CC BY
34
ОЦЕНКА АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Чистякова Галина Геннадьевна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры общей стоматологии Белорусского государственного медицинского университета, Минск Сахар Галина Геннадиевна, ассистент кафедры общей стоматологии Белорусского государственного медицинского университета, Минск
Chistyakova G.G., Sakhar G.G. Belarusian State Medical University, Minsk Assessment of the antimicrobial activity of domestic composite materials
Резюме. В результате проведенных исследований установлено, что все без исключения композиционные материалы имеют слабую антибактериальную активность. Среди факторов, влияющих на концентрацию кариесогенных микроорганизмов на поверхности пломбы и под реставрациями, являются степень наполненности композитов, размер частиц наполнителя, количество и соотношение мономеров в органической матрице, а также содержание соединений фтора. При выборе композиционных материалов для каждой клинической ситуации необходимо учитывать индекс гигиены полости рта и кариесрезистентность зубов. Так, с низким уровнем гигиены и низкой кариесрезистентностью рекомендуются материалы с наибольшей антибактериальной активностью.
Ключевые слова: композиционный материал, антибактериальная активность, фактор редукции.
Современная стоматология. — 2017. — №4. — С. 32—36. Summary. As a result of the studies it was established that all composites without exception have weak antibacterial activity. Among the factors affecting the concentration of cariogenic microorganisms on the seal surface and under restorations are the degree of filling of the composites, the particle size of the filler, the amount and ratio of monomers in the organic matrix, and the content of fluorine compounds. When choosing composite materials for each clinical situation, it is necessary to take into account the index of oral hygiene and dental caries resistance. So, wtth a low level of hygiene and low cariesresistance, materials with the highest antibacterial activity are recommended. Keywords: composite materials, antibacterial active, reduction factor. Sovremennaya stomatologiya. — 2017. — N4. — P. 32—36.
В настоящее время композиты составляют одну из наиболее важных и распространенных групп материалов в клинической практике врача-стоматолога. Они широко используются для восстановления утраченных твердых тканей зубов кариозного и некариозного происхождения, реконструкции, для фиксации ортопедических конструкций, а также в качестве облицовочных материалов.
Наибольшее распространение получили композитные материалы, у которых органическая матрица представляет собой сополимер акриловых и эпоксидных смол. Основными мономерами органической матрицы выступают глицидилметакрилат (Bis-GMA), три-этиленгликольдиметакрилат (TEGDMA), уретандиметилметакрилат (UDMA), их соотношение и состав варьируют в зависимости от специфики исполь-
зования, а также от фирмы-производителя. Для оценки потенциального риска возникновения осложнений, обусловленных использованием композиционных материалов, изучают физико-механические, биологические свойства полимеров.
Биологические свойства композиционных материалов характеризуются количеством остаточного мономера, предельный уровень которого регламентируется стандартом ISO [5].
Использование композиционных материалов для замещения дефектов коронок зубов позволяет за короткие сроки получить высокий эстетический результат. Однако с течением времени не всегда отмечается многообещающий эффект. В отдаленные сроки клинических наблюдений выявляется ряд осложнений, связанных с пигментацией, качеством чистоты поверхности, полимеризационной
усадкой, деструкциями как зуба, так и самого материала. Состояние восстановленных зубов в отдаленные сроки зависит от используемого материала, соблюдения врачом принципов одонтопрепарирования и выполнения пациентами рекомендаций по уходу за зубами. Все вышеизложенное в дальнейшем будет влиять на адгезию и колонизацию микроорганизмов как на поверхности пломбировочного материала, так и под ним. Используемый композиционный материал, вероятно, имеет определенное значение на проникающую и сохраняющуюся под пломбами микрофлору.
Известно, что видовой и количественный состав микрофлоры полости рта может меняться при пломбировании различными материалами. Наряду с этим в немногочисленных публикациях встречается информация о влиянии наполненности и состава органической матрицы
Рис. 1. Зоны задержки роста типовых культур Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candidae albicans при использовании композиционных материалов
на адгезивную активность кариесогенной микрофлоры.
Так, по мнению зарубежных авторов, TEGDMA способен стимулировать рост основных кариесогенных микроорганизмов (КМ), вызывая экспрессию гена, кодирующего синтез гюкозилтрансфера-зы В. Этот фермент отвечает за синтез экстрацеллюлярных глюканов из сахаров, которые играют важную роль не только в формировании биопленки, но и защищают ее от воздействия антибиотиков.
UDMA, входящий в состав органической матрицы, напротив, способен ингибиро-вать рост и размножение кариесогенных микроорганизмов [2].
На свойства композиционных материалов влияют соотношение органического и неорганического компонентов [1, 6], а также содержание остаточного мономера. Так, проведенное нами ранее исследование конверсии мономеров и компонентного состава в полимеризованных образцах композиционных материалов методом термогравиметрического анализа показало, что среди тестированных материалов химического отверждения наименьшее значение остаточного мономера зарегистрировано у материала Мигрофил ХО -0,17% - при соотношении органического/ неорганического компонентов (О/Н) -
28%/72%, наибольшее - у материала Composite - 0,26% (О/Н - 17%/83%). Среди тестированных материалов светового отверждения наименьшее значение остаточного мономера зарегистрировано у материала Мигрофил 0,201% - (О/Н -26%/74%, наибольшее - у материала Filtek - 0,233% (О/Н - 18%/82%). Композиционный материал светового отверждения Gradia (GC, Япония) является низконаполненным и содержит 51% неорганического наполнителя [4].
Ежегодно стоматологический рынок Беларуси пополняется новыми материалами. В настоящее время созданы отечественные композиты светового и химического отверждения, содержащие частицы нанонаполнителя.
Новые материалы нуждаются не только в изучении технологических, физико-механических свойств, но и в исследовании антибактериальных свойств. Как известно, микроорганизмы растут в десятки раз быстрее на композите, чем на стеклоиономерном цементе.
Георг Майер (2000) убедительно доказал, что количество микробов под композитными пломбами было в 8 раз больше, чем под амальгамовыми. Стрептококки - основная причина возникновения кариеса - не могут оптимально раз-
виваться на амальгаме из-за присутствия ртути, серебра и других компонентов, сдерживающих их рост. На композите же происходит непрерывный рост этих бактерий. Обсемененность микробиотой пломб может вызывать рецидивы кариеса, проникать в пульпу зуба и приводить к воспалительным заболеваниям полости рта.
В последнее время многие производители пломбировочных материалов включают соединения фтора в состав не только стеклоиономерных цементов, но и композиционных материалов. Фто-ровыделение рассматривается в литературе как явление, способное подавлять кислотообразующую способность микроорганизмов биопленки. Кроме того, фтор участвует в процессе реминерализации с образованием гидроксифтораппатита, устойчивого к воздействию микроорганизмов [3].
Таким образом, микробная колонизация пломбировочных материалов является одной из актуальных вопросов современной стоматологии.
Цель работы - исследование микробной колонизации вокруг и под тестируемыми образцами отечественных композиционных материалов в сопоставлении с зарубежными аналогами in vitro.
Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи: оценить антибактериальную активность композиционных материалов и провести сравнительную оценку антибактериальной активности композиционных материалов отечественного производства с зарубежными аналогами.
Материалы и методы
Исследование проводили в соответствии с инструкцией по применению «Методы проверки и оценки антимикробной активности дезинфицирующих и антисептических средств» (регистрационный
Таблица 1 Зоны задержки роста микроорганизмов с композиционными материалами светового отверждения
Материал N Тест-микроб Среднее (95% ДИ) Стандартная ошибка
Мигрофил 1S E. coli 10,8 (10,S-11,0) 0,11
Gradia 1S E. coli 10,3 (10,1-10,S) 0,11
Filtek 1S E. coli 10,6 (10,3-10,8) 0,11
Мигрофил 1S S. aureus 13,0 (12,1-13,9) 0,4S
Gradia 1S S. aureus 12,2 (11,3-13,1) 0,4S
Filtek 1S S. aureus 10,9 (10,7-11,2) 0,4S
Мигрофил 1S P. aeruginosa 10,7 (10,S-10,8) 0,08
Gradia 1S P. aeruginosa 10,1 (9,9-10,3) 0,08
Filtek 1S P. aeruginosa 10,3 (10,1-10,S) 0,08
Мигрофил 1S C. albicans 11,2 (11,0-11,S) 0,11
Gradia 1S C. albicans 10,8 (10,S-11,0) 0,11
Filtek 1S C. albicans 10,9 (10,7-11,2) 0,11
номер 11-20-204-2003), утвержденной 22.12.2003 г. гос. санитарным врачом (СанПиН 21-112-99).
Для проведения исследования были использованы композиционные материалы зарубежных производителей, сертифицированные в Республике Беларусь: химического отверждения Charisma PPF (Heraeus Kulzer, Германия), Composite (Dental Technologies, США); композиционные материалы светового отверждения Gradia (GC, Япония), Filtek ZSS0 (3M ESPE, Германия) и отечественные композиционные материалы: светового отверждения - Мигрофил (Республика Беларусь), химического отверждения -Мигрофил ХО (Республика Беларусь). Разработанные композиты относятся к группе микрогибридных материалов, содержат наночастицы и соединения фтора.
Оценку антимикробной активности композиционных материалов проводили
методом диффузии вещества в плотной питательной среде. Для исследования использовали следующие среды: мясо-пептонный агар, триптон-соевый бульон, среду Эндо, среду Сабуро, мясопептон-ный агар с фурагином. Для оценки антимикробной активности композиционных материалов применяли тест-культуры бактерий: типовые штаммы P. aeruginosa ATCC 15412, E. coliATCC 11229, S. aureus АТСС 6538, С. albicans ATCC 10231.
В ходе исследования были изготовлены образцы в форме дисков диаметром 10 мм и толщиной 1 мм в количестве 90 (по 3 образца каждого материала для 5 опытных серий). Приготовление образцов композиционных материалов проводили согласно инструкции производителя непосредственно перед опытныхми сериями. Тест-объекты (по 3 для каждой культуры) выкладывали на чашки с посевами типовых тест-культур,
соблюдая условия стерильности (образцы композиционных материалов выдерживали в 3% растворе гипохлорида натрия в течение 10 минут, затем трехкратно промывали стерильным физраствором в течение 5 минут и высушивали на стерильной фильтровальной бумаге).
Суточные бактериальные культуры суспендировали в стерильном физиологическом растворе до 1,0х105 КОЕ/ мл (по стандарту мутности), а затем засевали газоном в чашки Петри по 1 мл, равномерно распределяя суспензию на поверхности плотной питательной среды. Тест-объекты (по 3 для каждой культуры) выкладывали на чашки с посевами типовых тест-культур, соблюдая условия стерильности. Чашки с образцами помещали в термостат для инкубирования при температуре 37°С на 24-48 часов.
В качестве контроля использовали поверхность плотной питательной среды со сплошным ростом типовых тест-микробных культур.
Эксперимент был разделен на 2 блока. Первый включал количественную оценку зоны депрессии роста микроорганизмов вокруг тест-объектов из композиционных материалов. Второй - количественную оценку колоний образующих единиц (КОЕ) каждого тест-микроорганизма под образцами, а также определяли фактор редукции (RF) числа бактерий в опыте и контроле.
Всего было выполнено 5 серий исследований по 15 образцов в каждой серии.
Для статистической обработки результатов использовали математико-статисти-ческий пакет StatSoft STATISTICA 10.0.
Результаты и обсуждение
По результатам исследований, проведенных в первом блоке, было установлено следующее: ширина зон задержки роста вокруг тест-объектов материала Мигрофил для типовой культуры E. coli составила наибольшее значение - 10,8 (10,5-11,0) мм, наименьшее - Gradia -10,3 (10,1-10,5) мм; для S. aureus наибольшее у Мигрофил - 13,0 (12,1-13,9) мм, наименьшее значение у Filtek - 10,9 (10,7-11,2) мм, в отношении типовой культуры P. aeruginosa наибольшую антибактериальную активность имеет мате-
Рис. 2. Антимикробная активность композиционных материалов светового отверждения
ВИЗИТНАЯ КАРТОЧКА: КАФЕДРА ОБЩЕЙ СТОМАТОЛОГИИ БГМУ
Таблица 2 Зоны задержки роста микроорганизмов с композиционными материалами химического отверждения
Материал N Тест-микроб Среднее (95% ДИ) Стандартная ошибка
Мигрофил ХО п/п 15 E. coli 10,9 (10,8-11,0) 0,05
Мигрофил ХО п/ж 15 E. coli 11,0 (10,9-11,1) 0,05
Charisma PPF 15 E. coli 10,9 (10,8-11,0) 0,05
Composite 15 E. coli 10,7 (10,6-10,8) 0,05
Мигрофил ХО п/п 15 S. aureus 14,0 (13,3-14,7) 0,35
Мигрофил ХО п/ж 15 S. aureus 13,7 (13,02-14,4) 0,35
Charisma PPF 15 S. aureus 13,7 (13,0-14,4) 0,35
Composite 15 S. aureus 11,4 (10,7-12,1) 0,35
Мигрофил ХО п/п 15 P. aeruginosa 10,5 (10,4-10,7) 0,08
Мигрофил ХОп/ж 15 P. aeruginosa 10,7 (10,6-10,9) 0,08
Charisma PPF 15 P. aeruginosa 10,5 (10,3-10,6) 0,08
Composite 15 P. aeruginosa 10,3 (10,1-10,5) 0,08
Мигрофил ХО п/п 15 C. albicans 11,3 (11,1-11,4) 0,07
Мигрофил ХО п/ж 15 C. albicans 11,0 (10,8-11,1) 0,07
Charisma PPF 15 C. albicans 10,4 (10,2-10,6) 0,07
Composite 15 C. albicans 10,9 (10,7-11,1) 0,07
риал Мигрофил - 10,7 (10,5-10,8) мм, а наименьшее значение зоны задержки роста - Gradia - 10,1 (9,9-10,3) мм. Минимальная фунгистатическая активность в отношении грибов рода СапсИба а1Ыеш зарегистрирована у Gradia и составляет 10,8 (10,5-11,0) мм, максимальная -у Мигрофил - 11,2 (11,0-11,5) мм (рис. 1).
Полученные результаты измерений зон задержки роста микроорганизмов для каждого исследуемого композиционного материала светового отверждения приведены в таблице 1. Более наглядно антибактериальная активность композиционных материалов светового отверждения с типовыми тест-культурами проиллюстрирована на гистограмме (рис. 2).
Среди композиционных материалов химического отверждения наибольшее значение зон задержки роста для типовой культуры E. coli вокруг тест-объектов материала Мигрофил ХО п/ж составила 11,0 (10,9-11,1) мм, а наименьшее значение - Composite - 10,7 (10,6-10,8) мм; для S. aureus Мигрофил ХО п/п показал наибольшее значение зоны депрессии -14,0 (13,3-14,7) мм, наименьшее значение у Composite - 11,4 (10,7-12,1) мм, наибольшую антибактериальную активность имеет материал Мигрофил ХО п/ж - 10,7 (10,6-10,9) мм в отношении типовой культуры P. aeruginosa, у Composite зарегистрировано наименьшее значение зоны задержки роста и составляет 10,3 (10,1-10,5) мм. Минимальная фунгиста-
тическая активность в отношении грибов рода Candida albicans зарегистрирована у Charisma PPF и составляет 10,4 (10,2— 10,6) мм, максимальная - у материала Мигрофил ХО п/п - 11,3 (11,1-11,4) мм.
Полученные результаты измерений зон задержки роста микроорганизмов для каждого исследуемого композиционного материала химического отверждения приведены в таблице 2. Более наглядно антибактериальная активность композиционных материалов химического отверждения с типовыми тест-культурами проиллюстрирована на гистограмме (рис. 3).
Результаты исследования, проведенные во втором блоке, показали, что наибольший фактор редукции был зарегистрирован у тест-образцов Мигрофил ХО п/ж (RF 4.06) и Мигрофил светового отверждения (RF 4.08) в отношении E. coliATCC 11229. Наименьший фактор редукции показал материал химического отверждения Composite (RF 1.88) в отношении C. albicans ATCC 10231, из материалов светового отверждения продемонстрировал Gradia (RF 1.12). Антимикробная активность композиционных материалов как светового, так и химического отверждения в отношении госпитальных тест-культур приведены в таблице 3.
Наглядно антибактериальная активность композиционных материалов с типовыми тест-культурами представлена на гистограмме (рис. 4).
Заключение
В результате проведенных исследований установлено, что все без исключения композиционные материалы имеют слабую антибактериальную активность: минимальной степенью адгезии и максимальной зоной задержки роста 14,0 (13,3-14,7) мм в отношении штаммов бактерий S. aureus обладают Мигрофил ХО п/п и Мигрофил - 13,0 (12,1-13,9) мм. В отношении P. aeruginosa зарегистрировано превосходство материала Мигрофил ХО п/ж, Мигрофил - 10,7 (10,6-10,9) мм, а в отношении типовой культуры E. coli выявлена максимальная активность у материала Мигрофил ХО п/ж - 11,0 (10,9-11,1) мм, с материалом Мигрофил зона задержки роста составила 10,8 (10,5-11,0) мм. Невысокие
Рис. 3. Антимикробная активность композиционных материалов химического отверждения
Таблица з Антимикробная активность композиционных материалов
Материал RF среднее (95% ДИ)
E. coli ATCC 11229 S. aureus АТСС 6538 P. aeruginosa ATCC 15412 C. albicans ATCC 10231 Все тест-культуры
Мигрофил ХО п/п 3,78 (3,36-4,2) 3,93 (3,51-4,35) 3,84 (3,43-4,26) 3,78 (3,36-4,2) 3,51 (2,77-4,25)
Мигрофил ХО п/ж 4,06 (3,65-4,48) 3,9 (3,48-4,32) 3,63 (3,22-4,05) 3,85 (3,43-4,27) 3,86 (3,12-4,6)
Charisma PPF 3,83 (3,41-4,25) 3,64 (3,22-4,05) 3,45 (3,04-3,87) 2,65 (2,23-3,07) 3,39 (2,65-4,13)
Composite 3,75 (3,33-4,17) 2,9 (2,48-3,32) 2,18 (1,76-2,6) 1,88 (1,47-2,3) 2,68 (1,94-3,42)
Мигрофил 4,08 (3,66-4,49) 3,88 (3,46-4,3) 3,05 (2,63-3,47) 2,66 (2,24-3,07) 3,42 (2,68-4,15)
Filtek 3,71 (3,29-4,13) 2,43 (2,02-2,85) 2,14 (1,73-2,56) 1,52 (1,1-1,94) 2,45 (1,71-3,19)
Gradia 3,24 (2,82-3,65) 2,32 (1,9-2,74) 1,64 (1,23-2,06) 1,12 (0,71-1,54) 2,08 (1,34-2,82)
показатели фунгистатической активности зарегистрированы у всех исследуемых образцов композиционных материалов в отношении грибов рода Candida albicans, у которых зона задержки роста находится в диапазоне от 10,4 (10,2-10,6) до 11,3 (11,1-11,4) мм.
Среди факторов, влияющих на концентрацию кариесогенных микроор-
ганизмов на поверхности пломбы и под реставрациями, являются степень наполненности композитов, размер частиц наполнителя, количество и соотношение мономеров в органической матрице, а также содержание соединений фтора.
При выборе композиционных материалов для каждой клинической ситуации
необходимо учитывать индекс гигиены полости рта и кариесрезистентность зубов. Так, с низким уровнем гигиены и низкой кариесрезистентностью рекомендуются материалы с наибольшей антибактериальной активностью.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Алексеева О.В., Чуловская С.А., Багров-ская Н.А. [и др.] // Жидкие кристаллы и их практическое использование. - 2007. -Вып.4. - С.84-90.
2. Решетнева И.Т., Алимовский В.В., Афанасьева А.С. [и др.] // Клиническая стоматология. - 2010. - №2. - С.10-12.
3. Чистякова Г.Г., Петрук А.А. // Стоматологический журнал. - 20l6. - T.XVII, №2. -С.91-95.
4. Чистякова Г.Г., Сахар Г.Г. // Стоматологический журнал. - 2015. - №3. - C.213-216.
5. International Standard ISO 4049 (2000). Polymer-based filling, restorative and luting materials. Technical Committee 106 - Dentistry. International Standards Organization. - Geneva.
6. Маndаl О., Во^ег М.Е., Sarkar G, Mukhopadhyay О, Mukherjee Р. // Microbiol. В^есЬто!. - 2006. - Vol.69. - Р.485-492.
Поступила 23.08.2017
1 микроб О С.albicans О Е. coli О P.aeruginos
1
1 ^ S.aureus
Filtek Gradia GC Мигрофил Charisma PPF Composite Мигрофил XO п/жМигрофил XO n/n
материал
Рис. 4. Оценка фактора редукции тест-культур по отношению к тестируемым композиционным материалам
