Die Wirkung von Aluminiumlactat und Chlorhexidin enthaltenden Zahnpastasuspensionen auf die Bildung von Biofilmen in situ

Abstract

Ziel: In der vorliegenden In-situ-Studie sollte die Wirkung verschiedener Zahnpastasuspensionen auf die intraorale Biofilmbildung untersucht werden. Die Pasten enthielten neben Chlorhexidin (CHX) und Aluminiumlactat weitere Wirkstoffe wie Hydroxylapatit, Bromelain, Papain, Stronti-umacetat und Kaliumchlorid. Die Verwendung von Suspensionen erfolgte mit dem Ziel, die Bio-filminhibition von Inhaltsstoffen der Zahnpasten, ohne den Einfluss des Putzens der Zähne zu untersuchen. Material und Methode: In der In-situ-Studie trugen 6 Personen Oberkieferschienen mit bovinen Schmelzprüfkörpern für 48 h. Die Teilnehmenden spülten 4-mal während der Tragezeit nach 30 min, 12 h, 24 h und 36 h. Die Biofilme konnten sich im Zeitraum von 36 h bis 48 h reetablieren. Für die Versuche wurde aus den 4 zu untersuchenden Zahnpasten Spülsuspensionen aus je 0,5 g Paste und 2 ml sterilem Wasser hergestellt, um die während des Putzvorgangs auftretende Ver-dünnung der Pasten durch den Speichel zu simulieren. Zusätzlich dienten Wasser und eine Basis-Paste als Negativkontrolle und CHX-Lösung (0,2 %) als Positivkontrolle. Folgende Zahnpasten wurden verwendet: Basis-Paste (Wasser, PEG32, Sorbitol , Hydroxyethylcellulose, Silicium, Ti-tandioxid, Sodium Lauryl Sulfat (SLS)), Standard-Paste (Natriumfluorid 1450 ppm, Aluminium-lactat (0,8 %), CHX (0,05 %), Poloxamer, Aroma, Menthol, Sorbitlösung, Hydroxyethylcellulose, Silicium, Titandioxid, SLS, Natronlauge), Sensitiv-Paste (Natriumfluorid 1450 ppm, Aluminium-lactat (0,8 %), CHX (0,05 %), Strontiumacetat (2 %), Kaliumchlorid (3 %), Poloxamer, Aroma, Menthol, Sorbitlösung, Hydroxyethylcellulose, Silicium, SLS), Hydroxylapatit-Paste (Natrium-fluorid, Olaflur 1450ppm, Aluminiumlactat (0,8 %), CHX (0,05 %), Hydroxylapatit (5 %), Xyli-tol, Calciumglycerophosphat, Saccharin Natrium, Poloxamer, Aroma, Menthol, Sorbitlösung, Hydroxyethylcellulose, Silicium, SLS), Enzym-Paste (Natriumfluorid 1450 ppm, Aluminium-lactat (0,8 %), CHX (0,05 %), EDTA, Papain (0,012 %), Bromelain (0,05 %), Calciumglycero-phosphat, Hyaluronsäure (0,2 %), Magnesiumhydrogencitrat, Poloxamer, Aroma, Menthol, Sor-bitlösung, Silicium, Xanthan Gum, Titandioxid, Natronlauge, SLS). Nach 48-stündiger Expositi-on in der Mundhöhle wurde die Biofilmbedeckung der Prüfkörper mittels Vital-Fluoreszenzmikroskopie (SYTO 9: grün- vitale Bakterien, Propidiumjodid: rot- avitale Bakterien) und anschließender quantitativer Auswertung mit dem Programm Image J und einem Scoring, das den Entwicklungsstufen der Biofilme folgt, bewertet. Eine zusätzliche Analyse mittels Raster-elektronenmikroskopie gestattete eine morphologische Bewertung der Biofilme und die energie-dispersive Röntgenspektroskopie (EDX) gab Aufschluss über die in die Biofilme eingebrachten Elemente aus den untersuchten Zahnpasten. Ergebnisse: Die mit den Negativkontrollen Wasser und Basis-Paste konfrontierten Prüfkörper zeigten die höchste Biofilm-Bedeckung und Vital-Fluoreszenz aller Spüllösungen. Durch die Spü-lung mit CHX-Lösung (0,2 %) konnte die Bedeckung am stärksten reduziert werden. Alle vier Zahnpasten waren in der Lage, die Biofilmneubildung im Vergleich zu Wasser effektiv zu redu-zieren. Unter den Pasten zeigten mit der Enzym-Paste konfrontierte Biofilme die höchste Vitalität. Zwischen der Standard-Paste und der Sensitiv-Paste konnten nur geringe Unterschiede in der Bedeckung und Vitalität festgestellt werden. Die Hydroxylapatit-Paste wies zwar im Mittel eine höhere Biofilm-Bedeckung als die anderen wirkstoffhaltigen Pasten auf, zeigte allerdings die höchsten Werte roter Fluoreszenz unter den Suspensionen. Mittels Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) konnten Zahnpastarückstände in Form von Putzkörpern und Titandioxid nachgewiesen werden. Schlussfolgerung: In der Studie konnte die biofilmhemmende Wirkung aller Zahnpastasuspensi-onen nachgewiesen werden. Dies ist vermutlich auf die Wirkung von Aluminiumlactat und Chlorhexidin zurückzuführen, die in allen getesteten Zahnpasten mit Ausnahme der Basis-Paste vorhanden waren. Die Hydroxylapatit-Paste mit Zusatz von 5 %igem Hydroxylapatit zeigte eine stärkere Biofilm-inhibierende Wirkung. Die Enzym Paste mit Zusatz von Papain, Bromelain und Hyaluronsäure konnte im Vergleich zu den anderen drei Pasten keine weitere Biofilmreduktion erzielen. Die Sensitiv-Paste hatte ebenfalls einen positiven Effekt auf die Biofilmreduktion, je-doch sind weitere Untersuchungen notwendig, um ggf. Rückschlüsse auf den Einfluss von Kali-umchlorid oder Strontiumacetat ziehen zu können. Mit den vorliegenden Zahnpasten steht ein breites Spektrum unterschiedlicher Wirkstoffkombinationen für die Mundhygiene zur Verfügung, sodass eine bessere Anpassung an individuelle Bedürfnisse erfolgen kann.

Title: The effect of toothpaste suspensions containing aluminum lactate and chlorhexidine on the formation of biofilms in situ Objectives: The aim of this in situ study was to investigate the effect of various toothpaste sus-pensions on biofilm formation. In addition to chlorhexidine (CHX) and aluminum lactate, the pastes contained other active ingredients such as hydroxyapatite, bromelain, papain, strontium acetate and potassium chloride. Suspensions were used with the aim of investigating the biofilm inhibition of toothpaste ingredients without the influence of tooth brushing. Material and Methods: In this in situ study, 6 subjects wore maxillary splints with bovine enam-el specimens for 48h. The subjects rinsed 4 times during the wearing period. For the tests, rins-ing suspensions were prepared from the 4 toothpastes to be tested, each consisting of 0.5 g paste and 2 ml sterile water. In addition, water and base paste served as negative control, CHX (0.2 %) as positive control. The following pastes were used: base paste (aqua, PEG32, sorbitol , hydrox-yethylcellulose, silicia, titanium dioxide, SLS), standard paste (sodium fluoride 1450 ppm, alu-minum lactate (0.8 %), CHX (0.05 %), poloxamer, flavor, menthol, sorbitol solution, hydroxy-ethylcellulose, silicia, titanium dioxide, SLS, sodium hydroxide), sensitive paste (sodium fluo-ride 1450 ppm, aluminum lactate (0.8 %), CHX (0.05 %), strontium acetate (2 %), potassium chloride (3 %), poloxamer, flavor, menthol, sorbitol solution, hydroxyethylcellulose, silicia, SLS), hydroxyapatite paste (sodium fluoride, olaflur 1450 ppm, aluminum lactate (0.8 %), CHX (0.05 %), hydroxyapatite (5 %), xylitol, calcium glycerophosphate, saccharin sodium, polox-amer, aroma, menthol, sorbitol solution, hydroxyethylcellulose, silicia, SLS), enzyme paste (so-dium fluoride 1450 ppm, aluminum lactate (0.8 %), CHX (0.05 %), EDTA, papain (0.012 %), bromelain (0.05 %), calcium glycerophosphate, hyaluronic acid (0.2 %), magnesium hydrogen citrate, poloxamer, flavor, menthol, sorbitol solution, silicia, xanthan gum, titanium dioxide, so-dium hydroxide, SLS). After 48 hours of exposure in the oral cavity, the test specimens were evaluated by fluorescence microscopy followed by Image J and scoring. With the additional analysis by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was able to provide information about the present elements in addition to the morphological analysis of the bacteria and the biofilm. Results: Test specimens confronted with the negative controls water and base paste showed the highest biofilm coverage and vital fluorescence of all rinsing solutions. Rinsing with CHX (0.2 %) resulted in the greatest reduction in coverage. All four toothpastes were able to effective-ly reduce the formation of new biofilm. Among the pastes, biofilms confronted with the enzyme paste showed the highest vitality. Only minor differences in coverage and vitality were observed between the standard paste and the sensitive paste. Although the hydroxyapatite paste exhibited a higher average biofilm coverage than the other pastes containing active substances, it showed the highest values of red fluorescence among the suspensions. In scanning electron microscopy, toothpaste residues in the form of cleaning particles and titanium dioxide were detected by means of low dispersion X-ray spectroscopy (EDX). Conclusion: The study demonstrated the biofilm-inhibiting effect of all toothpaste suspensions. This is presumably due to the effect of aluninium lactate and chlorhexidine, which were present in all the toothpastes tested with the exception of the base paste. The hydroxyapatite paste with addition of 5 % hydroxyapatite showed the strongest antibacterial effect. The enzyme paste with addition of papain, bromelain and hyaluronic acid was unable to achieve any further biofilm re-duction compared to the other three pastes. The sensitive paste also had a positive effect on bio-film reduction, but further investigations are necessary to be able to draw conclusions about the influence of kalium chloride or strontium acetate. The toothpastes available provide a broad spectrum of different combinations of active ingredients for oral hygiene so that they can be bet-ter adapted to individual needs.