DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05436-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39922990
تاريخ النشر: 2025-02-08
المؤلف: Shahrukh Ali Khan وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثيرات التلميع الميكانيكي (MP) والتلميع الكيميائي (CP) على خصائص سطح راتنج الأكريليك المعالج بالحرارة المستخدم في طب الأسنان الاصطناعي، مع التركيز بشكل خاص على تأثيرها على التصاق الميكروبات، وبشكل خاص *Candida albicans*. تسلط الدراسة الضوء على أنه بينما تحقق كلا طريقتي التلميع خشونة سطحية مماثلة، فإن CP يقلل بشكل كبير من امتصاص الماء والطاقة السطحية الحرة، مما يؤدي إلى انخفاض الالتصاق الميكروبي مقارنة بـ MP.
باستخدام حجم عينة مكون من 24 عينة أكريليك مقسمة إلى مجموعتين، استخدم الباحثون تقنيات تحليلية متنوعة، بما في ذلك البروفيلومترية، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، وتقييمات امتصاص الماء، إلى جانب التحليلات الإحصائية لتقييم النتائج. تشير النتائج إلى وجود علاقة سلبية كبيرة بين CP و*Candida albicans*، مما يشير إلى أن CP أكثر فعالية في تقليل تكوين الأغشية الحيوية على أسطح الأطقم. يوصي المؤلفون بمزيد من البحث تحت ظروف فموية محاكاة لتأكيد هذه النتائج وتعزيز بروتوكولات تصنيع الأطقم.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية الأطقم الكاملة، وهي أجهزة اصطناعية تستخدم لاستبدال الأسنان المفقودة والأنسجة المرتبطة بها. المادة الأساسية لهذه الأطقم هي الأكريليك المعالج بالحرارة، الذي يُقدَّر لجاذبيته الجمالية، وسهولة معالجته، وخصائصه الميكانيكية المواتية، والتوافق الحيوي، والجدوى الاقتصادية. ومع ذلك، فإن خشونة سطح راتنجات الأكريليك هي عامل حاسم يؤثر على استعمار الميكروبات، حيث تخلق الشوائب أماكن تحمي الكائنات الدقيقة من جهود التنظيف وتعزز من التصاقها بسبب زيادة مساحة السطح. بالإضافة إلى ذلك، تلعب الطاقة السطحية الحرة للأكريليك دورًا حيويًا في التصاق الميكروبات، حيث تعزز الأسطح ذات الطاقة العالية الروابط الأقوى مع خلايا الميكروبات.
تسلط الورقة الضوء على المضاعفات الناتجة عن الأغشية الحيوية الميكروبية على الأطقم، مثل التهاب الفم الناتج عن الأطقم والتهاب الشفاه الزاوي، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على جودة حياة المستخدمين، وخاصة أولئك الذين يعانون من ضعف المناعة. بينما يُستخدم التلميع الميكانيكي التقليدي (MP) عادةً لتنعيم أسطح الأكريليك، إلا أنه يتطلب جهدًا كبيرًا. توفر طريقة بديلة، وهي التلميع الكيميائي (CP)، نهجًا أكثر كفاءة من خلال إذابة الشوائب السطحية بشكل انتقائي. تشير الدراسات السابقة إلى أن MP يؤدي عمومًا إلى أسطح أكثر نعومة من CP؛ ومع ذلك، هناك أبحاث محدودة حول كيفية تأثير تقنيات التلميع هذه على امتصاص الماء والطاقة السطحية الحرة، وكلاهما حاسم لتصاق Candida. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات التلميع التقليدي على هذه العوامل وعلاقتها بتصاق Candida على قواعد الأطقم من راتنج الأكريليك المعالج بالحرارة، واختبار الفرضية الصفرية التي تنص على أن التلميع التقليدي لا يؤثر بشكل كبير على خشونة السطح، أو امتصاص الماء، أو الطاقة السطحية الحرة.
الطرق
في هذه الدراسة، تم تصنيع أربعة وعشرين نمطًا مربعًا (20 × 20 × 2.5 مم³) وفقًا للمنهجية التي وضعتها Al-Rifaiy MQ. تم تحديد حجم العينة باستخدام حاسبة حجم العينة Open epi Ver 3.01، بناءً على متوسط خشونة السطح والانحراف المعياري المبلغ عنه في عمل Al-Rifaiy للعينات المعالجة بالحرارة. تم الانتهاء من 12 عينة لكل مجموعة (MP و CP) بعد أخذ في الاعتبار زيادة بنسبة 30% للتخفيف من الخسائر المحتملة والتباين، مما أسفر عن إجمالي 24 عينة.
شمل عملية التصنيع إنشاء قوالب من أنماط الشمع الموضوعة في الحجر الأسنان، تلتها عملية معالجة حرارية عند 74 درجة مئوية لمدة ساعتين وغليان عند 100 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. بعد المعالجة، خضعت العينات للتلميع باستخدام تقنيات مختلفة لمجموعتي MP و CP، مع ضمان الالتزام الدقيق بالخطوات الإجرائية. شملت عملية التنظيف النهائية معالجة بالموجات فوق الصوتية وغمر في الماء المقطر لإزالة أي مونومر متبقي، تلتها التعقيم في جهاز التعقيم. تم تأكيد التعقيم من خلال الاختبارات الميكروبيولوجية، وتم تخزين العينات في أكياس محكمة الإغلاق للحفاظ على سلامتها. تم الالتزام بجميع الإجراءات وفقًا لإرشادات CRIS لضمان الجودة والشفافية في الإبلاغ.
النتائج
تقدم نتائج الدراسة تحليلًا مقارنًا لخشونة السطح، وامتصاص الماء، والطاقة السطحية الحرة، والالتصاق الأولي بين المواد المعالجة بالحرارة المصنفة كـ MP (بوليمر معدل) و CP (بوليمر تحكم). وُجد أن متوسط خشونة السطح كان أكبر لأسطح MP (0.158) مقارنة بعينات CP (0.134)، على الرغم من أن هذا الاختلاف لم يكن ذا دلالة إحصائية (p = 0.769). بالمقابل، أظهر CP قيمًا متوسطة أقل بشكل كبير لكل من امتصاص الماء والطاقة السطحية الحرة (p ≤ 0.001). بالإضافة إلى ذلك، كان الالتصاق الأولي أعلى بشكل كبير في مجموعة MP (p = 0.039).
أشارت تحليل الانحدار الخطي إلى وجود علاقة إيجابية كبيرة بين خشونة السطح، وامتصاص الماء، والطاقة السطحية الحرة مع الالتصاق الأولي لـ *Candida albicans* على أسطح الأكريليك MP و CP. على وجه التحديد، ساهمت خشونة السطح في زيادة قدرها 83.353 وحدة في الالتصاق لكل زيادة وحدة، بينما أدى امتصاص الماء إلى زيادة كبيرة قدرها 1004.746 وحدة، ونتجت الطاقة السطحية الحرة عن زيادة قدرها 7.283 وحدة. بالمقابل، أظهرت مجموعة CP ارتباطًا سلبيًا كبيرًا (β = -34، p = 0.026)، مما يشير إلى انخفاض في الالتصاق مقارنة بمجموعة MP. كشفت تحليل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) عن خدوش ووديان على عينات الأكريليك غير المعالجة، مع ملاحظة خلايا خميرة متجمعة بكثافة على الأسطح غير المصقولة، بينما أدى التلميع إلى تقليل ملحوظ في كثافة الخلايا.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الدور الحاسم لخشونة السطح، والطاقة السطحية الحرة، وامتصاص الماء في التصاق الميكروبات على مواد أطقم راتنج الأكريليك. وجدت الدراسة أن الأسطح المصقولة (MP) أظهرت التصاقًا ميكروبيًا أعلى مقارنة بالأسطح المصقولة كيميائيًا (CP)، حيث أظهرت عينات MP امتصاصًا أكبر للماء وطاقة سطحية أعلى بشكل ملحوظ. على وجه التحديد، كانت متوسط الالتصاق لعينة MP 63.000 مقارنة بـ 28.000 لعينة CP. تشير النتائج إلى أنه بينما حققت كلا طريقتي التلميع نعومة مماثلة، فإن الطاقة السطحية الأقل وخصائص امتصاص الماء لـ CP تسهم في فعاليتها في تقليل تكوين الأغشية الحيوية، خاصة على الأسطح الداخلية للأطقم.
بالإضافة إلى ذلك، تؤكد الدراسة على أهمية الحفاظ على نظافة الأطقم لمنع استعمار الميكروبات، وخاصة من مسببات الأمراض الانتهازية مثل أنواع Candida، المرتبطة بالتهاب الفم الناتج عن الأطقم. على الرغم من قيود الدراسة، مثل استخدام عينات مسطحة لا تعكس تمامًا التموجات المعقدة للأطقم الفعلية، تدعو النتائج إلى اعتماد تقنيات CP في الممارسة السريرية لتحسين نتائج الصحة الفموية. يُشجع على إجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف هذه الديناميات في بيئات فموية أكثر واقعية لتحسين بروتوكولات تصنيع الأطقم بشكل أكبر.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05436-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39922990
Publication Date: 2025-02-08
Author(s): Shahrukh Ali Khan et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
The research investigates the effects of Mechanical Polishing (MP) and Chemical Polishing (CP) on the surface properties of heat-polymerized acrylic resin used in prosthodontics, particularly focusing on their influence on microbial adhesion, specifically of *Candida albicans*. The study highlights that while both polishing methods achieve similar surface roughness, CP significantly reduces water sorption and free surface energy, leading to lower microbial adherence compared to MP.
Using a sample size of 24 acrylic specimens divided into two groups, the researchers employed various analytical techniques, including profilometry, Scanning Electron Microscopy (SEM), and water sorption assessments, alongside statistical analyses to evaluate the results. The findings indicate a significant negative correlation between CP and *Candida albicans* adhesion, suggesting that CP is more effective in minimizing biofilm formation on denture surfaces. The authors recommend further research under simulated oral conditions to confirm these findings and enhance denture fabrication protocols.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of complete dentures, which are prosthetic devices used to replace missing teeth and associated tissues. The primary material for these dentures is heat-polymerized acrylic, valued for its aesthetic appeal, ease of processing, favorable mechanical properties, biocompatibility, and cost-effectiveness. However, the surface roughness of acrylic resins is a critical factor influencing microbial colonization, as irregularities create niches that protect microorganisms from cleaning efforts and enhance their attachment due to increased surface area. Additionally, the free surface energy of acrylic plays a vital role in microbial adhesion, with higher energy surfaces promoting stronger bonds with microbial cells.
The paper highlights the complications arising from microbial biofilms on dentures, such as denture stomatitis and angular cheilitis, which can significantly affect the quality of life for wearers, particularly those who are immunocompromised. While conventional mechanical polishing (MP) is commonly used to smooth acrylic surfaces, it is labor-intensive. An alternative method, chemical polishing (CP), offers a more efficient approach by selectively dissolving surface irregularities. Previous studies indicate that MP generally results in smoother surfaces than CP; however, there is limited research on how these polishing techniques impact water sorption and free surface energy, both of which are crucial for Candida adhesion. This study aims to investigate the effects of conventional polishing on these factors and their relationship with Candida adherence to heat-polymerized acrylic resin denture bases, testing the null hypothesis that conventional polishing does not significantly affect surface roughness, water sorption, or free surface energy.
Methods
In this study, twenty-four square patterns (20 × 20 × 2.5 mm³) were fabricated following the methodology established by Al-Rifaiy MQ. The sample size was determined using the Open epi sample size calculator Ver 3.01, based on the mean surface roughness and standard deviation reported in Al-Rifaiy’s work for heat-cured specimens. A total of 12 specimens per group (MP and CP) were finalized after accounting for a 30% inflation to mitigate potential losses and variability, resulting in a total of 24 specimens.
The fabrication process involved creating molds from wax patterns set in dental stone, followed by a heat-curing procedure at 74°C for 2 hours and boiling at 100°C for 1 hour. Post-curing, the specimens underwent polishing using different techniques for the MP and CP groups, ensuring meticulous adherence to procedural steps. Final cleaning involved ultrasonic treatment and immersion in distilled water to eliminate any residual monomer, followed by sterilization in an autoclave. Sterility was confirmed through microbiological testing, and specimens were stored in vacuum-sealed bags to maintain their integrity. All procedures adhered to CRIS guidelines to ensure quality and transparency in reporting.
Results
The results of the study present a comparative analysis of surface roughness, water sorption, free surface energy, and initial adherence between heat-cured materials categorized as MP (modified polymer) and CP (control polymer). The median surface roughness was found to be greater for MP surfaces (0.158) than for CP specimens (0.134), although this difference was not statistically significant (p = 0.769). In contrast, CP exhibited significantly lower median values for both water sorption and free surface energy (p ≤ 0.001). Additionally, initial adherence was significantly higher in the MP group (p = 0.039).
Linear regression analysis indicated a significant positive correlation between surface roughness, water sorption, and free surface energy with the initial adherence of *Candida albicans* on MP and CP acrylic surfaces. Specifically, surface roughness contributed to an increase of 83.353 units in adherence per unit increase, while water sorption led to a substantial increase of 1004.746 units, and free surface energy resulted in a 7.283-unit rise. Conversely, the CP group showed a significant negative association (β = -34, p = 0.026), indicating a decrease in adherence compared to the MP group. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed scratches and valleys on untreated acrylic specimens, with densely clustered yeast cells observed on non-polished surfaces, while polishing resulted in a noticeable reduction in cell density.
Discussion
The discussion highlights the critical role of surface roughness, free surface energy, and water sorption in microbial adhesion on acrylic resin denture materials. The study found that polished surfaces (MP) exhibited higher microbial adherence compared to chemically polished surfaces (CP), with MP specimens showing significantly greater water sorption and surface energy. Specifically, MP specimens had a median adherence of 63.000 compared to 28.000 for CP specimens. The findings suggest that while both polishing methods achieved similar smoothness, CP’s lower surface energy and water sorption properties contribute to its effectiveness in minimizing biofilm formation, particularly on the intaglio surfaces of dentures.
Additionally, the study underscores the importance of maintaining proper denture hygiene to prevent microbial colonization, particularly by opportunistic pathogens like Candida species, which are linked to denture-induced stomatitis. Despite the study’s limitations, such as the use of flat specimens that do not fully mimic the complex contours of actual dentures, the results advocate for the adoption of CP techniques in clinical practice to enhance oral health outcomes. Future research is encouraged to explore these dynamics in more realistic oral environments to further refine denture fabrication protocols.