歯科用複合材料の生体適合性の最も研究された側面は、蛍光シグナルの定量化と組み合わせたそれらの細胞毒性3D CLSMタイムラプスイメージングは、時間をかけて細胞の運命の敏感な評価を可能にする。この方法を利用することは歯科用複合材料の細胞適合性を評価するための効率的なツールである可能性があります。
一般的には、 インビトロでの細胞物質との相互作用に歯科材料の生体適合性を評価するのに有用な基準であることが認められている。本研究の目的は、歯科用複合材料のin vitro生体適合性を評価するために、3D CLSMタイムラプス共焦点イメージングを使用することであった。この方法は、歯科用複合抽出物と接触している生細胞率の正確かつ敏感な指標を提供する。 ELS余分な低収縮、直接修復に使用される歯科用複合材料は、例としてとられている。 インビトロ評価を、生/死染色を使用して培養された初代ヒト歯肉線維芽細胞上で行った。画像は、共焦点FV10i生物学的に反転システムで得られたとFV10-ASW 3.1ソフトウェアを用いて分析した。画像解析は、時間経過の5時間後に試験した複合体の存在下で非常にわずかな細胞毒性を示した。細胞生存率のわずかな減少がcomparはテスト複合抽出物と接触して示された細胞を制御するために編所見は、定性的および定量的に歯科用複合材料の生体適合性の挙動を評価するための感度の高い方法として、3D CLSMタイムラプスイメージングを使用することを強調した。
生体適合性を定義するISO勧告に引用主基準の一つは、細胞への物質の毒性が存在しないことである。樹脂ベースの歯科用複合材料は、時間にわたって1-4による部分的な重合および/ またはそれにより分解プロセスに最初にすることができた、樹脂状マトリックスから成分を放出することができる。これらのリリースのコンポーネントは、マイトジェンに対する免疫抑制または免疫刺激、I型コラーゲンタンパク質7上の歯肉線維芽細胞の形態及び削減の修正、口腔組織と接触し、蕁麻疹および粘膜の反応5のような種々の欠点を有していてもよく、患者6のアレルギーや過敏反応の開発9彼らの遺伝毒性の可能性を強調して駆動型精製Tリンパ球および脾臓細胞の増殖8および初代ヒト歯肉線維芽細胞におけるDNA損傷。多くのパラメータは、cがシェードとして歯科用複合毒性に影響を与えることができるomposite、光硬化性樹脂モノマーの化学組成、充填剤、変換10〜13度。 インビトロ以来の物質の毒性は、in vivoの状況で予測してもよいし、いくつかの関連するエンドポイントの研究によって臨床状況と比較することができた。歯科用複合材料およびそれらの成分の細胞毒性は、広く細胞培養系14〜16を使用して評価されてきた。
これらのin vitro系は、期間内の歯科用複合材料の生体適合性を評価するために開発されている:セル17、ヒト歯肉線維芽細胞における細胞毒性の18のようなTHP-1monocytesを使用して、細胞増殖、および細胞アポトーシス、HaCaT細胞における炎症電位がセル2、セルの機能のようなケラチノサイトodontoblast- MDPC-23細胞は19のように、ヒト歯肉上の総RNAレベルの減少、およびアポトーシスの誘導の有意な増加が20ケラチノサイトおよび歯肉と歯髄線維芽細胞21上のDNA損傷。
異なる方法論は、歯科用複合材料の生体適合性を調査するために提案されている。特定の着色剤及び光吸収測定を含む比色アッセイは、それらの相対的な単純性と低コスト22- 26に、最も一般的に使用されるままである。光のコントラストによる顕微鏡分析は、頻繁に多くの時間を消費し、コスト高を招く。しかし、これらの顕微鏡技術は、いくつかの重要な利点を有する。セル構造の観察は、より関連性の高い機密性の高いデータを提供し、経験豊富な毒性影響についての拡張情報を提供します。具体的には、共焦点顕微鏡27の導入は、従来の広視野イメージング蛍光顕微鏡に比べて軸方向の解像度を向上させるとの生物学的構造の観察を可能にした。したがって、共焦点イメージングは、異なる分野の強力な調査ツールとなっている医学と科学研究。電子顕微鏡技術とは対照的に、走査型共焦点顕微鏡は、特定の蛍光マーカーの取り込みにより、細胞の別個の構成要素を視覚化する能力を提供する。これらの特定のトレーサーの大半は、臨床での使用だけでなく、実験室での調査研究を可能にする、28、水性環境中で安定で賢明に測定可能な、安価で非毒性である。また、従来の電子顕微鏡分析に必要な試料の乾燥および固定がタイムラプス共焦点イメージングのための必要がなく、したがって、時間依存性の獲得は、サンプルにも可能である。二次元イメージングと比較して、共焦点画像化の原理は、試料表面下の視覚化と異なるられた奥行き画像から三次元構造の再構築を可能にする。三次元タイムラプスCの使用の例は30、より正確でより詳細な構造29をもたらす。現在の映像研究である革新的な方法としてライブ/デッド蛍光標識や信号の定量化と組み合わせたレーザー走査顕微鏡(3D-CLSM)onfocal。この論文で提示された技術が評価されたセル構造を変えずに、生細胞の感受性の評価とタイムラプスイメージングを可能にするという利点を有する。いいえ準備手順は、共焦点解析の前に必要とされない。以前に、同一の染色は、培養海綿骨のコア31の生存率を評価するためではなく、以下の共焦点タイムラプスすることなく使用した。同様に、同じタイムラプス共焦点手順は/特定の細菌が生きデッド染色を使用して、グラム型32に応じて活性汚泥の細菌にエリスロマイシン時間殺傷活性を評価するために使用された。これらの方法は、最近適合さメタクリレートモノマー11に基づく歯科用複合材料の毒性を比較するために使用されてきた。
生体適合性材料の挙動は、医学的使用の前に評価されるべき最も前提条件パラメータです。国際規格は、ISO 7405 34医療機器のISO 10993 33、具体的には歯科材料をカバーしています。周囲の細胞への毒性作用の欠如は、このような材料の生体適合性評価において重要な規範です。 37 –細胞毒性試験は、歯科材料の生体適合性35の評価においてそのような重要性を持っている理由です。 ISO試験方法は、代謝活性または膜の完全性に基づくことができるが示唆された。選択されたエンドポイントは、時間と評価アッセイのコストを最小限にするために、試験物質によって誘発される副作用をランク付けするための特定の条件に従うべきである。調査(3D共焦点タイムラプスイメージング)の現在の方法は、ベース膜の完全性である。このエンドポイントを経由して細胞毒性の評価は、細胞の貴重なマーカーであると思われるbiocompa試験した材料とのtibility、それはISOがエンドポイントを承認したこともある。in vitro試験は、材料サンプルは、特定の細胞型にどのように影響するかを決定するために設計されています。比色MTTアッセイは、もともとインビトロでの細胞毒性及び細胞増殖を測定するための有用な方法としてモスマン(1983)により記載されている。 MTT試験は、ミトコンドリア活性を決定し、アクティブ細胞によるホルマザン結晶へのテトラゾリウム塩の変換に基づいている。これは生存率率38によって変換することができます。グプタと共同研究者は、MTT試験は、コンポジットレジンの細胞毒性を測定するために最も広く用いられている方法であることを報告した。コハク酸デヒドロゲナーゼおよびアルカリホスファターゼ反応はまた、同じ目的39のために使用されている。 MTTアッセイは、各測定時点で細胞を死滅させる必要がありので、運命の細胞を追跡することができない。より密接に現在の研究では染色された細胞の挙動をモニターするために、ジ生細胞の矩形観察は、短いプロトコル染色、自動画像分析、蛍光シグナルの定量化と組み合わせタイムラプスCLSM画像のおかげで行った。
歯科用複合材料は、口腔組織、特に歯肉および歯髄細胞に密着。 41 –線維芽細胞はこれらの修復複合材料40から放出されたコンポーネントのターゲットになります。さらに、いくつかの研究は、不死化細胞及び初代細胞は、生体材料と接触して異なる細胞応答を有し得ることを報告している。初代細胞は、生体材料42の効果を評価することがより適切であることが見出された。これは、現在の研究で試験歯科用コンポジットの細胞毒性評価のための細胞モデルとして初代ヒト歯肉線維芽細胞の使用を説明しています。 44 –歯科用複合材料から放出される物質の毒性の可能性は、広く43を検討されている。 tで評価するために彼は、2つの接触モデル細胞が実行することができ、材料の潜在的な細胞毒性。間接接触システムにおいて、標的細胞は、生物学的媒体からの溶出液と接触している間の直接接触モデル系で材料を直接標的細胞に配置される。臨床応用ではと修復処置のために、歯科用複合材料は、歯肉組織と間接的に接触するように配置されている。このため、現在の実験プロトコルは、(試験した複合抽出物の存在下で細胞)ヒト歯肉線維芽細胞との間接接触システムに焦点を当てた。以前ダールと共同研究者によって報告されるように、細胞毒性応答はに対する活性に基づいて、<(90%)、(30%、中程度(30-60%)、わずかに(60から90パーセント)または非細胞毒性)>重度としてランク付けしたコントロール45について得られた値。したがって、このランキングに、得られた結果( 表1)に照らしに従って、複合ELS超低収縮verはとしてランク付けすることができyはわずかに細胞毒性および全時間経過期間中、対照細胞と同等の挙動を示した。正確に同じ調査方法を使用して、この研究の結果は、最近公表された研究のものと比較してもよい。 ELS余分な低収縮複合材料は、直接修復11で同じ臨床応用のために使用される2つの以前に試験複合材料と比較して、優れた生体適合性を実証した。さらなる研究は、より一層完全な比較を確立するために必要である。
特定のエンドポイント評価のために承認するどの細胞毒性アッセイを決定するとき、それは利点と各アッセイの限界を理解することが重要です。共焦点イメージングの主な目的は、細胞や臓器の3-D構造を達成することである。技術は、試料の表面だけでなく、その表面下だけでなく明らかにすることができる。本明細書中に記載されるプロトコルは、センシとして3D CLSMタイムラプス共焦点イメージングの使用を強調歯科用コンポジットのin vitro生体適合性の挙動を評価するための電性法。しかし、この研究で遭遇制限を回避するために、防振ワークステーションは、より安定し、より長いタイムラプスイメージングを可能にするために使用することができる。卓上には、ラボでの振動が生じる可能性があること有害な影響から使用される共焦点システムを隔離することができます。また、口腔内で使用される材料は、理想的には歯肉組織に対して無害でなければならず、全身毒性を引き起こす可能性がない物質を含まないべきである。使用した方法と現在の研究から得られた結果に応じて、それは、試験した複合(ELS超低収縮)は、本実験条件において、細胞傷害性ではないと結論付けることができる。 CLSM法は敏感に生存細胞の初期速度を与えることができるように、他の可能性は、複数のエンドポイントを評価するために予見することができる。特に、最近報告されているように、複合モノマーはthrの細胞に影響を与えることウワーッ活性酸素種(ROS)46〜48、さらに調査があればシグナル伝達ネットワーク細胞毒性およびROS産生との間の相関を評価するために必要とされる。そしてタイムラプスCLSMイメージングを用いて細胞毒性率(ライブ/デッド染色) –将来のプロトコルは、同時にROS産生(染色H 2 O 2および/ またはO 2)を評価するように設計することができる。
The authors have nothing to disclose.
Saremco Dental Switzerland and Olympus Microsystems France Companies are gratefully acknowledged for their financial support. Saremco Dental is also acknowledged for the generous donation of the dental composites ELS extra low shrinkage. The authors also wish to express their appreciation to Dr Simon Banks from the department of Chemistry (University College London) for his assistance with English revision.
Olympus Fluoview FV10i | Olympus | Confocal microscope | |
O2/Co2 Incubator | Pnasonic | MCO 5M | Cell incubation |
Live/Dead® Kit | Invitrogen | MP 03224 | Stain |
ELS extra low shrinkage® | Saremco | Dental composite | |
DMEM medium | Sigma | D 6046 | Culture medium |
Trypsin | Sigma | T1426 | harvesting cells |
chamber slide system | PAA | 14220040X | Culture chamber |
penicillin/streptomycin | PAA | P11-010 | Cell culture |
Amphotericin B | PAA | P11-001 | Cell culture |
Foetal bovine serum | PAA | A11-101 | Cell culture |
Cell Counter | Merck Millipore | 00110230TP1 | Cell counting |