Χημική ανάλυση και ανίχνευση βαρέων μετάλλων σε διαφορετικά εμπορικά σκευάσματα ΜΤΑ
Creators: name: Καρυπίδου, Αθανασία Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Κονίες πυριτικού ασβεστίου
Βαρέα μέταλλα
Κυτταροτοξικότητα
calcium silicate-based cements
heavy metals
cytotoxicity

description: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η χημική ανάλυση, η ανίχνευση βαρέων μετάλλων και η διερεύνηση της κυτταροτοξικότητας έξι σκευασμάτων κονιών με βάση το πυριτικό ασβέστιο. Οι μηδενικές υποθέσεις ήταν ότι δεν υπήρχε διαφορά στις περιεκτικότητες σε βαρέα μέταλλα μεταξύ των σκευασμάτων που εξετάστηκαν και στην κυτταροτοξικότητα τους. Τα υλικά που μελετήθηκαν ήταν το MTA-CAPS, το White MTA Angelus, το ΜΤΑ+ Cerkamed, το Masterdent MTA, το Biodentine και το White ProRoot MTA. To πειραματικό μέρος της παρούσας εργασίας περιλαμβάνει δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο έγινε πολυστοιχειακή ανάλυση των υλικών για την ανίχνευση βαρέων μετάλλων με την τεχνική της φασματομετρίας ατομικής εκπομπής επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-AES). Παρασκευάστηκαν τέσσερα δείγματα από το κάθε υλικό (n=4). Η πέψη των υλικών έγινε με τη χρήση μίγματος οξέων (HNO3 65% - HCl 37% - HF 48% και θέρμανσης. Η σάρωση των δειγμάτων έγινε για έντεκα μέταλλα τα οποία ήταν το νικέλιο (Ni), το χρώμιο (Cr), ο σίδηρος (Fe), ο μόλυβδος (Pb), το κάδμιο (Cd), ο ψευδάργυρος (Zn), ο χαλκός (Cu), το αργίλιο (Al), το αρσενικό (As), το μαγγάνιο (Mn) και το βισμούθιο (Bi). Στο δεύτερο στάδιο έγινε μελέτη της πιθανής κυτταροτοξικής δράσης των ίδιων σκευασμάτων in vitro σε κυτταρικές καλλιέργειες ανθρώπινων ινοβλαστών MRC5. Η καλλιέργεια των κυττάρων έγινε σε τυπικές συνθήκες επώασης (37˚ C, 5% CO2 , 100% σχετική υγρασία). Από τα εξετασθέντα υλικά παρασκευάστηκαν εκχυλίσματα σε θρεπτικό υλικό (DMEM) και ακολούθως η κυτταροτοξικότητα μελετήθηκε σε δύο χρόνους έκθεσης (24 και 72 ώρες) με τη χρωματομετρική μέθοδο της Σουλφοροδαμίνης Β (SRB) συγκριτικά με τους μάρτυρες. Τo πείραμα έγινε σε τριπλά δείγματα και επαναλήφθηκε τουλάχιστον 2 φορές. Η στατιστική ανάλυση έγινε με τις δοκιμασίες One-way analysis of variance (ANOVA) και t-paired test, ενώ για τις πολλαπλές συγκρίσεις χρησιμοποιήθηκαν το Tukey multiple comparison και το Βonferroni test. Το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας ορίστηκε p&lt;0.05. Για την ανάλυση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό IBMSPSS 21. Σε όλες τις κονίες πυριτικού ασβεστίου ανιχνεύθηκαν αργίλιο και βισμούθιο σε διαφορετικές συγκεντρώσεις. Σίδηρος ανιχνεύθηκε στο MTA-CAPS, στο Masterdent και στο White ProRoot MTA, σε επίπεδα με μη στατιστικώς σημαντικές διαφορές. Επιπλέον, στο MTA-CAPS ανιχνεύθηκε μόλυβδος, ψευδάργυρος και αρσενικό. Κανένα στοιχείο απ’ αυτά για τα οποία σαρώθηκαν τα δείγματα δεν ανιχνεύθηκε στο Biodentine. Όσον αφορά στην κυτταροτοξικότητα, στις 24 ώρες το White MTA Angelus φάνηκε να έχει στατιστικώς σημαντικά μεγαλύτερη κυτταροτοξικότητα σε σχέση με τα υπόλοιπα σκευάσματα (p&lt;0,05), ενώ στις 72 ώρες η δράση όλων των εξετασθέντων υλικών ήταν παρόμοια. Παρόλο που είναι γνωστή η κυτταροτοξική δράση των βαρέων μετάλλων, στις πειραματικές συνθήκες της παρούσας εργασίας δεν επιβεβαιώθηκε άμεση συσχέτιση μεταξύ της ύπαρξης τους στη σύσταση των δειγμάτων και της κυτταροτοξικότητας των κονιών πυριτικού ασβεστίου.
description: Mineral trioxide aggregate (MTA) was developed in 1993 as a root perforation repair material at Loma Lida University (Loma Lida, CA, USA). Since its approval by the US Food and Drug Administration in 1998, it has been used in Endodontics for numerous clinical procedures such as root perforation repair, one-visit apexification, periapical surgery as a retrogate filling material, vital pulp therapy as pulp capping material and pulpotomy of primary teeth. The first mineral trioxide aggregate formulation, commercialized under the name ProRoot MTA (Dentsply, Tulsa , OK, USA), was a mixture of Portland cement and bismuth oxide in 4:1 ratio. Several new calcium-silicate materials have been introduced aiming to alleviate the drawbacks of MTA, with minor variations in composition among those available on the market, such as the inclusion of calcium chloride, calcium carbonate, silicon dioxide, or the omission of calcium sulfate. The fact that mineral trioxide aggregate is refined from Portland cement leads to suspicion of possible contaminants or trace metals constituents in the commercial products. To ensure lack of contamination, MTA manufacturers claim to use materials derived from pure laboratory-grade materials. However, several researchers have detected traces of arsenic, lead and chromium in MTA cements. The variation of the results of the relative studies could be attributed to the different methods and apparatus used. Given the clinical applications of calcium-silicate cements and the fact that they are placed in direct contact with pulpal or periradicular tissues, it is essential for them to be non-toxic and biocompatible regarding host tissues. There are several in vitro and in vivo studies evaluating the biocompatibility of MTAs and alternative calcium silicate cements. In fact, the results of a meta-analysis on retrograde filling materials showed that MTA is more appropriate in terms of biocompatibility than Super-EBA, IRM and silver amalgam. Nevertheless, studies comparing the biocompatibility of different MTA brands and new calcium-silicate cements, such as Biodentine, remain sparse. The aim of this study is to assess the cytotoxicity of six calcium-silicate endodontic cements currently available on the market by evaluating their effect on the cell viability of human cultured fibroblasts and to evaluate the concentrations of eleven heavy metals (Ni, Cr, Fe, Pb, Cd, Zn, Cu, Al, As, Mn, Bi) in the same materials using inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). The null hypotheses are that the tested materials had no differences in cytotoxicity and in the levels of these eleven heavy metals. The tested materials were MTA-CAPS, White MTA Angelus, MTA+, Masterdent MTA, Biodentine and ProRoot MTA White. The present study consists of two parts. At the first part a total of 0.2 g of each MTA was digested using a mixture of strong acids (HNO3 65% - HCl 37% - HF 48%) and filtered. Eleven heavy metals in the resulting filtrates were analysed by inductively coupled-plasma atomic emission spectrometry (n=4). All ICP-AES measurements were carried out using a Perkin Elmer (MA, USA) Optima 3100XL axial viewing spectrometer. At the second part extracts derived from the calcium silicate-based cements were incubated with MRC5 cells (human lung fibroblasts) for 24 and 72 h. The cytotoxicity was assessed by sulforhodamine-B assay. Each experiment was carried out at least twice. The results were expressed as ‘survival fraction’, which was calculated as the percentage of test OD to control OD (plain medium was added to the control wells). The statistical analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA) and t-paired test and, since these tests resulted in significant differences, Tukey multiple comparison and Bonferroni post-hoc tests. Significance level for hypothesis rejection was set to p=0.05. Aluminiun and bismuth were detected in different concentrations in all the materials tested. Iron was detected in MTA-CAPS, Masterdent and White ProRoot MTA in similar concentrations. Moreover, in MTA-CAPS we found traces of lead, zinc and arsenic. Concerning to the cytotoxicity, White MTA Angelus showed the highest cytotoxic effect at 24 hours incubation, whereas at 72 hours all the cements had similar effects on cell viability. ]A remarkable observation is that although MTA-CAPS contains heavy metals in higher concentrations, it did not exert the highest cytotoxic effect, suggesting that the underlying mechanism of the interaction between the heavy metal content and the cytotoxic effect is not clear.