Desenvolvimento e avaliação das propriedades de um novo cimento a base de hexametafosfato de sódio - Morais, Leonardo Antônio de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
O presente estudo avaliou as propriedades físico-químicas, antimicrobiana (Subprojeto 1-S1), citológica (Subprojeto 2-S2), potencial osteogênico e capacidade de biomineralização (Subprojeto 3-S3) de um cimento a base de hexametafosfato de sódio (NaHMP). Em S1, o cimento experimental (CE) contendo 5% de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), 5% de clínquer, 20% de óxido de zircônio IV (ZrO2) e 70% de NaHMP e manipulado com carboximetilcelulose de sódio (CMC) à 1,5% foi caracterizado através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS), espectrômetro de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e avaliação do pH. Para avaliação da atividade antimicrobiana foi realizado o teste de formação de halo de inibição para os microrganismos de Streptococcus mutans (ATCC 25175), Lactobacillus casei (ATCC 393), Actinomyces israelli (ATCC 12102), Candida albicans (ATCC 10231) e Enterococcus faecalis (ATCC 29212) e avaliação da citotoxicidade em cultura de células tronco-mesenquimais do tecido adiposo (ADSCs). A caracterização do CE apresentou granulações homogêneas com presença de O, P, Na e Ca. O CE apresentou redução do pH no primeiro dia avaliado e manteve o pH acima de 7 para todos os dias avaliados. No ensaio de difusão em ágar o grupo NaHMP apresentou maior atividade antimicrobiana para todos os microrganismos testados. O CE apresentou atividade antimicrobiana superior ao controle para A. israelli e semelhante para C. albicans e S. mutans. Após 1 dia de cultura de ADSCs o grupo controle (CT-Células) apresentou citotoxicidade semelhante ao CE, não havendo diferença estatística entre eles (p<0,05). No S2, foi desenvolvido hidrogéis com os componentes do CE e avaliado a citotoxicidade e o potencial remineralizador em ADSCs. Foram confeccionados hidrogéis a base de CMC e caracterizados por MEV. Os grupos foram hidrogéis de CE, NaHMP, Ca(OH)2 e discos de poliestirenos sem tratamento (controle, CT-PS). Para avaliação citológica, foram realizados testes de citotoxicidade, viabilidade celular, adesão e proliferação celular e quantificação do cálcio. Após 1 dia de cultura de ADSCs, todos os grupos avaliados apresentaram citotoxicidade menor do que o grupo CT-Citotoxidade. O CE apresentou citotoxicidade semelhante ao CT-PS. A viabilidade celular do CE foi semelhante ao grupo controle, após 7 dias. Todos os grupos avaliados apresentaram adesão e a proliferação celular após 4 e 7 dias de cultivo. Na quantificação de cálcio, o Ca(OH)2 se mostrou com menores valores quando comparado ao CE. No S3, foi avaliado a resposta inflamatória, a deposição mineral e imunomarcação de osteocalcina (OCN) do CE, Ca(OH) 2 e agregado de trióxido mineral (MTA). Tubos de polietileno contendo CE, NaHMP, MTA e Ca(OH)2, bem como tubos vazios (controle), foram implantados no tecido conjuntivo dorsal de rato Wistar (n=8/tempo) e avaliados após 7 e 30 dias. Após cada período, os tubos com tecido circundante foram removidos e processados histologicamente usando hematoxilina-eosina (H&E), Picrosirius red (PSR), Von Kossa (VK) e imuno-histoquímica para osteocalcina (OCN). Para coloração de H&E, não houve diferença estatística entre os grupos em nenhum dos períodos de análise (p<0,05). A cápsula fibrosa foi espessa para todos os grupos avaliados em 7 dias. Em 30 dias, todos os grupos possuíam uma cápsula fibrosa fina. O PSR evidenciou que no período de 7 dias o grupo Ca(OH)2 apresentou menor quantidade de fibras colágenas imaturas quando comparados aos grupos NaHMP e CE (p<0,05). Em 30 dias, o grupo MTA obteve o maior valor de fibras imaturas em relação aos demais grupos. Todos os grupos coraram para VK e luz polarizada nos tecidos adjacentes aos materiais, independente do tempo avaliado (p<0,05), exceto o controle. Com relação a OCN do CE para MTA, Ca(OH)2 e NaHMP não apresentaram diferença estatística, independente do período avaliado (p<0,05). Conclui-se que o CE apresentou atividade antimicrobiana, baixa citotoxicidade para células tronco-mesenquimais do tecido adiposo, com potencial osteogênico e capacidade de biomineralização, sendo um material promissor para a remineralizarão do tecido dentário.

The present study evaluated the physicochemical properties, antimicrobial activity (Subproject 1-S1), cytological properties (Subproject 2-S2), osteogenic potential, and biomineralization capacity (Subproject 3-S3) of a cement based on sodium hexametaphosphate (NaHMP). In S1, the experimental cement (EC) containing 5% calcium hydroxide (Ca(OH)2), 5% clinker, 20% zirconium oxide IV (ZrO2), and 70% NaHMP, manipulated with 1.5% sodium carboxymethyl cellulose (CMC), was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and pH evaluation. For antimicrobial activity, an inhibition zone test was conducted with microorganisms such as Streptococcus mutans (ATCC 25175), Lactobacillus casei (ATCC 393), Actinomyces israelli (ATCC 12102), Candida albicans (ATCC 10231), and Enterococcus faecalis (ATCC 29212), along with cytotoxicity evaluation in adipose-derived stem cell cultures (ADSCs). The characterization of EC showed homogeneous granules with the presence of O, P, Na, and Ca. The EC showed a reduction in pH on the first day evaluated and maintained a pH above 7 for all evaluated days. In the agar diffusion test, the NaHMP group exhibited the highest antimicrobial activity against all tested microorganisms. The EC showed superior antimicrobial activity compared to the control group for A. israelli and similar results for C. albicans and S. mutans. After 1 day of ADSC culture, the control group (CT-Cells) showed cytotoxicity similar to EC, with no statistical difference between them (p<0.05). In S2, hydrogels with the components of EC were developed and evaluated for cytotoxicity and remineralizing potential in ADSCs. Hydrogels based on CMC were fabricated and characterized by SEM. The groups included EC hydrogels, NaHMP, Ca(OH)2, and untreated polystyrene disks (control, CT-PS). For cytological evaluation, tests for cytotoxicity, cell viability, adhesion, and proliferation, as well as calcium quantification, were performed. After 1 day of ADSC culture, all evaluated groups showed lower cytotoxicity than the CT-Cytotoxicity group. EC showed cytotoxicity similar to CT-PS. The cell viability of EC was similar to the control group after 7 days. All evaluated groups showed cell adhesion and proliferation after 4 and 7 days of culture. In calcium quantification, Ca(OH)2 showed lower values when compared to EC. In S3, the inflammatory response, mineral deposition, and osteocalcin (OCN) immunolabeling of EC, Ca(OH)2, and mineral trioxide aggregate (MTA) were evaluated. Polyethylene tubes containing EC, NaHMP, MTA, Ca(OH)2, and empty tubes (control) were implanted in the dorsal connective tissue of Wistar rats (n=8/time) and evaluated after 7 and 30 days. After each period, the tubes with surrounding tissue were removed and processed histologically using Hematoxylin and Eosin (H&E), Picrosirius Red (PSR), Von Kossa (VK), and immunohistochemistry for osteocalcin (OCN). For H&E staining, there was no statistical difference between the groups at any of the analysis periods (p<0.05). The fibrous capsule was thick for all evaluated groups at 7 days. At 30 days, all groups had a thin fibrous capsule. PSR staining revealed that at 7 days, the Ca(OH)2 group exhibited fewer immature collagen fibers compared to the NaHMP and EC groups (p<0.05). At 30 days, the MTA group had the highest amount of immature fibers compared to the other groups. All groups stained positively for VK and polarized light in tissues adjacent to the materials, regardless of the evaluated time (p<0.05), except for the control group. Regarding OCN, there was no statistical difference between EC, MTA, Ca(OH)2, and NaHMP, regardless of the evaluated period (p<0.05). In conclusion, EC showed antimicrobial activity, low cytotoxicity for adipose-derived mesenchymal stem cells, osteogenic potential, and biomineralization capacity, making it a promising material for dental tissue remineralization.
Development and evaluation of the properties of a new cement based on sodium hexametaphosphate
Keywords: Fosfatos; Hidróxido de cálcio; Citotoxicidade; Materiais biomedicos; Capeamento da polpa dentária; Phosphates