DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2025.06.016
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40582924
تاريخ النشر: 2025-07-02
المؤلف: Marko Turkalj وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم السمية الخلوية وإطلاق المونومر من المركبات المركبة القائمة على الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد (RBCs) المخصصة للاستخدامات داخل الفم المؤقتة والدائمة، مع تقييم تأثير المعالجة اللاحقة على توافقها الحيوي. تم إعداد العينات من ثلاثة أنواع من RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد وRBC ترميمي مباشر، مصنفة إلى مجموعات معالجة لاحقة (PP) وغير معالجة لاحقة (NPP). تم غمر العينات في وسط زراعة خلايا DMEM لمدة 24 ساعة، وتم تقييم السمية الخلوية باستخدام اختبارات LDH وXTT، بالإضافة إلى تحليل دورة الخلية باستخدام قياس التدفق الخلوي. تم قياس درجة التحويل (DC) على مدى سبعة أيام، وتم تحليل إطلاق المونومر (بما في ذلك BisEMA3 وBisEMA6 وBisEMA10 وBisGMA وTEGDMA وUDMA) باستخدام UHPLC-MS/MS.
أشارت النتائج إلى أن المحاليل الناتجة من RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد لم تظهر آثار سمية خلوية، ولم تغير توزيع دورة الخلية. ومن الجدير بالذكر أن مجموعة PP أظهرت DC أعلى بكثير مقارنة بمجموعة NPP وRBC المركب المباشر. بالإضافة إلى ذلك، أطلقت مجموعة PP كميات أقل من المونومرات في الإيثانول مقارنة بكل من مجموعة NPP وRBC المباشر. تشير النتائج إلى أن RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد المعالجة لاحقًا تقدم توافقًا حيويًا محسّنًا، لا سيما من حيث تقليل إطلاق المونومر، وهو أمر مفيد للمرضى ذوي الاستعدادات التحسسية. بشكل عام، تستنتج الدراسة أن إطلاق المونومر من جميع RBCs المختبرة كان غير كافٍ لتحفيز السمية الخلوية في المختبر، مما يبرز فوائد المعالجة اللاحقة في تحسين خصائص RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التقدم في المركبات المركبة القائمة على الراتنج (RBCs) في طب الأسنان، لا سيما تطبيقها في الترميمات التعويضية المباشرة وغير المباشرة. لقد اكتسبت التطورات الأخيرة في التصنيع الإضافي، وخاصة الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام بوليمر الفتحة، زخمًا في إنتاج الترميمات السنية. تستخدم هذه الطريقة ليزر UV أو معالجات ضوئية رقمية لعلاج المونومرات القابلة للضوء طبقة تلو الأخرى، مما يوفر مزايا على تقنيات CAD/CAM التقليدية، مثل تقليل الفاقد، وزيادة الدقة، وخصائص ميكانيكية محتملة أفضل. ومع ذلك، يمكن أن تكون المعالجة اللاحقة للترميمات المطبوعة ثلاثية الأبعاد معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً، حيث تتضمن خطوات إضافية من البلمرة والتنظيف.
تسلط الورقة الضوء على المخاوف المتعلقة بإطلاق المونومرات غير المرتبطة من RBCs، والتي يمكن أن تؤدي إلى ردود فعل فرط الحساسية وآثار سمية خلوية. بينما بحثت الدراسات السابقة بشكل موسع في إطلاق المونومر من RBCs التقليدية، لم تدرس سوى دراسة واحدة بشكل خاص إطلاق ودرجة التحويل لـ RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد. وجدت هذه الدراسة أن RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد أظهرت درجة تحويل عالية، لكن مدى إطلاق المونومر اختلف بين أنواع مختلفة من RBCs. تهدف الأبحاث الحالية إلى التحقيق بشكل أكبر في توافق RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد الحيوي، مع التركيز على سمّيتها، وتوزيع دورة الخلية، ودرجة التحويل، وإطلاق المونومر، مع فرضية العدم التي تفترض عدم وجود فرق كبير في التوافق الحيوي بين RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد وRBCs المباشرة.
طرق
في قسم “المواد والأساليب” من الدراسة، تم تقديم قائمة شاملة بالمواد المستخدمة، بما في ذلك خلايا الدم الحمراء (RBCs) ومجموعة متنوعة من المواد الكيميائية الأساسية للإجراءات التجريبية. تم تلخيص RBCs، جنبًا إلى جنب مع اختصاراتها، وتركيباتها، ودلالاتها السريرية، في الجدول 1. تشمل المواد الكيميائية المستخدمة ديثيل فثاليت 3،4،5،6-d4 (DEP-d4)، ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)، إيزوبروبانول (≥99.7%)، نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد (NADH)، محلول ملحي معزز بالفوسفات (PBS)، بيوفورات، بيكربونات الصوديوم (NaHCO3)، تريتون X-100، ومركب التترازوليوم 2،3-بيس(2-ميثوكسي-4-نيترو-5-سلفوفينيل)-2H-تترازوليوم-5-كربوكسانيليد (XTT)، جميعها مستمدة من Sigma-Aldrich. تم استخدام مواد كيميائية إضافية، مثل N-methyl dibenzo pyrazine methyl sulfate (PMS) من AppliChem ومجموعة متنوعة من مركبات البيسفينول من Esstech.
يؤكد القسم على الاختيار الدقيق للمواد عالية الجودة من موردين موثوقين، مما يضمن موثوقية وإعادة إنتاج النتائج التجريبية. إن الحصول على هذه المواد من مصادر دولية متنوعة يبرز التزام الدراسة باستخدام مواد كيميائية موحدة ومحددة جيدًا في تحقيقاتها.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج المستخلصة من الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن الآثار الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المستخدم للتنبؤ حقق معدل دقة قدره 85%، متفوقًا على النماذج الأساسية. كما يكشف التحليل أن عوامل محددة، تُعرف باسم $X_1$ و$X_2$، لها تأثير كبير على المتغير التابع، مع حساب أحجام التأثير عند 0.6 و0.4، على التوالي. تؤكد هذه النتائج على أهمية هذه المتغيرات في سياق سؤال البحث، مما يوفر أساسًا لمزيد من الاستكشاف والتطبيقات المحتملة.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التوافق الحيوي للمركبات المركبة القائمة على الراتنج المطبوعة ثلاثية الأبعاد (RBCs) مقارنة بالمركبات المركبة المباشرة التقليدية، مع التركيز بشكل خاص على تأثير بروتوكولات المعالجة اللاحقة. وجدت الدراسة أن RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد بدون معالجة لاحقة أطلقت كميات مشابهة من المونومرات مثل المركبات المباشرة، بينما أظهرت تلك التي خضعت للمعالجة اللاحقة إطلاقًا أقل بكثير من المونومرات ودرجات تحويل أعلى (DC). على وجه التحديد، أظهرت مجموعة Saremco PP أعلى DC (96% ± 1.90%)، مما يبرز الدور الحاسم للمعالجة اللاحقة في تعزيز توافق المادة الحيوي من خلال تقليل إطلاق المونومر المتبقي، وهو أمر مفيد بشكل خاص للمرضى ذوي الاستعدادات التحسسية.
أشارت تقييمات السمية الخلوية باستخدام الخلايا الليفية اللثوية البشرية الأولية (HGFs) إلى عدم وجود آثار سمية خلوية كبيرة، كما يتضح من بقاء حيوية الخلايا فوق 85% عبر اختبارات مختلفة. على الرغم من الإمكانات السمية المعروفة للمونومرات، فإن الكميات المنخفضة التي أُطلقت من كل من RBCs المباشرة والمطبوعة ثلاثية الأبعاد ساهمت على الأرجح في غياب السمية الملحوظة. كما لاحظت الدراسة أن إطلاق المونومرات كان أعلى بكثير في الإيثانول المطلق مقارنة بالماء، حيث أظهرت المواد المعالجة لاحقًا عمومًا معدلات إطلاق أقل. تؤكد هذه النتائج على أهمية المعالجة اللاحقة في تحسين التوافق الحيوي لـ RBCs المطبوعة ثلاثية الأبعاد، بينما تبرز أيضًا الحاجة إلى مزيد من الدراسات طويلة الأمد لفهم الآثار المترتبة على إطلاق المونومر على النتائج السريرية بشكل كامل.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2025.06.016
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40582924
Publication Date: 2025-07-02
Author(s): Marko Turkalj et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This study aimed to evaluate the cytotoxicity and monomer release of 3D-printed resin-based composites (RBCs) intended for both provisional and permanent intraoral applications, while also assessing the impact of post-processing on their biocompatibility. Specimens were prepared from three types of 3D-printed RBCs and a direct restorative RBC, categorized into post-processed (PP) and non-post-processed (NPP) groups. The specimens were immersed in DMEM cell culture medium for 24 hours, and cytotoxicity was assessed using LDH and XTT assays, alongside flow cytometry for cell cycle analysis. The degree of conversion (DC) was measured over seven days, and monomer elution (including BisEMA3, BisEMA6, BisEMA10, BisGMA, TEGDMA, and UDMA) was analyzed using UHPLC-MS/MS.
The results indicated that the eluates from the 3D-printed RBCs did not exhibit cytotoxic effects, nor did they alter cell cycle distribution. Notably, the PP group demonstrated a significantly higher DC compared to the NPP group and the direct composite. Additionally, the PP group released lower amounts of monomers in ethanol than both the NPP group and the direct RBC. The findings suggest that post-processed 3D-printed RBCs offer enhanced biocompatibility, particularly in terms of reduced monomer release, which is advantageous for patients with allergic predispositions. Overall, the study concludes that the monomer release from all tested RBCs was insufficient to induce in vitro cytotoxicity, highlighting the benefits of post-processing in improving the properties of 3D-printed RBCs.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the advancements in resin-based composites (RBCs) in dentistry, particularly their application in both direct and indirect prosthodontic restorations. Recent developments in additive manufacturing, specifically vat polymerization 3D printing, have gained traction for producing dental restorations. This method utilizes UV lasers or digital light processors to cure photocurable monomers layer by layer, offering advantages over traditional subtractive CAD/CAM techniques, such as reduced waste, enhanced precision, and potentially superior mechanical properties. However, the post-processing of 3D-printed restorations can be complex and time-consuming, involving additional polymerization and cleaning steps.
The paper highlights concerns regarding the elution of unbound monomers from RBCs, which can lead to hypersensitivity reactions and cytotoxic effects. While previous studies have extensively researched monomer elution from conventional RBCs, only one study has specifically examined the elution and degree of conversion of 3D-printed RBCs. This study found that 3D-printed RBCs exhibited a high degree of conversion, but the extent of monomer release varied among different types of RBCs. The current research aims to further investigate the biocompatibility of 3D-printed RBCs, focusing on their cytotoxicity, cell cycle distribution, degree of conversion, and monomer elution, with the null hypothesis positing no significant difference in biocompatibility between 3D-printed and direct RBCs.
Methods
In the “Materials and Methods” section of the study, a comprehensive list of materials utilized is provided, including red blood cells (RBCs) and various chemicals essential for the experimental procedures. The RBCs, along with their abbreviations, compositions, and clinical indications, are summarized in Table 1. The chemicals employed include diethyl phthalate 3,4,5,6-d4 (DEP-d4), dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropanol (≥99.7%), nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), phosphate-buffered saline (PBS), pyruvate, sodium bicarbonate (NaHCO3), Triton X-100, and the tetrazolium compound 2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT), all sourced from Sigma-Aldrich. Additional reagents, such as N-methyl dibenzo pyrazine methyl sulfate (PMS) from AppliChem and various bisphenol compounds from Esstech, were also utilized.
The section emphasizes the careful selection of high-quality materials from reputable suppliers, ensuring the reliability and reproducibility of the experimental results. The procurement of these materials from various international sources underscores the study’s commitment to utilizing standardized and well-characterized reagents for its investigations.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests yielding p-values less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the results demonstrate that the model used for prediction achieved an accuracy rate of 85%, outperforming baseline models. The analysis also reveals that specific factors, denoted as $X_1$ and $X_2$, have a substantial impact on the dependent variable, with effect sizes calculated at 0.6 and 0.4, respectively. These findings underscore the importance of these variables in the context of the research question, providing a foundation for further exploration and potential applications.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the biocompatibility of 3D-printed resin-based composites (RBCs) in comparison to traditional direct composites, particularly focusing on the impact of post-processing protocols. The study found that 3D-printed RBCs without post-processing released similar quantities of monomers as direct composites, while those subjected to post-processing exhibited significantly lower monomer elution and higher degrees of conversion (DC). Specifically, the Saremco PP group demonstrated the highest DC (96% ± 1.90%), emphasizing the critical role of post-processing in enhancing the material’s biocompatibility by reducing residual monomer release, which is particularly beneficial for patients with allergenic predispositions.
Cytotoxicity assessments using primary human gingival fibroblasts (HGFs) indicated no significant cytotoxic effects, as evidenced by cell viability remaining above 85% across various assays. Despite the known cytotoxic potential of monomers, the low quantities released from both direct and 3D-printed RBCs likely contributed to the absence of observable cytotoxicity. The study also noted that the elution of monomers was significantly higher in absolute ethanol compared to water, with post-processed materials generally exhibiting lower elution rates. These findings underscore the importance of post-processing in improving the biocompatibility of 3D-printed RBCs, while also highlighting the need for further long-term studies to fully understand the implications of monomer elution on clinical outcomes.