De biocompatibiliteit van tandheelkundig materiaal van nanoglas-zirconia na veroudering

Discussie

Metaalkeramische materialen zijn in toenemende mate vervangen door metaalvrije materialen, aangezien het vrijkomen van metaalionen uitgebreid is besproken. Verschillende metaalionen, waaronder zilver [14], goud [15], titanium [16] en nikkel [17] van tandprothesen, kunnen vrijkomen in het speeksel en plasma. McGinley et al. rapporteerde zelfs dat diffuse Ni-ionen van een tandheelkundige Ni-Cr-legering zich door het epitheelweefsel naar de basale lamina en vervolgens door de extracellulaire matrix zouden kunnen verspreiden, wat resulteert in een verlies van cellevensvatbaarheid en weefselintegriteit [18]. Huidige studies waren vooral gericht op de ontwikkeling en verbetering van alle keramische materialen. Daarom werd G/Z geïntroduceerd in onze vorige studie [4] voor de verbetering van de succespercentages van op zirkonium gebaseerde materialen. De biocompatibiliteit van het G/Z-systeem, rekening houdend met veroudering, was echter onbekend. Biocompatibiliteitstesten en gematigde controles zijn essentieel. Daarom werd een reeks biocompatibiliteitstesten uitgevoerd en vergeleken met de gouden standaard , Y-TZP, rekening houdend met veroudering. Bovendien is door studies bewezen dat de oppervlaktetopografie evenals fysische en chemische eigenschappen van invloed zijn op celadhesie en levensvatbaarheid [19]. Alle specimens werden daarom gezandstraald en gepolijst tot een klinische oppervlakteruwheid.

Aanzienlijke metabole afnames in verouderde G/Z- en Y-TZP-behandelde cellen werden waargenomen na 72 uur (Fig. 2a), wat aantoont dat veroudering de celproliferaties voor G/Z en Y-TZP vermindert. De invloed van veroudering op de biocompatibiliteit van zirkoniumoxidematerialen is controversieel. Een eerdere studie rapporteerde de verminderde biocompatibiliteit van zirkoniumoxide na veroudering [20]. Ondertussen bewees een recente studie de toename van de biocompatibiliteit van verouderd zirkonium [21]. De verschillende invloed van veroudering op de biocompatibiliteit kan het gevolg zijn van verschillende verouderingsprocedures, waaronder de cyclus, temperatuur, belasting en frequentie [22]. De invloed van veroudering op de veranderingen in fysische en chemische eigenschappen van zirkoniumoxide hangt af van de agressiviteit van de verouderingsprocedure voor de afbraak van zirkoniumoxide. Om langdurige intra-orale aandoeningen te simuleren, was de verouderingsprocedure die in deze studie werd gebruikt gebaseerd op klinische parameters, zoals de bijtbelasting en -frequentie, het gebruik van een vochtige omgeving en de temperatuur van het menselijk lichaam [22].

De levensvatbaarheid van de cellen is afhankelijk van mitochondriale activiteit. De afname van celproliferatie en de toename van ROS-productie kan worden toegeschreven aan de diffuse ionen die zich door het epitheelweefsel verspreiden naar de basale lamina en vervolgens door de extracellulaire matrix, wat resulteert in een verlies van cellevensvatbaarheid en weefselintegriteit [6, 23].

De celadhesiesnelheden van zowel G / Z als Y-TZP namen toe na veroudering (figuur 2c). Karakteristieke foto's van celadhesie op Y-TZP en G/Z voor en na veroudering worden getoond in Fig. 3a-d. Nauwkeurige observatie van celaanhechting op G/Z werd uitgevoerd. Dubbel gelabelde fluorescerende kleuring (Fig. 4a, b) en SEM-weergaven (Fig. 5a, b) toonden aan dat cellen gekweekt op zowel verouderde als niet-verouderde G/Z afgeplat en goed verspreid waren.

Celadhesie hangt af van de fysisch-chemische eigenschappen van een biomateriaal. Het is algemeen bekend dat migratie en adhesie biologische parameters zijn die niet noodzakelijk direct met elkaar verbonden zijn. Cellen kunnen langzaam migreren met een zeer hoge adhesie [24, 25]. Al Qahtani et al. [26] meldde ook dat het gezandstraalde oppervlak van Y-TZP een hogere celadhesie vertoonde maar een lage celproliferatie wanneer het werd geïncubeerd met Saos-2-osteoblasten. De bevochtigbaarheid van het oppervlak is een factor die ook de voorkeur van celadhesie bepaalt, door regulering van de hoeveelheden van het eiwit dat aan het oppervlak wordt geadsorbeerd [27]. Er werd gemeld dat de cellen op een superhydrofiel oppervlak zelfs begonnen te prolifereren zodra de adhesie volledig was, en dit fenomeen was sterk gerelateerd aan de grote hoeveelheden van het eiwit dat op het hydrofiele oppervlak werd geadsorbeerd [28]. De verouderingsafslijting van G/Z en Y-TZP zorgt voor een sterke bevochtiging van ruwe oppervlakken, wat een sterke hechting van cellen mogelijk maakt. Dit type oppervlak is optimaal voor gingivale hechting rondom voor tandheelkundige abutmentoppervlakken. Daarentegen geven gladde oppervlakken beperkte hechtingseigenschappen aan de materialen, zoals geschikt voor oppervlakken die zijn ontworpen om biofilmvorming in de septische omgeving van de mond te voorkomen [29]. Als tandprothesematerialen vergrootten verouderingsslijtage van G/Z en Y-TZP daarom de kans op biofilmvorming. De celadhesiesnelheden van G / Z en Y-TZP vertoonden geen significante verschillen voor en na veroudering (figuur 2c). Deze bevinding bewees dat G/Z en Y-TZP vergelijkbare celhechtingseigenschappen vertonen voor en na veroudering, wat wijst op de veelbelovende biologische oppervlakte-eigenschappen van G/Z.

In-vivo-irritatietests zijn van cruciaal belang voor de langdurige toepassing van orale medische hulpmiddelen. Hierin werden geen macroscopische of microscopische pathologische veranderingen waargenomen voor met G/Z behandelde mucosa (Fig. 6a, b).

Het bestaan ​​van een grote hoeveelheid m -ZrO₂ kan resulteren in een afname van de sterkte van zirkoniumoxide. De betrouwbare biocompatibiliteit van het G/Z-systeem kan worden toegeschreven aan de kleine faseverandering tijdens de infiltratieprocedure, wat werd bewezen in onze vorige studie [4]. Een andere studie bewees de redelijke verouderingsbestendigheid van geïnfiltreerde Y-TZP-materialen. Inokoshi et al. [30] meldde dat Al₂ O₃ -geïnfiltreerde Y-TZP was hydrothermisch stabiel na veroudering dankzij een hoge hoeveelheid c-ZrO₂ fase aan het tussenlaagoppervlak, hoewel het een hogere initiële monokliene volumefractie heeft in vergelijking met de Y-TZP.

Verschillende studies bevestigden de betrouwbare biocompatibiliteit van de glas-zirkonia-samenstelling. L-929 fibroblast- en Saos-2 osteoblastachtige cellen vertoonden een goede adhesie en proliferatie op het oppervlak van HAp-Al₂ O₃ -ZrO₂ (FGM), wat wijst op de goede biocompatibiliteit van FGM [31]. Een glas (Na₂ O-SiO₂ -B₂ O₃ -CaO)-Hap-ZrO₂ implantaatmateriaal vertoonde een betere hechting met bot dan een titanium implantaatmateriaal na een implantatieperiode van 3 maanden in het beenbot van een hond [32]. Li et al. rapporteerde dat het glas-zirconia-materiaal een goede biologische activiteit vertoonde en geen cytotoxiciteit [33]. Zeer recente studies rapporteerden een verdichte samenstelling van glas-zirconia met veelbelovende mechanische eigenschappen en esthetiek [10, 11, 34]. De biocompatibiliteit van de samenstelling van gegradeerd glas-zirconia werd echter niet gerapporteerd.