2024年4月26日
显微硬度是一种机械性能,也是评估硬组织病理生理学的有用参数。本文中,我们展示了一种标准化的显微硬度分析方案(包括样品制备、抛光、平整表面及压痕位点选择),用于啮齿类动物口腔疾病模型中牙齿和牙槽骨的显微硬度检测,具体模型为氟斑牙和结扎诱导的牙周骨吸收。
本研究中,我们致力于建立准确且一致的显微硬度测试方法。显微硬度测试是一种传统方法,但迄今为止,相关方法学在以往的文献中尚未得到充分描述。
正如我们在结果中所展示的,显微硬度的即时降低程度取决于牙釉质的压痕位置,例如内层、中层和外层。我们的结果表明,压痕位置对于获得准确且一致的结果至关重要。目前存在的科学空白在于,以往的研究尚未充分描述显微硬度测试方法,特别是压痕位置的差异。
由于这一原因,不同研究之间的显微硬度结果缺乏一致性。为弥补这一空白,我们建立了本实验方案,以实现准确且高效的评估。我们所建立的方案将推动牙釉质、牙本质和牙槽骨在牙周病、骨吸收以及所有癌症骨侵袭模型中的矿化组织检测。
我们将重点关注环境因素如何影响牙-颅面病理。例如氟化物和有机氟化物PFAS。PFAS是人造的永久性化学物质。
我们的显微硬度实验方案将有助于评估全氟烷基物质(PFAS)在牙齿发育、牙周骨吸收以及口腔癌骨侵犯过程中对矿化组织机械性能的影响。首先,在包埋杯内表面涂上一层薄薄的凡士林。将树脂和固化剂倒入塑料杯中。
使用木质刮刀小心地将树脂和固化剂混合至少两分钟,确保不产生气泡。接着,将牙科样本水平放置,使其与嵌埋杯底部平行。将混合好的树脂倒入杯中,以完全覆盖样本。
现在将含有样品的镶嵌杯置于50摄氏度的加热板上至少八小时。待树脂固化后,从镶嵌杯中取出带样品的树脂。去除毛刺。
使用带有粗粒防水砂纸的高精度研磨抛光机,在水浸条件下将样品的平面及其对侧平面研磨至相互平行且平整。使用精密切片锯修整树脂包埋块的外部形状,使其成为圆角矩形。然后使用超声波清洗器清除包埋块上的碎屑和颗粒。
为了修整样本块,将粗制的防水砂纸放在研磨机上。将样本块转移到砂纸上。然后握住样本块,并向其表面倒水。
在研磨抛光机上同时抛光样品的评估表面。将砂纸更换为粒度800 P2400,并将树脂块放置其上。在流水冲洗条件下重复进行抛光。
使用超声波清洗器清洁样品块。然后按照给定顺序使用更细的研磨纸进行逐级抛光。接下来,将研磨膜放置在研磨抛光机的平台上,不进行旋转。
将树脂块置于研磨膜上。在水冷却条件下,手动在研磨膜上抛光样品的评估表面。在注水条件下,以2至3厘米的行程,将样品块垂直、水平和对角方向移动相同的秒数。
使用超声波清洗器去除碎屑和颗粒。然后更换砂纸至下一型号,再在砂纸上抛光树脂块。若操作得当,树脂样本会牢固地粘附在研磨膜上。
当完成最终抛光后,样品表面应具有镜面光洁度。使用100%乙醇对表面进行脱脂和脱水处理。将显微硬度计的加载力设置为25克力,加载时间为10秒。
将含有嵌入的小鼠门齿样本的抛光树脂块放置在仪器载物台上。在每层釉质层和每个牙本质区域各制作六个压痕点。测量两个对角线的长度,以计算维氏显微硬度值。
接下来,将切牙树脂块替换为含有小鼠牙槽骨的树脂块。现在从牙槽嵴处开始,在牙槽骨的近中和远中两侧各制作三到六个压痕点。在第一与第二磨牙之间以及第二与第三磨牙之间的牙槽骨区域进行压痕。
对照组小鼠所有釉质层的显微硬度均低于颈部区域的牙本质。在中部和尖端区域,各层釉质的显微硬度均显著高于牙本质。在三层釉质中,每个中部和尖端区域的显微硬度均从内层釉质向外层釉质依次增加。
氟化物处理牙齿的釉质显微硬度在中间区域低于牙本质。从内层到外层釉质,显微硬度显著降低。受牙周病影响的牙槽骨显微硬度值相较于对照组骨组织呈现降低趋势。
本研究建立了一种针对牙齿和牙槽骨的显微硬度分析标准化方案,有助于深入理解啮齿类动物口腔疾病模型中硬组织的病理生理学,特别是氟斑牙和结扎诱导的牙周骨吸收。
在啮齿类动物口腔疾病模型中进行标准化的显微硬度测量,可解决评估牙体及牙槽骨组织机械完整性的关键空白。本方案能够对环境暴露和疾病所致的组织变化进行一致且定量的评估,有助于提高早期靶点验证和机制性风险评估的预测可信度。可靠的显微硬度数据可为牙科及颅颌面研发项目中的风险校正决策提供依据。
本方案通过为口腔疾病啮齿类动物模型的力学性能评估提供一种标准化方法,融入了从发现到临床前研究的连续过程。