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Un nouveau revêtement dentaire reproduit la composition et la microstructure de l’émail naturel

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Les scientifiques ont perfectionné l’hydroxyapatite, un matériau permettant de minéraliser les os et les dents. En ajoutant un complexe d’acides aminés à l’hydroxyapatite, ils ont pu former un revêtement dentaire qui reproduit la composition et la microstructure de l’émail naturel. La composition améliorée du matériau répète les caractéristiques de la surface de la dent au niveau moléculaire et structurel, et en termes de résistance, elle surpasse le tissu naturel. La nouvelle méthode de restauration dentaire peut être utilisée pour réduire la sensibilité des dents en cas d’abrasion de l’émail ou pour le restaurer après une érosion ou un régime alimentaire inapproprié. L’étude et les résultats expérimentaux sont publiés dans Résultats en ingénierie.

L’émail des dents a une fonction protectrice, mais malheureusement, son intégrité peut être détruite par, par exemple, l’abrasion, l’érosion ou les microfractures. Si la surface du tissu n’est pas réparée à temps, la lésion de l’émail va affecter la dentine puis la pulpe de la dent. Il est donc nécessaire de restaurer la surface de l’émail à un niveau sain ou de construire des couches supplémentaires à la surface si elle est devenue très fine. Nous avons créé une couche minéralisée biomimétique (c’est-à-dire imitant la nature) dont les nanocristaux reproduisent l’ordonnancement des nanocristaux d’apatite de l’émail dentaire. Nous avons également découvert que la couche conçue d’hydroxyapatite présente une nanodureté accrue qui dépasse celle de l’émail natif. »

Pavel Seredin, spécialiste principal du centre UrFU « Nanomatériaux et nanotechnologies », chef du département de physique de l’état solide et des nanostructures à l’université d’État de Voronezh.

L’hydroxyapatite est un composé qui est un élément majeur des os et des dents de l’homme. Les scientifiques ont sélectionné un complexe d’acides aminés organiques et polaires polyfonctionnels, dont, par exemple, la lysine, l’arginine et l’histidine, qui sont importants pour la formation et la réparation des structures osseuses et musculaires. Les acides aminés choisis ont permis d’obtenir de l’hydroxyapatite, qui est morphologiquement tout à fait similaire à l’apatite (principal composant des tissus) de l’émail dentaire. Les chercheurs ont également décrit les conditions de l’environnement dans lequel les processus de liaison de l’hydroxyapatite au tissu dentaire doivent se produire. Ce n’est que si ces conditions sont réunies qu’il est possible de reproduire intégralement la structure de l’émail naturel.

« Traditionnellement, en dentisterie, les matériaux de restauration composites sont utilisés pour la restauration de l’émail. Pour augmenter l’efficacité de la liaison entre l’émail et le composite, la technique de restauration implique un mordançage acide de l’émail au préalable. Les produits de mordançage laissés derrière n’ont pas toujours un effet positif sur la liaison de l’émail et des matériaux synthétiques. Pour reproduire les couches d’émail avec des techniques biomimétiques, nous avons neutralisé les milieux et éliminé les produits de mordançage à l’aide d’alcali de calcium. De cette façon, nous avons amélioré la liaison des nouvelles couches d’hydroxyapatite », explique Pavel Seredin.

La formation d’une couche minéralisée dont les propriétés ressemblent à celles des tissus durs naturels a été confirmée par la microscopie électronique à émission de champ et la microscopie à force atomique, ainsi que par l’imagerie chimique des surfaces au moyen de la microspectroscopie Raman. L’étude a été menée sur des dents saines afin d’éliminer l’influence de facteurs étrangers sur la couche obtenue et de pouvoir comparer les résultats avec des dents saines. Les chercheurs s’attaqueront ensuite au défi de la réparation de défauts plus importants, qui peuvent être de nature diverse, allant des premiers stades de la carie aux fissures et aux fractures volumétriques.

La recherche conjointe a été menée par des scientifiques du Centre de recherche et d’éducation « Nanomatériaux et nanotechnologies » de l’Université fédérale de l’Oural, de l’Université d’État de Voronezh, de l’Université médicale d’État de Voronezh, de l’Université Al-Azhar et du Centre national de recherche (Égypte).

Source :

Référence du journal :

Seredin, P., et al. (2022) Ingénierie de la couche minéralisée biomimétique formée à la surface de l’émail dentaire naturel. Résultats dans Ingénierie. doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100583.

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