J Stoma 2014; 67, 2: 211-220 O R I G I N A L A R T I C L E 2014 Polish Dental Society In vitro studies on primary teeth dentine permeability after application of two types of adhesive systems* Badania doświadczalne nad przepuszczalnością zębiny zębów mlecznych po aplikacji dwóch systemów wiążących* Aleksandra Fortuniak 1, Agnieszka Piastowska-Ciesielska 2, Elżbieta Pawłowska 3, Joanna Szczepańska 1 1 Zakład i Poradnia Stomatologii Wieku Rozwojowego, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Polska Department and Clinic of Paediatric Dentistry, Medical University of Lodz, Poland Head: prof. dr hab. J. Szczepańska 2 Zakład Endokrynologii Porównawczej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Polska Department of Comparative Endocrinology, Medical University of Lodz, Poland Head: dr hab. T. Ochędalski 3 Zakład i Poradnia Ortodoncji, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Polska Department and Clinic of Orthodontics, Medical University of Lodz, Poland Head: dr hab. E. Pawłowska, prof. UM Abstract Introduction. In deep cavities of the primary teeth, the tags of the dentine adhesives formed in the tubules are chiefly responsible for maintaining a strong and sustainable connection with dentine. One of the methods of assessing the degree of permeability of dentine covered with bonding system is the use of a hydrostatic pressure fluid transport model. Thanks to its low molecular weight and hydrophilic properties, glucose is well suited to this purpose. Aim of the study. To calculate the amount of glucose filtered by the dentine of primary teeth after the application of two types of adhesive systems: etch and rinse or self-etching adhesive. Material and methods. The permeability of the bonding systems was evaluated by measuring the amounts of glucose filtered by dentine specimens of first and second primary molars. A comparative group was pre-treated with 37% orthophosphoric acid, while groups 1 and 2 were treated with the two adhesive systems. Results. Statistically significant differences in the concentrations of filtered glucose were obtained KEYWORDS: glucose penetration test, adhesive systems, dentine, milk teeth * This study is funded by Medical University of Lodz, Poland grant No. 502-12-609. * Praca finansowana z grantu nr 502-12-609 Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Streszczenie Wprowadzenie. W głębokich ubytkach w zębach mlecznych za uzyskanie silnego i trwałego połączenia z zębiną odpowiadają w głównej mierze mikrokosmki systemu wiążącego wnikające w kanaliki. Jedną z metod oceny stopnia przepuszczalności zębiny pokrytej systemem wiążącym jest test z użyciem modelu transportu płynów pod ciśnieniem hydrostatycznym. Do tego celu może być wykorzystana glukoza, ponieważ ma małą masę cząsteczkową i jest hydrofilna. Cel pracy. Obliczenie ilości przesączonej glukozy przez zębinę zębów mlecznych po aplikacji dwóch typów systemów wiążących: wytraw i spłucz oraz samotrawiącego systemu wiążącego. Materiał i metody. W badaniu zostały użyte próbki zębiny pochodzące z pierwszych i drugich zębów trzonowych mlecznych: wytrawione (grupa 0 porównawcza) lub pokryte systemami wiążącymi (grupa 1 i 2) i umieszczone pod ciśnieniem roztworu glukozy. Wyniki. Uzyskano istotne statystycznie różnice w stężeniu przesączonej glukozy pomiędzy HASŁA INDEKSOWE: test penetracji glukozy, systemy wiążące, zębina, zęby mleczne http://www.jstoma.com 211
J Stoma 2014; 67, 2 Fortuniak A., Piastowska-Ciesielska A., Pawłowska E., Szczepańska J. Wstęp W głębokich ubytkach w zębach mlecznych, ze względu na dużą liczbę kanalików zębinowych i dużą ich średnicę a niewielki obszar dostępnej zębiny międzykanalikowej, za uzyskanie silnego i trwałego połączenia z zębiną odpowiadają w głównej mierze mikrokosmki systemu wiążącego wnikające w kanaliki, które powinny skutecznie je uszczelniać. Głównym problemem w uszczelnieniu kanalików jest ciągły ruch zawartego w nich płynu kanalikowego. Przesiąkanie płynu zębinowego przez otwarte kanaliki zębinowe może skutkować zatrzymaniem wody w warstwie systemu i w związku z tym autorzy nazwali systemy wiążące pół przepuszczalnymi błonami. 1-9 Jedną z metod oceny stopnia przepuszczalności zębiny pokrytej systemem wiążącym jest test z użyciem modelu transportu płynów pod ciśnieniem hydrostatycznym. Laboratoryjne metody pomiaru hydraulicznej przepuszczalności zębiny po raz pierwszy opisane zostały przez Brännström w 1961, a ich kontynuacji podjął się Outhwaite i wsp. 10 Transport płynu przez kanaliki zębinowe jest wynikiem 2 zjawisk fizycznych: różnicy stężeń pomiędzy zewnętrzną a wewnętrzną powierzchnią zębiny (dyfuzji) oraz obecności gradientu ciśnień, co oznacza, że ciśnienie po jednej stronie tkanki jest większe niż po drugiej (konwekcji). W większości badań laboratoryjnych przy ocenie przepuszczalności zębiny wykorzystywany jest gradient ciśnień. Ciśnienie wywierane przez płyn na jedną powierzchnię zębiny powoduje przemieszczanie tego płynu przez badaną próbkę. W piśmiennictwie istnieją doniesienia o stosowaniu różnych wartości ciśnienia przy ocenie przepuszbetween the comparative group after etching and the two types of the adhesive systems. Conclusions. The use of the self-etching adhesive produced a greater reduction in dentine permeability for the glucose than the applied total-etch system. This might indicate better sealing of dentine and dentinal tubules of milk teeth by the SSW resin system in comparison with the total-etch system. Introduction As the available area of the intertubular dentine is small and the diameters of the dentinal tubules are large, it is the resin tags of the adhesive systems which penetrate the dentinal tubules and are thus mainly responsible for the strong and long-lasting connection with the dentine in the deep cavities in deciduous teeth. Adhesive systems should effectively seal dentinal tubules, however, the main obstacle to this process is the continuous movement of dentinal fluid in them. Penetration of dentinal fluid through open tubules may result in water retention in the adhesive; the adhesive systems are hence regarded as semipermeable membranes. 1-9 One of the methods assessing the permeability of dentine covered with an adhesive system is one that uses a model of transport of fluids under hydrostatic pressure. Laboratory methods for measuring the hydraulic permeability of dentine were first described in 1961 by Brännström and continued by Outhwaite et al. 10 Transport of fluid through dentinal tubules is the result of two physical phenomena: diffusion, caused by a concentration gradient existing between the outer and the inner surfaces of dentine, and convection, caused by the presence of a pressure gradient across dentine. The latter is used in most laboratory studies evaluating dentine permeability. The pressure exerted by the fluid on the surface of dentine causes the movement of fluid through the examined sample. Pressure values used to evaluate the permeability of dentine given in the literature vary from 10.55 to 15 cm H 2 O. 3,7,11-14 However, most researchers agree that high pressure creates artificial conditions for measurement, and may grupą porównawczą po wytrawieniu zębiny a dwiema grupami po aplikacji systemów wiążących. Wnioski. zastosowanie samotrawiącego systemu wiążącego spowodowało większą redukcję przepuszczalności zębiny dla glukozy niż po zastosowaniu systemu totaletch, co może świadczyć o lepszym uszczelnieniu żywicą systemu SSW zębiny i kanalików zębów mlecznych w porównaniu do systemu łączącego typu wytraw i spłucz. 212 http://www.jstoma.com
In vitro studies on primary teeth dentine permeability after application... J Stoma 2014; 67, 2 contribute to changes in the structure of dentine and the rapid fluid flow caused by the increasing pressure can pluck intratubular components from it. Some sections of tubules lack these structures, while others will be blocked by them. The precipitated compounds cause a slow and steady flow of fluid. Low physiological pressure causes the fluid to flow around the elements without affecting their structure. 11,15 In endodontics, the concentration difference method is most commonly used to evaluate the sealing ability of root canal fillings. 3,16,17 However, the choice of a suitable indicator for the penetration test, its particle size and its physicochemical properties have a major influence on the accuracy of the measurement. The technique uses glucose penetration. Glucose is considered the best indicator of hydrostatic pressure based on the fluid transport model under clinical conditions as it has a low molecular weight (MW=180Da), small molecule size (1µm) and is hydrophilic. 16 No studies have so far been published on the use of the glucose penetration method to assess the degree of the permeability of dentine covered with adhesive systems. Aim of the study The aim of this study was to compare the amount of glucose filtered by dentine of the primary teeth after the application of one of two types of adhesive system: either the etch and rinse or the self-etching adhesive. Material and methods The material was tested on 60 healthy first and second primary molars. The teeth were divided into three groups according to the dentine surface preparation: group 0 (Comparative) dentine samples were acid-etched with 37% phosphoric acid for 15 seconds 18 teeth group 1 (OBSP) dentine samples were acid-etched with 37% phosphoric acid for 15 seconds and then covered with the total etch system OptiBond Solo Plus 22 teeth, group 2 (APLP) the self-etching system czalności zębiny od 10,55 do 15 cm H 2 O. 3,7,11-14 Większość autorów zgadza się z tezą, że zbyt wysokie ciśnienie stwarza sztuczne warunki pomiaru i może przyczyniać się do zmian w strukturze zębiny. Duża prędkość przepływu płynu spowodowana wzrastającym ciśnieniem może doprowadzić do wyrywania składników wewnątrzkanalikowych. Niektóre odcinki kanalików zostaną pozbawione tych struktur, zaś inne będą przez nie zablokowane. Wytrącone związki spowodują powolne, ale stałe natężenie przepływu płynu. Niskie, fizjologiczne ciśnienie powoduje przepływ płynu wokół elementów wewnątrzkanalikowych bez naruszania ich struktury. 11,15 Metoda wykorzystująca różnicę stężeń stosowana jest głównie w endodoncji w celu określenia obecności mikroprzecieku w wypełnionym kanale. 3,16,17 Wybór odpowiedniego wskaźnika do testu penetracji, wielkość jego cząsteczek i właściwości fizykochemiczne, mają decydujący wpływ na uniknięcie błędów pomiarowych. Glukoza uważana jest za najlepszy wskaźnik stosowany w modelu transportu płynów pod ciśnieniem hydrostatycznym, imitujący warunki kliniczne, ponieważ ma małą masę cząsteczkową (MW=180Da), małą wielkość cząsteczek (1µm) i jest hydrofilna. 16 W piśmiennictwie brak jest doniesień o wykorzystaniu metody penetracji glukozy do oceny stopnia przepuszczalności zębiny pokrytej systemem wiążącym. Cel pracy Celem badania było porównanie ilości przesączonej glukozy przez zębinę zębów mlecznych po aplikacji dwóch typów systemów wiążących: wytraw i spłucz oraz samotrawiącego systemu wiążącego. Materiał i metody Materiał badany stanowiło 60 zdrowych pierwszych i drugich trzonowych zębów mlecznych. Zęby podzielono na trzy grupy ze względu na sposób przygotowania powierzchni zębiny: grupa 0 porównawcza, wytrawienie zębiny 37% kwasem ortofosforowym przez 15 sekund 18 zębów grupa 1 (OBSP) wytrawienie zębiny 37% http://www.jstoma.com 213
J Stoma 2014; 67, 2 Fortuniak A., Piastowska-Ciesielska A., Pawłowska E., Szczepańska J. Adper system Prompt L-Pop was applied 20 teeth. The cavity preparation was performed on the occlusal surfaces of the teeth (Class I restorations according to Black). A 4x4 mm area of intraventricular dentine was obtained from each sample by using a single index made from silicone impression material to standardize the size of the cavities. The surface of the tooth was prepared with an abrasive disc to reduce the size of the sample and to obtain the rough surface necessary for the connection with the plastic probe. The longitudinal view of a tooth sample is presented in figure 1 (Fig. 1). The quantitative evaluation of dentine permeability was performed on samples that were first coated by an adhesive system and then fixed in a two-chamber device according to Xu et al. 20 with their own modification. The glucose leakage test device is presented in figure 2 (Fig. 2). The pulpal side of the tooth was directed upwards and combined with the upper chamber of the device, which consists of a calibrated pipette. The pipette was filled with glucose solution (1 mol/l, ph 7.0), containing 0.2% NaN 3 until the top of the solution was 14-cm higher than the top of the sample, which created a hydrostatic pressure of 15 cm H 2 O (1.5 kpa). Glucose that leaked through the sample of the tooth was collected in an eppendorf tube containing 3 ml of 0.2% NaN 3 with antibacterial properties. All the components were sealed in a silicone tube with glue based on epoxy resin. The tightness of all elements of the model was checked by exerting an increased pressure on the system with a syringe. This configuration resulted in the solution of glucose in the upper chamber exerting a hydrostatic pressure of 15 cm H 2 0, which equals the pulpal pressure. This pressure caused the fluid to filter from the pipette, through the dentine samples to the lower chamber of the device. The filtrate was collected for 14 days. The glucose concentration of the glucose in the filtrate was determined by a colorimetric method using a Biomaxima kit. The results were subjected to statistical analysis with GraphPad software. kwasem ortofosforowym przez 15 sekund i aplikacja systemu OptiBond Solo Plus 22 zęby grupa 2 (APLP) aplikacja samotrawiącego systemu wiążącego Adper Prompt L-Pop 20 zębów. W każdym zębie opracowano na powierzchni zgryzowej ubytek klasy I wg Blacka. W celu standaryzacji wielkości ubytku wszystkich próbek posługiwano się jednym indeksem silikonowym wykonanym z masy wyciskowej z metalowym trzymadełkiem. W ten sposób uzyskiwano powierzchnię dokomorową zębiny dostępną dla perfuzji, o wielkości 4x4 mm. Ściany boczne zęba nieznacznie zeszlifowano krążkiem ściernym w celu zmniejszenia wymiarów próbki i uzyskania chropowatej powierzchni niezbędnej dla połączenia z tworzywem probówki. Przekrój podłużny próbki zęba mlecznego z widoczną grubością zębiny przeznaczoną do przesączu glukozy przedstawia rycina 1. Dla badań ilościowej przepuszczalności zębiny pokrytej systemem wiążącym każda przygotowana próbka zęba została umocowana w dwukomorowym urządzeniu według projektu Xu i wsp. 16 w modyfikacji własnej (Fig. 2). Część zęba od strony miazgi skierowano ku górze i połączono z górną komorą urządzenia, którą stanowiła kalibrowana pipeta. Do każdej pipety wprowadzono 1-molowy roztwór glukozy, zawierający dodatkowo 0,2% NaN 3, na wysokość 14 cm w celu wytworzenia ciśnienia o wartości 15 cm H 2 O (1,5 kpa). Przesączająca się przez próbkę glukoza zbierana była w probówce typu eppendorf wypełnionej 3 ml 0,2% roztworu NaN 3, posiadającego właściwości bakteriobójcze. Wszystkie elementy uszczelniono za pomocą kleju na bazie żywic epoksydowych oraz silikonowej rurki. Szczelność wszystkich elementów modelu sprawdzano poprzez wywieranie na układ podwyższonego ciśnienia ze strzykawki. Taki sposób połączenia wszystkich elementów urządzenia sprawiał, że płyn z roztworem glukozy w górnej komorze wytwarzał ciśnienie hydrostatyczne o wartości 15 cm H 2 0, imitując ciśnienie wewnątrzmiazgowe. Skutkiem wytworzonego w pipecie ciśnienia był dokoronowy przesącz płynu z pipety, poprzez 214 http://www.jstoma.com
In vitro studies on primary teeth dentine permeability after application... J Stoma 2014; 67, 2 Fig. 1. Longitudinal view of a primary tooth sample. Przekrój podłużny próbki zęba mlecznego. Results Glucose solution permeate was present in all tested samples. However, statistically significant differences were observed between the comparative group and the OBSP and APLP groups with regard to glucose concentration (Tab. 1). Differences between the total-etch system and self-etch system were significant. The permeability of the adhesive systems was calculated on the assumption that after acid etching (comparative group-0) of dentine, the permeability for glucose was 100%, i.e. the reduction of permeability was 0%. The application of the OptiBond Solo Plus total-etch system resulted in 75.4% dentine permeability, thus reducing the permeability by 24.6%. Application of the Adper Prompt L-Pop self-etch system resulted in 48.7% relative permeability, hence a permeability reduction of 51.3%. A statistically significant difference occurred between a comparative group and the self-etch group (group 0 vs APLP: p<0.001). Statistically, differences between the comparative group and the total-etch group, and between the self-etch group and the total-etch group were on the verge of significance (p=0.05). The glucose permeability percentages are presented in Fig. 3. Discussion This study of the hydraulic permeability of dentine under hydrostatic pressure simulates the physiological phenomena occurring between Fig. 2. Glucose leakage test device. Schemat urządzenia do badania przepuszczalności zębiny. próbki zębiny, do dolnego zbiornika. Po 14 dniach zbierano przesącz z probówki w celu zmierzenia ilości przesączonej glukozy. Przez cały okres doświadczenia uzupełniano poziom glukozy w górnej komorze, aby utrzymywać stałe ciśnienie płynu. Oznaczenie stężenia glukozy wykonano metodą kolorymetryczną z zastosowaniem zestawu firmy BioMaxima. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej za pomocą programu GraphPad Software, Inc. Wyniki We wszystkich badanych próbkach stwierdzono obecność przecieku roztworu glukozy. Średnie wartości przesączonej glukozy w trzech grupach badanych przedstawia tabela 1. Wyniki obecnych badań wykazały istotne statystycznie różnice w stężeniu przesączonej glukozy pomiędzy grupą porównawczą a grupami OBSP i APLP. Różnice pomiędzy systemem total-etch a systemem self-etch okazały się istotne statystycznie. Przepuszczalność systemów wiążących została obliczona przy założeniu, że po wytrawieniu kwasem (grupa porównawcza 0) przepuszczalność zębiny dla glukozy wynosiła 100% (redukcja przepuszczalności wynosiła 0%). Po aplikacji systemu total-etch OptiBond Solo Plus odnotowano 75,4% przepuszczalność zębiny, a więc system ten redukował przepuszczalność w 24,6%. Po aplikacji systemu self-etch Adper Prompt L-Pop stwierdzono 48,7% przepuszczalność, redukcja prze- http://www.jstoma.com 215
J Stoma 2014; 67, 2 Fortuniak A., Piastowska-Ciesielska A., Pawłowska E., Szczepańska J. Table 1. The quantity (mmol/l) of glucose permeation in the examined groups Comparative group (0) n=18 OBSP (1) n=22 APLP (2) n=20 Mean values 27.94 21.07 13.61 Min 5.071 0.351 0.688 Max 51.04 60.67 52.52 Median 20.36 18.75 4.501 Comparison p<0.05 p<0.05 group 0 vs OBSP group 0 vs APLP Comparison OBSP vs APLP p<0.05 0 comparative group, 1 OBSP, 2 APLP. Fig. 3. The percentage of permeability of glucose in the examined groups; (0 comparative group, group 1 OBSP, group 2 APLP); group 0 vs APLP: p<0.001; group 0 vs OBSP: p=0.05; group OBSP vs APLP: p=0.05. Odsetek przepuszczalności glukozy w badanych grupach; (0 grupa porównawcza, grupa 1 BSP, grupa 2 APLP); grupa 0 vs APLP: p<0,001; grupa 0 vs OBSP: p=0,05; grupa OBSP vs APLP: p=0,05. the tooth pulp and dentine in vivo. Several mechanisms may reduce tracer entry into dentine in vivo. 18 Firstly, the odontoblastic processes may entirely fill dentinal tubules and obstruct them. Secondly, filtered blood proteins in dentinal fluid such as fibrinogen may precipitate and block the tubules. Thirdly, dentinal tubules may be filled with mineral deposits that appear in response to long-term dentine pathology and aging. All these factors may affect the penetration of the tracer substance in vitro. puszczalności nastąpiła więc w 51,3%. Różnica istotna statystyczne wystąpiła między grupą porównawczą a systemem samotrawiącym (grupa 0 vs APLP: p<0,001). Różnica statystyczna między grupą porównawczą a systemem total-etch oraz między systemu self-etch i total-etch były na granicy istotności (p=0,05). Odsetek stopnia przepuszczalności zębiny przedstawia rycina 3. Omówienie wyników badań i dyskusja Badanie hydraulicznej przepuszczalności zębiny pod ciśnieniem hydrostatycznym pozwala na odwzorowanie zjawisk fizjologicznych zachodzących pomiędzy miazgą zęba a zębiną w warunkach in vivo. Istnieje kilka mechanizmów, które mogą przyczynić się do różnego stopnia przepuszczalności zębiny w sytuacji klinicznej. 18 Po pierwsze, wypustki odontoblastów mogą całkowicie wypełnić wnętrze kanalików zębinowych, przyczyniając się do zahamowania ruchu płynu kanalikowego. Po drugie, białka krwi miazgi, głównie fibrynogen, mogą ulec wytrąceniu i zablokować kanaliki. Ostatnia przyczyna to wypełnienie kanalików wytrąconymi minerałami, które pojawia się z wiekiem i jako odpowiedź toczącego się procesu próchnicowego. Czynniki te mogą zaburzać penetrację substancji wskaźnikowej przez zębinę w warunkach doświadczalnych. W prezentowanych badaniach uzyskano mniejszą przepuszczalność zębiny po zastosowaniu systemów wiążących w porównaniu do wytrawionej 216 http://www.jstoma.com
In vitro studies on primary teeth dentine permeability after application... J Stoma 2014; 67, 2 The present study revealed lower permeability of dentine after the application of adhesives in comparison with etched dentine. There were also different degrees of reduction in glucose permeability between the used systems. The etch and rinse system caused a lower reduction of glucose permeability (24.6%) than the self-etching system (51.3%). It is difficult to quantitatively compare these results with the ones obtained by other authors since little information is available on the use of the glucose transfer method to assess the degree of permeability of dentine, permeability of the bonding systems and the reduction of dentine hypersensitivity. Available studies are based on the measurements of hydraulic permeability of dentine of permanent teeth with the use of devices connected to a computer, for example the split chamber. In this case, the results are presented in units of cm -2 µl min -1 cm H 2 O -1 and they express the hydraulic conductivity of dentine (called hydraulic conductance). 19 In these studies, using the fluid transport method, the degree of reduction in permeability of the evaluated system is compared with the 100% permeability of dentine etched with phosphoric acid or EDTA. The authors of these studies obtain the reductions in permeability ranging from 16% to 98% when compared with etched dentine. Half of the values range from 60% to 90%. 9,13 In the present study, application of the selfetching system resulted in a 51.3% decrease in permeability. APLP belongs to the class of strong self-etch adhesives, in which low ph and the presence of acidic monomers causes dissolution of the smear layer and smear plugs, leading to the inclusion of its components in the hybrid layer. As this system does not require rinsing, the space between collagen fibers in the walls of dentinal tubules is not filled with water. The modified and impregnated smear plugs remain dissolved in the tubules, and their presence minimizes the degree of tubular flow. The lower permeability of the self-etch system can also be explained by the elimination of the drying process of dentine, which may cause overdrying of the tissue, dehydration and collapse of the collagen matrix and the collagen fibrils. The latter impedes further penetration of zębiny. Odnotowano także różny stopień redukcji przepuszczalności glukozy pomiędzy dwoma stosowanymi systemami total-etch i self-etch. Dla systemu wytraw i spłucz stwierdzono mniejszą zdolność redukcji przepuszczalności glukozy (25%), niż dla samotrawiącego systemu wiążącego (51%). Trudno jest porównać uzyskane wyniki ilościowe z wynikami innych autorów. W piśmiennictwie brakuje doniesień na temat wykorzystania metody przenikania glukozy do oceny stopnia przepuszczalności zębiny, przepuszczalności systemów wiążących i redukcji nadwrażliwości zębiny. Badania opisane w literaturze opierają się na pomiarach hydraulicznej przepuszczalności zębiny zębów stałych z wykorzystaniem urządzenia typu split chamber podłączonego do aparatury komputerowej, a otrzymany wynik przedstawiany jest w jednostkach µl cm -2 min -1 cm H 2 O -1 i wyraża przewodnictwo hydrauliczne zębiny (ang. hydraulic conductance). 19 Są to badania wykorzystujące tzw. metodę transportu płynów, a stopień redukcji przepuszczalności badanego systemu porównuje się do 100% przepuszczalności wytrawionej zębiny (kwasem ortofosforowym lub EDTA). Autorzy uzyskiwali redukcję przepuszczalności od 16% do 98%, w porównaniu do wytrawionej zębiny, z czego połowa wartości mieściła się w granicach od 60% do 90%. 9,13 W naszych badaniach 51,3% spadek przepuszczalności uzyskano dla samotrawiącego systemu wiążącego. System ten należy do grupy tzw. silnych SSW, w których niskie ph i zawartość kwaśnych monomerów powoduje rozpuszczenie warstwy mazistej i czopów rozmazu i włączenie jej składników w warstwę hybrydową. System ten nie wymaga spłukiwania, dlatego przestrzeń pomiędzy włóknami kolagenowymi na ścianach kanalików zębinowych nie jest wypełniona wodą, a w kanalikach pozostają rozpuszczone, zmodyfikowane, zaimpregnowane czopy rozmazu, które mogą minimalizować stopień przepływu kanalikowego. Mniejszą przepuszczalność systemu self-etch można także wytłumaczyć eliminacją procesu suszenia zębiny, który grozi przesuszeniem tkanki, odwodnieniem matrycy kolagenowej i zapadaniem się włókien kolagenowych. Zapadnięte włókna kolagenowe utrudniają dalszą http://www.jstoma.com 217
J Stoma 2014; 67, 2 Fortuniak A., Piastowska-Ciesielska A., Pawłowska E., Szczepańska J. resin into dentine and dentinal tubules. According to Kim et al. 20, the calcium salts can precipitate in dentinal tubules, forming obstructions when treated with self-etch adhesives. A significant reduction of permeability of this system may also provide effective penetration of resin into dentine and dentinal tubules. This is confirmed by the fact that strong self-etch adhesives may penetrate dentine to a depth of 0.5 to several microns and are associated with the formation of typical resin tags, while mild and ultra-mild self-etch adhesives are not. 21 Chersoni et al. 4 compared four one-step self-etch adhesives (Adper Prompt L-Pop, Xeno III, ibond, One-Up Bond F) and one two-step selfetch adhesive (Unifil Bond). The highest reduction in the permeability of 28.3% compared with the etched dentine was achieved by Adper Prompt L-Pop one-step adhesive. In our study, application of the etch and rinse system resulted in a 24.6% permeability reduction. This slight decrease in the glucose permeation can be probably explained by long etching of dentine surface. According to Nör et al. 22, etching of the primary teeth dentine results in deeper demineralization of the peri- and intercanalicular dentine than in permanent teeth. Moreover, it causes a collapse of the meshwork of the collagen fibers. There is a discrepancy between the etching depth and the possibility of flowing of the adhesive leading to inadequate supersaturation of the tissues by the resin and leaving areas of naked collagen. Moreover, water remaining after rinsing the acid from the surface of the cavity can cause leaching and incomplete polymerization of the resin components. This will result in a lack of contact between the wall of the tubules and the microvilli of the system, and tubular fluid will leak. Research has shown that after dentine is etched before application of total-etch systems, collagen fibers are exposed to hydrolytic and enzymatic degradation processes, which may contribute to increased permeability later on. 21 Therefore, it would be advisable to measure the concentration of the glucose filtered in short intervals, but over a longer period of time. Hashimoto and al. 7 note a reduction in permeability of 40% compared with etched dentine in the case of OptiBond SoloPlus, penetrację żywicy w głąb zębiny i kanalików zębinowych. Według Kim i wsp. 20 po zastosowaniu systemów samotrawiących następuje wytrącenie soli wapnia w kanalikach zębinowych, co przyczynia się do ich zaczopowania. Znaczna redukcja przepuszczalności tego systemu może także świadczyć o właściwej, dobrej penetracji żywicy w zębinie i kanalikach zębinowych. Potwierdzeniem tego jest fakt, że silne systemy mogą penetrować zębinę na głębokość od 0,5 do kilku mikrometrów i tylko w grupie SSW o ph<1 mogą wytworzyć się typowe dla systemów total-etch kosmki w kanalikach zębinowych. 21 Chersoni i wsp. 4 dokonali porównania 4 SSW jednoetapowych (Adper Prompt L-Pop, Xeno III, ibond, One-Up Bond F) i 1 SSW dwuetapowego (Unifil Bond) systemu. Największą redukcję przepuszczalności, wynoszącą 28,3% w porównaniu do zębiny wytrawionej, uzyskano dla systemu jednoetapowego Adper Prompt L-Pop, najmniejszą dla systemu dwuetapowego. W niniejszych badaniach dla systemu wytraw i spłucz stwierdzono redukcję przepuszczalności w 24,6%. Tak niewielki spadek przesiąkania glukozy można prawdopodobnie wytłumaczyć zbyt długim czasem wytrawiania powierzchni zębiny. Według Nör a i wsp. 22 wytrawianie zębiny zębów mlecznych powoduje głębszą, niż w zębach stałych, demineralizację zębiny okołokanalikowej i międzykanalikowej oraz zapadanie się siatki włókien kolagenowych. Powstaje rozbieżność pomiędzy głębokością wytrawienia a możliwością penetracji systemu. Doprowadza to do niedostatecznego przesycenie tkanek żywicą i pozostawienia obszarów obnażonego kolagenu. Poza tym, woda pozostająca po spłukiwaniu kwasu z powierzchni ubytku, może powodować wymywanie i niecałkowitą polimeryzację składników żywicy. Skutkiem tego będzie brak kontaktu pomiędzy ścianą kanalików a mikrokosmkami systemu i wypływ płynu kanalikowego. Jak wykazały badania po wytrawieniu zębiny a przed aplikacją systemów total-etch, włókna kolagenowe są narażone na hydrolityczne i enzymatyczne procesy degradacyjne, co może przyczyniać się do zwiększenia się z czasem przepuszczalności zębiny. 21 Dlatego też, wskazane byłoby dokonanie pomiarów stężenia 218 http://www.jstoma.com
In vitro studies on primary teeth dentine permeability after application... J Stoma 2014; 67, 2 which was higher than the 24.6% seen in the present study. The same value was obtained for the totaletch Exite system. These results are consistent with the observations of Yiu and al. 3. Their study revealed a similar reduction rate in permeability for OptiBond SoloPlus (34.4%) compared with etched dentine. Similar results were also obtained after the application of other total-etch systems, i.e. One-Step, Single Bond and Prime & Bond NT, which were 33.58%, 34.19% and 31.07% respectively. Conclusion 1. Application of the self-etching adhesive caused greater reduction in dentine permeability of glucose. It may be due to better penetration of resin in dentine and dentinal tubules in primary teeth compared with the etch and rinse system. 2. Evaluation of permeability of dentine is a necessary preclinical stage of the studies of the mechanisms of adhesion of the adhesive systems to the tooth tissue. References 1. Tay F, Pashley D: Have dentin adhesives become too hydrophilic? J Can Dent Assoc 2003; 69: 726-731. 2. Tay F, Pashley D, Suh B, Carvalho R, Itthagarun A: Single-step adhesives are permeable membranes. J Dent Res 2002; 30: 371-382. 3. Yiu CKY, Hiraishi N, Chersoni S, et al: Singlebottle adhesives behave as permeable membranes after polymerisation. II. Differential permeability reduction with an oxalate desensitiser. J Dent 2006; 34: 106-116. 4. Chersoni S, Pashley D, Tay F: In vivo and in vitro permeability of one-step self-etch adhesives. J przesączonej glukozy w krótkich odstępach czasowych, przez dłuższy okres. Hashimoto i wsp. 7 odnotowali dla systemu OptiBond SoloPlus 40% redukcję przepuszczalności, która była większa niż w obecnych badaniach (24,6%), w porównaniu do zębiny wytrawionej. Taką samą wartość uzyskali dla systemu total-etch Exite. Wyniki te są zgodne z obserwacjami Yiu i wsp. 3 Badania tych autorów wykazały podobną redukcję przepuszczalności dla systemu OptiBond SoloPlus wynoszącą 34,4% w porównaniu do zębiny wytrawionej. Po aplikacji innych systemów total-etch One-Step, Single Bond oraz Prime&Bond NT uzyskano podobne wartości wynoszące odpowiednio: 33,58%, 34,19%, 31,07%. Wnioski 1. Zastosowanie samotrawiącego systemu wiążącego spowodowało większą redukcję przepuszczalności zębiny dla glukozy, co może świadczyć o lepszym uszczelnieniu żywicą systemu SSW zębiny i kanalików zębinowych zębów mlecznych w porównaniu do systemu łączącego typu wytraw i spłucz. 2. Badania nad przepuszczalnością zębiny stanowią niezbędny etap przedkliniczny, na podstawie którego można wyjaśnić m.in. mechanizmy adhezji systemów wiążących do tkanek zęba. Dent Res 2004; 83: 459-464. 5. De Munck J, Van Landuyt K: A clinical review of the durability of adhesion to tooth tissue: methods and results. J Dent Res 2005; 84: 118-132. 6. Chersoni S, Suppa P, Breschi L, Ferrari M, Tay F, Pashley D: Water movement in the hybrid layer after different dentin treatments. Dent Mater 2004; 20: 796-803. 7. Hashimoto M, Tay F, Svizero N, de Gee A, Feilzer A, Sano H: The effects of common errors on sealing ability of total-etch adhesives. Dent Mater 2006; 22: 560-568. 8. Hosaka K, Nakajima M, Takahashi M, Itoh S, http://www.jstoma.com 219
J Stoma 2014; 67, 2 Fortuniak A., Piastowska-Ciesielska A., Pawłowska E., Szczepańska J. Ikeda M, Tagami J, et al: Relationship between mechanical properties of one-step self-etch adhesives and water sorption. Dent Mater 2010; 26: 360-367. 9. Grégoire G, Guignes P, Nasr K: Effects of dentine moisture on the permeability of total-etch and one- -step self-etch adhesives. J Dent 2009; 37: 691-699. 10. Outhwaite WC, McKenzie, DM, Pashley DH: A Versatile Split-chamber Device for Studying Dentin Permeability. J Dent Res 1974; 53: 1503. 11. Ciucchi B, Bouillaguet S, Holz J, Pashley J: Dentinal fluid dynamics in human teeth, in vivo. J Endod 1995; 21: 191-194. 12. Özok A, Wu M, Wesselink P: Comparison of the in vitro permeability of human dentine according to the dentinal region and the composition of the simulated dentinal fluid. J Dent 2002; 30: 107-111. 13. Rusin R, Agee K, Suchko M, Pashley D: Effect of a new desensitizing material on human dentin permeability. Dent Mater 2010; 26: 600-607. 14. Özok A, Wu M, De Geeb A, Wesselinka P: Effect of dentin perfusion on the sealing ability and microtensile bond strengths of a total-etch versus an all- -in-one adhesive. Dent Mater 2004; 20: 479-486. 15. Elgalaid T, Creanor S, Creanor S, Hall A: The repeatability of human dentine permeability measurement in vitro. J Dent 2008; 36: 42-48. 16. Xu Q, Fan M, Fan B, Cheung GSP, Hu HL: A new quantitative method using glucose for analysis of endodontic leakage. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2005; 99:107-111. 17. Xu Q, Ling J, Cheung G, Guangzhou Y: A quantitative evaluation of sealing ability of 4 obturation techniques by using a glucose leakage test. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2007; 104: 109-113. 18. Gale M, Darvell B: Dentine permeability and tracer tests. J Dent 1999; 27: 1-11. 19. Sauro S, Mannocci F, Toledano M, Osorio R, Thompson I, Watson T: Influence of the hydrostatic pulpal pressure on droplets formation in current etch-and-rinse and self-etch adhesives: A video rate/tsm microscopy and fluid filtration study. Dent Mater 2009; 25: 1392-1402. 20. Kim J, Mai S, Carrilho M, Yiu C, Pashley D, Tay F: An all-in-one adhesive does not etch beyond hybrid layers. J Dent Res 2010; 89: 482-487. 21. Van Meerbeek B, Yoshihara K, Yoshida Y, Mine A, De Munck J, Van Landuyt K: State of the art of self-etch adhesives. Dent Mater 2011; 27: 17-28. 22. Nör J, Feigal R, Dennison J, Edwards C: Dentin Bonding: SEM Comparison of the resin-dentin interface in primary and permanent teeth. J Dent Res 1996; 75: 1396-1403. Address: 92-213 Łódź, ul. Pomorska 251 Tel.: +4842 6757516 e-mail: joanna.szczepanska@umed.lodz.pl Received: 9 th November 2013 Accepted: 10 th February 2014 220 http://www.jstoma.com