新しい予混合ケイ酸カルシウム-バイオセラミック根管シーラーの化学的物理的特性と生物活性

Chemical-Physical Properties and Bioactivity of New Premixed Calcium Silicate-Bioceramic Root Canal Sealers.

抄録

本研究の目的は、様々な量の異なるケイ酸カルシウム（CaSi）を含む、最近導入された3種類のプレミックスバイオセラミック根管シーラーの化学的物理的特性と生物活性（アパタイト形成能）を分析することであった：二酸化ジルコニウムとアルミン酸三カルシウムを含むケイ酸二カルシウムおよびケイ酸三カルシウム（1～10％および20～30％）含有シーラー（CERASEAL）；ケイ酸三カルシウム（5～15％）含有シーラー15％）含有シーラーと二酸化ジルコニウム、ジメチルスルホキシド、炭酸リチウム（AH PLUS BIOCERAMIC）、二ケイ酸カルシウムと三ケイ酸カルシウム（10％と25％）含有シーラーとアルミン酸カルシウム、アルミン酸三カルシウム、タンタライト（NEOSEALER FLO）。対照としてエポキシ樹脂ベースのシーラー（AH PLUS）を使用した。初期および最終硬化時間、放射線透過性、流動性、膜厚、開気孔容積、吸水性、溶解性、カルシウム放出およびアルカリ化活性を試験した。ハンクス平衡塩溶液（HBSS）中で28日間エージングした後のリン酸カルシウムおよび/またはアパタイトの核形成は、ESEM-EDX、振動IRおよびマイクロラマン分光法によって評価した。分析の結果、NeoSealer FloとAH Plusの最終硬化時間が最も長く（それぞれ1344±60分と1300±60分）、AH Plus BioceramicとCerasealの最終硬化時間は短かった（それぞれ660±60分と720±60分）。すべての試験材料において、ラジオパシティ、流動性、膜厚はISO 6876/12に準拠した。開気孔容積は、AH Plusと比較して、NeoSealer Flo、AH Plus BioceramicおよびCerasealで有意に高い値が観察され（p < 0.05）、NeoSealer FloおよびAH Plus Bioceramicで有意に高い値が観察された（p < 0.05）。セラシールとAH Plusは溶解性が最も低かった。すべてのCaSi含有シーラーはカルシウムを放出し、浸漬水をアルカリ化した。HBSSに28日間浸漬した後、ESEM-EDX分析を行ったところ、すべてのバイオセラミックシーラーの表面を覆うミネラル層の形成が認められ、放射助剤（CerasealとAH Plusバイオセラミックはジルコニウム、NeoSealer Floはタンタル）の検出量が減少し、カルシウム、リン、炭素が増加していた。リン酸カルシウム（CaP）層は、NeoSealer FloとAH Plus Bioceramicでより顕著であった。IRおよびマイクロラマンにより、すべてのセット材料の表面に炭酸カルシウムが形成されていることが明らかになった。CaP相の薄い層は、AH Plus BioceramicとNeoSealer Floでのみ検出された。Cerasealは、試験されたすべてのCaSi含有シーラーの中で最も高いカルシウム放出にもかかわらず、CaPの沈着を示さなかった。結論として、CaSi含有シーラーは、要求される化学的および物理的基準を満たし、生物学的に関連するイオンを放出した。アパタイトの核生成は、高炭酸化プロセスに関連してわずかであった。

The aim of the study was to analyze the chemical−physical properties and bioactivity (apatite-forming ability) of three recently introduced premixed bioceramic root canal sealers containing varied amounts of different calcium silicates (CaSi): a dicalcium and tricalcium silicate (1−10% and 20−30%)-containing sealer with zirconium dioxide and tricalcium aluminate (CERASEAL); a tricalcium silicate (5−15%)-containing sealer with zirconium dioxide, dimethyl sulfoxide and lithium carbonate (AH PLUS BIOCERAMIC) and a dicalcium and tricalcium silicate (10% and 25%)-containing sealer with calcium aluminate, tricalcium aluminate and tantalite (NEOSEALER FLO). An epoxy resin-based sealer (AH PLUS) was used as control. The initial and final setting times, radiopacity, flowability, film thickness, open pore volume, water absorption, solubility, calcium release and alkalizing activity were tested. The nucleation of calcium phosphates and/or apatite after 28 days aging in Hanks balanced salt solution (HBSS) was evaluated by ESEM-EDX, vibrational IR and micro-Raman spectroscopy. The analyses showed for NeoSealer Flo and AH Plus the longest final setting times (1344 ± 60 and 1300 ± 60 min, respectively), while shorter times for AH Plus Bioceramic and Ceraseal (660 ± 60 and 720 ± 60 min, respectively). Radiopacity, flowability and film thickness complied with ISO 6876/12 for all tested materials. A significantly higher open pore volume was observed for NeoSealer Flo, AH Plus Bioceramic and Ceraseal when compared to AH Plus (p < 0.05), significantly higher values were observed for NeoSealer Flo and AH Plus Bioceramic (p < 0.05). Ceraseal and AH Plus revealed the lowest solubility. All CaSi-containing sealers released calcium and alkalized the soaking water. After 28 days immersion in HBSS, ESEM-EDX analyses revealed the formation of a mineral layer that covered the surface of all bioceramic sealers, with a lower detection of radiopacifiers (Zirconium for Ceraseal and AH Plus Bioceramic, Tantalum for NeoSealer Flo) and an increase in calcium, phosphorous and carbon. The calcium phosphate (CaP) layer was more evident on NeoSealer Flo and AH Plus Bioceramic. IR and micro-Raman revealed the formation of calcium carbonate on the surface of all set materials. A thin layer of a CaP phase was detected only on AH Plus Bioceramic and NeoSealer Flo. Ceraseal did not show CaP deposit despite its highest calcium release among all the tested CaSi-containing sealers. In conclusion, CaSi-containing sealers met the required chemical and physical standards and released biologically relevant ions. Slight/limited apatite nucleation was observed in relation to the high carbonation processes.