the highest resolution data (similar to 1.5 mu m isotropic voxels, volume elements), tubules in the dentin could be discerned in the vicinity of the DEJ. Contrast sensitivity was high enough to detect differences in mineral content between near-surface and near-DEJ volumes of the enamel. Reconstructions before and after two cubes were compressed to failure revealed cracks formed only in the enamel and did not propagate across the mantle dentin, regardless of whether loading was parallel to or perpendicular to the DEJ. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.