Ytterbium oxide as radiopacifier of calcium silicate-based cements. physicochemical and biological properties

ABSTRACT

Abstract This study evaluated physicochemical properties, cytotoxicity and bioactivity of MTA Angelus (MTA), calcium silicate-based cement (CSC) and CSC with 30% Ytterbium oxide (CSC/Yb2O3). Setting time was evaluated using Gilmore needles. Compressive strength was evaluated in a mechanical machine. Radiopacity was evaluated using radiographs of materials and an aluminum scale. Solubility was evaluated after immersion in water. Cell viability was evaluated by means of MTT assay and neutral red staining, and the mineralization activity by using alkaline phosphatase activity and Alizarin Red staining. The data were submitted to ANOVA, Tukey and Bonferroni tests (5% significance). The bioactive potential was evaluated by scanning electron microscopy. The materials presented similar setting time. MTA showed the lowest compressive strength. MTA and CSC/Yb2O3 presented similar radiopacity. CSC/Yb2O3 showed low solubility. Saos-2 cell viability tests showed no cytotoxic effect, except to 11 dilution in NR assay which had lower cell viability when compared to the control. ALP at 1 and 7 days was similar to the control. MTA and CSC had greater ALP activity at 3 days when compared to control. All the materials present higher mineralized nodules when compared with the control. SEM analysis showed structures suggesting the presence of calcium phosphate on the surface of materials demonstrating bioactivity. Ytterbium oxide proved to be a properly radiopacifying agent for calcium silicate-based cement since it did not affected the physicochemical and biological properties besides preserving the bioactive potential of this material.

RESUMO

Resumo Este estudo avaliou as propriedades físico-químicas, citotoxicidade e bioatividade do MTA Angelus (MTA), cimento à base de silicato de cálcio (CSC) e CSC com 30% de óxido de itérbio (CSC/Yb2O3). O tempo de presa foi avaliado usando agulhas Gilmore. A resistência à compressão foi avaliada em uma máquina mecânica. A radiopacidade foi avaliada utilizando radiografias dos materiais e uma escala de alumínio. A solubilidade foi avaliada após imersão em água. A viabilidade celular foi avaliada por meio do ensaio MTT e coloração de vermelho neutro (NR), e a atividade de mineralização por meio da atividade da fosfatase alcalina e a coloração com Vermelho de Alizarina. Os dados foram submetidos aos testes ANOVA, Tukey e Bonferroni (5% de significância). O potencial bioativo foi avaliado por microscopia eletrônica de varredura. Os materiais apresentaram tempo de presa semelhante. O MTA mostrou menor resistência à compressão. MTA e CSC/Yb2O3 apresentaram radiopacidade semelhante. CSC/Yb2O3 apresentou menores valores de solubilidade. A viabilidade celular realizada pelos ensaios de MTT e NR não revelaram efeitos ctotóxicos em todas as diluições, exceto na diluição 11 no NR, o qual mostrou baixa viabilidade celular (p<0.05) em todos materiais testados quando comparado ao controle. A atividade de ALP em 1 e 7 dias foi similar ao controle (p>0.05). MTA e CSC tiveram significante aumento na atividade de ALP aos 3 dias quando comarados ao controle (p>0.05). Todos os materiais apresentaram grande produção de nódulos mineralizados quando comparados ao controle (P<0.05). A análise da SEM mostrou estruturas que sugerem a presença de depósitos de fosfato de cálcio na superfície dos materiais demonstrando bioatividade. O Yb2O3 mostrou ser um agente radiopacificador adequado em cimentos à base de silicato de cálcio uma vez que não afetou as propriedades físico-químicas e biológicas e ainda preservou o potencial bioativo desse material.