Nano-Indentation Characterisation of Natural Carious White Spot Lesions

Abstract

The aim of this paper was to characterise the mechanical properties (MPs) and microstructural features of natural enamel white spot lesions (WSLs) using nano-indentation. Five natural WSLs from 4 extracted sound premolar teeth were cross-sectioned. Elastic modulus and hardness were measured systematically across the WSLs at intervals of 25 and 50 µm. The WSLs showed a large reduction in MPs compared to sound counterpart: elastic modulus was up to 83% lower (77.0 ± 2.2 to 13.4 ± 2.1 GPa) and hardness up to 91% lower (3.39 ± 0.41 to 0.29 ± 0.07 GPa). The intact surface layer above WSLs had less than 34% reduction in MPs. Detailed MP measurements were mapped as two-dimensional contour plots. Typically, WSLs displayed steep MP gradients at the lesion boundary and more uniform MPs with isolated variations in the lesion body. Despite the large reduction in MPs, the microstructure of WSLs remained intact. We postulate that loss of mineral and change of the hierarchical microstructure at the crystallite level contributed to the overall MPs of WSLs.

Micro-hardness and mineral loss of enamel lesions after infiltration with various resins: Influence of infiltrant composition and application frequency in vitro

“…Reported surface micro-hardness (352 HVN) for sound human enamel 30 was consistent with measurements of sound bovine enamel hardness in this study; nevertheless, it needs to be stressed that comparisons of surface and transversal microhardness values need to be performed with caution. However, reported hardness of natural carious enamel (0.29-3.29 GPa) 31 was similar to hardness of artificial caries found in this study, too (33 HVN % 0.32 GPa).…”

Micro-CT application for infiltration technology in paedodontics and orthodontics

“…WSLs treated with Icon have been investigated by us using confocal laser scanning microscopy and optical coherence tomography [2,9]. WSLs treated with Icon have been also investigated by different authors using scanning electron microscopy (SEM) or indentation [10,11]. These approaches are all destructive, providing a snap shot of the lesion at a particular stage in its dynamic development but with loss of information between sections and also do not allow the analysis of the mineral density distribution within the WSLs.…”

Efeito do tipo de lesão cariosa artificial em esmalte bovino sobre o potencial remineralizante da saliva, do dentifrício e do verniz fluoretado: um estudo in situ

“…Amostras de esmalte bovino são geralmente expostas a soluções ou géis desmineralizantes compostos por ácido acético ou lático (pH entre 4,5-5,0) subsaturados em relação à apatita, simulando parcialmente as condições do fluído do biofilme e consequentemente, permitindo a formação de lesão de cárie inicial (não cavitada) DUIJSTERS, 1982;EDGAR, 1983;BUSKES;ARENDS, 1985;WHITE, 1987;TEN CATE et al, 1996;KIELBASSA et al, 2005;MONY;TEN CATE, 2007;QUEIROZ et al, 2008; MAGALHÃES et al, 2009, HUANG, 2010.…”

“…Fenômenos dinâmicos como a desmineralização e a remineralização são constantes em lesões cariosas iniciais (HUANG et al, 2007 DUIJSTERS, 1982;EDGAR, 1983;BUSKES;ARENDS, 1985;WHITE, 1987;TEN CATE et al, 1996;KIELBASSA et al, 2005;MONY;TEN CATE, 2007;QUEIROZ et al, 2008;MAGALHÃES et al, 2009, HUANG, 2010 Portanto, o objetivo deste presente estudo foi avaliar o efeito do tipo de lesão cariosa artificial produzida por diferentes protocolos in vitro em relação ao potencial remineralizante da saliva humana apenas e na presença do dentifrício fluoretado (aplicação caseira do fluoreto) e do verniz (aplicação profissional de fluoreto) + dentifrício fluoretado in situ, utilizando como variáveis de resposta a microdureza superficial e longitudinal e a microradiografia transversal.…”

“…Modelos in vitro para a produção de lesões cariosas em esmalte são capazes de simular a dinâmica da perda e ganho mineral, com vantagens como a padronização, rapidez e facilidade. Estes modelos permitem o melhor entendimento da interação entre a desmineralização e remineralização e sobre os fatores que podem afetar estes processos, como o fluoreto (WHITE, 1995).Amostras de esmalte bovino são geralmente expostas a soluções ou géis desmineralizantes compostos por ácido acético ou lático (pH entre 4,5-5,0) subsaturados em relação à apatita, simulando parcialmente as condições do fluído do biofilme e consequentemente, permitindo a formação de lesão de cárie inicial (não cavitada) DUIJSTERS, 1982;EDGAR, 1983;BUSKES;ARENDS, 1985;WHITE, 1987;TEN CATE et al, 1996;KIELBASSA et al, 2005;MONY;TEN CATE, 2007;QUEIROZ et al, 2008; MAGALHÃES et al, 2009, HUANG, 2010.Diferenças entre estas soluções ou géis em relação ao grau inicial de saturação de minerais, concentração de fluoreto, tipo de ácido e viscosidade podem resultar em diferenças consideráveis nas características físicas e mecânicas do tecido dentário desmineralizado, Portanto, o objetivo deste presente estudo foi avaliar o efeito do tipo de lesão cariosa artificial produzida por diferentes protocolos in vitro em relação ao potencial remineralizante da saliva humana apenas e na presença do dentifrício fluoretado (aplicação caseira do fluoreto) e do verniz (aplicação profissional de fluoreto) + dentifrício fluoretado in …”