Bisphenol A release and surface characteristics of pit and fissure sealants according to different pH conditions

Abstract

Changes in pH in the oral cavity can cause changes in the chemical decomposition and surface properties of the treated resin-based pit and fissure sealants (sealant). Therefore, the purpose of this study is to evaluate the release of bisphenol A (BPA) from sealants and the changes in sealant surface properties (roughness, gloss, and color) in 3 conditions of pH over time. Pit and fissure sealants used in this study were randomly selected from a resin-based light-cured type used commercially in clinical practice. The specimen for the BPA detection test was applied with 6 sealants 5 mg each on a glass plate (10  10 mm) and photopolymerized. On the other hand, a disk-shaped specimen (10 mm in diameter and 1 mm in thickness) was prepared with 4 sealants for surface characteristic tests. The specimens were immersed for 10 min, 1 h, and 24 h in solutions of pH 3.0, 6.5, and 10.0 at 37 °C. BPA release was measured using a gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS; Agilent Technologies 7820A GC and 5977E MSD system, Palo Alto, CA, USA). The average center line roughness (Ra) of the sealant’s surface was measured with a non-contact 3D optical surface measuring machine (GT-X3, Bruker, Billerica, MA, Germany), the surface gloss was measured with a gloss meter (Novo-Curve, Rhopoint TM, East Sussex, UK), and the surface color was measured L* a* b* with a spectrophotometer (CM3500d, Minolta Co., Osaka, Japan). Statistical analysis was performed by two-way ANOVA and repeated measures ANOVA to verify the interaction between pH and time on BPA release and surface characteristics. In addition, one-way ANOVA was performed to confirm the difference according to pH and time. The BPA detection concentration in the pH 3.0 group was higher at all points than pH 6.5 and pH 10.0 (p<0.05) and gradually increased over time (p<0.05). The surface roughness of the pH 3.0 group was higher than pH 6.5 and pH 10.0 and increased over time (p<0.05). The surface roughness of the pH 3.0 group was higher than pH 6.5 and pH 10.0 and increased over time (p<0.05). On the other hand, there was no significant difference between pH groups in all surface colors. The L* value decreased after 24 hours (p<0.05), the a* value increased over time in all pH groups (p<0.05), and there was no significant difference in b* values in all groups (p>0.05). As a result, it was confirmed that the low pH condition was a factor negatively affecting BPA release, surface roughness, and surface gloss. Therefore, it is considered that frequent exposure to low pH due to intake of various beverages and foods after sealant treatment may negatively affect the chemical stability and surface stability of sealant in the oral cavity.

구강 내 pH의 변화는 처치된 레진계 치면열구전색재(pit and fissure sealant; 이하 실란트)의 화학적 분해 및 표면 특성에 변화를 일으킬 수 있다. 그러므로 본 연구의 목적은 3가지 수준의 pH 조건(3.0, 6.5, 10.0)에서 시간 경과에 따라 실란트로부터의 bisphenol A(이하 BPA) 방출과 실란트 표면 특성(거칠기, 광택, 색상)의 변화를 평가하는 것이다. 실란트는 레진계 광중합 유형을 무작위로 선정하였다. BPA 검출시험을 위한 시편은 유리판(10 × 10 mm)에 6 종의 실란트를 각 5 mg씩 도포 한 후 광중합 하였다. 한편, 표면 특성(표면 거칠기, 표면 광택, 표면 색상) 시험을 위한 시편은 4종의 실란트를 원판형(지름 10 mm, 두께 1 mm)의 금속 몰드에 충전 후 광중합 하였다. 모든 시험에서 시료를 37 ℃에서 pH 3.0, 6.5, 10.0 용액에 10분, 1시간, 24시간 동안 침지시켰다. 실란트로부터 방출된 BPA는 기체 크로마토그래피 질량분석기(GC-MS; 7820A GC and 5977E MSD system, Agilent Technology, Palo Alto, CA, USA)를 사용하여 농도를 측정하였다. 실란트의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 비접촉식 3차원 광학 표면 측정기(GT-X3, Bruker, Billerica, MA, Germany), 표면 광택도는 광택계(Novo-Curve, Rhopoint TM, East Sussex, UK), 표면의 색상은 분광측색계(CM3500d, Minolta Co. Ltd., Osaka, Japan)를 이용하여 L*, a*, b*를 측정하였다. 통계 분석은 pH 수준과 침지 시간에 따라 BPA 방출량의 차이를 분석하기 위해 이원분산분석을 사용하였고, pH 수준별 침지 시간에 따른 표면 특성 변화의 차이는 반복측정 분산분석을 사용하였다. pH 3.0 그룹의 BPA 검출 농도는 pH 6.5와 pH 10.0 보다 모든 시점에서 높았고(p<0.05), 시간이 지날수록 점차 증가하였다 (p<0.05). pH 3.0 그룹의 표면 거칠기는 pH 6.5와 pH 10.0 보다 높았고, 시간이 지날수록 증가하였다(p<0.05). pH 3.0 그룹의 표면 광택은 pH 10.0 보다 낮았고(p<0.05), 시간이 지날수록 감소하였다 (p<0.05). 반면 모든 표면 색상에서는 pH 그룹간 유의한 차이는 없었다. L* 값은 24시간 후 감소하였고 (p<0.05), a* 값은 모든 pH 그룹에서 시간이 지남에 따라 증가하였으며(p<0.05), b* 값은 모든 그룹에서 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 낮은 pH는 BPA 방출, 표면 거칠기, 표면 광택에 부정적인 영향을 미치는 요인임을 확인하였다. 따라서 실란트 처리 후 다양한 음료 및 음식 섭취로 낮은 pH에 빈번하게 노출되는 경우, 구강 내 실란트의 화학적 안정성과 표면 안정성에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있다고 사료된다.