Hipoalerjenik protez kaide materyallerinin yüzey özelliklerinin ve bakteri tutunumlarının ın-vitro değerlendirilmes
In-vitro assessment of surface characteristics and bacterial adhesion of hypoallergenic prosthesis base materials
Yazar: SEMA MURAT
Danışman: PROF. DR. AYHAN GÜRBÜZ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Bakteriyel adezyonlar = Bacterial adhesions ; Dental materyaller = Dental materials ; Mikroskopi-flüoresans = Microscopy-fluorescence ; Serbest yüzey = Free surface ; Takma diş tabanları = Denture bases ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness ; Yüzey özellikleri = Surface properties ; İn vitro = In vitro

Özet:
Günümüzde, metilmetakrilat (MMA) artık monomerinin neden olduğu alerjik reaksiyonları minimuma indirgeyebilmek için MMA yerine; diüretan dimetakrilat, poliüretan, polietilentereftalat ve polibütilentereftalat içeren, Polimetilmetakrilat (PMMA)'a alternatif olarak geliştirilen, farklı polimerizasyon tipleri bulunan hipoalerjenik protez kaide materyalleri üretilmiştir. Yeni üretilen materyallerin bakteriyel adezyona yatkınlığının değerlendirilmesi oral sağlığın idamesi açısından son derece önemlidir.İn-vitro çalışmamızda; günümüzde sıkça kullanılan konvansiyonel ısı ile polimerize olan (QC 20) ve mikrodalga ile polimerize olan (Acron MC) rezin materyalleri ile 3 farklı hipoalerjenik protez kaide materyallerine (Puran HC, Alldent Sinomer ve Polyan) oral streptokoklardan S. mutans ve S. sanguis'un başlangıç adezyonunun değerlendirilmesi ve yüzey pürüzlülüğü ile hidrofobisite gibi materyal yüzey özelliklerinin mikrobiyal adezyona etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Adezyonun fizikokimyasal mekanizmasının değerlendirilmesinde, materyal yüzey özelliklerinin yanında bakterilerin de yüzey özellikleri incelenmiştir. Araştırmamızın biyolojik önemini artırmak amacıyla; streptokokal adezyon yapay tükürük ile kaplanmış örnekler ve tükürükle kaplanmamış örnekler üzerinde gerçekleştirilmiş ve yapılan karşılaştırma sonucu pelikılın etkisinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca her materyalin alçıya karşı hazırlanan pürüzlü ve cama karşı hazırlanan parlak örnekleri ile yüzey pürüzlülüğünün bakteriyel adezyona etkisi araştırılmıştır. Bütün gruplardaki örneklerin, 3 farklı polaritedeki likit ile ölçülen temas açıları kullanılarak ?van Oss Asit-Baz? formülü ile serbest yüzey enerjileri (SFE) ve komponentleri hesaplanmıştır. Bu parametreler dahilinde kaide materyallerinin başlangıç bakteri adezyonlarında ortaya çıkan farklılıklar, akridin turuncusu ile boyanan örneklerin, floresan mikroskobu ile alınan fotoğrafları üzerinden yapılan sayım sonuçlarına göre tespit edilerek değerlendirilmiştir. Ayrıca SEM görüntüleri de çalışmayı desteklemek amacıyla kullanılmıştır.Araştırmamızda elde edilen veriler normal dağılım göstermediği ve varyanslar homojenlik varsayımı sağlamadığı için parametrik olmayan istatistiksel test yöntemleri kullanılmıştır. İkili karşılaştırmalarda Mann-Whitney U Analizi, 2'den fazla grup karşılaştırmalarında Kruskal-Wallis Varyans Analizi kullanılmıştır. Değişkenler arasındaki korelasyon ise ANOVA Variance Analizi ile değerlendirilmiştir. Anlamlılık düzeyi ?=0,05 olarak alınmıştır.Bütün materyallerin pürüzlü ile parlak örnekleri arasında yüzey pürüzlülüğündeki fark istatistiksel açıdan anlamlı bulunmuştur (p<0,05).Birbirleri ile karşılaştırılan materyallerin aralarında da yüzey pürüzlülüğü açısından istatistiksel olarak anlamlı farklar bulunmuştur (p<0,05). Pürüzlü gruplarda materyaller arasında bulunan en yüksek ortalama yüzey pürüzlülüğü değeri (Ra), Alldent Sinomer'de ve en düşük ise kontrol grubu materyallerinden QC 20'de saptanmıştır. Parlak örnekler arasında en yüksek ortalama pürüzlülük değeri (Ra) gösteren materyalin Acron MC, en düşük değeri gösterenin ise Polyan olduğu saptanmıştırBütün kaide materyallerinin pürüzlü örneklerine tutunan bakteri sayısının parlak örneklerden istatistiksel olarak anlamlı şekilde daha fazla olduğu görülmüştür (p<0,05). Pürüzlülük ile adhere olan her iki bakteri sayısı arasında güçlü pozitif korelasyon bulunduğundan (S. sanguis için r = 0,882 ve S. mutans içinse r = 0,851) yüzey pürüzlülüğünün bakteriyel adezyonu etkileyen en önemli faktör olduğu saptanmıştır.Hidrofobik materyallerin pürüzlülüğündeki artış temas açısının da artmasına neden olmuştur. Bütün kaide rezinlerinin pürüzlü yüzeylerinde ölçülen su temas açısı parlak yüzeylerden daha yüksek bulunmuştur (p<0,05). Materyaller arası pürüzlü ve parlak örnekler karşılaştırıldığında ise su temas açıları arasındaki farklar istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır (p>0,05).Pelikılın hem pürüzlü hem de parlak örneklerde su temas açısını azalttığı ve materyallere daha hidrofilik yüzey özelliği kazandırmasıyla birlikte, bakteriyel adezyonu da azalttığı saptanmıştır (p<0,05). Ayrıca pelikılın etkisiyle materyallerin hem pürüzlü hem de parlak örneklerinde SFE ve polar komponentin (?sAB), ayrıca polar komponenti oluşturan baz komponentin (?s-) de arttığı bunun yanı sıra SFE'nin non-polar komponentinde (?sLW) ise azalma olduğu, böylece materyallerin daha hidrofilik yüzey özelliği kazandığı görülmüştür.PMMA ve diğer kaide materyallerinin pürüzlü örneklerinin serbest yüzey enerjisinin parlak örneklerden daha düşük olduğu bulunmuştur. Genel olarak, yüzey enerjisi arttıkça bakteriyel adezyonun azalma eğiliminde olduğu bulunmuştur. Yüzey enerjisi ile ilgili bulunan negatif korelasyonlar ise S. sanguis için (r = ?0,655) orta derecede ve istatistiksel açıdan anlamlı iken (p<0,05), S. mutans (r = ?0,442) için zayıf düzeyde ve istatistiksel olarak anlamlı değildir (p>0,05).S. mutans'tan daha hidrofobik olduğunu saptadığımız S. sanguis'in yüzeylere adezyonunun daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Hipoalerjenik kaide materyalleri olan Puran HC, Alldent Sinomer ve Polyan ile ayrıca Acron MC'nin konvansiyonel akrilik olan QC 20'den mikrobiyal adezyona genel olarak daha yatkın oldukları saptanmıştır.

Abstract:
Nowadays, instead of methyl methacrylate (MMA), hypoallergenic denture base materials with different polymerization types containing diurethandimethacrylate, polyurethane, polyethylene terephthalate and polybutyleneterephthalate being produced in order to minimize allergic reactions caused by residual monomer MMA in the acrylic denture base. Assessment of newly produced materials in terms of bacterial adhesion is of paramount importance for maintaining oral health.In this in-vitro study, initial adhesion of oral streptococcus (S. mutans and S. sanguis) on commonly used conventional resin materials that are polymerized with heat (QC 20) or microwave (Acron MC) and 3 different hypoallergenic denture base materials (Puran HC, Alldent Sinomer and Polyan) was assessed. Effects of material surface characteristics such as; surface roughness and hydrophobicity on microbial adhesion were also evaluated. In order to assess physicochemical mechanism of adhesion, surface characteristics of bacteria were also evaluated along with surface characteristics of the materials. To strengthen biological aspect of the study, streptococcal adhesion was conducted on samples covered with saliva and without saliva and their comparison gave the effect of pellicle. Besides, effect of surface roughness on bacterial adhesion was assessed by comparing rough samples (prepared against stone) and smooth samples (prepared against glass) that were prepared from each material. For all group samples, by using contact angle measurements obtained from liquid with 3 different polarity and by using "van Oss Acid- Base" formula, surface free energy (SFE) and its components were calculated. Considering these parameters, differences between initial bacterial adhesion of base materials were assessed by counting of bacteria in images which were taken with fluorescent microscopy of samples stained with acridine orange. SEM images were also used to support study findings.As our data did not show normal distribution and equal variances not assumed, non-parametric statistical test methods were used in the present study. Mann-Whitney U Analysis was used for pairwise comparisons and Kruskal-Wallis Variance Analysis was used to compare more than 2 independent groups. Correlation between variables was assessed with ANOVA Variance Analysis. Significance level was set at ?=0.05.For all materials, surface roughness difference between rough and smooth samples was statistically significant (p<0.05).Statistically significant differences were also found among materials for surface roughness (p<0.05). Among rough group materials, highest mean surface roughness value (Ra) was found for Alldent Sinomer whereas lowest Ra was found for QC 20, a control group material. It was found that, among smooth group materials, highest mean surface roughness value (Ra) was found for Acron MC whereas lowest Ra was found for Polyan.For all base materials, the number of adherent bacteria on rough samples were significantly higher than that of smooth samples (p<0.05). Since there was a strong positive correlation between roughness and the number of adherent bacteria of 2 groups (S. sangiusr = 0.882 and S. mutans r = 0.851) it was suggested that surface roughness was the most important factor effecting bacterial adhesion.An increase in the roughness of hydrophobic material resulted in an increase in the water contact angle. For all base resins, water contact angle measured in rough surfaces were found to be higher than that of smooth surfaces (p<0.05). Among materials when rough and smooth samples were compared no statistically significant differences were found (p>0.05).It was found that pellicle decreased water contact angle on both rough and smooth samples. Also, pellicle gave materials a more hydrophilic surface characteristic and decreased bacterial adhesion (p<0.05). Besides, due to pellicle effect, for both rough and smooth samples of the materials an increase occurs in SFE and polar component (?sAB) along with base component (?s-) whereas a decrease occurs in non-polar component (?sLW) of SFE, thereby it was shown that materials gained more hydrophilic surface characteristic.Lower surface free energy values were found for rough samples of PMMA and other base materials compared to those of smooth samples. In general, we found that an increase in surface energy resulted in a decrease in bacterial adhesion. Negative correlations found for surface energy were for S. sanguis (r = ?0,655) suggesting moderate correlation and statistical significance (p<0.05), and for S. mutans (r = ?0.442) suggesting fair correlation without statistical significance (p>0.05).S. sanguis, which is found to be more hydrophobic than S. mutans, showed higher surface adhesionthan S. mutans (p<0,05). In general, hypoallergenic base materials; Puran HC, Alldent Sinomer, Polyan and Acron MC showed higher tendency to microbial adhesion compared to conventional acrylic QC 20.