The study of physical and mechanical properties of tooth enamel using kinetic microindentation

Authors

  • O.S. Gileva Perm State Medical University named after E.A. Wagner
  • A.D. Levitskaya Perm State Medical University named after E.A. Wagner
  • A.L. Zuev Institute of Continuous Media Mechanics UB RAS

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2021.1.3

Keywords:

focal demineralization of enamel, artificial enamel caries, infiltration treatment, microindentation of enamel, microhardness, elastic modulus

Abstract

The work carried out a comparative assessment of the physical and mechanical properties of tooth enamel that was healthy, demineralized, demineralized and subsequently infiltrated with a fluid composite according to a standard, modified and combined technique, completed by the lamination of the infiltrated enamel with a bioactive hybrid glass ionomer. An original in vitro model of artificial caries of human enamel was used for the study, its clinical-topographic and color-textural physical and mechanical properties correspond to the characteristics of enamel caries in vivo. Comparative analysis of the results of kinetic microindentation of enamel samples allows us to characterize the biomaterial from the standpoint of physical materials science, to determine the advantages and disadvantages of various technological options for the infiltration treatment of caries (focal demineralization) of enamel.

Author Biographies

  • O.S. Gileva, Perm State Medical University named after E.A. Wagner

    доктор медицинских наук, профессор кафедры терапевтической стоматологии и пропедевтики стоматологических заболеваний

  • A.D. Levitskaya, Perm State Medical University named after E.A. Wagner

    ассистент кафедры терапевтической стоматологии и пропедевтики стоматологических заболеваний

  • A.L. Zuev, Institute of Continuous Media Mechanics UB RAS
    доктор физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник

References

  1. Беляев А.Ю. Исследование механических свойств здоровой и поврежденной кариесом зубной эмали с помощью микроиндентирования / А.Ю. Беляев, О.С. Гилева, М.А. Муравьева, А.Л. Свистков, А.П. Скачков // Российский журнал биомеханики. - 2012. - Т. 16. - № 3. - С.57-64.
  2. Беляев А.Ю. Модель изменения упругих свойств зубной эмали под действием различных факторов / А.Ю. Беляев, О.С. Гилева, Е.С. Ерофеева, М.А. Муравьева, А.Л. Свистков // Вестник Пермского университета. Серия: Математика. Маханика. Информатика. - 2011. - № 5 (9). - С. 25-28.
  3. Гилева О.С. Вычислительное моделирование начальной стадии кариеса зубов: геометрическое моделирование зуба / О.С. Гилева, М.А. Муравьева, Н.И. Симакина, А.К. Соколов, В.Н. Терпугов // Вестник Пермского университета. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2012. - Выпуск 2 (10). - С. 20-25.
  4. Гилева О.С. Комплексный подход к оценке эстетико-функциональных результатов кариес-инфильтрации при лечении кариеса эмали / О.С. Гилева, М.А. Муравьева, Е.В. Серебренникова // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 2. - С. 61.
  5. Гилева О.С. Консервативно-профилактическая стоматология: современные тренды развития // Пермский медицинский журнал. - 2018. - Т. 35. - № 6. - С. 61-72.
  6. Гилева О.С. Многоуровневый анализ микроструктуры эмали в обосновании микроинвазивных технологий лечения очаговой деминерализации эмали у пациентов ортодонтического профиля / О.С. Гилева, А.Д. Левицкая, Е.С. Сюткина, И.Н. Халявина // Эндодонтия Today. - 2019. - T. 17. - № 3. - С. 17-20.
  7. Гилева О.С. Постортодонтическая деминерализация эмали: клинические особенности и эффективность / О.С. Гилева, М.А. Муравьева, Е.С. Сюткина, А.Д. Левицкая // Маэстро стоматологии. - 2015. - № 4. - С. 38-46.
  8. Гилева О.С. Экспериментальное исследование поверхности эмали зуба при различных лечебно-профилактических воздействиях / О.С. Гилева, М.А. Муравьева, А.Л. Свистков, Р.И. Изюмов, А.Д. Левицкая // Вестник Пермского научного центра УрО РАН. - 2017. - № 3. - С. 15-21.
  9. Гилева О.С. Экспериментально-клиническая оценка эффективности применения различных методов лечения очаговой деминерализации эмали / О.С. Гилева, А.Д. Левицкая, Е.С. Сюткина, С.В. Коротин, Н.В. Гибадуллина, А.Л. Свистков // Современные проблемы науки и образования. - 2018. - № 6. - С. 99.
  10. Изюмов Р.И. Биомеханическое моделирование процедуры кариес-инфильтрации фотополимера в зубную эмаль / Р.И. Изюмов, А.Л. Свистков, О.С. Гилева, М.А. Шакуля, А.Д. Левицкая // Российский журнал биомеханики. - 2017. - Т. 21. - № 4. - С. 351-364.
  11. Левицкая А.Д. Экспериментальная оценка проникающей способности жидкотекучего композита в деминерализованную эмаль / А.Д. Левицкая, О.С. Гилева, Р.И. Изюмов, Е.С. Сюткина // Dental Forum. - 2019. - № 4. - C. 56-57.
  12. Морозов И.А. Экспериментальное исследование влияния клинического отбеливания на микроструктуру поверхности эмали зубов / И.А. Морозов, А.Л. Свистков, О.С. Гилева, Е.С. Ерофеева // Российский журнал биомеханики. - 2010. - Т. 14. - № 14. - № 1. - С. 56-64.
  13. Belyaev A.Y. Experimental studies of elastic properties of dental enamel and photopolymer used for early caries treatment / A.Y. Belyaev, A.L. Zuev, O.S. Gileva, M.A. Muraveva // Key Engineering Materials. - 2014. - Vol. 592-593. - P. 358-361.
  14. Kielbassa A.M. Ex vivo investigation on internal tunnel approach/internal resin infiltration and external nanosilver-modified resin infiltration of proximal caries exceeding into dentin / A.M. Kielbassa, M.R. Leimer, J. Hartmann, S. Harm, M. Pasztorek, I.B. Ulrich // PLoS One. - 2020. - Vol. 28, № 15(1). - Art. id. e0228249.
  15. Levitskaya A. The combined approach to evaluation of mechanical behavior of tooth enamel in artificially induced caries lesions / S. Galkin, A. Levitskaya, O. Gileva, T. Libik, L. Lomiashvili // BIO Web of Conferences. - 2020. - Vol. 22. - Р. 2-9.
  16. Meyer-Lueckel H. Kariesinfiltration - Update 2017. / H. Meyer-Lueckel, S. Paris, A. Schult // Zahnmedizin up2date. - 2017. - Vol. 11 (03). - P.267-290.
  17. Paris S. Infiltrants inhibit progression of natural caries lesions in vitro / S. Paris, H. Meyer-Lueckel // J. Dent. Res. - 2010. - Vol. 89. - P. 1276-1280.
  18. Perdigão J. Resin infiltration of enamel white spot lesions: An ultramorphological analysis // J. Esthet. Restor. Dent. - 2020. - Vol. 32. - № 3. - P. 317-324.
  19. Skucha-Nowak M. Assessing the Penetrating Abilities of Experimental Preparation with Dental Infiltrant Features Using Optical Microscope: Preliminary Study / M. Skucha-Nowak, A. Machorowska-Pieniążek, M. Tanasiewicz // Advances in Clinical and Experimental Medicine. - 2016. - Vol. 25 (5). - P. 961-969.

###

  1. Belaev A.U. Issledovanie mehaniceskih svojstv zdorovoj i povrezdennoj kariesom zubnoj emali s pomos’u mikroindentirovania / A.U. Belaev, O.S. Gileva, M.A. Murav’eva, A.L. Svistkov, A.P. Skackov // Rossijskij zurnal biomehaniki. - 2012. - T. 16. - No 3. - S.57-64.
  2. Belaev A.U. Model’ izmenenia uprugih svojstv zubnoj emali pod dejstviem razlicnyh faktorov / A.U. Belaev, O.S. Gileva, E.S. Erofeeva, M.A. Murav’eva, A.L. Svistkov // Vestnik Permskogo universiteta. Seria: Matematika. Mahanika. Informatika. - 2011. - No 5 (9). - S. 25-28.
  3. Gileva O.S. Vycislitel’noe modelirovanie nacal’noj stadii kariesa zubov: geometriceskoe modelirovanie zuba / O.S. Gileva, M.A. Murav’eva, N.I. Simakina, A.K. Sokolov, V.N. Terpugov // Vestnik Permskogo universiteta. Seria: Matematika. Mehanika. Informatika. - 2012. - Vypusk 2 (10). - S. 20-25.
  4. Gileva O.S. Kompleksnyj podhod k ocenke estetiko-funkcional’nyh rezul’tatov karies-infil’tracii pri lecenii kariesa emali / O.S. Gileva, M.A. Murav’eva, E.V. Serebrennikova // Sovremennye problemy nauki i obrazovania. - 2013. - No 2. - S. 61.
  5. Gileva O.S. Konservativno-profilakticeskaa stomatologia: sovremennye trendy razvitia // Permskij medicinskij zurnal. - 2018. - T. 35. - No 6. - S. 61-72.
  6. Gileva O.S. Mnogourovnevyj analiz mikrostruktury emali v obosnovanii mikroinvazivnyh tehnologij lecenia ocagovoj demineralizacii emali u pacientov ortodonticeskogo profila / O.S. Gileva, A.D. Levickaa, E.S. Sutkina, I.N. Halavina // Endodontia Today. - 2019. - T. 17. - No 3. - S. 17-20.
  7. Gileva O.S. Postortodonticeskaa demineralizacia emali: kliniceskie osobennosti i effektivnost’ / O.S. Gileva, M.A. Murav’eva, E.S. Sutkina, A.D. Levickaa // Maestro stomatologii. - 2015. - No 4. - S. 38-46.
  8. Gileva O.S. Eksperimental’noe issledovanie poverhnosti emali zuba pri razlicnyh lecebno-profilakticeskih vozdejstviah / O.S. Gileva, M.A. Murav’eva, A.L. Svistkov, R.I. Izumov, A.D. Levickaa // Vestnik Permskogo naucnogo centra UrO RAN. - 2017. - No 3. - S. 15-21.
  9. Gileva O.S. Eksperimental’no-kliniceskaa ocenka effektivnosti primenenia razlicnyh metodov lecenia ocagovoj demineralizacii emali / O.S. Gileva, A.D. Levickaa, E.S. Sutkina, S.V. Korotin, N.V. Gibadullina, A.L. Svistkov // Sovremennye problemy nauki i obrazovania. - 2018. - No 6. - S. 99.
  10. Izumov R.I. Biomehaniceskoe modelirovanie procedury karies-infil’tracii fotopolimera v zubnuu emal’ / R.I. Izumov, A.L. Svistkov, O.S. Gileva, M.A. Sakula, A.D. Levickaa // Rossijskij zurnal biomehaniki. - 2017. - T. 21. - No 4. - S. 351-364.
  11. Levickaa A.D. Eksperimental’naa ocenka pronikausej sposobnosti zidkotekucego kompozita v demineralizovannuu emal’ / A.D. Levickaa, O.S. Gileva, R.I. Izumov, E.S. Sutkina // Dental Forum. - 2019. - No 4. - C. 56-57.
  12. Morozov I.A. Eksperimental’noe issledovanie vliania kliniceskogo otbelivania na mikrostrukturu poverhnosti emali zubov / I.A. Morozov, A.L. Svistkov, O.S. Gileva, E.S. Erofeeva // Rossijskij zurnal biomehaniki. - 2010. - T. 14. - No 14. - No 1. - S. 56-64.
  13. Belyaev A.Y. Experimental studies of elastic properties of dental enamel and photopolymer used for early caries treatment / A.Y. Belyaev, A.L. Zuev, O.S. Gileva, M.A. Muraveva // Key Engineering Materials. - 2014. - Vol. 592-593. - P. 358-361.
  14. Kielbassa A.M. Ex vivo investigation on internal tunnel approach/internal resin infiltration and external nanosilver-modified resin infiltration of proximal caries exceeding into dentin / A.M. Kielbassa, M.R. Leimer, J. Hartmann, S. Harm, M. Pasztorek, I.B. Ulrich // PLoS One. - 2020. - Vol. 28, No 15(1). - Art. id. e0228249.
  15. Levitskaya A. The combined approach to evaluation of mechanical behavior of tooth enamel in artificially induced caries lesions / S. Galkin, A. Levitskaya, O. Gileva, T. Libik, L. Lomiashvili // BIO Web of Conferences. - 2020. - Vol. 22. - R. 2-9.
  16. Meyer-Lueckel H. Kariesinfiltration - Update 2017. / H. Meyer-Lueckel, S. Paris, A. Schult // Zahnmedizin up2date. - 2017. - Vol. 11 (03). - P.267-290.
  17. Paris S. Infiltrants inhibit progression of natural caries lesions in vitro / S. Paris, H. Meyer-Lueckel // J. Dent. Res. - 2010. - Vol. 89. - P. 1276-1280.
  18. Perdigao J. Resin infiltration of enamel white spot lesions: An ultramorphological analysis // J. Esthet. Restor. Dent. - 2020. - Vol. 32. - No 3. - P. 317-324.
  19. Skucha-Nowak M. Assessing the Penetrating Abilities of Experimental Preparation with Dental Infiltrant Features Using Optical Microscope: Preliminary Study / M. Skucha-Nowak, A. Machorowska-Pieniazek, M. Tanasiewicz // Advances in Clinical and Experimental Medicine. - 2016. - Vol. 25 (5). - P. 961-969.

Downloads

Published

2021-04-30

Issue

No. 1 (2021)

Section

Research: theory and experiment

How to Cite

Gileva, O. ., Levitskaya, A. ., & Zuev, A. . (2021). The study of physical and mechanical properties of tooth enamel using kinetic microindentation. Perm Federal Research Centre Journal, 1, 37-46. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2021.1.3