Summary
O Rub & Roll podem imitar o ciclo de mastigação, permitindo a variação da força de mastigação, distância de deslizamento, mastigando a velocidade, número de ciclos e frequência e com uma combinação de desafios erosivos e abrasivos pode resultar em uma simulação complexa de envelhecimento oral.
Abstract
Mastigando, bebendo e ocasional dente moagem resultará em desgaste fisiológico do dente durante toda a vida. Desafios extremos, como bruxismo ou habitual mastigando objetos estranhos, podem levar a um desgaste excessivo. Recentemente, foi reconhecido o papel da erosão desgaste mecânico dente para aceleração, mas a interação entre processos químicos e mecânicos de desgaste não tem sido estudada extensivamente. Nosso laboratório introduziu recentemente um dispositivo de simulação de romance oral desgaste, a Rub & Roll, que permite ao usuário realizar o desgaste e carregamento estudos separadamente ou simultaneamente em um ambiente erosivo e/ou abrasivo. Este manuscrito descreve um aplicativo do dispositivo: a carga combinada de mecânica e erosiva de molares humanos extraídos (pre) em um movimento de mastigação simulado, com uma aplicação controlada de força, velocidade, fluido e o tempo e a aplicação de sem contato profilometry em Visualizar e medir o padrão de desgaste resultante. A morfologia oclusal que foi criada no experimento com o mais alto nível de carregamento é muito parecida com a apresentação clínica do desgaste erosivo.
Introduction
A cavidade oral pode ser considerada um ambiente áspero: umidade, mudanças de temperatura devido à ingestão de alimentos quentes e frios e o carregamento mecânico com alguns dos mais fortes músculos no corpo humano. Dentes, no entanto, são eminentemente equipados para resistir a estes desafios. O esmalte é muito difícil, e a dentina por baixo impede que o esmalte relativamente frágil fraturamento. O componente mineral de ambos os materiais, hidroxiapatita é de muito baixa solubilidade e em equilíbrio com a saliva supersaturada. Mastigando, bebendo e ocasional dente moagem resultará em desgaste fisiológico do dente durante uma vida inteira1,2,3. Desafios extremos, como bruxismo ou habitual mastigando objetos estranhos, podem levar a um desgaste excessivo. Recentemente, foi reconhecido o papel da erosão desgaste mecânico dente para aceleração. Erosão de dente tem sido extensivamente estudados em vitro, mas os modelos utilizados foram geralmente simples e fatores mecânicos foram largamente ignorados. A clínica interação entre processos químicos e mecânicos de desgaste, portanto, não é totalmente compreendido4.
Muitos em vitro erosão e desgaste erosivo estudos utilizaram simples imersão ácida do esmalte polido liso ou amostras de dentina, usando a perda de dureza ou profilometry como a medição abordagem5. A introdução de uma componente abrasivo geralmente tem envolvido dente escovagem, ou às vezes de língua ou esmalte cúspide de contatos deslizantes6. Tais estudos têm mostrado que esmalte resultados de erosão em uma camada de superfície amolecida, que é facilmente desgastada. Superfícies planas normalmente são necessários porque o dispositivo de carregamento mecânico não consegue lidar com superfícies irregulares, e as técnicas de medição de superfícies irregulares também são mais complicadas. No entanto, mais erosiva desgaste do dente em adolescentes é visto na oclusais cúspides e abrasão por mastigar comida é esperada para ser o mais relevante fator mecânico na oclusal desgaste erosivo. Não existe máquina ideal desgaste oral que imita o ambiente oral em todos os detalhes, e a maioria dos modelos de no vitro não permitirá para naturais superfícies oclusais dos dentes ser também expostas ou medido7,8.
Nosso laboratório introduziu recentemente um dispositivo romance, que está de acordo com muitas das especificações de7 do Heintze e tolerâncias de modelos de simulação de uso oral, e que permite ao usuário realizar estudos de desgaste e carregamento separadamente ou simultaneamente em um ambiente erosivo e/ou abrasivo. O novo dispositivo (Rub & Roll) consiste em uma máquina de agita e um recipiente (Figura 1a). No recipiente, um cilindro com espécimes pode ser montado. Entre o cilindro e a parede interna do recipiente uma das hastes mais são colocados (Figura 1b). Iniciando o motor de agitação, a haste gira sobre os espécimes no cilindro (Figura 1C). Usando calços, forças diferentes podem ser aplicadas sobre as amostras. Para uma descrição detalhada do projeto, construção, mecanismo de operação e características do dispositivo consulte o papel, apresentando e discutindo o dispositivo9. O dispositivo é robusto, não tecnicamente exigente e pode aplicar cargas para 32 amostras simultaneamente. A força antagonista está se movendo sobre a superfície da amostra, mantendo contato suave e contínuo, que é comparável à mastigação normal10. Aqui nós apresentamos um aplicativo para desgaste erosivo modelo das superfícies oclusais dos dentes naturais, e demonstrar a relevância clínica e a versatilidade do método.
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Protocol
Coleção dos dentes usado neste experimento foi realizada em conformidade com as orientações do Comité regional de ética médica.
1. colheita e preparação da amostra
- Coletar 24 molares humanos extraídos som (pre) de prática odontológica e pincele com pedra-pomes em uma baixa velocidade handpiece para um limpo (sem entulho, sem restos gengivais) e dente liso de superfície e finalmente lave durante 15 s sob água corrente.
- Incorpore as amostras para fazê-los caber nos recessos (12 x 15 mm x 27,5 mm) do cilindro do dispositivo.
- Derreter o composto de impressão (um stick de 113 g) em uma placa de aquecimento (50 ° C) por aproximadamente 10 minutos e mergulhe a parte oclusal do molar na substância derretida, cobrindo a superfície oclusal. Coloque o molar de cabeça para baixo sobre uma lâmina de microscópio e pressione para baixo até que todas as dicas de Copa toque no vidro e esperem ± 30 s que o composto de impressão arrefeça e conjunto de fixação do dente.
- Use uma seringa para despeje 10 mL da mistura de polimetilmetacrilato (PMMA) em um molde de silicone com dentro de dimensões de 12 mm x 15 mm x 27,5 mm. Mix PMMA em uma coifa (polímero de 13G ratio: monômero de 10 mL) por aproximadamente 25 s usando uma espátula. Deixar repousar por 15 s para que quaisquer bolhas de ar escapar antes de usar.
- Vire a lâmina de microscópio e suspender o molar no molde silicone cheio de PMMA. Pressione o slide para baixo até que toca o molde. A derramamento fase dura aproximadamente 1,5 min à temperatura ambiente.
- Após a definição do PMMA em temperatura ambiente e 1.000 hPa por 20 min, retirar a lâmina de microscópio e retire o molde de silicone o dente incorporado.
- Meça a altura total do molar incorporado e ajustar a altura para exatamente 27,3 mm removendo incrementalmente o PMMA curado do fundo com uma máquina de trituração, equipada com uma fresa de 16 mm.
2. preparar a solução de desmineralização
- Adicione 0,1 M ácido láctico (50 g), 1,5 mM CaCl2 (1,103 g), 0,9 milímetros KH2PO4 (0,612 g), a cloramina 10 mL 1%, 0,5 ppm F (2,5 mL de solução padrão Fluorid de 1.000 ppm) a 4.900 mL de água desionizada num prato de agitação.
- Titula-se com 10 M de KOH (± 50 mL) pH 4,8 com eléctrodo de vidro do pH calibrado.
3. montagem da amostra e configurações do busílis da máquina & rolo (Figura 1)
- Retire o cilindro do recipiente e coloque 24 amostras nos recessos no cilindro da Rub & Roll.
- Para ajustar a força de carregamento, ajuste a saliência do espécime do cilindro colocando um calço no recesso debaixo do espécime. Para nenhuma carga (0, N) de 8 amostras, use sem calçamento e por 30 N (8 amostras) e 50 N (8 amostras), utilizar um calço de 1 mm e 1,5 mm, respectivamente.
- Montar as 2 partes do cilindro e fixe-a com um parafuso M6 e coloque o cilindro no recipiente.
- Encha o recipiente com 500 mL de solução de desmineralização.
- A haste de carregamento: um tubo de PVC (dureza Shore de 73 A) com um diâmetro externo de 14 mm e um diâmetro interno 10 mm com uma inserção de um aço inoxidável 316 haste (HB dureza 130-150), com um diâmetro de 9 mm.
- Definir a velocidade de rotação para 20 rpm, para simular a frequência clínica de mastigação e deixe o aparelho funcionar ininterruptamente.
- Durante o experimento, substituir a solução de desmineralização e tubo de PVC e verificar o pH com um eletrodo de vidro calibrado duas vezes por semana.
- Após 3 meses (correspondente a cerca de 1.500.000 ciclos) desconectar o cilindro do recipiente e remover o espécime desmontagem 2 partes do cilindro e armazenar a amostra em água desionizada.
Nota: Todas as amostras são verificadas antes e após o carregamento no Rub & rolo, usando um perfilômetro sem contato.
4. profilometria verificação, análise e subtração
- Gere uma medição topográfica da amostra usando um perfilômetro.
- Ligue o equipamento: computador, módulo de fonte de alimentação e sensor controlador. Coloque o sensor apropriado e fixe com parafuso de aperto manual. Em seguida, insira cuidadosamente a fibra óptica no controlador de sensor.
- Selecione o sensor correto no controlador de sensor. Controlador de sensor mostrará 4 opções (F1 - F4). Pressione F4 duas vezes e o menu de sensor confocal é exibida.
- Pressione F3 (escolha do sensor) e role até 10.000-2 µm. Select (10 mm) e pressione F4. Pressione F1 e escolha F4 (Sim) para salvar as configurações em EEPROM. Selecione a intensidade do LED e gire para a posição "± 09:00" e pressione F4 - F2 - F4 levando uma referência"escura" do sensor.
- Abra o software e escolha a opção "conectar" para o dispositivo. Esteja ciente de que a tabela de medição automaticamente se moverá para a busca de "posição inicial". A tela inicial aparece no visor. Pressione ferramentas na barra de menus, seguida pela seleção de sensor e escolha Sensor 29 | 10 - 10.000 µm.
- Pressione ferramentas na barra de menu seguida de taxa de amostra e escolha 300 Hz. imprensa ferramentas na barra de menus, seguida por sensor de velocidade e escolha 0 - 100%.
- Selecione verificar na barra de menus. Em seguida, selecione chave mover palco. Pressione a área amarela no meio da tela para mover a tabela de medição para o centro.
- O espécime de posição no centro da tabela medição, seguida, definindo a altura correta dentro da escala do sensor. Coloque o sensor acima da área de interesse da amostra e ajustar a distância do sensor de modo que a área de amostra completa a ser digitalizado localiza-se dentro do intervalo de foco do sensor. Controlador de sensor indica se a altura está dentro da escala do sensor mostrando uma área verde na altura dados ao vivo.
- Escolha as configurações. Defina a média de 2, para garantir que cada ponto de dados gravados é a média de 2 medidas. Isso vai diminuir a velocidade de digitalização, mas aumentar a qualidade de digitalização. Depois de terminar os ajustes pressione Okey para retornar a configuração de digitalização principal.
- Posicione o feixe do sensor no canto superior esquerdo da amostra. Definir a área de varredura total para 15 x 12 mm com um tamanho de etapa em X e Y a direção de 40 µm (0,04 mm), o número de etapas em X = 375 e Y = 300. Novamente, passos menores irão aumentar a resolução de digitalização, mas também o tempo de digitalização. Pressione digitalizar agora para iniciar a digitalização.
- Quando a digitalização estiver concluída após cerca de 10 min, selecione o arquivo na barra de menus, seguida por escolher salvar como. Os exames são padronizados de tal forma que as escalas são sempre nos mesmos níveis.
- Selecione o arquivo na barra de menus, seguida por escolher abrir arquivo. Selecione empenamento na barra de menus. Aplica um filtro de empenamento de 1 para eliminar o ruído da tabela e do sensor de digitalização. Selecione o mais alto ponto da barra de menus e encontrar o ponto mais alto sobre o molar.
- Selecione Ferramentas na barra de menus, seguida, escolhendo a opção escala para a configuração de digitalização. A configuração de digitalização, defina o deslocamento em mm calculado pelo ponto mais alto de valor de Z (medido em 4.10) - 3500. Definir o intervalo no manual, de 0 a 3,6 mm e pressione Okey.
- Selecione a área de carga na barra de menu para colocar a balança novamente. Selecione o arquivo na barra de menus, seguida por escolher salvar como.
- Subtrai varreduras tiradas em dois momentos diferentes no tempo.
- Selecione abrir na barra de menus no software. Localize a imagem original e o modificado digitalizar o arquivo no diretório, selecione os arquivos e pressione Okey. Aparecerá a tela de opções, escolha a opção de nivelamento: manual de nivelamento de opção; e a compensação deslocamento as opções respectivamente, aplicam-se ao original e aplica a modificado.
- Selecione janela na barra de menus, seguida pela opção criar modo de exibição e, finalmente, a opção transversal vista de corte.
- Selecione a superfície modificada e mover a superfície modificada sobre a superfície original na horizontal, vertical e direção Z (altura), mantendo a tecla control e pressione a tecla de seta esquerda e direita para direção horizontal; segurando a tecla control e pressione a seta para o sentido vertical; segurando a tecla shift e pressione cima e para baixo seta-chave para a direção de Z, de tal forma que o volume subtraído e mostrado na exibição de diferença de altura são tão baixos quanto possível.
- Selecione o arquivo na barra de menus, seguido por escolher salvar como saída é lido como perda de volume médio e perda de altura média.
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Representative Results
Estamos expostos os dentes molares humanos (n = 8 por grupo) para uma solução aquosa ácida em pH 4,8 no Rub & Roll, por 3 meses. Isso corresponde a um tempo de funcionamento clínico de cerca de 6 anos. A carga mecânica aplicada foi: sem carga (0, N), 30 N, ou 50 N.
Dizer que foi perda de altura da superfície oclusal para os três grupos: 76 ± 20 µm para 0 N; 161 ± 40 µm para 30 N; e 266 ± 101 µm por 50 N (Figura 2). O desgaste erosivo com o carregamento mecânico resultou em disco voador em forma de lesões sobre as pontas de cúspide oclusal muito parecidas com o fenômeno clínico associado com desgaste erosivo dente chamado "cupping" (Figura 3 e Figura 4).
Figura 1. Apresentação esquemática do Rub & Roll. (a) visão geral do aparelho: 1. mexendo motor, 2. recipiente. (b) vista de dentro do recipiente: 3. haste, 4. cilindro. (c) a haste em contato com a amostra e o exterior do recipiente: 3. haste, 5. Shim, 6. Embedded molar. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Gráfico de barras mostrando a perda de altura média da superfície oclusal de dentes molares humanos carregada com 0, 30 ou 50 N em uma solução de desmineralização em pH 4,8 usando o dispositivo Rub & Roll. Barras de erro indicam SD. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Exemplo típico de dentes molares após 3 meses no Rub & Roll numa solução com pH 4,8 desmineralização. Da esquerda para a direita, o dente estava carregado mecanicamente com 0 N, 30 N, ou 50 N. Top linha mostra fotografias de luz stereomicroscopic (ampliação 10x), e a linha inferior mostra imagens de subtração correspondente. As cores nas imagens de subtração indicam perda de altura de nenhuma perda (vermelha) à perda de 1.500 µm (azul). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4. Exemplos de exames de profilometria de amostras selecionadas, antes (linha superior) e após a exposição de 3 meses (linha média). A linha inferior mostra linha seções transversais das duas varreduras sobrepostas (vermelhas antes e pretas após a exposição). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5. Um exemplo clínico de desgaste oclusal dente erosiva. Observe que coloca de cúspides (cortesia do Dr. R. Kuijs). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
O aplicativo apresentado aqui dá uma boa impressão da relevância clínica da Rub & Roll. A morfologia oclusal que foi criada no experimento com o mais alto nível de carregamento é muito parecida com a apresentação clínica do dente erosiva desgaste (Figura 5)11,12.
A versatilidade do conjunto acima encontra-se sobretudo com as soluções utilizadas. O modelo mais simples, pode ser usada água. Carregar amostras em meio de água pode ser utilizado para amostra de envelhecimento, por exemplo de adesivo de restauração de resina composta, antes de13de teste de força de ligação de ligação. Em um modelo mais clinicamente relevante, a água pode ser substituída por saliva artificial. Componentes abrasivos, tais como as fibras podem ser adicionados para simular a mastigação de alimentos abrasivos. Nem todo géneros alimentícios podem ser utilizados em situações onde o desgaste mastigatória é o resultado sob investigação. Para o puro desgaste erosivo, a solução pode ser formulada para imitar sumos ou refrigerantes.
Em segundo lugar, conforme mostrado no exemplo, o carregamento pode ser ajustado alterando a posição das amostras. O carregamento está limitado a cerca de 75 N, mas este encontra-se bem ao alcance das forças de mastigação normal14. Escolhendo fisiológicas carregando os níveis, a taxa do processo de envelhecimento é clinicamente relevante. Tempo total experimental ainda é reduzido, devido à exposição contínua na unidade de rotação e o elevado número de amostras que podem ser expostos ao mesmo tempo.
Podem prever-se mais modificações do dispositivo. Adicionando uma unidade de controle térmico, o aspecto da thermocycling poderia ser introduzido, outro aspecto importante do envelhecimento intra-oral. Alterando o meio ciclicamente, pH-ciclismo poderia ser introduzido, para simulação de um processo de cárie (de - e remineralização) de esmalte. A superfície da haste pode ser modificada para simular situações de antagonista diferentes, tais como a porcelana ou as restaurações de compósitos. Colocando um material visco-elástico por baixo das amostras, a ação do ligamento periodontal pode ser simulada. O dispositivo é relativamente simples e pode ser facilmente personalizado pelo usuário, conforme desejado.
Existem alguns detalhes que devem ser considerados quando operar o dispositivo. Quando usando superfícies irregulares, posicionamento da amostra é complicado, como o movimento da haste em toda a superfície pode ser prejudicado por salientes as formas. Isso pode causar a escorregar da haste e vibrações indesejadas. No início de cada experimento, portanto, é necessário acompanhar de perto o funcionamento do dispositivo. Após cerca de 8 horas ele geralmente será executado sem problemas. Recomenda-se substituir a haste após este período e desse ponto em diante, substituí-lo duas vezes por semana.
Antes que os dentes são incorporados para carregamento oclusal, o posicionamento deverão ser cuidadosamente considerado para que a direção do movimento da haste simula o movimento de articulação ou mastigar tão perto quanto possível. A força sobre a superfície oclusal pode conduzir ao desgaste, que por sua vez irá diminuir a carga. Acompanhamento regular de protrusão de amostra é recomendado para manter o carregamento dentro do intervalo pretendido. Em experimentos usando mídia ácidas, por erosão ou modelagem de cárie, o valor de pH também deve ser monitorado. Pode mudar durante o curso das experiências mais como resultado a dissolução do esmalte.
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Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Os autores têm sem agradecimentos.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Low speed handpiece | KAVO, Leutkirch imm Allgau, Germany | Dental equipment | |
| Brush for handpiece | KAVO, Leutkirch imm Allgau, Germany | Dental equipment | |
| Pumish | Dental equipment | ||
| Human third molars | |||
| Impression compound green | Kerr, Bioggio, Switzerland | Art.nr. 00444 | |
| Microscope slide | Menzel, Braunschweig, Germany | 76 x 26 mm | |
| Autoplast Cold curing denture base material | Candulor, Wangen, Switzerland | ||
| Silicone mold with inside dimensions of 12 x 15 x 27.5 | 3M Espe Neuss, Germany | Express STD | |
| Pressure vessel | Al Dente, Meckenbeuren, Germany | 581-009-024/25 | |
| Milling cutter ø16mm | Format, Germany | HSSCo8 nr. 21691600 | |
| Milling machine | Weiss Machine Tools | WMD 20 LV | |
| Rub&Roll | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Rub&Roll container | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Rub&Roll cylinder sample holder | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Rub&Roll motor | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Shim: Silicone plate massive 1 mm/ 1,5mm, 60 ± 5° Shore A, red | Peter van den Berg afdichtingstechniek, Barendrecht | ||
| Lactid acid extra pure 88% | Boom, The Netherlands | CAS nummer: 79-33-4 | |
| Calcium Chloride dihydrate CaCL2 .2H2O | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 10043-52-4 | |
| Pottassium dihydrogen Phosphate KH2PO4 | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 7778-77-0 | |
| Chloramine T (sodium salt) trihydrate for synthesis CH3C6H4SO2NClNa·3H2O | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 7080-50-4 | |
| Natriumfluoride standard solution 1000mg/L F Certipur | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 7681-49-4 | |
| Deionized water | |||
| Kaliumhydroxide, pellets EMSURE analytical reagent KOH | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 1310-58-3 | |
| PVC tube(Hardness73 Shore A)outer diameter 14mm inner diameter 10mm | DEUTSCH & NEUMANN, Germany | Art.nr. 3501014 | |
| Insert of a stainless steel 316 (Hardness 130–150 HB) diameter 9mm | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| pH glass electrode | WTW, Weilheim, Germany | Sentix 61 103640 | |
| Non contact Profilometer Proscan 2100 | Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK | http://www.scantronltd.co.uk | |
| Software version Proscan 2100 2.1.1.15A+ Sensor S29 / 10-10000 microns | Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK | ||
| Software version Proform | Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK | ||
| Stereomicroscope Leica | www.leica-microsystems.com | M50 | |
| Photocamera Canon | Canon Japan | EOS 50D | |
| Syringe | BD Plastipak, Spain | 20 ml. | |
| Hotplate | Schott instruments Mainz | SLK1 | |
| Silone impression material (Vinyl Polysiloxane Expres) | 3M Espe , USA | Regular | |
| Stirring Plate | IKA Werke, Germany | KMO2 Basic |
References
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