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Cytotoxicity of three-dimensional paper-based models from a three-dimensional paper-based printer

100%

Kozakiewicz M., Szymor P., Olszewski R.

Nemesis. Negative Effects in Medical Sciences Oral and Maxillofacial Surgery

2018

vol. 3

issue 1

1-15

Objectif: Notre étude consistait à déterminer s'il était possible d'utiliser en salle d'opération des modèles tridimensionnels (3D) issus d’une imprimante tridimensionnelle utilisant du papier. Pour cela nous avons testé l'influence de différents types de stérilisation sur les modèles ainsi que la cytotoxicité des modèles imprimés en papier. Matériel et méthodes: 30 cubes divisés en trois groupes ont été utilisés pour vérifier la stabilité de la forme après la stérilisation. Chaque groupe a été stérilisé avec: l’oxyde d'éthylène à 55˚C, peroxyde d’hydrogène à 60˚C et irradiation aux rayons gamma à 21˚C, 25kGy. Chaque cube a été mesuré avec un pied à coulisse trois fois avant et trois fois après la stérilisation. La signification statistique a été établie à p< 0.05. Soixante cylindres, divisés en trois groupes, ont été utilisés pour les tests de cytotoxicité. Trois de ces groupes ont été couverts, avant la stérilisation, avec du 2-octyl-cyanoacrylate. Chaque groupe a été stérilisé avec une des méthodes de stérilisation décrite ci-dessus. La cytotoxicité a été testée en utilisant des fibroblastes dermiques humains adultes normaux. La survie des cellules a été testée en utilisant la spectrophotométrie avec XTT. L’observation a été réalisée avec le microscope à fluorescence Olympus GX71. Résultats: Il n’y avait pas de différence significative dans les dimensions des cubes avant et après la stérilisation et ce pour les trois méthodes de stérilisation. Avec l’analyse XTT tous les échantillons ont démontré une cytotoxicité supérieure par rapport à une culture de fibroblastes dermiques humains adultes normaux de contrôle. L’analyse statistique ANOVA a confirmé que l’enrobage avec du 2-octyl cyanoacrylate des modèles papier améliorait le comportement biologique du matériau. Cet enrobage réduisait la cytotoxicité du modèle indépendamment de la méthode de stérilisation. Conclusions: les modèles 3D à base du papier 3D issus de l’imprimante Mcor Technology Matrix 300 peuvent être utilisés dans la salle d’opération seulement s’ils sont enrobés avec la colle biologique à base de cyanoacrylate. Rapport avec Nemesis: Nous n’avons pas trouvé de différence significative des dimensions des cubes avant et après la stérilisation indépendamment de la technique de stérilisation utilisée. Les modèles 3D à base du papier présentent une haute cytotoxicité cellulaire sans enrobage.

Objective: Our study aimed to determine the possibility of using models created with a low-cost, paper based 3D printer in an operating room. Therefore influence of different methods of sterilization on models was tested and cytotoxicity of generated models was determined. Material and methods: 30 cuboids divided into three groups were used for verification of shape stability after sterilization. Each group was sterilized either with: Ethylene oxide in temperature 55˚C, Hydrogen peroxide gas plasma in temperature 60˚C or Gamma irradiation at 21˚C, 25kGy. Each cuboid was measured using calliper three times before and three times after sterilization. Results were analysed statistically in Statgraphics Plus. Statistical significance was determined as p< 0.05. Sixty cylinders divided into six groups were used for cytotoxicity tests. Three of those groups were covered before sterilization with 2-octyl-cyanoacrylate. Each group was sterilized with one of the previously described methods. Cytotoxicity was tested by Nanostructural and Molecular Biophysics Laboratory in Technopark Lodz using normal adult human dermal fibroblasts. Survival of cells was tested using spectrophotometry with XTT and was defined as ratio of absorbency of tested probe to absorbency of control probe. Calcein/Ethidium dyeing test was performed according to LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit protocol. Observation was done under Olympus GX71 fluorescence microscope. Results: There was no statistically significant difference for established statistical significance p=0.05 in cuboids dimensions before and after sterilization regardless of sterilization method. In XTT analysis all samples showed higher cytotoxicity against normal, human, adult dermal fibroblast culture when compared to positive control. ANOVA statistical analysis confirmed that 2-octyl cyanoacrylate coating of paper model improved biological behaviour of the material. It decreased cytotoxicity of the model independently of sterilization method. In calcein/ethidium dyeing test due to the high fluorescence of the background caused by cylinders of analysed substance it was impossible to perform the exact analysis of the number of marked cells. Conclusions: Acquired results allow to conclude that Mcor Technology Matrix 300 3D paper-based models can be used in operating room only if covered with cyanoacrylate tissue adhesive. Nemesis relevance: We found no statistically significant difference in cuboids dimensions before and after sterilization regardless of sterilization method. Three-dimensional paper-based models present with high cytotoxicity without coating.

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1 Nemesis. Negative Effects in Medical Sciences Oral and Maxillofacial Surgery

1 2018

1 Kozakiewicz M.

1 Olszewski R.

1 Szymor P.

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