Evaluation of Microleakage by Gas Permeability and Marginal Adaptation of MTA and Biodentine™ Apical Plugs: In Vitro Study

Abstract

The endodontic treatment of teeth with incomplete development is always a complex task. Nowadays, biomaterials such as bioceramics offers promising clinical evidence that supports its use. However, the standardization of its use for apexification purpose still needs a deeper understanding of the materials’ behavior. The aim of this investigation was to evaluate the marginal adaptability and microleakage by gas permeability of MTA and Biodentine™ apical plugs in an in vitro model. Materials and methods: Twenty-four single rooted human teeth were selected according to previously stablished inclusion criteria. All samples were prepared obtaining standard cylindrical internal canals with a diameter of 1.3 mm. Root canals were gently rinsed using 5.25% sodium hypochlorite and EDTA 17%. The apical 3mm and remaining coronal dental structure were sectioned to obtain 10mm roots. Roots were randomly assigned to 3 different groups as follows: GROUP A: MTA (n=10), GROUP B: Biodentine™ (n=10) and Group C: Control (positive n=1, negative n=3). MTA and Biodentine™ were prepared according to manufacturer’s indications, and apical plugs of 4mm were passively placed in the correspondent teeth. All samples were stored in saline solution for 7 days at 37°C before evaluation. Samples were mounted in cylindrical sample-holders using epoxy resin. Microleakage was evaluated with an automatic permeability detector that calculates nitrogen diffusion between the material-root interphase. After microleakage evaluation, the samples were recovered and analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Microleakage results were analyzed using Chi-square and adaptation was evaluated with a descriptive analysis. Results: None of the evaluated materials completely avoided the nitrogen microleakage (positive leakage of 10% and 20% of samples for MTA and Biodentine™ respectively); with no statistical significant difference between groups (p=0.527). All apical plugs showed good adaptation under SEM, at 30x, 200x, 1000x and 2500x; with microscopical structures similar to previous reports. Conclusions: Both bioceramics behave similar when used as apical barriers to avoid permeability, with acceptable marginal adaptation. Further in vivo studies are needed to validate these results.

El tratamiento endodóntico de dientes con desarrollo incompleto es siempre una tarea compleja. Hoy en día, biomateriales como las biocerámicas ofrecen una evidencia clínica prometedora que apoya su uso. Sin embargo, la estandarización de su uso para fines de apexificación todavía necesita una comprensión más profunda del comportamiento de los materiales. El objetivo de esta investigación fue evaluar la adaptabilidad marginal y microfiltración por permeabilidad de gas de los tapones apicales de MTA y Biodentine™ en un modelo in vitro. Materiales y métodos: Veiticuatro dientes humanos uniradiculares fueron seleccionados meticulosamente según criterios de inclusión previamente establecidos. Todas las muestras fueron preparadas con canales cilíndricos internos estandarizados de 1,3 mm de diámetro. Los conductos radiculares fueron gentilmente lavados con hipoclorito de sodio al 5,25% y EDTA al 17%. La estructura dental apical de 3 mm y la coronal restante se seccionó para obtener raíces de 10 mm de longitud. Las raíces se asignaron aleatoriamente a 3 grupos diferentes de la siguiente manera: GRUPO A: MTA (n = 10), GRUPO B: Biodentine™ (n = 10) y Grupo C: Control (n = 1 positivo, n = 3 negativos). El MTA y Biodentine™ se prepararon de acuerdo con las indicaciones de los fabricantes, y se colocaron pasivamente los tapones apicales de 4 mm en los dientes correspondientes. Todas las muestras se almacenaron en solución salina durante 7 días a 37ºC antes de la evaluación. Las muestras se montaron en porta-muestras cilíndricos utilizando resina epóxica. La microfiltración se evaluó con un detector de permeabilidad automática que calcula la difusión de nitrógeno entre la interfase material-raíz. Después de la evaluación de microfiltración, las muestras fueron recuperadas y analizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados de microfiltración se analizaron utilizando una prueba estadística de Chi-cuadrado y la adaptación se evaluó con un análisis descriptivo. Resultados: Ninguno de los materiales evaluados evitó completamente la microfiltración de nitrógeno (fuga positiva de 10% y 20% de muestras para MTA y Biodentine™, respectivamente); sin diferencias estadísticamente significativas entre los grupos (p = 0,527). Todos los tapones apicales mostraron una buena adaptación bajo SEM, a 30x, 200x, 1000x y 2500x; con morfologías similares a las previamente reportadas. Conclusiones: ambas biocerámicas se comportan de forma similar cuando se usan como barreras apicales para evitar la permeabilidad de gas, con adaptación marginal aceptable. Se necesitan más estudios in vivo para validar estos resultados.