Photodynamische Inaktivierung von Streptococcus mutans, Escherichia coli und Aggregatibacter actinomycetemcomitans unter Verwendung von Photosan®

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	20 April 2011
Referee:	Prof. Dr. Gottfried Schmalz and PD Dr. Tim Maisch
Date of exam:	3 March 2011
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Zahnerhaltung und Parodontologie
Keywords:	Photodynamic, singlet oxygen, antimicrobial resistance, periodontitis, caries, refractory inflammations, Streptococcus mutans, Escherichia coli, Aggregatibacter actinomycetemcomitans
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:	20582

Abstract (German)

In der zahnärztlichen Praxis ist man als Behandler mit Karies- und Parodontitisrezidiven konfrontiert, die durch suboptimale Desinfektion von Kavitä-ten bzw. parodontalen Taschen verursacht werden können. In der Parodontitistherapie wird bei besonders schweren Krankheitsbildern und refraktären Entzündungen der Einsatz von Antibiotika empfohlen. Wegen des vermehrten Auf-tretens von ...

Abstract (German)

In der zahnärztlichen Praxis ist man als Behandler mit Karies- und Parodontitisrezidiven konfrontiert, die durch suboptimale Desinfektion von Kavitä-ten bzw. parodontalen Taschen verursacht werden können. In der Parodontitistherapie wird bei besonders schweren Krankheitsbildern und refraktären Entzündungen der Einsatz von Antibiotika empfohlen. Wegen des vermehrten Auf-tretens von Antibiotikaresistenzen, Nebenwirkungen und zum Teil sehr niedriger Medikamentenkonzentration im Sulcus könnte die photodynamische Reaktion eine gute Ergänzung zur konventionellen Behandlungsstrategie darstellen. In der Kariologie könnte evtl. durch Anwendung Photodynamischer Therapie bei der Exkavierung selektiver vorgegangen und so substanzschonender gearbeitet werden. In der Kariesprophylaxe könnte die PIB eingesetzt werden, um schwer zugängliche Kariesprädilektionsstellen aufzuspüren und adäquat zu reinigen und zu desinfizieren.
In vorliegender Arbeit wurde die Effektivität der Photodynamischen Inaktivierung von Bakterien anhand von Leitkeimen in Kariologie und Parodontologie unter Ver-wendung von Photosan® untersucht. Versuche zur Phototoxizität zeigten, dass Photosan® auf den Gram(+) S. mutans phototoxisch wirkte. Bei Gram(-) Bakterien, wie A. ac und E. coli konnte bei den hier angewendeten Versuchsbedingungen kein phototoxischer Effekt durch Photosan® detektiert werden. Bei den Versuchen zur Aufnahme des Photosensibilisators in die Bakterienzelle wurde gezeigt, dass Photosan® vom Gram(+) S. mutans, aber nicht von Gram(-) Bakterien aufgenommen wurde. Aufgrund der Ergebnisse und Ansätze zur Kultivierung von A. ac, die in vor-liegender Studie erarbeitet wurden, entstand die Idee, den Versuchsaufbau zu verän-dern und zu erweitern, um die Zellmembran von Gram(-) Bakterien für Photosensibi-lisatoren durchlässiger zu machen. In der Arbeitsgruppe von PD Dr. Tim Maisch wurde daher in Zusammenarbeit mit der Klinik für Zahnerhaltung und Parodontologie zusätzlich EDTA verwendet, um die Membranpermeabilität zu erhö-hen, sodass auch bei Gram(-) Bakterien eine photodynamische Inaktivierung möglich wurde (69). Auf diese Weise konnten erstmalig Gram(+) und Gram(-) Leitkeime in der Zahnheilkunde mit einer Kombination von Polymerisationslampe, Photosan und EDTA erfolgreich inaktiviert werden. Von Vorteil ist hier, dass EDTA bereits in der Zahnmedizin zur Anwendung kommt und seit Langem erprobt ist.

Translation of the abstract (English)

In this study the efficacy of photodynamic inactivating of oral bacteria was examined using Photosan as the respective photosensitizer. Key pathogens in caries and periodontitis were selected as follows: Streptococcus mutans, Escherichia coli, and Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Experiments to determine the phototoxicity of Photosan showed that the Gram(+) S. mutans were killed very ...

Translation of the abstract (English)

In this study the efficacy of photodynamic inactivating of oral bacteria was examined using Photosan as the respective photosensitizer. Key pathogens in caries and periodontitis were selected as follows: Streptococcus mutans, Escherichia coli, and Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Experiments to determine the phototoxicity of Photosan showed that the Gram(+) S. mutans were killed very efficiently. On the other side Gram(-) bacteria, like Escherichia coli and Aggregatibacter actinomycetemcomitans, could not be inactivated by similar conditions as for the Gram(+) bacteria. Uptake experiments showed that Photosan was taken up by the Gram(+) strain, but not by the Gram(-) strains. Due to the results in this study a new idea was developed to alter the set up for a better permeability of the cell wall/membrane area of Gram(-) bacteria. In the research groups of Dr. Tim Maisch and the Dental department EDTA was used in order to enhance the permeability of the cell wall/membrane area, that Gram (-) bacteria can be inactivated by the photodynamic process. Therefore Gram (+) and Gram (-) key pathogens in Dentistry could be successfully inactivated for the first time using a combination of a polymerization lamp, Photosan and EDTA. This is of importance, because EDTA is already used and established in dentistry for a long time.

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