Химический анализ порошков и наборов портландцемента, серого ProRoot MTA, белого ProRoot MTA, серого MTA-Angelus

Автор: Джин-Син Сонг, Фрэнсис K.Мант, Уильям Дж.Романов, Сингкук Ким
Филадельфия, Университет Пенсильвании,США

Такое грозное осложнение как перфорация, не так давно значительно снижало удачный прогноз эндодонтического лечения. С появлением на стоматологическом рынке такого материала, как Минерал триоксид агрегат (МТА), ситуация кардинально изменилась. Авторами сравниваются основные марки МТА, представленные на рынке: ProRoot MTA серый, ProRoot MTA белый, MTA-Angelus серый.

Цель исследования

Оценка химического состава портландцемента, ProRoot MTA-Grey, ProRoot MTA-White и MTA-Angelus-Grey.

Результаты исследования

Кристаллическая структура и химический состав серого и белого MTA ProRoot были идентичны кроме присутствия железа в сером MTA ProRoot. Оба материала состоят, главным бразом, из окиси висмута и окиси силикатов кальция. Портландцемент содержал в основном окись силиката кальция и не содержал окись висмута.
Серый MTA-Angelus имел более низкое содержание окиси висмута, чем ProRoot MTA. Не было выявлено значимых различий в химическом составе и кристаллической структуре между порошком и готовой формой любого исследованного материала.

Заключение

Портландцемент отличался от MTA отсутствием ионов висмута и присутствием ионов калия.
Серый MTA содержал существенное количество железа по сравнению с белым MTA. Кроме того, серый MTA-Angelus имел более низкое содержание окиси висмута, чем ProRoot MTA.

Минерал триоксид агрегат (МТА) (ProRoot MTA, Dentsply Tulsa, Tulsa, OK), начиная с его внедрения и одобрения в 1998 году US Food and Drug Administration (Американская ассоциация по продовольствию и контролю за лекарственными препаратами), широко используется в клинической эндодонтической практике. МТА показал лучшие герметизирующие способности по сравнению с другими материалами [1, 2], обладает биологической совместимостью [3-5] и улучшает регенерацию периапикальных тканей [6]. МТА также обладает идеальными свойствами, включая антибактериальный эффект [7, 8], рентгеноконтрастность, стабильность размера и формы и устойчивость к влаге.
Клинически MTA был использован в следующих процедурах: витальное покрытие пульпы [9, 10], апексификация [6, 11], закрытие перфорации корня [12, 13], ретроградное пломбирование [14], внутреннее отбеливание и восстановление резорбций корня. Возможности дополнительного использования MTA постоянно исследуются. Некоторые авторы предложили использовать MTA как обтурационный материал для заполнения корневого канала [15], а возможность применения MTA в ортопедии доказывают ряд исследований с позитивным результатом [16].
MTA основан на портландцементе. И серый, и белый портландцементы изготовлены из одинакового сырья за исключением того, что для производства белой версии используются несколько иные технические приемы. Предоставленные изготовителем основные компоненты для серо-окрашенной формулы ProRoot следующие:
tricalcium silicate,
bismuth oxide,
dicalcium silicate,
tricalcium aluminate,
tetracalcium aluminoferrite,
calcium sulfate dehydrate.
Бело-окрашенная формула ProRoot не имеет в составе tetracalcium aluminoferrite. Обе формулы МТА состоят из: 75% портландцемента, 20% окиси висмута и 5% гипса [17, 24]. Другое изделие, серый MTAAngelus (Angelus Solucoes Odontologicas, Londrina, Brazil), состоит на 80% из портландцемента и на 20% из окиси висмута.
В нескольких предыдущих исследованиях MTA сравнивался с портландцементом. Было отмечено, что они подобны по своему химическому составу, если не идентичны, за исключением окиси висмута, включенной в MTA [18, 19]. В исследованиях in vitro [20, 21] и in vivo [22, 23] также представлен портландцемент, чтобы продемонстрировать свойства, подобные MTA.

Недавно был разработан и выпущен в продажу белый МТА для замены серого MTA, чтобы соответствовать эстетическим требованиям. Было выполнено несколько исследований, чтобы определить, обладает ли новый материал теми же свойствами, как и серый MTA? Эти исследования, сравнивающие белый и серый MTA, привели к противоречивым результатам в области биологической совместимости, герметизирующей способности и способности вызывать регенерацию ткани. Исследования микроподтеканий, выполненные Ferris и Baumgarnter [24], и изучение биологической совместимости, выполненное Holland et al. [25], показали, что материалы имеют подобные свойства. Camilleri et al. [26] сообщили, что остеобласты имели ту же самую биологически совместимую реакцию на оба типа MTA. В исследованиях in vivo Menezes et al. [10] указали, что когда белый MTA, серый MTA и белый портландцемент применялись как материалы для пульпэктомии, все образцы привели к одинаковому конечному результату: заживлению пульпы и формированию дентинного мостика.
Однако некоторые исследования in vitro (Perez et al.) [27] указывают на то, что клетки остеобластов, выращенные на сером MTA, приживаются и дифференцируются лучше, чем клетки, выращенные на белом MTA. Исследования микроподтеканий и проникновения бактерий, выполненные
Matt et al. [28], показали, что серый MTA демонстрировал значительно меньшую степень проникновения красителя в сравнении с белым MTA.
В свете противоречивых результатов среди исследований в сравнении серого и белого МТА в отношении герметизирующей способности, биологической совместимости и способности регенерировать ткани, возникла необходимость сравнить химический состав доступных изделий МТА.

Цель исследования: анализ и сравнение химического состава портландцемента, серого MTA ProRoot, белого MTA ProRoot, и серого MTA-Angelus. Были исследованы как порошок, так и готовая после замешивания форма. Использовались методы рентгенологической дифракции (XRD) и энергодисперсионная рентгенологическая спектрометрия (EDS).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Подготовка образца
Порошок MTA был смешан с ацетоном и нанесен на матовую поверхность стеклянной пластины, образец оставлен на воздухе на 30 секунд, до полного испарения ацетона. Готовое стекло было установлено в XRD-аппарат. Были исследованы три образца каждого материала: портландцемент, серый MTA, белый MTA и серый MTA-Angelus.
Подготовка готовой формы
Каждый образец MTA был смешан с дистиллированной водой, согласно инструкции изготовителя.
Образец портландцемента был подготовлен в такой же пропорции. Смесь была помещена в термостат в 37° C и 100-процентную влажность и находилась там в течение трех дней. Далее образцы были установлены в XRD-аппарат для анализа.
EDS
Аналитическая сканирующая электронная микроскопия была выполнена на аппарате JEOL 6400 SEM (Япония). Этот микроскоп оборудован оксфордским энергодисперсионным X-ray спектрометром (EDS) и длинноволновым дисперсионным X-ray спектрометром (WDS). Система EDS использовалась, чтобы определить химический состав исследуемых материалов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

XRD
Химический состав и кристаллическая структура у серого и белого MTA были схожи (рис.1, табл.1). Единственным исключением являлось то, что серый MTA содержал существенное количество железа по сравнению с белым MTA. Оба материала состояли, главным образом, из кристаллической структуры окиси висмута и окиси силикатов кальция. Другие имеющиеся кристаллические структуры были представлены в очень маленьких пропорциях.
Портландцемент не содержал окись висмута, но имел в составе несколько иные кристаллические фазы.
Серый MTA-Angelus отличался от серого ProRoot MTA тем, что содержал меньше окиси висмута и больше других кристаллических фаз, многие из которых не могли быть идентифицированы (рис.1, табл.1).
Для каждого из цементов не было значимого различия в составе и кристаллической структуре между порошком и готовой формой.

Рис. 1 Рентгенологическая дифракция образцов
серого портландцемента, серого МТА, белого МТА
и серого МТА-Angelus демонстрирует пики,
представленные кристаллическими фазами
в каждом из материалов. Угол 20°
Табл. 1 Анализ рентгенологической дифракции демонстрирует результат химического состава
и полуколичественных кристаллических композиций
для портландцемента, серого МТА, белого МТА и серого МТА-Angelus

EDS
Химический состав портландцемента, серого MTA и белого MTA был очень похож, за исключением одного различия, наблюдаемого между двумя типами MTA: недостаток ионов железа в белом MTA.
Портландцемент отличался от MTA недостатком ионов висмута и присутствием ионов калия (рис. 2-4, табл. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ

Большинство исследований сравнивают химический состав, поверхностные характеристики, герметизирующую способность, биологическую совместимость и способность восстанавливать ткани с использованием портландцемента, серого MTA и белого MTA.
Сравнение поверхностных характеристик портландцемента и серого МТА, когда материал рассматривается под высоким увеличением [16, 18, 20], показали, что их структура может быть неоднородна и может иметь изменчивую форму или дискретные кристаллы кубической формы или области гранулированного материала с формой, подобной кораллу. Эти свойства отсутствовали у белого MTA, который показал различную поверхностную структуру, когда рассматривался с использованием сканирующего электронного микроскопа [27].
Holland et al. [22] клинически наблюдали два основных различия между этими материалами: цвет и время отверждения, которое у белого MTA ProRoot было больше.
Ferris и Baumgartner [24] сравнили белый и серый MTA по их герметизирующей способности при лечении перфораций с использованием модели бактериального проникновения. Их результаты продемонстрировали отсутствие различий между двумя типами материалов в отношении проникновения F.nucleatum. Однако бактериальное проникновение, изученное Matt et al. [28], показало, что серый MTA демонстрировал значительно меньшую степень проникновения, чем белый MTA.
Abdullah et al. [20], Holland et al. [22] и Saidon et al. [23] в исследованиях in vitro показали, что биологическая совместимость и потенциальная возможность ускорения заживления кости с применением портландцемента сопоставима с серым MTA. Недостаточно изданных исследований, сравнивающих новый белый МТА и хорошо изученный серый МТА.
Perez et al. [27] оценили и сравнили механизм действия этих материалов на остеобласты. В процессе исследования выяснилось, что первичные костные остеобласты, прижившиеся на сером MTA, выживали, а первоначально прижившиеся на белом MTA – в дальнейшем не выживали. С другой стороны, Holland et al. [22, 25] вводили белый MTA и серый MTA в соединительную ткань крыс и сообщили, что механизм действия белого MTA является очень схожим с таковым у серого MTA, несмотря на имеющиеся различия в материале.

Данное исследование изучало присутствие и интенсивность пиков от XRD-образцов. Более чем в 50% кристаллическая структура, наблюдаемая в ProRoot MTA, была представлена окисью висмута и примерно 30% – окисью кальция. Серый MTA-Angelus состоял приблизительно на 40% из окиси висмута и на 30% – из окиси кальция. Это соответствует данным других авторов, которые сравнивали химический состав портландцемента и серый MTA, и показывает, что они содержат те же самые химические элементы, за исключением того, что серый MTA также содержит окись висмута [18, 19, 21]. Это исследование согласуется с данными Diamannti et al. [18], которые обнаружили, что в белом МТА отсутствует окись железа. Asgary и al. [29] доказали, что белый MTA содержал значительно меньше окиси железа, так же как окиси алюминия и окиси магния, чем серый MTA.


Рис. 2
Энергодисперсионная X-ray спектрометрия
для портландцемента

Рис. 3
Энергодисперсионная X-ray спектрометрия
для серого МТА ProRoot

Рис. 4
Энергодисперсионная X-ray спектрометрия
для белого МТА ProRoot

Результаты данного исследования показали, что в сером МТА было значительно больше ионов магния, чем в белом МТА. Оксиды металлов типа окиси алюминия и окиси железа, как известно, вызывали воспалительную реакцию тканей, схожую с химическим раздражением [31]. Данный эффект окиси железа в сером MTA не наблюдался.

Табл. 2 Результат, демонстрируемый при методе
дисперсионной X -ray спектрометрии
для портландцемента, серого МТА и белого МТА

Вместе с тем наличие некоторого количества других компонентов, обнаруженных в портландцементе и сером MTA-Angelus, не играют существенной роли в коротком и долгосрочном клиническое прогнозе, хотя это является предметом будущих исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Различие, наблюдаемое между двумя типами MTA, заключалось в меньшем количестве ионов железа в белом MTA. Оба материала в основном состояли из окиси висмута и кристаллических структур окиси кальция.
Другие кристаллические компоненты имели очень незначительную пропорцию в материале.
Портландцемент отличался от MTA отсутствием ионов висмута и наличием ионов калия.
Кроме того, ProRoot MTA показал более гомогенный состав, чем портландцемент и серый MTA-Angelus.
Не было выявлено никаких значимых различий в составе и кристаллической структуре между порошком и готовой формой для каждого из типов цемента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ – В РЕДАКЦИИ

©По материалам научно-практического журнала
«Клиническая Эндодонтия»

 

!

!