Stomatologic materials biotesting in vitro

Cover Page

Abstract

Aim. To clarify the specific influence of an adhesive system («Single Bond Universal») on contents, physical and chemical parameters of oral liquid to confirm its safety for use in common dental practice. Methods. A series of in vitro experiments of 5 and 20 seconds of 3 ml oral liquid photopolymerization of 23 dentally and generally healthy subjects aged 18-25 years were performed. Salivary acidity (pH), redox potential, structure, absorption specters, membrane toxicity parameters were assessed. Results. An adhesive system shifted the pH to 6.02±0.21, changed the balance of oxidized and reduced substances with redox potential shift without influencing on salivary structuring. «Filtek Ultimate» and «Filtek Bulk Fill» nanocomposites did not altered the acid-base balance, pH was stable and within the control ranges, redox potential was significantly reduced, mainly by «Filtek Ultimate» (3.6 times lower compared to control parameters), it has also increased the oral liquid structuring by 22,7%. Adhesive and nanocomposites had different effect on the contents of nucleated cells materials (nucleotides, nucleosides, purine catabolites) in oral fluid, decreasing the contents of thymine, cytosine nucleotides and their derivatives, confirmed by absorption characteristics of oral fluid after the incubation. It was found that «Single Bond Universal» adhesive system, «Filtek Ultimate» and «Filtek Bulk Fill» nanocomposites also change the physical and chemical parameters of oral liquid and have a membrane-toxic effect on red blood cells. Conclusion. Biotesting of specified stomatologic materials showed that they are not completely bioinert.

Full Text

Интенсивное развитие терапевтической и (рН) и окислительно-восстановительного поортопедической стоматологии органично связа-тенциала (мВ) проводили на рН-метре MP 220 но с разработкой и применением стоматологи-фирмы «Mettler Toledo» (Швейцария). Структуческих материалов, обладающих комплексом рированность ротовой жидкости оценивали по улучшенных и новых свойств. Полимеры, спла-её оптической плотности фотоэлектроколоривы металлов, новые нанополимеры и наноком-метрическим методом [6] на спектрофотометре позитные материалы для заполнения корневых СФ-26 при длине волны 425 нм. Оценку мембраканалов, пломбирования дефектов при кариесе, нотоксичности осуществляли путем 30-минутфиссурах широко используют в реставрационной ной инкубации адгезивной системы и пломбистоматологии, и область их применения с каж-ровочных материалов с эритроцитами в составе дым годом расширяется [4, 7, 10]. В связи с этим 1,0 мл крови с этилендиаминтетрауксусной кисвнимание специалистов привлекает проблема лотой. Приготовленный и окрашенный по мебиосовместимости, возможного отрицательного тоду Лейшмана мазок изучали при увеличении воздействия стоматологических материалов на 1500 с помощью светового микроскопа «Zeiss». ткани и органы полости рта, организм в целом Статистическая обработка полученных результа[1, 2, 8]. тов проведена с использованием компьютерных Целью настоящего исследования было выяс-программ MS Office 2007 и SPSS 11,5. Абсорбнение специфики влияния адгезивной системы ционные спектры определяли на спектрометре «Single Bond Universal» и нанокомпозитов «Filtek «Lambda 20» («Perkin Elmer», Швейцария) после Ultimate» и «Filtek Bulk Fill» на состав и физико-30-минутной инкубации 3 мл ротовой жидкости химические параметры ротовой жидкости для с 25 мг светополимеризованных исследуемых обоснования их безопасности для пациентов при стоматологических материалов. Отбирали 2 мл использовании в стоматологической практике. образца, помещали в спектрофотометрическую Для оценки биологической инертности адге-кювету и оценивали абсорбционный спектр в зива и композитов нами были поставлены серии диапазоне длин волн 190-500 нм с интервалом экспериментов in vitro, которые заключались в 1 нм. Для выявления длин волн, при которых инкубации 25 мг стоматологических препаратов регистрируются максимумы и минимумы абпосле светополимеризации в течение 5 и 20 с с сорбции, была использована кластеризация ме3 мл ротовой жидкости 23 стоматологически и тодом К-средних [9], выполненная с помощью соматически здоровых людей 18-25 лет. Ротовую программ SPSS Statistics 20 и MatLAB 6.0. жидкость для исследования в мерные пробирки Исследуемый адгезив - самопротравливаюв количестве 5 мл получали естественным путём щая система, обладающая меньшим повреждабез стимуляции через полчаса после полоскания ющим действием, чем системы тотального прополости рта кипячёной водой в утренние часы травливания. Закисление среды, вызываемое натощак. Определение водородного показателя адгезивом в условиях in vitro, является прогно Таблица 1 Влияние стоматологических материалов на физико-химические показатели и структурированность ротовой жидкости Показатель Контроль «Single Bond Universal» «Filtek Ultimate» «Filtek Bulk Fill» рН 7,03±0,18 6,02±0,21* 7,46±0,23 7,32±0,20 Окислительно-восстановительный потенциал, мВ -12,84±5,4 49,53±7,3*** -46,38±9,25*** -34,17±8,1*** Структурированность, единицы оптической плотности 0,631±0,027 0,601±0,030 0,774±0,041** 0,657±0,034 Примечание: *р <0,05; **р <0,01; ***р <0,001 по сравнению с контролем. зируемым эффектом, так как в составе «Single Bond Universal» содержатся кислотные мономеры (метакриловый мономер-фосфат метакрилоксилексина), модифицирующие смазанный слой в гибридный и проникающие вместе со смолой вглубь перитубулярного дентина (табл. 1). Учитывая определённую изолированность адгезивного покрытия композитом от полости рта, вероятность агрессивного влияния на её компоненты незначительна. Однако контакт с дентином и через систему микротрубочек с пульпой зуба может быть дестабилизирующим фактором для периапикальных тканей. Сдвиг рН в кислую сторону - пусковой фактор активации тканевых гидролаз, в том числе металлопротеиназ, осуществляющих фрагментацию компонентов внеклеточного матрикса, разрушение протеогликанов, а также коллагена. Оценка влияния на рН ротовой жидкости стоматологических композитов «Filtek Ultimate» и «Filtek Bulk Fill» показала, что этот интегральный параметр ротовой жидкости под влиянием пломб остаётся в зоне нейтральных значений, что положительно характеризует свойства этих материалов (см. табл. 1). Баланс окислителей и восстановителей в ротовой жидкости определяется веществами различной молекулярной массы, функции и структуры. Окислительно-восстановительный потенциал у клинически здоровых обследованных является величиной отрицательной, что свидетельствует о преобладании восстановителей в среде. Инкубация с «Single Bond Universal» вызывала резкие изменения соотношения восстановленности и окисленности соединений ротовой жидкости, тем самым меняя её состав и свойства (см. табл. 1). Установлено, что самые выраженные изменения происходят под влиянием «Filtak Ultimate» - значение окислительно-восстановительного потенциала снижается в 3,6 раза (р <0,001), чуть менее выраженные изменения зарегистрированы под действием «Filtak BulkFill» - на 166,1% (р <0,001). Это свидетельствует о том, что наличие пломбы в области эмали зубов, находящихся в контакте с веществами ротовой жидкости, перезаряжает биомолекулы последней, что оказывает прямое влияние на ход ферментативных и неферментативных процессов, состояние тканей и органов полости рта. Можно предположить, что наличие множественных пломб в полости рта вызывает такие изменения состава ротовой жидкости, которые не безразличны для слизистой оболочки не только полости рта, но и других отделов пищеварительного тракта. Использование теста, характеризующего структурированность ротовой жидкости и характер влияния на этот показатель исследуемых материалов, выявило следующие закономерности (см. табл. 1). Под воздействием «Filtak Ultimate» структурированность увеличивается на 22,7% (р <0,01). Другие материалы оказывают не столь существенное влияние на данный показатель. Для оценки биологической инертности оцениваемых стоматологических адгезивов и композитов мы изучали характер абсорбционных спектров компонентов состава ротовой жидкости до и после её инкубации с этими материалами. Для нативной ротовой жидкости наиболее характерны максимальные показатели абсорбции компонентов при 197, 207, 224, 240, 257, 271, 282, 290 и 310 нм, а минимальные - при 199, 209, 222, 237, 252, 264, 280, 290 и 307 нм. После инкубации ротовой жидкости с «Single Bond Universal» максимальные показатели абсорбции компонентов ротовой жидкости определялись при 197, 211, 224, 240, 257, 275, 290 и 310 нм, а минимальные - при 199, 209, 226, 243, 260, 276 и 309 нм. В настоящее время известно, что при длине волны 282 нм идентифицируются мононуклеотиды, производные цитозина, аминокислота триптофан, ортоновая кислота, продукт, из которого синтезируются пиримидиновые нуклеотиды [5]. По нашим данным, в опытном образце они отсутствуют. Появляется максимум абсорбции, соответствующий диметилксантину, продукту катаболизма пуриновых азотистых оснований. В контрольном образце присутствует тимин, а в опытном этот максимум абсорбции не определяется. После инкубации с адгезивной системой из ротовой жидкости исчезает тимин. Сравнивая максимумы абсорбции в контроле и опыте, следует отметить, что под влиянием адгезивной системы возрастает уровень нуклеозида мочевой кислоты и её предшественников - дезоксигуаниловой кислоты и других производных гуанина. Следовательно, анализируя характер максимумов абсорбции в контрольных и опытных образцах, следует отметить, что адгезивная система вызывает при 30-минутном контакте с ротовой жидкостью нарушение баланса азотистых оснований пуринового и пиримидинового ряда и их производных: исчезают пиримидины, появляются и возрастают пурины и продукты их окислительной деградации. Очевидно, компоненты адгезивной системы оказывают действие на ядросодержащие клетки ротовой жидкости (лейкоциты, слущенный эпителий, микроорганизмы), обусловливая поступление ядерного материала в окружающую среду, о чём свидетельствует накопление дезоксипроизводных, мононуклеотидов, нуклеозидов. Исчезновение тимина и его производных, возможно, связано с взаимодействием со смолами, метакрилатные мономеры которых проявляют свойства карбоновых кислот. После инкубации ротовой жидкости с «Filtek Ultimate» выявлены характерные максимальные показатели абсорбции компонентов ротовой жидкости при 197, 211, 224, 240, 257, 271, 282, 290 и 310 нм, а минимальные - при 199, 209, 222, 237, 253, 264, 276, 280, 293 и 307 нм. Повидимому, «Filtek Ultimate» в условиях in vitro незначительно изменяет абсорбционные характеристики ротовой жидкости. Количество максимумов абсорбции, за исключением двух при длине волны 207 и 211 нм, соответствует данным контрольного образца. Установлено, что в диапазоне этих длин волн абсорбцией проявляют себя тимин, цитидин и цитозин, то есть азотистые основания нуклеотид-пиримидинового ряда. Причём, по полученным данным, тимин исчезает, а цитизин и его нуклеотид появляются. Отмечаются сдвиги в высоте пиков, то есть в количестве соответствующих веществ. Выявлено увеличение абсорбционных максимумов для рибозида мочевой кислоты, исходных и промежуточных продуктов синтеза пиримидиновых Таблица 2 Характерные абсорбционные характеристики компонентов ротовой жидкости клинически здоровых людей до (контроль) и после инкубации со стоматологическими адгезивом и композитами (опыт) Длина волны , нм Контроль «Single Bond Universal» «Filtek Ultimate» «Filtek Bulk Fill» Максимальные показатели абсорбции, единицы оптической плотности 330 - 3,036 - - 310 2,697 2,811 2,831 2,683 290 1,400 1,863** 1,984** 1,678 282 1,283 - 2,099** - 271 0,959 - 1,231* - 275 - 1,171 - 1,274 262 - - - 1,354 257 1,350 1,509 1,976** - 250 - - - 1,393 240 1,179 1,141 1,819** 1,033 224 1,055 1,189 1,568** 1,276* 207 0,831 - - 0,986 211 - 1,031 1,997 - 197 1,519 1,931* 3,042*** 2,465** Минимальные показатели абсорбции, единицы оптической плотности 329 - 2,819 - - 309 - 2,647 - - 307 2,338 - 2,411 2,214 293 0,603 - 0,839* 0,667 280 0,454 - 0,633* 0,453 376 - 0,498 - - 264 0,465 - 0,670** 0,516 260 - 0,467 - - 253 0,567 - 0,715* 0,485 243 - 0,499 - - 237 0,547 - 0,675* 0,417* 226 - 0,443 - - 222 0,523 - 0,626* 0,494 209 0,594 0,380** 0,598 0,417 199 0,546 0,807** 0,804** 0,581 Примечание: количеством звёздочек (*) обозначена степень выраженности отклонения показателя абсорбции от значений в контроле. нуклеотидов, дезоксигуаниловой кислоты и производных гуанина. Анализ спектральных характеристик свидетельствует о том, что данный пломбировочный материал обладает менее выраженным деструктивным действием на клетки и субклеточные органеллы клеток, содержащихся в ротовой жидкости. После инкубации ротовой жидкости с «Filtek Bulk Fill» максимальные показатели абсорбции компонентов ротовой жидкости отмечены при 197, 207, 224, 240, 250, 262, 275, 290 и 310 нм, а минимальные - при 199, 209, 222, 237, 253, 264, 280, 293 и 307 нм. Анализ спектрограмм показал, исчезновение максимумов при длинах волны 282, 271 и 257 нм, которым соответствуют дезоксигуаниловая кислота, нуклеотид, характерный для дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), цитидинтрифосфат, цитидиндифосфат и оротовая кислота. Наряду с этим появляются максимумы абсорбции, не характерные для контрольных образцов, при длинах волн 275, 262 и 250 нм, чему соответствует содержание диметилксантина, дезоксиадениловой кислоты и дезоксиаденозина, инозина и ксантозина, мононуклеотидов, содержащихся в ДНК, и продуктов их обмена. Кроме того, изучаемый пломбировочный материал вызывает повышение содержания рибозида мочевой кислоты, продукта распада адениловых и гуаниловых нуклеотидов. Сопоставления абсорбционных характеристик «Single Bond Universal», «Filtek Ultimate» и «Filtek Bulk Fill» (табл. 2) показало, что они, очевидно, обладают мембраноповреждающим действием различной степени выраженности для каждого из нанокомпозитов и адгезивной системы. Они могут вызывать разрушение вплоть до ядерных структур лейкоцитов, слущенного эпителия, микроорганизмов, то есть ядросодержащих клеток, что ведёт к изменению нуклеотидного и нуклеозидного фонда ротовой жидкости. В то же время такой механизм действия может обусловливать определённый антимикробный эффект исследуемых стоматологических материалов. Не исключено взаимодействие полимеров метакрита с пиримидиновыми азотистыми основаниями, что приводит к их исчезновению из ротовой жидкости. Можно предположить, что вызываемые пломбировочным материалом изменения не имеют витального значения, поскольку полость рта и её органы в силу расположения и выполняемых функций сталкиваются с множеством чужеродных соединений, полярными температурами, что небезразлично для клеточного представительства и соединений, входящих в состав ротовой жидкости. В проведённой серии модельных экспериментов по оценке возможной мембранотоксичности оцениваемых стоматологических материалов в качестве объекта исследования были выбраны эритроциты. Эти клетки привлекают всё большее внимание в связи с тем, что обнаружена высокая биологическая активность их мембраны, способной адсорбировать, транспортировать, а в некоторых случаях и метаболизировать гормоны, нейромедиаторы, иммунологически активные вещества и другие соединения [3]. Анализ полученных мазков показал, что все три композитные системы обладают мембранотропным действием. В соответствии с полученными результатами «Single Bond Universal» вызывал изменение мембраны эритроцитов, при котором 12% (р <0,01) клеток из дискоцитов превращались в эхиноциты с многочисленными выступами на поверхности мембраны. «Filtek Ultimte» обусловливал трансформацию 1% эритроцитов в эхиноциты, а «Filtek Bulk Fill» - 3%. Следовательно, изучаемые стоматологические материалы в разной степени обладают мембраноповреждающим действием. Подкреплением тому является и тот факт, что эхиноцитоз рассматривают как маркёр при эндои экзотоксикациях. В зависимости от количества пломб они создают большую или меньшую опасность для слизистой оболочки ротовой полости, а учитывая её обильную васкуляризацию, и для клеточного состава крови. Нерезко выраженное повреждающее действие «Filtek Ultimate» и «Filtek Bulk Fill» свидетельствует о достаточной совместимости с тканями и органами ротовой полости при наличии определённого токсического потенциала. ВЫВОДЫ Установлено, что адгезивная система «Single Bond Universal», нанокомпозиты «Filtek Ultimate» и «Filtek Bulk Fill» в условиях in vitro изменяют состав ротовой жидкости и её физикохимические параметры. Установлена способность адгезивной системы и пломбировочных материалов оказывать мембраноповреждающее действие на эритроциты с трансформацией их в эхиноциты. «Single Bond Universal» обусловливает образование 12% (р <0,01) эхиноцитов, пломбировочные нанокомпозиты в значительно меньшей степени повреждают мембраны и нарушают обмен эритроцитов - в 1-3% случаев. Полученные данные свидетельствуют об относительной инертности исследуемых стоматологических материалов, вызывающих нарушение интегральных физико-химических параметров, оказывающих повреждающее действие на биологические мембраны.
×

About the authors

E M Gilmiyarov

Samara State Medical University, Samara, Russia

K I Kolesova

Samara State Medical University, Samara, Russia

B M Radomskaya

Samara State Medical University, Samara, Russia

A V Babichev

Samara State Medical University, Samara, Russia

Email: bio-sam@yandex.ru

References

  1. Бабахин А.А., Воложин А.И., Дубова Л.В. и др. Гистамин-высвобождающая активность стоматологических материалов как показатель их биосовместимости // Стоматология. - 2008. - №1. - С. 8-17.
  2. Воложин А.И., Бабахин А.А. Иммуномодулирующая активность стоматологических материалов // Стоматология. - 2006. - №1. - С. 18-20.
  3. Добронравов А.В., Новицкая А.В., Вознесенский Н.К. Метаболические аспекты начальных этапов разрушения эритроцитов при гемолитической болезни новорождённых // Вопр. охраны мат. и детства. - 1975. - №6. - С. 30-36.
  4. Дубова Л.В., Воложин А.И., Бабахин А.А. Биосовместимость стоматологических материалов, оценка безопасности по способности к гистаминолиберации // Стоматология. - 2006. - № 4. - С. 4-8.
  5. Каприщенко А.И. Медицинские лабораторные технологии и диагностика - СПб.: Интермедика, 1999. - 656 с.
  6. Леонтьев В.К., Галиулина М.В., Ганзина И.В. и др. Структурные свойства слюны при моделировании кариесогенной ситуации // Стоматология. - 1996. - №2. - С. 9-11.
  7. Семикозов О.В. Клинический взгляд на самопротравливающие адгезивы // Проблемы стоматол. - 2010. - №4. - С. 12-16.
  8. Файзуллаева Н.Н., Винниченко Ю.А. Исследование биосовместимости адгезивных систем для использования их при непрямом и прямом способах покрытия пульпы зуба // Стоматология. - 2008. - №4. - С. 4-6.
  9. Gorban A.N., Zinovyev A.Y. Principal graphs and manifolds - handbook of research on machine learning applications and trends: algorithms, methods, and techniques / Eds. E.S. Olivas et al. - USA, Hershey: IGI Global, 2009. - P. 28-59.
  10. Rocha R., Spares F.Z., Rodriques C.R. et al. Influence of aging treatments on microtensile bond strength of adhesive systems to primary dentin // J. Dent. Child. (Chic). - 2007. - Vol. 74,N 2. - P. 109-112.

Statistics

Views

Abstract: 287

PDF (Russian): 202

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX


© 2013 Gilmiyarov E.M., Kolesova K.I., Radomskaya B.M., Babichev A.V.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies