Novel electrospun nanofibers loaded different medicament approaches as drug delivery systems for regenerative endodontics
Özet
Generally, traumatic tooth injuries with incomplete apical development in addition to dental
caries are common causes of pulpal necrosis or infections. Recently, regenerative endodontic
therapy has changed the therapeutics of infected teeth to be a viable therapy option.
Disinfection of the root canal is an essential step of the most clinically regenerative
procedures. Mainly, it is accomplished with calcium hydroxide or antibiotic mixtures either
double antibiotics paste (Metronidazole and Ciprofloxacin) or triple antibiotics paste
(Metronidazole, Ciprofloxacin, and Minocycline), which have gained increased interest to
obtain maximum disinfection.
Regrettably, even though the antimicrobial capabilities of these medicaments are renowned,
recent findings showed negative effects of these forms such as cell toxicity, difficulties in
completely removing of the antibiotics from the root canal system, and tooth discoloration
associated with the use of high levels of antibiotics, which may lead to limit regenerative
outcomes. Drug release systems have been proven to control infections by the controlled
release of a wide variety of antibiotics.
In light of this, the ability of nano/microfibers to deliver intracanal, uniform, and controlled
amounts of drugs can lead to positive therapy impacts through achieving lower toxicity
effects associated with their paste forms and a bacteria-free environment conducive to tissue
regeneration.
In addition, these systems have a demonstrated significant clinical potential in order to
translate fibrous mats coated gutta-percha cones into clinics for regenerative endodontics via
their hand-ability, geometry, chemical, and physical prosperities. Here in this study, besides Ca(OH)2, Metronidazole, Ciprofloxacin, and Minocycline were
added to Poly(vinylpyrrolidone) polymer solution and spun into fibrous mats with separated,
double, and triple forms.
Fibers’ morphology, Fibers’ chemical characterization, physical and chemical
characterization of the dentin surface were evaluated by Scanning Electron Microscope and
Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy, Nano-SEM, and Fourier Transform Infrared
Spectroscopy, respectively. Characterization of the gutta-percha cones after the air
irradiation via plasma and after coating them with fiber mats was achieved by X-Ray
Photoelectron Spectroscopy and light microscope, respectively.
Scanning Electron Microscope and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy results
confirmed that electrospinning was able to produce antibiotic-containing fibers with
diameters ranged between nano- and microscales. Nano-SEM and Fourier Transform
Infrared Spectroscopy results presented that fibers mats achieved better affects on the
chemical and morphological structures of the dentin tubules. X-Ray Photoelectron
Spectroscopy results showed a better hydrophilic form of the gutta-percha surface in order
to obtain a better coating process.
Apikal gelişimi tamamlanmamış travmatik diş yaralanmaları; genellikle diş çürüklerine ek
olarak pulpa nekrozu veya enfeksiyonlara neden olur. Son zamanlarda geliştirilen rejeneratif
endodontik tedaviler, enfekte dişlerin tedavisinde terapötik ajanların uygulanmasını
mümkün kıldı. Kök kanalının dezenfeksiyonu ise klinik olarak geliştirilen rejeneratif
prosedürlerde karşılaşılan kritik noktalardan biridir. Performansı en yüksek dezenfeksiyonu
elde etmek için kullanılan yöntemler kalsiyum hidroksit kullanılması, antibiyotik karışımları
kullanılması ya da çift antibiyotikle hazırlanan macunların (Metronidazol ve Siprofloksasin)
veya üçlü antibiyotik macunu (Metronidazol, Siprofloksasin ve Minosiklin) kullanılması
şeklinde belirtilebilir. Her ne kadar bu ilaçların antimikrobiyal yetenekleri biliniyor olsa da
son bulgular göstermiştir ki hücre toksisitesi üzerinde, antibiyotiklerin kök kanal
sisteminden tamamen çıkarılmasında ve yüksek seviyede antibiyotik kullanılmasına bağlı
olarak dişte renk değişikliği gibi olumsuz etkilere sebep olmaktadır. Bu olumsuz etkilere
antibiyotiklerin rejeneratif yeteneklerini sınırlandırabilmektedir. İlaç salınım sistemlerinin
ise çeşitli antibiyotiklerin kontrollü salınımını sağlayabildiği için enfeksiyon tedavisinde
başarılı oldukları kanıtlanmıştır. Bu veriler ışığında nano/mikrofiberlerin ise kanal içi, tek
tip ve kontrollü miktarlarda ilaç verme yetenekleri ve macunsu formları sayesinde bakteri
içermeyen bir ortamda doku rejenerasyonuna yardımcı olabileceği çıkarımı yapılabilir. Buna
ek olarak bu sistemler el becerisi, geometrisi, kimyasal ve fiziksel zenginlikleri aracılığıyla,
gutta-perka konileri ile kaplanmış lifli matlar sayesinde rejeneratif endodonti kliniklerinde
kullanılmak üzere önemli bir klinik potansiyele sahiptir.Bu çalışmada; Poli(vinilpirolidon) polimer çözeltisine Ca(OH)2'nin yanı sıra Metronidazol,
Siprofloksasin ve Minosiklin ilave edilerek ayrılmış, ikili ve üçlü formlarda lifli matlar
hazırlanmıştır. Fiberlerin morfolojisi, Fiberler'in kimyasal karakterizasyonu, dentin
yüzeyinin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu, sırasıyla Taramalı Elektron Mikroskobu ve
Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi, Nano-SEM ve Fourier Dönüşümü Kızılötesi
Spektroskopi ile değerlendirilmiştir. Gutta-perka konilerinin karakterizasyonu ise, plazma
yoluyla hava ışınlamasından sonra ve fiber matlarla kaplandıktan sonra sırasıyla X-Ray
Fotoelektron Spektroskopisi ve ışık mikroskobu ile gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen
testlerde, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi
sonuçları, elektroeğirme'nin, nano- ve mikro-ölçekler arasında değişen çaplarda antibiyotik
içeren lifler üretebildiğini doğrulamıştır. Nano-SEM ve Fourier Dönüşümü Kızılötesi
Spektroskopi sonuçları, fiber matların dentin tübüllerinin kimyasal ve morfolojik yapıları
üzerinde daha iyi etkiler sağladığını göstermiştir. X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi
sonuçları ise Gutta-perka yüzeyinin daha iyi kaplama elde etmek için iyi bir hidrofilik forma
sahip olduğunu göstermiştir.