Untersuchung der bakteriellen Adhäsion auf Silan-Oberflächen

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	4 October 2009
Referee:	Gerhard (Prof. Dr.) Handel
Date of exam:	9 September 2009
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Zahnärztliche Prothetik
Keywords:	Silane , Silan , Dentalwerkstoff , Bioadhäsion , S. mutans , bakterielle Adhäsion , silane , s. mutans , bacterial adhesion
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	12341

Abstract (German)

Die vorliegende quantitative Untersuchung beschäftigt sich mit dem Einfluss von 9 chemisch unterschiedlichen Silanhaftvermittlern auf die bakterielle Adhäsion in vitro. In Vorversuchen wurde ein geeigneter Versuchsaufbau für die Bakterienquantifizierung auf Silanoberflächen etabliert. Als Nachweismethoden für die tatsächliche Silanbeschichtung der Trägeroberflächen wurden die ...

Abstract (German)

Die vorliegende quantitative Untersuchung beschäftigt sich mit dem Einfluss von 9 chemisch unterschiedlichen Silanhaftvermittlern auf die bakterielle Adhäsion in vitro.
In Vorversuchen wurde ein geeigneter Versuchsaufbau für die Bakterienquantifizierung auf Silanoberflächen etabliert. Als Nachweismethoden für die tatsächliche Silanbeschichtung der Trägeroberflächen wurden die Fourier-Transformations-Infrarot-Sepktroskopie (FT/IR) und die Kontaktwinkelmessung verwendet. Um die Korrelation zwischen Quantität der adhärenten Bakterien und den spezifischen Eigenschaften der Silanoberflächen zu prüfen, wurden die Rauigkeit mittels Perthometer und der Grad der Hydrophobie mit Hilfe der Goniometrie erfasst.
Der erste Teil beschäftigte sich mit der Abhängigkeit der Konzentration des Silans (0,5 % bis 15 %), am Beispiel von 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (Silan 1) auf das quantitative Ausmaß der Adhäsion von S. mutans. Die Quantifizierung der Bakterienadhäsion erfolgte durch Messung der Fluoreszenzintensität mittels der Resazurin-Reduktionsmethode. Die höchsten Adhäsionswerte wurden für eine Silankonzentration von 10 % ermittelt, die wenigsten Bakterien adhärierten an einer Silanoberfläche mit einer Konzentration von 0,5 %. Im zweiten Teil erfolgte die Untersuchung des Adhäsionsverhaltens von S. mutans an 9 chemisch unterschiedlichen Silanhaftvermittlern. Die Beschichtung der Glasoberfläche wurde hierzu mit einer Silankonzentration von 5 % durchgeführt. Mit Hilfe der Ermittlung der Fluoreszenzintensität wurde die bakterielle Anheftung erfasst.
Die Untersuchung zeigt den deutlichen Einfluss der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Silanoberflächen. Die Rauigkeit spielt eher eine untergeordnete Rolle. Die Hydrophobie, die freie Oberflächenenergie sowie die molekulare Struktur der Substratoberfläche scheinen ausschlaggebend für die Adhäsionstendenz von S. mutans in vitro zu sein. Die höchste Neigung zur bakteriellen Adhäsion wies die Silanverbindung 3-(trimethoxysilyl)-propyl-dimethyloctadecylammoniumchlorid (Silan 9) auf, die geringste Adhäsionstendenz zeigte 3-Aminopropyltrimethoxysilan (Silan 7).
Der in dieser Untersuchung verwendete standardisierbare Versuchsaufbau ist durchaus geeignet, um das initiale Adhäsionsverhalten von S. mutans sowie die elektrostatischen Interaktionen, verursacht durch die Oberflächenspannung der Substratoberflächen zu beleuchten. Die Nachweismethode der Silanbeschichtung mittels Fourier-Transformations-Infrarot-Sepktroskopie (FT/IR) sowie die Fluoreszenzmethode zur Ermittlung der Adhäsion zeigten eine hohe Sensitivität.

Translation of the abstract (English)

The aim of this study was to investigate the influence of 9 chemically different silane coupling agents to the bacterial adhesion in vitro. The verification of the coating with silane coupling agents was done with the help of FT/IR and contact angle measurement. Materials and Methods: First, the correlation between the concentration of the silane-suspension (3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan) ...

Translation of the abstract (English)

The aim of this study was to investigate the influence of 9 chemically different silane coupling agents to the bacterial adhesion in vitro. The verification of the coating with silane coupling agents was done with the help of FT/IR and contact angle measurement.
Materials and Methods:
First, the correlation between the concentration of the silane-suspension (3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan) and the bacterial adhesion was tested. After surface roughness determination of the test specimens, S. mutans suspension was added to the test items and the fluorescence dye Alamar Blue/ Resazurin was used to determine the quantity of bacterial adhesion with an automated multi-detection fluorescence reader. The quantification of the adhesion of S. mutans on 9 different silane coupling agents was performed in the same manner.
Results:
The highest values were found for the concentration of the silane solution of 10 %, the lowest values for the concentration of 0, 5%. The quantification of the adhesion of S. mutans on different silane coupling agents showed the effect of the physico-chemical characteristics of the silane coatings. The hydrophobicity, the surface free energy and the molecular structure of the surfaces seem to be decisive for the tendency of adhesion of S. mutans in vitro. The silan 3-(trimethoxysilyl)propyldimethyl-octadecylammoniumchlorid (silan 9) showed the highest values for bacterial adhesion. The lowest data for the adhesion were found for 3-Aminopropyltrimethoxysilan.
Conclusion:
The test system to verify silane coatings via FT/IR may be suitable. The fluorescence-based adherence assay offers a convienient approach for the quantification of adhering bacteria.

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