オゾン超微細気泡水は、カンジダ・アルビカンスのバイオフィルムの初期形成を抑制する

Ozone ultrafine bubble water inhibits the early formation of Candida albicans biofilms.

抄録

本研究では、オゾン超微細気泡水（OUFBW）がカンジダ・アルビカンス（C. albicans）バイオフィルムの形成・増殖および義歯床用レジンの表面特性に及ぼす影響を検討することを目的とした。OUFBWは6（OUFBW6）、9（OUFBW9）、11ppm（OUFBW11）の濃度で調製した。リン酸緩衝生理食塩水およびオゾンフリー電解質水溶液（OFEAS）を対照として用いた。C.albicansをディスク上で1.5時間初期培養した。24時間C.albicansバイオフィルムを形成した後、ディスクをOUFBWに5分間浸漬し、コロニー形成単位（CFU）アッセイを行った。1.5時間の初期付着後、ディスクをOUFBWに浸漬し、0、3、5時間培養した。さらに、生存率アッセイ、走査型電子顕微鏡（SEM）、アラマーブルーアッセイ、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（qRT-PCR）試験を行った。アクリル樹脂の表面特性に対するOUFBWの長期的影響を調べるために、ビッカース硬度（VH）と表面粗さ（Ra）を測定した。その結果、OUFBW9とOUFBW11は形成された24時間バイオフィルムを有意に分解した。時間CFUアッセイでは、C. albicansのバイオフィルム形成がOUFBW11の曝露により有意に阻害されることが示された。興味深いことに、蛍光顕微鏡で観察したところ、すべての群でほとんど生きた細胞が観察された。SEM画像では、OUFBW群は対照群よりも真菌の数と非三次元バイオフィルムの量が少なかった。アラマーブルーアッセイでは、OUFBW11はカンジダの代謝機能を抑制することが確認された。qRT-PCR試験では、OUFBWは細胞-細胞、細胞-物質接着、バイオフィルム形成に関するALS1およびALS3の発現を低下させることが示された。さらに、VHとRaは2群間で有意差はなかった。全体として、OUFBWはポリメチルメタクリレート上でのC. albicansの増殖とバイオフィルム形成を、表面特性を損なうことなく抑制したことが示唆された。

This study aimed to investigate the effect of ozone ultrafine bubble water (OUFBW) on the formation and growth of Candida albicans (C. albicans) biofilms and surface properties of denture base resins. OUFBWs were prepared under concentrations of 6 (OUFBW6), 9 (OUFBW9), and 11 ppm (OUFBW11). Phosphate buffered saline and ozone-free electrolyte aqueous solutions (OFEAS) were used as controls. Acrylic resin discs were made according to manufacturer instructions, and C. albicans was initially cultured on the discs for 1.5 h. A colony forming unit (CFU) assay was performed by soaking the discs in OUFBW for 5 min after forming a 24-h C. albicans biofilm. The discs after initial attachment for 1.5 h were immersed in OUFBW and then cultured for 0, 3, and 5 h. CFUs were subsequently evaluated at each time point. Moreover, a viability assay, scanning electron microscopy (SEM), Alamar Blue assay, and quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) test were performed. To investigate the long-term effects of OUFBW on acrylic resin surface properties, Vickers hardness (VH) and surface roughness (Ra) were measured. We found that OUFBW9 and OUFBW11 significantly degraded the formed 24-h biofilm. The time point CFU assay showed that C. albicans biofilm formation was significantly inhibited due to OUFBW11 exposure. Interestingly, fluorescence microscopy revealed that almost living cells were observed in all groups. In SEM images, the OUFBW group had lesser number of fungi and the amount of non-three-dimensional biofilm than the control group. In the Alamar Blue assay, OUFBW11 was found to suppress Candida metabolic function. The qRT-PCR test showed that OUFBW down-regulated ALS1 and ALS3 expression regarding cell-cell, cell-material adhesion, and biofilm formation. Additionally, VH and Ra were not significantly different between the two groups. Overall, our data suggest that OUFBW suppressed C. albicans growth and biofilm formation on polymethyl methacrylate without impairing surface properties.