DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05700-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40055754
تاريخ النشر: 2025-03-07
المؤلف: Ezgi Arslan وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تهدف هذه الدراسة المختبرية إلى تقييم خشونة السطح وتكوين الأغشية الحيوية لعدوى الكانديدا (C. albicans) على مواد قاعدة الأطقم التقليدية المعالجة بالحرارة ومواد قاعدة الأطقم المختلفة المصنعة بتقنية CAD/CAM بعد الغمر في اللعاب الاصطناعي عند مستويات pH مختلفة. تم إعداد عينات على شكل أقراص (10 × 2 مم، ن = 10) من علامتين تجاريتين من المواد وخضعت للتقدم في العمر عند 37 درجة مئوية لمدة 21 يومًا في اللعاب الاصطناعي بقيم pH تبلغ 3 و7 و14. تم قياس خشونة السطح (Ra) باستخدام جهاز قياس الارتفاع بالاتصال، وتم تقييم التصاق C. albicans باستخدام طريقة الكريستال البنفسجي.
كشفت النتائج عن زيادة كبيرة في خشونة السطح عبر جميع مجموعات المواد عند pH 3 (P < 0.001)، مع زيادات ملحوظة عند pH 7 ل PMMA المعالج بالحرارة وG-PMMA. على الرغم من أن pH 14 زاد أيضًا من الخشونة، إلا أن هذا التغيير لم يكن ذا دلالة إحصائية. أظهرت المقارنات بعد التقدم في العمر عدم وجود اختلافات كبيرة في الخشونة عند pH 3 وpH 7، ولكن مجموعة G-PMMA كانت لديها خشونة أقل بشكل ملحوظ عند pH 14 (P < 0.05). تم ملاحظة أعلى مستوى من التصاق C. albicans في مجموعة PMMA المعالجة بالحرارة (P < 0.05). خلصت الدراسة إلى أنه بينما أثر التقدم في العمر عند مستويات pH المختلفة على خشونة السطح والتصاق الميكروبات، ظلت قيم الخشونة أقل من العتبة لتراكم اللويحات. وبالتالي، تعتبر مواد قاعدة الأطقم من الجيل الجديد مناسبة للاستخدام السريري، وينصح المرضى بتقليل تناول الأطعمة الحمضية واستخدام منظفات أطقم الأسنان ذات pH أعلى للتخفيف من التصاق الميكروبات وخطر التهاب الأطقم.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث التأثير الكبير لفقدان الأسنان على جودة حياة الأفراد وتبرز بوليميثيل ميثاكريلات (PMMA) كمادة قاعدة أطقم شائعة الاستخدام. بينما يظهر PMMA خصائص جمالية وميكانيكية ملائمة، فإنه مرتبط بعدة عيوب، بما في ذلك الانكماش الحجمي، والضعف في مقاومة الكسر، وتغير اللون، والتصاق الميكروبات. لقد خففت تقنيات التصميم بمساعدة الكمبيوتر والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAD/CAM) من بعض هذه المشكلات من خلال تحسين عمليات تصنيع الأطقم، وتقليل أوقات المواعيد، وتحسين تكيف الأنسجة. من الجدير بالذكر أن أقراص PMMA المنتجة بتقنية CAD/CAM، التي تم إنشاؤها في ظروف خاضعة للرقابة، تقلل من الانكماش والفراغات، وهي عوامل حاسمة في منع تكوين الأغشية الحيوية الميكروبية، وخاصة بواسطة Candida albicans، وهي أحد المساهمين في التهاب الأطقم.
تحدد الورقة فجوة في الأدبيات بشأن خصائص التصاق C. albicans لمواد الأطقم الحديثة المصنعة بتقنية CAD/CAM، على الرغم من النتائج المتضاربة حول حدوث التهاب الأطقم مع مواد مختلفة. تؤكد على أهمية خصائص السطح في التصاق الميكروبات وتلاحظ أن التغيرات في مواد الأطقم بسبب التعرض المطول للعاب يمكن أن تفاقم هذه المشكلات. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات التقدم في العمر عند مستويات pH المختلفة للعاب الاصطناعي على خشونة السطح والخصائص الميكروبيولوجية لكل من مواد قاعدة الأطقم التقليدية المعالجة بالحرارة ومواد PMMA من الجيل الجديد المصنعة بتقنية CAD/CAM. تقترح الفرضيات أن التعرض لمستويات pH المختلفة سيؤدي إلى زيادة خشونة السطح وزيادة التصاق الميكروبات.
الطرق
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في تأثيرات مواد قاعدة الأطقم المختلفة على خشونة السطح وتكوين الأغشية الحيوية بواسطة *Candida albicans*. تم استخدام ثلاثة أنواع من المواد: PMMA التقليدي المعالج بالحرارة وعلامتين تجاريتين من PMMA المعالج مسبقًا. تم تحديد حجم العينة بما لا يقل عن 90 باستخدام برنامج G*Power، مما يضمن قوة إحصائية بنسبة 90% (α = 0.05، β = 0.9). تم إعداد العينات المعالجة بالحرارة من خلال تقنيات التعبئة التقليدية والضغط، تلتها عملية البلمرة عند درجات حرارة خاضعة للرقابة. تم تقطيع العينات المعالجة مسبقًا إلى أقراص وتلميعها لتحقيق نعومة سطح موحدة.
تم قياس خشونة السطح باستخدام جهاز قياس الارتفاع قبل وبعد الغمر في اللعاب الاصطناعي بمستويات pH مختلفة (3 و7 و14) لمدة 21 يومًا عند 37 درجة مئوية. تم قياس تكوين الأغشية الحيوية باستخدام طريقة الكريستال البنفسجي بعد الحضانة مع *C. albicans*. تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لتصور التصاق الفطريات وتضاريس السطح. تم إجراء التحليلات الإحصائية، بما في ذلك اختبار كولموغوروف-سميرنوف للانتظام واختبارات ويلكوكسون وكروسكال-واليس للاختلافات في الخشونة والتصاق، باستخدام برنامج SPSS، مع تحديد مستوى الدلالة عند 95%. كانت الدراسة تهدف إلى توضيح العلاقة بين التغيرات في خشونة السطح عند مستويات pH المختلفة والتصاق *C. albicans*.
النتائج
تشير النتائج إلى أن قيم خشونة السطح لكل من العينات الأولية (T0) والعينات المتقدمة في العمر (T1) تأثرت بشكل كبير بمستويات pH. بشكل ملحوظ، زادت الخشونة بشكل كبير عند pH 3 عبر جميع المجموعات، بينما أظهرت PMMA المعالجة بالحرارة وG-PMMA أيضًا زيادات كبيرة عند pH 7. عند pH 14، على الرغم من زيادة الخشونة في جميع المجموعات، إلا أن الفروق لم تكن ذات دلالة إحصائية (P < 0.05). أظهرت المقارنات عدم وجود اختلافات كبيرة في الخشونة بين مجموعات المواد عند pH 3 وpH 7، ولكن تم ملاحظة اختلافات كبيرة عند pH 14، حيث أظهرت G-PMMA أقل خشونة. فيما يتعلق بتصاق C. albicans، لم يتم العثور على اختلافات كبيرة عند pH 3، ولكن تم ملاحظة زيادات كبيرة عند pH 7 وpH 14، خاصة في مجموعة PMMA المعالجة بالحرارة، التي أظهرت أعلى مستويات التصاق. من المهم أنه لم يكن هناك ارتباط ذو دلالة إحصائية بين الخشونة وتصاق C. albicans عبر مستويات pH المختلفة. كشفت تحليلات المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن عينات PMMA المعالجة بالحرارة أظهرت عدم انتظامات سطحية أكثر وضوحًا عند pH 3 وpH 7، مع ملاحظة التصاق أكبر للكانديدا على هذه العينات مقارنة بمجموعة G-PMMA، التي أظهرت باستمرار أسطحًا أكثر نعومة وتقليلًا في التصاق.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثيرات مستويات pH المختلفة على خشونة السطح والخصائص الميكروبيولوجية لمواد قاعدة الأطقم التقليدية المعالجة بالحرارة ومواد PMMA المعالجة مسبقًا من الجيل الجديد المصنعة بتقنية CAD/CAM. أشارت النتائج إلى أن الغمر في اللعاب الاصطناعي زاد من خشونة السطح، خاصة في PMMA المعالجة بالحرارة، مع حدوث أكبر التغيرات عند مستويات pH الحمضية. على الرغم من ملاحظة اتجاه حيث ارتبطت زيادة الخشونة بزيادة التصاق *Candida albicans*، إلا أن هذه العلاقة لم تكن ذات دلالة إحصائية، مما يشير إلى أن عوامل أخرى قد تؤثر أيضًا على التصاق الميكروبات.
تسلط النتائج الضوء على الخصائص السطحية المتفوقة لمواد PMMA المصنعة بتقنية CAD/CAM مقارنة بالراتنجات الأكريلية التقليدية، مما قد يسهم في تقليل تكوين الأغشية الحيوية وتقليل خطر التهاب الأطقم. تؤكد الدراسة على أهمية مراعاة pH منظفات الأطقم والعادات الغذائية، حيث يمكن أن تفاقم البيئات الحمضية تدهور السطح والتصاق الميكروبات. تشمل القيود عدم وجود مجموعة عينات مطبوعة ثلاثية الأبعاد والحاجة إلى قياسات سطحية أكثر تفصيلًا. يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية التفاعلات بين مواد CAD/CAM وميكروبات أخرى وتأثير تقنيات التصنيع المتنوعة على خصائص السطح.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05700-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40055754
Publication Date: 2025-03-07
Author(s): Ezgi Arslan et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This in vitro study aimed to evaluate the surface roughness and biofilm formation of Candida albicans (C. albicans) on conventional heat-cured and various CAD/CAM milled denture base materials after immersion in artificial saliva at different pH levels. Disc-shaped samples (10 × 2 mm, n = 10) were prepared from two brands of materials and subjected to aging at 37 °C for 21 days in artificial saliva with pH values of 3, 7, and 14. Surface roughness (Ra) was measured using a contact profilometer, and C. albicans adhesion was assessed using the Crystal Violet method.
The findings revealed a significant increase in surface roughness across all material groups at pH 3 (P < 0.001), with notable increases at pH 7 for heat-cured PMMA and G-PMMA. Although pH 14 also increased roughness, this change was not statistically significant. Post-aging comparisons showed no significant differences in roughness at pH 3 and pH 7, but the G-PMMA group had significantly lower roughness at pH 14 (P < 0.05). The highest C. albicans adhesion was observed in the heat-cured PMMA group (P < 0.05). The study concluded that while aging at varying pH levels affected surface roughness and microbial adhesion, the roughness values remained below the threshold for plaque accumulation. Consequently, the new generation denture base materials are deemed suitable for clinical use, and patients are advised to limit acidic food intake and use higher pH denture cleansers to mitigate microbial adhesion and the risk of denture stomatitis.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant impact of edentulism on individuals’ quality of life and highlights polymethylmethacrylate (PMMA) as a commonly used denture base material. While PMMA exhibits favorable aesthetic and mechanical properties, it is associated with several drawbacks, including volumetric shrinkage, susceptibility to fracture, color change, and microbial adhesion. The advent of Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing (CAD/CAM) technologies has mitigated some of these issues by enhancing denture fabrication processes, reducing appointment times, and improving tissue adaptation. Notably, CAD/CAM-produced PMMA disks, created under controlled conditions, minimize shrinkage and porosity, which are critical factors in preventing microbial biofilm formation, particularly by Candida albicans, a contributor to denture stomatitis.
The paper identifies a gap in the literature regarding the adhesion properties of C. albicans to modern CAD/CAM denture materials, despite conflicting findings on denture stomatitis incidence with various materials. It emphasizes the importance of surface characteristics in microbial adhesion and notes that changes in denture materials due to prolonged exposure to saliva can exacerbate these issues. The study aims to investigate the effects of aging at different pH levels of artificial saliva on the surface roughness and microbiological properties of both conventional heat-cured and new-generation CAD/CAM PMMA denture base materials. The hypotheses propose that exposure to varying pH levels will lead to increased surface roughness and enhanced microbial adhesion.
Methods
In this study, the authors investigated the effects of different denture base materials on surface roughness and biofilm formation by *Candida albicans*. Three types of materials were utilized: a conventional heat-cured PMMA and two brands of pre-polymerized PMMA. A sample size of at least 90 was determined using G*Power Software, ensuring a statistical power of 90% (α = 0.05, β = 0.9). The heat-polymerized samples were prepared through conventional flasking and pressure-pack techniques, followed by polymerization at controlled temperatures. Pre-polymerized samples were sliced into discs and polished to achieve standardized surface smoothness.
Surface roughness was measured using a profilometer before and after immersion in artificial saliva with varying pH levels (3, 7, and 14) for 21 days at 37 °C. Biofilm formation was quantified using the crystal violet method after incubation with *C. albicans*. Scanning electron microscopy (SEM) was employed to visualize fungal attachment and surface topography. Statistical analyses, including the Kolmogorov-Smirnov test for normality and Wilcoxon and Kruskal-Wallis tests for differences in roughness and adhesion, were conducted using SPSS software, with a significance level set at 95%. The study aimed to elucidate the relationship between surface roughness changes at different pH levels and the adhesion of *C. albicans*.
Results
The results indicate that surface roughness values of both initial (T0) and aged (T1) samples were significantly affected by pH levels. Notably, roughness increased significantly at pH 3 across all groups, while heat-cured PMMA and G-PMMA also showed significant increases at pH 7. At pH 14, although roughness increased in all groups, the differences were not statistically significant (P < 0.05). Comparisons revealed no significant differences in roughness between material groups at pH 3 and pH 7, but significant differences were observed at pH 14, with G-PMMA exhibiting the least roughness. In terms of C. albicans adhesion, no significant differences were found at pH 3, but significant increases were noted at pH 7 and pH 14, particularly in the heat-cured PMMA group, which showed the highest adhesion levels. Importantly, there was no statistically significant correlation between roughness and C. albicans adhesion across the different pH levels. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that heat-cured PMMA samples displayed more pronounced surface irregularities at pH 3 and pH 7, with greater Candida adhesion observed on these samples compared to the G-PMMA group, which consistently exhibited smoother surfaces and reduced adhesion.
Discussion
In this study, the effects of different pH levels on the surface roughness and microbiological properties of conventional heat-cured and new-generation prepolymerized CAD/CAM PMMA denture base materials were evaluated. The findings indicated that immersion in artificial saliva increased surface roughness, particularly in heat-cured PMMA, with the most significant changes occurring at acidic pH levels. Although a trend was observed where increased roughness correlated with higher adhesion of *Candida albicans*, this relationship was not statistically significant, suggesting that other factors may also influence microbial adhesion.
The results highlight the superior surface properties of CAD/CAM PMMA materials compared to conventional acrylic resins, which may contribute to reduced biofilm formation and lower risk of denture stomatitis. The study emphasizes the importance of considering the pH of denture cleansers and dietary habits, as acidic environments can exacerbate surface deterioration and microbial adhesion. Limitations include the lack of a 3D-printed sample group and the need for more detailed surface measurements. Future research should explore the interactions of CAD/CAM materials with other microorganisms and the impact of varying fabrication techniques on surface properties.