Peyniraltı Proteini İçecek Maruziyeti Sonrası Nanohibrit Reçine Kompozitlerinde Yüzey Mikrosertlik Değişikliklerini Değerlendirmek İçin Standartlaştırılmış Bir Prosedür

Summary

Bu protokol, peyniraltı suyu proteini içeceklerinin reçine kompozit mikrosertliği üzerindeki etkilerini değerlendirmek için standartlaştırılmış bir in vitro yöntemi tanımlar. Bu yaklaşım, döngüsel daldırma ve Vickers testleri kullanılarak diyet maruziyetinin kontrollü değerlendirilmesini sağlar ve besin içecekleri ile restoratif biyomalzemeler arasındaki etkileşimi araştırmak için tekrarlanabilir bir model sunar.

Abstract

Bu in vitro çalışmanın amacı, farklı peyniraltı suyu proteini içeceklerinin üç nanohibrit reçine kompozitinin yüzey mikrosertliği üzerindeki etkisini değerlendirmekti. Üç nanohibrit reçine kompozitinden (materyal başına n = 30) toplam 90 disk şeklinde örnek hazırlanmış ve daldırma ortamına göre üç gruba (n = 10) ayrılmıştır: whey konsantresi, peyniraltı suyu izolat ve damıtılmış su. Örnekler 30 gün boyunca günde iki kez 10 dakika suya batırıldı. Yüzey mikrosertliği başlangıçta ve daldırmadan sonra Vickers mikrosertlik testeri kullanılarak ölçüldü ve sertlik değişimi ΔVHN olarak hesaplandı. Veriler, iki yönlü tekrarlanan ölçümler olan ANOVA ve post-hoc testlerle analiz edildi. Analiz, bileşik tip, daldırma çözeltisi ve etkileşimlerinin ΔVHN değerleri üzerinde istatistiksel olarak anlamlı etkiler yarattığını ortaya koydu (p < 0.0001). En yüksek sertlik kaybı, incelenebilir kompozitte (ΔVHN: 10.4 ± 2.1) gözlemlendi; en düşük değişim ise damıtılmış suda depolanan yüksek dolgulu kompozitte kaydedildi (ΔVHN: 0.9 ± 0.4). Peyniraltı suyu konsantresine batırmak, tüm kompozitlerde damıtılmış suya kıyasla belirgin şekilde daha fazla sertlik kaybına yol açmıştır (p < 0.05). Peynir suyu izolatı ayrıca yüksek dolgulu kompozit hariç tüm kompozitlerde önemli derecede daha fazla sertlik kaybı yaratmıştır; burada istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlemlenmemiştir (p = 0,076). Bu bulgular, peyniraltı suyu proteini içeceklerinin reçine kompozitlerinin yüzey mikrosertliğini azaltabileceğini, bozulma derecesinin hem malzeme bileşimi hem de içecek formülasyonuna bağlı olduğunu göstermektedir.

Introduction

Reçine kompozit restorasyonlarının uzun vadeli başarısı, mekanik yükleme, beslenme maruziyeti ve kimyasal bozulma gibi karmaşık ağız çevresel sorunlarına karşı^{dirençlerine bağlıdır 1,2}. Nanohibrit reçine kompozitler, özellikle yüzey mikrosertliği ve aşınma ile yapısal bozulmaya karşı dirençli bir gösterge olarak hizmet eden avantajlı estetik ve mekanik özellikleri nedeniyle yaygın olarak^{kullanılır 3,4}.

Önceki araştırmalar, meyve suları, gazlı içecekler ve enerji içecekleri gibi asidik içeceklere maruz kalmanın yüzey mikrosertliğini azaltarak ve yüzey bütünlüğünü değiştirerek kompozit restorasyonları olumsuz^{etkileyebileceğini göstermiştir} 5,6,7,8. Bu bozucu etkiler, pH, pozlama süresi ve dolgu-matris bileşimi gibi birçok faktörden etkilenir. Ancak, mevcut deneysel modellerin çoğu, günümüz beslenme alışkanlıklarında karşılaşılan kimyasal zorlukları doğru yansıtmayabilecek yüksek asidik çözeltilere dayanır.

Buna karşılık, peyniraltı suyu proteini içecekleri, besin değerleri ve fitness odaklı bireyler arasında artan tüketim nedeniyle yaygın bir popülerlik^{kazanmıştır 9,10}. Neredeyse nötr pH'larına rağmen, bu içecekler laktoz, proteinler ve reçine matrisi ile etkileşime girebilen ve malzeme stabilitesini etkileyebilecek diğer organik bileşenler içerir. Bu nedenle, etkilerini değerlendirmek için sadece asiditeyi değil, aynı zamanda organik bileşimi ve tekrarlanan maruz kalma desenlerini de dikkate alan bir protokol gereklidir.

Bu protokolün genel amacı, peyniraltı suyu proteini içeceklerinin, özellikle konsantre ve izole formülasyonlarının, nanohibrit reçine kompozitlerinin yüzey mikrosertliği üzerindeki etkilerini değerlendirmek için standartlaştırılmış ve tekrarlanabilir bir in vitro yöntem sağlamaktır. Bu yöntem, döngüsel daldırma yoluyla günlük diyet maruziyetinin kontrollü simülasyonunu sağlar ve böylece in vitro test koşullarının deneysel önemini artırır.

Geleneksel asidik içecek maruziyet modellerine kıyasla, bu protokol çeşitli avantajlar sunar. Birincisi, neredeyse nötr pH koşullarında malzeme bozulmasının araştırılmasına olanak tanır ve asit kaynaklı etkilerin ötesinde malzeme yanıtlarının değerlendirilmesine olanak tanır. İkincisi, döngüsel daldırma tasarımı gerçek hayattaki tüketim alışkanlıklarını daha iyi yansıtıyor. Üçüncü olarak, yöntem, dolgu içeriği ve reçine matrisi bileşimi gibi yapısal özelliklere dayalı olarak farklı kompozit formülasyonların karşılaştırmalı değerlendirilmesini kolaylaştırır.

Bu protokol, özellikle besin açısından ilgili koşullarda restoratif materyallerin kimyasal stabilitesini değerlendirmeyi amaçlayan araştırmacılar ile diyet bileşenleri ile diş biyomalzemeleri arasındaki etkileşimi araştıran araştırmalar için uygundur. Ayrıca alternatif içecek formüllerini, yüzey işlemlerini veya yeni geliştirilmiş kompozit malzemeleri test etmek için uyarlanabilir.

Protocol

Reaktifler ve kullanılan ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.

1. Örnek hazırlama

1. Üç nanohibrit reçine kompozitinden toplam 90 disk şeklindeki örnek hazırlanır (her malzeme için n = 30).
2. Numuneleri, standart boyutları sağlamak için silindirik şeffaf silikon kalıplar (6 mm çapı × 2 mm kalınlığı) kullanarak üretin.
3. Kompozit malzemeyi kalıplara tek bir adım (2 mm kalınlıkta) yerleştirin ve yüzeyi şeffaf bir mikroskop slaytıyla kaplayarak düz bir yüzey elde edin.
4. Numuneyi, yüzeyden yaklaşık 1 mm yükseklikte konumlandırılmış mavi LED ışık kürleme ünitesi (≈440–480 nm emisyon spektrumu) ile polimerize edin; çıkış yoğunluğu 1000 mW/^cm2 20 saniye süresin.
5. Her polimerizasyon döngüsünden önce ışık yoğunluğunu radyometre kullanarak doğrulayın, böylece tutarlı ışık maruziyeti sağlanır.
6. Hazırlanan örnekler, polimerizasyon sonrası ve ilk ağız koşullarını simüle etmek için 37 °C sıcaklıkta 24 saat boyunca damıtılmış suda saklanır.
   NOT: Örnekler, daha fazla işlemeden önce 37 °C sıcaklıkta 24 saate kadar damıtılmış suda saklanabilir.

2. Bitirme ve parlatma işlemi

1. Tüm örneklerin üst yüzeylerini alüminyum oksitle emdirilmiş parlatma diskleriyle bitirin ve parlatın. Tüm parlatma prosedürleri yüzey standartlaştırmasını sağlamak için tek bir operatör tarafından yapılmalıdır.
2. Orta, ince ve süper ince disklerle yaklaşık 10.000 rpm'de su soğutmasında, hafif basınç ve tek yönlü dönme hareketiyle aralıklı olarak parlatma uygulanır.
3. Her beş örnekten sonra parlatma disklerini değiştirerek tutarlı aşındırıcı verimliliği koruyun ve yüzey standartlaştırılmasını sağlasın.
4. Her parlatma adımından sonra, örnekleri 10 saniye boyunca damıtılmış suyla durulayın, kalıntıları temizleyin ve ardından bir sonraki diske geçmeden önce 5 saniye nazikçe hava kurutmasını yapın.
5. Her numunenin parlatılmamış yüzeyini, sonraki testlerde tutarlı yönelim sağlamak için benzersiz bir tanımlama kodu ile işaretleyin.
6. Örnekleri 37 °C'de damıtılmış suda 24 saat boyunca saklanarak başlangıç mikrosertlik testinden önce yapın.
   NOT: Örnekler, temel testten önce 37 °C sıcaklıkta 24 saate kadar damıtılmış suda saklanabilir.

3. Temel mikro sertlik ölçümü

1. Daha önce yayımlanmış protokollere uygun olarak Vickers mikrosertlik testi (VHN) ile Vickers mikrosertlik testi¹¹ ile yapılacaktır.
2. 200 g yükü 15 saniye bekleme süresi için uygulayın.
3. Her örnek için en az 1 mm aralıkla üç girinti yapın. Her örneğin orta yüzey alanında kenar etkilerini önlemek için girintiler yapın.
4. Ortalama temel VHN hesaplayın.
5. Ölçümleri tek kalibre edilmiş bir operatörle yapılarak değişkenliği en aza indirin.
   NOT: Örnekler, daldırmadan önce 37 °C sıcaklıkta 24 saate kadar damıtılmış suda saklanabilir.

4. Daldırma ortamının hazırlanması

1. Ticari olarak mevcut tozlar kullanılarak iki peyniraltı suyu proteini formülasyonu hazırla: peyniraltı suyu protein konsantresi (WC) ve peyniraltı suyu proteini izolat (WI).
2. 25 g peyniraltı suyu protein tozunu 200 mL damıtılmış suda (0,125 g/mL) çözünerek daldırma çözeltilerini hazırlayın.
3. Çözeltileri laboratuvar çalkalayıcısıyla 60 saniye karıştırın, tam çözünmeye ulaşana kadar.
4. Köpük oluşumunu en aza indirmek ve homojenliği sağlamak için çözeltilerin oda sıcaklığında 5 dakika dengelenmesine izin verin.
5. Her çözeltinin pH'ını kalibre edilmiş dijital pH ölçer kullanarak batırmadan önce ölçüp kaydedin.
6. Her daldırma döngüsünden önce taze peyniraltı suyu çözeltileri hazırlayarak tutarlı kimyasal bileşim sağlanır ve protein bozulmasını önlüdür.
7. Her döngü boyunca tam suya batmayı sağlamak için numune başına 10 mL daldırma çözeltisi kullanın.

5. Daldırma prosedürü

1. Her bileşik grubu üç alt gruba ayırın (n = 10).
2. Örnekleri atanan çözeltiye günde iki kez 10 dakika boyunca daldırın. Günlük tüketim kalıplarını simüle etmek için tasarlanmış daha önce oluşturulmuş in vitro içecek maruziyet modellerine dayanarak daldırma süresi ve sıklığını^{seçin 7}.
3. Her daldırma döngüsünden sonra, örnekleri damıtılmış suyla durulayın ve kısa süreli tükürük maruziyeti simüle etmek için yapay tükürükte 10 dakika koyun.
4. Örnekleri daldırma döngüleri arasında damıtılmış suda 37 °C'de saklayarak bir sonraki maruz kalma döngüsüne kadar devam eder.
5. Bu prosedürü yalnızca peynir altı suyu maruz kalan gruplara uygulayın. Kontrol grubunu deney dönemi boyunca 37 °C sıcaklıkta damıtılmış suda (DW) sürekli olarak tutun.
   NOT: Daldırma protokolü döngüler arasında duraklatılabilir ve deneysel tutarlılığı etkilemeden ertesi gün devam ettirilebilir.
6. Daldırma protokolünü 30 gün boyunca sürdür.

6. Daldırma sonrası mikro sertlik ölçümü

1. Numuneleri damıtılmış suyla durulayın ve nazikçe kurutun.
2. Aynı parametrelerle (200 g, 15 s) Vickers mikrosertlik testi yapın.
3. Üç girinti kaydedin ve daldırma sonrası ortalama VHN'yi hesaplayın.
4. Her örnek için ΔVHN belirleyin.

7. İstatistiksel analiz

1. Vickers mikrosertlik değerlerini, zaman noktası (başlangıç ve daldırma sonrası) konu içi faktör olarak, bileşik tip ve daldırma çözümü ise konu arası faktörler olarak kullanarak tekrarlanan ölçüm ANOVA modeliyle analiz edin.
2. Uygun olduğunda, her örnek için mikrosertlik değişiminin büyüklüğünü ifade etmek için ΔVHN değerlerini tanımlayıcı sonuç ölçütleri olarak hesaplayın.
3. Tukey'nin dürüstçe anlamlı fark (HSD) testini kullanarak sonradan çift karşılaştırmalar yapın.
4. Tüm grup ortalamaları için %95 güven aralıklarını hesaplayın.
5. ANOVA sonuçları için kısmi eta kare (η²p) kullanılarak etki boyutlarını raporlayın.
6. Welch'in t-testini kullanarak whey protein çözeltileri arasında pH değerlerini karşılaştırın.
7. İstatistiksel anlamlılık seviyesini p < 0.05 olarak ayarlayın.
8. Mutlak ΔVHN değerlerine ek olarak, %100 100 ile yüzdelik mikrosertlik değişimini hesaplayın: [(başlangıç VHN − daldırma sonrası VHN) / temel VHN] × 100.

Results

Betimleyici istatistikler

Kompozit-çözelti kombinasyonlarının ortalama ΔVHN (±SD) değerleri Tablo 1'de sunulmaktadır.

Reçine kompozit	Çözüm	ΔVHN (Ortalama ± SD)	%95 CI	n
EA

Discussion

Mevcut protokol, peynir altı suyu proteini içeceklerinin reçine kompozit mikrosertliği üzerindeki kimyasal etkisini değerlendirmek için standartlaştırılmış bir yaklaşım sunmaktadır. Kritik adımlar arasında tekdüz örnek üretimi, kontrollü ışık kürleme koşulları ve standartlaştırılmış Vickers test parametreleri yer alır. Örnek boyutlarının tutarlı ve kürlenme yoğunluğunun korunması önemlidir, çünkü varyasyonlar dönüşüm derecesini ve mekanik stabiliteyi etkileyebilir. Ayrıca, batırılma süre...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aluminum oxide polishing discs	RubyPlaton, Inci Dental Tibbi Malz. San. ve Tic. Ltd. Sti., Istanbul, Turkey	5714	Medium, fine, superfine, used for finishing and polishing
Analytical balance			Used for weighing materials
Artificial saliva solution	DIN 53160-1, Testonic Laboratory, Istanbul, Turkey		Used for storage between immersion cycles
Digital pH meter	Hanna Instruments, Woonsocket, RI, USA	HI2211	Measurement of beverage pH
Distilled water	Not specified	Not applicable	Used as control solution and for specimen storage
Glass microscope slide	Ningbo Trueline Imp. & Exp. Co., Ltd, Zhejiang, China	7102	Used to obtain a flat specimen surface during composite placement
Graduated cylinder	Not specified	Not applicable	Used for measuring liquid volumes
Highly filled nano hybrid resin composite (EA)	Estelite Asteria (Tokuyama Dental, Tokyo, Japan)	10942	Used as restorative material; differs in filler content and resin matrix composition
Incubator	Memmert Universal, Memmert GmbH + Co. KG, Schwabach, Germany	UN55	Used for storage at 37 °C
Injectable nano hybrid resin composite (GUI)	G-ænial Universal Injectable (GC Corporation, Tokyo, Japan)	12365	Used as restorative material; differs in filler content and resin matrix composition
Laboratory beaker	Not specified	Not applicable	Used for preparation of whey protein solutions
Laboratory shaker	Not specified	Not applicable	Used for mixing and homogenization of solutions
LED light-curing unit and radiometer	Woodpecker LED curing unit (Guilin Woodpecker Medical Instrument Co., Ltd., Guangxi, China)	FD-300	Polymerization and  verification of light intensity
Micromotor handpiece	FX205, NSK Ltd., Kanuma, Japan	C1056002	Used in polishing procedure
Moderately filled nano hybrid resin composite (FU)	Filtek Universal (3M ESPE, St. Paul, MN, USA)	6570A2	Used as restorative material; differs in filler content and resin matrix composition
Silicone mold	Not specified	Not applicable	Disc-shaped, 6 mm diameter × 2 mm thickness, used for specimen fabrication
Vickers microhardness tester	HMV, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan	HMV-G31	Vickers hardness number (VHN) testing
Whey protein concentrate powder	Whey Protein Strawberry Flavor, Proteinocean Gida AS., Ankara, Turkey		Lactose content: ~1–2%, protein content: ~85–90%
Whey protein isolate powder	Isolate Whey Chocolate Flavor, Proteinocean Gida AS., Ankara, Turkey		Lactose content: ~4–6%, protein content: ~70–80%