Cytotoxicity of Nanocare Gold® in In Vitro Assay – Pilot Study

Background. Nowadays dentistry is based on new materials and advanced technologies. However, the treatment of deep carious lesions remains dubious. Restorative dentistry aims at introducing silver nanoparticles into materials in order to eliminate the bacterial microleakage. Nanocare Gold® is an accessory dental material with the aim to disinfect the cavity before restoration. As the manufacturer states, the material comprises of gold and silver nanoparticles. Yet, its exact characteristics are restricted. Objectives. The aim of this study is to determine cytotoxicity of Nanocare Gold, dentine bonding systems and restorative material as well as Nanocare Gold’s influence on these materials’ properties. Dent. Med. Probl. 2015, 52, 2, 167–174 ISSN 1644-387X © Copyright by Wroclaw Medical University and Polish Dental Society A. Mackiewicz et al. 168 Na sukces terapeutyczny składa się wiele czynników, w tym właściwości materiałów użytych do rekonstrukcji utraconych tkanek, np. biokompatybilność, właściwości odontotropowe lub remineralizujące, właściwości mechaniczne. Istotne znaczenie ma stopień polimeryzacji i związany z nim poziom uwalnianych wolnych monomerów oraz wartość skurczu polimeryzacyjnego. Dąży się także do eliminacji mikroprzecieku brzeżnego oraz wykluczenia błędów jatrogennych [1]. Dowiedziono, że stopień konwersji materiału kompozytowego wynosi ok. 70–99%, materiał spolimeryzowany może zatem zawierać do 30% wolnych monomerów uwalnianych do otaczających tkanek, które są transportowane drogą kanalików zębinowych do miazgi zęba, upośledzając jej strukturę i funkcje [2, 3]. Ilość wolnych monomerów docierających do komórek miazgi jest bezpośrednio zależna od przepuszczalności zębiny (średnicy i liczby kanalików zębinowych) oraz jej właściwości buforujących, a oba te parametry wynikają z grubości pozostałej warstwy zębiny po mechanicznym opracowaniu ubytku (RDT – remaining dentin thickness) [4, 5]. Przy zastosowaniu żywic łączących z zębiną techniką całkowitego wytrawienia zębiny kwasem ortofosforowym (metoda total-etch) jest usuwana warstwa mazista powstała na powierzchni zębiny po jej mechanicznym opracowaniu i powiększa się średnica kanalików zębinowych, co ułatwia transport wolnych monomerów do miazgi [5, 6]. Niespolimeryzowane monomery wywołują w miazdze przewlekły stan zapalny, indukują apoptozę komórek, działają cytotoksycznie i genotoksycznie [1–3, 5, 7–9]. Według niektórych badaczy systemy samowytrawiające (self-etch) mogą stanowić alternatywę dla systemów total-etch w głębokich ubytkach próchnicowych, ponieważ nie usuwają całkowicie warstwy mazistej, włączając ją do warstwy hybrydowej oraz redukują ryzyko mikroprzecieku bakteryjnego do miazgi [8, 10]. Według piśmiennictwa systemy samowytrawiające mogą być użyte zamiast klasycznych materiałów podkładowych, ponieważ zapobiegają transkanalikowej dyfuzji wolnych monomerów do miazgi, na ich niekorzyść wpływa jednak mieszany charakter chemiczny sprzyjający uwodnieniu warstwy hybrydowej oraz szybkiej erozji wodnej [1, 6, 9, 11–13]. W leczeniu głębokich zmian próchnicowych wykorzystuje się także cementy szkło-jonomerowe (GICs – glass ionomer cements) jako materiały podkładowe, które izolują miazgę zęba od czynników drażniących i wykazują działanie remineralizujące [3, 6, 9]. Aby osiągnąć działanie przeciwbakteryjne, coraz częściej są podejmowane próby wzbogacania materiałów do rekonstrukcji ubytków próchnicowych w nanocząstki srebra lub odkażania ubytku środkami zawierającymi te cząstki [14–17]. O właściwościach biologicznych nanocząstek srebra (cytotoksyczności, genotoksyczności, bakteriobójczości) decydują takie cechy, jak wielkość, kształt i stężenie oraz zdolności aglomeracji, czyli łączenia się ze sobą nawzajem lub cząstkami innych materiałów. Uważa się, że dobór odpowiednich parametrów umożliwia uzyskanie materiału o ściśle określonych właściwościach, a stężenie nanocząstek jest czynnikiem wpływającym na ich działanie antybakteryjne i cytotoksyczne, które objawia się zmianami w strukturze lub DNA komórki [18, 19]. Nanocząstki, mając małe wymiary, są rozpoznawane przez receptory obecne na powierzchni komórek jako własne białka i na drodze endocytozy są pochłaniane do wnętrza komórki, gdzie gromadząc się, indukują wystąpienie chronicznego stanu zapalnego [14, 20]. Ten sam mechanizm jest uznawany za korzystne zjawisko powodujące śmierć bakterii [19]. W Polsce jest dostępny materiał pomocniczy Nanocare Gold® (NG; Dental Nanotechnology sp. z o.o., Polska) zawierający w swoim składzie nanocząstki srebra i złota, który według zapewnień producenta wykazuje działanie przeciwbakteryjne, przeciwgrzybiczne i jest rekomendowany do wyjałowienia ubytku po jego opracowaniu i przygotowaniu (wytrawieniu, kondycjonowaniu) przed podaniem systemu łączącego [16]. Niestety, dokładny skład chemiczny tego materiału stanowi tajemnicę producenta. W piśmiennictwie nie ma Material and Methods. The human leukemia T lymphocyte cell line Jurkat was used to evaluate the cytotoxicity of dental materials – OptiBond Solo Plus®, Clearfil SE Bond®, Ketac Molar EasyMix® and their combinations with Nanocare Gold. The cytotoxicity was evaluated by means of cells’ vitality using flow cytometry with the PI fluorescence assessment. Results. The study showed that Nanocare Gold itself is a biocompatible material. Statistically, the cytotoxicity level manifested by Clearfil SE Bond and its combination with Nanocare Gold was different compared to the control in the 24-hour observation. In the 48-hour observation the results for Clearfil SE Bond, Clearfil SE Bond/Nanocare Gold, OptiBond Solo Plus/Nanocare Gold were significantly different from the control. Also, OptiBond Solo Plus/Nanocare Gold manifested higher cytotoxicity than OptiBond Solo Plus alone. Conclusions. Nanocare Gold itself is a biocompatible material and probably may be used in deep cavities restoration. However, its combination with OptiBond Solo Plus remains dubious and should be more thoroughly evaluated (Dent. Med. Probl. 2015, 52, 2, 167–174).