DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05489-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39827118
تاريخ النشر: 2025-01-18
المؤلف: Phatpicha Lertwisitphon وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في تطوير مواد حشو الأسنان القائمة على الراتنج التي تطلق الأيونات وتتميز بخصائص مضادة للبكتيريا، مع دمج تركيزات متفاوتة من فوسفات الكالسيوم الأحادي المائي (MCPM)، والزجاج النشط حيوياً (BAG)، والبوليليسين (PLS). تم إنشاء خمس تركيبات، حيث أظهرت F1 (M6B6P6) أعلى درجة من تحويل المونومر (DC) بنسبة 66 ± 4%، متجاوزة بشكل كبير المنتج التجاري ClinproXT (CP) بنسبة 54 ± 2% (p < 0.001). كانت الخصائص الميكانيكية قابلة للمقارنة، حيث أظهرت F3 قوة انحناء ثنائية المحاور قدرها 131 ± 47 ميغاباسكال، مشابهة لـ CP التي كانت 140 ± 58 ميغاباسكال (p = 0.992). ومن الجدير بالذكر أن الحشوات التجريبية أظهرت صلابة سطحية ميكروية أعلى وحافظت على نسبة عالية من حيوية الخلايا (>90%) مقارنة بـ CP.
أطلقت المواد التجريبية مستويات أعلى من الكالسيوم والفوسفور مقارنة بـ CP وأظهرت اتجاهًا محتملاً في تقليل تشكيل الأغشية الحيوية لبكتيريا Streptococcus mutans. تشير النتائج إلى أن التركيبات، وخاصة F1، تمتلك خصائص فيزيائية وميكانيكية كافية، وتوافق خلوي جيد، وإمكانات مضادة للبكتيريا معززة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق لتطبيقات سريرية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على العبء العالمي الكبير الناتج عن تسوس الأسنان غير المعالج، والذي يُعتبر أكثر الأمراض غير المعدية انتشارًا، ويؤثر على مليارات الأشخاص ويتسبب في تكاليف اقتصادية كبيرة. في عام 2019، كان هناك حوالي 3.09 مليار حالة من تسوس الأسنان في الأسنان الدائمة و1.15 مليار في الأسنان اللبنية، مع تقدير التكاليف السنوية المتعلقة بأمراض الأسنان بحوالي 544 مليار دولار. تؤكد الورقة على فعالية حشوات الأسنان القائمة على الراتنج كإجراء وقائي، مشيرة إلى انخفاض بنسبة 44% في خطر التسوس بين الأطفال في المدارس على مدى ثلاث سنوات. ومع ذلك، فإنها تتناول أيضًا قيود هذه الحشوات، بما في ذلك معدل الفشل الذي يتراوح بين 5-10% سنويًا، خاصة في ظل ظروف عدم كفاية التحكم في الرطوبة، مما يمكن أن يؤدي إلى تسرب ميكروبي بكتيري وتسوس ثانوي.
لزيادة فعالية الحشوات القائمة على الراتنج، تستكشف الدراسة دمج مواد مالئة تطلق الأيونات مثل الزجاج النشط حيوياً (BAG) وفوسفات الكالسيوم الأحادي المائي (MCPM)، بالإضافة إلى العامل المضاد للبكتيريا إبسيلون-بوليل-ليسيني (PLS). من المتوقع أن تحسن هذه الإضافات الخصائص النشطة حيوياً للحشوات من خلال تعزيز التمعدن، وتثبيط نمو البكتيريا، وتعزيز الالتصاق بأسطح الأسنان. تهدف الدراسة إلى تقييم خصائص الحشوة التجريبية، بما في ذلك تحويل المونومر، والقوة الميكانيكية، وإطلاق الأيونات، والسمية الخلوية، وقدرتها على تثبيط نمو Streptococcus mutans، مقارنةً بهذه المعايير مع حشوة راتنجية متاحة تجاريًا. تفترض الدراسة أن تركيزات متفاوتة من MCPM وBAG وPLS ستؤثر بشكل كبير على أداء المواد التجريبية.
الطرق
في هذه الدراسة، طور المؤلفون تركيبات حشوات الأسنان التجريبية من خلال إعداد كل من الطور السائل والطور البودري. كان الطور السائل يتكون من 60% وزناً من يوريثان ديميثاكريلات (UDMA)، و35% وزناً من ثلاثي إيثيلين غليكول ديميثاكريلات (TEG-DMA)، ونسب صغيرة من 4-ميثاكريلوكسي إيثيل تريمليتيك أنهدريد (4-META)، وكامفوركوينون (CQ)، وN,N-ثنائي ميثيل-ب-تولويدين (DMPT). تم تحريك هذا المزيج لمدة 24 ساعة عند 25 درجة مئوية حتى أصبح شفافًا. شمل الطور البودري زجاج الباريوم ألومينوسيليكات المعالج، وفوسفات الكالسيوم الأحادي المائي، والزجاج النشط حيوياً (BAG)، وإبسيلون-بوليل-ليسيني، مع تصنيع BAG عبر عملية هلامية تليها الحرق.
تم إنشاء خمس تركيبات مختلفة من حشوات الأسنان من خلال تغيير الطور البودري، مع نسبة كتلة بودرة إلى سائل تبلغ 0.7:1 لتحقيق لزوجة منخفضة. تم تعديل هذه النسبة بناءً على دراسات سابقة لتحسين الخصائص الميكانيكية مع تقليل تركيز الإضافات. تم إعداد معجون الحشوة النهائي من خلال خلط الطورين يدويًا وتحميله في حقنة أسنان للتطبيق. لأغراض التحليل المقارن، تم تضمين المنتج التجاري ClinproXT أيضًا في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المقاييس المستهدفة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن القسم تمثيلات رسومية للبيانات، توضح الاتجاهات والأنماط التي تدعم الفرضيات المطروحة في الدراسة. تسهم النتائج في تعزيز المعرفة الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية تعزز الأطر النظرية، مما يوفر رؤى لتوجهات البحث المستقبلية والتطبيقات العملية في المجال المعني.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم حشوات الراتنج التجريبية التي تحتوي على فوسفات الكالسيوم الأحادي المائي (MCPM)، والزجاج النشط حيوياً (BAG)، والبوليليسين (PLS) من حيث درجة تحويل المونومر (DC)، والخصائص الميكانيكية، والسمية الخلوية، وتثبيط الأغشية الحيوية ضد *Streptococcus mutans*. أظهرت النتائج أن المواد التجريبية أظهرت DC أعلى بشكل ملحوظ (حتى 69.4%) مقارنةً بالحشوة التجارية (54.2%)، ويعزى ذلك إلى استخدام نظام مونومر قائم على UDMA. كشفت الاختبارات الميكانيكية أن قوة الانحناء الثنائية المحاور (BFS) ومعاملها (BFM) للمواد التجريبية كانت متفوقة على المنتج التجاري، حيث أظهرت F5 أعلى BFS (221 ميغاباسكال) وBFM (2.6 غيغاباسكال). ومع ذلك، كان لزيادة تركيزات الإضافات تأثيرات ضئيلة على هذه الخصائص.
أظهرت تقييمات السمية الخلوية أن المواد التجريبية كانت لديها حيوية خلوية أعلى من الحشوة التجارية، حيث أظهرت F1 أفضل النتائج. كان إطلاق أيونات الكالسيوم والفوسفات من المواد التجريبية كبيرًا، مما قد يعزز قدراتها على إعادة التمعدن. على الرغم من ملاحظة اتجاه نحو تقليل تشكيل الأغشية الحيوية، إلا أن الفروقات لم تكن ذات دلالة إحصائية. خلصت الدراسة إلى أن الحشوات التجريبية تمتلك خصائص ميكانيكية وبيولوجية واعدة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في قابليتها السريرية، خاصة للمرضى ذوي المخاطر العالية. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على الأداء على المدى الطويل، بما في ذلك مقاومة التآكل وتأثيرات إعادة التمعدن على المينا المنزوع المعادن.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05489-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39827118
Publication Date: 2025-01-18
Author(s): Phatpicha Lertwisitphon et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This study investigated the development of ion-releasing and antibacterial resin-based dental sealants incorporating varying concentrations of monocalcium phosphate monohydrate (MCPM), bioactive glass (BAG), and polylysine (PLS). Five formulations were created, with F1 (M6B6P6) showing the highest degree of monomer conversion (DC) at 66 ± 4%, significantly surpassing the commercial product ClinproXT (CP) at 54 ± 2% (p < 0.001). The mechanical properties were comparable, with F3 exhibiting a biaxial flexural strength of 131 ± 47 MPa, similar to CP's 140 ± 58 MPa (p = 0.992). Notably, the experimental sealants demonstrated superior surface microhardness and maintained high cell viability (>90%) comparable to CP.
The experimental materials released higher levels of calcium and phosphorus compared to CP and showed a potential trend in reducing Streptococcus mutans biofilm formation. The findings suggest that the formulations, particularly F1, possess adequate physical and mechanical properties, good cytocompatibility, and enhanced antibacterial potential, warranting further investigation for clinical applications.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant global burden of untreated dental caries, which is the most prevalent non-communicable disease, affecting billions and incurring substantial economic costs. In 2019, there were approximately 3.09 billion cases of caries in permanent teeth and 1.15 billion in deciduous teeth, with annual costs related to dental diseases estimated at $544 billion. The paper emphasizes the effectiveness of resin-based dental sealants as a preventive measure, noting a 44% reduction in caries risk among school children over three years. However, it also addresses the limitations of these sealants, including a failure rate of 5-10% per year, particularly under conditions of inadequate moisture control, which can lead to bacterial microleakage and secondary caries.
To enhance the efficacy of resin-based sealants, the study explores the incorporation of ion-releasing fillers such as bioactive glass (BAG) and monocalcium phosphate monohydrate (MCPM), along with the antibacterial agent epsilon-poly-L-lysine (PLS). These additives are expected to improve the sealants’ bioactive properties by promoting mineralization, inhibiting bacterial growth, and enhancing adhesion to tooth surfaces. The research aims to evaluate the experimental sealant’s properties, including monomer conversion, mechanical strength, ion release, cytotoxicity, and its ability to inhibit the growth of Streptococcus mutans, comparing these parameters to a commercially available resin sealant. The study hypothesizes that varying concentrations of MCPM, BAG, and PLS will significantly influence the performance of the experimental materials.
Methods
In this study, the authors developed experimental dental sealant formulations by preparing both liquid and powder phases. The liquid phase consisted of 60 wt% urethane dimethacrylate (UDMA), 35 wt% triethyleneglycol dimethacrylate (TEG-DMA), and small percentages of 4-methacryloyloxyethyl trimellitic anhydride (4-META), camphorquinone (CQ), and N,N-dimethyl-p-toluidine (DMPT). This mixture was stirred for 24 hours at 25 ºC until it became clear. The powder phase included silanated bariumaluminosilicate glass, monocalcium phosphate monohydrate, bioactive glass (BAG), and Epsilon-poly-L-lysine, with the BAG synthesized via a sol-gel process followed by calcination.
Five different dental sealant formulations were created by varying the powder phase, with a powder-to-liquid mass ratio of 0.7:1 to achieve low viscosity. This ratio was adjusted based on prior studies to optimize the mechanical properties while minimizing the concentration of additives. The final sealant paste was prepared by manually mixing the phases and loading it into a dental syringe for application. For comparative analysis, the commercial product ClinproXT was also included in the study.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the targeted metrics, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the section includes graphical representations of the data, illustrating trends and patterns that support the hypotheses posited in the study. The findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical evidence that reinforces theoretical frameworks, thereby offering insights for future research directions and practical applications in the relevant field.
Discussion
In this study, experimental dental resin sealants incorporating monocalcium phosphate monohydrate (MCPM), bioactive glass (BAG), and polylysine (PLS) were evaluated for their degree of monomer conversion (DC), mechanical properties, cytotoxicity, and biofilm inhibition against *Streptococcus mutans*. The results indicated that the experimental materials exhibited significantly higher DC (up to 69.4%) compared to the commercial sealant (54.2%), attributed to the use of a UDMA-based monomer system. Mechanical testing revealed that the biaxial flexural strength (BFS) and modulus (BFM) of the experimental materials were superior to the commercial product, with F5 showing the highest BFS (221 MPa) and BFM (2.6 GPa). However, increasing concentrations of additives had minimal effects on these properties.
Cytotoxicity assessments demonstrated that the experimental materials had higher cell viability than the commercial sealant, with F1 showing the best results. The release of calcium and phosphate ions from the experimental materials was significant, potentially enhancing their remineralizing capabilities. Although a trend toward reduced biofilm formation was observed, the differences were not statistically significant. The study concluded that the experimental sealants possess promising mechanical and biological properties, warranting further investigation into their clinical applicability, particularly for high-risk patients. Future research should focus on long-term performance, including wear resistance and the remineralizing effects on demineralized enamel.