Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2022.

Bibliography: pages 122-123..

The nano natural bioactive cements are considered promising in dentin-pulp complex healing as they combine the advantages of natural materials (the reasonable cost and abundant availability) with the benefits from the nano size (the enhanced reactivity due to the increased surface area) thus they achieve the best bioactive performance with dentin-pulp tissue. Eggshell is one of the most promising natural bioceramics proposed as a direct pulp capping material, bone substitute and tissue regeneration and remineralization matrix. This is attributed to its unique chemical composition and favorable alkaline pH that enhance its bioactivity as well as tissue compatibility.
Thus, the current study aimed at preparing and characterizing nano eggshell powder. This was followed by the nano eggshell-based slurry (NES) preparation and characterization to investigate their chemical and biological properties in vitro, as well as to assess the pulp hemorrhage, inflammation, fibrosis and calcific bridge formation in rabbit animal models in comparison to calcium hydroxide Ca(OH)2 cement.
The morphology and chemical composition of NE powders was observed using transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD), respectively. The TEM micrographs clearly showed that the prepared NE powder has a spherical like shape with an average of 20 nm. Whereas, the XRD pattern of the NE powder revealed the majority of the crystals formed were calcite (95%) and contained only a small phase of gypsum (5%). Furthermore, the chemical composition of NES was observed using XRD. The XRD pattern of the NES revealed same chemical structure as the prepared powder.
Ion release was investigated after one day, 7 days, 14 days and 28 days of incubation in deionized water (DIW) as quantified using an Inductive Coupled Argon Plasma Mass Spectrometry using (ICAP/MS). Data of the ion release test showed a significantly higher mean value of calcium ion release in the NES group, compared to Ca(OH)2, only at the 28 days time point. No significant difference was recorded on the other time points. Significantly higher release of phosphorus, copper, boron, aluminum, magnesium and strontium was recorded in the NES group, at all time points, compared to the Ca(OH)2 group. The Ca(OH)2 did not show any silicon or fluoride release. This difference between the two groups could be explained by the unique composition and morphology of NES resulting in a higher dissolution rate and ion release profile.
Data from the pH test showed a significantly higher value that was recorded in the Ca(OH)2 group, in comparison to NES on day one, day seven, day 14 and day 28 incubation in deionized water (DIW) using a pH meter (HANNA instruments). This could be explained by the reaction of the atmospheric CO2 gas with water forming carbonic acid which decreases the pH.
The in vitro apatite-forming ability was employed to assess the bioactivity of the prepared NES and Ca(OH)2 discs, by examining hydroxyapatite (HAp) formation on the surface when immersed in simulated body fluid (SBF). Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the surface morphology of the incubated discs and the formed HAp if any, elemental composition was analyzed using Energy Dispersive X-ray (EDX). SEM micrographs coupled with EDX analysis showed rapid bioactive properties with extensive HAp crystals formation on the surface of NES at day seven, which could be attributed to the higher dissolution rate and ion release due to the unique composition, and morphology as well as the strong negative charge of nano eggshell particles. On the contrary, for Ca(OH)2 cement, a lack of bioactivity was observed on day seven, which could be explained by the low solubility in water and SBF solution.
The present study was conducted to compare NES and Ca(OH)2 as a direct pulp capping materials to evaluate hemorrhage, pulp inflammation, fibrosis and calcific bridge formation. The pulps of mandibular incisors in the rabbits were intentionally exposed via tungsten round bur size one. A total of 36 adult male New Zealand rabbits (total of 72 pulp exposures, 2 pulp exposures /rabbit) with a mean weight of 2.5 kg were used in the study. The rabbits were randomly divided into 9 groups (4 rabbits/group); 3 negative control groups: one group for each time point (7, 14 and 28 days); 3 Ca(OH)2 groups (comparator II groups): one group for each time point (7, 14 and 28 days) and 3 NES groups (test groups): one group for each time point (7,14 and 28 days).
Specimens from each experiment were fixed in 10wt.% neutral buffered formaldehyde solution for 48 hours and then were washed with water, soaked in 10% EDTA for decalcification, processed and embedded in paraffin then stained with hematoxylin and eosin. The obtained sections were subjected to histological analysis using optical microscope and the following findings were observed:
Seven days after pulp procedure:
The defect area of the control group was filled with granulation tissue condensed with fibrous tissues. Areas of hemorrhage were seen in the defect and the pulp cavity. However, the defect areas of this group did not show any calcific activity or new calcific tissue formation.

تعتبر المعاجين النانوية الطبيعية النشطة حيوياً واعدة في مجمع علاج عجينة الأسنان ، حيث تجمع بين مزايا المواد الطبيعية
الرخيصة ويسهل الحصول عليها بالإضافة إلى حجم الجزيئات النانوية التي تعزز من تفاعل المادة عن طريق زيادة مساحة سطحها
، لتحقيق أفضل أداء بيولوجي نشط حيويًا باستخدام أنسجة عجينة الأسنان. قشر البيض هو واحد من المواد الحيوية الطبيعية الواعدة
التي تم اقتراحها كغطاء مباشر للعصب وبديل للعظام وتجديد الأنسجة ومصفوفات إعادة التمعدن. يُعزى ذلك إلى تركيبته الكيميائية
الفريدة ودرجة الحموضة شبه القلوية التي تعزز نشاطها الحيوي وكذلك توافق الأنسجة.
وهكذا هدفت الدراسة الحالية إلى تحضير وتوصيف مسحوق قشر البيض النانوى. يتبع ذلك تحضير وتوصيف معجون قشر
البيض النانوى للتحقيق في خواصها الكيميائية والبيولوجية والفيزيائية في المختبر ، وكذلك لتقييم التهاب العصب والتليف وتشكيل
الجسر الكلسي في نماذج حيوانات الأرانب مقارنة ب اسمنت هيدركسيد الكالسيوم.
و تم ملاحظة التركيب والتركيب الكيميائي لحبيبات قشر البيض النانوية باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ TEM) ( وجهاز
حيود الأشعة السينية XRD) (، على التوالي. أظهرت الصور المجهرية TEM بوضوح أن مسحوق قشر البيض النانوي المحضر
له شكل كروي بمتوسط حجم أقل من 20 نانومتر. بينما أظهر نمط XRD لحبيبات قشر البيض النانوي أن غالبية البلورات المتكونة
كانت كالسيت ) 95 ٪( واحتوت على مرحلة صغيرة فقط من الجبس ) 5٪(. كما أظهر نمط XRD الخاص بمعجون قشر البيض
النانوي المحضر نفس التركيب الكيميائي للمسحوق قشر البيض النانوى.
كما تم فحص إطلاق الأيونات في اليوم الأول واليوم السابع واليوم 14 واليوم 28 للحضانة في الماء منزوع الأيونات (DI)
كما تم تحديده باستخدام مقياس طيف كتلة البلازما المقترن الاستقرائي باستخدام (ICP / MS) . سجلت أعلى قيمة متوسطة للكالسيوم
في المعجون النانوي مع عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنة بمجموعة أسمنت هيدركسيد الكالسيوم ومع ذلك ، في مجموعات
اليوم 14 ، تبين أن هناك قيمة أعلى بكثير تم تسجيلها في معجون قشر البيض النانوى للفسفور والنحاس والبورون والألمنيوم
والمغنيسيوم والسترونشيوم والفلوريد. فى جميع الاوقات. بينما سجلت أعلى قيمة متوسطة للكالسيوم في مجموعة أسمنت هيدركسيد
الكالسيوم ، مع عدم وجود فرق معنوي إحصائيًا مقارنة بمجموعة المعجون النانوي. بينما في مجموعة اليوم 28 سجلت أعلى قيمة
متوسطة للكالسيوم في معجون قشر البيض النانوى ، مع عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنة بمجموعة أسمنت هيدركسيد
الكالسيوم يمكن تفسير ذلك من خلال التركيب والتشكل الفريد لمعجون قشر البيض النانوى مما يؤدي إلى معدل ذوبان أعلى وملف
تعريف إطلاق الأيونات.
كما أظهرت البيانات المأخوذة من اختبار الأس الهيدروجيني قيمة أعلى بشكل ملحوظ تم تسجيلها في مجموعة هيدروكسيد
الكالسيوم ، مقارنةً بمعجون قشر البيض النانوي في اليوم الأول واليوم السابع واليوم 14 واليوم 28 الحضانة في الماء منزوع
الأيونات (DI) باستخدام مقياس الأس الهيدروجين ) جهاز HANNA (. تم تفسير ذلك من خلال تحرير غاز ثاني أكسيد الكربون
في الماء مما أدى إلى خفض درجة الحموضة القلوية للكالسيت.
تم استخدام القدرة على تكوين الأباتيت في المختبر لتقييم النشاط الحيوي لمعجون قشر البيض النانوي المحضر وأقراص
أسمنت هيدركسيد الكالسيوم ، عن طريق فحص تكوين هيدروكسيباتيت (HAp) على السطح عند غمره في سائل الجسم المحاكى
(SBF) . تم استخدام الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) لمراقبة مورفولوجيا سطح الكريات المحتضنة و HAp المتشكل إن
وجد ، تم تحليل التركيب الأولي باستخدام جهاز الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) أظهرت الصور المجهرية SEM المقترنة

بتحليل EDX خصائص نشطة بيولوجيًا سريعة مع تكوين بلورات HAp واسعة النطاق من معجون قشر البيض النانوي في اليوم
السابع ، والذي يمكن أن يعزى إلى معدل الذوبان العالي وملف تعريف إطلاق الأيونات بسبب التركيب الفريد والتشكل بالإضافة إلى
الشحنة السلبية القوية ل معجون نانو قشر البيض وذلك على عكس أسمنت هيدركسيد الكالسيوم ، لوحظ نقص في علامات النشاط
الحيوي في اليوم السابع ، وهو ما يمكن تفسيره بقابلية ذوبانه المنخفضة في الماء ومحلول SBF .
كما أجريت الدراسة الحالية لمقارنة معجون قشر البيض النانوي و أسمنت هيدركسيد الكالسيوم كمواد تغطية مباشرة للعصب
لتقييم التهاب العصب والتليف وتشكيل الجسر الكلسي. تم عمل فتحات فى القواطع الفكية في الأرانب عمدًا عبر حجم دائري من
التنجستن مقاس واحد حتى تعريض أنسجة العصب مباشرة. تم استخدام ما مجموعه 36 من ذكور الأرانب النيوزيلندية البالغة
)إجمالي 72 فتحات للعصب ، 2 فتحات للعصب / أرنب( بمتوسط وزن 2.5 كجم في الدراسة. تم تقسيم الأرانب بشكل عشوائي إلى
9 مجموعات ) 4 أرانب / مجموعة(. حيث انه كان هناك 3 مجموعات سلبية بمعدل مجموعة واحدة لكل فترة زمنية سبعة و 14 و
28 يومًا ، 3 مجموعات للمقارنة مع أسمنت هيدركسيد الكالسيوم بمعدل مجموعة واحدة لكل فترة زمنية سبعة و 14 و 28 يومًا
و 3 مجموعات اخرى للمقارنة مع معجون قشر البيض بحجم النانو )مجموعات الأختبار ( بمعدل مجموعة واحدة لكل فترة زمنية
سبعة، 14 و 28 يومًا.
كما انه تم تثبيت العينات من كل تجربة في محلول فورمالديهايد محايد بنسبة 10 وزن ٪ لمدة 48 ساعة ثم تم غسلها بالماء ،
ونقعها في 10 ٪ EDTA لإزالة الكلس ، ومعالجتها ودمجها في البارافين ثم معالجتها بالهيماتوكسيلين ويوزين. الشرائح التي تم
الحصول عليها خضعت للتحليل النسيجي بالمجهر الضوئى.
وقد كشفت الدراسة الحالية أن:
نتائج الفحص النسيجى:
أظهرت مجموعة السبعة أيام من التعرض المباشر لعلاج العصب ما يلي:
أمتلائت منطقة الخلل في المجموعة الضابطة بنسيج حبيبي مكثف بالأنسجة الليفية. كما شوهدت مناطق النزف في الخلل
وتجويف العصب. ومع ذلك ، فإن مناطق الخلل في هذه المجموعة لم تظهر أي نشاط كلسي أو تكوين أنسجة كلسية جديدة.
أمتلائت منطقة الخلل في مجموعة أسمنت هيدركسيد الكالسيوم بالأنسجة الحبيبية ، مع وجود بقايا من عاج الأسنان القديم.
كما شوهد نسيج ليفي مع تكلس منتشر وتكوين نسيج متكلس حول النسيج الحبيبي.
أمتلأت منطقة الخلل في المعجون النانوي بقشر البيض بالأنسجة الحبيبية. كما شوهدت مناطق النزف في تجويف العصب
وكذلك في الخلل. علاوة على ذلك ، لوحظت بقايا من معجون نانو قشر البيض مرتبطة بالأنسجة الحبيبية. كما شوهد نسيج ليفي
جديد مع تكلس منتشر وأنسجة متكلسة. كما تم الكشف عن بقايا عاج الأسنان القديمة.
أظهرت المجموعة بعد 14 يومًا من التعرض المباشر لعلاج العصب ما يلي:
تمتلئ منطقة الخلل في المجموعة الضابطة بالأنسجة الحبيبية وكذلك الخلايا الغضروفية. يعتبر وجود الخلايا الغضروفية
علامة على تكوين الأنسجة الغضروفية المتكلسة. بالإضافة إلى ذلك ، كانت الأنسجة الليفية المتكلسة والأنسجة المتكلسة موجودة.
امتلأت منطقة الخلل فى مجموعة أسمنت هيدركسيد الكالسيوم ببقايا من الأسمنت. بالإضافة إلى ذلك ، كما امتلأء الجزء
السفلي من منطقة الخلل بالنسيج الحبيبي. كانت بقايا العاج موجودة فوق النسيج الحبيبي والأنسجة الليفية المتكلسة.__

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.