É formada principalmente por fibrilas de colágeno tipo I, glicosaminoglicanos, fosfoproteína, fosfolipídios e sais de cálcio sob a forma de cristais de hidroxiapatita. Sua matriz orgânica é secretada pelos odontoblastos, células que estão na periferia da polpa dental, junto à dentina. Estas células são alongadas e deposita a matriz orgânica apenas sobre a superfície dentinária. Cada célula desta possui ramificações apicais que penetram em toda a dentina. Estes prolongamentos vão se tornando mais longos à medida que a dentina vai ficando mais espessa, ocupando os denominados túbulos dentários. Estes túbulos são canais estreitos que se ramificando intensamente próximo da junção entre dentina e esmalte. A pré-dentina é a matriz não mineralizada sintetizada inicialmente pelos odontoblastos. Sua mineralização da dentina em desenvolvimento é iniciada quando vesículas envoltas por membrana (vesículas da matriz), que são produzidas pelos odontoblastos, aparecem. Possuem um grande conteúdo de íons cálcio e fosfato no seu interior, facilitando o aparecimento de pequenos cristais de hidroxiapatita que crescem passando a servir como sítios de nucleação para deposição adicional de minerais sobre as fibrilas colágenas circundantes. A dentina é sensível a variados estímulos, como: calor, frio, trauma e pH ácido. A parte da polpa dental é muito inervada, já a dentina possui poucas fibras nervosas amielínicas que penetram nos túbulos na sua porção pulpar.
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