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硬組織とは、「正常な」石灰化組織を指し、ミネラル化され、しっかりとした細胞間マトリックスを持つ組織である 。[ 1 ]人間の硬組織は、骨、歯のエナメル質、象牙質、セメント質である。[ 2 ]この用語は軟組織とは対照的である。
骨は脊椎骨格の一部を構成する硬い器官です。骨は体のさまざまな器官を支え、保護し、赤血球と白血球を生成し、ミネラルを貯蔵し、運動を可能にします。骨組織は密な結合組織の一種です。骨はさまざまな形と大きさがあり、複雑な内部構造と外部構造を持っています。骨は軽量でありながら丈夫で硬く、複数の機能を果たします。石灰化した骨組織、または骨組織は、皮質骨と海綿骨の2種類があり、骨に剛性とサンゴのような3次元の内部構造を与えます。骨に見られる他の種類の組織には、骨髄、骨内膜、骨膜、神経、血管、軟骨などがあります。
骨は様々な細胞から構成される活動的な組織です。骨芽細胞は骨の形成と石灰化に関与し、骨細胞と破骨細胞は骨組織の吸収に関与します。骨組織の石灰化基質は、主にコラーゲンからなる有機成分と、様々な塩類からなる骨ミネラルという無機成分で構成されています。
エナメル質は人体で最も硬い物質であり、ミネラルの割合が最も高く、96%を占め、残りは水と有機物で構成されています。[ 3 ] [ 4 ]主成分はヒドロキシアパタイトで、これは結晶性のリン酸カルシウムです。[ 5 ]エナメル質は、歯が歯茎の中で発達し、口の中に萌出する前に歯に形成されます。完全に形成されると、血管や神経は含まれません。歯の再石灰化は、ある程度まで歯の損傷を修復できますが、それ以上の損傷は体では修復できません。人間の歯のエナメル質の維持と修復は、歯科の主要な関心事の1つです。
ヒトの場合、エナメル質の厚さは歯の表面で変化し、多くの場合、咬頭部で最も厚く、最大2.5 mmに達し、セメント質との境界であるセメントエナメル境で最も薄くなります。[ 6 ]
エナメル質の正常な色は、淡黄色から灰白色（青みがかった白色）まで様々です。エナメル質の下に象牙質がない歯の縁の部分では、色がわずかに青みがかって見えることがあります。エナメル質は半透明なので、象牙質やエナメル質の下にある物質の色は、歯の外観に大きく影響します。乳歯のエナメル質は、永久歯のエナメル質よりも不透明な結晶構造をしているため、より白く見えます。
エナメル質に含まれる多量のミネラルは、その強度だけでなく脆さの原因にもなっています。[ 7 ]歯のエナメル質はモース硬度スケールで5位、ヤング率は83 GPaです。[ 5 ]象牙質はミネラル化が少なく脆さも少なく、硬度は3～4で、エナメル質を補い、支持構造として必要です。[ 8 ]レントゲン写真では、歯のさまざまな部分と周囲の歯周組織のミネラル化の違いが確認できます。エナメル質は象牙質や歯髄よりも密度が高く放射線不透過性が高いため、それらよりも明るく見えます。[ 9 ]
エナメル質には、象牙質や骨などの他の硬組織に見られるコラーゲンは含まれていませんが、アメロゲニンとエナメリンという2種類の独特なタンパク質が含まれています。これらのタンパク質の役割は完全には解明されていませんが、他の機能の中でも、ミネラルが形成されるための骨格として機能することでエナメル質の発達を助けると考えられています。[ 7 ]成熟したエナメル質は、柔らかい有機物がほとんどありません。エナメル質は無血管で、内部に神経がなく、再生されませんが、石灰化の変化を起こす可能性があるため、静的な組織ではありません。[ 10 ]
重量比で、象牙質の70%は鉱物であるヒドロキシアパタイト、20%は有機物、10%は水です。[ 9 ]見た目は黄色で、エナメル質の半透明性により歯の色に大きく影響します。象牙質はエナメル質よりもミネラル化が少なく脆くないため、エナメル質を支えるために必要です。[ 11 ]象牙質のモース硬度は約3です。[ 12 ]
セメント質は象牙質よりやや柔らかく、重量比で約45～50%の無機質（ヒドロキシアパタイト）と50～55%の有機質および水から構成されています。[ 13 ]有機質部分は主にコラーゲンとプロテオグリカンから構成されています。[ 14 ]セメント質は無血管性で、周囲の血管のある歯周靭帯から埋め込まれた細胞を通して栄養を受け取ります。[ 9 ]
セメント質は淡黄色で、象牙質よりわずかに色が薄い。すべての石灰化組織の中で最もフッ化物含有量が高い。セメント質はさまざまな物質に対しても透過性がある。セメント質の表面層が老化するにつれて付着を維持するために新しいセメント質層が沈着するため、生涯を通じて継続的に形成される。根端のセメント質は根尖孔を取り囲み、歯髄管の内壁にわずかに伸びることがある。[ 15 ]