Changes in the surface of four calcium silicate-containing endodontic materials and an epoxy resin-based sealer after a solubility test

Aim To compare the changes in the surface structure and elemental distribution, as well as the percentage of ion release, of four calcium silicate-containing endodontic materials with a well-established epoxy resin-based sealer, submitted to a solubility test. Methodology Solubility of AH Plus, iRoot SP, MTA Fillapex, Sealapex and MTA-Angelus (MTA-A) was tested according to ANSI/ADA Specification 57. The deionized water used in the solubility test was submitted to atomic absorption spectrophotometry to determine and quantify Ca2+, Na+, K+, Zn2+, Ni2+ and Pb2+ ions release. In addition, the outer and inner surfaces of nonsubmitted and submitted samples of each material to the solubility test were analysed by means of scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy (SEM/EDX). Statistical analysis was performed by using one-way anova and Tukeys post hoc tests (a = 0.05). Results Solubility results, in percentage, sorted in an increasing order were -1.24 +/- 0.19 (MTA-A), 0.28 +/- 0.08 (AH Plus), 5.65 +/- 0.80 (Sealapex), 14.89 +/- 0.73 (MTA Fillapex) and 20.64 +/- 1.42 (iRoot SP). AH Plus and MTA-A were statistically similar (P > 0.05), but different from the other materials (P < 0.05). High levels of Ca2+ ion release were observed in all groups except AH Plus sealer. MTA-A also had the highest release of Na2+ and K+ ions. Zn+2 ion release was observed only with AH Plus and Sealapex sealers. After the solubility test, all surfaces had morphological changes. The loss of matrix was evident and the filler particles were more distinguishable. EDX analysis displayed high levels of calcium and carbon at the surface of Sealapex, MTA Fillapex and iRoot SP. Conclusions AH Plus and MTA-A were in accordance with ANSI/ADAs requirements regarding solubility whilst iRoot SP, MTA Fillapex and Sealapex did not fulfil ANSI/ADAs protocols. High levels of Ca2+ ion release were observed in all materials except AH Plus. SEM/EDX analysis revealed that all samples had morphological changes in both outer and inner surfaces after the solubility test. High levels of calcium and carbon were also observed at the surface of all materials except AH Plus and MTA-A.

In vivo evaluation of tissue response to new endodontic sealers

Introduction: The sealers can be in direct contact with the periapical tissues. Thus, these materials must have appropriate physical and biological properties, providing conditions for repair to occur. Objective: The aim of this study was to evaluate the response of rat subcutaneous tissue to endodontics sealers. Material and methods: Three materials comprised the groups: group I – Zinc Oxide, Eugenol and Iodoform paste, group II – Portland cement with propylene glycol, and group III – MTA Fillapex® (Angelus). These materials were placed in polyethylene tubes and implanted into dorsal connective tissue of Wistar rats for seven and 15 days. The specimens were stained with hematoxylin and eosin and evaluated regarding to inflammatory reaction parameters through a light microscope. The data were compared using Kruskal-Wallis test with significance level of 5%. The intensity of inflammatory response against the sealers was analyzed by two blinded and previously calibrated observers for all experimental periods. Results: The histological evaluation showed that all the materials caused a moderated inflammatory reaction at seven days which decreased with time. A greater inflammatory reaction was observed at seven days in group I. The other specimens had significantly less inflammatory cells when compared to this group. Tubes with MTA Fillapex® presented some giant cells, macrophages and lymphocytes after seven days. At 15 days, the presence of fibroblasts and collagen fibers was observed indicating normal tissue healing. The group II showed similar results to those observed in MTA Fillapex® already at seven days. At 15 days the inflammatory reaction presented was almost absent at the tissue, with many collagen fibers indicating normal tissue healing. Statistical analysis showed a significant statistical difference amongst the group I (seven days) and II (15 days) (p < 0.05). In the other groups no (Continue)

In vivo evaluation of tissue response to new endodontic sealers

Introduction: The sealers can be in direct contact with the periapical tissues. Thus, these materials must have appropriate physical and biological properties, providing conditions for repair to occur. Objective: The aim of this study was to evaluate the response of rat subcutaneous tissue to endodontics sealers. Material and methods: Three materials comprised the groups: group I – Zinc Oxide, Eugenol and Iodoform paste, group II – Portland cement with propylene glycol, and group III – MTA Fillapex® (Angelus). These materials were placed in polyethylene tubes and implanted into dorsal connective tissue of Wistar rats for seven and 15 days. The specimens were stained with hematoxylin and eosin and evaluated regarding to inflammatory reaction parameters through a light microscope. The data were compared using Kruskal-Wallis test with significance level of 5%. The intensity of inflammatory response against the sealers was analyzed by two blinded and previously calibrated observers for all experimental periods. Results: The histological evaluation showed that all the materials caused a moderated inflammatory reaction at seven days which decreased with time. A greater inflammatory reaction was observed at seven days in group I. The other specimens had significantly less inflammatory cells when compared to this group. Tubes with MTA Fillapex® presented some giant cells, macrophages and lymphocytes after seven days. At 15 days, the presence of fibroblasts and collagen fibers was observed indicating normal tissue healing. The group II showed similar results to those observed in MTA Fillapex® already at seven days. At 15 days the inflammatory reaction presented was almost absent at the tissue, with many collagen fibers indicating normal tissue healing. Statistical analysis showed a significant statistical difference amongst the group I (seven days) and II (15 days) (p < 0.05). In the other groups no significant statistical differences were observed. Conclusion: MTA Fillapex® and Portland cement with propylene glycol were more biocompatible than the other tested cements.

Spectroscopic study of Bioceramics for Endodontic and Orthopaedics

This thesis was aimed at investigating the physical-chemical properties and the behaviour in physiological environment of two classes of bioceramics: calcium silicate-based dental cements and alumina-based femoral heads for hip joint prostheses. The material characterization was performed using spectroscopic techniques such as that allow to obtain information on the molecular structure of the species and phases present in the analyzed samples. Raman, infrared and fluorescence spectroscopy was principally used. Calcium silicate cements, such as MTA (Mineral Trioxide Aggregate), are hydraulic materials that can set in presence of water: this characteristic makes them suitable for oral surgery and in particular as root-end filling materials. With the aim to improve the properties of commercial MTA cements, several MTA-based experimental formulations have been tested with regard to bioactivity (i.e. apatite forming ability) upon ageing in simulated body fluids. The formation of a bone-like apatite layer may support the integration in bone tissue and represents an essential requirement for osteoconduction and osteoinduction. The spectroscopic studies demonstrated that the experimental materials under study had a good bioactivity and were able to remineralize demineralized dentin. . Bioceramics thanks to their excellent mechanical properties and chemical resistance, are widely used as alternative to polymer (UHMWPE) and metal alloys (Cr-Co) for hip-joint prostesis. In order to investigate the in vivo wear mechanisms of three different generations of commercial bioceramics femoral heads (Biolox®, Biolox® forte, and Biolox® delta), fluorescence and Raman spectroscopy were used to investigate the surface properties and residual stresses of retrieved implants. Spectroscopic results suggested different wear mechanisms in the three sets of retrievals. Since Biolox® delta is a relatively recent material, the Raman results on its retrievals has been reported for the first time allowing to validate the in vitro ageing protocols proposed in the literature to simulate the effects of the in vivo wear.

Characterization of alinite cements through X-ray diffraction and mas 29Si NMR studies

Alinite cements have been synthesized using mining and steel plant wastes and pulverized fuel ash (fly ash) as raw materials and a clinkering temperature of 1150°C. The cements possess hydration characteristics comparable to those of portland cements. X-ray diffraction studies on these samples confirm the presence of alinite as the predominant phase. MAS 29Si NMR spectra have been used to distinguish alinite and alite cements. While both show resonances characteristic of Q° type silicate species, the portland cements exhibit three distinct peaks corresponding to three inequivalent SiO4 units present, while alinite shows a single sharp peak corresponding to the unique Si position.

Characterisation of the efficacy of endodontic medications using a three-dimensional fluorescent tooth model: An ex vivo study

The purpose of this study was to establish a three-dimensional fluorescent tooth model to investigate bacterial viability against intra-canal medicaments across the thickness and surface of root dentine. Dental microbial biofilms (Enterococcus faecalis and Streptococcus mutans) were established on the external root surface and bacterial kill was monitored over time against intra-canal medicament (Ca(OH)2 ) using fluorescent microscopy in conjunction with BacLight SYTO9 and propidium iodide stains. An Olympus digital camera fitted to SZX16 fluorescent microscope captured images of bacterial cells in biofilms on the external root surface. Viability of biofilm was measured by calculating the total pixel area of green (viable bacteria) and red (non-viable bacteria) for each image using ImageJ® software. All data generated were assessed for normality and then analysed using a Mann-Whitney t-test. The viability of S. mutans biofilm following Ca(OH)2 treatment showed a significant decline compared with the untreated group (P = 0.0418). No significant difference was seen for E. faecalis biofilm between the Ca(OH)2 and untreated groups indicating Ca(OH)2 medicament is ineffective against E. faecalis biofilm. This novel three-dimensional fluorescent biofilm model provides a new clinically relevant tool for testing of medicaments against dental biofilms.

Adesão dos cimentos Epiphany SE e iRoot SP: Resistência à tração e mapeamento dentinário por microscopia digital

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da microestrutura dentinária na adesão de cimentos endodônticos modernos através: do desenvolvimento de uma metodologia para caracterizar microestruturalmente a dentina; da avaliação da resistência de união (através de ensaios de tração) dos cimentos endodônticos Epiphany SE, iRoot SP e AH Plus; da correlação dos dados obtidos da caracterização da microestrutura dentinária e dos ensaios de tração. Trinta terceiros molares inclusos, recém extraídos, foram embutidos em resina epóxi e seccionados 0,5mm abaixo da junção esmalte-dentina. Doze amostras foram eliminadas durante à preparação metalográfica devido à exposição da câmara pulpar. De cada dente, uma área de análise (AA) com 3,25 mm de diâmetro foi mapeada utilizando técnicas de microscopia ótica digital para: captura de ~400 imagens formando um mosaico; análise digital de imagens, obtendo os resultados de quantidade de túbulos (QT) e de fração de área de túbulos (FAT) do mosaico; conversão da imagem do mosaico em um mapa colorido em que as cores estão diretamente relacionadas à densidade de área tubular. As dezoito amostras restantes foram divididas em 3 grupos (N=6), de acordo com o cimento utilizado, para confecção dos corpos de prova para os ensaios de tração. Os valores de da resistência de união (RU) obtidos foram analisados estatisticamente com teste não-pareado t com correção de Welch e pelo teste F para comparar variâncias Os dados de FAT e de QT foram submetidos ao teste de D'Agostino & Pearson revelando-se não normais (P>0,05), o que indica grande variabilidade da amostragem. O cimento Epiphany SE apresentou uma resistência de união significativamente menor que o cimento AH Plus (P <0,05). Os corpos de prova do iRoot SP falharam prematuramente e não foram analisados. A aplicação do teste r de Spearman não demonstrou correlação significativa entre FAT e RU (P>0,05). O MEV de pressão variável foi utilizado para avaliar qualitativamente a superfície de fratura após os ensaios de tração. A análise revelou um padrão de fratura mista para o AH Plus e o Epiphany SE, além de diferenças no tamanho e na forma das partículas desses cimentos, o que pode influenciar no comportamento mecânico. Dentro da amostragem realizada, não se encontrou correlação significativa entre microestrutura dentinária e a resistência de união.

Influência do sistema de cimentação e do modo de ativação na resistência ao push-out de pinos de fibra de vidro

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do tipo de sistema de cimentação (condicionamento ácido total ou autoadesivo), do modo de ativação (autoativado ou dual), do terço do conduto radicular (cervical, médio ou apical) e da espessura do filme de cimento sobre a resistência de união de pinos de fibra de vidro cimentados em dentes humanos. Quarenta raízes foram incluídas em resina epóxi, submetidas a tratamento endodôntico e obturadas com guta percha e cimento endodôntico sem eugenol. Decorridos sete dias, os condutos foram preparados a uma profundidade de 10mm com brocas padronizadas do sistema dos pinos de fibra (WhitePost DC #2) e aleatoriamente divididos em 4 grupos, conforme o sistema de cimentação e o modo de ativação: (G1) RelyX ARC/Adper Scotchbond Multi-Purpose Plus (condicionamento ácido total), ativação dual, (G2) RelyX ARC/Adper Scotchbond Multi-Purpose Plus, autoativado, (G3) RelyX U100 (autoadesivo), dual e (G4) RelyX U100, autoativado. Após uma semana, cada raiz foi seccionada em máquina de corte, originando 6 fatias de 1 mm de espessura (n=60). Antes do ensaio de push-out cada fatia foi fotografada em ambas as faces, para determinação do raio dos pinos e da espessura do filme de cimento. Após o ensaio mecânico, novas imagens foram capturadas para determinação do modo de falha. Para automatizar a determinação da espessura de cimento, foi desenvolvida uma macro no software KS 400. Os dados foram estatisticamente analisados com ANOVA 3 fatores (resistência de união) e teste de Kruskall-Wallis (espessura do cimento). Comparações múltiplas foram realizadas com o teste Student-Newman-Keuls. Análise de regressão, modelo linear, foi empregada para verificar a correlação entre espessura do cimento e resistência de união. Todos os testes foram aplicados com α = 0,05. O fator cimento exerceu influência significativa para a resistência de união (p = 0,0402): o RelyX U100 apresentou a maior média. A ativação dual elevou os valores de resistência de união em comparação ao modo quimicamente ativado (p < 0,0001). Houve diferenças significantes entre os grupos, sendo G1 (22,4 4,0 MPa) > G3 (20,4 3,6 MPa) > G4 (17,8 5,2 MPa) > G2 (13,5 4,3 MPa). O terço do conduto não exerceu influência significativa sobre a resistência adesiva (p = 0,4749). As espessuras dos filmes de cimento foram estatisticamente diferentes nos diferentes terços: cervical (102 45 m) > médio (75 29 m) > apical (52 28m). Não foi observada forte correlação entre os valores de espessura e os de resistência ao push-out (r = - 0,2016, p = 0,0033). O tipo de falha predominante foi a mista, exceto para o G2, que apresentou 74% das falhas na interface cimento-pino. Dessa forma, o cimento autoadesivo apresentou melhor desempenho que o convencional, e ambos os sistemas duais, sobretudo o RelyX ARC, apresentaram dependência da fotoativação para atingirem maiores valores de resistência de união.

Caracterização química de fases cristalográficas e física dos cimentos MTA Fillapex, AH Plus, Sealer 26 e Endofill

O objetivo desta pesquisa consiste em analisar através da caracterização química de fases cristalinas a composição e estrutura; e com a caracterização física a densidade, porosidade e área superficial dos seguintes cimentos endodônticos: MTA Fillapex, AH Plus, Sealer 26 e o Endofill. Para tal, foram realizadas análises dos cimentos antes da manipulação (pó e pastas) e depois da manipulação (corpos de prova). Empregando-se as técnicas de caracterização química: DRX e FRX e como técnicas de caracterização física: Picnometria de Hélio, a porosimetria de mercúrio, distribuição granulométrica e área superficial pela metodologia de BET. A caracterização química detalhou a composição dos cimentos sendo compatível com a descrição do fabricante e forneceu a quantificação das suas fases. A caracterização física mostrou que o MTA Fillapex apresentou os melhores resultados: a menor porosidade, o menor volume médio e o menor diâmetro do poro, o Sealer 26 dentre os cimentos resinosos apresentou o pior resultado, o Endofill mostrou-se melhor que o Sealer 26 tendo a maior densidade, o menor diâmetro das partículas, a distribuição granulométrica mais homogênea comparando-se a este. Os cimentos a base de resina mostraram um diâmetro do poro menor que o Endofill. Estes resultados podem estar ligados diretamente aos requisitos de um material obturador ideal. A metodologia utilizada produziu um detalhamento das características químicas e físicas dos cimentos estudados, mostrando um caminho para novas pesquisas na área.

Influência da espessura do filme de cimento na resistência adesiva de pinos de fibra de vidro cimentados em condutos radiculares de dentes humanos

O presente estudo visa avaliar a influência da espessura do filme de cimento sobre a resistência de união de pinos de fibra de vidro em diferentes regiões do conduto radicular (cervical, médio e apical), cimentados com cimento resinoso autoadesivo, com e sem a adição de Rodamina B, por meio do teste de push-out. Quarenta raízes foram incluídas em resina epóxi, submetidas a tratamento endodôntico e obturadas com guta percha e cimento endodôntico sem eugenol. Após sete dias, os condutos foram desobstruídos e aleatoriamente divididos em 4 grupos (n=10), de acordo com as brocas do sistema de pinos de fibra WhitePost DC (FGM) usadas: (G1) broca #2; (G2) broca #3; (G3) broca #4; (G4) broca #2. O preparo foi realizado a uma profundidade de 10 mm. A cimentação foi realizada com o cimento resinoso autoadesivo RelyX U100 (3M ESPE), e apenas nos grupos G1, G2 e G3 uma pequena quantidade de Rodamina B em pó foi usada como corante no cimento. Após uma semana, cada raiz foi seccionada em máquina de corte, obtendo-se 6 fatias de 1 0,1 mm de espessura. Antes do ensaio de push-out, imagens digitais foram obtidas, por meio de um estereomicroscópio, de ambas as faces de cada fatia, para determinação do raio dos pinos e da espessura do filme de cimento. Após o ensaio mecânico, novas imagens foram obtidas para determinação do modo de falha. Para determinar a espessura de cimento, foi desenvolvida uma rotina (macro) no software KS 400. Os dados foram estatisticamente analisados com análise de variância (ANOVA) 2 fatores (influência do diâmetro da broca e influência dos terços) e Kruskal-Wallis (influência da espessura do filme de cimento). Comparações múltiplas foram realizadas com o teste Duncan. Todos os testes foram aplicados com α=0,05. Houve diferenças significantes entre os grupos em relação ao diâmetro da broca (p<0,0001), sendo G2 (14,62 5,15 MPa) > G1 (10,04 5,13 MPa) > G3 (7,68 6,14 MPa). O terço do conduto exerceu influência significativa sobre a resistência adesiva (p<0,0001), sendo os maiores valores obtidos no terço apical. As espessuras do filme de cimento foram estatisticamente diferentes nos grupos. Os maiores valores de espessura de cimento foram obtidos no G3 (248,78 μm), seguido de G2 (185,91 μm) e G1 (110,16 μm), sendo o último estatisticamente semelhante ao G4 (119,99 μm). Os resultados de G1(10,04 5,13 MPa) e G4 (8,89 + 5,18 MPa) foram estatisticamente semelhantes, indicando que a presença da Rodamina B não influencia significativamente na resistência de união. O tipo de falha predominante no G1 foi mista, no G2, adesiva entre pino e cimento, e no G3 e G4, adesiva entre cimento e dentina. O diâmetro da broca influenciou significativamente nos resultados de resistência de união ao teste de push-out. O ligeiro aumento na espessura do filme de cimento promoveu um aumento nos valores de resistência, quando comparado com filmes de cimento muito finos ou muito espessos.