Evaluation of the Addition of Chitosan and Nanoparticles of Titanium Dioxide on the Shear Bond Strength of Glass Ionomer Cement

Document Type : original article

Authors

1 Assistant Professor, Department of Dental Biomaterials, School of Dentistry, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

2 Dentist, School of Dentistry, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

Abstract

Introduction: Increasing adhesion of restorative glass ionomer cement to the tooth surface leads to reduction of recurrent caries and improvement of restoration durability. In present study, effect of Chitosan and nanoparticles of Titanium dioxide on glass ionomer cement adhesion to the tooth surface was investigated.
Materials and Methods: On dentinal surface of 56 buccal and lingual surfaces of 28 extracted human third molar, four different kind of glass ionomer cement were bonded: 1.Non-modified galss ionomer cement 2.Chitosan 10%v/v modified glass ionomer cement 3.NanoTiO2 3%w/w modified glass ionomer cement 4.Dual modified (Chitosan 10%v/v and Nano TiO2 3%w/w) glass inomer cement. samples were kept in humidity of 100% and temperature of 37°C for 24 hours. Shear bond strength of the glass ionomer cements of four groups were measured by Universal Testing Machine and the results were analyzed using Tukey test and ANOVA. FTIR and XRD tests were conducted to evaluate the chemical structure of the glass ionomer cement of each group.
Results: Only shear bond strength results of the group which was simultaneously modified with Chitosan 10%v/v and nanoparticles of Titanium dioxide 3%w/w had shown significant different with the control group (P=0.016). XRD and FTIR tests showed no changes in the chemical structure of the glass ionomer of any modified group in comparision to the control group.
Conclusion: Modification of the restorative glass ionomer cement by Chitosan 10%v/v and nanoparticles of Titanium dioxide 3%w/w simultaneously, leads to improvement of the shear bond strength of glass ionomer cement to the tooth structure.

Keywords

Full Text

مقدمه

امروزه سمان گلاس­آینومر در دندانپزشکی به عنوان سمان چسباننده، ماده کف بندی، لاینر و ماده ترمیمی استفاده می­شود. این ماده با وجود اینکه دارای خواص ویژه­ای همچون آزادسازی فلوراید، خاصیت ضد میکروبی و چسبندگی شیمیایی به سطح دندان می­باشد به علت ویژگی­های مکانیکی ضعیف تری که نسبت به آمالگام و کامپوزیت­های رزینی دارد، در زمینه دندانپزشکی ترمیمی کمتر مورد استقبال قرار گرفته­است.(1)

در سال­های اخیر در مطالعات مختلف، به منظور بهبود خواص مکانیکی این ماده ترکیبات مختلفی از جمله فلزات گوناگون(4-2)، زیرکونیا(5)، نانوذرات مختلف(8-6)، گلاس زیست فعال(9) و وولاستونیت (Wollastonite)(10) به این ماده افزوده شده است. کیتوسان و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم دسته­ی دیگری از این ترکیبات هستند که به منظور بهبود ویژگی­های زیستی و مکانیکی گلاس­آینومر مورد استفاده قرار گرفته اند.(12و11) اصلاح گلاس­آینومر با کیتوسان موجب افزایش خاصیت ضد میکروبی، آزادسازی فلوراید، استحکام فشاری و مقاومت به سایش آن می شود.(13و12) همچنین ترکیب نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم با پودر گلاس­آینومر، استحکام فشاری، خمشی و خاصیت ضد میکروبی آن را بهبود می­بخشد.(11و7) اصلاح گلاس آینومر به صورت همزمان با این دو ماده باعث هم افزایی (Synergism) تأثیرشان بر روی برخی از خواص مکانیکی و زیستی گلاس­آینومر شده و افزایش بیشتر استحکام فشاری، کششی و خاصیت ضدمیکروبی را نشان می دهد.(14)

یکی از ویژگی­های مکانیکی­ که در گلاس­آینومر ترمیمی باید مورد توجه قرار گیرد، قدرت چسبندگی آن به سطح دندان است. گلاس­آینومر با برقراری پیوندهای شیمیایی و بدون نیاز به هیچ­گونه ماده واسطه­ای با سطح دندان چسبندگی پیدا می­کند. هرچند استحکام باند آن به سطح دندان نسبت به ترمیم­های کامپوزیت رزینی مقادیر کمتری را نشان می­دهد و لازم است تا برای بهبود ترمیم­ها با این ماده، استحکام باند آن را به نحوی افزایش داد.(15) کیتوسان در برخی مطالعات قدرت چسبندگی گلاس­آینومر به دندان را افزایش داده و در برخی دیگر تأثیری بر آن نداشته است.(16و12) نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم، تداخلی با چسبندگی گلاس­آینومر با دندان ایجاد نکرده است.(11) در مورد به کارگیری همزمان این دو ماده در ترکیب گلاس آینومر، همانطور که پیش­تر اشاره شد، برخی از خواص مکانیکی و زیستی گلاس­آینومر بهبود پیدا کرده است اما تا زمان انجام پژوهش حاضر، مطالعه­ای در مورد استحکام باند آن صورت نگرفته است. با توجه به این مسئله، هدف از انجام این مطالعه بررسی تأثیر افزودن کیتوسان و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم بر استحکام باند گلاس­آینومر بود.

در مطالعات پیشین، کیتوسان با درصدهای حجمی­ای مانند 5 درصد، 10 درصد، 25 درصد و 50 درصد در ترکیب مایع گلاس­آینومر مورد استفاده قرار گرفته است. اما درصدی که در بیشتر مقالات مورد استفاده قرار گرفته و خواص مکانیکی بالاتری نشان داده است، درصد حجمی 10 درصد می­باشد.(18-16و14و12) همچنین در مورد نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم درصدهای جرمی مانند 3 درصد، 5 درصد و 7 درصد مورد استفاده قرار گرفته که درصد جرمی 3 درصد بیشتر استفاده شده و خواص مکانیکی بهتری را نشان داده است.(14و11و7) بنابراین در پژوهش حاضر، درصد حجمیِ 10 درصد برای اصلاح مایع گلاس­آینومر با کیتوسان و درصد جرمیِ 3 درصد برای اصلاح پودر گلاس­آینومر با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم مورد استفاده قرار گرفته است.

مواد و روش ها

گلاس­آینومر مورد استفاده در مطالعه حاضر، از نوع (GC Gold Label Glass Ionomer Universal Restorative, Tokyo, Japan) می­باشد. برای بررسی تأثیر حضور کیتوسان و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم بر استحکام باند گلاس­آینومر، چهار گروه در نظر گرفته شد. در گروه اول از گلاس­آینومر اصلاح نشده، گروه دوم از گلاس­آینومر اصلاح شده با کیتوسان 10 درصد حجمی، گروه سوم گلاس­آینومر اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم 3 درصد وزنی و در گروه چهارم گلاس­آینومر اصلاح شده به طور همزمان با کیتوسان 10 درصد حجمی و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم 3 درصد وزنی، مورد استفاده قرار گرفت.

برای تهیه پودر گلاس­آینومر حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم 3 درصد وزنی از نانوذرات دی­اکسید تیانیوم دارای 7/99 درصد فاز آناتاز و ابعاد کمتر از nm 25 استفاده شد (Tetrachem, Tehran, Iran).

کیتوسان به صورت پودر عرضه می­شود. برای تهیه مایع گلاس­آینومر حاوی کیتوسان 10 درصد حجمی باید ابتدا 4 میلی­گرم از پودر کیتوسان (Aprinatd,Tehran,Iran) را به محلول 1/0 مولار استیک اسید اضافه کنیم تا حجم آن­ها به 20 میلی­لیتر برسد. سپس آن را به مدت 24 ساعت بر روی استیرر با دمای 37 درجه و سرعت 400 دور در دقیقه قرار دادیم تا محلول کیتوسان بدست آید. مقدار 1 میلی­لیتر از این محلول با 9 میلی­لیتر از مایع گلاس­آینومر مخلوط شد تا مایع گلاس­آینومر حاوی کیتوسان 10 درصد حجمی بدست آید.

برای انجام پژوهش حاضر، 28 دندان مولر سوم کشیده شده سالم استفاده شد که شامل 14 دندان مولر سوم فک بالا و 14 دندان مولر سوم فک پایین بودند و به دلایل نهفتگی، ارتودنسی یا رفع پری­کورونیت در فک مقابل کشیده شده بودند. لازم به ذکر است از بیماران جهت استفاده از دندان­ کشیده­شده­ آن­ها در پژوهش حاضر رضایت نامه کتبی، کسب شده بود. دندان ها حداکثر 3 ماه قبل از آزمایش کشیده شده بودند و تا یک هفته قبل از انجام آزمایش، داخل آب و در دمای کمتر از 8 درجه سانتی گراد نگه­داری شدند. یک هفته قبل از انجام آزمون استحکام باند برشی، به منظور ضدعفونی، دندان­ها در محلول کلرآمین تی 5/0 درصد قرار داده شدند.

سطح باکال و لینگوال (پالاتال) دندان­ها شماره گذاری شد و در چهار گروه به گونه­ای قرار گرفتند که در هر گروه 7 دندان مولر سوم بالا و 7 دندان مولر سوم پایین وجود داشت. در 7 مورد سطح باکال و در 7 مورد سطح لینگوال (پالاتال) آن­ها جهت باند گلاس­آینومر مورد استفاده قرار گرفت تا سطوحی که بر روی آن­ها چسبندگی گلاس­آینومر در گروه­های مختلف مورد آزمون قرار می­گیرد، تا حد امکان مشابه باشند.

دندان­ها داخل آکریل سلف­کیور (Acropars, Tehran, Iran) مانت شده و سپس 24 ساعت داخل آب مقطر قرار داده شدند تا مونومر­های غیرفعال آکریل آزاد شوند و تداخلی با واکنش ست شدن گلاس­آینومر در 24 ساعت اول پس از قرارگیری بر روی سطح دندان، نداشته باشند. سپس سطوح باکال و لینگوال دندان­ها با فرز الماسه به صورت موازی تراش داده شدند تا سطحی ترین لایه عاج دندان حداقل به اندازه دایره­ای با قطر 3 میلی­متر نمایان شود. به جهت بدست آوردن سطحی صاف برای باند گلاس­آینومر، قسمت تراش خورده دندان توسط کاغذ کاربید سیلیکون 120P و400P (Deerfos Co, Incheon, South Korea) و در حضور آب کافی پرداخت گردید.

جهت قراردهی و شکل­دهی گلاس­آینومر بر روی سطح دندان، مولد­های سیلیکونی (Optosil, Kulzer GmbH, Hanau, Germany) با حفره­ای در قسمت میانی به شکل استوانه و با قطر 4/2 میلی­متر و ارتفاع 3 میلی­متر تهیه شد.

برای مخلوط کردن گلاس­آینومر و آماده­سازی سطح دندان، طبق دستورالعمل کارخانه عمل شد. ابتدا سطح دندان توسط پلی­آکریلیک 20 درصد (GC Dentin conditioner,GC Corporation,Tokyo,Japan) به مدت 15-10 ثانیه آماده سازی شد. بلافاصله پودر و مایع گلاس­آینومر با نسبت­های مشخص شده از سوی کارخانه بر روی اسلب شیشه­ای و به وسیله اسپاتول مَحکمه پلاستیکی به صورت دو مرحله­ای مخلوط شد تا به قوام مناسب برسد.

سپس مولد سیلیکونی بر روی سطح دندان قرار داده شد و گلاس­آینومر داخل حفره­ی استوانه­ای شکل آن ریخته شد. بعد از 15 دقیقه که ست شدن اولیه­ی گلاس­آینومر رخ داد، نمونه داخل آب مقطر قرار داده شد تا سایر دندان­ها نیز آماده شوند. لازم به ذکر است، برای هر کدام از گروه­های چهارگانه آزمایش از اسلب شیشه­ای و اسپاتول محکمه جداگانه استفاده شد.

پس از آماده­سازی، تمام نمونه­ها به مدت 24 ساعت در رطوبت 100 درصد در انکوباتور قرار داده شدند. بعد از گذشت 24 ساعت نمونه­ها از دستگاه انکوباتور خارج گردیدند و مولد­های سیلیکونی از اطرف گلاس­­آینومر جدا شدند. آزمون استحکام باند برشی به وسیله دستگاه Universal Testing Machine مدل 20STM- (Santam Co, Tehran, Iran) با سرعت کراس هد 5/0 میلی­متر بر دقیقه انجام شد (تصویر 1). دندان­ها در جایگاه مخصوص خود در دستگاه قرار گرفته و تحت تنظیمات مذکور، آزمون استحکام باند برشی اجرا شد (تصویر 2). مقادیر استحکام باند برشی مربوط به نمونه­های گروه­ های مختلف جمع آوری شد و تحلیل آن­ها به وسیله آزمون Tukey و ANOVA صورت پذیرفت.

 

 

تصویر 1 : شمای کلی دستگاه UTM مورد استفاده

 

 

تصویر 2 : نمونه آماده و مانت شده

 

 

جهت بررسی تغییرات ساختاری و گروه­های شیمیایی حاضر در ترکیب گلاس­آینومر پس از اصلاح با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم و کیتوسان و مقایسه آن­ها با گلاس­آینومر معمولی، نمونه­ای از گلاس­آینومرهای­ هر یک از چهار گروه آزمایش تهیه شد و دو آنالیز FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) و XRD (X-Ray Diffraction) ، بر روی آن­ها انجام گرفت. آزمون FTIR، با تابش اشعه مادون قرمز به ماده مورد آزمایش نسبت به مشخصه یابی آن بر اساس گروه­های عاملی شرکت کننده در ساختار آن عمل می­نماید. گروه­های عاملی ماده، انرژی پرتوهای برخوردی را جذب می­کنند که منجر به ارتعاش، چرخش و تغییر طول پیوندهای ماده می شود. اطلاعات دریافتی توسط نرم­افزار به صورت نمودار نمایش داده می شود. در آزمون XRD نیز از پرتو X جهت مشخصه­یابی ساختار شیمیایی و پیوندهای موجود استفاده می­شود و اطلاعات دریافتی در نهایت به صورت نمودار نشان داده می­شود.

 

یافته ها

مقادیر استحکام باند برشی بدست آمده جمع آوری و میانگین و انحراف معیار تمام گروه­ها استخراج شد. با استفاده از آزمون One-Sample Kolmogorov-Smirnov  تبعیت داده ها از توزیع نرمال تایید شد. بنابراین برای مقایسه استحکام باند برشی از آزمون One-way ANOVA استفاده گردید. برای مقایسه دو به دوی گروه­ها از آزمون Tukey HSD استفاده شد. میزان خطای نوع اول آماری در آزمون برابر 05/0 بود. کلیه عملیات آماری با استفاده از نرم افزار SPSS با ویرایش 25 انجام گرفت.

نتایج آزمون استحکام باند برشی تنها برای گروه گلاس آینومر اصلاح شده به صورت همزمان با کیتوسان 10 درصد حجمی و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم 3 درصد وزنی نسبت به گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده، اختلاف معناداری را نشان داد (016/0P=). گروه اصلاح شده با کیتوسان 10 درصد حجمی و گروه اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم 3 درصد وزنی، هر چند میانگین های بالاتری نسبت به گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده نشان دادند، اما از لحاظ آماری اختلاف معناداری نسبت به آن نداشتند. نتایج مربوط به گروه های مختلف آزمایش به طور خلاصه در جدول 1 نشان داده شده است. همچنین نتایج مربوط به آزمون Tukey HSD جهت مقایسه دو به دوی گروه­های چهارگانه آزمون استحکام باند برشی در جدول 2 آورده شده است.


 

 

 

 

 

جدول 1 : نتایج آزمون استحکام باند برشی برای گروه­های چهار گانه مطالعه

گروه

میانگین (MPa)

انحراف معیار

بیشترین مقدار (MPa)

کمترین مقدار (MPa)

GIC*

63/4

10/2

56/8

93/1

GIC+Ch**

43/6

49/2

32/11

55/2

GIC+TiO2***

52/5

11/2

09/9

62/2

GIC+Ch+TiO2

58/7

18/3

60/13

90/2

نتیجه آنالیز واریانس یک طرفه

021/0P=                 528/3F=

* گلاس آینومر ؛  ** کیتوسان ؛  *** نانوذرات دی اکسید تیتانیوم

 

 

جدول 2 : نتایج مقایسه دو به دوی آزمون استحکام باند برشی توسط آزمون آماری Tukey HSD

گروه

گروه

GIC

GIC+Ch

GIC+TiO2

GIC*

-

-

-

GIC+Ch**

241/0 P=

-

-

GIC+TiO2***

783/0 P=

774/0 P=

-

GIC+Ch+TiO2

016/0 P=

626/0 P=

147/0 P=

* گلاس آینومر ؛  ** کیتوسان ؛  *** نانوذرات دی اکسید تیتانیوم

 

 

 


طبق نتایج FTIR (نمودار 1)، موقعیت پیک نمودار­ها تغییر چندانی نداشته و پیوند شیمیایی جدیدی تشکیل نشده است. در نتیجه حضور کیتوسان و نانوذرات دی ­اکسید تیتانیوم در ساختار گلاس ­آینومر به صورت فیلر و غالباً فیزیکی می­باشد. نتایج آزمون XRD (نمودار 2) نیز مؤید همین موضوع بود. تغییر خاصی در محل پیک نمودارها مشاهده نشد و پیوند شیمیایی جدیدی در ساختار گلاس آینومر تشکیل نشده بود.


 

 

 

نمودار 1 : طیف FTIR جذبی گلاس­آینومر اصلاح نشده و اصلاح شده با کیتوسان و دی­اکسید تیتانیوم، به تنهایی و به همراه هم، در محدوده طول موج 1-cm 4000-400

 

 

 

نمودار 2 : طیف XRD گلاس­آینومر اصلاح نشده و گلاس­آینومرهای اصلاح شده با دی­اکسید تیتانیوم و کیتوسان به تنهایی و همزمان.

 

 


بحث

Ibrahim و همکارانش(12) کیتوسان را در درصدهای حجمی 5 درصد، 10 درصد، 25 درصد و 50 درصد به گلاس­آینومر اضافه کردند و تأثیر آن را بر استحکام کششی گلاس­آینومر و خواص ضدمیکروبی آن بررسی نمودند. آنها مشاهده کردند که افزودن کیتوسان موجب بهبود خاصیت ضد میکروبی گلاس­آینومر علیه استرپتوکوکوس موتانس می­شود. هم­چنین در نتایج آزمون استحکام باند کششی مشاهده شد که در درصدهای حجمی 5 درصد و 10 درصد تفاوت ناچیزی میان آن­ها و گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده وجود داشت ولی درصدهای حجمی 25 درصد و 50 درصد استحکام باند کششی گلاس­آینومر را کاهش داده بودند.

در مطالعه دیگری که توسط Debnath و همکارانش(16) انجام شد، مجدداً خواص چسبندگی و ضدمیکروبی
گلاس آینومر اصلاح شده با کیتوسان اندازه گیری شد. اما این بار فقط کیتوسان در درصد حجمی 10 درصد مورد آزمایش قرار گرفت. خاصیت ضدمیکروبی گلاس­آینومر همانند مطالعه Ibrahim و همکارانش(12) با حضور کیتوسان بهبود یافته و تایید کننده مطالعات قبلی بود. اما نتایج استحکام باند برشی نشان می­داد که کیتوسان، چسبندگی گلاس­آینومر را به طور قابل توجهی (حدود دو برابر) افزایش داده بود.

یکی از اهداف پژوهش حاضر، بررسی تأثیر حضور کیتوسان به تنهایی بر استحکام باند گلاس­آینومر بود. میانگین مقادیر بدست آمده از آزمون استحکام باند برشی برای گروه اصلاح شده با کیتوسان 10 درصد حجمی، بیشتر از گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده بود (MPa 43/6 در برابر MPa 63/4)، اما از لحاظ آماری این تفاوت معنادار نبود و به نظر می­رسد حضور کیتوسان به تنهایی در ترکیب گلاس آینومر تأثیر معناداری بر استحکام باند برشی این ماده به دندان ندارد.

Garcia-Contreras و همکارانش(7) خواص مکانیکی و ضدمیکروبی گلاس­آینومر اصلاح شده با نانوذرات دی اکسید تیتانیوم را بررسی کردند. آنها پس از افزودن نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم به گلاس­آینومر به این نتیجه رسیدند که خاصیت ضدمیکروبی گلاس­آینومر افزایش می یابد. همچنین اضافه شدن نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم تداخلی با استحکام باند برشی گلاس­آینومر ندارد. آن­ها به این نتیجه نیز رسیدند که گلاس­آینومر اصلاح شده با این نانوذرات، افزایش در مقادیر استحکام کششی و فشاری را نشان می دهد.

برای بررسی و اندازه گیری استحکام باند کششی، چفرمگی شکست، استحکام فشاری و کششی، خواص ضدمیکروبی، آزادسازی فلوراید و ریزسختی سطحی گلاس­آینومر اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم، Elsaka و همکارانش(11) مطالعه­ای انجام دادند. آن­ها نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم را در درصدهای وزنی 3 درصد، 5 درصد و 7 درصد به گلاس­آینومر اضافه نمودند. درصدهای وزنی 3 درصد و 5 درصد این نانودرات، مقادیر استحکام فشاری و کششی و چفرمگی  شکست را افزایش داد ولی در درصد وزنی 7 درصد، این مقادیر کاهش یافت. میکروهاردنس در درصد وزنی 3 درصد افزایش یافت ولی درصدهای وزنی بالاتر، مقدار آن را کاهش دادند. خواص ضد میکروبی در حضور نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم افزایش یافت و تداخلی با آزادسازی فلوراید نشان نداد. چهار گروه مطالعه­ی Elsaka و همکارانش(11) از لحاظ آماری تفاوت معناداری در مقادیر استحکام باند کششی نشان ندادند ولی میانگین گروه اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم 3 درصد وزنی بالاتر از بقیه بود.

نتایج پژوهش حاضر نشان داد استحکام باند برشی گروه گلاس­آینومر اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم با گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده از لحاظ آماری تفاوت معناداری نداشت و در نتیجه به نظر می­رسد همانطور که در مطالعات پیشین نیز نشان داده شده است، حضور نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم تداخلی با چسبندگی گلاس­آینومر نخواهد داشت.

Ibrahim و همکارانش(14) نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم را به صورت 3 درصد وزنی و کیتوسان را به صورت 10 درصد حجمی در ترکیب گلاس­آینومر استفاده نموده و برخی از خواص آن را ارزیابی نمودند. آن­ها موارد مذکور را در چهار گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده، گلاس­آینومر اصلاح شده با کیتوسان، گلاس­آینومر اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم و گلاس­آینومر اصلاح شده با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم و کیتوسان به طور همزمان، بررسی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد به کارگیری همزمان این دو ماده در ترکیب گلاس­آینومر نسبت به استفاده هر یک از آن­ها به صورت جداگانه، استحکام فشاری و کششی آن را به میزان بیشتری افزایش می­دهد که نشان­دهنده پتانسیل مناسب این ترکیب برای اصلاح گلاس آینومر است.

تا زمان انجام پژوهش حاضر، مطالعه­ای در مورد استحکام باند و چسبندگی ترکیب مذکور انجام نشده است. با توجه به نتایج بدست آمده از مطالعه حاضر به نظر می­رسد به کارگیری هم زمان کیتوسان و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم در ترکیب گلاس ­آینومر اثر هم­افزایی نشان داده و تنها گروهی از مطالعه بود که از لحاظ استحکام باند برشی تفاوت معناداری با گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده نشان داد.

پرداختن به مقوله چسبندگی و استحکام باند از آنجایی دارای اهمیت است که با افزایش قدرت چسبندگی، گیر و دوام ترمیم گلاس­آینومر افزایش یافته و ریزنشت ترمیم کاهش می یابد. درنتیجه احتمال نفوذ میکروارگانیسم های پوسیدگی­زا به محل تماس ترمیم و دندان کاهش یافته و پوسیدگی ثانویه در زیر ترمیم کمتر رخ می­دهد.(1)

به طور کلی چسبندگی گلاس­آینومر به سطح دندان بر اساس دو مکانیسم مرتبط باهم رخ می­دهد. گیر میکرومکانیکی ناشی از خلل و فرجی که با تأثیر پلی آکریلیک اسید حاضر در ترکیب گلاس­آینومر بر روی سطح دندان ایجاد می­شود. پیوند شیمیایی میان گروه کربوکسیل مربوط به پلی­آکریلیک اسید و یون­های کلسیم مربوط به هیدروکسی ­آپاتیت سطح دندان (تشکیل لایه تبادل یونی).(19)

در نتیجه با تغییر در هر یک از موارد بالا می­توان مقادیر استحکام باند گلاس­آینومر را تغییر داد. هر چند چسبندگی و استحکام باند یک ماده ترمیمی صرفا به عوامل مربوط به سطح تماس دندان و ماده ترمیمی محدود نمی­شود. به عنوان مثال در برخی مطالعات بیان شده است که عواملی همچون استحکام کششی ماده گلاس­آینومر با مقادیر استحکام باند نسبت مستقیم دارد چرا که بیشتر شکست های چسبندگی در ترمیم های گلاس­آینومری از نوع هم­چسبی و داخل خود ساختار گلاس­آینومر می­باشد.(1) در نتیجه می­توان گفت حضور فیلرها در ترکیب گلاس­آینومر در صورتیکه تداخلی با ترکیب کلی آن نداشته باشند و استحکام کششی گلاس آینومر را افزایش دهند، موجب افزایش مقادیر استحکام باند نیز خواهند شد.(1) با توجه به نتایج FTIR و XRD در مطالعه حاضر، کیتوسان و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم به صورت فیلرهایی عمل کردند که به نظر می­رسد با پر کردن فضاهای خالی در ترکیب گلاس­آینومر استحکام کلی آن را افزایش می­دهند. همانطور که با توجه به نتایج مطالعات پیشین حضور این دو ماده در ترکیب گلاس­آینومر موجب افزایش استحکام کششی و فشاری آن شده است.(14) از طرفی به نظر می­رسد در گروه­های حاوی کیتوسان، علاوه بر این موضوع، پدیده دیگری نیز رخ می­دهد. کیتوسان یک واحد آمینی و دو واحد هیدروکسیل به ازای هر شش واحد کربنی دارد.(20) به نظر می­رسد این ماده می­تواند با حضور در لایه تبادل یونی به افزایش قدرت استحکام باند کمک کند. به این صورت که به عنوان واسطه­ای میان مولکول­های پلی آکریلیک­اسید (پیوند میان گروه آمینی کیتوسان و گروه کربوکسیل پلی­آکریلیک اسید) و یون­های کلسیم سطح دندان (پیوند میان گروه­های هیدروکسیل کیتوسان و یون کلسیم) عمل کرده و تنش بین سطحی (Interfacial tension) را در سطح تماس بین دندان و گلاس­آینومر کاهش داده و موجب افزایش چسبندگی و استحکام باند آن می­شود.

در نتیجه به نظر می­رسد در گروه حاوی کیتوسان و نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم به طور همزمان، به علت حضور فیلرها و هم­چنین کاهش تنش بین سطحی در لایه تبادل یونی، استحکام باند افزایش یافته و نتایج معناداری را در آزمون استحکام باند برشی نسبت به گروه گلاس­آینومر اصلاح نشده نشان می­دهد.

 

 

 

 

نتیجه گیری

نتایج این مطالعه نشان داد اصلاح گلاس­آینومر به طور همزمان با نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم 3 درصد جرمی و کیتوسان 10 درصد حجمی باعث افزایش معنادار نتایج مربوط به استحکام باند برشی و بهبود چسبندگی آن به سطح عاجی دندان می­شود. هرچند مطالعات بیشتری برای بررسی سایر خواص مکانیکی و هم­چنین تعمیم این نتایج به محیط بالینی مورد نیاز است.

تشکر و قدردانی

این مقاله حاصل پایان نامه دوره دکتری عمومی مصوب معاونت پژوهشی دانشکده دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران به شماره 6472 می­باشد.

References

1.       Sidhu SK, Nicholson JW. A review of glass-ionomer cements for clinical dentistry. J Funct Biomater 2016; 7(3):16.
2.       Boyd D, Towler MR. The processing, mechanical properties and bioactivity of zinc based glass ionomer cements. J Mater Sci Mater Med 2005; 16(9):843-50.
3.       Osinaga PW, Grande RH, Ballester RY, Simionato MR, Rodrigues CR, Muench A. Zinc sulfate addition to glass-ionomer-based cements: influence on physical and antibacterial properties, zinc and fluoride release. Dent Mater 2003; 19(3):212-7.
4.       Pamir T, Sen BH, Celik A. Mechanical and fluoride release properties of titanium tetrafluoride-added glass-ionomer cement. Dent Mater J 2005; 24(1):98-103.
5.       Gu Y, Yap A, Cheang P, Koh Y, Khor K. Development of zirconia-glass ionomer cement composites. J Non-Crystalline Solids 2005; 351(6-7):508-14.
6.       Choudhary K, Nandlal B. Comparative evaluation of shear bond strength of nano-hydroxyapatite incorporated glass ionomer cement and conventional glass ionomer cement on dense synthetic hydroxyapatite disk: an in vitro study. Indian J Dent Res 2015; 26(2):170.
7.       Garcia-Contreras R, Scougall-Vilchis RJ, Contreras-Bulnes R, Sakagami H, Morales-Luckie RA, Nakajima H. Mechanical, antibacterial and bond strength properties of nano-titanium-enriched glass ionomer cement. J Appl Oral Sci 2015; 23(3):321-8.
8.       Moshaverinia A, Ansari S, Moshaverinia M, Roohpour N, Darr JA, Rehman I. Effects of incorporation of hydroxyapatite and fluoroapatite nanobioceramics into conventional glass ionomer cements (GIC). Acta Biomater 2008; 4(2):432-40.
9.       Yli-Urpo H, Lassila LV, Närhi T, Vallittu PK. Compressive strength and surface characterization of glass ionomer cements modified by particles of bioactive glass. Dent Mater 2005; 21(3):201-9.
10.    Azama TY, Yinga QX, Rahmana IA, Masudia SM, Luddin N, Rashidb RA. Effects of incorporating wollastonite and mine-silica by-product to the hardness of glass ionomer cement (GIC). Arch Orofacial Sci 2013; 8(2):54-9.
11.    Elsaka SE, Hamouda IM, Swain MV. Titanium dioxide nanoparticles addition to a conventional glass-ionomer restorative: influence on physical and antibacterial properties. J Dent 2011; 39(9):589-98.
12.    Ibrahim MA, Neo J, Esguerra RJ, Fawzy AS. Characterization of antibacterial and adhesion properties of chitosan-modified glass ionomer cement. J Biomater Appl 2015; 30(4):409-19.
13.    Kumar RS, Ravikumar N, Kavitha S, Mahalaxmi S, Jayasree R, Kumar TS, et al. Nanochitosan modified glass ionomer cement with enhanced mechanical properties and fluoride release. Int J Biol Macromol 2017; 104(Pt B):1860-5.
14.    Ibrahim MA, Meera Priyadarshini B, Neo J, Fawzy AS. Characterization of chitosan/TiO2 nano‐powder modified glass‐ionomer cement for restorative dental applications. J Esthet Restor Dent 2017; 29(2):146-56.
15.    Bishara SE, Gordan VV, VonWald L, Jakobsen JR. Shear bond strength of composite, glass ionomer, and acidic primer adhesive systems. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999; 115(1):24-8.
16.    Debnath A, Kesavappa SB, Singh GP, Eshwar S, Jain V, Swamy M, et al. Comparative evaluation of antibacterial and adhesive properties of chitosan modified glass ionomer cement and conventional glass ionomer cement: an in vitro study. J Clin Diagn Res 2017; 11(3):ZC75-8.
17.    Abraham D, Thomas AM, Chopra S, Koshy S. A comparative evaluation of microleakage of glass ionomer cement and chitosan-modified glass ionomer cement: an in vitro study. Int J Clin Pediatr Dent 2014; 7(1):6-10.
18.    Karthick A, Kavitha M, Loganathan S, Malarvizhi D. Evaluation of microshear bond strength of chitosan modified GIC. World J Med Sci 2014; 10(2):169-73.
19.    Fukuda R, Yoshida Y, Nakayama Y, Okazaki M, Inoue S, Sano H, et al. Bonding efficacy of polyalkenoic acids to hydroxyapatite, enamel and dentin. Biomaterials 2003; 24(11):1861-7.
20.    Petri DF, Donegá J, Benassi AM, Bocangel JA. Preliminary study on chitosan modified glass ionomer restoratives. Dent Mater 2007; 23(8):1004-10.
Journal of Mashhad Dental School
Volume 44, Issue 4
January 2021
Pages 397-407

Files

History

  • Receive Date: 28 April 2020
  • Revise Date: 07 September 2020
  • Accept Date: 13 September 2020

Share

How to cite

Statistics