Китайские учёные разработали способ выращивания искусственной эмали

Новости на стоматологическую тематику, интересные факты из истории стоматологии и стоматологов.
Spravochnik
Сообщения: 164
Зарегистрирован: 11 мар 2016, 22:12
Образование: высшее
Группа: учебное заведение
Поблагодарили: 1 раз
Пол: мужской
Russia

Китайские учёные разработали способ выращивания искусственной эмали

Сообщение Spravochnik » 06 сен 2019, 09:05

Китайские учёные из университета Чжэцзян, Ханчжоу (провинция Чжэцзян) Чанъю Шао, Бяо Цзинь, Чжао Му, Хао Лу, Юэчи Чжао, Чжифан У, Lumiao Ян, Жисен Чжан, Янчунь Чжоу, Хайхуа Пан, Чжаомин Лю, иРуйканг Тан разработали метод выращивания искусственной эмали не отличающейся от натуральной.

Список принятых сокращений
HAP - гидроксиапатит (Ca10(PO4)6(OH)2)
ACP - аморфный фосфат кальция (Ca3(PO4)2·nH2O)
CPIC - кластеры ионов фосфата кальция
ТЭА - триэтиламин
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

Восстановление зубной эмали
Обработка эмали травлением. Чтобы моделировать ранние поражения кариесом, участки зубной эмали травили H3PO4 (37 мас.%) В течение 30 с. Чтобы имитировать ранние поражения кариесом и удалить апризматичную эмаль с внешней поверхности зуба (49), образцы цельных зубов травили H3PO4 (37 мас.%) В течение 10 мин. Все образцы подвергали ультразвуковой обработке в деионизированной воде в течение 20 мин для обеспечения удаления любых остаточных загрязнений и высушивали на воздухе.
Ремонт эмали с использованием CPIC. Для сравнения, половина поверхности эмали была покрыта кислотостойким лаком для ногтей, а оставшаяся часть была использована для восстановления с использованием CPIC. Этаноловый раствор CPIC (100 мкл; 2 мг/мл) наносили на поверхность эмали. Затем образцы сушили на воздухе при 25°C в течение 5 минут, что приводило к образованию гелеобразного слоя с покрытием CPIC на эмали; через 15 минут слой CPIC самопроизвольно превращается в слой ACP. Затем эмалированные участки были погружены в модифицированную имитированную оральную жидкость (м-SOF; 10 мл на образец; содержащая 1,5 мМ CaCl2 , 0,9 мМ K2HPO4 , 15 м. д. F -1 , 130 мМ KCl, 1 мМ NaN3и 20 мМ буфера Hepes) при рН 7,00±0,03 при 37 °C в течение назначенного времени. Общая продолжительность процесса инкубации составляла 48 часов, что было достаточным периодом времени, позволяющим полностью кристаллизовать аморфную фазу. Чтобы увеличить толщину ремонтируемого слоя, вышеупомянутая обработка CPIC на эмали неоднократно применялась для установления послойного ремонта. После инкубации отремонтированные эмалированные участки обрабатывали ультразвуком в воде в течение 20 минут, промывали водой и высушивали на воздухе при 25°C перед исследованием.
Ремонт эмали с помощью АСР. Этанольный раствор наночастиц АСР (100 мкл; 2 мг/мл) по каплям наносили на протравленное кислотой участки эмали, и образец сушили на воздухе в течение 15 мин при 25°C и относительной влажности 60%. Затем участки погружали в m-SOF (10 мл на образец) при pH 7,00±0,03 при 37°C на 48 часов для обеспечения созревания. После инкубации отремонтированные эмалированные участки обрабатывали ультразвуком в воде в течение 20 минут, промывали водой и высушивали на воздухе при 25°C перед исследованием.
Восстановление цельной зубной эмали с использованием CPIC. Для сравнения половину поверхности зуба покрывали кислотостойким лаком для ногтей в качестве контрольной зоны, а оставшуюся оставляли в качестве экспериментальной зоны для ремонта с использованием CPIC. Этаноловый раствор CPIC (1 мл; 2 мг/мл) или содержащий кальцеин (1 мкМ) этаноловый раствор CPIC (1 мл; 2 мг/мл) наносили на всю поверхность эмали зубов. Затем все образцы погружали в m-SOF (50 мл на образец) при pH 7,00±0,03 при 37°C на 48 часов для обеспечения созревания. После инкубации целые зубы обрабатывали ультразвуком в деионизированной воде в течение 20 минут, промывали водой и высушивали на воздухе перед исследованием. Чтобы получить четкую флуоресцентную картину целого зуба, мы три раза промыли лак ацетоном и сфотографировали через оптический фильтр в ультрафиолетовом свете с интенсивностью света 1200 мВт/см2. (±10%) и используемый диапазон длин волн от 430 до 480 нм.
Подготовка сфокусированного ионного пучка образцов для наблюдения ПЭМ
Ультратонкие срезы отремонтированной эмали для ТЭМ-характеристики структуры и кристаллографии готовили с помощью сканирующего электронного микроскопа с двухлучевым фокусированным ионным пучком (FIB) (Quanta 3D FEG, FEI, США), который был оснащен жидким ионом галлия. источник. Слой платины (толщина ~ 1 мкм) был нанесен на интересующую область для защиты поверхности от повреждения ионным пучком во время процессов измельчения. Тонкие срезы были подняты и перенесены на медную решетку для дальнейших наблюдений с помощью ПЭМ и SAED.
Рис. 3 Репликация сложной структуры эмали.
Рис. 3 Репликация сложной структуры эмали.
( A ) СЭМ-изображение, показывающее эмаль, протравленную кислотой, и отремонтированную эмаль. ( B ) Трехмерное АСМ изображение отремонтированной эмали. ( C ) СЭМ-изображение с большим увеличением красного круга в (A). ( D ) Вид в поперечном сечении окончательно отремонтированной эмали, где были отремонтированы как эмалевые стержни, так и промежуточные стержни. R и IR обозначают для эмалевого стержня и промежуточного стержня соответственно. ( E и F ) Эмалевые стержни с различной ориентацией можно ремонтировать. ( G) ПЭМ-изображение продольного разреза реконструированного слоя на природной эмали, включая нативную и восстановленную зоны. Вставка: SAED нативной эмали (выделенная область, белый цикл) и отремонтированной эмали (выделенная область, желтый цикл) продемонстрировали, что их длинные оси соответствуют кристаллографической оси c HAP. Слой Pt напыляли для защиты поверхности эмали от повреждения ионным пучком во время процессов измельчения. Решетчатые полосы одного эмалевого стержня развивались из родной области в отремонтированную область: регенерированная область ( J ) имела те же характеристики, что и природная область ( H ), и между ними не было границы ( I ), что свидетельствует о структурной непрерывности. ( К) Рентгеновские спектры показывают процесс эволюции от CPIC до HAP в участке эмали: протравленная эмаль (линия a), исходные гелеобразные CPIC, нанесенные на эмаль (линия b; воздушная сушка в течение 5 минут), слой ACP в результате CPIC (линия c; высушенная на воздухе в течение 15 минут), промежуточного состояния эволюции от ACP до HAP (линия d; реминерализация в течение 24 часов) и конечного кристаллического слоя HAP на эмали (линия e; реминерализация) на 48 часов). Шкала баров, 20 мкм (A), 2 мкм (от C до F), 500 нм (G), 5 нм (от H до J) и 2 нм -1 (G, вставки).

Оценка механической прочности
Механические свойства и микротрибологическое поведение имеют важное значение при оценке восстановления эмали и проверяются с помощью тестов наноиндентирования (2 , 38). Согласно установленному методу (39), твердость (H) и модуль упругости (E) могут быть рассчитаны с использованием кривых смещения нагрузки (рис. S8A). Нативная эмаль имела оптимальные механические характеристики: H 3,19±0,05 ГПа (означает±SD) и E 84,55±12,38 ГПа (рис. 4G).). Однако механические свойства эмали были резко ослаблены травлением фосфорной кислотой (37 мас.% В течение 30 с). Эпитаксиальный рост, вызванный CPIC, восстановил прочность эмали со значениями H и E 3,84±0,20 ГПа и 87,26±3,73 ГПа соответственно (рис. 4G). Коэффициент трения (КОФ) является важным микротрибологическим показателем эмали. Износостойкость эмали увеличивается с уменьшением COF. По сравнению с высоким COF (0,32±0,011) травленной эмали, низкий COF (0,18±0,008) отремонтированной CPIC эмали был аналогичен таковому у нативной эмали (0,18±0,002), что указывает на превосходные противоизносные свойства после ремонта (рис. 4Н). Эти свойства должны быть отнесены к структурной непрерывности между выращенным слоем и нативной областью, являющейся результатом эпитаксиальной конструкции. После ремонта механическая прочность была немного увеличена, что можно объяснить более высоким качеством искусственно восстановленного HAP, в котором содержалось меньше карбоната, чем в нативном (рис. S9) (40-42). Это улучшение также можно использовать для подтверждения успешного эпитаксиального роста искусственного HAP на нативных стержнях эмали. Напротив, с использованием обычного ACP в качестве ремонтного материала, хотя H и Eзначения были частично улучшены (рис. S8B), COF оставался на относительно высоком значении 0,24±0,018 (рис. S8C) из–за плохой комбинации между восстановленным слоем и нативной эмалью. Это различие отражает уникальное преимущество биомиметической границы кристалло–аморфной минерализации в восстановлении эмали.
Рис. 4 Ремонт цельной зубной эмали и ее механические и микротрибологические свойства.
Рис. 4 Ремонт цельной зубной эмали и ее механические и микротрибологические свойства.
[b]( A ) СЭМ-изображение нативной кислотно-травленной эмали. Вставка: СЭМ-изображение с большим увеличением кислотно-протравленной эмали. ( B ) Цифровое изображение целого зуба, на котором левая область была покрыта кислотостойким лаком (отображается темным цветом), а правая область была отремонтирована с помощью CPIC, содержащих кальцеин (отображается желтым цветом). ( С ) СЭМ изображение отремонтированной эмали. Вставка: SEM-изображение с большим увеличением отремонтированной эмали. ( D и E ) CLSM изображения сечений всего зуба. Отремонтированный слой был помечен кальцеином, который испускал зеленую флуоресценцию. Толщина ремонтируемого слоя составляла примерно 2,7 мкм. ( F) Вид в поперечном разрезе СЭМ-изображения отремонтированной эмали в большом масштабе. Врезка: зона перехода от родной к ремонту эмали. ( G ) Расчетная твердость и модуль упругости образцов эмали. ( H ) Коэффициент трения образцов эмали, измеренный при постоянной нормальной силе 500 мН. Шкала баров, 20 мкм (A и C), 5 мм (B), 1 мм (D), 10 мкм (E и F), 1 мкм (A, вставка и C, вставка) и 2 мкм (F, врезка).

Источник (полная версия исследования)

Аватара пользователя
martyinyan
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 21 авг 2019, 22:45
Образование: нет
Группа: врач-стоматолог
Город: Москва
Благодарил (а): 1 раз
Пол: не указан
Russia

Re: Китайские учёные разработали способ выращивания искусственной эмали

Сообщение martyinyan » 15 окт 2019, 15:13

Все это пока только на уровне заголовков. До реального применения в стоматологии еще очень далеко


Вернуться в «Новости»