Bu protokol, güvenli ve etkili ışınlama parametrelerini belirlemek amacıyla, ex vivo bir Enterococcus faecalis kök kanalı modelinde antibakteriyel etkinliği ve dış kök yüzeyi sıcaklığını değerlendirerek kanal içi dezenfeksiyonda diyot, tulyum ve erbiyum lazerleri karşılaştırmaktadır.
Araştırma makalesi
İntrakanal Dekontaminasyonu için Tulyum, Erbiyum ve Diyot Lazerler: Enterococcus faecalis Karşıtı Aktivite ve Ex Vivo Termal Güvenlik
34 görüntülenme
⸱
11 Eylül 2026
Bu makalede
Özet
Özet
Lazer destekli irigasyon, kök kanal dezenfeksiyonu için gelecek vadeden bir yardımcı yöntem olarak ortaya çıkmıştır; ancak, farklı lazer sistemlerini standartlaştırılmış deneysel koşullar altında doğrudan karşılaştıran kanıtlar hala sınırlıdır. Bu ex vivo çalışma, Enterococcus faecalis'e karşı kanal içi dekontaminasyonda 808 nm diyot lazer, 1940 nm tulyum lazer ve 2940 nm erbyum lazerin antibakteriyel etkinliğini ve termal güvenliğini karşılaştırmıştır. Standartlaştırılmış enfekte insan kök kanal örnekleri, klinik olarak uygun ışınlama parametreleri kullanılarak tedavi edilmiştir. Antibakteriyel etkinlik, koloni oluşturan birim (CFU) azalması ve bakteriyel büyüme eğrisi analizi ile değerlendirilirken, termal güvenlik, lazer ışınlaması sırasında dış kök yüzey sıcaklık değişimlerinin ölçülmesiyle değerlendirilmiştir. Her üç lazer sistemi de salin ile tedavi edilen kontrollere göre daha yüksek antibakteriyel aktivite göstermiştir. Erbyum lazer, dış kök yüzey sıcaklık artışlarını kabul edilen 10°C termal güvenlik eşiğinin altında tutarken, 30 s boyunca 30 mJ ile en yüksek ortalama inhibisyon oranını (%99,0) sağlamıştır. Tulyum lazer benzer antibakteriyel aktivite üretmiş ancak en yüksek ışınlama ayarlarında termal güvenlik eşiğini aşmıştır. Diyot lazer, test edilen koşullar altında tulyum ve erbyum lazerlere göre daha düşük antibakteriyel etkinlik ve daha yüksek sıcaklık artışları göstermiştir. Bu ex vivo modelin sınırlamaları dahilinde, 2940 nm erbyum lazer, antibakteriyel etkinlik ve termal güvenlik arasında en uygun dengeyi sergilemiş ve kanal içi dezenfeksiyon için gelecek vadeden yardımcı bir yaklaşım olduğunu göstermiştir.
Giriş
Pulpit ve apikal periodontitisin temel nedeni, kök kanal sisteminin bakteriyel enfeksiyonudur1. Bir çalışmaya göre, endodontik tedavi sonrası kronik veya tekrarlayan enfeksiyonu olan hastalarda en yaygın izole edilen bakterinin Enterococcus faecalis olduğu belirlenmiştir2,3. Bu bakteri, biyofilm oluşumu da dahil olmak üzere çok sayıda virülans faktörüne sahiptir; dentin tübüllerine 800 µm derinliğe kadar nüfuz edebilir ve besinle sınırlı koşullar altında hayatta kalabilir2,3. Bu özellikler, bakterinin hem kök kanal tedavisi sırasında kullanılan standart kan içi dezenfektanlara hem de vücudun doğal savunma mekanizmalarına karşı direncine katkıda bulunur. Bu nedenle, kök kanal sistemindeki tüm kalıntı E. faecalis bakterilerinin elimine edilememesi, endodontik tedavi başarısızlığının önemli bir nedenidir4.
Güncel kök kanal tedavisi, mikroorganizmaların kök kanal sisteminden uzaklaştırılmasına yardımcı olmak için enstrümantasyon yoluyla mekanik debridmanı kimyasal irrigasyonla birleştirir5. Mekanik enstrümantasyon bakteriyel popülasyonları azaltmada oldukça etkili olsa da, karmaşık kök kanal anatomisindeki birçok alan yalnızca enstrümantasyonla erişilemez kalmaktadır5. Bu nedenle, kimyasal irrigasyon ajanları kök kanal sisteminin dezenfeksiyonunda önemli bir rol oynar. Bununla birlikte çalışmalar, en güçlü kimyasal ajanların bile bakteriyel biyofilmleri tamamen yok etmede yetersiz kaldığını göstermiştir6. Ayrıca, endodontik tedavi sırasında kullanılan bazı kimyasal ajanlar dentinin yapısal bütünlüğünü bozabilir6,7. Dezenfeksiyon etkinliğini artırmak ve bakteriyel biyofilmlerin kök kanal sisteminden daha eksiksiz bir şekilde temizlenmesini sağlamak için kimyasal irrigasyon ajanlarını aktive etmeye yönelik çeşitli yöntemler araştırılmıştır. Bunlar arasında lazerle aktive edilen irrigasyon, en gelecek vaat eden alternatiflerden biri olarak ortaya çıkmıştır8. Diyot, tulyum ve eryum lazerler de bakteriyel hücre duvarlarını ve biyofilmleri parçalayabilen fototermal ve fotomekanik etkiler üretme potansiyelleri açısından değerlendirilmiştir9.
Bu lazer türlerinin her birinin etkileşime girdiği dokularla olan etkileşimi, dalga boyuna göre önemli ölçüde farklılık gösterir. Tipik olarak 808 ile 980 nm arasındaki dalga boylarında ışık yayan diyot lazerler, biyolojik dokulardaki kromoforlar tarafından absorbe edilir ve bu durum, proteinlerin denatüre olduğu ve bakterilerin öldürüldüğü fototermal bir reaksiyonla sonuçlanır10. Tuliyum lazerler 1940 nm'de çalışır ve su tarafından yüksek absorpsiyon gösterir. Bu nedenle, tuliyum lazerlerin, irigasyon solüsyonu ile doldurulmuş kök kanalları dahil olmak üzere ıslak ortamlar için oldukça uygun olduğu gösterilmiştir11. Yüksek su absorpsiyonları nedeniyle tuliyum lazerler, irige edilmiş kök kanallarında kullanıldığında sıvıyı hızla ısıtabilir ve buharlaştırabilir. Buharlaşma, bakteriyel biyofilmlerin parçalanmasına yardımcı olabilecek şok dalgaları oluşturur. Erbiyum lazerler, özellikle 2940 nm'de çalışanlar, dental lazerler arasında su için en yüksek absorpsiyon katsayısına sahiptir12. Irige edilmiş kanallarda bu özellik, bakterileri mekanik olarak koparıp öldüren, aynı zamanda çevre dentine ısı transferini potansiyel olarak sınırlayan patlayıcı bir buharlaşma ve şok dalgaları oluşturabilir13.
Endodontik uygulamalarda lazer teknolojisine olan ilgi artmaya devam etse de, farklı lazer sistemleri için optimal klinik parametrelerle ilgili pek çok konu hala bilinmemektedir. Klinik kullanım için mevcut yöntemler, genellikle sınırlı kanıta dayalı destekle14, ampirik deneyimlere veya üretici tarafından önerilen kılavuzlara dayanmaktadır. Ayrıca, bugüne kadar yapılan çoğu çalışma lazerlerin antimikrobiyal etkilerini değerlendirmiştir; ancak lazer terapisinin önemli bir yönü nispeten daha az ilgi görmüştür: periodontal dokularda termal yaralanma riski. Dış kök yüzey sıcaklığındaki 10°C'den fazla artışın, periodontal ligamente ve çevre kemiğe kalıcı zarar verebileceği genel olarak kabul edilmektedir15. Kontrollü deneysel koşullar altında hem antimikrobiyal etkinliği hem de termal güvenliği sistematik olarak değerlendiren farklı lazer sistemlerine dair yayınlanmış bir karşılaştırmalı çalışma bulunmamaktadır.
Bu ex vivo çalışmanın temel amacı, kök kanal duvarlarındaki E. faecalis biyofilmini ortadan kaldırmak için üç lazer sisteminin (808 nm diyot lazer, 1940 nm tulyum lazer ve 2940 nm erbyum lazer) antimikrobiyal etkinliğini ve termal güvenliğini araştırmak ve karşılaştırmaktır. Termal güvenliği korurken etkili bakteriyel eliminasyon sağlayan parametre kombinasyonlarını belirlemek amacıyla, bu çalışma klinik olarak ilgili ışınlama parametrelerini değerlendirmiştir. Bu bulguların, klinisyenlerin endodontik dezenfeksiyon için güvenli ve etkili lazer destekli yaklaşımlar seçmelerine yardımcı olacağı öngörülmektedir.
Protokol
Bu çalışma, Tongji Üniversitesi Tıp Fakültesi, Şanghay Dördüncü Halk Hastanesi'nin etik standartlarına uygun olarak yürütülmüş ve Kurumsal Gözden Geçirme Kurulu tarafından onaylanmıştır (Onay No. 2026013-001). Bu çalışmada kullanılan çekilmiş insan dişleri, ortodontik veya periodontal nedenlerle diş çekimi yapılan hastalardan toplanmıştır. Örnek toplama işlemi öncesinde tüm katılımcılardan yazılı bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Bu çalışma amacıyla herhangi bir ek klinik müdahale yapılmamıştır. Çalışma, çekilmiş insan dişlerinin kullanımına ilişkin kurumsal gerekliliklere uygun olarak yürütülmüştür.
Numune Hazırlama ve Seçim Kriterleri
Toplam 141 adet yeni çekilmiş tek köklü kalıcı diş (mandibular kesiciler ve premolarlar), Tongji Üniversitesi'ne bağlı Şanghay Dördüncü Halk Hastanesi Stomatoloji Bölümü'nden temin edilmiştir. Tüm dişler ortodontik veya periodontal nedenlerle çekilmiştir. Her hastadan bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Bu çalışmaya, periodontal sond ile belirlendiğinde kök uzunluğu en az on milimetre olan, çürük lezyonu veya çatlağı bulunmayan sağlam dişler, tam kök oluşumuna sahip dişler ve Schneider yöntemine göre on dereceden az kök eğriliği olan dişler dahil edilmiştir. Çok kanallı dişler, kanal kalsifikasyonu, iç rezorpsiyon veya daha önce endodontik tedavi görmüş dişler çalışma dışı bırakılmıştır. Çekim sonrası, tüm görünür diş taşları ve yumuşak doku kalıntıları periodontal bir küret kullanılarak temizlenmiştir. Dehidrasyonu önlemek amacıyla dişler, kullanıma kadar 4°C'de %0.9'luk salin solüsyonunda saklanmış ve tüm deneyler çekimden sonraki üç ay içinde gerçekleştirilmiştir. Numuneler, önceden tanımlanmış bir ardışık tahsis sırası kullanılarak deney gruplarına atanmıştır. Spesifik olarak, numuneler, her grup için gerekli örneklem boyutuna ulaşılana kadar her gruba sırayla ve dönüşümlü olarak tahsis edilmiştir. Herhangi bir resmi a priori güç hesaplaması yapılmamıştır. Örneklem büyüklüğü, önceki benzer ex vivo çalışmalar, değerlendirilen ışınlama parametre kombinasyonlarının sayısı ve uygun çekilmiş dişlerin mevcudiyeti temel alınarak seçilmiştir.
Kök Kanalı Hazırlama ve Sterilizasyon
Standartlaştırılmış 10 mm'lik bir kök segmenti elde etmek için her diş kronu, sürekli su soğutması altında düşük hızlı bir elmas testere kullanılarak semento-emaye birleşiminden çıkarıldı. Çalışma boyu, 10 numara K-file kullanılarak apikal foramenin 1 mm üzerinden belirlendi. Kök kanalları, üretici talimatlarına uygun olarak, apikal preparasyon boyutu F3 olana kadar S1, S2, F1, F2 ve F3 sıralamasını takip eden ProTaper Universal nikel-titanyum döner sistem ile hazırlandı. Enstrümantasyon sırasında, her döner eğe kullanımından sonra kanallar yaklaşık 2 mL %5,25 sodyum hipoklorit ile irige edildi ve böylece kanal başına toplamda yaklaşık 10 mL irigasyon hacmi sağlandı. 1 dakika boyunca 5 mL %17 EDTA ile son bir durulama yapıldı ve ardından 5 mL steril salin uygulandı. Kapalı bir kanal sistemi oluşturmak için apikal foramen akışkan rezin kompozit ile kapatıldı. Hazırlanan kökler, 121°C'de 20 dakika boyunca otoklavlanarak sterilize edildi, 4°C'de steril fosfat tamponlu salin (PBS) içinde saklandı ve sterilizasyondan sonraki 24 saat içinde bakterilerle inoküle edildi.
Bakteri Suşu ve Kültür Koşulları
Enfekte kök kanalı modelini oluşturmak için E. faecalis ATCC 29212 kullanılmıştır. Suş, beyin kalp infüzyon (BHI) agarında, aerobik koşullar altında 37°C'de 24 saat boyunca kültüre edilmiştir. Tek bir koloni BHI besiyerine aktarılmış ve 37°C'de 18–24 saat inkübe edilmiştir. Bakteri süspansiyonu, 600 nm'deki optik yoğunluk (OD600) değeri 0,08–0,10 olacak şekilde, 0,5 McFarland standardına eşdeğer yaklaşık 1,5 × 108 CFU/mL konsantrasyona ayarlanmıştır.
E. faecalis Enfekte Kök Kanal Modelinin Oluşturulması
Enfekte bir kök kanal biyofilm modeli oluşturmak için, bakterilerin sementum üzerinden sızmasını önlemek amacıyla sterilize edilmiş her bir kökün dış yüzeyi iki kat şeffaf oje ile kaplandı. Apikal bölge, apikal foramen akışkan rezin kompozit ile kapatıldıktan sonra kaplanırken, bakteriyel inokülasyona izin vermek için kanal ağzı kaplanmadan bırakıldı. Steril bir mikropipet kullanılarak, kanal boyunun tamamını taşırmadan dolduracak şekilde her bir kök kanalına 10 µL E. faecalis süspansiyonu aktarıldı. İnoküle edilen örnekler daha sonra, her bir kuyucuğa 1,5 mL BHI broth eklenerek steril 24 kuyucuklu kültür plakalarına tek tek yerleştirildi. Örnekler, aerobik koşullar altında 37°C'de 21 gün boyunca kültüre edildi. Sürekli bakteriyel büyüme için besin sağlamak ve birikmiş hücresel debrisleri uzaklaştırmak amacıyla büyüme ortamı her 2 günde bir uzaklaştırıldı ve taze steril BHI broth ile değiştirildi. Ortam değişimi sırasında herhangi bir ek E. faecalis inokülasyonu yapılmadı. İnkübasyon süresinin tamamlanmasının ardından, deneysel testlerden önce gevşekçe tutunmuş planktonik bakterileri uzaklaştırmak için tüm canlı örnekler bir kez PBS ile yıkandı. Olgun biyofilm oluşumunu ve dentin tübüllerine bakteriyel penetrasyonu taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülemek için rastgele seçilen iki örnek kullanıldı. Numuneler 2,5% glutaraldehit ile 4°C'de 24 saat boyunca fikse edildi, üç kez PBS ile durulandı, her adımı 10 dakika süren dereceli bir etanol serisiyle (%30, %50, %70, %80, %90 ve %100)yavaşça kurutuldu, ardından boylamasına bölündü, havada kurutuldu, alüminyum stublara monte edildi, altın ile sputter kaplandı ve SEM ile incelendi.
Deneysel Gruplar ve Lazer Işınlama Protokolleri
Enfekte olan 135 kök örneği, kullanılan lazer sistemine göre üç ana deneysel gruba ayrılmıştır: 808 nm Diyot Lazer Grubu, 1940 nm Thulium Lazer Grubu ve 2940 nm Erbiyum Lazer Grubu. Her bir lazer grubunda 45 örnek bulunmaktaydı ve bu örnekler ışınlama parametrelerine göre daha küçük alt gruplara ayrılmıştır. Diyot lazer 1,0, 1,5 veya 2,0 W ortalama güçlerde çalıştırılmış ve her bir güç ayarı 10, 20 veya 30 s boyunca uygulanarak, her birinde üç örneğin bulunduğu dokuz alt grup oluşturulmuştur. Thulium lazer 1,5, 2,5 veya 3,5 W ortalama güçlerde çalıştırılmış ve her bir güç ayarı 10, 20 veya 30 s boyunca uygulanarak, yine her birinde üç örneğin bulunduğu dokuz alt grup oluşturulmuştur. Erbiyum lazer, 15 Hz sabit frekansta süper-kısa darbeli modda çalıştırılmıştır. 10, 20 veya 30 mJ darbe enerjileri 10, 20 veya 30 s boyunca uygulanarak, her birinde üç örneğin bulunduğu dokuz alt grup oluşturulmuştur. Hem 808 nm diyot lazer hem de 1940 nm thulium lazer sürekli dalga modunda çalıştırılmıştır.
Toplamda altı ek örnek dahil edilmiş olup, negatif ve pozitif kontrol gruplarına üçer örnek atanmıştır. Negatif kontrol grubu steril salin ile tedavi edilirken, pozitif kontrol grubu 30 s boyunca %5.25 sodyum hipoklorit (NaOCl) ile tedavi edilmiştir.
Lazer grupları için standartlaştırılmış bir ışınlama protokolü izlenmiştir. Optik fiber, çalışma boyuna kadar kök kanalına yerleştirilmiş ve ışınlama süresi boyunca apikalden koronal yöne doğru yavaş ve sürekli bir spiral hareketle hareket ettirilmiştir. Tek bir değiştirilebilir fiber yerine lazere özgü iletim fiberleri veya uçlar kullanılmıştır. 808 nm diyot lazer 200 µm uçtan ateşlemeli fiberle, 1940 nm tulyum lazer 200 µm uçtan ateşlemeli fiberle ve 2940 nm erbiyum lazer 400 µm radyal ateşlemeli uçla uygulanmıştır. İletim fiberi veya ucu yaklaşık 1 mm/s hızla geri çekilmiştir. Kanal orifisine ulaşıldıktan sonra tekrar çalışma boyuna döndürülmüş ve belirlenen ışınlama süresi tamamlanana kadar apikalden koronale doğru spiral hareket tekrarlanmıştır.
Tulyum ve erbyum lazerler için, su destekli lazer aktivasyonunu simüle etmek amacıyla ışınlama sırasında kanallar steril salin ile dolu tutulmuştur. Işınlamadan önce, kanalı kanal orifisi seviyesine kadar doldurmak için her bir kanala yaklaşık 10 µL steril salin verilmiştir. Tedavi boyunca kanalın sıvıyla dolu kalmasını sağlamak için, gerektiğinde her ışınlama döngüsü öncesinde salin takviyesi yapılmıştır. Diyot lazer grubu için kanallar, 808 nm diyot lazerin suda absorbsiyonunun nispeten düşük olması ve kanal içinde doğrudan fototermal antibakteriyel etki oluşturmak amacıyla kullanılması nedeniyle ışınlama öncesinde steril kağıt uçlar ile kurutulmuştur. Buna karşılık, 1940 nm tulyum ve 2940 nm erbyum lazerlerin su absorbsiyonu önemli ölçüde daha yüksektir ve bu nedenle su aracılı fototermal ve fotomekanik etkileri kolaylaştırmak için salinle dolu kanallarda uygulanmışlardır. Lazer tedavisi, üç ardışık gün boyunca günde bir kez tekrarlanmıştır.
Harici Kök Yüzey Sıcaklığının Ölçümü
Lazer ışınlamasının ilk gününde, harici kök yüzeyindeki gerçek zamanlı sıcaklık değişimleri ölçülmüştür. Her bir kök örneği, oda sıcaklığında (22°C ± 1°C) bir destek ayağına dikey olarak sabitlenmiştir. Dijital bir termometreye bağlı olan K-tipi bir termokupl, kökün uzun eksenine dik olacak şekilde, harici kök yüzeyinin orta üçte birlik kısmına sıkıca temas edecek şekilde yerleştirilmiştir. Termokupl probu, ayarlanabilir bir klemp kullanılarak konumlandırılmış ve ölçüm boyunca sıkı ve tutarlı teması sürdürmek için ısıya dayanıklı yapışkan bantla kök yüzeyine sabitlenmiştir. Termokupl probu, her ölçüm oturumundan önce kaynayan su (100°C) ve buz-su karışımı (0°C) kullanılarak kalibre edilmiştir. Işınlama süresi boyunca (10, 20 veya 30 s), 50 ms aralıklarla sıcaklık okumaları kaydedilmiştir. Her bir örnek için hem bazal sıcaklık hem de lazer ışınlaması sırasında veya hemen sonrasında kaydedilen maksimum sıcaklık ölçülmüştür. Bazal sıcaklıktan zirve sıcaklığa olan artış ΔT olarak hesaplanmıştır. 10°C'yi aşan bir ΔT, periodontal dokularda potansiyel hasar eşiği olarak kabul edilmiştir.
Mikrobiyolojik Değerlendirme: Koloni Sayımı ve İnhibisyon Oranı
Lazer tedavilerinin antibakteriyel etkisini belirlemek amacıyla, her lazer uygulamasından sonra örnekler toplandı. Kanal, steril kağıt konilerle kurutuldu. Örnekler arasında çapraz kontaminasyonu önlemek için kanal duvarlarından dentin talaşları almak üzere her bir örnek için yeni, steril 40 numara Hedström eğesi kullanıldı. Her bir dentin talaşı, 1 mL steril PBS içeren ayrı bir mikrocentrifüj tüpüne aktarıldı. Bakterilerin dentin talaşlarından ayrılmasını sağlamak için tüpler 30 s boyunca güçlü bir şekilde vortekslendi. Her dilüsyon basamağında, bakteriyel süspansiyondan 100 µL'nin 900 µL steril PBS içine aktarılmasıyla 10−1 ile 10−6 arasında değişen seri 10 katlı dilüsyonlar hazırlandı. Her dilüsyondan alınan alikvotlar (30 µL), ayrı beyin kalp infüzyon agar plaklarına yayıldı ve 37°C'de 24 saat boyunca inkübe edildi. Koloniler sayıldı ve koloni oluşturan birim (CFU) olarak kaydedildi. Her dilüsyon üç paralel plak şeklinde ekildi ve üç plaktan elde edilen ortalama koloni sayısı analiz için kullanıldı. Plaklar sayım öncesinde kodlandı ve koloni sayımlarını gerçekleştiren araştırmacıya tedavi atamaları hakkında bilgi verilmedi.
Burada C, negatif kontrol (salin) grubunun ortalama CFU sayısını ve T ise deney grubunun ortalama CFU sayısını temsil eder.
Bakteriyel Büyüme Eğrisi Analizi
Çeşitli lazer uygulamalarının bakteriyel büyüme kinetiği üzerindeki etkisi, büyüme eğrileri çizilerek incelenmiştir. Son lazer uygulamasından sonraki 3. günde kanallar 5 mL steril salyalin solüsyon ile yıkanmıştır. Kanal içerikleri, steril kağıt konlar kullanılarak toplanmış ve ardından 5 mL BHI besiyeri içeren bir santrifüj tüpüne aktarılmıştır. Bakterilerin besiyeri içinde süspansiyon haline gelmesi için tüp vortekslenmiştir. Bakteriyel süspansiyon 1 × 106 CFU/mL değerine ayarlanmıştır. Bakteriyel konsantrasyon, E. faecalis ATCC 29212 için önceden oluşturulmuş bir kalibrasyon eğrisi kullanılarak OD600 ölçümlerine göre ayarlanmış ve ardından canlı koloni sayımı ile doğrulanmıştır. Süspansiyondan 200 µL'lik bir alikot, steril bir 96 kuyucuklu mikroplakanın her bir kuyucuğuna eklenmiştir. Ayrıca, buharlaşmayı minimize etmek için her kuyucuğa 20 µL steril mineral yağ eklenmiştir. Mikroplaka 37°C'de tutulan bir spektrofotometre/inküböre yerleştirilmiş ve OD600 değerleri 24 saat boyunca her saat başı ölçülmüştür. Her OD600 ölçümü öncesinde, homojen bir bakteriyel süspansiyon sağlamak için mikroplaka yaklaşık 300 rpm'de 10 saniye boyunca orbital çalkalamaya tabi tutulmuştur. Her örnek beş replika kuyucukta test edilmiştir.
İstatistiksel Analiz
Tüm sayısal veriler ortalama ± standart sapma (SD) olarak sunulmuştur. İstatistiksel analizler SPSS Versiyon 26.0 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Veri dağılımı Shapiro–Wilk testi ile değerlendirilmiştir. İkiden fazla grubu karşılaştırmak için varyans analizi (ANOVA) kullanılmış, ardından ikili karşılaştırmalar için Tukey'nin dürüst anlamlı fark (HSD) testi uygulanmıştır. İki grup arasındaki karşılaştırmalar bağımsız örneklemler t-testi kullanılarak yapılmıştır. Parametrik testler uygulanmadan önce varyans homojenliği Levene testi ile değerlendirilmiştir. Varyans homojenliği varsayımı ihlal edildiğinde, uygun olan yerlerde Welch düzeltmesi uygulanmıştır. İstatistiksel anlamlılık P < 0,05 olarak tanımlanmıştır. Grafikler GraphPad Prism Versiyon 9.0 kullanılarak oluşturulmuştur.
Sonuçlar
Farklı Lazer Uygulamalarının E. faecalis'e Karşı Antibakteriyel Etkinliği
Üç lazer sisteminin E. faecalis'e karşı antibakteriyel etkinliği, ardışık üç uygulama sonrası CFU sayımları belirlenerek değerlendirilmiştir. Sonuçlar Şekil 1 ve Ek Şekil 1'de gösterilmiştir. Steril salin negatif kontrol grubu, 396618.7 ± 67787.5 ortalama koloni sayısı gri değeri ile önemli bir bakteriyel büyüme sergilemiştir. %5.25 NaOCl pozitif kontrol grubu ise %46.8, %43.1 ve %51.7'lik bireysel inhibisyon değerleri ile toplamda %47.2% ± 3.0% ortalama bir inhibisyon oranına ulaşmıştır.
Şekil 1: Lazer tedavilerinin Enterococcus faecalis'e karşı antibakteriyel etkinliği. Farklı ışınlama parametreleri kullanılarak 808 nm diyot, 1940 nm tulyum ve 2940 nm erbyum lazer sistemleri ile üç ardışık gün boyunca uygulanan tedavi sonrası bakteriyel inhibisyon oranları. %5,25 sodyum hipoklorit (NaOCl) pozitif kontrol, steril salin ise %0 inhibisyon ile negatif kontrol olarak kullanılmıştır. Veriler, tedavi grubu başına n = 3 bağımsız örnekten elde edilen ortalama ± standart sapma (SD) olarak sunulmuştur. Hata çubukları SD'yi temsil etmektedir. * P < 0,05, ** P < 0,01 ve *** P < 0,001 olduğunu belirtir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Lazer uygulanan tüm gruplar, %5,25 NaOCl pozitif kontrol grubuna göre daha yüksek inhibisyon oranları göstermiştir. Lazer gücü veya puls enerjisinin artmasıyla ve daha uzun ışınlama süreleriyle antibakteriyel aktivitenin arttığı gözlemlenmiştir. Örneğin, 808 nm diyot lazer grubunda, ortalama inhibisyon oranı 1,0 W ile 10 s'den %53,1 ± %6,5'e; 2,0 W ile 30 s'de ise %80,2 ± %2,6'ya yükselmiştir. 1,0 W ile 30 s ve 2,0 W ile 30 s uygulama grupları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark saptanmıştır (P < 0,01).
1940 nm tulyum lazer, test edilen çoğu koşulda diyot lazere göre daha yüksek antibakteriyel aktivite göstermiştir. 1.5 W gücünde 10 saniye boyunca uygulandığında, ortalama inhibisyon oranı %78.8 ± %1.9 olmuştur. 2.5 W gücünde 30 saniye boyunca uygulandığında, inhibisyon oranı %91.6 ± %0.4'e yükselmiştir. Tulyum lazer grubundaki en yüksek inhibisyon oranı, 3.5 W gücünde 30 saniye uygulama ile %97.4 ± %0.8'e ulaşmıştır. Bu değer, %5.25 NaOCl pozitif kontrol grubuna (P < 0.001) ve 2.0 W gücünde 30 saniye uygulanan 808 nm diyot lazere (P < 0.001) kıyasla anlamlı derecede daha yüksek bulunmuştur.
Üç lazer sistemi arasında 2940 nm erbiyum lazeri en yüksek antibakteriyel aktiviteyi göstermiştir. 10 mJ ile 10 saniye uygulandığında, ortalama inhibisyon oranı %84,3 ± %1,5'e ulaşmıştır. 20 mJ ile 30 saniye uygulandığında, inhibisyon oranı %96,5 ± %2,0 olmuştur. En yüksek inhibisyon oranı 30 mJ ile 30 saniye uygulandığında gözlemlenmiş ve %99,0 ± %0,6'ya ulaşmıştır. Bu değer; %5,25 NaOCl pozitif kontrol grubu (P < 0,001), 2,5 W ile 30 saniye uygulanan 1940 nm tulyum lazeri (P < 0,01) ve tüm 808 nm diyot lazer tedavi gruplarından (P < 0,001) anlamlı derecede daha yüksek bulunmuştur.
Sonuçlar, üç lazer sisteminin de E. faecalis'e karşı antibakteriyel aktivite gösterdiğini ve genellikle artan ışınlama parametrelerinin daha yüksek inhibisyon oranlarıyla ilişkili olduğunu ortaya koymaktadır. Test edilen koşullar arasında, en yüksek antibakteriyel inhibisyonu 2940 nm erbiyum lazer sağlamış, bunu 1940 nm tulyum lazer ve 808 nm diyot lazer izlemiştir; bu durum, lazer destekli kanal içi dezenfeksiyonun test edilen deneysel koşullar altında bakteriyel yükü etkili bir şekilde azaltabileceğine dair çalışma hipotezini desteklemektedir.
Lazer Uygulamalarının Bakteriyel Büyüme Kinetiği Üzerindeki Etkisi
İşlem sonrası bakteriyel yeniden büyüme, 24 saat boyunca OD600 ölçülerek değerlendirilmiştir. Sonuçlar Şekil 2 ve Ek Şekil 2'de gösterilmektedir. Steril salin kontrol grubu, yaklaşık 4 saatlik bir lag fazının ardından 4 ile 12 saat arasında hızlı eksponansiyel büyüme ve 1,167 ile 1,245 arasında değişen maksimum OD600 değerlerine sahip bir stasyoner fazdan oluşan tipik bir bakteriyel büyüme paterni sergilemiştir.
Şekil 2: Lazer tedavisi sonrası Enterococcus faecalis büyüme eğrileri. Tedavi edilmiş kök kanallarından geri kazanılan Enterococcus faecalis'in 24 saatlik büyüme kinetiği, 600 nm'de optik yoğunluk (OD600) olarak ölçülmüştür. Steril salin kontrolü, %5,25 sodyum hipoklorit (NaOCl) kontrolü ve seçilmiş 808 nm diyot, 1940 nm thulium ve 2940 nm erbium lazer tedavi grupları için temsili büyüme eğrileri gösterilmektedir. Veriler, örnek başına beş teknik replika kuyucuk kullanılarak n = 3 bağımsız örnekten elde edilen ortalama ± standart sapma (SD) olarak sunulmuştur. Hata çubukları SD'yi temsil eder. * P < 0,05, ** P < 0,01 ve *** P < 0,001 olduğunu belirtir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.
808 nm diyot lazer grupları, bakteriyel büyümenin parametrelere bağlı olarak baskılandığını göstermiştir. 1,0 W gücünde 10 s boyunca uygulandığında, büyüme eğrisi %5,25 NaOCl grubuyla benzerlik göstermiş ve eksponansiyel büyüme yaklaşık 8. saatte başlamıştır. 2,0 W gücünde 30 s boyunca uygulandığında ise lag fazı yaklaşık 10 saate uzamış ve 14. saatteki OD600 değeri, %5,25 NaOCl grubundan anlamlı derecede düşük bulunmuştur (0,559 ± 0,042'ye karşı 0,934 ± 0,042, P < 0,001).
1940 nm tulyum lazer grupları, diyot lazer gruplarına göre bakteriyel büyümeyi daha fazla baskılamıştır. 1.5 W gücünde 10 s boyunca uygulandığında, eksponansiyel büyüme yaklaşık 10. saatte başlamıştır. 2.5 W gücünde 30 s boyunca uygulandığında, lag fazı yaklaşık 11 saate kadar uzamış ve ilgili zaman noktasında OD600 değerleri, hem steril salin kontrol grubundan hem de 2.0 W gücünde 30 s boyunca uygulanan 808 nm diyot lazer grubundan anlamlı derecede düşük çıkmıştır (her ikisi için de P < 0.001). 3.5 W gücünde 30 s boyunca uygulandığında, bakteriyel büyüme belirgin şekilde baskılanmış; OD600 değerleri 12. saatten itibaren yaklaşık 0.15 veya altında kalmış ve sonrasında esasen değişmeden devam etmiştir.
Bakteriyel yeniden büyümenin en güçlü şekilde baskılandığı gruplar 2940 nm erbiyum lazer gruplarıdır. 10 mJ ile 10 s boyunca uygulanan işlemde, tedaviden yaklaşık 10 s sonrana kadar bakteriyel büyümede eksponansiyel bir artış gözlemlenmemiştir. Puls enerjisinin artırılması, eksponansiyel büyümenin başlangıcını daha da geciktirmiştir. 30 mJ ile 30 s boyunca uygulanan işlemde, ortalama OD600 değerinin 0.20'nin altında kaldığı eksponansiyel büyüme yaklaşık 12 s'ye kadar gecikmiştir. 12 s'de, 30 mJ ile 30 s boyunca işlem gören 2940 nm erbiyum lazer grubunun OD600 değeri, 2.0 W ile 30 s boyunca işlem gören 808 nm diyot lazer grubunun değerinden anlamlı derecede düşük bulunmuştur (0.120 ± 0.001'e karşı 0.274 ± 0.044, P < 0.001).
Genel olarak, her üç lazer sistemi de kontrol gruplarına kıyasla bakteriyel yeniden büyümeyi geciktirmiş ve ışınlama parametreleri arttıkça kademeli olarak daha fazla baskılanma gözlemlenmiştir. Test edilen koşullar altında, çalışma hipotezini destekleyecek şekilde, bakteriyel yeniden büyümenin en güçlü inhibisyonu 2940 nm erbiyum lazer tarafından gerçekleştirilmiş, bunu sırasıyla 1940 nm tuliyum lazer ve 808 nm diyot lazer izlemiştir.
Farklı Lazer Uygulamalarının Eksternal Kök Yüzeyi Üzerindeki Termal Güvenlik Değerlendirmesi
Üç lazer sisteminin antibakteriyel aktivitelerinin yanı sıra, eksternal kök yüzeyi sıcaklığındaki artış (ΔT) ölçülerek termal güvenlikleri değerlendirilmiştir. 10°C'yi aşan sıcaklık artışı, potansiyel periodontal doku hasarı için eşik değer olarak kabul edilmiştir. Sonuçlar Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 3: Lazer ışınlaması sırasında dış kök yüzey sıcaklığı değişimleri. Farklı ışınlama parametreleri kullanılarak 808 nm diyot, 1940 nm tulyum ve 2940 nm erbyum lazer sistemleri ile ışınlama sonrası dış kök yüzey sıcaklığındaki değişimler (ΔT). Kesikli yatay çizgi, genellikle potansiyel periodontal doku hasarı ile ilişkilendirilen 10°C eşiğini belirtmektedir. Veriler, n = 3 bağımsız örnekten elde edilen ortalama ± standart sapma (SD) olarak sunulmuştur. Hata çubukları SD'yi temsil etmektedir. * P < 0.05, ** P < 0.01 ve *** P < 0.001 değerlerini göstermektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.
Dış kök yüzey sıcaklığında en yüksek artışı 808 nm diyot lazer sağlamıştır. 1.0 W gücünde 10 s boyunca uygulandığında, ortalama sıcaklık artışı (ΔT) 6.0°C ± 0.7°C olmuştur. Aynı güç korunurken ışınlama süresinin 30 s'ye çıkarılması, ortalama ΔT'yi 10.4°C ± 0.9°C'ye yükseltmiştir. 2.0 W gücünde 30 s boyunca uygulandığında ise ortalama ΔT daha da artarak 14.8°C ± 3.8°C'ye ulaşmış ve tüm örneklerde 10°C güvenlik eşiği aşılmıştır.
1940 nm tulyum lazeri orta düzeyde sıcaklık artışları oluşturmuştur. 1.5 W güçte 10 s boyunca uygulandığında, ortalama ΔT 2.5°C ± 0.7°C olarak gerçekleşmiştir. Gücün 2.5 W'a ve ışınlama süresinin 30 s'ye çıkarılması, ortalama ΔT değerini bir örneğin 10.2°C'ye ulaştığı 8.8°C ± 0.9°C'ye yükseltmiştir. 3.5 W güçte 30 s boyunca uygulandığında ise ortalama ΔT 12.7°C ± 1.9°C'ye yükselmiş ve tüm örnekler 10°C güvenlik eşiğini aşmıştır. 3.5 W güçte 30 s boyunca meydana gelen sıcaklık artışı, 2.5 W güçte 30 s boyunca olan artıştan anlamlı derecede daha yüksektir (P < 0.01).
Test edilen tüm parametreler arasında, dış kök yüzey sıcaklığında en düşük artışı 2940 nm erbiyum lazeri sağlamıştır. 10 s boyunca 10 mJ değerinde, ortalama ΔT 0.8°C ± 0.1°C olarak belirlenmiştir. Test edilen maksimum ayar olan 30 s boyunca 30 mJ değerinde, ortalama ΔT 3.6°C ± 1.0°C olmuş ve ölçülen sıcaklıklar 2.1°C ile 5.0°C arasında değişmiştir. Kaydedilen tüm sıcaklık artışları 10°C güvenlik eşiğinin altında kalmıştır. 30 s boyunca 3.5 W gücündeki 1940 nm tuliyum lazeri ile gözlemlenen sıcaklık artışı, 30 s boyunca 30 mJ gücündeki 2940 nm erbiyum lazeri ile gözlemlenenden anlamlı derecede daha yüksektir (P < 0.01).
Genel olarak, 2940 nm erbiyum lazer, test edilen tüm koşullar altında en düşük harici kök yüzeyi sıcaklık artışlarını göstermiş; buna karşılık 808 nm diyot lazer ve daha yüksek güçlü 1940 nm tulyum lazer ayarları, bazı koşulların önceden belirlenmiş güvenlik eşiğini aşmasıyla birlikte, daha yüksek sıcaklık artışlarına neden olmuştur.
Veri Erişilebilirliği:
Bu çalışmanın bulgularını destekleyen tüm ham veriler ek dosyalar olarak sunulmuştur. Temsili koloni oluşturan birim (CFU) görüntüleri ve eksiksiz bakteriyel büyüme eğrileri sırasıyla Ek Şekil 1 ve 2'de yer almaktadır. Münferit örnek düzeyindeki dış kök yüzey sıcaklığı ölçümleri Ek Tablo 1'de; tüm tedavi grupları için koloni alanı gri değerleri ve hesaplanan inhibisyon oranlarını içeren ham antibakteriyel aktivite verileri ise Ek Tablo 2'de sunulmuştur. Bu ek dosyalar, ana metinde sunulan sonuçların temelini oluşturan birincil verileri içermektedir.
Ek Dosyalar
Ek Şekil 1. Enterococcus faecalis lazer işlemi sonrası temsilci koloni oluşturan birim (CFU) plakları. Üç ardışık işlemden sonra kök kanalı örneklerinden geri kazanılan koloni oluşturan birimleri (CFU'lar) gösteren temsilci beyin kalp infüzyon (BHI) agar plakları. Örnekler, plaka ekimi öncesinde seri dilüsyonla seyreltilmiş (10−3) ve 24 h boyunca inkübe edilmiştir. Steril salin negatif kontrol, %5,25 sodyum hipoklorit (NaOCl) pozitif kontrol, 808 nm diyot lazer (2,0 W, 30 s), 1940 nm tulyum lazer (3,5 W, 30 s) ve 2940 nm erbiyum lazer (30 mJ, 30 s) işlem grupları için temsilci görüntüler gösterilmiştir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 2. Lazer tedavisi sonrası Enterococcus faecalis'in tam 24 saatlik büyüme eğrileri. Tedavi edilmiş kök kanallarından geri kazanılan Enterococcus faecalis'in 24 saat boyunca 600 nm'deki optik yoğunluk (OD600) olarak ölçülen büyüme kinetiği. Bakteri süspansiyonları 1 × 106 koloni oluşturan birim (CFU)/mL'ye ayarlanmış ve 37°C'de beyin kalp infüzyon (BHI) besiyerinde inkübe edilmiştir. Steril salin negatif kontrolü, %5,25 sodyum hipoklorit (NaOCl) pozitif kontrolü ve tüm deneysel lazer tedavi grupları için büyüme eğrileri gösterilmiştir: 808 nm diyot lazer (10, 20 ve 30 saniye boyunca 1,0, 1,5 ve 2,0 W), 1940 nm tulyum lazer (10, 20 ve 30 saniye boyunca 1,5, 2,5 ve 3,5 W) ve 2940 nm erbiyum lazer (10, 20 ve 30 saniye boyunca 15 Hz'de 10, 20 ve 30 mJ). Lütfen bu dosyayı indirmek için buraya tıklayın.
Ek Tablo 1. Lazer irrasyonu sırasında dış kök yüzeyi sıcaklık ölçümleri.
Belirtilen güç veya puls enerjisi ve irrasyon süresi koşulları altında 808 nm diyot, 1940 nm tulyum veya 2940 nm eryum lazer ile tedavi edilen her örnek için irrasyon öncesi ve irrasyon sonrası dış kök yüzeyi sıcaklıkları rapor edilmiştir. Sıcaklık farkı ΔT = irrasyon sonrası sıcaklık − irrasyon öncesi sıcaklık olarak hesaplanmıştır. Her parametre kombinasyonu için üç bağımsız örnek değerlendirilmiştir. Lütfen bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Ek Tablo 2. Lazer tedavisi sonrası antibakteriyel aktivite için ham koloni oluşturma birimi (CFU) analiz verileri.
Belirtilen ışınlama parametreleri altında 808 nm diyot, 1940 nm tulyum veya 2940 nm erbyum lazer ile tedavi sonrası her bir örneğe ait koloni alanı gri değerleri ve hesaplanan inhibisyon oranları gösterilmiştir. Salin ve %5,25 sodyum hipoklorit (NaOCl), sırasıyla negatif ve pozitif kontrol grupları olarak kullanılmıştır. İnhibisyon oranı, salin kontrol grubuna göre hesaplanmıştır. Her tedavi koşulu için üç bağımsız örnek analiz edilmiştir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tartışma
Bu ex vivo çalışma; enfekte kök kanallarındaki E. faecalis biyofilmlerini yok etmek için 808 nm diyot, 1940 nm tulyum ve 2940 nm erbyum lazerlerin antibakteriyel etkinliğini ve termal güvenliğini karşılaştırmıştır. Her üç lazer sistemi de %5,25'lik NaOCl'den daha yüksek bakteriyel inhibisyon göstermiş; ancak antibakteriyel etkinlikleri ve termal profilleri önemli ölçüde farklılık göstermiştir. 2940 nm erbyum lazer, en yüksek antibakteriyel aktiviteyi dış kök yüzey sıcaklığındaki en düşük artışla birleştirerek en uygun genel dengeyi sağlamıştır. 1940 nm tulyum lazer de güçlü bir antibakteriyel etkinlik göstermiş, ancak en yüksek ışınlama parametreleri 10°C termal güvenlik eşiğini aşmıştır. 808 nm diyot lazer, nispeten daha düşük antibakteriyel aktivite ve daha az uygun termal güvenlik sergilemiştir. Bu bulgular, lazer dalga boyunun ve ışınlama parametrelerinin, kanal içi dezenfeksiyon ile periodontal doku güvenliği arasındaki dengeyi kurmada önemli faktörler olduğunu göstermektedir16. Bununla birlikte, her dalga boyunun farklı klinik endikasyonları, uygulama sistemleri ve etki mekanizmaları olduğu için farklı lazer sistemleri arasındaki doğrudan karşılaştırmalar dikkatle yorumlanmalıdır. Mevcut çalışma antibakteriyel etkinliği standardize edilmiş ex vivo koşullar altında karşılaştırmıştır, ancak her bir lazerin optimal uygulaması spesifik klinik senaryoya, tedavi hedeflerine ve mevcut donanıma bağlı olabilir.
Üç farklı lazer sistemi arasındaki sonuç farklılıkları, büyük ölçüde bu sistemlerin su, dentin ve bakteriyel biyofilmlerle dalga boyuna bağlı etkileşimleriyle açıklanabilir. 808 nm diyot lazer su tarafından az emilir ve öncelikle doğrudan fototermal etkiler aracılığıyla çalışır. Diyot lazerler, ısı kaynaklı protein denatürasyonu ve bakteriyel membranların bozulması yoluyla bakterileri yok edebilir17. Ancak, etkinlikleri lazer fiberinin hedeflenen bakterilerle ne kadar yakın temas ettiğine veya ne kadar yaklaştığına bağlıdır ve bu durum kök kanal sisteminin karmaşık anatomisinde oldukça zordur. Bu durum, diyot lazerin 2,0 W gücünde 30 s boyunca uygulanmasına rağmen neden yalnızca orta derecede bakteriyel inhibisyon sağladığını açıklayabilir. Büyüme eğrisi analizi, diyot lazer tedavisi sonrası bazı bakterilerin hayatta kaldığını ve yeniden büyüme yeteneğini koruduğunu göstermiştir; bu da mevcut biyofilmin tamamen yok edilmediğini düşündürmektedir18. 1940 nm tulyum lazer, diyot lazere göre daha yüksek su absorbsiyonuna sahiptir ve sıvı dolu kanallarda hem fototermal hem de fotomekanik etkiler oluşturabilir19. Bu daha yüksek su absorbsiyonu, daha güçlü antibakteriyel etkisini açıklayabilir; ancak aynı zamanda yüksek güç ayarlarında daha fazla sıcaklık artışına neden olur. Örneğin, 3,5 W ile 30 s boyunca yapılan irradiyasyon belirgin bir antibakteriyel aktivite üretmiş ancak periodontal doku hasarını önlemek için önerilen 10°C eşiğini aşmıştır11,20. Bu nedenle, enfekte kök kanallarının yeterli düzeyde dezenfeksiyonunu sağlamak ile çevre dokulara potansiyel olarak zarar verebilecek aşırı sıcaklık artışlarından kaçınmak arasında bir denge olduğu görülmektedir. Dalga boylarının farklı birincil kromoforlara ve enerji transfer mekanizmalarına sahip olması nedeniyle, bu lazer sistemleri doğrudan birbirinin yerine geçebilir olarak değerlendirilmemelidir. Diyot lazer öncelikle doğrudan fototermal etkiler oluştururken, tulyum ve erbiyum lazerler kanal içi suyla daha güçlü etkileşime girer ve ek olarak sıvı aracılı etkiler üretir. Dolayısıyla, gözlemlenen farklılıklar hem irradiyasyon parametrelerini hem de üç lazer sisteminin farklı etki mekanizmalarını yansıtıyor olabilir.
2940 nm erbiyum lazer, temel olarak su tarafından güçlü bir şekilde absorbe edilmesi nedeniyle en elverişli genel profili sergilemiştir21. İrrigasyon uygulanan bir kanalda aktive edildiğinde, lazer enerjisi ince bir su tabakası tarafından hızla absorbe edilerek kavitasyon, şok dalgaları ve dış kök yüzeyine ısı transferini sınırlarken biyofilmleri mekanik olarak bozabilen bir sıvı hareketi oluşturur21,22. Bu mekanizma, erbiyum lazerin, ışınlama ile ilgili tüm sıcaklık artışlarını önceden tanımlanmış güvenlik eşiği içinde tutarken neden en yüksek inhibisyon oranına ulaştığını açıklayabilir. Bu nedenle, bu ex vivo çalışmada değerlendirilen deneysel koşullar altında erbiyum lazer, test edilen lazer sistemleri arasında antibakteriyel etkinlik ve termal güvenlik arasındaki en elverişli dengeyi göstermiştir. Bununla birlikte, bu bulgular test edilen ex vivo koşullarla sınırlıdır ve erbiyum lazerin klinik üstünlüğünü kanıtlamamaktadır. Bu bulguların klinik tedavi önerilerine dönüştürülmesinden önce daha fazla in vivo ve klinik çalışmaya ihtiyaç vardır. %5,25 NaOCl ile gözlemlenen düşük inhibisyon oranı da dikkat çekicidir. NaOCl, endodontik tedavi sırasında bakteriyel eliminasyon için uzun süredir standart bir irrigan olarak kullanılmaktadır; ancak antibakteriyel etkisi, sınırlı penetrasyon, kimyasal nötralizasyon ve biyofilm matriksinin koruyucu doğası nedeniyle olgun biyofilmlerde ve derin dentinle tübüllerde sınırlı olabilir23,24. Bu bulgular; kavitasyon, şok dalgaları ve akustik akış dahil olmak üzere lazerlerin ürettiği fiziksel etkilerin, bakteriyel eliminasyonu tek başına sodyum hipoklorit irrigasyonunun ötesine geçirebileceğini göstermektedir8,25. Bu nedenle, bu çalışmanın bulguları, lazer destekli irrigasyonun geleneksel irrigasyon protokollerinin yerine geçmekten ziyade, kök kanalı dezenfeksiyonu için yardımcı bir yöntem olarak kullanımını desteklemektedir. Çalışmanın temel amacı üç lazer sistemini standartlaştırılmış deneysel koşullar altında karşılaştırmak olduğu için, negatif ve geleneksel kimyasal kontroller olarak sırasıyla salin ve NaOCl dahil edilmiştir. Çalışma, lazer ışınlamasını güncel sonik, ultrasonik veya diğer aktive edilmiş irrigasyon protokolleriyle karşılaştırmak için tasarlanmamıştır. Sonuç olarak, bu karşılaştırıcı grupların yokluğu bulguların klinik geçerliliğini sınırlamakta olup gelecekteki çalışmalarda ele alınmalıdır.
Termal güvenlik, klinik uygulama için önemli bir husus olmaya devam etmektedir. Birçok ışınlama parametresi altında 30 s boyunca uygulanan diyot lazer ışınlaması, 10°C eşiğini aşmış veya bu değere yaklaşmıştır; bu durum periodontal doku hasarı riskinin potansiyel olduğunu göstermektedir26. Thulium lazerler, diyot lazerlere göre daha güçlü antibakteriyel etkiler göstermiştir; ancak güvenlik marjları, özellikle 3,5 W'da 30 s boyunca uygulanan yüksek güç ayarlarında daralmıştır. Buna karşılık, 2940 nm erbiyum lazeri, test edilen en yüksek ayarda bile sıcaklık artışlarını 5°C'nin altında tutmuştur. Bu bulgular, diyot veya thulium lazerler kullanılırken dikkatli parametre seçiminin gerekli olduğunu, buna karşılık erbiyum lazerin bu çalışmada değerlendirilen koşullar altında daha geniş bir termal güvenlik marjı sergilediğini ortaya koymaktadır.
Bu çalışmanın birkaç kısıtlılığı bulunmaktadır. İlk olarak, klinik bir enfeksiyonun biyolojik ortamını tam olarak yeniden oluşturamayan bir ex vivo model kullanılmıştır. Özellikle, kan perfüzyonunun ve fizyolojik doku soğutmasının yokluğu, ısı dağılımını ve dış kök yüzey sıcaklığı değişimlerini etkileyebilir. Ayrıca, konakçı bağışıklık yanıtlarının eksikliği, antibakteriyel bulguların yalnızca lazer ışınlamasının doğrudan etkilerini yansıttığı ve immün aracılı bakteriyel temizlenmeyi hesaba katmadığı anlamına gelmektedir. İkinci olarak, çoğu enfekte kök kanalının polimikrobiyal biyofilmler içermesine rağmen27, yalnızca tek bir bakteri türü olan E. faecalis incelenmiştir. Tek türlü bir model; klinik polimikrobiyal enfeksiyonların özelliği olan türler arası etkileşimleri, heterojen biyofilm yapısını veya değişken antimikrobiyal duyarlılığı yeniden oluşturamaz. Bu nedenle, E. faecalis'e karşı gözlenen antibakteriyel etkinlik, enfekte kök kanallarında bulunan tüm mikrobiyal topluluğa genellenmemelidir. Üçüncü olarak, tüm deneyler statik laboratuvar koşulları altında yürütülmüştür; oysa in vivo dişler, ısı dağılımını etkileyebilecek çevre dokulardan ve kan perfüzyonundan etkilenmektedir28. Son olarak, yalnızca seçilmiş dalga boyları ve ışınlama parametre kombinasyonları değerlendirilmiştir. Test edilen dalga boyları, farklı su emilim özelliklerine ve antibakteriyel etki mekanizmalarına sahip lazer sistemlerini temsil etmek üzere seçilmişken, ışınlama ayarları klinik olarak uygulanabilir güç veya enerji seviyelerini ve maruziyet sürelerini temsil etmek üzere belirlenmiştir. Buna rağmen, parametre kombinasyonlarının sınırlı sayısı bulguların genellenebilirliğini kısıtlamakta olup, gelecek çalışmalarda ek ayarlar değerlendirilmelidir. E. faecalis, kalıcılığı ve antimikrobiyal zorluklara karşı direnci nedeniyle endodontik araştırmalarda sıklıkla temsili bir organizma olarak kullanılsa da, endodontik enfeksiyonun veya tedavi başarısızlığının tek göstergesi olarak kabul edilmemelidir. Klinik enfeksiyonlar tipik olarak polimikrobiyaldir ve kök kanalı mikrobiyotasının karmaşıklığını daha iyi yansıtmak için çok türlü biyofilm modelleri kullanan gelecek çalışmalara ihtiyaç vardır.
Özetle, her bir lazer sistemi E. faecalis üzerinde tek başına %5,25 NaOCl'den daha yüksek antibakteriyel aktivite göstermiştir. Bu ex vivo çalışmada değerlendirilen deneysel koşullar altında, 2940 nm erbiyum lazer, antibakteriyel etkinlik ile termal güvenlik arasındaki en uygun dengeyi sergilemiştir. 1940 nm tulyum lazer de güçlü antibakteriyel aktivite göstermiştir; ancak daha yüksek güç ayarları, termal doku hasarı riskini artırmıştır. 808 nm diyot lazer, tulyum ve erbiyum lazerlere göre daha düşük antibakteriyel etkinlik ve daha az uygun termal güvenlik göstermiştir. Bu bulgular, endodontik tedavi için gelecek vaat eden yardımcı bir yaklaşım olarak 2940 nm erbiyum lazer destekli dezenfeksiyonun daha fazla araştırılmasını desteklemektedir29.
Açıklamalar
Çıkar Çatışması:
Yazarlar, bu çalışma ile ilgili herhangi bir çıkar çatışmasının olmadığını beyan ederler. İstihdam, danışmanlıklar, hisse senedi sahipliği, onuraryumlar veya ücretli uzman tanıklığı dahil olmak üzere finansal veya finansal olmayan herhangi bir çıkar çatışması bulunmamaktadır.
Teşekkürler
Bu çalışma, Hongkou Bölgesi Sağlık Komisyonu'nun Tıbbi Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 0.9% salin solüsyonu | Beyotime | ST341-500ml | Diş saklama, irigasyon ve negatif kontrol |
| 1.5 mL mikrocentrifüj tüpü | Axygen | MCT-150-C | Numune toplama ve seri dilüsyon |
| 24 kuyucuklu kültür plakası | Corning | 3524 | Biyofilm inkübasyonu |
| 96 kuyucuklu mikroplaka | Corning | 3599 | Bakteriyel büyüme eğrisi analizi |
| Otoklav | Tuttnauer | 2540E | Hazırlanan köklerin sterilizasyonu |
| Brain heart infusion (BHI) agar | BD Biosciences | 211065 | Bakteriyel kültür ve CFU sayımı |
| Brain heart infusion (BHI) besiyeri | BD Biosciences | 237500 | Bakteriyel kültür ve büyüme eğrisi analizi |
| Şeffaf oje | Beyotime | C0187 | Eksternal kök yüzeyinin sızdırmaz hale getirilmesi |
| Elmas testere (düşük hızlı) | Buehler | IsoMet Low Speed Saw | Kron kesimi |
| Dijital termometre (K-tipi termokupl uyumlu) | OMEGA Engineering | HH802U | Eksternal kök yüzeyi sıcaklık ölçümü |
| Enterococcus faecalis ATCC 29212 | American Type Culture Collection (ATCC) | ATCC 29212 | Bakteriyel suş |
| Etilendiamintetraasetik asit (EDTA), 17% | Sigma-Aldrich | E9884 | Final kanal durulaması |
| Akışkan rezin kompozit | 3M ESPE | 6031A2 | Apikal foramenin sızdırmaz hale getirilmesi |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Version 9.0 • RRID: SCR_002798 | Grafik oluşturma |
| Hedström eğesi, boyut 40 | Dentsply Maillefer | 80603010042 | Dentin talaşı toplama |
| K-eğesi, boyut 10 | Dentsply Maillefer | 800-0210 | Çalışma boyu tayini |
| Lazer sistemi, 1940 nm tulyum katkılı fiber | Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent) | TN20 | Lazer irradiasyonu |
| Lazer sistemi, 2940 nm Er:YAG | PointNix Co., Ltd. | Modular-beam | Lazer irradiasyonu |
| Lazer sistemi, 808 nm diyot | elexxion AG | Claros Nano | Lazer irradiasyonu |
| Mikropipet | Eppendorf | 3123000063 | Numune inokülasyonu |
| Mineral yağ (steril) | Sigma-Aldrich | M5904 | Bakteriyel büyüme eğrisi analizi sırasında buharlaşmanın önlenmesi |
| Nikel-titanyum döner eğe sistemi (F3 hazırlığı) | Dentsply Sirona | ProTaper Gold | Kök kanal preparasyonu |
| 1940 nm tulyum katkılı fiber lazer için optik fiber | Menovex Medical Technology (Shenzhen) Co., Ltd. (Arpadent) | 400 µm çap | Lazer irradiasyonu |
| 2940 nm Er:YAG lazer için optik fiber | PointNix Co., Ltd. | 600 µm çap | Lazer irradiasyonu |
| 808 nm diyot lazer için optik fiber | elexxion AG | elexxion longlife 200, 200 µm (Art. No. 10063) | Lazer irradiasyonu |
| Periodontal sond | Hu-Friedy | PCPUNC156 | Kök uzunluğu ölçümü |
| Periodontal küret | Hu-Friedy | SJ34-35 | Kalkülüs ve yumuşak dokunun temizlenmesi |
| Fosfat tamponlu salin (PBS) | Gibco / Thermo Fisher Scientific | 10010023 | Yıkama ve bakteriyel dilüsyon |
| Pipet uçları (10 µL, 200 µL, 1000 µL) | Axygen | T-300 / T-200-Y / T-1000-B | Sıvı transferi |
| Statif | Biosharp | BS-IT-01 | Kök örneğinin sabitlenmesi |
| Taramalı elektron mikroskobu (SEM) | Hitachi High-Technologies | TM4000Plus | Biyofilm görüntüleme |
| Çalkalayıcı inkübatör | Thermo Fisher Scientific | MaxQ 4000 | Sıvı kültür inkübasyonu |
| Sodyum hipoklorit (NaOCl), 5.25% | Sigma-Aldrich | 425044 | Kanal irigasyonu ve pozitif kontrol |
| Spektrofotometre/inkübatör (mikroplaka okuyucu) | BioTek / Agilent Technologies | Epoch 2 | 600 nm'de optik yoğunluk (OD600) ölçümleri |
| SPSS | IBM | Version 26.0 • RRID: SCR_002865 | İstatistiksel analiz |
| Steril kağıt uçlar | Dentsply Maillefer | Absorbent Paper Points, ISO 20, 0.02 taper, 28 mm | Kanal kurutma ve bakteriyel numune alma |
| Termokupl probu (K-tipi) | OMEGA Engineering | 88000 | Sıcaklık ölçümü |
| Vorteks karıştırıcı | Scientific Industries | Vortex-Genie 2 | Bakteriyel süspansiyonların karıştırılması |
Kaynaklar
- 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.