バイオセラミック水硬性セメントのレオロジー特性と硬化速度：プロルートMTAとRSの比較

Rheological Properties and Setting Kinetics of Bioceramic Hydraulic Cements: ProRoot MTA versus RS.

抄録

水硬性ケイ酸カルシウム系セメント（HCSC）は、歯内療法においてエポキシ系根管シーラーに代わる優れたバイオセラミックスとなっている。ポルトランド系三酸化鉱物骨材（MTA）のいくつかの欠点に対処するため、新世代の精製HCSCs製剤が出現した。本研究では、ProRoot MTAの物理化学的特性を評価し、in situ分析を可能にする高度な特性評価技術により、新たに配合された合成HCSCであるRS+と比較することを目的とした。粘弾性挙動はレオメトリーでモニターし、相変態動態はX線回折（XRD）、減衰全反射フーリエ変換赤外分光（ATR-FTIR）、ラマン分光で追跡した。エネルギー分散型分光法を用いた走査型電子顕微鏡、SEM-EDS、レーザー回折分析を行い、両セメントの組成と形態学的特性を評価した。両粉末を水と混合したときの表面水和の速度論は同等であったが、RS+の粒度分布が桁違いに細かいことと、改良された生体適合性のある配合が、作業時間中に予測可能な粘性流動を発揮する能力において極めて重要であることが証明された。最後に、RS+は48時間以内に水和生成物、すなわちケイ酸カルシウム水和物および水酸化カルシウムに完全に変化したが、ProRoot MTAでは水和生成物はXRDではまだ検出されず、明らかに粒子表面に結合した薄膜であった。良好なレオロジーと速い硬化速度論から、RS+のような合成の細粒HCSCは、歯内治療において従来のMTAベースのHCSCに代わる実行可能な選択肢となる。

Hydraulic calcium silicate-based cements (HCSCs) have become a superior bioceramic alternative to epoxy-based root canal sealers in endodontics. A new generation of purified HCSCs formulations has emerged to address the several drawbacks of original Portland-based mineral trioxide aggregate (MTA). This study was designed to assess the physio-chemical properties of a ProRoot MTA and compare it with newly formulated RS+, a synthetic HCSC, by advanced characterisation techniques that allow for in situ analyses. Visco-elastic behaviour was monitored with rheometry, while phase transformation kinetics were followed by X-ray diffraction (XRD), attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR), and Raman spectroscopies. Scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy, SEM-EDS, and laser-diffraction analyses was performed to evaluate the compositional and morphological characteristics of both cements. While the kinetics of surface hydration of both powders, when mixed with water, were comparable, an order of magnitude finer particle size distribution of RS+ coupled with the modified biocompatible formulation proved pivotal in its ability to exert predictable viscous flow during working time, and it was more than two times faster in viscoelastic-to-elastic transition, reflecting improved handling and setting behaviour. Finally, RS+ could be completely transformed into hydration products, i.e., calcium silicate hydrate and calcium hydroxide, within 48 h, while hydration products were not yet detected by XRD in ProRoot MTA and were obviously bound to particulate surface in a thin film. Because of the favourable rheological and faster setting kinetics, synthetic, finer-grained HCSCs, such as RS+, represent a viable option as an alternative to conventional MTA-based HCSCs for endodontic treatments.