In-Vitro Versuchsreihe zur antibakteriellen Wirksamkeit eines photo-dynamischen Systems mit Riboflavin (Vitamin B2) und polychromatischer LED-Lichtquelle gegen den pathogenen Mundkeim Streptococcus mutans.
Durchführende Stelle:
Diagnostik & Forschungs- (D&F) Institut für Hygiene, Mikrobiologie und Umweltmedizin, Medizinische Universität Graz
Auftraggeber: Mana Health Technologies GmbH
1. Ziel der Versuchsreihe
Ziel dieser Versuchsreihe war, die antibakterielle Wirkung des oralen photodynamischen Pflegesystems „manadental“ der Fa. Mana Health Technologies GmbH auf den pathogenen Mundkeim Streptococcus mutans zu untersuchen. Als Vergleich wurden zwei im Handel erhältliche, herkömmliche Mundspülungen auf ihre antibakterielle Wirksamkeit getestet.
Am Beispiel des Indikatorkeims Streptococcus mutans wurde in-vitro untersucht, inwieweit das Verfahren in der Lage ist, die Anzahl der Colony Forming Units (CFU/ml) im Versuchsansatz zu reduzieren.
2. Material und Methoden
Der pathogene Mundkeim Streptococcus mutans wurde vor der Bestrahlung 48h auf COL-S-Agarplatten bei 37°C, 5% CO2 Konzentration bebrütet, anschließend in 0,9% NaCl suspendiert und mittels OD600 Messung auf eine definierte Start-Keimzahl (107 – 108) eingestellt. Die Keimsuspension wurde mit den zu testenden Lösungen (Riboflavin-Spülung, herkömmliche Mundspülung 1, herkömmliche Mundspülung 2) im Versuchsansatz vermengt.
Die im Rahmen des Versuchs verwendete LED-Lichtquelle hat ein polychromatisches Emissionsspektrum, das die für die photophysikalische Anregung des Riboflavins nötige Wellenlänge auf erforderlichem Energieniveau enthält. Die Bestrahlung wurde in jeweils 5-minütigen (300 sec.) Zyklen eingesetzt.
Bei der photodynamischen Spülung handelte es sich um eine wasserbasierte Lösung mit einem speziellen Vitamin B2 (Riboflavin)-Derivat als Photosensitizer. Die Formulierung wurde als Mundspülung konzipiert und enthält daher neben Geschmackstoffen auch weitere aktive Inhaltsstoffe, die in synergistischer Beziehung zu dem primären photodynamischen Effekt stehen.
Nach erfolgter Manipulation und Inkubation mit den Mundspülungen wurden die Lösungen mit der Pipette erneut durchmischt und in einer 1:10 Verdünnungsreihe bis zu 107 verdünnt und ausplattiert. Jeder Versuch wurde in Form eines technischen Duplikats zweimal ausgewertet. Zusätzlich wurde die photodynamische Bestrahlung als biologisches Duplikat ausgelegt.
Dabei wurden folgende Versuchsansätze miteinander verglichen:
- Kontrolle
- LED-Bestrahlung
- Riboflavin-Spülung
- Riboflavin-Spülung + LED-Bestrahlung
- Herkömmliche Mundspülung 1
- Herkömmliche Mundspülung 2
3. Ergebnisse
Die Ergebnisse der Versuchsansätze können der folgenden Tabelle entnommen werden:
Tabelle 1: Ergebnisse der in-vitro-Untersuchungen
Die Resultate der Versuche belegen, dass weder die Bestrahlung allein (BK) noch die Riboflavin-Spülung isoliert (RK) nachweisbare bakterizide Effekte im Vergleich zur Wachstumskontrolle (WK1 und WK2 ) aufweisen. Die Kombination aus Bestrahlung und Riboflavin-Spülung (BES I, BES II) hingegen entfaltet eine starke antibakterielle Wirkung innerhalb des Versuchs gegen Streptococcus mutans (Keimreduktion von ~5.5 Log-Stufen).
Der relative Effektivitätsunterschied zwischen den herkömmlichen Mundspülungen (SP1, SP2) und der photosensibilisierenden bestrahlten Riboflavin-Spülung (BES I, BES II) beträgt innerhalb der Versuchsreihe ~3.0 Log-Stufen. Da drei logarithmische Einheiten (3.0 Log-Stufen) eine prozentuale Verringerung von 99,9% bedeuten, kann davon ausgegangen werden, dass das manadental photodynamische System 99,9% effektiver gegen s.mutans wirkt als die getesteten herkömmlichen Mundsspüllösungen.
4. Interpretation und Zusammenfassung
Die gegenständliche Untersuchung ordnet somit die antimikrobielle Wirksamkeit des geprüften photodynamischen Systems, in Relation zu handelsüblichen Mundspülungen bei Inkubation laut Herstellerangaben innerhalb der Versuchsreihe als deutlich effektiver ein (Abb. 1).
Abbildung 1: Ergebnisse der in-vitro-Untersuchungen
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