Cyto- i genotoksyczność wybranych składników materiałów kompozycyjnych i ich systemów wiążących



Pobieranie 102.63 Kb.
Strona1/4
Data07.05.2016
Rozmiar102.63 Kb.
  1   2   3   4

Cyto- i genotoksyczność wybranych składników materiałów kompozycyjnych i ich systemów wiążących


Cyto- and genotoxicity of selected components in composite materials and their bonding systems

Dominika Książek1, Elżbieta Pawłowska2, Joanna Szczepańska2, Janusz Błasiak1,



, 1 Katedra Genetyki Molekularnej Uniwersytet Łódzki

ul. Banacha 12/16 90-237 Łódź, Polska

e-mail: januszb@biol.uni.lodz.pl

tel.: +48 42 6354334

faks: +48 42 6354484

Kierownik: prof. dr hab. Janusz Błasiak



2 Katedra i Zakład Stomatologii Wieku Rozwojowego Uniwersytet Medyczny

ul. Pomorska 251 92-216 Łódź, Polska

tel.: +48 42 6757516

faks: +48 42 6757516

Kierownik: prof. dr hab. n. med. Magdalena Wochna-Sobańska

Praca wykonywana w ramach projektu MNiSzW Nr N N401 223134




Streszczenie

Materiały stomatologiczne tworzone na bazie żywic metakrylanowych, ze względu na swoje właściwości fizyczne i chemiczne, pozwoliły na wprowadzenie nowych technik rekonstrukcyjnych w stomatologii. Substancje te są polimerami związków metakrylanowych i wypełniających. Reakcja polimeryzacji może jednak nie być kompletna, co może prowadzić do uwalniania monomerów do jamy ustnej
i poprzez kanaliki zębiny do miazgi, a następnie do krwiobiegu. Inną przyczyną uwalniania monomerów jest degradacja żywic metakrylanowych spowodowana zużyciem i erozją materiału wypełniającego. Metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA)
i dimetakrylan triglikolu etylenowego (TEGDMA) są często stosowanymi monomerami podnoszącymi właściwości rekonstrukcyjne wypełnień dentystycznych na bazie żywic.

Wyniki szeregu badań sugerują, że HEMA i TEGDMA mogą zaburzać homeostazę komórkową poprzez oddziaływanie z błoną komórkową, czy zmniejszenie wewnątrzkomórkowego poziomu glutationu. Obydwa związki zwiększają poziom reaktywnych form tlenu (ROS), co prowadzi do zaburzenia wewnątrzkomórkowej równowagi redoks. Skutkiem takiego działania HEMA i TEGDMA może być indukcja apoptozy lub zatrzymanie cyklu komórkowego. Monomery metakrylanowe mogą również oddziaływać z DNA. HEMA i TEGDMA indukują powstawanie mikrojąder oraz zmieniają ekspresję genów, których produkty biorą udział w regulacji wzrostu komórki, ekspresji genów, proliferacji i różnicowania, śmierci komórki, replikacji


i naprawy DNA.
HASŁA INDEKSOWE

cytotoksyczność, genotoksyczność, metakrylan 2-hydroksyetylu, dimetakrylan triglikolu etylenowego, HEMA, TEGDMA


Abstract


Resin-based dental materials, according to their physical and chemical properties, have allowed for the application of new restorative techniques in dentistry. These materials are polymers of methacrylate components and dental fillers.
The reaction of polymerization, however, can be incomplete, leading to monomer release to oral cavity environment and, afterwards, through dentine channels to pulp and circulating blood. Another reason of monomer release is resin degradation caused by wear and erosion of dental materials. 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and triethyleneglycol dimethacrylate (TEGDMA) are often applied to improve properties of resin-based dental fillings.

Results of many investigations suggest HEMA and TEGDMA can disrupt cellular homeostasis by interacting with cellular membrane or by depletion of intracellular level of glutathione. Both monomers increase the level of reactive oxygen species (ROS), and, in consequence, they disturb the intracellular redox balance. This process can result in apoptosis induction or cell cycle delay. Methacrylate monomers can also interact with DNA. HEMA and TEGDMA can induce the formation of micronuclei and alter expression of the genes which products are involved in regulation of cell growth, gene expression, proliferation and differentiation, cell death, replication and DNA repair.


KEY WORDS

cytotoxicity, genotoxicity, 2-hydroxyethyl methacrylate, triethyleneglycol dimethacrylate, HEMA, TEGDMA



Wstęp

Opracowanie materiałów dentystycznych na bazie żywic metakrylanowych wiążących się z powierzchnią zębów pozwoliło na zastosowanie nowych technik rekonstrukcyjnych w stomatologii. Kliniczny sukces tych związków polegał nie tylko na ich fizycznych i chemicznych właściwościach, ale również, jak do niedawna sądzono, na ich biologicznym bezpieczeństwie.

Stomatologiczne materiały wypełniające są mieszaniną spolimeryzowanych związków metakrylanowych wzmocnioną przez nieorganiczne substancje wypełniające (70, 79). Materiały te przekształcane są z lepkich żywic w substancje stałe poprzez polimeryzację zachodzącą pod wpływem działania czynników termicznych, chemicznych czy fotochemicznych (8). Stopień polimeryzacji obecnie stosowanych związków metakrylanowych rzadko przekracza 75%, co prowadzi do uwalniania się


z tych materiałów do jamy ustnej składników, które nie uległy polimeryzacji (58, 81). Przykładem uwalnianych związków są: monomery, komonomery (pełnią funkcję fazy rozpraszającej monomery), inicjatory chemiczne i fotoinicjatory, antyutleniacze, fotostabilizatory (chronią wypełnienie przed zmianą barwy), plastyfikatory oraz katalizatory (pozwalają na zajście reakcji polimeryzacji bez dostępu światła) (58, 59, 101). Stopień przekształcenia monomerów w polimery zależy od wielu czynników do których zalicza się głębokość utwardzania, skład chemiczny polimeryzowanego materiału, czas jego naświetlenia oraz intensywność źródła światła (10, 33). Badania kliniczne sugerują, że związki, które nie zostały przekształcone w polimer są wypłukiwane z wypełnień w ciągu pierwszego miesiąca po umieszczeniu materiału
w zębie (18, 81). Inną przyczyną uwalniania monomerów jest degradacja związków metakrylanowych. W jamie ustnej degradacja jest złożonym procesem na który składają się rozpad i uwalnianie monomerów do śliny i inne typy degradacji chemicznej/fizycznej takie jak zużycie i erozja spowodowane jedzeniem, żuciem
i aktywnością bakteryjną (81).

Związki wypełniające na bazie żywic są podatne na hydrolizę ze względu na obecność wiązań estrowych w monomerach. Hydroliza jest procesem prowadzącym do rozerwania wiązań odpowiedzialnych za kondensację w reakcji katalizowanej cząsteczkami wody. Ponadto proces ten może być katalizowany przez enzymy obecne w jamie ustnej, np. niespecyficzne esterazy śliny (47, 63). Efektem hydrolizy jest dostępność produktów degradacji dla tkanek (81).

Podczas polimeryzacji związki żywic metakrylanowych zmniejszają swoją objętość powodując powstawanie szczelin pomiędzy materiałem wypełniającym,
a ścianami ubytku, które mogą być zasiedlane przez bakterie, co prowadzi do rozwoju wtórnej próchnicy (11). Ponadto niezwiązane monomery są dobrą pożywką dla bakterii kariogennych (35). Bakterie mogą wydzielać liczne enzymy hydrolityczne
i proteolityczne, jak również szeroką gamę produktów metabolizmu (21, 83). Substancje te mogą potencjalnie naruszać strukturę materiałów wypełniających
i w rezultacie powodować uwalnianie toksycznych związków do środowiska jamy ustnej. Takimi uwalnianymi związkami mogą być HEMA (metakrylan 2-hydroksyetylu) i TEGDMA (dimetakrylan triglikolu etylenowego), które zmieniają lepkość i siłę wiązania materiałów wypełniających (103). Ich udział w tych substancjach waha się od 25 do 55%, ale są one częściowo uwalniane do fazy wodnej i dyfundują poprzez kanaliki zębiny do miazgi i tkanki dziąsła, a następnie przedostają się do gruczołów ślinowych, śliny i do krążącej krwi (26, 27, 92). Uwolnione monomery mogą być albo pochłaniane przez błonę śluzową jamy ustnej lub gardła albo mogą być połykane ze śliną i wydalane z moczem (73). Obydwa monomery mogą dyfundować w stężeniach wystarczających do spowodowania uszkodzeń komórki (6, 39). Uwalnianie się monomerów jest szczególnie niebezpieczne dla dzieci ze względu na odmienną budowę anatomiczną ich zębów charakteryzującą się szerokimi kanalikami zębiny i cienką warstwą twardych tkanek, co sprzyja przedostawaniu się toksyn w kierunku miazgi (72).

HEMA jest związkiem amfoterycznym, wypiera wodę z zębiny, ale również ma zdolność łączenia się z większością monomerów metakrylanowych (78). HEMA szybko dyfunduje poprzez zębinę do miazgi, co może prowadzić do jej podrażnienia (6). TEGDMA stanowi około 40-50% wszystkich monomerów metakrylanowych znajdujących się w stosowanych związkach wypełniających (19). Przykładem takich związków jest Tetric czy Syntac, które, według wyników badań Postek-Stefańskiej, wywołują umiarkowanie patologiczne zmiany w tkance zębowej (72). Ponieważ TEGDMA cechuje się właściwościami hydrofilnymi, znaczne jego ilości mogą być uwalniane do środowiska wodnego, takiego jak jama ustna, co sugeruje, że monomer ten często oddziałuje z jej tkankami.


Toksyczność związków metakrylanowych


Istnieje niewiele informacji dotyczących toksyczności systemowej monomerów metakrylanowych. Badania na zwierzętach wykazały, że spośród wielu monomerów stosowanych w wypełnieniach, najbardziej toksyczny jest TEGDMA, dla którego LD50= 11 mg/kg (113).

Związki uwalniane z żywic metakrylanowych mogą wywoływać podrażnienia


i uczulenia, przy czym najbardziej alergennymi składnikami są monomery. Badania przeprowadzone na kilkudziesięciu pacjentach poddanych niskim dawkom tych substancji wskazują na reakcje metakrylanów, takich jak HEMA czy TEGDMA,
z receptorami antygenowymi komórek tworząc antygenicznie oznaczalną pozostałość (94).



  1   2   3   4


©absta.pl 2019
wyślij wiadomość

    Strona główna