非架橋キトサンコーティングによる歯列矯正ブラケット上の細菌バイオフィルム形成の防止

Prevention of bacterial biofilm formation on orthodontic brackets by non-crosslinked chitosan coating.

抄録

矯正治療中、矯正ブラケット周囲に細菌が付着し、バイオフィルムが形成される結果、患者はう蝕に罹患しやすくなる。う蝕に関連したバイオフィルム形成を予防することは、歯の審美性と健康を維持するために重要である。そこで、ブラケットに非架橋キトサン（CS）をコーティングし、抗菌活性を付与した。まず、CSスキャフォールド（ブラケットにコーティングされていない）がStreptococcus mutansバイオフィルムの形成を阻害し（阻害率94.3％、CS-0.3mg）、成熟したバイオフィルムを根絶する（バイオフィルム消失率99.8％、CS-1.2mg）ことを示した。さらに、CSコーティングによるブラケット上のS.ミュータンス菌バイオフィルム形成の抑制を初めて検討した。その結果、CSコーティングブラケット（Br-CS）は、遊離CSスキャフォールドの優れたバイオフィルム抑制能を保持していた。具体的には，CS溶液（1.0，2.5，5.0，10mg/mLのCSを含む）にブラケットを浸漬し，凍結乾燥して作製したBr-CSのバイオフィルム抑制率は，それぞれ48.5％，88.6％，96.4％，99.6％であった．結論として、矯正用ブラケットを非架橋CSでコーティングすることは、バイオフィルム形成を抑制し、患者をう蝕から守るための潜在的なアプローチである。

During orthodontic treatment, the patients are susceptible to dental caries as a result of the bacterial adhesion and biofilm formation around the orthodontic brackets. Prevention of the caries-related biofilm formation is of significance for maintaining both aesthetics and health of the teeth. Herein, the brackets were functionalized with antibacterial activity via coating a layer of non-crosslinked chitosan (CS). We firstly demonstrated the ability of free CS scaffolds (not coated on brackets) to inhibit the formation of Streptococcus mutans biofilms (inhibition rate 94.3 % for CS-0.3 mg) and to eradicate the mature biofilms (biofilm loss rate 99.8 % for CS-1.2 mg). Further, the inhibition of S. mutans biofilm formation on brackets by CS coating was investigated for the first time. As a result, the CS-coated brackets (Br-CS) kept the great biofilm inhibition capacity of free CS scaffolds. In detail, the Br-CS, prepared by immersing brackets in CS solutions (containing 1.0, 2.5, 5.0 and 10 mg/mL CS) and freeze-drying, showed the biofilm inhibition rate of 48.5 %, 88.6 %, 96.4 % and 99.6 %, respectively. In conclusion, coating orthodontic brackets with the non-crosslinked CS is a potential approach for inhibiting biofilm formation and protecting patients from dental caries.