Effekte unterschiedlicher Kalziumkonzentrationen in wässrigen Lösungen auf demineralisierte bovine Zahnhartsubstanzen in vitro

Abstract

Problemstellung: Die Remineralisationslösung nach Buskes et al., die einen für den Menschen toxischen Puffer (HEPES = Hydroxyethylpiperazinethansulfonsäure) enthält, wird bei In-vitro-Remineralisationsstudien häufig verwendet. Als möglicher HEPES-Ersatz könnte ein Phosphatpuffer (KH2PO4/K2HPO4; 1:2) dienen, der im Rahmen einer In-vitro-Untersuchung bereits erfolgreich in einem Speichelersatzmittel (Saliva natura®-Lösungen) eingesetzt wurde. Zielsetzung: Das Ziel dieser Studie war, die Remineralisationseigenschaften von acht wässrigen Versuchslösungen (Lösung 1 bis 8) mit unterschiedlichen Kalziumkonzentrationen (Phosphatpuffer, pH 6,3) und einer modifizierten BUSKES-Lösung (pH 6,3, B2) auf Schmelz und Dentin zu untersuchen. Als Referenzlösung diente die originale BUSKES-Lösung (pH 7,0, B1). Material und Methoden: Aus 45 Rinderfrontzähnen wurden je 180 standardisierte Schmelz- und Dentinproben präpariert und in Kunstharz eingebettet. Ein Viertel der jeweiligen Probenoberfläche wurde mit Nagellack (Kontrolle Gesund) abgedeckt. Anschließend erfolgte eine Demineralisation der Proben (Schmelz: pH 4,95, 19 Tage; Dentin: pH 5,00, 6 Tage; 37 °C). Danach wurde ein Drittel des demineralisierten Bereiches jeder Probe mit Nagellack (Kontrolle Demineralisation) abgedeckt. Je 18 Proben wurden in den jeweiligen Versuchslösungen (1 bis 8, B1, B2) für zwei und fünf Wochen (37 °C) gelagert. Anschließend angefertigte Dünnschliffe wurden hinsichtlich der Mineralverluste (gesamte Läsion, äußerer und innerer Läsionsanteil) und Läsionstiefen (gesamte Läsion) ausgewertet (TMR). Ergebnisse: Nach beiden Lagerungszeiträumen der Proben in den Lösungen 3 bis 8 (enthielten Kalzium), B1 und B2 zeigten sich im Vergleich zu den Ausgangswerten signifikante Abnahmen des Mineralverlustes (p < 0,05; t-Test). Die Lösungen 6, 7, 8 und B1 führten bei beiden Probenarten zu den signifikant größten Abnahmen des Mineralverlustes (gesamte Läsion, äußerer und innerer Läsionsanteil) und der Läsionstiefen (gesamte Läsion; p < 0,05; ANOVA, Tukey Post-hoc-Test). Die Lösungen 6, 7, 8 und B1 waren in Bezug auf HAP, OKP und DKPD gesättigt bis übersättigt. Schlussfolgerungen: Die Versuchslösungen, die bezogen auf HAP und OKP übersättigt sowie hinsichtlich DKPD gesättigt bis übersättigt waren, erzielten bei beiden Zahnhartsubstanzen den größten Mineralgewinn. Der Phosphatpuffer hielt den pH-Wert bei 6,3 stabil.

Statement of problem: A remineralizing solution according to Buskes et al. (HEPES-buffered) has often serves as a positive control in remineralization studies. Due to the toxicity of HEPES, its utilization is limited to in vitro conditions. A phosphate-buffer (KH2PO4/K2HPO4; 1:2) might act as an alternative non-toxic buffer. Objectives: In this in vitro study the effects of eight aqueous solutions (solution 1 to 8) with various calcium concentrations (phosphate-buffer, pH 6.3) and a modified version of the BUSKES solu-tion (pH 6.3, B2) on remineralization of demineralized enamel and dentin were investi-gated. The BUSKES solution with pH 7.0 served as reference (B1). Materials and methods: 180 bovine enamel and dentin specimens were prepared before/after demin-eralization (37 °C; enamel: pH 4.95, 19 days; dentin: pH 5.00, 6 days). One quarter of each specimen’s surface was covered with nail varnish (control sound/demineralised). The specimens (n = 18) were exposed to ten different solutions (1 to 8, B1, B2). Mineral losses (whole lesion and surface area/inner part of the lesion) before and after storage (2 and 5 weeks; 37 °C) were evaluated from microradiographs. Results: After both pe- riods of storage dentin and enamel specimens immersed in aqueous solutions 3 to 8 (containing calcium), B1 and B2 showed a significantly decreased mineral loss com-pared to baseline (p < 0.05; t-test). The significantly highest mineral gain was observed with specimens stored in solutions 6, 7, 8 and B1 (complete lesion, surface area/inner part of the lesion; p < 0.05; ANOVA, Tukey post hoc test). Solutions 6, 7, 8 and B1 were saturated or supersaturated with respect to DCPD. Conclusions: DCPD seems to be a more appropriate predictor for remineralization compared to OCP and HA. The addition of phosphates as a buffer seems to be suitable to maintain a constant pH.