Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-27186
Titel: In-vitro-Applikation sphärischer Goldnanopartikel auf ein in-situ-Modell eines oralen Biofilms
Verfasser: Schäfer, Maria
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2017
Erscheinungsort: Homburg/Saar
SWD-Schlagwörter: Gold
Nanopartikel
Biofilm
DDC-Sachgruppe: 610 Medizin, Gesundheit
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Oberflächen-assoziierte mikrobielle Lebensgemeinschaften, sogenannte bakterielle Biofilme, sind in fast allen natürlichen und künstlichen Systemen unserer Umwelt zu finden. Die Bildung und Persistenz pathogener oraler Biofilme als Ursache weit verbreiteter dentaler Infektionserkrankungen wie Karies und Parodontitis stellen für die Entwicklung effektiver antibakterieller Therapien eine große Herausforderung dar. Die Anwendung von Nanopartikeln im modernen Biofilmmanagement zur Hemmung der Proliferation bakterieller Biofilme durch Applikation antimikrobiellerWirkstoffe setzt ein Vordringen der Nanopartikel in tiefere Schichten des komplexen, schwammartigen Biofilmnetzwerkes voraus. In der vorliegenden Studie sollte untersucht werden, ob und in welchem Umfang Nanopartikel in der Lage sind, das dreidimensionale Netzwerk eines oralen bakteriellen Biofilms zu penetrieren. Weiterhin sollte ermittelt werden, welchen Einfluss Einwirkzeiten und Spülfrequenzen auf den Verbleib von Nanopartikeln auf bzw. im bakteriellen Biofilm besitzen. Dazu erfolgte eine in-vitro-Applikation 20 nm großer, sphärischer Goldnanopartikel auf den fixierten, in situ gebildeten 24-h-Biofilm zweier Probanden. Nach einer Einwirkzeit von 10 bzw. 30 min wurden die Proben einmal bzw. 20 Mal in dH2O gespült, sowie 24 h in dH2O gelagert. Anschließend wurden sowohl die Oberfläche, als auch die Querschnittsfläche im Blockface-Präparat sowie die Unterseite des Biofilms rasterelektronenmikroskopisch und nach Herstellung von Ultradünnschnitten ebenfalls transmissionselektronenmikroskopisch analysiert. Die Auszählung der auf der Oberfläche verbliebenen Nanopartikel erfolgte mit der kommerziellen Software MATLAB. Die Experimente ergaben, dass die Nanopartikel den Biofilm nicht penetrieren konnten. Längere Einwirkzeiten hatten in Regionen dünnerer Pellikelschichten einen größeren Effekt auf den Verbleib von Nanopartikeln auf der Prüfkörperoberfläche als auf bakteriellen Aggregaten. Unabhängig von der Biofilmqualität konnten keine Auswaschphänomene festgestellt werden. Die Lagerung in dH2O führte zu einer Umverteilung der Nanopartikel von dünneren Pellikelschichten zu bakteriellen Aggregaten. Im Hinblick auf eine klinische Anwendung synthetischer Nanopartikel bedarf es weiterer Untersuchungen bzgl. größenspezifischer Effekte, Oberflächenmodifikationen und Wechselwirkungen mit Speichelproteinen. Nanopartikel bergen alsWirkstoff oderWirkstoffträger im Bereich der modernen Zahnheilkunde ein großes Anwendungspotential, jedoch müssen dabei toxikologische Aspekte berücksichtigt werden.
Surface-associated microbial communities, called biofilms, occur in almost all natural and artificial systems of our environment. Formation and persistence of pathogenic oral biofilms as a cause of widespread dental infectious diseases such as caries and periodontitis represent a big challenge for the development of effective antibacterial therapies. Usage of nanoparticles as a part of modern biofilm management with the aim of inhibiting proliferation of oral biofilms by application of antimicrobial agents presupposes penetration of nanoparticles to deeper layers of the complex, spongy biofilm network. The aim of this study was to investigate, if and to which extent nanoparticles are able to penetrate the three-dimensional network of an oral bacterial biofilm. Furthermore it should be calculated how much the exposure time and rinsing frequency influence the persistence of nanoparticles on or inside of the biofilm. Therefore, 20 nm large, spherical gold nanoparticles were applied in vitro to an in situ formed, fixed 24 h biofilm of two volunteers. After an exposure time of 10 and 30 min the specimens were rinsed once and 20 times in dH2O, and also stored in dH2O for 24 h. Afterwards the surface, as well as the profile and the bottom side of the biofilms, were analyzed by SEM and additionally, after preparation of ultrathin sections, also by TEM. Nanoparticles which remained on the surface were enumerated with the commercial software MATLAB. Results showed that the nanoparticles were not able to penetrate the biofilm. Extended exposure times had a bigger impact on the persistence of nanoparticles on the biofilm surface in areas of a thin pellicle layer than in regions of bacterial aggregates. Irrespectively of the biofilm quality no rinse related effect could be ascertained. Storage in dH2O lead to a redistribution of nanoparticles from thin pellicle layers to bacterial aggregates. With regard to clinical application of engineered nanoparticles further research concerning size effects, surface modification and interaction with salivary proteins is necessary. In due consideration of toxicological aspects nanoparticles own a huge potential as agents or carriers in modern dentistry.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-ds-271866
hdl:20.500.11880/27043
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27186
Erstgutachter: Hannig, Matthias
Tag der mündlichen Prüfung: 17-Mai-2017
SciDok-Publikation: 14-Mai-2018
Fakultät: M - Medizinische Fakultät
Fachrichtung: M - Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde
Fakultät / Institution:M - Medizinische Fakultät

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