感染した根管を化学機械的に作製し、活性炭を用いてその除去を行う際の、廃液中の揮発性化合物や消毒副産物の生成を評価するための実験的研究

A laboratory study to assess the formation of effluent volatile compounds and disinfection by-products during chemomechanical preparation of infected root canals and application of activated carbon for their removal.

抄録

目的:

人為的に感染させた根管標本を化学機械的に作製した際の廃液中の揮発性化合物（VOC）および消毒副生成物（DBP）の形成を、抜去した歯を用いて実験室で評価し、それらの除去における銀含浸活性炭（Ag-AC）の役割を明らかにする。

AIM: To assess in a laboratory setting using extracted teeth the formation of volatile compounds (VOCs) and disinfection by-products (DBPs) in effluent aliquots, during chemomechanical preparation of artificially infected root canal specimens, and determine the role of silver-impregnated activated carbon (Ag-AC) in their removal.

方法論:

単根のヒトの歯を装飾して長さ15mmの根面標本を作製し，根管内で栄養ストレスを与えて多種類のバイオフィルムを増殖させた．標本は無作為に3つのグループ（グループ1：ロータリーファイルによる処置と滅菌生理食塩水による灌流、グループ2および3：ロータリーファイルによる処置と2.5％NaOClおよび17％EDTAによる灌流）に分けた。根管治療中の廃液の回収には，携帯型医療用吸引器を使用した。グループ1と2では，採取した廃液の反応生成物をSIFT-MS（selected ion flow tube mass spectrometry）で分析した。グループ3の廃液は、反応生成物に対するAg-ACの除去能力を評価するために、SIFT-MS分析の前にAg-ACで処理した。Ag-ACの合成は、走査型電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分光法（SEM/EDS）で特徴づけられた。データ解析には，二元配置分散分析（anova）とポストホックTukey検定を用い，有意差（P<0.05）を判定した。

METHODOLOGY: Single-rooted human teeth were decoronated to obtain 15 mm-long root specimens and a nutrient-stressed multispecies biofilm was grown in the root canals. Specimens were randomly assigned into three groups [Group 1; instrumentation with rotary files and irrigation with sterile saline, Groups 2 and 3; instrumentation with rotary files and irrigation with 2.5% NaOCl and 17% EDTA]. A portable medical suction device was used to collect the effluent aliquots during root canal irrigation. In Groups 1 and 2, the reaction products of the collected effluents were analysed by selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT-MS). The effluents from Group 3 were treated with Ag-AC prior to SIFT-MS analysis, to assess the removal capacity of Ag-AC against the reaction products. The synthesis of Ag-AC was characterized with scanning electron microscopy/energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS). Two-way analysis of variance (anova) with post hoc Tukey tests was used for data analysis and determination of a significant difference (P < 0.05).

結果:

グループ1では、排水中のVOCおよびDBPは非常に低いレベルで検出された。グループ2では，メタノール，プロパノール，アンモニア，クロロホルム，ホルムアルデヒドが高濃度で検出され，グループ1に比べて有意に多かった（P＜0.001）。SEM/EDS分析により、ACマトリックス内にAgが含浸していることが確認された。排水アリコートをAg-ACで処理したところ（グループ3）、アセトン、酢酸、プロパノール、アセトアルデヒド、アセトニトリル、クロロホルムの濃度がグループ2と比較して有意に減少した（P<0.001）。エタノール、メタノール、アンモニア、ホルムアルデヒドの濃度レベルは影響を受けなかった（P>0.05）。

RESULTS: In Group 1, effluent VOCs and DBPs were detectable at very low levels. In Group 2, the collected effluent aliquots released high concentrations of methanol, propanol, ammonia, chloroform and formaldehyde, which were significantly greater compared to Group 1 (P < 0.001). SEM/EDS analysis confirmed impregnation of Ag within the AC matrix. The treatment of effluent aliquots with Ag-AC (Group 3) resulted in a significant reduction in concentrations of acetone, acetic acid, propanol, acetaldehyde, acetonitrile and chloroform, compared to Group 2 (P < 0.001). The concentration levels of ethanol, methanol, ammonia and formaldehyde remained unaffected (P > 0.05).

おわりに:

抜歯したヒトの歯を用いた実験では，人為的に感染させた根管を化学機械的に調製することで，有害なVOCとDBPが排水中に生成された．歯科用吸引器で吸引した際にこれらの物質が放出されたことから、環境への影響を調査する必要があると考えられた。銀を含浸させた活性炭を使用することで、灌漑後の廃液をポイントオブユースで処理できる可能性があることがわかった。

CONCLUSIONS: In this laboratory setting using extracted human teeth, the chemomechanical preparation of artificially infected root canals resulted in the formation of toxic VOCs and DBPs as effluent suspensions. Their release during aspiration with dental suction indicates that potential environmental hazards should be investigated. The use of silver-impregnated activated carbon had potential for the point-of-use treatment of post-irrigation effluent aliquots.