キトサンナノ粒子-インドシアニングリーンを用いた抗菌化学療法。歯科インプラントのEx vivo試験

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Photodiagnosis Photodyn Ther.2020 May;:101834. S1572-1000(20)30188-5. doi: 10.1016/j.pdpdt.2020.101834.Epub 2020-05-25.

キトサンナノ粒子-インドシアニングリーンを用いた抗菌化学療法。歯科インプラントのEx vivo試験

Photo-sonodynamic antimicrobial chemotherapy via chitosan nanoparticles-indocyanine green against polymicrobial periopathogenic biofilms: Ex vivo study on dental implants.

Maryam Pourhajibagher
Amir Reza Rokn
Hamid Reza Barikani
Abbas Bahador

PMID: 32464265 DOI: 10.1016/j.pdpdt.2020.101834.

抄録

背景:

抗微生物光線力学療法（ａＰＤＴ）は、微生物に対処するための代替治療法であり、光の透過性が悪いために微生物のバイオフィルムを治療することに限界がある。このようなaPDTの限界を回避して、多種類の微生物のバイオフィルムを抑制するために、ソノダイナミック抗菌化学療法（SACT）を用いることができる。本研究の目的は、チタン製インプラントの表面に付着した周病原菌のバイオフィルムを抑制するために、光音波力学的抗菌化学療法（PSACT）と呼ばれるaPDTとSACTの同時使用に焦点を当ててきた。

BACKGROUND: Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) is an alternative treatment to deal with microorganisms, which is limited to treating the microbial biofilms due to poor light penetration. Sonodynamic antimicrobial chemotherapy (SACT) can be used for circumventing the limitations of aPDT to inhibit the polymicrobial biofilms. The objective of this study has been focused on the simultaneous use of aPDT and SACT, which called photo-sonodynamic antimicrobial chemotherapy (PSACT) to inhibit the biofilms of periopathogens bacteria on surfaces of the titanium dental implants.

材料と方法:

キトサンナノ粒子-インドシアニングリーン(CNPs-ICG)を光電増感剤として合成して確認したところ、チタン製インプラント表面には周辺病原菌の多菌共生の成熟したバイオフィルムモデルが形成されていた。ペリオパソゲンのバイオフィルムの定量的および定性的評価は、以下の治療モダリティのグループ（n=5）について、微生物生存率および走査型電子顕微鏡分析を用いて行った。1- コントロール（治療なしの周辺病原菌バイオフィルム）、2- ICG、3- CNPs-ICG、4- ダイオードレーザー、5- aPDT/ICG、6- aPDT/CNPs-ICG、7- 超音波、8- SACT/ICG、9- SACT/CNPs-ICG、10- PSACT/ICG、11- PSACT/CNPs-ICG、および12- 0．2％クロルヘキシジン（CHX）。

MATERIALS AND METHODS: Following synthesis and confirmation of Chitosan Nanoparticles-Indocyanine green (CNPs-ICG) as photo-sonosensitizer, the mature biofilm model of the polymicrobial synergism of periopathogens was formed on the surface of the titanium dental implants. The quantitative and qualitative evaluations of periopathogens biofilms were performed using microbial viability and scanning electron microscopy analysis of the following groups of treatment modalities (n = 5): 1- Control (periopathogens biofilm without treatment), 2- ICG, 3- CNPs-ICG, 4- diode laser, 5- aPDT/ICG, 6- aPDT/CNPs-ICG, 7- ultrasound, 8- SACT/ICG, 9- SACT/CNPs-ICG, 10- PSACT/ICG, 11- PSACT/CNPs-ICG, and 12- 0.2% chlorhexidine (CHX).

結果:

aPDT/ICG、aPDT/CNPs-ICG、SACT/ICG、SACT/CNPs-ICG、PSACT/ICG、PSACT/CNPs-ICG、および0.2%CHXを投与した群では、対照群と比較して、ペリオパセンのlog CFU/mLがそれぞれ5.3、6.5、5.6、6.6、および8.8 logまで有意に減少した（P＜0.05）。また、PSACT/CNPs-ICG群は、他の群と比較して有意に高いバイオフィルム除去能を示した（P<0.05）。しかし、PSACT/CNPs-ICG群と0.2%CHX群との間には有意な差は認められなかった(P>0.05)。顕微鏡写真を見ると、PSACTで処理したバイオフィルムは、主に変形した細胞と死滅した細胞で構成されていることが明らかになった。

RESULTS: A significant reduction in the log CFU/mL of periopathogens was observed in the groups treated with aPDT/ICG, aPDT/CNPs-ICG, SACT/ICG, SACT/CNPs-ICG, PSACT/ICG, PSACT/CNPs-ICG, and 0.2% CHX up to 5.3, 6.5, 5.6, 6.6, and 8.8 log, respectively, when compared with control group (P < 0.05). PSACT/CNPs-ICG group demonstrated significantly higher capacity in eliminating the periopathogens biofilm compared with other groups (P < 0.05). However, there was no significant difference between PSACT/CNPs-ICG and 0.2% CHX (P > 0.05). Microscopic images revealed that biofilms treated with PSACT were comprised mainly of deformed and dead cells.

結論:

これらの結果は、PSACT/CNPs-ICGによる歯科インプラント表面の除染の可能性を強調している。

CONCLUSIONS: These results highlight the potential of PSACT/CNPs-ICG for the decontamination of the dental implant surfaces from the polymicrobial synergism of periopathogens biofilm.