Influence of vinegar on biofilm formation in situ

Abstract

1.1 English Influence of vinegar on biofilm formation in situ Objectives: Vinegar has been recognized as a significantly effective antimicrobial for long. The study intended to elucidate the efficacy of commercially available vinegar (distilled vinegar) on in situ pellicle formation and biofilms. The aim of part one was to investigate the impact of vinegar on formation of the initial pellicle, and part two was to explore the influence from vinegar on mature biofilm and saliva. Materials and Methods: The in situ biofilm formation was performed intraorally over 3 min and 24 h on bovine enamel slabs mounted in individual splints. The enamel slabs were rinsed with vinegar for 5 s and subsequently with water twice for 30 s. Afterwards, the enamel slabs were removed from the splints or kept exposed in the oral cavity for another 30 min or 120 min. Samples with water rinsing instead of vinegar served as controls. In addition, saliva samples were collected in order to investigate the effect of vinegar rinsing on the salivary microflora. After oral exposure, all the samples were analyzed via BacLightTM viability assay (24h biofilm and saliva), SEM (for all biofilm specimens) and TEM (for all biofilm specimens). Results: In part one, vinegar caused destruction of the pellicle as detected by SEM and TEM. Compared to the control group, SEM and TEM analyses showed that vinegar rinsing reduced the outer globular layer of the pellicle (p<0.001), and resulted in formation of a network-like subsurface pellicle. In part two, the vinegar group revealed a significant reduction in bacterial viability and disruption of the mature biofilm as detected by BacLightTM viability assay, SEM and TEM. Total bacteria amount of saliva samples decreased remarkably (p <0.001) after vinegar intervention within 30 min. Reduction of bacterial viability was observed even 120 min after vinegar rinsing in both biofilm and saliva samples (p <0.001). Conclusion: This in situ study reveals that rinsing with vinegar for only 5 s alters the pellicle layer resulting in subsurface pellicle formation. Furthermore, vinegar rinsing will destruct mature (24-h) biofilms, and significantly reduces the viability of planktonic microbes in saliva, thereby decreasing biofilm formation. However, the long-term clinical efficacy of vinegar rinsing requires further investigations.

1.2 Zusammenfassung Einfluss von Essig auf die Biofilmbildung in situ Zielsetzung: Essig ist schon seit langem für seine starke antimikrobielle Wirkung bekannt. Ziel dieser Studie war die Wirksamkeit eines handelsüblichen Essigs (destilliert) auf den oralen Biofilm und die Pellikel zu untersuchen. Dabei wurde im ersten Teil die Wirkung des Essigs auf die Entstehung der initialen Pellikel und im zweiten Teil sein Einfluss auf einen reifen mikrobiellen Biofilm und den Speichel analysiert. Material und Methoden: Für die Biofilmbildung wurden bovine Schmelzprüfkörper auf individuell gefertigte Schienen montiert und für 3 min bzw. 24 h intraoral exponiert. Die Schmelzprüfkörper wurden zunächst mit Essig für 5 s und danach zwei Mal mit Wasser für 30 s gespült. Anschließend wurden die Schmelzprüfkörper für weitere 30 min bzw. 120 min intraoral exponiert. Für die Kontrolle wurden die Prüfkörper nur mit Wasser gespült. REM und TEM Analysen wurden bei Biofilmproben mit Expositionszeiten von 30 und 120 min sowie 24 h durchgeführt. Darüber hinaus wurde die Zellviabilität mittels B BacLightTM -Assay bei allen Biofilmproben aber auch beim Speichel untersucht. Ergebnisse: Im ersten Teil der Studie zeigten die wiesen REM und TEM Analysen eine durch Essig zerstörte initiale Pellikel auf. Im Vergleich zu den Kontrollproben reduzierte die Essigspülung die äußere globuläre Schicht der Pellikel (p<0.001) und führte zu netzwerkartigen Pellikelstrukturen unterhalb der Oberfläche. Im zweiten Teil der Studie zeigten REM, TEM und BacLightTM -Assay eine signifikante Reduktion der bakteriellen Zellviabilität und eine Zerstörung des reifen Biofilmes nach der Behandlung mit Essig. Die Gesamtmenge der Bakterien im Speichel sank erheblich innerhalb von 30 min nach der Spülung (p<0.001). Sogar 120 min danach konnte eine Reduktion bakterieller Zellviabilität im Speichel und im Biofilm beobachtet werden (p<0.001). Schlussfolgerung: Diese in situ Studie weist auf eine Veränderung der Pellikelschicht und die Bildung von Pellikelstrukturen unterhalb der Oberfläche nach nur 5 s Spülung mit Essig hin. Außerdem zerstört Essig reifen Biofilm, reduziert signifikant die Zellviabilität des maturen (24 h) Biofilms sowie planktonischer Bakterien im Speichel und vermindert dadurch die Biofilmbildung. Die langfristige klinische Wirksamkeit muss jedoch weiter untersucht werden.