プレミックスおよび粉末液体ミネラル三酸化物骨材と各種グラスアイオノマーセメント間の結合強度の評価: in vitro 研究

サマリー

ここでは、三酸化鉱物凝集体の2つの製剤(粉末液体およびプレミックス)と2種類のグラスアイオノマーセメント(従来型および樹脂改質)の間の短期結合強度を評価するin vitro 研究を紹介します。

要約

この研究は、従来のグラスアイオノマーセメント (CGIC) および樹脂変性グラスアイオノマーセメント (RMGIC) に対する予混合および粉末液体形態の三酸化鉱物凝集体 (MTA) の結合強度を比較評価することを目的としています。

60個の試験片を調製し、MTAタイプと使用したグラスアイオノマーセメントの組み合わせに基づいて4つのグループ(n = 15)に分けました。MTAの配置と標準化された15分間の硬化期間の後、グラスアイオノマー材料はメーカーの指示に従って適用されました。せん断接着強度試験は万能試験機を用いて実施し、破壊モードは実体顕微鏡で解析した。

RMGICと組み合わせた粉末-液体MTAは、最高の結合強度を示しました(p < 0.001)。RMGICは、両方のMTA形態でCGICよりも有意に高い結合強度を示しました。プレミックスMTA群では、故障モード分布に統計的に有意な差が観察された(p = 0.020)。

この発見は、MTAの物理的形態とアイオノマーセメントの化学組成の両方が結合強度に大きく影響することを示しています。さらに、破壊モードの分布はグループ間で異なり、凝集性破壊はプレミックス MTA-RMGIC グループで優勢でしたが、混合および接着性破壊は CGIC でより一般的でした。これらの結果は、RMGICと組み合わせた粉末液体MTAが最も信頼性の高い接着を提供し、耐久性のある接着を必要とする臨床シナリオで好ましい可能性があることを示唆しています。

概要

バイタルパルプ療法 (VPT) は、通常、虫歯病変や外傷などの要因により、損傷した歯髄組織の構造的完全性を維持することを目的とした治療介入です。VPT は、身体の固有の治癒と修復メカニズムをサポートすることで健康な歯髄組織を保存できるため、現代の歯内療法の基礎となっています。これらの治療的介入は、歯髄の固有の細胞修復メカニズムに基づいています ^1,2。したがって、この環境での歯科材料の利用は、残存歯髄細胞による硬組織形成の促進、露出領域の密閉、および歯髄の活力の維持に役立つ環境の培養を前提としています。したがって、VPT で使用される材料は、生体適合性や生物活性などの基本的な生物学的原理に準拠する必要があります。さらに、歯髄幹細胞の増殖を促進し、歯髄治癒を促進することが不可欠です³。

三酸化鉱物骨材(MTA)は、その包括的な^{生物学的特性}4,5,6,7により、VPTで好ましい材料です。研究により、MTA が歯髄治癒を促進し、象牙質形成を促進し、長期的な密閉能力を示すことが実証されています。MTA は、生体適合性、抗菌活性、歯髄の完全性と生理学的機能を維持する能力、歯髄との接触時に組織再生を誘導する能力、細胞毒性作用がないなど、いくつかの有利な特性を備えていることが実証されています⁸。ただし、MTAの粉末-液体配合物には、オペレーター依存の混合による粉末と液体の比率の変動や、ウォ^{ッシュアウト抵抗}の低下など、特定の欠点があります9。これらの制限に対処するために、パテの形でプレミックスされた MTA 製品が導入されました。これらの製品は、最適な粘稠度と比率を示す、すぐに使用できる配合が特徴です。これらのプレミックス MTA 材料は、従来のすべての MTA 用途に適していると考えられており、標準化された組成によりウォッシュアウトのリスクを軽減すると評判です ^9,10。

VPT の有効性は、生体材料と修復材料の間のシールの完全性に依存します。したがって、生体材料と修復材料の間に強力な結合を達成することは、細菌の微小漏れを最小限に抑え、良好な長期予後を確保するために重要です^4,11。臨床的観点から、MTA を VPT で使用する場合、通常、グラスアイオノマー セメントまたは複合樹脂⁷ ですぐに覆われます。樹脂変性グラスアイオノマーセメント (RMGIC) は、従来のグラスアイオノマーセメント (CGIC) に比べて、作業時間の延長、迅速な硬化、接着力の向上など、いくつかの利点を示します。さらに、RMGIC は、オペレーター依存の技術で一般的な懸念事項である粉末と液体の比率の変化に対する回復力を示します^12,13。ただし、遊離モノマーの存在を考えると、RMGIC の生体適合性は CGIC の生体適合性よりも劣っていると考えられる¹³。RMGIC は、硬化時間が速く、機械的強度に優れているため、咬合応力を受ける後方修復物や、水分制御が部分的に損なわれる臨床シナリオに特に適しています。逆に、CGIC は、フッ化物の放出と生体適合性により、頸部病変、歯根表面の修復、および虫歯リスクの高い患者に有利です。それにもかかわらず、これらの材料の採用は、特定の制限によって制約される可能性があります:RMGICは重合収縮を起こしやすく、光へのアクセスが制限されている領域では硬化が不十分である可能性がありますが、CGICは機械的強度が低く、耐摩耗性が低下します¹⁴。

MTAとさまざまな上層修復材料との間の結合強度について多くの研究が行われてきましたが、結果は一貫性がないことが証明されています15,16,17,18。しかし、今日まで、グラスアイオノマーセメントの組成と配合が結合強度に及ぼす影響を具体的に評価した研究は1つだけです。Ergül らが実施した研究では、グラスアイオノマー セメント タイプの効果が検討されましたが、MTA は 1 つの形態のみ利用され、MTA 製剤の潜在的な影響は考慮されませんでした⁴。本研究の目的は、MTA の粉末液体および予混合形態と、従来のグラスアイオノマー セメントと樹脂改質の 2 種類のグラス アイオノマー セメントの間の結合強度を評価することです。この研究の最初の仮説では、プレミックス MTA はグラスアイオノマー セメントと併用すると優れた結合強度を示すと仮定されています。2番目の仮説は、両方の形態のMTAについて、樹脂変性グラスアイオノマーセメントが従来のグラスアイオノマーセメントと比較してより高い結合強度を示すと仮定しています。

プロトコル

注: この in vitro 研究は、人間または動物の被験者が関与していないため、倫理的承認を必要としませんでした。この研究は、ヘルシンキ宣言の原則に従って実施されました。

1. サンプル調製

注:サンプルサイズの計算は、0.40、α = 0.05、検出力= 0.80の効果量に基づいており、グループあたり最低10サンプルになりました。統計的信頼性を高めるために、グループごとに 15 サンプルが使用されました。

1. MTA材料を収容するために、直径4 mm、奥行き3 mmの円筒形キャビティを持つ合計60個の標準化された金属リングを使用します( 図1を参照)。
2. 粉末液体MTAの応用
   注: メーカーは、最適な取り扱い特性と物理的強度を達成するために、粉末成分と液体成分を体積比 1:1 で混合することを推奨しています。
   1. 粉末を清潔なガラス板の上に置き、滅菌スポイトを使用して供給された液体を徐々に加えます。均一なパテのような粘稠度が得られるまで、金属スパチュラで成分を30〜60秒間混合します。
   2. MTAキャリアを使用して、混合材料を標準化されたキャビティに運びます。
   3. 気泡が混入しないように、プラグで優しく圧縮してください。
3. プレミックスMTAの応用
   1. シリンジに取り付けられた使い捨てカニューレを使用して、材料を空洞に直接分注します。
   2. プラガーを使用して、材料をキャビティに適切に適応させ、圧縮します。
4. 蒸留水で湿らせた綿ペレットを材料の上に置き、硬化を促進します(15分)。
   注:文献で報告されているように、湿った条件はMTAの界面適応と結合特性を高めますが、乾燥した条件はこのプロセスに悪影響を与える可能性があります¹⁹。

2. セメント塗布

1. 金型の位置決めと表面の標準化
   1. MTA材料の初期設定後、直径2mm、高さ2mmの円筒形のシリコンモールドをMTA充填キャビティの上に慎重に配置します。
2. CGICの申請
   1. メーカーが指定した粉末と液体の比率 2.5:1 重量 (粉末 1 スクープと液体 2 滴) に従って、付属のスクープとスポイトを使用して、粉末と液体成分を清潔で乾燥した混合パッドに分注します
   2. 滑らかで均質な粘稠度が得られるまで、プラスチックヘラで30〜45秒円を描くように成分を混合します。
   3. 混合材料を、気泡の混入を最小限に抑えるためにプラスチック充填装置を使用して、設定されたMTA表面上に配置された金型キャビティに直ちに移します。
   4. 金型を取り外す前に、材料を室温で 6 分間自己硬化させます。
3. RMGICの応用
   1. 付属のプリロードされたシリンジと使い捨てカニューレを使用して、RMGICを金型に直接分注します。
   2. ボイドを防ぎ、MTA表面に完全に適応させます。
   3. LED硬化ライトを1000mW/cm²の強度で20秒間重合させ、光硬化先端を材料表面から約1〜2mm離します。
4. 検体を加湿インキュベーターに移し、37°C、湿度100%で24時間保存して、口腔内の状態をシミュレートし、機械的試験の前に材料を完全に成熟させます。

3. 万能試験機を用いたせん断接着強度試験

1. 万能試験機の電源を入れ、試験前に接続された制御コンピュータでオペレーティングソフトウェアを起動します。
2. 適切なロードセル(容量1000N)を取り付け、システムソフトウェアが自動的に校正できるようにします。
   注:カスタムステンレス鋼の治具は、標本をしっかりと保持するために、デバイスの下部固定プラットフォームに取り付けられました。治具は、横方向の動きを防ぎ、力がMTAグラスアイオノマー界面に接線方向に確実に加えられるように特別に設計されました。
3. 試験機上部の可動クロスヘッドに金属製のノミ状の刃(幅2mm、厚さ0.5mm)を取り付け、刃先を各試料の界面レベルに水平に合わせて均一なせん断力を加えます。
   注:各試験片は、MTAとグラスアイオノマーセメントの間の結合界面が露出し、チゼルブレードと平行に整列するように治具内に配置されました。位置合わせは目視で検証され、手動で調整され、引張成分や圧縮成分を導入することなく、加えられた荷重が接着剤界面に厳密に向けられるようにしました。
4. 適切に保護されたら、試験機のソフトウェアインターフェイスから試験プロトコルを開始します。
5. クロスヘッド速度を国際規格(歯科用接着剤試験用のISO 29022²⁰など)に準拠して1 mm/minに設定します。
6. 装置を始動し、ボンドが破損するまでチゼルブレード を介して 試験片に漸進的なせん断力を加えます。
7. 剥離の瞬間に最大荷重値(ニュートン単位)を自動的に記録します。

4. データの収集と計算

1. 記録された力(N)を結合表面積(mm²)で割って、メガパスカル(MPa)単位のせん断結合強度を求めます。
2. テストソフトウェアからすべての測定値をエクスポートします。
3. 故障モード解析
   1. 剥離された各標本を実体顕微鏡で20倍の倍率で調べます。
   2. 故障タイプを次のように分類します。MTA-GICインターフェースでの接着剤分離。MTA または GIC 自体内の凝集障害。混合 - 両方の組み合わせ( 図2を参照)。
   3. 2 人の独立した評価者と分類を行い、意見の相違がある場合は 3 人目の評価者に相談して合意に達します。

5. 統計分析

1. IBM SPSS Statistics v29 を使用して分析を実行します。データの正規性を視覚的および統計的に評価します。
2. 連続変数の中央値と四分位範囲、カテゴリ変数の頻度とパーセンテージを報告します。
3. マンホイットニーのU検定を使用して連続変数を比較し、カイ二乗検定をカテゴリ変数に適用します。タイプIエラーレベル5%を統計的に有意であると考えてください。

結果

グラスアイオノマーセメントがMTA表面から分離された瞬間に測定された力値の分布を 表1 に示します。樹脂変性グラスアイオノマーセメントと粉末液体MTAを組み合わせたグループで最高の平均力が記録されましたが、従来のグラスアイオノマーセメントとプレミックスMTAを組み合わせたグループで最低の平均力が観察されました。別々に評価した場合、粉末-液体 MTA の結合強度値は、両方のグラスアイオノマーセメントグループでプレミックス MTA の結合強度値よりも高かった (p < 0.001)。MTAの形態に基づく2つのMTAタイプを比較したところ、樹脂変性グラスアイオノマーセメントは、両方のMTAタイプで従来のグラスアイオノマーセメントよりも有意に高い結合強度を示すことが明らかになりました(粉末液体MTAではp = 0.019、プレミックスMTAではp = 0.037)。

材料の破壊モードの分布を 表 2 に示します。従来のグラスアイオノマーセメント、樹脂変性グラスアイオノマーセメント、および粉末液体MTAを個別に評価した...

ディスカッション

上にあるグラスアイオノマーセメントへのMTAの接着は、いくつかの要因の影響を受けます。MTA表面に存在する金属酸化物は、グラスアイオノマーマトリックスと強力な化学結合を形成する能力を持っています。さらに、表面気孔の存在は、利用可能な^表面積を増加させることにより、微細機械的保持を強化します4。本研究では、評価された予混合 MTA には、ケイ酸三カルシウム、ケイ酸二カルシウム、アルミン酸三カルシウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ポリエチレングリコール、および酸化鉄を含む製剤が含まれています。対照的に、MTA の粉末形態には、酸化カルシウム、ヒドロキシアパタイト、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、リン酸カルシウム酸化物、酸化ビスマス、および酸化ジルコニウムが含まれています。両方のグラスアイオノマーセメントグループでプレミックスMTAと比較して、粉末-液体MTAで観察されたかなり高い結合強度値は、それぞれの配合物中に存在する酸化物成分の不均一性と量に起因する表面...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
バイオMTA +	Cerkamed, ポーランド	1703251	閉塞用
BIO-Cリペア	Angelus, ブラジル	77418	閉塞用
ガラスライナー	WP Dental、ドイツ	241328	気密用
金属ブロック	モヤ・ヤップ?市場、サンリウルファ、トルコ	ST00103	サンプル準備用
復元+	D-Tech、インド	RC030424	気密用
SPSS v29	IBM SPSS Corp、米国ニューヨーク州アーモンク	https://www.ibm.com/products/spss-statistics	統計分析
実体顕微鏡	Leica MZ 7.5、Leica Microsystems、ドイツ	10450159	[障害タイプの識別]
万能試験機	島津製作所、AGS-X、日本	C224-E057C	せん断接着強度測定用
VALOコードレスLED硬化ライト	Ultradent, 米国	5941	光硬化用