Ein zwei-Spezies-biofilmbasiertes Kariesmodell zur Erzeugung artifizieller Sekundärkaries in vitro

Zielsetzung
Das Ziel der vorliegenden Studie war die Weiterentwicklung eines vorhandenen S. mutans-basierten Kariesmodells durch Etablierung einer weiteren Bakterienspezies, nämlich L. casei. Des Weiteren sollten nach erfolgreicher Weiterentwicklung des Kari-esmodells die Auswirkungen der Demineralisationen und Remineralisationen auf die Zahnhartgewebe im Füllungsrandbereich untersucht werden.
Material und Methode
Im Rahmen der Vorversuche wurde L. casei (DSM Nr.: 20021) im Kariesmodell etab-liert. Danach wurden an 60 kariesfreien, extrahierten oder operativ entfernten dritten Molaren standardisierte Klasse-V-Kavitäten präpariert und mit einem der folgenden Restaurationsmaterialien nach Herstellerangaben versorgt: ein kunststoffmodifizierter Glasionomerzement (PF; Photac™ Fil Quick Aplicap™, 3M Deutschland GmbH, 3M ESPE), ein konventioneller Glasionomerzement (KM; Ketac™ Molar Aplicap™, 3M Deutschland GmbH, 3M ESPE), ein adhäsiv befestigtes Komposit mit (C + SÄT; Ceram•X® mono, Prime&Bond® NT, DENTSPLY DeTrey GmbH, SÄT) und ohne An-wendung der Etch-and-rinse-Technik (C; Ceram•X® mono, Prime&Bond® NT, DENTSPLY DeTrey GmbH). Nach der Ausarbeitung wurden die Zahnproben für 28 d bei 37 °C in Aqua dest. inkubiert und dann einer thermozyklischen Belastung von 10 000 Zyklen bei + 5 °C und + 55 °C unterzogen. Es erfolgte danach die mikrobiologi-sche Belastung im automatisierten Kariesmodell für 10 d (Summe von 4 h Deminerali-sation / d) bei kontinuierlicher pH-Wertaufzeichnung. Dabei wurden die Demineralisati-onen aufgrund der azidogenen Eigenschaften von S. mutans (DSM Nr.: 20523) und L. casei (DSM Nr.: 20021) durch Metabolisierung niedermolekularer Kohlenhydrate und die Remineralisationen durch Einwirkung von artifiziellem Speichel bewirkt. Exempla-risch wurde danach der Biofilm auf der Zahnprobenoberfläche mithilfe von LIVE/DEAD® BacLight™ (Molecular Probes Europe BV) angefärbt. Vor der fluores-zenzmikroskopischen Analyse (AZ 100 M, Nikon) wurden die Zahnproben durch einen in der Längsachse durch die Restaurationsmitte verlaufenden Sägeschnitt halbiert. Anhand der fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen wurden die Demineralisationstie-fen, die Substanzverluste durch Demineralisation und die Gesamtdemineralisationstie-fen jeweils auf der Schmelzseite und auf der Zement- / Dentinseite im Füllungsrandbe-reich und in 500 µm Entfernung vom Füllungsrand bestimmt. Bei Vorliegen eines Randspaltes im Füllungsrandbereich wurde die Breite dessen vermessen. Sowohl nach der thermozyklischen Belastung als auch nach der mikrobiologischen Belastung im Kariesmodell wurden Replikas auf Polyurethanbasis erstellt, mit denen anhand von REM-Aufnahmen (Amray Modell Turbo 1610, Amray Inc.) eine quantitative Randspaltanalyse durchgeführt wurde. Die statistische Analyse erfolgte unter Verwen-dung der SPSS Version 15.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).
Ergebnisse
Folgende Gesamtdemineralisationstiefen ließen sich nach mikrobiologischer Belastung im Kariesmodell für 10 d (4 h Demineralisation / d) im Schmelz am Füllungsrand (A), im Schmelz in 500 µm Entfernung vom Füllungsrand (B), im Zement / Dentin am Füllungs-rand (C) sowie im Zement / Dentin in 500 µm Entfernung vom Füllungsrand (D) ermit-teln (in µm [SD]; x definiert signifikante Unterschiede (ANOVA, mod. LSD, p < 0,05)): PF: A 42 [15]A, B 60 [17]a, C 83 [18]I; D 127 [16]α; KM: A 46 [22]A,C, B 62 [17]a, C 104 [21]I, D 143 [28]α,γ; C + SÄT: A 67 [19]B, B 61 [17]a, C 165 [31]II, D 176 [35]β; C: A 65 [23]B,C, B 64 [17]a, C 161 [27]II, D 166 [33]β,γ. Die Gesamtdemineralisationen der vier Gruppen waren auf der Schmelzseite signifikant geringer als am korrespondierenden Messpunkt auf der Zement- / Dentinseite (T-Test, p < 0,05). Während die Glasionom-erzemente auf der Schmelzseite und auf der Zement- / Dentinseite im Füllungsrandbe-reich signifikant geringere Gesamtdemineralisationen als in 500 µm Entfernung vom Füllungsrand aufwiesen (T-Test, p < 0,05), zeigten die Kompositgruppen keine signifi-kanten Unterschiede zwischen den Messpunkten (T-Test, p < 0,05). Insbesondere auf der Zement- / Dentinseite im Füllungsrandbereich zeigten die Glasionomerzemente signifikant geringere Gesamtdemineralisationstiefen als die Kompositgruppen (ANOVA, mod. LSD, p < 0,05). Die quantitative Randspaltanalyse zeigte bei den vier Gruppen signifikante Verschlechterungen der Füllungsrandqualität infolge der mikrobiologischen Belastung (Friedman-Test, p < 0,05).
Schlussfolgerungen
Das Fazit der Studie ist, dass die Weiterentwicklung des S. mutans-basierten Karies-modells durch Etablierung von L. casei erfolgreich war. Auch in dem weiterentwickelten Kariesmodell ließen sich artifizielle sekundärkariöse Läsionen erzeugen. Die geringeren Demineralisationen der Glasionomerzementgruppen im Vergleich zu den Komposi-tgruppen angrenzend an die Restaurationen nach mikrobiologischer Belastung im Ka-riesmodell für 10 d sind möglicherweise auf antikariogene Eigenschaften der Glasio-nomerzemente durch Fluoridfreisetzung zurückzuführen.