Calcium silicate-based endodontic sealers: in vitro evaluation by different parameters of interest

Since the appearance of the first calcium silicate-based sealer, several others sealers have been launched on the market, some in powder and liquid form and others ready-for-use. It is not yet known how is the performance of this material in different cell types found in the periapical region and the difficulties that may be discovered during the cleaning of the dentinal walls in post space for fiber post cementation. Or even if may occur changes in the composition of the sealers and their properties, due to the use of irrigating solutions to remove the remaining residues of these sealers. Therefore, the present study involved five specific in vitro objectives. Objective 1: to evaluate the cytotoxicity and cytokine release after exposure of monocytes and polymorphonuclears cells obtained from the peripheral blood of humans to different fresh root canal sealers (Sealer 26, AH Plus and EndoSequence BC Sealer). Apoptosis and necrosis was assessed by flow cytometry and cytokine measurement (IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12) by ELISA. It was demonstrated that the effect of toxic agents released varied depending on the cell type and that the composition of the sealers appeared to alter the form of self-regulation in the production of these cytokines by cells. Objective 2: to evaluate the physicochemical and biological properties of ready-to-use calcium silicate-based sealers (EndoSequence BC Sealer [END], Bio-C Sealer [BC] and Sealer Plus BC [SPBC]), using osteoclast primary culture. The cytotoxicity was assessed using the MTT test and the inhibition of osteoclastogenesis by TRAP. The solubility of the sealers was tested by calculating the mass loss in culture medium and deionized water. The pH of the solutions was measured, as well as the presence of calcium and silicon ions by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). END showed greater cell viability compared to other sealers and BC showed greater inhibition of osteoclasts. All sealers showed high solubility, greater than that recommended by the standards of the International Organization for Standardization (ISO). The presence of silicon ions was extremely low for all sealers. Objective 3: to evaluate the cytotoxicity, cell adhesion and chemical characteristics of calcium silicate-based sealers (BioRoot RCS [BR], Bio-C Sealer [BC] and Sealer Plus BC [SPBC]), using RAW264.7 cells. The cytotoxicity was assessed by MTT test and sealer discs were used to evaluate cell adhesion, beyond to chemical characterization with XRF, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The composition of unset sealers and after setting was also evaluated by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). SPBC revealed the lowest cell viability compared to the other sealers. Comparing the experimental groups with the control group, the 1: 1 dilution showed a reduction significant in viability for all materials. BC and SPBC presented similar spectra in FTIR. EDX demonstrated a greater presence of calcium for BR and SPBC, with the presence of aluminum in ready-to-use sealers. XRF also showed an amount of calcium significantly higher for BR compared to other sealers. Precipitates were found on the surface of all materials. BR showed the greatest degree of purity and the highest calcium content, while BC and SPBC presented similar compositions. All the sealers maintained viability above 70%. Objective 4: to evaluate whether solutions (NaOCl and NaOCl+EDTA) and their activations (manual, passive ultrasonic irrigation and Easy Clean tip) are able to promote the cleaning of the dentinal walls after post space preparation, where MTA Fillapex sealer was used, by microcomputed tomography (micro-CT); and whether these cleaning protocols are capable to change the dentin microhardness, assessed by Knoop indentation. This objective showed that the Easy Clean tip removed more debris inside the root canal after post space and that the cervical third presented the greatest cleanliness. In addition, the NaOCl+EDTA solution was more effective in cleaning, regardless of the activation method. No cleaning protocol was able to modify the dentin microhardness. Objective 5: to evaluate whether cleaning protocols using solutions (NaOCl and NaOCl+EDTA) and passive ultrasonic irrigation, change the composition of calcium silicate-based sealers (EndoSequence BC Sealer, BioRoot RCS and Bio-C Sealer) fresh and after setting in a post space root canal, using a device that was created for the simulation. The composition of the sealers after the cleaning protocols was evaluated using Raman and EDX spectroscopy. It was observed that regardless of the protocols, the cleaning of the remnants in a post space root canal for installing a fiberglass post should be recommended only after setting of the bioceramic sealer. It can be concluded from the presented objectives, the new calcium silicate-based endodontic sealers showed adequate physico-chemical properties, except for solubility. Regarding the biological properties, behave in different ways in face of different cell types present in the periapical region. In addition, in the face of need for rehabilitation with a fiberglass post posteriorly the filling with this type of material, the cleaning protocols used showed effectiveness, without causing changes in the composition of calcium silicate-based sealers and that the Easy Clean tip promotes better cleaning of the remnants adhered to the dentinal walls.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)Desde o surgimento do primeiro cimento à base de silicato de cálcio, vários outros têm sido lançados no mercado, alguns na forma de pó e líquido e outros prontos pra uso. Não se sabe ainda como é a atuação desse material em diferentes tipos celulares encontrados na região periapical e as dificuldades que podem ser encontradas durante a limpeza das paredes dentinárias na desobturação para cimentação de pino de fibra. Ou mesmo se podem ocorrer alterações na composição dos cimentos e suas propriedades, devido ao uso de soluções irrigadoras para remoção de resíduos remanescentes destes cimentos. Portanto, este trabalho envolveu cinco objetivos específicos in vitro. Objetivo 1: avaliar a citotoxicidade e liberação de citocinas após a exposição de monócitos e polimorfonucleares de cultura primária humana frente a diferentes cimentos endodônticos frescos (Sealer 26, AH Plus e EndoSequence BC Sealer). Foi avaliada apoptose e necrose por citometria de fluxo e dosagem de citocinas (IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12) por ELISA. Foi demonstrado que o efeito dos agentes tóxicos liberados variou dependendo do tipo celular e que a composição dos cimentos parece alterar a forma de auto-regulação na produção dessas citocinas pelas células. Objetivo 2: avaliar as propriedades físico-químicas e biológicas de cimentos à base de silicato de cálcio prontos pra uso (EndoSequence BC Sealer [END], Bio-C Sealer [BC] e Sealer Plus BC [SPBC]), utilizando cultura primária de osteoclastos. A citotoxicidade foi avaliada por meio do teste de MTT e a inibição da osteoclastogênese por meio do TRAP. A solubilidade dos cimentos foi testada pelo cálculo da perda de massa em meio de cultura e água deionizada. O pH das soluções foi mensurado, assim como a presença de íons cálcio e silício por meio de espectroscopia de fluorescência de raios-x (XRF). END mostrou maior viabilidade celular em relação aos demais cimentos e BC mostrou maior inibição de osteoclastos. Todos os cimentos revelaram alta solubilidade, maior do que a recomendada pelos padrões da Organização Internacional de Normalização (ISO). A presença de íons silício foi extremamente baixa para todos os cimentos. Objetivo 3: avaliar a citotoxicidade, adesão celular e as características químicas dos cimentos à base de silicato de cálcio (BioRoot RCS [BR], Bio-C Sealer [BC] e Sealer Plus BC [SPBC]), utilizando células RAW264.7. A citotoxicidade foi avaliada por meio do teste de MTT e discos dos cimentos foram usados para avaliar a adesão celular, além da caracterização química com XRF, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva de raios-x (EDX). A composição dos cimentos frescos e após a presa também foi avaliada utilizando a espectroscopia infravermelha transformada de Fourier (FTIR). SPBC revelou a menor viabilidade celular em relação aos demais cimentos. Comparando os grupos experimentais com o grupo controle, a diluição de 1:1 mostrou uma significativa redução na viabilidade para todos os materiais. BC e SPBC apresentaram espectros parecidos em FTIR. EDX demonstrou maior presença de cálcio para BR e SPBC, com presença de alumínio nos cimentos prontos pra uso. XRF também mostrou quantidade de cálcio significativamente maior para BR em relação aos outros cimentos. Precipitados foram encontrados na superfície de todos os materiais. BR apresentou maior grau de pureza e quantidade de cálcio, enquanto BC e SPBC revelaram composição similar. Todos os cimentos mantiveram a viabilidade acima de 70%. Objetivo 4: avaliar se soluções (NaOCl e NaOCl+EDTA) e suas ativações (manual, irrigação ultrassônica passiva e com ponta Easy Clean) são capazes de promover a limpeza das paredes dentinárias após desobturação do canal, onde foi utilizado cimento MTA Fillapex, por meio de microtomografia computadorizada (micro-CT); e se estes protocolos de limpeza são capazes de alterar a microdureza da dentina, avaliada por indentação Knoop. Este objetivo mostrou que a ponta Easy Clean removeu mais debris no interior do canal após a desobturação e que o terço cervical foi o que apresentou maior limpeza. Além disso, a solução NaOCl+EDTA teve maior eficácia de limpeza, independente do método de ativação. Nenhum protocolo de limpeza foi capaz de alterar a microdureza dentinária. Objetivo 5: avaliar se protocolos de limpeza usando soluções (NaOCl e NaOCl+EDTA) e a irrigação ultrassônica passiva, alteram a composição de cimentos à base de silicato de cálcio (EndoSequence BC Sealer, BioRoot RCS e Bio-C Sealer) frescos e após a presa em um canal radicular desobturado, por meio de um dispositivo que foi criado para a simulação. A composição dos cimentos após os protocolos de limpeza foi avaliada usando espectroscopia Raman e EDX. Foi observado que independente dos protocolos, a limpeza dos remanescentes em canal desobturado para instalação de pino de fibra de vidro deve ser preconizada somente após a presa do cimento biocerâmico. Pode-se concluir a partir dos objetivos apresentados, que os novos cimentos endodônticos à base de silicato de cálcio apresentam propriedades físico-químicas adequadas, com exceção da solubilidade. Em relação às propriedades biológicas, comportam-se de formas variadas frente a diferentes tipos celulares presentes na região periapical. Além disso, diante da necessidade de reabilitação com pino de fibra de vidro posteriormente a obturação com essa classe de material, os protocolos de limpeza empregados mostraram eficácia, sem causar alterações na composição dos cimentos à base de silicato de cálcio e que a ponta Easy Clean promove melhor limpeza dos remanescentes aderidos às paredes dentinárias.2023-05-3