Biological evaluation of a new hydraulic calcium silicate-based cement for pulpotomy in permanent teeth

Abstract

Introduction: Vital pulp therapy (VTP) is a conservative treatment that aims to preserve pulp viability and function, allowing the preservation of pulp defense mechanism and promoting complete root development. The prognosis of VPT depends on the properties of the pulp-capping material used and the pulp capacity to recover from injury. Aim: The propose of this study was to assess in vitro, the biocompatibility of BiodentineTM (BD; Septodont, Saint- Maur-des-Fossés, France) and of an experimental hydraulic calcium silicate-based cement (EC; Coltène-Whaledent, Altstätten, Switzerland). Moreover, an ex vivo entire tooth culture model was used to evaluate the initial human pulp-tissue reaction to the two different pulp-capping materials. Materials and Methods: Dental pulp cells (DPCs) collected from intact mature third molars, were directed cultured on the biomaterial discs, and indirected cultured for 24, 48 and 72h with different concentrations of BD and EC eluates. Cellular viability, migration and proliferation were analyzed in vitro by the Alamar Blue assay and a wound-healing test. The solubility test was also performed to observe the biologic behavior of the materials when in contact with solutions. Eleven impacted immature third molars were extracted to evaluate the materials’ interactions with the vital pulp using the ex vivo entire tooth culture model.Results: The viability of the cells in contact with different concentrations of BD and EC eluates showed significant differences compared to the control group (p<0.05, and p<0.01). BD demonstrated less impact on cell’s viability when compared to EC. The wound healing assay showed that both materials eluates allowed cell migration and proliferation with a complete closure of the scratch in 48h. Concerning solubility, the EC discs presented a significant weight increase (p<0.001), whereas BD showed a slight weight loss after eluate extraction. Histologic assessment of BD capped tooth for 7 days, demonstrated the presence of newly formed foci of mineralized tissue.Conclusion: Whitin the limitations of this study, the EC proved to be a promising hydraulic calcium silicate-based cement (hCSC). However, additional and complementary investigations are necessary to assess its biological impact on dental pulp tissue.

Introdução: A terapia pulpar (TPV) é um tratamento conservador que permite preservar a viabilidade e função pulpar, mantendo o mecanismo de defesa da polpa e a salvaguardando a conclusão da formação radicular. O prognóstico da TPV depende de propriedades inerentes ao material de proteção pulpar aplicado e da capacidade de resposta da polpa à lesão. Objetivo: Este estudo tem como objetivo avaliar in vitro, a biocompatibilidade do BiodentineTM (BD; Septodont, Saint- Maur-des-Fossés, France) e de um cimento experimental hidráulico à base de silicato de cálcio (CE; Coltène-Whaledent, Altstätten, Switzerland). Adicionalmente, foi utilizado um modelo de cultura ex vivo de dentes inteiros para avaliar a resposta do tecido pulpar aos materiais de proteção pulpar estudados.Materiais e Métodos: As células da polpa dentária (CPD) foram obtidas a partir de terceiros molares com ápex maturo, tendo sido colocadas em cultura direta com discos dos dois biomateriais, ou incubadas com eluatos de diferentes concentrações por 24, 48 ou 72h. A viabilidade, migração e proliferação celular foram analisadas in vitro através dos testes Alamar Blue e wound healing. Foi também efetuado o teste de solubilidade para avaliar o comportamento biológico dos materiais quando em contacto com as soluções. Adicionalmente, a interação dos dois biomateriais com a polpa dentária foi avaliada através do modelo de cultura ex vivo de dentes inteiros, para o qual foram utilizados onze terceiros molares inclusos com ápice imaturo.Resultados: Ambos os biomateriais apresentaram diferenças estatisticamente significativas na viabilidade celular quando comparados com o grupo controlo (p<0.05, e p<0.01). O BD demonstrou ter um menor impacto na biocompatibilidade quando comparado ao CE. Tanto o BD como o CE permitiram a migração e proliferação celular com encerramento completo da “ferida” após 48h. Tendo em conta a solubilidade, os discos de CE apresentaram um aumento significativo de peso (p<0.01), enquanto o BD apresentou uma pequena perda de peso após a remoção do eluato. A avaliação histológica do dente submetido a proteção pulpar direta com BD durante 7 dias, revelou a presença de um novo tecido mineralizado.Conclusão: Tendo em conta as limitações deste estudo, o CE demonstrou ser um biomaterial promissor. No entanto, são necessários mais estudos com maiores amostras e metodologias complementares, para avaliar o seu impacto nos tecidos da polpa dentária.