Study of antimicrobial activity of glass ionomer cement modified with metal nanoparticles
- Authors: Andreev A.A.1, Rumyantsev V.A.1, Frolov G.A.1, Leontieva A.V.1
-
Affiliations:
- Tver State Medical University
- Issue: Vol 14, No 2 (2025): Сова-2025. Материалы XIX Международной научно-практической конференции молодых ученых-медиков СОВА-2025
- Pages: 13-16
- Section: СОВА
- URL: https://new.vestnik-surgery.com/index.php/2415-7805/article/view/10876
Cite item
Full Text
Abstract
Introduction. Caries in the modern world ranks first among all dental-related pathologies. In some cases, caries is accompanied by complications even after treatment. The main complication after caries treatment is its recurrence, which forces dentists to prioritize the prevention of recurrent caries. The methods of such prevention include nanoimpregnation of existing filling materials in order to enhance and prolong their bactericidal effect. Glass Ionomer (polyalkenate) cements are currently the most commonly used in dental practice worldwide. However, it should be noted that polyalkenate cements do not have the ability to inhibit the growth of cariogenic microflora. There are few studies in the scientific literature on the antimicrobial activity of glass ionomer cements modified with metal and nonmetal nanoparticles in relation to the microbiota of plaque and saliva. The paucity of scientific studies on the nanoimpregnation of polyalkenate cements highlights the need for further study of this issue. The purpose of the work. Identification of antimicrobial properties of polyalkenate cement through its experimental impregnation with nanoparticles of vanadium oxide, aluminum oxide and magnetite, in relation to the mixed microbiota of saliva. Materials and methods of research. The finished fillings were applied immediately, the powdered components were first mixed with distilled water until a thick, homogeneous consistency was formed. The antimicrobial activity of the nanoimpregnated filling material was evaluated in relation to the mixed microbiota (saliva) in vitro. The results of the study. For 24 hours, at a temperature of 37 °C, previously prepared fillings (a month ago) and freshly mixed samples were exposed in the thermostat. As a result, experimental samples 1-5 showed no areas of delayed microbial growth. Sample 6 showed a growth retardation zone of 15 mm on a plate with mixed microbiota. It should be noted that sample 6 was applied in a semi-liquid state because it did not mix well. Conclusion. Glass ionomer cement impregnated with a colloidal aqueous solution of magnetite may exhibit bactericidal efficacy in order to prevent the recurrence of caries after careful instrumental and drug treatment of the carious cavity.
Keywords
Full Text
Введение. Кариес в современном мире занимает первое место среди всех патологий, связанных с зубами. В некоторых случаях кариес сопровождается осложнениями даже после лечения. Основным осложнением после лечения кариеса является его рецидив, что заставляет врачей-стоматологов ставить перед собой в качестве приоритетной задачу профилактики рецидивирующего кариеса. К числу методов такой профилактики относится наноимпрегнация уже существующих пломбировочных материалов с целью усиления и продления их бактерицидного действия [1, 2].
Стеклоиономерные (полиалкенатные) цементы в настоящее время наиболее часто применяют в стоматологической практике во всём мире. Однако, следует отметить, что полиалкенатные цементы не обладают способностью подавлять рост кариесогенной микрофлоры [1-3]. В научной литературе имеются немногочисленные исследования, посвящённые изучению противомикробной активности стеклоиономерных цементов, модифицированных наночастицами металлов и неметаллов, в отношении микробиоты зубного налёта и слюны [4].
Немногочисленность научных исследований по поводу наноимпрегнации полиалкенатных цементов подчёркивает необходимость дальнейшего изучения данного вопроса.
Цель работы. Выявление противомикробных свойств полиалкенатного цемента посредством его экспериментальной импрегнации наночастицами оксида ванадия (V2O5), оксида алюминия (Al2O3) и магнетита (Fe3O4), в отношении смешанной микробиоты слюны.
Материалы и методы исследования. Посредством электроэрозионного метода были получены коллоидные водные растворы оксидов металлов со стабилизатором. Стеклоиономерный цемент химического отверждения «Цемион» был насыщен коллоидными растворами во время замешивания. Из пломб, представленных в исследовании, часть была изготовлена месяцем ранее, а другие образцы были изготовлены непосредственно перед исследованием.
На основе принятой методики готовили взвесь бактерий 1,5×108 клеток/мл (0,5 по стандарту Мак-Фарланда), вносили в чашку Петри 0,1 мл, подсушивали и накладывали образцы материалов. Готовые пломбы наносили сразу, порошкообразные компоненты сначала смешивали с дистиллированной водой до образования густой однородной консистенции. Противомикробную активность наноимпрегнированного пломбировочного материала оценивали по отношению к смешанной микробиоте (слюна) in vitro.
Результаты исследования. В течение 24 часов при температуре 37°C в термостате происходила экспозиция ранее приготовленных пломб (месяц назад) и свежезамешанных образцов. В результате экспериментальные образцы 1-5 не показали зон задержек роста микроорганизмов. Образец 6 показал зону задержки роста 15 мм на чашке со смешанной микробиотой (рис. 1 и 2). Следует отметить, что образец 6 наносился в полужидком состоянии, поскольку плохо замешивался.
Рисунок 1 – Образцы ранее приготовленных стеклоиономерных пломб, импрегнированные:
1 – водным раствором оксида ванадия (V2O5);
2 – водным раствором V2O5 с размером наночастиц 10 нм;
3 – водным раствором V2O5 с размером наночастиц 5 нм.
Свежеприготовленные образцы стеклоиономерных пломб, импрегнированные:
4 – водным раствором V2O5 в жидком виде;
5 – водным раствором V2O5 в жидком виде;
6 – водным раствором Fe3O4 в жидком виде.
Рисунок 2 – Визуальная оценка образцов ранее приготовленных стеклоиономерных пломб и свежезамешанных образцов в отношении культуры смешанной микробиоты
Антимикробный эффект полиалкенатного цемента, импрегнированного наночастицами коллоидного водного раствора Fe3O4, объясняется следующими факторами:
1) магнитное притяжение наночастиц магнетита к микробиоте способствует максимальной концентрации стеклоиономерного цемента в бактериальном очаге, высвобождению ионов металла и дезинтеграции бактерий, что обуславливает максимальное внедрение цемента в микробную массу с последующим выделением фторидов, ингибирующих рост микроорганизмов;
2) за счёт повышения водородного показателя среды, происходящего на стадии загустевания цемента, наблюдается локальное ощелачивание микробных колоний, что так же способствует ингибированию роста микробиоты [5].
Заключение. 1. Образцы ранее приготовленных пломб из стеклоиономерного цемента 1-5 за время экспозиции 24 часа при температуре 37°C в термостате не показали зон задержек роста микроорганизмов.
2. Зона задержки роста 15 мм на чашке со смешанной микробиотой зафиксирована у образца 6 свежеприготовленного полиалкенатного цемента.
3. Стеклоиономерный цемент, импрегнированный коллоидным водным раствором магнетита (Fe3O4), может проявлять бактерицидную эффективность с целью профилактики рецидива кариеса после тщательной инструментальной и медикаментозной обработки кариозной полости.
About the authors
Alexey Alekseevich Andreev
Tver State Medical University
Email: aandreev01@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1012-9356
Russian Federation, 4 Sovetskaya street, 170100, Tver, Russian Federation
Vitaly Anatolyevich Rumyantsev
Tver State Medical University
Email: rumyancev_v@tvgmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-6045-3333
Russian Federation, 4 Sovetskaya street, 170100, Tver, Russian Federation
Georgii Aleksandrovich Frolov
Tver State Medical University
Email: georgifroloff@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1460-6030
Russian Federation, 4 Sovetskaya street, 170100, Tver, Russian Federation
Aureliya Valeryevna Leontieva
Tver State Medical University
Author for correspondence.
Email: aurika171900@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4641-9718
Russian Federation, 4 Sovetskaya street, 170100, Tver, Russian Federation
References
- Бессуднова А.Р., Румянцев В.А., Фролов Г.А., Блинова А.В., Битюков В.В. Экспериментальная оценка возможности профилактики рецидивирующего кариеса зубов методом гальванофоретической наноимпрегнации дентина. Аспирантский вестник Поволжья. 2023; 23(2):13-18. doi: 10.55531/2072-2354.2023.23.2.13-18.
- Fierascu R.C. Incorporation of Nanomaterials in Glass Ionomer Cements-Recent Developments and Future Perspectives: A Narrative Review. Nanomaterials (Basel). 2022; 12(21): 3827. doi: 10.3390/nano12213827.
- Saad Bin Qasim S., Bmuajdad A. The effect of mesoporous silica doped with silver nanoparticles on glass ionomer cements; physiochemical, mechanical and ion release analysis. BMC Oral Health. 2024; 24(1): 1269. doi: 10.1186/s12903-024-05056-1.
- Румянцев В. А., Фролов Г. А., Абдукодиров А. и др. Изучение бактерицидной активности стоматологических полиалкенатных цементов, модифицированных наночастицами металлов и их соединений. Тверской медицинский журнал. 2024; 5: 253-259.Rumyantceva V., et al. Biocide-conjugated magnetite nanoparticles as an advanced platform for biofilm treatment. Therapeutic delivery. 2019. Vol. 10, No. 4: 241-250.
Supplementary files
There are no supplementary files to display.
