Effect of radiotherapy on the mechanical, chemical and morphological property of the enamel and of the dentine of permanent teeth - In vitro study

O presente estudo teve como objetivo avaliar, in vitro, os efeitos da radiação com cobalto-60 nas propriedades mecânicas, morfológicas e químicas do esmalte e da dentina de dentes permanentes através da: 1- microdureza longitudinal; 2- microscopia eletrônica de varredura (MEV); e 3- espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX). A microdureza do esmalte e da dentina (n=12 hemissecções vestibulares) foi avaliada em três profundidades (superficial, média e profunda), antes e a cada 10 Gy de irradiação, até uma dose cumulativa de 60 Gy. A morfologia do esmalte e da dentina foi avaliada por meio de MEV (n=8 hemissecções), em 2 hemissecções vestibulares irradiadas com dose cumulativa de 30 Gy, 2 hemissecções vestibulares irradiadas com dose cumulativa de 60 Gy e 4 hemissecções palatinas não irradiadas. A composição química do esmalte e da dentina foi avaliada por meio de EDX (n=4 hemissecções), utilizando-se as mesmas hemissecções previamente submetidas à MEV (com dose cumulativa de 60 Gy de irradiação, e nas hemissecções não irradiadas). Os dados foram analisados quanto à sua distribuição e submetidos à Análise de Variância a dois critérios. Para a diferenciação das médias, empregou-se o teste de Fisher. O nível de significância adotado foi de 5%. Com relação à microdureza no esmalte, pôde-se observar que houve diferença estatisticamente significante entre os grupos (p < 0,05). A microdureza no esmalte não irradiado não apresentou diferença estatisticamente significante em comparação com a do esmalte após irradiação com doses de 40, 50 e 60 Gy (p > 0,05), e apresentou-se maior que os valores de microdureza nas doses de 10, 20 e 30 Gy (p < 0,05). Com relação à microdureza nas diferentes profundidades pôde-se observar diferença significante (p < 0,05) entre elas, observando-se no esmalte superficial seus maiores valores. Na análise morfológica do esmalte observou-se que os espécimes irradiados apresentaram alterações crescentes, em função do aumento da dose de radiação, em comparação ao esmalte não irradiado. A porção interprismática tornou-se mais evidente após as doses de 30 e 60 Gy. Em relação à microdureza da dentina, pôde-se observar que houve diferença significante entre os grupos (p < 0,05). A microdureza na dentina não irradiada não apresentou diferença estatisticamente significante em comparação com a microdureza na dose de 40 Gy (p > 0,05) e apresentou valores superiores aos observados nas doses de 10, 20, 30, 50 e 60 Gy (p < 0,05). Em relação à microdureza nas diferentes profundidades avaliadas pôde-se observar diferença significante (p < 0,05) entre elas, sendo que a dentina média apresentou seus maiores valores. Na análise morfológica da dentina observou-se a presença de fendas na estrutura dentinária, túbulos dentinários colabados/destruídos e fragmentação das fibras colágenas nas doses de 30 e 60 Gy, sendo as alterações mais intensas com aumento da dose de irradiação, para todas as regiões analisadas, em comparação à dentina não irradiada. Na análise química do esmalte e da dentina irradiados observou-se discreto aumento de oxigênio (O) e diminuição de fósforo (P) e cálcio (Ca), em comparação aos espécimes não irradiados. Os resultados permitiram concluir que a radioterapia não influenciou a microdureza do esmalte, como um todo, entretanto, quando analisou-se nas diferentes profundidades do esmalte, verificou-se um aumento da microdureza na região superficial. Na dentina, a radioterapia ocasionou diminuição da microdureza após praticamente todas as doses de radiação, em comparação à dentina não irradiada, sendo que na região da dentina média observaram-se seus menores dos valores. As alterações morfológicas das estruturas do esmalte e da dentina foram crescentes com o aumento das doses de irradiação observando-se a porção interprismática mais evidente, presença de fendas e túbulos dentinários colabados/destruídos e fragmentação progressiva das fibras colágenas. Quimicamente, após a irradiação, tanto no esmalte como na dentina, observouse um discreto aumento na porcentagem de oxigênio e redução nas porcentagens de fósforo e cálcio.The present study had as objective to evaluate, in vitro, the effect of the radiation of 60 Cobalt (Co 60) in the mechanical, morphological and chemical properties of the enamel and of the dentine of permanent teeth by means of: 1- longitudinal microhardness; 2- scanning electron microscopy (SEM); and 3; energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The microhardness of the enamel and of the dentine (n = 12 vestibular hemisections) was evaluated in three depths (superficial, medium and deep), before and at each 10 Gy of irradiation, until a total cumulative dose of 60 Gy. The morphology of the enamel and of the dentine was evaluated by means of a SEM (n = 8 hemisections), in 2 irradiated vestibular hemisections with total cumulative dose of 30 Gy, 2 irradiated vestibular hemisections with total cumulative dose of 60 Gy and 4 not irradiated palatine hemisections (control). The chemical composition of the enamel and of the dentine was evaluated by means of EDX (n = 4 hemisections), using the same hemisections previously submitted to SEM (with cumulative dose of 60 Gy of irradiation, and in the not irradiated hemisections). The data were analyzed about their distribution and submitted to the Analysis of Variance at two criteria. For the differentiation of the averages, the test of Fisher was used. The level of significance adopted was of 5%. About the longitudinal microhardness in the enamel, it was possible to be observed that there was no statistically significant difference between the groups (p < 0,05). The microhardness in the not irradiated enamel was similar to the enamel after the irradiation with doses of 40, 50 and 60 Gy (p > 0,05) and higher than the microhardness values in the doses of 10, 20, e 30 Gy (p < 0,05). About the microhardness in the different depths it was observed significant difference (p < 0,05) between them, being observed in the superficial enamel the greatest values of microhardness. In the morphological analysis of the enamel it was observed that the irradiated specimens presented growing alterations, due to the increase of the radiation dose, comparing to the not irradiated enamel. There was no difficulty in observing the prisms and the crystals after the irradiation, however the interprismatic portion became more evident after the radiation doses of 30 and 60 Gy. About the longitudinal microhardness of the dentine, it could be observed that there was significant difference between the groups (p < 0,05). The microhardness of the not irradiated dentine was not statistically significant compared to the microhardness in the dose of 40 Gy (p > 0,05) and it presented higher values to the observed ones in the doses of 10, 20, 30, 50 and 60 Gy (p < 0,05). About the relation to the microhardness in the different evaluated depths it was possible to observe significant difference (p < 0,05) among them, being that the medium dentine presented the highest values of microhardness. In the morphological analysis of the dentine it was observed the presence of cracks in the dentine structure, collapsed/destroyed dentine tubules and fragmentation of the collagen fibers in the doses of 30 and 60 Gy, being the alterations more intense with the increase of the dose of irradiation, for all the analyzed regions, comparing to the not irradiated dentine. In the chemical analysis of the irradiated enamel and the dentine it was observed the slight increase of oxygen (O) and decrease of phosphorus (P) and Calcium (Ca), comparing to the not irradiated specimens. The result allowed to be concluded that the radiotherapy occasioned the decrease of the microhardness of the enamel after the doses from 10 to 30 Gy, but in the following doses there was an increase of the microhardness, which became similar to the not irradiated enamel, being that in the superficial region it was observed the biggest increase of the microhardness. In the dentin, the radiotherapy caused decrease of the microhardness after practically all doses of radiation, comparing to the not irradiated dentine, being that in the region of the medium dentine the lowest values of microhardness were observed. The morphological alterations of the enamel and of the dentine structure were growing with the increase of the radiation doses observing the more evident interprismatic portion, presence of cracks and collapsed/destroyed dentine tubules and progressive fragmentation of collagen fibers. Chemically, after the irradiation, not only in the enamel but also in the dentin, it was observed a slight increase of percentage of the oxygen and decrease in the percentages of phosphorus and calcium