Synthesis, characterization, and evaluation of nano-hydroxyapatite based experimental calcium silicate cement as a root repair material / Síntesis, caracterización y evaluación de cemento experimental de silicato de calcio a base de nanohidroxiapatita como material de reparación radicular

ABSTRACT

Introduction: This study aimed to prepare a new root repair material including Portland cement, bismuth oxide, and nano-hydroxyapatite and analyze its physicochemical properties and its effects on the proliferation and differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs). Material and Methods: Bismuth oxide as a radiopaque component and nano-hydroxyapatite particles were added to white Portland cement at 20% and 5% weight ratio, respectively. Characterization of the prepared cement was done using conventional methods. To examine the bioactivity of this new material, atomic absorption spectroscopy (AAS) was used for the investigation of the rate of calcium ions dissolution in simulated body fluid media. The viability of hDPSCs was assessed by an MTT assay after 1, 3 and 7 days. The odontogenic potential of this substance was evaluated by measuring alkaline phosphatase activity and alizarin red S staining. Results: Based on the bioactivity results, the cement presented high bio-activity, corroborating sufficiently with the calcium release patterns. The cell viability was significantly increased in new root repair material containing hydroxyapatite nanoparticles after 3 and 7 days (p<0.05). Conclusion: Moreover, alkaline phosphatase activity increased over 7 days in all experimental groups. The new cement containing nano-hydroxyapatite particles could be a good root repair material.

RESUMEN

Objetivo: Este estudio tuvo como objetivo preparar un nuevo material de reparación de raíces que incluye cemento Portland, óxido de bismuto y nano-hidroxiapatita y analizar sus propiedades fisicoquímicas y sus efectos sobre la proliferación y diferenciación de células madre de pulpa dental humana. Material y Métodos: El óxido de bismuto como compo-nente radiopaco y las partículas de nano-hidroxiapatita se agregaron al cemento Portland blanco en una proporción en peso del 20 % y el 5 %, respectivamente. La caracterización del cemento preparado se realizó utilizando métodos con-vencionales. Para examinar la bioactividad de este nuevo material, se utilizó la espectroscopia de absorción atómica para investigar la velocidad de disolución de los iones de calcio en medio fluido corporal simulado. La viabilidad de las células madre de pulpa dental humana se evaluó mediante un ensayo MTT después de 1, 3 y 7 días. El potencial odontogénico de esta sustancia se evaluó midiendo la actividad de la fosfatasa alcalina y la tinción con rojo de alizarina S.Resultados: Con base en los resultados de bioactividad, el cemento presentó alta bioactividad, corroborando suficientemente con los patrones de liberación de calcio. La viabilidad celular aumentó significativamente en el nuevo material de reparación de raíces que contenía nanopartículas de hidroxiapatita después de 3 y 7 días (p<0,05). Conclusión: Además, la actividad de la fosfatasa alcalina aumentó durante 7 días en todos los grupos experimentales. El nuevo cemento que contiene partículas de nanohidroxiapatita podría ser un buen material de reparación radicular.