DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-05083-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39449053
تاريخ النشر: 2024-10-24
المؤلف: Pallabi Dey وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تدرس الدراسة خصائص التصاق البكتيريا لمادتين ترميميتين حيويتين – Equia Forte™ HT Fil (ترميم هجين زجاجي) و Cention N® (ألكاسيت) – مقارنةً بمركب راتينج نانوهجين (Tetric® N-Ceram) كتحكم. كان الهدف الأساسي هو تقييم التصاق البكتيريا باستخدام Streptococcus mutans، بينما تضمنت الأهداف الثانوية تقييم خشونة السطح (SR) وعلاقتها بالتصاق البكتيريا. تم تحليل ما مجموعه 33 قرصًا مصقولًا من كل مادة، وتم قياس التصاق البكتيريا من خلال الكثافة الضوئية (OD) ووحدات تشكيل المستعمرات (CFUs) بعد 24 ساعة، وتم تأكيدها عبر المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) بعد 96 ساعة.
أشارت النتائج إلى أن الألكاسيت أظهر OD و CFUs أقل بشكل ملحوظ (p < 0.001 و p = 0.015، على التوالي)، مما يشير إلى مقاومة أفضل للتصاق البكتيريا مقارنةً بالمواد الأخرى. أظهر تحليل SEM أن الترميم الهجين الزجاجي كان لديه عدد خلايا بكتيرية أقل، على الرغم من أن الفروق بين المجموعات لم تكن ذات دلالة إحصائية. أظهر المركب النانوهجين أن أنعم سطح، وكان أنعم بشكل ملحوظ من كل من الألكاسيت والترميم الهجين الزجاجي (p = 0.002). من المهم أنه لم يتم العثور على أي علاقة بين التصاق البكتيريا وخشونة السطح عبر جميع المواد. تشير النتائج إلى أنه بينما تمنع مادة الألكاسيت الترميمية التصاق البكتيريا بشكل فعال، فإن خشونة سطح المواد لا تلعب دورًا كبيرًا في هذه العملية، مما يشير إلى أن خصائص المواد الأخرى، مثل أنماط إطلاق الأيونات، قد تؤثر على التصاق البكتيريا.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على دور المواد الترميمية السنية كبيئات تعزز التصاق وتراكم الكائنات الدقيقة الفموية، مع التركيز بشكل خاص على مساهمة Streptococcus mutans (S. mutans) في تكوين التسوس الثانوي. يتأثر التصاق البكتيريا بالمواد الترميمية بخصائص سطحها، بما في ذلك الخشونة والتركيب الكيميائي. تُلاحظ أن الأسطح المصقولة جيدًا تقلل من تراكم اللويحات وتعزز راحة المريض. من بين المواد المختلفة، تُفضل مركبات الراتينج، وخاصة الأنواع النانوهجينة مثل Tetric® N-Ceram، بسبب خصائصها الميكانيكية ولكنها تظل عرضة للتسوس الثانوي بسبب الفجوات الهامشية.
تناقش الورقة أيضًا المواد الترميمية الحيوية، مثل الأسمنتات الزجاجية الأيونية (GICs) والمركب الجديد القائم على الألكاسيت Cention N®، التي تطلق أيونات تعزز إعادة التمعدن وتمنع إزالة المعادن. تهدف التعديلات الأخيرة على GICs، بما في ذلك تطوير Equia Forte™ HT Fil، إلى تعزيز الخصائص الميكانيكية وتقليد مركبات الراتينج. تهدف الدراسة إلى مقارنة التصاق البكتيريا بهذه المواد الحيوية مقابل مركب راتينج نانوهجين تقليدي، Tetric® N-Ceram، مع فحص خشونة السطح وعلاقتها بالتصاق البكتيريا. تفترض الفرضية الصفرية عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية في التصاق البكتيريا وخشونة السطح بين المواد المختبرة.
الطرق
تحدد قسم “المواد والطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار الدراسة. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مع تسليط الضوء على التقنيات المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الأساليب الإحصائية أو النماذج الحاسوبية.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات عن الإعداد التجريبي، الضوابط، وأي تعديلات أجريت على البروتوكولات القياسية لتناسب أهداف الدراسة. يضمن هذا النهج الشامل أن يتمكن القراء من فهم الإطار الذي تم فيه إجراء البحث وتقييم صحة النتائج المقدمة في الأقسام اللاحقة.
النتائج
تشير النتائج إلى أن قيم الكثافة الضوئية (OD 650) لمجموعة الألكاسيت (CN) كانت أقل بشكل ملحوظ من تلك الخاصة بمركب راتينج النانوهجين (TNC) ومجموعات الترميم الهجين الزجاجي (EF)، مع وجود فرق ذو دلالة إحصائية بين المجموعات (p < 0.001). على وجه التحديد، أظهر TNC فرقًا كبيرًا عن كل من CN و EF (p < 0.001)، بينما لم يكن الفرق بين EF و CN ذو دلالة إحصائية (p > 0.016). بالإضافة إلى ذلك، كانت قيم Log CFU أيضًا أقل لمجموعة CN مقارنةً بـ TNC و EF، مع ملاحظات فروق ذات دلالة (p = 0.015). أظهر اختبار مان-ويتني U فروقًا ذات دلالة بين مجموعتي EF و CN (p = 0.009)، ولكن ليس بين TNC والمجموعات الأخرى.
أظهر تحليل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) عند تكبير 10,000× تشكيل الأغشية الحيوية بواسطة *Streptococcus mutans*، مع سلاسل كوكسي أكثر إحكامًا وكثافة في الأغشية الحيوية لـ TNC و CN مقارنةً بـ EF. أظهر التحليل الكمي لـ SEM أن تغطية الأغشية الحيوية كانت 100% لـ TNC، و64% لـ CN، و28% لـ EF، على الرغم من أن الفروق في عدد الخلايا البكتيرية لكل 200 ميكرومتر² لم تكن ذات دلالة إحصائية (F = 0.981، p = 0.398). أشارت قياسات خشونة السطح (Ra) إلى أن TNC كان لديه أقل خشونة، تليه CN و EF، مع وجود فروق ذات دلالة بين المجموعات (p < 0.001). ومع ذلك، لم يتم العثور على أي علاقات ذات دلالة بين التصاق البكتيريا (OD 650 و CFU) وخشونة السطح عبر أي من المجموعات.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على التحليل المقارن للتصاق البكتيريا وخشونة السطح (SR) بين ثلاث مواد ترميمية: Equia Forte™ HT Fil (EF)، Cention N® (CN)، و Tetric N® Ceram (TNC). تشير النتائج إلى أن كل من EF و CN أظهرا التصاقًا بكتيريًا أقل من TNC، الذي عمل كتحكم إيجابي. من الجدير بالذكر أنه بينما كانت EF و CN لديهما SR أكبر، لم يتم العثور على أي علاقة بين SR والتصاق البكتيريا عبر المواد. رفضت الدراسة الفرضية الصفرية المتعلقة بالفروق في التصاق البكتيريا و SR، لكنها لم تجد فروقًا ذات دلالة في تشكيل الأغشية الحيوية كما تم تقييمه بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM).
تتوسع المناقشة أكثر في الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تؤثر على التصاق البكتيريا، مع التركيز على دور الكارهية للماء وطاقة السطح. أظهرت S. mutans، المعروفة بتصاقها العالي بالأسطح الكارهة للماء، أنماط التصاق متنوعة بناءً على زوايا الاتصال وخصائص إطلاق الأيونات للمواد. على سبيل المثال، بينما أظهرت EF و CN التصاقًا أقل بسبب مكوناتها المحبة للماء، ساهمت الطبيعة الكارهة للماء لـ TNC في زيادة التصاق البكتيريا. تلاحظ الدراسة أيضًا أن إطلاق الأيونات من المواد الحيوية، وخاصة أيونات الفلورايد والسترونتيوم، يلعب دورًا حاسمًا في تثبيط تشكيل الأغشية الحيوية، على الرغم من التصاق أعلى مبدئيًا لوحظ في بعض المواد. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية اختيار المواد في طب الأسنان الترميمي، خاصة فيما يتعلق بتصاق البكتيريا وإدارة الأغشية الحيوية، وتقترح سبلًا للبحث المستقبلي لاستكشاف تأثيرات البيئات متعددة الميكروبات على هذه الديناميات.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-05083-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39449053
Publication Date: 2024-10-24
Author(s): Pallabi Dey et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
The study investigates the bacterial adhesion properties of two bioactive restorative materials—Equia Forte™ HT Fil (glass hybrid restorative) and Cention N® (alkasite)—compared to a nanohybrid resin composite (Tetric® N-Ceram) as a control. The primary aim was to assess bacterial adhesion using Streptococcus mutans, while secondary objectives included evaluating surface roughness (SR) and its correlation with bacterial adhesion. A total of 33 polished discs from each material were analyzed, with bacterial adhesion quantified through optical density (OD) and colony-forming units (CFUs) after 24 hours, and confirmed via scanning electron microscopy (SEM) after 96 hours.
Results indicated that the alkasite exhibited significantly lower OD and CFUs (p < 0.001 and p = 0.015, respectively), suggesting superior resistance to bacterial adhesion compared to the other materials. SEM analysis revealed that the glass hybrid restorative had a lower mean bacterial cell count, although differences among groups were not statistically significant. The nanohybrid composite demonstrated the smoothest surface, significantly smoother than both the alkasite and glass hybrid restorative (p = 0.002). Importantly, no correlation was found between bacterial adhesion and surface roughness across all materials. The findings suggest that while the alkasite restorative material effectively inhibits bacterial adhesion, the surface roughness of the materials does not play a significant role in this process, indicating that other material properties, such as ion release patterns, may influence bacterial adherence.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the role of dental restorative materials as environments that promote the adherence and accumulation of oral microorganisms, particularly emphasizing the contribution of Streptococcus mutans (S. mutans) to secondary caries formation. The adhesion of bacteria to restorative materials is influenced by their surface characteristics, including roughness and chemical composition. Well-polished surfaces are noted to reduce plaque accumulation and enhance patient comfort. Among various materials, resin composites, especially nanohybrid types like Tetric® N-Ceram, are favored for their mechanical properties but remain susceptible to secondary caries due to marginal gaps.
The paper also discusses bioactive restorative materials, such as glass ionomer cements (GICs) and the newer alkasite-based composite Cention N®, which release ions that promote remineralization and inhibit demineralization. Recent modifications to GICs, including the development of Equia Forte™ HT Fil, aim to enhance mechanical properties and mimic resin composites. The study aims to compare bacterial adhesion to these bioactive materials against a conventional nanohybrid resin composite, Tetric® N-Ceram, while also examining surface roughness and its relationship with bacterial adhesion. The null hypothesis posits no significant differences in bacterial adhesion and surface roughness among the materials tested.
Methods
The “Materials and Methods” section of the research paper outlines the experimental design and procedures employed to investigate the research question. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the study. The methodology is described in a systematic manner, highlighting the techniques for data collection and analysis, such as statistical methods or computational models.
Additionally, the section may include information on the experimental setup, controls, and any modifications made to standard protocols to suit the study’s objectives. This comprehensive approach ensures that readers can understand the framework within which the research was conducted and assess the validity of the findings presented in subsequent sections.
Results
The results indicate that the optical density (OD 650) values for the alkasite (CN) group were significantly lower than those of the nanohybrid resin composite (TNC) and glass hybrid restorative groups (EF), with a statistically significant difference among the groups (p < 0.001). Specifically, TNC exhibited a significant difference from both CN and EF (p < 0.001), while the difference between EF and CN was not statistically significant (p > 0.016). Additionally, the Log CFU values were also lower for the CN group compared to TNC and EF, with significant differences observed (p = 0.015). The Mann-Whitney U test revealed significant differences between the EF and CN groups (p = 0.009), but not between TNC and the other groups.
Scanning electron microscopy (SEM) analysis at 10,000× magnification demonstrated biofilm formation by *Streptococcus mutans*, with tighter and denser cocci chains in the biofilms of TNC and CN compared to EF. Quantitative SEM analysis showed that the biofilm coverage was 100% for TNC, 64% for CN, and 28% for EF, although the differences in bacterial cell counts per 200 µm² were not statistically significant (F = 0.981, p = 0.398). Surface roughness measurements (Ra) indicated that TNC had the lowest roughness, followed by CN and EF, with significant differences between groups (p < 0.001). However, no significant correlations were found between bacterial adhesion (OD 650 and CFU) and surface roughness across any of the groups.
Discussion
The discussion section of the study highlights the comparative analysis of bacterial adhesion and surface roughness (SR) among three restorative materials: Equia Forte™ HT Fil (EF), Cention N® (CN), and Tetric N® Ceram (TNC). The findings indicate that both EF and CN exhibited lower bacterial adhesion than TNC, which served as the positive control. Notably, while EF and CN had greater SR, no correlation was found between SR and bacterial adhesion across the materials. The study rejected the null hypothesis regarding differences in bacterial adhesion and SR, but did not find significant differences in biofilm formation as assessed by scanning electron microscopy (SEM).
The discussion further elaborates on the physicochemical properties influencing bacterial adhesion, emphasizing the role of hydrophobicity and surface energy. S. mutans, known for its high adhesion to hydrophobic surfaces, showed varied adhesion patterns based on the materials’ contact angles and ion release characteristics. For instance, while EF and CN demonstrated lower adhesion due to their hydrophilic components, TNC’s hydrophobic nature contributed to higher bacterial adherence. The study also notes that the ion release from bioactive materials, particularly fluoride and strontium ions, plays a crucial role in inhibiting biofilm formation, despite the initial higher adhesion observed in some materials. Overall, the results underscore the importance of material selection in restorative dentistry, particularly concerning bacterial adhesion and biofilm management, and suggest avenues for future research to explore the effects of polymicrobial environments on these dynamics.