Estudio in vitro de la difusión de algunas especies químicas en esmalte dental humano

Abstract

La presente investigación exploratoria tuvo como propósito estudiar la difusión de algunas especies químicas en el esmalte dental humano sano (ES) y en esmalte dental con desmineralización inducida (EDI), en función de su tamaño, carga neta, polaridad y radios hidrodinámicos efectivos, mediante microscopía electrónica de barrido con análisis de energía dispersiva de rayos X (SEM-EDX). Previo consentimiento informado, se obtuvieron 65 terceros molares humanos sanos extraídos por indicación ortodóntica. Los dientes se repartieron aleatoriamente en tres grupos: Grupo 1 (G1) (n=30) esmalte sano (ES), Grupo 2 (G2) (n=30) esmalte dental con desmineralización inducida (EDI) y Grupo control (GC) (n=5). Se evaluó e implementó un método químico de desmineralización de esmalte dental con ácido láctico a pH 5,4. Se utilizó una solución indicadora, producida en la Universidad Nacional de Colombia, que actuó como fuente proveedora de iones de potasio (K++), cloro (Cl- ), cadmio (Cd++), bromo (Br- ), estroncio (Sr++), yodo (I- ), a una concentración baja (C1) y a una concentración alta (C2), durante tres tiempos (t1= 4 días, t2= 8 días, t3= 16 días), a 36.5 °C. Se analizó en cada espécimen, el porcentaje atómico de los iones a tres profundidades del esmalte tratado (S=50, M= 100, I= 150 micrómetros) por medio de microscopía SEM-EDX. Se realizó un análisis de medidas repetidas ajustando un modelo de regresión beta con el software R versión 3.0.2. En ES a C1, se encontró en promedio un 0.280% de Br- , 0.615% de Cl- , 0.150 % de I- , 0.310% de Sr++, 0.178 % de K+ y 0.375% de Cd++, y a C2 se encontró 0.430%, 0.695%, 0.188 %, 0.504%, 0.246%, 0.535, respectivamente. Con EDI, los promedios atómicos incrementaron tanto a C1 a 0.358% de Br- , 0.621% de Cl- , 0.189% de I - , 0.426% Sr++, 0.227% de K++ y 0.669% Cd++como a C2 a 0.408% Br- , 0.690% Cl- , 0.269% I - , 0.455% Sr++, 0.256% K++ y 0.513% Cd++. La difusión de Cd++ fue la mayor entre los cationes y la difusión de Cl- fue la mayor entre los aniones estudiados, en ambos casos por tener los radios iónicos menores. El tiempo de exposición y la profundidad no fueron significativos. El transporte de masa en esmalte dental humano parece depender de un mecanismo complejo y que procede más rápido de lo esperado para la difusión pura, siendo influenciado por factores como el grado de mineralización de la estructura del esmalte, la concentración, los radios iónicos y la polaridad de los componentes de la solución iónica.

Abstract. This work is an exploratory study of the diffusion of some chemical species in human sound dental enamel (SDE) and artificially demineralized dental enamel (DDE). Diffusion was analyzed as a function of species size, electrical polarity, net electrical charge and hydrodynamic radii. With previous consent, 65 sound third molars extracted by orthodontic indication were collected and randomly divided into three groups: G1 (n=30) SDE; G2 (n=30) DDE and control group (CG) (n=5). A quick chemical demineralizing method for SDE with racemic lactic acid (pH=5.4) was set up and evaluated. Solutions containing indicator diffusing ions (Cl-, Br-, I-, K+, Sr++, Cd++) were designed and prepared at two concentrations (low=C1, high=C2), exposure was done at three times (t1=4, t2= 8 and t3= 16 days) at 36.5 °C. The atomic percentage for each ion at three depths in enamel (s= 50, m= 100 and i=150 µm) was determined by means of a scanning electron microscope fitted with a dispersive X- ray analyzer (SEM-EDAX). The statistical analysis was performed using repeated measurements adjusting a beta regression model with software R versión3.0.2. In SDE average ion contents found at C1 were: 0.280% Br- , 0.615% Cl- , 0.150% I- , 0.310% Sr++, 0.178% K+ and 0.375% de Cd++. At C2 average contents were 0.430%, 0.695%, 0.188 %, 0.504%, 0.246%, 0.535, respectively. With DDE average contents increased at C1 to: 0.358% Br- , 0.621% Cl- , 0.189% I - , 0.426% Sr++, 0.227% K++ and 0.669% Cd++, and also at C2 to the following values: 0.408% Br- , 0.690% Cl- , 0.269% I - , 0.455% Sr++, 0.256% K++ and 0.513% Cd++. Diffusion of Cd++ and Cl- was larger due to their ionic radii being the smallest. Exposure time and depth showed no statistical significance. Mass transport in human dental enamel seems to depend on a complex mechanism and to proceed faster than expected for pure diffusion being influenced by factors such as degree of mineralization of enamel, concentration, ionic radii and component polarity of the ionic solutions.