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DOI: 10.1055/s-0031-1297092
In vitro Assay for the Screening of the Plaque-reducing Activity of Antimicrobial Agents
Publication History
Publication Date:
25 December 2011 (online)
Summary
Bacteria grown in biofilms are less susceptible to antimicrobial agents than planktonic bacteria. One of the most common biofilms in humans is dental plaque.
To investigate the antimicrobial activity against dental bacteria grown in biofilms, biofilms were generated with Streptococcus sanguis on hydroxyapatite disks to mimic the tooth surface. After 48 h of aerobic incubation at 37 °C in a continuous flow culture, a biofilm consisting of Streptococcus sanguis became visible on the surface of the disks. The disks were removed from the growth chamber and placed in different vessels containing either chlorhexidine digluconate (CAS 55-56-1, 0.1 % or 1.0 %), polyvinylpyrrolidone iodine (1.5 % or 7.5 %), or octenidine dihydrochloride (CAS 70775-75-6, 0.05 % or 0.1 %) for 5 or 30 min. In addition, the antiseptics were applied to the bacterial suspension in the growth chamber. A significant difference was observed in the antimicrobial activity against bacteria in the suspension liquid compared to the bacteria grown in biofilms.
The best reduction factors were obtained with chlorhexidine (1.0 %, 30 min) for either sessile (3.97 lg) or planktonic bacteria ( 5.58 lg). Clear relationships between the doses and times of action were found for the assessed agents. Therefore, the authors conclude that the present in vitro assay is a quick and costeffective model to screen the activity of antimicrobial agents against bacteria grown in biofilms.
Zusammenfassung
In-vitro-Assay zur Untersuchung der Plaque-reduzierenden Wirksamkeit antimikrobieller Substanzen
Bakterien in Biofilmen sind gegenüber antimikrobiellen Substanzen weniger empfindlich als Bakterien in Suspensionen („planktonische Bakterien”). Die dentale Plaque ist der häufigste Biofilm des Menschen und von erheblicher Bedeutung für die Entstehung parodontaler Erkrankungen. Um die antimikrobielle Wirksamkeit gegenüber in Biofilmen gewachsenen Bakterien zu ermitteln, wurden Biofilme mit Streptococcus sanguis auf Hydroxyapatit-Plättchen, die die Zahnoberfläche simulieren, erzeugt. Nach 48 h aerober Inkubation bei 37 °C in einer kontinuierlichen Flußkultur entstand auf den Plättchen ein makroskopisch sichtbarer Biofilm. Die Plättchen wurden dann aus der Wachstumskammer entfernt und für 5 min bzw. 30 min in Gefäße gegeben, die Chlorhexidindigluconat (CAS 55-56-1, 0.1 % oder 1.0 %), Polyvinylpyrrolidon-Iod (1.5 % oder 7.5 %) oder Octenidindihydrochlorid (CAS 70775-75-6, 0.05 % oder 0.1 %) enthielten. Zum Vergleich wurde die antimikrobielle Wirksamkeit gegenüber den in der Wachstumskammer planktonisch gewachsenen Keimen ermittelt. Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied in der Wirksamkeit der Antiseptika gegenüber planktonischen bzw. in Biofilmformation gewachsenen Keimen.
Die besten Reduktionsfaktoren wurden mit Chlorhexidindigluconat (1.0 %, 30 min) sowohl im Ansatz mit Biofilm-Bakterien (3.97 lg) als auch mit planktonischen Bakterien ( 5.58 lg) erzielt. Für alle Antiseptika konnten klare Beziehungen zwischen Applikationsdosis, Einwirkzeit und Wirksamkeit ermittelt werden. Das vorgestellte Modell eignet sich daher als schnelles und kostengünstiges Screening-Verfahren, um die Wirksamkeit antimikrobieller Substanzen gegenüber in Biofilmen gewachsenen Bakterien zu untersuchen.