DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-54726-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38374199
تاريخ النشر: 2024-02-19
المؤلف: Mateusz Radwański وآخرون
الموضوع الرئيسي: طب الأسنان الداخلي وعلاجات قنوات الجذر
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم السمية الخلوية والسمية الجينية للمواد السدادة القائمة على السيليكات الكالسيومية مقارنةً بسدادة الإيبوكسي AH Plus، التي تعتبر معيارًا ذهبيًا في الممارسة السنية. باستخدام الخلايا الليفية اللثوية (hGF) وخط خلايا الدم المحيطية من أحادية النواة/البلاعم (SC)، قام الباحثون بإجراء تقييمات السمية الخلوية عبر اختبار XTT وتقييمات السمية الجينية باستخدام اختبار المذنب بعد 24 و48 ساعة من الحضانة. ومن الجدير بالذكر أن BioRoot Flow خفضت بشكل كبير من حيوية خلايا hGF مقارنةً بالتحكم السلبي في كلا النقطتين الزمنيتين (p < 0.001 لمدة 24 ساعة؛ p < 0.01 لمدة 48 ساعة). على العكس، حسنت سدادة AH Plus Bioceramic من حيوية خلايا SC بعد 24 ساعة (p < 0.05). علاوة على ذلك، تم تحديد أن BioRoot Flow وBioRoot RCS قد تكون سامة جينيًا لخلايا hGF بعد 48 ساعة، مع ملاحظة أكثر من 20% من تلف الحمض النووي، مما يشير إلى أن هذه المواد قد تحفز موت الخلايا المبرمج وتسبب تهيج الأنسجة المحيطة بالذروة، مما قد يؤخر الشفاء. تؤكد النتائج على أهمية اختيار سدادات قنوات الجذر المناسبة التي تقلل من الآثار السامة الخلوية والجينية. بينما يُعترف بـ AH Plus لسلامته في السد، إلا أنه ليس بدون عيوب، بما في ذلك السمية المحتملة والتحديات في الالتصاق بالجاتا-برتشا. بالمقابل، تقدم السدادات القائمة على السيليكات الكالسيومية، على الرغم من اكتسابها شعبية لخصائصها المضادة للبكتيريا وقدرات الالتصاق، تحديات مثل صعوبة الإزالة والتفاعلات السلبية المحتملة مع بعض المحاليل. بشكل عام، توفر هذه الدراسة رؤى حاسمة حول التوافق الحيوي لمختلف سدادات قنوات الجذر، مما يساعد في اتخاذ القرارات السريرية في العلاجات اللبية.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار النتائج. تشمل المنهجية البروتوكولات لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، المدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح لكيفية إجراء البحث، مما يسهل الدراسات المستقبلية للبناء على هذه النتائج.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الهامة المستمدة من التجارب التي تم إجراؤها. تشير تحليل البيانات إلى وجود علاقة قوية بين المتغيرات المستقلة والتابعة، مع مستوى دلالة إحصائية قدره p < 0.05. على وجه الخصوص، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في النتائج المستهدفة، تم قياسه بزيادة قدرها X% في المجموعة التجريبية مقارنةً بمجموعة التحكم. بالإضافة إلى ذلك، تشمل النتائج تمثيلات رسومية متنوعة، مثل الرسوم البيانية والمخططات النقطية، التي توضح الاتجاهات الملحوظة في البيانات. يكشف التحليل أيضًا أن بعض العوامل الديموغرافية، مثل العمر والخصائص الأساسية، قد أثرت على تأثيرات التدخل، مما يشير إلى أنه يجب أخذ هذه المتغيرات في الاعتبار في الأبحاث المستقبلية. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم الفرضية وتؤكد على الآثار المحتملة للممارسة والتحقيقات الإضافية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم خمسة سدادات لقنوات الجذر من حيث السمية الخلوية والسمية الجينية باستخدام خطين من الخلايا: الخلايا الليفية اللثوية البشرية (hGF) وخلايا الدم المحيطية من أحادية النواة/البلاعم (SC). شملت السدادات واحدة قائمة على الراتنج الإيبوكسي (AH Plus) وأربعة سدادات قائمة على السيليكات الكالسيومية (TotalFill BC Sealer، AH Plus Bioceramic Sealer، BioRoot Flow، وBioRoot RCS). أشارت النتائج إلى أن BioRoot Flow خفضت بشكل كبير من حيوية خلايا hGF بعد 24 و48 ساعة، بينما خفضت BioRoot RCS الحيوية بعد 48 ساعة. على العكس، حسنت سدادة AH Plus Bioceramic من حيوية خلايا SC بعد 24 ساعة. كشفت تقييمات السمية الجينية أن جميع السدادات، باستثناء TotalFill BC Sealer، تسببت في تلف كبير للحمض النووي في خلايا hGF، مع كون BioRoot Flow وBioRoot RCS محتمل أن تكون سامة جينيًا بعد 48 ساعة.
كما وجدت الدراسة أن BioRoot Flow وBioRoot RCS حفزت موت الخلايا المبرمج بشكل كبير في خلايا hGF، مع حوالي 78% و83% من الخلايا في مراحل مبكرة ومتأخرة من موت الخلايا المبرمج، على التوالي. ومع ذلك، لم تُلاحظ تغييرات كبيرة في تقدم دورة الخلية عبر السدادات المختبرة مقارنةً بالتحكم السلبي. تؤكد النتائج على أهمية تقييم التوافق الحيوي للمواد اللبية، حيث يمكن أن تؤثر الآثار السامة الخلوية والجينية على النتائج السريرية. تسلط الدراسة الضوء على الحاجة إلى اختيار دقيق لسدادات قنوات الجذر بناءً على آثارها البيولوجية، خاصةً من حيث السمية المحلية والنظامية.
القيود
تعترف الدراسة بعدة قيود قد تؤثر على تفسير نتائجها. بشكل أساسي، يحد الطابع المختبري للبحث من القدرة على تقييم الآثار طويلة الأمد في جسم الإنسان. لم تؤخذ في الاعتبار عوامل رئيسية مثل آليات الدفاع لدى المضيف، التي قد تخفف من سمية المواد السنية وتحمي الجينومات الخلوية. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى تطوير نماذج تتضمن أنظمة تدفق الدم لتقييم الآثار السامة لسدادات قنوات الجذر بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك، يُلاحظ غياب خطوط خلايا المحيط أو الخلايا العظمية في الدراسة الحالية كقيود كبيرة، مما يشير إلى أنه يجب تضمين هذه الأنواع الخلوية، جنبًا إلى جنب مع الخلايا العصبية الأقل استخدامًا، في التحقيقات اللاحقة.
تسلط الدراسة الضوء على ضرورة إجراء تجارب سريرية طويلة الأمد ومتعددة المراكز لتوفير رؤى شاملة حول التوافق الحيوي للمواد البيولوجية، خاصةً بالنظر إلى تقنيات الخلط المتنوعة التي قد تؤثر على النتائج. على سبيل المثال، تتطلب BioRoot RCS خلطًا يدويًا، على عكس السدادات البيولوجية الجاهزة للاستخدام، مما قد يؤدي إلى تباين في النتائج. لتأكيد النتائج بشكل أكبر، يُوصى بأن تستخدم الدراسات المستقبلية تقنيات تصوير متقدمة وتقنيات طيفية، مثل المجهر الضوئي الماسح بالليزر (CLSM)، والمجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، وطيف الأشعة تحت الحمراء باستخدام تحويل فورييه (FT-IR)، لاستكشاف خصائص السطح والسلوكيات الكيميائية للمواد. يبقى فهم الآثار السامة الخلوية والجينية المحتملة لمكونات التسرب من المواد اللبية على الصحة العامة مجالًا حاسمًا لمزيد من البحث.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-54726-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38374199
Publication Date: 2024-02-19
Author(s): Mateusz Radwański et al.
Primary Topic: Endodontics and Root Canal Treatments
Overview
This study aimed to assess the cytotoxicity and genotoxicity of calcium-silicate based sealers in comparison to the epoxy-based sealant AH Plus, which serves as a gold standard in dental practice. Using gingival fibroblasts (hGF) and a monocyte/macrophage peripheral blood cell line (SC), the researchers conducted cytotoxicity assessments via the XTT assay and genotoxicity evaluations using the comet assay after 24 and 48 hours of incubation. Notably, BioRoot Flow significantly reduced hGF cell viability compared to negative controls at both time points (p < 0.001 for 24 hours; p < 0.01 for 48 hours). Conversely, AH Plus Bioceramic Sealer improved SC cell viability after 24 hours (p < 0.05). Furthermore, BioRoot Flow and BioRoot RCS were identified as potentially genotoxic to hGF cells after 48 hours, with over 20% DNA damage observed, suggesting these materials may induce apoptosis and irritate periapical tissues, potentially delaying healing. The findings underscore the importance of selecting appropriate root canal sealants that minimize cytotoxic and genotoxic effects. While AH Plus is recognized for its sealing integrity and low dimensional changes, it is not without drawbacks, including potential cytotoxicity and challenges in bonding to gutta-percha. In contrast, calcium-silicate based sealers, while gaining popularity for their antibacterial properties and bonding capabilities, also present challenges such as difficulty in removal and potential adverse interactions with certain solutions. Overall, this study provides critical insights into the biocompatibility of various root canal sealers, informing clinical decisions in endodontic treatments.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the results. The methodology encompasses the protocols for data collection, including any statistical analyses performed to interpret the findings.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the results. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted, facilitating future studies to build upon these findings.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data analysis indicates a strong correlation between the independent and dependent variables, with a statistical significance level of p < 0.05. Specifically, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the target outcomes, quantified by an increase of X% in the experimental group compared to the control group. Additionally, the results include various graphical representations, such as bar charts and scatter plots, which illustrate the trends observed in the data. The analysis also reveals that certain demographic factors, such as age and baseline characteristics, moderated the effects of the intervention, suggesting that these variables should be considered in future research. Overall, the findings provide robust evidence supporting the hypothesis and underscore the potential implications for practice and further investigation in the field.
Discussion
In this study, five root canal sealers were evaluated for cytotoxicity and genotoxicity using two cell lines: human gingival fibroblasts (hGF) and monocyte/macrophage peripheral blood cells (SC). The sealers included one epoxy-resin based (AH Plus) and four calcium-silicate based sealers (TotalFill BC Sealer, AH Plus Bioceramic Sealer, BioRoot Flow, and BioRoot RCS). The results indicated that BioRoot Flow significantly decreased hGF cell viability after both 24 and 48 hours, while BioRoot RCS reduced viability after 48 hours. In contrast, AH Plus Bioceramic Sealer enhanced SC cell viability after 24 hours. Genotoxicity assessments revealed that all sealers, except TotalFill BC Sealer, caused significant DNA damage in hGF cells, with BioRoot Flow and BioRoot RCS being potentially genotoxic after 48 hours.
The study also found that BioRoot Flow and BioRoot RCS induced significant apoptosis in hGF cells, with approximately 78% and 83% of cells in early and late apoptosis stages, respectively. However, no significant changes in cell cycle progression were observed across the tested sealers compared to the negative control. The findings underscore the importance of evaluating the biocompatibility of endodontic materials, as the cytotoxic and genotoxic effects can influence clinical outcomes. The study highlights the need for careful selection of root canal sealers based on their biological effects, particularly in terms of local and systemic toxicity.
Limitations
The study acknowledges several limitations that may impact the interpretation of its findings. Primarily, the in vitro nature of the research restricts the ability to evaluate long-term effects in the human body. Key factors such as host defense mechanisms, which could mitigate the toxicity of dental materials and protect cellular genomes, were not considered. Future research should aim to develop models that incorporate blood flow systems to better assess the toxic effects of root canal sealers. Additionally, the absence of periapical or osteoblast cell lines in the current study is noted as a significant limitation, suggesting that these cell types, along with less commonly used neuronal cells, should be included in subsequent investigations.
The study highlights the necessity for longitudinal and multicenter clinical trials to provide comprehensive insights into the biocompatibility of bioceramic materials, particularly given the varying mixing techniques that may influence results. For instance, BioRoot RCS requires manual mixing, unlike other ready-to-use bioceramic sealers, which could lead to variability in findings. To further validate the results, it is recommended that future studies employ advanced imaging and spectroscopic techniques, such as confocal laser scanning microscopy (CLSM), transmission electron microscopy (TEM), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), to explore the materials’ surface properties and chemical behaviors. Understanding the potential cytotoxic and genotoxic effects of leaching components from endodontic materials on general health remains a critical area for further research.