Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба
A nanolaser method of the disinfection root canal system of tooth is offered. Comparing the bactericidal action of silver nanoparticles to the bactericidal effect of laser irradiation in the root canal of tooth in vitro is conducted. The increase of the depth of penetration of nanoparticles is set i...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5930 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба / А.Я. Бариляк // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 176-180. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5930 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бариляк, А.Я. 2010-02-11T12:51:59Z 2010-02-11T12:51:59Z 2008 Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба / А.Я. Бариляк // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 176-180. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5930 :616.314:615.849.19 A nanolaser method of the disinfection root canal system of tooth is offered. Comparing the bactericidal action of silver nanoparticles to the bactericidal effect of laser irradiation in the root canal of tooth in vitro is conducted. The increase of the depth of penetration of nanoparticles is set in dentinal tubulie at the nanosecond sentinel mode of irradiation. Bacteriological information of researches confirmed that an additional laser irradiation at a wavelength of 1064 nm deeply enough got to the dentinal structures as a result of the waveguide effect and, in combination with silver nanoparticles provides a synergistic effect - total elimination of bacteria is due to the additional photoactivation of nanoparticles. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біофізика Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба |
| spellingShingle |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба Бариляк, А.Я. Біофізика |
| title_short |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба |
| title_full |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба |
| title_fullStr |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба |
| title_full_unstemmed |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба |
| title_sort |
нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба |
| author |
Бариляк, А.Я. |
| author_facet |
Бариляк, А.Я. |
| topic |
Біофізика |
| topic_facet |
Біофізика |
| publishDate |
2008 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| description |
A nanolaser method of the disinfection root canal system of tooth is offered. Comparing the bactericidal action of silver nanoparticles to the bactericidal effect of laser irradiation in the root canal of tooth in vitro is conducted. The increase of the depth of penetration of nanoparticles is set in dentinal tubulie at the nanosecond sentinel mode of irradiation. Bacteriological information of researches confirmed that an additional laser irradiation at a wavelength of 1064 nm deeply enough got to the dentinal structures as a result of the waveguide effect and, in combination with silver nanoparticles provides a synergistic effect - total elimination of bacteria is due to the additional photoactivation of nanoparticles.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5930 |
| citation_txt |
Нанолазерна дезінфекція системи кореневого каналу зуба / А.Я. Бариляк // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 176-180. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT barilâkaâ nanolazernadezínfekcíâsistemikorenevogokanaluzuba |
| first_indexed |
2025-11-24T03:33:25Z |
| last_indexed |
2025-11-24T03:33:25Z |
| _version_ |
1850426143495159808 |
| fulltext |
з зарядженими групами фосфолiпiдiв, а саме, з залишками фосфату та холiну. Iвiн i потей-
тин також пiдвищують величину площi, що припадає на одну молекулу фосфолiпiду. Такi
змiни можуть бути наслiдком часткового проникання дослiджених речовин мiж молекула-
ми фосфолiпiдiв моношарових мембран.
1. Пономаренко С.П. Регуляторы роста растений на основе N-оксидов производных пиридина (физи-
ко-химические свойства и биологическая активность). – Киев: Технiка, 1999. – 272 с.
2. Романюк Н.Д. Фiзiологiчна активнiсть нових регуляторiв росту – iвiну, емiстиму С та агростимулiну :
Автореф. дис. . . . канд. бiол. наук. – Львiв, 1999. – 24 с.
3. Ляхов О.М. Взаємодiя фiзiологiчно активних речовин з ленгмюрiвськими мономолекулярними плiв-
ками : Автореф. дис. . . . канд. бiол. наук. – Київ, 2006. – 19 с.
4. Рыбальченко В.К., Островская Г. В., Рыбальченко Т. В. Активная роль липидного матрикса плаз-
матических мембран в реализации эффектов регуляторных пептидов // Тканевые регуляторные
пептиды. Теоретические аспекты и перспективы практического применения / Под общ. ред. И.П.
Кайдашева, В. П. Мищенко, В.К. Рыбальченко. – Киев: Здоров’я, 2003. – С. 309–330.
5. Прокопенко Р.А., Ляхов О.М., Могилевич С.Є., Луйк О. I. Взаємодiя модуляторiв фосфолiпiдної та
аденiлатциклазної сигнальних систем клiтини з фосфолiпiдними моношарами // Доп. НАН Украї-
ни. – 2001. – № 3. – С. 189–193.
6. Feng Si-Shen, Brockman L.H., Mac-Donald R. C. On osmotic-type equations of state for liquid-expanded
monolayers of lipids at the air-water interface // Langmuir. – 1994. – 10. – P. 3188–3194.
Надiйшло до редакцiї 15.04.2008Київський нацiональний унiверситет
iм. Тараса Шевченка
УДК :616.314:615.849.19
© 2008
А.Я. Бариляк
Нанолазерна дезiнфекцiя системи кореневого каналу
зуба
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Д. Д. Зербiном)
A nanolaser method of the disinfection root canal system of tooth is offered. Comparing the
bactericidal action of silver nanoparticles to the bactericidal effect of laser irradiation in the
root canal of tooth in vitro is conducted. The increase of the depth of penetration of nanoparti-
cles is set in dentinal tubulie at the nanosecond sentinel mode of irradiation. Bacteriological
information of researches confirmed that an additional laser irradiation at a wavelength of
1064 nm deeply enough got to the dentinal structures as a result of the waveguide effect and,
in combination with silver nanoparticles provides a synergistic effect — total elimination of
bacteria is due to the additional photoactivation of nanoparticles.
Мiкроорганiзми i токсичнi продукти їх життєдiяльностi у каналi кореня зуба являються
головною причиною виникнення перiапiкальних запальних процесiв або їх загострень. То-
му основним завданням ендодонтичного лiкування є повна дезiнфекцiя кореневого каналу.
176 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №9
Якщо перший етап лiкування — механiчна обробка каналу зуба достатньо добре опрацьо-
вана i здiйснюється за допомогою сучасного iнструментарiю, то власне дезiнфекцiя мак-
ро- i мiкроканалiв загальновизнаними антисептичними засобами є недостатньо ефектив-
ною. Це зумовлено насамперед тим, що мiкроорганiзми з некротизованого шару пульпи
здатнi проникати у дентин на глибину бiльше 1 мм, у той час як iрригацiя дентинних мiк-
роканальцiв субмiкронного дiаметра дезiнфiкуючими розчинами фiзично доступна лише
до 100 мкм [1, 2].
В iнфiкованих тканинах каналу знаходять бiля двадцяти видiв аеробних та анаеробних
бактерiй з рiзною чутливiстю та резистентнiстю до антисептичних розчинiв [3]. Встанов-
лення факту лазерної стерилiзацiї каналу кореня зуба вiдкриває новi горизонти як альтер-
нативний метод у подоланнi проблеми недостатньої глибини проникнення дезiнфiкуючих
засобiв мiкроканальцi, оскiльки глибина проходження лазерного випромiнювання в струк-
туру дентину сягає 1000 мкм i навiть бiльше. Доведено дезiнфiкуючу i бактерицидну дiю
лазера з повним видаленням iнфiкованих шарiв i запечатуванням дентинних мiкроканаль-
цiв [4]. Однак стримуючим фактором для впровадження в клiнiчну практику методу лазер-
ної дезiнфекцiї є необхiднiсть обмеження порогової густини енергiї лазера, що забезпечує
достатню напруженiсть електромагнiтного поля в дентинi для бактерицидної дiї i допустиме
термiчне навантаження лазерного впливу на перiапiкальнi тканини.
Разом з тим, останнiм часом надзвичайно зростає iнтерес до нанотехнологiй з точки
зору i стоматологiчних застосувань. Попередньо ми вже продемонстрували успiшне вико-
ристання наночастинок срiбла для дезiнфекцiї системи каналу кореня зуба [5–7].
Мета даної роботи — повна дезiнфекцiя системи каналу кореня зуба шляхом поєднан-
ня глибокого проникнення в мiкроканальцi наночастинок i їх лазерної активацiї. На наш
погляд, реалiзацiя цiєї iдеї зможе iстотно понизити енергетичний бар’єр необхiдного бакте-
рицидного лазерного впливу i рiзко пiдвищити терапевтичний ефект.
Для дослiду було використано 52 однокореневi зуба людини з прямими каналами, якi
зберiгалися у 0,9% фiзiологiчному розчинi до початку експерименту. Канали кореня ендо-
донтично вiдпрепаровували до розмiру 50 за допомогою Н-файлiв та промивали фiзiоло-
гiчним розчином i стерилiзували в автоклавi. У канал кореня зуба вводили 2 мкл бактерiй
E. Coli (ATCC 29 212). Далi зразки зубiв iнкубували протягом 4 год при температурi 37 ◦C.
Як бактерицидний агент використовували монодисперсний колоїдний розчин наночас-
тинок срiбла середнiм розмiром близько 20 нм i основною концентрацiєю 8 г/л. Для до-
слiдження антимiкробних властивостей синтезованого розчину наночастинок срiбла вико-
ристали стандартний мiкрометод розведення, що визначав мiнiмальну бактерицидну кон-
центрацiю, яка становила 25 мкг/мл. Пiсля iнкубацiйного перiоду зразки подiлили на 4
групи. Перша група зберiгалась контрольною для тестованої форми бактерiї. Друга гру-
па: кореневi канали зразкiв зубiв через кварцевий свiтловод (300 мкм) опромiнювали
Nd:YAG лазером “Smart File” DEKA, який генерує на довжинi хвилi 1064 нм. Опромi-
нювання зразкiв здiйснювалось за прийнятим протоколом, одним циклом, що складав-
ся з 5-ти спроб тривалiстю 5 с та перервою у 20 с мiж кожною спробою. Канал коре-
ня зуба опромiнювали в напрямку вiд апiкальної до коронкової частини циркулярними
рухами. Третя група: 2 мкл розчину наночастинок срiбла було введено у канал кореня
зуба. Четверта група: 2 мкл розчину наночастинок срiбла було введено в кореневий ка-
нал з наступним лазерним опромiненням. Середня потужнiсть та частота iмпульсiв були
однаковими як i для другої, так i для четвертої груп: 15 Гц i 1,5 Вт в режимi вiльної
генерацiї.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №9 177
Мiкроскопiчнi спостереження наночастинок та морфологiї поверхнi макро- i мiкрокана-
лiв проводили за допомогою електронного скануючого мiкроскопа “ESEM XL30”, Philips.
Пiд час експерименту зразки зубiв знаходились у стерильних пробiрках Епендорфа, до
яких було додано 100 мкл фiзiологiчного розчину. Далi, для кращого видiлення бактерiї
з каналу та дентинних канальцiв пробiрки знаходились у спецiальному шейкерi протягом
15 хв. Отриманий розчин з пробiрок Епендорфа був розведений 10 разiв. Потiм по 20 мкл iз
кожного розведення помiщали на чашки Петрi з 5% кров’яним агаром (“BioMerieux”, Фран-
цiя), пiсля чого чашки Петрi зберiгались при температурi 37 ◦C протягом 24 год. Далi пiдра-
ховувалась кiлькiсть колонiй бактерiй. Найнищий рiвень бактерiй становив 5×10
2 КУО/мл
(кiлькiсть утворюваних одиниць на мл з отриманого розчину), який i приймалося за повне
знищення бактерiй.
Продемонструвавши у попереднiх наших роботах бактерицидний ефект наночастинок
срiбла проти E. coli [5, 7] та лазерну дезiнфiкуючу дiю в системi кореневих каналiв [8],
ми прагнули добитися синергiчного ефекту при поєднаннi цих двох методiв, що є першим
дослiдженням такого плану in vitro.
Передумовою даної iдеї є унiкальнiсть наночастинок з точки зору розмiрної залежностi
їх оптичних i теплофiзичних характеристик i температури активацiї вiд матерiалу i фiзич-
них розмiрiв частинок. Окрiм цього, ми очiкували значного бактерицидного ефекту внаслi-
док анiзотропних свiтловодних властивостей дентину (дентинних мiкроканальцiв) у ближ-
ньому iнфрачервоному дiапазонi спектра [9].
Результати першої групи (контрольної) показали кiлькiсть колонiй, що становила 10
6–
10
7 КУО/мл. У другiй групi ми зауважили, як i у попереднiй нашiй роботi [8], що кiлькiсть
колонiй бактерiй зменшилась на 3–4 порядки порiвняно з контрольною групою (табл. 1).
У третiй групi кiлькiсть колонiй бактерiй зменшилася також на 3 порядки. Ранiше ми
пояснювали цей факт взаємодiєю наночастинок iз складовими зовнiшньої мембрани клiти-
ни бактерiї, що спричиняє її структурнi змiни у виглядi численних кратерiв на поверхнi,
дегiдратацiю та, в кiнцевому результатi, знищення клiтини бактерiї [10]. У четвертiй групi
ми встановили найбiльший ступiнь знищення бактерiй, 5 · 10
2 КУО/мл. Тобто, додаткове
лазерне опромiнення каналу кореня зуба з наночастинками срiбла приводить практично до
Таблиця 1. Результати бактерiологiчного дослiдження
Зразки
зубiв
Кiлькiсть колонiй бактерiй у зразках зубiв, КУО/мл
Група 1
(контрольна)
Група 2
лазер
Група 3
наночастинки Ag
Група 4
наночастинки Ag + лазер
1 5 · 10
6
5 · 10
2
1 · 10
3
5 · 10
2
2 4,5 · 10
6
1 · 10
3
2,5 · 10
3
1 · 10
2
3 3 · 10
5
1 · 10
3
1 · 10
4 0
4 1,5 · 10
7
2 · 10
2
5 · 10
4
2,5 · 10
2
5 1 · 10
7
1,5 · 10
2
5 · 10
3
5 · 10
1
6 5 · 10
5
2,5 · 10
2
2,5 · 10
3 0
7 1 · 10
7
3,5 · 10
2
2,5 · 10
3
2,5 · 10
2
8 1 · 10
7
1 · 10
2
5 · 10
3
3,5 · 10
2
9 5 · 10
6
1,1 · 10
4
1,6 · 10
3
4,5 · 10
2
10 5 · 10
6
2,5 · 10
2
4 · 10
3 0
11 4 · 10
6
6 · 10
4
1,5 · 10
3
2 · 10
2
12 4,5 · 10
7
7,5 · 10
3 0 0
13 2 · 10
7
1 · 10
4
2,5 · 10
2
3,5 · 10
2
178 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №9
тотального знищення бактерiй. Цей факт пояснюється можливим резонансним поглинан-
ням лазерного випромiнювання окремими наночастинками i їх агломератами в мiкроканаль-
цях як своєрiдними елементами “приймаючої антени”. Тим бiльше, що розмiрнi фрагменти
елементiв (нанооб’єктiв) такої “антени” можуть виявитися спiвмiрними з довжиною хви-
лi лазерного випромiнювання. Це призводить до рiзкого пiдвищення температури довкола
ядра частинки, тобто до її додаткової активацiї i, вiдповiдно, до пiдвищення бактерицидної
здатностi. В експериментальних дослiдженнях рiзке пiдвищення температури внаслiдок фо-
тонанотермолiзу дiйсно було нами зафiксовано.
Для збiльшення глибини проникнення наночастинок у мiкроканальцi порiвняно з ефек-
том вiльної пенетрацiї i, вiдповiдно, пiдсилення бактерицидної дiї застосували лазерне опро-
мiнення в наносекундному режимi (Nd:YAG Q-Switched Laser “Brilliant” Quantel, 10 мДж,
5 нс. Iдея цього експерименту полягала у використаннi режиму лазерного опромiнюваня,
що задовiльняв би критерiй виникнення ударної хвилi в зонi лазерного впливу. Наслiдком
є механiчний iмпульс ударної хвилi, який наночастинки отримують при збудженнi корот-
ким лазерним iмпульсом у пружному середовищi колоїдного розчину. Генерована лазерним
iмпульсом ударна хвиля супроводжується ультразвуковими коливаннями, при яких вiдбу-
вається дисипацiя можливих агломератiв на окремi наночастинки з величезною сумарною
ефективною бактерицидною поверхнею.
Отриманi експериментальнi результати дослiджень однозначно пiдтвердили ефектив-
нiсть застосування комбiнованого методу дезiнфекцiї каналу кореня зуба iз застосуванням
наночастинок срiбла з подальшим лазерним опромiненням. Кiлькiснi данi бактерiологiчних
дослiджень пiдтвердили, що додаткове лазерне опромiнення на довжинi хвилi 1064 нм до-
статньо глибоко проникає в дентиннi структури внаслiдок свiтловодного ефекту i, активу-
ючи iнтеркальованi в мiкроканальцi наночастинки срiбла, забезпечує синергiчний ефект —
тотальне знищення бактерiй. [11]. Такий пiдхiд дозволяє суттєво обмежити порогову густи-
ну енергiї лазерного опромiнення системи кореневого каналу i тим самим запобiгти критич-
ному термiчному навантаження на периапiкальнi тканини. Застосування ж режиму опро-
мiнення зони кореневого каналу, що викликає ударну хвилю, iнiцiює глибоке проникнення
наночастинок срiбла в мiкроканальцi i дезiнфекцiю дентину на глибину втричi бiльшу по-
рiвняно з умовами вiльної пенетрацiї наночастинок.
Запропонований метод безперечно вiдкриває новi можливостi у сучаснiй лазернiй- та
наноендодонтiї i потребує свого подальшого вивчення.
1. Distel J.W., Hatton J. F., Gillespie M. J. Biofilm formation in medicated root canals // J. Endod. – 2002. –
No 2810. – P. 689–693.
2. Vaarkamp J., Verdonschot E. Propagation of light through human dental enamel and dentine // Caries
Res. – 1995. – No 29. – P. 8–13.
3. Gutknecht N. Лазер в эндодонтии. Предпосылки для успешного лечения // Новое в стоматологии. –
2001. – No 10. – С. 19–25.
4. Folwacny M., Mehl A., Jordan C. Antibacterial effects of pulsed Nd: YAG laser radiation at different energy
settings in root canals // J. Endod. – 2002. – 28. – P. 24–29.
5. Пат. № 26224. – А Україна. А 61С 5/00 Спосiб дезiнфекцiї каналу кореня зуба / Бариляк А.Я.,.
Бобицький Я. В,. Вернiш И,. Вiнтнер Е, Георгополос А., Заiченко О. С, Шевчук О.М.,. Шуп У /UA/. –
№ 200704790. – Заявлено 28.04.2007. – Опубл. 10.09.2007. – “Промислова власнiсть”, Бюл. № 14. – 2007.
6. Barylyak A.Y., Zubachyk V.M., Schoop U. et al. The bactericidal effect of nanoparticles in combination
with laser irradiation // 4th Congress of the Society for Oral Laser Applications SOLA. – Bruges. – 2007. –
P. 32–33.
7. Зубачик В.М., Бариляк А.Я. Нанотехнологiї у дезiнфекцiї каналу кореня зуба. Дослiдження з вико-
ристанням наночастинок срiбла in vitro // Новини стоматологiї. – 2008. – № 2. – С. 28–32.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №9 179
8. Schoop U., Barylyak A., Goharkhay K. et al. The Impacts of an Er, Cr: YSGG Laser with Radial-Firing
Tips in Endodontic Treatment // Lasers Med. Sci. – 2007. – 20. – P. 83–86.
9. Зубачик В.М., Бариляк А.Я. Свiтловоднi властивостi зуба // Стомат. новини. – 2005. – № 4. – С. 23–
26.
10. Sondi I., Dan V. Salopek-Sondi I. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a
model for Gram-negative bacteria // J. Coll. Interface Science. – 2004. – No 275. – P. 177–182.
11. Letfullin R., Joenathan C., George T., Zharov V. Laser-induced explosion of gold nanoparticles: potential
role for nanophotothermolysis of cancer // Nanomedicine. – 2006. – 1, No 4. – P. 473–480.
Надiйшло до редакцiї 12.06.2008Львiвський нацiональний медичний
унiверситет iм. Данила Галицького
Стоматологiчна клiнiка iм. Готлiба
Вiденського медичного унiверситету
180 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №9
|