Study of experimental photocured giomers for use in restorative dentistry

W artykule przedstawiono badania eksperymentalnych giomerów fotoutwardzalnych przeznaczonych do stosowania w stomatologii odtwórczej do wypełniania ubytków. Wszystkie otrzymane giomery oraz materiały porównawcze zostały poddane badaniom w zakresie wytrzymałości na zginanie i wytrzymałości na ściskanie. Spośród wytworzonych giomerów najwyższą wytrzymałością na ściskanie i zginanie charakteryzuje się giomer MG-6. Giomery wytworzone z udziałem wypełniacza sz-j G-1 spełniają wymagania stawiane materiałom stosowanym do odbudowy tkanek zębowych na innych powierzchniach niż zwarciowe. Dla kompozytu MK-4 i giomeru MG-6 oznaczono ilości uwalnianych jonów F-do 7 dni. Z punktu widzenia oddziaływania kariostatycznego bardziej interesującym materiałem niż kompozyt MK-4 jest giomer MG-6 z uwagi na wyższy poziom uwalnianych jonów fluorkowych.In the article have been described the study of experimental photocured giomers for use in restorative dentistry for filling cavities. All obtained giomers and comparative composites were tested for flexural strength and compressive strength. Giomer MG-6 was characterized by the highest strength parameters among developed giomers. All giomers, obtained with part of g-i filler G-1, meet the requirements of materials for use in dental tissues reconstruction on other surfaces than occlusal. For the composite MK-4 and giomer MG-6 the amounts of releasing F- ions were determined in 7 days. Giomer MG-6 is more interesting material than the composite MK-4 from the standpoint of the cariostatistic impact because of higher level of fluoride ions releasing

The study of physicochemical properties of silver-dopped bioactive glasses prepared by a sol-gel method

Przedstawiono wyniki badań fizykochemicznych otrzymanych w układzie SiO2–Al2O3 bioszkieł dotowanych srebrem. Omówiono także zastosowaną metodę zol-żel otrzymywania tych bioszkieł wraz z przedstawieniem korzystnych warunków syntezy. Przeprowadzone badania morfologii otrzymanych proszków pod mikroskopem skaningowym wyposażonym w mikroanalizator EDS wykazały, że proszki te zawierają sferyczne ziarna o średnicy od 100 nm do 600 nm lub tworzą aglomeraty drobnych, nieregularnych ziaren. Ponadto określono jakościowy skład chemiczny metodą spektrofotometryczną, wykonano rentgenograficzną analizę fazową oraz laserowo określono rozkład ziarnowy proszków. Wyniki badań rentgenograficznych wykazały, że uzyskane proszki są amorficzne, a w ich jakościowym składzie chemicznym występują pierwiastki wprowadzone do mieszaniny reakcyjnej.Physicochemical properties of aluminosilicate silver containing bioglasses were described. The sol-gel method applied and optimal parameters of the syntheses were also presented. The morphology of the nanopowder samples were determined using a high-resolution scanning electron microscope with the EDS system. It was determined that some of prepared bioglass samples were made up of spherical grains with diameters falling within the range of 100 nm to 600 nm and others contained small-size agglomerates and irregularly shaped particles. Qualitative chemical analysis based on EDS and XRF methods, phase analysis (XRD method) and grain size measurement (laser method) were also performed. The XRD test show amorphous character of bioglass samples and the XRF chemical composition of glass powders comply with the oxide composition elaborated for glass synthesis

Investigation of the effect of malic acid addition on the glass-ionomer cement properties

Kwas jabłkowy to naturalny metabolit uczestniczący w cyklu kwasów trójkarboksylowych, występujący powszechnie w przyrodzie i stosowany np. w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Należy on do grupy hydroksykwasów karboksylowych, które w stomatologii znajdują zastosowanie jako dodatki do kompozycji szkło-jonomerowych. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań, dotyczących wpływu dodatku kwasu jabłkowego na właściwości kompozycji szkło-jonomerowych uzyskiwanych przez zmieszanie płynów wiążących z komponentem proszkowym. Na potrzeby badań płyny wiążące otrzymywano na podstawie syntezowanego roztworu kopolimeru kwasu akrylowego i itakonowego, wody oraz wybranych hydroksykwasów karboksylowych: winowego, cytrynowego i jabłkowego. Ocenę właściwości uzyskanych płynów przeprowadzano przez określenie ich lepkości, gęstości i współczynnika załamania światła. Właściwości otrzymanych kompozycji szkło-jonomerowych określano przez pomiar czasu wiązania oraz wytrzymałości na ściskanie. Wyniki badań pokazują, że dodatek kwasu jabłkowego powoduje zmniejszenie lepkości płynu wiążącego i wydłużenie czasu wiązania kompozycji szkło-jonomerowej w większym stopniu aniżeli kwas winowy i cytrynowy oraz zwiększa wytrzymałość cementu na ściskanie. Informacje te mogą stanowić podstawę do podjęcia dalszych badań w celu opracowania materiałów do nowych zastosowań.Malic acid is a natural metabolite that is a part of the tricarboxylic acid cycle, which is common in nature and is used for example, in food and pharmaceutical industry. Malic acid belongs to a group of carboxylic hydroxyacids which are also used in stomatology as additives to glass-ionomer compositions. This paper presents the results of the research on the influence of addition of malic acid on properties of glass-ionomer compositions, which were obtained through mixing of glass-ionomer setting liquid with glass-ionomer powder component. For the research needs, glass-ionomer setting liquid was obtained based on synthesized copolymer solution of acrylic and itaconic acid, water and selected carboxylic hydroxyacids: tartaric acid, citric acid and malic acid. The evaluation of properties of obtained liquids was performed by determination of their viscosity, density and refraction index. Properties of the obtained glassionomer compositions were determined by measuring of their setting time and compressive strength. The results of the research show that addition of malic acid causes a decrease of viscosity of glass-ionomer setting liquid and an increase of setting time of glass-ionomer composition, in much higher degree than in case of addition of tartaric or citric acid, and it increases a compressive strength of cement. This information can be a basis for taking on further research on developing materials for new applications

In vitro biological evaluation of new dental biomaterials

Ponieważ znane jest działanie bakteriobójcze srebra i złota, podjęto próbę wytworzenia nowej grupy biomateriałów bakteriobójczych do stosowania w stomatologii odtwórczej, zawierających cząstki nanosrebra i nanozłota. Celem opisanych badań była ocena cytotoksyczności i aktywności przeciwbakteryjnej nowo wytworzonych biomateriałów. Do ich przygotowania zastosowano roztwory koloidalne srebra i złota, a także dodatek bioszkieł zawierających nanosrebro. Badania oparto na cemencie szkło-jonomerowym zarabianym wodą. Jako bioszkieł zawierających nanosrebro użyto dwóch rodzajów szkieł otrzymanych metodą zol-żel. Przeprowadzono badania podstawowych właściwości użytkowych wytworzonych cementów – czasu wiązania i wytrzymałości na ściskanie. Badania cytotoksyczności wykonano metodą bezpośredniego kontaktu zgodnie z normą ISO 10993-5. Badanie działania przeciwbakteryjnego przeprowadzono metodą rozcieńczeń z wykorzystaniem bakterii Pseudomonas aeruginosa oraz Staphylococcus aureus. Wyniki powyższych prac wykazały, że zastosowana metoda dotowania srebrem lub złotem cementów szkło-jonomerowych zarabianych wodą pozwala na otrzymanie materiałów wykazujących działanie przeciwbakteryjne w stosunku do pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa oraz gronkowca złocistego Staphylococcus aureus. Wśród cementów najlepszymi właściwościami przeciwbakteryjnymi charakteryzowały się cementy GJ-S2/W-P0-Ag i GJ-S2/W-Ag, nieco gorsze działanie przeciwbakteryjne wykazywały materiały GJ-S2/W-Z8 i GJ-S2/W-Au, a najsłabsze - cement GJ-S2/W. Ponieważ badane materiały wykazywały cytotoksyczność w stopniu słabym lub umiarkowanym po 48 i 72 godzinach inkubacji, dlatego w dalszych badaniach należy wyjaśnić przyczyny cytotoksyczności tych materiałów. Chociaż otrzymane materiały wymagają udoskonalenia i optymalizacji, szczególnie w zakresie przygotowania proszków szkieł ze srebrem i właściwości użytkowych cementów, to otrzymane wyniki zachęcają do prowadzenia dalszych prac nad materiałami stomatologicznymi o działaniu przeciwbakteryjnym.Since the bactericidal effect of silver and gold is known, an attempt has been made to produce a new group of bactericidal biomaterials for use in restorative dentistry, containing nanoparticles of silver and gold. The aim of this research was to evaluate the cytotoxicity and antibacterial activity of newly produced biomaterials. Colloidal solutions of silver and gold, as well as the addition of nanosilver-containing bioglass were used for the preparation of these materials. The study was based on water-mixable glass-ionomer cement. Two types of glass, obtained by sol-gel method were used as nanosilver-containing bioglass. The basic performance properties of produced cements - setting time and compressive strength - were studied. Cytotoxicity assays were performed by a direct contact method, in accordance with ISO 10993-5 standard. The test of antimicrobial activity was performed using a dilution method, with Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. The results of the above work have shown that the method used to supplement water-mixable glass-ionomer cements with silver or gold allows to obtain materials with antibacterial properties against Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. Also, the addition of nanosilver and nanogold to cement did not cause significant changes in the level of cytotoxicity relative to the basic cement. The resulting materials, however, require improvement and optimization, particularly regarding the preparation of glass powders with silver and performance of cements. The obtained results encourage the further study of dental materials with antibacterial properties

Effects of carboxylic acid addition on the setting time and compressive strength of glass-ionomer cements

Cementy szkło-jonomerowe powstają w czasie utwardzania kompozycji złożonych z dwóch składników: szklanego proszku i płynu wiążącego będącego wodnym roztworem polikwasów alkenowych. Wiązanie cementu polega na reakcji kwasowo-zasadowej, gdy jony pierwiastków metalicznych uwalniane z powierzchni szkła wiążą się z polianionami pochodzącymi z polikwasu. Z uwagi na szybki przebieg tej reakcji do płynu wiążącego dodawane są różne związki, które wydłużają czas wiązania kompozycji. Są to najczęściej hydroksykwasy karboksylowe zdolne do kompleksowania jonów uwalnianych ze szkła. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku wybranych hydroksykwasów karboksylowych (winowego, cytrynowego i jabłkowego) oraz kwasu szczawiowego na właściwości kompozycji szkło-jonomerowych. Na potrzeby badań płyny wiążące otrzymywano na podstawie syntezowanego w ICiMB roztworu kopolimeru kwasu akrylowego i itakonowego, wody oraz ww. kwasów karboksylowych. Właściwości kompozycji szkło-jonomerowych otrzymanych na podstawie uzyskanych płynów wiążących określano poprzez pomiar czasu wiązania, a właściwości utwardzonych cementów na podstawie wytrzymałości na ściskanie. Wyniki badań wskazują, że dodatek hydroksykwasów karboksylowych, a zwłaszcza kwasu jabłkowego, powoduje zmniejszenie lepkości płynu wiążącego, wydłużenie czasu wiązania kompozycji szkło- -jonomerowej, a także ułatwia zarabianie cementu. Niestety dodatek ten wpływa niekorzystnie na właściwości wytrzymałościowe otrzymywanych cementów, zmniejszając ich wytrzymałość na ściskanie. Dodatek do płynu wiążącego kwasu szczawiowego może powodować zmianę przebiegu procesu wiązania kompozycji szkło-jonomerowej. W zależności od rodzaju stosowanych dodatków i ich zawartości procentowej w płynie wiążącym czas wiązania kompozycji może zostać skrócony lub wydłużony nie zmieniając przy tym właściwości wytrzymałościowych cementów. Uzyskane wyniki badań wykazują, że na przebieg procesu wiązania kompozycji szkło-jonomerowych może mieć wpływ kilka czynników równocześnie, co może być istotne przy projektowaniu materiałów do nowych zastosowań.Glass-ionomer cements are created through the curing process of compositions made of two components: glass powder and a bonding liquid - an aqueous solution of polyalkenoic acids. Cement setting is based on an acid-base reaction; when ions of metal elements released from the glass surface bond with polyanions derived from the polyacid. Since the reaction is very fast, various compounds are added to the bonding liquids to extend the composition setting time. These are most often carboxylic hydroxyacids capable of complexing ions released from the glass. The work presents test results regarding the effects of the addition of selected carboxylic hydroxyacids (tartaric, citric, and malic acid) and oxalic acid on the glass-ionomer composition properties. For the purposes of the study, bonding liquids were obtained on the basis of the solution of acrylic acid-itaconic acid copolymer synthesised in the Institute of Ceramics and Building Materials (ICiMB), water and the above listed carboxylic acids. Properties of the glass-ionomer compositions obtained with the bonding liquids were determined through the setting time measurement, while the properties of the cured cements were determined on the basis of compressive strength. Test results indicate that addition of carboxylic hydroxyacids, especially malic acid, reduces the bonding liquid viscosity, extends the glass-ionomer composition setting time, and facilitates cement mixing. Unfortunately, this additive has negative influence on the strength of the cements obtained, reducing their compressive strength. The addition of oxalic acid to the bonding liquid may modify the setting process of glass-ionomer composition. Depending on the type of additives and their percentage content in the bonding liquid, the composition setting time may be reduced or extended, without changing the strength properties of the cements. Test results indicate that there may be several factors that simultaneously affect the glass-ionomer composition setting process, which may be of significance in developing materials for new applications

The evaluation of physicochemical properties and cytotoxicity of the obtained calcium phosphate cements for filling bone defects in medical applications

Badania przeprowadzono pod kątem oceny właściwości fizykochemicznych, biozgodności i cytotoksyczności cementów wapniowofosforanowych do iniekcyjnego wypełniania ubytków kości w zastosowaniach medycznych. Wszystkie otrzymane cementy zostały porównane w niektórych zakresach: czasu wiązania, wytrzymałości na ściskanie, zarabialności, podatności na iniekcję i integralności w środowisku symulującym płyn fizjologiczny (SBF). Oceniono cytotoksyczność cementów w bezpośrednim kontakcie z niektórymi fibroblastami mysimi 3T3 Balb/C, przy czym udowodniono, że można poprawić ich właściwości przez modyfikację składów i otrzymać iniekcyjne, biozgodne cementy odpowiednie do zastosowań klinicznych.The aim of the research was to evaluate of physicochemical properties and biocompatibility of the obtained calcium phosphate cements, intended for filling bone defects in surgery by means of injection. All obtained cements were compared in terms of the setting time, compressive strength, handling properties, injectability and integrity in SBF. Analysis of cytotoxicity of cements in immediate contact with 3T3 Balb/C mouse fibroblasts has been performed. It was demonstrated that it can improve the properties of calcium phosphate cement by modification its compositions to obtain injectable, biocompatible cements suitable for the clinical use

Effects of carboxylic acid addition on the setting time and compressive strength of glass-ionomer cements

Cementy szkło-jonomerowe powstają w czasie utwardzania kompozycji złożonych z dwóch składników: szklanego proszku i płynu wiążącego będącego wodnym roztworem polikwasów alkenowych. Wiązanie cementu polega na reakcji kwasowo-zasadowej, gdy jony pierwiastków metalicznych uwalniane z powierzchni szkła wiążą się z polianionami pochodzącymi z polikwasu. Z uwagi na szybki przebieg tej reakcji do płynu wiążącego dodawane są różne związki, które wydłużają czas wiązania kompozycji. Są to najczęściej hydroksykwasy karboksylowe zdolne do kompleksowania jonów uwalnianych ze szkła. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku wybranych hydroksykwasów karboksylowych (winowego, cytrynowego i jabłkowego) oraz kwasu szczawiowego na właściwości kompozycji szkło-jonomerowych. Na potrzeby badań płyny wiążące otrzymywano na podstawie syntezowanego w ICiMB roztworu kopolimeru kwasu akrylowego i itakonowego, wody oraz ww. kwasów karboksylowych. Właściwości kompozycji szkło-jonomerowych otrzymanych na podstawie uzyskanych płynów wiążących określano poprzez pomiar czasu wiązania, a właściwości utwardzonych cementów na podstawie wytrzymałości na ściskanie. Wyniki badań wskazują, że dodatek hydroksykwasów karboksylowych, a zwłaszcza kwasu jabłkowego, powoduje zmniejszenie lepkości płynu wiążącego, wydłużenie czasu wiązania kompozycji szkło- -jonomerowej, a także ułatwia zarabianie cementu. Niestety dodatek ten wpływa niekorzystnie na właściwości wytrzymałościowe otrzymywanych cementów, zmniejszając ich wytrzymałość na ściskanie. Dodatek do płynu wiążącego kwasu szczawiowego może powodować zmianę przebiegu procesu wiązania kompozycji szkło-jonomerowej. W zależności od rodzaju stosowanych dodatków i ich zawartości procentowej w płynie wiążącym czas wiązania kompozycji może zostać skrócony lub wydłużony nie zmieniając przy tym właściwości wytrzymałościowych cementów. Uzyskane wyniki badań wykazują, że na przebieg procesu wiązania kompozycji szkło-jonomerowych może mieć wpływ kilka czynników równocześnie, co może być istotne przy projektowaniu materiałów do nowych zastosowań.Glass-ionomer cements are created through the curing process of compositions made of two components: glass powder and a bonding liquid - an aqueous solution of polyalkenoic acids. Cement setting is based on an acid-base reaction; when ions of metal elements released from the glass surface bond with polyanions derived from the polyacid. Since the reaction is very fast, various compounds are added to the bonding liquids to extend the composition setting time. These are most often carboxylic hydroxyacids capable of complexing ions released from the glass. The work presents test results regarding the effects of the addition of selected carboxylic hydroxyacids (tartaric, citric, and malic acid) and oxalic acid on the glass-ionomer composition properties. For the purposes of the study, bonding liquids were obtained on the basis of the solution of acrylic acid-itaconic acid copolymer synthesised in the Institute of Ceramics and Building Materials (ICiMB), water and the above listed carboxylic acids. Properties of the glass-ionomer compositions obtained with the bonding liquids were determined through the setting time measurement, while the properties of the cured cements were determined on the basis of compressive strength. Test results indicate that addition of carboxylic hydroxyacids, especially malic acid, reduces the bonding liquid viscosity, extends the glass-ionomer composition setting time, and facilitates cement mixing. Unfortunately, this additive has negative influence on the strength of the cements obtained, reducing their compressive strength. The addition of oxalic acid to the bonding liquid may modify the setting process of glass-ionomer composition. Depending on the type of additives and their percentage content in the bonding liquid, the composition setting time may be reduced or extended, without changing the strength properties of the cements. Test results indicate that there may be several factors that simultaneously affect the glass-ionomer composition setting process, which may be of significance in developing materials for new applications

Silver containing biomaterials – preliminary studies. Part 2 – Calcite implants

Niniejszy artykuł jest kontynuacją opisu badań biomateriałów dotowanych srebrem, który został zamieszczony w poprzednim (22) numerze „Prac Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych”. Głównym celem prac badawczych było opracowanie wstępnych założeń otrzymywania wszczepialnych materiałów kalcytowych wykazujących działanie przeciwbakteryjne. Do przygotowania materiałów kalcytowych wykorzystano tworzywo ceramiczne na bazie węglanu wapnia, a jako źródła nanosrebra użyto dwóch rodzajów bioszkieł ze srebrem, opracowanych w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych. Do badań przygotowano 8 próbek tworzyw kalcytowych zawierających różne ilości bioszkieł. Oznaczono ich gęstość pozorną, porowatość całkowitą i wytrzymałość na ściskanie. Wykonano badania mikrostruktury przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego oraz badania działania przeciwbakteryjnego z wykorzystaniem bakterii Pseudomonas aeruginosa oraz Staphylococcus aureus. Przeprowadzone badania pokazały, że zarówno ilość, jak i rodzaj dodawanego bioszkła mają wpływ na właściwości fizyczne materiałów. Obserwacje mikrostruktury materiałów zawierających bioszkła wykazały, że ziarna bioszkieł w temperaturze spiekania materiału kalcytowego (510°C) nie łączą się z ziarnami kalcytowymi. Zjawisko to może być jedną z przyczyn obniżania wytrzymałości na ściskanie ze wzrostem zawartości bioszkła w materiale. Wyniki badania bakteriobójczości wskazały na zdecydowane obniżenie ilości bakterii dla obu materiałów kalcytowych w stosunku do hodowli kontrolnej w każdym okresie inkubacji. Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowana metoda dotowania materiałów kalcytowych srebrem pozwala na otrzymanie materiałów wykazujących działanie przeciwbakteryjne.The article is the continuation of description of research on silver containing biomaterials, published in the previous issue of „Prace ICiMB”. The main objective of the research was to develop initial assumptions on the production of calcite implants showing antibacterial activity. Ceramic material based on calcium carbonate, as well as two types of silver containing bioglasses developed in ICiMB were used in the preparation of calcite materials. Eight test calcite samples containing different amounts of bioglasses were prepared. Apparent density, total porosity and compressive strength were determined. Analysis of materials microstructure using scanning electron microscopy and study of antimicrobial activity using Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus bacteria were performed. The studies showed that both the content and type of bioglass affect the physical properties of the materials. Microscopic observations showed that grains of bioglass do not sinter in the temperature of 510°C, that corresponds to the sintering temperature of calcite material. This phenomenon can be one of the reasons that compressive strength decreases with the increase of the content of bioglass in the material. Analysis of bactericidal effect showed a significant reduction of the bacteria count for both calcite materials in comparison to the control culture, at all periods of incubation. The results of the study have shown that the method of silver doping of calcite materials allows to obtain implants with antibacterial activity