МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Прикладной механики и инженерной графики

Доклад

по дисциплине «Конструкционные и биоматериалы»

Тема: Сравнение механических свойств эмали, дентина и костной ткани зуба

Студент
Преподаватель

Санкт-Петербург

2024

содержание

	Введение	3
1.	Дентин	4
1.1.	Микроструктура дентина	4
1.2.	Механические свойства дентина	4
2.	Эмаль	7
2.1.	Микротруктура эмали	7
2.2.	Механические свойства эмали	7
3.	Костная ткань зуба	12
3.1.	Микроструткура костной ткани зуба	12
3.2.	Механические свойства костной ткани зуба	12
4.	Сравнение механических свойств дентина, эмали и костной ткани	14
	Заключение	15
	Список использованных источников	16

Введение

Человеческий зуб – это удивительная структура, состоящая из нескольких слоев, каждый из которых играет важную роль в обеспечении его функциональности и прочности. Среди этих слоев особое значение имеют эмаль, дентин и костная ткань. Изучение механических свойств этих тканей является ключевым для понимания их структуры и функций, а также для разработки методов сохранения здоровья зубов. Эмаль, являющаяся внешним слоем зуба, обладает высокой твердостью и играет роль защитного барьера, предотвращая повреждения и коррозию. Дентин, расположенный под эмалью, обладает упругостью и способностью амортизировать нагрузки при жевании. Костная ткань зуба обеспечивает его крепление в лоно челюсти и помогает в питании и регенерации тканей.

Цель данного исследования заключается в сравнительном анализе механических свойств эмали, дентина и костной ткани зуба с целью выявления особенностей каждой из них и их влияния на общую функциональность зуба. Понимание этих особенностей не только поможет в поддержании здоровья полости рта, но и может привести к разработке новых методов лечения и профилактики заболеваний зубов.

1. Дентин

1.1. Микроструктура дентина

Дентин является костной основой зуба и составляет основной его объем. Коронковая часть дентина покрыта эмалью, а корневая – цементом. В его микроструктуре принято выделять три структурных уровня. Основная его функция – защитная. Он служит основой зуба и поддерживает зубную эмаль.

В дентине человека есть два типа пористости: дентинные каналы и пространство между коллагеновыми волокнами (рисунок 1). Диаметр дентинных каналов или пористость зависит от места в зубе.

Рисунок 1 – Два типа пористости в дентине: а – дентинные каналы; б – пространство между коллагеновыми волокнами

1.2. Механические свойства дентина

1.2.1. Сжатие

Изначально при исследованиях было сделано заключение, что механические свойства дентина зависят от ориентировки дентинных каналов. Однако их дальнейшее изучение показало, что анизотропии механических свойств в дентине не наблюдается. Величина модуля Юнга не зависела от от ориентировки каналов, скорости нагружения и формы образца. Деформация была упругой до предела пропорциональности, а после этого значения она начинала зависеть не только от величины нагрузки, но и от времени удержания. При удержании постоянной нагрузки наблюдалась остаточная деформация.

При изучении механических свойств дентина при сжатии при разных температурах, дентин вел себя, как упруго-пластичное тело. На начальном этапе нагружения, на деформационной кривой наблюдался линейный участок, потом происходило отклонение от линейности и при напряжении порядка 300 МПа и деформации ~4%, происходило разрушение образца (рисунок 2, а). Распад на части образца происходил по диагоналям – линиям максимальных сдвиговых напряжений (рисунок 2, б).

Рисунок – Испытание дентина на сжатие, в зависимости от температуры: а – деформационная кривая; б – образец дентина после испытания

1.2.2. Растяжение

Пределы прочности дентина при растяжении лежат в интервале 20-90 МПа. Было использовано два метода испытания: прямое растяжение и не прямое (диаметральное сжатие). Полученные результаты были подобны. Была обнаружена анизотропия механических свойств. Дентин был прочнее, когда каналы лежали перпендикулярно в образце.

Также была исследована зависимость предела прочности дентина от плотности каналов, когда при ее уменьшении прочность возрастала.

В соответствии с формой кривой на рисунке 3 можно заключить, что дентин при растяжении ведет себя, как упруго пластичный материал.

Рисунок 3 – Деформационная кривая дентина при растяжении