The effect of age on morphological, chemical and physical aspects of human and bovine root dentin

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDentes bovinos têm sido utilizados como substitutos aos humanos em pesquisas odontológicas. Entretanto, faltam dados que suportem o uso da dentina radicular bovina, sobretudo, que analisem o efeito da idade nas propriedades do substrato. Assim, analisou-se o efeito da idade nos aspectos morfológicos, químicos e físicos das dentinas radiculares humana e bovina, em função dos terços da raiz. Trata-se de um estudo experimental, in vitro, aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa (COEP-UFMG 1.803.933) e pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA-UFMG 372/2016). A amostra foi composta por dentes unirradiculares, cujas dentinas radiculares foram categorizadas em: humana jovem (HJ, 20-30 anos); humana madura (HM, acima de 60 anos); bovina jovem (BJ, 24-36 meses); e bovina adulta (BA, acima de 48 meses). Os dentes foram seccionados abaixo da junção amelocementária e ao longo eixo da raiz, para a obtenção de hemisecções. Uma hemisecção foi escolhida e cortes foram feitos para a obtenção dos espécimes, conforme cada método de análise. Para as análises dos aspectos morfológicos — número, diâmetro e área dos túbulos dentinários — os espécimes foram analisados em Microscópio Eletrônico de Varredura. A composição química foi analisada por Espectroscopia de Raios X por Dispersão em Energia, Espectroscopia por Comprimento de Onda Dispersivo e Espectroscopia Raman por Transformada de Fourier. Na análise das propriedades mecânicas, os espécimes foram submetidos aos testes de nanoindentação, resistência à flexão em três pontos e compressão. Para a análise da resistência ao cisalhamento por extrusão, as raízes receberam tratamento endodôntico e foram fixados pinos de fibra de vidro com cimentos resinosos (dual convencional e autoadesivo). As raízes foram seccionadas nos terços radiculares e os espécimes testados em máquina universal de ensaios. Adicionalmente, avaliou-se o grau de conversão dos cimentos resinosos. Os dados foram analisados em software estatístico, nível de significância de 5%. A HM apresentou os menores valores para número, diâmetro e área de túbulos dentinários (p<0,05). A HM apresentou maiores valores de cálcio, razão Ca/P e concentração mineral relativa, com diminuição na organização e qualidade do colágeno (p<0,05). A HM apresentou os maiores valores de nanodureza, módulo de elasticidade e resistência à compressão, mas os menores valores de resistência à flexão e módulo de elasticidade à flexão (p<0,05). A HM apresentou os menores valores de resistência de união, com diferenças entre os terços radiculares (p<0,05). O grau de conversão dos cimentos apresentou uma diminuição ao longo dos terços radiculares (p<0,05). Concluiu-se que a idade possui um efeito nos aspectos morfológicos, químicos e físicos da dentina radicular humana, sem efeito na dentina bovina. Assim, quando da necessidade de substituição da dentina radicular humana pela bovina em pesquisas, é necessário considerar o efeito da idade nos desfechos analisadosBovine teeth have been used as a substitute for human teeth in dental research. However, there is a lack of data that support the use of bovine root dentin, mainly, that analyze the effect of age on the properties of the substrate. Thus, the effect of age on the morphological, chemical and physical aspects of human and bovine root dentin was analyzed, in function of the root thirds. This is an in vitro experimental study, approved by the Research Ethics Committee (protocol number: 1.803.933) and the Ethics Committee on the Use of Animals (protocol number: 372/2016). The sample was composed of single-rooted teeth and root dentin was categorized into: young human (YH, 20-30 years); old human (OH, above 60 years); young bovine (YB, 24-36 months); and adult bovine (AB, over 48 months). The roots were sectioned below the cement-enamel and longitudinally to produce two hemi-sections. One hemi-section was chosen and sections were made to obtain the specimens, according to each method of analysis. For the analyzes of the morphological aspects - number, diameter and area of the dentinal tubules - the specimens were analyzed in Scanning Electron Microscope. The chemical composition was analysed by Energy Dispersive Spectroscopy, Wavelength Dispersive Spectroscopy and Fourier Transformed Raman Spectroscopy. In the analysis of the mechanical properties, the specimens were submitted to nano-indentation, three-point flexural and compression tests. For the analysis of the push-out bond strength test, the roots received endodontic treatment and fiber post with resin cements (conventional and selfadhesive dual) were fixed. The roots were sectioned in the root thirds and the specimens tested in a universal testing machine. Additionally, the degree of conversion of the resin cements was evaluated. The data were analyzed in statistical software, level of significance of 5%. The OH presented the lowest values for number, diameter and area of dentinal tubules (p<0.05). OH showed higher values of calcium, Ca/P ratio and relative mineral concentration, with decrease in the organization and quality of the collagen (p<0.05). The OH showed the highest values of nano-hardness, elastic modulus and compressive strength, but the lowest values of flexural strength and flexural modulus (p<0.05). The OH presented the lowest values of bond strength, with differences among the root thirds (p<0.05). The degree of conversion of the cements showed a decrease along the root thirds (p