Διάχυση μονομερών συνθετικών υλικών μέσω οδοντίνης σε συνθήκες εξομοίωσης πολφικής πίεσης

Abstract

Dental biomaterials are not inert in the environment of the oral cavity. Some of their constituents are able to leach from the matrix of the material and cause adverse effects to the surrounding tissues and to remote body organs. From this point of view, some of the constituents of the dental biomaterials are able to penetrate through the remaining dentin, reach the pulp tissue and cause biologic responses of the pulp tissue.Aim: The aim of this in vitro study is the identification and the quantitative analysis of the compounds HEMA (2-Hydroxyethyl methacrylate), ΒΡΑ (bisphenol A), TEGDMA (Triethylene glycol dimethacrylate), UDMA (Urethane dimethacrylate) and BisGMA (Bisphenol A glycerolate dimethacrylate), in the pulp chamber of human teeth, through the remaining dentin.Materials and Methods: For the determination of the compounds HEMA, ΒΡΑ, TEGDMA, UDMA and BisGMA two suitable HPLC methods were developed. Four pilot studies were also conducted to study: i) The ability of the compounds HEMA, ΒΡΑ, TEGDMA, UDMA and BisGMA to cross through the remaining dentin. ii) The elution of the compounds HEMA, ΒΡΑ, TEGDMA, UDMA and BisGMA from two commercial composite resin cements and iii) the identification of these compounds in the pulp chamber. Methanol and Ringer’s solution were used as elution media. iv) The effect of three different treatments of the dentin disk, on the permeability of the examined compounds.Four kinds of specimens were prepared and finally, considering the information that was gathered from the pilot studies, a new in vitro model, suitable for permeability studies was developed. The new model simulates the positive pulpal pressure of natural teeth, utilizes a dentin disk of uniform thickness, resembles the clinical conditions of cementation and allows the calculation of the exact quantity of the resin cement that it is placed on each specimen. The model is also suitable for long term studies and requires no sophisticated equipment. v) The effect of time on the concentrations of the compounds that were identified through dentin was also examined. Twenty specimens were constructed and were randomly divided in two groups. The specimens were filled with Ringer’s solution and then the resin cements Multilink Automix (Ivoclar, Vivadent) and Variolink II (Ivoclar, Vivadent) were applied on group A (N=10) and group B (N=10) respectively. At 5 min, 20 min, 1 h, 2 h, 21 h, 3 d, 7 d, 10 d and 21 d time intervals, the whole eluate was retrieved and replaced with fresh Ringer’s solution. Each eluate was analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC).Results: The results from the pilot studies were: i) All the examined compounds are able to cross the remaining dentin. However the compounds HEMA, BPA and TEGDMA can cross dentin faster than UDMA and BisGMA, as they were identified in the pulp chamber eluate at the end of the 1 h time interval, after the application of a 100 mg/L driving concentration. On the other hand, UDMA and BisGMA, were identified in the pulp chamber eluate at the end of the 3 h time interval and after the serial application of 100 mg/L, 250 mg/L and 500 mg/L high concentrated solutions. ii) The composite resin cement Multilink Automix elutes HEMA, BPA, UDMA and BisGMA and the composite resin cement Variolink II elutes TEGDMA, BPA, UDMA, BisGMA, in Ringer’s solution elution media. The same compounds were also detected in methanol elution media, but several unknown compounds were also detected. iii) Through the remaining dentin, after the treatment of the specimens with Multilink Automix cement, ΗΕΜΑ and BisGMA were detected when the elution media was methanol, but when the elution media was Ringer’s solution, only HEMA was detected, in lower concentrations. After the treatment of the specimens with Variolink II cement, TEGDMA, UDMA and BisGMA were detected when the elution media was methanol, but when the elution media was Ringer’s solution TEGDMA and UDMA were detected in lower concentrations. iv)The different ways of treatment of the dentin disk didn’t alter the diffusion pattern of the permeability of the compounds through the remaining dentin. Higher concentrations of the compounds were detected when the dentin disk was treated with EDTA. v) Finally, time had a significant effect on the concentrations of the examined compounds: The higher concentrations of HEMA were detected on 21 h, 5 min, 20 min, 1 h and 3 d time intervals, the higher concentrations of TEGDMA on 3 d, 7 d and 21 h time intervals and the higher concentrations of UDMA were detected on 3 d, 7 d and 21 h time intervals. Conclusions: All the examined compounds are able to penetrate through the remaining dentin in the pulp chamber, but when commercial resin cements were applied, only some of them were detected through dentin. The concentrations of the compounds that were detected from two resin cements through a 0.85 mm dentin disk, under a pulpal pressure of 14.1 cmH2O, did not reach toxic levels for the pulp. Time had a statistical significant effect on the concentrations of HEMA, TEGDMA and UDMA compounds.

Οδοντιατρικά βιοϋλικά που εκλύουν ενώσεις σε σημαντικές συγκεντρώσεις είναι πιθανόν να προκαλέσουν βιολογικές αντιδράσεις. Ορισμένες από τις ενώσεις αυτές είναι ικανές να διέλθουν στον πολφικό θάλαμο των δοντιών, διαμέσου της οδοντίνης και να προκαλέσουν βιολογικές αντιδράσεις από τους πολφικούς ιστούς.Σκοπός: Ο σκοπός της συγκεκριμένης μελέτης είναι ο ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός των ενώσεων HEMA (2-Hydroxyethyl methacrylate), ΒΡΑ (bisphenol A), TEGDMA (Triethylene glycol dimethacrylate), UDMA (Urethane dimethacrylate) και BisGMA (Bisphenol A glycerolate dimethacrylate), στον πολφικό θάλαμο ανθρώπινων δοντιών διαμέσου της οδοντίνης σε συνθήκες in vitro.Υλικά και Μέθοδοι: Αναπτύχθηκαν δύο χρωματογραφικές μέθοδοι κατάλληλες για τον προσδιορισμό των εξεταζόμενων ενώσεων. Διεξήχθησαν τέσσερις προκαταρκτικές μελέτες στις οποίες εξετάστηκαν: i) Η ικανότητα των ενώσεων HEMA, ΒΡΑ, TEGDMA, UDMA και BisGMA να διέρχονται διαμέσου της οδοντίνης. ii) Η έκλουση των ενώσεων HEMA, ΒΡΑ, TEGDMA, UDMA και BisGMA από δύο εμπορικά σκευάσματα σύνθετων ρητινωδών κονιών και iii) η διέλευσή τους μέσω της υπολειμματικής οδοντίνης στον πολφικό θάλαμο. Ως μέσο έκλουσης χρησιμοποιήθηκε η μεθανόλη και το διάλυμα Ringer. iv) Εξετάστηκε επίσης η επίδραση που μπορεί να έχουν τρεις διαφορετικές κατεργασίες της οδοντίνης στη διέλευση των ενώσεων HEMA, ΒΡΑ, TEGDMA, UDMA και BisGMA. Για τη διεξαγωγή των παραπάνω μελετών χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα διαφορετικά είδη δοκιμίων. Συνοψίζοντας τα αποτελέσματα των προκαταρκτικών μελετών, κατασκευάστηκε ένα νέο πειραματικό, in vitro μοντέλο, κατάλληλο για μελέτες διαπερατότητας της οδοντίνης. Το μοντέλο αυτό εξομοιώνει την πολφική πίεση, χρησιμοποιεί συγκεκριμένο πάχος δίσκου οδοντίνης, παρομοιάζει αδρά τις συνθήκες συγκόλλησης με αυτές που επικρατούν στη στοματική κοιλότητα με τη χρήση σταθερής δύναμης 25 Ν, και δίνει τη δυνατότητα υπολογισμού της ποσότητας της κονίας που τοποθετείται στο κάθε δοκίμιο. v) Η κυρίως μελέτη αφορούσε τον ποσοτικό προσδιορισμό και τη μελέτη της επίδρασης του χρόνου στις συγκεντρώσεις των εξεταζόμενων ενώσεων που ανιχνεύθηκαν διαμέσω της οδοντίνης. Κατασκευάστηκαν είκοσι δοκίμια που χωρίστηκαν τυχαία σε δύο ομάδες των δέκα. Στην ομάδα Α χρησιμοποιήθηκε η ρητινώδης κονία Multilink Automix (Ivoclar, Vivadent) και στη Β ομάδα χρησιμοποιήθηκε η κονία Variolink II (Ivoclar, Vivadent). Τα δοκίμια πληρώθηκαν με διάλυμα Ringer και το υγρό πλήρωσης των δοκιμίων αφαιρέθηκε εξ’ ολοκλήρου και αντικαταστάθηκε με καινούριο σε εννέα χρονικές στιγμές: 5 min, 20 min, 1 h, 2 h, 21 h, 3 d, 7 d, 10 d, 21 d. Τα δείγματα που προέκυψαν από τη μελέτη του καθενός από τα 20 δοκίμια στις 9 χρονικές στιγμές, αναλύθηκαν με τη τεχνική της HPLC. Η στατιστική ανάλυση έγινε με τη μέθοδο ANOVA repeated measures.Αποτελέσματα: i) Διαπιστώθηκε ότι όλες οι εξεταζόμενες ενώσεις μπορούν να διέλθουν διαμέσου της οδοντίνης. Ωστόσο, οι ενώσεις HEMA, BPA και TEGDMA φαίνεται να διέρχονται γρηγορότερα ενώ απαιτείται και μικρότερη αρχική συγκέντρωση, καθώς πέρασαν από την εναπομένουσα οδοντίνη στη μεθανόλη του πολφικού θαλάμου στο διάστημα της 1 h από την εφαρμογή του πυκνού διαλύματος των 100 mg/L. Οι ενώσεις UDMA και BisGMA ανιχνεύθηκαν μετά από 3 h και μετά τη διαδοχική εφαρμογή πυκνών διαλυμάτων έως 500 mg/L. ii) Διαπιστώθηκε ότι οι ρητινώδεις κονίες Multilink Automix και Variolink II εκλύουν HEMA, BPA, UDMA, BisGMA και TEGDMA, BPA, UDMA, BisGMA αντίστοιχα, όταν τοποθετηθούν σε διάλυμα Ringer. Οι ίδιες ενώσεις, εκτός του ΒΡΑ, εκλύονται και μετά την τοποθέτηση των κονιών σε μεθανόλη, όμως παράλληλα ανιχνεύονται και ορισμένες άγνωστες ενώσεις. iii) Όταν ως μέσο έκλουσης χρησιμοποιείται η μεθανόλη, μετά από την εφαρμογή της κονίας Multilink Automix διαμέσου του φραγμού οδοντίνης ανιχνεύεται ΗΕΜΑ και BisGMA ενώ όταν εφαρμόζεται η κονία Variolink II ανιχνεύονται TEGDMA, UDMA και BisGMA. Τα αποτελέσματα αλλάζουν όταν χρησιμοποιείται ως μέσο έκλουσης το διάλυμα Ringer. Τότε, διαμέσου του φραγμού οδοντίνης, ανιχνεύεται μόνο ΗΕΜΑ όταν χρησιμοποιείται η κονία Multilink Automix και TEGDMA και UDMA όταν χρησιμοποιείται η κονία Variolink II. iv) Οι κατεργασίες που εφαρμόστηκαν στο δίσκο οδοντίνης δεν είχαν κάποια καταλυτική επίδραση ως προς το γενικό μοντέλο διόδου των εξεταζόμενων συγκεντρώσεων. Ωστόσο, υψηλότερες συγκεντρώσεις παρατηρήθηκαν στην περίπτωση που ο δίσκος οδοντίνης κατεργάστηκε με EDTA. Τέλος, v) η μελέτη της επίδρασης του χρόνου έδειξε ότι υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές στις τιμές των συγκεντρώσεων των ενώσεων HEMA, TEGDMA και UDMA εξαιτίας του χρόνου. Για το ΗΕΜΑ οι υψηλότερες τιμές παρατηρήθηκαν στις 21 h, 5 min, 20 min, 1 h και 3 d, για το TEGDMA στις 3 d, 7 d, 21 h και για το UDMA στις 3 d, 7 d, 21 h. Συμπεράσματα: Όλες οι εξεταζόμενες ενώσεις έχουν την ικανότητα να διέλθουν διαμέσου της οδοντίνης στον πολφικό θάλαμο, ωστόσο από τις συγκεκριμένες ρητινώδεις κονίες ανιχνεύθηκαν στον πολφικό θάλαμο ορισμένες μόνο απ’ αυτές. Οι συγκεντρώσεις των ενώσεων που ανιχνεύθηκαν στον πολφικό θάλαμο με το συγκεκριμένο πειραματικό μοντέλο, που χρησιμοποιεί πάχος δίσκου οδοντίνης 0,85 mm και πολφική πίεση 14,1 cmH2O, ήταν σε επίπεδα χαμηλότερα από αυτά που θεωρούνται τοξικά και παρουσιάζουν πτωτική πορεία σε σχέση με το χρόνο. Ο χρόνος έχει στατιστικά σημαντική επίδραση στις συγκεντρώσεις των ενώσεων HEMA, TEGDMA και UDMA.