DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05755-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40082830
تاريخ النشر: 2025-03-13
المؤلف: Alper Balat وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقويم الأسنان وطب الأسنان الوجهية
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم السمية الخلوية لخمس أجهزة وظيفية ثابتة تستخدم في علاج سوء الإطباق من النوع الثاني بسبب تراجع الفك السفلي، باستخدام اختبار حيوية الخلايا MTT. تضمنت الأجهزة المختبرة جهاز Jasper Jumper، Power Scope، Herbst، مجموعات أجهزة Forsus المقاومة للإرهاق، ومصحح العضّة Twin Force، مع إجراء التقييمات على خط خلايا الألياف الليفية اللثوية البشرية (HGF). تم تحليل مجموعتين، وتم استخدام اختبار كروسكال-واليس لتحليل البيانات، مع تحديد عتبة دلالة عند \( p = 0.05 \).
أشارت النتائج إلى أن جميع الأجهزة حافظت على معدلات حيوية الخلايا فوق 90%، مما يصنفها على أنها غير سامة للخلايا وفقًا لمعايير ISO 10993-5. أظهر جهاز Herbst أعلى مؤشر تكاثر عند \( 2.62 \pm 1.13 \)، بينما أظهرت أجهزة Power Scope وJasper Jumper مؤشرات أقل عند \( 2.05 \pm 1.06 \) و\( 1.90 \pm 1.23 \)، على التوالي. ومع ذلك، كشفت المقارنات الإحصائية عن عدم وجود تأثيرات سامة للخلايا ذات دلالة مقارنة بمجموعة التحكم ( \( p > 0.05 \) ). وبالتالي، تستنتج الدراسة أن جميع الأجهزة المختبرة متوافقة حيويًا وآمنة للاستخدام في العلاجات التقويمية، دون أي آثار سلبية على صحة الخلايا.
الطرق
في هذه الدراسة، التي أجريت كجزء من أطروحة دكتوراه وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة أخلاقيات البحث السريري غير التدخلي في جامعة بيروني (رقم القرار: 2023/85-09)، تم التحقيق في السمية الخلوية لخمس أجهزة تقويم ثابتة وظيفية مختلفة. تضمنت الأجهزة التي تم فحصها جهاز Jasper Jumper، Power Scope، Herbst، مجموعات أجهزة Forsus TM المقاومة للإرهاق (FRD)، ومصحح العضّة Twin Force، جميعها مستمدة من شركات مصنعة موثوقة. تم مقارنة 50 عينة (10 من كل نوع جهاز) مع مجموعة تحكم تتكون من خط خلايا الألياف الليفية اللثوية البشرية (HGF) (PCS-201-018، ATCC).
شملت المنهجية تقييم التأثيرات السامة للخلايا لهذه الأجهزة على خط خلايا HGF لتحديد توافقها الحيوي وسلامتها للاستخدام السريري. من المتوقع أن تسهم النتائج من هذه التحقيقات في تقديم رؤى قيمة حول التأثيرات البيولوجية المحتملة لهذه الأجهزة التقويمية المستخدمة بشكل شائع.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى أن جميع الأجهزة التقويمية المختبرة أظهرت معدلات حيوية للخلايا تتجاوز 90%، مما يصنفها على أنها غير سامة للخلايا وفقًا لمعايير حيوية الخلايا القياسية. كشفت التحليلات الإحصائية، بما في ذلك اختبار المقارنة المتعددة لدونيت واختبار كروسكال-واليس، عن عدم وجود تأثيرات سامة للخلايا ذات دلالة عند مقارنتها بمجموعة التحكم (p > 0.05). ومع ذلك، لوحظت اختلافات كبيرة بين مجموعات الدراسة (p < 0.05)، خاصة بين مجموعة الفراغ وعدة مجموعات أجهزة، بما في ذلك Power Scope وJasper Jumper وHerbst وForsus وTwin Force، كما أشار إليه اختبارات بونفيروني بعد الاختبار. تفاوتت مؤشرات تكاثر الخلايا بين الأجهزة، حيث أظهر Herbst أعلى مؤشر عند $2.62 \pm 1.13$، مما يشير إلى بيئة أكثر ملاءمة لتكاثر الخلايا، بينما كانت مؤشرات Power Scope وJasper Jumper الأقل عند $2.05 \pm 1.06$ و$1.90 \pm 1.23$، على التوالي. على الرغم من هذه الاختلافات، تؤكد النتائج العامة أن جميع الأجهزة المختبرة لا تظهر تأثيرات سامة للخلايا ذات دلالة سريرية، مما يتماشى مع المعايير الدولية (ISO 10993-5) للتوافق الحيوي. تؤكد النتائج على تجانس حيوية الخلايا عبر جميع المجموعات، مما يعزز سلامة الأجهزة التقويمية التي تم تقييمها.
المناقشة
تناقش قسم المناقشة في ورقة البحث القضية الحرجة المتعلقة بإطلاق أيونات المعادن من الأجهزة التقويمية وتأثيراتها على التوافق الحيوي وسلامة المرضى. يبرز أن المعادن المستخدمة عادة في هذه الأجهزة، وخاصة النيكل (Ni) والكروم (Cr)، تشكل مخاطر صحية كبيرة بسبب سميتها وإمكانية تحفيز ردود فعل فرط الحساسية. تؤكد الدراسة على أهمية تقييم السمية الخلوية للمواد التقويمية، حيث يمكن أن يؤدي التعرض المطول لأيونات المعادن إلى آثار سامة لا يمكن عكسها ويعيق عمليات إصلاح الخلايا. أجرى المؤلفون اختبار MTT لتقييم السمية الخلوية لخمس أجهزة ثابتة وظيفية، كاشفين أنه بينما أظهر جهاز Herbst أعلى تكاثر للخلايا، مما يشير إلى توافق حيوي ملائم، أظهرت أجهزة Jasper Jumper وPower Scope قيم تكاثر أقل لكنها لا تزال مصنفة على أنها غير سامة للخلايا.
تشير النتائج إلى أنه على الرغم من ملاحظة اختلافات في تكاثر الخلايا بين الأجهزة المختبرة، لم تكشف التحليلات الإحصائية عن تأثيرات سامة للخلايا ذات دلالة مقارنة بمجموعة التحكم (p > 0.05). هذه النتيجة مطمئنة لكل من الممارسين التقويميّين والمرضى، خاصة في ضوء المخاوف المتزايدة بشأن حساسية المعادن. يدعو المؤلفون أطباء التقويم للبقاء على اطلاع حول المواد المستخدمة في الأجهزة والتواصل بهذه المعلومات مع المرضى، مما يعزز الثقة والامتثال في العلاجات التقويمية. تؤكد الدراسة على ضرورة إجراء مزيد من الأبحاث لاستكشاف الآثار طويلة الأمد لهذه المواد في البيئات السريرية، فضلاً عن الحاجة إلى طرق موحدة في تقييم السمية الخلوية للأجهزة التقويمية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05755-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40082830
Publication Date: 2025-03-13
Author(s): Alper Balat et al.
Primary Topic: Orthodontics and Dentofacial Orthopedics
Overview
This study aimed to assess the cytotoxicity of five fixed functional appliances used in treating Class II malocclusion due to mandibular retrognathia, employing the MTT cell viability assay. The appliances tested included the Jasper Jumper, Power Scope, Herbst, Forsus Fatigue Resistant Device Kits, and Twin Force Bite Corrector, with evaluations conducted on a human gingival fibroblast (HGF) cell line. A total of seven groups were analyzed, and the Kruskal-Wallis test was utilized for data analysis, with a significance threshold set at \( p = 0.05 \).
Results indicated that all appliances maintained cell viability rates above 90%, classifying them as non-cytotoxic according to ISO 10993-5 standards. The Herbst appliance exhibited the highest proliferation index at \( 2.62 \pm 1.13 \), while the Power Scope and Jasper Jumper showed lower indices of \( 2.05 \pm 1.06 \) and \( 1.90 \pm 1.23 \), respectively. However, statistical comparisons revealed no significant cytotoxic effects relative to the control group ( \( p > 0.05 \) ). Consequently, the study concludes that all tested appliances are biocompatible and safe for use in orthodontic treatments, with no adverse effects on cell health.
Methods
In this study, conducted as part of a PhD thesis and approved by the Non-Interventional Clinical Research Ethics Committee of Biruni University (Decision No: 2023/85-09), the cytotoxicity of five different fixed functional orthodontic appliances was investigated. The appliances examined included the Jasper Jumper, Power Scope, Herbst, Forsus TM Fatigue Resistant Device Kits (FRD), and Twin Force Bite Corrector, all sourced from reputable manufacturers. A total of 50 samples (10 from each appliance type) were compared against a control group consisting of a human gingival fibroblast (HGF) cell line (PCS-201-018, ATCC).
The methodology involved assessing the cytotoxic effects of these appliances on the HGF cell line to determine their biocompatibility and safety for clinical use. The findings from this investigation are expected to contribute valuable insights into the potential biological impacts of these commonly used orthodontic devices.
Results
The results of the study indicate that all orthodontic appliances tested exhibited cell viability rates exceeding 90%, classifying them as non-cytotoxic according to standard cellular viability criteria. Statistical analyses, including Dunnett’s multiple comparison test and the Kruskal-Wallis test, revealed no significant cytotoxic effects when compared to the control group (p > 0.05). However, significant differences were noted among the study groups (p < 0.05), particularly between the Blank group and several appliance groups, including Power Scope, Jasper Jumper, Herbst, Forsus, and Twin Force, as indicated by Bonferroni post-hoc tests. The cell proliferation indices varied among the appliances, with Herbst showing the highest index at $2.62 \pm 1.13$, suggesting a more favorable environment for cellular proliferation, while Power Scope and Jasper Jumper had the lowest indices at $2.05 \pm 1.06$ and $1.90 \pm 1.23$, respectively. Despite these variations, the overall findings confirm that all tested appliances do not exhibit clinically significant cytotoxic effects, aligning with international standards (ISO 10993-5) for biocompatibility. The results underscore the homogeneity of cell viability across all groups, reinforcing the safety of the orthodontic appliances evaluated.
Discussion
The discussion section of the research paper addresses the critical issue of metal ion release from orthodontic appliances and its implications for biocompatibility and patient safety. It highlights that metals commonly used in these appliances, particularly nickel (Ni) and chromium (Cr), pose significant health risks due to their toxicity and potential to induce hypersensitivity reactions. The study emphasizes the importance of evaluating the cytotoxicity of orthodontic materials, as prolonged exposure to metal ions can lead to irreversible toxic effects and hinder cellular repair processes. The authors conducted an MTT assay to assess the cytotoxicity of five fixed functional appliances, revealing that while the Herbst appliance exhibited the highest cell proliferation, suggesting favorable biocompatibility, the Jasper Jumper and Power Scope appliances showed lower proliferation values but were still classified as non-cytotoxic.
The findings indicate that although variations in cell proliferation were observed among the tested appliances, statistical analysis did not reveal significant cytotoxic effects compared to the control group (p > 0.05). This outcome is reassuring for both orthodontic practitioners and patients, particularly in light of growing concerns regarding metal allergies. The authors advocate for orthodontists to remain informed about the materials used in appliances and to communicate this information to patients, thereby enhancing trust and compliance in orthodontic treatments. The study underscores the necessity for further research to explore the long-term effects of these materials in clinical settings, as well as the need for standardized methods in evaluating the cytotoxicity of orthodontic devices.