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Aufbau und Vergleich zweier Prüfmodelle zur in vitro Testung der antimikrobiellen Wirksamkeit von Argon-Plasma

  • Die dentale Plaque beeinflusst entscheidend die Ätiologie von Karies, Parodontitis und Periimplantitis. Die Plaque stellt nach wie vor eine therapeutische Herausforderung dar, weil ihre Eliminierung durch mechanische Reinigung aufgrund der schweren Zugänglichkeit nur unvollständig gelingt. Antiseptische Mundspülungen können zwar über die Senkung der Bakterienzahl das Plaquewachstum hemmen, allerdings ohne dabei die Plaque selbst zu eliminieren. Darüber hinaus sind nur wenige antiseptische Wirkstoffe aufgrund möglicher Nebenwirkung für die Daueranwendung geeignet. Als mögliche Option zur Inaktivierung der Mikroorganismen in der Plaque bei gleichzeitiger Plaqueelimination wurde die Anwendung von Argonplasma, erzeugt mit dem kinpen09, an S. sanguinis Biofilmen, kultiviert im Europäischen Biofilmreaktor (EUREBI) bzw. in der 24-Well-Platte, untersucht. In beiden Modellen konnte auf Titanplättchen innerhalb von 72 h ein homogener, stabiler, gut analysierbarer Biofilm (>6,9 log10 KbE/ml) erzeugt werden. Trotz der signifikant stärkeren Biofilmbildung im EUREBI war die erzielte Differenz von 0,4 log10 KbE/ml ohne praktische Relevanz, so dass beide Prüfmodelle gleichermaßen zur Erprobung der Wirksamkeit von Plasmaquellen geeignet sind. Verglichen mit der Kontrolle war in beiden Biofilmmodellen nach der längsten gewählten Einwirkungszeit von 180 s eine signifikante Reduktion des Biofilms um 0,6 log10 KbE/ml bzw. 0,5 log10 KbE/ml erreichbar. Im Vergleich zur Wirksamkeit des kinpen09 in anderen Studien bildet S. sanguinis offensichtlich einen schwierig eliminierbaren Biofilm aus, wobei die Reifungszeit des Biofilms sowie andere Plasmazusammensetzungen und Behandlungseinstellungen die vergleichsweise geringe Effektivität beeinflusst haben dürften. Um die Wirksamkeit gegen S. sanguinis Biofilme zu verbessern, sind weitere Untersuchungen mit reduziertem Abstand zwischen Plasmaquelle und Biofilm, veränderter Zusammensetzung des Plasmas sowie mit anderen Plasmaquellen erforderlich. Schlüsselwörter: S. sanguinis Biofilm, Biofilmreaktor, Mikrotiterplattenbiofilmmodell, kaltes Atmosphärendruckplasma, Argonplasma, kinpen09
  • Dental plaque critically affects the etiology of caries, periodontitis and periimplantitis. The mechanical removal of plaque can only be performed partially due to limited accessibility. Therefore, plaque still represents one of the major therapeutic challenges. Even though antiseptic mouth rinses reduce the extent of biofilm temporarily, plaque removal remains incomplete and continuous usage can even result in side effects. Here we tested argon plasma produced by kinpen09 as one option to inactivate microorganisms and to eliminate plaque. S. sanguinis biofilms cultivated in either the European Biofilm Reactor (EUREBI) or in 24 well plates were treated with argon plasma. In both test systems a homogeneous, good analyzable and stable biofilm was produced on the surface of titan plates within 72 h (>6,9 log10 CFU/ml). Despite the significantly more powerful biofilm production in EUREBI, the difference of 0.4 log10 CFU/ml between EUREBI and the 24 well plates was practically not relevant. For that reason both test models were equally qualified for the analysis of efficacy of cold atmospheric pressure plasma. We demonstrate a significant reduction of the biofilm compared to the control in both test models. After plasma application of 180 s the biofilm produced in EUREBI or in 24 well plates was decreased by 0.6 log10 CFU/ml or 0.5 log10 CFU/ml, respectively. In comparison to recently published studies analyzing the efficacy of kinpen09, S. sanguinis produces a hardly removable biofilm. Future investigations using reduced distances between plasma source and biofilm, various compositions of plasma and alternative plasma sources will contribute to further optimization of the efficacy against S. sanguinis biofilms. Keywords: S. sanguinis biofilm, biofilm reactor, microtiter plate biofilm model, cold atmospheric pressure plasma, argon plasma, kinpen09

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Metadaten
Author: Susanne Gorynia
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001642-0
Title Additional (English):Design and comparison of two test models for the in vitro testing of the antimicrobial efficacy of argon plasma
Advisor:Dr. Alexander Welk, Prof. Dr. Axel Kramer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2013/11/14
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2013/11/12
Release Date:2013/11/14
GND Keyword:Argonplasma, S. sanguinis Biofilm, kaltes Atmosphärendruckplasma, kinpen09
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Hygiene und Umweltmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit