Biokompatibilität und Zytotoxizität von 3D-gedruckten zahnärztlichen Werkstoffen

Netolitzky, Katharina (2023): Biokompatibilität und Zytotoxizität von 3D-gedruckten zahnärztlichen Werkstoffen. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Durch die Nutzung des dreidimensionalen Drucks in der Zahnmedizin, wurden die Methoden zur Herstellung zahnärztlicher Werkstücke erweitert und gleichzeitig eine Vielzahl neuer Materialien auf den Markt gebracht. Ziel der Studie war es, Materialien für den 3D Druck von provisorischen zahnärztlichen Versorgungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf gingivale Keratinozyten zu untersuchen. Dabei standen vor allem Einflüsse auf die Vitalität der Zellen, sowie auf die Produktion proinflammatorischer Zytokine im Zentrum. Untersucht wurden vier verschiedene 3D Druck Materialien auf Harzbasis (Nextdent C&B MFH, GC Temp PRINT, Freeprint Temp UV, Deltamed 3Delta Temp) im Vergleich mit einem subtraktiv (fräsend) zu bearbeitenden CAD/CAM Material und einem konventionellen Provisorienkunststoff. Die vorkultivierten Keratinozyten wurden durch Eluate in Kontakt mit den Materialien gebracht. Veränderungen der Zellvitalität wurden mittels XTT ermittelt, während die proinflammatorischen Zytokine IL6 und IL8 mit Hilfe eines ELISAs gemessen wurden. Dabei zeigten die gedruckten Materialproben im Vergleich zur Kontrolle und den CAD/CAM Proben im XTT-Test signifikant geringere Vitalitätswerte, sowie eine Hemmung der Expression der proinflammatorischen Interleukine 6 und 8. Die untersuchten 3D-Druck Materialien mit dem geringsten Füllkörperanteil, sowie dem Inhaltsstoff HEMA (MFH und Freeprint Temp UV) ließen, verglichen mit den anderen Materialien für die additive Fertigung durch 3D Druck, die geringsten Effekte auf die biologischen Zellfunktionen erkennen. Materialien mit höheren Anteilen an Füllkörpern zeigten demgegenüber eine raschere Reduktion der Zellvitalität und Expression von Interleukin 6 und 8, wobei das Material mit den meisten Füllkörpern die Zellfunktion am schnellsten beeinträchtigt. Somit scheint die Höhe des Füllkörperanteils, sowie die Monomerzusammensetzung maßgeblich an der Beeinflussung der Zellvitalität und Interleukinproduktion beteiligt zu sein. Ein geringer Füllkörperanteil in Kombination mit der Abwesenheit der beiden Monomere TEGDMA und UDMA scheint die geringste Beeinträchtigung der biologischen Funktionen auszulösen.

Abstract

The use of three-dimensional printing in dentistry has expanded the methods for producing dental workpieces and, at the same time, introduced a variety of new materials to the market. The aim of the study was to investigate materials for 3D printing of temporary dental restorations with regard to their effect on gingival keratinocytes. The main focus was on influences on the vitality of the cells and on the production of proinflammatory cytokines. Four different resin-based 3D printing materials (Nextdent C&B MFH, GC Temp PRINT, Freeprint Temp UV, Deltamed 3Delta Temp) were investigated in comparison with a subtractive CAD/CAM material and a conventional temporary resin. Pre-cultured keratinocytes were brought into contact with the materials by eluates. Changes in cell viability were determined by XTT, while proinflammatory cytokines IL6 and IL8 were measured by ELISA. Thereby, the printed material samples showed significantly lower vitality values, as well as inhibition of the expression of the proinflammatory interleukins 6 and 8, compared to the control and the CAD/CAM samples in the XTT assay. The investigated 3D printed materials with the lowest filler content, as well as the ingredient HEMA (MFH and Freeprint Temp UV) suggested the lowest effects on the biological cell functions, compared to the other materials for additive manufacturing by 3D printing. In contrast, materials with higher levels of filler showed a more rapid reduction in cell viability and expression of interleukin 6 and 8. The material with the highest filler content was affecting cell function the most rapidly. Thus, the level of filler content, as well as the monomer composition, appears to be significantly involved in affecting cell viability and interleukin production. A low filler content in combination with the absence of the two monomers TEGDMA and UDMA seems to trigger the least impairment of biological functions.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: 3D Druck, Werkstoffe, Keratinozyten, Komposite
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 22. November 2023
• 1. Bericht­erstatter:in: Folwaczny, Matthias