シリカでコーティングされたアルミナ粒子の物理化学的および生物学的特性

目的：さまざまな基質への歯科樹脂複合材料の接着を改善するために、トライブ化学的シリカコーティング（TSC）法が開発されました。この方法は、シリカ表面とアルミナコアを持つ粒子を使用して、空中粒子摩耗を利用します。TSCメソッドの影響は広範囲に研究されていますが、シリカ修飾アルミナ粒子の特性評価にはあまり注意が払われていません。細胞生物学におけるケイ酸イオンの役割のため、例えば骨芽細胞機能と骨鉱物化、シリカ修飾アルミナ粒子は、組織再生の足場の生体材料として潜在的に使用される可能性があります。したがって、シリカ修飾アルミナ粒子の詳細な物理化学的特性評価を実施しました。 方法：30 µMの平均粒子サイズのシリカ修飾アルミナ粒子（ロカテック、3 m-espe）を、相組成、分光特性、表面形態、溶解、および浸漬溶液のpHを変更する能力について研究しました。制御材料は、シリカ修飾なしのアルミナでした。球体芽球前MC3T3-E1細胞を使用して、粒子の存在下での細胞生存率を評価しました。細胞生存率は、さまざまな粒子量で培養の1、3、7、10日でテストされました。多変量ANOVAを統計分析に使用しました。 結果：少量のシリカ濃縮がアルミナ粒子の表面で検証され、シリカはアルミナ表面を均等に覆っていませんでした。溶解テストでは、粒子の存在下で浸漬溶液のpHに変化は観察されませんでした。粒子から細胞培養培地に溶解した少量のケイ酸塩イオンは、細胞をシリカ修飾または平凡なアルミナ粒子で培養したかどうかにかかわらず、前胚芽球細胞の生存率では大きな違いは観察されませんでした。 重要性：シリカ修飾アルミナ粒子の特性評価は、コントロールアルミナと比較して粒子表面構造の違いを示しました。TRISバッファーまたはSBF溶液中のシリカ層の溶解は、細胞培養培地の溶解から変化しました。細胞培養試験媒体では、溶解したSIの少量が観察されました。細胞生存率テストでは、コントロールアルミナとそのシリカ修飾カウンターパートの間に有意差は示されませんでした。

OBJECTIVES: A tribochemical silica-coating (TSC) method has been developed to improve the adhesion of dental resin composites to various substrates. The method utilizes airborne-particle abrasion using particles having a silica surface and an alumina core. The impact of the TSC method has been extensively studied but less attention has been paid to the characterization of the silica-modified alumina particles. Due to the role of silicate ions in cell biology, e.g. osteoblast function and bone mineralization, silica-modified alumina particles could also be potentially used as a biomaterial in scaffolds of tissue regeneration. Thus, we carried out detailed physicochemical characterization of the silica-modified alumina particles. METHODS: Silica-modified alumina particles (Rocatec, 3 M-ESPE) of an average particle size of 30 µm were studied for the phase composition, spectroscopic properties, surface morphology, dissolution, and the capability to modify the pH of an immersion solution. The control material was alumina without silica modification. Pre-osteoblastic MC3T3-E1 cells were used to assess cell viability in the presence of the particles. Cell viability was tested at 1, 3, 7 and 10 days of culture with various particle quantities. Multivariate ANOVA was used for statistical analyses. RESULTS: Minor quantities of silica enrichment was verified on the surface of alumina particles and the silica did not evenly cover the alumina surface. In the dissolution test, no change in the pH of the immersion solution was observed in the presence of the particles. Minor quantities of silicate ions were dissolved from the particles to the cell culture medium but no major differences were observed in the viability of pre-osteoblastic cells, whether the cells were cultured with silica-modified or plain alumina particles. SIGNIFICANCE: Characterization of silica-modified alumina particles demonstrated differences in the particle surface structure compared to control alumina. Dissolution of silica layer in Tris buffer or SBF solution varied from that of cell culture medium: minor quantities of dissolved Si were observed in cell culture test medium. The cell viability test did not shown significant differences between control alumina and its silica-modified counterpart.