Effects of a calcium silicate-based cement (Biodentine™) on stem cells from human exfoliated deciduous teeth: in vitro study
Creators: name: Αθανασιάδου, Ειρήνη Ροβέρτου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Κονία πυριτικού ασβεστίου
Βλαστικά κύτταρα από νεογιλά δόντια
Οδοντογενής διαφοροποίηση και ιοντική ανάλυση
Calcium-silicate-based cements
SHED
Odontogenic differentiation and elemental release/uptake.

description: The aim of this study was to investigate the biological interactions of a calcium silicate-based cement-(Biodentine™) with Stem cells from Human Exfoliated Deciduous Teeth, focusing on viability/proliferation, odontogenic differentiation, biomineralization potential and elemental release/exchange. To do so, Biodentine™ specimens were used directly or for eluate preparation at serial dilutions (1/1 to 1/64). SHED cultures were established from deciduous teeth of healthy children. Viability/proliferation and morphological characteristics were evaluated by live/dead fluorescent staining, MTT assay and Scanning Electron Microscopy. Odontogenic differentiation was assessed by qRT-PCR, biomineralization by Alizarin-red-S-staining, while ion elution by Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry (ICP-OES). According to our results, SHED attached within the irregular crystalline surface of Biodentine™ specimens acquiring a spindle-shaped phenotype. Statistically significant stimulation of cell proliferation was induced at day 3 by eluates in dilutions from 1/16 up to 1/64. Differential, concentration- and time-dependent expression patterns of odontogenic genes were observed under non-inductive and inductive (osteogenic) conditions, with significant up-regulation of DSPP and Runx2 at higher dilutions and a peak in expression of BMP-2, BGLAP and MSX-2 at 1/8 dilution on day 7. A progressive increase in mineralized tissue formation was observed with increasing dilutions of Biodentine™ eluates. ICP-OES indicated that Biodentine™ absorbed Ca, Mg and P ions from culture medium, while releasing Si and Sr ions from its backbone. To conclude, Biodentine™ interacts through elemental release/uptake with the cellular microenvironment, triggering odontogenic differentiation and biomineralization processes in SHED in a strictly concentration-dependent manner. These results reveal a promising strategy for application of calcium-silicate-based-cements for vital pulp therapies of deciduous teeth in Paediatric Dentistry.
description: Η παρούσα διπλωματική διερεύνησε τις βιολογικές αλληλεπιδράσεις κονίας με βάση το πυριτικό ασβέστιο (Biodentine™) σε βλαστικά κύτταρα από ανθρώπινα εξαχθέντα νεογιλά δόντια (SHED) και πιο συγκεκριμένα τη μορφολογία, τη ζωτικότητα/πολλαπλασιασμό των κυττάρων, τη δυνατότητα διαφοροποίησης, το δυναμικό in vitro βιοεναλάτωσης και την έκλυση/απορρόφηση ιόντων.Δοκίμια του υλικού χρησιμοποιήθηκαν για δοκιμασίες άμεσης και έμμεσης (εκχυλίσματα) επαφής με τα κύτταρα. Η κυτταροτοξικότητά του διερευνήθηκε με τη δοκιμασία αναγωγής άλατος τετραζολίου, ενώ η μορφολογία/ζωτικότητα των κυττάρων ελέγθηκαν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και συνεστιακή μικροσκοπία. Η διαφοροποίηση διερευνήθηκε μέσα από την έκφραση σχετιζόμενων γονιδίων με Real time PCR (ALP, BMP-2, BGLAP, DSPP, MSX2, RUNX2), ενώ η βιοεναλάτωση ελέγθηκε με τη μέθοδο χρώσης της αλιζαρίνης. Ιοντική ανάλυση έγινε με τη μέθοδο ICP-OES. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα τα SHED προσκολλήθηκαν στην επιφάνεια της Biodentine™ και η πλειοψηφία τους διατήρησε τη ζωτικότητά τους. Υπήρξε δοσοεξαρτώμενη διέγερση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού την 3η ημέρα, στατιστικά σημαντική για τα πιο αραιωμένα εκχυλίσματα. Η έκφραση των περισσότερων γονιδίων φάνηκε να διεγείρεται τόσο σε επαγωγκό όσο και μη περιβάλλον, παρουσιάζοντας ποικίλα μοτίβα έκφρασης. Αυστηρή δοσοεξάρτηση παρατηρήθηκε στην βιοεναλάτωση, με σταδιακή αύξηση στις μεγαλύτερες αραιώσεις. Η ιοντική ανάλυση απέδειξε τον σημαντικό ρόλο των Ca, P, Zn, Sr στην βιοεναλάτωση. Συμπερασματικά, η κονία Biodentine™ καθίσταται «πολλά υποσχόμενη» για χρήση στις θεραπείες ζωντανού πολφού νεογιλών δοντιών, με τη δοσοεξάρτηση να υποδεικνύει την ύπαρξη ενός στενού «θεραπευτικού παραθύρου» όπου η κονία προσφέρει τις καλύτερές της ιδιότητες.