Cytotoxicity and Bioactivity of Calcium Silicate Cements Combined with Niobium Oxide in Different Cell Lines

ABSTRACT

Abstract The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity and bioactivity of calcium silicate-based cements combined with niobium oxide (Nb2O5) micro and nanoparticles, comparing the response in different cell lines. This evaluation used four cell lines two primary cultures (human dental pulp cells - hDPCs and human dental follicle cells - hDFCs) and two immortalized cultures (human osteoblast-like cells - Saos-2 and mouse periodontal ligament cells - mPDL). The tested materials were White Portland Cement (PC), mineral trioxide aggregate (MTA), white Portland cement combined with microparticles (PC/Nb2O5µ) or nanoparticles (PC/Nb2O5n) of niobium oxide (Nb2O5). Cytotoxicity was evaluated by the methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide (MTT) and trypan blue exclusion assays and bioactivity by alkaline phosphatase (ALP) enzyme activity. Results were analyzed by ANOVA and Tukey test (a=0.05). PC/Nb2O5n presented similar or higher cell viability than PC/Nb2O5µ in all cell lines. Moreover, the materials presented similar or higher cell viability than MTA. Saos-2 exhibited high ALP activity, highlighting PC/Nb2O5µ material at 7 days of exposure. In conclusion, calcium silicate cements combined with micro and nanoparticles of Nb2O5 presented cytocompatibility and bioactivity, demonstrating the potential of Nb2O5 as an alternative radiopacifier agent for these cements. The different cell lines had similar response to cytotoxicity evaluation of calcium silicate cements. However, bioactivity was more accurately detected in human osteoblast-like cell line, Saos-2.

RESUMO

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar a citotoxicidade e bioatividade de cimentos à base de silicato de cálcio associados com óxido de nióbio (Nb2O5) micro e nanoparticulados, e comparar a resposta em diferentes linhagens celulares. Foram utilizadas quatro linhagens celulares duas culturas primárias (células da polpa dentária humana - hDPCs e células do folículo dentário humano - hDFCs) e duas culturas imortalizadas (células osteoblásticas humanas - Saos-2 e células do ligamento periodontal de ratos - mPDL). Os materiais analisados foram Cimento Portland branco (PC); Agregado trióxido mineral (MTA); PC associado com micropartículas (PC/Nb2O5µ) ou nanopartículas (PC/Nb2O5n) de óxido de nióbio (Nb2O5). A citotoxicidade foi avaliada pelos ensaios de brometo de metil-tiazolil-difeniltetrazólio (MTT) e azul de tripan, e a bioatividade pela atividade da enzima fosfatase alcalina (ALP). Os resultados foram analisados por ANOVA e teste de Tukey (a=0,05). O grupo do PC/Nb2O5n apresentou viabilidade celular semelhante ou maior do que o grupo do PC/Nb2O5μ em todas as linhagens celulares. Além disso, ambos os grupos apresentaram viabilidade celular semelhante ou maior do que o MTA. Saos-2 apresentaram maior atividade de ALP, com destaque para o material PC/Nb2O5μ aos 7 dias de exposição. Concluiu-se que cimentos de silicato de cálcio associados com Nb2O5 micro ou nanoparticulado apresentaram citocompatibilidade e bioatividade, demonstrando potencial do Nb2O5 como agente radiopacificador alternativo para estes cimentos. As linhagens celulares estudadas apresentaram resposta semelhante na avaliação da citotoxicidade de cimentos de silicato de cálcio. No entanto, a bioatividade é melhor detectada na linhagem de células osteoblásticas humanas, Saos-2.