Bewertung der Biokompatibilität des Epiphany-Wurzelkanalversiegelungsmittels in subkutanem Gewebe von Ratten

Ziel. Das Ziel dieser Studie war es, die Biokompatibilität des Wurzelkanalversiegels Epiphany in subkutanem Gewebe von Ratten zu bewerten.

Studienaufbau. Polyethylenröhren wurden mit dem Versiegler gefüllt (I: Epiphany; II: photoaktiviertes Epiphany; III: Epiphany in Verbindung mit selbstätzendem Primer; IV: photoaktiviertes Epiphany in Verbindung mit Primer; und V: Kontrollgruppe) und später in 4 verschiedenen Regionen des Rückens von 15 erwachsenen männlichen Ratten (Rattus novergicus, Albinus Wistar) implantiert. Nach 7, 21 und 42 Tagen wurden 5 Tiere getötet, wobei pro Gruppe 4 Proben entnommen wurden, zusätzlich zur Kontrollgruppe, zu jedem analysierten Zeitpunkt.

Ergebnisse. In allen Zeiträumen induzierte Epiphany eine milde Entzündungsreaktion. In Gruppe II, in der der Primer nicht verwendet wurde, wurden jedoch umfangreiche Nekrosen und eine moderate bis intensive Entzündungsreaktion beobachtet, hauptsächlich nach 7 und 21 Tagen.

Fazit. Das Epiphany-Versiegelungsmittel scheint biokompatibel zu sein, wenn es an subkutanem Gewebe von Ratten getestet wird.

Mehrere Studien wurden durchgeführt, um die Biokompatibilität von Wurzelkanalversiegelungen zu bewerten, die für ihre gute Leistung und den erfolgreichen endodontischen Behandlung entscheidend sind. Um die biologische Reaktion und das Reizpotenzial neuer endodontischer Materialien, die auf den Markt gebracht werden, zu bewerten, werden häufig vorläufige Studien mit in vivo-experimentellen Methoden durchgeführt, wie zum Beispiel das Implantieren dieser Materialien in das Bindegewebe von Labortieren.

Zu den neuen Wurzelkanalfüllsystemen, die kürzlich eingeführt wurden, gehört Resilon-Epiphany. Resilon ist ein synthetisches Polycaprolacton-Polymer, das auf einem polyesterbasierten Polymer basiert, das Dimethacrylate enthält, die an methacrylatbasierte Harzversiegelungen, wie Epiphany, eine harzbasierten dual-härtenden Wurzelkanalversiegelung, binden können. Laut dem Hersteller enthält Resilon auch bioaktives Glas, Calciumhydroxid und radiopaque Füllstoffe. Einige Forscher haben berichtet, dass dieses System eine größere Dichtfähigkeit als andere Materialien aufweist und mit weniger apikaler Parodontitis assoziiert ist. In einer anderen Studie war jedoch die interfaciale Festigkeit, die mit diesem System an intraradikulärem Dentin erzielt wurde, nicht überlegen derjenigen von Guttapercha in Verbindung mit einem Epoxidharzversiegler. Das Resilon-Epiphany-System wird auch von einem selbstätzenden Primer gefolgt, der einen sulfonsäureterminierten funktionalen Monomer, HEMA, Wasser und einen Polymerisationsinitiator enthält. Die Verwendung von Resilon in Verbindung mit dem Epiphany-Versiegler bietet eine der Hauptmerkmale dieses Systems, das die Fähigkeit haben soll, eine gebundene Monoblockfüllung zu erzeugen.

Obwohl der Epiphany-Wurzelkanalversiegler von der Food and Drug Administration (FDA) in den USA für die endodontische Verwendung zugelassen wurde, gibt es nur sehr wenige veröffentlichte Studien, die seine Biokompatibilität und Zytotoxizität sowie seine Assoziation mit dem dazugehörigen Selbstätzprimer bewerten. Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, die Biokompatibilität des Epiphany-Wurzelkanalversieglers, entweder in Verbindung mit dem Primer oder nicht, in subkutanem Bindegewebe von Ratten zu bewerten und die Ergebnisse mit denen früherer Studien zu vergleichen.

Material und Methoden

Diese Studie wurde vom Tierschutzkomitee der Universität Ribeirao Preto, Sao Paulo, Brasilien, bewertet und genehmigt, und die ethischen Grundsätze für die Verwendung von Labortieren wurden in allen Phasen des Experiments beachtet. Das bewertete Material war der Epiphany-Wurzelkanalversiegler (Pentron-Clinical Technologies, Wallingford, CT), der entweder mit einem Selbstätzprimer assoziiert war oder nicht. Entsprechend dieser Assoziation des getesteten Versieglers wurden die folgenden 4 Versuchsgruppen (und 1 Kontrollgruppe) festgelegt: Gruppe I: Epiphany; Gruppe II: fotoaktiviertes Epiphany; Gruppe III: Epiphany in Verbindung mit Selbstätzprimer; Gruppe IV: fotoaktiviertes Epiphany in Verbindung mit Selbstätzprimer; und Gruppe V: Kontrolle, mit leerem Röhrchen.

Für die Studie wurden 15 männliche adulte Ratten (Rattus novergicus, Albinus Wistar) mit einem Gewicht von 200 bis 250 g verwendet. Sie wurden in einem akklimatisierten Raum gehalten und erhielten eine ausgewogene Ernährung sowie Wasser ad libitum. Die Tiere wurden durch intramuskuläre Injektion von Ketaminchlorhydrat (0,1 mg/mL) in Verbindung mit Xylazin (0,05 mg/mL) anesthesiert, gefolgt von der Rasur des Rückenfells, Desinfektion, Inzision und Dissektion des subkutanen Gewebes, um das Testmaterial einzuführen. Um den Wurzelkanalverschluss in das subkutane Gewebe der Ratte zu implantieren, wurden sterilisierten Polyethylenröhren mit einem Durchmesser von 1,2 mm (0,8 mm Innendurchmesser) und einer Länge von 10 mm verwendet. Um zu verhindern, dass der Verschluss entweicht, wurde eines der Enden der Röhren durch Hitze verschlossen. Der Epiphany-Wurzelkanalverschluss wurde gemäß den Empfehlungen des Herstellers für die klinische Anwendung in einem dunklen Raum verarbeitet, da es sich um einen dual-härtenden Verschluss handelt. In den Gruppen III und IV wurde ein Pinsel verwendet, um die innere Oberfläche der Polyethylenröhren mit dem Primer zu beschichten, der mit dem Verschluss geliefert wurde. Der verarbeitete Verschluss wurde vorsichtig mit Hilfe eines Papiertüten, der mit dem Durchmesser der Röhren kompatibel ist, in die Polyethylenröhren eingeführt, wobei darauf geachtet wurde, dass keine leeren Räume vorhanden waren und dass der Verschluss nicht überlief. Anschließend wurde der Verschluss in den Röhren lichtaktiviert (Gruppen II und IV) und sofort im subkutanen Gewebe der Rattenrücken implantiert. Die chirurgischen Wunden wurden genäht.

Jedes Tier erhielt 4 Röhren mit Material, wobei 2 in der Schulterregion und 2 in der Beckenregion (eine auf der rechten Seite und die andere auf der linken) platziert waren, wobei jede Röhre eine distincte Gruppe repräsentierte. Nach 7, 21 und 42 Tagen wurden die Ratten durch eine Überdosis Anästhetikum getötet und die Röhren zur histologischen Analyse entfernt. Somit gab es 5 Ratten für jeden Studienzeitraum, 4 von ihnen repräsentierten die experimentellen Gruppen und 1 die Kontrollgruppe (Gruppe V), insgesamt 4 Proben für jede experimentelle Gruppe in jedem der Zeiträume. Die Proben wurden 24 Stunden in einer 10% gepufferten Formalinlösung fixiert und für eine konventionelle histologische Untersuchung aufbereitet.

Das Bindegewebe, das sich an der offenen Enden jeder Röhre befand, wurde mit einem Mikrotom auf 5 µm eingestellt, mit Hämatoxylin und Eosin gefärbt und auf das Vorhandensein oder Fehlen von neutrophilen Leukozyten, Makrophagen, Lymphozyten, Plasmazellen, riesigen Fremdkörperzellen, dispergiertem Material und nekrotischem Gewebe bewertet. Jedes Kriterium wurde als abwesend (—), leicht (+), moderat (++) und intensiv (+++) bewertet. Abhängig von diesen Merkmalen, mit Ausnahme des Vorhandenseins von dispergiertem Material, wurde die entzündliche Reaktion des Bindegewebes als keine bis leichte (Grad I), moderat (Grad II) und schwer (Grad III) klassifiziert, gemäß den von Shahi et al. beschriebenen Kriterien.

Ergebnisse

Zusätzlich zu dem 1 Proben, die in jedem Studienzeitraum als Kontrolle verwendet wurden, diente die Bindegewebsreaktion entlang der lateralen Wand außerhalb der Polyethylenröhren aller Proben als negative Kontrolle für die Technik. Es war möglich, eine dünne Schicht von Bindegewebe ohne entzündliche Reaktion zwischen der Röhrenwand und dem angrenzenden Gewebe in allen Proben und in allen Studienzeiträumen zu beobachten. Das Bindegewebe, das dem offenen Ende der Polyethylenröhre benachbart war, wurde bewertet, und eine beschreibende Analyse der histologischen Befunde wurde durchgeführt. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle I zusammengefasst.

Sieben-Tage-Ergebnisse

Gruppe I (Epiphanie). Im bewerteten Bereich wurde eine Schicht von zellulärem Bindegewebe beobachtet, die eine leichte chronische Entzündungsreaktion aufwies, überwiegend gebildet aus Lymphozyten und hyperämischen Blutgefäßen (Abb. 1). Es wurden auch spärliche neutrophile Leukozyten und kleine Nekroseherde festgestellt. Es wurden keine Makrophagen oder fremdkörpermultinukleäre Riesenzellen beobachtet. Darüber hinaus gab es dispergiertes Material, das durch ein amorphes, diffuses, körniges, schwarz gefärbtes Material gekennzeichnet war.

Gruppe II (photoaktiviertes Epiphany). Nach 7 Tagen zeigte das subkutane Gewebe in dieser Gruppe eine moderate bis starke chronische Entzündungsreaktion mit umfangreicher Nekrose (Abb. 2). Es wurde keine phagozytische Aktivität beobachtet.

Gruppe III (Epiphany in Verbindung mit Primer). Die histologischen Merkmale waren ähnlich wie die in Gruppe I (Epiphany) festgestellten.

Gruppe IV (photoaktiviertes Epiphany in Verbindung mit Primer). Die histologischen Merkmale waren ähnlich wie die in Gruppe I (Epiphany) festgestellten.

21-Tage-Ergebnisse

Gruppe I (Epiphany). Im Bindegewebe, das an das offene Ende des Rohres angrenzte, gab es eine milde chronische Entzündungsreaktion, überwiegend lymphozytär. Es wurden keine fremdkörperassoziierten mehrkernigen Riesenzellen und Makrophagen beobachtet. In großer Menge wurde dispergiertes Material gefunden. Auch spärliche Nekroseherde wurden festgestellt.

Gruppe II (photoaktiviertes Epiphany). Im Gegensatz zu allen anderen Gruppen in diesem Zeitraum zeigte das Bindegewebe, das an den Wurzelkanalsealer angrenzte, eine intensive chronische Entzündungsreaktion, die mit mehreren hyperämischen Blutgefäßen assoziiert war. Umfangreiche Nekrose wurde neben dem dispergierten Material beobachtet, das in großer Menge vorhanden war.

Gruppe III (Epiphany in Verbindung mit Primer). Das Bindegewebe am offenen Ende des Rohres zeigte eine milde chronische Entzündung, die überwiegend aus Lymphozyten bestand. Fremdkörper-Riesen-Zellen und Makrophagen waren nicht vorhanden. In großer Menge wurde disperse Restmaterial festgestellt. Es wurden keine Nekrosen oder degenerativen Veränderungen beobachtet.

Gruppe IV (fotoaktiviertes Epiphany in Verbindung mit Primer). Diese Gruppe wies histologische Merkmale auf, die denen der Gruppe I in demselben Zeitraum ähnlich waren, mit milder chronischer Entzündung, kleinen Nekroseherden und dispersem Restmaterial in umfangreichen Bereichen (Abb. 3).

42-Tage-Ergebnisse

Gruppe I (Epiphany). In dieser Gruppe gab es Bindegewebe, das eine milde bis fehlende chronische Entzündungsreaktion aufwies, mit wenig dispersem Restdichtungsmaterial. Es gab keine Nekrose oder andere Veränderungen.

Gruppe II (fotoaktiviertes Epiphany). Im Unterschied zu den Merkmalen, die in der Gruppe I in demselben Zeitraum gefunden wurden, gab es eine moderate chronische Entzündung, die mit einigen gestauten Blutgefäßen assoziiert war. Nekroseherde wurden weiterhin in der Nähe des dispersem Restdichtungsmaterials beobachtet.

Gruppe III (Epiphany in Verbindung mit Primer). Es gab eine leichte bis fehlende chronische Entzündungsreaktion, ohne Fremdkörperriesenzellen oder Makrophagen. Es wurde etwas verstreutes Material beobachtet. Ähnlich wie in Gruppe I in diesem Zeitraum wurden keine Nekrosen oder andere degenerative Veränderungen beobachtet.

Gruppe IV (photoaktiviertes Epiphany in Verbindung mit Primer). Die histologischen Merkmale waren in diesem Zeitraum ähnlich wie in Gruppe III.

Diskussion

Gutta-percha ist das am häufigsten verwendete Material zur obturation des Wurzelkanalsystems, obwohl es nicht als das ideale Wurzelkanalfüllmaterial angesehen wird. Einer seiner Nachteile ist die Notwendigkeit, einen Wurzelkanaldichtstoff mit guten Dichteigenschaften zu verwenden. Darüber hinaus kann Speichel, wenn die koronale Restauration unzureichend oder nicht vorhanden ist, den Wurzelkanaldichtstoff auflösen, was zu einer Reinfektion und folglich zu einem erfolglosen endodontischen Behandlung führt. Unter den Wurzelkanaldichtstoffen, die derzeit in der zahnärztlichen Praxis verwendet werden, gibt es einige, die aus Calciumhydroxid, Glasionomer, Zinkoxid–Eugenol und Silikonen bestehen, und einige sind harzbasiert.

Vor kurzem wurde ein neues Wurzelkanalfüllsystem auf den Markt gebracht, das bei Endodontologen und Allgemeinzahnärzten beliebt geworden ist. Dieses System besteht aus einem synthetischen Polycaprolacton-Polymer, Resilon, das mit einem harzbasierten dual-härtenden Wurzelkanaldichtmittel, Epiphany, kombiniert ist. Das Resilon-Epiphany-System soll schnell eine „Monoblock“-Füllung bilden, die an der Dentinwand im Wurzelkanal haftet. Laut dem Hersteller ist Epiphany nicht zytotoxisch, biokompatibel und nicht mutagen, und wurde von der FDA für die endodontische Anwendung zugelassen.

In jedem Wurzelkanalfüllsystem kann das Dichtmittel im Falle einer Überfüllung in den periapikalen Bereich entweichen. Wenn das Dichtmittel eine chronische Entzündungsreaktion durch einen Fremdkörper verursacht, könnte es die Persistenz der apikalen Parodontitis induzieren. Obwohl der Hersteller postuliert, dass Epiphany biokompatibel ist, gibt es nur wenige Studien, die seine Biokompatibilität und Zytotoxizität bewertet haben. Darüber hinaus zeigen Experimente widersprüchliche Ergebnisse. Obwohl es keine früheren Studien gibt, die die Biokompatibilität des Epiphany-Wurzelkanaldichtmittels in Verbindung mit einem Selbstätzprimer bewertet haben, hat eine aktuelle Studie nur die Zytotoxizität des Primers untersucht. In der vorliegenden Studie zeigten die in den meisten Gruppen erzielten Ergebnisse eine gute biologische Reaktion. Einige Autoren berichteten von ähnlichen Ergebnissen, verwendeten jedoch nicht den Selbstätzprimer. Das Wurzelkanaldichtmittel Epiphany hat eine hohe Kalziumfreisetzung. Dieses Merkmal verursacht einen alkalischeren pH-Wert des Gewebeorts, was die Gewebeheilung begünstigen kann. Andere Autoren beobachteten jedoch, dass Epiphany zytotoxischer ist als andere konventionelle Dichtmittel. In der vorliegenden Studie war die biologische Reaktion in Gruppe II (fotoaktiviertes Epiphany) im Vergleich zu den anderen Gruppen weniger günstig: Das Bindegewebe, das dem Material benachbart war, zeigte nach 7 und 21 Tagen eine moderate bis intensive chronische Entzündungsreaktion und umfangreiche Nekrose. Diese intensive Entzündung nahm nach 42 Tagen ab. Das Dichtmittel wurde in dieser Gruppe lichtaktiviert, aber der Selbstätzprimer wurde nicht verwendet. Unter diesen Bedingungen könnte Epiphany schließlich reizende Reaktionsprodukte, möglicherweise freie Monomere, an der Oberfläche, die mit dem Bindegewebe in Kontakt steht, präsentieren. Daher scheint es, dass, wenn der Primer nicht verwendet wird, diese möglicherweise toxischen Reaktionsprodukte eine weniger günstige biologische Reaktion fördern.

Trotz der guten Ergebnisse, die in den meisten Gruppen der vorliegenden Studie erzielt wurden, wurde in Gruppe II eine schwere Gewebeirritation beobachtet. Da bisher nur wenige Studien durchgeführt wurden, sind weitere Forschungen erforderlich, um die biologische Reaktion und die Zytotoxizität dieses Dichtungsmaterials vollständig zu bewerten. Aus biologischer Sicht erfordert die Reaktion nach der Verwendung des Selbstätzprimers weitere Untersuchungen.

Autoren: Mônica Maria Denadae de Campos-Pinto, Danilo Alessandro de Oliveira, Marco Aurélio Versiani, Yara Teresinha Correa Silva-Sousa, Manoel Damião de Sousa-Neto, Danyel Elias da Cruz Perez

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