Analysis of the Early Stages and Evolution of Dental Enamel Erosion

ABSTRACT

Abstract The aim of this study was to evaluate by atomic force microscopy (AFM) the early phases and evolution of dental enamel erosion caused by hydrochloric acid exposure, simulating gastroesophageal reflux episodes. Polished bovine enamel slabs (4x4x2 mm) were selected and exposed to 0.1 mL of 0.01 M hydrochloric acid (pH=2) at 37 ?#61472;?#61616;C using five different exposure intervals (n=1) no acid exposure (control), 10 s, 20 s, 30 s and 40 s. The exposed area was analyzed by AFM in 3 regions to measure the roughness, surface area and morphological surface. The data were analyzed qualitatively. Roughness started as low as that of the control sample, Rrms=3.5 nm, and gradually increased at a rate of 0.3 nm/s, until reaching Rrms=12.5 nm at 30 s. After 40 s, the roughness presented increment of 0.40 nm only. Surface area (SA) increased until 20 s, and for longer exposures, the surface area was constant (at 30 s, SA=4.40 μm2 and at 40 s, SA=4.43 μm2). As regards surface morphology, the control sample presented smaller hydroxyapatite crystals (22 nm) and after 40 s the crystal size was approximately 60 nm. Short periods of exposure were sufficient to produce enamel demineralization in different patterns and the morphological structure was less affected by exposure to hydrochloric acid over 30 s.

RESUMO

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar os estágios iniciais e a evolução da erosão do esmalte dental causado pela exposição ao ácido clorídrico, simulando assim episódios de refluxo gastroesofágico, usando um microscópio de força atômica (AFM). Fragmentos de esmalte bovino planificados e polidos (4x4x2 mm) foram selecionados e exposto a 0,1 mL de ácido clorídrico 0,01 M (pH = 2) a 37 ?#61616;C, utilizando cinco intervalos diferentes de exposição sem exposição ao ácido (controle) e 10 s, 20 s, 30 s e 40 s. Então, a área exposta foi analisada com AFM em 3 regiões diferentes para mensurar a rugosidade, a área da superfície e a morfologia superficial. Os dados foram analisados qualitativamente. Inicialmente, a rugosidade apresentou valor baixo como a amostra controle, Rrms=3,5 nm, e aumentou gradualmente a uma taxa de 0,3 nm/s, até Rrms= 12,5 nm a 30 s. Após 40 s, a rugosidade apresentou um incremento de apenas 0,40 nm. Área de superfície (SA) aumentou até 20 s, e para exposições mais longas, a área de superfície manteve-se constante (30 s, o SA=4,40 μm2, e em 40 s, a SA=4,43 μm2). Em relação à morfologia superficial, a amostra controle apresentou cristais de hidroxiapatita menores (22 nm), e após 40s o tamanho do cristal era de aproximadamente 60 nm. Períodos curtos de exposição foram suficientes para produzir a desmineralização do esmalte em diferentes padrões e a estrutura morfológica foi menos afetada pela exposição ao ácido clorídrico acima de 30 s.