Dieses Protokoll vergleicht Dioden-, Thulium- und Erbiumlaser hinsichtlich ihrer intrakanalen Desinfektion in einem ex vivo Enterococcus faecalis-Wurzelkanalmodell, indem die antibakterielle Wirksamkeit und die Temperatur an der äußeren Wurzeloberfläche bewertet werden, um sichere und wirksame Bestrahlungsparameter zu identifizieren.
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Forschungsartikel
Thulium-, Erbium- und Diodenlaser für die intrakanale Dekontamination: Anti-Enterococcus faecalis-Aktivität und thermische Sicherheit ex vivo
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11. September 2026
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die laserunterstützte Spülung hat sich als vielversprechende ergänzende Maßnahme zur Wurzelkanaldesinfektion etabliert; direkte Vergleiche verschiedener Lasersysteme unter standardisierten experimentellen Bedingungen sind jedoch weiterhin begrenzt. Diese ex-vivo-Studie verglich die antibakterielle Wirksamkeit und thermische Sicherheit eines 808-nm-Diodenlasers, eines 1940-nm-Thuliumlasers und eines 2940-nm-Erbiumlasers bei der intrakanalen Dekontamination gegen Enterococcus faecalis. Standardisierte infizierte humane Wurzelkanalpräparate wurden unter Verwendung klinisch relevanter Bestrahlungsparameter behandelt. Die antibakterielle Wirksamkeit wurde anhand der Reduktion koloniebildender Einheiten (CFU) und der Analyse bakterieller Wachstumskurven bewertet, während die thermische Sicherheit durch die Messung der Temperaturänderungen an der äußeren Wurzeloberfläche während der Laserbestrahlung beurteilt wurde. Alle drei Lasersysteme zeigten eine stärkere antibakterielle Wirkung als mit Kochsalzlösung behandelte Kontrollen. Der Erbiumlaser erreichte die höchste mittlere Hemmrate (99,0 %) bei 30 mJ über 30 s, wobei die Temperaturerhöhungen an der äußeren Wurzeloberfläche unterhalb des akzeptierten thermischen Sicherheitsschwellenwerts von 10 °C blieben. Der Thuliumlaser zeigte eine vergleichbare antibakterielle Aktivität, überschritt jedoch bei den höchsten Bestrahlungseinstellungen den thermischen Sicherheitsschwellenwert. Der Diodenlaser wies unter den getesteten Bedingungen eine geringere antibakterielle Wirksamkeit und stärkere Temperaturerhöhungen im Vergleich zu den Thulium- und Erbiumlasern auf. Innerhalb der Grenzen dieses ex-vivo-Modells zeigte der 2940-nm-Erbiumlaser das günstigste Verhältnis zwischen antibakterieller Wirksamkeit und thermischer Sicherheit und stellt somit einen vielversprechenden ergänzenden Ansatz für die intrakanale Desinfektion dar.
Einleitung
Die Hauptursache für Pulpitis und apikale Periostitis ist eine bakterielle Infektion des Wurzelkanalsystems1. Laut einer Studie wurde Enterococcus faecalis als führender bakterieller Isolat bei Patienten mit chronischer oder rezidivierender Infektion nach einer endodontischen Behandlung identifiziert2,3. Dieses Bakterium verfügt über zahlreiche Virulenzfaktoren, darunter die Biofilmbildung; es kann Dentintubuli bis zu einer Tiefe von 800 µm durchdringen und unter nährstoffarmen Bedingungen überleben2,3. Diese Eigenschaften tragen zu seiner Resistenz gegenüber den üblicherweise während der Wurzelkanalbehandlung eingesetzten intrakanalaren Desinfektionsmitteln sowie zu den körpereigenen Abwehrmechanismen bei. Daher ist die Unfähigkeit, alle verbliebenen E. faecalis-Bakterien aus dem Wurzelkanalsystem zu eliminieren, eine wesentliche Ursache für das Versagen einer endodontischen Behandlung4.
Die aktuelle Wurzelkanalbehandlung kombiniert die mechanische Débridement durch Instrumentierung mit chemischer Spülung, um Mikroorganismen aus dem Wurzelkanalsystem zu entfernen5. Obwohl die mechanische Instrumentierung sehr effektiv bei der Reduktion bakterieller Populationen ist, bleiben viele Bereiche der komplexen Wurzelkanalanatomie allein durch Instrumentierung unerreichbar5. Daher spielen chemische Spüllösungen eine wichtige Rolle bei der Desinfektion des Wurzelkanalsystems. Studien haben jedoch gezeigt, dass selbst die wirksamsten chemischen Mittel bakterielle Biofilme nicht vollständig eliminieren können6. Außerdem können einige chemische Substanzen, die während der endodontischen Behandlung verwendet werden, die strukturelle Integrität des Dentins beeinträchtigen6,7. Um die Desinfektionswirksamkeit zu verbessern und eine vollständigere Entfernung bakterieller Biofilme aus dem Wurzelkanalsystem zu erreichen, wurden verschiedene Methoden zur Aktivierung chemischer Spüllösungen untersucht. Unter diesen hat sich die laseraktivierte Spülung als eine der vielversprechendsten Alternativen herausgestellt8. Dioden-, Thulium- und Erbiumlaser wurden ebenfalls hinsichtlich ihres Potenzials bewertet, photothermische und photomechanische Effekte hervorzurufen, die in der Lage sind, bakterielle Zellwände und Biofilme zu zerstören9.
Die Wechselwirkung zwischen jeder dieser Laserarten und den Geweben, mit denen sie interagieren, unterscheidet sich je nach Wellenlänge erheblich. Diodenlaser, die typischerweise Licht mit Wellenlängen zwischen 808 und 980 nm emittieren, werden von Chromophoren in biologischen Geweben absorbiert, was zu einer photothermischen Reaktion führt, bei der Proteine denaturiert und Bakterien abgetötet werden10. Thuliumlaser arbeiten bei 1940 nm und weisen eine hohe Absorption durch Wasser auf. Daher haben sich Thuliumlaser als besonders geeignet für feuchte Umgebungen erwiesen, einschließlich Wurzelkanäle, die mit Spüllösung gefüllt sind11. Aufgrund ihrer hohen Wasserabsorption können Thuliumlaser Flüssigkeit in bewässerten Wurzelkanälen schnell erhitzen und verdampfen. Die Verdampfung erzeugt Schockwellen, die zur Zerstörung bakterieller Biofilme beitragen können. Erbiumlaser, insbesondere solche, die bei 2940 nm arbeiten, weisen unter den zahnmedizinischen Lasern den höchsten Absorptionskoeffizienten für Wasser auf12. In bewässerten Kanälen kann diese Eigenschaft eine explosive Verdampfung und Schockwellen erzeugen, die Bakterien mechanisch ablösen und abtöten, während gleichzeitig der Wärmeübergang auf das umgebende Dentin möglicherweise begrenzt wird13.
Obwohl das Interesse an Lasertechnologie für die endodontische Praxis weiter steigt, ist über die optimalen klinischen Parameter für verschiedene Lasersysteme noch vieles unbekannt. Aktuelle Methoden für den klinischen Einsatz basieren typischerweise auf empirischer Erfahrung oder Herstellerempfehlungen und verfügen über nur begrenzte evidenzbasierte Unterstützung14. Zudem haben die meisten bisherigen Studien die antimikrobiellen Wirkungen von Lasern untersucht; ein wichtiger Aspekt der Lasertherapie hingegen wurde vergleichsweise weniger beachtet: das Risiko thermischer Verletzungen des parodontalen Gewebes. Allgemein gilt, dass eine Erhöhung der Temperatur an der äußeren Wurzeloberfläche um mehr als 10 °C zu dauerhaften Schäden am Parodontalband und dem umgebenden Knochengewebe führen kann15. Bisher scheint es keine publizierte direkte Gegenüberstellung verschiedener Lasersysteme zu geben, die sowohl deren antimikrobielle Wirksamkeit als auch thermische Sicherheit unter kontrollierten experimentellen Bedingungen systematisch bewertet.
Der primäre Zweck dieser ex vivo-Studie bestand darin, die antimikrobielle Wirksamkeit und thermische Sicherheit von drei Lasersystemen – einem 808 nm-Diodenlaser, einem 1940 nm-Thuliumlaser und einem 2940 nm-Er:YAG-Laser – hinsichtlich der Beseitigung von E. faecalis-Biofilmen von Wurzelkanalwänden zu untersuchen und zu vergleichen. Um Parameterkombinationen zu identifizieren, die eine wirksame bakterielle Eliminierung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der thermischen Sicherheit ermöglichen, wurden in dieser Studie klinisch relevante Bestrahlungsparameter evaluiert. Es wird erwartet, dass diese Ergebnisse Kliniker bei der Auswahl sicherer und effektiver laserunterstützter Verfahren zur endodontischen Desinfektion unterstützen werden.
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Protokoll
Die vorliegende Studie wurde gemäß den ethischen Standards des Vierten Volkskrankenhauses Shanghai, Medizinische Fakultät der Tongji-Universität, durchgeführt und von der zuständigen Ethikkommission genehmigt (Genehmigungsnummer: 2026013-001). Die für diese Studie verwendeten extrahierten menschlichen Zähne wurden von Patienten gesammelt, bei denen eine Zahnextraktion aus orthopädischen oder parodontalen Gründen erforderlich war. Von allen Teilnehmern wurde vor der Probennahme eine schriftliche, informierte Einwilligung eingeholt. Für die Zwecke dieser Studie wurden keine zusätzlichen klinischen Maßnahmen durchgeführt. Die Studie wurde gemäß den institutionellen Anforderungen zum Einsatz extrahierter menschlicher Zähne durchgeführt.
Probenvorbereitung und Auswahlkriterien
Insgesamt 141 einwurzelige bleibende Zähne (untere Schneidezähne und Prämolaren), die kürzlich extrahiert worden waren, wurden aus der Abteilung für Zahnmedizin des Stomatologischen Instituts der Tongji-Universität am Shanghai Fourth People’s Hospital erhalten. Alle Zähne wurden aus orthodontischen oder parodontalen Gründen entfernt. Von jedem Patienten wurde eine informierte Einwilligung eingeholt. In die Studie eingeschlossen wurden Zähne mit einer Wurzellänge von mindestens zehn Millimetern, gemessen mittels parodontaler Sonde, intakte Zähne ohne kariöse Läsionen oder Risse, vollständige Wurzelbildung sowie einer Wurzelkrümmung von weniger als zehn Grad nach der Methode von Schneider. Ausgeschlossen waren Zähne mit mehreren Kanälen, Kanalkalzifikation, interner Resorption oder vorangegangener endodontischer Behandlung. Nach der Extraktion wurden sämtliche sichtbaren Zahnsteinablagerungen und Weichgewebereste mit einem parodontalen Skalpell entfernt. Die Zähne wurden anschließend bis zur Verwendung in einer 0,9%igen Kochsalzlösung bei 4 °C gelagert, um Austrocknung zu verhindern; alle Experimente wurden innerhalb von drei Monaten nach der Extraktion durchgeführt. Die Proben wurden den experimentellen Gruppen anhand einer vordefinierten alternierenden Zuordnungssequenz zugeordnet. Konkret wurden die Proben sequenziell und abwechselnd den einzelnen Gruppen zugeordnet, bis die erforderliche Stichprobengröße für jede Gruppe erreicht war. Es wurde keine formale a priori-Power-Analyse durchgeführt. Die Stichprobengröße wurde basierend auf früheren vergleichbaren ex vivo-Studien, der Anzahl der evaluierten Bestrahlungsparameterkombinationen sowie der Verfügbarkeit geeigneter extrahierter Zähne festgelegt.
Wurzelkanalpräparation und Sterilisation
Die Krone jedes Zahns wurde an der Zement-Email-Grenze mit einer Diamantsäge bei niedriger Geschwindigkeit unter kontinuierlicher Wasser-Kühlung entfernt, um einen standardisierten 10-mm-Wurzelabschnitt zu erhalten. Die Arbeitslänge wurde unter Verwendung einer K-Feile der Größe 10 jeweils 1 mm vor dem apikalen Foramen festgelegt. Die Wurzelkanäle wurden mit dem ProTaper Universal-Nickel-Titan-Rotations-System gemäß den Herstelleranweisungen präpariert, wobei die Reihenfolge S1, S2, F1, F2 und F3 befolgt wurde, bis eine apikale Präparationsgröße von F3 erreicht war. Während der Instrumentation wurden die Kanäle nach jeder Rotationsfeile mit jeweils etwa 2 mL 5,25%iger Natriumhypochloritlösung gespült, was ein Gesamtvolumen von etwa 10 mL pro Kanal ergab. Ein abschließendes Spülen erfolgte mit 5 mL 17%iger EDTA-Lösung für 1 Minute, gefolgt von 5 mL steriler Kochsalzlösung. Das apikale Foramen wurde mit einem fließfähigen Kompositharz versiegelt, um ein geschlossenes Kanalsystem zu erzeugen. Die präparierten Wurzeln wurden durch Autoklavieren bei 121 °C für 20 Minuten sterilisiert, in steriler, phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) bei 4 °C gelagert und innerhalb von 24 Stunden nach der Sterilisation mit Bakterien beimpft.
Bakterielle Stamm- und Kulturbedingungen
E. faecalis ATCC 29212 wurde verwendet, um das infizierte Wurzelkanalmodell zu etablieren. Der Stamm wurde 24 Stunden lang bei 37 °C unter aeroben Bedingungen auf Brain-Heart-Infusion-(BHI-)Agar kultiviert. Eine einzelne Kolonie wurde in BHI-Brühe überführt und 18–24 Stunden bei 37 °C inkubiert. Die Bakteriensuspension wurde auf etwa 1,5 × 108 KBE/mL, entsprechend einem 0,5-McFarland-Standard, eingestellt, wobei ein optischer Dichtewert bei 600 nm (OD600) von 0,08–0,10 verwendet wurde.
Einrichtung von E. faecalis Infiziertes Wurzelkanalmodell
Um ein infiziertes Wurzelkanal-Biofilm-Modell zu etablieren, wurde die äußere Oberfläche jeder sterilisierten Wurzel mit zwei Schichten farblosem Nagellack beschichtet, um ein Eindringen von Bakterien durch das Zement über die Wurzeloberfläche zu verhindern. Der apikale Bereich wurde beschichtet, nachdem das apikale Foramen mit einem fließfähigen Kunststoffkomposit versiegelt worden war, während die Kanalmündung unbehandelt blieb, um eine bakterielle Inokulation zu ermöglichen. Mit einer sterilen Mikropipette 10 µL der E. faecalis die Suspension wurde in jeden einzelnen Wurzelkanal überführt, um die gesamte Länge des Kanals zu füllen, ohne überzulaufen. Die infizierten Proben wurden anschließend einzeln in sterile 24-Loch-Kulturplatten gegeben, wobei jedem Loch 1,5 mL BHI-Brühe zugesetzt wurde. Die Proben wurden kultiviert bei 37°C unter aeroben Bedingungen für 21 Tage. Das Wachstumsmedium wurde alle 2 Tage entfernt und durch frische, sterile BHI-Brühe ersetzt, um die Bakterien mit Nährstoffen für weiteres Wachstum zu versorgen und angesammelte zelluläre Abfälle zu entfernen. Während des Mediumwechsels erfolgte keine zusätzliche Inokulation mit E. faecalis. Nach Abschluss der Inkubationszeit wurden alle lebensfähigen Proben einmal mit PBS gewaschen, um locker angeheftete planktonische Bakterien zu entfernen, bevor die experimentellen Untersuchungen durchgeführt wurden. Zwei zufällig ausgewählte Proben wurden zur Visualisierung der ausgereiften Biofilmbildung und des bakteriellen Eindringens in die dentinalen Tubuli mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) verwendet. Die Proben wurden in 2,5 % Glutaraldehyd fixiert 4°C 24 h inkubieren, dreimal mit PBS spülen, durch eine aufsteigende Ethanolreihe (30 %, 50 %, 70 %, 80 %, 90 % und 100 %) dehydrieren, wobei jeder Schritt 10 min dauert, dann longitudinal halbieren, an der Luft trocknen, auf Aluminium-Stubs befestigen, mit Gold aufgedampft und mittels REM untersucht.
Experimentelle Gruppen und Laserbestrahlungsprotokolle
Die 135 infizierten Wurzelproben wurden entsprechend dem verwendeten Lasersystem in drei primäre Versuchsgruppen unterteilt: die 808 nm Diodenlaser-Gruppe, die 1940 nm Thuliumlaser-Gruppe und die 2940 nm Erbiumlaser-Gruppe. Jede Lasergruppe umfasste 45 Proben, die weiter je nach Bestrahlungsparameter unterteilt wurden. Der Diodenlaser wurde bei mittleren Leistungen von 1,0, 1,5 oder 2,0 W betrieben, wobei jede Leistungseinstellung 10, 20 oder 30 s angewendet wurde, was neun Untergruppen mit jeweils drei Proben pro Untergruppe ergab. Der Thuliumlaser wurde bei mittleren Leistungen von 1,5, 2,5 oder 3,5 W betrieben, wobei jede Leistungseinstellung ebenfalls 10, 20 oder 30 s angewendet wurde und somit ebenfalls neun Untergruppen mit jeweils drei Proben pro Untergruppe ergab. Der Erbiumlaser arbeitete im ultrakurzen Pulsmodus bei einer festen Frequenz von 15 Hz. Pulsenergien von 10, 20 oder 30 mJ wurden 10, 20 oder 30 s lang appliziert, wodurch neun Untergruppen mit jeweils drei Proben pro Untergruppe entstanden. Sowohl der 808 nm Diodenlaser als auch der 1940 nm Thuliumlaser wurden im Dauerstrichmodus betrieben.
Insgesamt wurden sechs zusätzliche Proben eingeschlossen, wobei jeweils drei Proben den Gruppen der negativen und positiven Kontrolle zugeordnet wurden. Die Gruppe der negativen Kontrolle erhielt sterile Kochsalzlösung, während die Gruppe der positiven Kontrolle 30 s lang mit 5,25 % Natriumhypochlorit (NaOCl) behandelt wurde.
Für die Lasergruppen wurde ein standardisiertes Bestrahlungsprotokoll befolgt. Die optische Faser wurde bis zur Arbeitslänge in den Wurzelkanal eingeführt und während des gesamten Bestrahlungszeitraums in einer langsamen, kontinuierlichen Spiralbewegung von apikal nach koronal bewegt. Es wurden laserspezifische Zuführungsfasern oder -spitzen verwendet, anstelle einer einzigen austauschbaren Faser. Der 808 nm-Diodenlaser wurde über eine 200 µm Endabstrahlungs-Faser, der 1940 nm-Thuliumlaser über eine 200 µm Endabstrahlungs-Faser und der 2940 nm-Erbiumlaser über eine 400 µm radial abstrahlende Spitze appliziert. Die Zuführungsfaser oder -spitze wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 mm/s zurückgezogen. Nach Erreichen der Kanalmündung wurde sie erneut bis zur Arbeitslänge vorgeschoben, und die spiralförmige Bewegung von apikal nach koronal wurde wiederholt, bis die vorgesehene Bestrahlungsdauer abgeschlossen war.
Bei den Thulium- und Erbium-Lasern wurden die Kanäle während der Bestrahlung mit steriler Kochsalzlösung gefüllt, um eine wasserassistierte Laseraktivierung zu simulieren. Pro Kanal wurden etwa 10 µL sterile Kochsalzlösung eingeführt, um den Kanal bis zur Höhe der Kanalmündung zu füllen, bevor die Bestrahlung begann. Die Kochsalzlösung wurde bei Bedarf vor jedem Bestrahlungszyklus erneuert, um während der gesamten Behandlung einen mit Flüssigkeit gefüllten Kanal aufrechtzuerhalten. Bei der Gruppe mit dem Diodenlaser wurden die Kanäle vor der Bestrahlung mit sterilen Papierpunkten getrocknet, da der 808-nm-Diodenlaser eine relativ geringe Absorption in Wasser aufweist und zur Erzeugung eines direkten photothermischen antibakteriellen Effekts innerhalb des Kanals eingesetzt wurde. Im Gegensatz dazu weisen die 1940-nm-Thulium- und 2940-nm-Erbium-Laser eine deutlich höhere Wasserabsorption auf und wurden daher in mit Kochsalzlösung gefüllten Kanälen angewendet, um wasserbasierte photothermische und photomechanische Effekte zu fördern. Die Laserbehandlung wurde einmal täglich an drei aufeinanderfolgenden Tagen wiederholt.
Messung der äußeren Wurzeloberflächentemperatur
Änderungen der Echtzeit-Temperatur an der äußeren Wurzeloberfläche wurden während des ersten Tages der Laserbestrahlung gemessen. Jede Wurzelprobe wurde bei Raumtemperatur (22 °C ± 1 °C) vertikal an einem Stativ befestigt. Ein K-Typ-Thermoelement, das mit einem digitalen Thermometer verbunden war, wurde fest am mittleren Drittel der äußeren Wurzeloberfläche senkrecht zur langen Achse der Wurzel angebracht. Die Thermoelementsonde wurde mithilfe einer verstellbaren Klammer positioniert und mit hitzebeständigem Klebeband auf der Wurzeloberfläche fixiert, um während der gesamten Messung einen festen und gleichmäßigen Kontakt sicherzustellen. Vor jeder Messung wurde die Thermoelementsonde mit kochendem Wasser (100 °C) und einer Eis-Wasser-Mischung (0 °C) kalibriert. Die Temperaturwerte wurden im Abstand von 50 ms während der gesamten Bestrahlungszeit (10, 20 oder 30 s) aufgezeichnet. Sowohl die Ausgangstemperatur als auch die maximale Temperatur, die während oder unmittelbar nach der Laserbestrahlung gemessen wurde, wurden für jede Probe erfasst. Die Temperaturerhöhung von der Ausgangs- zur Spitzentemperatur wurde als ΔT berechnet. Ein ΔT von mehr als 10 °C galt als Schwellenwert für eine mögliche Schädigung des parodontalen Gewebes.
Mikrobiologische Bewertung: Koloniezählung und Hemmungsrate
Zur Bestimmung der antibakteriellen Wirkung der Laserbehandlungen wurden Proben nach jeder Laserbehandlung entnommen. Der Kanal wurde mit sterilen Papierpunkten getrocknet. Für jede Probe kam eine neue sterile Hedström-Feile der Größe 40 zum Einsatz, um Dentinspäne aus den Kanalwänden zu gewinnen und so eine Kreuzkontamination zwischen den Proben zu vermeiden. Jeder Dentinspann wurde in ein separates Mikrozentrifugenröhrchen mit 1 mL steriler PBS überführt. Die Röhrchen wurden 30 s intensiv verwirbelt, um Bakterien aus den Dentinspänen freizusetzen. Serielle zehnfache Verdünnungen im Bereich von 10−1 bis 10−6 wurden hergestellt, indem jeweils 100 µL der Bakteriensuspension in 900 µL sterile PBS überführt wurden. Aliquote Mengen (30 µL) jeder Verdünnung wurden auf separate Agarplatten mit Brain-Heart-Infusion-Medium aufgetragen und 24 h bei 37 °C inkubiert. Die Kolonien wurden gezählt und als koloniebildende Einheiten (CFU) dokumentiert. Jede Verdünnung wurde dreifach beimpft, und der mittlere Koloniezählergebniswert aus den drei Platten wurde für die Analyse verwendet. Die Platten wurden vor der Zählung codiert, und die Person, die die Kolonien zählte, war bezüglich der Behandlungszuordnungen verblindet.
Hier ist C die mittlere Kolonie-bildende-Einheiten (CFU)-Zahl der negativen Kontrollgruppe (Salzlösung) und T die mittlere CFU-Zahl der Versuchsgruppe.
Analyse der bakteriellen Wachstumskurve
Der Einfluss verschiedener Laserbehandlungen auf die Wachstumskinetik von Bakterien wurde durch die Aufstellung von Wachstumskurven untersucht. Am Tag 3 nach der letzten Laserbehandlung wurden die Kanäle mit 5 mL steriler Kochsalzlösung gespült. Die Kanalinhalte wurden mittels steriler Papierpunkte gesammelt und anschließend in ein Zentrifugenröhrchen mit 5 mL BHI-Brühe überführt. Das Röhrchen wurde geschüttelt, um die Bakterien in der Brühe zu suspendieren. Die bakterielle Suspension wurde auf 1 × 106 KBE/mL. Die bakterielle Konzentration wurde basierend auf dem OD angepasst600 Messungen unter Verwendung einer zuvor etablierten Kalibrierungskurve für E. faecalis ATCC 29212 und wurde anschließend durch Zählung lebensfähiger Kolonien verifiziert. Eine Aliquotmenge von 200 µL der Suspension wurde in jede Vertiefung einer sterilen 96-Loch-Mikrotiterplatte gegeben. Zusätzlich 20 µL steriles Mineralöl wurde zu jedem Brunnen gegeben, um Verdunstung zu minimieren. Die Mikroplatte wurde in ein Spektrophotometer/Inkubator bei konstanter Temperatur gegeben 37°Cund OD600 wurde stündlich über einen Zeitraum von 24 h gemessen. Vor jeder OD600-Messung wurde die Mikroplatte etwa 10 s lang mit einer Rotation von ca. 300 U/min geschüttelt, um eine homogene bakterielle Suspension zu gewährleisten. Jede Probe wurde in fünf Wiederholungslöchern getestet.
Statistische Analyse
Alle numerischen Daten werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) angegeben. Die statistischen Analysen wurden mit SPSS Version 26.0 durchgeführt. Die Datenverteilung wurde mittels des Shapiro-Wilk-Tests überprüft. Zur Vergleichung von mehr als zwei Gruppen wurde eine Varianzanalyse (ANOVA) verwendet, gefolgt vom Tukey-Test für ehrlich signifikante Differenzen (HSD) für paarweise Vergleiche. Der Vergleich zwischen zwei Gruppen erfolgte mittels eines unabhängigen Stichproben- t-Test. Die Homogenität der Varianzen wurde mithilfe des Levene-Tests überprüft, bevor parametrische Tests angewandt wurden. Wenn die Annahme der Varianzhomogenität verletzt war, wurde entsprechend die Welch-Korrektur angewandt. Statistische Signifikanz wurde definiert als P < 0,05. Die Diagramme wurden mit GraphPad Prism Version 9.0 erstellt.
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Ergebnisse
Antibakterielle Wirkung verschiedener Laserbehandlungen gegen E. faecalis
Die antibakterielle Wirksamkeit der drei Lasersysteme gegen E. faecalis wurde durch Bestimmung der Koloniebildenden Einheiten (CFU) nach drei aufeinanderfolgenden Behandlungen bewertet. Die Ergebnisse sind in Abbildung 1 und Abbildung 1 (Zusatzmaterial) dargestellt. Die negative Kontrollgruppe mit steriler Kochsalzlösung zeigte ein erhebliches bakterielles Wachstu...
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Diskussion
Die vorliegende ex vivo-Studie verglich die antibakterielle Wirksamkeit und thermische Sicherheit von 808-nm-Dioden-, 1940-nm-Thulium- und 2940-nm-Erbium-Lasern zur Eliminierung E. faecalis Biofilme aus infizierten Wurzelkanälen. Alle drei Lasersysteme zeigten eine stärkere bakterielle Hemmung als 5,25 % NaOCl; ihre antibakterielle Wirksamkeit und thermischen Profile unterschieden sich jedoch erheblich. Der 2940 nm-Erbiumlaser erzielte das insgesamt günstigste Verhältnis, indem er die höchste antibakterielle Akt...
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Offenlegungen
Interessenkonflikt:
Die Autoren erklären, dass sie bezüglich dieser Studie keine konkurrierenden Interessen haben. Es bestehen keine finanziellen oder nicht-finanziellen Interessenkonflikte, einschließlich Beschäftigung, Beratungstätigkeiten, Aktienbesitz, Honorare oder bezahlte Sachverständigengutachten.
Danksagungen
Diese Studie wurde durch das Medizinische Forschungsprogramm der Gesundheitskommission des Bezirks Hongkou unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 0,9%ige Kochsalzlösung | Beyotime | ST341-500ml | Zahnaufbewahrung, Spülung und negativer Kontrolle |
| 1,5-mL-Mikrozentrifugenröhrchen | Axygen | MCT-150-C | Probenentnahme und serielle Verdünnung |
| 24-Loch-Kulturplatte | Corning | 3524 | Biofilminkubation |
| 96-Loch-Mikroplatte | Corning | 3599 | Bakterielles Wachstumskurven-Assay |
| Autoklav | Tuttnauer | 2540E | Sterilisation vorbereiteter Wurzeln |
| Brain-Heart-Infusion-(BHI-)Agar | BD Biosciences | 211065 | Bakterielle Kultur und CFU-Zählung |
| Brain-Heart-Infusion-(BHI-)Brühe | BD Biosciences | 237500 | Bakterielle Kultur und Wachstumskurvenanalyse |
| Klare Nagellack | Beyotime | C0187 | Abdichtung der äußeren Wurzeloberfläche |
| Diamantsäge (niedrige Geschwindigkeit) | Buehler | IsoMet Low Speed Saw | Kronensektionierung |
| Digitalthermometer (mit K-Typ-Thermoelement kompatibel) | OMEGA Engineering | HH802U | Temperaturmessung an der äußeren Wurzeloberfläche |
| Enterococcus faecalis ATCC 29212 | American Type Culture Collection (ATCC) | ATCC 29212 | Bakterieller Stamm |
| Ethylenendiamintetraessigsäure (EDTA), 17% | Sigma-Aldrich | E9884 | Endgültige Kanalspülung |
| Fließfähiger Harz-Composite | 3M ESPE | 6031A2 | Abdichtung des apikalen Foramens |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Version 9.0 • RRID: SCR_002798 | Erstellung von Diagrammen |
| Hedström-Feile, Größe 40 | Dentsply Maillefer | 80603010042 | Gewinnung von Dentinspänen |
| K-Feile, Größe 10 | Dentsply Maillefer | 800-0210 | Bestimmung der Arbeitslänge |
| Lasersystem, 1940 nm, thuliumdotierter Faserlaser | Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent) | TN20 | Laserbestrahlung |
| Lasersystem, 2940 nm, Er:YAG | PointNix Co., Ltd. | Modular-beam | Laserbestrahlung |
| Lasersystem, 808 nm, Diodenlaser | elexxion AG | Claros Nano | Laserbestrahlung |
| Mikropipette | Eppendorf | 3123000063 | Probeninokulation |
| Mineralöl (steril) | Sigma-Aldrich | M5904 | Verhinderung der Verdunstung während des bakteriellen Wachstumskurven-Assays |
| Nickel-Titan-Rotationsfeilensystem (F3-Präparation) | Dentsply Sirona | ProTaper Gold | Wurzelkanalpräparation |
| Glasfaser für 1940-nm-thuliumdotierten Faserlaser | Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent) | 400 µm Durchmesser | Laserbestrahlung |
| Glasfaser für 2940-nm-Er:YAG-Laser | PointNix Co., Ltd. | 600 µm Durchmesser | Laserbestrahlung |
| Glasfaser für 808-nm-Diodenlaser | elexxion AG | elexxion longlife 200, 200 µm (Art. Nr. 10063) | Laserbestrahlung |
| Parodontalsonde | Hu-Friedy | PCPUNC156 | Wurzellängenmessung |
| Parodontalskalierer | Hu-Friedy | SJ34-35 | Entfernung von Zahnstein und Weichgewebe |
| Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) | Gibco / Thermo Fisher Scientific | 10010023 | Waschen und bakterielle Verdünnung |
| Pipettenspitzen (10 µL, 200 µL, 1000 µL) | Axygen | T-300 / T-200-Y / T-1000-B | Flüssigkeitshandhabung |
| Rundkolbenstativ | Biosharp | BS-IT-01 | Befestigung der Wurzelprobe |
| Rasterelektronenmikroskop (REM) | Hitachi High-Technologies | TM4000Plus | Biofilmabbildung |
| Schüttelinkubator | Thermo Fisher Scientific | MaxQ 4000 | Inkubation der Brühe |
| Natriumhypochlorit (NaOCl), 5,25% | Sigma-Aldrich | 425044 | Kanalirrigation und positiver Kontrolle |
| Spektrophotometer/Inkubator (Mikroplattenreader) | BioTek / Agilent Technologies | Epoch 2 | Optische Dichte bei 600 nm (OD600)-Messungen |
| SPSS | IBM | Version 26.0 • RRID: SCR_002865 | Statistische Analyse |
| Sterile Papierpunkte | Dentsply Maillefer | Absorbent Paper Points, ISO 20, 0,02 Konizität, 28 mm | Trocknung und bakterielle Probenahme aus dem Kanal |
| Thermoelementsonde (K-Typ) | OMEGA Engineering | 88000 | Temperaturmessung |
| Vortex-Mischer | Scientific Industries | Vortex-Genie 2 | Mischen bakterieller Suspensionen |
Referenzen
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