Введение
Основная ткань, составляющая часть зуба у людей и многих животных. Зубная эмаль – одна из четырех основных тканей, составляющих зуб у людей и многих животных, включая некоторые виды рыб. Она формирует обычно видимую часть зуба, покрывающую коронку. Другими основными тканями являются дентин, цемент и пульпа зуба. Это очень твердое, белое или слегка беловатое, высокоминерализованное вещество, которое служит барьером для защиты зуба, но может быть подвержено разрушению, особенно под воздействием кислот из пищи и напитков. В редких случаях эмаль не формируется, оставляя лежащий под ней дентин открытым на поверхности.
Tooth enamel is one of the four major tissues that make up the tooth in humans and many animals, including some species of fish. It makes up the normally visible part of the tooth, covering the crown. The other major tissues are dentin, cementum, and dental pulp. It is a very hard, white to off white, highly mineralised substance that acts as a barrier to protect the tooth but can become susceptible to degradation, especially by acids from food and drink. In rare circumstances enamel fails to form, leaving the underlying dentin exposed on the surface.
Особенности
Эмаль является самым твердым веществом в организме человека и содержит наибольшее количество минералов (96%), остальное составляют вода и органические вещества. Основным минералом является гидроксиапатит – кристаллический фосфат кальция. Нормальный цвет эмали варьируется от светло-желтого до серовато-белого (голубовато-белого). Предполагается, что цвет определяется различиями в степени прозрачности эмали: желтоватые зубы имеют тонкую, прозрачную эмаль, сквозь которую виден желтый цвет дентина, а сероватые зубы – более непрозрачную эмаль. Прозрачность может быть обусловлена вариациями в степени кальцификации и однородности эмали. На краях зубов, где под эмалью отсутствует дентин, цвет иногда приобретает слегка голубоватый или полупрозрачный бело-матовый оттенок, особенно заметный на верхних резцах. Поскольку эмаль полупрозрачна, цвет дентина и любых материалов, находящихся под эмалью, существенно влияет на внешний вид зуба. Эмаль молочных зубов имеет более непрозрачную кристаллическую структуру и поэтому выглядит белее, чем эмаль постоянных зубов. Высокое содержание минералов в эмали обуславливает не только ее прочность, но и хрупкость. Твердость зубной эмали по шкале Мооса составляет 5 (между сталью и титаном), а модуль Юнга – 83 ГПа. Дентин, менее минерализованный и менее хрупкий, с твердостью 3–4, компенсирует свойства эмали и необходим в качестве опоры. На рентгенограммах различия в минерализации различных частей зуба и окружающего периодонта хорошо заметны: эмаль выглядит светлее дентина и пульпы, поскольку она плотнее и более рентгеноконтрастна. Эмаль не содержит коллаген, как другие твердые ткани, например дентин и кость, но включает два уникальных класса белков: амелогенины и эмалины. Хотя роль этих белков до конца не изучена, считается, что они способствуют развитию эмали, служа каркасом для формирования минералов и выполняя другие функции.
Фтор в питьевой воде
Большинство стоматологов и организаций сходятся во мнении, что добавление фторидов в водоснабжение является одним из наиболее эффективных способов снижения распространенности кариеса. Фториды естественным образом встречаются во многих местах, таких как океан и другие источники воды. Рекомендуемая доза фторидов в питьевой воде не зависит от температуры воздуха. Некоторые группы выступают против фторирования воды, ссылаясь на нейротоксичность фторидов или потенциальный вред в виде флюороза. Флюороз – это состояние, возникающее в результате избыточного потребления фторидов, особенно в возрасте от 6 месяцев до 5 лет, которое проявляется в виде пятнистой эмали. Эти рекомендации поддерживаются Американской стоматологической ассоциацией и Американской академией детской стоматологии. Более того, в то время как местное применение фторидов, содержащихся в зубной пасте и ополаскивателях для полости рта, не вызывает флюороз, его эффект в настоящее время считается более значимым, чем эффект системного фторирования, например, при употреблении фторированной воды. Однако системные фториды также действуют местно, поскольку уровень фторидов в слюне повышается при употреблении фторированной воды. В последнее время стоматологи ищут альтернативные способы доставки фторидов (например, в виде лака) или других минерализующих веществ, таких как аморфный фосфат кальция, для проведения местных процедур, выполняемых как специалистами, так и пациентами самостоятельно. Минерализация кариеса на ранней стадии, а не последующее пломбирование, является приоритетной задачей для большинства стоматологов.
Реставрация зубов
Большинство стоматологических реставраций включают удаление эмали. Часто целью удаления является обеспечение доступа к пораженному дентину или воспалению пульпы. Это типично для амальгамовых реставраций и эндодонтического лечения. Однако эмаль иногда удаляют даже при отсутствии кариеса. Наиболее распространенный пример – использование герметика фиссур. Ранее для установки герметика фиссур удаляли эмаль в глубоких фиссурах и бороздах зуба, а затем замещали ее реставрационным материалом. В настоящее время чаще удаляют только пораженную кариесом эмаль, если она присутствует. Тем не менее, все еще встречаются случаи, когда глубокие фиссуры и борозды в эмали удаляются для профилактики кариеса, и установка герметика может быть выполнена или не выполнена в зависимости от клинической ситуации. Герметики фиссур уникальны тем, что являются профилактическими реставрациями, предназначенными для защиты от будущего кариеса, и доказано, что они снижают риск развития кариеса на 55% в течение 7 лет. Эстетика – еще одна причина для удаления эмали. Удаление эмали необходимо при установке коронок и виниров для улучшения внешнего вида зубов. В обоих этих случаях, при отсутствии поддержки со стороны дентина, эта часть эмали становится более подверженной переломам.
Техника кислотной гравировки
В 1955 году была изобретена кислотная травка, использующая вещества для травления эмали, и она часто применяется при фиксации зубных реставраций к зубам. Это важно для длительного использования некоторых материалов, таких как композиты и герметики. Травка микроскопически шероховатит эмаль, увеличивая площадь поверхности для адгезии. Эффект кислотной травки на эмаль может варьироваться. Важными факторами являются время воздействия травителя, тип используемого травителя и текущее состояние эмали. Окрашивание происходит в интерпризматических областях внутри эмали, из-за чего зуб может казаться более темным или желтоватым. В идеальном состоянии эмаль бесцветна, но она отражает подлежащие структуры зуба со своими пятнами, поскольку светоотражающие свойства зуба невысоки. Отбеливание зубов – это процедура, направленная на осветление цвета зуба одним из двух способов: химическим или механическим воздействием. При химическом воздействии используется отбеливающий агент для проведения окислительной реакции в эмали и дентине. Наиболее часто для изменения внутреннего цвета зубов используются перекись водорода и перекись карбамида. Кислородные радикалы, выделяемые пероксидом в отбеливающих средствах, взаимодействуют с пятнами в интерпризматических пространствах эмали. В результате пятна осветляются, и зубы становятся светлее. Зубы не только выглядят белее, но и отражают больше света, что делает их более яркими. Исследования показывают, что отбеливание не вызывает ультраструктурных или изменений микротвердости зубных тканей. Однако отбеливающий продукт с низким pH может подвергнуть эмаль риску разрушения или деминерализации. Поэтому при выборе сильнокислого продукта следует проявлять осторожность и оценивать риски. Отбеливающие зубные пасты действуют механически. Они содержат мягкие абразивы, помогающие удалять пятна с эмали. Хотя этот метод может быть эффективным, он не изменяет внутренний цвет зубов. Методы микроабразии сочетают оба подхода. Сначала кислота ослабляет внешние 22–27 микрометров эмали, чтобы подготовить ее к последующему абразивному воздействию. Это позволяет удалять поверхностные пятна с эмали. Если обесцвечивание более глубокое или находится в дентине, этот метод отбеливания будет неэффективен.
Другие организмы
Эмаль или эмалоид встречается в дермальных зубцах акул и многих ранних позвоночных, и возникла там до эволюции зубов гнатостомов. Ганоин, покрывающий чешую многих лучепёрых рыб, вероятно, произошёл от эмали. Эмалеподобные вещества также покрывают челюсти некоторых ракообразных, однако это не гомологично эмали позвоночных. Эмалоид покрывает чешую некоторых рыб.
Механические свойства
Благодаря уникальной структуре эмали, её механические свойства представляют большой интерес. Эмаль – самый твердый материал в организме и один из самых прочных биологических материалов, способных выдерживать нагрузки. Показано, что её устойчивость к разрушению в три раза выше, чем у геологического гидроксиапатита, основного минерального компонента эмали. Эмаль состоит из эмалевых призматиков и межпризматической субстанции в своей микроструктуре, поэтому её механические свойства варьируются в зависимости от расположения внутри микроструктуры. Структура, образованная эмалевыми призмами и межпризматической субстанцией, обуславливает анизотропию эмали, поскольку эти компоненты обладают различными механическими свойствами. Твердость и модуль упругости межпризматической субстанции на 53–74% ниже, чем у эмалевых призматиков. Это формирует композитную иерархическую структуру эмали. Твердость и жесткость, измеренные параллельно оси эмалевых призматиков, достигают высоких значений: модуль упругости составляет 85–90 ГПа, а твердость – 3,4–3,9 ГПа. Устойчивость к разрушению также анизотропна и может изменяться до трех раз в зависимости от ориентации эмалевых призматиков. Кроме того, в эмали трещины нелегко проникают в дентин, что способствует повышению её устойчивости к разрушению. В целом, эмаль – высокоанизотропный материал, микроструктура которого определяет свойства, необходимые для эффективного функционирования зубов.