Зубная эмаль — одна из четырех основных тканей , из которых состоят зубы человека и многих животных, включая некоторые виды рыб. Он составляет нормально видимую часть зуба, закрывающую коронку . Другими основными тканями являются дентин , цемент и пульпа зуба . Это очень твердое, от белого до почти белого цвета, высокоминерализованное вещество, которое действует как барьер для защиты зубов, но может стать подверженным разрушению, особенно под воздействием кислот из еды и питья. В редких случаях эмаль не формируется, и на поверхности остается обнаженный дентин. [1]
Эмаль является самым твердым веществом в организме человека и содержит самый высокий процент минералов (96%), [2] а остальное составляют вода и органические вещества. [3] Основным минералом является гидроксиапатит , который представляет собой кристаллический фосфат кальция . [4] Эмаль образуется на зубе во время его развития в кости челюсти, прежде чем он прорежется в ротовую полость. После полного формирования эмаль не содержит кровеносных сосудов и нервов и не состоит из клеток. Реминерализация зубов может в определенной степени устранить повреждение зуба, но повреждение, превышающее это, не может быть устранено организмом. Поддержание и восстановление зубной эмали человека является одной из основных задач стоматологии .
У людей толщина эмали на поверхности зуба варьируется, чаще всего она бывает самой толстой у бугра , до 2,5 мм, и самой тонкой на границе с цементом в области цементно-эмалевого соединения (ЦЭГ). [5]
В норме цвет эмали варьирует от светло-желтого до серовато-(голубовато-белого). Было высказано предположение, что цвет определяется различиями в прозрачности эмали: желтоватые зубы имеют тонкую полупрозрачную эмаль, сквозь которую виден желтый цвет дентина, а сероватые зубы имеют более непрозрачную эмаль. Прозрачность может быть связана с различиями в степени кальцификации и однородности эмали. По краям зубов, где под эмалью отсутствует дентин, цвет иногда имеет слегка голубой или полупрозрачный грязно-белый оттенок, хорошо заметный на верхних резцах . Поскольку эмаль полупрозрачна , цвет дентина и любого материала под эмалью сильно влияет на внешний вид зуба. Эмаль молочных зубов имеет более непрозрачную кристаллическую форму и поэтому выглядит белее, чем на постоянных зубах.
Большое количество минералов в эмали обуславливает не только ее прочность, но и хрупкость. [6] Зубная эмаль занимает 5-е место по шкале твердости Мооса (между сталью и титаном) и имеет модуль Юнга 83 ГПа. [4] Дентин, менее минерализованный и менее хрупкий, твердость 3–4, компенсирует эмаль и необходим в качестве опоры. [7] На рентгенограммах можно отметить различия в минерализации разных участков зуба и окружающего его пародонта; Эмаль кажется светлее, чем дентин или пульпа, поскольку она плотнее обоих и более рентгеноконтрастна . [8]
Эмаль не содержит коллагена , который содержится в других твердых тканях, таких как дентин и кость , но она содержит два уникальных класса белков : амелогенины и эмалины . Хотя роль этих белков до конца не изучена, считается, что они помогают в развитии эмали, служа основой для формирования минералов, помимо других функций. [6] Когда эмаль созреет, она почти полностью останется без более мягких органических веществ. Эмаль бессосудистая, не имеет внутри себя иннервации и не обновляется, однако это не статичная ткань, поскольку она может претерпевать изменения минерализации. [9]
Основная единица эмали называется эмалевым стержнем . [7] Эмалевый стержень диаметром 4–8 мкм , формально называемый эмалевой призмой, представляет собой плотно упакованную массу кристаллитов гидроксиапатита в организованном порядке. [2] В поперечном сечении ее лучше всего сравнить с замочной скважиной, верхняя часть которой, или головка, ориентирована к коронке зуба, а нижняя часть, или хвост, - к корню зуба.
Расположение кристаллитов внутри каждого эмалевого стержня очень сложное. Как амелобласты (клетки, инициирующие образование эмали), так и отростки Томеса влияют на структуру кристаллитов. Кристаллиты эмали в головке эмалевого стержня ориентированы параллельно длинной оси стержня. [2] [5] При обнаружении в хвостовой части эмалевого стержня ориентация кристаллитов слегка (65 градусов) отклоняется от длинной оси. [2]
Расположение эмалевых стержней понятно более четко, чем их внутреннее строение. Эмалевые стержни располагаются рядами вдоль зуба, и внутри каждого ряда длинная ось эмалевого стержня обычно перпендикулярна подлежащему дентину. [10] В постоянных зубах эмалевые стержни возле цементно-эмалевого соединения (CEJ) слегка наклонены к корню зуба. Понимание ориентации эмали очень важно в восстановительной стоматологии, поскольку эмаль, не поддерживаемая подлежащим дентином, склонна к переломам. [10]
Область вокруг эмалированного стержня называется межстержневой эмалью . Интерродовая эмаль имеет тот же состав, что и эмалевой стержень, однако между ними проводится гистологическое различие, поскольку ориентация кристаллитов в каждой из них разная. [5] Граница, где встречаются кристаллиты эмалевых стержней и кристаллиты межстержневой эмали, называется оболочкой стержня . [10]
Стрии Ретциуса — это дополнительные линии, которые кажутся коричневыми на окрашенном участке зрелой эмали. Эти линии состоят из полос или поперечных полос на эмалевых стержнях, которые в продольном сечении кажутся пересекающими эмалевые стержни. [10] Эти дополнительные линии, образующиеся в результате изменения диаметра отростков Томса, демонстрируют рост эмали, подобно годичным кольцам на дереве на поперечных срезах эмали. Точный механизм образования этих линий все еще обсуждается. Некоторые исследователи предполагают, что линии являются результатом суточного (циркадного) или 24-часового метаболического ритма амелобластов, продуцирующих матрикс эмали, который состоит из периода активной секреторной работы, за которым следует период неактивного покоя во время развития зубов. Таким образом, каждая полоса на эмалевом стержне демонстрирует характер работы/отдыха амелобластов, который обычно происходит в течение недели. [11]
Перикимы , связанные со стриями, представляют собой неглубокие бороздки, клинически отмечаемые на нежевательных поверхностях некоторых зубов в полости рта. [6] Перикимы обычно теряются в результате стирания зубов, за исключением защищенных пришеечных областей некоторых зубов, особенно постоянных центральных резцов верхней челюсти, клыков и первых премоляров, и их можно спутать с зубным камнем. [11] Неонатальная линия, более темная, чем другие дополнительные линии, представляет собой дополнительную линию, разделяющую эмаль, образовавшуюся до и после рождения. [12] Неонатальная линия отмечает стресс или травму, которую амелобласты пережили во время рождения, что еще раз иллюстрирует чувствительность амелобластов при формировании матрикса эмали. Как и следовало ожидать, неонатальная линия встречается во всех молочных зубах и в более крупных бугорках постоянных первых моляров. Они содержат неправильную структуру эмалевых призм с беспорядочным расположением кристаллитов, в основном образованным резким изгибом призм к корню; обычно призмы постепенно снова отгибались, чтобы вернуть себе прежнюю ориентацию. [11]
Корявая эмаль находится на бугорках зубов. [3] Его искривленный вид обусловлен ориентацией эмалевых стержней и рядов, в которых они лежат.
Образование эмали является частью общего процесса развития зубов . Под микроскопом в тканях развивающегося зуба можно идентифицировать различные клеточные скопления, включая структуры, известные как эмалевой орган , зубную пластинку и зубной сосочек . [13] Общепризнанными стадиями развития зубов являются стадия зачатка, стадия колпачка, стадия колокола и стадия коронки, или кальцификации. Образование эмали впервые наблюдается на стадии коронки.}
Амелогенез , или формирование эмали, происходит после первого образования дентина с помощью клеток, известных как амелобласты. Эмаль человека формируется со скоростью около 4 мкм в день, начиная с будущего расположения бугров, примерно на третьем или четвертом месяце беременности. [10] Как и все человеческие процессы, создание эмали сложное, но обычно его можно разделить на два этапа. [3] Первая стадия, называемая секреторной стадией, включает белки и органический матрикс, образующий частично минерализованную эмаль. Второй этап, называемый этапом созревания, завершает минерализацию эмали.
На секреторной стадии амелобласты представляют собой поляризованные столбчатые клетки . В шероховатой эндоплазматической сети этих клеток белки эмали высвобождаются в окружающую область и вносят вклад в так называемый матрикс эмали, который затем частично минерализуется ферментом щелочной фосфатазой . [14] Когда формируется этот первый слой, амелобласты отходят от дентина, позволяя развиваться отросткам Томеса на апикальном полюсе клетки. Образование эмали продолжается вокруг прилегающих амелобластов, в результате чего образуется область с стенками или ямка, в которой находится отросток Томса, а также вокруг конца каждого отростка Томса, что приводит к отложению матрицы эмали внутри каждой ямки. [3] Матрица внутри ямки со временем превратится в эмалевый стержень, а стенки в конечном итоге станут межстержневой эмалью. Единственным отличительным фактором между ними является ориентация кристаллитов фосфата кальция.
На стадии созревания амелобласты транспортируют вещества, используемые при формировании эмали. Гистологически наиболее примечательным аспектом этой фазы является то, что эти клетки становятся исчерченными или имеют взъерошенную границу. [14] Эти признаки показывают, что амелобласты изменили свою функцию с производства, как на секреторной стадии, на транспортировку. Белки, используемые для окончательного процесса минерализации, составляют большую часть транспортируемого материала. Примечательными участвующими белками являются амелогенины , амелобластины , эмалины и тафтелины . Как эти белки секретируются в структуру эмали, пока неизвестно; др. белки, такие как компоненты передачи сигналов Wnt BCL9 и Pygopus , вовлечены в этот процесс. [15] Во время этого процесса амелогенины и амелобластины удаляются после использования, оставляя эмалины и тафтелин в эмали. [16] К концу этой стадии минерализация эмали завершается.
В какой-то момент до прорезывания зуба в ротовую полость, но после стадии созревания амелобласты разрушаются. Следовательно, эмаль, в отличие от многих других тканей организма, не имеет возможности самовосстанавливаться. [17] После разрушения эмали в результате кариеса или травмы ни организм, ни стоматолог не могут восстановить ткань эмали. Эмаль в дальнейшем может поражаться непатологическими процессами.
Эмаль покрыта различными структурами в зависимости от развития зуба:
Высокое содержание минералов в эмали, что делает эту ткань самой твердой в организме человека, также приводит к ее деминерализации в процессе, который часто возникает в виде кариеса зубов , также известного как кариес. [13] Деминерализация происходит по нескольким причинам, но наиболее важной причиной разрушения зубов является употребление в пищу ферментируемых углеводов . [ нужна цитация ] Кариес зубов возникает, когда кислоты растворяют зубную эмаль: [22] Эмаль также теряется в результате износа зубов и трещин эмали . [23]
Сахара и кислоты из конфет , безалкогольных напитков и фруктовых соков играют значительную роль в разрушении зубов и, следовательно, в разрушении эмали. [24] Во рту обитает большое количество разнообразных бактерий , и когда сахароза , наиболее распространенный из сахаров, покрывает поверхность рта, некоторые внутриротовые бактерии взаимодействуют с ней и образуют молочную кислоту , которая снижает pH во рту. [25] Критическим pH для зубной эмали принято считать pH 5,5. Когда присутствуют кислоты и достигается критический уровень pH, кристаллиты гидроксиапатита эмали деминерализуются, что способствует более глубокому проникновению бактерий в зуб. Наиболее важной бактерией, вызывающей кариес зубов, является Streptococcus mutans , но количество и тип бактерий варьируются в зависимости от прогресса разрушения зубов. [25]
Кроме того, морфология зубов показывает, что наиболее частым местом возникновения кариеса являются глубокие борозды, ямки и трещины эмали. [ нужна цитата ] Это ожидаемо, потому что до этих мест невозможно добраться с помощью зубной щетки, и там могут обитать бактерии. Когда происходит деминерализация эмали, стоматолог может использовать острый инструмент, например, стоматологический зонд , и «почувствовать палку» в месте разрушения. Поскольку эмаль продолжает становиться менее минерализованной и не может предотвратить проникновение бактерий, поражается и подлежащий дентин. Когда дентин, который обычно поддерживает эмаль, разрушается в результате физиологического состояния или кариеса, эмаль не может компенсировать свою хрупкость и легко отрывается от зуба.
Степень вероятности разрушения зубов, известная как кариесность , зависит от таких факторов, как продолжительность пребывания сахара во рту. Вопреки распространенному мнению, наиболее важным фактором возникновения кариеса является не количество потребляемого сахара, а частота его употребления. [26] Когда pH во рту первоначально снижается из-за приема сахара, эмаль деминерализируется и остается уязвимой примерно на 30 минут. Употребление большего количества сахара за один присест не увеличивает время деминерализации. Аналогично, употребление меньшего количества сахара за один присест не уменьшает время деминерализации. Таким образом, употребление большого количества сахара за один раз в день менее вредно, чем употребление очень небольшого количества сахара через несколько интервалов в течение дня. Например, с точки зрения здоровья полости рта лучше съесть один десерт за ужином, чем перекусывать пакетиком конфет в течение дня.
Помимо бактериальной инвазии, эмаль также подвержена другим разрушительным воздействиям. Бруксизм , также известный как сжимание или скрежетание зубами, очень быстро разрушает эмаль. Скорость износа эмали, называемая истиранием , составляет 8 микрометров в год от нормальных факторов. [ нужна цитата ] Распространенным заблуждением является то, что эмаль изнашивается в основном во время жевания, но на самом деле зубы редко соприкасаются во время жевания. Кроме того, нормальный контакт зубов физиологически компенсируется периодонтальными связками (pdl) и организацией окклюзии зубов . По-настоящему разрушительными силами являются парафункциональные движения , наблюдаемые при бруксизме, которые могут вызвать необратимое повреждение эмали.
Другие небактериальные процессы разрушения эмали включают истирание (с участием инородных элементов, таких как зубные щетки), эрозию (с участием химических процессов, таких как растворение безалкогольными напитками [27] или лимонным и другими соками) и, возможно, абфракцию (с участием сжимающих и растягивающих сил). . [ нужна цитата ]
Хотя эмаль считается прочной, она имеет такую же хрупкость , как и стекло , что делает ее, в отличие от других природных устойчивых к растрескиванию ламинированных структур , таких как ракушка и перламутр , уязвимой для разрушения . Несмотря на это, он может выдерживать силу укуса до 1000 Н много раз в день во время жевания. [28] [29] Это сопротивление частично обусловлено микроструктурой эмали, которая содержит пучки эмали , которые стабилизируют такие переломы на дентино-эмалевом соединении. [30] Конфигурация зуба также снижает растягивающие напряжения , которые вызывают переломы во время прикуса. [30]
Гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь также может привести к потере эмали, поскольку кислотный рефлюкс поднимается по пищеводу в рот, чаще всего происходит во время ночного сна.
Поскольку эмаль уязвима к деминерализации, предотвращение кариеса — лучший способ сохранить здоровье зубов. В большинстве стран широко используются зубные щетки , которые могут уменьшить количество зубной биопленки и частиц пищи на эмали. В изолированных обществах, где нет доступа к зубным щеткам, люди часто используют другие предметы, например палочки, для чистки зубов. Между двумя соседними зубами используется нить , которая очищает поверхность эмали от налета и частиц пищи, чтобы предотвратить рост бактерий. Хотя ни нить, ни зубные щетки не могут проникнуть в глубокие борозды и ямки эмали, хорошие общие привычки по уходу за полостью рта обычно могут предотвратить достаточный рост бактерий, чтобы предотвратить развитие кариеса. Структурная целостность эмали является генетической, как и ее предрасположенность к деминерализации или атаке бактерий. [15]
Фторид катализирует диффузию кальция и фосфата на поверхность зуба, что, в свою очередь, реминерализирует кристаллические структуры в зубной полости. Реминерализованные поверхности зубов содержат фторированный гидроксиапатит и фторапатит , которые гораздо лучше противостоят воздействию кислоты, чем исходный зуб. [31] Фторидная терапия используется для предотвращения кариеса.
Ионы фтора, как противомикробное средство, могут активировать бактериальные гены, связанные с фторидными рибопереключателями . [32] [ ненадежный медицинский источник? ] Было обнаружено, что комбинация ионов фтора и ЧАС (соли четвертичного аммония) оказывает более сильное антимикробное действие на многие бактерии полости рта, связанные с кариесом, включая S. mutans .
Большинство стоматологов и организаций согласны с тем, что включение фтора в общественную воду было одним из наиболее эффективных методов снижения распространенности кариеса. [33] Фторид можно найти во многих местах в природе, например, в океане и других источниках воды. Рекомендуемая дозировка фтора в питьевой воде не зависит от температуры воздуха. [34] [35]
Некоторые группы выступили против фторированной питьевой воды по таким причинам, как нейротоксичность фторида или вред, который фторид может нанести в виде флюороза . Флюороз — это состояние, возникающее в результате чрезмерного воздействия фтора, особенно в возрасте от 6 месяцев до 5 лет, и проявляется в виде пятнистой эмали. [3] В результате зубы выглядят неприглядно, хотя вероятность возникновения кариеса в этих зубах очень мала. Там, где фторид встречается в природе в высоких концентрациях, часто используются фильтры для уменьшения количества фторида в воде. По этой причине стоматологи разработали правила, ограничивающие количество фтора, которое следует принимать человеку. [36] Эти кодексы поддерживаются Американской стоматологической ассоциацией и Американской академией детской стоматологии.
Кроме того, хотя местный фторид, содержащийся в зубной пасте и средствах для полоскания рта , не вызывает флюороз, его воздействие в настоящее время считается более важным, чем воздействие системного фторида, например, при употреблении фторированной воды. [37] Однако системный фторид действует и местно: уровень фторида в слюне увеличивается также при употреблении фторированной воды. В последнее время стоматологи ищут другие способы представить фторид (например, в лаке) или другие минерализующие продукты, такие как аморфный фосфат кальция , обществу в форме местных процедур, выполняемых профессионалами или самостоятельно. Минерализация начального поражения вместо последующего восстановления является основной целью большинства стоматологов.
Большинство реставраций зубов подразумевают удаление эмали. Часто целью удаления является получение доступа к распаду дентина или воспалению пульпы . Обычно это происходит при реставрациях из амальгамы и эндодонтическом лечении .
Тем не менее, иногда эмаль можно удалить до того, как появится кариес. Самый популярный пример – стоматологический герметик . Раньше процесс установки зубных герметиков включал удаление эмали в глубоких трещинах и бороздках зуба с последующей заменой ее реставрационным материалом. [38] В настоящее время чаще удаляют только разрушенную эмаль, если она есть. Несмотря на это, все еще встречаются случаи, когда глубокие трещины и бороздки в эмали удаляют, чтобы предотвратить кариес, и в зависимости от ситуации можно накладывать или не накладывать герметик. Герметики уникальны тем, что представляют собой профилактические реставрации для защиты от будущего разрушения и, как было доказано, снижают риск разрушения на 55% в течение 7 лет. [39]
Эстетика – еще одна причина удаления эмали. Удаление эмали необходимо при установке коронок и виниров для улучшения внешнего вида зубов. В обоих случаях, когда эта часть эмали не поддерживается подлежащим дентином, эта часть эмали более уязвима для разрушения. [40]
Для кислотного травления, изобретенного в 1955 году, используются стоматологические травители, и он часто используется при приклеивании зубной реставрации к зубам. [41] Это важно при длительном использовании некоторых материалов, таких как композиты и герметики . [13] Растворяя минералы в эмали, травители удаляют внешние 10 микрометров с поверхности эмали и создают пористый слой глубиной 5–50 микрометров. [42] Это микроскопически делает эмаль шероховатой и приводит к увеличению площади поверхности для склеивания.
Воздействие кислотного травления на эмаль может быть разным. Важными переменными являются продолжительность применения протравки, тип используемой протравки и текущее состояние эмали. [42]
Существует три типа рисунков, полученных кислотным травлением. [42] Тип 1 представляет собой образец, при котором растворяются преимущественно эмалевые стержни; тип 2 – картина, при которой растворяется преимущественно область вокруг эмалевых стержней; и тип 3 — это образец, при котором не осталось никаких следов эмалевых стержней. Помимо вывода о том, что тип 1 является наиболее благоприятным паттерном, а тип 3 — наименьшим, объяснение этих различных паттернов достоверно не известно, но чаще всего его связывают с различной ориентацией кристаллитов в эмали. [3]
Изменение цвета зубов с течением времени может произойти в результате воздействия таких веществ, как табак , кофе и чай . [43] Окрашивание происходит в межпризматической области внутри эмали, из-за чего зуб в целом выглядит темнее или более желтым. В идеальном состоянии эмаль бесцветна, но она отражает подлежащую структуру зуба своими пятнами, поскольку светоотражающие свойства зуба низкие.
Процедуры отбеливания зубов или отбеливания зубов пытаются осветлить цвет зубов двумя способами: химическим или механическим воздействием. Химически отбеливающий агент используется для проведения реакции окисления в эмали и дентине. [44] Для изменения цвета зубов чаще всего используются перекись водорода и перекись карбамида . Кислородные радикалы перекиси отбеливающих средств контактируют с пятнами в межпризматических пространствах внутри слоя эмали. Когда это произойдет, пятна отбелятся, и зубы станут светлее. Зубы не только кажутся белее, но и отражают свет в большем количестве, что также делает зубы ярче. Исследования показывают, что отбеливание не вызывает каких-либо изменений ультраструктуры или микротвердости в тканях зубов. [8]
Исследования показывают, что пациенты, отбелившие зубы, лучше о них заботятся. [45] Однако продукт для отбеливания зубов с общим низким pH может подвергнуть эмаль риску разрушения или разрушения в результате деминерализации. Следовательно, следует проявлять осторожность и оценивать риск при выборе очень кислого продукта. [46] Отбеливатели зубов в зубных пастах действуют за счет механического воздействия. Они содержат мягкие абразивы, которые помогают удалить пятна с эмали. Хотя это может быть эффективным методом, он не меняет внутренний цвет зубов. В методах микроабразии используются оба метода. Сначала используется кислота, чтобы ослабить внешние 22–27 микрометров эмали, чтобы ослабить ее достаточно для последующего абразивного воздействия. [47] Это позволяет удалить поверхностные пятна на эмали. Если изменение цвета глубже или затрагивает дентин, этот метод отбеливания зубов не будет успешным.
Существует 14 различных типов несовершенного амелогенеза . [3] Тип гипокальцификации , который является наиболее распространенным, является аутосомно-доминантным заболеванием, которое приводит к тому , что эмаль не полностью минерализуется. [51] Следовательно, эмаль легко отслаивается от зубов, которые кажутся желтыми из-за обнаженного дентина. Гипопластический тип является Х-сцепленным и приводит к нормальной эмали, которая появляется в слишком небольшом количестве, оказывая тот же эффект, что и наиболее распространенный тип. [51]
Хроническая билирубиновая энцефалопатия , которая может возникнуть в результате эритробластоза плода , представляет собой заболевание, которое имеет многочисленные последствия для младенцев , но также может вызывать гипоплазию эмали и окрашивание эмали в зеленый цвет. [52]
Гипоплазия эмали в широком смысле включает в себя все отклонения от нормальной эмали при различных степенях ее отсутствия. [53] Отсутствующая эмаль могла быть локализованной, образуя небольшую ямку, или могла отсутствовать полностью.
Эритропоэтическая порфирия — генетическое заболевание, приводящее к отложению порфиринов по всему организму. Эти отложения также встречаются в эмали и оставляют внешний вид, описываемый как красный по цвету и флуоресцентный. [54]
Флюороз приводит к образованию пятен на эмали и возникает в результате чрезмерного воздействия фторида. [25]
Окрашивание тетрациклином приводит к появлению коричневых полос на участках развивающейся эмали. У детей до 8 лет от приема тетрациклина может появиться пятнистость эмали. В результате тетрациклин противопоказан беременным женщинам.
Целиакия , заболевание, характеризующееся аутоиммунной реакцией на глютен , также часто приводит к деминерализации эмали. [48] [50]
По большей части исследования показали, что формирование зубной эмали у животных практически идентично образованию у человека. Эмалевый орган, включая зубной сосочек, и амелобласты функционируют аналогично. [55] Присутствующие варианты эмали встречаются нечасто, но иногда важны. Различия существуют, конечно, в морфологии, количестве и типах зубов у животных.
Собаки реже, чем люди, страдают кариесом из-за высокого pH собачьей слюны, который предотвращает образование кислой среды и последующую деминерализацию эмали, которая может произойти. [56] Если кариес действительно происходит (обычно в результате травмы), собакам могут быть установлены зубные пломбы, как и людям. Подобно человеческим зубам, эмаль собак уязвима к окрашиванию тетрациклином . Следовательно, этот риск необходимо учитывать при назначении терапии антибиотиками тетрациклина молодым собакам. [56] Гипоплазия эмали также может возникать у собак. [57]
Распределение минералов в эмали грызунов отличается от такового у обезьян, собак, свиней и людей. [58] В зубах лошади слои эмали и дентина переплетаются друг с другом, что увеличивает прочность и износостойкость этих зубов. [59]
Эмаль или эмальоид обнаружена в дермальных зубцах акул и многих ранних позвоночных [60] и появилась там до того, как появились зубы челюстноротых . [61] Ганоин , которым покрыта чешуя многих актиноптеригиев , вероятно, происходит из эмали . [62] Эмалеподобные вещества также покрывают челюсти некоторых ракообразных, но это не гомологично эмали позвоночных. [63] [64] Эмалоид покрывает чешую некоторых рыб.
Благодаря уникальной структуре эмали ее механические свойства очень интересны. Эмаль — самый твердый материал в организме и один из самых прочных, несущих нагрузку биологических материалов. Было показано, что его вязкость разрушения в три раза выше, чем у геологического гидроксиапатита , основного минерала эмали. [65]
Механические свойства эмали, состоящей из стержневых и межстержневых областей внутри микроструктуры эмали, различаются в зависимости от ее расположения в микроструктуре. [66] Структура стержня и межстержня вызывает анизотропию эмали, поскольку оба компонента имеют разные механические свойства. Межстержневая эмаль имеет снижение твердости и модуля упругости примерно на 53% и 74% по сравнению со стержневыми конструкциями. Это приводит к сложной иерархической структуре эмали. [67] Твердость и жесткость, параллельные оси стержня, приводят к высокой твердости и модулю: показано, что значения модуля составляют 85–90 ГПа, а значения твердости - 3,4–3,9 ГПа. [66] Твердость и модуль упругости в направлении, перпендикулярном направлениям стержней, имеют более низкие значения: показано, что модуль упругости составляет от 70 до 77 ГПа, а значение твердости составляет 3,0-3,5 ГПа. [66] Анизотропия между двумя направлениями может достигать 30%. [66] Частично это связано со структурой материала и направленностью стержней в направлении c. [66] Структура эмали также является сложной по своей природе между межстержнем и стержнями, что также приводит к анизотропии. Монокристаллитный гидроксиапатит, на основе которого создана минеральная эмаль, также анизотропен. Монокристаллитный гидроксиапатит имеет более высокую твердость и модуль Юнга, что может быть связано с дефектами, присутствующими в эмали, такими как ионы замещения, а также присутствием органических материалов. [66]
Механические свойства эмали не только анизотропны из-за строения стержней и межстержней. Они также различаются по длине эмали: от эмали на поверхности зуба, внешней эмали, до места соединения дентина и эмали, DEJ. Модуль упругости увеличивается по мере увеличения расстояния между дентинно-эмалевым соединением (DEJ) внутри эмали. [68] Вязкость разрушения также анизотропна. Вязкость разрушения может варьироваться в три раза в зависимости от ориентации стержней. Трещины эмали также с трудом проникают в дентин, что может привести к повышению вязкости разрушения. [69] В целом, эмаль представляет собой сильно анизотропный материал из-за своей микроструктуры, что приводит к свойствам, необходимым для эффективного использования наших зубов.