BioRoot™ RCS – ist ein Paradigmenwechsel bei der Wurzelkanalobturation möglich?

Die Einführung von hydraulischen Kalziumsilikat-Materialien zur Verwendung als Wurzelkanal-Sealer war die letzte Weiterentwicklung der ursprünglichen Formulierung des Mineraltrioxid-Aggregats (MTA). In der ersten Veröffentlichung wurde über die Verwendung von MTA als Wurzelkanal-Sealer in Verbindung mit Guttapercha berichtet (1). Die Verwendung von MTA als Sealer führte zur Bildung von mineralisiertem Gewebe und war somit die erste Studie, die sich mit dem Prozess der Biomineralisierung und den Gewebereaktionen auf MTA und dessen Kalziumfreisetzungsfähigkeit befasste (2). Die Verwendung von MTA als Sealer führte apikal zu einer höheren Leakage als bei Guttapercha-Obturationen (3).

Über den Wirkmechanismus von MTA und seine Hydratationsmechanismen wurde später berichtet (4-6), woraufhin die Entwicklung kommerzieller Wurzelkanal-Sealer folgte. Die ersten auf dem Markt befindlichen wurden 2008 von Egeo und Angelus entwickelt (7). Zur gleichen Zeit wurde auch ein Artikel über den von Dentsply entwickelten ProRoot Endo Sealer veröffentlicht (8), der jedoch erst vor kurzem auf den Markt kam. Die Auswahl der bisher klinisch verfügbaren Sealer ist in Tabelle 1 dargestellt. Zu diesen Sealern gehört der von Septodont entwickelte BioRoot™ RCS. In diesem Artikel werden die Zusammensetzung und die Eigenschaften dieses Sealers erörtert.

Zusammensetzung

BioRoot™ RCS ist, wie in Tabelle 1 dargestellt, die einfachste Formulierung. Sie ist wasserbasiert und der Übergang vom Zement zum Sealer hängt von der Zugabe eines wasserlöslichen Polymers ab, das den Materialfluss ermöglicht. Die erste Verwendung eines wasserlöslichen Polymers als Zusatz zu Portlandzement zur Verbesserung der Materialeigenschaften wurde 2005 veröffentlicht (9). Über die Verwendung eines wasserlöslichen Polymers zur Herstellung eines Wurzelkanal-Sealers wurde im Jahr 2009 berichtet (10). In dieser Untersuchung wurden die verschiedenen Polymerzusätze und ihre Auswirkungen auf die resultierenden Materialeigenschaften und Hydratationsmerkmale untersucht.

Der Zusatz eines wasserlöslichen Polymers zu MTA veränderte die Hydratationseigenschaften des Materials nicht und führte zu einem Material mit verbesserten Eigenschaften, welches sich für die Verwendung als endodontischer Sealer eignet (10). Außerdem wies der neuartige Sealer auf MTA-Basis eine angemessene Abbindezeit auf und war formstabil.

Er hatte das Potenzial, in der klinischen Praxis als Wurzelkanal-Sealer verwendet zu werden (11). BioRoot™ RCS wird in Pulver- und Flüssigform angeboten, wie in Abbildung 1 dargestellt. Das Pulver besteht aus Tricalciumsilicat als aktivem Zementmaterial und Zirkoniumoxid als Radiopharmakon (12). Die Flüssigkeit setzt sich aus Wasser, Calciumchlorid, Povidon und einem wasserlöslichen Polymer zusammen. Die Mikrostruktur und die Elementanalyse des Sealers sind in Abbildung 2 (A, C) dargestellt. Die Hydratation über einen Zeitraum von 28 Tagen mit der Bildung von Calciumhydroxid ist in Abbildung 3 dargestellt.

Die Elementanalyse wurde in einer anderen kürzlich durchgeführten Studie bestätigt (13). Wenn der Sealer in Lösung gebracht wird, laugt er im Vergleich zu anderen Sealern auf Tricalciumsilikatbasis, wie Endosequence BC Sealer und MTA Fillapex, hohe Mengen an Calciumionen aus (13).

Abb. 1: BioRoot™ RCS-Präsentation von Septodont, die die Verpackung mit dem Behälter und dem Schöpflöffel für die Pulver- und Flüssigfläschchen zeigt.

Abb. 2: Oberflächenmikrostruktur von BioRoot™ RCS mit den wichtigsten vorhandenen Phasen und Elementanalysen in vitro (A, C) und in Kontakt mit dem Dentin (B, D), die chemische Veränderungen einschließlich der Bildung von Phosphaten zeigen (Nachdruck mit Genehmigung von Xuereb et al. 2015).

Abb. 3: Die Hydratation von BioRoot™ RCS zeigt die kristallinen Phasen, die sich nach 1 und 28 Tagen nach dem Mischen gebildet haben, mittels Röntgendiffraktometrie.

Eigenschaften:

Abbindezeit

Die endgültige Aushärtezeit von BioRoot™ RCS betrug 324 (±1) Minuten und war damit kürzer als die von AH Plus (15). MTA Fillapex härtete im Vergleich zu anderen Wurzelkanalversiegelern auf Tricalciumsilikatbasis nicht aus (14, 15). Die Abbindezeit von BioRoot™ RCS wurde durch die Anwendung von Wärme bei der warmen vertikalen Verdichtungsobturationstechnik drastisch verkürzt (16). Der Kontakt mit einer feuchten Umgebung verlängerte die Abbindezeit erheblich (14). Der Hersteller empfiehlt daher die Verwendung von BioRoot™ RCS nur bei kalten Obturationstechniken, insbesondere bei Guttapercha in einer Einzelkegel-Obturationstechnik.

Löslichkeit

Es hat sich gezeigt, dass BioRoot™ RCS unmittelbar nach dem Eintauchen in Wasser weniger löslich ist als AH Plus und MTA Fillapex, aber seine Löslichkeit ist im Vergleich zu den Sealern auf Harzbasis mit der Zeit höher (15). Durch die Löslichkeit werden die biologischen Eigenschaften des Sealers verbessert. Das Eintauchen in phosphatgepufferte Kochsalzlösung verbesserte die Löslichkeit von BioRoot™ RCS langfristig, und nach 14 und 28 Tagen Eintauchen wurde ein Oberflächenpräzipitat beobachtet (15).

Fluss und Filmdicke

BioRoot™ RCS weist eine geringere Fließfähigkeit und eine höhere Schichtdicke (12) auf als die in den Empfehlungen der ISO 6976;2012 (17) festgelegten Grenzwerte. Die ISO-Empfehlungen sind im Gegensatz zu BioRoot™ RCS für inerte Versiegelungen gedacht. Die Fließfähigkeit und die Schichtdicke werden durch die Wärmeeinwirkung während der vertikalen Kompaktion beeinflusst (16). Der Hersteller empfiehlt daher die Verwendung von kalten Obturationstechniken.

Röntgenopazität

Die Röntgenopazität von BioRoot™ RCS liegt nachweislich über dem unteren Grenzwert der ISO-Norm 6876;2012 (17) und ist vergleichbar mit der von AH Plus und MTA Fillapex (15). Die Röntgenopazität lag bei etwa 9 mm Aluminiumdicke, was ähnlich wie bei Endosequence BC Sealer und höher als bei MTA Fillapex (14) ist.

Freisetzung von Kalziumionen

BioRoot™ RCS setzt nachweislich große Mengen an Kalzium in Lösung frei, was wesentlich höher ist als bei anderen vergleichbaren Sealern. Tatsächlich setzt es doppelt so viel Kalzium frei wie Endosequence BC Sealer und zehnmal so viel wie Kalziumionen, die von MTA Fillapex über die gleichen Zeiträume und unter den gleichen Bedingungen freigesetzt werden (14). Die Biomineralisierung und die Ablagerung von Phosphaten über dem Material bei Kontakt mit dem Dentin wurde nachgewiesen (14), wie in Abbildung 2 (B, D) dargestellt.

Biomineralisierung

Es wurde berichtet, dass der Kontakt von Materialien auf Tricalciumsilikatbasis mit Dentin und Gewebeflüssigkeiten zur Ablagerung von Phosphaten auf der Materialoberfläche führt. Dies ist für MTA ausführlich beschrieben worden (18-20). Die Wechselwirkung von Dentin und Biodentine™ ist ebenfalls gut dokumentiert. Eine chemische Bindung wird durch eine mineralische Infiltrationszone an der Grenzfläche zwischen Material und Zahn erreicht (21). Diese Eigenschaft ist für Sealer wichtig, da die Bindung des Sealers an das Dentin des Wurzelkanals zu einer geringeren Mikroleckage führt. Die mineralische Infiltrationszone wurde für BioRoot™ RCS mithilfe der konfokalen Mikroskopie untersucht (22). Die mineralische Infiltrationszone und die Sealer-Tags sorgen für die Adaption des Sealers und die Bindung an das Wurzelkanaldentin (Abbildung 4). Die Markierungen und die mineralreiche Zone waren im koronalen Bereich deutlicher zu erkennen als in der Wurzelmitte und apikal. Dies könnte auf die begrenzte Wirkung der EDTA-Spülung und die Entfernung der Schmierschicht weiter unten im Wurzelkanal zurückzuführen sein (23). Die Infiltration von Phosphor in BioRoot™ RCS, wenn dieser Sealer in Kontakt mit dem Dentin ist, wurde nicht nachgewiesen. Die Oberflächenphasenanalyse mittels Röntgendiffraktometrie im Streiflicht ergab keine Bildung von Kalziumphosphat im Material bei Kontakt mit Dentin. Dies wurde anhand eines In-vitro-in-vivo-Modells nachgewiesen, bei dem eine mit physiologischer Lösung gefüllte Niederdrucksäule verwendet wurde, um das Abbinden des Materials und die chemische Zusammensetzung bei der Verwendung zu beurteilen. Diese Tests sind zuverlässiger als In-vitro-Tests, bei denen große Flüssigkeitsvolumina verwendet werden, was keine klinisch relevante Situation darstellt (14). Um die Haftung des Sealers an der Wurzelkanalwand zu verbessern, wurde eine phosphatgepufferte Kochsalzlösung als Wurzelkanalaufbereitung vorgeschlagen (23). Dies würde zur Verfügbarkeit von Phosphationen führen und damit die Bindung an der Grenzfläche verbessern. Die Ablagerung von Kalziumphosphat wird mit der Erhöhung der Push-out-Haftfestigkeit von Wurzelkanalversiegelern auf Trikalziumsilikatbasis in Verbindung gebracht (24). Im Vergleich zu MTA Fillapex und AH Plus zeigte BioRoot™ RCS die größte antimikrobielle Aktivität. Die Wurzelkanal-Sealer wiesen eine höhere antimikrobielle Aktivität auf, wenn EDTA als abschließendes Spülmittel verwendet wurde. Leider zeigten die antimikrobiellen Eigenschaften von BioRoot™ RCS und anderen Sealern mit verwandter Chemie, einschließlich AH Plus, eine Verringerung der antimikrobiellen Eigenschaften, wenn phosphatgepufferte Kochsalzlösung als abschließendes Spülmittel während der Wurzelkanalbehandlung verwendet wurde (25).

Abb. 4: Konfokale mikroskopische Aufnahmen der BioRoot™ RCS-Grenzfläche zum Dentin auf verschiedenen Ebenen entlang des Wurzelkanals, die die mineralische Infiltrationszone und die Sealer-Tags in den Dentintubuli zeigen (Nachdruck mit Genehmigung von Viapiana et al. 2016).

Biokompatibilität

Elutionen aus BioRoot™ RCS und sogar die direkte Aussaat von Zellen über die Materialien zeigten ein hohes Maß an Zellproliferation. Die Migration von Stammzellen des parodontalen Ligaments war mit BioRoot™ RCS höher und die Zellen behielten ihren mesenchymalen Phänotyp bei (26).

Dies wurde durch eine andere Studie bestätigt, in der die Elutionen aus BioRoot™ RCS und anderen Sealern auf Tricalciumsilikatbasis zusammen mit AH Plus getestet wurden. Die 1-Tages-Elution des Materials zeigte keine zytotoxische Wirkung, während 48- und 72-Stunden-Extrakte eine leichte Zytotoxizität aufwiesen (27). Die 1-Tages-Elution von BioRoot™ RCS wurde auch in einer anderen Studie untersucht, und im Vergleich zu anderen Wurzelkanalversiegelern auf Harz- und Silikatbasis wurden keine DNA-Doppelstrangbrüche beobachtet (28). BioRoot™ RCS beeinträchtigte das Mineralisierungspotenzial der pulpalen A4-Stammzellen nicht. Es war nicht so zytotoxisch wie Pulp Canal Sealer, bei dem es sich um ein Material auf Zinkoxid-Eugenol-Basis handelt. Es rekrutierte die pulpalen Stammzellen nicht zur Differenzierung, sondern bewahrte ihre osteo-odontogenen intrinsischen Eigenschaften (29). BioRoot™ RCS zeigte auch weniger toxische Wirkungen auf parodontale Ligamentzellen als Pulp Canal Sealer und induzierte eine höhere Sekretion von angiogenen und osteogenen Wachstumsfaktoren als Pulp Canal Sealer (30).

Obturation mit BioRoot™ RCS

BioRoot™ RCS wurde durch das verwendete Spülprotokoll beeinflusst. Die Verwendung von EDTA als abschließendes Spülmittel führte zu einer Verringerung der Kalziumfreisetzungsfähigkeit um die Hälfte (31). Außerdem bildete sich im Kontakt mit Dentin keine Calciumphosphatphase, wenn EDTA als abschließendes Spülmittel verwendet wurde (31), wie Abbildung 5 zeigt, in der die kristallinen Phasen verglichen werden, die sich nach der Verwendung von Kochsalzlösung oder EDTA als abschließende Spüllösung vor der Obturation mit BioRoot™ RCS bildeten. Die Spülung mit EDTA zeigte die höchsten antimikrobiellen Eigenschaften für BioRoot™ RCS. Die antimikrobielle Aktivität von BioRoot™ RCS war signifikant höher als die von MTA Fillapex und AH Plus. BioRoot™ RCS zeigte die größte antimikrobielle Aktivität, die durch die Verwendung von EDTA-Spüllösung noch verstärkt wurde (25). Die Verwendung von phosphatreichen Spüllösungen ist bei BioRoot™ RCS und allen Sealern auf Tricalciumsilikatbasis kontraindiziert. Die Anwendung von Wärme während der warmen vertikalen Kompaktion beeinträchtigt den Fluss und die Filmdicke von BioRoot™ RCS. Daher wird dieser Sealer für die Verwendung mit Einzelkegeltechniken oder lateral kondensierter Guttapercha empfohlen (16). Die Wahl des Sealers sollte bei der Auswahl der Obturationstechnik berücksichtigt werden.

Der Hersteller empfiehlt die Verwendung der Einstifttechnik mit BioRoot™ RCS, da dieser Sealer antimikrobiell wirkt und somit potenziell alle im Wurzelkanalraum und in den Dentintubuli verbliebenen Mikroorganismen eliminiert. Seine hohe antimikrobielle Aktivität ist offensichtlich, und er ist unabhängig vom verwendeten Spülregime weiterhin wirksam (25). Die Revisionsfähigkeit von BioRoot™ RCS Sealer in Verbindung mit Guttapercha bei der Einzelkonus-Obturationstechnik war besser als bei AH Plus, da weniger Sealer-Reste und kürzere Revisionszeiten beobachtet wurden (32).

Abb. 5: Röntgenbeugungsdiagramm von BioRoot™ RCS nach Kontakt mit Dentin, das mit Kochsalzlösung oder EDTA gespült wurde. Es zeigt den Abbau von Kalziumphosphatablagerungen auf dem Material in Kontakt mit dem Dentin nach der Spülung mit EDTA, markiert mit einem schwarzen Pfeil (Nachdruck mit Genehmigung von Harik et al. 2016).

Schlussfolgerung

BioRoot™ RCS sollte in Verbindung mit einem festen GP-Stift in jeder Kaltobturationstechnik verwendet werden. Die Löslichkeit des Materials verbessert die Reaktion des Materials mit dem Ionenaustausch in der Umgebung und begünstigt so eine biologische Reaktion. BioRoot™ RCS ist in hohem Maße antimikrobiell und die Verwendung von EDTA verstärkt seine antimikrobielle Aktivität. Dieser Sealer wurde nicht entwickelt, um den klassischen Empfehlungen für eine hermetische Versiegelung zu entsprechen, da er darauf abzielt, im Wurzelkanal eine Umgebung zu schaffen, die die biologische Aktivität verstärkt und die antimikrobielle Aktivität aufrechterhält. Somit ist mit BioRoot™ RCS ein Paradigmenwechsel möglich.

Lebenslauf

Professor Josette Camilleri erwarb einen Bachelor of Dental Surgery und einen Master of Philosophy in Dental Surgery an der Universität von Malta. Ihre Promotion schloss sie unter der Leitung des verstorbenen Professors Tom Pitt Ford am Guy’s Hospital, King’s College London, ab.

Sie arbeitete am Department of Civil and Structural Engineering, Faculty for the Built Environment, University of Malta und am Department of Restorative Dentistry, Faculty of Dental Surgery, University of Malta. Derzeit ist sie leitende Wissenschaftlerin an der School of Dentistry der Universität Birmingham, Großbritannien. Ihre Forschungsinteressen umfassen endodontische Materialien wie Wurzelendfüllungen und Wurzelkanalversiegelungen, mit besonderem Interesse an Mineraltrioxid-Aggregaten, der Hydratation von Portlandzement und anderen zementartigen Materialien, die als Biomaterialien und auch in der Bauindustrie verwendet werden.

Josette hat über 100 Artikel in internationalen Fachzeitschriften mit Peer-Review veröffentlicht, und ihre Arbeit wurde über 4.000 Mal zitiert. Sie ist die Herausgeberin von “Mineral trioxide aggregate. From preparation to application”, das 2014 bei Springer Medizin erschienen ist. Sie ist mitwirkende Autorin der 7. Auflage von “Harty’s Endodontics in Clinical Practice” (Herausgeber: BS Chong) und “Glass ionomer cements in Dentistry” (Herausgeber: SK Sidhu). Sie ist internationale Dozentin, Gutachterin und Mitglied des wissenschaftlichen Beirats einer Reihe von internationalen Fachzeitschriften, darunter Journal of Endodontics, Scientific Reports, Dental Materials, Clinical Oral Investigation, Journal of Dentistry, Acta Odontologica Scandinavica und Acta Biomaterialia.