Effect of Gamma Radiation and Endodontic Treatment on Mechanical Properties of Human and Bovine Root Dentin

Abstract This study evaluated the effect of gamma radiation and endodontic treatment on the microhardness and flexural strength of human and bovine root dentin. Forty single-rooted human teeth and forty bovine incisor teeth were collected, cleaned and stored in distilled water at 4 °C. The human and bovine teeth were divided into 4 groups (n=10) resulting from the combination of two study factors: first, regarding the endodontic treatment in 2 levels: with or without endodontic treatment; and second, radiotherapy in two levels: with or without radiotherapy by 60 Gy of Co-60 gamma radiation fractioned into 2 Gy daily doses five days per week. Each tooth was longitudinally sectioned in two parts; one-half was used for the three-point bending test and the other for the Knoop hardness test (KHN). Data were analyzed by 3-way ANOVA and Tukey HSD test (α=0.05). No significant difference was found for flexural strength values. The human dentin had significantly higher KHN than the bovine. The endodontic treatment and radiotherapy resulted in significantly lower KHN irrespective of tooth origin. The results indicated that the radiotherapy had deleterious effects on the microhardness of human and bovine dentin and this effect is increased by the interaction with endodontic therapy. The endodontic treatment adds additional negative effect on the mechanical properties of radiated tooth dentin; the restorative protocols should be designed taking into account this effect.

Resumo Este estudo avaliou o efeito da irradiação gama e tratamento endodôntico na microdureza e resistência à flexão de dentina radicular humana e bovina. Quarenta dentes humanos unirradiculares e quarenta dentes incisivos bovinos foram coletados, limpos e armazenados em água destilada a 4 °C. Os dentes humanos e bovinos foram divididos em 4 grupos (n=10) gerados pela combinação de dois fatores de estudo: tratamento endodôntico em 2 níveis: com ou sem tratamento endodôntico; e radioterapia em dois níveis: com ou sem radioterapia utilizando 60 Gy de radiação gama de Co-60 fracionado em 2 Gy por dia, cinco dias por semana. Cada dente recebeu um corte longitudinal, resultando em duas metades por raiz, sendo uma metade utilizada para o ensaio de flexão de três pontos e a outra para o teste de dureza Knoop (KHN). Os dados foram analisados por ANOVA e teste de Tukey (α=0,05). Nenhuma diferença estatística foi encontrada para todos os fatores de resistência à flexão. A dentina humana teve KHN significativamente maior do que a dentina bovina. O tratamento endodôntico e radioterapia resultaram em significativa menor KHN, independentemente do tipo de dente. Os resultados indicaram que a radioterapia produziu efeitos deletérios sobre a microdureza da dentina humana e bovina e este efeito é exacerbado pela interação com a terapia endodôntica. O tratamento endodôntico causou efeito negativo adicional à radioterapia nas propriedades mecânicas da dentina. Este aspecto deve ser considerado no momento de se restaurar dentes tratados endodonticamente que receberam terapia endodôntica

Comparative study of bond strength to human and bovine dentine at three different depths / Estudo comparativo da resistência adesiva à dentina humana e bovina em três diferentes profundidades

The aim of this study was to compare the bond strength to three different depths of remaining human and bovine dentin, through shear bond strength test, and to establish a possible relationship among the depths of the substrates to contribute for the replacement of human dentin in bond strength tests. Forty-eight human teeth (H) and forty-eight bovine teeth (B), freshly extracted, stored in distilled water and frozen at -18 ° C for at most four weeks were used in this study. 240-, 400-, 600- and 800-grit sandpapers were used to expose the dentin and standardize the smear layer at 0.5, 1.0 and 2.0mm of dentin thickness. Scotchbond Multi-Purpose Plus adhesive system was used following the manufacturer’s instructions, on a standardized area of 4mm, followed by the incrementally application of Z100 resin composite (3M). The shear bond test was performed in the Instron Universal machine at cross-head speed of 0.5mm/min. Statistical analysis was performed by ANOVA (p <0.05). There were significant differences in bond strength between H and B teeth, with the highest values for H teeth. There was a significant difference in bond strength to the depths analyzed but there was similarity in behavior between H (0.5mm) and B (2mm) substrates. Bovine substrate can be used for laboratory studies of bond strength as indicative of the initial performance of new products, although the differences related to human substrate should be observed.

O objetivo do presente estudo foi comparar a resistência adesiva da dentina humana e bovina em três diferentes espessuras de remanescente, frente ao teste de cisalhamento, a fim de estabelecer uma possível relação de profundidade entre os substratos visando contribuir para a substituição da dentina humana em testes de adesão. Empregaram-se 48 dentes humanos (H) e 48 dentes bovinos (B), recém-extraídos, armazenados em água destilada e congelados a –18°C, por no máximo quatro semanas. Foram utilizadas lixas de granulação 240, 400, 600 e 800, para expor a dentina e padronizar a smear layer, com espessura de dentina de 0,5, 1,0 e 2,0mm. O sistema adesivo Scotchbond Multi-Uso Plus foi utilizado seguindo instruções do fabricante, em uma área padronizada de 4mm, seguido da aplicação incremental da resina Z100 (3M). O ensaio de cisalhamento foi realizado em máquina Instron Universal à velocidade de 0,5mm/min. Foi realizada análise estatística pelo teste ANOVA a dois critérios (p < 0,05). Houve diferença significativa entre a resistência adesiva em dentes H e B, sendo os maiores valores para H; houve diferença significativa de resistência para as profundidades analisadas; houve semelhança de comportamento entre os substratos H 0,5mm e B 2mm. O substrato B pode ser empregado em estudos laboratoriais de resistência adesiva como indicativos da performance inicial de novos produtos, observando-se as diferenças existentes entre eles.

Desenvolvimento de lesões artificiais de cárie em dentina humana e bovina comparada a lesões de cárie natural / Development of caries-like lesions in human and bovine dentin compared to natural caries

Dada a complexidade, aspectos éticos e custos envolvidos na condução de experimentos clínicos relacionados a cárie dental, estudos in vitro têm sido uma alternativa às pesquisas clínicas. O objetivo deste estudo foi avaliar o desenvolvimento de lesões artificiais de cárie em dentina humana e bovina, comparado à lesões de cárie natural em dentina humana (CT). Quinze fragmentos de dentina humana naturalmente cariada, 45 fragmentos de dentina humana (H) e 45 fragmentos de dentina bovina (B) foram planificados e polidos. Os espécimes dos grupos H e B foram então submetidos a três protocolos de ciclos de pH: 8 (H8 e B8), 12 (H12 e B12) e 16 ciclos (H16 e B16). Após o desafio cariogênico, valores de microdureza Knoop (KHN) foram obtidos a 30, 60, 90, 120 e 150 µm da superfície das lesões. A Análise de Variância mostrou efeito significativo da interação ciclo-profundidade. O teste t-Student foi empregado para comparar as médias de KHN do substrato naturalmente cariado (CT) em relação a cada desafio cariogênico desenvolvido nos grupos H e B, em cada profundidade. Os modelos de ciclos de pH que mais se aproximaram em termos de microdureza das lesões de cárie natural foram o grupo B8, para dentina bovina e o grupo H16, para dentina humana. Dentro das condições do presente estudo, pode-se concluir que a utilização tanto de substrato humano quanto bovino pode ser considerada uma alternativa viável para o desenvolvimento de lesões de cárie artificial.

Due to the complexity, ethical aspects and high costs involving clinical experiments on dental caries, in vitro studies have been considered as an alternative option to clinical researches. The purpose of this study was to compare artificial caries-like lesions in human and bovine dentin to natural caries in human dentin (CT). Fifteen specimens of human dentin with natural caries, 45 specimens of human dentin (H), and 45 specimens of bovine dentin (B) were flattened and polished. The specimens from groups H and B were submitted to three different protocols of pH cycles: 8 (H8 and B8), 12 (H12 and B12), and 16 cycles (H16 and B16). Each cycle consisted of immersion of the specimens for 6 hours in a demineralising solution and for 18 hours in a remineralising solution. After the cariogenic challenge, the Knoop microhardness (KHN) was determined at 30, 60, 90, 120 and 150 µm from the lesion surface. The Analysis of Variance showed a significant effect of the interaction cycle-depth. The Student?s t-test was employed to compare the mean values of KHN from the substrate with natural caries to the values of KHN of each cycle of the experimental groups (H or B), at each depth. The pH-cycling models closest to natural caries were group B8, for bovine dentin and group H16, for human dentin. Within the conditions of the present study, it can be concluded that the use of both human and bovine substrates can be considered a viable alternative to the development of artificial caries lesions.