W praktyce stomatologicznej spotyka się pacjentów, którzy pomimo zaleceń lekarzy,

Transkrypt

1 WSTĘP W praktyce stomatologicznej spotyka się pacjentów, którzy pomimo zaleceń lekarzy, nie zwracają szczególnej uwagi na higienę jamy ustnej, lub mają wysoką podatność na próchnicę. Wybierając materiał do wypełnienia zęba przedtrzonowego lub trzonowego, należy kierować się wtedy nie tylko jego wytrzymałością mechaniczną, estetyką i względami ekonomicznymi, ale również brać pod uwagę jego potencjalne właściwości przeciwpróchnicowe. Właściwości te są przypisywane uwalnianiu fluoru i przyswajaniu go przez przylegające tkanki zęba lub działaniu przeciwbakteryjnemu, które wiąże się z niskim, początkowym ph w czasie wiązania, uwalnianiem jonów hydroksylowych, jonów wapnia, miedzi, złota, fluoru, itp. (10, 15, 16, 22, 23, 24). Od dziesiątków lat znane są materiały obdarzone tego rodzaju zaletami. Można tu wymienić cementy krzemianowe, stopy złota, cementy fosforanowo-miedziowe (14, 25). Również niektórym ze współcześnie stosowanych materiałów, udowodniono w wielu badaniach in vivo i in vitro działanie przeciwbakteryjne (2, 3, 4, 11, 26). Trudno jest jednak uzyskać wiarygodną, opartą na długim okresie obserwacji ocenę kliniczną właściwości przeciwpróchnicowych służących nowej generacji materiałów do odbudowy, z których wiele przedstawianych jest jako uwalniające substancje czynne. Zachęca to jednak do bezpośredniego porównania właściwości przeciwbakteryjnych tychże materiałów, ich zdolności do hamowania wzrostu drobnoustrojów w warunkach laboratoryjnych. Jedną z głównych przyczyn wymiany wypełnień jest próchnica wtórna, a badania wykazują, że płytka nazębna i zapalenie dziąseł występuje w obecności żywic kompozytowych. Udowodniono, że szczepy kariogennych bakterii są w stanie zaadherować do powierzchni wypełnień wykonanych z mikrohybrydowych żywic kompozytowych (19, 20, 21). Adherencja bakterii próchnicotwórczych do powierzchni wypełnień i ich autoagregacja stanowi istotny początkowy czynnik w powstawaniu płytki nazębnej. Ma na to wpływ

2 zarówno obecność składników śliny tworzących błonę na powierzchni materiału jak i właściwości powierzchni tegoż materiału, do których można zaliczyć jej gładkość, wolną energię powierzchniową, uwalnianie substancji czynnych (18, 19). Niektóre ze szczepów Streptococcus wybierają powierzchnie o właściwościach hydrofobowych (S. sanguis), inne wykazują korelacje z oddziaływaniem elektrostatycznym (S. mutans) (17, 18). Bez wątpienia istotnym czynnikiem jest tu również gładkość powierzchni wypełnienia (21). Jak w tej sytuacji zachowują się żywice modyfikowane polikwasem i cementy szkłojonomerowe? Celem pracy było zbadanie właściwości przeciwbakteryjnych wybranych materiałów stomatologicznych przeznaczonych do wypełniania ubytków próchnicowych. MATERIAŁY I METODY Hamowanie wzrostu i adherencję drobnoustrojów oceniono w następujących materiałach: mikrohybrydowej żywicy kompozytowej, dwóch żywicach kompozytowych modyfikowanych polikwasem, cemencie szkło-jonomerowym, cemencie szkło-jonomerowym modyfikowanym żywicą, oraz cemencie fosforanowo-miedziowym i 20-karatowym stopie złota (tab. 1).

3 Tabela 1. Materiały poddane badaniom inhibicji wzrostu i adherencji szczepów Streptococcus. Nazwa materiału Rodzaj materiału Producent Nr serii Polofill Supra Mikrohybrydowa żywica kompozytowa Voco, Cuxhaven, Niemcy Hytac Żywica kompozytowa modyfikowana polikwasem Espe Dental AG, Seefeld, Niemcy , Compoglass F Żywica kompozytowa modyfikowana polikwasem Vivadent Ets., Schaan, Liechtenstein , Fuji II LC Cement szkło-jonomerowy modyfikowany żywicą GC Corporation, Tokyo, Japonia Ketac Molar Konwencjonalny cement szkłojonomerowy Espe Dental AG, Seefeld, Niemcy Erytros Cement fosforanowo-miedziowy Chema-Elektromet, Rzeszów, Polska Stop złota 20-karatowy Warmet Warszawa, Polska 2777

4 Próbki materiałów kształtowano w mosiężnych formach o średnicy 20 lub 10 mm, wysokości 1 mm, pomiędzy szklanymi płytkami izolowanymi poliestrową folią. Materiał przygotowywano zgodnie z zaleceniami producentów. Do polimeryzacji materiałów utwardzanych światłem używano lampy QHL 75, Dentsply. Do mieszania kapsułkowanych cementów mieszalnika Silamat, Vivadent. Po 1 godz. od wykonania próbek przenoszono je na 24? 1 godz. do cieplarki, w temp. 37 C zapewniając wilgotność zbliżoną do 100%. Badania prowadzono z użyciem standardowych szczepów bakteryjnych Streptococcus mitis ATCC 53429, Streptococcus mutans ATCC 25175, Streptococcus sanguis ATCC i Streptococcus salivarius NCTC Drobnoustroje hodowano w 5 ml płynnego podłoża tryptozowo-sojowego (TSB) przez 18 godzin w temp. 37 C. Komórki paciorkowców płukano i zawieszano w buforowanym roztworze soli fizjologicznej. Zawiesinę standaryzowano do odpowiedniej gęstości. Wpływ materiałów do wypełnień na wzrost drobnoustrojów testowych oznaczano dwiema metodami. W pierwszej z nich metodzie bezpośredniej, opartej na zmodyfikowanej metodzie dyfuzji w podłożu agarowym umieszczano krążki z materiału o średnicy 10 mm na podłożu agarowyrn uprzednio inokulowanym zawiesiną drobnoustroju testowego. W drugiej metodzie pośredniej, krążki umieszczano na podłożu agarowym na okres 24 godzin, następnie usuwano i posiewano zawiesinę. Płytki inkubowano przez 18 godz. w temp. 37 C a następnie mierzono strefę zahamowania wzrostu, gdy była obecna. Równolegle wykonywano również oznaczenie w hodowli płynnej, w której próbkę badanego materiału (krążek o średnicy 20 mm) umieszczano w bulionie z wyciągu mózgowo-sercowego (BHI) świeżo inokulowanym drobnoustrojem testowym (10 6 CFU/ml) i inkubowano w standardowych warunkach. Po zakończeniu inkubacji przygotowywano seryjne rozcieńczenia hodowli, z których 100 µl rozprowadzono po powierzchni płytek agarowych. Liczbę wyrosłych komórek określano po następnej dobie inkubacji.

5 Adherencję komórek bakteryjnych oznaczono przy użyciu prostej metody polegającej na barwieniu komórek bakteryjnych przylegających do próbek materiałów. 20 mm krążki badanych materiałów z naniesioną wystandaryzowaną zawiesiną szczepu testowego umieszczano w wilgotnej komorze o temp. 37 C. Po 1 godz. krążki płukano w buforowanym roztworze soli fizjologicznej (PBS). Komórki związane na powierzchni materiału wybarwiano roztworem fioletu krystalicznego. WYNIKI Hamowanie wzrostu drobnoustrojów próchnicotwórczych badane zmodyfikowaną metodą dyfuzji agarowej wykazał cement fosforanowo-miedziowy. Jedynie w tym przypadku zaobserwowano widoczną nieuzbrojonym okiem strefę zahamowania wzrostu. Metoda bezpośrednia pozwoliła na wyróżnienie trzech materiałów cechujących się aktywnością przeciwbakteryjną. Hamowanie wzrostu szczepów Streptococcus przez próbki materiałów poddanych badaniom przedstawiono na rycinach 1 i 2. Gęstość optyczna hodowli po 18 godz. inkubacji nie różniła się w istotny sposób pomiędzy próbą kontrolną i próbami pobranymi z wyciągów zawierających żywice kompozytowe i modyfikowany cement szkłojonomerowy. Różniące się między sobą o rząd wielkości wyniki uzyskano w obecności próbek stopu złota, cementu fosforanowo-miedziowego i cementu szkło-jonomerowego. Na podstawie wyników tych badań można stwierdzić, że aktywność przeciwbakteryjną wykazywał stop złota i cement fosforanowo-miedziowy, oraz w mniejszym stopniu konwencjonalny cement szkło-jonomerowy.

6 Ryc. 1. Wpływ materiałów do wypełnień na wzrost szczepu Streptococcus mitis Ryc. 2. Wpływ materiałów do wypełnień na wzrost szczepu Streptococcus mutans Badania adherencji kariogennych szczepów Streptococcus wykazały przyleganie komórek bakteryjnych do dwóch krążków wykonanych z: cementu fosforanowomiedziowego (Erytros) i niepokrytego lakierem (żywicą osłaniającą) cementu szkłojonomerowego (Ketac Molar). Adherencję szczepów Streptococcus mutans i Streptococcus mitis przedstawia rycina 3.

7 Ryc. 3. Adherencja szczepów Streptococcus mutans (A) i Streptococcus mitis (C) do wybranych materiałów stomatologicznych (C próba kontrolna). Nie umieszczono na niej wyników badania materiału Compoglass F, Fuji II LC i Ketac Molar pokrytego lakierem Ketac-Glaze. Cechowały się one brakiem przylegania komórek bakteryjnych. CZYSTOŚĆ MIKROBIOLOGICZNA Różnice we właściwościach mikrobiologicznych materiałów poddanych badaniom skłoniły do oceny ich czystości mikrobiologicznej. W dobie dzisiejszej mikrobiologii farmaceutycznej i związanych problemów produkcji i kontroli jakości leków i materiałów medycznych, to zagadnienie powinno według autora, zyskać na uwadze. Nie jest bezpośrednio związane z tematem tej pracy, lecz może stanowić przyczynek do dyskusji w gronie autorytetów,

8 dotyczącej zagadnień badań przedrejestracyjnych materiałów stomatologicznych w naszym kraju. Czystość mikrobiologiczną oceniono na pobranych bezpośrednio z fabrycznych opakowań próbkach materiałów. Badaniom poddano wszystkie oprócz złota materiały zebrane w tabeli 1. Badania wykonano zgodnie z metodyką Farmakopei Polskiej V. 0,1 g próbki materiałów przenoszono w warunkach aseptycznych do płynnych podłoży bakteriologicznych: podłoża tioglikolanowego i kazeinowo-sojowego. Próby inkubowano 7 dni w temperaturze 35 C przy badaniu na obecność bakterii i 25 C podczas badania obecności grzybów. W żadnej z badanych próbek materiałów do wypełnień nie stwierdzono obecności bakterii ani grzybów. Można zatem stwierdzić, że były one czyste mikrobiologicznie. OMÓWIENIE WYNIKÓW Badając wpływ materiałów na wzrost drobnoustrojów próchnicotwórczych, autorzy mieli nadzieję na udowodnienie pożądanych właściwości przez modyfikowane żywice kompozytowe materiały o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych. Jednak w badaniach metodą zmodyfikowanej hodowli na agarze aktywność przeciwbakteryjną wykazywał jedynie cement fosforanowo-miedziowy, materiał o niezadowalających właściwościach fizyko-chemicznych i estetycznych. Badania na podłożach płynnych wykazały, że pożądane właściwości posiadają jedynie stop złota, cement fosforanowo-miedziowy i w mniejszej mierze cement szkło-jonomerowy. Zaobserwowana aktywność konwencjonalnego, niemodyfikowanego cementu szkłojonomerowego wobec kariogennych szczepów bakterii potwierdza zalecenia Forstena co do stosowania szkło-jonomerów o zwiększonej wytrzymałości w zębach bocznych u pacjentów z wysokim ryzykiem próchnicy (10). W przypadku innych materiałów potencjalne właściwości

9 kariostatyczne należy łączyć ze zdolnością do remineralizacji twardych tkanek zęba, przyswajaniem przez nie fluoru, uwalnianego na przestrzeni dłuższego czasu (1, 8, 13). Warto również pamiętać, że aktywność przeciwbakteryjna cementów szkło-jonomerowych maleje wraz z upływem czasu (5, 9). W świetle przeprowadzonych doświadczeń mikrobiologicznych nie można niestety udowodnić korzyści płynących ze stosowania żywic kompozytowych modyfikowanych polikwasem. Natomiast ukazały się już publikacje dotyczące obserwacji klinicznych potwierdzające kariostatyczne właściwości cementów szkło-jonomerowych (6, 7, 12). Możliwość kolonizowania badanych materiałów przez szczepy Streptococcus zaobserwowano w przypadku próbek o mniejszej gładkości. Cement fosoforanowo-miedziowy i szkłojonomerowy wykazują większe nierówności powierzchni niż żywice kompozytowe, co pozwala na łatwiejszą adherencję bakterii. Lepszą adherencję S. mitis do próbek cementu fosforanowo-miedziowego, a S. mutans do cementu szkło-jonomerowego można wiązać z podawanym w piśmiennictwie faktem preferencji komórek S. mitis o niskim potencjale do powierzchni hydrofobowych, a komórek S. mutans o wysokiej energii do hydrofilnych (17, 18). Należy podkreślić, że próbki cementu szkło-jonomerowego nie były w tym przypadku pokrywane żywicą osłaniającą, co powinno być rutynowym postępowaniem klinicznym. Oceniając właściwości przeciwbakteryjne określono również stopień zanieczyszczenia materiałów pobranych z fabrycznych opakowań drobnoustrojami. Jak już wspomniano w żadnej z sześciu zbadanych próbek nie stwierdzono obecności bakterii ani grzybów. Świadczy to o rzetelnej kontroli produkcji, wysokiej jakości wytwarzania. Być może wyznacza nowe standardy dla badań przedrejestracyjnych innych materiałów do wypełnień.

10 WNIOSKI 1. Badane próbki materiałów wykazywały zróżnicowane oddziaływanie na drobnoustroje. 2. Poza oddziaływaniem cementu fosforanowo-miedziowego nie zaobserwowano inhibicji wzrostu drobnoustrojów, posługując się zmodyfikowaną metodą hodowli na agarze. 3. W hodowlach bulionowych wzrost szczepów Streptococcus był najsilniej hamowany przez stop złota, cement fosforanowo-miedziowy, a następnie konwencjonalny cement szkłojonomerowy. 4. Badania adherencji wykazały przyleganie drobnoustrojów do cementu fosforanowomiedziowego i konwencjonalnego cementu szkło-jonomerowego. 5. W materiałach pobranych z fabrycznych opakowań nie stwierdzono obecności bakterii ani grzybów. * Pracę wykonano w ramach projektu badawczego nr 4P05E finansowango przez KBN. Piśmiennictwo 1. Chung C.K. et al.: Fluoride release and cariostatic ability of a compomer and a resinmodified glass-ionomer cement used for orthodontic bonding. J. Dentg., 1998, 26, 5-6: De Schepper E.J. et al.: Antibacterial effects of light-cured liners. Am. J. Dent., 1989, 2, 3: DeSchepper E.J. et al.: Antibacterial effects of glass ionomers. Am. J. Dent., 1989, 2, 2: DeSchepper E.J. et al.: Antibacterial effects of light cured liners. Am. J. Dent., 1989, 2, 3: Dijken van J.W. et al.: Fluoride and mutans streptococci levels in plaque on aged restorations of resin-modified glass ionomer cement, compomer and resin composite. Caries Res., 1997, 31, 5: Donly K.J. et al.: Evaluating the effects of fluoride-releasing dental materials on adjacent interproximal caries. JADA 1999, 130, 6: Donly K.J. et al.: Evaluating the effects of fluoride-releasing dental materials. JADA 1999, 130, 6: Fischer-Brandies H. et al.: Fluorverteilung im Schmelz bei Einsatz von GlasIonomer Zementen als Befestigungswerkstoff. Dt. Zahn-, Mund-, Kieferheilk., 1991, 79, 5: Forss H. et al.: Fluoride and mutans streptococci in plaque grown on glass ionomers and composites. Caries Res., 1991, 25, 6: Forsten L.: Fluoride release and uptake by glass-ionomers and related materials and its clinical effect. Biomaterials, 1998, 19: Friedl K.-H. et al.: Resin-modified glass ionomer cements: fluoride release and influence on Streptococcus mutans growth. Eur. J. Oral Sci., 1997, 105: Hsu C.Y. et al.: Effects of aged fluoride-containing restorative materials on recurrent caries. J. Dent. Res., 1998, 77, 2: Millar B.J. et al.: In vitro caries inhibition by polyacid modified resins. J. Dent., 1998, 26, 2: O Brien W.J.: Dental Materials and Their Selection. Quintessence Publishing Co, Inc., Chicago Palenik

11 C.J., Setcos J.C.: Antimicrobial abilities of various dentin bonding agents and restorative materials. J. Dent., 1996, 24, 4: Palenik C.J. et al.: Inhibition of microbial adherence and growth by various glass ionomers in vitro. Dent. Mater., 1992, 8, 1: Satou J. et al.: Streptococcal adherence on various restorative materials. J. Dent. Res., 1988, 67, 3: Spiechowicz E. i wsp.: Kliniczne implikacje gładkości powierzchni i wolnej energii powierzchniowej, materiałów używanych w wykonawstwie uzupełnień stałych, na odkładanie się i mikrobiologię płytki nad- i poddziąsłowej. Prot. Stom., 1995, XLV, 4: Suljak J.P. et al.: Bacterial adhesion to dental amalgam and three resin composites. J. Dent., 1995, 23, 3: Svanberg M. et al.: Mutans streptococci in plaque from margins of amalgam, composite and glass ionomer restorations. J. Dent. Res., 1990, 69, 3: Verheyen C.C.: Adherence to a metal, polymer, and composite by Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis. Biomaterials, 1993, 14, 5: Wagner L. i wsp.: Uwalnianie jonów fluorkowych z materiałów złożonych. Stomat. Współczesna, 1996, III, 2: Wagner L. i wsp.: Uwalnianie jonów fluorkowych z materiału wypełniającego Ariston phc do 0,01 M roztworu NaCl przy stałym i zmiennym ph (badanie doświadczalne). Stomat. Współczesna, 1998, V, 5: Wagner L. i wsp.: Uwalnianie jonów fluorkowych z cementów szklano-jonomerowych do 0,01M roztworu NaCl. Stomat. Współczesna, 1997, IV, 1: Wilson A.D.: A Hard Decade s Work: Steps in the Invention of the Glass-ionomer Cement. J. Dent. Res., 75, 10: