Proposta metodologica per la valutazione dell'adesione dei sigillanti per canali radicolari alla guttaperca

Abstract

Obiettivo: Confrontare la resistenza del legame di un sigillante a base di resina epossidica e due sigillanti a base di silicato di calcio (CSS) con dischi di guttaperca utilizzando un nuovo metodo.

Metodologia: Dischi rotondi di guttaperca (n = 60), con un diametro di 10 mm e uno spessore di 2 mm, sono stati posizionati su una piastra di vetro e una goccia di ciascun sigillante (AH Plus, EndoSequence BC Sealer e EndoSeal MTA) è stata posizionata sulla loro superficie. Un altro disco identico è stato posizionato sopra il primo e un peso standardizzato (0.0981 N) è stato applicato su di essi utilizzando un apparecchio appositamente sviluppato. Dieci campioni preparati per ciascun sigillante sono stati sottoposti a un test di resistenza al legame microshear realizzato tramite un set-up appositamente progettato accoppiato a una macchina di prova universale. Il test di Kruskal–Wallis seguito da una procedura post hoc  è stato utilizzato per confrontare i gruppi considerando che l'analisi preliminare dei dati grezzi aveva indicato la non aderenza a una distribuzione gaussiana (Shapiro–Wilk, p < .05). L'errore alfa è stato fissato al 5%.

Risultati: In generale, non si sono verificati fallimenti prematuri. Tutti i sigillanti avevano un certo grado di adesività ai dischi di guttaperca, ma con una differenza significativa tra di loro (Kruskal–Wallis, p = .019). Il sigillante a base di resina epossidica (AH Plus) aveva valori di resistenza al taglio mediana significativamente più elevati (1.43 MPa; 1.40–1.83) rispetto a EndoSeal MTA (0.53 MPa; 0.46–0.73) (p = .021) e EndoSequence BC Sealer (0.45 MPa; 0.34–0.46) (p = .023), mentre il valore mediano più basso è stato osservato con EndoSequence BC Sealer (0.45 MPa; 0.34–0.46) (p < .05).

Conclusioni: I sigillanti CSS avevano un legame più debole con la guttaperca rispetto al sigillante a base di resina epossidica AH Plus. La metodologia proposta è un metodo innovativo e riproducibile per testare la resistenza del legame dei sigillanti per canali radicolari alla guttaperca.

Introduzione

Lo sviluppo del primo sigillante a base di silicato di calcio pronto all'uso nel 2007 (iRoot SP; Innovative BioCeramix Inc.) ha attirato l'attenzione della comunità endodontica e da allora sono stati lanciati diversi altri sigillanti a base di silicato di calcio (CSS). La percezione preliminare positiva sul suo utilizzo si basava sull'affermazione dei produttori che i CSS erano una versione di successo dell'MTA con caratteristiche di lavorabilità e viscosità ottimizzate per riempire lo spazio del canale radicolare, considerando la loro natura idrofila, bioattività e buon equilibrio tra proprietà fisico-chimiche e biologiche (Almeida et al., 2020; Candeiro et al., 2012; Giacomino et al., 2019; Lv et al., 2017; Silva et al., 2016, 2017). Inoltre, la maggior parte dei CSS sono paste iniettabili pronte all'uso, il che semplifica le procedure di riempimento per i dentisti di tutti i livelli di abilità ed esperienza. Di conseguenza, i CSS hanno guadagnato grande approvazione tra i clinici nell'ultimo decennio.

Originariamente, i CSS sono stati sviluppati per riempire l'intero spazio del canale senza un materiale di nucleo solido, seguendo il concetto di monoblocco, un'idea sviluppata con sigillanti a base di metacrilato (Tay & Pashley, 2007), che afferma che lo spazio del canale radicolare dovrebbe essere idealmente riempito con un unico materiale, creando un'unica interfaccia con le pareti dentinali che, teoricamente, fornirebbe una migliore tenuta ermetica a lungo termine (Tay & Pashley, 2007). Tuttavia, l'uso dei CSS da solo non è raccomandato poiché non sarebbe possibile penetrare nella sua massa dopo l'impostazione finale, nel caso fosse necessario un ritratto del canale radicolare. Pertanto, la soluzione è stata semplicemente cementare un cono di guttaperca master nello spazio del canale radicolare, la cosiddetta tecnica del cono singolo, fungendo da nucleo per il CSS circostante. Inoltre, l'uso di un unico cono master aiuterebbe non solo nella distribuzione del sigillante all'interno dello spazio del canale, ma fornirebbe anche un migliore controllo del limite apicale del riempimento del canale radicolare.

Indipendentemente dal sigillante endodontico utilizzato, è desiderabile la sua capacità di aderire sia alle pareti dentinali che alla gutta-percha per evitare spazi vuoti alle interfacce sigillante/dentina e sigillante/gutta-percha. Un gap in uno di questi collegamenti diventerà un'opportunità per i microrganismi di invadere e colonizzare il canale radicolare riempito. Sebbene siano stati sviluppati diversi metodi da organizzazioni internazionali per valutare le proprietà fisiche e biologiche dei materiali di otturazione endodontica (ANSI/ADA, 2000; ISO, 2012), non esiste ancora un requisito standard per testare l'adesione (Goracci et al., 2004). In un contesto di laboratorio, questa proprietà è stata principalmente valutata tramite test di resistenza alla forza di adesione push-out e sono stati riportati risultati contraddittori a causa dell'eterogeneità dei protocolli sperimentali (Silva et al., 2019). Ad esempio, mentre alcuni studi hanno riportato una maggiore resistenza di adesione per iRoot SP rispetto ai sigillanti a base di resina epossidica (Gokturk et al., 2017; Madhuri et al., 2016; Nagas et al., 2012), altri hanno riportato una minore adesione (Gade et al., 2015), o addirittura nessuna differenza (Sagsen et al., 2011) tra di essi. Tuttavia, la resistenza di adesione di CSS è stata testata solo sulle pareti dentinali, mentre manca ancora conoscenza riguardo alla loro capacità di adesione ai materiali di riempimento del nucleo, che è anche importante in termini di capacità di sigillatura e stabilità del riempimento. Infatti, questo argomento è stato raramente esplorato nella letteratura (Hiraishi et al., 2005, 2006; Tagger et al., 2003a, 2003b; Teixeira et al., 2009), anche se ha lo stesso livello di importanza dell'adesione alla dentina. Infatti, questo potrebbe aiutare a spiegare la mancanza di metodi di laboratorio adeguati e specificamente progettati per valutare la capacità di adesione di un dato sigillante al materiale di nucleo in gutta-percha.

Considerando la mancanza di informazioni sull'adesione dei CSS alla gutta-percha, l'obiettivo di questo studio era proporre un nuovo metodo per quantificare la resistenza alla forza di adesione alla gutta-percha e confrontare la forza di adesione di due CSS (EndoSequence BC Sealer; Brasseler; e EndoSeal MTA; Maruchi) con la gutta-percha. È stata utilizzata una resina epossidica (AH Plus; Dentsply De Trey) per il confronto. L'ipotesi nulla testata era che non ci fosse una differenza significativa nella resistenza alla forza di adesione dei sigillanti alla gutta-percha.

Materiali e metodi 

Calcolo della dimensione del campione

Basato sui risultati di uno studio pilota, è stata stimata una dimensione dell'effetto di 0.78 per il metodo di selezione. Questo valore è stato inserito in un metodo della famiglia F (ANOVA: effetti fissi, omnibus, unidirezionale) in G × Power per Mac 3.1 (Heinrich Heine, Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Germania), insieme ai parametri errore di tipo alfa del 5% e potenza beta del 95%. Il software ha indicato un numero di 10 campioni per gruppo per osservare un effetto significativo.

Preparazione del campione

Sono stati prodotti sessanta dischi rotondi di gutta-percha, con un diametro di 10 mm e uno spessore di 2 mm, da fogli di gutta-percha spessi 1 mm utilizzando una tecnologia proprietaria (Dentsply Sirona Endodontics). La produzione di questi dischi di gutta-percha ha comportato prima la creazione di fogli di gutta-percha mediante plastificazione in un forno a secco da laboratorio a 80°C, seguita da un processo di raffreddamento a temperatura ambiente, per ottenere dischi di gutta-percha di 10 mm (∅) estratti da questi fogli utilizzando un punzone automatico in metallo. È stata impiegata una procedura metallografica standardizzata con carta abrasiva in carburo di silicio grossolana (grana da 180 a 600) per produrre dischi di gutta-percha con una rugosità superficiale simile su entrambe le facce. Successivamente, sono state valutate la microdurezza (durometro MicroMet 5100; Buehler Ltd.), la rugosità superficiale e la planarità (dati 2D) in uno di questi dischi con un profilometro ottico da banco (ZeGage Pro; Zygo Corporation) per garantire la standardizzazione dei dischi.

I dischi sono stati distribuiti casualmente in 3 gruppi (n = 20) in base ai sigillanti utilizzati: AH Plus, EndoSequence BC Sealer e EndoSeal MTA. Utilizzando una micropipetta automatica da 0,5 ml (Sigma-Aldrich Inc.), è stata erogata una goccia di 0,1 ml di ciascun sigillante, preparata secondo le specifiche dei produttori, al centro di un disco di gutta-percha posizionato su una piastra di vetro (Figura 1a,b). Successivamente, un altro disco identico è stato allineato (Figura 1c) e posizionato sopra il primo (Figura 1d), e un peso (0,0981 N) è stato applicato sui dischi per 200 s utilizzando un apparecchio appositamente sviluppato (Figura 1e,f) con l'obiettivo di standardizzare la distribuzione dello strato e lo spessore del sigillante. Dopo la rimozione del materiale estruso sulla superficie esterna dei dischi utilizzando una punta applicatrice di microspazzola dentale, i campioni sono stati conservati a 37°C in contatto con garza inumidita in soluzione salina tamponata con fosfato (pH 7,2) per 7 giorni. Dopo l'indurimento, i campioni sperimentali sono stati misurati con un calibro digitale per garantire uno spessore di 4,1 ± 0,05 mm. I campioni non standardizzati sono stati sostituiti. Dieci campioni per gruppo sono stati preparati e sottoposti a test di adesione microshear.

Test di adesione a microshear

La resistenza all'adesione a taglio tra dischi di gutta-percha e sigillante è stata testata utilizzando un set-up appositamente progettato accoppiato a una macchina di prova universale (Instron 4444; Instron Corporation) (Figura 2a). Ogni campione è stato quindi bloccato in un contenitore di 4,1 mm di spessore e 10,1 mm di diametro, composto da una parte statica e una rimovibile (Figura 2b). Dopo aver assicurato la stabilizzazione del campione (Figura 2c), la parte mobile del contenitore è stata collegata alla macchina Instron (Figura 2d) e spostata verticalmente (longitudinalmente rispetto al film di sigillante) (Figura 2e) con una velocità costante di 0,5 mm/min per produrre una forza di taglio che ha portato al distacco dell'interfaccia disco-sigillante. Il test di adesione a microshear è stato eseguito in ordine casuale (cioè il carico è stato applicato casualmente sui campioni) da un operatore cieco rispetto al sigillante specifico in prova. La resistenza all'adesione è stata determinata utilizzando un programma software per computer in tempo reale che ha tracciato una curva carico/tempo durante il test. Il carico di rottura dell'adesione è stato registrato quando è stata osservata una brusca diminuzione nel grafico e/o dal completo dislocamento del materiale. La forza di taglio necessaria per separare i dischi di gutta-percha è stata registrata in Newton (N) per ciascun campione e poi divisa per la loro superficie di contatto, calcolata come l'area di un cerchio utilizzando la formula A = π.r², dove π è la costante 3,14 e r è il raggio del disco. I risultati della resistenza all'adesione a taglio sono stati espressi in Mega Pascal (MPa).

Analisi statistica

L'analisi preliminare dei dati grezzi ha indicato la non aderenza a una distribuzione gaussiana (Shapiro–Wilk, p = .036), e i dati sono stati espressi come mediana e intervallo interquartile. Un test di Kruskal–Wallis seguito da una procedura statistica post hoc ha effettuato confronti tra i sigillanti utilizzando un errore alfa standard fissato al 5% (SPSS v.24; SPSS Inc.).

Risultati

In generale, non si sono verificati fallimenti prematuri, il che significa che tutti i sigillanti avevano proprietà adesive ai dischi di guttaperca, senza fallimenti pre-test. I grafici a violino (Figura 3) mostrano la mediana e l'intervallo interquartile, così come la distribuzione dei dati sulla resistenza alla forza di adesione in ciascun gruppo sperimentale. È stata osservata una differenza significativa sulla forza di adesione tra i sigillanti (Kruskal–Wallis, p = .019). Il sigillante a base di resina epossidica (AH Plus) ha mostrato valori di forza di adesione mediana significativamente più elevati (1.43 MPa; 1.40–1.83) rispetto a EndoSeal MTA (0.53 MPa; 0.46–0.73) (p = .021) e EndoSequence BC Sealer (0.45 MPa; 0.34–0.46) (p = .023). Il valore mediano più basso è stato osservato con EndoSequence BC Sealer (p < .05).

Discussione

L'adesione è una combinazione di meccanismi fisici e chimici che consentono l'attacco di un materiale a un altro (Erickson, 1992). In Endodonzia, l'adesione rappresenta la capacità di un sigillante di legarsi alla dentina e al materiale di riempimento del nucleo (Ørstavik et al., 1983). La proprietà di adesione dei materiali dentali è stata studiata sin dallo sviluppo del modello sperimentale proposto da Grossman (1976). In seguito, è stata migliorata utilizzando una macchina di prova universale per misurare il carico necessario a causare il fallimento del legame (Ørstavik et al., 1983). Da allora, la resistenza del legame dei materiali di riempimento alla dentina è stata misurata attraverso prove di trazione sulla dentina radicolare esterna o sulla superficie della parete del canale radicolare con metodi di estrazione o spinta (Goracci et al., 2004). Inoltre, l'analisi qualitativa della superficie debonded dei materiali di riempimento (fallimento coesivo) o della superficie dentinale (fallimento adesivo) ha migliorato la comprensione dell'influenza di vari fattori nell'adesione intracanalare (Saleh et al., 2003). Tuttavia, mentre i sigillanti possono legarsi alla dentina attraverso il loro incastro meccanico nei tubuli dentinali e/o per adesione chimica, il materiale di nucleo (gutta-percha) manca di adesione sia alla dentina che al sigillante (Tay & Pashley, 2007).

Le indagini precedenti si sono concentrate principalmente sulla qualità dell'adesione dei sigillanti alla dentina, mentre solo pochi studi hanno valutato la resistenza del legame tra gutta-percha e sigillante (Hiraishi et al., 2005, 2006; Tagger et al., 2003a, 2003b; Teixeira et al., 2009), che è anche essenziale per soddisfare uno dei requisiti fondamentali del riempimento del canale radicolare, ovvero sigillare lo spazio del canale radicolare (Grossman, 1976). Nella maggior parte di questi studi, dischi di gutta-percha e/o Resilon erano in contatto con una piccola quantità di sigillante posizionata in un tubo, mentre un anello di filo era avvolto attorno all'assemblaggio incollato e veniva applicata una forza di taglio (Hiraishi et al., 2005, 2006; Teixeira et al., 2009). Nella proposta attuale, tuttavia, è stata ottenuta una grande area di contatto tra i dischi di sigillante e gutta-percha, così come la standardizzazione dello spessore del film di sigillante utilizzando un'apparecchiatura specifica (Figura 1), evitando così guasti prematuri. Inoltre, altri set-up specifici (Figura 2) hanno permesso al dispositivo di carico di taglio di allinearsi più vicino all'interfaccia adesiva. In questo modo, la validità interna di questo esperimento è stata migliorata eliminando il momento di flessione creato dal metodo precedente, che potrebbe distorcere la reale resistenza del legame di taglio dei materiali.

I risultati attuali hanno dimostrato che l'adesione del sigillante a base di resina epossidica alla guttapercha ha superato quella del CSS, e pertanto, l'ipotesi nulla è stata respinta. Studi precedenti hanno già dimostrato una certa resistenza di adesione dei sigillanti a base di resina epossidica alla guttapercha (Tagger et al., 2003a, 2003b; Teixeira et al., 2009), ma i risultati attuali hanno confermato che AH Plus aveva un'adesione superiore alla guttapercha rispetto al CSS, il che potrebbe essere spiegato da due fattori: (i) la possibilità che il CSS non si indurisca in condizioni di laboratorio (Silva et al., 2021) e (ii) la natura idrofobica della guttapercha (Hegde & Arora, 2015; Hegde & Murkey, 2017), che ridurrebbe la sua interazione con il CSS considerando la loro natura idrofila. Si potrebbe sostenere che i risultati attuali siano una conseguenza dell'uso improprio del CSS con la guttapercha invece dei coni di guttapercha pre-ricoperti in bioceramica. Tuttavia, finora, nessun produttore ha rivelato che il CSS non dovrebbe essere utilizzato con punti di guttapercha normali. In effetti, è stato riportato che solo il 22,1% degli utenti di CSS ha impiegato guttapercha pre-ricoperta nelle loro otturazioni canalari (Guivarc'h et al., 2020), il che avvalora lo scopo di questo studio. Inoltre, EndoSeal MTA ha mostrato una maggiore adesione alla guttapercha rispetto a EndoSequence BC Sealer e questo potrebbe essere una conseguenza della diversa composizione del CSS. EndoSeal MTA è un sigillante a base di pozzolana. Le pozzolane sono una vasta classe di materiali silicei o silicei e alluminosi che, di per sé, possiedono poco o nessun valore cementizio ma che, in forma finemente suddivisa e in presenza di acqua, reagiranno chimicamente con l'idrossido di calcio a temperatura ordinaria per formare composti con proprietà cementizie. La quantificazione della capacità di una pozzolana di reagire con l'idrossido di calcio e l'acqua è data dalla misurazione della sua attività pozzolanica. Le pozzolane sono pozzolane di origine vulcanica che si trovano in natura (Singh, 2018). In generale, la reazione pozzolanica con l'idrossido di calcio e l'acqua ottimizza il flusso di un substrato pre-miscelato assicurando una consistenza di lavoro adeguata e una capacità di indurimento (Yoo et al., 2016). L'incorporazione di cemento pozzolanico a piccole particelle, che è un aggregato minerale con idratazione di silicato di calcio acquoso, ha portato a un MTA a indurimento rapido senza l'aggiunta di un acceleratore chimico (Choi et al., 2013).

È importante sottolineare che la gutta-percha disponibile in commercio può variare nella sua composizione e nelle proprietà fisico-chimiche a seconda del produttore. Pertanto, è probabile che i risultati delle forze di adesione a taglio differiscano quando si confrontano marche diverse di gutta-percha e questa è una chiara limitazione dello studio attuale. Inoltre, sono stati raccomandati coni di gutta-percha specificamente rivestiti da utilizzare con alcune marche di CSS e la loro adesione, così come la loro adattamento interfaciale, dovrebbero essere valutati anche in studi futuri. Sfortunatamente, la metodologia attuale non consente di misurare la resistenza all'adesione dei sigillanti dei canali radicolari sui coni master di gutta-percha individuali e, pertanto, non intende imitare le condizioni cliniche reali. D'altra parte, lo studio attuale presenta un modo innovativo e riproducibile per testare l'adesione tra gutta-percha convenzionale o modificata e vari tipi di sigillanti per canali radicolari.

Conclusioni

Il CSS aveva un legame debole con la guttaperca. Il sigillante per canali radicolari a base di resina epossidica (AH Plus) aveva valori di adesione maggiori rispetto al CSS, mentre EndoSeal MTA aveva una maggiore adesione alla guttaperca rispetto a EndoSequence BC Sealer. Lo studio attuale introduce un metodo innovativo e riproducibile per testare la resistenza del legame tra guttaperca convenzionale o modificata e diversi tipi di sigillanti per canali radicolari.

Autori: Gustavo De-Deus, Diogo S. Oliveira, Daniele M. Cavalcante, Marco Simões-Carvalho, Felipe G. Belladonna, Leandro S. Antunes, Erick M. Souza, Emmanuel J. N. L. Silva, Marco A. Versiani

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