Einfluss von Rauheit und Hydrophobizität von Keramik- und Titan-Implantatoberflächen auf die initiale Biofilmbildung

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-314882
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.31488

Kreis, Stefan

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Date of publication of this fulltext: 26 Mar 2015 15:27

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	26 March 2015
Referee:	Prof. Dr. Ralf Bürgers
Date of exam:	25 February 2015
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Zahnärztliche Prothetik
Keywords:	Dentalimplantate, Biofilm, Titan, Zirkoniumdioxid, Zirkon, Streptococcus sanguinis, Staphylococcus epidermidis, Rauheit, Hydrophobizität, initiale Biofilmbildung
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:	31488

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Abstract (German)

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Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die in-vitro-Untersuchung der Biofilmbildung auf verschiedenen Implantatmaterialien unter den Einflüssen Rauheit und Hydrophobizität. Als Material wurde Reintitan und Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid untersucht.
Die Proben wurden mit unterschiedlicher Oberflächentopographie sowie Hydrophobizität (hydrophob / hydrophil) versehen. Durch Perthometrie (Ra) wurde die mittlere Oberflächenrauheit ermittelt. Mit Hilfe der Atomic Force Microscopy (AFM) wurde das Oberflächenrelief dargestellt. Die Hydrophobizitäten wurden durch goniometrische Messungen identifiziert. Zu den verwendeten Bakterienkulturen zählten Streptococcus sanguinis und Staphylococcus epidermidis, welche sich bei 37°C für zwei Stunden auf jedem Material anlagerten.
Für die mikrobiologische Analyse der erfolgten Anlagerung wurde die Fluoreszenz mittels automatisiertem Multi-Fluoreszenzmessgerätes ermittelt. Die Daten der Hydrophobizitäten wurden mit Hilfe eines Bildanalyseprogramms verarbeitet.
Es wurde festgestellt, dass sowohl Oberflächenhydrophobizität, wie auch Rauheit, die Hafteigenschaften von Bakterien beeinflussen können (Verändert das Material die Bakterien das wissen wir nicht, oder lagert sich einfach nur mehr oder weniger an?-es gibt bakterien die durch ihre eigene Zelloberflächenbeschaffenheit Eigenschaften besitzen die sie eher auf glatten oder rauhen Substraten und oder hydrophilen wie hydrophoben Oberflächen anlagern lassen). Für S. sanguinis war die Oberflächenrauheit für eine initiale Adhäsion der bestimmende Faktor, sowie die Werkstoffauswahl, welche auf keramischen Oberflächen signifikant höher war als auf Titanoberflächen. Für S. epidermidis schien die Hydrophobizität auf der Implantatoberfläche bedeutender zu sein als die Oberflächenrauheit. Hydrophobe Oberflächen zeigten eine stärkere (Im Sinne von schwerer zu lösen oder vermehrt? - vermehrt) Adhäsion als hydrophile Oberflächen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Oberflächenrauheit nicht zwangsläufig der bestimmende Faktor für die Biofilmbildung auf Implantatoberflächen bei diesen Bakterienspezien ist, sondern, dass zudem andere Parameter in Betracht gezogen werden müssen, wie die Hydrophobizität und die vorhandenen Adhäsine auf der Bakterienzelloberfläche. Bestimmende (oder bestimmte? Wie wäre: Eine allgemein gültige Empfehlung für...- allgemeingültige Empfehlung klingt sehr gut.) und allgemeingültige Aussagen für die zahnmedizinische Anwendung können aufgrund der unterschiedlichen Adhäsionsergebnisse der beiden Bakterienstämme nicht formuliert werden. Dies kann nur durch weitere Untersuchungen über eine größere Anzahl von Bakterienspezies (619 Taxa) und Multi-Spezies-Biofilmen erfolgen. Nur dann würden allgemeingültige Zusammenhänge klarer werden und grundsätzlich formuliert werden können.

Translation of the abstract (English)

The purpose of this work was the in vitro study of biofilm formation on different dental implant materials under the influence of roughness and hydrophobicity. The examined material was pure titanium and yttrium-stabilized zirconia.
The specimens were provided with different surface topography and hydrophobicity (hydrophobic / hydrophilic). The average surface roughness was determined by a profilometer (Ra). By using the Atomic Force Microscopy (AFM), the surface relief was illustrated. The hydrophobicities were identified by goniometric measurements. The bacterial cultures used were Streptococcus sanguinis and Staphylococcus epidermidis, which were complexed with each of the specimens for two hours at 37°C. For the microbiological analysis of the bacterial adhesion the fluorescence was determined by an automated multi-fluorescence measuring instrument. The data of the hydrophobicity was processed by an image analysis program.
It was found that both, surface hydrophobicity, as well as roughness, can affect the adhesive properties of bacteria. Both, the surface roughness as well as the choice of material, were determining factors for the initial adhesion of S.sanguinis. The bacterial adhesion to ceramic surfaces was significantly higher than to titanium surfaces. For S. epidermidis the hydrophobicity of the implant surface seems to be more important than the surface roughness. Hydrophobic surfaces showed a stronger adhesion than hydrophilic surfaces.
The results show that the surface roughness is not necessarily the determining factor in the biofilm formation on implant surfaces by these bacterial species. In addition other parameters have to be considered, such as the hydrophobicity and the existing adhesins on the bacterial cell surface. Determining and general statements for dental application can not be formulated due to the different adhesion results of the two bacterial strains. This can only be done by further studies on a larger number of bacterial species (619 taxa) and multi-species biofilms. Only then the general correlations would be clear and can be formulated in principle.

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