Der vierte Aggregatzustand in der Zahnmedizin: Nutzung von Unterschieden in der Reaktion von Prokaryota und eukaryotischen Zellen auf Plasma zur Kariestherapie

Abstract

Beim Plasma, das auch als 4. Aggregatzustand bezeichnet wird, handelt es sich um ein teilweise oder vollständig ionisiertes Gas, das durch seine elektrische Leitfähigkeit einige spezifische Eigenschaften besitzt und im medizinischen Bereich als kaltes und heißes Plasma zum Einsatz kommen kann. Nicht abschließend erforscht ist, ob kaltes Plasma, bedingt durch seine antimikrobielle Wirkung, kariöse Prozesse arretieren kann und seine Anwendung prophylaktisch indiziert sein könnte. Dies stellte den Gegenstand der durchgeführten Untersuchungen dar. In diesem Zusammenhang wurden auch der antimikrobielle Effekt in Wurzelkanälen und auf Implantatoberflächen untersucht, da eine voranschreitende Karies eine endodontische Therapie erforderlich machen und nach Zahnverlust die Implantatversorgung mit dazuge- hörigen Problemen in den Fokus der Therapie gelangen kann. Hierzu erfolgte eine Plasmabehandlung von zuvor mit Bakterien inkubierten Proben (Wurzeloberflächen, Wurzelkanäle, Implantate). Zudem wurden in einem ex vivo Versuch kariöse Läsionen frisch extrahierter Zähne mit kaltem Plasma (CP) behandelt. Auf kariösen Dentinoberflächen zeigte die Kombination von CHX + CP mit 2,67 log CFU/ml gegenüber der CHX Gruppe mit 4,45 log CFU/ml ein signifikant besseres Ergebnis. Weiterhin führte die adjuvante Applikation von Plasma zum scaling und root planing (SRP) auf infizierten Dentinoberflächen zu einem signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe (K) (SRP +CP: 0 log CFU/ml, Kontrolle: Median von 3,85 log CFU/ml). In Wurzelkanälen wurden Reduktionsfaktoren (RF) für CHX + CP von 3,56 log RF (p<0,01), CP von 3,27 log RF (p<0,01) und CHX von 2,66 log RF (p<0,01) im Vergleich zur Kontrollgruppe erzielt. Zudem zeigten sich signifikante Unterschiede auf Implantaten im Vergleich zu Laseranwendung (DL) (K= 4,59 log CFU/ml, DL= 4 log CFU/ml, CP60= 2,38 log CFU/ml und CP120= 2,66 log CFU/ml). Die Nutzung von Plasma zur Kariestherapie erscheint, ausgehend von der geringeren Resistenz von Prokaryota im Vergleich zu eukaryotischen Zellen, vielversprechend, jedoch müssen weitere klinische Studien durchgeführt werden, um zu überprüfen, inwieweit die hier größtenteils in vitro erlangten Ergebnisse, auch unter Mundhöhlen- bedingungen Gültigkeit besitzen.

Plasma, also known as the 4th state of matter, is a partially or completely ionized gas. Through its electrical conductivity it has a few specific characteristics and is used as cold or warm plasma in medical fields. It’s not completely researched if cold plasma, due to its antimicrobial effect, is able to inactive carious processes and application could be indicated prophylactically. This has been part of the present investigations. In this context antimicrobial effect in root canals and on implant surfaces was investigated as a progressing caries may require root canal treatment. After tooth loss implant restoration could be a therapy option. For this purpose, bacterial incubated samples (root surface, root canals, implants) were treated with cold plasma (CP). Furthermore, in an ex vivo approach freshly extracted teeth with carious lesions were treated with plasma. On carious dentin surfaces combination of CHX + CP (2,67 log CFU/ml) showed significant better results compared to CHX group (4,45 log CFU/ml). Moreover, plasma adjuvantly used to scaling and root planning (SRP) on infected dentin surfaces led to a significant difference compared to the control (K) (median SRP+CP: 0 log CFU/ml, control: 3,85 log CFU/ml). In root canals reduction factors (RF) of 3,56 log RF (p<0,01) for CHX + CP, 3,27 log RF(p<0,01) for CP and 2,66 log RF (p<0,01) for CHX were observed. Also, significant differences on implant surfaces compared to laser usage (DL) were determined (K= 4,59 log CFU/ml, DL= 4 log CFU/ml, CP60= 2,38 log CFU/ml and CP120= 2,66 log CFU/ml). The usage of plasma for caries therapy seems promising, based on the lower resistance of prokaryotes compared to eukaryotic cells. However, further clinical studies are needed to examine obtained results validity under oral cavity conditions.