Testovanie účinkov studenej plazmy a plazmou aktivovanej vody pri endodoncii

Testovanie účinkov studenej plazmy a plazmou aktivovanej vody pri endodoncii

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
75%
Prevedenie (dizajn)
90%
Diskusná interakcia
93%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Bc Miroslava Mališová40%80%-
Dávid Kubek100%100%100%
Ing. Zuzana Brnoliaková PhD.60%80%80%
Mgr. Dominika Mihaliková100%100%100%
ISBN: 978-80-972360-2-1

Testovanie účinkov studenej plazmy a plazmou aktivovanej vody pri endodoncii

Pavol Valovič1 , Bohuslav Novák2 , Zdenko Machala ,
1 Katedra astronómie, fyziky Zeme a meteorológie FMFI UK, Mlynská dolina, 842 48 Bratislava
2 Klinika stomatológie a maxilofaciálnej chirurgie LF UK a OÚSA, Heydukova 10, 812 50 Bratislava
pavol.valovicc@gmail.com

Endodoncia (ošetrenie zubných koreňových kanálikov) je zákrok, ktorého úlohou je odstrániť infikovanú zubnú dreň alebo po jej rozpade zvyšný infikovaný obsah z dreňovej dutiny a z koreňových kanálikov. Cieľom ošetrenia je eliminovať baktérie a následne koreňový kanálik hermeticky uzavrieť, aby sa predišlo reinfekcii. Ak sa baktérie neodstránia, hrozí šírenie infekcie cez hrot koreňového kanálika do okolitých tkanív so vzikom apikálnej periodontitídy. Je teda potrebné čo najskôr odstrániť ideálne všetky baktérie. Baktéria, ktorá najčastejšie identifikuje koreňový kanálik je fakultatívne anaeróbny Enterococcus faecalis. Klasická endodoncia spočíva v trepanácii korunky zuba, vyčistení koreňovej dutiny a mechanickom rozšírení koreňových kanálikov za súčasného vyplachovania chlórnanom sodným (NaOCl). NaOCl má pri vysokej koncentrácii (5 %) vo vodnom roztoku výborné antimikrobiálne účinky, avšak je prítomné riziko poškodenia zdravého tkaniva pacienta. Pri nižších koncentráciách (0,5-2,5 %) toto riziko takmer neexistuje, ale až približne 8 % ošetrení zlyháva, teda zub zostáva stále infikovaný. V posledných rokoch sledujeme rýchly prienik technologických postupov do biomedicínskych oblastí a studená plazma by mohla nepochybne nájsť uplatnenie v dentálnej praxi. Studenou plazmou nazývame elektricky neutrálnu zmes elektrónov, iónov, neutrálnych atómov a molekúl, ktorej teplota nepresahuje izbovú teplotu, a teda je bezpečná pre použitie na živé tkanivo. Reaktívne častice plazmy majú preukázateľný antimikrobiálny účinok, čo predstavuje možné vytvorenie bezpečnej a jednoduchej alternatívy pre endodonciu.

Cieľom našej práce bolo experimentálne otestovať účinnosť plazmou aktivovaného fyziologického roztoku a priameho plazmového výboja na koreňové kanáliky infikované kmeňom baktérie Enterococcus faecalis. V experimente sme použili štyri ľudské jednokoreňové rezáky takmer identickej anatómie. Každý zub sme infikovali 40 μl bakteriálnej suspenzie, ktorá mala počiatočnú koncentráciu približne 107 CFU/ml. Účinok sme vyhodnocovali na základe tzv. logaritmickej redukcie, ktorá sa ráta ako dekadický logaritmus pomeru počtu baktérii vložených do zuba a počtu baktérií vyextrahovaných zo zuba po účinku činidla.

Dosiahli sme nasledovné predbežné výsledky: Negatívna kontrola s fyziologickým roztokom dosiahla úroveň LOG R = (0,1386 ± 0,0172) (priemer ± SEM), plazmou aktivovaná voda LOG R = (1,0840 ± 0,0328) a skupina s priamym opracovaním LOG R = (0,3204 ± 0,0047). Na štatistické vyhodnotenie sme použili parametrický test - jednofaktorová ANOVA s viacnásobnými porovnaniami. Plazmou aktivovaná voda bola signifikantne účinnejšia ako fyziologický roztok na hladine významnosti p<0,0001; na takej istej hladine významnosti bola PAV účinnejšia aj ako priame opracovanie plazmou; priame opracovanie nemalo štatisticky významný účinok na inaktiváciu baktérií (p = 0,048).  Z hľadiska biologickej významnosti logaritmická redukcia na úrovni 1 znamená zabitie 90 % baktérií, čo na úspešnú endodontickú liečbu nestačí. Pozitívna kontrola s 5 % NaOCl zabila všetky baktérie. Tento výsledok je len predbežný, v budúcnosti chceme určite v testovaní pokračovať a pokúsiť sa zdokonaliť metodický postup experimentu. Doterajšie výsledky iných autorov totižto ukazujú, že studená plazma by mohla mať v endodontickej praxi veľký potenciál.

Poďakovanie: 
Zdroje: 

LAROUSSI, M. et al., 2012. Plasma Medicine.
SINGH, Dr. Shailja et al., 2014. The bright future of dentistry with cold plasma – Review.
SIMONCELLI, E. et al., 2015. Preliminary investigation of the antibacterial efficacy of a handheld Plasma Gun source for endodontic procedures. 
JABLONOWSKI, Lukasz et al. 2013. Elimination of E. faecalis by a new non-thermal atmospheric pressure plasma handheld device for endodontic treatment. a preliminary investigation.
MACHALA, Zdenko et al. 2013. Formation of ROS and RNS in water electro-sprayed through transient spark discharge in air and their bactericidal effects.

Diskusia

Dobry den, vase vysledky ma zaujali, zvlast ma tesi, ze to necitam ako sci-fi poviedku ale ozaj realnu alternativu :-) Ake pristrojove vybavenie by si vyzadovalo zavedenie takejto metodiky v ambulanciach? Bolo to by to fin. dostupne pre stomatologov? Existuju tu aj nejake vedlajsie resp. neziaduce ucinky pouzitia studenej plazmy? Vopred dakujem za odpovede, ZB

Dobrý deň, ďakujem za reakciu. Použitie v klinike je samozrejme ešte v ďalekej budúcnosti, ale rozmýšľali sme nad možnými výhodami/nevýhodami studenej plazmy. Samotná plazmou aktivovaná by sa priamo v ambulanciách ani nemusela vyrábať, stačilo by ju vyrobiť niekde externe vo väčšom množstve a preniesť priamo do ambulancie, pretože koncentrácia reaktívnych častíc klesá v závislosti od času relatívne pomaly a voda si dokáže udržať antibakteriálne účinky niekoľko hodín. Reaktívne častice v PAV sa dokážu stabilizovať aj jej rýchlym zmrazením na veľmi nízke teploty, tam už ale treba použiť napr. tekutý dusík. Čo sa týka priameho výboja na povrch kanálika, tak náš typ experimentu je v klinike nepoužiteľný, práve kvôli potrebe druhej uzemnenej elektródy. Viaceré citované skupiny (Simoncelli, Jablonowski) používali pri svojich testoch tzv. "plasma jet", teda zariadenie, ktoré má vo svojom tele obidve elektródy a plazma sa tvorí bez potreby uzemneného pliešku s alobalom ako v našom prípade. Takéto zariadenie však zatiaľ nemáme k dispozícii. Stomatológ by teda potreboval takýto "plasma jet", jeho použitie je jednoduché a bezpečné, objavuje sa tu však faktor rôznych technických závad, pričom klasické chemické ošetrenie sa "pokaziť" nemôže :) O cene tohto zariadenia Vám bohužiaľ neviem povedať nič, pretože sa komerčne nevyrába a spomínané výskumné tímy si ho vyrobili individuálne.
Disociácia reaktívnych častíc vo vode spôsobuje zníženie pH PAV a nevylučujeme, že práve tento faktor by mohol spôsobovať nežiadúce účinky pri kontakte so zubnou sklovinou alebo iným tkanivom v ústnej dutine. Výboj studenej plazmy má síce teplotu blízku izbovej teplote, avšak o termickom účinku pri dlhšom pôsobení nevieme s istotou povedať nič. Skúmanie týchto činiteľov je otázkou ďalšieho výskumu.

Dobrý deň Pavol, pripájam sa k prvej moderátorke a jej vtipnému a hlavne výstižnému komentáru...osobne si totiž tiež myslím, že tento smer výskumu účinkov plazmy môže mať aplikačné výstupy v reálnom časovom horizonte - na rozdiel od využitia v onkológii, kde je ešte dlhá cesta a možno nie celkom priamočiara. Chcela by som sa preto spýtať, aké budú nasledujúce kroky a akým spôsobom budú Vaše výsledky využité? Ďakujem.
iwa

Dobrý deň, ďakujem za reakciu. V ďalších krokoch by sme chceli hlavne vylepšiť samotnú metodiku práce so zubami, keďže manipulácia s nimi musela byť obzvlášť presná a jemná, niektoré zuby pretekali cez laterálne kanáliky, niektoré zuby neprežili (zlomili sa) viacnásobnú sterilizáciu a prácu s injekčnými ihlami a aj samotné infikovanie veľmi malými objemami bakteriálnej suspenzie bolo vcelku problematické. Predpokladáme, že práve tieto faktory mohli spôsobiť vysokú variabilitu výsledkov, ktorú chceme v budúcnosti v čo najväčšej miere znížiť napríklad použitím umelých modelov zubných kanálikov s väčšími objemami. Práca s naozajstnými zubami je síce unikátna, ale o to náročnejšia :)
Aj keď naše prvotné výsledky neukazujú na biologickú významnosť, predpokladáme, že studená plazma má potenciál efektívne zabíjať baktérie. Treba preskúmať viaceré faktory ako je čas opracovania vody, čas pôsobenia a množstvo PAV pri ošetrení alebo, ako som spomenul v predošlom komentári, použitie "plasma jet-u". Našim cieľom do budúcnosti je práve optimalizovanie týchto premenných za účelom vytvorenia kvalitnej a zároveň dostupnej/bezpečnej alternatívy ku klasickému ošetreniu.

Ďakujem a želám veľa vydarených experimentov a veľa trpezlivosti na ceste za úspechmi.
iwa