Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 116-130.

Aim: This study aimed to experimentally prepare an intracanal medicament gel based on grape seed extract (GSE) encapsulated in mesoporous silica nanoparticles (MSNs) with sustained release of GSE to ensure sustained antibacterial effect that can eradicate persistent bacteria (Enterococcus faecalis) throughout multiple-visit endodontic treatments without compromising dentin surface properties.
Methodology: MSNs powder was synthesized using surfactant-template method then characterized regarding its crystallography by X-ray diffraction, its particle size and shape by TEM, finally its surface area, pore size and pore volume were evaluated using Brunauer, Emmett and Teller (BET) method. Then GSE was loaded into the synthesized MSNs (GSE/MSNs at ratio 1/10). Cytotoxicity of GSE/MSNs powder was assessed using MTT assay.
The experimental gel of GSE/MSN was compared to GSE gel, calcium hydroxide-based intracanal medicament (Metapaste) as a positive control and carboxymethyl cellulose gel as negative control regarding sustained antibacterial effect by counting the number of colony forming units at 7 and 14 days (n=13/subgroup), their effect on dentin surface properties by (SEM-EDX analysis (3 specimens/group) and dentin microhardness (n=10/group) after 14 days. Ease of removal of the medicaments from the root canals was evaluated using stereomicroscope after 7 and 14 days. Statistical analysis was performed (p<0.05).
Results: Characterization of the synthesized MSNs confirmed its mesoporous silica structure in the nanoscale. GSE/MSN showed 100% cell viability at 100mg/mL. Antibacterial effect against E. faecalis at 7 days showed significant differences between the two groups of GSE and calcium hydroxide (p<0.001) with no significant difference between the encapsulated and non-encapsulated GSE. At 14 days, GSE/MSNs gel showed significantly higher antibacterial effect, followed by GSE gel, then calcium hydroxide (P<0.001). SEM showed narrowing of dentinal tubules after application of GSE intervention groups while calcium hydroxide caused deposition of a calcium rich layer on the surface with alteration in dentin chemical composition. Calcium hydroxide was the only group that caused significant reduction in microhardness values by 14.94%, while GSE/MSN gel and GSE gel showed non-significant reduction (1.93% and 2.26% respectively). GSE/MSN gel was easily removed from the root canal without any remnants, while GSE gel caused discoloration of the root canal space at 7 days and remnants after 14 days. Calcium hydroxide showed remnants after removal from the root canal after 7 and 14 days.
Conclusion: Encapsulation of GSE in MSNs showed sustained and higher antibacterial effect up to 14 days against E. faecalis compared to calcium hydroxide, no detrimental effect on dentin surface properties and could be easily removed from the root canals

هدف هذه الدراسة هو إعداد جل دوائي داخل القناة تجريبياً يعتمد على مستخلص بذور العنب (GSE) مغلف بجسيمات نانوية مسامية من السيليكا (MSNs) مع إطلاق مستمر لـ GSE لضمان تأثير مضاد للبكتيريا مستدام يمكنه القضاء على البكتيريا المستمرة (Enterococcus faecalis) طوال العلاجات اللبيّة متعددة الزيارات دون المساس بخصائص سطح العاج.
تم تصنيع جسيمات نانوية من السيليكا متوسطة المسام، ثم وصفها وتحميلها بـ GSE (GSE / MSNs)، ثم تمت مقارنة التأثير المضاد للبكتيريا المستمر للجل المحضر تجريبياً بناءً على GSE / MSNs ضد E.faecalis مع جل مستخلص بذور العنب غير المغلف، والدواء داخل القناة القائم على هيدروكسيد الكالسيوم (المعيار الايجابى) وجل كربوكسي ميثيل السليلوز (المعيار السلبي). علاوة على ذلك، تم تقييم تأثيرها على صلابة العاج الجذري وخصائص السطح باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وتحليل مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX). ثم تم إجراء تقييم للأدوية داخل القناة من حيث سهولة إزالتها للمجموعات الأربع المختبرة.
تم تصنيع جسيمات نانوية من السيليكا متوسطة المسام (MSNs) باستخدام طريقة قالب المادة الخافضة للتوتر السطحي باستخدام قالب بروميد سداسي سيتيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم (CTAB) وأورثوسيليكات رباعي الإيثيل (TEOS). تم إضفاء الوظائف على MSNs باستخدام مجموعات الأمينو (NH2) عن طريق المعالجة بـ 3-أمينوبروبيل ثلاثي إيثوكسي سيلان (APTES). ثم تم توصيف MSNs المصنعة فيما يتعلق بالتحليل البلوري باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وشكل الجسيمات وحجمها باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) وتم تقييم إجمالي مساحة سطحها وحجم المسام وحجمها من خلال تطبيق طريقة Brunauer و Emmett و Teller (BET).
تم تحميل مستخلص GSE في MSNs بنسبة ثابتة 10/1 من MSN/GSE. تم تقييم السمية الخلوية لمستخلص GSE/MSNs باستخدام اختبار MTT على الخلايا الليفية الجلدية البشرية. ثم تم تحديد الحد الأدنى لتركيز مثبط مستخلص GSE/MSNs في شكل جل ضد Enterococcus faecalis من أجل تطوير جل بتركيز مناسب. ثم تم إجراء ملف تعريف إطلاق مستخلص GSE من MSNs في شكل جل لضمان الإطلاق المستمر للمستخلص لمدة تصل إلى 14 يومًا.
تم تصنيع الجل التجريبي باستخدام كربوكسي ميثيل السليلوز كعامل تكثيف. وخضعت المجموعات المختبرة لاختبار مضاد للبكتيريا ضد E. faecalis وفحص سطح العاج بواسطة تحليل SEM-EDX واختبار صلابة عاج الجذر. كما تم تقييم سهولة إزالة الأدوية من قنوات الجذر. تم اختبار أربع مجموعات: (1) جل GES/MSNs، (2) جل GSE، (3) دواء داخل القناة قائم على هيدروكسيد الكالسيوم متوفر تجاريًا و(4) جل فارغ.
تم تقييم الفعالية المضادة للبكتيريا ضد E.faecalis باستخدام طريقة التخفيف التسلسلي في اليوم 7 و 14. تم إجراء التحضير الكيميائي والميكانيكي وتعقيم عينات الأسنان (ن = 13). ثم تم تلويث العينات بأجزاء من المعلق البكتيري لمدة 14 يومًا. تم تطبيق الأدوية داخل القناة وحضنها لفترات زمنية محددة (7 و 14 يومًا). تم استخدام نقاط ورقية معقمة لجمع البكتيريا من العينات. تمت زراعة التخفيفات التسلسلية في أجار الدم وتم حساب النسبة المئوية للانخفاض في عدد وحدات تكوين المستعمرات.
لتقييم تأثير الأدوية على خصائص سطح العاج، تم إجراء تحليل SEM-EDX على ثلاث عينات ممثلة من كل مجموعة قبل وبعد تطبيق الأدوية لمدة 14 يومًا. ثم تم إجراء اختبار صلابة العاج قبل وبعد نفس الفترة. تم استخدام عدد 10 عينات جذر لكل مجموعة لاختبار صلابة العاج.
لتقييم سهولة إزالة الأدوية من قنوات الجذر، تم إدخال الأدوية في القنوات وتركها لمدة فترتين (7 و 14 يومًا). بعد ذلك، تمت إزالة الأدوية عن طريق التقديم والري بالمحلول الملحي. ثم تم تقطيع عينات الجذر عموديًا وفحصها تحت المجهر المجسم.
أظهر توصيف MSNs المصنعة أنها تتمتع بالبنية والشكل والمساحة السطحية وحجم المسام التي تؤكد بنيتها المسامية المتوسطة في المقياس النانوي. أظهر اختبار السمية الخلوية لجل GSE / MSNs أنه عند التركيز المستخدم (10٪ وزن / حجم) ؛ تتمتع الجسيمات بتوافق حيوي مرتفع للغاية (قابلية للبقاء بنسبة 100٪). كان الحد الأدنى لتركيز GSE / MSN المثبط ضد E.faecalis 50 مجم / مل. أكد ملف إطلاق GSE من MSNs الإطلاق المستمر لـ GSE والذي وصل إلى ~ 75-80٪ بعد 21 يومًا.
أظهرت نتائج التأثير المضاد للبكتيريا في 7 أيام اختلافات احصائية بين مجموعتي التدخل (GSE المغلفة وغير المغلفة) وهيدروكسيد الكالسيوم (p <0.001) حيث أظهرت كلتا المجموعتين المحتويتين على GSE نسبة انخفاض أعلى بكثير في وحدات CFU. ومع ذلك، لم يكن هناك فرق كبير بين GSE المغلفة وغير المغلفة. في اليوم الرابع عشر، أظهرت GSE المغلفة (GSE / MSNs) نسبة انخفاض أعلى بكثير في وحدات CFU، تليها GSE غير المغلفة (جل GSE)، ثم هيدروكسيد الكالسيوم (P <0.001).
أظهرت نتائج اختبار سطح الأسنان المجهرية تضييق الأنابيب العاجية بعد تطبيق GSE بينما تسبب هيدروكسيد الكالسيوم في ترسب طبقة غنية بالكالسيوم على السطح مع تغيرات سلبية فى المحتوى الكيميائى لعاج السن بعد 14 يومًا. كما أظهرت نتائج اختبار صلادة عاج الأسنان المجهرية أن هيدروكسيد الكالسيوم هو المجموعة الوحيدة التي تسببت في انخفاض احصائى في قيم صلادة عاج الأسنان المجهرية.
أظهرت نتائج اختبار سهولة الإزالة أن جل GSE/MSNs تم إزالته بسهولة من القناة دون أي بقايا بعد 7 و14 يومًا، بينما أظهر جل GSE تلونا بنيًا في مساحة قناة الجذر بعد 7 أيام وبقايا بعد 14 يومًا. من ناحية أخرى، ترك دواء هيدروكسيد الكالسيوم داخل القناة بعض البقايا التي لا يمكن إزالتها عن طريق برد الأسنان والغسيل بالمحلول الملحي بعد 7 و14 يومًا.
ضمن حدود هذه الدراسة، يمكن أن نستنتج أن تغليف GSE في جسيمات السيليكا النانوية متوسطة المسام يوفر تأثيرًا مضادًا للبكتيريا مستدامًا، وأن GSE له تأثير مضاد للجراثيم أفضل ضد E. faecalis من هيدروكسيد الكالسيوم، كما أن GSE ليس له أي تأثير ضار على خصائص سطح عاج الأسنلن. علاوة على ذلك، يمكن إزالة GSE المغلفة بسهولة من قنوات الجذر مما يترك مساحة نظيفة لقناة الجذر.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.