新規ケイ酸カルシウム系バイオセラミックシーラーであるKP-Root SPの物性、咬合性、細胞適合性/骨形成能の評価

Assessment of physical properties, obturation quality, and cytocompatibility/osteogenic potential of KP-Root SP: a new calcium silicate-based bio-ceramic sealer.

抄録

はじめに:

本研究の目的は、KP-Root SPとiRoot SPの物性、咬合性、生体適合性および骨形成誘導特性を評価することである。

INTRODUCTION: The study aims to evaluate the physical properties, obturation quality, biocompatibility, and osteogenic induction characteristics of KP-Root SP with iRoot SP.

方法:

フロー、膜厚、X線透過性、溶解性の評価はISO 6876 Dentistry-Root Canal Sealing Materialsに従って行った。40本の単離小臼歯を調製後、番号を付けて無作為に2群に割り付け、KP-ルートSPまたはiルートSPシーラーとともにサイズ適合ガッタパーチャマスターコーンを用いて根充した。硬化前と硬化後にマイクロCTスキャンを実施し、再構成画像を解析して充填材の体積割合を決定した。硬化後、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、およびエネルギー分散型分光法を用いてシーラーの微細構造と組成を分析した。誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）を用いて、ケイ素イオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオンの放出を同定した。ヒト歯根膜細胞（hPDL細胞）をKP-Root SPまたはiRoot SPに曝露し、細胞増殖、炎症性サイトカイン産生（インターロイキン-4（IL-4）、インターロイキン-6（IL-6）、インターロイキン-8（IL-8））、骨形成能を調べた。

METHODS: The evaluation of flow, film thickness, radiopacity, and solubility was conducted according to ISO 6876 Dentistry-Root Canal Sealing Materials. Forty isolated premolars, after preparation, were numbered and randomly assigned to two groups, and root-filled using size-fitted gutta-percha master cones along with KP-Root SP or iRoot SP sealers. Micro-CT scans were performed pre- and post-obturation, and reconstructed images were analyzed to determine the volumetric percentage of the filling materials. After setting, the sealers' microstructure and composition were analyzed using light microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy. The release of silicon, calcium, and strontium ions were identified using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Cell proliferation, inflammatory cytokine production (interleukin-4 (IL-4), interleukin-6 (IL-6), and interleukin-8 (IL-8)), and osteogenic potential were examined in Human periodontal ligament cells (hPDL cells) exposed to KP-Root SP or iRoot SP.

結果:

KP-Root SPとiRoot SPはいずれも、流動性、膜厚、放射線透過性、溶解性に関してISO 6876:2012規格に適合していた。両群とも根充材による管腔占有率は84～95％であった。根管全体および根尖側と中間の3分の1では、顕著な差は観察されなかった。KP-Root SP群では、iRoot SP群よりも歯冠側3分の1の平均充填量が多かった。顕微鏡写真とSEM分析から、両材料とも象牙質やガッタパーチャとの明らかな隙間は認められず、良好な封鎖性を示した。iRoot SPとKP-Root SPはともに、同様のコアエレメントをさまざまな割合で含有している。さらに、KP-Root SPにはストロンチウムが含まれている。iRoot SPおよびKP-Root SP抽出物は、濃度20 mg/mLで、24時間および48時間のいずれにおいてもhPDL細胞に対して細胞毒性作用を示さなかった。iRoot SPとKP-Root SPは、IL-4の放出を促進して抗炎症反応を誘導する一方で、炎症反応を反映してIL-6とIL-8の増加も誘発した。iRoot SPおよびKP-Root SPはいずれもhPDL細胞の骨形成能を増強した。

RESULTS: Both KP-Root SP and iRoot SP comply with the ISO 6876:2012 standard regarding flow, film thickness, radiopacity, and solubility. The two groups demonstrated 84%-95% canal space occupancy with root filling material. No notable differences were observed in the entire root canal, as well as in the apical and middle thirds. The KP-Root SP group contained a greater average volume of filling material in the coronal third than the iRoot SP group. Microscopic images and SEM analyses revealed that both materials exhibited no obvious gaps with dentin or gutta-percha, indicating good sealing properties. Both iRoot SP and KP-Root SP contain similar core elements in varying proportions. Additionally, KP-Root SP includes strontium. iRoot SP and KP-Root SP extracts at a concentration of 20 mg/mL have no cytotoxic effects on hPDL cells at both 24 and 48 hours. While iRoot SP and KP-Root SP promoted the release of IL-4 to induce an anti-inflammatory response, they also triggered increases in IL-6 and IL-8, reflecting a pro-inflammatory response. Both iRoot SP and KP-Root SP enhanced the osteogenic potential of hPDL cells.

結論:

この結果から、KP-Root SPとiRoot SPは、物性、固結性、細胞適合性、骨形成能の点で有意差がないことが示された。

CONCLUSION: The results demonstrate that KP-Root SP and iRoot SP show no significant differences in terms of physical properties, obturation quality, cytocompatibility, and osteogenic potential.