チタン表面のハイドロキシアパタイトナノ粒子コーティングがバイオフィルムの接着に及ぼす影響：in vitro試験

Effect of hydroxyapatite nanoparticles coating of titanium surface on biofilm adhesion: An in vitro study.

抄録

目的:

ハイドロキシアパタイトナノ粒子（ナノHA）でコーティングされた市販の歯科用インプラント表面における単種および複種のバイオフィルムの接着を評価すること。

AIM: To evaluate the adhesion of mono and duospecies biofilm on a commercially available dental implant surface coated with hydroxyapatite nanoparticles (nanoHA).

材料と方法:

チタンディスクを二重酸エッチング（AE）とナノHA（NanoHA）でコーティングしたAEの2群に分けた。評価した表面特性は、形態、トポグラフィー、濡れ性であった。Streptococcus sanguinis（S.sanguinis）とCandida albicans（C.albicans）の単種および複種のバイオフィルムを形成した。ディスクはウシ胎児血清（FBS）に暴露してペリクルを形成した。バイオフィルムは、10％FBSおよび10％BHI培地を含むRPMI1640培地で6時間増殖させた。微生物の生存率はコロニー形成単位で、代謝活性はテトラゾリウム塩XTTの比色アッセイで評価した。バイオフィルムの構造と組織は共焦点レーザー顕微鏡（CLSM）と走査型電子顕微鏡（SEM）で評価した。

MATERIAL AND METHODS: Titanium discs were divided into two groups: double acid-etched (AE) and AE coated with nanoHA (NanoHA). Surface characteristics evaluated were morphology, topography, and wettability. Mono and duospecies biofilms of Streptococcus sanguinis (S. sanguinis) and Candida albicans (C. albicans) were formed. Discs were exposed to fetal bovine serum (FBS) to form the pellicle. Biofilm was growth in RPMI1640 medium with 10% FBS and 10% BHI medium for 6 h. Microbial viability was evaluated using colony-forming unit and metabolic activity by a colorimetric assay of the tetrazolium salt XTT. Biofilm architecture and organization were evaluated by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM).

結果:

ナノHAはナノHA結晶の分布が均一であった。粗さは同程度であったが（AE：0.59±0.07µm，NanoHA：0.69±0.18µm），濡れ性は異なっていた（AE：Θw=81.79±8.55°，NanoHA：Θw=53.26±11.86°，P=0.01）．S.sanguinisの生存率はナノHAの方が低かった（P=0.007）。代謝活性はすべてのバイオフィルムで同様であった。SEMでは、C. albicansバイオフィルム上の両表面とも、単生存および複生存バイオフィルムにおいて同様の菌糸分布を示した。AE表面はデュオセシス・バイオフィルムにおいてナノHA表面よりもS. sanguinisが多かった。CLSMでは、全群で生細胞の割合が多かった。

RESULTS: AE surface had more pores, while NanoHA had even nanoHA crystals distribution. Roughness was similar (AE: 0.59 ± 0.07 µm, NanoHA: 0.69 ± 0.18 µm), but wettability was different (AE: Θw= 81.79 ± 8.55°, NanoHA: Θw= 53.26 ± 11.86°; P = 0.01). NanoHA had lower S. sanguinis viability in monospecies biofilm (P = 0.007). Metabolic activity was similar among all biofilms. In SEM both surfaces on C. albicans biofilm show a similar distribution of hyphae in mono and duospecies biofilms. AE surface has more S. sanguinis than the NanoHA surface in the duospecies biofilm. CLSM showed a large proportion of live cells in all groups.

結論:

ナノHA表面は、S. sanguinisのバイオフィルムの接着を減少させたが、C. albicansの接着や両種が形成するバイオフィルムに変化はなかった。

CONCLUSIONS: The nanoHA surface reduced the adhesion of S. sanguinis biofilm but did not alter the adhesion of C. albicans or the biofilm formed by both species.