Ytbehandlat protesbasmaterial

Transkript

1 Ytbehandlat protesbasmaterial Ytförändringar av plasmabehandlad och obehandlad akryl samt beräkning av bakterietillväxt före och efter slitagetest Marie Åkesson & Maria Noltorp Tandteknikerutbildningen K Handledare: Lars Olsson, universitetsadjunkt Odontologiska fakulteten Anders Hoszec, universitetsadjunkt Odontologiska fakulteten

2 Sammanfattning Inledning Polymetylmetakrylatbaserade (PMMA) protesbasmaterial anses vara relativt biokompatibla trots att de har vissa negativa egenskaper såsom monomerläckage och vätskeabsorbtion från munhålan. Det i sin tur kan leda till missfärgningar i materialet och infektioner i slemhinnan i anslutning till ersättningen. Med tanke på att det blir allt vanligare med implantatunderstödda konstruktioner i PMMA-material behövs en förbättring av materialens ytegenskaper. Tidigare forskning har visat på att plasmabehandlade PMMA-ytor kan tillhandahålla en antibakteriell funktion och hämma bakteriell adhesion på ytan. Om den behandlade ytan är slitstark och beständig över tid skulle det innebära en stor fördel inom protetiken. Inte minst när det gället implantatunderstödda konstruktioner i akrylat där det ofta finns utrymmen som är mycket svåra att komma åt att rengöra. Syfte Syftet med denna studie är att undersöka slitstyrkan hos två olika plasmabehandlade PMMA-materialers ytor jämfört med obehandlat PMMA och att undersöka orala bakteriers (mutansstreptokockers) kolonisation av och adhesion till de olika materialytorna före och efter slitagetest. Vår hypotes är att såväl kolonisation som adhesion är mindre på de ytbehandlade PMMA-materialens ytor än på obehandlade ytor. Material och metod Provkropparna utgjordes av två olika PMMA-material, Permodent och Ivocap, och hälften av dem var ytbehandlade med perfluorhexan, s.k. plasmapolymerisering. Ytstrukturen studerades i mikroskop och interferometer före och efter de utsatts för slitagetest. Med hjälp av StripMutansmetoden har tillväxten och adhesionen av bakterier på ytan studerats och beräknats före och efter slitagetest. Resultat Det har visat sig att de ytbehandlade grupperna påverkats mest av slitage i ytstrukturen. Det obehandlade kallpolymerisatets ytareal var markant större än de övriga gruppernas före slitage, men hamnade på samma nivå som de andra grupperna efter slitage. Bakterieodlingen visade att tillväxten var betydligt mindre på de ytbehandlade varmpolymeriserade provkropparna innan de utsatts för slitage. Däremot påvisades motsatt effekt efter slitagetest

3 Innehåll SAMMANFATTNING INLEDNING SYFTE MATERIAL OCH METOD RESULTAT INNEHÅLL INLEDNING BAKGRUND POLYMERER PLASMA STREPTOKOCKER SYFTE MATERIAL OCH METOD MODIFIERING AV PROVKROPPAR MIKROSKOP INTERFEROMETRI BAKTERIEODLING ULTRALJUDSBAD BAKTERIEADHESION SLITAGETEST BAKTERIEODLING SAMT ULTRALJUDSBAD BERÄKNING AV BAKTERIEKOLONIER INTERFEROMETER RESULTAT BAKTERIEODLING FÖRE OCH EFTER SLITAGE YTANALYSER FÖRE OCH EFTER SLITAGE STATISTIK DISKUSSION PROVKROPPARNA BAKTERIEODLINGARNA BERÄKNING AV BAKTERIER Metod Resultat SLITAGETEST STATISTIKRESULTAT SLUTSATS TABELL SLUTORD ETT STORT TACK TILL REFERENSER

4 1 Inledning 1.1 Bakgrund Protesbasmaterial av akrylat används såväl till avtagbar protetik som till implantatunderstödda konstruktioner, och framförallt i det senare fallet kan en bakteriell ansamling på materialet leda till stora bekymmer för patienten. Dental plack bildas såväl på naturliga tänder som på dentala material och är den vanligaste orsaken till orala sjukdomar som protesstomatit, gingival inflammation och sekundärkaries. 1, skrev Carolina Wyrwa (då tandteknikerstuderande på Malmö Högskola) sitt examensarbete Experimentell ytbehandling av protesbasmaterial en pilotstudie. I denna studie ytbehandlades både varm- och kallpolymeriserat akrylat i syfte att undersöka effekten av en speciell ytbehandling, en s.k. plasmapolymerisering. Monomeren perfluorhexan, C 6 F 14, fick strömma genom en reaktor som hade ett specifikt tryck samtidigt som en generator kopplades in på en viss frekvens under en minut. På så vis bildades ett teflonliknande ytskikt, som ännu inte tillämpats inom det tandtekniska området på laboratorieframställda produkter. 2 Modern forskning med bionanoteknik ger oss möjlighet att både fysiskt och kemiskt modifiera ytegenskaper hos material baserade på polymetylmetakrylat (PMMA) så att gränsytan mellan protesbasmaterialet och den orala miljön blir mer biokompatibel. 2 Wyrwas tanke med ytbehandlingen var att förbättra materialets ytegenskaper genom att skapa en mer inert och biokompatibel yta, samtidigt som bulkmaterialets önskvärda egenskaper bevaras. Det gjordes en analys med XPS (X-ray photoelectron spectrometer) som visade att de behandlade ytorna hade belagts av ett heltäckande, osynligt lager plasmapolymer med övervägande innehåll av olika kolfluorföreningar. Genom analys av dessa ytor påvisades en minskad ytenergi trots oförändrad yttopografi

5 1.2 Polymerer Kännetecknande för polymerer är att små molekyler kopplas samman till större enheter som bildar s.k. kedjemolekyler. Ju längre dessa polymerkedjor är ju större blir också mängden sekundära bindningar som kan bildas mellan kedjorna. Det gör det svårare att modifiera ett polymeriserat material, då egenskaper som t.ex. styvhet 9, 12 och hållfasthet ökar i samband med att kedjelängden ökar. Det finns vissa kriterier för att erhålla ett idealiskt protesbasmaterial och några exempel på dessa är: 9,11 Naturligt utseende Dimensionsstabilt Hög hållfasthet Biokompatibelt Billigt att tillverka Liten absorption av vätska i munhålan Lätt att rengöra Det varmpolymeriserade akrylatet uppfyller fler av kriterierna för ett idealiskt protesbasmaterial än vad det kallpolymeriserade akrylatet gör eftersom det varmpolymeriserade materialet bland annat har högre hållfasthet, är mer resistent mot abrasion och mer färgstabilt. 3,10 Vad gäller det kallpolymeriserade akrylatet sker inte polymeriseringen i samma utsträckning, vilket innebär att det finns en större mängd restmonomerer kvar i materialet. 3 Till skillnad från det varmpolymeriserade akrylatet blir det kallpolymeriserade aktiverat på kemisk väg genom tillsats av en amin i monomervätskan. Polymeriseringsprocessen är däremot densamma i båda fallen och det enda som skiljer dem åt är på vilket sätt bensoylperoxid bryts ner för att bilda fria radikaler Plasma Om värme tillförs till materia av olika slag kan man särskilja övergångarna mellan de olika aggregationstillstånden t.ex. genom att vätska bildas då en fast kropp värms upp tillräckligt för att molekylernas termiska rörelse ska kunna bryta sönder kristallgittret. När en vätska värms upp tillräckligt för att dess atomer ska förångas snabbare än de kondenseras bildas gas, men plasma bildas däremot när en gas värms upp tillräckligt för att dess atomer ska kunna slå loss elektroner från varandra när de kolliderar. 4 Plasmamodifiering av ytor blir allt mer populärt som en ekonomisk och effektiv materialförbättrande teknik inom biomedicin. Tekniken gör det möjligt att förändra den ytkemiska sammansättningen och förbättra ytegenskaper som t.ex. adhesion och hårdhet samt att erhålla ett mer inert och biokompatibelt material

6 Ett sätt att ytbehandla med plasma är att joner får tränga in i ett material och därmed förändra dess egenskaper. Jonerna tränger dock oftast inte djupare än 1 µm in i materialet vilket innebär att det enbart är ytegenskaperna som förändras. Beroende på vilken gas och teknik som används kan ytan modifieras så att olika önskvärda egenskaper kan uppnås. Ytbehandling av polymerer har dessutom visat sig vara en praktiskt genomförbar metod, vilket gör att det finns ett stort intresse inom forskningen att utveckla en teknik som i framtiden ska kunna tillämpas inom en rad olika områden Streptokocker Streptokocker är ett artrikt bakteriesläkte som omfattar både sjukdomsalstrare och oskadliga saprofyter. Saprofyter är bakterier eller andra mikroorganismer som lever i fredlig samexistens med sin värd utan att angripa dess levande vävnader. Alla streptokocker är grampositiva, dvs. de har ett klotformigt utseende och en ämnesomsättning baserad på jäsning, vilket gör att de har en god förmåga att motstå uttorkning och att överleva i miljöer med hög salthalt. En grund för indelning av streptokocker är deras påverkan på blodet. Arter som ingår i denna indelning kallas alfahemolyserande streptokocker eller viridansstreptokocker, och de finns normalt rikligt i svalget och i munhålan. 5 Mutansstreptokocker (MS) är den grupp av de alfahemolyserande streptokockerna som är av betydelse för kariesuppkomst. MS har egenskaper som gör att de fastnar på tandytan och bildar en beläggning genom att bilda extracellulära polysackarider. De bildar även stora mängder syra av olika sockerarter även vid lågt ph Syfte Syftet med denna studie är att undersöka slitstyrkan hos olika plasmabehandlade PMMA-materialers ytor jämfört med obehandlat PMMA och att undersöka orala bakteriers (mutansstreptokockers) kolonisation av och adhesion till de olika materialytorna före och efter slitagetest. Vår hypotes är att såväl kolonisation som adhesion är mindre på de ytbehandlade PMMA-materialens ytor än på obehandlade ytor

7 2 Material och metod 2.1 Modifiering av provkroppar De provkroppar som använts till studien är tillverkade för ca två år sedan för ett examensarbete som utfördes av Carolina Wyrwa, vilket gör att framställningen av dessa enbart kan beskrivas utifrån den information som erhållits genom det arbetet samt genom samtal med Wyrwa. Ett antal provkroppar, 1.2x8x60 mm, framställdes 2008 i Permodent kallpolymerisat (Tabell 3:1) och Ivocap varmpolymerisat (Tabell 3:2). Vid tillverkningen följdes tillverkarens rekommendationer förutom att Permodent polymeriserades i tryckkärl under 40 minuter i stället för 30 minuter. Provkropparna delades in i fyra grupper; Permodent ytbehandlat (PY), Permodent obehandlat (PO), Ivocap ytbehandlat (IY), samt Ivocap obehandlat (IO). En del av provkropparna har förvarats torrt i kyl, inlindade i aluminiumfolie, medan andra har förvarats torrt i rumstemperatur, även dessa inlindade i aluminiumfolie. Provkropparna kapades på halva längden med handstycke (hastighet rpm) och plasttrissa (Tabell 3:3), och därefter borrades ett hål (Ø 2,0 mm) med ett rundborr (Tabell 3:4). Även strips, tillhörande StripMutanstestet, har kapats och modifierats. Nylontråd (Tabell 3:17) användes till att binda ihop provkropp och strip. På så vis togs sex provkroppar ur varje provgrupp fram, totalt 24 provkroppar. Bild 1 Provkropparnas utformning - 6 -

8 2.2 Mikroskop Innan det gjordes några tester på provkropparna studerades en slumpvis utvald provkropp ur varje grupp under mikroskop (Tabell 3:5) samt fotograferades i mikroskopet. De studerades både med underljus och överljus, samt i 10, 20 och 50 gångers förstoring. Nedanstående bilder är tagna med underljus och 50 gångers förstoring. Bild 2 Obehandlad yta, Ivocap, I.O. Bild 3 Obehandlad yta, Permodent, P.O. Bild 4 Behandlad yta, Ivocap, I.Y. Bild 5 Behandlad yta, Permodent, P.Y. 2.3 Interferometri Samma provkroppar som tidigare studerats i mikroskop användes också för yttopografisk analys i en optisk interferometer (Tabell 3:6), vars teknik ger möjlighet att studera ett materials mikrostruktur. Tekniken bygger på att två ljusvågor med samma frekvens adderas medan två förskjutna ljusvågor subtraheras, vilket resulterar i att de tar ut varandra. Ett vitt ljus sänds ut och reflekteras mot ytan så att en mätbar förskjutning kan registreras utifrån hur yttopografin ser ut. Med den informationen som registrerats kan sen en datorgenererad bild av ytan produceras i både 2D och 3D. 2 Datainformationen bearbetas sen med hjälp av mjukvaran MapVue (MetaMAP, Inc. Lexington, KY, USA). Programmet filtrerar bilderna på de ytor som inte går att avläsas genom att använda sig av de omgivande ytornas medelvärden. De vanligaste parametrarna som används för att se medelvärdet på yttopografin är Sa, Sdr och Sds * där Sa står för medelhöjdsavvikelse från ett standardplan, dvs höjdskillnaden, Sdr innebär ytarean eller ytförstoringen och Sds är antalet toppar och dalar per ytenhet. (Se bild 15-22) *Sa, arithmetical mean height of the surface, Sds eller Spd, density of peaks (denstitet av toppar på ytan) och Sdr, developed area ratio (ytlängdsarea) som beräknas ur förhållandet (%) mellan reell och utvecklad yta (ISO 25178) - 7 -

9 2.4 Bakterieodling 1 Bakteriodlingen gjordes med ett s.k. StripMutanstest. Inför odlingen togs 10 µl av bakterien streptococcus mutans (typ som förvarades i skummjölk) och tillsattes till 10 ml Todd Hewitt-buljong (TH-buljong), en näringsbuljong, i sterila s.k. c- rör. Rören placerades i värmeskåp (Tabell 3:8) i 37 C under timmar. Allt enligt fabrikantens anvisningar. Därefter späddes bakterierna ut med TH-buljong till önskad optisk densitet (OD)* som i detta fall var 0,25 för att få ett lämpligt antal koloniformationer. OD kontrollerades med en spektrofotometer (Tabell 3:9). Dentocult StripMutansrör (Tabell 3:16) användes till bakterieodlingen och dessa förbereddes genom att en bacitracinlapp (antibiotikum som mutansstreptokocker är resistenta mot) lades ner i rören med den selektiva odlingsbuljongen i ca 15 minuter innan provkropparna tillsattes. 100 µl av lösningen portionerades ut i 25 s.k. Eppendorf-rör. En steril bomullstops doppades i lösningen och rullades på provkroppen tio gånger. Locket på flaskorna skruvades inte åt helt för att släppa ut ev. gas som kan bildas då bakterien växer. Rören placerades i upprätt läge för inkubering i värmeskåp (Tabell 3:7) i C under minst 48 timmar. Allt enligt fabrikantens anvisningar. Efter avslutad inkubering kunde förekomsten av mutansstreptokocker ses som mörkblå till ljusblå kolonier på provkroppens yta och antalet kolonier räknades. Bilderna 6-9 visar provkropparna efter första odlingen, innan de doppats i ultraljudsbad. Bild 6 Obehandlad yta, Ivocap, I.O. Bild 7 Obehandlad yta, Permodent, P.O. Bild 8 Behandlad yta, Ivocap, I.Y. Bild 9 Behandlad yta, Permodent, P.Y. *Optisk densitet är ett mått på absorption av ljus i en gas, vätska eller fast substans, dvs. om ljusets våglängder mäts innan och efter det passerar ett visst ämne kan dess OD uppmätas eftersom ljuset absorberas, vilket ger ett mått på koncentrationen av en viss substans eller partiklar i det genomlysta ämnet

10 2.5 Ultraljudsbad Bakterieadhesion Efter bakterieodlingen doppades provkropparna i ultraljudsbad (Tabell 3:13) där mittpunkten i botten på karet hade markerats med hjälp av en mall. Vatten fylldes upp till markeringen i karet och bägaren fylldes upp till 350 ml så att vattennivån var den samma i karet som i bägaren. Provkropparna placerades i en laboratorieställning för att samma höjd i badet skulle erhållas. Vattnet i bägaren byttes efter varje grupp. Provkropparna fotograferades innan de doppats i ultraljudsbadet, och därefter med ett intervall om 10 sekunder eller tills bakteriekolonierna släppt från ytan. Dock max 60 sekunder per provkropp. 2.6 Slitagetest En tandborstningsmaskin tillverkades med fyra eltandborstar (Tabell 3:10). Provkropparna monterades på maskinen och tandborstarna som var försedda med extra mjuka tandborsthuvuden (Tabell 3:11) fick slita på ytan under 45 minuter med konstant tryck (Bild 10). Trycket kontrollerades genom att de klossar som höll provkropparna på plats var försedda med en fjäder och en skruv så att varje kloss kunde justeras i höjdled med hjälp av skruven. Varje tandborste var synkroniserad med en display som dels angav tiden och dels visade när trycket blev för stort genom att en varningssymbol tändes. Klossen skruvades upp tills symbolen tändes och därefter minskades trycket tills symbolen slocknade igen. Ytan hölls fuktig genom att det sprayades vatten på provkropparna var 30:e sekund, och tandkräm fylldes på var 10:e minut. Genom tillförsel av vatten och tandkräm tillsammans bildas skum som hjälpte till att hålla ytan fuktig. Tandkrämen (Tabell 3:12) som användes vid testet rekommenderades av Apoteket AB för eltandborstanvändning. Bild 10 Tandborstmaskinen - 9 -

11 2.7 Bakterieodling samt ultraljudsbad 2 Efter slitagetestet gjordes ytterligare en bakterieodling samt ett ultraljudsbad med samma förfarande som tidigare. Bilderna visar provkropparna efter andra odlingen, innan de doppats i ultraljudsbad. Efter slitagetestet har ett S (för slitage) lagts till efter ordinarie beteckning på alla provkroppar, vilket i fortsättningen skiljer grupperna åt. Bild 11 Obehandlad yta, Ivocap, I.O.S. Bild 12 Obehandlad yta, Permodent, P.O.S. Bild 13 Behandlad yta, Ivocap, I.Y.S. Bild 14 Behandlad yta, Permodent, P.Y.S. 2.8 Beräkning av bakteriekolonier Med hjälp av bilderna från ultraljudsbaden och ett program skapat av univ.adj. Anders Hoszec på avdelningen för Cariologi OD Malmö kunde den procentuella bakterieväxten på ytan uppskattas. Programmet bygger på att kolonierna kan urskiljas från ytan genom kontraster och olika färgskalor. Beräkningarna gjordes på de bilder som togs med kamera (Tabell 3:14) före ultraljudsbadet, efter 30 sekunder och efter 60 sekunder i badet (Diagram 1 och 2). 2.9 Interferometer Slutligen gjordes nya mätningar med interferometer

12 3 Resultat 3.1 Bakterieodling före och efter slitage Diagrammen med tillhörande tabell visar medelvärdet i procent på antalet bakterier på ytan innan ultraljudsbadet (noll sekunder) och på kvarvarande bakterier efter 30 respektive 60 sekunder i ultraljudsbadet. Diagrammet Odling 1 visar bakterietillväxten innan slitage, medan Odling 2 visar efter slitage. 0 s 30 s 60 s IO 21,90% 0,39% 0,12% IY 8,26% 0,08% 0,03% PO 21,69% 0,44% 0,14% PY 19,16% 0,44% 0,05% Diagram 1 0 s 30 s 60 s IOS 39,72% 5,33% 2,08% IYS 38,73% 6,91% 4,03% POS 35,51% 2,80% 1,59% PYS 33,54% 2,13% 1,14% Diagram

13 3.2 Ytanalyser före och efter slitage Mätområdet täckte en yta på ca 200 x 260µm (50 x objektiv och zoomfaktor 0,625). Strålkällan utsände vitt ljus, upplösning i lateralled 0,3µm och i vertikalled 0,05nm. Det användes ett Gauss-filter (storlek 50 x 50µm) för att eliminera form och vibrationsfel, dvs. långvågiga komponenter i yttopografin. Bild visar resultatet från mätningarna i interferometern som ytan såg ut innan den utsatts för slitage. Medan bild visar motsvarande ytor efter slitagetestet. Provkropparna är slumpvis utvalda både före och efter slitage. Bild 15 Obehandlad yta, Ivocap, I.O. Bild 16 Obehandlad yta, Permodent, P.O. Bild 17 Behandlad yta, Ivocap, I.Y. Bild 18 Behandlad yta, Permodent, P.Y. Bild 19 Obehandlad yta, Ivocap, I.O.S. Bild 20 Obehandlad yta, Permodent, P.O.S. Bild 21 Behandlad yta, Ivocap, I.Y.S. Bild 22 Behandlad yta, Permodent, P.Y.S

14 Bilderna visar ytstrukturen på provkroppar ur alla fyra grupper där Z-range anger höjdintervallet på ytstrukturerna, vilket innebär att färgen blir mörkare ju mer djupet understiger ytans medellinje. Bilderna har individuellt anpassade inställningar för optimal detaljåtergivning och har därför olika färgskalor. Bild visar hur ytan såg ut innan den utsatts för slitage. Medan bild visar motsvarande ytor efter slitagetestet. Bild 23 Obehandlad yta, Ivocap, I.O. Bild 24 Obehandlad yta, Permodent, P.O. Bild 25 Behandlad yta, Ivocap, I.Y. Bild 26 Behandlad yta, Permodent, P.Y. Bild 27 Obehandlad yta, Ivocap, I.O.S. Bild 28 Obehandlad yta, Permodent, P.O.S. Bild 29 Behandlad yta, Ivocap, I.Y.S. Bild 30 Behandlad yta, Permodent, P.Y.S

15 3.3 Statistik Till samtliga analyser användes statistikprogrammet SPSS version 18,0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois). Det gjordes en statistisk jämförelse med one-way ANOVA och multipla jämförelser med variansanalys PostHoc Tukey för att påvisa signifikanta skillnader mellan de olika grupperna med avseende på parametrarna Sa, Sds och Sdr. Signifikansnivå α=0,05 Vid mätningarna användes en slumpvis utvald provkropp från varje grupp. Fem mätpunkter på varje provkropp utgör grund för medelvärdesberäkningarna. De statistiska resultaten i tabellerna (Tabell 1-2) bearbetades i Excel (Microsoft Office Excel, Microsoft Corporation, Redmond, Washington, USA). Diagram 3 Visar medelvärdet på parametervärdena Sa[µm], Sds[µm] och Sdr[%] inom samtliga grupper. Prov Värde Sa (µm) Sds (/mm²) Sdr (%) I.O. mv 0, ,71 3,45650 n=5 std 0, ,92 1,61202 I.Y. mv 0, ,71 3,45650 n=5 std 0, ,92 1,61202 P.O. mv 0, ,62 5,57252 n=5 std 0, ,26 5,37921 P.Y. mv 0, ,62 5,57252 n=5 std 0, ,26 5,37921 Tabell 1 Tabell över medelvärden (mv), standardavvikelser (std) hos Sa, Sds samt Sdr före slitagetest. Prov Värde Sa (µm) Sds (/mm²) Sdr (%) I.O.S mv 0, ,81 2,72165 n=5 std 0, ,36 2,71266 I.Y.S mv 0, ,23 1,86307 n=5 std 0, ,08 0,41340 P.O.S mv 0, ,63 1,82081 n=5 std 0, ,88 2,00813 P.Y.S mv 0, ,44 2,80226 n=5 std 0, ,31 1,39622 Tabell 2 Tabell över medelvärden (mv), standardavvikelser (std) hos Sa, Sds samt Sdr efter slitagetest

16 4 Diskussion 4.1 Provkropparna Provkropparna har förvarats i två år, vilket kan vara både positivt och negativt. En positiv aspekt är att det finns möjlighet att se om ytbehandlingen har tålt förvaringen under så lång och vad som har hänt i materialet över tid. Å andra sidan är det negativt att provkropparna inte legat fuktigt under dessa två år, eftersom det kan ha påverkat materialet på ett mindre gynnsamt sätt. Provkropparna lades i destillerat vatten en tid (ca tre veckor) innan vidare undersökningar gjordes för att de skulle dra till sig vätska, vilket gav bättre möjlighet att se vad som hänt med materialet och dess yta under två års tid. Det faktum att provkropparna har förvarats på olika sätt skulle ev. kunna påverka resultatet. Det finns tyvärr inte dokumenterat vilka provkroppar som förvarats på vilket sätt, men med tanke på att inga provkroppar, enligt statistiken, har skiljt sig från de övriga i samma grupp anser vi att resultaten är tillförlitliga. Mikroskopundersökningen av provkropparna gav ingen relevant information då det inte gick att avgöra några skillnader på ytorna. Möjligen kan man studera hur ytstrukturen ser ut trots dess blankpolerade yta. Provkropparna kapades för att antalet provkroppar per grupp skulle fördubblas, men också för att de skulle anpassas till provrören som används vid StripMutansmetoden, vilkas strips har kapats och justerats i samma syfte. Dessa modifieringar innebar att den totala längden (provkropp+strip) blev korrekt i provröret, vilket är en viktig detalj i sammanhanget eftersom näringsbuljongen måste täcka lika stor del på alla provkroppar. För att provkroppen inte skulle lossna i ultraljudsbadet gjordes två jack på vardera sidan vid fästet så att en tunn nylontråd kunde viras om och på så vis stabiliserades provkroppen bättre i dess fäste. Valet av tråd gjordes med hänsyn till att det inte skulle påverka odlingen. Vid tillverkningen följdes fabrikantens rekommendationer med undantaget att Permodent polymeriserades i tryckkärl under 40 minuter i stället för 30 minuter. Detta gjordes för att erhålla ett bättre polymeriserat material då provkropparna först efter bearbetning till slutliga dimensioner lades i vattenbad i syfte att minimera kvarstoden av restmonomerer. 2 Permodents ytbehandlade akryl visade tydliga tecken på att det skett en förändring över tid i materialet. Cirkelformade fläckar har uppkommit på ytan, vilket kanske skulle kunna bero på att perfluorhexan, som användes vid ytbehandlingen, har reagerat eller på något vis kapslats in i materialet. Men med tanke på att perfluorhexan anses vara ett inert ämne är det ändå troligare att något ämne i kallakrylatet blivit inkapslat vid ytbehandlingen eller snarare att restmonomererna inte kunnat dras ur akrylen och därmed bildat dessa upphöjda ringar

17 En tendens till samma cirkelformade fläckar kan anas på Permodents obehandlade yta (se bild 24 och 26; sid 13), men då inte i samma utsträckning och med samma tydlighet. Det kan bero på att akrylatet inte har samma polymeriseringsgrad som det varmpolymeriserade och att det därmed finns en större mängd restmonomerer, som inte reagerat, kvar i materialet. På bilderna från interferometern i Wyrwas arbete syns inga tecken på dessa ringar, varken på den obehandlade eller ytbehandlade akrylen, vilket tyder på att förändringarna uppstått under förvaringen. Det är svårt att avgöra om det är något i förvaringen som påverkat ytan eller om det har skett över tid och i så fall vad som skett per definition. En annan teori är att när varmpolymerisat blandas till en degaktig massa får den oftast stå en stund i det stadiet innan det polymeriseras, vilket innebär att monomervätskan ges tid att till tränga in i PMMA-pärlorna. När kallpolymerisat blandas påbörjas polymerisationen direkt och därmed hinner inte monomervätskan tränga in i de större PMMA-pärlorna, vilket i sin tur visar sig som ett slags cirklar i mikrostrukturen. 6 Det skulle vara intressant att ta reda på om så är fallet på våra provkroppar och även undersöka hur det påverkar materialets egenskaper, samt hur fenomenet artar sig över en längre tid (Bild 24 och 26). 4.2 Bakterieodlingarna Bakterietillväxten på provkropparna kan ha påverkats av hur bakterielösningen rullats på med bomullspinnen. En tendens till skillnad mellan de båda odlingarna går att ana genom att det på en del provkroppar växt mer bakterier på ena sidan i första omgången. Detta korrigerades vid andra odlingen genom att rulla fem gånger från ena hållet och fem gånger från andra hållet. På så vis kompenserades det faktum att trycket mot provkroppen blev större på ena sidan. Vidare kan det diskuteras om det blir någon nämnbar skillnad på tillväxten då de båda odlingarna inte fick exakt lika lång tid i värmeskåp. Första odlingen fick ca en timme mer i värmeskåp, men med tanke på att det inte växt fler eller större kolonier på provkropparna vid första odlingen jämfört med andra så bör inte skillnaden ha en avgörande betydelse. På en del av provkropparna från första odlingen satt bakterierna så löst att de redan innan ultraljudsbadet hade fallit av och hamnat på bottnen i provflaskan, medan andra föll av när de försiktigt lyftes ur röret för att fotograferas och köras i ultraljudsbadet. Det kan påverka det totala resultatet eftersom antalet provkroppar inte var mer än sex per grupp. Då provkropparna monterades i en laboratorieställning vid fotografering och ultraljudsbad hade alla samma utgångsläge, men placeringen i ultraljudsbadet har en avgörande betydelse för hur stor effekt badet har och därmed också hur länge bakterierna sitter kvar på provkroppen. Även om en mall användes för att markera mitten på badet finns en felmarginal eftersom hörnen är rundade och det därför kan vara svårt att markera exakt rätt. Det är inte heller någon garanti att det är precis i

18 mitten som effekten är som störst. Den övre tidsgränsen på 60 sekunder bestämdes vid ett pilottest, då det visade sig vara svårt att få loss de kvarvarande bakterierna efter en minut. 4.3 Beräkning av bakterier Metod För ett optimalt resultat på den procentuella bakterieräkningen måste bilderna ha exakt skärpa med hög upplösning. Dessutom måste provkroppen hänga helt lodrätt i ställningen för att skärpan ska vara samma över hela ytan och för att beräkningsprogrammet ska kunna skilja kolonierna från bakgrunden. Det är många faktorer och presumtiva felkällor som spelar in, vilket kan påverka slutresultatet och med det i åtanke bör metodens resultat betraktas som en uppskattning snarare än ett exakt mått på bakteriekolonier och dess vidhäftningsförmåga. Objektiviteten på den här metoden kan diskuteras eftersom det är svårt att vara exakt i bedömningen av vad som är kolonier eller inte på de minsta prickarna. Eftersom provkropparna är fuktiga vid fotograferingen kan det ibland vara svårt för datorn att avgöra var gränsen mellan koloni och akrylyta går och för att helt kringgå detta problem skulle det krävas ett mycket avancerat filtreringsprogram. Det är relativitet och inte exakta siffror som efterfrågas i denna metod och därmed skulle det alltså vara irrelevant att använda sig av allt för många decimaler i resultatet Resultat Resultaten från bakterieodlingarna har inte behandlats i något statistiskt program, men enligt de beräkningar som gjorts kan vissa antaganden ändå göras. Innan slitage på ytan går det att se en tendens till att bakterietillväxten är betydligt mindre på IY än de på övriga grupperna. Det tycks också vara så att bakterierna inte sitter lika hårt på IY, dvs. de släpper fortare från IY s yta. Efter slitage tycks tillväxten vara större på IOS och IYS än på POS och PYS. Bakterierna släpper dessutom lättare från POS och PYS och som också har färre bakterier kvar på ytan efter 60 sekunder. Det kan diskuteras vad som är orsaken till detta, men en teori är att eftersom PO och PY är ett mjukare material än IO och IY har dess ytor slätats ut mer av slitaget så att ytan snarare blivit polerad och därmed fäster inte bakterierna i lika stor utsträckning. Vid en jämförelse mellan de olika resultaten från statistiken och bakterieberäkningen kan vissa tendenser avläsas. De ytbehandlade provkropparna har låga värden både vid Sa, Sds och Sdr och det är också de som har färre bakterier från början. Med andra ord har de ytor med en liten medelhöjdsavvikelse, liten ytareal samt få toppar och dalar i mikrostrukturen också färre och sämre fästmöjligheter för bakteriekolonier

19 Men efter slitage har den fördelen försvunnit och i stället har POS och PYS ett betydligt högre Sds (fler toppar och dalar per ytenhet) och mindre bakterietillväxt. 4.4 Slitagetest Körtiden på tandborstmaskinen bestämdes utifrån Brauns garanterade batteritid. För att åskådliggöra vad 45 minuter skulle kunna motsvara vid normal tandborstning kan man räkna på hur många tandytor som borstas och fördela antalet ytor på de två minuter i borstningstid som Braun rekommenderar. Om patienten är fullt betandad kan tandytorna i en kvadrant beräknas enligt följande: Incisiver två ytor/tand dvs. totalt fyra ytor Caniner två ytor/tand dvs. totalt två Premolarer tre ytor/tand dvs. totalt sex ytor Molarer tre ytor/tand dvs. totalt nio ytor Det totala antalet ytor uppgår till 21 och om dessa fördelas på tiden 30 sekunder, vilket motsvarar Brauns rekommenderade borstningstid per kvadrant, kommer en tandyta att borstas i ca 1,43 sekunder. Divideras 2700 sekunder (45 minuter) med 1,43 sekunder blir det ca 1888 borstningar per yta och eftersom det rekommenderas två tandborstningar per dag divideras denna summa med två. Då kan det konstateras att de 45 minuternas slitage på provkropparna motsvarar ca 2,6 år. Det finns en del brister i uträkningen när det gäller exempelvis antalet ytor, eftersom det är beräknat på en fullt betandad patient, och verklighetens patienter inte alltid är fullt betandade. Uträkningen ger ändå en liten anvisning om hur lång tid slitagetestet motsvarar i verkligheten, vilket kan ge en större förståelse av resultatet. De brister som kan beaktas angående metoden vid slitagetestet är bl.a. det faktum att det inte varit en exakt mängd tandkräm som applicerats på tandborstarna och dessutom påverkas resultatet av vilken typ av tandkräm som använts. Det fanns också viss svårighet att placera tandborsthuvudena helt parallellt med ytan på provkropparna, vilket har gjort att det har blivit ett snedfördelat slitage på en del av provkropparna. Det togs hänsyn till det vid ytmätningarna på så vis att mätningarna gjordes på den ytan där slitaget varit som störst. När det gäller trycket på provkropparna finns också en felkälla eftersom det inte gick att uppmäta det exakta trycket på kropparna och därmed kan det ge olika resultat på slitaget beroende på vilken tandborste som använts. Tandborsthuvudenas färg ska enligt fabrikanten mattas av när de är utslitna. Vi valde att köra två omgångar med samma tandborsthuvud eftersom det inte visade någon tendens till förändring i färgen. Det kan inte påvisas någon skillnad på de provkroppar som borstats med andra omgångens borsthuvud

20 Möjligen kan det finnas bättre lösningar på slitagetest med bättre kontroll på parallellitet och tryck, men för att återigen anknyta till verkligheten kommer det inte vara konstant tryck eller parallella ytor vid den naturliga rengöringen vilket ändå talar för att testets resultat kan tas i beaktande för vidare undersökningar. Det finns en hel del studier gjorda med slitagetester, men det finns ingen egentlig standard att följa, vilket gör det svårt att jämföra olika studier. I de flesta fall används en slurry, t.ex. vatten och tandkräm, där provkroppen är helt eller delvis täckt av slurryn och där tandborstar sliter på ytan genom en horisontell rörelse. 13 Det är också vanligt att provkropparna vägs före och efter slitage för att se hur stor procent av vikten som abraderats bort 13, vilket skulle kunna vara en tänkbar metod vid fortsatta studier. Enligt Tanoue et al 14 är det ett antal faktorer som spelar in när det gäller den här typen av tester. En del av de faktorerna som nämns är vilken typ av tandborstmaskin som används, vilken typ av tandkräm eller slurry, och givetvis vilket material som testas. Slitagets påverkan på ytan är i allra högsta grad intressant, men det är trots allt är de ytor som inte borstas som kanske har den största vinsten av en plasmabehandling. Det är just på dessa ytor som bakterier och plack kommer att fästa och genom en ytbehandling kan alltså bakterietillväxten hämmas något

21 4.5 Statistikresultat I jämförelserna på ytan före och efter slitagetestet finns ingen signifikant skillnad vad gäller medelvärdet på Sa, vilket innebär att medelhöjdsavvikelsen i stort sett är oförändrad i alla grupper. Däremot finns en signifikant skillnad i Sds-medelvärdet i grupperna PY och IY. De har alltså betydligt lägre medelvärde på antalet toppar och dalar per mm² före slitage jämfört med övriga grupper, men efter slitage har PYS och IYS hamnat på ungefär samma nivå som övriga. Det är troligen ett tecken på att ytbehandlingen har slitits bort och att ytegenskaperna därmed har blivit snarlika de obehandlade ytorna. För att fastställa exakt hur det ligger till skulle en XPS-analys kunna utföras där den kemiska ytsammansättningen undersöks. På så vis kan det detekteras huruvida ytsammansättningen från plasmabehandlingen har slitits bort eller ej eftersom provkropparnas yta mättes med XPS-tekniken efter att de hade behandlats. Deras värden dokumenterades, vilket gör att en jämförelse skulle vara möjlig vid fortsatt forskning. Den obehandlade akrylen verkar vara relativt opåverkad av slitage, men en jämförelse mellan PO och IO visar på att PO har förändrats något mer än IO, vilket beror på att PO är mjukare än IO. Sdr-värdet är ytlängdsarean som beräknas i procent ur förhållandet mellan reell och utvecklad yta och vid de mätningarna är det tydligt att gruppen PO utmärker sig. Där finns en signifikant skillnad i jämförelsen med alla grupper undantaget PO och IO, men även den gruppen ligger betydligt närmare signifikansen än övriga. Att PO har ett högre värde på Sdr innebär att dess yta har en större area än övriga grupper och genom att Permodent är ett mjukare material än Ivocap slits dessa ojämnheter i ytan lättare bort i slitagetestet. Det är alltså PO och POS som har mest markant skillnad före och efter slitage jämfört med de andra grupperna. 5 Slutsats Med reservation för de begränsningar studien har kan följande slutsatser dras: Streptococcus mutans kan växa på både ytbehandlad och obehandlad akrylat, vilket innebär att ytbehandlingen med perfluorhexan inte är toxisk. Bakterietillväxten på ytbehandlad Ivocap var något mindre före slitagetest, vilket delvis bekräftar hypotesen. Efter slitage tycks ytbehandlingen inte ha samma verkan då bakterietillväxten ökade något

22 6 Tabell Tabell 3 Översikt på använda material och apparatur Klassificering Produkt Fabrikat/Land 1 Akryl Permodent Forshaga Dentaldepå, Forshaga, Sverige 2 Akryl Ivocap SR Ivocap High Impact, Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein 3 Plasttrissa Moore's E.C. Moore company INC. Dearborn, Michigan 4 Rundborr Meissinger Hager&Meissinger GmbH, Tyskland 5 Mikroskop Leica DM 2500 M Leica Microsystems AB, Tyskland 6 Interferometer MicroXAM AD Phase shift, surfacemapping microscope Arizona, USA 7 Värmeskåp Ivoclar Vivadent Ivoclar Vivadent AG, Clinical Cultura Schaan, Liechtenstein 8 Värmeskåp Electrolux Electrolux AB 9 Spektrofotometer U-1900 Ratio Beam Hitachi High- Technologies Spectrophotometer Corporation 10 Eltandborstar OralB Triumph 5000 Braun GmbH, Tyskland 11 Tandborsthuvud Sensitive Braun GmbH, Tyskland 12 Tandkräm Apoteket Gel Tandkräm Europharma Concepts 13 Ultraljudsbad ELMA Transsonic T410 ELMA, Tyskland 14 Kamera NikonFinePix Fujifilm S3pro Fujifilm Sverige AB 15 Kamera Panasonic Fx 35 Lumix Panasoni Nordic AB 16 Provrör Dentocult SM Orion Diagnostica AB, Strip Mutans Sverige 17 Nylontråd Was Separating Filament Bell de st. Claire, USA

23 7 Slutord Ett Stort Tack till Lars Olsson, universitetsadjunkt, enheten för dental teknologi Anders Hoszek, universitetsadjunkt, enheten för Cariologi Kristina Hamberg, laboratorieingenjör, enheten för Cariologi Dr. Ryo Jimbo, DDS PhD, avdelningen för protetik, odontologiska fakulteten Evaggelia Papia, doktorand/tandtekniker, odontologiska fakulteten Victor Zalazar, Servicetekniker Per Vult von Steyern, universitetslektor Carolina Wyrwa, tandtekniker Håkan Fransson, ingenjör, odontologisk teknologi Krister Nilner, professor och övertandläkare, odontologiska fakulteten Tore Derand, professor emeritus Peter Norman, Nordic Manager,P&G Professional Oral Health Tandtekniska Laboratoriet, Ystad Mikael Noltorp, automationsingenjör, ÅF Konsult

24 8 Referenser 1. Buergers R, Rosentritt M, Handel G. Bacterial adhesion of Streptococcus mutans to provisional prosthodontic material. J Prosthet Dent; 2007; 98: Wyrwa C. Experimentell ytbehandling av protesbasmaterial en pilotstudie. Malmö högskola; Munksgaard C et al, Material till helproteser. Socialstyrelsen, Kunskapsdokument för Dentala Material Stockholm, Sverige 4. Nationalencyklopedin, Femtonde bandet, Bokförlaget Bra Böcker AB, Höganäs 5. Nationalencyklopedin, Sjuttonde bandet, Bokförlaget Bra Böcker AB, Höganäs 6. McCabe J F, Walls A W G, Applied Dental Materials, 9th ed., Blackwell Publishing Ltd. 7. Nurhaerani, Arita K, Shinonaga Y, Nishino M. Plasma-based fluorine ion implantation into dental materials for inhibition of bacterial adhesion. Dent Mater J. 2006; 25: Chu P K, Chen J Y, Wang L P, Huang N. Plasma-surface modification of biomaterials. Materials Science and Engineering. 2002; 36: van Noort R, Introduction to Dental Materials, 3:rd ed., Mosby, Inc. 10. Glantz P-O, Strandman E, Dérand T, TEAM DENTAL MATERIAL, Invest-Odont AB, Stockholm 11. Craig R G, Powers J M, Restorative Dental Materials, 11:th ed., Mosby, Inc. 12. Anusavice K J, Phillips Science of Dental Materials, 11:th ed., Saunders, Missouri, USA 13. Richmond R, Macfarlane T V, McCord J F. An evaluation of the surface changes in PMMA biomaterial formulations as a result of toothbrush/dentifrice abrasion. Dent Mater J. 2004; 2: Tanoue N, Matsumura H, Atsuta M. Wear and surface roughness of current prosthetic composites after toothbrush/dentifrice abrasion. J Prosthet Dent; 2000; 84: Machado A L, Breeding L C, Vergani C E, da Cruz Perez L E. Hardness and surface roughness of reline and denture base acrylic resins after repeated disinfection procedures. J Prosthet Dent. 2009;102: