Dit protocol vergelijkt diode-, thulium- en erbiumlasers voor intracanalair desinfecteren in een ex vivo Enterococcus faecalis wortelkanaalmodel door de antibacteriële effectiviteit en de temperatuur van het externe worteloppervlak te evalueren om veilige en effectieve bestralingsparameters te identificeren.
Onderzoeksartikel
Thulium-, Erbium- en diodelasers voor intracanalise contaminatiebestrijding: Anti- Enterococcus faecalis activiteit en thermische veiligheid ex vivo
34 weergaven
⸱
11 september 2026
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Laser-ondersteunde irrigatie is naar voren gekomen als een veelbelovende aanvulling voor wortelkanaaldesinfectie; bewijs dat verschillende lasersystemen direct vergelijkt onder gestandaardiseerde experimentele omstandigheden blijft echter beperkt. Deze ex vivo studie vergeleek de antibacteriële effectiviteit en thermische veiligheid van een 808 nm diodelaser, een 1940 nm thuliumlaser en een 2940 nm erbiumlaser voor intracanalaire descontaminatie tegen Enterococcus faecalis. Gestandaardiseerde geïnfecteerde menselijke wortelkanaalsamples werden behandeld met behulp van klinisch relevante bestralingsparameters. De antibacteriële effectiviteit werd geëvalueerd via de reductie van colony-forming units (CFU) en analyse van de bacteriële groeicurve, terwijl de thermische veiligheid werd beoordeeld door temperatuurveranderingen van het externe worteloppervlak tijdens laserbestraling te meten. Alle drie de lasersystemen vertoonden een grotere antibacteriële activiteit dan de met zoutoplossing behandelde controles. De erbiumlaser bereikte de hoogste gemiddelde inhibitiegraad (99,0%) bij 30 mJ gedurende 30 s, terwijl de temperatuurstijging van het externe worteloppervlak onder de geaccepteerde thermische veiligheidsdrempel van 10°C bleef. De thuliumlaser produceerde een vergelijkbare antibacteriële activiteit, maar overschreed de thermische veiligheidsdrempel bij de hoogste bestralingsinstellingen. De diodelaser vertoonde onder de geteste omstandigheden een lagere antibacteriële effectiviteit en grotere temperatuurstijgingen dan de thulium- en erbiumlasers. Binnen de beperkingen van dit ex vivo model vertoonde de 2940 nm erbiumlaser de meest gunstige balans tussen antibacteriële effectiviteit en thermische veiligheid en vormt dit een veelbelovende aanvullende benadering voor intracanalaire desinfectie.
Inleiding
De belangrijkste oorzaak van pulpitis en apicale periodontitis is een bacteriële infectie van het wortelkanaalsysteem1. Volgens één studie is Enterococcus faecalis geïdentificeerd als het belangrijkste bacteriële isolaat bij patiënten met een chronische of recidiverende infectie na een endodontische behandeling2,3. Deze bacterie beschikt over talrijke virulentiefactoren, waaronder biofilmvorming; ze kan de dentinetubuli tot een diepte van maximaal 800 µm binnendringen en overleven onder voedingsarme omstandigheden2,3. Deze eigenschappen dragen bij aan de resistentie tegen standaard intracanalaire desinfectiemiddelen die tijdens een wortelkanaalbehandeling worden gebruikt, cũng als tegen de natuurlijke afweermechanismen van het lichaam. Daarom is het onvermogen om alle resterende E. faecalis uit het wortelkanaalsysteem te elimineren een belangrijke oorzaak van het mislukken van de endodontische behandeling4.
Huidige wortelkanaalbehandelingen combineren mechanisch debridement via instrumentatie met chemische irrigatie om micro-organismen uit het wortelkanaalsysteem te elimineren5. Hoewel mechanische instrumentatie zeer effectief is in het verminderen van bacteriële populaties, blijven veel gebieden binnen de complexe wortelkanaalanatomie onbereikbaar voor instrumentatie alleen5. Daarom spelen chemische irrigatiemiddelen een belangrijke rol bij het desinfecteren van het wortelkanaalsysteem. Studies hebben echter aangetoond dat zelfs de krachtigste chemische middelen er niet in slagen om bacteriële biofilms volledig te elimineren6. Bovendien kunnen sommige chemische middelen die tijdens de endodontische behandeling worden gebruikt, de structurele integriteit van het dentine aantasten6,7. Om de desinfectie-efficiëntie te verbeteren en een vollediger verwijdering van bacteriële biofilms uit het wortelkanaalsysteem te bereiken, zijn verschillende methoden voor het activeren van chemische irrigatiemiddelen onderzocht. Hiervan is laser-geactiveerde irrigatie naar voren gekomen als een van de meest veelbelovende alternatieven8. Diode-, thulium- en erbiumlasers zijn eveneens geëvalueerd op hun potentieel om fotothermische en fotomechanische effecten op te wekken die in staat zijn bacteriële celwanden en biofilms te verstoren9.
De interactie tussen elk van deze laserstypen en de weefsels waarmee ze reageren, varieert aanzienlijk afhankelijk van de golflengte. Diodelasers, die doorgaans licht emitteren bij golflengten tussen 808 en 980 nm, worden geabsorbeerd door chromoforen in biologische weefsels, wat resulteert in een fotothermische reactie waarbij eiwitten denatureren en bacteriën worden gedood10. Thuliumlasers werken op 1940 nm en vertonen een hoge absorptie door water. Daarom is aangetoond dat thuliumlasers zeer geschikt zijn voor natte omgevingen, waaronder wortelkanalen die zijn gevuld met irrigatievloeistof11. Vanwege hun hoge waterabsorptie kunnen thuliumlasers vloeistof snel verhitten en verdampen wanneer ze worden gebruikt in geïrrigeerde wortelkanalen. Deze verdamping genereert schokgolven die kunnen helpen bij het afbreken van bacteriële biofilms. Erbiumlasers, in het bijzonder die werken op 2940 nm, hebben van alle dentale lasers de hoogste absorptiecoëfficiënt voor water12. In geïrrigeerde kanalen kan deze eigenschap leiden tot explosieve verdamping en schokgolven die bacteriën mechanisch losmaken en doden, terwijl de warmteoverdracht naar het omringende dentine potentieel wordt beperkt13.
Hoewel de belangstelling voor lasertechnologie in de endodontische praktijk blijft toenemen, is er nog veel onbekend over de optimale klinische parameters voor verschillende lasersystemen. De huidige methoden voor klinisch gebruik zijn doorgaans gebaseerd op empirische ervaring of richtlijnen van de fabrikant, met beperkte evidence-based ondersteuning14. Daarnaast hebben de meeste studies tot nu toe de antimicrobiële effecten van lasers geëvalueerd; echter heeft een belangrijk aspect van lasertherapie relatief minder aandacht gekregen: het risico op thermisch letsel aan het parodontale weefsel. Het wordt algemeen aanvaard dat een stijging van de temperatuur van het externe worteloppervlak met meer dan 10°C kan leiden tot permanente schade aan het parodontale ligament en het omliggende bot15. Er lijkt geen gepubliceerde directe vergelijking te zijn tussen verschillende lasersystemen die systematisch zowel hun antimicrobiële effectiviteit als hun thermische veiligheid evalueert onder gecontroleerde experimentele omstandigheden.
Het hoofddoel van deze ex vivo studie was om de antimicrobiële effectiviteit en thermische veiligheid van drie lasersystemen — een 808 nm diodelaser, een 1940 nm thuliumlaser en een 2940 nm erbiumlaser — te onderzoeken en te vergelijken voor het elimineren van E. faecalis biofilm van de wortelkanaalwanden. Om parametercombinaties te identificeren die een effectieve bacteriële eliminatie bereiken met behoud van thermische veiligheid, evalueerde deze studie klinisch relevante bestralingsparameters. Er wordt verwacht dat deze bevindingen clinici zullen helpen bij het selecteren van veilige en effectieve laser-ondersteunde benaderingen voor endodontische desinfectie.
Protocol
Deze studie is uitgevoerd in overeenstemming met de ethische normen van het Shanghai Fourth People’s Hospital, School of Medicine, Tongji University, en is goedgekeurd door de Institutional Review Board (goedkeuringsnummer 2026013-01). De geëxtraheerde menselijke tanden die in deze studie zijn gebruikt, werden verzameld van patiënten bij wie tanden werden getrokken om orthodontische of periodontale redenen. Voorafgaand aan de monstername is van alle deelnemers schriftelijke geïnformeerde toestemming verkregen. Er zijn geen aanvullende klinische interventies uitgevoerd ten behoeve van deze studie. De studie is uitgevoerd in overeenstemming met de institutionele vereisten voor het gebruik van geëxtraheerde menselijke tanden.
Preparatie van de monsters en selectiecriteria
In totaal werden 141 recent geëxtraheerde eenwortelige permanente tanden (onderkaakincisieven en premolaren) ontvangen van de afdeling Stomatologie, verbonden aan de Tongji Universiteit in het Shanghai Fourth People’s Hospital. Alle tanden waren verwijderd om orthodontische of periodontale redenen. Van elke patiënt is geïnformeerde toestemming verkregen. In deze studie werden tanden opgenomen met wortels van ten minste 10 mm, vastgesteld met een periodontale sonde, intacte tanden zonder cariëslaesies of barsten, volledige wortelvorming en een wortelkromming van minder dan tien graden volgens de methode van Schneider. Tanden met meerdere kanalen, kanaalcalcificatie, interne resorptie of eerdere endodontische behandelingen werden uitgesloten van deze studie. Na extractie werd alle zichtbare tandsteen en weke weefselresten verwijderd met een periodontale schaler. De tanden werden vervolgens bewaard in een 0,9% zoutoplossing bij 4°C tot aan gebruik om dehydratatie te voorkomen, en alle experimenten werden uitgevoerd binnen drie maanden na extractie. De monsters werden aan de experimentele groepen toegewezen via een vooraf gedefinieerde alternerende allocatiesequentie. Specifiek werden de monsters sequentieel en afwisselend aan elke groep toegewezen totdat de vereiste steekproefomvang per groep was bereikt. Er is geen formele a priori powercalculatie uitgevoerd. De steekproefomvang is gekozen op basis van eerdere vergelijkbare ex vivo studies, het aantal geëvalueerde combinaties van bestralingsparameters en de beschikbaarheid van geschikte geëxtraheerde tanden.
Preparatie en sterilisatie van het wortelkanaal
Elke tandkroon werd verwijderd bij de cemento-emalkrans met een langzaam draaiende diamantzaag onder continue waterkoeling om een gestandaardiseerd wortelsegment van 10 mm te verkrijgen. De werklengte werd bepaald op 1 mm kort van het apicale foramen met behulp van een K-file maat 10. De wortelkanalen werden geprepareerd met het ProTaper Universal nikkel-titanium rotatiesysteem volgens de instructies van de fabrikant, in de volgorde S1, S2, F1, F2 en F3, totdat een apicale preparatiemaat van F3 was bereikt. Tijdens de instrumentatie werden de kanalen na het gebruik van elke rotatievijl geïrrigeerd met ongeveer 2 mL 5,25% natriumhypochloriet, wat resulteerde in een totaal irrigatievolume van ongeveer 10 mL per kanaal. Een laatste spoeling werd uitgevoerd met 5 mL 17% EDTA gedurende 1 min, gevolgd door 5 mL steriele zoutoplossing. Het apicale foramen werd afgesloten met vloeibaar composiet om een gesloten kanaalsysteem te creëren. Geprepareerde wortels werden gesteriliseerd door autoclaveren bij 121°C gedurende 20 min, bewaard in steriele fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) bij 4°C en binnen 24 u na sterilisatie geïnoculeerd met bacteriën.
Bacteriële stam en kweekcondities
E. faecalis ATCC 29212 werd gebruikt om het model van het geïnfecteerde wortelkanaal te vestigen. De stam werd gekweekt op brain heart infusion (BHI)-agar bij 37°C gedurende 24 u onder aerobe omstandigheden. Een enkele kolonie werd overgebracht naar BHI-bouillon en geïncubeerd bij 37°C gedurende 18–24 u. De bacteriële suspensie werd aangepast tot ongeveer 1,5 × 108 KVE/ml, gelijk aan een 0,5 McFarland-standaard, met behulp van de optische dichtheid bij 60 nm (OD600waarde van 0,08–0,10.
Vestiging van een met E. faecalis geïnfecteerd wortelkanaalmodel
Om een geïnfecteerd wortelkanaal-biofilmmodel te vestigen, werd het externe oppervlak van elke gesteriliseerde wortel voorzien van twee lagen transparante nagellak om bacteriële penetratie via het cementum te voorkomen. De apicale regio werd gecoat nadat het apicale foramen was afgedicht met vloeibaar resin-composiet, terwijl de kanaalopening onbehandeld bleef om bacteriële inoculatie mogelijk te maken. Met een steriele micropipet werd 10 µL van de E. faecalis-suspensie overgebracht naar elk individueel wortelkanaal om de gehele lengte van het kanaal te vullen zonder overloop. De geïnoculeerde monsters werden vervolgens individueel geplaatst in steriele 24-well kweekplaten, waarbij aan elke well 1,5 mL BHI-bouillon werd toegevoegd. De monsters werden gedurende 21 dagen gecultiveerd bij 37°C onder aerobe omstandigheden. Het groeimedium werd elke 2 dagen verwijderd en vervangen door verse steriele BHI-bouillon om voedingsstoffen te leveren voor voortgezette bacteriële groei en om opgehoopt cellulair debris te verwijderen. Tijdens de vervanging van het medium werd geen aanvullende inoculatie met E. faecalis uitgevoerd. Na voltooiing van de incubatieperiode werden alle levensvatbare monsters eenmaal gewassen met PBS om losjes gebonden planktonische bacteriën te verwijderen vóór de experimentele testen. Twee willekeurig geselecteerde monsters werden gebruikt om de vorming van een mature biofilm en de bacteriële penetratie in de dentineltubuli te visualiseren middels scanning elektronenmicroscopie (SEM). De preparaten werden gefixeerd in 2,5% glutaraldehyde bij 4°C gedurende 24 u, drie keer gespoeld met PBS, gedehydrateerd via een graduele ethanolreeks (30%, 50%, 70%, 80%, 90% en 10%), waarbij elke stap 10 min duurde, vervolgens longitudinaal gesplitst, aan de lucht gedroogd, gemonteerd op aluminium stubs, gesputtercoat met goud en onderzocht via SEM.
Experimentele groepen en laserbestralingsprotocollen
De 135 geïnfecteerde wortelsamples werden verdeeld over drie primaire experimentele groepen op basis van het gebruikte lasersysteem: de 808 nm diodelasergroep, de 1940 nm thuliumlasergroep en de 2940 nm erbiumlasergroep. Elke lasergroep bestond uit 45 samples, die verder werden onderverdeeld op basis van de bestralingsparameters. De diodelaser werd gebruikt bij gemiddelde vermogens van 1,0, 1,5 of 2,0 W, waarbij elke vermogensinstelling gedurende 10, 20 of 30 s werd toegepast, wat resulteerde in negen subgroepen met drie samples per subgroep. De thuliumlaser werd gebruikt bij gemiddelde vermogens van 1,5, 2,5 of 3,5 W, waarbij elke vermogensinstelling eveneens gedurende 10, 20 of 30 s werd toegepast, wat ook resulteerde in negen subgroepen met drie samples per subgroep. De erbiumlaser werkte in een superkorte pulsmodus bij een vaste frequentie van 15 Hz. Pulsenergiën van 10, 20 of 30 mJ werden toegepast gedurende 10, 20 of 30 s, wat negen subgroepen van drie samples per subgroep opleverde. Zowel de 808 nm diodelaser als de 1940 nm thuliumlaser werden gebruikt in continugolfmodus.
In totaal werden zes aanvullende monsters opgenomen, waarbij drie monsters aan respectievelijk de negatieve en positieve controlegroepen werden toegewezen. De negatieve controlegroep werd behandeld met steriele zoutoplossing, terwijl de positieve controlegroep gedurende 30 s werd behandeld met 5,25% natriumhypochloriet (NaOCl).
Voor de lasersgroepen werd een gestandaardiseerd bestralingsprotocol gevolgd. De optische vezel werd tot aan de werklengte in het wortelkanaal ingebracht en gedurende de bestralingsperiode in een langzame, continue spiraalvormige beweging van de apicale naar de coronale richting bewogen. Er werden laserspecifieke toedieningsvezels of tips gebruikt in plaats van één enkele uitwisselbare vezel. De 808 nm diodelaser werd toegediend via een 20 µm end-firing vezel, de 1940 nm thuliumlaser via een 20 µm end-firing vezel, en de 2940 nm erbiumlaser via een 40 µm radial-firing tip. De toedieningsvezel of tip werd teruggetrokken met een snelheid van ongeveer 1 mm/s. Na het bereiken van de kanaalopening werd deze teruggebracht naar de werklengte, waarna de apicale-naar-coronale spiraalbeweging werd herhaald totdat de vastgestelde bestralingsduur was voltooid.
Voor de thulium- en erbiumlasers bleven de kanalen tijdens de bestraling gevuld met steriele zoutoplossing om water-ondersteunde laseractivatie te simuleren. Voorafgaand aan de bestraling werd er ongeveer 10 µL steriele zoutoplossing in elk kanaal gebracht om het kanaal tot aan de opening van het kanaal te vullen. De zoutoplossing werd voor elke bestralingscyclus, indien nodig, aangevuld om gedurende de gehele behandeling een met vloeistof gevuld kanaal te behouden. Voor de groep met de diodelasers werden de kanalen voor de bestraling gedroogd met steriele papieren puntjes, omdat de 808 nm diodelasers een relatief lage absorptie in water hebben en werden gebruikt om een direct fotothermisch antibacterieel effect in het kanaal op te wekken. In tegenstelling hiermee hebben de 1940 nm thulium- en 2940 nm erbiumlasers een aanzienlijk grotere waterabsorptie en werden zij daarom toegepast in met zoutoplossing gevulde kanalen om water-gemediëerde fotothermische en fotomechanische effecten te faciliteren. De laserbehandeling werd gedurende drie opeenvolgende dagen één keer per dag herhaald.
Meting van de temperatuur van het externe worteloppervlak
Temperatuurveranderingen in real-time op het externe worteloppervlak werden gemeten tijdens de eerste dag van laserbestraling. Elk wortelspecimen werd verticaal gefixeerd op een statief bij kamertemperatuur (2°C ± 1°C). Een K-type thermokoppel, verbonden met een digitale thermometer, werd in stevig contact gebracht met het middelste derde deel van het externe worteloppervlak, loodrecht op de lange as van de wortel. De thermokoppelprobe werd gepositioneerd met een verstelbare klem en met hittebestendige plakband aan het worteloppervlak bevestigd om gedurende de hele meting een stevig en consistent contact te behouden. De thermokoppelprobe werd vóór elke meetsessie gekalibreerd met kokend water (10°C) en een ijs-watermengsel (0°C). Temperatuurmetingen werden geregistreerd met intervallen van 50 ms gedurende de bestralingsperiode (10, 20 of 30 s). Voor elk specimen werden zowel de basistemperatuur als de maximale temperatuur gemeten tijdens of direct na de laserbestraling. De temperatuurstijging van de basistemperatuur tot de piektemperatuur werd berekend als ΔT. Een ΔT van meer dan 10°C werd beschouwd als de drempelwaarde voor potentiële schade aan de periodontalweefsels.
Microbiologische evaluatie: kolonietelling en inhibitiegraad
Om het antibacteriële effect van de laserbehandelingen te bepalen, werden na elke behandeling monsters verzameld. Het kanaal werd gedroogd met steriele papierpuntjes. Voor elk monster werd een nieuwe steriele Hedström-vijl maat 40 gebruikt om dentinesplinters van de kanaalwanden te verkrijgen, om zo kruiscontaminatie tussen de monsters te voorkomen. Elke dentinesplinter werd overgebracht naar een aparte microcentrifugebuis met 1 mL steriele PBS. De buisjes werden 30 s krachtig gevortext om bacteriën van de dentinesplinters los te maken. Seriële 10-voudige verdunningen variërend van 10−1 tot 10−6 werden voorbereid door bij elke verdunningsstap 100 µL van de bacteriële suspensie over te brengen naar 90 µL steriele PBS. Aliquoten (30 µL) van elke verdunning werden uitgeplaat op afzonderlijke brain heart infusion agarplaten, die gedurende 24 h bij 37°C werden geïncubeerd. De kolonies werden geteld en geregistreerd als colony-forming units (CFU). Elke verdunning werd in triplo uitgeplaat, en het gemiddelde aantal kolonies van de drie platen werd gebruikt voor de analyse. De platen werden gecodeerd vóór het tellen, en de onderzoeker die de kolonietellingen uitvoerde, was geblindeerd voor de toewijzing van de behandelingen.
Hier is C het gemiddelde CFU-aantal van de negatieve controlegroep (zoutoplossing) en T het gemiddelde CFU-aantal van de experimentele groep.
Analyse van de bacteriële groeicurve
Het effect van verschillende laserbehandelingen op de bacteriële groeikinetiek werd onderzocht door groeicurves uit te zetten. Op dag 3 na de laatste laserbehandeling werden de kanalen gewassen met 5 ml steriele zoutoplossing. De inhoud van de kanalen werd verzameld met steriele papierpuntjes, die vervolgens werden overgebracht naar een centrifugebuis met 5 ml BHI-bouillon. De buis werd gevorutext om de bacteriën in de bouillon te suspenderen. De bacteriële suspensie werd aangepast naar 1 × 106 KVE/ml. De bacteriële concentratie werd aangepast op basis van de OD600 metingen met behulp van een eerder vastgestelde kalibratiecurve voor E. faecalis ATCC 29212 en werd vervolgens geverifieerd door middel van telling van levensvatbare koloniën. Een aliquot van 200 µL van de suspensie werd aan elke well van een steriele 96-wells microplaat toegevoegd. Daarnaast werd 20 µL van steriele minerale olie werd aan elke put toegevoegd om verdamping te minimaliseren. De microplaat werd geplaatst in een spectrofotometer/incubator die werd gehandhaafd op 37°C, en OD600 werd elke uur gedurende 24 uur gemeten. Voor elke OD60-meting werd de microplaat ongeveer 10 seconden bij circa 30 rpm orbitaal geschud om een homogene bacteriële suspensie te garanderen. Elk monster werd in vijf replica-wells getest.
Statistische Analyse
Alle numerieke gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± standaarddeviatie (SD). Statistische analyses werden uitgevoerd met SPSS Versie 26.0. De datadistributie werd geëvalueerd met de Shapiro–Wilk-toets. Variantieanalyse (ANOVA) werd gebruikt om meer dan twee groepen te vergelijken, gevolgd door de Tukey's honestly significant difference (HSD)-toets voor paarsgewijze vergelijkingen. Vergelijkingen tussen twee groepen werden uitgevoerd met een t-toets voor onafhankelijke steekproeven. Homogeniteit van de variantie werd beoordeeld met de toets van Levene voordat parametrische toetsen werden toegepast. Wanneer de aanname van homogeniteit van de variantie werd geschonden, werd, indien van toepassing, de correctie van Welch toegepast. Statistische significantie werd gedefinieerd als P < 0,05. Grafieken werden gegenereerd met GraphPad Prism Versie 9.0.
Resultaten
Antibacteriële activiteit van verschillende laserbehandelingen tegen E. faecalis
De antibacteriële effectiviteit van de drie lasersystemen tegen E. faecalis werd geëvalueerd door de CFU-aantallen te bepalen na drie opeenvolgende behandelingen. De resultaten worden weergegeven in Figuur 1 en Aanvullende Figuur 1. De negatieve controlegroep met steriele zoutoplossing vertoonde aanzienlijke bacteriële groei, met een gemiddelde grijswaarde voor het kolonieaantal van 39618,7 ± 6787,5. De positieve controlegroep met 5,25% NaOCl behaalde een algehele gemiddelde inhibitiegraad van 47,2% ± 3,0%, met individuele inhibitiewaarden van 46,8%, 43,1% en 51,7%.
Figuur 1Antibacteriële werkzaamheid van laserbehandelingen tegen Enterococcus faecalis. Bacteriële remmingspercentages na drie opeenvolgende dagen behandeling met 808 nm diode-, 1940 nm thulium- en 2940 nm erbiumlasersystemen met verschillende bestralingsparameters. Natriumhypochloriet (NaOCl), 5,25%, diende als positieve controle en steriele zoutoplossing diende als negatieve controle met 0% remming. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD) van n = 3 onafhankelijke monsters per behandelingsgroep. Foutenbalken vertegenwoordigen de SD. * geeft aan P < 0,05, ** geeft aan P < 0,01, en *** geeft aan P < 0.001. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Alle laserbehandelde groepen vertoonden hogere inhibitiepercentages dan de positieve controlegroep met 5,25% NaOCl. Er werd een toename van de antibacteriële activiteit waargenomen bij een toenemend laservermogen of een hogere pulsenergie en langere bestralingstijden. Zo steeg in de 808 nm diodelasergroep het gemiddelde inhibitiepercentage van 53,1% ± 6,5% bij 1,0 W gedurende 10 s naar 80,2% ± 2,6% bij 2,0 W gedurende 30 s. Er werd een statistisch significant verschil waargenomen tussen de behandelingsgroepen van 1,0 W gedurende 30 s en 2,0 W gedurende 30 s (P < 0,01).
De 1940 nm thuliumlaser vertoonde onder de meeste geteste condities een grotere antibacteriële activiteit dan de diodelaser. Bij 1.5 W gedurende 10 s was de gemiddelde inhibitiegraad 78.8% ± 1.9%. Bij 2.5 W gedurende 30 s steeg de inhibitiegraad naar 91.6% ± 0.4%. De hoogste inhibitiegraad binnen de thuliumlasergroep werd waargenomen bij 3.5 W gedurende 30 s, waarbij 97.4% ± 0.8% werd bereikt. Deze waarde was significant hoger dan die van de positieve controlegroep met 5.25% NaOCl (P < 0.01) en de 808 nm diodelaser bij 2.0 W gedurende 30 s (P < 0.01).
De 2940 nm erbiumlaser vertoonde de grootste antibacteriële activiteit van de drie lasersystemen. Bij 10 mJ gedurende 10 s bereikte de gemiddelde inhibitiegraad 84,3% ± 1,5%. Bij 20 mJ gedurende 30 s was de inhibitiegraad 96,5% ± 2,0%. De hoogste inhibitiegraad werd waargenomen bij 30 mJ gedurende 30 s, met een waarde van 9,0% ± 0,6%. Deze waarde was significant hoger dan die van de positieve controlegroep met 5,25% NaOCl (P < 0,001), de 1940 nm thuliumlaser bij 2,5 W gedurende 30 s (P < 0,01) en alle behandelingsgroepen met de 808 nm diodelaser (P < 0,001).
De resultaten tonen aan dat alle drie de lasersystemen antibacteriële activiteit vertoonden tegen E. faecalis, waarbij toenemende bestralingsparameters over het algemeen geassocieerd werden met hogere inhibitiegraden. Van de geteste condities bereikte de 2940 nm erbiumlaser de hoogste antibacteriële inhibitie, gevolgd door de 1940 nm thuliumlaser en de 808 nm diodelaser, wat de hypothese van de studie ondersteunt dat laser-ondersteunde intracanalaire desinfectie de bacteriële belasting onder de geteste experimentele omstandigheden effectief kan verminderen.
Impact van laserbehandelingen op de kinetiek van bacteriële groei
Bacteriële hergroei na de behandeling werd beoordeeld door de OD60 gedurende 24 u te meten. De resultaten zijn weergegeven in Figuur 2 en Aanvullende Figuur 2. De controle groep met steriele zoutoplossing vertoonde een typisch bacteriële groeipatroon, bestaande uit een lag-fase van ongeveer 4 u, gevolgd door een snelle exponentiële groei tussen 4 en 12 u, en een stationaire fase met maximale OD60-waarden variërend van 1,167 tot 1,245.
Figuur 2Groeicurves van Enterococcus faecalis na laserbehandeling. Groeikinetiek van Enterococcus faecalis hersteld uit behandelde wortelkanalen gedurende 24 uur, gemeten als optische dichtheid bij 600 nm (OD600). Representatieve groeicurves worden getoond voor de steriele zoutoplossingscontrole, de 5,25% natriumhypochloriet (NaOCl) controle en geselecteerde behandelingsgroepen met de 808 nm diode-, 1940 nm thulium- en 2940 nm erbiumlaser. De gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD) van n = 3 onafhankelijke monsters, met vijf technische replica-wells per monster. De foutenbalken representeren de SD. * geeft aan P < 0,05, ** geeft aan P < 0,01, en *** geeft aan P < 0.001. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
De groepen met de 808 nm diodelaser vertoonden een parameterafhankelijke onderdrukking van de bacteriële groei. Bij 1,0 W gedurende 10 s was de groeicurve vergelijkbaar met die van de 5,25% NaOCl-groep, waarbij de exponentiële groei begon bij ongeveer 8 h. Bij 2,0 W gedurende 30 s werd de lag-fase verlengd tot ongeveer 10 h, en de OD60-waarde na 14 h was significant lager dan die van de 5,25% NaOCl-groep (0,59 ± 0,042 vs. 0,934 ± 0,042, P < 0,01).
De groepen met de 1940 nm thuliumlaser vertoonden een sterkere onderdrukking van de bacteriële groei dan de groepen met de diodelasers. Bij 1,5 W gedurende 10 s begon de exponentiële groei na ongeveer 10 u. Bij 2,5 W gedurende 30 s werd de lag-fase verlengd tot ongeveer 1 u, met significant lagere OD60-waarden dan zowel die van de steriele zoutoplossing-controle als van de 808 nm diodelaser bij 2,0 W gedurende 30 s op het corresponderende tijdstip (P < 0,001 voor beide). Bij 3,5 W gedurende 30 s bleef de bacteriële groei duidelijk onderdrukt, waarbij de OD60-waarden vanaf 12 u op of onder ongeveer 0,15 bleven en daarna nagenoeg ongewijzigd bleven.
De 2940 nm erbiumlaser-groepen vertoonden de grootste onderdrukking van bacteriële hergroei. Bij 10 mJ gedurende 10 s werd geen exponentiële toename van de bacteriële groei waargenomen tot ongeveer 10 u na de behandeling. Een verhoging van de pulsenergie vertraagde het begin van de exponentiële groei verder. Bij 30 mJ gedurende 30 s werd de exponentiële groei vertraagd tot ongeveer 12 u, waarbij de gemiddelde OD60 onder de 0,20 bleef. Na 12 u was de OD60-waarde voor de 2940 nm erbiumlaser-groep behandeld bij 30 mJ gedurende 30 s significant lager dan die van de 808 nm diodelaser-groep behandeld bij 2,0 W gedurende 30 s (0,120 ± 0,01 vs. 0,274 ± 0,04, P < 0,01).
Over het algemeen vertraagden alle drie de lasersystemen de bacteriële hergroei in vergelijking met de controlegroepen, waarbij een progressief sterkere onderdrukking werd waargenomen naarmate de bestralingsparameters toenamen. Onder de geteste omstandigheden zorgde de 2940 nm erbiumlaser voor de grootste remming van de bacteriële hergroei, gevolgd door de 1940 nm thuliumlaser en de 808 nm diodelaser, wat de hypothese van de studie ondersteunt.
Thermische veiligheidsevaluatie van verschillende laserbehandelingen op het externe worteloppervlak
Naast hun antibacteriële activiteit werd de thermische veiligheid van de drie lasersystemen geëvalueerd door de stijging van de temperatuur van het externe worteloppervlak (ΔT) te meten. Een temperatuurstijging van meer dan 10°C werd beschouwd als de drempelwaarde voor potentiële beschadiging van het periodontal weefsel. De resultaten zijn weergegeven in Figuur 3.
Figuur 3Veranderingen in de temperatuur van het externe wortelflectoppervlak tijdens laserbestraling. Veranderingen in de temperatuur van het externe worteloppervlak (ΔT) na bestraling met 808 nm diode-, 1940 nm thulium- en 2940 nm erbiumlasersystemen met gebruik van verschillende bestralingsparameters. De gestreepte horizontale lijn geeft de 10°C drempelwaarde die gewoonlijk wordt geassocieerd met potentieel letsel aan het periodontal weefsel. Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD) van n = 3 onafhankelijke monsters. Foutbalken vertegenwoordigen de SD. * geeft aan P < 0,05, ** geeft aan P < 0,01, en *** geeft aan P < 0.001. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
De 808 nm diodelaser zorgde voor de grootste stijging van de temperatuur van het externe worteloppervlak. Bij 1,0 W gedurende 10 s was de gemiddelde temperatuurstijging (ΔT) 6,0°C ± 0,7°C. Door de bestralingstijd te verhogen naar 30 s bij gelijkblijvend vermogen, steeg de gemiddelde ΔT naar 10,4°C ± 0,9°C. Bij 2,0 W gedurende 30 s nam de gemiddelde ΔT verder toe tot 14,8°C ± 3,8°C, waarmee de veiligheidsdrempel van 10°C in alle monsters werd overschreden.
De 1940 nm thuliumlaser produceerde matige temperatuurstijgingen. Bij 1.5 W gedurende 10 s was de gemiddelde ΔT 2.5°C ± 0.7°C. Door het vermogen te verhogen naar 2.5 W en de bestralingstijd naar 30 s, steeg de gemiddelde ΔT naar 8.8°C ± 0.9°C, waarbij één monster 10.2°C bereikte. Bij 3.5 W gedurende 30 s steeg de gemiddelde ΔT naar 12.7°C ± 1.9°C, en overschreden alle monsters de veiligheidsdrempel van 10°C. De temperatuurstijging bij 3.5 W gedurende 30 s was significant groter dan die bij 2.5 W gedurende 30 s (P < 0.01).
De 2940 nm erbiumlaser veroorzaakte de kleinste stijging van de oppervlaktetemperatuur van de wortel over alle geteste parameters. Bij 10 mJ gedurende 10 s was de gemiddelde ΔT 0.8°C ± 0.1°C. Bij de maximaal geteste instelling van 30 mJ gedurende 30 s was de gemiddelde ΔT 3.6°C ± 1.0°C, waarbij de gemeten temperaturen varieerden van 2.1°C tot 5.0°C. Alle geregistreerde temperatuurstijgingen bleven onder de veiligheidsdrempel van 10°C. De temperatuurstijging waargenomen bij de 1940 nm thuliumlaser bij 3.5 W gedurende 30 s was significant groter dan die waargenomen bij de 2940 nm erbiumlaser bij 30 mJ gedurende 30 s (P < 0.01).
Over het algemeen vertoonde de 2940 nm erbiumlaser de laagste stijgingen van de externe worteloppervlaktetemperatuur onder alle geteste condities, terwijl de 808 nm diodelaser en de thuliumlaserinstellingen met een hoger vermogen op 1940 nm grotere temperatuurstijgingen veroorzaakten, waarbij sommige condities de vooraf gedefinieerde veiligheidsdrempel overschreden.
Beschikbaarheid van gegevens:
Alle ruwe gegevens ter ondersteuning van de bevindingen van deze studie worden verstrekt als aanvullende bestanden. Representatieve afbeeldingen van colony-forming units (CFU) en volledige bacteriële groeicurves zijn respectievelijk beschikbaar in Aanvullende figuren 1 en 2. Temperatuurmetingen van het externe worteloppervlak op individueel specimenniveau worden verstrekt in Aanvullende tabel 1, en de ruwe gegevens van de antibacteriële activiteit, inclusief grijswaarden van het kolonieoppervlak en berekende inhibitiesnelheden voor alle behandelingsgroepen, worden verstrekt in Aanvullende tabel 2. Deze aanvullende bestanden bevatten de primaire gegevens die ten grondslag liggen aan de resultaten die in het hoofdmanuscript worden gepresenteerd.
Aanvullende bestanden
Aanvullende figuur 1. Representatieve platen met colony-forming units (CFU) na laserbehandeling van Enterococcus faecalis. Representatieve brain heart infusion (BHI) agarplaten die colony-forming units (CFU's) tonen, hersteld uit wortelkanaalmonsters na drie opeenvolgende behandelingen. De monsters werden serieel verdund (10−3) vóór het uitplaten en gedurende 24 h geïncubeerd. Representatieve afbeeldingen worden getoond voor de negatieve controle met steriele zoutoplossing, de positieve controle met 5,25% natriumhypochloriet (NaOCl) en de behandelingsgroepen met een 808 nm diodelasers (2,0 W, 30 s), 1940 nm thuliumlaser (3,5 W, 30 s) en 2940 nm erbiumlaser (30 mJ, 30 s). Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende Figuur 2. Volledige groeicurves over 24 u van Enterococcus faecalis na laserbehandeling. Groeikinetiek van Enterococcus faecalis teruggewonnen uit behandelde wortelkanalen over 24 u, gemeten als optische dichtheid bij 600 nm (OD60). Bacteriële suspensies werden aangepast naar 1 × 106 colony-forming units (CFU)/mL en geïncubeerd in brain heart infusion (BHI) bouillon bij 37°C. Groeicurves worden getoond voor de negatieve controle met steriele zoutoplossing, de positieve controle met 5,25% natriumhypochloriet (NaOCl), en alle experimentele laserbehandelingsgroepen: 808 nm diodelaser (1,0, 1,5 en 2,0 W gedurende 10, 20 en 30 s), 1940 nm thuliumlaser (1,5, 2,5 en 3,5 W gedurende 10, 20 en 30 s), en 2940 nm erbiumlaser (10, 20 en 30 mJ bij 15 Hz gedurende 10, 20 en 30 s). Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende tabel 1. Metingen van de externe worteloppervlaktetemperatuur tijdens laserbestraling.
De externe worteloppervlaktetemperaturen vóór en na bestraling worden gerapporteerd voor elk specimen dat behandeld is met de 808 nm diode-, 1940 nm thulium- of 2940 nm erbiumlaser onder de aangegeven omstandigheden van vermogen of pulsenergie en bestralingstijd. Het temperatuurverschil werd berekend als ΔT = temperatuur na bestraling − temperatuur vóór bestraling. Drie onafhankelijke specimens werden geëvalueerd voor elke parametercombinatie. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende tabel 2. Ruwe gegevens van de colony-forming unit (CFU)-analyse voor antibacteriële activiteit na laserbehandeling.
De grijswaarden van het kolonieoppervlak en de berekende inhibitiepercentages voor elk specimen na behandeling met de 808 nm diode-, 1940 nm thulium- of 2940 nm erbiumlaser onder de aangegeven bestralingsparameters worden weergegeven. Saline en 5,25% natriumhypochloriet (NaOCl) dienden respectievelijk als negatieve en positieve controlegroepen. Het inhibitiepercentage werd berekend ten opzichte van de saline controlegroep. Voor elke behandelconditie werden drie onafhankelijke specimens geanalyseerd. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Discussie
De huidige ex vivo studie vergeleek de antibacteriële effectiviteit en thermische veiligheid van 808 nm diode-, 1940 nm thulium- en 2940 nm erbiumlasers voor het elimineren van E. faecalis-biofilms uit geïnfecteerde wortelkanalen. Alle drie de lasersystemen vertoonden een grotere bacteriële remming dan 5,25% NaOCl; hun antibacteriële effectiviteit en thermische profielen verschilden echter aanzienlijk. De 2940 nm erbiumlaser behaalde de meest gunstige algemene balans, door de hoogste antibacteriële activiteit te combineren met de kleinste stijging van de temperatuur aan het externe worteloppervlak. De 1940 nm thuliumlaser vertoonde ook een sterke antibacteriële effectiviteit, hoewel de hoogste bestralingsparameters de thermische veiligheidsdrempel van 10°C overschreden. De 808 nm diodelaser vertoonde een relatief lagere antibacteriële activiteit en een minder gunstige thermische veiligheid. Deze bevindingen geven aan dat de golflengte van de laser en de bestralingsparameters belangrijke factoren zijn bij het balanceren van de intracanalaire desinfectie met de veiligheid van het parodontale weefsel16. Directe vergelijkingen tussen de verschillende lasersystemen moeten echter voorzichtig worden geïnterpreteerd, omdat elke golflengte specifieke klinische indicaties, toedieningssystemen en werkingsmechanismen heeft. De huidige studie vergeleek de antibacteriële effectiviteit onder gestandaardiseerde ex vivo condities, maar de optimale toepassing van elke laser kan afhankelijk zijn van het specifieke klinische scenario, de behandeldoelstellingen en de beschikbare instrumentatie.
De verschillende resultaten tussen de drie lasersystemen kunnen grotendeels worden verklaard door hun golflengte-afhankelijke interacties met water, dentine en bacteriële biofilms. De 808 nm diodelaser wordt slecht geabsorbeerd door water en werkt primair via directe fotothermische effecten. Diodelasers kunnen bacteriën elimineren door hitte-geïnduceerde eiwitdenaturatie en verstoring van bacteriële membranen17. De effectiviteit hiervan hangt echter af van hoe dicht de laservezel contact maakt met of nadert tot de doelbacteriën, wat uitdagend is in de complexe anatomie van het wortelkanaalsysteem. Dit kan verklaren waarom de diodelaser slechts een matige mate van bacteriële inhibitie produceerde, zelfs bij 2,0 W gedurende 30 s. Groeicurve-analyse toonde aan dat sommige bacteriën overleefden na behandeling met de diodelaser en het vermogen behielden om opnieuw te groeien, wat suggereert dat de bestaande biofilm niet volledig was uitgeroeid18. De 1940 nm thuliumlaser heeft een grotere waterabsorptie dan de diodelaser en kan zowel fotothermische als fotomechanische effecten produceren in met vloeistof gevulde kanalen19. Deze grotere waterabsorptie kan verklaren waarom het antibacteriële effect sterker is; dit resulteert echter ook in grotere temperatuurstijgingen bij hogere vermogensinstellingen. Bijvoorbeeld, bestraling bij 3,5 W gedurende 30 s produceerde een duidelijke antibacteriële activiteit, maar overschreed de aanbevolen drempelwaarde van 10°C om schade aan het periodontaleweefsel te voorkomen11,20. Er lijkt daarom sprake te zijn van een afweging tussen het bereiken van voldoende desinfectie van geïnfecteerde wortelkanalen en het vermijden van overmatige temperatuurstijgingen die potentieel het omliggende weefsel kunnen beschadigen. Deze lasersystemen mogen niet als direct uitwisselbaar worden beschouwd, omdat hun golflengten verschillende primaire chromoforen en mechanismen van energieoverdracht hebben. De diodelaser produceert primair directe fotothermische effecten, terwijl de thulium- en erbiumlasers sterker interageren met intracanalair water en aanvullende vloeistof-gemedieerde effecten genereren. De waargenomen verschillen kunnen daarom zowel de bestralingsparameters als de afzonderlijke werkingsmechanismen van de drie lasersystemen weerspiegelen.
De 2940 nm erbiumlaser vertoonde het meest gunstige algemene profiel, voornamelijk vanwege de sterke absorptie door water21. Wanneer deze wordt geactiveerd in een geïrrigeerd kanaal, wordt de laserenergie snel geabsorbeerd door een dunne waterlaag, wat cavitatie, schokgolven en vloeistofbewegingen veroorzaakt die in staat zijn om biofilms mechanisch te verstoren, terwijl de warmteoverdracht naar het externe worteloppervlak wordt beperkt21,22. Dit mechanisme kan verklaren waarom de erbiumlaser de hoogste inhibitiegraad behaalde, terwijl alle bestralingsgerelateerde temperatuurstijgingen binnen de vooraf gedefinieerde veiligheidsdrempel bleven. Zo vertoonde de erbiumlaser, onder de geëvalueerde experimentele omstandigheden in deze ex vivo studie, de meest gunstige balans tussen antibacteriële effectiviteit en thermische veiligheid van de geteste lasersystemen. Deze bevindingen zijn echter beperkt tot de geteste ex vivo condities en stellen de klinische superioriteit van de erbiumlaser niet vast. Verdere in vivo en klinische studies zijn vereist voordat deze resultaten kunnen worden vertaald naar klinische behandelaanbevelingen. De lagere inhibitiegraad waargenomen bij 5,25% NaOCl is eveneens opmerkelijk. NaOCl wordt al lang gebruikt als standaard irrigatiemiddel voor bacteriële eliminatie tijdens endodontische behandelingen; echter kan het antibacteriële effect beperkt zijn bij mature biofilms en diepe dentinale tubuli vanwege beperkte penetratie, chemische neutralisatie en de beschermende aard van de biofilmmatrix23,24. Deze bevindingen suggereren dat de fysieke effecten die door lasers worden geproduceerd, waaronder cavitatie, schokgolven en akoestische streaming, de bacteriële eliminatie kunnen verbeteren ten opzichte van irrigatie met enkel natriumhypochloriet8,25. Daarom ondersteunen de resultaten van deze studie het gebruik van laser-ondersteunde irrigatie als een aanvullende methode voor wortelkanaaldesinfectie, in plaats van als vervanging voor conventionele irrigatieprotocollen. Saline en NaOCl werden respectievelijk opgenomen als de negatieve en conventionele chemische controles, omdat het hoofddoel van deze studie was om de drie lasersystemen onder gestandaardiseerde experimentele omstandigheden te vergelijken. De studie was niet ontworpen om laserbestraling te vergelijken met hedendaagse sonische, ultrasone of andere geactiveerde irrigatieprotocollen. Bijgevolg beperkt de afwezigheid van deze vergelijkingsgroepen de klinische relevantie van de bevindingen, wat in toekomstige studies moet worden geadresseerd.
Thermische veiligheid blijft een belangrijke overweging voor klinische toepassing. Diodelaserbestraling gedurende 30 s overschreed of benaderde de drempelwaarde van 10°C bij verschillende bestralingsparameters, wat wijst op een potentieel risico op beschadiging van het periodontal weefsel26. Thuliumlasers vertoonden sterkere antibacteriële effecten dan diodelasers; echter werd hun veiligheidsmarge kleiner bij hogere vermogensinstellingen, in het bijzonder bij 3,5 W gedurende 30 s. In tegenstelling hiermee hield de 2940 nm erbiumlaser de temperatuurstijgingen onder de 5°C, zelfs bij de hoogste geteste instelling. Deze bevindingen suggereren dat een zorgvuldige selectie van parameters noodzakelijk is bij het gebruik van diode- of thuliumlasers, terwijl de erbiumlaser een bredere thermische veiligheidsmarge vertoonde onder de in deze studie geëvalueerde condities.
Deze studie kent verschillende beperkingen. Ten eerste is er gebruikgemaakt van een ex vivo-model, dat de biologische omgeving van een klinische infectie niet volledig kan reproduceren. In het bijzonder kunnen de afwezigheid van bloedperfusie en fysiologische weefselkoeling de warmteafvoer en temperatuurveranderingen van het externe wortelfoppervlak beïnvloeden. Daarnaast betekent het ontbreken van immuunresponsen van de gastheer dat de antibacteriële resultaten enkel de directe effecten van laserbestraling weerspiegelen en geen rekening houden met immuungemedieerde bacteriële klaring. Ten tweede is slechts één bacteriesoort, E. faecalis, onderzocht, terwijl de meeste geïnfecteerde wortelkanalen polymicrobiële biofilms bevatten27. Een enkel-soortmodel kan de interspecifieke interacties, de heterogene biofilmstructuur of de variabele antimicrobiële gevoeligheid die kenmerkend zijn voor klinische polymicrobiële infecties niet reproduceren. Daarom mag de waargenomen antibacteriële effectiviteit tegen E. faecalis niet worden gegeneraliseerd naar de gehele microbiële gemeenschap in geïnfecteerde wortelkanalen. Derdens zijn alle experimenten uitgevoerd onder statische laboratoriumomstandigheden, terwijl in vivo tanden beïnvloed worden door omliggende weefsels en bloedperfusie, wat de warmteafvoer kan beïnvloeden28. Ten slotte zijn slechts geselecteerde golflengten en combinaties van bestralingsparameters geëvalueerd. De geteste golflengten zijn gekozen om lasersystemen met verschillende waterabsorptiekenmerken en mechanismen van antibacteriële werking te vertegenwoordigen, terwijl de bestralingsinstellingen zijn gekozen om klinisch haalbare vermogens- of energieniveaus en blootstellingsduren te vertegenwoordigen. Desondanks beperkt het geringe aantal parametercombinaties de generaliseerbaarheid van de bevindingen, en zouden aanvullende instellingen in toekomstige studies geëvalueerd moeten worden. Hoewel E. faecalis vanwege de persistentie en resistentie tegen antimicrobiële uitdagingen vaak als representatief organisme in endodontisch onderzoek wordt gebruikt, mag het niet worden beschouwd als de enige indicator voor endodontische infectie of behandelingfalen. Klinische infecties zijn doorgaans polymicrobieel, en toekomstige studies met multispecies biofilmmodellen zijn nodig om de complexiteit van de microbiota in het wortelkanaal beter weer te geven.
Samenvattend vertoonde elk lasersysteem een grotere antibacteriële activiteit tegen E. faecalis dan NaOCl 5,25% alleen. Onder de experimentele condities die in deze ex vivo studie zijn geëvalueerd, vertoonde de 2940 nm erbiumlaser de meest gunstige balans tussen antibacteriële effectiviteit en thermische veiligheid. De 1940 nm thuliumlaser vertoonde eveneens een sterke antibacteriële activiteit; echter verhoogden instellingen met een hoger vermogen het risico op thermische weefselschade. De 808 nm diodelaser vertoonde een lagere antibacteriële effectiviteit en een minder gunstige thermische veiligheid dan de thulium- en erbiumlasers. Deze bevindingen ondersteunen verdere onderzoek naar desinfectie met behulp van de 2940 nm erbiumlaser als een veelbelovende aanvullende benadering voor endodontische behandeling29.
Openbaarmakingen
Belangenverstrengeling:
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende belangen hebben met betrekking tot deze studie. Er zijn geen financiële of niet-financiële belangenconflicten, inclusief dienstverbanden, consultancyopdrachten, aandelenbezit, honoraria of betaalde deskundigenverklaringen.
Dankbetuigingen
Deze studie werd ondersteund door het Medical Research Program van de Hongkou District Health Commission.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0,9% zoutoplossing | Beyotime | ST341-500ml | Tandbewaring, irrigatie en negatieve controle |
| 1,5 mL microcentrifugebuis | Axygen | MCT-150-C | Monstercollectie en seriële verdunning |
| 24-wells kweekplaat | Corning | 3524 | Biofilm-incubatie |
| 96-wells microplaat | Corning | 3599 | Assay voor bacteriële groeicurve |
| Autoclaaf | Tuttnauer | 2540E | Sterilisatie van geprepareerde wortels |
| Brain heart infusion (BHI) agar | BD Biosciences | 211065 | Bacteriële kweek en CFU-enumeratie |
| Brain heart infusion (BHI) bouillon | BD Biosciences | 237500 | Bacteriële kweek en analyse van de groeicurve |
| Transparante nagellak | Beyotime | C0187 | Afdichten van het externe worteloppervlak |
| Diamantzaag (lage snelheid) | Buehler | IsoMet Low Speed Saw | Kroonsectie |
| Digitale thermometer (compatibel met K-type thermokoppel) | OMEGA Engineering | HH802U | Temperatuurmeting van het externe worteloppervlak |
| Enterococcus faecalis ATCC 29212 | American Type Culture Collection (ATCC) | ATCC 29212 | Bacteriestam |
| Ethylendiaminetetraazijnzuur (EDTA), 17% | Sigma-Aldrich | E9884 | Finale spoeling van het kanaal |
| Vloeibaar composiet | 3M ESPE | 6031A2 | Afdichten van het apicale foramen |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Version 9.0 • RRID: SCR_002798 | Genereren van grafieken |
| Hedström-vijl, maat 40 | Dentsply Maillefer | 80603010042 | Collectie van dentineschilfers |
| K-vijl, maat 10 | Dentsply Maillefer | 800-0210 | Bepaling van de werklengte |
| Lasersysteem, 1940 nm thulium-gedopeerde vezel | Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent) | TN20 | Laserbestraling |
| Lasersysteem, 2940 nm Er:YAG | PointNix Co., Ltd. | Modular-beam | Laserbestraling |
| Lasersysteem, 808 nm diode | elexxion AG | Claros Nano | Laserbestraling |
| Micropipet | Eppendorf | 3123000063 | Inoculatie van monsters |
| Minerale olie (steriel) | Sigma-Aldrich | M5904 | Voorkomen van verdamping tijdens assay voor bacteriële groeicurve |
| Nikkel-titanium roterend vijlsysteem (F3 preparatie) | Dentsply Sirona | ProTaper Gold | Wortelkanaalpreparatie |
| Optische vezel voor 1940 nm thulium-gedopeerde vezellaser | Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent) | 400 µm diameter | Laserbestraling |
| Optische vezel voor 2940 nm Er:YAG laser | PointNix Co., Ltd. | 600 µm diameter | Laserbestraling |
| Optische vezel voor 808 nm diodelaser | elexxion AG | elexxion longlife 200, 200 µm (Art. No. 10063) | Laserbestraling |
| Parodontale sonde | Hu-Friedy | PCPUNC156 | Meting van de wortellengte |
| Parodontale curette | Hu-Friedy | SJ34-35 | Verwijdering van tandsteen en weke delen |
| Fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) | Gibco / Thermo Fisher Scientific | 10010023 | Wassen en bacteriële verdunning |
| Pipetpunten (10 µL, 200 µL, 1000 µL) | Axygen | T-300 / T-200-Y / T-1000-B | Vloeistofbehandeling |
| Statief | Biosharp | BS-IT-01 | Fixatie van wortelmonsters |
| Scanning elektronenmicroscoop (SEM) | Hitachi High-Technologies | TM4000Plus | Biofilm-beeldvorming |
| Schudincubator | Thermo Fisher Scientific | MaxQ 4000 | Incubatie van bouilloncultuur |
| Natriumhypochloriet (NaOCl), 5,25% | Sigma-Aldrich | 425044 | Kanaalirrigatie en positieve controle |
| Spectrofotometer/incubator (microplate reader) | BioTek / Agilent Technologies | Epoch 2 | Metingen van optische dichtheid bij 600 nm (OD600) |
| SPSS | IBM | Version 26.0 • RRID: SCR_002865 | Statistische analyse |
| Steriele papieren punten | Dentsply Maillefer | Absorbent Paper Points, ISO 20, 0.02 taper, 28 mm | Kanalen drogen en bacteriële bemonstering |
| Thermokoppelsonde (K-type) | OMEGA Engineering | 88000 | Temperatuurmeting |
| Vortexmixer | Scientific Industries | Vortex-Genie 2 | Mengen van bacteriële suspensies |
Referenties
- Stuart CH, Schwartz SA, Beeson TJ, Owatz CB. Enterococcus faecalis: its role in root canal treatment failure and current concepts in retreatment. J Endod. 2006;32(2):93-98.
- Love RM. Enterococcus faecalis: a mechanism for its role in endodontic failure. Int Endod J. 2001;34(5):399-405.
- Sedgley CM, Lennan SL, Appelbe OK. Survival of Enterococcus faecalis in root canals ex vivo. Int Endod J. 2005;38(10):735-742.
- Siqueira JF Jr, Rôças IN. Clinical implications and microbiology of bacterial persistence after treatment procedures. J Endod. 2008;34(11):1291-1301.
- Peters OA. Current challenges and concepts in the preparation of root canal systems: a review. J Endod. 2004;30(8):559-567.
- Zehnder M. Root canal irrigants. J Endod. 2006;32(5):389-398.
- Marending M, et al. Effect of sodium hypochlorite on human root dentine: mechanical, chemical and structural evaluation. Int Endod J. 2007;40(10):786-793.
- de Groot SD, et al. Laser-activated irrigation within root canals: cleaning efficacy and flow visualization. Lasers Med Sci. 2009;24(6):1017-1024.
- Schoop U, et al. Innovative wavelengths in endodontic therapy: a comparative study of Er:YAG and diode laser for bacterial reduction. Lasers Surg Med. 2006;38(5):432-437.
- Gutknecht N, et al. Bactericidal effect of a 980-nm diode laser in the root canal wall dentin of bovine teeth. J Clin Laser Med Surg. 2004;22(1):9-13.
- Hin R, Klinke T, Gutknecht N. Antibacterial effect of a 1940-nm thulium laser in root canal treatment. Lasers Med Sci. 2018;33(5):1051-1056.
- Hibst R, Keller U. Experimental studies of the application of the Er:YAG laser on dental hard substances: I. Measurement of the ablation rate. Lasers Surg Med. 1989;9(4):338-344.
- DiVito E, Peters OA, Olivi G. Effectiveness of the erbium:YAG laser and new design radial and stripped tips in removing the smear layer. J Endod. 2012;38(6):763-766.
- Meire MA, et al. Effectiveness of different laser systems to kill Enterococcus faecalis in aqueous suspension and in an infected tooth model. Int Endod J. 2009;42(4):351-359.
- Eriksson AR, Albrektsson T. Temperature threshold levels for heat-induced bone tissue injury: a vital microscopic study in the rabbit. J Prosthet Dent. 1983;50(1):101-107.
- Stabholz A, Sahar-Helft S, Moshonov J. Lasers in endodontics. Dent Clin North Am. 2004;48(4):809-832.
- Gutknecht N, et al. Temperature evolution on human teeth root surface after diode laser irradiation. J Oral Laser Appl. 2005;5(2):75-80.
- Schoop U, et al. Bactericidal effect of different laser systems in the deep layers of dentin. Lasers Surg Med. 2004;35(2):111-116.
- Fried NM, Murray KE. High-power thulium fiber laser ablation of urinary tissues at 1.94 µm. J Endourol. 2005;19(1):25-31.
- Hmud R, et al. Cavitational effects in aqueous endodontic irrigants generated by near-infrared lasers. J Endod. 2010;36(2):275-278.
- Matsumoto H, Yoshimine Y, Akamine A. Visualization of irrigant flow and cavitation induced by Er:YAG laser within a root canal model. J Endod. 2011;37(6):839-843.
- George R, Walsh LJ. Thermal effects of Er:YAG laser on dentin: an in vitro study. J Oral Laser Appl. 2007;7(3):155-159.
- Siqueira JF Jr, et al. Bacteriologic investigation of the effects of sodium hypochlorite and chlorhexidine during the endodontic treatment of teeth with apical periodontitis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2007;104(1):122-130.
- Zou L, et al. Penetration of sodium hypochlorite into dentin. J Endod. 2010;36(5):793-796.
- Peters OA, et al. Disinfection of root canals with photon-induced photoacoustic streaming. J Endod. 2011;37(7):1008-1012.
- Attrill DC, et al. Thermal effects of the Er:YAG laser on a simulated dental pulp: a quantitative evaluation of the effects of a water spray. J Dent. 2004;32(1):35-40.
- Shen Y, Stojicic S, Haapasalo M. Antimicrobial efficacy of chlorhexidine against bacteria in biofilms at different stages of development. J Endod. 2011;37(5):657-661.
- Kimura Y, et al. Histopathological changes in dental pulp irradiated by Er:YAG laser: a preliminary report. J Clin Laser Med Surg. 2002;20(4):203-207.
- Olivi G, et al. Disinfection efficacy of photon-induced photoacoustic streaming on root canals infected with Enterococcus faecalis: an ex vivo study. J Am Dent Assoc. 2014;145(8):843-848.