© Borgis - Nowa Stomatologia 4/1999, s. 35-39
Marta Radziejewska
Cytotoksyczność materiałów złożonych i pośrednich systemów wiążących na podstawie piśmiennictwa
Cytotoxicity of composite resin and dentine adhesive systems – a literature review
z Zakładu Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Akademii Medycznej w Warszawie
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Maria Wierzbicka
We współczesnej stomatologii do wypełniania ubytków twardych tkanek zęba powszechnie stosowane są światłoutwardzalne materiały złożone wraz z pośrednimi systemami wiążącymi. Problem cytotoksycznego wpływu materiałów złożonych i systemów wiążących na tkanki żywe, a zwłaszcza na miazgę był i jest przedmiotem licznych badań, jednak nie został dotychczas jednoznacznie rozstrzygnięty. Autorzy przedstawionych w piśmiennictwie badań prezentują różne stanowiska w tej kwestii (3, 16, 20, 28, 34, 36,38). Wobec coraz częściej wyrażanego poglądu, iż materiały te można uznać za szkodliwe dla miazgi i wobec nasilających się tendencji zakładania ich bez podkładów nawet w przypadku próchnicy głębokiej oraz stosowania do pokrycia bezpośredniego miazgi, celowe zdaje się być prześledzenie aktualnych doniesień na ten temat.
W skład materiałów złożonych wchodzi wiele substancji o potencjalnym działaniu cytotoksycznym, takich jak oligomery, monomery, fotostabilizatory, inicjatory, spowalniacze i przyspieszacze polimeryzacji, zawarte w fazie organicznej, czy też tlenki metali ciężkich występujące w wypełniaczach – fazie nieorganicznej. Większość materiałów złożonych zbudowana jest na bazie aromatycznych dimetakrylanów, stanowiących monomer będący produktem reakcji bisfenolu – A z glicydylometakrylanem, często określany skrótem bis-GMA. Pośrednie systemy wiążące zawierają w swym składzie m.in. takie związki chemiczne jak: metakrylat hydroksyetylu (HEMA), bezwodnik kwasu 4-metakrylo-ksyetylotrimelitowego (4-META), bis-GMA, EDTA, aldehyd glutarowy (16). Na podstawie licznych badań stwierdzono, że substancje te mają właściwości cytotoksyczne, a obserwowane wyniki zależą zarówno od badanego materiału, jak i od metodyki badań (13, 20, 30, 36, 37, 38).
W piśmiennictwie wiele uwagi poświęca się problemowi rozbieżności uzyskanych wyników badań nad cytotoksycznością materiałów złożonych, prowadzonych w warunkach in vitro i obserwacji in vivo. Różnice te tłumaczone są faktem, iż tradycyjne testy in vitro oparte są na obserwacji bezpośredniego wpływu materiałów i ich składników na hodowle komórkowe i niewiele uwagi poświęcano w nich roli zębiny (13, 22, 32, 36). Obecnie w badaniach stosuje się tzw. barierę zębinową, a uzyskiwane wyniki mogą upoważniać do odnoszenia ich do substancji in vivo (9, 11, 12, 36). Ponieważ efekt cytotoksyczny wywoływany przez materiał złożony w warunkach in vitro może być zredukowany przez rozcieńczenie substancji drażniącej w czasie dyfuzji przez istniejące w warunkach in vivo bariery biologiczne, przyjęto dwie strategie oceny cytotoksyczności w testach in vitro. Pierwsza polega na badaniu stężeń cytotoksycznych poszczególnych substancji, wchodzących w skład materiału, na hodowlach komórkowych, a następnie na porównaniu tych stężeń ze stężeniami, jakie substancje te mogą osiągać w warunkach in vivo i ocenie ryzyka występowania efetu cytotoksycznego (31, 36). Druga metoda polega na zastosowaniu w testach in vitro barier zębinowych oraz pomiaru ciśnień i przepływu cieczy naśladujących warunki in vivo (4, 10, 35, 36).
W najnowszych badaniach wykorzystywana jest kombinacja tych dwóch metod. Testowane są poszczególne komponenty materiałów poprzez barierę zębinową w celu oceny, który z nich może wywołać reakcję miazgi. Badane są również substancje, które mogą minimalizować tę reakcję poprzez m.in. redukcję przepuszczalności bariery zębinowej (9, 12, 36). W piśmiennictwie zalecane jest stosowanie kilku metod oceny wpływu materiałów złożonych i systemów wiążących na komórki i tkanki żywe (5, 9, 12, 32).
Wyniki badań zależą jednak przede wszystkim od ocenianego materiału. Ogólnie przyjmuje się, że materiały złożone starszej generacji, których żywica oparta jest na polimetylmetakrylanie (PMMA) są znacznie bardziej toksyczne od materiałów nowszej generacji, zawierających 2-fenylo-metakrylat glicydylu (bis-GMA) (9, 27, 28). Odnośnie światłoutwardzalnych materiałów złożonych badania wykazują, że najbardziej toksyczny jest resztkowy nie spolimeryzowany monomer bis-GMA. Nie bez wpływu pozostają też związki chemiczne, takie jak: fotostabilizatory (kamforochinon), akceleratory (nadtlenek benzoilu) i inne (11, 20, 36). W badaniach Yoshii´ego nad cytotoksycznością monomerów wchodzących w skład najczęściej używanych materiałów złożonych uzyskano następujące wyniki: najbardziej toksyczny okazał się 2-fenylo-metakrylat glicydylu (bis-GMA), następnie 2-metakrylat uretanu (UDMA), 2-metakrylat trójetylenu glikolu (TEG-DMA), metakrylat hydroksyetylu (HEMA), metylometakrylat (MMP) (38). Podobne obserwacje poczynił w swoich badaniach Hanks (11).
W badaniach Postek-Stefańskiej, dotyczących wczesnych obserwacji nad wpływem materiałów Tetric i Charisma na miazgę zębową psów zaobserwowano, że wywołują one zmiany patologiczne o umiarkowanym nasileniu, wyrażające się zwyrodnieniem wodniczkowym odontoblastów i zmianami naczyniowymi w postaci przekrwienia i zakrzepów, obserwowanymi po trzech dniach oraz dołączającym się odczynem zapalnym, w postaci nacieków limfocytów, obserwowanym po dwóch tygodniach (28). Autorka zaznacza, że charakter zmian oraz ich stopień ciężkości był porównywalny do obserwowanych we wcześniejszych badaniach kompozytów chemoutwardzalnych na bazie BIS-GMA, znacznie łagodniejszy, zaś w porównaniu do materiału na bazie PMMA – Evicrolu, a uzyskane wyniki są zbliżone z obserwacjami innych autorów (16, 27, 28, 33). W badaniach na zwierzętach Hanks także wykazał przewlekłą reakcję zapalną, jako odpowiedź na zastosowane materiały złożone (12). Autor ten wykazał również w licznych badaniach hodowli komórkowych fibroblastów, że poszczególne komponenty materiałów złożonych wywierają efekt cytotoksyczny. Stosując trytowaną tymidynę (3H-Tdr) i trytowaną leucynę (3H-leu)obserwowano stopień hamowania syntezy DNA oraz syntez protein fibroblastów w kontakcie z roztworami zawierającymi m.in. takie związki, jak bis-GMA, UDMA, TEGDMA czy kamforochinon. Stwierdzono, że istnieje wyraźna korelacja pomiędzy stężeniem danego związku, a upośledzeniem syntez komórkowych. Dla bis-GMA statystycznie znamienne w stosunku do grupy kontrolnej zahamowanie syntez białkowych uzyskano przy stężeniu 0,5 µmol/L, a przy stężeniu 10-25 µmol/L efekt ten był już nieodwracalny i prowadził do śmierci komórek (11, 12, 36). Autor podkreśla, że nawet jeśli w warunkach in vivo cząsteczki materiałów złożonych nie osiągają w miazdze takich stężeń, to jednak ich dyfuzja przez zębinę może upośledzać metabolizm komórek miazgi i z czasem czynić ją mniej oporną na wszelkiego rodzaju urazy (11). Badania wykazały również, iż niektóre związki, wchodzące w skład materiałów złożonych np. TEGDMA, mogą upośledzać syntezy lipidowe komórek oraz wywoływać peroksydację wielonienasyconych kwasów tłuszczowych i fosfolipidów błon komórkowych odontoblastów, uszkadzając je i zwiększając ich przepuszczalność (11). Na podstawie obserwacji stwierdzono także różny stopień zahamowania syntez komórkowych w zależności od użytych do badań komórek, m.in. Schweikl wykazał, że użyte w badaniach materiały złożone wywarły mniejszy efekt cytotoksyczny na hodowlę fibroblastów ludzkich niż na hodowlę fibroblastów mysich (20, 31, 36).
Materiałami, które na podstawie badań na hodowlach tkankowych uznać można za biokompatybilne są niektóre cementy glass-jonomerowe. W badaniach Olivy i wsp. nie zaobserwowano negatywnego wpływu na proliferację i syntezy komórkowe osteoblastów ludzkich cementów: Ketac-Fil Aplicap, Ionocem Ionocap 1,0, GC Fuji II oraz GC Fuji II LC, podczas gdy Vitremer 3M wykazał działanie cytotoksyczne (24). Działanie cytotoksyczne zaznacza się wyraźnie również w przypadku cementów glass-jonomerowych modyfikowanych żywicą (18).
Rozpatrując wpływ materiałów złożonych na miazgę należy podkreślić, że część autorów przypisuje obserwowane zmiany patologiczne w miazdze nie tyle substancjom chemicznym wchodzącym w skład materiałów, ale drażniącemu działaniu bakterii i ich toksyn przenikających do miazgi w wyniku istnienia nieszczelności brzeżnej i mikroprzecieku (12, 14, 16, 33). Pośrednie systemy wiążące mają za zadanie zwiększenie adhezji materiału do zębiny, a tym samym ograniczenie mikroprzecieku, zawierają jednak liczne substancje chemiczne, takie jak np. aldehyd glutarowy, mogące wywierać toksyczne działanie na miazgę zębową (14, 28, 29).
W badaniach Postek-Stefańskiej wykazano, że system wiążący Syntac i materiał kompozytowy Tetric wywierają działanie cytotoksyczne na hodowlę fibroblastów miazgi ludzkiej in vitro, przy czym toksyczność systemu wiążącego okazała się większa niż materiału. Ponadto wykazano silniejsze działanie toksyczne Syntac Adhesive w stosunku do Syntac Primer, za co zdaniem autorów odpowiedzialny jest aldehyd glutarowy zawarty w Syntac Adhesive (28). Stwierdzono również, że połączenie poszczególnych składników systemów wiążących spowodowało wzrost toksyczności w porównaniu ze składnikami zastosowanymi oddzielnie. Podobne reakcje miazgi (zwyrodnienie odontoblastów, przekrwienie, ograniczone nacieki) obserwowali Hanks i wsp. (12) i Horsted (16). W publikacjach prezentowane jest także inne stanowisko w tej kwestii. Autorzy podkreślają bowiem, że zastosowanie systemów wiążących nowej generacji prowadzi do zamknięcia żywicą światła kanalików zębinowych i powstania warstwy hybrydowej, która zabezpiecza miazgę przed inwazją toksycznych czynników zarówno chemicznych, jak i bakteryjnych (6, 23).
Istnieje wiele czynników modyfikujących cytotoksyczny wpływ materiałów złożonych i pośrednich systemów wiążących na miazgę. Polimeryzacja materiału zmniejsza jego szkodliwy wpływ, badania wykazują jednak, że nawet po polimeryzacji składniki materiałów złożonych mogą dyfundować do najbliższego środowiska i wywierać negatywny wpływ na metabolizm komórkowy (8, 20, 29).
W piśmiennictwie autorzy zgodnie podkreślają, że zębina zmniejsza szkodliwy wpływ materiałów kompozytowych i systemów wiążących na komórki miazgi. Stężenie molekuł substancji wchodzących w skład materiałów złożonych osiągane w tkance miazgowej i redukcja komórek miazgi jest modyfikowane złożonością struktur zęba oraz reakcjami wiązania pomiędzy molekułami żywic a cząsteczkami biologicznymi (1, 3, 7, 12, 13, 30).
Jak pokazują badania Hanks´a warstwa zębiny o grubości 0,45 mm jest w stanie zmniejszyć stężenie bis-GMA 1500 razy (12). W badaniach z zastosowaniem krążków zębinowych o różnej grubości wykazał on także, że bariera o grubości 1,5 mm chroniła komórki hodowli przed cytotoksycznym wpływem materiałów światłoutwardzalnych (Fulfil i P30), podczas gdy po zastosowaniu krążka o grubości 0,5 mm obserwowano znamienne upośledzenie procesów metabolicznych badanych komórek (9).
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. Abou Hashieh I. et al.: Relationship between dentine hydraulic conductance and the cytotoxicity of four dentine bonding resins in vitro. J. Dent. 1998, 26, 5-6:473-477. 2. Bazzucchi M. et al.: Pulpal response to direct capping of adhesive resins and glass ionomer cements. J. Dent. Res., 1995, 74 (Abstracts), 555. 3. Boillaguet S. et al.: The influence of dentine permeability on cytotoxicity of four dentine bonding systems in vitro. J. Oral Rehabil., 1998, 25, 1:45-51. 4. Camps J. et al.: In vitro cytotoxicity of dental adhesive systems under simulated pulpal pressure. Dent. Mater., 1997, 13, 1:34-42. 5. Ciapetti G. et al: False positive results in cytotoxicity testing due to unexpectedly volatile compounds. J. Biomed. Mater. Res., 1998, 39, 2:286-291. 6. Cox Ch.F. et al.: Re-evaluationg puls protection: calcium hydroxide liners vs cohesive hybridization. J. Am. Dent. Assoc., 1994, 125:823-831. 7. Cox Ch.F. et al.: Reparative dentin: factors affecting its deposition. Quintessence Int., 1992, 23, 4:257-270. 8. Ferracane J.L., Condon J.R.: Rate of elution of leachable components from composite. Dent. Mater., 1990, 6:282-287. 9. Hanks C.T. et al.: Cytotoxicity of dental composites and other materials in a new in vitro device. J. Oral. Pathol., 1988, 17:396-403. 10. Hanks C.T. et al.: Characterization of the in vitro pulp chamber using the cytotoxicity of phenol. J. Oral. Pathol., 1989, 18:97-101. 11. Hanks C.T. et al.: Cytotoxic effects of resin components on cultured mammalian fibroblasts. J. Dent. Res., 1991, 70:1450-1455. 12. Hanks C.T. et al.: Permeability of biological and synthetic molecules through dentine. J. Oral Rehab., 1994, 21:475-487. 13. Hanks C.T. et al.: In vitro models of biocompatibility: a review. Dent. Mater., 1996, 12,3:186-193. 14. Heitmann T., Untebrink G.: Direct puip capping with a dentinal adhesive resin system. A pilot study. Quintessence Int., 1995, 26, 11:765-770. 15. Hilton T.J.: Cavity sealers, liners and bases: philosophies and indication for use. Oper. Dent. 1996, 21:134-146. 16. Horsted P.B.: Monkey pulp reactions to restorative materials. Scand. Dent. Res., 1986, 94:154-163. 17. Jodkowska E.: Materiały złożone i cementy glass-ionomerowe w stomatologii zachowawczej. Med. Tour Press International, Warszawa 1992. 18. Kan K.C. et al.: Variability in cytotoxicity and fluoride release of resin – modified glass-ionomer cements. J. Dent. Res., 1997, 76, 8:1502-1507. 19. Kanca J.: Replacement of a fractured incisor over pulpal exposure: A long-term case report. Quintessence Int., 1996, 12:829-832. 20. Lefebvre C.A. et al.: Responses of oral epithelial cells to dental resin components. J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 1996, 7, 11:965-976. 21. McLean J.W.: Dentinal bonding agents versus glass ionomer cements. Quintessence Int., 1996, 27:659-667. 22. Meryon S.D.: The influence of dentine on the in vitro cytotoxicity testing of dental restorative materials. 1984, 18:771-779. 23. Nakabayashi N.: Hybrid Layer as a dentin bonding mechanisms. J. Esthed. Dent., 1991, 3:133-138. 24. Oliva A. et al.: Biocompatibility studies on glass ionomer cements by primary cultures of human osteoblasts. Biomaterials 1996, 17, 13:1351-1356. 25. Pawlicki R. i wsp.: Twarde tkanki zębów u ludzi w młodym, średnim i podeszłym wieku. Czas Stomat., 1994, XLVII, 10:672-677. 26. Pezzoli M., Baldi P.: In vitro evaluation of the cytotoxicity of composite resin in the presence or absence of smear layer. Minerva Stomatol., 1997, 46, 9:481-486. 27. Postek-Stefańska L.: Badania porównawcze reakcji miazgi na niektóre materiały kompozycyjne. Czas. Stomat., 1994, XLVII, 317-322. 28. Postek-Stefańska L.: Wczesne obserwacje nad wpływem materiałów kompozytowych i ich systemów wiążących na miazgę zębową. Czas. Stomat., 1996, XLIX, 8:531-539. 29. Postek-Stefańska L, Ławniczek T.: Wpływ bezpośredniego oddziaływania materiałów złożonych Tetric i Charisma oraz ich systemów łączących na hodowle fibroblastów miazgi ludzkiej. Czas. Stomat., 1997, L, 5:303-309. 30. Schmalz G. et al.: A commercially available cell culture device modified for dentin barrier tests. J. Endod. 1996, 22, 5:249-252. 31. Schweikl H., Schmalz G.: Toxicity parameters for cytotoxicity testing of dental materials in two different mammilian cell lines. Eur. J. Oral. Sci., 1996, 104, 3:292-299. 32. Stanley H.R.: Biological evaluation of dental materials. Int. Dent. J., 1992, 42, 1:37-46. 33. Stanley H.R. et al.: Compatibility of various materials with oral tissues. II: Pulp responses to composite ingrediens. J. Dent. Res., 1989, 58, 5:1507-1517. 34. Suliborski S. i wsp.: Próba zastosowania materiału kompozytowego Tetric i systemu wiążącego Syntac do pokrycia bezpośredniego miazgi – doniesienie kliniczne. Stomat. Współczesna, 1997, 4, 4:277-282. 35. Sunzel B. et al.: The protective effect of zinc on rosin and resin acid toxicity in human polymorphonuclear leukocytes and human gingival fibroblasts in vitro. J. Biomed. Mater. Res., 1997, 37, 1:20-28. 36. Wataha J.C. et al.: Cytotoxicity of components of resin and other dental restorative materials. J. Oral. Reh., 1994, 21:453-462. 37. Wendt S.L. et al.: Indirect cytotoxic evaluation of dental materials. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol., 1993, 75:353-356. 38. Yoshii E.: Cytotoxic effects of acrylates and mathacrylates: relationship of monomer structures and cytotoxicity. J. Biomed. Mater. Res, 1997, 37, 4:517-524.
