Titanyum dioksit nanotüplerin, düşük viskosite bulk fill akışkan kompozit rezinlerin su emilimi ve suda çözünürlük özelliklerine etkisi

Abstract

Bu in-vitro çalışmanın amacı, dört farklı akışkan bulk-fill kompozit ve bir adet akışkan kompozit rezine %1 oranında titanyum dioksit (TiO2) nanotüp ilavesinin, bu kompozit rezinlerin su emilimi ve suda çözünürlük değerleri üzerine etkisinin incelenmesidir.Bu çalışmada; 13 nm çapında ve anataz formunda TiO2 tozu kullanıldı. TiO2 tozundan TiO2 nanotüpler, hidrotermal yöntem ile sentezlendi. Sentezlenen TiO2 nanotüplerin fonksiyonlaştırılması amacıyla metakrilik asit kullanıldı. TiO2 nanotüplerin karakterizasyonları; Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS), X-Işını Kırınım Difraktometresi (XRD) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ile gerçekleştirildi. Çalışmada restoratif materyal olarak; bir adet akışkan kompozit rezin (Filtek Ultimate Flowable, 3M) ve dört farklı akışkan bulk-fill kompozit rezin (Filtek Bulk Fill Flowable, 3M; Surefil SDR Flowable, Dentsply; Venus Bulk Fill Flowable, Heraeus Kulzer; X-tra Base Flow, Voco) kullanıldı. Kompozit rezinlerin su emilimi ve suda çözünürlük değerlerinin incelenmesi amacı ile 8 mm çapında ve 2 mm kalınlıkta disk şeklinde örnekler hazırlandı. Her bir kompozit rezin grubundan 30 adet hazırlanan örnekler 2 alt gruba ayrıldı. Her bir alt gruptaki 15 adet örneğe eklenecek ağırlıkça %1 oranında fonksiyonlaştırılmış TiO2 nanotüpler, spatülasyon yöntemi ile kompozit rezinlere ilave edildi. TiO2 nanotüp ilavesi öncesi ve sonrası her bir kompozit rezinin yüzey morfolojisi SEM ile değerlendirildi. TiO2 nanotüp ilavesiz ve ilaveli toplam 150 adet kompozit rezin diskin, 1., 7., 14. ve 21.günlerdeki su emilimi ve suda çözünürlük testleri, ISO 4049:2009 standartları baz alınarak tamamlandı. İstatistiksel değerlendirme amacıyla Friedman Test, Kruskal-Wallis H Testi ve Mann-Whitney U Testi kullanıldı (p <0.05).Fonksiyonlaştırılmış TiO2 nanotüplerin SEM analizi sonucunda; uzun silindir şekilli, belirgin ağ şeklinde, 41,09-72,49 nm çaplı tübüler yapılar gözlendi. FTIR analizi ile metakrilik asidin TiO2 nanotüplere başarılı bir şekilde bağlandığı tespit edildi. Fonksiyonlaştırılmış TiO2 nanotüplerin kompozit rezinlere ilavesi sonrası, kompozit rezinlerin SEM analizi sonucunda, TiO2 nanotüp içeren kompozit rezinler arasında yüzey özellikleri açısından belirgin bir farklılık tespit edilmedi ve bir araya gelme eğilimi olan nanopartiküllerde kümeleşmeler gözlenmedi. TiO2 nanotüp ilavesiz akışkan kompozit ve akışkan bulk-fill kompozit rezinlerin kendi içlerinde zamana bağlı su emilimi değerlerinde matematiksel bir azalma gözlense de sadece Filtek Ultimate Flowable akışkan kompozit ve SDR akışkan bulk-fill kompozit rezinin kendi içlerindeki su emilimi değerleri arasında fark gözlendi (p <0.05). Bununla birlikte TiO2 nanotüp ilaveli akışkan kompozit ve akışkan bulk-fill kompozit rezinlerin kendi içlerinde zamana bağlı su emilimi değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık gözlenmedi (p >0.05). TiO2 nanotüp ilavesiz tüm kompozit rezinlerin her bir güne ait su emilimi değerleri birbiri ile karşılaştırıldığında kompozit rezinlerin su emilimi değerleri arasında fark gözlenmedi (p >0.05). TiO2 nanotüp ilaveli tüm kompozit rezinlerin her bir güne ait su emilimi değerleri birbiri ile karşılaştırıldığında ise, su emilimi değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık, 7. ve 21. günlerde gözlendi ve Venus akışkan bulk-fill kompozit rezininin istatistiksel olarak en yüksek su emilimi değeri gösterdiği belirlendi (p <0.05). TiO2 nanotüp ilavesiz ve ilaveli tüm kompozit rezinlerin her bir güne ait su emilimi değerleri hem kendi içinde hem de birbirleri ile karşılaştırıldığında; TiO2 nanotüp ilaveli Venus akışkan bulk-fill kompozit rezin haricindeki tüm kompozit rezinler, TiO2 nanotüp ilavesiz Venus akışkan bulk-fill kompozit rezin haricindeki tüm kompozit rezinlere göre 1., 7., 14. ve 21.günlerde istatistiksel olarak anlamlı derecede düşük su emilimi değeri gösterdi (p <0.05). Çalışmada kullanılan TiO2 nanotüp ilavesiz akışkan kompozit ve akışkan bulk-fill kompozit rezinlerin suda çözünürlük değerlerinin zamana bağlı değişimlerinde, matematiksel bir artış gözlenmese de istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlendi (p <0.05). Bununla birlikte TiO2 nanotüp ilaveli akışkan kompozit ve akışkan bulk-fill kompozit rezinlerin zamana bağlı suda çözünürlük değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık sadece SDR ve Venus akışkan bulk-fill kompozit rezinlerinde gözlendi (p >0.05). TiO2 nanotüp ilavesiz tüm kompozit rezinlerin her bir güne ait suda çözünürlük değerleri birbiri ile karşılaştırıldığında, X-tra Base akışkan bulk-fill kompozit rezini, Filtek Ultimate Flow akışkan kompozit rezinine göre 7.,14. ve 21.günlerde istatistiksel olarak anlamlı derecede daha düşük suda çözünürlük değeri gösterdi (p <0.05). TiO2 nanotüp ilaveli tüm kompozit rezinlerin her bir güne ait suda çözünürlük değerleri birbiri ile karşılaştırıldığında, suda çözünürlük değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık, 7., 14. ve 21. günlerde gözlendi ve Venus akışkan bulk-fill kompozit rezininin, istatistiksel olarak en yüksek suda çözünürlük değeri gösterdiği tespit edildi (p <0.05). TiO2 nanotüp ilavesiz ve ilaveli tüm kompozit rezinlerin her bir güne ait suda çözünürlük değerleri, hem kendi içinde hem de birbirleri ile karşılaştırıldığında; TiO2 nanotüp ilaveli Filtek Ultimate Flowable, Filtek Bulk Fill Flowable ve SDR Flowable kompozit rezinler, TiO2 nanotüp ilavesiz Filtek Ultimate Flowable, Filtek Bulk Fill Flowable ve SDR Flowable kompozit rezinlerine göre istatistiksel olarak anlamlı derecede düşük suda çözünürlük değeri gösterdi (p <0.05).Bu çalışmanın sınırları içerisinde, TiO2 nanotüplerin akışkan kompozit ve akışkan bulk-fill kompozit rezinlere ilave edilmesinin; tüm kompozit rezinlerin su emilimi ve suda çözünürlük değerlerini azalttığı sonucuna varılabilir. Anahtar Kelimeler: Titanyum dioksit, nanotüp, akışkan kompozit, emilim, çözünürlük, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi

The aim of this in-vitro study is to investigate the effects of 1% titanium dioxide (TiO2) nanotube addition on the water sorption and water solubility values of four different flowable bulk-fill composites and one flowable composite resin. In this study; TiO2 powder in 13 nm diameter and in anatase form was used. TiO2 nanotubes from TiO2 powder were synthesized by hydrothermal method. Methacrylic acid was used to functionalize the synthesized TiO2 nanotubes. Characterization of TiO2 nanotubes; was performed by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Distribution Spectrometer (EDS), X-Ray Diffraction Diffractometer (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). A flowable composite resin (Filtek Ultimate Flowable, 3M) and four different flowable bulk-fill composite resins (Filtek Bulk Fill Flowable, 3M; Surefil SDR Flowable, Dentsply; Venus Bulk Fill Flowable, Heraeus Kulzer; X-tra Base Flow, Voco) were used in study. Disc shaped specimens, 8 mm in diameter and 2 mm in thickness, were prepared to evaluate the water sorption and water solubility values of composite resins. Thirty samples from each composite resin group were divided into 2 subgroups. 1% functionalized TiO2 nanotubes to be included to the 15 samples in each subgroup were added to the composite resins by the spatulation method. Surface morphology of each composite resin was evaluated by SEM before and after the addition of TiO2 nanotubes. Water sorption and water solubility tests of 150 composite resin discs with and without TiO2 nanotubes, on the 1st, 7th, 14th and 21st days were completed based on ISO 4049: 2009 standards. Friedman Test, Kruskal-Wallis H Test and Mann-Whitney U Test were used for statistical evaluation (p <0.05).As a result of SEM analysis of functionalized TiO2 nanotubes; long cylindrical tubular structures with a diameter of 41.09-72.49 nm were observed. FTIR analysis showed that methacrylic acid was successfully bound to TiO2 nanotubes. After the addition of functionalized TiO2 nanotubes to composite resins, SEM analysis of the composite resins showed no significant differences in the surface properties of the TiO2 nanotube added composite resins and no clustering of the nanoparticles with a tendency to come together was observed. Although a mathematical decrease was observed in the time-dependent water-sorption values of TiO2 nanotube-free flowable and flowable bulk-fill composite resins, a difference was determined only in the water-sorption values of Filtek Ultimate Flowable composite and the SDR flowable bulk-fill composite resin within themselves (p <0.05). However, no statistically significant difference was observed between the time-dependent water sorption values of TiO2 nanotube added flowable composite and flowable bulk-fill composite resins (p >0.05). When water sorption values of all TiO2 nanotube free composite resins for each day were compared with each other, there was no difference between the water sorption values of composite resins (p> 0.05). When water sorption values of all TiO2 nanotube added composite resins for each day were compared with each other the statistically significant difference between water sorption values was observed on the 7th and 21st days and Venus flowable bulk-fill composite resin showed statistically the highest water sorption value (p <0.05). When the water sorption values of all TiO2 nanotube free and TiO2 nanotube added composite resins, for each day comparedwith each other and within themselves; all composite resins except TiO2 nanotube added Venus flowable bulk-fill composite resin showed statistically significant lower water sorption values on the 1st, 7th, 14th and 21st days than all composite resins except the TiO2 nanotube-free Venus flowable bulk-fill composite resin (p <0.05). Although no mathematical increase in the time-dependent changes of the water solubility values of the TiO2 nanotube free flowable composite and flowable bulk-fill composite resins used in the study was observed, a statistically significant difference was observed between these values (p <0.05). However, a statistically significant difference was observed only in the time-dependent water solubility values of SDR and Venus flowable bulk-fill composite resins within themselves among the TiO2 nanotube added flowable composite and flowable bulk-fill composite resins. (p >0.05). When water solubility values of all TiO2 nanotube free composite resins for each day were compared with each other, X-tra Base flowable bulk-fill composite resin showed statistically significant lower water solubility values than Filtek Ultimate Flow flowable composite resin on the 7th, 14th and 21st days (p <0.05). When the water solubility values of TiO2 nanotube added composite resins for each day were compared with each other, statistically significant difference was determined on 7th, 14th and 21st days and Venus flowable bulk-fill composite resin showed the statistically highest water solubility values (p <0.05). When the water solubility values of all TiO2 nanotubes free and TiO2 nanotube added composite resins for each day compared with each other and within themselves; TiO2 nanotube added Filtek Ultimate Flowable, Filtek Bulk Fill Flowable and SDR flowable composite resins showed statistically significant lower water solubility values than TiO2 nanotubes free Filtek Ultimate Flowable, Filtek Bulk Fill Flowable and SDR flowable composite resins (p <0.05).Within the limitations of this study, it can be concluded that the addition of TiO2 nanotubes to flowable composite and flowable bulk-fill composite resins reduced the water absorption and water solubility values of all composite resins. Key Words: Titanium dioxide, nanotube, flowable composite, sorption, solubility, Fourier Transform Infrared Spectroscopy