塩化ベンザルコニウム溶液でコーティングされた表面での細菌の付着とバイオフィルムの成長が減少した

Decreased bacterial adherence and biofilm growth on surfaces coated with a solution of benzalkonium chloride.

抄録

序論:

一時的あるいは永久的な修復物の破壊／破損後に口腔内細菌が二次的にバイオフィルムを形成することは，根管治療の結果に大きな影響を与える。本研究では，象牙質やポリスチレン表面の塩化ベンザルコニウム（BAK）コーティングに着目し，口腔内細菌や根管内細菌の初期接着やバイオフィルム形成に及ぼす影響を検討した。

INTRODUCTION: Secondary biofilm formation by oral bacteria after breakdown/fracture of temporary or permanent restorations imposes a challenge to the outcome of root canal treatment. This study focuses on benzalkonium chloride (BAK) coating on dentin or polystyrene surfaces and its influence on the early adhesion and biofilm formation by oral and root canal bacteria.

研究方法:

BAKでコーティングされた表面への微生物の付着とバイオフィルムの成長を，象牙質ディスクモデルを用いて定性的に，またミニフローセルバイオフィルムモデルを用いて定量的に分析した。細胞の生存率と総バイオボリュームは，LIVE/DEAD法で分析した。BAKでコーティングした表面の忌避効果をNaOClと比較した。対照として，コーティングされていない表面を用いた。

METHODS: Microbial adhesion and biofilm growth on surfaces coated with BAK were analyzed qualitatively with a dentin disk model and quantitatively with a mini-flow cell biofilm model. Cell viability and total biovolume were analyzed by the LIVE/DEAD technique. The repelling effect of surfaces coated with BAK was compared with NaOCl. Uncoated surfaces were used as controls.

結果:

象牙質ディスクモデルの走査型電子顕微鏡像では，NaOClおよびBAKでコーティングされた象牙質表面に非常にまばらなバイオフィルムが形成されていた。一方，コーティングされていない象牙質に形成されたバイオフィルムは，不規則に分散した多数の桿菌や球菌の集合体としてはっきりと確認できた。ミニフローセルシステムを用いた共焦点レーザー走査型顕微鏡による解析では，NaOClおよびBAKでコートした表面に形成されたバイオフィルムは，コートしていない対照群と比較して，接着力（2時間）およびバイオボリュームの蓄積（24および96時間）が有意に少ないことが確認された（P < 0.01）。さらに、細胞の生存率を評価したところ、非コーティングのコントロールでは高い生存率（89％以上）を示し、BAKコーティングの表面でも88％の生存率を示した。しかし、NaOClコーティングされた表面では、細胞生存率が著しく低下した（59％）。

RESULTS: Scanning electron microscope images in the dentin disk model revealed that very sparse biofilms were formed on NaOCl- and BAK-coated dentin surfaces. In contrast, biofilms formed on uncoated dentin were clearly visible as numerous irregularly distributed aggregates of rods and cocci. In the mini-flow cell system, confocal laser scanning microscope analysis confirmed that biofilms formed on NaOCl- and BAK-coated surfaces showed significantly less adhesion (2 hours) and biovolume accumulation (24 and 96 hours) compared with the uncoated controls (P < .01). Furthermore, cell viability assessments showed that on uncoated controls the viability measurements were high (>89%) as well as on BAK-coated surfaces (88% viable cells). However, cell viability was significantly reduced on NaOCl-coated surfaces (59% viable cells).

おわりに:

本研究は，BAKを含む界面活性剤溶液による表面コーティングは，細胞膜の損傷を引き起こさないが，細胞の接着メカニズムを阻害する可能性があることを示している。抗バイオフィルム薬としてのBAKの臨床的有用性を検討することが望まれる。

CONCLUSIONS: This study illustrates that surface coating with a surfactant solution containing BAK does not cause cell membrane damage but might interfere with cell mechanisms of adhesion. Investigations into the clinical utility of BAK as an antibiofilm medication are warranted.