Streptococcus oralis のチタン表面におけるバイオフィルム形成に関する研究

Streptococcus oralis Biofilm Formation on Titanium Surfaces.

抄録

目的:

本研究の目的は，チタン切削加工面およびサンドブラスト加工面における Streptococcus oralis バイオフィルムの形成状況を比較することであった．

PURPOSE: The aim of this study was to compare the Streptococcus oralis biofilm formation on titanium machined turned surfaces and sandblasted surfaces that were previously characterized for their superficial topographies.

材料と方法:

機械加工（酸による二重攻撃を含む除染工程を経た旋盤加工面）とサンドブラスト（精製水、酵素洗剤、アセトン、アルコールで洗浄したサンドブラスト面）の2種類の市販の純チタン表面を分析し比較検討した。ナノレベルでの試料の特性評価は、原子間力顕微鏡を用いて行われ、これにより表面的なナノサラ度（Ra）を算出することができた。無次元滴下法を用いて両グループの水接触角を測定し、湿潤特性に関する情報を得ることができた。走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分光分析により、試料の微細形状および化学組成を比較することができた。次に、後天性ペリクルを形成するために、円盤を唾液とプレインキュベーションした。Streptococcus oralisをディスク上に配置し，24時間後と48時間後に両グループでバイオフィルムバイオマス評価，コロニー形成単位（CFUs），細胞生存率の生死染色を行った．

MATERIALS AND METHODS: Two commercially pure titanium surfaces were analyzed and compared: machined (turned surfaces subjected to a process of decontamination that also included a double acid attack) and sandblasted (sandblasted surfaces, cleaned with purified water, enzymatic detergent, acetone, and alcohol). The characterization of the samples at the nanolevel was performed using atomic force microscopy, which permitted calculation of the superficial nanoroughness (Ra). The sessile drop method was used to measure the water contact angle in both groups and allowed information to be gained about their wetting properties. Scanning electron microscope and energy-dispersive x-ray spectroscopy analysis allowed comparison of the microtopographic geometry and the chemical composition of the samples. Then, the disks were pre-incubated with saliva in order to form an acquired pellicle. Streptococcus oralis was put on the disks, and both groups were tested at 24 and 48 hours for biofilm biomass evaluation, colony-forming units (CFUs), and live/dead staining for cell viability.

結果:

サンドブラスト処理した試料は，機械加工した試料と比較して，表層酸化物，表層粗さ，親水性が有意に高いことが特徴的であった。サンドブラストサンプルは，機械加工されたサンプルと比較して，表面酸化物，表面粗さ，親水性が有意に高いという特徴を示した．地形の違いはあるものの，24時間および48時間後のStreptococcus oralisバイオフィルム形成（CFUs）とバイオマス形成は両グループで同等であった．生細胞/死細胞染色では，サンドブラスト加工円盤は機械加工円盤に比べて死細胞の割合が高いことが特徴的であった．

RESULTS: The sandblasted samples were characterized by a significantly higher level of superficial oxides, superficial roughness, and hydrophilicity, compared with the machined turned samples. Although there were topographic differences, the Streptococcus oralis biofilm formation, quantified in CFUs, and biomass formation at 24 and 48 hours were similar in both groups. With the live/dead staining, the sandblasted disks were characterized by an increased percentage of dead cells compared with the machined disks.

結論:

機械加工したディスクとサンドブラストしたディスクの間に有意な地形の違いが認められたが，Streptococcus oralisのバイオフィルム形成には大きな影響はないようである．

CONCLUSION: Although significant topographic differences were present between machined and sandblasted disks, the Streptococcus oralis biofilm formation seems to not be significantly affected.