ケイ酸カルシウム充填材の物理機械的および生物学的特性に及ぼすキトサン導入の影響

The Effect of Chitosan Incorporation on Physico-Mechanical and Biological Characteristics of a Calcium Silicate Filling Material.

抄録

目的:

ケイ酸三カルシウム系セメントであるバイオデンティン™は、キトサン粉末と混合することにより抗バイオフィルム活性を示した。本研究の目的は、キトサンの混入がバイオデンティン™の物理機械的および生物学的特性に及ぼす影響を評価することである。

OBJECTIVES: A tricalcium silicate-based cement, Biodentine™, has displayed antibiofilm activity when mixed with chitosan powder. This study aimed to assess the effect of chitosan incorporation on the physico-mechanical and biological properties of Biodentine™.

方法:

この研究では、中分子量キトサン粉末を様々な割合（2.5wt%、5wt%、10wt%、20wt%）でBiodentine™に配合した。硬化時間はVicat装置を用いて測定し、溶解性は水浸漬後の重量変化を計算することによって評価し、放射線透過性はアルミニウムのミリメートル単位で評価し、圧縮強度はインストロン試験機を用いて評価し、微小硬度はビッカース硬度計を用いて測定した。さらに、試料の表面形状を走査型電子顕微鏡で分析し、ヒト胚性腎臓（HEK 293）細胞の生存率に対するキトサンの影響を比色MTTアッセイで測定した。

METHODS: In this study, medium molecular weight chitosan powder was incorporated into Biodentine™ in varying proportions (2.5 wt%, 5 wt%, 10 wt%, and 20 wt%). The setting time was determined using a Vicat apparatus, solubility was assessed by calculating weight variation after water immersion, radiopacity was evaluated and expressed in millimeters of aluminum, the compressive strength was evaluated using an Instron testing machine, and the microhardness was measured with a Vickers microhardness tester. In addition, surface topography of specimens was analyzed using scanning electron microscopy, and the effect of chitosan on the viability of human embryonic kidney (HEK 293) cells was measured by a colorimetric MTT assay.

結果:

2.5wt%および5wt%のキトサン粉末の配合は、バイオデンチン材料の硬化時間を早めるという利点をもたらした。しかし、キトサンの混入は、他のすべての材料特性と結晶構造を用量依存的に悪化させた。また、キトサンで修飾された材料は、HEK 293細胞の増殖において有意な低下を示し、生体適合性の低下を意味した。

RESULTS: Incorporation of 2.5 wt% and 5 wt% chitosan powder delivered an advantage by speeding up the setting time of Biodentine material. However, the incorporation of chitosan compromised all other material properties and the crystalline structure in a dose-dependent manner. The chitosan-modified material also showed significant decreases in the proliferation of the HEK 293 cells, signifying decreased biocompatibility.

意義:

キトサンのケイ酸カルシウム材料への組み込みは、材料の物理的および生物学的特性に悪影響を及ぼす。改質された材料の抗菌活性が増加したにもかかわらず、これらの特性の低下はその臨床的価値を低下させる可能性が高い。

SIGNIFICANCE: Chitosan incorporation into calcium silicate materials adversely affects the physical and biological properties of the material. Despite the increased antimicrobial activity of the modified material, the diminution in these properties is likely to reduce its clinical value.