Derfor er bakterier en utfordring i rotfyllinger
N?r en tann rotfylles, fjernes det infiserte vevet, og rotkanalen fylles med et materiale som skal forsegle og beskytte tannen.
– Men bakterier, som for eksempel Enterococcus faecalis, kan feste seg til materialets overflate og danne en biofilm, forklarer f?rsteamanuensis Pia Titterud Sunde, som har v?rt hovedveileder for Koutroulis og del av forskerteamet.
En biofilm er et lag av bakterier som holder sammen i et klebrig belegg. Dette laget beskytter bakteriene og gj?r dem vanskeligere ? fjerne. Biofilmen kan f?re til reinfeksjon og gj?re at kirurgi – s?kalt endodontisk kirurgi – m? utf?res etter rotfylling.
– Vi vet at bakterier ikke bare eksisterer p? overflaten, men kan trenge dypt inn i sm? porer og inn i dentinet, sier Andreas Koutroulis. Dentin er det harde vevet som utgj?r hovedmassen i tannen og ligger mellom emaljen og tannens nervekammer.
Dette er spesielt utfordrende ved kirurgisk endodonti, fordi rotfyllingsmaterialene har stor kontaktflate med kroppens vev, eks kjevebenet.
Hydrauliske materialer – med behov for forbedring
Noen av materialene som har v?rt brukt n? i lang tid, er hydrauliske kalsiumsilikatsementer (HCSCs). Til tross for utbredt bruk, finnes det fortsatt aspekter ved disse materialene som ikke er grundig utforsket.
Et av de mest brukte HCSC-materialene i dag er Biodentine, som i denne studien ble brukt som kontrollmateriale.
Nanoteknologiens potensial i tannbehandling
Et sentralt sp?rsm?l i denne forskningen var om det er mulig ? forbedre HCSCs antibakterielle egenskaper ved ? tilsette nanoteknologiske komponenter som s?lvnanopartikler (SNP) og bioaktivt glass (BG).
Nanoteknologiske komponenter er ?rsm? partikler eller strukturer som kan gi materialer spesielle egenskaper.
– S?lvnanopartikler er kjent for ? ha en antibakteriell effekt, forklarer Sunde. De frigir s?lvioner som kan ?delegge bakterienes DNA, proteiner og cellemembraner.
Et s?lvion er et s?lvatom som har gitt fra seg et elektron og dermed f?r en elektrisk ladning – noe som gj?r at det kan reagere med og skade bakteriene.
– Siden de er s? sm?, kan de ogs? trenge dypt inn i bakterieceller og inn i dentinet. I dentinet finnes det sm? r?rformede kanaler som kalles dentintubuli, forklarer Koutroulis.
– Bioaktivt glass er et spesielt materiale som kan binde seg til kroppens vev og stimulere heling, s?rlig i tenner og bein, sier han videre. Det virker annerledes enn s?lvnanopartikler, fordi det ikke angriper bakteriene direkte, men heller styrker tannvevet.
Det kan bidra til re-mineralisering av dentinet – en prosess der mineraler som kalsium og fosfat f?res tilbake til tannvevet og styrker det. Samtidig dannes et beskyttende lag av hydroksyapatitt – det samme mineralet som finnes naturlig i tenner og bein.
– I tillegg skaper bioaktivt glass et basisk milj? – det vil si et milj? med h?y pH – som gj?r det vanskelig for bakterier ? overleve, sier Koutroulis.
– Nanoteknologi gir oss en spennende mulighet til ? forbedre eksisterende materialer, men vi m? forst? hvordan disse komponentene oppf?rer seg i ulike milj?er f?r vi kan anbefale dem for klinisk bruk.
Hvordan p?virker nanomaterialene overflaten?
I den f?rste studien s? forskerne n?rmere p? overflateegenskapene til de eksperimentelle HCSC-materialene og hvordan bakterier festet seg til dem. Resultatene ble sammenlignet med Biodentine.
De fant at tilsetning av s?lvnanopartikler og bioaktivt glass gjorde overflaten p? det eksperimentelle materialet grovere, men det reduserte likevel ikke bakterieveksten.
– Vi ?nsket ? se om tilsetningene kunne hemme bakterieveksten, men det s? vi alts? ikke i denne delen av fors?ket, sier Sunde.
Biodentin holdt seg stabilt i strukturen, men bakterievekst ble likevel observert allerede fra dag én.
Hvordan milj?et endrer materialenes egenskaper?
I den andre studien unders?kte forskerne hvordan ulike eksponeringsmilj?er p?virker materialenes egenskaper over tid.
Materialene ble utsatt for to ulike milj?er:
??Sterilt vann, som representerer et n?ytralt milj? uten p?virkning fra kroppen.
??Fosterkalvserum (FBS), som etterligner kroppsv?sker og inneholder proteiner og ioner.
– Vi ?nsket ? simulere mere realistiske forhold og se hvordan v?sker som ligner mere p? kroppens milj? endrer materialenes egenskaper over tid, sier Koutroulis.
Resultatene viste at de antibakterielle egenskapene til de eksperimentelle HCSC-materialene ble svekket i kontakt med serum.
– Men s?lvnanopartikler viste potensial, sier Sunde. S?lv forbedret den antibakterielle effekten i sterilt vann, men denne fordelen forsvant i serum.
Bioaktivt glass ga b?de fordeler og ulemper.
– Selv om bioaktivt glass bidro til mineralisering, svekket det de antibakterielle egenskapene ved h?y konsentrasjon, sier hun.
– Vi s? ogs? at n?r v?sken ikke ble byttet ut, oppstod det en opphopning av ioner, noe som faktisk forsterket den antibakterielle effekten.
Verken tilsetning av bioaktivt glass eller s?lvnanopartikler hadde negativ effekt p? celled?deligheten.
Ogs? Biodentine ble p?virket av eksponeringsmilj?et. Det hadde lav cytotoksisitet og gode mekaniske egenskaper, men viste redusert antibakteriell effekt i serum.
– Biodentine er p?litelig i mange situasjoner, men vi m? vurdere hvordan det kan forbedres for ? h?ndtere bakterier i komplekse kliniske milj?er, sier Koutroulis.
– Vi ser at milj?et spiller en avgj?rende rolle. Det er ikke nok ? utvikle materialer med gode laboratorieegenskaper – de m? ogs? t?le de kjemiske forholdene i kroppen.
?
Realistisk rotmodell gir mer klinisk relevante resultater
I det tredje arbeidet brukte forskerne en s?kalt realistisk rotmodell. Det inneb?rer at materialene ble testet i ekte menneskelige tannsegmenter for ? etterligne det som skjer i en reell tannbehandling.
I motsetning til laboratorietester p? kunstige overflater, gj?r denne modellen det mulig ? unders?ke hvordan materialene oppf?rer seg inne i selve tannstrukturen, spesielt i kontakt med dentin.
Ved ? bruke ekte tannvev og mer naturtro forhold, f?r forskerne resultater som bedre speiler hvordan materialene vil fungere i munnhulen.
Et av de mest interessante funnene var at s?lvnanopartikler (SNP) i en konsentrasjon p? 2 mg/mL forbedret den antibakterielle effekten, s?rlig etter lengre kontakt med bakterier. Effekten var tydeligst i omr?det der materialet m?tte dentinet.
– S?lvnanopartiklene ser ut til ? gi materialene en betydelig fordel n?r det gjelder ? bekjempe bakterier i de kritiske grenseomr?dene – alts? overgangen mellom rotfyllingsmaterialet og tannvevet, forklarer Koutroulis.
– Dette er viktig fordi det er nettopp her bakterier ofte danner biofilmer som kan f?re til reinfeksjon.
P? den andre siden viste studien at bioaktivt glass, spesielt i h?ye konsentrasjoner (40?%), reduserte materialenes antibakterielle evne.
– Selv om bioaktivt glass kan bidra til ? styrke og re-mineralisere tannvevet, ser det ut til at det svekker evnen til ? bekjempe bakterier, sier han.
Studien viste ogs? at rotfyllingsmaterialene kunne overf?re noe antibakteriell effekt til det omkringliggende tannvevet. Denne effekten var tydelig i starten, men avtok over tid.
– Vi oppdaget at selv om materialene kan beskytte tannvevet i begynnelsen, forsvinner effekten gradvis. Det viser hvor viktig det er ? utvikle materialer som opprettholder funksjonen under kliniske forhold, p?peker Sunde.
Veien videre: Mot bedre og smartere rotfyllingsmaterialer
– Vi st?r ved et vendepunkt i utviklingen av rotfyllingsmaterialer, sier Sunde. – Disse studiene viser at det ikke finnes én enkel l?sning, men at vi med riktig kombinasjon av teknologi og materialforst?else kan komme n?rmere det optimale produktet – ett som b?de beskytter mot infeksjon og fremmer heling.
Denne forskningen legger et solid grunnlag for videre utforskning av nanoteknologi i materialer som brukes ved endodontisk kirurgi og behandling av rotskader. Samtidig viser resultatene behovet for mer realistisk testing og en helhetlig tiln?rming som tar hensyn til b?de materialenes egenskaper og de kliniske forholdene de skal fungere i over tid.
– Fremtidens rotfyllingsmaterialer m? kunne balansere antibakterielle egenskaper, styrke, stabilitet og trygghet – for ? gi pasientene best mulig beskyttelse mot infeksjon og tannskader, avslutter Sunde.
?