Einfluss experimenteller Mundspüllösungen auf die bakterielle Biofilm-Bildung in-situ

Abstract

Ziel: In dem vorliegenden in-situ-Versuch wird die antibakterielle und antiadhärente Wirkung von Tanninsäure, Hydroxylapatit und Chitosan auf die Biofilm-Bildung unter Mundhöhlenbedingungen untersucht. Material und Methode: Sechs Probanden haben Oberkiefer-Schienen mit bovinen Schmelz-Prüfkörper getragen, um eine Biofilm-Bildung zu ermöglichen. Während des zweitägigen Versuchs haben die Probanden mit experimentellen Mundspüllösungen gespült, die entweder Salzsäure (pH = 2,5), Tanninsäure (5%; pH = 2,5), Tanninsäure (5%; pH = 7), Hydroxylapatit (5%) oder Chitosan (0,5%) enthalten haben. Wasser diente als Negativ- und Chlorhexidin (0,2%) als Positivkontrolle. Die Spülung erfolgte 4 oder 5 Mal nach zwei verschiedenen Spülprotokollen, dadurch konnte sowohl die sofortige als auch die langanhaltende Wirkung untersucht werden. Nach einer 48-stündigen intraoralen Exposition wurde der Biofilm mit LIVE/DEAD BacLight gefärbt, und die fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen wurden mit der Software ImageJ ausgewertet. Die Ergebnisse wurden mit der Rasterelektronenmikroskopie verifiziert. Ergebnisse: In der Negativkontrolle Wasser waren die Prüfkörper zur Hälfte mit Biofilm bedeckt, der aus gleichen Anteilen lebender und toter Bakterien bestand. Mit der Positivkontrolle Chlorhexidin konnte die Bedeckung der Prüfkörper mit Biofilm und die Vitalität des Biofilms kurzfristig und langanhaltend am stärksten reduziert werden. Die Spülung mit Hydroxylapatit ergab einen geringfügigen antiadhärenten Effekt, wohingegen die Spülung mit Chitosan zusätzlich antibakteriell wirkte. Keines der beiden Mundspüllösungen zeigte eine langanhaltende Wirkung, während die Spülung mit Tanninsäure (pH = 2,5) eine langanhaltende Wirkung ergab. Mit Ausnahme der etwas geringeren antibakteriellen Wirkung war die Spülung mit der neutralen Lösung der Tanninsäure genau so gut wie mit der sauren Lösung. Die Salzsäure-Lösung zeigte weder einen antibakteriellen noch einen antiadhärenten Effekt auf die dentale Biofilm-Bildung. Schlussfolgerung: Tanninsäure zeigt selbst bei neutralem pH-Wert vielversprechende antibakterielle und antiadhärente Effekte, während die Verwendung von Hydroxylapatit oder Chitosan unter den gewählten Versuchsbedingungen die Biofilm-Bildung nicht nachhaltig beeinflussen konnte.

Title: Effects of experimental agents on the bacterial biofilm formation in-situ. Objectives: In the present in-situ study the antibacterial and anti-adherent effect of tannic acid, hydroxyapatite and chitosan on biofilm formation on enamel was investigated. Materials and methods: Six subjects carried upper jaw splints with bovine enamel speci-mens, allowing in-situ biofilm formation. During the two-day trial, subjects rinsed with exper-imental agents that contained either hydrochloric acid (pH = 2.5), tannic acid (5%, pH = 2.5), tannic acid (5%, pH = 7), hydroxyapatite (5%) or chitosan (0.5%). Water served as negative and chlorhexidine (0.2%) as positive control. Rinsing was performed 4 or 5 times following two different rinsing protocols to investigate both the immediate and long-lasting effect. After 48 h of intraoral exposure, dental plaque was stained with LIVE/DEAD BacLight and fluo-rescence micrographs were evaluated by using the software ImageJ. The results were verified by scanning electron microscopy. Results: In the negative control water, specimens were half covered with biofilm consisting of equal amounts of living and dead bacteria. With the positive control chlorhexidine, the coverage of specimens with biofilm and the viability of the biofilm were reduced the most in the short and long term. Rinsing with hydroxyapatite or chitosan resulted in little anti-adherent effects, and with chitosan additionally in little antibacterial effects. Both agents failed to show any long-lasting effect, while rinsing with tannic acid (pH = 2.5) resulted in strong immediate and long-lasting effects. Except of a slightly lower antibacterial effect, the neutral solution of tannic acid was as effective as the acidic solution. Hydrochloric acid showed neither an antibacterial nor an anti-adherent effect on dental biofilm formation. Conclusion: Experimental solutions containing tannic acid are promising anti-biofilm agents, irrespective of the pH value of the solutions. Hydroxyapatite and chitosan on the other hand were not able to prevent biofilm formation.