In-vitro-Untersuchung zur Wirksamkeit verschiedener Spülprotokolle, der photodynamischen Therapie (PDT) sowie der kombinierten Anwendung von chemomechanischer Aufbereitung und adjuvanter PDT auf einen endodontischen Multispeziesbiofilm

Abstract

Einleitung: Für den langfristigen Erfolg einer endodontischen Behandlung ist die mechanische Erweiterung und die suffiziente Desinfektion des Kanalsystems von entscheidender Bedeutung. Eine größtmögliche Entfernung der Mikroorganismen ist das Ziel. Konventionelle Therapieprotokolle können diese Anforderung aufgrund der Komplexität des Wurzelkanalsystems nicht immer erfüllen. Gegenwärtig wird nach Behandlungsstrategien gesucht, die eine zuverlässige Desinfektion des Wurzelkanals sicherstellen. Zielsetzung: Ziel dieser In-vitro-Studie war die bakterienreduzierende Wirksamkeit verschiedener Spülprotokolle, der photodynamischen Therapie (PDT) sowie der kombinierten Anwendung von chemomechanischer Aufbereitung und adjuvanter PDT auf einen Multispeziesbiofilm zu untersuchen. Material und Methode: 160 extrahierte, humane Zähne wurden standardisiert aufbereitet und sterilisiert. Es folgte eine Inokulation der Proben mit den Spezies Enterococcus faecalis (E. faecalis), Streptococcus oralis (S. oralis) und Prevotella intermedia (P. intermedia). Der Nachweis für die Ausbildung eines Multispeziesbiofilmes entlang der Kanalwand wurde durch eine Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) erbracht. Zu Beginn der Versuchsdurchführung wurde in jedem Wurzelkanal die planktonische Bakterienkonzentration bestimmt. Anschließend erfolgte die endodontische Therapie mit der Aufbereitung des Wurzelkanals um drei weitere ISO-Größen. Die Proben wurden auf vier Hauptgruppen (HG) aufgeteilt. Die HG 1 erfuhr keine chemomechanische Aufbereitung, sie diente als Kontrollgruppe. In der HG 2 wurde intermittierend mit Natriumchloridlösung (NaCl) 0,9 % gespült. HG 3 und HG 4 erfuhren eine Aufbereitung mit Natriumhypochloritspülung (NaOCl) 1 %. In der HG 4 erfolgte eine Abschlussspülung mit Chlorhexidindigluconatlösung (CHX) 2 %. Die Hälfte der Proben in jeder HG erhielt eine adjuvante PDT. Nach der Behandlung wurden in jedem Wurzelkanal die planktonische sowie die dentinadhärente Bakterienkonzentration bestimmt. Die Probenentnahmen erfolgten zu zwei Zeitpunkten: direkt nach der Therapie (T1) oder nach fünf Tagen erneuter Inkubation (T2). Ergebnisse: Für die planktonischen Bakterien wurde ein signifikant höherer Reduktionsfaktor (LRF) der koloniebildenden Einheiten pro Milliliter (KBE/ml) zu beiden Zeitpunkten T1 (HG 3: 6,3 ± 1,3; HG 4: 6,3 ± 0,7) und T2 (HG 4: 2,4 ± 2,4) durch die Spülung mit desinfizierenden Lösungen nachgewiesen (p < 0,0001; ANOVA). Ein signifikanter Einfluss der PDT zeigte sich nur zum Zeitpunkt T2. Die Kombination aus chemomechanischer Aufbereitung mit NaOCl und CHX und anschließender PDT erzielte sowohl gegenüber der Kontrollgruppe (p < 0,0001; Tukey-HSD) als auch gegenüber der alleinigen chemomechanischen Aufbereitung (p = 0,001; T-Test) eine signifikant höhere Bakterienreduktion. In 85,6 % aller Wurzelkanäle stimmten die kategorialen Ergebnisse der Bakterienkonzentration im Dentin mit denen der planktonischen Bakterien überein. Schlussfolgerung: Eine zuverlässige Bakterienreduktion wurde durch die Spülung mit desinfizierenden Lösungen erzielt. Die PDT konnte nur unter bestimmten Voraussetzungen als therapieergänzende Maßnahme die Bakterienreduktion steigern.

Introduction: For the long-term success of endodontic treatment chemomechanical debridement is of great importance. Conventional root canal therapy does not always achieve complete disinfection of the root canal system. Todays research focuses on additional treatment strategies for eradication of microorganisms in the root canal system. Aim: The objective of this study was to compare the antibacterial effect of conventional endodontic treatment with various irrigation protocols and photodynamic therapy (PDT) and the combination of both strategies on the removal of a multispecies biofilm in human root canals in vitro. Methodology: A total of 160 extracted human single-rooted teeth were divided into four groups (n = 40). In group G1 (control group) preparation was performed up to size 60. In group G2 to G4 root canals were enlarged up to size 40. All root canals were inoculated with the bacterial species Streptococcus oralis (S. oralis), Prevotella intermedia (P. intermedia) and Enterococcus faecalis (E. faecalis) for four days. The presence of a multispecies biofilm covering the dentinal wall was verified by Fluorescence-in-situ-Hybridization (FISH). In all specimen samples of planktonic bacteria were taken at baseline. In G2 to G4 root canals were enlarged up to size 60 using the following irrigation solutions: 0.9% sodium chloride (NaCl) (G2), 1% sodium hypochlorite (NaOCl) (G3), 1% sodium hypochlorite (NaOCl) and a final rinse with 2% chlorhexidine (CHX) (G4). Half of the root canals of each group received an adjunctive PDT. After treatment planktonic and dentine-adherent bacterial concentration were evaluated by counts of colony-forming units (CFUs) immediately after treatment (T1) or after five days of further incubation (T2). Results: Irrigation protocol using antibacterial solutions reduced the concentration of planktonic bacteria at T1 and T2 significantly (p < 0.0001; ANOVA). Adjunctive PDT significantly reduced bacterial levels only at T2 (p < 0.0001; ANOVA). PDT after irrigation using NaOCl and CHX was significantly more effective in reducing CFU compared to both, control group (p < 0.0001; Tukey-HSD) and chemomechanical debridement alone (p = 0.001, T-Test). For both planktonic and dentine-adherent bacteria the same categories of CFU counts were registered in 85.6 % of all samples at T1 and T2. Conclusion: An irrigation protocol including disinfectant solutions reduced bacterial counts reliable. After five days of further incubation in combination with an irrigation protocol including NaOCl and CHX adjunctive PDT achieved a higher bacterial reduction in root canals than irrigation alone.