M2_Etude Dentine Multi

Etude mécanique multi-­‐échelles multi-­‐composants de la dentine Multiscale and multicomponent study of dentin mechanics Encadrant : Elsa Vennat (laboratoire MSSMat) [email protected] Mots clés : Biomécanique ; dentine ; fibrilles de collagène ; cristaux d’hydroxyapatite ; caractérisation mécanique. L'objectif de ce stage (qui pourra être précédé d’un projet préalable) est de mettre en place un protocole expérimental d'évaluation de la résistance mécanique de la dentine et mettre en avant l’apport de ses différents composants c’est-­‐à-­‐dire la phase minérale composée de cristaux d’hydroxyapatite et la phase organique composée de fibrilles de collagène. Ainsi des essais mécaniques classiques (compression et/ou traction) puis de nano-­‐
indentation seront réalisés sur trois types d’échantillon : dentine saine ; dentine déminéralisée (c’est-­‐à-­‐dire privée de sa phase minérale, [1]) ; dentine déprotéinisée (c’est-­‐à-­‐
dire privée de sa phase organique, thermiquement [2] ou chimiquement [3]). Figure : Image MEB du réseau poreux de la dentine déprotéinisée par traitement thermique Etapes du projet/stage : 1.
Bibliographie et mise en place du protocole •
Morphologie et composition de la dentine, de la dentine déminéralisée et de la dentine déprotéinisée •
Préparation des échantillons et essais sur les tissus dentaires (on pourra s’inspirer des protocoles sur l’os) 2.
Essais de compression simple et de nanoindentation sur des échantillons de : •
dentine saine •
dentine totalement déprotéinisée (par traitement thermique ou chimique) •
dentine totalement déminéralisée 3.
Observation MEB des échantillons avant et après rupture Multiscale and multicomponent study of dentin mechanics Keywords: Tooth Biomechanics; Dentin ; Collagen Fibers; Hydroxyapatite Cristals; Mechanical Characterization. This internship objective (that could be preceded by a bibliographical project) is to set up an experimental protocol to evaluate dentin mechanical characteristics and to highlight the contribution of each component (a mineral component made of hydroxyapatite cristals and an organic component made of collagen fibers). To do so, classical mechanical tests (compression and/or traction tests) then nano-­‐
indentation tests will be performed on three types of sample: sound dentin; demineralized dentin (that is to say dentin where the mineral phase has been removed, [1]); deproteinized dentin (that is to say dentin where the organic phase has been removed, by heat treatment [2] or by chemical attack [3]). Figure : SEM image of the porous network of deproteinized dentin by heat treatment Study steps: 1. Bibliographical review on: •
Sound dentin/ demineralized dentin/deproteinized dentin morphology and composition •
The sample preparation protocols (demineralization/deproteinization) •
The mechanical properties of the three type of sample 2. Multiscale mechanical tests on the three types of sample 3. SEM observation before and after failure [1]
E. Vennat, C. Bogicevic, J.-M. Fleureau, and M. Degrange. Demineralized dentin
3d porosity and pore size distribution using mercury porosimetry. Dental Materials,
25(6):729 - 735, 2009.
[2]
M. Figueiredo, A. Fernando, G. Martins, J. Freitas, F. Judas, and H. Figueiredo.
Effect of the calcination temperature on the composition and microstructure of
hydroxyapatite derived from human and animal bone. Ceramics International,
36(8):2383--2393, 12 2010.
[3]
P.-Y. Chen, D. Toroian, P. Price, and J. McKittrick. Minerals form a continuum
phase in mature cancellous bone. Calcified Tissue International, 88(5):351-361, 2011.