© Borgis - Nowa Stomatologia 2/2010, s. 54-61
Iwona Prędecka, *Leopold Wagner
Ocena głębokości wnikania Sr uwalnianego z cementu szkło-jonomerowego Fuji VII w twarde tkanki zębów szczura – badanie doświadczalne
Evaluation of depth penetration of Sr released from glass – ionomer cement Fuji VII into hard tissues of rat teeth – experimental study
Zakład Propedeutyki i Profilaktyki Stomatologicznej Instytutu Stomatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik Zakładu: dr. n. med. Leopold Wagner, prof. nadzw. WUM
Summary
A considerable achievement over the past few years has been the practice of enriching tooth fillings with strontium. These works led to a separation of a new group of materials, the so-called calcium-free glass ionomer cements (Ca-free GIC), termed also as strontium glass ionomer cements.
The purpose of this study was to evaluate the possibility to integrate and the penetration depth of strontium released from glass ionomer Fuji VII into the tooth hard tissue.
24 samples of rat molars with installed fillings from this substance were subjected to the qualitative microanalysis under scanning microscope using the EDS technique in experimental conditions.
The research results presented in this study indicate the possibility to discharge strontium ions from glass ionomer cements and to integrate them into the tooth hard tissue structure. Their amount depends on time and distance from the filling. It can be expected that introduction of strontium ions into filling materials can improve their cariostatic properties and contribute to effective prophylaxis of dental caries.
WSTĘP
>W jamie ustnej człowieka znajdują się trzy znaczące i wzajemnie powiązane układy wymiany jonowej: wypełnienie-ślina, wypełnienie-ząb i ślina-ząb. Reakcje te możliwe są dzięki dyfuzyjnym właściwościom szkliwa i wpływają na wielkość kryształu apatytu, modyfikują rozpuszczalność szkliwa oraz są niezbędne do procesów remineralizacyjnych (1). Obecnie stosowane materiały stomatologiczne zawierają w swym składzie związki chemiczne, które uwalniają m.in. jony: F-, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Na+, Al3+ i Si4+.Według wielu autorów może to prowadzić do uzyskania lepszej ochrony przed pojawieniem się objawów próchnicy wtórnej (2, 3, 4). Najbardziej „wzbogacone” w mikro- i makroelementy są cementy szkło-jonomerowe (5, 6).
>Jony fluorkowe jako dodatek do materiałów wypełniających odgrywają nadal kluczową rolę w profilaktyce próchnicy wtórnej. Jednak zastosowanie innych jonów o udowodnionym działaniu kariostatycznym może być szczególnie korzystne w przypadkach gdy profilaktyka fluorkowa wiązałaby się z zaburzeniami mineralizacji. Ponadto wyniki niektórych badań dostarczają dowodów odnośnie toksycznego działania fluoru, np. u szczurów zaobserwowano przejściowy wzrost jego stężenia we krwi, po zastosowaniu materiałów wypełniających, które uwalniają F-. Można zatem stwierdzić, że materiały wypełniające stanowią dodatkowe źródło jonów fluorkowych o działaniu ogólnoustrojowym (7). Wobec powyższego bardzo interesujący wydaje się być udział innych pierwiastków np. strontu w procesach kariostatycznych, co pozwoliłoby obniżyć dawkę terapeutyczną fluoru.
>Stront (Sr, łac. strontium) jest pierwiastkiem chemicznym z II grupy układu okresowego. Sąsiedztwo z wapniem determinuje podobieństwo obu jonów pod względem wielu cech fizycznych i chemicznych co implikuje podobną rolą biologiczną. Pierwiastek ten może być tak samo przyswajany jak wapń przez organizm i zastępować go we wszystkich funkcjach. Może uczestniczyć w tych samych procesach biologicznych i gromadzić się w tkankach tam gdzie Ca, a więc w kościach i zębach oraz może zastępować go w hydroksy-apatytach podczas mineralizacji (8).
> Pierwsze doniesienia o możliwości kariostatycznego działania strontu pojawiły się w piśmiennictwie już w latach 40. minionego stulecia, a mimo to nadal nie wyjaśniono mechanizmu jego działania. Prawdopodobnie oddziaływuje on na powierzchnię szkliwa i może reagować z apatytami tworząc strontoapatyt. Reakcja wymiany z jonami wapnia czyni apatyt mniej wrażliwym na czynniki demineralizacyjne, jakimi są kwasy. Nie wszystkie jony wapnia w apatytach mogą wejść w reakcję wymiany, część z nich jest trwale połączona i dlatego w wyniku oddziaływania strontu powstaje apatyt wapniowo-strontowy (9, 10, 11, 12) o wzorze:
>Ca6Sr4(PO4)6(OH)2
>który zmniejsza rozpuszczalność tkanek twardych zęba (10, 13, 14). Substytucja wapnia jonami strontu może dotyczyć tylko 4 miejsc w sieci, a pozostałe 6 są bardziej oporne na wymianę. Powyższe zależności warunkujące stan równowagi Driessens określił wzorem:
>Ca10-xSrx(PO4)6(OH)2, gdzie 0≤X≤10 (15)
>Proces ten przebiega wieloetapowo i może trwać nawet kilka miesięcy, ale ulega znacznemu przyspieszeniu w wyższym pH (15).
>Z analizy piśmiennictwa wynika, że dotychczasowe badania nad kariostatyczną rolą strontu dotyczyły warunków, w których donorem tych jonów były pasty do zębów (16, 17), żele (18, 19, 20) i płukanki (16). Osiągnięciem ostatnich lat jest wzbogacanie strontem materiałów wypełniających, co doprowadziło do wyodrębnienia bezwapniowych cementów szkło-jonomerowych (ang. Ca-free GIC), określanych też jako strontowe cementy szkło-jonomerowe. Dodatek strontu przyniósł wymierną, praktyczną korzyść w postaci zwiększonego kontrastu na zdjęciach rentgenowskich (21). Ponadto bierze on udział w wymianie jonowej (21) i pełni rolę w chemicznym łączeniu z apatytami szkliwa (22).
>Obecny stan wiedzy nie pozwala jednoznacznie określić roli strontu w stomatologii, jak również brak jest badań wyjaśniających mechanizm jego działania. Dla jednoznacznego określenia możliwości kariostatycznych istotne jest również zbadanie głębokości wnikania jonów strontowych w tkanki twarde zęba w funkcji czasu. Szczególnie interesująca i najmniej zbadana wydaje się być rola strontu jako dodatku do materiałów wypełniających.
>Celem pracy była ocena możliwości wbudowania oraz głębokości wnikania strontu pochodzącego z materiałów wypełniających w tkanki twarde zębów szczurów na podstawie analizy jakościowej próbek przy zastosowaniu techniki EDS w mikroskopie skaningowym.
MATERIAŁ I METODY
>Do badań wybrano cement szkło jonomerowy Fuji VII firmy GC, który w swoim składzie zawiera stront.
Ryc. 1. Materiał Fuji VII w postaci kapsułki.
>Badania doświadczalne przeprowadzono na 24 zębach trzonowych szczurów rasy Wistar Wag.
>Zwierzęta otrzymywały paszę Labofeed H, która wg danych producenta (Producent Pasz Morawski, Kcynia), nie zawierała istotnych dla wyników ilości strontu, a jego poziom kształtował się poniżej progu detekcji, zgodnie z obowiązującymi w tym zakresie normami. Według danych Państwowego Zakładu Higieny poziom strontu w wodzie przeznaczonej do spożycia (WPS) w czasie prowadzenia badań wynosił 0,05-2,00 mg/l.
>Zwierzętom założono w zębach trzonowych (pierwszym i drugim) wypełnienia z cementu szkło-jonomerowego Fuji VII o średnicy 1,9 mm2.
Ryc. 2. Przygotowany szczur na stoliku zabiegowym.
>W kolejnych okresach badawczych (2, 4 i 12 tyg.) usuwano 8 zębów z wypełnieniami celem przeprowadzenia analiz doświadczalnych, a zwierzęta poddawano eutanazji.
>Grupę kontrolną stanowiły zęby zwierząt bez założonych wypełnień.
>Ocenę głębokości wnikania strontu w tkanki twarde zęba dokonano na podstawie mikroanalizy jakościowej próbek w mikroskopie elektronowym. Badania wykonano na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Wykorzystano w nich Skaningowy Mikroskop Elektronowy (SEM), model S3500N, firmy Hitachi wyposażony w detektor spektroskopii energodyspersyjnej (EDS) firmy Thermo Noran. Próbki, które stanowiły część koronową zęba wraz z wypełnieniem zostały przygotowane w sposób standardowy, poprzez zatopienie w żywicy chemoutwardzalnej. Następnie w wyniku szlifowania (papiery ścierne o gradacji od 320# do 1200#) oraz polerowania (sukno i zawiesina proszku diamentowego o wielkości do 3 do 1 mikrometra) uzyskano zgłady (przekrój poprzeczny przez szkliwo i zębinę wraz z wypełnieniem), które poddano analizie w SEM. Obserwacje były wykonywane przy użyciu detektora BSE (zbierającego elektrony wstecznie rozproszone), w trybie niskiej próżni, co pozwoliło na obserwowanie powierzchni nie przewodzącej próbki, bez konieczności napylania warstwy przewodzącej.
Ryc. 3. Przykładowy, przygotowany zgład.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Anderson P, Davies GR, Ahluwalia MH: Monitoring de- and remineralization of enamel in vitro using an infrared meter. Caries Res 1996; 30, 6: 394-399. 2. Jodkowska E, Trykowski J, Wagner L: Materiały wypełniające zawierające związki fluoru oraz inne jony. Stom Wsp 1994; 2: 92-9. 3. Karlsson L, Angmar-Mansson B, Tranaeus S: Infrared fluorescence measurements-the influence of calibration frequency on longitudinal in vitro measurements with KaVo DIAGNOdent. Int J Dent Hygiene 2004; 2: 142-143. 4. Zhou M, Drummound JL, Hanley L: Barium and strontium leaching from aged glass particle/resin matrix dental composites. Dent Mater 2005; 21, 2: 145-55. 5. Davidson CL, Mjor IA: Advanced in glass-ionomer cements Quintessence Publishing Co Inc 1999 Warsaw. 6. McIntyre J, Cheetham J, Mulyani D: Ionic exchange between Riva Self Cure (r) GIC and demineralized dentine Adelaide University, Australia, 2SDI Limited, Victoria, Australia. 7. Wagner L: Badania przydatności niektórych materiałów do wypełnień w zapobieganiu o leczeniu próchnicy zębów mlecznych u dzieci. Rozprawa habilitacyjna, Warszawa 1999. 8. Pärko A: Has the increase of selenium intake LED to a decrease in caries among children and the young in Finland, Proc Finn Dent Soc 1992; 88 (1-2): 57-59. 9. Crawford AW, de Bruin HJ: Concentration changes in surface Ca, P, F, Zn, Fe and „Sr” during white spot formation. J Dent Res 1983; 62, 9: 964-968. 10. Dedhiya MG, Young E, Higuchi WI: Mechanism for the retardation of acid dissolution rate of hydroxyapatite by strontium. J Dent Res 1973; 52, 5: 1097-1109. 11. Dedhiya MG, Young E, Higuchi WL: Mechanism of hydroxyapatite dissolution. The synergistic effect of solution fluoride, strontium, and phosphate. J Phys Chem 1974; 78, 13: 1273-1279. 12. Fejerskov O, Ekstrand J, Burt BA: Fluoride In dentistry 2nd Edition Munksgoard Copenhagen 1996. 13. Featherstone JDB et al.: Acid reactivity of carbonated apatites with strontium and fluoride substitutions: J Dent Res 1983; 62, 10: 1049-1053. 14. Gedalia I, Almog D, Yariv S: Effects of strontium and fluoride uptakes on solubility of powdered enamel. Caries Res 1977; 11: 287-292. 15. Driessens FC: Mineral aspects of dentistry. Philadelphia 1982, Monogr Oral Sci 1982; 10: 1-215. 16. Bowman WD et al.: In situ fluoride uptake from 0,5% neutral NaF mounthrinse: effect of novel enhanced delivery system. Am J Dent 1988; 1: 113-117. 17. Zero DT, Curzon MEJ, Zander HA: Physical and chemical effects of toothpastes on dental enamel. J Dent Res 1982; 61: 451-455. 18. Angelillo IF, Arnese A, Manfredi C: Evaluation of the effectiveness of topical application in vivo of preparations consisting of fluoride and strontium in human teeth. Minerva Stomatol 1989; 38, 3: 335-9. 19. Luoma H et al.: Effect of chlorhexidine fluoride applications without and with Sr and Zn on caries, plaque and gingiva in rats. J Dent Res 1984; 63, 10: 1193-1196. 20. Spets-Happonen S et al.: Salivary Streptococcus mutans count and gingivitis in children after rinsing with a chlorhexidine-fluoride solution with and without strontium. Scand J Dent Res 1985; 93: 329-335. 21. Mount GJ, Ngo HC: Stomatologia mało interwencyjna. Med Tour Press International, Warszawa, 2006. 22. Ab-Ghani Z, Ngo H, Mc Intyre J: Effect of remineralization/demineralization cycles on mineral profiles of Fuji IX Fast in vitro using electron probe microanalysis. Aust Dent J 2007; 52, 4: 276-81. 23. Wochna-Sobańska M: Bezpieczeństwo fluoryzacji endo- i egzogennej. Stom Wsp 1994; 5: 374-376. 24. Woźniak K, Malinowska I: Zaburzenia mineralizacji twardych tkanek zęba u dzieci z rejonów o różnym stężeniu związków fluoru w powietrzu. Mag Stom 1997; 9: 22-26. 25. Pawłowska J: O przenikaniu chlorku strontu do twardych tkanek zęba na podstawie analizy widmowej. Czas Stomat 1959; XII, 6: 397-403. 26. Frank RM et al.: Zinc and strontium analyses by energy dispersive X-ray fluorescencie in human permanent teeth. Arch Oral Biol 1989; 34, 8: 593-7. 27. Athanassouli TM, Papastathopoulos DS, Apostolopoulos AX: Dental Caries and strontium concentrations in drinking water and surface enamel. J Dent Res 1983; 62: 989-991. 28. Little MP, Barrett K: Trace element content of surface and subsurface enamel relative to caries prevalence on the west coast of the United States of America. Arch Oral Biol 1976; 21: 651-657. 29. Curzon MEJ, Losee EL: Strontium content of enamel and dental caries. Caries Res 1977; 1: 321-326. 30. Verbic V, Stuper J: Dental caries and the concentration of aluminium and strontium in enamel. Caries Res 1980; 14: 141-147. 31. Surdacka A: Ocena możliwości wykorzystania jonów strontu do remineralizacji sztucznie odwapnionego szkliwa w warunkach doświadczalnego modelu zewnątrzustnego. Rozprawa habilitacyjna 2004; Poznań.
