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口腔内バイオフィルム中の細菌の殺菌のための代替治療としての光線力学的治療
Photodynamic therapy as an alternative treatment for disinfection of bacteria in oral biofilms.
PMID: 22847720 DOI: 10.1002/lsm.22050.
抄録
背景と目的:
虫歯や歯周病などのバイオフィルム関連疾患は、口腔内および一般的な健康に重大なリスクをもたらす慢性口腔感染症が蔓延している。バイオフィルムは、表面に付着した無菌の集団である。光力学的治療（PDT）は有意な抗微生物効果を有することが実証されており、バイオフィルム関連疾患の治療の代替手段として提示されている。本研究の目的は、バイオフィルム群集内のストレプトコッカス・ミュータンスの局所感染を治療するためのポルフィマーナトリウム誘導PDTの能力を決定することであった。
BACKGROUND AND OBJECTIVES: Biofilm-related diseases such as caries and periodontal disease are prevalent chronic oral infections which pose significant oral and general health risks. Biofilms are sessile communities attached to surfaces. Photodynamic therapy (PDT) has been demonstrated to have a significant anti-microbial effect and presents as an alternative to treating biofilm-related disease. The aim of this study was to determine the ability of porfimer sodium induced PDT to treat localized infections of Streptococcus mutans in biofilm communities.
材料と方法:
再現性のあるバイオフィルムは、S. mutans株ATCC 27351が脳心臓輸液培地中で37℃で対数相で生育し、3ml/分でフローセルを循環させながら36-48時間かけて形成された。使用した光増感剤は、125μg/mlのポルフィマーナトリウム（フォトフリン®）で、5分間のバイオフィルム浸漬時間と630nm（100mW/cm(2)）での浸漬後のレーザー照明のエネルギー密度を増加させた。バイオフィルム中の細菌の生存率に対する結果の効果は、alamarBlue®の変換を監視することによって追跡された。PDTへの曝露前後のバイオフィルムを特徴づける補足データは、多重減衰内部反射赤外分光法（MAIR-IR）によって取得した。
MATERIALS AND METHODS: Reproducible biofilms were formed by S. mutans strain ATCC 27351 growing in log phase at 37°C in Brain Heart Infusion medium, circulating through flow cells at 3 ml/minute for 36-48 hours. The photosensitizer used was porfimer sodium (Photofrin®) at 125 µg/ml with biofilm immersion times of 5 minutes and increasing energy density of post-immersion laser illumination at 630 nm (100 mW/cm(2) ). Resulting effects on bacterial viability in the biofilms were tracked by monitoring alamarBlue® conversion. Supplementary data characterizing the biofilms before and after exposure to PDT were acquired by Multiple Attenuated Internal Reflection Infrared Spectroscopy (MAIR-IR).
結果:
本研究の結果、ポルフィマーナトリウムと630nmレーザー光を用いたPDTは、S. mutansバイオフィルムの生存率を有意に低下させるのに有効であったことが示された。最大の効果は、バイオフィルムを光増感剤と光の両方に曝露したときに見られたが、対照と比較して、光増感剤と光の両方に曝露したときに見られた。25μg/mlの希釈溶液中でのPorfimerナトリウムのインキュベーション時間は5分と短く、わずか30J/cm(2)の光照射でバイオフィルム中の細菌の生存率を有意に低下させる結果となった。最適なパラメータは、125μg/mlのポルフィマーナトリウム濃度と5分間のインキュベーションと60J/cm(2)の光エネルギー密度であるように思われる。
RESULTS: The results of this study show that PDT using porfimer sodium and 630 nm laser light was effective in significantly reducing the viability of S. mutans biofilms. Maximum effectiveness was seen when biofilms were exposed to both photosensitizer and light versus controls. Porfimer sodium incubation times as short as 5 minutes in solutions as dilute as 25 µg/ml and illuminated with as little as 30 J/cm(2) resulted in significant decreases in viability of bacteria in biofilms. Optimum parameters appear to be 125 µg/ml porfimer sodium concentration and incubated for 5 minutes and 60 J/cm(2) of light energy density.
結論:
本研究では、光増感剤と適切な波長のレーザー光の組み合わせにより、細菌が細胞外マトリックスに埋もれている場合でも、発病菌S. mutansを有意に死滅させることが可能であることを明らかにしました。
CONCLUSIONS: This study has demonstrated that significant killing of the cariogenic organism S. mutans by the combination of a photosensitizer and the appropriate wavelength of laser light was possible even when the bacteria are embedded in an extracellular matrix.
Copyright © 2012 Wiley Periodicals, Inc.