Научная статья на тему 'Biocompatibility and cytotoxicity of glass-ionomer cements'

Biocompatibility and cytotoxicity of glass-ionomer cements Текст научной статьи по специальности «Медицина и здравоохранение»

CC BY
1
0
Поделиться
Ключевые слова
GLASS-IONOMER CEMENTS / DENTAL MATERIALS

Аннотация научной статьи по медицине и здравоохранению, автор научной работы — Onov Mihail, Beltcheva Ani

Glass-ionomer cements are a contemporary group of esthetic dental materials with various possibilities of use, consisting of powder and liquid components. Their name is derived from the combination of these components glass particles with different size and composition, comprising the powder, and ionomer polymer of acids in the liquid component. Many authors in their studies have worked to investigate the biocompatibility and cytotoxicity of glass-ionomer cements, of their separate components, of the different ways of use and their interactions with different cell cultures. Following the creation and development of many modifications of glass-ionomer cements, many authors choose to investigate the differences between the conventional glass-ionomer cements and the modified ones.

Текст научной работы на тему «Biocompatibility and cytotoxicity of glass-ionomer cements»

Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Г.Медицина, фармация и дентална медицина т. XVIII. ISSN 1311-9427. Научна сесия „Медицина и дентална медицина", 5 - 6 ноември 2015. Scientific works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol. XVIII, ISSN 1311-9427 Medicine and Dental medicine Session, 5-6 November 2015.

БИОПОНОСИМОСТ И ЦИТОТОКСИЧНОСТ НА СТЪКЛЕНО-ЙОНОМЕРНИТЕ ЦИМЕНТИ Михаил Онов, Ани Белчева Катедра Детска Дентална Медицина, Факултет По Дентална Медицина, Медицински Университет - Пловдив

BIOCOMPATIBILITY AND CYTOTOXICITY OF GLASS-IONOMER

CEMENTS Mihail Onov, Ani Beltcheva Department of Pediatric Dentistry, Faculty of Dental Medicine,

MU-Plovdiv

Abstract

Glass-ionomer cements are a contemporary group of esthetic dental materials with various possibilities of use, consisting of powder and liquid components. Their name is derived from the combination of these components - glass particles with different size and composition, comprising the powder, and ionomer polymer of acids in the liquid component. Many authors in their studies have worked to investigate the biocompatibility and cytotoxicity of glass-ionomer cements, of their separate components, of the different ways of use and their interactions with different cell cultures. Following the creation and development of many modifications of glass-ionomer cements, many authors choose to investigate the differences between the conventional glass-ion-omer cements and the modified ones.

През 50те години на миналия век, специалистите в денталната медицина започват търсенето на нови материали, които да имат оптимални термични, механични и естетически качества и най-важно - адхезия към твърдите зъбни тъкани.

След редица разработки от различни автори, базирани върху модификации на съществуващите тогава цинк-окис-евгенолов цимент[11] и силикатни цименти[8] през 1969 година A.D. Wilson и B.E. Kent създават стъклено-йономерните цименти (СИЦ). Първата описана клинична употреба на СЙЦ е през 1975 година от Wilson и McLean, което води до предлагането на първите СИЦ на пазара под името ASPA - калциев алуминосиликатен полиакрилатен цимент[9]. Въпреки множеството си положителни качества - отделяне на флуорни йони, коефициент на термично разширение близък до твърдите зъбни тъкани, химическа връзка с дентина и емайла, естетически възможности и биопоносимост, първите стъклено-йономерни цименти не успяват да се наложат на пазара като широкоразпространени обтурационни материали. Основни причини за това са незадоволителните механични и химични качества - дълго време на втвърдяване, разтворимост в устната кухина, ниска устойчивост на механично износване и ниска якост след втвърдяване.

В следващите години редица автори модифицират праха и течността на СИЦ, за да подобрят различни механични, адхезивни, естетични или манипулационни качества. Създадени са ASPA III, IV, IVa, X, модифицирани с дисперсна фаза СЙЦ, модифицирани с

фибри СЙЦ, модифицирани с метални йони СЙЦ. Развитието на композит-модифицираните СЙЦ (КМСЙЦ) през 1988 година продължава подобрението на СЙЦ. Тези цименти съдържат същите съставки като стандартните СЙЦ с добавка от малко количество композитна смола като например хидроксиетил метакрилат HEMA или bis GMA в течността от полиакрилова киселина. В следващите години различни научни екипи продължават разработването и модифицирането на СЙЦ с цел подобряване на механичните и естетическите им качества.

Стъклено-йономерните цименти - от създаването на първите конвенционални СЙЦ преди повече от 40 години, до най-новите модификации в наши дни, са обект на непрестанни проучвания. Едни от основните характеристики на всеки съвременен възстановителен материал е биопоносимостта и цитотоксичността му.

„Биопоносимост" като термин е използван за първи път през 1970 година, но отнема почти 2 десетилетия, за да се наложи в литературата. Днес под „биопоносимост" разбира-ме „Способността на материал да изпълнява определена функция при подходящ отговор от страна на гостоприемника"[14] или „Отнася се до способността на биоматериал да изпълнява необходимата от медицински-терапевтична гледна точка функция без да причи-нява каквито и да е нежелани локални или системни ефекти върху реципиента или бене-фициента на лечението, а да създава оптимално положителен клетъчен и тъканен отговор в специфичната ситуация, като оптимизира клиничното въздействие на терапията"[13]. „Ци-тотоксичност" е термин, обобщаващ степента на токсично действие на даден химичен агент към определени клетки или клетъчна култура.

За целите на проучванията на биопоносимостта и цитотоксичността на денталните материали се използват множество различни тестове и клетъчни култури - най-широко използван е диметил тетразолиум тестът (MTT assay), оцветяването с неутрално черве-но (NR), тест за колориметрична пролиферация, протонно магнитно-резонансен анализ (PMR), газ хроматография/масова спектрометрия (GC/MS), микрофотографии и др. Полу-чените данни от тези тестове преминават и статистическа обработка за максимална точност и достоверност на крайните резултати.

Разработени са множество класификации на СЙЦ, като повечето от тях отразяват само една характеристика на материалите - поколение, вид полимеризация, вискозитет. За целите на настоящата статия ще разгледаме стъклено-йономерните цименти в следните гру-пи: конвенционални СЙЦ, композит-модифицирани СЙЦ, различни модификации на СЙЦ, като всяка от тях ще приемаме за отделна група.

Набазатанаредицапроучвания,конвенционалнитеСЙЦнамиратсвоетомястовдентална-та практика като цименти с по-ниска токсичност от цинк-окис евгеноловите, фосфатни-те и силикатните цименти и с токсичност близка или по-ниска от поликарбоксилатните цименти[3] [7] [10]. В резултатите от тези и други изследвания се налагат и различни идеи за подобряване биопоносимостта на стъклено-йономерните цименти. Dag Brune и Dag Magnar Evje предлагат повишаване на температурата до 60°C чрез инфрачервена радиация по време на полимеризацията на СЙЦ, което намалява цитотоксичността им до 5 пъти. Според Hume и Mount[5] повишаването на pH в кавитета чрез един от няколко механизма -намалямане на свободната вода по границата между дентина и цимента, което да доведе до намалена разтворимост на елементите на цимента; буфериране на киселинните компоненти на цимента от дентина или от допълнителни съставки на самия цимент, също води до силно понижена или дори липсваща цитотоксичност.

На базата на литературни данни, Nicholson[10] описва трите основни фактора, които допринасят за биопоносимостта на конвенционалните СЙЦ - минимално екзотермична реакция на втвърдяване, бързо неутрализиране на отделните съставки след разбъркване, бавно освобождаване на йони, които в повечето случаи са с положителен ефект или, в най-лошите случаи, са без отрицателен ефект за околните тъкани.

Остатъчният мономер ь един от най-сериозшгге проблеми за биoпoнoaимoaттa и на КМСЙЦ. Пpoyчвaиьтo та Geurtsen, Spahl и Leyhausen[4] ими три основни цели: да опри-дъли същнoeтта на скставките, освобождавани в тачна срeдo от КМСйЦ, да отредели цитoтoкaкчиoaттa та дoлyчышть ьoaтpaoти, да тадр^ав^и oopьиaцкa мьжду цитoтooaкчния ефькт и oaвoбoдыштe състввки. Резултатите показват, че при КИ1\ЛСй11Ц основните причини за цитотоксични реакции са остатъчен кополимер TEGDMA, свободен фoтoинициатoр oaмфopхииoи или дифьиии-йoд-хиopид и aминoккaьJшната HECA . Ето заик» aъвpьмьннитe иaaoкк п]ри разработката на нови КМСйЦ е намаляване на свoбoдния мoнoмeр в края на по-лимe4иaкциятa, използване на. оптимално количество минималнотоксичет фотоинициакф, отстрашсване или замaстванe на HEMA в aъстава га КМСЖЦ . Най-приемливи резултати са получени при заместването на HEMA с аминокиселината MBA (метакрилоил бета-аланин) la състав на течността пoлимeр:MBA:вoда в съотношение 50:25:25(15).

В периода на съществуване на СйЦ са разработени множество модификации, всяка от които се харакаергоъра a изме^ьния кактa във физическите и механични икчества, така и в биопоносимостта и цитoтoкeитиo стта им. Така например í^ltan и rarn[12] изследват модифицираните с хлорхексидин СйЦ (ХЖ-СйЦ) и описват по-висока цитотоксиичност на ХифХ-Сй11Ц в сравнение с конвенционалните СйЦ въпреки доброте антимикробти свойства. Ansari и кол.[2] описват качествата на пролин-модифицираните СйЦ и достигат до заключение, че тази модифиюация, въпреки силно повишените си механични качеств, е с по-ниска, макар и ббеазт статистическо значение, биопоностмост от конвенционалните Сй^, Високовискозните СЮЦпоьтазват изклпочиител^о ниски нивт на циooooксичoст сгоред дpoyчвaиьтo та Aly ALlmlecГ и кол. [1].

Разработени са още десетки модификации на СйЦ, много от които не намират приложение в пракииката. В най-съвремениите разработки се вклшэчват конвтнционално полимеризиращи високовискозни СйЦ с подобрени механични качества - Ketac Molar, стъкиеш-карбомерни цименти - СйЦ с включени наночастици флуорапатитт, различни СЙЦ a възмoжтoaт за Eveille Fill дпотреб в в ш>голям обе м - EQUIA GC.

Фигура 1. Процентна биопоносимост - Hurell-Gillingham K., Report on in vitro determination of biocompatibility of commercial dental materials.

Според проучването на Dr Kathryn Hurrell-Gillingham[6] най-висока биопоносимост сред тях има Ketac Molar, следван от стъклено-карбомерните цименти, EQUIA и значително по-токсичните конвенционални СИЦ като употребата на лаково покритие върху обтурациите от различните материали повлиява биопоносимостта им по различен начин - понижава я при Ketac Molar и Vitremer, а я повишава при EQUIA GC. (Фигура 1.).

От създаването си преди повече от 40 години СИЦ са претърпяли значително развитие както по отношение на механичните и естетическите си качества, така и по отношение

120 100 80 60 40 20 0 -20

на биопоносимостта и цитотоксичността. Тенденцията при съвременните модификации е за създаване на материал, който се доближава до оптималния възстановителен дентален материал по всички показатели.

Библиография:

1. Aly Ahmed H.M., Nor Shamsuria Omar, Norhayati Luddin, Rajan Saini, and Deepti Saini; Cytotoxicity evaluation of a new fast set highly viscous conventional glass ionomer cement with L929 fibroblast cell line; J Conserv Dent. 2011 Oct-Dec; 14(4): 406-408.

2. Ansari S., Maryam Moshaverinia, Nima Roohpour, Winston W.L. Chee, Scott R. Schricker, Alireza MoshaveriniaProperties of a proline-containing glass ionomer dental cement The Journal of Prosthetic Dentistry; Volume 110, Issue 5, November 2013, Pages 408-413.

3. Dag Brune, Dag Magnar Evje; Initial acidity of dental cements; European Journal of Oral Sciences; Volume 92, Issue 2, pages 156-160, April 1984) (The biocompatibility of glass-poly(alkenoate).

4. Geurtsen W., Spahl W., Leyhausen G.. Residual Monomer/Additive Release and Variability in Cytotoxicity of Light-curing Glass-ionomer Cements and Compomers; JDR December 1998 vol. 77 no. 12 2012-2019.

5. Hume WR1, Mount GJ; In vitro studies on the potential for pulpal cytotoxicity of glassionomer cements..J Dent Res. 1988 Jun;67(6):915-8.

6. Hurell-Gillingham K., Report on in vitro determination of biocompatibility of commercial dental materials.

7., Kawahara H., Imanishi Y., Oshima H., Journal of Dental Research, Biological Evaluation on Glass Ionomer Cements,1979.

8. Kent BE, Lewis BG, Wilson AD. The properties of a glass-ionomer cement. Br Dent J 1973;135:322-326.

9. McLean JW, Wilson AD. Clinical development of the glass-ionomer cement. Formulation and properties. Aust Dent J 1977;22:31-36.

10. Nicholson JW; The biocompatibility of glass-poly(alkenoate) (Glass-Ionomer) cements: a review.; Journal Of Biomaterials Science. Polymer Edition [J Biomater Sci Polym Ed] 1991; Vol. 2 (4), pp. 277-85.

11. Smith DC. A new dental cement. Br Dent J 1968;124:381-384.

12. Sultan Gulce Iz, Fahinur Ertugrul, Ece Eden, and S. Ismet Deliloglu Gurhan; Biocompatibility of glass ionomer cements with and without chlorhexidine; EurJ Dent.2013Sep;7(Suppl1):S89-93.

13. Williams DF; On the mechanisms of biocompatibility", Biomaterials, Volume 29, Issue 20, July 2008, pages 2,941-2,953.

14. Williams DF; The Williams dictionary of Biomaterials, 1999.

15. Xie D1, Chung ID, Wu W, Lemons J, Puckett A, Mays J. An amino acid-modified and non-HEMA containing glass-ionomer cement.