Определение физико-механических свойств плащевого дентина методом наноиндентации

Цель исследования —определение физико-механических показателей области дентино-эмалевой границы (ДЭГ) с помощью метода наноиндентации.

Материал и методы. Исследованы премоляры, удаленные по медицинским показаниям. Перед приготовлением образцов удаленные зубы выдерживали в дистиллированной воде в холодильнике. Для приготовления образцов зубы распиливали алмазной пилой в продольном направлении на две половины под постоянным водяным охлаждением и при низкой скорости вращения инструмента (150 об/мин). Каждую половину зуба монтировали самотвердеющей пластмассой в блок, соблюдая горизонтальность рабочей поверхности зуба. Поверхность зуба в блоке шлифовали последовательно абразивной бумагой разной степени абразивности, а затем полировали полировочной пастой, полировочными дисками и головками до зеркального блеска.

Измерения физико-механических характеристик твердых тканей зуба проводили на нанотвердомере NANO HardnessTester при комнатной температуре в испытательной лаборатории функциональных поверхностей НИТУ МИСиС. По значениям глубины наноиндентации определяли модуль упругости областей эмали, дентина и области ДЭГ, включающей плащевой дентин. Поверхностную твердость определяли при нагрузках на индентор от 5 до 40 мН и скорости нагружения 30 мН/мин, максимальная глубина пенетрации индентора составляла 400 нм. Между точками индентации выдерживали расстояние 30 мкм. Измерения проводили по линии, берущей начало от жевательной поверхности эмали и продолжающейся в направлении, перпендикулярном ДЭГ к дентину. Измерения по указанной линии делали не менее трех раз, проводя повторную индентацию на тех же участках испытуемого образца зуба.

Результаты. Глубина пенетрации на наноиндентор оказалась наибольшей в области ДЭГ (1,4 нм). В области эмали, находящейся приблизительно в середине между ДЭГ и жевательной поверхностью, этот показатель в два раза меньше (0,7 нм), а самые низкие значения глубины вдавливания индентора—на жевательной поверхности эмали (0,6 нм). Твердость эмали (6,52±1,12 ГПа) значительно выше по сравнению с твердостью дентина (3,5—3,8 ГПа). Область ДЭГ более деформируемая, чем поверхностный слой эмали, и, соответственно, показатель твердости в этой области снижается до величины 0,6—2,9 ГПа. При этом в испытаниях на наноинденторе определенные показатели модуля упругости структурных областей образца зуба также наибольшие у эмали — 74—85 ГПа, значения модуля упругости дентина — 40—50 ГПа, наименьшие значения установлены для области ДЭГ — от 20 до 25 ГПа. Графические зависимости показателей твердости и модуля упругости от расстояния точки измерения позволяют дать оценку ширины плащевого дентина, которая составляет 50—70 мкм.

Вывод. Твердость эмали является наибольшей на жевательной поверхности и уменьшается по направлению к дентино-эмалевой границе. Твердость области дентино-эмалевой границы, включающей плащевой дентин, имеет наименьшее значение. Среднее значение показателей модуля упругости для эмали составляет 67±4 ГПа, для дентина — 23±1 ГПа и для плащевого дентина дентино-эмалевой границы — 16 ГПа. Величина нагрузки оказывает значительное влияние на показатели твердости эмали, дентина и дентино-эмалевой границы, при этом значения глубины вдавливания индентора соответственно повышались от 5 до 400 мн. Метод наноиндентации позволяет установить основные физико-механические показатели в области дентино-эмалевой границы и плащевого дентина.