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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001229-5

Untersuchungen zu Atmosphärendruckplasmen als Therapieoption gegen Periimplantitis und Parodontitis in vitro

  • Die Zahl von Parodontitispatienten steigt jährlich an. Außerdem wurden vermehrt Implantate insertiert, die analog zur Parodontitis von Periimplantitis betroffen sind. Ursächlich für beide Erkrankungen sind Biofilme. Es gibt keine befriedigenden Methoden zur Biofilmentfernung, die außerdem eine wundheilungsfördernde Oberfläche erzeugen. Daher werden neue Behandlungsmethoden benötigt. In dieser Arbeit wurde drei Biofilmmodelle mit C. albicans, S. mutans und Speichelmikroorganismen mit drei verschiedenen Plasmaquellen (kINPen09, Hohlelektroden-DBD, Volumen-DBD) sowie zwei verschiedenen Gasmischungen (Argon und Argon+1% O2) jeweils 1, 2, 5 und 10 min mit Plasma behandelt. Als Positivkontrolle wurde Chlorhexidin mitgeführt. Außerdem wurden verschiedene Titanbearbeitungsformen (maschiniert, diamantbearbeitet, pulverbestrahlt sowie geätzt und gestrahlt) mit Argon+1%O2-Plasma mittels kINPen09 behandelt. Anschließend wurden die Elementzusammensetzung, der Kontaktwinkel sowie die Ausbreitung von osteoblastenartigen Zellen MG-63 auf diesen Oberflächen bestimmt. SLactive􀂓 wurde hierbei als Positivkontrolle verwendet. Um eine potentielle Anwendung in der Parodontologie zu prüfen, wurden diese Untersuchungen auch auf Dentin durchgeführt. Alle Plasmaquellen und –parameter wirkten antimikrobiell. Die Zerstörung der Zellen wurde im Rasterelektronenmikroskop deutlich. Hierbei reduzierte die Volumen-DBD die Koloniebildenden Einheiten um circa 5 log-Stufen und wies damit die höchste antimikrobielle Wirksamkeit auf. Sauerstoffzumischung führte nur bei der Hohlelektroden-DBD zu einer erhöhten antimikrobiellen Wirksamkeit. Die Plasmabehandlung reduzierte die Kontaktwinkel auf allen Oberflächen teilweise bis in den superhydrophilen Bereich. EDX-Analysen zeigten eine Reduktion der Masseprozent von Kohlenstoff sowie eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts aller Oberflächen nach Plasmabehandlung. Die Ausbreitung der Osteoblasten war auf den plasmabehandelten Oberflächen signifikant höher als auf den unbehandelten Oberflächen und konnte sogar die Werte der hydrophilen SLactive􀂓-Oberfläche übersteigen. Diese Effekte konnten sowohl auf Titan als auch auf Dentin nachgewiesen werden. Da Plasma antimikrobiell wirkt und, wie in weiterführenden Versuchen gezeigt werden konnte, auch Biofilm entfernt, eignet es sich zur Therapie der Periimplantitis und Parodontitis. Außerdem wird die Oberfläche biokompatibler, wodurch die Wundheilung gefördert werden könnte. Da Plasma weitere wundheilungsstimulierende Faktoren beinhaltet, stellt es in Zukunft eine Erfolg versprechende Therapieoption für die Behandlung von Parodontitis und Periimplantits dar.
  • The number of periodontitis patients is increasing yearly. The number of implants being inserted is increasing in parallel and many are accompanied by peri-implantitis. The cause of both diseases is biofilm formation. There are no satisfactory therapeutic approaches for biofilm removal that also generate a surface promoting wound healing. Therefore, new treatment options are needed. In this work, three biofilm models produced by C. albicans, S. mutans and salivary microorganisms were treated for 1, 2, 5 and 10 min with three different atmospheric pressure plasma sources (kINPen09, hollow electrode DBD, volume DBD). Furthermore, two different gas mixtures (argon and argon + 1% O2) were used as working gas. As a positive control, chlorhexidine was used. In addition, various treated titanium discs (machined, diamond-bur-treated, etched and sandblasted, powder treated) were treated with argon +1% O2 plasma using kINPen09. After that the elemental composition, contact angle and the spreading of osteoblast-like cells MG-63 were determined on these surfaces. SLactive was used as positive control. To examine a potential application in periodontology, these studies were also performed on dentin. All plasma sources had an antimicrobial effect. The destruction of bacteria was shown using SEM micrographs. The volume DBD reduced the colony forming units by about 5 log units, and showed the highest antimicrobial activity. The admixture of oxygen resulted in an increased antimicrobial efficacy using hollow electrode DBD. The plasma treatment partially reduced the contact angle on any surface close to 0°. EDX analysis showed a reduction of mass percent of carbon and an increased oxygen concentration of all surfaces after plasma treatment. The spreading of osteoblasts on plasma-treated surfaces was significantly higher compared to the untreated surfaces and even exceeded the values of the hydrophilic SLactive surface. These effects were detected both on titanium and on dentin. Since plasma has an antimicrobial effect and also removes biofilm effectively, it is suitable for the treatment of peri-implantitis and periodontitis. Furthermore, the surface is becoming more biocompatible which could promote wound healing. Since non thermal plasma seems to exhibit also other factors promoting wound healing, it could be a promising therapeutic treatment option for periodontitis and peri-implantits in future.

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Metadaten
Author: Ina Koban
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001229-5
Title Additional (English):Investigation of atmospheric pressure plasma as therapy option against peri-implantitits and periodontitis in vitro
Advisor:Prof. Dr. Axel Kramer, Prof. Dr. Thomas Kocher
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/05/02
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2012/04/25
Release Date:2012/05/02
GND Keyword:Atmosphärendruckplasma, Biofilm
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Hygiene und Umweltmedizin
Universitätsmedizin / Poliklinik für Kieferorthopädie, Präventive Zahnmedizin und Kinderzahnheilkunde
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit