Chemo-mechanical and Biological Properties of Premixed Bioceramic Cements: An In Vitro Study = Premixed 바이오 세라믹 시멘트의 경화시간과 생체적합성

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, various premixed bioceramic cements (PBCs) have been developed and released in different delivery forms, including capsules, syringes, and syringes with needles. PBCs eliminate the need for manual mixing, thereby enhancing handling convenience, and offer consistent physical properties. This study aimed to evaluate the setting time, cytocompatibility, and osteogenic potential of PBCs.
Five different PBCs—CeraPutty (CRPT), One-Fil PT (OFPT), One-Fil PT Injectable (OFIJ), Well-Root PT (WRPT) and EndoCEM MTA premixed regular (ECMP)—were tested. Setting time was evaluated under two conditions: saline and fetal bovine serum (FBS). Biocompatibility was assessed using MTT assays on human periodontal ligament fibroblasts (hPDLFs) exposed to material extracts at various concentrations. Osteogenic potential was evaluated by measuring alkaline phosphatase (ALP) activity after 7 days and Alizarin Red S (ARS) staining after 14 days. Two-way ANOVA was used to assess the influence of medium and PBC type on setting time, while one-way ANOVA was employed for the analysis of MTT, ALP, and ARS data, with a significance level of 0.05.
The setting time was significantly influenced by both the type of medium and the PBC tested, with their interaction (P < 0.05). Setting time was generally prolonged in FBS compared to saline, except for ECPM, which exhibited significantly faster setting time in FBS. All PBCs achieved cell viability above 90% at all tested time points and concentrations. CRPT showed the highest ALP activity, indicating robust early osteogenic differentiation (P < 0.05). All groups exhibited significant mineral deposition as shown by ARS staining (P < 0.05). The tested PBCs demonstrated favorable chemo-mechanical and biological properties, supporting their use as reliable alternatives to traditional MTA.

국문 초록 (Abstract)

최근 다양한 형태(캡슐, 주사기, 바늘이 부착된 주사기 등)로 제공되는 premixed bioceramic cement (PBC)들이 개발되어 출시되었다. PBC는 수동 혼합의 필요성을 제거하여 조작 편의성을 높이고, 일관된 물리적 특성을 제공한다. 본 연구의 목적은 premixed bioceramic cement (PBC)들의 경화 시간, 세포적합성 및 골형성 잠재 능력을 평가하는 것이다.
다섯 가지 PBCs—CeraPutty(CRPT), One-Fil PT(OFPT), One-Fil PT Injectable(OFIJ), Well-Root PT(WRPT), EndoCEM MTA premixed regular(ECMP)—를 시험하였다. 경화 시간을 생리식염수와 소 태아 혈청(Fetal bovine serum : FBS)의 두 조건에서 평가하였다. 생체적합성은 다양한 농도의 재료 추출물에 노출된 인간 치주인대 섬유아세포(hPDLFs)를 대상으로 MTT 분석을 통해 평가하였다. 골형성 잠재 능력을 7일째 알칼리성 인산분해효소(ALP) 활성 측정과 14일째 Alizarin Red S(ARS) 염색을 통해 평가하였다. 경화 시간에 대한 매질과 PBC 유형의 영향을 평가하기 위해 이원분산분석(two-way ANOVA)을 사용하였으며, 경화 시간, MTT, ALP 및 ARS 데이터 분석에는 일원분산분석(one-way ANOVA)을 사용하였고 유의 수준은 0.05로 설정하였다.
ECMP를 제외한 모든 재료의 경화 시간은 생리식염수보다 FBS에서 지연되었으며, ECMP는 FBS에서 유의하게 더 빠른 경화 시간을 보였다. 경화 시간은 매질의 종류와 PBC의 유형 모두에 의해 유의하게 영향을 받았으며, 두 요인 간 상호작용도 관찰되었다(P < 0.05). 모든 PBC는 모든 시점과 농도에서 90% 이상의 세포 생존율을 보였다. CRPT는 가장 높은 ALP 활성을 보여 초기 골분화가 강하게 나타남을 시사한다(P < 0.05). 모든 군에서 ARS 염색에 의해 유의한 무기질 침착을 확인했다(P < 0.05). 본 연구에서 시험된 PBC들은 우수한 화학적·기계적 및 생물학적 특성을 나타내었으며, 전통적인 MTA의 신뢰할 수 있는 대안으로 사용될 수 있음을 뒷받침한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and Methods 4
• 2.1. Setting Time 6
• 2.2. Cell Viability Assay 7
• 2.3. Osteogenic Potential 7
• 2.4. Statistical Analysis 8
• 3. Results 10
• 3.1. Setting Time 10
• 3.2. Cell Viability 14
• 3.3. Evaluation of Osteogenic Potential 17
• 4. Discussion 19
• 5. Conclusions 25
• 6. References 26
• 7. Korean Abstract 30