La biocompatibilidad del material de nanovidrio-zirconia de grado dental después del envejecimiento

Discusión

Los materiales cerámicos de metal han sido reemplazados cada vez más por materiales libres de metales a medida que se ha discutido ampliamente la liberación de iones metálicos. Varios iones metálicos, incluidos plata [14], oro [15], titanio [16] y níquel [17] de las prótesis dentales, podrían liberarse en la saliva y el plasma. McGinley y col. incluso informó que los iones de Ni difundidos de una aleación de Ni-Cr dental podrían extenderse por todo el tejido epitelial hasta la lámina basal y, posteriormente, por toda la matriz extracelular, dando como resultado una pérdida de la viabilidad celular y la integridad del tejido [18]. Los estudios actuales se centraron principalmente en el desarrollo y mejora de todos los materiales cerámicos. Por lo tanto, G / Z se introdujo en nuestro estudio anterior [4] para mejorar las tasas de éxito de los materiales a base de zirconia. Sin embargo, se desconocía la biocompatibilidad del sistema G / Z con la consideración del envejecimiento. Las pruebas de biocompatibilidad y los controles moderados son fundamentales. En consecuencia, se realizó una serie de pruebas de biocompatibilidad y se comparó con el estándar de oro , Y-TZP, teniendo en cuenta el envejecimiento. Además, los estudios han demostrado que la topografía de la superficie, así como las propiedades físicas y químicas, influyen en la adhesión y viabilidad celular [19]. Por lo tanto, todas las muestras se pulieron con chorro de arena y se pulieron hasta obtener una rugosidad de superficie clínica.

Se observaron disminuciones metabólicas significativas en las células tratadas con G / Z e Y-TZP envejecidas a las 72 h (Fig. 2a), lo que demuestra que el envejecimiento disminuye las proliferaciones celulares para G / Z e Y-TZP. La influencia del envejecimiento sobre la biocompatibilidad de los materiales de zirconia es controvertida. Un estudio anterior informó de la disminución de la biocompatibilidad de la zirconia después del envejecimiento [20]. Mientras tanto, un estudio reciente demostró el aumento de la biocompatibilidad de la zirconia envejecida [21]. La diferente influencia del envejecimiento en la biocompatibilidad puede resultar de diferentes procedimientos de envejecimiento, incluidos el ciclo, la temperatura, la carga y la frecuencia [22]. La influencia del envejecimiento en los cambios de propiedades físicas y químicas de la zirconia depende de la agresividad del procedimiento de envejecimiento para la degradación de la zirconia. Para simular condiciones intraorales a largo plazo, el procedimiento de envejecimiento utilizado en este estudio se basó en parámetros clínicos, como la carga y frecuencia de mordidas, el uso de un ambiente húmedo y la temperatura del cuerpo humano [22].

La viabilidad celular depende de la actividad mitocondrial. La disminución de la proliferación celular y el aumento de la producción de ROS podrían atribuirse a los iones difundidos que se extienden por todo el tejido epitelial hasta la lámina basal y, posteriormente, por toda la matriz extracelular, lo que da como resultado una pérdida de la viabilidad celular y la integridad del tejido [6, 23].

Las tasas de adhesión celular tanto de G / Z como de Y-TZP aumentaron después del envejecimiento (Fig. 2c). En la figura 3a-d se muestran fotografías características de la adhesión celular en Y-TZP y G / Z antes y después del envejecimiento. Se llevó a cabo una observación precisa de la unión celular en G / Z. La tinción fluorescente de doble marcación (Fig. 4a, b) y las vistas SEM (Fig. 5a, b) demostraron que las células cultivadas en G / Z envejecidas y no envejecidas estaban aplanadas y bien esparcidas.

La adhesión celular depende de las propiedades fisicoquímicas de un biomaterial. Es bien sabido que la migración y la adhesión son parámetros biológicos que no necesariamente están directamente relacionados. Las células pueden migrar lentamente con una adhesión muy alta [24, 25]. Al Qahtani y col. [26] también informó que la superficie pulida con chorro de arena de Y-TZP presentó una mayor adhesión celular pero una baja proliferación celular cuando se incubó con osteoblastos Saos-2. La humectabilidad de la superficie es un factor que también determina la preferencia de adhesión celular, mediante la regulación de las cantidades de proteína adsorbida en la superficie [27]. Se informó que las células en una superficie superhidrófila incluso comenzaron a proliferar tan pronto como se completó la adhesión, y este fenómeno estaba altamente relacionado con las altas cantidades de proteína adsorbida en la superficie hidrófila [28]. La abrasión por envejecimiento de G / Z e Y-TZP proporciona superficies rugosas con una fuerte humectabilidad, lo que permite la fuerte adhesión de las células. Este tipo de superficie será óptima para la adhesión gingival alrededor de las superficies de los pilares dentales. Por el contrario, las superficies lisas confieren propiedades de adhesión restringidas a los materiales, según corresponda para las superficies diseñadas para evitar la formación de biopelículas en el entorno séptico de la boca [29]. Como materiales de prótesis dentales, la abrasión por envejecimiento de G / Z e Y-TZP, por lo tanto, aumentó la probabilidad de formación de biopelículas. Las tasas de adhesión celular de G / Z e Y-TZP no mostraron diferencias significativas antes y después del envejecimiento (Fig. 2c). Este hallazgo demostró que G / Z e Y-TZP exhiben propiedades de unión celular similares antes y después del envejecimiento, lo que indica las propiedades biológicas de superficie prometedoras de G / Z.

Las pruebas de irritación in vivo son fundamentales para la aplicación a largo plazo de dispositivos médicos orales. Aquí, no se observaron cambios patológicos macroscópicos o microscópicos para la mucosa tratada con G / Z (Fig. 6a, b).

La existencia de una gran cantidad de m -ZrO ₂ podría resultar en una disminución en la resistencia de la zirconia. La biocompatibilidad fiable del sistema G / Z podría atribuirse al pequeño cambio de fase durante el procedimiento de infiltración, que se demostró en nuestro estudio anterior [4]. Otro estudio demostró la justa resistencia al envejecimiento de los materiales Y-TZP infiltrados. Inokoshi y col. [30] informó que Al ₂ O ₃ -Y-TZP infiltrado era hidrotermalmente estable después del envejecimiento gracias a una alta cantidad de c-ZrO ₂ fase en la superficie de la capa intermedia, aunque tiene una fracción de volumen monoclínica inicial más alta en comparación con el Y-TZP.

Varios estudios confirmaron la biocompatibilidad fiable de la composición de vidrio-circonio. Las células similares a los fibroblastos L-929 y los osteoblastos Saos-2 presentaron una buena adhesión y proliferación en la superficie de HAp-Al ₂ O ₃ -ZrO ₂ (MGF), lo que indica la buena biocompatibilidad de la MGF [31]. Un vaso (Na ₂ O-SiO ₂ -B ₂ O ₃ -CaO) -Hap-ZrO ₂ El material de implante mostró una mejor unión con el hueso que un material de implante de titanio después de un período de implantación de 3 meses en el hueso de la pierna de un canino [32]. Li y col. informó de que el material de vidrio-zirconia presentaba una buena bioactividad y no presentaba citotoxicidad [33]. Estudios muy recientes informaron una composición de vidrio-circonio graduado densificado con propiedades mecánicas y estéticas prometedoras [10, 11, 34]. Sin embargo, no se informó la biocompatibilidad de la composición de vidrio-circonia graduada.