DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2024.12.002
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39645473
تاريخ النشر: 2024-12-06
المؤلف: Abdulaziz Alayed وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير جزيئات أكسيد الزنك (ZnO) النانوية على عمق الشفاء (DoC) ودرجة التحويل (DC) في المركبات القائمة على الراتنج (RBCs) باستخدام أنظمة مختلفة من المحفزات الضوئية. تم إنشاء أربعة عشر تركيبة من RBCs، تضم مزيجًا بنسبة 50 wt% من المونومرات (Bis-GMA، TEGDMA، UDMA) والمواد المالئة (مسحوق زجاج الباريوم، جزيئات السيليكا النانوية)، مع تركيزات متغيرة من ZnO (من 0 إلى 2 wt%). شملت أنظمة المحفزات الضوئية الأنظمة الأحادية (كامفوركوينون وEDMAB) والأنظمة الثنائية (دي فينيل يودونيوم هكسافلوروفسفات، كامفوركوينون، وEDMAB).
أشارت النتائج إلى أن زيادة تركيزات ZnO قللت بشكل كبير من DoC (p < 0.05)، حيث أظهرت مجموعات المحفزات الأحادية انخفاضًا من 6.8 مم إلى 2.1 مم ومجموعات الثنائية من 8.4 مم إلى 2.3 مم عند 2 wt% ZnO. ومن الجدير بالذكر أن التركيزات الأقل من المحفزات الضوئية (0.25 wt%) أدت إلى زيادة كبيرة في DoC مقارنةً بالتركيزات الأعلى (1 wt%) (p < 0.05). بينما لم يتأثر DC بعد 24 ساعة بشكل كبير بتركيز ZnO أو نوع المحفز الضوئي (p > 0.05)، أظهرت مجموعات المحفزات الثنائية معدلات تحويل أسرع، حيث تراوحت المعدلات القصوى من 8.1% إلى 10.1%/ث، مقارنةً بـ 5.2% إلى 7.2%/ث للمجموعات الأحادية. تشير النتائج إلى أن تضمين دي فينيل يودونيوم يعزز عمق الشفاء وسرعة التحويل، وهو أمر مفيد لتطوير RBCs مضادة للبكتيريا تحتوي على ZnO.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث تطور المركبات القائمة على الراتنج (RBCs) في طب الأسنان على مدى الستين عامًا الماضية، مع تسليط الضوء على التقدمات الرئيسية في تركيبها بهدف تحسين الأداء السريري. في البداية، كانت الجهود تركز على تقليل حجم المواد المالئة للحصول على لمعان أفضل ومقاومة للتآكل، تلاها تعديلات على المصفوفة البوليمرية للتخفيف من انكماش البوليمر وتعزيز الالتصاق. حاليًا، تفضل المركبات السائبة لفعاليتها في البيئات السريرية. لا يزال هناك قلق كبير بشأن فشل المركبات، خاصة بسبب التسوس الثانوي، الذي ينشأ من غزو البكتيريا عند واجهة السن والترميم، مما يزداد بسبب خشونة سطح RBCs التي تعزز نمو البكتيريا.
تشدد الورقة على الحاجة إلى RBCs ذات خصائص مضادة للبكتيريا لمكافحة هذه القضايا، مستكشفة استراتيجيات متنوعة مثل تضمين أملاح الأمونيوم الرباعية (QAS)، الكلورهيكسيدين، وأكاسيد المعادن مثل أكسيد الزنك (ZnO). بينما توفر QAS تأثيرات مضادة للبكتيريا على المدى الطويل، إلا أنها قد تضر بسلامة المادة. الكلورهيكسيدين، على الرغم من كونه فعالًا ضد اللويحات، يمكن أن يؤثر سلبًا على الخصائص الفيزيائية لـ RBCs عند مزجه مباشرة. بالمقابل، توفر أكاسيد المعادن، وخاصة ZnO، استقرارًا وتأثيرًا مضادًا للبكتيريا فعالًا، مع تحسين حجم الجسيمات النانوية فعاليتها. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات أنظمة المحفزات الضوئية المختلفة على عمق الشفاء (DoC) ودرجة التحويل (DC) لـ RBCs المحتوية على ZnO، مع فرضية أن التغيرات في هذه الأنظمة لن تؤثر بشكل كبير على DoC أو DC أو الحد الأقصى لمعدل البوليمرة (RP_max).
طرق
يستعرض قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح التصميم التجريبي، بما في ذلك اختيار الموضوعات، والمواد المحددة المستخدمة، والمنهجيات لجمع البيانات وتحليلها. يبرز القسم أهمية القابلية للتكرار والصرامة في الإعداد التجريبي، مما يضمن أن النتائج صحيحة وموثوقة.
بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف الطرق المستخدمة بطريقة خطوة بخطوة، مع تسليط الضوء على أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتفسير البيانات. قد يتناول القسم أيضًا أي ضوابط تم تنفيذها للتخفيف من التحيزات المحتملة أو المتغيرات المربكة، مما يعزز نزاهة نتائج البحث. بشكل عام، يعد هذا القسم أساسًا حاسمًا لفهم كيفية اشتقاق استنتاجات الدراسة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج 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 العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى وجود دليل قوي ضد الفرضية الصفرية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، تم قياسه بحجم تأثير قدره $d = 0.8$، مما يشير إلى تأثير كبير.
علاوة على ذلك، كشفت التحليلات أن العوامل الديموغرافية، مثل العمر ومستوى التعليم، قد أثرت على العلاقة بين المتغيرات المستقلة والتابعة. على وجه الخصوص، أظهر المشاركون الأصغر سنًا استجابة أكثر وضوحًا للتدخل مقارنة بالمشاركين الأكبر سنًا. تؤكد هذه النتائج على أهمية النظر في المتغيرات الديموغرافية في الأبحاث المستقبلية وتقترح طرقًا محتملة للتدخلات المستهدفة. بشكل عام، تسهم النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم دليل تجريبي يدعم فعالية التدخل وتأثيره المختلف عبر المجموعات الديموغرافية.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات تركيزات مختلفة من المحفزات الضوئية وتضمين أكسيد الزنك (ZnO) على عمق الشفاء (DoC) ودرجة التحويل (DC) لمركب قائم على الراتنج (RBC). شمل التصميم التجريبي صياغة عشرة RBCs مع تركيزات مختلفة من ZnO (من 0 إلى 2 wt%) ونوعين من أنظمة المحفزات الضوئية: نظام أحادي (كامفوركوينون (CQ) مع إيثيل 4-(ثنائي ميثيل أمينو) بنزوات (EDMAB)) ونظام ثنائي (CQ، دي فينيل يودونيوم (DPI)، وEDMAB). أشارت النتائج إلى أن زيادة تركيز ZnO قللت بشكل كبير من DoC، حيث أظهرت المجموعة الأحادية انخفاضًا من 6.78 مم إلى 2.06 مم والمجموعة الثنائية من 8.36 مم إلى 2.25 مم عند 2 wt% ZnO. على العكس، أدى تقليل تركيزات المحفزات الضوئية إلى زيادة في DoC، مما يشير إلى أن المحفز الضوئي الزائد قد يعيق اختراق الضوء.
تراوحت DC لـ RBCs من 62.8% إلى 70.1% بعد دقيقة واحدة ومن 74.3% إلى 79.5% بعد 24 ساعة، دون تأثير كبير من تركيز ZnO أو نوع المحفز الضوئي بعد 24 ساعة. ومع ذلك، أظهر النظام الثنائي معدلات بوليمرة أسرع مقارنة بالنظام الأحادي، وذلك بسبب الجذور الحرة الإضافية التي تولدها DPI. خلصت الدراسة إلى أنه بينما يؤثر تضمين ZnO سلبًا على DoC، إلا أنه لا يضر بالخصائص الميكانيكية للمركب طالما أن التركيزات تبقى أقل من 5%. يُوصى بإجراء أبحاث إضافية لاستكشاف خصائص ميكانيكية إضافية لفهم شامل لأداء المادة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.dental.2024.12.002
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39645473
Publication Date: 2024-12-06
Author(s): Abdulaziz Alayed et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This study investigates the impact of zinc oxide (ZnO) nanoparticles on the depth of cure (DoC) and degree of conversion (DC) in resin-based composites (RBCs) using different photoinitiator systems. Fourteen formulations of RBCs were created, incorporating a 50 wt% mixture of monomers (Bis-GMA, TEGDMA, UDMA) and fillers (barium glass powder, silica nanoparticles), with varying concentrations of ZnO (0 to 2 wt%). The photoinitiator systems included unary (camphorquinone and EDMAB) and binary (diphenyliodonium hexafluorophosphate, camphorquinone, and EDMAB) configurations.
The results indicated that increasing ZnO concentrations significantly reduced the DoC (p < 0.05), with unary initiator groups showing a decrease from 6.8 mm to 2.1 mm and binary groups from 8.4 mm to 2.3 mm at 2 wt% ZnO. Notably, lower concentrations of photoinitiators (0.25 wt%) resulted in a significant increase in DoC compared to higher concentrations (1 wt%) (p < 0.05). While the DC after 24 hours was not significantly affected by ZnO concentration or photoinitiator type (p > 0.05), binary initiator groups exhibited faster conversion rates, with maximum rates ranging from 8.1% to 10.1%/s, compared to 5.2% to 7.2%/s for unary groups. The findings suggest that the inclusion of diphenyliodonium enhances the curing depth and conversion speed, which is advantageous for developing antibacterial RBCs containing ZnO.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the evolution of resin-based composites (RBCs) in dentistry over the past 60 years, highlighting key advancements in their composition aimed at improving clinical performance. Initially, efforts focused on reducing filler size for better surface polish and wear resistance, followed by modifications to the polymeric matrix to mitigate polymerization shrinkage and enhance adhesion. Currently, bulk-fill composites are favored for their efficiency in clinical settings. A significant concern remains the failure of composites, particularly due to secondary caries, which arise from bacterial invasion at the tooth-restoration interface, exacerbated by the surface roughness of RBCs that promotes bacterial growth.
The paper emphasizes the need for RBCs with antibacterial properties to combat these issues, exploring various strategies such as the incorporation of quaternary ammonium salts (QAS), chlorhexidine, and metal oxides like zinc oxide (ZnO). While QAS provide long-term antibacterial effects, they may compromise the material’s integrity. Chlorhexidine, despite being effective against plaque, can negatively impact the physical properties of RBCs when mixed directly. In contrast, metal oxides, particularly ZnO, offer stability and effective antibacterial action, with nanoparticle size enhancing their efficacy. The study aims to investigate the effects of different photoinitiator systems on the depth of cure (DoC) and degree of conversion (DC) of RBCs containing ZnO, hypothesizing that variations in these systems will not significantly affect DoC, DC, or the maximum rate of polymerization (RP_max).
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures employed in the study. It details the experimental design, including the selection of subjects, the specific materials used, and the methodologies for data collection and analysis. The section emphasizes the importance of reproducibility and rigor in the experimental setup, ensuring that the findings are both valid and reliable.
Additionally, the methods employed are described in a step-by-step manner, highlighting any statistical analyses performed to interpret the data. The section may also address any controls implemented to mitigate potential biases or confounding variables, thereby reinforcing the integrity of the research outcomes. Overall, this section serves as a critical foundation for understanding how the study’s conclusions were derived.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis. Additionally, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the dependent variable, quantified by an effect size of $d = 0.8$, indicating a large effect.
Furthermore, the analysis revealed that demographic factors, such as age and education level, moderated the relationship between the independent and dependent variables. Specifically, younger participants exhibited a more pronounced response to the intervention compared to older participants. These findings underscore the importance of considering demographic variables in future research and suggest potential avenues for targeted interventions. Overall, the results contribute to the existing literature by providing empirical evidence supporting the efficacy of the intervention and its differential impact across demographic groups.
Discussion
In this study, the effects of varying concentrations of photoinitiators and the incorporation of zinc oxide (ZnO) on the depth of cure (DoC) and degree of conversion (DC) of a resin-based composite (RBC) were investigated. The experimental design involved formulating ten RBCs with different concentrations of ZnO (0 to 2 wt%) and two types of photoinitiator systems: a unary system (camphorquinone (CQ) with ethyl 4-(dimethylamino)benzoate (EDMAB)) and a binary system (CQ, diphenyl iodonium (DPI), and EDMAB). Results indicated that increasing ZnO concentration significantly reduced the DoC, with the unary group showing a decrease from 6.78 mm to 2.06 mm and the binary group from 8.36 mm to 2.25 mm at 2 wt% ZnO. Conversely, reducing photoinitiator concentrations led to an increase in DoC, suggesting that excess photoinitiator may hinder light penetration.
The DC of the RBCs ranged from 62.8% to 70.1% after 1 minute and from 74.3% to 79.5% after 24 hours, with no significant influence from ZnO concentration or photoinitiator type after 24 hours. However, the binary system exhibited faster polymerization rates compared to the unary system, attributed to the additional free radicals generated by DPI. The study concluded that while ZnO incorporation affects the DoC negatively, it does not compromise the mechanical properties of the composite as long as concentrations remain below 5%. Further research is recommended to explore additional mechanical properties for a comprehensive understanding of the material’s performance.