SitemapImpressumDatenschutzerklärungdeutschenglish
MHH Logo

Forschungsbericht 2002

 

Die zelluläre Verträglichkeit von Wurzelkanalfüllmaterialien

T. Schwarze, G. Leyhausen, W. Geurtsen

Zur Füllung von Wurzelkanälen steht heute eine große Anzahl unterschiedlicher Materialien zur Verfügung. Neben einem guten Abdichtungsvermögen muss ein Wurzelkanalfüllmaterial (WKFM) auch eine hohe Gewebeverträglichkeit aufweisen, weil über apikale Foramina, Seitenkanäle und Dentintubuli Kommunikationswege zwischen Wurzelkanalsystem und Parodontium bestehen, über die eine Wurzelkanalfüllung direkt oder über gelöste Bestandteile mit dem Organismus in Kontakt treten kann. Eine Wurzelkanalfüllung setzt sich heute in der Regel aus einem halbfesten Kernmaterial aus Guttapercha und einem im Wurzelkanal erhärtenden Zement zusammen. Während die zelluläre Verträglichkeit von Guttaperchastiften überwiegend als gut bewertet wird, konnten bei Wurzelkanalzementen in der Vergangenheit unterschiedlich ausgeprägte toxische Effekte nachgewiesen werden. Für die präklinische biologische Prüfung zahnärztlicher Materialien sind nach wie vor Implantationsversuche an Tieren vorgesehen (EN ISO 7405). Ein möglichst weitgehender Ersatz der In-vivo-Prüfverfahren durch Zellkulturuntersuchungen wäre aber wünschenswert. Als Voraussetzung für eine alternative Verwendung von Zellkulturen muss allerdings die Gleichwertigkeit der in vivo und in vitro erzielten Resultate gewährleistet sein. Dazu ist es notwendig, mit Zellkulturversuchen die klinische Situation möglichst realitätsnah zu simulieren. Für die vorliegende Zytotoxizitätsstudie wurde daher ein neues In-vitro-Modell entwickelt, in dem die Wurzeln frisch extrahierter menschlicher Front- und Eckzähne zunächst vollständig biomechanisch aufbereitet und anschließend mit unterschiedlichen Wurzelkanalfüllmaterialien durch zwei verschiedene Techniken gefüllt wurden. Die Zielsetzung dieser Studie war es, erstmalig einen umfassenden Überblick über das biologische Verhalten der zur Zeit wichtigsten Wurzelkanalzemente unter realitätsnahen In-vitro-Bedingungen zu gewinnen und die Materialien hinsichtlich ihrer zellulären Verträglichkeit miteinander zu vergleichen. Von besonderem Interesse war dabei, das toxische Potential von Wurzelkanalzementen während der kritischen Abbindephase zu überprüfen und anhand gefüllter Wurzelkanäle zu untersuchen, ob und inwieweit sich bereits beschriebene zytotoxische In-vitro-Effekte auch in einem realitätsnahen Wurzelkanalmodell nachweisen lassen sowie erstmalig die zelluläre Verträglichkeit der zur Zeit wichtigsten Wurzelkanalsealer über den klinisch relevanten Zeitraum von einem Jahr unter kontrollierten Laborbedingungen zu beobachten.

 

In Abhängigkeit von der Dauer der Aushärtungszeit konnte bei einigen Wurzelkanalzementen eine erhebliche toxische Wirkung auf 3T3- Zellen festgestellt werden. Basierend auf den beobachteten Mittelwerten hemmten die Eluate von Endomethasone N (Zinkoxid-Eugenol), Ketac-Endo-Aplicap (Glasionomerzement) und Universal N2 (Zinkoxid-Eugenol) die Stoffwechselaktivität der 3T3-Mausfibroblasten zu allen Zeitpunkten signifikant. Am stärksten ausgeprägt war der zytotoxische Effekt bei dem formaldehydhaltigen Sealer N2. Hier kam die Stoffwechselaktivität der Zellen in allen Gruppen fast vollständig zum Erliegen. Eine überwiegend gute zelluläre Verträglichkeit ergab sich hingegen für Guttapercha und für Apexit® (Kalziumhydroxid-Sealer). Hier konnte zu keinen Zeitpunkt eine Proliferationshemmung festgestellt werden. Die Eluate der AH Plus-Proben (Kunstharz-Sealer) bewirkten nur initial eine mäßige Hemmung der Wachstumsrate. Außer bei dem extrem toxischen Universal N2 und den Guttaperchastangen, die als halbfestes Füllmaterial keinem Abbindeprozess unterliegen, ließ sich bei den Proben mit zunehmender Dauer der Abbindezeit eine Reduktion der toxischen Wirkung erkennen. Die Zytotoxizitätsassays mit primären Gingivafibroblasten lieferten im Vergleich zu den 3T3-Zellen nahezu identische Ergebnisse.

 

Im Langzeitversuch am realitätsnahem In-vitro-Wurzelkanalmodell konnten im Verlauf des Beobachtungszeitraumes von insgesamt 52 Wochen den Wurzelkanalzementen unterschiedlich ausgeprägte zytotoxische Wirkungen auf die 3T3- Zellen und die Gingivafibroblasten festgestellt werden. Eine extrem starke Hemmung der Zellproliferation bewirkten die Eluate der mit Universal N2 gefüllten Wurzelkanäle während der ersten fünf Wochen bei beiden Zellgruppen. Für eine der drei N2-Proben konnte bei den 3T3-Zellen noch in der 22. Woche eine Proliferationshemmung von deutlich über 70% gemessen werden. Dieser starke zytotoxische Effekt war wesentlich schwächer bei den lateral kondensierten N2-Wurzelkanalfüllungen ausgeprägt. Hier konnte eine schwere Schädigung der 3T3-Zellen und der Gingivafibroblasten nur in der ersten Woche festgestellt werden. Die Eluate der mit Endomethasone N und Roeko-Seal gefüllten Wurzelkanäle zeigten nur gering ausgeprägte zytotoxische Effekte. Der hemmende Einfluss auf das Wachstum der 3T3-Zellen war gegenüber der Kontrollgruppe nur in der 3. (Endomethasone und Roeko-Seal) bzw. 10. Woche (Endomethasone) signifikant. Die Eluate der mit AH Plus, Apexit, Ketac-Endo sowie ausschließlich mit Guttapercha gefüllten Wurzeln bewirkten zu keinem Zeitpunkt eine signifikante Proliferationshemmung der 3T3-Zellen. Auch bei den Gingivafibroblasten wiesen die Eluate der übrigen Wurzelkanalfüllmaterialien insgesamt eine gute zelluläre Verträglichkeit auf. Bei beiden Zellgruppen bewirkte keines dieser Präparate eine signifikante Proliferationshemmung gegenüber der Kontrollgruppe. Angesichts der Vielzahl der Wurzelkanalzemente, die dem Zahnarzt heute zur Verfügung stehen, muss die Biokompatibilität mit ausschlaggebend sein bei der Entscheidung für oder gegen die Verwendung eines Sealers. In der vorliegenden Studie wurde erstmalig Sealer aus allen klinisch relevanten Materialklassen hinsichtlich ihrer initialen Toxizität während der Abbindephase und ihrer Langzeitbiokompatibilität in einem völlig neuen In-vitro-Wurzelkanalmodell untersucht. Aufgrund der gefundenen Ergebnisse konnte eine Einordnung der getesteten Materialien hinsichtlich ihrer zellulären Verträglichkeit vorgenommen werden. Apexit verfügte als einziger Sealer sowohl in der Aushärtungsphase als auch im Langzeitversuch über eine uneingeschränkt gute zelluläre Verträglichkeit. AH Plus wirkte im frisch angemischten Zustand leicht toxisch. Im Langzeitversuch zeigte der Sealer eine ausgezeichnete Biokompatibilität. Ketac-Endo wies während der Aushärtungsphase eine deutliche Toxizität auf. Im Verlauf der Langzeituntersuchung zeigte das Material eine gute zelluläre Verträglichkeit. Endomethasone N erwies sich in der Abbindephase als stark toxisch. In Langzeitversuch wirkte der Sealer mäßig bis schwach toxisch. N2 verursachte sowohl während der Abbindephase als auch im Langzeitversuch in beiden Zellgruppen schwerste toxische Effekte. Unter den getesteten Wurzelkanalzementen war N2 der Sealer mit der mit Abstand stärksten Toxizität. Roeko Seal konnte ausschließlich im Langzeitversuch getestet werden und zeigte dort eine gute zelluläre Verträglichkeit. Roeko-Guttaperchastifte wiesen in dieser Studie insgesamt eine gute Biokompatibilität auf. Aufgrund der Ergebnisse dieser Studie kann der überwiegende Anteil der getesteten Sealer zur Verwendung im Rahmen einer Wurzelkanalbehandlung empfohlen werden. Wegen der starken initialen Toxizität der getesteten Zinkoxid-Eugenol-Sealer sollten bei einer Wurzelkanalfüllung andere Materialien bevorzugt werden. Der toxische Effekt von Zinkoxid-Eugenol-Sealern kann durch die Anwendung von Kondensationstechniken deutlich reduziert werden. Von einer klinischen Verwendung des Zinkoxid-Eugenol-Sealers Universal N2 muss jedoch wegen der extrem hohen Toxizität dieses Materials abgeraten werden. Durch die Verwendung eines realitätsnahen In-vitro-Wurzelkanalmodells zur Überprüfung der Toxizität von Wurzelkanalsealern konnten in der vorliegenden Arbeit Resultate erzielt werden, die in deutlich höherem Maße mit den Ergebnissen von Tierexperimenten korrelieren, als das bei Studien mit konventionellem Versuchsaufbau der Fall war. Für zukünftige Untersuchungen zur zellulären Verträglichkeit von Wurzelkanalfüllmaterialien bietet sich das in dieser Studie vorgestellte In-vitro-Wurzelkanalmodell deshalb an.