Summary
El Rub & Roll pueden mímico el ciclo de masticación, lo que permite la variación de la fuerza de masticación, distancia de desplazamiento, velocidad de masticación, número de ciclos y la frecuencia y con una combinación de problemas erosivos y abrasivos puede resultar en una compleja simulación del envejecimiento oral.
Abstract
Mascar, beber y pulido de dientes ocasionales resultará en desgaste de diente fisiológica durante toda la vida. Desafíos extremos, como bruxismo masticación habitual en objetos extraños, pueden llevar a un desgaste excesivo. Recientemente, se ha reconocido el papel de la erosión en acelerar el desgaste de diente mecánico, pero no se ha estudiado ampliamente la interacción entre procesos de desgaste químico y mecánico. Nuestro laboratorio ha presentado recientemente un dispositivo de simulación de desgaste oral novela, el Rub & Roll, que permite al usuario realizar el desgaste y la carga de estudios por separado o simultáneamente en un ambiente abrasivo y erosivo. Este manuscrito describe una aplicación del dispositivo: la carga mecánica y erosiva combinada de molares humanos extraídos (pre) en un movimiento de masticación simulado, con una aplicación controlada de la fuerza, velocidad, fluido y tiempo y la aplicación de perfilometría en visualizar y medir el patrón de desgaste resultantes sin contacto. La morfología oclusal que se creó en el experimento con el más alto nivel de carga es muy similar a la presentación clínica de desgaste por erosión.
Introduction
La cavidad oral se podría considerar un entorno áspero: humedad, cambios de temperatura debido a la ingestión de alimentos fríos y calientes y carga mecánica con algunos de los más fuertes músculos en el cuerpo humano. Sin embargo, los dientes, eminentemente están equipados para soportar estos desafíos. El esmalte es muy difícil, y la dentina por debajo impide que fractura el esmalte relativamente frágil. El componente mineral de ambos materiales, hidroxiapatita es de muy baja solubilidad y en equilibrio con la saliva sobresaturada. Masticar, beber y pulido de dientes ocasionales resultará en desgaste de diente fisiológica durante el curso de la vida1,2,3. Desafíos extremos, como bruxismo masticación habitual en objetos extraños, pueden llevar a un desgaste excesivo. Recientemente, se ha reconocido el papel de la erosión en acelerar el desgaste de diente mecánico. Erosión dentaria ha sido extensivamente estudiado en vitro, pero los modelos utilizados han sido sencillos y factores mecánicos en gran parte han sido ignorados. La interacción clínica de procesos de desgaste químico y mecánico, por tanto, no es completamente entendido4.
Muchos estudios de desgaste por erosión y erosión en vitro han utilizado simple inmersión ácida del esmalte pulido plano o muestras de dentina, con pérdida de dureza o perfilometría la medida acercan a5. La introducción de un componente abrasivo ha implicado generalmente dientes cepillado de acción, o a veces lengua o esmalte de contactos deslizantes de cúspide6. Tales estudios han demostrado esmalte resultados de erosión en una capa superficial blanda, que se erosione fácilmente. Superficies planas generalmente son necesarios porque el dispositivo de carga mecánicos no puede manejar superficies irregulares, y las técnicas de medición de superficies irregulares también son más complicadas. Sin embargo, más erosión desgaste de diente en los adolescentes es visto en cúspides oclusales y abrasión por masticar los alimentos se espera que el factor mecánico más relevante en oclusal desgaste erosivo. No existe la máquina de desgaste bucal ideal que imita el ambiente oral en todos los detalles, y la mayoría en vitro modelos no permitirá naturales superficies oclusales de los dientes que sea expuesta o medido7,8.
Nuestro laboratorio ha presentado recientemente un nuevo dispositivo, que se ajusta a muchas de las especificaciones de7 de Heintze y tolerancia oral usar de modelos de simulación, y que permite al usuario realizar estudios de desgaste y carga por separado o simultáneamente en un ambiente erosivo y abrasivo. El nuevo dispositivo (Rub & Roll) consiste en una máquina de revolvimiento y un recipiente (Figura 1a). En el envase, se puede montar un cilindro con las muestras. Entre el cilindro y la pared interior del recipiente una de más barras se colocan (Figura 1b). Por arrancar el motor de agitación, la varilla gira sobre las muestras en el cilindro (figura 1C). Mediante cuñas, diferentes fuerzas pueden aplicarse en las muestras. Para una descripción completa del diseño, construcción, mecanismo de operación y características del dispositivo consulte el documento presentando y discutiendo el dispositivo9. El dispositivo es robusto, no técnicamente exigente y puede aplicar cargas a 32 muestras simultáneamente. La fuerza antagonista es movimiento sobre la superficie de la muestra manteniendo contacto suave y continuado, que es comparable a la masticación normal10. Aquí presentamos una aplicación para el desgaste erosivo del modelo de las superficies oclusales de los dientes naturales, y demostrar la relevancia clínica y la versatilidad del método.
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Protocol
Colección de los dientes utilizados en este experimento se realizó siguiendo las directrices de la Comisión regional de ética médica.
1. recogida de muestras y preparación de la muestra
- Recoger 24 molares humanos extraídos sonido (pre) de prácticas dentales y cepillo con piedra pómez en una pieza de mano de baja velocidad a una limpia (sin residuos, no gingival remanente) y lisa la superficie y por último enjuague durante 15 s con agua corriente.
- Incrustar las muestras para que encajen en las ranuras (12 x 15 x 27,5 mm) del cilindro del dispositivo.
- Fundir el compuesto de impresión (un palillo de 113 g) en la placa caliente (50 ° C) durante aproximadamente 10 minutos y sumerja la parte oclusal del molar en la sustancia fundida, cubriendo la superficie oclusal. Coloque el molar boca abajo sobre un portaobjetos de microscopio y presione hacia abajo hasta que todas las puntas de Copa tocan el vidrio y esperan ± 30 s hasta que el compuesto de impresión se haya enfriado y conjunto, fijación del diente.
- Utilice una jeringa para verter 10 mL de polimetilmetacrilato (PMMA) mezcla en un molde de silicona con interior de dimensiones de 12 mm x 15 mm x 27,5 mm. mezcla PMMA en una campana de humos (polímero de 13 g de relación: monómero de 10 mL) por aproximadamente 25 s con una espátula. Dejar reposar durante 15 s para que cualquier burbuja de aire puede escapar antes de usar.
- Voltee el portaobjetos y suspender el molar en el molde de silicona llenado de PMMA. Presione la corredera hacia abajo hasta que toque el molde. La fase de colada dura aproximadamente 1,5 min a temperatura ambiente.
- Fraguado de PMMA a temperatura ambiente y 1.000 hPa durante 20 minutos, retire el portaobjetos y quite el diente incrustado del molde de silicona.
- Medir la altura total de la muela incorporada y ajuste la altura exactamente 27,3 mm quitando progresivamente el PMMA curado desde la parte inferior con una fresadora equipada con una fresa de 16 mm.
2. preparación de solución de desmineralización
- Añadir 0.1 M ácido láctico (50 g), 1,5 mM CaCl2 (1,103 g), 0,9 mM KH2PO4 0,612 g, cloramina del de 1% de 10 mL, 0.5 ppm F (2,5 mL de solución estándar de flúor de 1.000 ppm) a 4.900 mL de agua desionizada en una placa de agitación.
- Valorar con 10 M de KOH (± 50 mL) pH a 4.8 con electrodo de vidrio de pH calibrado.
3. montaje de la muestra y configuración de la frotación de la máquina y del rodillo (figura 1)
- Quitar el cilindro del recipiente y 24 muestras en los huecos en el cilindro de la Rub & Roll.
- Para ajustar la fuerza de carga, ajustar la protrusión de la muestra del cilindro colocando un calce en el hueco debajo de la muestra. Sin carga (0, N) de 8 muestras, su uso no calza y 30 N (8 muestras) y 50 N (8 ejemplares), usar espesor de 1 mm y 1,5 mm, respectivamente.
- Montar las 2 partes del cilindro y asegúrelo con un tornillo de M6 y coloque el cilindro en el envase.
- Llene el recipiente con 500 mL de solución de desmineralización.
- Coloque la barra de carga: un tubo de PVC (73 de dureza Shore A) con un diámetro externo de 14 mm y un diámetro interno 10 mm con un inserto de acero inoxidable 316 vástago (HB de dureza 130-150) con un diámetro de 9 milímetros.
- Ajustar la velocidad de rotación a 20 rpm, para simular la frecuencia clínica de masticación y deje que el dispositivo funcione ininterrumpidamente.
- Durante el experimento, reemplazar la solución de la desmineralización y el tubo de PVC y verificar el pH con un electrodo de vidrio calibrado dos veces a la semana.
- Después de 3 meses (correspondiente a los ciclos de aproximadamente 1.500.000) desconectar el cilindro del recipiente y retire al espécimen por desmontar las 2 partes del cilindro y almacenar a la muestra en agua desionizada.
Nota: Todas las muestras se analizan antes y después de la carga en el Rub & Roll, con un Perfilómetro sin contacto.
4. Profilometric la exploración, análisis y resta
- Generar una medición topográfica de la muestra con un Perfilómetro.
- Encender equipo: computadoras, módulo de fuente de alimentación y regulador del sensor. Coloque el sensor apropiado y fije con tornillo de mariposa. A continuación, Introduzca cuidadosamente la fibra óptica en el controlador del sensor.
- Seleccione el sensor correcto en el controlador del sensor. El controlador del sensor muestra 4 opciones (F1 - F4). Presione F4 dos veces y el menú sensor confocal se muestra.
- Presione F3 (opción de sensor) y desplácese hasta 10.000 2 μm. Select (10 mm) y presione F4. Presione la tecla F1 y seleccionar F4 (sí) para guardar la configuración en EEPROM. Seleccione intensidad LED y gire a la posición "± 9:00" y presione F4 - F2 - F4 tomando una "referencia" del sensor.
- Abra el software y elegir la opción "conectarse" al dispositivo. Tenga en cuenta que la mesa de medición se moverá automáticamente a la búsqueda de la "posición inicial". La pantalla de inicio aparece en la pantalla. Pulse herramientas en la barra de menú, seguida por la selección del sensor y seleccionar Sensor S29 | 10 - 10.000 μm.
- Pulse herramientas en la barra de menú seguida de frecuencia de muestreo y elija 300 Hz. Pulse herramientas en la barra de menú seguida de sensor de velocidad y elegir el 0 - 100%.
- Seleccione Scan en la barra de menús. Seleccione tecla mueva etapa. Presione el área amarilla en el centro de la pantalla para mover la tabla de medición para el centro.
- Coloque a la muestra en el centro de la mesa de medición, seguido del ajuste de la altura correcta dentro de la gama del sensor. Coloque el sensor sobre el área de interés de la muestra y ajustar la distancia del sensor de tal manera que el área completa muestra que se analizarán se encuentra dentro de la gama de enfoque del sensor. El controlador del sensor indica si la altura está dentro de la gama del sensor que muestra una zona verde en la altura de datos en tiempo real.
- Elija Configuración. Establecer el promedio a 2, para cada punto de datos es el promedio de 2 mediciones. Esto disminuir velocidad de escaneado, sino que aumentar la calidad de escaneo. Después de terminar la configuración pulse Aceptar para volver a la configuración de exploración principal.
- Coloque la viga de sensor en la esquina superior izquierda de la muestra. Establece el área de la exploración total en 15 mm x 12 mm con un tamaño de paso en X y Y dirección de 40 μm (0,04 mm), el número de pasos en X = 375 y Y = 300. Otra vez, pequeños pasos aumentará la resolución de exploración, pero también análisis de tiempo. Presione Scan ahora para iniciar la exploración.
- Cuando la exploración haya terminado después de unos 10 minutos, seleccione el archivo en la barra de menú, seguida por que elegir guardar como. Las exploraciones están estandarizadas de tal manera que las escalas están siempre en los mismos niveles.
- Seleccione el archivo en la barra de menú, seguida de elegir abrir el archivo. Seleccione alabeo en la barra de menús. Aplicar un filtro de distorsión de 1 para eliminar el ruido de la mesa de exploración y sensor. Seleccione el mejor punto en la barra de menús y encontrar el punto más alto de la muela.
- Seleccione Herramientas en la barra de menú, seguida por elegir la opción de escala para la configuración de escaneo. En la configuración de análisis, establecer el desplazamiento en mm, calculado por el punto más alto de Z valor (medido en 4.10) - 3500. Establecer el rango manual de 0 a 3,6 mm y pulse OK.
- Seleccione zona de carga en la barra de menú a cero la balanza. Seleccione el archivo en la barra de menú, seguida por que elegir guardar como.
- Restar las exploraciones tomadas en dos momentos diferentes.
- Seleccione abrir en el menú del software. Ubicar el análisis original y el archivo modificado en el directorio, seleccione los archivos y pulse Aceptar. Aparecerá la pantalla de opciones, elija en la opción de nivelación: manual de nivelación de opción; y en la compensación offset respectivamente las opciones, aplica a la original y aplica a modificado.
- Ventana seleccionar en la barra de menú, seguida por la opción de crear opinión y finalmente la opción vista de sección transversal.
- Seleccione la superficie modificada y mueva la superficie modificada sobre la superficie original en horizontal, vertical y Z dirección (altura) manteniendo pulsada la tecla control y pulse la tecla de flecha izquierda y derecha de dirección horizontal; sosteniendo la tecla control y pulse arriba y abajo llave de flecha de dirección vertical; manteniendo la tecla Mayús y pulse arriba y abajo flecha clave para la dirección de Z de tal manera que la resta volumen y altura se muestra en la vista de diferencia son tan bajos como sea posible.
- Seleccione el archivo en la barra de menú, seguido de elegir guardar como salida se lee como pérdida de volumen medio y altura media.
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Representative Results
Hemos expuesto los dientes molares humanos (n = 8 por grupo) a una solución acuosa ácida a pH 4.8 en el Rub & Roll, por 3 meses. Esto corresponde a un tiempo de funcionamiento clínico de aproximadamente 6 años. La carga mecánica aplicada fue: sin carga (0, N), 30 N o 50 N.
Significa la pérdida de altura de la superficie oclusal para los tres grupos fue: 76 μm ± 20 0 N; 161 μm ± 40 30 N; y 266 μm ± 101 50 N (figura 2). El desgaste erosivo con la carga mecánica resultó en platillo en forma de lesiones en las puntas de cúspide oclusal muy parecidas al fenómeno clínico asociado con el desgaste erosivo del diente llamado "ahuecamiento" (figura 3 y figura 4).
Figura 1. Presentación esquemática de la Rub & Roll. (a) Descripción del aparato: 1. moviendo el motor, 2. envase. (b) vista de dentro del envase: 3. barra, 4. cilindro. (c) la barra en contacto con el espécimen y el exterior del contenedor: 3. barra, 5. Shim, 6. Embedded molar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2. Gráfico de barras que muestra la pérdida de la altura media de la superficie oclusal de los molares humanos cargados de 0, 30 o 50 N en una solución de desmineralización a pH 4.8 uso Rub & Roll. Barras de error indican SD. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. Ejemplo típico de los molares después de 3 meses en el Rub & Roll en una solución de desmineralización con pH 4.8. De izquierda a derecha, el diente fue cargado mecánicamente con 0 N, 30 N o 50 fila superior N. muestra fotografías de luz estereoscópica (aumento 10 X), y la fila inferior muestra imágenes de sustracción correspondientes. Los colores en las imágenes de resta indican pérdida de la altura de ninguna pérdida (rojo) a 1.500 pérdida μm (azul). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. Ejemplos de análisis profilometric de muestras seleccionadas, antes (fila superior) y después de la exposición de 3 meses (fila media). La fila inferior muestra la línea secciones de análisis de las dos superpuestas (rojo antes y negro después de la exposición). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5. Un ejemplo clínico de desgaste oclusal diente erosiva. Nota de cata de las cúspides (cortesía Dr. R. Kuijs). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
La aplicación que presentamos da una buena impresión de la importancia clínica de la Rub & Roll. La morfología oclusal que se creó en el experimento con el más alto nivel de carga es muy similar a la presentación clínica del diente erosiva desgaste (figura 5)11,12.
La versatilidad de la puesta en marcha se encuentra en primer lugar con las soluciones utilizadas. En el modelo más simple, puede utilizarse agua. Cargar las muestras en un medio de agua puede utilizarse para la muestra de envejecimiento, por ejemplo de vinculación, antes prueba13de la fuerza de enlace adhesiva de restauración de resina compuesta. En un modelo más clínico relevante, agua puede reemplazarse por la saliva artificial. Componentes abrasivos como las fibras pueden añadirse para simular la masticación de alimentos abrasivos. Los alimentos incluso todo pueden utilizarse en situaciones donde el desgaste masticatorio es el resultado bajo investigación. Para el puro desgaste erosivo, la solución puede formularse para imitar bebidas gaseosas o jugos.
En segundo lugar, como se muestra en el ejemplo, la carga puede ajustarse cambiando la posición de las muestras. La carga está limitada a aproximadamente 75 N, pero esto está bien dentro de la gama normal de las fuerzas de masticación14. Eligiendo fisiológicos carga de niveles, el índice de envejecimiento es clínicamente relevante. Total tiempo experimental todavía es reducido, debido a la exposición continua en la unidad de rotación y el elevado número de muestras que pueden estar expuestos al mismo tiempo.
Pueden considerarse más modificaciones del dispositivo. Mediante la adición de una unidad de control térmico, podría introducirse el aspecto de termociclaje rápido, otro aspecto importante del envejecimiento intraoral. Cambiando el medio cíclico, ciclismo pH podría introducirse, para la simulación de un proceso de caries (de - y remineralización) del esmalte. La superficie del vástago puede ser modificada para simular situaciones antagonistas diferentes, como la porcelana o las restauraciones con composite. Colocando un material visco elástico por debajo de las muestras, se puede simular la acción del ligamento periodontal. El dispositivo es relativamente simple y puede ser fácilmente personalizado por el usuario, como se desee.
Hay algunos detalles que deben considerarse cuando el funcionamiento del aparato. Cuando se utilizan las superficies de contacto desigual, muestra posicionamiento es complicado, como movimiento de la varilla a través de la superficie puede verse obstaculizado por que sobresalen formas. Esto puede causar deslizamiento de la barra y las vibraciones indeseables. Al inicio de cada experimento, por lo tanto es necesario vigilar estrechamente el funcionamiento del dispositivo. Después de 8 horas generalmente funcionará sin problemas. Se recomienda reemplazar la varilla después de este período y a partir de ese punto poner dos veces por semana.
Antes de que los dientes se encajan para la carga oclusal, la colocación deberá considerarse detenidamente para que la dirección del movimiento de la varilla simula el movimiento de la articulación o mascar tan cerca como sea posible. La fuerza sobre la superficie oclusal puede llevar al desgaste, que a su vez disminuye la carga. Monitoreo regular de la protuberancia de la muestra se recomienda para mantener la carga dentro del rango previsto. En experimentos con medios ácidos, por erosión o modelado de la caries, también debe controlarse el pH. Pueden cambiar durante el curso de los experimentos más como resultado de la disolución del esmalte.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Los autores no tienen ninguna agradecimientos.
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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