Fotoakustično odstranjevanje biofilmskih oblog iz titanovih površin zobnih vsadkov z Er:YAG laserjem

Terlep, Saša (author), Stopar, David (mentor)

IZVLEČEK Namen študije: Cilj tega doktorskega dela je oceniti in ovrednotiti učinkovitost fotoakustičnega pretakanja z laserjem Er: YAG za dezinfekcijo in odstranjevanje biofilmov iz titanovih površin, kar bi lahko izboljšalo učinkovitost obstoječih metod čiščenja zobnih vsadkov in s tem zdravljenja peri-implantnih bolezni. Hipoteze: V tem doktorskem delu smo preizkusili naslednji hipotezi: • Fotoakustično namakanje z laserjem Er: YAG izboljša učinkovitost protimikrobnih sredstev v biofilmu, gojenem na titanovih površinah. • V primerjavi z enojnimi laserskimi pulzi (SSP) so dvojni laserski pulzi (AutoSWEEPS) učinkovitejši pri odstranjevanju biofilma s titanovih površin v ozkih prostorskih geometrijah. Predlagane hipoteze glede na literaturo še niso bile eksperimentalno preverjene. Utemeljitev: Število vstavljenih zobnih vsadkov se iz leta v leto povečuje, prav tako pa tudi pojavnost peri-implantnih bolezni. Obstaja več metod oziroma tehnik za čiščenje in razkuževanje zobnih vsadkov, vendar njihova učinkovitost ni zadovoljiva. Biofilmi na zobnih vsadkih zato predstavljajo resen problem v medicini. Pri svojem raziskovalnem delu smo uporabljali standardna protimikrobna sredstva za zdravljenje peri-implantnih bolezni, tako samostojno, kot v kombinaciji z lasersko sproženo kavitacijo, ki je že vrsto let uspešna metoda odstranjevanja biofilmov iz zobnega koreninskega sistema, ni pa bila še uporabljena pri zdravljenju peri-implantnih bolezni. Zasnova raziskave, opis metod, predmeti: Uporabili smo modelne sisteme različnih dimenzij in titanove diske, na katerih smo gojili biofilm bakterije Enterococcus faecalis. Biofilme smo obdelali z različnimi protimikrobnimi sredstvi in s fiziološko raztopino samostojno in v kombinaciji z različnimi načini fotoakustičnega pretakanja z laserjem Er: YAG (SSP in AutoSWEEPS fotoakustično pretakanje). Učinkovitost dezinfekcije in odstranjevanja biofilmov s titanovih površin smo določili z uporabo vitalnega barvanja biofilmov in konfokalne laserske mikroskopije. V poskusih niso bili uporabljeni humani ali animalni subjekti. Rezultati: Uporaba fotoakustičnega pretakanja z laserjem Er: YAG izboljša delovanje protimikrobnih sredstev v biofilmih, ki rastejo na titanovih površinah. V primerjavi z enojnimi laserskimi pulzi (SSP) so dvojni laserski pulzi (AutoSWEEPS) učinkovitejši pri razkuževanju in odstranjevanju biofilmov s titanovih površin v ozkih geometrijah. Preučevana metoda bi lahko, v kombinaciji z obstoječimi metodami čiščenja zobnih vsadkov, izboljšala rezultate zdravljenja peri-implantnih bolezni.

• Language: Slovenian
• Keywords: Površina titana, zobni vsadki, peri-implantits, biofilm, Enterococcus faecalis, dezinfekcija, Er: YAG laser, fotoakustično pretakanje, Er: YAG-SSP, Er: YAG-AutoSWEEPS, SWEEPS
• Work type: Doctoral dissertation
• Organization: MF - Faculty of Medicine
• Year: 2022
• PID: 20.500.12556/RUL-141811
• COBISS.SI-ID: 131139587
• Publication date in RUL: 09.10.2022

Secondary language

• Language: English
• Title: Photoacoustic biofilm removal from titanium surfaces of dental implants with Er:YAG laser

Abstract

ABSTRACT Aim of the study: This doctorial work aims to assess the efficacy of Er: YAG photoacoustic irrigation for biofilm disinfection and removal from titanium surfaces, which could improve the effectiveness of existing cleaning methods of dental implants and thus the treatment of peri-implant diseases. Hypotheses: In this work, the following hypotheses were tested: • Er: YAG photoacoustic irrigation improves the efficacy of antimicrobial agents in biofilm grown on titanium surfaces. • Compared to single laser pulses (SSP), dual laser pulses (AutoSWEEPS) are more effective in removing biofilm from titanium surfaces in narrow spatial geometries. According to the existing literature the proposed hypotheses have not been experimentally tested yet. Rationale: The number of inserted dental implants is increasing year by year, as is also the incidence of peri-implant diseases. There are several methods for cleaning and disinfecting dental implants, but their effectiveness is not satisfactory. Dental implant biofilms thus pose a serious problem in medicine. In this thesis, we have used standard antimicrobial agents for peri-implant diseases treatment alone and in combination with laser-induced cavitation. We have implemented an endodontic-style Er: YAG photoacoustic irrigation to remove biofilms from the titanium surfaces and modified it for the use in peri-implant diseases. Research design, description of methods, subjects: We have used titanium disks on which we have grown Enterococcus faecalis biofilm and different model systems for photoacoustic irrigation. The biofilms have been treated with various antimicrobial agents and saline solution either alone or in a combination with different Er: YAG laser modalities (SSP and AutoSWEEPS). The efficiency of disinfection and removing biofilms from titanium surfaces has been verified using biofilms vital staining and laser confocal scanning microscopy. No subjects have been used in the experiments. Results: The use of Er: YAG photoacoustic irrigation improves the performance of antimicrobial agents in biofilms grown on titanium surfaces. Compared to single laser pulses (SSP), dual laser pulses (AutoSWEEPS) are more effective in disinfecting and removing biofilms from titanium surfaces in narrow spatial geometries. The new method could, in combination with the existing dental implant cleaning methods, improve the outcome of the treatment of peri-implant diseases.

• Keywords: Titanium surface, dental implants, peri-implantitis, biofilm, Enterococcus faecalis, disinfection, Er: YAG laser, photoacoustic irrigation, Er: YAG-SSP, Er: YAG-AutoSWEEPS, SWEEPS