Medidas de microdureza no dente e no osso alveolar em modelos de doenças bucais de roedores
Summary
A microdureza é uma propriedade mecânica e um parâmetro informativo para avaliar a fisiopatologia do tecido duro. Aqui, demonstramos um protocolo padronizado (preparação de amostras, polimento, superfície plana e locais de indentação) para análise de microdureza em dente e osso alveolar em modelos de doença bucal de roedores, ou seja, fluorose dentária e reabsorção óssea periodontal induzida por ligadura.
Abstract
A propriedade mecânica, microdureza, é avaliada no esmalte dentário, dentina e osso em modelos de doenças bucais, incluindo fluorose dentária e periodontite. A micro-CT (μCT) fornece informações de imagem 3D (volume e densidade mineral) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV) produz imagens de microestrutura (prisma de esmalte e lacuna-canalicular óssea). Complementarmente à análise estrutural por μCT e MEV, a microdureza é um dos parâmetros informativos para avaliar como as mudanças estruturais alteram as propriedades mecânicas. Apesar de ser um parâmetro útil, os estudos sobre a microdureza do osso alveolar em doenças bucais são limitados. Até o momento, métodos divergentes de medição de microdureza foram relatados. Como os valores de microdureza variam dependendo da preparação da amostra (polimento e superfície plana) e dos locais de indentação, diversos protocolos podem causar discrepâncias entre os estudos. A padronização do protocolo de microdureza é essencial para uma avaliação consistente e precisa em modelos de doenças bucais. No presente estudo, demonstramos um protocolo padronizado para análise de microdureza em dente e osso alveolar. Os espécimes utilizados são os seguintes: para o modelo de fluorose dentária, os incisivos foram coletados de camundongos tratados com/sem água contendo flúor por 6 semanas; para o modelo de reabsorção óssea periodontal induzida por ligadura (L-PBR), ossos alveolares com reabsorção óssea periodontal foram coletados de camundongos ligados no2º molar superior. Com 2 semanas após a ligadura, a maxila foi coletada. A dureza Vickers foi analisada nesses corpos de prova de acordo com o protocolo padronizado. O protocolo fornece materiais e métodos detalhados para incorporação de resina, polimento em série e locais de indentação para incisivos e alveolares. Até onde sabemos, este é o primeiro protocolo de microdureza padronizado para avaliar as propriedades mecânicas do dente e do osso alveolar em modelos de doenças bucais de roedores.
Introduction
A dureza é uma das propriedades mecânicas (por exemplo, elasticidade, dureza, viscoelasticidade e comportamento de fratura) e é comumente usada para caracterizar a capacidade de resistir à deformação por compressão e fratura de uma área local de um material. O teste de dureza de indentação estática é o método mais utilizado, incluindo dureza Vickers e dureza Knoop1. O teste de dureza Vickers é implementado pressionando um penetrador de diamante na superfície sob uma carga de teste fixa. O penetrador é em forma de pirâmide, com uma base quadrada e um ângulo de 136° entre faces opostas. O comprimento de ambas as diagonais formadas na superfície de teste é medido e a média é usada para calcular a dureza, que é determinada pela razão F / A (onde F é a força e A é a área da superfície do recuo). O número de microdureza Vickers (HV=F/A) é geralmente expresso em quilogramas-força (kgf) por mm2 de recuo, com 1 HV ≈ 0,1891 F/d2 (N/mm2). A dureza Knoop também consiste em um penetrador de pirâmide quadrada de diamante formado por dois ângulos opostos desiguais. O número de dureza Knoop (HK) é igual à razão entre a carga aplicada e a área de contato projetada. Os testes de dureza são classificados em testes de micro-indentação (microdureza) e testes de macro-indentação, dependendo da força aplicada ao material de teste. Os testes de microindentação normalmente usam cargas na faixa de 0,01-2 N (cerca de 1-203 gf); enquanto isso, os testes de macroindentação usam mais de 10 N (10119 gf)1.
Para avaliar as características dos tecidos duros dentários em doenças bucais, incluindo dente e osso alveolar, micro-CT (μCT) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) são usadas para análise estrutural. μCT fornece informações de imagem 3D (volume e densidade mineral)2, e SEM produz imagens de microestrutura (prisma de esmalte e lacuna-canalicular óssea)3. Complementarmente à análise estrutural por μCT e MEV, a microdureza é um dos parâmetros informativos para avaliar como as mudanças estruturais alteram as propriedades mecânicas do osso dentário e alveolar em doenças bucais, por exemplo, malformação do esmalte e reabsorção óssea periodontal. O valor de microdureza Vickers do esmalte humano (HV = 283-374) é cerca de 4 a 5 vezes maior do que o da dentina (HV = 53-63)4,5. Em modelos de fluorose dentária de roedores, a microdureza do esmalte diminui significativamente em incisivos de camundongos tratados com flúor (HV = 136) em comparação com o esmalte controle (HV = 334)6,7. Isso sugere que o esmalte fluorado é mais macio e mais fraco, com menor teor de minerais e maior teor de proteína do que o encontrado no esmalte não fluorosado. A microdureza é usada para avaliar as propriedades mecânicas ósseas. Vários estudos anteriores examinaram o comportamento mecânico do osso humano em diferentes sítios anatômicos, incluindo microdureza de ossos longos 8,9,10. A microdureza média dos fêmures fluorados humanos apresentou uma diminuição significativa (HV = 222,4) em comparação com os fêmures não fluorosados (HV = 294,4)11. Apesar de ser um parâmetro útil, há escassez de literatura descrevendo a microdureza (Vickers12 ou Knoop 13,14) do osso alveolar em doenças bucais.
Até o momento, métodos divergentes de medição de microdureza foram relatados. Como os valores de microdureza variam15 dependendo da preparação da amostra (polimento e superfície plana) e do local de indentação, diversos protocolos podem causar discrepâncias entre os estudos. A padronização do protocolo de teste de microdureza é essencial para uma avaliação consistente e precisa em modelos de doenças bucais. No presente estudo, demonstramos um protocolo padronizado para análise de microdureza em dente e osso alveolar em modelo de fluorose dentária de camundongo e modelo de reabsorção óssea periodontal.
Protocol
Representative Results
Discussion
A microdureza é realizada para avaliar as propriedades mecânicas de tecidos duros como dente e osso. Até o momento, métodos divergentes de medição de microdureza foram relatados. A maioria das informações de medição, especialmente as preparações de amostras e os locais de indentação, provavelmente são insuficientes. Este estudo teve como foco o protocolo de microdureza para esmalte e osso alveolar em modelos de fluorose dentária e doenças periodontais. Para obter resultados consistentes e precisos, as et…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A pesquisa relatada nesta publicação foi apoiada pela JSPS KAKENHI JP21K09915 (MO) e pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais; T34GM145509 (MM) e o Instituto Nacional de Pesquisa Odontológica e Craniofacial; R01DE025255 e R21DE032156 (XH); R01DE029709, R21DE028715 e R15DE027851 (TK); R01DE027648 e K02DE029531 (MS).
Materials
| Braided Silk Suture 6-0 | Teleflex | ||
| Canica Small Animal Surgery System | Kent Scientific Corporation | SURGI 5001 | |
| CarbiMet PSA 120/P120 | Buehler | 30080120 | |
| CarbiMet PSA 60/P60 | Buehler | 36080060 | |
| CarbiMet PSA 600/P1200 | Buehler | 36080600 | |
| Castroviejo Micro Needle hilder | F.S.T | 12060-01 | |
| Epofix cold setting embeding Resin | Electron Microscopey Science | CAT-1237 | |
| Fisherbrand 112xx Series Advanced Ultrasonic Cleaner | Fisher Brand | FB11201 | |
| Fluoride-free Rodent diet | Bio Serv | F1515 | AIN-76A, 1/2" Pellets |
| in-vivo microCT Skyscan 1176 | Bruker | ||
| Isomet 1000 Precison saw | Buehler | MA112180 | |
| Lapping film 0.3µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4203 | Alternative A3-0.3 SHT, 3M USA |
| Lapping film 1µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4206 | Alternative A3-1 SHT, 3M USA |
| Lapping film 12µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4211 | Alternative A3-12 SHT, 3M USA |
| Lapping film 3µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4204 | Alternative A3-3 SHT, 3M USA |
| Lapping film 9µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4201 | Alternative A3-9 SHT, 3M USA |
| Leica wild microscope | Leica | LEIC M690 | |
| Metaserv 2000 Variable speed Grinder polisher | Buehler | No: 557-MG1-1160 | |
| MicroCut PSA 1200/P2500 | Buehler | 36081200 | |
| MicroCut PSA P4000 | Buehler | 36084000 | |
| Microhardness tester, ALPHA-MHT-1000Z | PACE Technologies | ||
| SamplKups 1 inch | Buehler | No: 209178 | |
| Sodium Fluoride | Fisher Scientific | S299-100 | |
| West cott Stitch Scissor | JEDMED | Cat. #25-1180 | |
| ZooMed Repti Thern Undertank heater (U.T.H) | Zoo Med Laboratories, Inc. | RH-4 |
References
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