DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-03891-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38245737
تاريخ النشر: 2024-01-20
المؤلف: Merve Esen وآخرون
الموضوع الرئيسي: طب الأسنان الداخلي وعلاجات قنوات الجذر
نظرة عامة
تقييمت هذه الدراسة السمية الجينية، السمية الخلوية، والنشاط الحيوي لأربعة أنواع من الأسمنتات القائمة على السيليكات الكالسيومية (CSCs): Bio MTA+، MTA Cem، Biodentine، وNeoMTA. تم تقييم السمية الجينية باستخدام اختبار النواة الدقيقة (MN) على اللمفاويات البشرية من الدم المحيطي، بينما تم قياس السمية الخلوية في خلايا جذعية لب الأسنان البشرية (hDPSCs) باستخدام اختبار ملح التترازوليوم القابل للذوبان في الماء-1 (WST-1). تم تحديد النشاط الحيوي من خلال ELISA، مع التركيز على علامات الأنجيوجين والودنتوجين مثل BMP-2، FGF-2، VEGF، وALP. شملت التحليلات الإحصائية ANOVA واختبارات ما بعد hoc المختلفة، مع تحديد الأهمية عند p < .05. أشارت النتائج إلى أن تردد MN في جميع المجموعات المختبرة كان أقل بكثير من ذلك في التحكم الإيجابي (التتراكونازول)، وانخفضت قيم مؤشر انقسام النواة (NDI) مع زيادة تركيزات المواد. أظهر Bio MTA+ وNeoMTA انخفاضًا في حيوية الخلايا عبر جميع التركيزات بعد 7 أيام. من الجدير بالذكر أن جميع المواد زادت من مستويات BMP-2، FGF-2، وVEGF، حيث أظهر Biodentine وNeoMTA أعلى مستويات من BMP-2 وFGF-2، بينما كان Biodentine لديه أعلى مستويات من VEGF. علاوة على ذلك، أظهر Biodentine وNeoMTA نشاط ALP أكبر بكثير مقارنة بـ Bio MTA+ وMTA Cem. خلصت الدراسة إلى أن Bio MTA+ وMTA Cem لم تظهر آثارًا سامة جينية أو سامة خلوية وأظهرت خصائص حيوية واعدة من خلال تعزيز التعبير عن عوامل النمو الرئيسية. يُوصى بمزيد من البحث لاستكشاف النتائج السريرية فيما يتعلق بهذه النتائج في المختبر.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث مادة التجميع المعدنية الثلاثية (MTA)، وهي مادة أسنان تم تقديمها في التسعينيات، وتتميز بقدرتها على التصلب في البيئات الرطبة وخصائصها المرغوبة مثل القدرة على الإغلاق، التوافق الحيوي، والنشاط الحيوي. تم تعديل MTA للتغلب على القيود مثل أوقات التصلب الطويلة وتغير اللون، مما أدى إلى تطوير الأسمنتات القائمة على السيليكات الكالسيومية (CSCs) التي تشمل مواد مثل Biodentine™، التي تقدم مزايا مثل تحسين التعامل وتقليل تغير اللون مقارنة بـ MTA التقليدي. تم أيضًا تطوير CSCs أخرى، مثل NeoMTA®، لتعزيز الأداء من خلال دمج مواد إشعاعية بديلة.
تؤكد الورقة على أهمية التوافق الحيوي والنشاط الحيوي في مواد الأسنان، خاصة في تفاعلاتها مع خلايا لب الأسنان وخلايا الرباط اللثوي خلال العلاجات المختلفة. يُعرف النشاط الحيوي بشكل عام على أنه قدرة المادة على التفاعل مع الأنظمة البيولوجية، مما يعزز تجديد الأنسجة وإصلاحها. تهدف الدراسة إلى تقييم السمية الجينية، السمية الخلوية، والنشاط الحيوي لاثنين من CSCs الجديدة المقدمة، Bio MTA+ وMTA Cem، ومقارنة هذه الخصائص مع Biodentine وNeoMTA. تفترض الفرضية الصفرية عدم وجود اختلافات كبيرة بين المواد في هذه الخصائص، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من التحقيق في الخصائص البيولوجية لـ CSCs الأحدث.
الطرق
في هذه الدراسة، تم تقييم أربعة مواد—Bio MTA+، MTA Cem، Biodentine، وNeoMTA—لخصائصها. تضمنت التحضيرات خلط كل مادة وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة في كابينة تدفق هواء لاميني للحفاظ على ظروف معقمة. ثم تم وضع الخلطات في قوالب تيفلون معقمة مسبقًا مصنوعة خصيصًا (قطر 8 مم، سمك 2.0 مم) وسمح لها بالتصلب دون إزعاج لمدة أربع ساعات. تم إنشاء ما مجموعه خمسة عشر قرص عينة لكل مجموعة مادة. لضمان التعقيم، تم تعريض أسطح العينات لأشعة فوق بنفسجية لمدة 30 دقيقة بعد التصلب.
بعد فترة التصلب، تم غمر الأقراص في 25 مل من DMEM (Thermo Fisher Scientific) داخل أنابيب فالكون سعة 50 مل وتم حضنها عند 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. تم تصفية المستخلصات من هذه المواد باستخدام فلتر بحجم مسام 0.22 ميكرون وتم تخزينها عند -20 درجة مئوية حتى إجراء المزيد من التجارب. كانت هذه الطريقة المنهجية تهدف إلى تحضير وتحليل الخصائص البيولوجية للمواد المختبرة بشكل فعال.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على الاتجاهات البيانية الهامة، التحليلات الإحصائية، وأي علاقات ملحوظة بين المتغيرات. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بأشكال وجداول تمثل البيانات بصريًا، مما يسهل تفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم تداعيات النتائج فيما يتعلق بالفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. من الضروري ملاحظة أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ قد تشير إلى مجالات لمزيد من التحقيق. بشكل عام، يعمل هذا القسم كعنصر أساسي لفهم مساهمات البحث في مجموعة المعرفة الحالية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم السمية الجينية والسمية الخلوية لأربعة أنواع من الأسمنتات القائمة على السيليكات الكالسيومية (CSCs)—Bio MTA+، MTA Cem، Biodentine، وNeoMTA—باستخدام اللمفاويات البشرية من الدم المحيطي وخلايا جذعية لب الأسنان البشرية (hDPSCs). أشار اختبار النواة الدقيقة (MN) إلى أن جميع المواد المختبرة أظهرت ترددات MN أقل مقارنة بالتحكم الإيجابي، مما يشير إلى عدم وجود آثار سامة جينية كبيرة على اللمفاويات، باستثناء أعلى تركيزات من Biodentine وMTA Cem. أظهر مؤشر انقسام النواة (NDI) اختلافات كبيرة بين المجموعات، حيث أظهر Biodentine وMTA Cem انخفاضًا في انقسام النواة عند 10 ميكروغرام/مل.
كشفت تقييمات السمية الخلوية أنه بينما حافظت جميع المواد على حيوية الخلايا فوق 50% بعد يوم واحد، أظهرت Biodentine وMTA Cem انخفاضًا في الحيوية عند 3 أيام، على الرغم من أن حيوية Biodentine تحسنت بحلول اليوم السابع. كانت إفرازات عوامل الأنجيوجين والاوستيوجين، تحديدًا BMP-2، FGF-2، وVEGF، أعلى بكثير في جميع مجموعات CSC على مر الزمن مقارنة بالتحكم، حيث أظهر Biodentine تأثيرات أكبر. كان نشاط الفوسفاتاز القلوي (ALP)، الذي يدل على التمايز الأوستيوجيني، مرتفعًا أيضًا بشكل كبير في جميع المجموعات، وخاصة في Biodentine وNeoMTA. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن هذه CSCs متوافقة حيويًا ونشطة حيويًا، مما يدعم استخدامها في علاج لب الأسنان الحيوي دون آثار سامة جينية أو سامة خلوية كبيرة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-03891-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38245737
Publication Date: 2024-01-20
Author(s): Merve Esen et al.
Primary Topic: Endodontics and Root Canal Treatments
Overview
This study evaluated the genotoxicity, cytotoxicity, and bioactivity of four calcium silicate-based cements (CSCs): Bio MTA+, MTA Cem, Biodentine, and NeoMTA. The genotoxicity was assessed using the micronucleus (MN) assay on human peripheral blood lymphocytes, while cytotoxicity was measured in human dental pulp stem cells (hDPSCs) using the Water-Soluble Tetrazolium Salt-1 (WST-1) assay. Bioactivity was determined through ELISA, focusing on angiogenic and odontogenic markers such as BMP-2, FGF-2, VEGF, and ALP. Statistical analyses included ANOVA and various post-hoc tests, with significance set at p < .05. Results indicated that the MN frequency in all tested groups was significantly lower than that of the positive control (tetraconazole), and nuclear division index (NDI) values decreased with higher concentrations of the materials. Bio MTA+ and NeoMTA exhibited reduced cell viability across all concentrations after 7 days. Notably, all materials increased levels of BMP-2, FGF-2, and VEGF, with Biodentine and NeoMTA showing the highest levels of BMP-2 and FGF-2, while Biodentine had the highest VEGF levels. Furthermore, Biodentine and NeoMTA demonstrated significantly greater ALP activity compared to Bio MTA+ and MTA Cem. The study concluded that Bio MTA+ and MTA Cem did not exhibit genotoxic or cytotoxic effects and showed promising bioactive properties by enhancing the expression of key growth factors. Further research is recommended to explore clinical outcomes in relation to these in vitro findings.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Mineral Trioxide Aggregate (MTA), a dental material introduced in the 1990s, notable for its ability to set in moist environments and its desirable properties such as sealing ability, biocompatibility, and bioactivity. MTA has been modified to overcome limitations like prolonged setting times and discoloration, leading to the development of calcium silicate-based cements (CSCs) that include materials like Biodentine™, which offers advantages such as improved handling and reduced discoloration compared to traditional MTA. Other CSCs, such as NeoMTA®, have also been developed to enhance performance by incorporating alternative radiopacifiers.
The paper emphasizes the importance of biocompatibility and bioactivity in dental materials, particularly in their interactions with dental pulp cells and periodontal ligament cells during various treatments. Bioactivity is defined broadly as a material’s ability to engage with biological systems, promoting tissue regeneration and repair. The study aims to evaluate the genotoxicity, cytotoxicity, and bioactivity of two newly introduced CSCs, Bio MTA+ and MTA Cem, and compare these properties with those of Biodentine and NeoMTA. The null hypothesis posits no significant differences among the materials in these characteristics, highlighting the need for further investigation into the biological properties of the newer CSCs.
Methods
In this study, four materials—Bio MTA+, MTA Cem, Biodentine, and NeoMTA—were evaluated for their properties. The preparation involved mixing each material according to the manufacturer’s guidelines in a laminar flow cabin to maintain aseptic conditions. The mixtures were then placed into custom-made presterilized Teflon molds (8 mm diameter, 2.0 mm thickness) and allowed to set undisturbed for four hours. A total of fifteen sample discs were created for each material group. To ensure sterility, the surfaces of the specimens were exposed to ultraviolet light for 30 minutes post-setting.
Following the setting period, the discs were immersed in 25 ml of DMEM (Thermo Fisher Scientific) within 50 ml Falcon tubes and incubated at 37 °C for 24 hours. The extracts from these materials were subsequently filtered using a 0.22-µm pore size filter and stored at -20 °C until further experimentation. This methodological approach aimed to prepare and analyze the biological properties of the tested materials effectively.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of the study, highlighting significant data trends, statistical analyses, and any observed relationships between variables. The results are often accompanied by figures and tables that visually represent the data, allowing for easier interpretation of the findings.
Additionally, the section may discuss the implications of the results in relation to the hypotheses posed at the beginning of the study. It is crucial to note any unexpected outcomes or anomalies that could suggest areas for further investigation. Overall, this section serves as a foundational element for understanding the contributions of the research to the existing body of knowledge.
Discussion
In this study, the genotoxicity and cytotoxicity of four calcium silicate-based cements (CSCs)—Bio MTA+, MTA Cem, Biodentine, and NeoMTA—were evaluated using human peripheral blood lymphocytes and human dental pulp stem cells (hDPSCs). The micronucleus (MN) assay indicated that all tested materials exhibited lower MN frequencies compared to the positive control, suggesting no significant genotoxic effects on lymphocytes, except at the highest concentrations of Biodentine and MTA Cem. The nuclear division index (NDI) showed significant differences among groups, with Biodentine and MTA Cem demonstrating reduced nuclear division at 10 µg/ml.
Cytotoxicity assessments revealed that while all materials maintained cell viability above 50% after 1 day, Biodentine and MTA Cem showed decreased viability at 3 days, although Biodentine’s viability improved by day 7. The release of angiogenic and osteogenic factors, specifically BMP-2, FGF-2, and VEGF, was significantly higher in all CSC groups over time compared to the control, with Biodentine exhibiting the most substantial effects. Alkaline phosphatase (ALP) activity, indicative of osteogenic differentiation, was also significantly elevated in all groups, particularly in Biodentine and NeoMTA. Overall, the findings suggest that these CSCs are biocompatible and bioactive, supporting their use in vital pulp therapy without genotoxic or significant cytotoxic effects.