Die Anatomie des Wurzelkanalsystems ist ein wesentlicher zu beachtender Aspekt bei der endodontischen Therapie. Komplexe Wurzelkanalkonfigurationen und Krümmungen des Kanals erschweren die Instrumentierung und Reduktion der Keimlast. Mikroorganismen wie Enterococcus faecalis (E. faecalis) überdauern die nährstoffarmen Wirtsbedingungen im Wurzelkanalsystem und verursachen rezidivierende Entzündungen. Dass kaltes Plasma (CP) eine antibakterielle Wirkung auf E. faecalis in verschiedenen Dentinschichten besitzt, konnte in entsprechenden Studien bereits nachgewiesen werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der antibakteriellen Wirksamkeit verschiedener Plasmaquellen im Vergleich zu etablierten Desinfektionslösungen in unterschiedlichen Dentinschichttiefen in gekrümmten Wurzelkanälen in vitro. Um physiologische Bedingungen abbilden zu können, wurde dafür ein neuartiges Wurzelkanalmodell mit standardisierter Krümmung entwickelt. 40 extrahierte humane Inzisivi wurden auf 16 mm Länge gekürzt und die Wurzelkanäle auf einen Durchmesser von 0,70 mm aufbereitet. Die Zähne wurden in Kunststoff eingebettet und mittels Gehrungsschnitt in koronalen und apikalen Teil getrennt. Nach horizontaler Rotation eines der Abschnitte um 180° wurden beide Teile adhäsiv miteinander verbunden. Nach Sterilisierung der Proben folgte die Infektion mit E.faecalis-infizierter Hirn-Herz-Bouillon (BHI). Zur Desinfektion der Kanäle wurden zwei verschiedene Plasmaquellen (CP I und CP II), die photodynamische Therapie (PDT) sowie Natriumhypochlorit mit passiver Ultraschallaktivierung (NaOCl + PUI) angewendet. Die Negativkontrolle (NC) bestand aus Spülung mittels steriler Kochsalzlösung (NaCl). Anschließend wurden koronaler und apikaler Teil getrennt und durch Instrumentierung Dentin abgetragen. Die gewonnenen Späne wurden gesammelt und eine Verdünnungsreihe erstellt. Von den Verdünnungen 10‑3, 10‑4 und 10‑5 wurden jeweils 100 µl entnommen und auf Blutagarplatten ausplattiert. Diese wurden bei 37 °C unter anaeroben Bedingungen für 48 Stunden inkubiert. Zur Auswertung erfolgte die Erfassung der koloniebildenden Einheiten (CFU) und eine statistische Analyse mittels Kruskal-Wallis- und Mann-Whitney-U-Test. Zusätzlich erfolgte eine deskriptive strukturelle Untersuchung der Proben mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM). Sowohl in Bezug auf NC als auch im Vergleich zu den anderen Versuchsgruppen zeigte nur NaOCl + PUI eine signifikante Reduktion der CFU (p < 0,001). Die reduzierende Wirkung stellte sich koronal und apikal ein. PDT (p = 0,015) erzielte im koronalen Anteil eine signifikant höhere Reduktion der CFU als CP II. Im REM zeigt sich insbesondere bei NaOCl + PUI eine verminderte bakterielle Besiedlung der Wurzelkanaloberfläche. Auch CP I, PDT und CP II weisen im Vergleich zur NC einen sichtbaren Unterschied des bakteriellen Biofilms auf. Die Ergebnisse bestätigen NaOCl als Standardspüllösung hinsichtlich der antibakteriellen Wirksamkeit bei der endodontischen Therapie. Jedoch bieten PDT und CP vielversprechende Ansätze und könnten insbesondere im Sinne einer adjuvanten Anwendung das endodontische Therapiespektrum erweitern.
The anatomy of the root canal system affects the outcome of endodontic treatment. Complex configuration and curvatures impede instrumentation and bacterial reduction. Microorganisms such as Enterococcus faecalis (E. faecalis) outlast the nutrient-poor conditions and therefore cause recurring inflammation. The antibacterial effect of cold plasma (CP) on E. faecalis in different layers of root canal dentin has been shown before. The aim of the present study was to investigate the bactericidal efficacy of different plasma sources as well as established disinfection methods in the different depths of curved root canals in vitro. In order to simulate the physiological conditions, a new root canal model with a standardized curvature has been developed. 40 extracted human incisors were cut to a length of 16 mm each and the canals were widened up to a diameter of 0.7 mm. After embedding the teeth into acrylic resin, the specimens were divided into coronal and apical part by miter cut. The parts were adhesively reattached after rotating one part 180° horizontally. The samples were subsequently incubated with E. faecalis-infected brain heart infusion (BHI). For the endodontic disinfection, two plasma sources (CP I and CP II), photodynamic therapy (PDT) and sodium hypochlorite with passive ultrasonic activation (NaOCl + PUI) were applied. Sterile saline solution (NaCl) was used for negative control (NC). Afterwards, the coronal and apical part were divided and by drilling, dentin was removed. Dentin chips were collected and serially diluted. 100 µl were taken from the dilutions 10-3, 10‑4 and 10-5 and spread out on Columbia agar plates. After incubation for 48 hours at 37 °C under anaerobic conditions, colony forming units (CFU) were captured and statistically analyzed using Kruskal-Wallis- and Mann-Whitney U-test. Additionally, scanning electron microscopy (SEM) was used for descriptive structural examination. Only NaOCl + PUI showed a significant reduction of CFU (p < .0001) compared to all other groups in both coronal and apical part. PDT (p = .015) obtained a significant higher reduction of CFU than CP II in the coronal part. Especially NaOCl + PUI showed a reduced bacterial colonization of the root canal surface in the SEM. But also CP I, PDT and CP II exhibit a visible difference of bacterial biofilms compared to NC. The results underline NaOCl as gold standard in endodontic therapy. However, PDT and CP provide promising approaches and could expand endodontic therapy spectrum, especially in terms of an adjuvant use.
