연구 논문

근관 내 오염 제거를 위한 툴륨, 어븀 및 다이오드 레이저: Enterococcus faecalis 항균 활성 및 엑스 비보(Ex Vivo) 열 안전성

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2026년 9월 11일

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1General Dentist, Department of Stomatology, Shanghai Fourth People's Hospital, School of Medicine, Tongji University

이 논문에서

요약

본 프로토콜은 ex vivo Enterococcus faecalis 근관 모델에서 다이오드, 툴륨 및 어븀 레이저의 근관 내 소독 효과를 비교하며, 항균 효능과 외근면 온도를 평가하여 안전하고 효과적인 조사 파라미터를 확인합니다.

초록

레이저 보조 세척은 근관 소독을 위한 유망한 보조 방법으로 등장하였으나, 표준화된 실험 조건 하에서 서로 다른 레이저 시스템을 직접 비교한 근거는 여전히 제한적입니다. 본 ex vivo 연구에서는 Enterococcus faecalis에 대한 근관 내 오염 제거를 위해 808 nm 다이오드 레이저, 1940 nm 툴륨 레이저, 그리고 2940 nm 어븀 레이저의 항균 효능과 열적 안전성을 비교하였습니다. 표준화된 감염 인간 근관 표본을 임상적으로 유의미한 조사 파라미터를 사용하여 처리하였습니다. 항균 효능은 집락 형성 단위(CFU) 감소 및 세균 성장 곡선 분석으로 평가하였으며, 열적 안전성은 레이저 조사 중 외부 근관 표면의 온도 변화를 측정하여 평가하였습니다. 세 가지 레이저 시스템 모두 식염수 처리 대조군보다 더 높은 항균 활성을 나타냈습니다. 어븀 레이저는 30 mJ로 30 s 동안 조사했을 때 가장 높은 평균 억제율(99.0%)을 달성하였으며, 동시에 외부 근관 표면 온도 상승을 허용 가능한 열적 안전 임계치인 10°C 미만으로 유지하였습니다. 툴륨 레이저는 유사한 항균 활성을 보였으나, 최고 조사 설정에서 열적 안전 임계치를 초과하였습니다. 다이오드 레이저는 테스트 조건 하에서 툴륨 및 어븀 레이저보다 낮은 항균 효능과 더 높은 온도 상승을 보였습니다. 본 ex vivo 모델의 한계 내에서, 2940 nm 어븀 레이저가 항균 효능과 열적 안전성 사이에서 가장 유리한 균형을 보여주었으며, 근관 내 소독을 위한 유망한 보조적 접근법임을 나타냈습니다.

서론

치수염 및 근첨주위염의 주요 원인은 근관 계통의 세균 감염입니다1. 한 연구에 따르면, Enterococcus faecalis는 근관 치료 후 만성 또는 재발성 감염이 있는 환자에게서 가장 많이 분리되는 주요 세균으로 확인되었습니다2,3. 이 세균은 바이오필름 형성을 포함한 수많은 병원성 인자를 가지고 있으며, 상아세관을 통해 최대 800 µm 깊이까지 침투하여 영양분이 제한된 조건에서도 생존할 수 있습니다2,3. 이러한 특성은 근관 치료 중에 사용되는 표준 근관 내 소독제뿐만 아니라 신체의 자연 방어 기제에 대한 저항성으로 이어집니다. 따라서 근관 계통에서 남아 있는 E. faecalis를 완전히 제거하지 못하는 것은 근관 치료 실패의 중요한 원인이 됩니다4.

현재의 근관 치료는 근관 시스템에서 미생물을 제거하기 위해 기구 조작을 통한 기계적 변연 제거와 화학적 세척을 결합하여 시행합니다5. 기계적 기구 조작은 세균 수를 줄이는 데 매우 효과적이지만, 복잡한 근관 해부학적 구조 내의 많은 영역은 기구 조작만으로는 접근이 불가능합니다5. 따라서 화학적 세척제는 근관 시스템을 소독하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 연구에 따르면 가장 강력한 화학 제제조차 세균 바이오필름을 완전히 제거하지 못하는 것으로 나타났습니다6. 또한, 근관 치료 중에 사용되는 일부 화학 제제는 상아질의 구조적 무결성을 손상시킬 수 있습니다6,7. 소독 효율을 높이고 근관 시스템에서 세균 바이오필름을 더욱 완전하게 제거하기 위해 화학적 세척제를 활성화하는 여러 방법이 연구되어 왔습니다. 그중에서도 레이저 활성 세척(laser-activated irrigation)이 유망한 대안 중 하나로 부상했습니다8. 다이오드, 툴륨 및 어븀 레이저 또한 세균 세포벽과 바이오필름을 파괴할 수 있는 광열 및 광기계적 효과를 생성할 가능성에 대해 평가되었습니다9.

이러한 각 레이저 유형과 상호작용하는 조직 사이의 상호작용은 파장에 따라 크게 달라집니다. 일반적으로 808에서 980 nm 범위의 파장으로 빛을 방출하는 다이오드 레이저는 생물학적 조직 내의 발색단에 의해 흡수되며, 그 결과 단백질이 변성되고 박테리아가 사멸하는 광열 반응이 일어납니다10. 툴륨 레이저는 1940 nm에서 작동하며 물에 대해 높은 흡수율을 보입니다. 따라서 툴륨 레이저는 세척액으로 채워진 근관을 포함하여 습한 환경에 매우 적합한 것으로 나타났습니다11. 높은 물 흡수율 덕분에 툴륨 레이저를 세척된 근관에 사용할 경우 액체를 빠르게 가열하고 기화시킬 수 있습니다. 기화 과정에서 발생하는 충격파는 박테리아 바이오필름을 파괴하는 데 도움이 될 수 있습니다. 에르븀 레이저, 특히 2940 nm에서 작동하는 레이저는 치과용 레이저 중 물에 대한 흡수 계수가 가장 높습니다12. 세척된 근관에서 이러한 특성은 폭발적인 기화와 충격파를 생성하여 박테리아를 기계적으로 분리하고 사멸시키는 동시에, 주변 상아질로의 열 전달을 잠재적으로 제한할 수 있습니다13.

근관 치료를 위한 레이저 기술에 대한 관심은 계속 증가하고 있지만, 서로 다른 레이저 시스템에 대한 최적의 임상적 파라미터에 대해서는 여전히 알려지지 않은 부분이 많습니다. 현재의 임상적 사용 방법은 일반적으로 근거 기반의 지원이 제한적인 상태에서 경험적 경험이나 제조업체 권장 지침을 바탕으로 합니다14. 또한, 지금까지 대부분의 연구는 레이저의 항균 효과를 평가해 왔으나, 레이저 치료의 중요한 측면인 치주 조직의 열 손상 위험에 대해서는 상대적으로 관심이 적었습니다. 외근면 온도가 10°C 이상 증가하면 치주 인대와 주변 골 조직에 영구적인 손상을 줄 수 있다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다15. 통제된 실험 조건 하에서 항균 효능과 열 안전성을 모두 체계적으로 평가하여 서로 다른 레이저 시스템을 직접 비교한 발표된 연구는 없는 것으로 보입니다.

본 ex vivo 연구의 주된 목적은 근관 벽에서 E. faecalis 바이오필름을 제거하기 위한 세 가지 레이저 시스템(808 nm 다이오드 레이저, 1940 nm 툴륨 레이저, 2940 nm 어븀 레이저)의 항균 효능과 열적 안전성을 조사하고 비교하는 것이었습니다. 열적 안전성을 유지하면서 효과적인 세균 제거를 달성하는 파라미터 조합을 식별하기 위해, 본 연구에서는 임상적으로 유의미한 조사 파라미터를 평가하였습니다. 이러한 연구 결과는 임상의가 근관 소독을 위해 안전하고 효과적인 레이저 보조 접근법을 선택하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.

프로토콜

본 연구는 동지대학교 의과대학 상하이 제4인민병원의 윤리 기준에 따라 수행되었으며, 기관생명윤리위원회(승인 번호 2026013-01)의 승인을 받았습니다. 본 연구에 사용된 발치된 인간 치아는 교정 또는 치주 질환의 이유로 치아 추출술을 받은 환자들로부터 수집되었습니다. 시료 수집 전 모든 참여자로부터 서면 동의서를 받았습니다. 본 연구 목적으로 추가적인 임상적 개입은 수행되지 않았습니다. 본 연구는 발치된 인간 치아 사용에 관한 기관의 요구 사항에 따라 수행되었습니다.

시편 준비 및 선정 기준
상하이 제4인민병원 통지대학교 치과대학으로부터 최근 발치된 단근 영구치(하악 절치 및 소구치) 총 141개를 제공받았다. 모든 치아는 교정학적 또는 치주적 이유로 발치되었다. 각 환자로부터 고지된 동의를 얻었다. 본 연구에는 치주 탐침으로 측정했을 때 뿌리 길이가 최소 10mm 이상인 치아, 우식 병변이나 균열이 없는 온전한 치아, 뿌리 형성이 완료된 치아, 그리고 Schneider 방법 기준 뿌리 만곡도가 10도 미만인 치아가 포함되었다. 다근관, 근관 석회화, 내부 흡수 또는 이전의 근관 치료 이력이 있는 치아는 본 연구에서 제외되었다. 발치 후, 치주 스케일러를 사용하여 육안으로 보이는 모든 치석과 연조직 잔해를 제거하였다. 탈수를 방지하기 위해 치아는 사용 전까지 0.9% 식염수 용액에 담가 4°C에서 보관하였으며, 모든 실험은 발치 후 3개월 이내에 수행되었다. 시편은 미리 정의된 교대 할당 순서에 따라 실험군에 배정되었다. 구체적으로, 각 군의 필요한 표본 수에 도달할 때까지 시편을 각 군에 순차적으로 교대 배정하였다. 공식적인 a priori 검정력 계산은 수행되지 않았다. 표본 크기는 이전의 유사한 ex vivo 연구, 평가된 조사 파라미터 조합의 수 및 적격한 발치 치아의 가용성을 기반으로 선정되었다.

근관 형성 및 멸균
각 치아의 치관을 연속적인 수냉 상태에서 저속 다이아몬드 톱을 사용하여 백악법랑경계에서 제거함으로써 10 mm의 표준화된 치근 분절을 얻었습니다. 작업 길이는 10번 K-file을 사용하여 근첨공에서 1 mm 짧은 지점으로 결정하였습니다. 근관 형성은 ProTaper Universal 니켈-티타늄 회전식 시스템을 사용하여 제조사의 지침에 따라 S1, S2, F1, F2, F3 순서로 진행하였으며, 최종적으로 F3 크기의 근첨 형성이 완료될 때까지 수행하였습니다. 기구 조작 중에는 각 회전식 파일 사용 후 약 2 mL의 5.25% sodium hypochlorite로 근관을 세척하였으며, 이에 따라 근관당 총 세척량은 약 10 mL가 되었습니다. 최종 헹굼은 17% EDTA 5 mL로 1분간 수행한 후, 멸균 생리식염수 5 mL로 마무리하였습니다. 근첨공은 유동성 레진 복합재로 밀봉하여 폐쇄형 근관 시스템을 만들었습니다. 준비된 치근은 121°C에서 20분간 오토클레이브로 멸균한 후, 4°C의 멸균 인산완충생리식염수(PBS)에 보관하였으며, 멸균 후 24시간 이내에 박테리아를 접종하였습니다.

세균 균주 및 배양 조건
감염된 근관 모델을 구축하기 위해 E. faecalis ATCC 29212를 사용하였다. 해당 균주는 호기성 조건 하에 37°C에서 24시간 동안 brain heart infusion (BHI) agar에서 배양되었다. 단일 콜로니를 BHI broth로 옮겨 37°C에서 18–24시간 동안 배양하였다. 60 nm에서의 광학 밀도 (OD60) 값을 0.08–0.10으로 맞추어, 세균 현탁액을 0.5 McFarland 표준과 동일한 약 1.5 × 108 CFU/mL로 조정하였다.

~의 구축 E. faecalis 감염된 근관 모델
감염된 근관 바이오필름 모델을 구축하기 위해, 백시멘트질을 통한 박테리아 침투를 방지하고자 멸균된 각 치근의 외면을 투명 매니큐어로 두 층 코팅하였습니다. 근단공을 유동성 레진 복합레진으로 밀폐한 후 근단 부위를 코팅하였으며, 박테리아 접종이 가능하도록 근관 입구는 코팅하지 않고 남겨두었습니다. 멸균된 마이크로피펫을 사용하여, 10 µL ~의 E. faecalis 현탁액을 각 개별 근관에 옮겨, 외부로 넘치지 않게 근관 전체 길이를 채웠다. 그 후 접종된 시료들을 멸균된 24-웰 배양 플레이트에 개별적으로 넣고, 각 웰에 BHI 배지 1.5 mL를 첨가하였다. 시료를 다음 조건에서 배양하였다. 37°C 21일 동안 호기성 조건에서 배양하였다. 박테리아의 지속적인 성장을 위한 영양분을 공급하고 축적된 세포 파편을 제거하기 위해, 2일마다 배양액을 제거하고 신선한 멸균 BHI broth로 교체하였다. 배양액 교체 시 E. faecalis의 추가 접종은 수행하지 않았다. 배양 기간이 종료된 후, 실험적 테스트 전 느슨하게 부착된 부유 박테리아를 제거하기 위해 모든 생존 샘플을 PBS로 1회 세척하였다. 무작위로 선택된 두 개의 샘플을 사용하여 주사전자현미경(SEM)으로 성숙한 바이오필름 형성 및 상아세관 내 박테리아 침투를 시각화하였다. 시편은 2.5% glutaraldehyde에 고정하여 4°C 24시간 동안 처리한 후, PBS로 3회 세척하고, 단계별 에탄올 시리즈(30%, 50%, 70%, 80%, 90%, 10%)를 통해 각 단계당 10분씩 탈수하였다. 그 다음 세로 방향으로 절단하여 자연 건조시킨 후, 알루미늄 스텁에 고정하고 금으로 스퍼터 코팅하여 SEM으로 관찰하였다.

실험군 및 레이저 조사 프로토콜
감염된 135개의 뿌리 샘플을 사용된 레이저 시스템에 따라 808 nm 다이오드 레이저군, 1940 nm 툴륨 레이저군, 2940 nm 어븀 레이저군의 세 가지 주요 실험군으로 나누었습니다. 각 레이저군에는 45개의 샘플이 포함되었으며, 이를 조사 파라미터에 따라 다시 세분화하였습니다. 다이오드 레이저는 1.0, 1.5 또는 2.0 W의 평균 출력으로 작동시켰으며, 각 출력 설정에서 10, 20 또는 30 s 동안 적용하여 하위 그룹당 3개의 샘플이 포함된 9개의 하위 그룹을 구성하였습니다. 툴륨 레이저는 1.5, 2.5 또는 3.5 W의 평균 출력으로 작동시켰으며, 각 출력 설정에서 10, 20 또는 30 s 동안 적용하여 마찬가지로 하위 그룹당 3개의 샘플이 포함된 9개의 하위 그룹을 구성하였습니다. 어븀 레이저는 15 Hz의 고정 주파수에서 초단펄스 모드로 작동시켰습니다. 10, 20 또는 30 mJ의 펄스 에너지를 10, 20 또는 30 s 동안 적용하여 하위 그룹당 3개의 샘플이 포함된 9개의 하위 그룹을 생성하였습니다. 808 nm 다이오드 레이저와 1940 nm 툴륨 레이저는 모두 연속파 모드로 작동되었습니다.

총 6개의 추가 샘플이 포함되었으며, 음성 대조군과 양성 대조군에 각각 3개씩 배정되었습니다. 음성 대조군에는 멸균 식염수를 처리하였고, 양성 대조군에는 5.25% 차아염소산나트륨(NaOCl)을 30 s 동안 처리하였습니다.

레이저 그룹의 경우, 표준화된 조사 프로토콜을 따랐다. 광섬유를 근관 내 작업 길이까지 삽입하고, 조사 기간 동안 치근단에서 치관 방향으로 느리고 지속적인 나선형 운동을 하며 이동시켰다. 단일 교체형 광섬유 대신 레이저 전용 전달 섬유 또는 팁을 사용하였다. 808 nm 다이오드 레이저는 20 µm end-firing fiber를 통해, 1940 nm 툴륨 레이저는 200 µm end-firing fiber를 통해, 그리고 2940 nm 어븀 레이저는 400 µm radial-firing tip을 통해 전달하였다. 전달 섬유 또는 팁은 약 1 mm/s의 속도로 후퇴시켰다. 근관 입구에 도달한 후 다시 작업 길이까지 되돌렸으며, 지정된 조사 시간이 완료될 때까지 치근단-치관 방향의 나선형 운동을 반복하였다.

툴륨 및 어븀 레이저의 경우, 수조 보조 레이저 활성화를 모사하기 위해 조사하는 동안 근관 내부를 멸균 식염수로 채운 상태로 유지하였다. 조사 전, 각 근관의 입구 높이까지 채워지도록 약 10 µL의 멸균 식염수를 주입하였다. 치료 전반에 걸쳐 근관 내에 액체가 채워진 상태를 유지하기 위해, 필요한 경우 각 조사 주기 전에 식염수를 보충하였다. 다이오드 레이저 군의 경우, 808 nm 다이오드 레이저는 물에 대한 흡수율이 상대적으로 낮으며 근관 내에서 직접적인 광열 항균 효과를 유도하기 위해 사용되었으므로 조사 전 멸균 페이퍼 포인트로 근관을 건조시켰다. 이와 대조적으로, 1940 nm 툴륨 및 2940 nm 어븀 레이저는 물 흡수율이 상당히 더 높으므로, 물에 의한 광열 및 광기계적 효과를 촉진하기 위해 식염수가 채워진 근관에 적용하였다. 레이저 치료는 3일 연속으로 매일 1회씩 반복하였다.

외측 치근 표면 온도 측정
레이저 조사 첫날 동안 외측 치근 표면의 실시간 온도 변화를 측정하였다. 각 치근 표본을 상온(2°C ± 1°C)에서 레토르트 스탠드에 수직으로 고정하였다. 디지털 온도계에 연결된 K-타입 열전대를 치근 장축에 수직이 되도록 외측 치근 표면의 중앙 1/3 지점에 밀착시켰다. 열전대 프로브는 조절 가능한 클램프를 사용하여 배치하였으며, 측정 내내 견고하고 일관된 접촉을 유지하기 위해 내열 접착 테이프로 치근 표면에 고정하였다. 열전대 프로브는 매 측정 세션 전에 끓는 물(10°C)과 얼음물 혼합물(0°C)을 사용하여 교정하였다. 온도 값은 조사 기간(10, 20 또는 30 s) 동안 50 ms 간격으로 기록하였다. 각 표본에 대해 기저 온도와 레이저 조사 중 또는 조사 직후에 기록된 최대 온도를 모두 측정하였다. 기저 온도에서 최고 온도까지의 온도 상승분은 ΔT로 계산하였다. ΔT가 10°C를 초과하는 경우 치주 조직에 잠재적 손상을 줄 수 있는 임계값으로 간주하였다.

미생물학적 평가: 콜로니 계수 및 억제율
레이저 처리의 항균 효과를 결정하기 위해, 각 레이저 처리 후 샘플을 수집하였다. 근관은 멸균된 페이퍼 포인트를 사용하여 건조시켰다. 샘플 간의 교차 오염을 방지하기 위해 각 시편마다 새로운 멸균 size 40 Hedström 파일을 사용하여 근관 벽에서 상아질 칩을 채취하였다. 각 상아질 칩은 1 mL의 멸균 PBS가 들어 있는 개별 마이크로원심분리 튜브로 옮겨졌다. 상아질 칩에서 박테리아를 분리하기 위해 튜브를 30 s 동안 강하게 볼텍싱하였다. 각 희석 단계에서 박테리아 현탁액 10 µL를 90 µL의 멸균 PBS로 옮겨 10−1에서 10−6까지의 10배 연속 희석액을 준비하였다. 각 희석액의 분주액(30 µL)을 각각의 brain heart infusion agar 플레이트에 도말하고 37°C에서 24 h 동안 배양하였다. 콜로니를 계수하여 집락형성단위(CFU)로 기록하였다. 각 희석액은 3회 반복 도말하였으며, 세 플레이트의 평균 콜로니 수를 분석에 사용하였다. 플레이트는 계수 전 코딩되었으며, 콜로니 계수를 수행한 연구자는 처리군 할당 내용을 알지 못하는 블라인드 상태에서 진행하였다.

억제율 공식: (C-T)/C×100, 수학적 개념, 과학적 계산.

여기서 C는 음성 대조군(생리식염수) 그룹의 평균 CFU 수치이며, T는 실험군 그룹의 평균 CFU 수치입니다.

세균 성장 곡선 분석
다양한 레이저 처리가 세균 성장 역학에 미치는 영향을 성장 곡선을 통해 조사하였다. 최종 레이저 처리 후 3일째 되는 날, 근관을 5 mL의 멸균 식염수로 세척하였다. 근관 내 물질은 멸균 페이퍼 포인트를 사용하여 수집한 후, 5 mL의 BHI 배지가 담긴 원심분리관으로 옮겼다. 배지 내에 세균이 현탁되도록 튜브를 볼텍싱하였다. 세균 현탁액의 농도를 1 × 106 CFU/mL. 박테리아 농도는 OD를 기준으로 조정되었습니다.600 기존에 설정된 검량선을 이용한 ~의 측정 E. faecalis ATCC 29212였으며, 이후 생존 콜로니 계수를 통해 검증되었습니다. 다음과 같은 분량을 200 µL 현탁액의 일부를 멸균된 96-웰 마이크로플레이트의 각 웰에 분주하였다. 또한, 20 µL 증발을 최소화하기 위해 각 웰에 멸균 미네랄 오일을 추가하였다. 마이크로플레이트를 다음 온도로 유지되는 분광광도계/배양기에 넣었다. 37°C, 그리고 OD600 24시간 동안 매시간 측정하였다. 각 $\text{OD}_{60}$ 측정 전, 균액의 균질한 현탁 상태를 보장하기 위해 마이크로플레이트를 약 30 rpm으로 10초 동안 궤도 진탕(orbital shaking)하였다. 각 시료는 5개의 반복 웰(replicate wells)에서 테스트하였다.

통계 분석
모든 수치 데이터는 평균 ± 표준 편차(SD)로 표시하였다. 통계 분석은 SPSS Version 26.0을 사용하여 수행하였다. 데이터 분포는 Shapiro–Wilk 검정을 통해 평가하였다. 세 그룹 이상의 비교에는 분산 분석(ANOVA)을 사용하였으며, 사후 분석으로 Tukey의 정직 유의 차이(HSD) 검정을 통해 쌍별 비교를 수행하였다. 두 그룹 간의 비교는 독립 표본 t-검정을 사용하여 수행하였다. 모수 검정을 적용하기 전 Levene 검정을 통해 분산의 동질성을 평가하였다. 분산의 동질성 가정이 충족되지 않은 경우, 적절하게 Welch 교정법을 적용하였다. 통계적 유의성은 P < 0.05로 정의하였다. 그래프는 GraphPad Prism Version 9.0을 사용하여 생성하였다.

결과

E. faecalis에 대한 다양한 레이저 처리의 항균 활성
세 가지 레이저 시스템의 E. faecalis에 대한 항균 효능은 3회 연속 처리 후 CFU 수를 측정하여 평가하였습니다. 결과는 그림 1 및 부록 그림 1에 나타내었습니다. 멸균 식염수 음성 대조군에서는 평균 콜로니 수 회색조 값(gray value)이 39618.7 ± 6787.5로 상당한 세균 성장이 확인되었습니다. 5.25% NaOCl 양성 대조군은 개별 억제율이 46.8%, 43.1%, 51.7%였으며, 전체 평균 억제율은 47.2% ± 3.0%를 달성하였습니다.

세균 억제율 그래프; 여러 항균제의 비교 데이터 분석 결과 표시.
그림 1~에 대한 레이저 처리의 항균 효능 Enterococcus faecalis. 서로 다른 조사 파라미터를 사용하여 808 nm 다이오드, 1940 nm 툴륨 및 2940 nm 어븀 레이저 시스템으로 3일 연속 처리한 후의 세균 억제율. 5.25% 차아염소산나트륨(NaOCl)을 양성 대조군으로, 억제율 0%의 멸균 식염수를 음성 대조군으로 사용하였다. 데이터는 처리군당 n = 3개의 독립 시료로부터 얻은 평균값 ± 표준편차(SD)로 나타내었다. 오차 막대는 표준편차를 나타낸다. *은(는) P < 0.05, **는 다음을 나타냅니다. P < 0.01이며, ***은 다음을 나타냅니다. P < 0.001. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

모든 레이저 처리군은 5.25% NaOCl 양성 대조군보다 더 높은 억제율을 나타냈습니다. 레이저 출력 또는 펄스 에너지가 증가하고 조사 시간이 길어질수록 항균 활성이 증가하는 것이 관찰되었습니다. 예를 들어, 808 nm 다이오드 레이저군의 경우, 평균 억제율은 1.0 W에서 10 s 동안 조사했을 때 53.1% ± 6.5%에서 2.0 W로 30 s 동안 조사했을 때 80.2% ± 2.6%로 증가했습니다. 1.0 W로 30 s 동안 처리한 군과 2.0 W로 30 s 동안 처리한 군 사이에 통계적으로 유의미한 차이가 관찰되었습니다 (P < 0.01).

대부분의 테스트 조건에서 1940 nm 툴륨 레이저가 다이오드 레이저보다 더 뛰어난 항균 활성을 보였다. 1.5 W에서 10 s 동안 조사했을 때 평균 억제율은 78.8% ± 1.9%였다. 2.5 W에서 30 s 동안 조사했을 때 억제율은 91.6% ± 0.4%로 증가했다. 툴륨 레이저 군에서 가장 높은 억제율은 3.5 W에서 30 s 동안 조사했을 때 관찰되었으며, 97.4% ± 0.8%에 도달했다. 이 값은 5.25% NaOCl 양성 대조군(P < 0.01) 및 2.0 W에서 30 s 동안 조사한 808 nm 다이오드 레이저(P < 0.01)보다 유의하게 높았다.

세 가지 레이저 시스템 중 2940 nm erbium 레이저가 가장 뛰어난 항균 활성을 나타냈다. 10 mJ로 10 s 동안 조사했을 때 평균 억제율은 84.3% ± 1.5%에 달했다. 20 mJ로 30 s 동안 조사했을 때 억제율은 96.5% ± 2.0%였다. 가장 높은 억제율은 30 mJ로 30 s 동안 조사했을 때 관찰되었으며 9.0% ± 0.6%에 이르렀다. 이 값은 5.25% NaOCl 양성 대조군(P < 0.01), 2.5 W로 30 s 동안 조사한 1940 nm thulium 레이저(P < 0.01), 그리고 모든 808 nm diode 레이저 처리군(P < 0.01)보다 유의하게 높았다.

결과는 세 가지 레이저 시스템 모두 E. faecalis에 대해 항균 활성을 나타냈으며, 일반적으로 조사 파라미터가 증가함에 따라 억제율이 높아지는 경향을 보였음을 입증한다. 테스트한 조건 중에서 2940 nm 어븀 레이저가 가장 높은 항균 억제 효과를 달성했으며, 1940 nm 툴륨 레이저와 808 nm 다이오드 레이저가 그 뒤를 이었다. 이는 레이저 보조 근관 내 소독이 테스트된 실험 조건 하에서 세균 부하를 효과적으로 감소시킬 수 있다는 연구 가설을 뒷받침한다.

레이저 처리가 박테리아 성장 역학에 미치는 영향
처리 후 박테리아의 재성장은 24시간 동안 OD600을 측정하여 평가하였다. 결과는 그림 2 및 보충 그림 2에 나타내었다. 멸균 식염수 대조군은 약 4시간의 지체기를 거쳐 4~12시간 사이에 급격한 대수 성장기를 보이고, 최대 OD60 값이 1.167에서 1.245 사이인 정지기에 도달하는 전형적인 박테리아 성장 패턴을 나타냈다.

화학 반응 속도 분석 그래프; NaCl, NaOCl, Bioxide, Thulium, Erbium의 실험 데이터.
그림 2의 성장 곡선 Enterococcus faecalis 레이저 처리 후. 의 성장 속도론 Enterococcus faecalis 처치된 근관에서 24시간 동안 회수되어 600 nm에서의 광학 밀도(OD)로 측정된600). 멸균 식염수 대조군, 5.25% 차아염소산나트륨(NaOCl) 대조군, 그리고 선택된 808 nm 다이오드, 1940 nm 툴륨 및 2940 nm 에르븀 레이저 처리 군의 대표 성장 곡선을 나타내었다. 데이터는 n = 3의 독립적 샘플에서 얻은 평균 ± 표준편차(SD)로 표시되었으며, 샘플당 5개의 기술적 반복 웰(well)을 사용하였다. 오차 막대는 SD를 나타낸다. *은(는) P < 0.05, **는 다음을 나타냅니다. P < 0.01이며, ***은(는) 다음을 나타냅니다. P < 0.001. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

808 nm 다이오드 레이저 군은 파라미터에 따른 세균 성장 억제 효과를 나타냈습니다. 1.0 W에서 10 s 동안 조사했을 때, 성장 곡선은 5.25% NaOCl 군과 유사했으며, 약 8 h부터 지수 성장기가 시작되었습니다. 2.0 W에서 30 s 동안 조사했을 때, 유도기는 약 10 h까지 연장되었으며, 14 h에서의 OD60 값은 5.25% NaOCl 군보다 유의하게 낮았습니다(0.559 ± 0.042 vs. 0.934 ± 0.042, P < 0.01).

1940 nm 툴륨 레이저군은 다이오드 레이저군보다 세균 성장을 더 강력하게 억제하는 것으로 나타났다. 1.5 W로 10 s 동안 조사했을 때, 지수 성장기는 약 10 h부터 시작되었다. 2.5 W로 30 s 동안 조사했을 때, 지체기가 약 1 h까지 연장되었으며, 해당 시점에서 멸균 식염수 대조군 및 2.0 W로 30 s 동안 조사한 808 nm 다이오드 레이저군보다 OD60 값이 유의하게 낮았다(두 군 모두 P < 0.01). 3.5 W로 30 s 동안 조사했을 때, 세균 성장이 현저하게 억제되어 12 h부터 OD60 값이 약 0.15 이하로 유지되었으며 이후에도 기본적으로 변화가 없었다.

2940 nm 어븀 레이저 그룹에서 박테리아 재성장이 가장 강력하게 억제되었다. 10 mJ로 10 s 동안 처리했을 때, 처리 후 약 10 h까지 박테리아 성장의 지수적 증가가 관찰되지 않았다. 펄스 에너지를 높이자 지수적 성장의 시작 시점이 더욱 지연되었다. 30 mJ로 30 s 동안 처리한 경우, 지수적 성장이 약 12 h까지 지연되었으며, 이 기간 동안 평균 OD60은 0.20 미만으로 유지되었다. 12 h 시점에서 30 mJ로 30 s 동안 처리한 2940 nm 어븀 레이저 그룹의 OD60 값은 2.0 W로 30 s 동안 처리한 808 nm 다이오드 레이저 그룹보다 유의하게 낮았다 (0.120 ± 0.01 vs. 0.274 ± 0.04, P < 0.01).

전반적으로, 세 가지 레이저 시스템 모두 대조군에 비해 박테리아의 재성장을 지연시켰으며, 조사 파라미터가 증가함에 따라 억제 효과가 점진적으로 더 크게 관찰되었습니다. 테스트된 조건 하에서 2940 nm 에르븀 레이저가 박테리아 재성장에 대해 가장 큰 억제 효과를 나타냈으며, 1940 nm 툴륨 레이저와 808 nm 다이오드 레이저가 그 뒤를 이어 연구 가설을 뒷받침하였습니다.

외치근 표면에 대한 다양한 레이저 치료의 열적 안전성 평가
항균 활성 외에도, 세 가지 레이저 시스템의 열적 안전성을 외치근 표면 온도 상승분(ΔT)을 측정하여 평가하였다. 10°C를 초과하는 온도 상승은 잠재적인 치주 조직 손상의 임계값으로 간주되었다. 결과는 그림 3에 나타나 있다.

균 정지율 그래프; 다양한 약제의 효능에 대한 비교 분석, 데이터 포인트 표시.
그림 3레이저 조사 중 외부 치근 표면 온도 변화. 서로 다른 조사 파라미터를 사용하여 808 nm 다이오드, 1940 nm 툴륨 및 2940 nm 어븀 레이저 시스템으로 조사한 후의 외치근 표면 온도 변화(ΔT). 점선 가로선은 다음을 나타냄 10°C 잠재적인 치주 조직 손상과 흔히 연관되는 임계값. 데이터는 n = 3개의 독립적인 시료로부터 얻은 평균 ± 표준편차(SD)로 표시됨. 오차 막대는 SD를 나타냄. *은 다음을 나타냄 P < 0.05, **는 다음을 나타냅니다. P < 0.01이며, ***은(는) 다음을 나타냅니다. P < 0.001. 이 그림의 확대 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

808 nm 다이오드 레이저가 외부 치근 표면 온도를 가장 크게 상승시켰습니다. 1.0 W에서 10 s 동안 조사했을 때, 평균 온도 상승폭(ΔT)은 6.0°C ± 0.7°C였습니다. 동일한 출력을 유지하면서 조사 시간을 30 s로 늘렸을 때, 평균 ΔT는 10.4°C ± 0.9°C로 증가했습니다. 2.0 W에서 30 s 동안 조사했을 때 평균 ΔT는 14.8°C ± 3.8°C까지 더욱 증가하여, 모든 시료에서 10°C 안전 임계값을 초과했습니다.

1940 nm 툴륨 레이저는 완만한 온도 상승을 유도했습니다. 1.5 W에서 10 s 동안 조사했을 때, 평균 ΔT는 2.5°C ± 0.7°C였습니다. 출력을 2.5 W로 높이고 조사 시간을 30 s로 늘렸을 때 평균 ΔT는 8.8°C ± 0.9°C로 증가했으며, 한 샘플은 10.2°C에 도달했습니다. 3.5 W에서 30 s 동안 조사했을 때 평균 ΔT는 12.7°C ± 1.9°C로 증가했으며, 모든 샘플이 10°C의 안전 임계값을 초과했습니다. 3.5 W에서 30 s 동안의 온도 상승은 2.5 W에서 30 s 동안의 온도 상승보다 유의하게 더 높았습니다(P < 0.01).

2940 nm erbium 레이저는 테스트한 모든 매개변수 중에서 외부 치근 표면 온도의 증가 폭이 가장 작았습니다. 10 mJ에서 10 s 동안 조사했을 때, 평균 ΔT는 0.8°C ± 0.1°C였습니다. 테스트한 최대 설정인 30 mJ에서 30 s 동안 조사했을 때, 평균 ΔT는 3.6°C ± 1.0°C였으며, 측정된 온도의 범위는 2.1°C에서 5.0°C였습니다. 기록된 모든 온도 상승은 10°C 안전 임계값 미만으로 유지되었습니다. 1940 nm thulium 레이저를 3.5 W에서 30 s 동안 사용했을 때 관찰된 온도 상승은 2940 nm erbium 레이저를 30 mJ에서 30 s 동안 사용했을 때 관찰된 온도 상승보다 유의하게 더 높았습니다(P < 0.01).

전반적으로 2940 nm 에르븀 레이저는 테스트한 모든 조건에서 외부 치근 표면 온도 상승이 가장 낮게 나타난 반면, 808 nm 다이오드 레이저와 고출력 1940 nm 툴륨 레이저 설정에서는 온도 상승이 더 높게 나타났으며, 일부 조건에서는 사전 정의된 안전 임계값을 초과하였습니다.

데이터 가용성:
본 연구의 결과를 뒷받침하는 모든 원시 데이터는 보충 파일로 제공됩니다. 대표적인 집락 형성 단위(CFU) 이미지와 전체 박테리아 성장 곡선은 각각 보충 그림 1 및 2에서 확인할 수 있습니다. 개별 표본 수준의 외부 뿌리 표면 온도 측정값은 보충 표 1에 제공되며, 모든 처리군에 대한 집락 면적 회색조 값 및 계산된 억제율을 포함한 원시 항균 활성 데이터는 보충 표 2에 제공됩니다. 이러한 보충 파일에는 본 논문의 주요 원고에 제시된 결과의 기초가 되는 일차 데이터가 포함되어 있습니다.

보충 파일
보충 그림 1. Enterococcus faecalis 레이저 처리 후의 대표적인 콜로니 형성 단위(CFU) 플레이트. 3회 연속 처리 후 근관 샘플에서 회수된 콜로니 형성 단위(CFUs)를 보여주는 대표적인 brain heart infusion (BHI) 한천 플레이트. 샘플은 도말 전 단계 희석(10−3) 과정을 거쳤으며 24 h 동안 배양되었다. 멸균 식염수 음성 대조군, 5.25% 차아염소산나트륨 (NaOCl) 양성 대조군, 808 nm 다이오드 레이저 (2.0 W, 30 s), 1940 nm 툴륨 레이저 (3.5 W, 30 s), 그리고 2940 nm 어븀 레이저 (30 mJ, 30 s) 처리군에 대한 대표 이미지가 제시되어 있다.이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

부록 그림 2. 레이저 처리 후 Enterococcus faecalis의 24시간 전체 성장 곡선.처리된 근관에서 회수된 Enterococcus faecalis의 24시간 동안의 성장 역학을 60 nm에서의 광학 밀도(OD60)로 측정함. 세균 현탁액은 1 × 106 colony-forming units (CFU)/mL로 조정하여 37°C의 brain heart infusion (BHI) 배지에서 배양함. 멸균 식염수 음성 대조군, 5.25% 차아염소산나트륨(NaOCl) 양성 대조군 및 모든 실험적 레이저 처리군에 대한 성장 곡선을 나타냄: 808 nm 다이오드 레이저 (1.0, 1.5, 2.0 W로 10, 20, 30 s 동안), 1940 nm 툴륨 레이저 (1.5, 2.5, 3.5 W로 10, 20, 30 s 동안), 2940 nm 어븀 레이저 (15 Hz에서 10, 20, 30 mJ로 10, 20, 30 s 동안). 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

보충 표 1. 레이저 조사 중 외부 치근 표면 온도 측정값.
명시된 출력 또는 펄스 에너지 및 조사 시간 조건에서 808 nm 다이오드, 1940 nm 툴륨 또는 2940 nm 어븀 레이저로 처리한 각 시편의 조사 전 및 조사 후 외부 치근 표면 온도를 보고하였다. 온도 차이는 ΔT = 조사 후 온도 − 조사 전 온도로 계산하였다. 각 파라미터 조합에 대해 3개의 독립적인 시편을 평가하였다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

보충 표 2. 레이저 처리 후 항균 활성에 대한 원시 집락 형성 단위(CFU) 분석 데이터.
제시된 조사 파라미터 하에서 808 nm 다이오드, 1940 nm 툴륨 또는 2940 nm 어븀 레이저로 처리한 후 각 표본의 집락 면적 회색 값 및 계산된 억제율을 나타냅니다. 식염수와 5.25% 차아염소산나트륨(NaOCl)은 각각 음성 대조군과 양성 대조군으로 사용되었습니다. 억제율은 식염수 대조군을 기준으로 계산되었습니다. 각 처리 조건에 대해 세 개의 독립적인 표본을 분석하였습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

토론

본 ex vivo 연구에서는 감염된 근관에서 E. faecalis 바이오필름을 제거하기 위한 808 nm 다이오드, 1940 nm 툴륨 및 2940 nm 어븀 레이저의 항균 효능과 열적 안전성을 비교하였다. 세 가지 레이저 시스템 모두 5.25% NaOCl보다 더 우수한 세균 억제 효과를 보였으나, 항균 효능과 열적 특성에는 상당한 차이가 있었다. 2940 nm 어븀 레이저는 가장 높은 항균 활성과 외부 치근 표면 온도의 가장 낮은 상승폭을 결합하여 전반적으로 가장 유리한 균형을 달성하였다. 1940 nm 툴륨 레이저 또한 강력한 항균 효능을 보였으나, 최대 조사 파라미터에서는 10°C의 열적 안전 임계값을 초과하였다. 808 nm 다이오드 레이저는 상대적으로 낮은 항균 활성과 덜 유리한 열적 안전성을 나타냈다. 이러한 결과는 레이저 파장과 조사 파라미터가 근관 내 소독과 치주 조직 안전성 사이의 균형을 맞추는 데 중요한 요인임을 시사한다16. 다만, 각 파장은 서로 다른 임상적 적응증, 전달 시스템 및 작용 기전을 가지고 있으므로 서로 다른 레이저 시스템 간의 직접적인 비교는 신중하게 해석해야 한다. 본 연구는 표준화된 ex vivo 조건 하에서 항균 효능을 비교하였으나, 각 레이저의 최적 적용은 구체적인 임상 상황, 치료 목표 및 사용 가능한 기구에 따라 달라질 수 있다.

세 가지 레이저 시스템 간의 서로 다른 결과는 주로 물, 상아질 및 세균 바이오필름과의 파장 의존적 상호작용으로 설명될 수 있습니다. 808 nm 다이오드 레이저는 물에 의한 흡수가 낮으며 주로 직접적인 광열 효과를 통해 작용합니다. 다이오드 레이저는 열 유도 단백질 변성과 세균 막 파괴를 통해 세균을 제거할 수 있습니다17. 그러나 그 효과는 레이저 파이버가 표적 세균에 얼마나 가깝게 접촉하거나 접근하느냐에 달려 있으며, 이는 근관 시스템의 복잡한 해부학적 구조에서 매우 어렵습니다. 이는 다이오드 레이저가 2.0 W에서 30 s 동안 조사되었음에도 불구하고 중간 정도의 세균 억제 효과만을 보인 이유를 설명할 수 있습니다. 성장 곡선 분석 결과, 다이오드 레이저 처리 후에도 일부 세균이 생존하여 재성장 능력을 유지했음을 보여주었으며, 이는 기존의 바이오필름이 완전히 제거되지 않았음을 시사합니다18. 1940 nm 툴륨 레이저는 다이오드 레이저보다 물 흡수율이 높으며, 액체로 채워진 근관 내에서 광열 및 광기계적 효과를 모두 일으킬 수 있습니다19. 이러한 더 높은 물 흡수율이 더 강력한 항균 효과의 원인이 될 수 있으나, 높은 출력 설정에서는 온도 상승 또한 더 크게 발생합니다. 예를 들어, 3.5 W에서 30 s 동안 조사했을 때 뚜렷한 항균 활성을 보였으나, 치주 조직 손상을 방지하기 위해 권장되는 10°C 임계값을 초과하였습니다11,20. 따라서 감염된 근관의 충분한 소독을 달성하는 것과 주변 조직에 잠재적 손상을 줄 수 있는 과도한 온도 상승을 피하는 것 사이에는 트레이드오프 관계가 있는 것으로 보입니다. 이 레이저 시스템들은 파장에 따라 주요 발색단과 에너지 전달 메커니즘이 다르기 때문에 직접적으로 대체 가능한 것으로 간주해서는 안 됩니다. 다이오드 레이저는 주로 직접적인 광열 효과를 생성하는 반면, 툴륨 및 어븀 레이저는 근관 내의 물과 더 강력하게 상호작용하여 추가적인 액체 매개 효과를 생성합니다. 따라서 관찰된 차이는 조사 파라미터와 세 가지 레이저 시스템의 서로 다른 작용 기전 모두를 반영하는 것일 수 있습니다.

2940 nm 에르븀 레이저가 전반적으로 가장 유리한 프로파일을 보였으며, 이는 주로 물에 의한 강한 흡수 때문인 것으로 나타났다21. 세척액이 채워진 근관 내에서 활성화될 때, 레이저 에너지는 얇은 물 층에 의해 빠르게 흡수되어 공동 현상, 충격파 및 유체 이동을 생성하며, 이는 외부 치근 표면으로의 열 전달을 제한하면서 바이오필름을 기계적으로 파괴할 수 있다21,22. 이러한 메커니즘은 에르븀 레이저가 모든 조사 관련 온도 상승을 사전 정의된 안전 임계값 내로 유지하면서도 가장 높은 억제율을 달성한 이유를 설명할 수 있다. 따라서 본 ex vivo 연구에서 평가된 실험 조건 하에서, 에르븀 레이저는 테스트 된 레이저 시스템 중 항균 효능과 열적 안전성 사이에서 가장 유리한 균형을 보여주었다. 그러나 이러한 결과는 테스트 된 ex vivo 조건에 한정되며, 에르븀 레이저의 임상적 우월성을 입증하는 것은 아니다. 이러한 결과를 임상 치료 권고 사항으로 전환하기 위해서는 추가적인 in vivo 및 임상 연구가 필요하다. 5.25% NaOCl에서 관찰된 낮은 억제율 또한 주목할 만하다. NaOCl은 오랫동안 근관 치료 중 세균 제거를 위한 표준 세척액으로 사용되어 왔으나, 제한된 침투력, 화학적 중화 및 바이오필름 매트릭스의 보호 특성으로 인해 성숙한 바이오필름과 깊은 상아세관 내에서의 항균 효과는 제한적일 수 있다23,24. 이러한 결과는 공동 현상, 충격파, 음향 스트리밍을 포함하여 레이저에 의해 생성된 물리적 효과가 차아염소산나트륨 단독 세척보다 세균 제거 효과를 향상시킬 수 있음을 시사한다8,25. 따라서 본 연구의 결과는 레이저 보조 세척을 기존의 세척 프로토콜을 대체하는 것이 아니라, 근관 소독을 위한 보조적인 방법으로 사용하는 것을 뒷받침한다. 본 연구의 주된 목적이 표준화된 실험 조건 하에서 세 가지 레이저 시스템을 비교하는 것이었으므로, 식염수와 NaOCl을 각각 음성 대조군과 기존의 화학적 대조군으로 포함하였다. 본 연구는 레이저 조사를 최신 소닉, 초음파 또는 기타 활성화 세척 프로토콜과 비교하도록 설계되지 않았다. 결과적으로, 이러한 비교군의 부재는 결과의 임상적 관련성을 제한하며 향후 연구에서 다루어져야 한다.

열적 안전성은 임상 적용을 위해 계속해서 고려해야 할 중요한 요소입니다. 다이오드 레이저를 30 s 동안 조사했을 때 여러 조사 파라미터에서 온도 상승폭이 10°C 임계값을 초과하거나 근접하였으며, 이는 치주 조직 손상의 잠재적 위험성을 시사합니다26. 툴륨 레이저는 다이오드 레이저보다 더 뛰어난 항균 효과를 보였으나, 높은 출력 설정, 특히 3.5 W에서 30 s 동안 조사했을 때 안전 마진이 좁아졌습니다. 반면, 2940 nm 어븀 레이저는 테스트한 가장 높은 설정에서도 온도 상승폭을 5°C 미만으로 유지했습니다. 이러한 결과는 다이오드 또는 툴륨 레이저를 사용할 때는 신중한 파라미터 선택이 필요하며, 어븀 레이저는 본 연구에서 평가한 조건 하에서 더 넓은 열적 안전 마진을 보였음을 시사합니다.

본 연구에는 몇 가지 한계점이 있습니다. 첫째, 임상 감염의 생물학적 환경을 완전히 재현할 수 없는 ex vivo 모델을 사용했습니다. 특히 혈류 관류와 생리적 조직 냉각의 부재는 열 발산 및 외부 근관 표면 온도 변화에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 숙주의 면역 반응이 결여되어 있어 항균 결과가 레이저 조사의 직접적인 효과만을 반영하며, 면역 매개 세균 제거 과정은 고려되지 않았습니다. 둘째, 대부분의 감염된 근관은 다종 미생물 바이오필름을 포함하고 있음에도 불구하고27, 단일 세균 종인 E. faecalis만을 조사했습니다. 단일 종 모델로는 임상적 다종 미생물 감염의 특징인 종 간 상호작용, 불균일한 바이오필름 구조 또는 가변적인 항균 감수성을 재현할 수 없습니다. 따라서 E. faecalis에 대해 관찰된 항균 효능을 감염된 근관에 존재하는 전체 미생물 군집으로 일반화해서는 안 됩니다. 셋째, 모든 실험은 정적인 실험실 조건에서 수행되었으나, 실제 생체 내 치아는 주변 조직과 혈류 관류의 영향을 받으며 이는 열 발산에 영향을 줄 수 있습니다28. 마지막으로, 선택된 일부 파장과 조사 파라미터 조합만을 평가했습니다. 테스트 파장은 서로 다른 물 흡수 특성과 항균 작용 기전을 가진 레이저 시스템을 대표하도록 선택되었으며, 조사 설정은 임상적으로 실현 가능한 출력 또는 에너지 수준과 노출 시간을 대표하도록 설정되었습니다. 그럼에도 불구하고, 파라미터 조합의 수가 제한적이어서 결과의 일반화에 제약이 있으며, 향후 연구에서 추가적인 설정에 대한 평가가 이루어져야 합니다. E. faecalis는 끈질긴 생존력과 항균제에 대한 저항성 때문에 근관 연구에서 대표 미생물로 자주 사용되지만, 이를 근관 감염이나 치료 실패의 유일한 지표로 간주해서는 안 됩니다. 임상적 감염은 일반적으로 다종 미생물에 의해 발생하므로, 근관 미생물군의 복잡성을 더 잘 반영하기 위해 다종 바이오필름 모델을 이용한 향후 연구가 필요합니다.

요약하자면, 각 레이저 시스템은 5.25% NaOCl 단독 처리보다 E. faecalis에 대해 더 우수한 항균 활성을 나타냈습니다. 본 ex vivo 연구에서 평가된 실험 조건 하에서, 2940 nm 에르븀 레이저가 항균 효능과 열적 안전성 사이에서 가장 유리한 균형을 보였습니다. 1940 nm 툴륨 레이저 또한 강력한 항균 활성을 보였으나, 출력을 높게 설정할수록 조직의 열 손상 위험이 증가했습니다. 808 nm 다이오드 레이저는 툴륨 및 에르븀 레이저보다 항균 효능이 낮았으며 열적 안전성 또한 덜 유리했습니다. 이러한 결과는 근관 치료의 유망한 보조적 접근법으로서 2940 nm 에르븀 레이저 보조 소독에 대한 추가 연구의 필요성을 뒷받침합니다29.

공개 사항

이해관계 상충:

저자들은 본 연구와 관련하여 이해 상충이 없음을 밝힙니다. 고용, 컨설팅, 주식 보유, 사례비 또는 유료 전문가 증언을 포함하여 재정적 또는 비재정적 이해 상충은 존재하지 않습니다.

감사의 글

본 연구는 홍커우구 보건위원회(Hongkou District Health Commission)의 의료 연구 프로그램의 지원을 받았습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
0.9% 식염수 용액BeyotimeST341-500ml치아 보관, 세척 및 음성 대조군
1.5 mL 마이크로원심분리관AxygenMCT-150-C시료 수집 및 연속 희석
24-웰 배양 플레이트Corning3524바이오필름 배양
96-웰 마이크로플레이트Corning3599박테리아 성장 곡선 분석
고압 증기 멸균기Tuttnauer2540E준비된 뿌리의 멸균
뇌심장침출액(BHI) 한천 배지BD Biosciences211065박테리아 배양 및 CFU 계수
뇌심장침출액(BHI) 배지BD Biosciences237500세균 배양 및 성장 곡선 분석
투명 매니큐어BeyotimeC0187외치근 표면 밀폐
다이아몬드 톱 (저속)BuehlerIsoMet 저속 절단기치관 절단
디지털 온도계 (K-형 열전대 호환)OMEGA EngineeringHH802U외부 뿌리 표면 온도 측정
Enterococcus faecalis ATCC 29212American Type Culture Collection (ATCC)ATCC 29212세균 균주
에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 17%Sigma-AldrichE9884최종 근관 세척
유동성 레진 복합체3M ESPE6031A2근단공 밀폐
GraphPad PrismGraphPad 소프트웨어버전 9.0 • RRID: SCR_002798그래프 생성
헤드스트롬(Hedstrom)öm 파일, 크기 40Dentsply Maillefer80603010042상아질 칩 수집
K-파일, 10호Dentsply Maillefer800-0210작업 길이 측정
레이저 시스템, 1940 nm 툴륨 도핑 파이버Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent)TN20레이저 조사
레이저 시스템, 2940 nm Er:YAGPointNix Co., Ltd.모듈형 빔레이저 조사
레이저 시스템, 808 nm 다이오드elexxion AGClaros Nano레이저 조사
마이크로피펫Eppendorf3123000063시료 접종
미네랄 오일 (멸균)Sigma-AldrichM5904세균 성장 곡선 분석 중 증발 방지
니켈-티타늄 회전 파일 시스템 (F3 준비)Dentsply SironaProTaper Gold근관 형성
1940 nm 툴륨 도핑 광섬유 레이저용 광섬유Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent)400 µm 직경레이저 조사
2940 nm Er:YAG 레이저용 광섬유PointNix Co., Ltd.600 µm 지름레이저 조사
808 nm 다이오드 레이저용 광섬유elexxion AGelexxion longlife 200, 200 µm (제품 번호 10063)레이저 조사
치주 탐침Hu-FriedyPCPUNC156뿌리 길이 측정
치주 스케일러Hu-FriedySJ34-35치석 및 연조직 제거
인산완충생리식염수 (PBS)Gibco / Thermo Fisher Scientific10010023세척 및 박테리아 희석
피펫 팁 (10 µL, 200 µL, 1000 µL)AxygenT-300 / T-200-Y / T-1000-B액체 핸들링
지지대(Retort stand)BiosharpBS-IT-01뿌리 시료 고정
주사 전자 현미경 (SEM)Hitachi High-TechnologiesTM4000Plus바이오필름 이미징
진탕 배양기Thermo Fisher ScientificMaxQ 4000액체 배양 배지 배양
차아염소산나트륨 (NaOCl), 5.25%Sigma-Aldrich425044근관 세척 및 양성 대조군
분광광도계/배양기 (마이크로플레이트 리더)BioTek / Agilent Technologies에포크 2600 nm에서의 광학 밀도(OD600) 측정
SPSSIBM버전 26.0 • RRID: SCR_002865통계 분석
멸균 페이퍼 포인트Dentsply Maillefer흡수성 페이퍼 포인트, ISO 20, 0.02 테이퍼, 28 mm근관 건조 및 세균 샘플링
열전대 프로브 (K-타입)OMEGA Engineering88000온도 측정
볼텍스 믹서사이언티픽 인더스트리스(Scientific Industries)Vortex-Genie 2박테리아 현탁액 혼합

참고문헌

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