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DOI: 10.1177/00220345990780101001

1999 78: 1647J DENT RESC. Francci, T.G. Deaton, R.R. Arnold, E.J. Swift, Jr, J. Perdigao and J.W. Bawden

Fluoride Release from Restorative Materials and Its Effects on Dentin Demineralization

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J D e n t R e s 7 8 ( 1 0 ) : 1 6 4 7 - 1 6 5 4 , O c t o b e r , 1 9 9 9

F l u o r i d e R e l e a s e f r o m R e s t o r a t i v e M a t e r i a l sa n d I t s E f f e c t s o n D e n t i n D e m i n e r a l i z a t i o nC . F r a n c c i 1 , T . G . D e a t o n 2 , R . R . A m o l d 3 , E . J . S w i f t , J r . 4 * , J . P e r d i g a o 4 , a n d J . W . B a w d e n 2' D e p a r t m e n t o f D e n t a l M a t e r i a l s , U n i v e r s i t y o f S a o P a u l o , S a o P a u l o , B r a z i l ; 2 D e p a r t m e n t o f P e d i a t r i c D e n t i s t r y , U n i v e r s i t y o f N o r t h C a r o l i n a ,C h a p e l H i l l , N o r t h C a r o l i n a ; 3 D e p a r t m e n t o f D i a g n o s t i c S c i e n c e s , U n i v e r s i t y o f N o r t h C a r o l i n a ; 4 D e p a r t m e n t o f O p e r a t i v e D e n t i s t r y , S c h o o l o fD e n t i s t r y , U n i v e r s i t y o f N o r t h C a r o l i n a , C B # 7 4 5 0 , 3 0 2 B r a u e r H a l l , C h a p e l H i l l , N o r t h C a r o l i n a 2 7 5 9 9 - 7 4 5 0 ; * t o whom c o r r e s p o n d e n c e s h o u l db e a d d r es s ed

A b s t r a c t . A s t h e u s e o f a d h e s i v e r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s h a si n c r e a s e d d u r i n g t h e l a s t s e v e r a l y e a r s , i n t e r e s t i n a d h e s i v em a t e r i a l s t h a t r e l e a s e f l u o r i d e h a s a l s o g r o w n . T h e p u r p o s e o ft h i s s t u d y w a s t o m e a s u r e f l u o r i d e r e l e a s e f r o m s e v e r a l a d h e -s i v e r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s a n d t o e v a l u a t e i t s e f f e c t o n d e n t i nr e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n a n d o n b a c t e r i a l m e t a b o l i s m i na m o d i f i e d i n v i t r o s y s t e m . S t a n d a r d i z e d c a v i t i e s ( 1 . 8 mm i nd i a m e t e r ) w e r e p r e p a r e d i n b o v i n e t e e t h t h a t h a d b e e ng r o u n d t o d e n t i n . One c a v i t y i n e a c h t o o t h w a s r e s t o r e d w i t ho n e o f t h e f o l l o w i n g r e s t o r a t i v e s y s t e m s : ( a ) S i n g l e B o n d a n dZ 1 0 0 ; ( b ) S i n g l e B o n d a n d T e t r i c C e r a m ; ( c ) F u j i B o n d LC a n dZ 1 0 0 ; ( d ) F u j i B o n d LC a n d T e t r i c C e r a m ; ( e ) F u j i I I L C ; o r ( f )F u j i I X G P . T h e o t h e r c a v i t y i n e a c h t o o t h w a s " r e s t o r e d " w i t hwa x a s a c o n t r o l . F o r e a c h r e s t o r a t i v e s y s t e m , 1 2 s p e c i m e n sw e r e e v a l u a t e d f o r f l u o r i d e r e l e a s e d u r i n g t h e f i r s t 2 4 h r sa f t e r r e s t o r a t i o n p l a c e m e n t . D e n t i n a d j a c e n t t o t h e r e s t o r e ds i t e s w a s s u b j e c t e d t o l a c t i c a c i d c h a l l e n g e ( p H 4 . 3 ) f o r 3 h r s ,a f t e r w h i c h c a l c i u m r e l e a s e w a s m e a s u r e d . A n o t h e r 1 2 s p e c i -mens i n e a c h g r o u p w e r e s t o r e d f o r 2 4 h r s i n d e - i o n i z e dw a t e r , a n d w e r e e x p o s e d t o a n S . m u t a n s s u s p e n s i o n ( 1 : 1T H B / d e - i o n i z e d w a t e r a n d 5 0 mM g l u c o s e , A 6 6 0 = 0 . 2 ) f o r 6h r s , f o l l o w e d b y c a l c i u m r e l e a s e a n d pH m e a s u r e m e n t . B u l ks p e c i m e n s o f e a c h m a t e r i a l w e r e a l s o made a n d s t o r e d i nw a t e r . F l u o r i d e r e l e a s e d f r o m F u j i B o n d L C , F u j i I X G P , a n dF u j i I I LC i n b u l k wa s s i g n i f i c a n t l y g r e a t e r t h a n f r o m t h eo t h e r m a t e r i a l s . I n t h e r e s t o r e d d e n t i n s p e c i m e n s , i n c r e a s e dr e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n f r o m a l a c t i c a c i d c h a l l e n g ew a s d i r e c t l y r e l a t e d t o f l u o r i d e r e l e a s e . T h e s a m e e f f e c t s w e r es e e n a s a r e s u l t o f t h e S . m u t a n s c h a l l e n g e . W h i l e f l u o r i d er e l e a s e f r o m r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s i n c r e a s e d t h e r e s i s t a n c e o fd e n t i n t o d e m i n e r a l i z a t i o n i n t h i s s y s t e m , t h e c l i n i c a l r e l e -v a n c e o f t h e f i n d i n g s i s n o t k n o w n .Key w o r d s : d e n t i n b o n d i n g a g e n t s , r e s i n c o m p o s i t e s , g l a s s -i o n o m e r c e m e n t s , f l u o r i d e s , d e n t i n d e m i n e r a l i z a t i o n .R e c e i v e d N o v e m b e r 4 , 1 9 9 8 ; L a s t R e v i s i o n F e b r u a r y 1 0 , 1 9 9 9 ;A c c e p t e d F e b r u a r y 1 2 , 1 9 9 9

I n t r o d u c t i o nA l m o s t 7 5 % o f a l l r e s t o r a t i v e p r o c e d u r e s i n v o l v e r e p l a c e m e n to f e x i s t i n g r e s t o r a t i o n s ( K i d d e t a l . , 1 9 9 2 ) . T h e r e a s o n m o s tcommonly c i t e d f o r r e s t o r a t i o n r e p l a c e m e n t i s s e c o n d a r yc a r i e s , w h i c h a c c o u n t s f o r a b o u t 40% o f s u c h r e p l a c e m en ts( M a c l n n i s e t a l . , 1 9 9 1 ) . T h e c a r i e s p r o c e s s i s a d y n a m i c b a l a n c eb e t w e e n d e m i n e r a l i z a t i o n a n d r e m i n e r a l i z a t i o n o f t h e h a r dd e n t a l t i s s u e s t h a t ma y e v e n t u a l l y r e s u l t i n c a v i t a t i o n( F e j e r s k o v , 1 9 9 7 ) . T h e m e t a b o l i c p r o d u c t s o f d e n t a l p l a q u eb a c t e r i a , i n c l u d i n g l a c t i c , a c e t i c , a n d c i t r i c a c i d , r e d u c e pH i nt h e m i c r o - e n v i r o n m e n t o f t h e t o o t h s u r f a c e a n d d e m i n e r a l i z et h e d e n t a l h a r d t i s s u e s . T h u s , a n y m e c h a n i s m t h a t i n h i b i t ss u c h a c i d p r o d u c t i o n , i n c r e a s e s r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a -t i o n , a n d / o r f a c i l i t a t e s r e m i n e r a l i z a t i o n i s o f c o n s i d e r a b l ec l i n i c a l i n t e r e s t .Some r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s r e l e a s e f l u o r i d e , w h i c h ma yh e l p t o i n h i b i t r e c u r r e n t c a r i e s ( H a t i b o v i c - K o f m a n a n d K o c h ,1 9 9 1 ; S e r r a a n d C u r y , 1 9 9 2 ; B e n e l l i e t a l . , 1 9 9 3 ; D i j k m a n e t a l . ,1 9 9 4 ; G i l m o u r e t a l . , 1 9 9 7 ; D i o n y s o p o u l o s e t a l . , 1 9 9 8 ; P e r e i r ae t a l . , 1 9 9 8 ) . I t a p p e a r s t h a t t h e p r i m a r y m e c h a n i s m s b y w h i c hf l u o r i d e p r e v e n t s c a r i e s a r e b y i m p r o v i n g r e s i s t a n c e t o d e -m i n e r a l i z a t i o n a n d b y f a c i l i t a t i n g r e m i n e r a l i z a t i o n o f h a r d t i s -s u e s . I n h i g h c o n c e n t r a t i o n s , f l u o r i d e ma y a l s o d i r e c t l y a f f e c tc a r i o g e n i c b a c t e r i a b y i n h i b i t i n g k e y m e t a b o l i c e n z y m e s ,t h e r e b y r e d u c i n g t h e a b i l i t y o f b a c t e r i a t o p r o d u c e a c i d( M a r q u i s , 1 9 9 5 ; G u h a - C h o w d h u r y e t a l . , 1 9 9 7 ) .T h e u s e o f r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s t h a t n o t o n l y r e l e a s e f l u o -r i d e , b u t a l s o a r e a d h e s i v e t o t o o t h s t r u c t u r e , c o u l d b e e s p e -c i a l l y e f f e c t i v e i n p r e v e n t i n g r e c u r r e n t c a r i e s . T h e f i r s tf l u o r i d e - r e l e a s i n g a d h e s i v e r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s w e r e t h e s i l i -c a t e c e m e n t s . T h e s e m a t e r i a l s a r e no l o n g e r u s e d b e c a u s e t h e yh a d v e r y p o o r p h y s i c a l p r o p e r t i e s . H o w e v e r , i n 1 9 7 2 , W i l s o na n d K e n t i n t r o d u c e d t h e g l a s s - i o n o m e r c e m e n t s , w h i c h a r ed e r i v e d f r o m s i l i c a t e s . T h e s e m a t e r i a l s b o n d t o e n a m e l a n dd e n t i n a n d r e l e a s e f l u o r i d e ( P a l e n i k e t a l . , 1 9 9 2 ) . I n v i t r o s t u d -i e s s u g g e s t t h a t f l u o r i d e r e l e a s e f r o m g l a s s i o n o m e r s may p r e -v e n t r e c u r r e n t c a r i e s a r o u n d r e s t o r a t i o n s ( G e i g e r a n d W e i n e r ,1 9 9 3 ; Ta m e t a l . , 1 9 9 7 ) ) . T h e y may a l s o r e d u c e t h e r i s k o f

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J D e n t R e s 7 8 ( 1 0 ) 1 9 9 91 6 4 8 F r a n c c i e t a l .c a r i e s o n t h e a d j a c e n t s u r f a c e s o f o t h e r t e e t h ( D e r k s o n e t a l . ,1 9 8 9 ) . H o w e v e r , c o n v e n t i o n a l g l a s s i o n o m e r s s u f f e r f r o m an u m b e r o f d i s a d v a n t a g e s , i n c l u d i n g s h o r t w o r k i n g t i m e , l o n gs e t t i n g t i m e , h i g h s e n s i t i v i t y t o e a r l y l o s s o r g a i n o f w a t e r ,p o o r w e a r r e s i s t a n c e , a n d s u r f a c e r o u g h n e s s ( S i d h u a n dW a t s o n , 1 9 9 5 ) .R e c e n t l y , t w o t y p e s o f h y b r i d s o f g l a s s i o n o m e r s a n d r e s i nc o m p o s i t e s w e r e i n t r o d u c e d . T h e f i r s t i s t h e r e s i n - m o d i f i e dg l a s s i o n o m e r ( R M G I ) , o r a g l a s s i o n o m e r m o d i f i e d b y t h ea d d i t i o n o f m e t h a c r y l a t e r e s i n s . RMGIs o f f e r l o n g e r w o r k i n ga n d c o n t r o l l e d s e t t i n g t i m e s , r a p i d d e v e l o p m e n t o f s t r e n g t h ,a n d l o w e r s e n s i t i v i t y t o e n v i r o n m e n t a l m o i s t u r e c h a n g e s , a n dc a n b e f i n i s h e d a n d p o l i s h e d i m m e d i a t e l y a f t e r b e i n g l i g h t -c u r e d ( S i d h u a n d W a t s o n , 1 9 9 5 ; Musa e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e s e c o n dh y b r i d i s t h e p o l y a c i d - m o d i f i e d r e s i n c o m p o s i t e ( o r " c o m -p o m e r " ) , w h i c h c o n t a i n s some c o m p o n e n t s o f a g l a s si o n o m e r b u t l a c k s t h e t y p i c a l g l a s s - i o n o m e r a c i d / b a s e r e a c -t i o n d u r i n g t h e i n i t i a l s e t t i n g p r o c e s s ( M c L e a n e t a l . , 1 9 9 4 ) .M o s t t o o t h - c o l o r e d r e s t o r a t i o n s a r e s t i l l p r e p a r e d w i t hr e s i n c o m p o s i t e s . Mo d em c o m p o s i t e s h a v e e x c e l l e n t p h y s i c a lp r o p e r t i e s a n d a r e c l i n i c a l l y p r o v e n , b u t g e n e r a l l y d o n o tr e l e a s e f l u o r i d e . A f e w c o m p o s i t e s a r e r e p o r t e d t o i n c l u d ef l u o r i d e t h a t may b e r e l e a s e d b y i o n e x c h a n g e o r h y d r o l y s i s( S t e i n m e t z e t a l . , 1 9 9 7 ) , a n d t h e r e a p p e a r s t o b e much i n t e r e s tamong c l i n i c i a n s i n f l u o r i d e - r e l e a s i n g c o m p o s i t e s .A d h e s i o n o f r e s i n s t o e n a m e l , w h i c h i s 9 2 % i n o r g a n i c b yvolume ( J e n k i n s , 1 9 7 8 ) , i s c o n s i d e r e d h i g h l y r e l i a b l e .H o w e v e r , d e n t i n , b e c a u s e o f i t s c o m p l e x s t r u c t u r e a n d v a r i -a b l e c o m p o s i t i o n , c a n g i v e l e s s p r e d i c t a b l e a d h e s i o n ( S w i f t e ta l . , 1 9 9 5 ) . I t i s 4 5 t o 50% m i n e r a l , a p p r o x i m a t e l y 3 0 % o r g a n i c ,a n d 20% w a t e r b y v o l u m e ( e n k i n s , 1 9 7 8 ) . T h e l a c k o f a g o o ds e a l o n d e n t i n s u b s t r a t e s j e o p a r d i z e s t h e d u r a b i l i t y o f c e r v i c a lr e s t o r a t i o n s ( D i o n y s o p o u l o s e t a l . , 1 9 9 8 ) . F u r t h e r m o r e , d e n t i ni s m o r e s u s c e p t i b l e t o a c i d a t t a c k t h a n e n a m e l ( A r e n d s e t a l . ,1 9 9 2 ) . I t s c r i t i c a l pH f o r d e m i n e r a l i z a t i o n i s 6 . 0 t o 6 . 8 , c o m -p a r e d w i t h e n a m e l a t 5 . 2 t o 5 . 7 ( H o p p e n b r o u w e r s e t a l . , 1 9 8 6 ) .L i t t l e i s known a b o u t t h e c a r i e s - i n h i b i t o r y e f f e c t s o f f l u o r i d e -r e l e a s i n g a d h e s i v e m a t e r i a l s o n d e n t i n .T h e p u r p o s e o f t h i s i n v i t r o s t u d y , t h e r e f o r e , w a s t o e v a l u -a t e t h e e f f e c t s o f f l u o r i d e r e l e a s e f r o m s e v e r a l a d h e s i v e m a t e -r i a l s o n d e n t i n r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n i n r e s p o n s e t ol a c t i c a c i d a n d S t r e p t o c o c c u s m u t a n s a c i d c h a l l e n g e s . S . m u t a n sh a s b e e n i d e n t i f i e d a s a p r i n c i p a l e t i o l o g i c a g e n t f o r r e c u r r e n tc a r i e s l e s i o n s ( K i d d , 1 9 8 9 ) . I t i s h o m o f e r m e n t a t i v e a n d p r o -d u c e s s i g n i f i c a n t q u a n t i t i e s o f l a c t i c a c i d s f r o m c a r b o h y d r a t es u b s t r a t e s . T h e s p e c i f i c n u l l h y p o t h e s e s t e s t e d i n t h i s s t u d yw e r e : ( 1 ) t h a t f l u o r i d e r e l e a s e d f r o m r e s t o r a t i v e m a t e r i a l sd o e s n o t c a u s e d e n t i n t o b e m o r e r e s i s t a n t t o d e m i n e r a l i z a -t i o n u n d e r s t a n d a r d i z e d c o n d i t i o n s o f a c i d c h a l l e n g e ; a n d ( 2 )t h a t f l u o r i d e i s n o t r e l e a s e d f r o m t h e s e m a t e r i a l s i n s u f f i c i e n tq u a n t i t i e s t o r e d u c e S . m u t a n s a c i d p r o d u c t i o n .M a t e r i a l s a n d methodsG e n e r a l d e s c r i p t i o n o f t h e e x p e r i m e n t a l s y s t e mI n c o m p l i a n c e w i t h i n s t i t u t i o n a l g u i d e l i n e s , we o b t a i n e d a n dc l e a n e d 1 4 4 r e c e n t l y e x t r a c t e d b o v i n e t e e t h ( R a n d o l p h P a c k i n g ,A s h e b o r o , N C , U S A ) . T h e c r o w n s w e r e s e c t i o n e d f r o m t h e r o o t s( F i g . , a ) . T h e f a c i a l e n a m e l o f e a c h c r o w n w a s r e m o v e d b y b e i n g

g r o u n d w i t h w e t 1 2 0 - g r i t s i l i c o n c a r b i d e a b r a s i v e p a p e r o n am e c h a n i c a l g r i n d e r ( B u e h l e r , L t d . , L a k e B l u f f , I L , U S A ) . T h e l i n -g u a l s u r f a c e s w e r e g r o u n d t o a f l a t s u r f a c e , e x p o s i n g t h e p u l pc h a m b e r s o t h a t p u l p a l t i s s u e s c o u l d b e r e m o v e d ( F i g . , b ) . T h et e e t h w e r e s e c t i o n e d l o n g i t u d i n a l l y i n t o h a l v e s b y m e a n s o f a d i a -m o n d - s a w m i c r o t o m e ( G i l l i n g s - H a m c o , R o c h e s t e r , N Y , U S A ) . T os e a l t h e p u l p c h a m b e r , a r e s i n b o n d i n g a g e n t ( S c o t c h b o n d M u l t i -P u r p o s e A d h e s i v e , 3M D e n t a l P r o d u c t s D i v i s i o n , S t . P a u l , M N,U S A ) w a s a p p l i e d w i t h a c l e a n b r u s h t i p t o t h e p u l p c h a m b e rw a l l s a n d t h e c u t l i n g u a l s u r f a c e , a n d w a s l i g h t - a c t i v a t e d f o r 1 0s e c . F a c i a l d e n t i n s u r f a c e s w e r e p o l i s h e d b y h a n d w i t h w e t 2 4 0 - ,4 0 0 - , a n d 6 0 0 - g r i t s i l i c o n c a r b i d e a b r a s i v e p a p e r s t o p r o d u c e s t a n -d a r d i z e d s m e a r l a y e r s ( P a s h l e y e t a l . , 1 9 8 8 ) . T h e s p e c i m e n s w e r es t o r e d i n d e - i o n i z e d w a t e r a t 4 C f o r 2 4 h r s .

T h e c u t l i n g u a l s u r f a c e o f e a c h t o o t h h a l f w a s b o n d e d t o af r o s t e d 7 5 x 5 0 x 1 mm g l a s s m i c r o s c o p e s l i d e ( F i s h e r S c i e n t i f i c ,P i t t s b u r g h , P A , USA) w i t h c y a n o a c r y l a t e ( F i g . , c ) . E a c h g l a s sm i c r o s c o p e s l i d e h e l d 6 t e e t h , y i e l d i n g a t o t a l o f 1 2 s e c t i o n s .Two c a v i t i e s w e r e p r e p a r e d i n t h e f a c i a l d e n t i n s u r f a c e o fe a c h t o o t h ( i . e . , 1 i n e a c h p a i r e d s e c t i o n ) ( F i g . , d ) . B o t h c a v i t i e sw e r e a t t h e s a m e l o c a t i o n i n c i s o - g i n g i v a l l y . A r o u n d c a r b i d e b u r( # 0 1 8 , B r a s s e l e r USA, S a v a n n a h , G A , USA) w a s u s e d a t h i g hs p e e d u n d e r a i r / w a t e r c o o l a n t . T h e c a v i t i e s w e r e c i r c u l a r , w i t h ad i a m e t e r o f t h e c a r b i d e b u r ( 1 . 8 mm) a n d a d e p t h o f 0 . 8 mm. Wee n s u r e d r e p r o d u c i b i l i t y o f t h e b u r i n c l i n a t i o n a n d c a v i t y p r e p a r a -t i o n d e p t h b y m o u n t i n g t h e h a n d p i e c e i n a m o d i f i e d s u r v e y o rt h a t p e r m i t t e d u s t o c o n t r o l i t s v e r t i c a l m o v e m e n t . A c o u p l e dc a l i p e r w a s u s e d f o r t h e m e a s u r e m e n t o f h a n d p i e c e m o v e m e n t s .

T h e r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s u s e d i n t h e s t u d y a n d t h e i r r e s p e c -t i v e b a t c h n u m b e r s a r e l i s t e d i n T a b l e 1 . T h e t e e t h w e r e r a n d o m l yd i v i d e d i n t o 6 e x p e r i m e n t a l r e s t o r a t i v e g r o u p s , a s s h o w n i nT a b l e 2 . I n t h e p a i r e d s e c t i o n s f r o m e a c h t o o t h , o n e o f t h e c a v i t i e sw a s r e s t o r e d w i t h o n e o f t h e s e l e c t e d r e s t o r a t i v e s y s t e m s . T h eo t h e r c a v i t y wa s " r e s t o r e d " w i t h wa x ( M o d e r n M a t e r i a l s ,H e r a e u s K u l z e r , S o u t h B e n d , I N , U S A ) a n d s e r v e d a s a c o n t r o lf o r v a r i a t i o n s i n d e n t i n r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n a m o n g d i f -f e r e n t t e e t h ( F i g . , e ) .

T h e d e n t i n / e n a m e l b o n d i n g a g e n t s S i n g l e B o n d a n d F u j iB o n d LC a r e n o n - f l u o r i d e - r e l e a s i n g a n d f l u o r i d e - r e l e a s i n g m a t e -r i a l s , r e s p e c t i v e l y . Z 1 0 0 ( s h a d e B 2 ) i s a r e s i n c o m p o s i t e t h a t i si d e n t i f i e d b y t h e m a n u f a c t u r e r a s n o t c o n t a i n i n g f l u o r i d e , w h i l eT e t r i c C e r a m ( s h a d e B 2 ) , a l s o a r e s i n c o m p o s i t e , c o n t a i n s b o t h ay t t e r b i u m t r i f l u o r i d e r a d i o p a q u e r a n d b a r i u m - a l u m i n u m - f l u o -r o s i l i c a t e g l a s s f i l l e r s a n d i s d e f i n e d b y i t s m a n u f a c t u r e r a s a f l u o -r i d e - r e l e a s i n g m a t e r i a l ( I v o c l a r N o r t h A m e r i c a , 1 9 9 7 ) . F u j i I I LC( s h a d e A 2 ) i s a l i g h t - c u r e d r e s i n - m o d i f i e d g l a s s i o n o m e r , a n d F u j iI X G P ( s h a d e A 2 ) i s a c o n v e n t i o n a l g l a s s i o n o m e r . A s g l a s si o n o m e r s , t h e s e m a t e r i a l s a r e known t o r e l e a s e f l u o r i d e .

E a c h a d h e s i v e s y s t e m w a s u s e d a c c o r d i n g t o i t s m a n u f a c t u r -e r ' s i n s t r u c t i o n s . F o r S i n g l e B o n d , t h e d e n t i n s u r f a c e w a s c o n d i -t i o n e d f o r 1 5 s e c w i t h S c o t c h b o n d E t c h i n g G e l ( 3 5 % p h o s p h o r i ca c i d ) a n d w a s r i n s e d . E x c e s s w a t e r w a s b l o t t e d , l e a v i n g t h e s u r -f a c e m o i s t . Two c o n s e c u t i v e c o a t s o f S i n g l e B o n d w e r e a p p l i e d ,a i r - d r i e d f o r 2 s e c , a n d l i g h t - c u r e d f o r 1 0 s e c . F o r F u j i B o n d L C ,t h e d e n t i n s u r f a c e w a s c o n d i t i o n e d f o r 1 5 s e c w i t h F u j i B o n d LCC o n d i t i o n e r ( 2 0 % p o l y a c r y l i c a c i d , 3% a l u m i n u m c h l o r i d e ) a n dr i n s e d . E x c e s s w a t e r w a s b l o t t e d , l e a v i n g t h e s u r f a c e m o i s t . T h ea d h e s i v e wa s m i x e d , a p p l i e d , a n d l i g h t - c u r e d f o r 2 0 s e c . T h ec o m p o s i t e s a n d t h e g l a s s i o n o m e r s w e r e p l a c e d i n b u l k a n d w e r el i g h t - c u r e d f o r 4 0 s e c ( e x c e p t f o r F u j i I X , w h i c h i s a s e l f - c u r i n g


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F l i u o r i d e R e l e a s e a n i d R e s i s t a i n c e t o D e n i i n e r a l i z a t i n 6 4b y means o f a Demetron 4 0 1 c u r i n g u n i t T a b l e 1 .

Danbury, CT, U S A ) . A d e n t a l( D e m e t r o n / K e r r , Model 1 0 0 ) wa s u s e d t o M a t e r i a lt h a t l i g h t i n t e n s i t y wa s a t l e a s t 4 5 0 mW/cm2

t h e s t u d y . The c o n v e n t i o n a l g l a s s S i n g l e BF u j i I X wa s c o n d e n s e d a n d c o v e r e d w i t h a n Z 1 0 0s h e e t t o a v o i d d e s i c c a t i o n . T e t r i c C e

A f t e r s p e c i m e n s were s t o r e d i n a n i n c u b a t o r F u j i B o n1 0 0 ' , h u m i d i t y f o r 2 0 mi n a t 3 7 C , t he y w e r e F u j i I I L (

w i t h w e t 6 0 0 - g r i t s i l i c o n c a r b i d e a b r a s i v e F u j i I X Cf o r 3 0 s e c . T h e p u r p o s e o f p o l i s h i n g wa s t oc l i n i c a l c o n d i t i o n s a n d t o remove e x c e s sm a t e r i a l s f r o m t h e a d j a c e n t d e n t i n .B o r o s i l i c a t e g l a s s r i n g s ( 4 mm i n n e r d i a m e t e r x 6 T a b l e 2 .h e i g h t ) ( K i m b l e G l a s s Company, V i n e l a n d , N J ,

were f i t t e d t o t h e d e n t i n s u r f a c e a r o u n d e a c h G r o u pT h e p u r p o s e o f t h e s e r i n g s wa s t o f o r mf o r s o l u t i o n s t o b e p l a c e d i n c o n t a c t w i t h 1r e s t o r a t i o n s a n d s u r r o u n d i n g d e n t i n . L a b o r a t o r y 2

( P a r a f i l m M, American C a n Compan y, 3C T , USA) wa s f i t t e d a r o u n d t h e b o t t o m 4

e a c h g l a s s r i n g t o s e a l t h e c o n t a c t w i t h t h e d e n t i n 5A f t e r p l a c e m e n t o f t h e g l a ss r i n g s o n t h e 6s u r f a c e s , a l a y e r o f n a i l v a r n i s h ( S u p e r S h i n e ,l L a b o r a t o r i e s , F a r m i n g d a l e , NY, USA) wa st o s e c u r e t h e m a n d t o p r e v e n t l e a k a g e o r c o n t a m i n a t i o nt h e s u r r o u n d i n g d e n t i n i b y t h e s o l u ti o n s p l a c e d i n s i d e t h e r i n g s

e , f ) .

s t u d i e se p r e l i m i na r y s t u d i e s w e r e c o n d u c t e d i n a n e f f o r t t o c o n t r o lc r i t i c a l v a r i a b l e s a n d t o e s t a b l i s h c e r t a i n p a r a m e t e r s o f t h e

p r o t o c o l . The f i r s t p r e l i m i n a r y s t u d y wa s c o n -t o e n s u r e t h a t t h e b o r o s i l i c a t e g l a s s w e l l s d i d n o t r e l e a s ea b s o r b f l u o r i d e . Te n w e l l s w e r e s e a l e d t o a f l a t l a b o r a t o r y f i l m

M a t e r i a l s u s e d i n t h e s t u d yB a t c h # M a n u f a c t u r e r

_ ) n d 7AD 3M D e n t a l P r o d u c t s D i v i s i o n , S t . P a u l , MN1 9 9 7 0 6 1 6

e r a m 9 0 5 5 6 3 l v o c l a r N o r t h A m e r i c a , A m h e r s t , NYc i LC 1 1 0 4 6 1 G C A m e r i c a , C h i c a g o , I L .0 6 2 7 9 6 B; P 1 1 1 1 6 1

R e s t o r a t i v e g r o u p s a n d r e s p e c t i v e m a t e r i a l sM a t e r i a l T y p e s R e s t o r a t i v e M a t e r i a l I sD B A + C o m p o s i t e S i n g l e B o n d Z ( ) (D B A + C o m p o s i t e ( F - ) S i n g l e B o n d T e t r i c C e r a mD B A ( F - ) + C o m p o s i t e F u j i B o n d LC Z l ( (D B A ( F - ) + C o m p o s i t e ( F - ) F u j i B o n d LC - r e t r - i c C e r a mG l a s s i o n o m e r ( r e s i n - m o d i f i e d ) F u j i I I LCG l a s s i o n o m e r ( c o n v e n i t i o n a l ) F u j i I X G l '

( a q u e o u s s o l u t i o n o f 0 . 3 1 N , , H M D S , 4 . 4 8 , 3 6 N H , S O 4 ) wa s p i p e t -t e d i n t o e a c h d i s h . The d i s h e s were r o c k e d g e n t l y o n a r o c k e rp l a t f o r m ( B e l l c o B i o t e c h n o l o g y , V i n e l a n d , N J , USA) f o r 2 h r s s ot h a t p o s s i b l e f l u o r i d e c o n t a m i n a t i o n w o u l d b e r e m o v e d . A 2 ( 0 1 1 _ La l i q u o t wa s t a k e n f r o m e a c h s a m p l e r e s e r v o i r a n d d i s s o l v e d i nt h e 4 mL o f d i l u t e d HMDS i n e a c h d i s h , a n d a 2 5 - 1 L L d r o p l e t o f0 . 0 5 N NaOH wa s s u s p e n d e d u n d e r e a c h l i d a s a f l u o r i d e t r a p .T h e d i s h e s w e r e c a r e f u l l y s e a l e d v w i t h a t h i n r i b b o n o f p e t r o l e u m nj e l l y a l o n g t he i n s i d e e d g e o f e a c h l i d , a n d t h e v e n t h o l e w a ss e a l e d w i t h a s m a l l s q u a r e o f l a b o r a t o r y f i l m ( P a r a f i l m M) a n dp e t r o l e u m j e l l y . T h e f l u o r i d e wa s d i f f u s e d f r o m t h e HMDS/sam-

M) s u r f a c e , a n d 3 0 I LI ppm ( p a r t p e r m i l l i o n ) f l u o -

( a s NaF) s o l u t i o n wa st o e a c h w e l l . To p r e v e n tt h e t o p r i m o f e a c h

was c o a t e d w i t h a t h i no f p e t r o l e u m j e l l y , and

wa s a p p l i e d t o s e a l t h eo f t h e w e l l . T h e w e l l s w e r ei n 1 0 0 ' % , h u m i d i t y a tf o r 2 4 h r s .T h e s o l u t i o n s w e r e c o l l e c t e d

d a s s a y e d f o r f l u o r i d e c o n c e n -b y means o f t h e m i c r o -method o r i g i n a l l y

b y T a v e s ( 1 9 6 8 ) andby B aw d e n e t a l .

I ' l a s t i c P e t r i d i s h e s ( 6 0 xmm) ( F a l c o n , B e c t o n

L i n c o l n P a r k , N J ,w i t h 5-mm h o l e s i n t h e i rwere u s e d a s d i f f u s i o n

A 4-mL q u a n t i t y o fh e x a m e t h y l d i s i l a z a n e

ba

d

d

R c s t o r a t i v ei m a t e r i a l

CIw a x c o v e r s l i p n i a r a f i l i n

V a r i i i h C a .X t l a r a f ; ;PD e n t i n

fF i g u r e . P r o c e d u r a l s t e p s i n t e s t s y s t e m d e s i g n : ( a ) b o v i n e t o o t h c r o w n s e c t i o n e d f r o m r o o t ; ( b ) f l a t t e n e df a c i a l a n d l i n g u a l s u r f a c e s , w i t h l i n e s h o w i n g p l a n e o f s e c t i o n ; ( c ) s e c t i o n s g l u e d t o m i c r o s c o p e s l i d e , wi t hc a v i t i e s p r e p a r e d i n e a c h s e c t i o n ; ( d ) s u p e r i o r v i e w o f c a v i t y p r e p a r a t i o n s ; ( e ) r e s t o r e d c a v i t i e s , r e s e r x o i r s ,a n d v a r n i s h s e a l ; a n d ( f ) l a t e r a l v i e w o f g l a s s v v e l l - f i l l e d w i t h s o l u t i o n o v e r l y i n g r e s t o r e d c a v i t y .

R c s 7 8 ( 1 0 ) 1 9 9 9 1 6 4 9

I , , , . . . . . . . . . . . . . . . .I . . . . . . . -M. __4 0 6 4 . 4


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J D e n t R e s 7 8 ( 1 0 ) 1 9 9 9p l e s o l u t i o n t o t h e N a O H d r o p l e t o v e r a n 1 8 - h o u r p e r i o d . T h ed i s h e s were o p e n e d , t h e b o t t o m s d i s c a r d e d , a n d 1 0 p L L o f 0 . 2 Na c e t i c a c i d m i x e d w i t h t h e d r i e d N a O H d r o p l e t . T h i s s o l u t i o nwa s s u b m i t t e d t o f l u o r i d e a s s a y b y means o f t h e f l u o r i d e - s p e c i f i ce l e c t r o d e ( # 9 4 0 9 , O r i o n R e s e a r c h , B o s t o n , M A , U S A ) a t t a c h e d t oa c a l o m e l r e f e r e n c e e l e c t r o d e ( # 4 1 2 3 9 , B e c k m a n I n s t r u m e n t s ,I r v i n e , C A , U S A ) i n s u c h a manner t h a t t h e t i p s o f t h e e l e c t r o d e sc o u l d b e b r i d g e d b y t h e s a m p l e d r o p l e t . T h e e l e c t r o d e s w e r ea l l o w e d t o s t a b i l i z e f o r 6 0 s e c b e f o r e t h e m i l l i v o l t r e a d i n g w a sr e c o r d e d . S t a n d a r d s b r a c k e t i n g t h e r e a d i n g s w e r e r e a d b e f o r ea n d a f t e r t h e s a m p l e s were r e a d . B e t w e e n m e a s u r e m e n t s , t h ee l e c t r o d e s were p l a c e d i n T I S A B ( g l a c i a l a c e t i c a c i d , s o d i u m c i t -r a t e , s o d i u m c h l o r i d e i n w a t e r ; O r i o n R e s e a r c h ) u n t i l a b a s e l i n er e a d i n g wa s a c h i e v e d . T h e r e s u l t s w e r e e x p r e s s e d a s n g / w e l l .B e c a u s e t h e d i f f u s i o n p r o c e s s c o n c e n t r a t e s t h e f l u o r i d e , t h em e t h o d h a s a l o w e r d e t e c t i o n l i m i t o f 0 . 0 0 5 ppm o n t h e l i n e a rp a r t o f t h e c u r v e , w i t h a measurement e r r o r o f 5 % . D i f f u s i o na l s o r e s u l t s i n a c l e a n s o l u t i o n f o r m e a s u r e m e n t b y t h e e l e c t r o d e ,t h u s e l i m i n a t i n g t h e p o s s i b i l i t y o f u n d e t e c t e d e l e c t r o d e i n t e r f e r -e n c e b y o t h e r i o n s . No c h a n g e s were d e t e c t e d i n t h e f l u o r i d e c o n -c e n t r a t i o n o f t h e 1 0 s o l u t i o n s s a m p l e d , c o n f i r m i n g t h a t t h eb o r o s i l i c a t e g l a s s w e l l s n e i t h e r r e l e a s e d n o r a b s o r b e d m e a s u r a b l eamounts o f f l u o r i d e .

I n a s e c o n d p r e l i m i n a r y s t u d y , w h e r e i n we m o n i t o r e d pHc h a n g e s o v e r t i m e , we t e s t e d a v i a b l e s u s p e n s i o n o f S . m u t a n ss t r a i n NCTC 1 0 4 4 9 i n t h e m i d - e x p o n e n t i a l p h a s e o f g r o w t h ( o p t i -c a l d e n s i t y a t 6 6 0 nm = 0 . 4 ) , c u l t i v a t e d i n T o d d - H e w i t t B r o t h( D i f c o L a b o r a t o r i e s , L i v o n i a , M I , U S A ) , f o r i t s a b i l i t y t o m e t a b o -l i z e g l u c o s e i n t h e s y s t e m . S t a r t i n g a t a n e a r - n e u t r a l pH ( 7 . 4 ) , wea d d e d 5 0 mM g l u c o s e t o t h e s u s p e n s i o n c o n t a i n e d i n t h e c o n t r o lw e l l s ( c a v i t y p r e p a r a t i o n s f i l l e d w i t h w a x ) . A pH o f 4 . 3 wasa c h i e v e d a f t e r 3 h r s a s a r e s u l t o f b a c t e r i a l a c i d p r o d u c t i o n .I n a t h i r d p r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t , 2 7 b o v i n e t e e t h w e r e u s e da s d e s c r i b e d i n t h e m a i n e x p e r i m e n t a l d e s i g n , e x c e p t t h a t t h et e e t h were n o t c u t i n h a l f . O n l y o n e c a v i t y w a s p r e p a r e d o n e a c ht o o t h , a n d t h a t wa s f i l l e d w i t h w a x . A b o r o s i l i c a t e g l a s s r i n g w a sf i x e d a r o u n d t h e r e s t o r e d c a v i t y . A v o l u m e o f 6 0 ~ i L o f l a c t i c a c i ds o l u t i o n a t pH 3 . 4 wa s p l a c e d i n e a c h r e s e r v o i r . R i n g s w e r es e a l e d w i t h P a r a f i l m a n d s t o r e d a t 3 7 C a n d 1 0 0 % h u m i d i t y .T h r e e r i n g s , r a n d o m l y a s s i g n e d , w e r e o p e n e d a t t w o - h o u r i n t e r -v a l s . We p i p e t t e d 3 0 - , u L a l i q u o t s o f e a c h s o l u t i o n f o r c a l c i u ma s s a y u s i n g a Zeeman 5 1 0 0 S p e c t r o p h o t o m e t e r w i t h a n A S - 5 1A u t o S a m p l e r ( P e r k i n - E l m e r , N o r w a l k , C T, U S A ) . We u s e d t h ed a t a t o e s t a b l i s h a c a l c i u m s a t u r a t i o n c u r v e i n t h e s o l u t i o n a t t h emaximum d e m i n e r a l i z a t i o n r a t e t o b e o b s e r v e d d u r i n g t h e e x p e r i -m e n t s . I t wa s d e t e r m i n e d t h a t t h e c u r v e w a s l i n e a r f o r 4 h r s , a tw h i c h t i m e a s i g n i f i c a n t b e n d i n t h e c u r v e w a s f i r s t o b s e r v e d . I twa s n e c e s s a r y f o r t h e e x p e r i m e n t s t o b e c o n d u c t e d o v e r a p e r i o do f t i m e d u r i n g w h i c h t h e c u r v e wa s n e a r l y l i n e a r ; o t h e r w i s e , t h ee x p e r i m e n t a l c u r v e s w o u l d b e g i n t o a p p r o a c h e a c h o t h e r a n de v e n t u a l l y c o n v e r g e , r e s u l t i n g i n m i s l e a d i n g o b s e r v a t i o n s . Ane x p e r i m e n t a l d e m i n e r a l i z a t i o n t i m e o f 3 h r s w a s s e l e c t e d . T h i st i m e p e r i o d a l s o a l l o w e d m e a s u r a b l e a m o u n t s o f c a l c i u m t o b er e l e a s e d i n t o t h e s o l u t i o n .F l u o r i d e r e l e a s e f r o m d e n t a l m a t e r i a l s i n b u l kS p e c i m e n s o f e a c h d e n t a l m a t e r i a l w e r e f a b r i c a t e d i n g l a s s c y l i n -d e r s ( 6 mm i n t e r n a l d i a m e t e r x 2 mm h e i g h t ) . T h e s e m a t r i c e swere f i l l e d i n b u l k , a n d , w h e r e i n d i c a t e d , m a t e r i a l s w e r e l i g h t -

c u r e d f o r 4 0 s e c b y t h e O p t i l u x 4 0 1 d e v i c e . T h e c o n v e n t i o n a lg l a s s - i o n o m e r d i s c s ( F u j i I X G P ) w e r e p r o t e c t e d w i t h a n a c e t a t es h e e t t o a v o i d d e s i c c a t i o n . B o r o s i l i c a t e g l a s s r i n g s ( 4 mm i n n e rd i a m e t e r x 6 mm h e i g h t ) w e r e f i t t e d a n d s e a l e d o n t o e a c h s p e c i -me n s u r f a c e . T h e s e r e s e r v o i r s w e r e f i l l e d w i t h 6 0 F L d e - i o n i z e dw a t e r , c o v e r e d , a n d s t o r e d i n a n i n c u b a t o r a t 1 0 0 % h u m i d i t y f o r2 4 h r s t o p e r m i t f l u o r i d e t o b e r e l e a s e d . We t o o k 2 0 - , u L s a m p l e sf o r f l u o r i d e a s s a y a c c o r d i n g t o t h e m e t h o d p r e v i o u s l y d e s c r i b e d .D a t a w e r e s u b m i t t e d t o o n e - w a y ANOVA a n d B o n f e r r o n i ' s p o s th o c t e s t a t a 9 5 % c o n f i d e n c e l e v e l . T h e s t a t i s t i c a l a n a l y s e s w e r ec a r r i e d o u t w i t h t h e S P S S / P C s o f t w a r e s y s t e m , v e r s i o n 8 . 0 ( S P S S ,I n c . , C h i c a g o , I L , U S A ) .E f f e c t o f f l u o r i d e r e l e a s e o n d e n t i n d e mi n e r a l i z a t i o nu n d e r l a c t i c a c i d c h a l l e n g eS e v e n t y - t w o b o v i n e t e e t h t h a t h a d b e e n s e c t i o n e d , p r e p a r e d , a n dr e s t o r e d a s d e s c r i b e d ( 1 2 p e r r e s t o r a t i v e s y s t e m ) w e r e u s e d . E a c ho f t h e p a i r e d r e s e r v o i r s wa s f i l l e d w i t h 3 0 F L d e - i o n i z e d w a t e r .S p e c i m e n s w e r e s t o r e d i n a n i n c u b a t o r a t 3 7 C a n d 1 0 0 % h u m i d -i t y t o p e r m i t f l u o r i d e t o b e r e l e a s e d f r o m t h e a d h e s i v e a n d f i l l i n gm a t e r i a l s i n t o t h e w a t e r a n d d i f f u s e d i n t o t h e s u r r o u n d i n gd e n t i n . A f t e r 2 4 h r s , t h e s o l u t i o n w a s p i p e t t e d f r o m e a c h r e s e r -v o i r , a n d a n y e x c e s s w a t e r i n s i d e t h e c o n t r o l a n d p a i r e d e x p e r i -m e n t a l w e l l s w a s r e m o v e d b y b e i n g b l o t t e d w i t h a l a b o r a t o r yt i s s u e p a p e r ( K i m w i p e s E X - L , K i m b e r l y - C l a r k , R o s w e l l , G A ,U S A ) . B o t h r e s e r v o i r s ( t e s t a n d c o n t r o l ) f o r e a c h t o o t h w e r e t h e nf i l l e d w i t h 6 0 , u L o f l a c t i c a c i d s o l u t i o n a t pH 4 . 3 . A f t e r 3 h r s , t h ec o n t r o l a n d e x p e r i m e n t a l w e l l s w e r e s a m p l e d ( 3 0 F L L ) a n da s s a y e d f o r C a + + a c c o r d i n g t o t h e m e t h o d d e s c r i b e d a b o v e . T h ec a l c i u m r e l e a s e v a l u e s o b s e r v e d i n t h e c o n t r o l w e l l s w e r e u s e d t oa d j u s t f o r v a r i a t i o n s i n d e n t i n d e m i n e r a l i z a t i o n r a t e s f r o m t o o t ht o t o o t h b y a p p l i c a t i o n o f t h e f o l l o w i n g f o r m u l a :

C a A = C a C E / C a C T x C a EC a A = a d j u s t e d mean C a 2 + f r o m t h e t e s t w e l l s f o r a s i n g l er e s t o r a t i v e s y s t e m .C a c E = mean C a 2 + r e l e a s e d f r o m t h e c o n t r o l w e l l s f o r a s i n g l er e s t o r a t i v e s y s t e m .C a c T = mean C a 2 + r e l e a s e d f r o m t h e c o n t r o l w e l l s f o r a l l s i xr e s t o r a t i v e s y s t e m s .C a E = mean C a 2 + r e l e a s e d f r o m t h e p a i r e d e x p e r i m e n t a l w e l l sf o r t h e s a m e r e s t o r a t i v e s y s t e m .T h e r e m a i n i n g s o l u t i o n i n e a c h w e l l w a s u s e d f o r t h e f l u o r i d ea s s a y a c c o r d i n g t o t h e m e t h o d d e s c r i b e d a b o v e . D a t a w e r e a n a -l y z e d b y a p a i r e d t t e s t a n d ANOVA.E v a l u a t i o n o f f l u o r i d e e f f e c t son b a c t e r i a l m e t a b o l i s m a n d pH c h a n g e sS e v e n t y - t w o o f t h e s e c t i o n e d , p r e p a r e d , a n d r e s t o r e d b o v i n et e e t h ( 1 2 p e r g r o u p ) w e r e u s e d i n t h i s t e s t . T h e r e s e r v o i r s w e r ef i l l e d w i t h d e - i o n i z e d w a t e r ( 3 0 , u L ) f o r 2 4 h r s t o p e r m i t f l u o r i d et o b e r e l e a s e d f r o m t h o s e m a t e r i a l s t h a t c o n t a i n e d f l u o r i d e . T h i r t yp L L o f T o d d - H e w i t t B r o t h c o n t a i n i n g S . m u t a n s NCTC 1 0 4 4 9 i nt h e m i d - e x p o n e n t i a l p h a s e o f g r o w t h ( o p t i c a l d e n s i t y a t 6 6 0 n m =0 . 4 f r o m a n i n i t i a l OD 6 6 0 n m < 0 . 0 1 ) w a s a d d e d t o e a c h w e l l .F i f t y mM g l u c o s e ( 0 . 5 4 , u g ) w a s a d d e d t o e a c h r e s e r v o i r , a n d t h e

1 6 5 0 F r a n c c i e t a l .


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F l u o r i d e R e l e a s e a n d R e s i s t a n c e t o D e m i n e r a l i z a t i o nr e s e r v o i r s w e r e s e a l e d a n d i n c u b a t e d f o r 6 h r s a t 3 7 C . When a3 0 - p L L q u a n t i t y o f t h e b a c t e r i a - c o n t a i n i n g b r o t h w a s a d d e d , t h ev o l u m e i n t h e w e l l s wa s i n c r e a s e d t o 6 0 , u L , a n d t h e r e s u l t i n gf l u o r i d e c o n c e n t r a t i o n s i n t h e s o l u t i o n s w e r e s i m i l a r t o t h o s eo b s e r v e d i n t h e s o l u t i o n s i n t h e w e l l s d u r i n g t h e l a c t i c a c i d c h a l -l e n g e e x p e r i m e n t . T h e s o l u t i o n s w e r e l e f t i n t h e w e l l s f o r 6 h r s .A t t h e e n d o f t h e i n c u b a t i o n p e r i o d , a 3 0 - , u L a l i q u o t o f s o l u t i o nwa s r e t r i e v e d f r o m e a c h r e s e r v o i r ( t e s t a n d c o n t r o l f o r e a c ht o o t h ) , a n d c a l c i u m wa s a s s a y e d b y t h e method p r e v i o u s l yd e s c r i b e d . T h e s i x - h o u r e x p o s u r e t i m e a l l o w e d f o r t h e t i m er e q u i r e d t o o b t a i n a minimum pH ( 4 . 3 ) a n d r e s u l t e d i n r e l e a s e o fr e l i a b l y a s s a y e d a m o u n t s o f c a l c i u m t h a t w e r e i n t h e d e s i r e d p o r -t i o n o f t h e s a t u r a t i o n c u r v e .

T h e pH o f t h e s o l u t i o n i n e a c h r e s e r v o i r ( t e s t a n d c o n t r o l ) w a sm e a s u r e d a f t e r 6 h r s b y means o f a pH m i c r o p r o b e ( M I - 4 1 0 ,M i c r o e l e c t r o d e s , B e d f o r d , NH, U S A ) . T h e r e c o r d e d pH v a l u e s i nt e s t a n d c o n t r o l r e s e r v o i r s w e r e c o m p a r e d b y p a i r e d t t e s t f o re a c h r e s t o r a t i v e g r o u p .

R e s u l t sT h e mean ( S D ) f l u o r i d e r e l e a s e v a l u e s f o r b u l k s p e c i m e n so f e a c h m a t e r i a l a f t e r e x p o s u r e t o d e - i o n i z e d w a t e r f o r 2 4 h r sa r e s h o w n i n T a b l e 3 . F u j i B o n d LC r e l e a s e d t h e m o s t f l u o -r i d e , f o l l o w e d b y t h e c o n v e n t i o n a l g l a s s i o n o m e r F u j i I X G P ,a n d t h e r e s i n - m o d i f i e d g l a s s i o n o m e r F u j i I I L C . D i f f e r e n c e sb e t w e e n t h e s e m a t e r i a l s w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t , a ss h o w n b y B o n f e r r o n i ' s m u l t i p l e - r a n g e t e s t ( p < 0 . 0 5 ) f o l l o w -i n g o n e - w a y ANOVA ( p < 0 . 0 0 0 1 ) . T h e r e m a i n i n g m a t e r i a l sr e l e a s e d s i g n i f i c a n t l y l e s s f l u o r i d e , a n d t h e v a l u e s w e r e n o ts i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m e a c h o t h e r . Two o f t h e m a t e r i a l s( S i n g l e B o n d a n d Z 1 0 0 ) r e p o r t e d l y c o n t a i n n o f l u o r i d e , b u td i d r e l e a s e d e t e c t a b l e a m o u n t s . T e t r i c C e r a m , w h i c h r e p o r t -e d l y d o e s c o n t a i n f l u o r i d e , r e l e a s e d o n l y t r a c e a m o u n t s .T h e mean f l u o r i d e a n d c a l c i u m r e l e a s e i n s p e c i m e n su n d e r l a c t i c a c i d a t t a c k a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 4 f o r e a c ho f t h e r e s t o r a t i v e s y s t e m s a n d i t s c o n t r o l . U n d e r t h e c o n d i -t i o n s o f t h i s p h a s e o f t h e e x p e r i m e n t , e x p o s e d d e n t i n s u r -r o u n d e d e a c h r e s t o r e d c a v i t y . F u j i B o n d L C , w h i c h r e l e a s e dt h e m o s t f l u o r i d e i n b u l k , d i d n o t r e l e a s e a s much f l u o r i d ei n t o t h e l a c t i c a c i d s o l u t i o n a s e i t h e r F u j i I X G P o r F u j i I I L C .H o w e v e r , i t was a p p l i e d i n a t h i n l a y e r a s a b o n d i n g a g e n t ,w h i c h i s i t s i n t e n d e d p u r p o s e . O f t h e r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s ,F u j i I X G P r e l e a s e d t h e m o s t f l u o r i d e a n d F u j i I I LC r e l e a s e dt h e s e c o n d m o s t , t h e same r e l a t i v e o r d e r a s o b s e r v e d f o r

T a b l e 3 . F l u o r i d e r e l e a s e f r o m b u l k s p e c i m e n s o f t h e t e s t e d d e n t a lm a t e r i a l sF l u o r i d e F l u o r i d e R e l e a s e

M a t e r i a l T y p e R e l e a s e ? a p . g S D bF u j i B o n d LC D B A y e s 3 1 . 5 4 . 6 *F u j i I X G P C o n v e n t i o n a l GIC y e s 1 8 . 1 2 . O tF u j i I I LC R M G I y e s 1 2 . 3 1 . 6 tS i n g l e B o n d D B A n o 0 . 8 0 . 4 +T e t r i c C e r a m C o m p o s i t e y e s 0 . 7 + 0 . 4 +Z 1 0 0 C o m p o s i t e n o 0 . 5 + 0 . 3 +a As r e p o r t e d b y t h e m a n u f a c t u r e r .b Means w i t h t h e s a m e s y m b o l a r e n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( p >0 . 0 5 ) .b u l k s p e c i m e n s . T h e f l u o r i d e r e l e a s e v a l u e f o r F u j i I X G Pw a s t h e o n l y o n e t h a t w a s s t a t i s t i c a l l y d i f f e r e n t f r o m t h eo t h e r v a l u e s .

C a l c i u m r e l e a s e f r o m t e s t s i t e s s u b j e c t e d t o l a c t i c a c i dc h a l l e n g e a n d f r o m c o n t r o l s i t e s w e r e c o m p a r e d b y m e a n s o fa p a i r e d t t e s t . T h e g r o u p s r e s t o r e d w i t h t h e c o n v e n t i o n a lg l a s s i o n o m e r F u j i I X G P a n d w i t h t h e r e s i n - m o d i f i e d g l a s si o n o m e r F u j i I I LC h a d s i g n i f i c a n t l y l e s s c a l c i u m r e l e a s e t h a nt h e i r c o n t r o l s ( p < 0 . 0 0 1 ) ( T a b l e 4 ) . ANOVA a n d B o n f e r r o n i ' sm u l t i p l e - r a n g e t e s t f o r a d j u s t e d c a l c i u m r e l e a s e v a l u e sshowed t h a t t h e s p e c i m e n s r e s t o r e d w i t h c o n v e n t i o n a li o n o m e r F u j i I X G P s p e c i m e n s h a d t h e g r e a t e s t i n c r e a s e i nd e n t i n r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n ( a s i n d i c a t e d b y l o w e rc a l c i u m r e l e a s e ) , f o l l o w e d b y t h e r e s i n - m o d i f i e d g l a s si o n o m e r , F u j i I I L C . T h e r e m a i n i n g g r o u p s h a d s i m i l a ra d j u s t e d c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s ( p > 0 . 0 5 ) . A s t r o n g i n v e r s er e l a t i o n s h i p wa s n o t e d b e t w e e n f l u o r i d e r e l e a s e f r o m t h er e s t o r a t i v e s y s t e m s a n d c a l c i u m r e l e a s e f r o m d e n t i n ( P e a r s o nc o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t , r = - 0 . 7 5 , p < 0 . 0 0 0 1 ) .T h e mean c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s a n d t h e mean b r o t h pHv a l u e s r e s u l t i n g f r o m e x p o s u r e t o t h e S . m u t a n s c h a l l e n g e a r es u m m a r i z e d i n T a b l e 5 . B e c a u s e t h e e x p o s u r e t i m e t o t h e S .m u t a n s c h a l l e n g e wa s t w i c e a s l o n g a s t h e l a c t i c a c i d c h a l -l e n g e , a l l o f t h e r e s t o r a t i v e g r o u p s e x c e p t f o r t h e c o n v e n t i o n a lg l a s s i o n o m e r ( F u j i I X G P ) h a d g r e a t e r c a l c i u m r e l e a s e whene x p o s e d t o S . m u t a n s t h a n when e x p o s e d t o l a c t i c a c i d ( c o m -p a r e a d j u s t e d c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s i n T a b l e s 4 a n d 5 ) . Noneo f t h e t e s t pH v a l u e s wa s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m i t s c o n -t r o l s o r e a c h o t h e r , s u g g e s t i n g t h a t n o n e o f t h e r e s t o r a t i v e s y s -t e m s r e l e a s e d e n o u g h f l u o r i d e t o a f f e c t S . m u t a n s m e t a b o l i s m .

T a b l e 4 . F l u o r i d e r e l e a s e a n d c a l c i u m r e l e a s e f r o m s p e c i m e n s s u b j e c t e d t o l a c t i c a c i d c h a l l e n g eR e s t o r a t i v e G r o u p ( n = 1 2 ) F l u o r i d e R e l e a s e C a l c i u m R e l e a s e S D ( n g ) an g S D a T e s t C o n t r o l A d j u s t e dA d h e s i v e + C o m p o s i t e S i n g l e B o n d Z 1 0 0 0 . 0 0 * 1 8 0 . 0 1 8 . 0 1 8 0 . 0 1 9 . 8 1 6 6 . 8 1 2 . 0 *T e t r i c Ceram 0 . 0 0 * 1 7 3 . 4 1 0 . 8 1 8 1 . 8 9 . 0 1 5 6 . 0 1 2 . 0 *

F u j i B o n d LC Z i o o 0 . 0 0 * 1 5 1 . 8 1 2 . 0 1 5 6 . 6 2 2 . 2 1 6 0 . 2 1 6 . 8 *T e t r i c Ceram 1 0 . 9 1 7 . 1 * 1 3 6 . 2 1 0 . 8 1 4 0 . 4 7 . 8 1 5 9 . 0 1 6 . 2 *R e s i n - m o d i f i e d G l a s s l o n o m e r F u j i I I LC 2 5 . 8 1 4 . 1 * 1 2 6 . 6 + 1 9 . 8 b 1 5 1 . 2 + 1 5 . 6 b 1 3 6 . 8 1 7 . 4 tC o n v e n t i o n a l G l a s s l o n o m e r F u j i I X G P 1 4 4 . 0 6 8 . 4 t 1 1 4 . 6 1 3 . 8 b 1 7 1 . 0 2 0 . 4 b 1 0 9 . 8 1 0 . 8 ta Means w i t h t h e same s y m b o l a r e n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( p > 0 . 0 5 ) .b T e s t a n d c o n t r o l means o f t h e same r e s t o r a t i v e g r o u p a r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( p < 0 . 0 0 1 ) .

j D e n t R e s 7 8 ( 1 0 ) 1 9 9 9 1 6 5 1


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J D e n t R e s 7 8 ( 1 0 ) 1 9 9 9T a b l e 5 . C a l c i u m r e l e a s e a n d pH o f s p e c i m e n s s u b j e c t e d t o S . m u t a n s c h a l l e n g eR e s t o r a t i v e G r o u p C a l c i u m R e l e a s e S D ( n g ) pH + S DT e s t C o n t r o l A d j u s t e d a T e s t C o n t r o lA d h e s i v e + C o m p o s i t e S i n g l e B o n d Z i 1 O 1 9 4 . 4 6 7 . 8 2 2 7 . 4 6 0 . 0 1 9 8 . 6 7 0 . 8 * 5 . 2 2 0 . 2 4 5 . 1 1 0 . 1 5T e t r i c C e r a m 2 1 9 . 6 6 0 . 6 1 9 0 . 8 4 9 . 8 2 7 7 . 2 1 0 3 . 8 k 5 . 2 1 0 . 1 8 5 . 1 9 0 . 1 9F u j i B o n d LC Z 1 0 0 2 4 4 . 2 2 4 . 0 2 6 4 . 6 3 1 . 8 2 1 1 . 8 3 0 . 6 * 5 . 1 0 0 . 1 1 5 . 1 2 0 . 1 2

T e t r i c C e r a m 2 2 2 . 6 3 7 . 8 2 4 3 . 0 5 0 . 4 2 1 4 . 2 4 6 . 8 * 5 . 1 7 0 . 0 7 5 . 1 8 0 . 1 1R e s i n - m o d i f i e d G l a s s I o n o m e r F u j i I I LC 1 6 9 . 2 4 3 . 2 b 2 2 5 . 0 4 6 . 8 b 1 8 2 . 4 7 6 . 2 t 5 . 1 4 0 . 1 6 5 . 1 1 0 . 1 4C o n v e n t i o n a l G l a s s l o n o m e r F u j i I X GP 1 0 5 . 0 3 3 . 0 b 2 1 0 . 0 4 9 . 2 b 1 1 5 . 8 3 4 . 8 + 5 . 1 8 0 . 1 4 5 . 0 8 0 . 1 7a M e a n s w i t h t h e s a m e s y m b o l a r e n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( p > 0 . 0 5 ) .b T e s t a n d c o n t r o l m e a n s o f t h e same r e s t o r a t i v e g r o u p a r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t ( p < 0 . 0 1 f o r F u j i I I L C ; p < 0 . 0 0 1 f o r F u j i I X G P ) .

T h e c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s r e s u l t i n g f r o m t h e S . m u t a n sc h a l l e n g e s h o w e d c o n s i d e r a b l y more v a r i a b i l i t y t h a n wa so b s e r v e d i n t h e l a c t i c a c i d c h a l l e n g e e x p e r i m e n t . O n l y t h eg r o u p s r e s t o r e d w i t h c o n v e n t i o n a l ( F u j i I X G P ) o r r e s i n - m o d i -f i e d g l a s s i o n o m e r ( F u j i I I L C ) h a d c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s s i g -n i f i c a n t l y l o w e r t h a n t h e i r r e s p e c t i v e c o n t r o l s whens u b m i t t e d t o a p a i r e d t t e s t ( p < 0 . 0 0 0 1 a n d p < 0 . 0 1 , r e s p e c -t i v e l y ) . U s i n g ANOVA a n d B o n f e r r o n i ' s m u l t i p l e - r a n g e t e s t ,we f o u n d t h a t o n l y F u j i I X G P h a d a n a d j u s t e d c a l c i u mr e l e a s e r a t e t h a t w a s s i g n i f i c a n t l y l e s s t h a n t h a t f o r t h e o t h e rr e s t o r a t i v e s y s t e m s . O v e r a l l , t h e r e wa s a n i n v e r s e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n f l u o r i d e r e l e a s e a n d c a l c i u m r e l e a s e f r o m d e n t i nwhen e x p o s e d t o a n S . m u t a n s s u s p e n s i o n ( P e a r s o n c o r r e l a -t i o n c o e f f i c i e n t , r = - 0 . 4 4 , p < 0 . 0 0 0 1 ) .D i s c u s s i o nWe u n d e r t o o k t h i s s t u d y w i t h two p u r p o s e s i n m i n d . T h ef i r s t w a s t o d e v e l o p a n i m p r o v e d s y s t e m f o r t h e i n v i t r o t e s t -i n g o f d e n t a l m a t e r i a l s w i t h r e s p e c t t o t h e i r a b i l i t y t o p r e v e n td e m i n e r a l i z a t i o n o f a d j a c e n t t o o t h s t r u c t u r e . T h e s e c o n d w a st o a p p l y t h e m e t h o d t o s i x r e s t o r a t i v e s y s t e m s t o e s t i m a t et h e i r c a p a c i t y t o p r e v e n t d e m i n e r a l i z a t i o n o f a d j a c e n t d e n t i na s r e l a t e d t o t h e a m o u n t o f f l u o r i d e r e l e a s e f r o m e a c h o f t h es y s t e m s .L e a k a g e s t u d i e s ( R e e v e s e t a l . , 1 9 9 5 ; C a s t e l n u o v o e t a l . ,1 9 9 6 ) i n d i c a t e t h a t b o n d i n g o f a m a t e r i a l t o t o o t h s t r u c t u r er e d u c e s t h e p o t e n t i a l f o r i n v i t r o d e m i n e r a l i z a t i o n o f t h ee n a m e l o r d e n t i n b y r e d u c i n g p e n e t r a t i o n o f c a r i o g e n i c b a c t e -r i a a n d a c i d s t h r o u g h t h e m a t e r i a l / t o o t h s t r u c t u r e i n t e r f a c e .O t h e r i n v i t r o s t u d i e s i n d i c a t e t h a t f l u o r i d e r e l e a s e f r o m c e r -t a i n r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s c a n r e d u c e t h e s e v e r i t y o f r e c u r r e n tc a r i e s ( H a t i b o v i c - K o f m a n a n d K o c h , 1 9 9 1 ; S e r r a a n d C u r y ,1 9 9 2 ; B e n e l l i e t a l . , 1 9 9 3 ; D i j k m a n e t a l . , 1 9 9 4 ; G i l m o u r e t a l . ,1 9 9 7 ; D i o n y s o p o u l o s e t a l . , 1 9 9 8 ; P e r e i r a e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h i se f f e c t may b e t h e r e s u l t o f i n c r e a s e d r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l -i z a t i o n a n d e n h a n c e d r e m i n e r a l i z a t i o n ( t e n C a t e a n d v a nD u i n e n , 1 9 9 5 ) . W h i l e t h e r e i s a n a b u n d a n c e o f s u c h s t u d i e sr e p o r t i n g o n t h e s e e f f e c t s w i t h r e s p e c t t o r e s t o r a t i v e m a t e r i a l sa n d e n a m e l , f e w e r h a v e b e e n c o n d u c t e d o n d e n ti n ( P u r t o na n d R o d d a , 1 9 8 8 ; t e n C a t e a n d v a n D u i n e n , 1 9 9 5 ) .T h e m e t h o d u s e d i n t h i s s t u d y i n v o l v e d a n u m b e r o f c o n -t r o l s a n d p r e c i s i o n m e a s u r e m e n t s n o t p r e v i o u s l y i n c l u d e d i na n y s i n g l e i n v i t r o m e t h o d . T h e f i r s t p r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t

w a s c o n d u c t e d t o d o c u m e n t t h a t n o m e a s u r a b l e amount o ff l u o r i d e wa s r e l e a s e d o r a b s o r b e d b y t h e b o r o s i l i c a t e g l a s sw e l l s o r t h e m a t e r i a l s u s e d t o a f f i x t h e m t o t h e d e n t i n s a m p l e s .S e c o n d , t h e S . m u t a n s s u s p e n s i o n wa s s h o w n t o b e c o n s i s -t e n t f o r p h a s e , o p t i c a l d e n s i t y , a n d i t s c a p a c i t y t o a c h i e v e pH

4 . 3 i n 3 h r s when i n c o n t a c t w i t h e x p o s e d d e n t i n i n t h e w e l l s .D u r i n g t h e S . m u t a n s c h a l l e n g e e x p e r i m e n t , t h e pH o f t h es o l u t i o n s i n t h e w e l l s wa s s i m i l a r among t h e r e s t o r a t i v eg r o u p s a t t h e e n d o f t h e e x p o s u r e t i m e ( 6 h r s ) , i n d i c a t i n g t h a tt h e c h a l l e n g e wa s c o n s i s t e n t among t h e r e s t o r a t i v e s y s t e m s .H o w e v e r , i t wa s n o t f e a s i b l e t o m o n i t o r pH v a l u e s d u r i n g t h ee x p e r i m e n t , a n d t h e r e ma y h a v e b e e n v a r i a t i o n s among s y s -t e m s a t some t i m e d u r i n g t h e e x p o s u r e .T h i r d , d e n t i n c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s w o u l d b e m i s l e a d i n gi f t h e t i m e o f e x p o s u r e o f t h e d e n t i n t o l a c t i c a c i d o r b a c t e r i a ls u s p e n s i o n e x c e e d e d t h e p o i n t w h e r e t h e r a t e o f u p t a k e i n t ot h e s o l u t i o n wa s a p p r o a c h i n g s t a b i l i t y . I t wa s d e t e r m i n e dt h a t a d e p a r t u r e f r o m l i n e a r i t y i n t h e c u r v e w a s d e t e c t a b l e a t4 h r s . T h e a c i d c h a l l e n g e e x p e r i m e n t w a s c o n d u c t e d f o r 3 h r st o e n s u r e t h a t s o l u t i o n s a t u r a t i o n e f f e c t s d i d n o t m e a s u r a b l yd i s t o r t t h e d a t a a n d y e t r e l e a s e d s u f f i c i e n t c a l c i u m t o f a c i l i t a t ea c c u r a t e a s s a y . T h e e x p e r i m en t e x p o s i n g d e n t i n t o t h e b a c t e r -i a l c h a l l e n g e w a s r u n f o r 6 h r s , s u f f i c i e n t t i m e f o r pH d e c r e a s ea f t e r t h e a d d i t i o n o f g l u c o s e a n d t h e r e l e a s e o f r e l i a b l ya s s a y e d c a l c i u m c o n c e n t r a t i o n s .I n a d d i t i o n , a l l e x p e r i m e n t s w e r e c o n t r o l l e d f o r v a r i a b i l i t yi n a c i d r e s i s t a n c e f r o m o n e t o o t h t o a n o t h e r . A f t e r t h e d e n t i ns u r f a c e w a s e x p o s e d a n d p r e p a r e d , e a c h t o o t h w a s s e c t i o n e di n t o t w o h a l v e s . I d e n t i c a l c a v i t i e s w e r e p r e p a r e d i n e a c h o ft h e p a i r e d h a l v e s a s c l o s e l y a s p o s s i b l e t o t h e s e c t i o n e d s u r -f a c e , a l l o w i n g f o r s p a c e t o a f f i x t h e g l a s s w e l l . E a c h t e s t c a v -i t y , r e s t o r e d w i t h o n e o f t h e s e l e c t e d m a t e r i a l s y s t e m s , w a sm a t c h e d w i t h i t s p a i r e d c o n t r o l , w h i c h w a s f i l l e d w i t h w a x .T e s t m e a s u r e m e n t s o f c a l c i u m r e l e a s e f r o m d e n t i n a s a r e s u l to f e x p o s u r e t o l a c t i c a c i d ( p H 4 . 3 ) o r a s t a nd a r d i z e d s u s p en -s i o n o f S . m u t a n s w e r e a d j u s t e d t o t h e c a l c i u m r e l e a s e r a t eo b s e r v e d i n t h e p a i r e d c o n t r o l s . T h e r e w a s c o n s i d e r a b l e v a r i -a t i o n i n c a l c i u m r e l e a s e r a t e s f r o m t o o t h t o t o o t h , a n d a d j u s t -m e n t o f t h e t e s t v a l u e s t o a c c o u n t f o r t h i s v a r i a b i l i t y h a d c l e a re f f e c t s o n t h e d a t a . As s e e n i n T a b l e s 4 a n d 5 , t h e r a n k o r d e ro f s o m e t e s t r e s u l t s c h a n g e d a s a r e s u l t o f c o n t r o l l i n g f o r t h i sv a r i a b l e . A l s o , t h e c a l c i u m r e l e a s e v a l u e s f o r t h e r e s t o r a t i v es y s t e m s t h a t r e l e a s e d u n d e t e c t a b l e a m o u n t s o f f l u o r i d e i nt h e s e p h a s e s o f t h e s t u d y b e c a m e m o r e s i m i l a r when c o n -t r o l l e d f o r v a r i a t i o n s i n d e n t i n r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n .

1 6 5 2 F r a n c c i e t a l .


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F l u o r i d e R e l e a s e a n d R e s i s t a n c e t o D e m i n e r a l i z a t i o nT h e m i c r o - m e t h o d u s e d f o r t h e f l u o r i d e a s s a y h a s b e e nd e s c r i b e d p r e v i o u s l y ( B a w d e n e t a l . , 1 9 8 9 ) . I t h a s a l o w d e t e c -t i o n l i m i t ( 0 . 0 0 5 p p m ) a n d m e a s u r e m e n t e r r o r ( 5 % ) . I t e l i m i -n a t e s t h e p o s s i b i l i t y o f u n d e t e c t a b l e e l e c t r o d e i n t e r f e r e n c e b y

c o m p e t i n g i o n s . T h e c a l c i u m a s s a y m e t h o d w a s a l s o a b l e t om e a s u r e s m a l l a m o u n t s o f c a l c i u m r e l e a s e f r o m t h e d e n t i n ( 5 0- q g ) w i t h a m e a s u r e m e n t e r r o r o f 3 % . T h e m e a s u r e m e n t o fc a l c i u m r e l e a s e i s a q u a n t i t a t i v e a n d s e n s i t i v e wa y t o m e a s u r ed e n t i n d e m i n e r a l i z a t i o n .T h e c o m p a r i s o n o f d a t a p r e s e n t e d i n T a b l e s 3 a n d 4 c o n -c e r n i n g f l u o r i d e r e l e a s e f r o m t h e v a r i o u s m a t e r i a l s a n dr e s t o r a t i v e s y s t e m s i s o f i n t e r e s t . I n b o t h c a s e s , t h e m a t e r i a l so r s y s t e m s w e r e e x p o s e d t o d e - i o n i z e d w a t e r f o r 2 4 h r s .H o w e v e r , f l u o r i d e r e l e a s e f r o m t h e b u l k m a t e r i a l s F u j i I X a n dF u j i I I LC w a s a t l e a s t t w o o r d e r s o f m a g n i t u d e g r e a t e r t h a nf l u o r i d e r e l e a s e f r o m r e s t o r a t i o n s i n b o v i n e d e n t i n . T h ee x p o s e d a r e a o f t h e b u l k m a t e r i a l s w a s a b o u t f i v e t i m e s t h a to f t h e r e s t o r a t i o n s , w h i c h w o u l d a c c o u n t f o r s o m e o f t h e d i f -f e r e n c e . T h e r e m a i n d e r m u s t b e a c c o u n t e d f o r b y u p t a k e o ff l u o r i d e b y d e n t i n s u r r o u n d i n g t h e r e s t o r a t i o n s . I t a p p e a r st h a t 95% o f t h e f l u o r i d e r e l e a s e d f r o m t h e m a t e r i a l s d i f f u s e di n t o d e n t i n a n d o n l y 5 % i n t o t h e w a t e r . D e n t i n a p p a r e n t l ya c t s a s a r e l a t i v e l y p o w e r f u l s i n k f o r f l u o r i d e .W h i l e F u j i Bond L C r e l e a s e d t h e m o s t f l u o r i d e whene x p o s e d i n b u l k t o w a t e r ( T a b l e 3 ) , i t r e l e a s e d l e s s f l u o r i d ei n t o s o l u t i o n t h a n F u j i I X G P o r F u j i I I LC i n r e s t o r e d s p e c i -m e n s ( T a b l e s 4 a n d 5 ) . T h i s d i s c r e p a n c y i s e a s i l y a c c o u n t e df o r , b e c a u s e F u j i B o n d LC w a s u s e d a s a b o n d i n g a g e n t i nr e s t o r e d s p e c i m e n s a n d t h u s w a s a p p l i e d i n a t h i n l a y e r .T h e f i n d i n g s a r e c o n s i s t e n t w i t h t h o s e o f o t h e r i n v i t r os t u d i e s t h a t h a v e r e p o r t e d a n i n v e r s e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nf l u o r i d e r e l e a s e f r o m d e n t a l m a t e r i a l s a n d i n c r e a s e d r e s i s -t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n i n a d j a c e n t e n a m e l o r d e n t i n( H a t t a b e t a l . , 1 9 8 9 ; S w i f t , 1 9 8 9 ; Tam e t a l . , 1 9 9 7 ) .A l t h o u g h t w o o f t h e s i x m a t e r i a l s u s e d i n t h e s t u d y ( S i n g l eB o n d a n d Z 1 0 0 ) w e r e r e p o r t e d b y t h e m a n u f a c t u r e r ( 3 MD e n t a l ) a s n o t c o n t a i n i n g f l u o r i d e , b o t h o f t h e m r e l e a s e d t r a c ea m o u n t s o f f l u o r i d e . P e r s o n a l c o r r e s p o n d e n c e w i t h t h e m a n -u f a c t u r e r r e v e a l e d t h a t f l u o r i d e i n s m a l l a m o u n t s i s , i n f a c t ,a d d e d a s a c a t a l y s t . I n c o n t r a s t , T e t r i c C e r a m , w h i c h i sd e s c r i b e d b y i t s m a n u f a c t u r e r a s a f l u o r i d e - r e l e a s i n g m a t e r i a l ,r e l e a s e d o n l y t r a c e a m o u n t s o f f l u o r i d e .W h i l e t h i s e x p e r i m e n t a l s y s t e m a p p e a r s t o b e w e l l - c o n -t r o l l e d , s e n s i t i v e , a n d q u a n t i t a t i v e , a s w i t h s i m i l a r i n v i t r om e t h o d s , i t s r e l e v a n c e t o t h e c l i n i c a l s i t u a t i o n i s n o t e s t a b -l i s h e d . C o n t r o l l e d c l i n i c a l t r i a l s w i l l b e r e q u i r e d t o d o c u m e n to r d i s c r e d i t i t s c l i n i c a l u s e f u l n e s s . U n t i l t h a t i s d o n e , t h e f i n d -i n g s f r o m t h i s s y s t e m c a n n o t b e e x t r a p o l a t e d a s c l i n i c a l l y r e l e -v a n t .I n s u m m a r y , a n i n v i t r o m e t h o d f o r q u a n t i t a t i v e m e a s u r e -m e n t o f t h e e f f e c t s o f s e l e c t e d r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s on t h er e s i s t a n c e t o a c i d e t c h i n g o f a d j a c e n t d e n t i n i s p r e s e n t e d . T h em e t h o d c o m b i n e s a c o m b i n a t i o n o f c o n t r o l s a n d m i c r o - a n a -l y t i c a l m e t h o d s n o t p r e v i o u s l y r e p o r t e d f o r a s i n g l e p r o t o c o l .T h e r e wa s a n i n v e r s e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f l u o r i d e r e l e a s ef r o m t h e r e s t o r a t i v e s y s t e m s a n d t h e d e m i n e r a l i z a t i o n r a t e o ft h e a d j a c e n t d e n t i n a s a r e s u l t o f l a c t i c a c i d o r b a c t e r i a l c h a l -l e n g e . T h e c l i n i c a l r e l e v a n c e o f t h e method h a s n o t b e e ne s t a b l i s h e d .T h e s t u d y r e j e c t e d t h e f i r s t n u l l h y p o t h e s i s , b u t f a i l e d t o

r e j e c t t h e s e c o n d n u l l h y p o t h e s i s . S p e c i f i c a l l y , f l u o r i d e r e l e a s ed i d i n c r e a s e d e n t i n r e s i s t a n c e t o d e m i n e r a l i z a t i o n , b u t d i d n o ti n h i b i t S . m u t a n s a c i d p r o d u c t i o n .A c k n o w l e d g m e n t sM a t e r i a l s f o r t h i s p r o j e c t w e r e d o n a t e d b y 3M D e n t a lP r o d u c t s D i v i s i o n , G C A m e r i c a , a n d I v o c l a r N o r t h A m e r i c a .Some f i n a n c i a l s u p p o r t w a s p r o v i d e d b y t h e C a r o l i n a F u n d o ft h e U n i v e r s i t y o f N o r t h C a r o l i n a a n d t h e C o o r d e n a g a o d eA p e r f e i q o a m e n t o d e P e s s o a l d e N i v e l S u p e r i o r . T h e a u t h o r st h a n k D r J o s e F o r t u n a t o F e r r e i r a S a n t o s f o r h i s r o l e i n f a c i l i -t a t i n g t h e f a c u l t y e x c h a n g e t h a t r e s u l t e d i n t h i s w o r k .R e f e r e n c e sA r e n d s J , C h r i s t o f f e r s e n J , B u s k e s J A , R u b e n J ( 1 9 9 2 ) . E f f e c t s o ff l u o r i d e a n d m e t h a n e h y d r o x y d i p h o s p h a t e o n e n a m el a n d o n

d e n t i n e d e m i n e r a l i z a t i o n . C a r i e s R e s 2 6 : 4 0 9 4 1 7 .B a w d e n J W , D e a t o n T G , K o c h G G , C r a w f o r d B P ( 1 9 8 9 ) . E f f e c t o fa n a c u t e m a t e r n a l d o s e o n f e t a l p l a s m a a n d e n a m e l u p t a k e i nr e s p o n s e t o a n a c u t e m a t e r n a l f l u o r i d e d o s e i n g u i n e a p i g s . JD e n t R e s 6 8 : 1 1 6 7 - 1 1 7 2 .B e n e l l i EM, S e r r a M C, R o d r i g u e s AL J r , C u r y J A ( 1 9 9 3 ) . I n s i t ua n t i c a r i o g e n i c p o t e n t i a l o f g l a s s i o n o m e r c e m e n t . C a r i e s R e s2 7 : 2 8 0 - 2 8 4 .

C a s t e l n u o v o J , T j a n AH, L i u P ( 1 9 9 6 ) . M i c r o l e a k a g e o f m u l t i - s t e pa n d s i m p l i f i e d - s t e p b o n d i n g s y s t e m s . Am J D e n t 9 : 2 4 5 - 2 4 8 .D e r k s o n G D , R i c h a r d s o n A S , J i n k s GM ( 1 9 8 9 ) . C l i n i c a l e v a l u a t i o no f a r e s t o r a t i o n c o n t a i n i n g f l u o r i d e : t w o - y e a r r e s u l t s . P e d i a t rD e n t 1 1 : 2 8 6 - 2 9 0 .

D i j k m a n G E , d e V r i e s J , A r e n d s J ( 1 9 9 4 ) . S e c o n d a r y c a r i e s i n d e n -t i n e a r o u n d c o m p o s i t e s : a w a v e l e n g t h - i n d e p e n d e n t m i c r o r a -d i o g r a p h i c a l s t u d y . C a r i e s R e s 2 8 : 8 7 - 9 3 .D i o n y s o p o u l o s P , K o t s a n o s N , P a g a d o g i a nn i s Y , K o n s t a n t i n i d i s A( 1 9 9 8 ) . A r t i f i c i a l s e c o n d a r y c a r i e s a r o u n d t w o n e w F - c o n t a i n -

i n g r e s t o r a t i v e s . O p e r D e n t 2 3 : 8 1 - 8 6 .F e j e r s k o v 0 ( 1 9 9 7 ) . C o n c e p t s o f d e n t a l c a r i e s a n d t h e i r c o n s e -

q u e n c e s f o r u n d e r s t a n d i n g t h e d i s e a s e . C o m m u n i t y D e n t O r a lE p i d e m i o l 2 5 : 5 - 1 2 .G e i g e r S B , W e i n e r S ( 1 9 9 3 ) . F l u o r i d a t e d c a r b o n a t o a p a t i t e i n t h ei n t e r m e d i a t e l a y e r b e t w e e n g l a s s i o n o m e r a n d d e n t i n . D e n t

M a t e r 9 : 3 3 - 3 6 .G i l m o u r A S , Edmunds D H , Newcombe R G ( 1 9 9 7 ) . P r e v a l e n c ea n d d e p t h o f a r t i f i c i a l c a r i e s - l i k e l e s i o n s a d j a c e n t t o c a v i t i e s

p r e p a r e d i n r o o t s a n d r e s t o r e d w i t h a g l a s s i o n o m e r o r ad e n t i n - b o n d e d c o m p o s i t e m a t e r i a l . J D e n t R e s 7 6 : 1 8 5 4 - 1 8 6 1 .G u h a - C h o w d h u r y N , C l a r k A G , S i s s o n s CH ( 1 9 9 7 ) . I n h i b i t i o n o fp u r i f i e d e n o l a s e s f r o m o r a l b a c t e r i a b y f l u o r i d e . O r a lM i c r o b i o l I m m u n o l 1 2 : 9 1 - 9 7 .

H a t i b o v i c - K o f m a n S , K o c h G ( 1 9 9 1 ) . F l u o r i d e r e l e a s e f r o m g l a s si o n o m e r c e m e n t i n v i v o a n d i n v i t r o . S w e d D e n t J 1 5 : 2 5 3 - 2 5 8 .

H a t t a b F N , Mok N Y , Agnew E C ( 1 9 8 9 ) . A r t i f i c i a l l y f o r m e d c a r i e s -l i k e l e s i o n s a r o u n d r e s t o r a t i v e m a t e r i a l s . J Am D e n t A s s o c1 1 8 : 1 9 3 - 1 9 7 .H o p p e n b r o u w e r s P M , D r i e s s e n s F C , B o r g g r e v e n J M ( 1 9 8 6 ) . T h e

v u l n e r a b i l i t y o f u n e x p o s e d human d e n t a l r o o t s t o d e m i n e r a l -i z a t i o n . J D e n t R e s 6 5 : 9 5 5 - 9 5 8 .

j D e n t R e s 7 8 0 0 ) 1 9 9 9 1 6 5 3


7/30/2019 1647.full

9/9

1 6 5 4 F r a n c c i e t a l .I v o c l a r N o r t h A m e r i c a ( 1 9 9 7 ) . T e t r i c C e r a m T e t r i c F l o w s c i e n t i f i c

d o c u m e n t a t i o n . A m h e r s t , N Y : I v o c l a r , p p . 9 - 1 0 .J e n k i n s GN ( 1 9 7 8 ) . C h e mi c a l c o m p o s i ti o n o f t e e t h . I n : T h e p h y s i -o l o g y a n d b i o c h e m i s t r y o f t h e m o u t h . 4 t h e d . J e n k i n s GN,e d i t o r . O x f o r d : B l a c k w e l l S c i e n t i f i c P u b l i c a t i o n s , p . 6 0 .K i d d EAM ( 1 9 8 9 ) . C a r i e s d i a g n o s i s w i t h i n r e s t o r e d t e e t h . O p e rD e n t 1 4 : 1 4 9 - 1 5 8 .

K i d d EAM, T o f f e n e t t i F , M j o r I A ( 1 9 9 2 ) . S e c o n d a r y c a r i e s . I n t D e n tJ 4 2 : 1 2 7 - 1 3 8 .M a c I n n i s WA, I s m a i l A , B r o g a n H ( 1 9 9 1 ) . P l a c e m e n t a n d r e p l a c e -m e n t o f r e s t o r a t i o n s i n a m i l i t a r y p o p u l a t i o n . J C a n D e n tA s s o c 5 7 : 2 2 7 - 2 3 1 .

M a r q u i s RE ( 1 9 9 5 ) . A n t i m i c r o b i a l a c t i o n s o f f l u o r i d e f o r o r a l b a c -t e r i a . C a n J M i c r o b i o l 4 1 : 9 5 5 - 9 6 4 .M c L e a n J W , N i c h o l s o n J W , W i l s o n AD ( 1 9 9 4 ) . P r o p o s e d n o m e n -c l a t u r e f o r g l a s s - i o n o m e r d e n t a l c e m e n t s a n d r e l a t e d m a t e r i -a l s . Q u i n t e s s e n c e I n t 2 5 : 5 8 7 - 5 8 9 .Musa A , P e a r s o n G J , G e l b i e r M ( 1 9 9 6 ) . I n v i t r o i n v e s t i g a t i o n o ff l u o r i d e i o n r e l e a s e f r o m f o u r r e s i n - m o d i f i e d g l a s sp o l y a l k e n o a t e c e m e n t s . B i o m a t e r i a l s 1 7 : 1 0 1 9 - 1 0 2 3 .

P a l e n i k C J , B e h n e n M J , S e t c o s J C , M i l l e r CH ( 1 9 9 2 ) . I n h i b i t i o n o fm i c r o b i a l a d h e r e n c e a n d g r o w t h b y v a r i o u s g l a s s i o n o m e r si n v i t r o . D e n t M a t e r 8 : 1 6 - 2 0 .P a s h l e y DH, T a o L , B o y d L , K i n g G E , Homer J A ( 1 9 8 8 ) . S c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p y o f t h e s u b s t r u c t u r e o f s m e a r l a y e r s i nhuman d e n t i n e . A r c h O r a l B i o l 3 3 : 2 6 5 - 2 7 0 .P e r e i r a P N , I n o k o s h i S , T a g a m i J ( 1 9 9 8 ) . I n v i t r o s e c o n d a r y c a r i e s

i n h i b i t i o n a r o u n d f l u o r i d e r e l e a s i n g m a t e r i a l s . J D e n t2 6 : 5 0 5 - 5 1 0 .

P u r t o n D G , R o d d a J C ( 1 9 8 8 ) . A r t i f i c i a l c a r i e s a r o u n d r e s t o r a t i o n si n r o o t s . J D e n t R e s 6 7 : 8 1 7 - 8 2 1 .R e e v e s G W, F i t c h i e J G , Hembree JH J r , P u c k e t t AD ( 1 9 9 5 ) .

M i c r o l e a k a g e o f n ew d e n t i n b o n d i n g s y s t e m s u s i n g humana n d b o v i n e t e e t h . O p e r D e n t 2 0 : 2 3 0 - 2 3 5 .

S e r r a MC, C u r y J A ( 1 9 9 2 ) . T h e i n v i t r o e f f e c t o f g l a s s - i o n o m e rc e m e n t r e s t o r a t i o n o n e n a m e l s u b j e c t e d t o a d e m i n e r a l i z a t i o na n d r e m i n e r a l i z a t i o n m o d e l . Q u i n t e s s e n c e I n t 2 3 : 1 4 3 - 1 4 7 .S i d h u S K , W a t s o n T F ( 1 9 9 5 ) . R e s i n - m o d i f i e d g l a s s i o n o m e r m a t e -r i a l s - A s t a t u s r e v i e w f o r t h e A m e r i c a n J o u r n a l o f D e n t i s t r y .Am I D e n t 8 : 5 9 - 6 7 .

S t e i n m e t z M J , P r u h s R J , B r o o k s J C , D h u r u V B , P o s t AC ( 1 9 9 7 ) .R e c h a r g e a b i l i t y o f f l u o r i d e r e l e a s i n g p i t a n d f i s s u r e s e a l a n t sa n d r e s t o r a t i v e r e s i n c o m p o s i t e s . Am J D e n t 1 0 : 3 6 - 4 0 .S w i f t E J J r ( 1 9 8 9 ) . I n v i t r o c a r i e s - i n h i b i t o r y p r o p e r t i e s o f a s i l v e rc e r m e t . J D e n t R e s 6 8 : 1 0 8 8 - 1 0 9 3 .S w i f t E J J r , P e r d i g a o J , Heymann HO ( 1 9 9 5 ) . B o n d i n g t o e n a m e la n d d e n t i n : a b r i e f h i s t o r y a n d s t a t e o f t h e a r t . Q u i n t e s s e n c eI n t 2 6 : 9 5 - 1 1 0 .Ta m L E , C h a n G P L , Yim D ( 1 9 9 7 ) . I n v i t r o c a r i e s i n h i b i t i o n e f f e c t sb y c o n v e n t i o n a l a n d r e s i n - m o d i f i e d g l a s s - i o n o m e r r e s t o r a -t i o n s . O p e r D e n t 2 2 : 4 - 1 4 .

T a v e s D R ( 1 9 6 8 ) . D e t e r m i n a t i o n o f s u b m i c r o m o l a r c o n c e n t r a t i o n so f f l u o r i d e i n b i o l o g i c a l s a m p l e s . T a l e n t i a 1 5 : 1 0 1 5 - 1 0 2 3 .t e n C a t e J M , v a n D u i n e n R N ( 1 9 9 5 ) . H y p e r m i n e r a l i z a t i o n o fd e n t i n a l l e s i o n s a d j a c e n t t o g l a s s - i o n o m e r c e m e n t r e s t o r a -t i o n s . I D e n t R e s 7 4 : 1 2 6 6 - 1 2 7 1 .W i l s o n A D , K e n t B E ( 1 9 7 2 ) . A n e w t r a n s l u c e n t c e m e n t f o r d e n -t i s t r y : t h e g l a s s i o n o m e r c e m e n t . B r D e n t J 1 3 2 : 1 3 3 - 1 3 5 .

J D e n t R e s 7 8 ( 1 0 ) 1 9 9 9


1647.full

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