The influence of the organic matrix on the erosion therapy in dentine

Ziel dieser in vitro Studie war es, den Einfluss der organischen Matrix des Dentins auf den Erosionsprozess zu untersuchen und deren Bedeutung für die Effektivität von Fluoriden zu bestimmen. Von 25 menschlichen Weisheitszähnen wurden je drei 700 µm dicke longitudinale Dentinschnitte hergestellt. Die erosive Demineralisation erfolgte sechsmal täglich für zehn Minuten mit 0,05 molarer Zitronensäure (pH 2,3), dazwischen wurden die Proben in einer Remineralisationslösung mit oder ohne Kollagenase aufbewahrt. Die Fluoridierung erfolgte alternierend für sechsmal fünf Minuten täglich mit einer Fluoridzahnpaste, einer fluoridhaltigen Mundspüllösung und mit einem Fluoridgel. Die Versuchsdauer betrug fünf Tage, der Mineralgehalt wurde zu Beginn des Versuchs und nach jedem Versuchstag mit der longitudinalen Mikroradiografie bestimmt und als Differenz zum Ausgangswert in µm ausgedrückt. Die Versuchsgruppen waren folgende: Gruppe 1: Erosion, keine Fluoridierung, keine Kollagenase (Kontrollgruppe); Gruppe 2: Erosion, Fluoridierung, keine Kollagenase; Gruppe 3: Erosion, Fluoridierung, Kollagenase. Zur strukturellen Analyse der Oberflächen der Dentinproben wurden am Versuchsende IR-Spektren aufgenommen und mit Hilfe von Referenzspektren ausgewertet. Sie zeigten, dass die durch Säure exponierte Deckschicht der Dentinproben aus Kollagen bestand. Nach Fluoridapplikation konnten Änderungen der Banden im Mineralbereich festgestellt werden. Die mit Kollagenase behandelten Proben zeigten sowohl charakteristische Banden von Mineral als auch von Kollagen. Am Ende des Versuchs betrug der Mineralverlust in der Kontrollgruppe 45,9 ± 14,3 µm, in der Gruppe 3 dagegen 73,3 ± 17,6 µm (p ≤ 0,001). In Gruppe 2 fand sich nach zwei Versuchstagen ein Mineralverlust von 21,0 ± 12,6 µm, der an den folgenden Tagen stagnierte. Am letzten Tag konnte sogar ein Mineralgewinn beobachtet werden. Diese Ergebnisse machen deutlich, dass Fluoride höchst erfolgreich die Erosion im Dentin stoppen können, wenn die durch Säure exponierte organische Deckschicht erhalten ist. Es wurde gezeigt, dass nach Entfernung dieser organischen Matrix mit Kollagenase trotz hoch konzentrierter Fluoridapplikation ein deutlicher Mineralverlust auftritt, der nahezu linear ansteigt. Dieses Ergebnis stellt einerseits die Bedeutung konzentrierter Fluoridapplikation in der Therapie von Erosionen im Dentin heraus, macht aber andererseits auch deutlich, dass der Erhalt der organischen Bestandteile des Dentins Vorraussetzung für die Effektivität der Fluoride ist. Weitere Untersuchungen über die Existenz und Stabilität der organischen Deckschicht in situ sind nötig, um die Therapie der Erosionen im Dentin zu optimieren. Sogar eine Remineralisation der Dentinerosionen bei anhaltender Säureexposition könnte möglich sein.The aim of this in vitro study has been to examine the influence of the organic matrix of dentine on the process of erosion and to determine its relevance for the effectiveness of fluorides. Three 700 µm thick longitudinal dentine cuts of 25 human wisdom teeth each were produced. The erosive demineralisation was undertaken six times daily for ten minutes with 0,05 molar citric acid (pH 2,3); in between the samples were stored in a remineralisation solution with or without collagenase. Fluoridation occurred six times for five minutes alternating between a fluoride toothpaste, a fluoridated mouth rinse, and a fluoride gel. The experiment lasted for five days. The mineral content was determined at the beginning of the experiment and after each day by longitudinal microradiography, and the difference to the base value was expressed in µm. The experimental groups were: group 1: erosion, no fluoridation, no collagenase (control group); group 2: erosion, fluoridation, no collagenase; group 3: erosion, fluoridation, collagenase. For the structural analysis of the dentine samples’ surface, at the end of the experiment IR spectrum analyses were taken and analysed by way of reference spectra. They showed that the surface layer of the dentine samples exposed by the acid consisted of collagen. After the application of fluoride, changes of the bands in the mineral area could be detected. The samples treated with collagenase showed characteristic bands of mineral, as well as collagen. At the end of the experiment, the loss of mineral in the control group amounted to 45,9 ±- 14,3µm, in group 3, however, 73,3 ± 17,6µm (p  0,001). In group 2, after two days, a loss of mineral of 21,0 ± 12,6 µm occurred, which stagnated during the following days. On the last day, an increase in mineral could even be observed. These results clearly show that fluorides are highly successful in stopping the erosion in the dentine when the organic surface layer, exposed by acid, is preserved. It has been shown that after the removal of the organic matrix by the enzyme collagenase, a significant loss of mineral occurs, which increases almost in a linear fashion, in spite of a highly concentrated fluoride application. On the one hand, this result clearly establishes the relevance of concentrated fluoride application in the therapy of erosions in the dentine, on the other hand, it shows that the preservation of the organic components of the dentine is a prerequisite for the effectiveness of the fluorides. Further experiments on the existence and stability of the organic surface layer in situ are necessary in order to treat dentine erosions successfully. Even with a prolonged exposure to acid, a remineralisation of dentine erosions could be possible