Homogenisierung von Nanohydroxylapatitsuspensionen mittels Ultraschall

Abstract

Oral hygiene products containing hydroxyapatite are becoming more and more important in dentistry as a biomimetic alternative to the common fluoride-containing products. The advantages of hydroxyapatite over fluorides have already been proven in various studies. However, scanning electron micrographs studies usually show an inhomogeneous distribution of agglomerated nanoparticles on the test surfaces used. This experimental work therefore addresses the question of whether ultrasonic treatment of hydroxyapatite suspensions enables a more homogeneous deposition of hydroxyapatite particles on various test surfaces. It can be assumed that a more homogeneous distribution increases the effectiveness of the hydroxyapatite treatment as well as the reproducibility of test series. Suspensions were prepared from four different hydroxyapatite products and two solvents. These suspensions were treated with ultrasonic and then pipetted directly onto the adhesive foils of the SEM plates as well as onto bovine enamel test specimens. After different incubation times, the test surfaces were rinsed with sterile deionised water and then dried. Scanning electron microscopy images were taken to investigate the position of hydroxyapatite on the surface. The control group consisted of non-sonicated suspensions of the hydroxyapatite products, which were otherwise treated identically. The hydroxyapatite , which has the smallest particle size of the tested products, dissolved in sterile H2O, achieved the best result in all test series. Eprui 20 suspensions were therefore used for further in vivo tests. For this purpose, a splint with bovine enamel test specimens was prepared and worn in the self-test. The hydroxyapatite suspension was rinsed for 1 min or 30 s and the test specimens were then examined. Since a pellicle is ubiquitous in the oral cavity, a 3 min incubated pellicle was also included in the test series. The result shows that a pellicle is indispensable as an adhesive layer on the enamel test specimens for the homogeneous deposition of hydroxyapatite particles. The test specimens without pellicles had little to no hydroxyapatite material on their surfaces. A rinsing time of 30 s was sufficient for all tests. The conclusion of the work is thus that ultrasound can be used to loosen the hydroxyapatite particles from their agglomerates and achieve a homogeneous distribution. The smallest particles achieved the best results. Intraorally, a pellicle is necessary to guarantee adhesion of the hydroxyapatite particles and thus make the effect of homogenisation visible.

Mit Hydroxylapatit versetzte Mundhygieneprodukte gewinnen in der Zahnmedizin als biomimetische Alternative zu den gängigen fluoridhaltigen Produkten immer mehr an Bedeutung. Die Vorteile von Hydroxylapatiten gegenüber Fluoriden wurden bereits in verschiedenen Studien belegt. Elektronenmikroskopische Aufnahmen in besagten Studien zeigen jedoch meist eine inhomogene Verteilung von agglomeriertem Hydroxylapatit auf den verwendeten Testoberflächen. Diese experimentelle Arbeit befasst sich daher mit der Fragestellung, ob eine Ultraschallbehandlung von Hydroxylapatit-Suspensionen eine homogenere Auflagerung der Nanopartikel auf diversen Testoberflächen ermöglicht. Es ist anzunehmen, dass eine homogenere Verteilung die Effektivität der Hydroxylapatit-Behandlung sowie die Reproduzierbarkeit von Versuchsreihen erhöht. Aus vier verschiedenen Hydroxylapatit-Produkten und zwei Lösungsmitteln wurden Suspensionen hergestellt. Diese Suspensionen wurden anschließend mit Ultraschall behandelt und danach sowohl direkt auf die Haftfolien von REM- Probenteller, als auch auf bovine Schmelzprüfkörper aufpipettiert. Nach unterschiedlichen Inkubationszeiten wurden die Testoberflächen mit sterilem entionisiertem Wasser gespült und dann getrocknet. Um die Auflagerung von Hydroxylapatit auf der Oberfläche zu untersuchen, wurden rasterelektronenmikroskopische Bilder aufgenommen. Als Kontrollgruppe dienten nicht-beschallte Suspensionen der Hydroxylapatit-Produkte, mit denen ansonsten identisch verfahren wurde. Das Hydroxylapatit, welches die kleinste Partikelgröße der getesteten Produkte aufweist, gelöst in sterilem H2O, erzielte in allen Versuchsreihen das beste Ergebnis. Diese Suspensionen wurden daher für weiterführende in vivo Tests verwendet. Hierfür wurde eine Schiene mit bovinen Schmelzprüfkörpern angefertigt und im Selbstversuch getragen. Mit der Hydroxylapatit-Suspension wurde 1 min bzw. 30 s gespült und die Prüfkörper anschließend untersucht. Da der Biofilm im Mundraum allgegenwärtig ist, wurde auch eine 3 min inkubierte Pellikel mit in die Versuchsreihen aufgenommen. Das Ergebnis zeigt, dass eine Pellikel als Haftschicht auf den Schmelzprüfkörpern für die homogene Auflagerung von Hydroxylapatit-Partikeln unabdingbar ist. Die Prüfkörper ohne Pellikel wiesen wenig bis kein Hydroxylapatit-Material auf ihren Oberflächen auf. Eine Spüldauer von 30 s war bei allen Versuchen ausreichend. Fazit der Arbeit ist somit, dass mittels Ultraschalls die Hydroxylapatit-Partikel aus ihren Agglomeraten gelöst und eine homogene Verteilung erzielt werden kann. Die kleinsten Hydroxylapatit-Partikel erzielten die besten Ergebnisse. Intraoral ist eine Pellikel notwendig, um eine Anhaftung der Nanopartikel zu garantieren und somit den Effekt der Homogenisierung sichtbar zu machen.