Objective: The aim of the studyis the peculiarities of the molecular composition of the biointerface between the native human dental tissue and the dental composite, created in an alkaline environment, based on synchrotron chemical infrared micro-mapping.
Material and methods: When creating a biomimetic interface under alkaline conditions, we used an original bioprimer, dentin conditioner, nanofilled universal adhesive, and a light-curing compomer based on BIS-GMA.
Results: Biointerface analysis was carried out on the basis of chemical infrared micro-mapping, implemented using the equipment of the Australian Synchrotron, and subsequent multivariate cluster analysis of the collected spectral data array. It was shown that the use of a primer modified with a set of polar amino acids additionally facilitated the opening of dentinal tubules and the penetration of the bioprimer components into the dentin with the formation of a deeper transitional hybrid layer. At the same time, modification of the Bis-GMA adhesive using nanocrystalline carbonate-substituted hydroxyapatite, which has a structural and morphological organization similar to natural dental tissue apatite, led to an increase in the degree of conversion of the used adhesive material during polymerization.
Conclusion: Using a biomimetic strategy and nanocrystals of carbonate-substituted hydroxyapatite as a filler of a universal adhesive, the necessary conjugation at the interface with dentin can be achieved without disrupting the polymerization processes, as well as preserving the natural structural complexity of the intact tissue, which makes it possible to take into account the individual characteristics of the patient.
Цель исследования: Изучение особенностей молекулярного состава биоинтерфейса между нативной зубной тканью человека и стоматологическим композитом, созданного в условиях щелочной среды, на основе синхротронного химического инфракрасного микрокартирования.
Материал и методы: При создании биомиметического интерфейса в условиях щелочной среды использовали оригинальный биопраймер, дентин-кондиционер, нанонаполненный универсальный адгезив и светоотверждаемый компомер на основе BisGMA.
Результаты: Анализ биоинтерфейса был выполнен на основе химического инфракрасного микрокартирования, реализованного с использованием оборудования Австралийского синхротрона, и последующего многомерного кластерного анализа собранного массива спектральных данных. Показано, что применение модифицированного набором полярных аминокислот праймера дополнительно способствовало раскрытию дентинных канальцев и проникновению компонент биопраймера внутрь дентина с образованием более глубокого переходного гибридного слоя. В то же время модификация BisGMA адгезива с использованием нанокристаллического карбонатзамещенного гидроксиапатита, имеющего структурную и морфологическую организацию, аналогичную природному апатиту зубной ткани, привела к увеличению степени превращения используемого адгезивного материала при полимеризации.
Заключение: С использованием биомиметической стратегии и нанокристаллов карбонат-замещенного гидроксиапатита в качестве наполнителя универсального адгезива может быть достигнуто необходимое сопряжение на границе с дентином без нарушения процессов полимеризации, а также с сохранением природной структурной сложности интактной ткани, позволяющей учесть индивидуальные характеристики пациента.
Keywords: Australian synchrotron; FTIR-microspectroscopy; bio-interface; biomimetic strategy; dental composite; dentin; nanocrystalline carbonate-substituted hydroxyapatite.