X線および偏光イメージングを使用して観察された時間とpHの関数としてのヒトエナメル質の酸誘発性脱灰化

酸誘発性エナメル質脱灰は、酸性食、酸性ガス汚染（歯の侵食）、または歯科用プラーク酸（歯の虫歯）への暴露により、多くの個人に影響を与えます。この研究の目的は、エナメル質脱灰の進行と酸性pHとミネラル密度の動的な関係を決定するために、その場X線および光イメージング方法を開発することを目的としています。1時間ごとのデジタル微小透析造影のタイムラプスシーケンスは、500 µmの厚さのセクションでのエナメル質脱灰の深さを示しました。これは、乳酸（10％、ph 2.2）に85時間の曝露後の横方向の脱灰の進行よりも21％速いパワーロー機能に続いて、表面から象牙質に向かって象牙質に向かって進行しました。誘導されたエナメル質病変内の残りの最小グレースケール（ミネラル含有量）は指数関数的な減衰に続きましたが、時間とともに蓄積された総グレースケール損失は線形であり、エナメル質構造内の一定の異方性ミネラル放出を示しました。偏光顕微鏡顕微鏡タイムラプスシーケンスによって研究されたこの85時間の脱灰法により、脱塩の前面がエナメルハンターシュレガーバンドに到達すると、それらのバンドに沿って優先的な脱系があったことが示されました。ミネラル密度の損失は、0.5％乳酸に曝露した3週間にわたってインキュベートした場合、pH 5.2とpH 4.0（0.4 pH増分）の間のpH酸性度の増加とともに線形でした。pH 4.0では、3週間後に脱灰層の中心で完全な鉱物損失があり、線形関数は、ヒドロキシアパタイト（HAP）の臨界pHの近くで〜5.5のx軸を傍受しました。これらの観察結果は、内因性エナメル質の構造とpHが脱灰の進行にどのように影響したかを示しました。重要な声明：ヒトのエナメル質におけるヒドロキシアパタイトの結晶（HAP）は、酸性環境にさらされると溶解しますが、エナメル質とpHの固有構造が脱灰速度にどのように影響するかについてはほとんど知られていません。酸のみの虫歯モデルに応答して、顕微鏡的異方性ミネラル損失のダイナミクスを定量化するためのタイムラプス内の微小透析法を開発しました。偏光顕微鏡検査のタイムラプスシーケンスとの相関は、エナメル質のより大きな構造が、ハンターシュレガーバンドに沿って優先的に発生するため、脱灰の進行にも影響することを示しました（プリズムエナメルの脱カサギなもの）。HAPの向きと酸溶解度との関係を定量化する線形方法でのpH制御エナメル質ミネラル放出。これらの発見は、自然の固有のエナメル質構造を保持/復元するために、改善された抗脱膜化/再ネーラレーション治療の開発を指示する必要があります。

Acid-induced enamel demineralisation affects many individuals either by exposure to acidic diets, acidic gas pollution (dental erosion) or to dental plaque acids (dental caries). This study aimed to develop in situ X-ray and light imaging methods to determine progression of enamel demineralisation and the dynamic relationship between acid pH and mineral density. Hourly digital microradiograph time-lapse sequences showed the depth of enamel demineralisation in 500 µm thick sections progressed with time from the surface towards the dentine following a power-law function, which was 21% faster than the lateral demineralisation progression after exposure for 85 h to lactic acid (10%, pH 2.2). The minimum greyscale remaining (mineral content) within the induced enamel lesion followed an exponential decay, while the accumulated total greyscale loss with time was linear, which showed a constant anisotropic mineral release within the enamel architecture. This 85 h demineralisation method studied by polarised light microscopy time-lapse sequences showed that once the demineralisation front reached the enamel Hunter-Schreger bands, there was preferential demineralisation along those bands. Mineral density loss was linear with increasing pH acidity between pH 5.2 and pH 4.0 (with 0.4 pH increments) when incubated over a 3-week period exposed to 0.5% lactic acid. At pH 4.0, there was complete mineral loss in the centre of the demineralised area after the 3-week period and the linear function intercepted the x-axis at ~ pH 5.5, near the critical pH for hydroxyapatite (HAp). These observations showed how intrinsic enamel structure and pH affected the progression of demineralisation. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Hydroxyapatite crystallites (HAp) in human enamel dissolve when exposed to an acidic environment but little is known about how the intrinsic structures in enamel and pH influence the demineralisation kinetics. We have developed a time-lapse in situ microradiography method to quantify microscopic anisotropic mineral loss dynamics in response to an acid-only caries model. Correlation with polarised light microscopy time-lapse sequences showed that larger structures in enamel also influence demineralisation progression as demineralisation occurred preferentially along the Hunter-Schreger bands (decussating prismatic enamel). The pH-controlled enamel mineral release in a linear manner quantifying the relationship between HAp orientation and acid solubility. These findings should direct the development of improved anti-demineralisation/ remineralisation treatments to retain/ restore the natural intrinsic enamel structure.