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Methodenartikel

Mikrohärtemessungen an Zahn- und Alveolarknochen in Modellen für orale Erkrankungen von Nagetieren

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DOI:

10.3791/66583

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26. April 2024

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1Department of Oral Science and Translational Research, College of Dental Medicine, Nova Southeastern University

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Die Mikrohärte ist eine mechanische Eigenschaft und ein informativer Parameter zur Beurteilung der Pathophysiologie des Hartgewebes. Hier demonstrieren wir ein standardisiertes Protokoll (Probenvorbereitung, Polieren, flache Oberfläche und Eindruckstellen) für die Mikrohärteanalyse von Zahn- und Alveolarknochen in Modellen für orale Erkrankungen von Nagetieren, nämlich Zahnfluorose und Ligatur-induzierte parodontale Knochenresorption.

Zusammenfassung

Die mechanische Eigenschaft, die Mikrohärte, wird in Zahnschmelz, Dentin und Knochen in oralen Krankheitsmodellen, einschließlich Zahnfluorose und Parodontitis, bewertet. Die Mikro-CT (μCT) liefert 3D-Bildinformationen (Volumen und Mineraldichte) und die Rasterelektronenmikroskopie (REM) erzeugt Mikrostrukturbilder (Schmelzprisma und Knochenlakuna-Kanalikulär). Ergänzend zur Strukturanalyse mittels μCT und REM ist die Mikrohärte einer der informativen Parameter, um zu beurteilen, wie strukturelle Veränderungen die mechanischen Eigenschaften verändern. Obwohl es sich um einen nützlichen Parameter handelt, sind die Untersuchungen zur Mikrohärte des Alveolarknochens bei oralen Erkrankungen begrenzt. Bisher wurde über unterschiedliche Messmethoden zur Messung der Mikrohärte berichtet. Da die Mikrohärtewerte je nach Probenvorbereitung (Polieren und flache Oberfläche) und Eindringstellen variieren, können unterschiedliche Protokolle zu Diskrepanzen zwischen den Studien führen. Die Standardisierung des Mikrohärteprotokolls ist für eine konsistente und genaue Bewertung in oralen Krankheitsmodellen unerlässlich. In der vorliegenden Studie demonstrieren wir ein standardisiertes Protokoll für die Mikrohärteanalyse im Zahn- und Alveolarknochen. Die verwendeten Proben sind wie folgt: Für das Zahnfluorosemodell wurden Schneidezähne von Mäusen entnommen, die 6 Wochen lang mit/ohne fluoridhaltiges Wasser behandelt wurden; Für das Modell der ligaturinduzierten parodontalen Knochenresorption (L-PBR) wurden Alveolarknochen mit parodontaler Knochenresorption von Mäusen entnommen, die am 2. Molaren des Oberkiefers ligiert waren. 2 Wochen nach der Ligatur wurde der Oberkiefer entnommen. Die Vickers-Härte wurde in diesen Proben nach dem standardisierten Protokoll analysiert. Das Protokoll enthält detaillierte Materialien und Methoden für die Einbettung von Kunststoffen, das serielle Polieren und die Eindringstellen für Schneidezähne und Alveolen. Nach unserem besten Wissen ist dies das erste standardisierte Mikrohärteprotokoll zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften von Zahn- und Alveolarknochen in Modellen für orale Erkrankungen von Nagetieren.

Einleitung

Die Härte ist eine der mechanischen Eigenschaften (z. B. Elastizität, Härte, Viskoelastizität und Bruchverhalten) und wird häufig verwendet, um die Fähigkeit zu charakterisieren, der Druckverformung und dem Bruch eines lokalen Bereichs eines Materials zu widerstehen. Die statische Eindringhärteprüfung ist die am häufigsten verwendete Methode, einschließlich der Vickers-Härte und der Knoop-Härte1. Die Vickers-Härteprüfung wird durchgeführt, indem ein Diamanteindringkörper unter einer festen Prüfkraft in die Oberfläche gedrückt wird. Der Eindringkörper ist pyramidenförmig, mit einer quadratischen Basis und einem Winkel von 136° zwischen gegenüberliegenden Flächen. Es wird die Länge der beiden auf der Prüfoberfläche gebildeten Diagonalen gemessen, und der Mittelwert wird zur Berechnung der Härte verwendet, die durch das Verhältnis F/A bestimmt wird (wobei F die Kraft und A die Oberfläche des Eindrucks ist). Die Vickers-Mikrohärtezahl (HV=F/A) wird normalerweise in Kilogramm-Kraft (kgf) pro mm2 Eindruck, mit 1 HV ≈ 0,1891 F/d2 (N/mm2) ausgedrückt. Die Knoop-Härte besteht ebenfalls aus einem quadratischen Diamant-Pyramiden-Eindringkörper, der aus zwei ungleichen gegensätzlichen Winkeln besteht. Die Knoop-Härtezahl (HK) entspricht dem Verhältnis der aufgebrachten Last zur projizierten Kontaktfläche. Härteprüfungen werden in Abhängigkeit von der auf das Prüfmaterial ausgeübten Kraft in Mikroeindruckprüfungen (Mikrohärte) und Makroeindruckprüfungen eingeteilt. Mikroeindringprüfungen verwenden typischerweise Lasten im Bereich von 0,01-2 N (ca. 1-203 gf); Bei Makro-Eindringtests werden über 10 N (10119 gf)1 verwendet.

Zur Beurteilung von Merkmalen von Zahnhartgewebe bei oralen Erkrankungen, einschließlich Zahn- und Alveolarknochen, werden Mikro-CT (μCT) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) für die Strukturanalyse eingesetzt. μCT liefert 3D-Bildgebungsinformationen (Volumen und Mineraldichte)2, und REM erzeugt Mikrostrukturbilder (Schmelzprisma und Knochenlakuna-Kanalikulär)3. Ergänzend zur Strukturanalyse mittels μCT und REM ist die Mikrohärte einer der informativen Parameter, um zu beurteilen, wie strukturelle Veränderungen die mechanischen Eigenschaften von Zahn- und Alveolarknochen bei oralen Erkrankungen verändern, z. B. bei Schmelzfehlbildungen und parodontaler Knochenresorption. Der Vickers-Mikrohärtewert des menschlichen Zahnschmelzes (HV = 283-374) ist etwa 4- bis 5-mal höher als der von Dentin (HV = 53-63)4,5. In Zahnfluorosemodellen von Nagetieren nimmt die Mikrohärte des Zahnschmelzes bei Mausschneidezähnen, die mit Fluorid behandelt wurden (HV = 136), im Vergleich zum Kontrollzahnschmelz (HV = 334)6,7 signifikant ab. Dies deutet darauf hin, dass fluorosierter Zahnschmelz weicher und schwächer ist, mit geringerem Mineralgehalt und höherem Proteingehalt als bei nicht fluorosiertem Zahnschmelz. Die Mikrohärte wird verwendet, um die mechanischen Eigenschaften des Knochens zu bewerten. Mehrere frühere Studien haben das mechanische Verhalten des menschlichen Knochens an verschiedenen anatomischen Stellen untersucht, einschließlich der Mikrohärte des langen Knochens 8,9,10. Die mittlere Mikrohärte von fluorosierten Femuren des Menschen zeigte eine signifikante Abnahme (HV = 222,4) im Vergleich zu nicht fluorosierten Femuren (HV = 294,4)11. Obwohl es sich um einen nützlichen Parameter handelt, gibt es einen Mangel an Literatur, die die Mikrohärte (entweder Vickers12 oder Knoop 13,14) des Alveolarknochens bei oralen Erkrankungen beschreibt.

Bisher wurde über unterschiedliche Messmethoden zur Messung der Mikrohärte berichtet. Da die Mikrohärtewerte je nach Probenvorbereitung (Polieren und flache Oberfläche) und Eindringstelle um15 variieren, können unterschiedliche Protokolle zu Diskrepanzen zwischen den Studien führen. Die Standardisierung des Mikrohärte-Prüfprotokolls ist für eine konsistente und genaue Bewertung in oralen Krankheitsmodellen unerlässlich. In der vorliegenden Studie demonstrieren wir ein standardisiertes Protokoll für die Mikrohärteanalyse in Zahn- und Alveolarknochen im Zahnfluorosemodell der Maus und im parodontalen Knochenresorptionsmodell.

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Protokoll

Alle in diesem Protokoll beschriebenen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien und Vorschriften für die Verwendung von Wirbeltieren durchgeführt, die vom Institutional Animal Care Use Committee (IACUC) an der Augusta University und an der Nova Southeastern University genehmigt wurden, die von der Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (AAALAC) akkreditiert ist. Beachten Sie, dass Dr. Suzuki an der Augusta University angestellt war, wo die Experimente zur Zahnfluorose bei Mäusen durchgeführt wurden.

1. Extraktion von Unterkieferschneidezähnen in einem Zahnfluorosemodell der Maus

  1. Füttern Sie C57BL/6 Mäuse (5 Wochen alt, männlich) ab 1 Woche vor der Fluoridbehandlung bis zum Ende der Fluoridbehandlung mit fluoridfreiem Futter.
  2. Bereiten Sie Fluoridwasser vor, indem Sie NaF in destilliertes Wasser geben, gefolgt von einer Vakuumfiltration mit einem 0,2-μm-Filter. Geben Sie den Tieren fluoridhaltiges Wasser in Form von NaF (0 ppm und 125 ppm; N=5/Gruppe) ad libitum für 6 Wochen. Ersetzen Sie Fluoridwasser alle 2 Tage durch eine frisch zubereitete Charge.
  3. Nach 6 Wochen Fluoridwasserbehandlung die Tiere mit CO2 einschläfern, gefolgt von der Enthauptung.
  4. Extrahieren Sie den Hemi-Unterkiefer mit Schneidezahn aus jeder Maus. Um den Hemi-Unterkiefer mit Schneidezahn zu sammeln, durchtrennen Sie die Muskeln um den Unterkiefer herum, ohne übermäßige Kraft anzuwenden.
  5. Legen Sie den Hemi-Unterkiefer in PBS und halten Sie ihn bis zur μ-CT-Analyse (optional) bei 4 °C. Trennen Sie den Schneidezahn mit einem Skalpell (#15) und einer Schere vom Unterkiefer, ohne die Probe zu beschädigen oder zu brechen.
  6. Waschen Sie den isolierten Schneidezahn mit PBS und führen Sie eine Dehydrierung durch, indem Sie ihn 2-3 Stunden lang in immer stärkeren Alkohol (70% und 100% Ethanol) eintauchen.
    HINWEIS: Wenn das Gewebe (z. B. die Pulpa) nicht ausreichend dehydriert ist, wird die Harzimprägnierung wahrscheinlich gehemmt und die anschließende Bewertung ist wahrscheinlich unzureichend.
  7. Nach der Dehydrierung mit Ethanol den Schneidezahn horizontal in Harz einbetten. Fahren Sie mit Schritt 3 fort.

2. Extraktion von Alveolarknochen des Oberkiefers in einem Modell der Ligatur-induzierten parodontalen Knochenresorption (L-PBR) der Maus

  1. Verabreichen Sie 0,8 ml Ketamin (100 mg/ml) + 0,1 ml Xylazin (100 mg/ml) + 9,1 ml PBS intraperitoneal (i.p.) an die Maus (C57BL/6, 8-12 Wochen alt, männlich) als Anästhetika. Die Dosierung beträgt 0,01 ml/g (Gewicht). Tragen Sie eine Augensalbe auf beide Augen auf, um Trockenheit unter Narkose zu verhindern.
  2. Legen Sie die betäubte Maus für 5-10 Minuten auf ein Heizkissen. Beurteilen Sie die Reaktionen auf Schwanz-/Zehenkneifen und die Unversehrtheit des Augenreflexes. Vergewissern Sie sich, dass die Maus nicht auf die schädlichen Reize reagiert und der Reflex nicht vorhanden ist.
  3. Legen Sie die Maus auf die Behandlungsliege und halten Sie den Mund offen, indem Sie eine Ligatur 5-0 Seidennaht verwenden, die an einen Magnetstift auf der Behandlungsliege gebunden ist.
  4. Wickeln Sie die Ligatur (Geflochtene Seidennaht 6-0) unter einem Operationsmikroskop mit Mikronadelhaltern um eine Seite des zweiten Backenzahns im Oberkiefer (einlagig). Minimieren Sie individuelle Unterschiede in der Analyse, indem Sie eine Seite als Behandlungsseite und die andere Seite als Kontrolle verwenden.
  5. Binden Sie die Ligatur und machen Sie einen Knoten auf der Gaumenseite. Schneiden Sie nach dem Knoten die verbleibende Ligatur so kurz wie möglich ab, damit die überschüssige Ligatur das Kauen oder Essen nicht beeinträchtigt. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass sich die Ligatur im anschließenden Beobachtungszeitraum nicht durch Kauen löst.
    HINWEIS: Lassen Sie das Tier nicht unbeaufsichtigt, bis es wieder genügend Bewusstsein erlangt hat, um das Brustbein aufrecht zu erhalten. Geben Sie das operierte Tier nicht an andere Tiere zurück, bis es sich vollständig erholt hat. Halten Sie während des Überlebens sterile Bedingungen aufrecht.
  6. Füttern Sie Mäuse 2 Wochen lang ad libitum mit Futter und Wasser. Nach 2 Wochen Ligatur werden die Mäuse mit CO2 eingeschläfert, gefolgt von der Enthauptung.
  7. Von jeder Maus werden beide Oberkiefer (Ligaturseite und Kontrollseite) mit Molaren extrahiert. Um Oberkiefer mit Backenzähnen zu sammeln, schneiden Sie die Muskeln und den Knochen um den Oberkiefer herum mit einer Schere durch, ohne übermäßige Kraft anzuwenden. Legen Sie jeden Oberkiefer in PBS und halten Sie ihn bis zur μCT-Analyse (optional) bei 4 °C.
  8. Trennen Sie den Alveolarknochen mit Molaren (1. bis 3.) mit einem Skalpell (#15) und einer Schere vom Oberkiefer, ohne die Probe zu beschädigen oder zu brechen.
  9. Waschen Sie den isolierten Alveolarknochen mit PBS und dehydrieren und entfetten Sie ihn dann durch Eintauchen in zunehmender Stärke von Alkohol (70% und 100% Ethanol) für 2-3 Stunden.
    HINWEIS: Wenn das Gewebe (z. B. Pulpa und Knochen) nicht ausreichend dehydriert ist, wird die Harzimprägnierung wahrscheinlich gehemmt und die anschließende Bewertung wahrscheinlich unzureichend sein.
  10. Nach der Dehydrierung mit Ethanol den Alveolarknochen horizontal in Harz einbetten. Fahren Sie mit Schritt 3 fort.
  11. Optional: Führen Sie eine μCT-Auswertung vor der Mikrohärteprüfung durch.
    1. Führen Sie vor der Mikrohärteprüfung eine zerstörungsfreie Strukturanalyse (z. B. μCT) mit derselben Probe für die Mikrohärteprüfung als ergänzende Bewertung durch (Abbildung 1). Strukturelle Informationen (3D-Bild, Mineraldichte, Volumen) durch μCT könnten bei der Bewertung der mechanischen Eigenschaften und Qualität der Probe helfen, die sich auf die Ergebnisse der Mikrohärte auswirken können.

figure-protocol-1
Abbildung 1: Repräsentative μCT-Bilder des Zahnschmelzes in Kontroll- und fluoridbehandelten Mäuseschneidezähnen. (A) Repräsentatives μCT-Sagittalbild des Unterkieferschneidezahns. (B-D) μCT-Koronalbilder des Kontrollschneidezahns (NaF 0 ppm). (E-G) μCT-Koronaler Bilder von Schneidezähnen, die mit NaF (125 ppm) behandelt wurden. Die repräsentative Schmelzmineraldichte (EMD) ist dargestellt (g/cm 3). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

3. Einbetten von Proben in Harz

  1. Fahren Sie mit Schritt 1.7 (Modell der Zahnfluorose) oder Schritt 2.10 (Modell L-PBR) fort.
  2. Beschichten Sie die Innenseite des Montagebechers (1 Zoll) mit einer dünnen Schicht Vaseline. Harz (kalthärtendes Einbettharz) nach Anleitung mischen. Gieße das Harz und den Härter im Volumenverhältnis 15:2 in den mitgelieferten Plastikbecher und verrühre es vorsichtig mit einem Holzspatel für mindestens 2 min. Vermeiden Sie Luftblasen.
  3. Platzieren Sie den dehydrierten und entfetteten Schneidezahn (Abbildung 2A) oder den Alveolarknochen mit Molaren (Abbildung 2B), die horizontal und parallel zur Unterseite des Montagebechers ausgerichtet sind (1 Probe pro Pfanne).
  4. Gießen Sie das gemischte Harz (gerade genug Harz, ca. 1,5 ml) in den Einfassungstopf, um die Probe vollständig zu bedecken. Vermeiden Sie die Zugabe von mehr Harz als nötig, da überschüssiges Harz den Polierprozess behindert (Abbildung 2C,D). Stellen Sie den Einbettbecher mit der Probe für mindestens 8 Stunden bei 50 °C auf eine Heizplatte, um die Polymerisation des Harzes zu fördern. Dieses Verfahren trägt dazu bei, die Probe in einer stabilen Position zu halten.
    HINWEIS: Passen Sie je nach Probengröße die Harzmenge so an, dass die Probe vollständig bedeckt ist. Füllen Sie nicht zu viel Harz ein, da sonst mehr Zeit benötigt wird, um überflüssiges Harz zu entfernen.
  5. Entfernen Sie nach dem Aushärten das Harz, das die Probe enthält, aus dem Einbetttopf. Entfernen Sie Grate und ordnen Sie die Ebene der Probe und die gegenüberliegende Seitenebene parallel und flach an, indem Sie einen fortschrittlichen Schleifer und Polierer mit rauem, wasserfestem Schleifpapier (Körnung 60/P60 und 120/P120) unter Wasserflutung verwenden. Halten Sie die Höhe der Probe für Schneidezahn und Alveolarknochen auf ca. 3 mm (Abbildung 2E,F).
    HINWEIS: Wenn die Probe nach der Mikrohärtemessung mittels REM analysiert wird, sollte die Dicke der Probe etwa 3 mm betragen, damit die nachfolgende REM-Betrachtung nicht beeinträchtigt wird. Kleinere Proben sind mit dem Zerkleinerer schwieriger zu handhaben. Bei Proben, die nur für die Mikrohärte bestimmt sind, kann die Probenhöhe auf etwa 10-20 mm ansteigen.
  6. Schneiden Sie die äußere Form mit einer Präzisions-Trennsäge zu einem rechteckigen massiven Harzblock und abgerundeten Ecken (ca. Breite 30 mm, Länge 10 mm für den Schneidezahn (Abbildung 2G) und Breite 10 mm, Länge 5 mm für Alveolarknochen (Abbildung 2H)) ab.
  7. Sobald die Korrektur der groben Form abgeschlossen ist, entfernen Sie Schmutz und Partikel mit einem Ultraschallreiniger (ca. 1 min) vom Harzblock. Fahren Sie mit Schritt 4 fort.

figure-protocol-2
Abbildung 2: Ablauf des Einbettungs- und Polierverfahrens. (A) Dehydrierter und entfetteter Schneidezahn. (B) Dehydrierter und entfetteter Alveolarknochen in L-PBR. (C, D) Schneidezähne und Alveolarknochen in Harz getaucht. (E, F) Durch das Abschneiden des Harzes ist es einfacher, die Oberfläche des Zielgewebes zu polieren. (G, H) Harzecken für den Polierprozess abgerundet. Abkürzungen: L-PBR = Ligatur-induzierte parodontale Knochenresorption. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

4. Polieren der Proben

HINWEIS: Das Polieren der Proben erfolgt manuell mit wasserfesten Schleifpapieren (von rau bis feiner) auf einem fortschrittlichen Schleifer-Polierer unter Wasserflutung.

  1. Legen Sie ein raues, wasserfestes Schleifpapier (Körnung 600/P1200) auf die Schleifmaschine. Legen Sie den abgeschnittenen und gereinigten Harzblock (aus Schritt 3.7) auf das raue, wasserfeste Schleifpapier.
  2. Halten Sie unter dem Einfüllen von Wasser den Harzblock fest und polieren Sie die Bewertungsfläche der Probe auf dem Schleifer-Polierer (Geschwindigkeit 1-10 x g). Achten Sie zu diesem Zeitpunkt darauf, den Harzblock so zu halten, dass die Bewertungsfläche parallel zum Boden ist. Um die Auswerteoberfläche intakt zu halten, überprüfen Sie die Oberfläche mit bloßem Auge oder unter einem Mikroskop.
    HINWEIS: Beachten Sie, dass sich die Mühle im Uhrzeigersinn dreht und ein gleichmäßiger Druck zu einer unparallelen Oberfläche führen kann. Um eine parallele Oberfläche zu erhalten, halten Sie die Drehzahl des Gleiters konstant und drücken Sie die Probe einige Sekunden lang vorsichtig und drehen Sie dann die Probe um 180°, um die gleiche Zeit zu drücken. Raues Schleifpapier kann nicht nur Harz, sondern auch Proben entfernen.
  3. Wechseln Sie das Schleifpapier zur Körnung 800/P2400 und legen Sie den Harzblock darauf. Wiederholen Sie Schritt 4.2.
  4. Entfernen Sie Schmutz und Partikel mit einem Ultraschallreiniger (ca. 1 min) vom Harzblock.
    HINWEIS: Bevor Sie fortfahren, wird empfohlen, einen Ultraschallreiniger zu verwenden, um Oberflächenschmutz zu entfernen, um Verstopfungen zu vermeiden.
  5. Führen Sie anschließend das serielle Polieren mit feineren Schleifpapieren durch. Die Polierreihenfolge beträgt 12 μm, 9 μm, 3 μm, 1 μm und 0,3 μm.
  6. Legen Sie eine Läppfolie (12 μm) ohne Rotation auf den Schleif-Polier-Tisch und legen Sie den Harzblock auf die Läppfolie.
    HINWEIS: In diesem Experiment ist der Schleiftisch geeignet, um eine ebene Oberflächenbeschaffenheit unter Wasserflutung zu erhalten. Alternativ kann auch ein großer Planspiegel (oder ähnlicher) verwendet werden, der Parallelität bietet.
  7. Unter Wasserkühlung die Bewertungsoberfläche der Probe auf dem Läppfilm vorsichtig von Hand polieren. Bewegen Sie die Probe vertikal, horizontal und diagonal für die gleiche Anzahl von Sekunden unter Wasserinjektion mit Hüben von 2 bis 3 cm (1 Zoll). Wenn der Poliervorgang ordnungsgemäß durchgeführt wurde, haftet die Harzprobe an der Läppfolie.
  8. Entfernen Sie Schmutz und Partikel wie in Schritt 4.4. Wechseln Sie das Schleifpapier gemäß der seriellen Polierreihenfolge auf die nächstgrößere Größe (von 12 μm bis 0,3 μm) und legen Sie den Harzblock darauf.
  9. Halten Sie beim Eingießen von Wasser den Harzblock fest und polieren Sie die Oberfläche der Probe vorsichtig von Hand auf dem Läppfilm. Entfernen Sie Schmutz und Partikel wie in Schritt 4.4.
  10. Wiederholen Sie die Schritte 4.5 - 4.8, um die abschließende Politur (0,3 μm) abzuschließen. Nach Abschluss der abschließenden Politur (0,3 μm) sollte die Probe eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweisen (Abbildung 3A).
  11. Reinigen Sie die Oberfläche der Probe mit Ethanol (100 %), um sie zu entfetten und zu dehydrieren, und lagern Sie die Harzblöcke bei Raumtemperatur bis zur Mikrohärteprüfung. Vermeiden Sie während der Lagerung übermäßige Feuchtigkeit und Staub. Fahren Sie mit Schritt 5 fort.

5. Vickers-Mikrohärtetest

HINWEIS: Das Eindrücken einer hochglanzpolierten Oberflächenprobe erfolgt mit einem Mikrohärteprüfgerät. Der Test wird mit einer Belastung von 25 g für 10 s mit einer Vickers-Spitze durchgeführt.

  1. Vickers-Mikrohärtetest für Schneidezähne (Modell der Zahnfluorose)
    HINWEIS: Der Zahnschmelz kann von außen (Seite der Mundhöhle) nach innen (Seite der Pulpa) in drei Schichten unterteilt werden; nämlich die oberflächliche Schicht, die mittlere Schicht und die tiefe Schicht (Dentin-Schmelz-Übergang, DEJ) (Abbildung 3B)16. In diesem Protokoll werden drei Schmelzschichten getestet.
    1. Stellen Sie die Ladekraft auf 25 g und die Ladedauer auf 10 s ein. Lege den Harzblock auf den Tisch.
    2. Ziehen Sie 6 Punkte in jede Schmelzschicht (oberflächlich, mittel und DEJ) und Dentin in jede Region (zervikal, mittel und Spitze; Abbildung 3B).
    3. Messen Sie die Länge der beiden Diagonalen (d1 und d2; Abbildung 3B) zur Berechnung des Vickers-Mikrohärtewerts (HV; Abbildung 4).
  2. Vickers-Mikrohärtetest für Alveolarknochen (L-PBR-Modell)
    1. Stellen Sie die Ladekraft auf 25 g und die Ladedauer auf 10 s ein. Lege den Harzblock auf den Tisch.
    2. 3-6 Punkte auf jeder mesialen und distalen Seite des Alveolarknochens vom Alveolarkamm eindrücken. Einkerbung der Alveolarknochen zwischen dem 1. und 2. Molaren (weißes Quadrat) und dem 2. und 3. Molaren.
      HINWEIS: In diesem Protokoll wurden 6 Punkte auf jeder mesialen und distalen Seite (insgesamt 12 Punkte) für den Kontrollknochen (intakt) und 3 Punkte auf jeder Seite (insgesamt 6 Punkte) für L-PBR ausgewertet. Die Anzahl der Eindringpunkte hängt von den Bedingungen der Läsion ab (z. B. schränkt ein zu starker Knochenverlust den Eindringbereich ein).

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Abbildung 3: Auswertungsbereiche der Mikrohärte im Unterkieferschneidezahn. (A) Hochglanzoberflächenprobe mit Unterkieferschneidezahn. (B) Vertiefungen in jeder Region; zervikal, mittel und Spitze (NaF 0 ppm). (C) Drei Emailleschichten; aus DEJ, Innen-, Mittel- und Außenschmelz. Abkürzungen: D = Dentin, E = Schmelz, DEJ = Dentin-Schmelzübergang Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

figure-protocol-4
Abbildung 4: Vickers-Mikrohärte von Schmelz, der mit oder ohne NaF behandelt wurde. Die Mikrohärte des Dentins und drei Schmelzschichten wurden in jeder Region, Zervisal-, Mittel- und Spitzenregion, bewertet. (A-C) Kontrolle und (D-F) NaF (125 ppm) Behandlung. Die Daten werden als mittlere ± SD dargestellt. Signifikante Unterschiede wurden mittels Einweg-ANOVA mit dem Tukey-Post-hoc-Test bewertet. p-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen. **p < 0,005, ****p < 0,0005, ****p < 0,0001 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Ergebnisse

Zahnfluorosemodell: Abbildung 1 zeigt repräsentative μCT-Bilder von Schneidezähnen bei Kontrollmäusen und fluoridbehandelten Mäusen. In der Kontrollregion (Abbildung 1B-D) zeigte die zervikale Region eine geringere Schmelzmineraldichte (EMD) von 1,188 g/cm3 (Abbildung 1B) im Vergleich zur mittleren (1,924 g/cm3) und Spitze (1,819 g/cm3; Abbildung 1C,D

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Diskussion

Die Mikrohärte wird durchgeführt, um die mechanischen Eigenschaften von Hartgeweben wie Zähnen und Knochen zu bewerten. Bisher wurde über unterschiedliche Messmethoden zur Messung der Mikrohärte berichtet. Die meisten Messinformationen, insbesondere die Probenvorbereitungen und die Eindringstellen, dürften unzureichend sein. Diese Studie konzentrierte sich auf das Mikrohärteprotokoll für Zahnschmelz und Alveolarknochen in Modellen für Zahnfluorose und Parodontalerkrankungen. Um konsistente und genaue Ergebnisse zu erhalt...

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Offenlegungen

Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Danksagungen

Die in dieser Veröffentlichung berichtete Forschung wurde von JSPS KAKENHI JP21K09915 (MO) und dem National Institute of General Medical Sciences unterstützt; T34GM145509 (MM) und dem Nationalen Institut für zahnärztliche und kraniofaziale Forschung; R01DE025255 und R21DE032156 (XH); R01DE029709, R21DE028715 und R15DE027851 (TK); R01DE027648 und K02DE029531 (MS).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Geflochtene Seidennaht 6-0Teleflex
Canica Kleintierchirurgie-SystemKent Scientific Corporation SURGI 5001
CarbiMet PSA 120/P120Bühler30080120
CarbiMet PSA 60/P60Bühler36080060
CarbiMet PSA 600/P1200Bühler36080600
Castroviejo Micro Needle HilderF.S.T12060-01
Epofix kalt abbindendes Einbetten HarzElektronenmikroskopie WissenschaftCAT-1237
Fisherbrand 112xx Serie Erweiterter UltraschallreinigerFisher BrandFB11201
fluoridfreie NagetierdiätBio ServF1515  AIN-76A, 1/2" Pellets
in-vivo microCT Skyscan 1176Bruker
Isomet 1000 PräzisionssägeBuehlerMA112180
Läppfolie 0,3µ mMaruto instrument co., LTD. Japan26-4203Alternativ 
A3-0.3 SHT, 3M USA
Läppfolie 1µ mMaruto Instrument Co., LTD. Japan26-4206Alternative
A3-1 SHT, 3M USA
Läppfolie 12µ mMaruto Instrument Co., LTD. Japan26-4211Alternativ
A3-12 SHT, 3M USA
Läppfolie 3µ mMaruto Instrument Co., LTD. Japan26-4204Alternativ
A3-3 SHT, 3M USA
Läppfolie 9µ mMaruto instrument co, LTD. Japan26-4201Alternative
A3-9 SHT, 3M USA
Leica Wildmikroskop LeicaLEIC M690
Metaserv 2000 Schleifmaschine mit variabler Drehzahl PoliermaschineBühlerNr.: 557-MG1-1160
MicroCut PSA 1200/P2500Bühler36081200
MicroCut PSA P4000Brühler36084000
Mikrohärteprüfer, ALPHA-MHT-1000Z PACE Technologies
SamplKups   1 ZollBuehlerNr.: 209178
NatriumfluoridFisher ScientificS299-100
West cott Stich SchereJEDMEDKat. #25-1180
ZooMed Repti Thern Untertankheizung (U.T.H)Zoo Med Laboratories, Inc.RH-4

Referenzen

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