Stomatologic materials biotesting in vitro

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

Supplementary files