インプラントアバットメント表面のバイオフィルム形成ダイナミクスを解明するためのプラーク形成モデル

plaque formation model to unravel biofilm formation dynamics on implant abutment surfaces.

抄録

背景:

インプラントアバットメント表面におけるバイオフィルム形成は、炎症反応を引き起こす可能性がある。倫理的な問題から口腔内での試験が制限されることが多く、予備的なin vitroまたは動物実験が必要となる。ここでは、ヒト唾液を用いたin vitroモデルを提案し、このモデルがin vivoにおけるインプラント・アバットメント材料表面のバイオフィルム形成の動態を忠実に模倣する可能性があるという仮説を立てる。

BACKGROUND: Biofilm formation on implant-abutment surfaces can cause inflammatory reactions. Ethical concerns often limit intraoral testing, necessitating preliminary in vitro or animal studies. Here, we propose an in vitro model using human saliva and hypothesize that this model has the potential to closely mimic the dynamics of biofilm formation on implant-abutment material surfaces in vivo.

方法:

唾液ストックを改良Brain-Heart-Infusion培地と混合し、24ウェルプレート内のチタン-アルミニウム-バナジウム（Ti6Al4V）およびイットリア部分安定化ジルコニア（Y-TZP）ディスク上にバイオフィルムを形成した。バイオフィルムの分析には、クリスタルバイオレット染色、BactoBoxによる無傷細胞の定量、16S rRNA遺伝子分析、短鎖脂肪酸の測定が含まれた。対照として、4人の被験者がディスクを上顎スプリントに4日間装着し、in vivoでのバイオフィルム形成を誘導した。

METHODS: A saliva stock was mixed with modified Brain-Heart-Infusion medium to form biofilms on Titanium-Aluminum-Vanadium (Ti6Al4V) and Yttria-partially Stabilized Zirconia (Y-TZP) discs in 24-well plates. Biofilm analyses included crystal violet staining, intact cell quantification with BactoBox, 16S rRNA gene analysis, and short-chain fatty acids measurement. As a control, discs were worn in maxillary splints by four subjects for four days to induce in vivo biofilm formation.

結果:

4日後、バイオフィルムはin vivoおよびin vitroの両方でTi6Al4VおよびY-TZPディスクを完全に覆い、細胞生存率は同程度であった。バイオフィルム形成初期と後期では、属の重複は60.31％、41％であった。また、口腔内バイオフィルム形成の一般的な段階を示す10種類の主要口腔内細菌が、in vitroでも検出可能であった。

RESULTS: After four days, biofilms fully covered Ti6Al4V and Y-TZP discs both in vivo and in vitro, with similar cell viability. There was a 60.31% overlap of genera between and biofilms in the early stages, and 41% in the late stages. Ten key oral bacteria, including and were still detectable in vitro, representing the common stages of oral biofilm formation.

結論:

このモデルは、口腔内の状態を効果的にシミュレートし、バイオフィルムの動態に関する貴重な知見を提供する。

CONCLUSION: This model effectively simulates oral conditions and provides valuable insights into biofilm dynamics.