Effekte von Veränderungen der erosiven Bedingungen auf die Ergebnisse von Erosions-Abrasions-Studien

Abstract

In vitro Studien sind die häufigsten Studienmodelle für Erosions- und / oder Abrasionsstudien. Sie helfen, ein besseres Verständnis für die Wirkungsmechanismen von Präparaten zur Prävention oder Therapie von Erosionen zu entwickeln.Eine eigene Literaturrecherche hat gezeigt, dass schon bei Studien, die vom Grundsatz her ähnliche Modelle anwenden, eine große Variationsbreite bei vielen Parametern vorliegt. Dadurch sind viele Studien nur schwer miteinander vergleichbar. In den meisten Arbeiten wurde untersucht, welche Auswirkung das Verändern eines einzelnen Parameters auf die Ergebnisse von Erosions- oder Erosions-Abrasions-Studien hat. Jedoch wurde das Zusammenwirken von Veränderungen unterschiedlicher Parameter und deren gegenseitige Beeinflussung bisher nicht näher betrachtet.Daher war das Ziel dieser Studie, die Effekte von Studienmodellveränderungen sowohl auf die Dimension des Substanzverlustes als auch auf die Wirksamkeit von Zahnpasten mit unterschiedlichen Wirkstoffen als antierosives / antiabrasives Präparat darzustellen. Es wurden insgesamt 1760 planpolierte humane Schmelzproben einer zyklischen De- und Remineralisation über 10 Versuchstage unterzogen. Die Proben wurden mit 4 verschiedenen Zitronensäuren (1%, 0,5% und 0,3% mit nativem pH-Wert; 0,3% mit adjustiertem pH-Wert 3,6) 6 mal am Tag für 2 Min. entweder auf einer Schüttelplatte (SP) oder in einem Wasserbad (WB) demineralisiert. Es wurden 4 verschiedene Mundhygieneprodukte 2 mal am Tag für 2 Min. verwendet. Dabei handelte es sich um ein Zinnfluorid (SnF2)-haltiges Gel, eine Natriumfluorid (NaF)- und eine SnF2/NaF/Hexametaphosphat (HMP)-haltige sowie eine F-freie Zahnpaste. Die Produkte wurden in Form von Suspensionen, gemischt aus Paste bzw. Gel und Mineralsalzlösung (1:3), angewendet. Zusätzlich wurde die Hälfte der Proben während der 2 mal am Tag stattfindenden Behandlung mit diesen Suspensionen für jeweils 15 Sek. mit einem Auflagegewicht von 200g gebürstet. Als Kontrolle diente neben der Anwendung des F-freien Präparates eine Gruppe, die nur demineralisiert, aber nicht mit Zahnpasten behandelt oder gebürstet wurde. Insgesamt wurden 72 Gruppen mit je 20 Proben behandelt.In einem weiteren Experiment wurde untersucht, ob die Mineralsalzkonzentration in der Lösung zum Anmischen der Suspensionen einen Einfluss auf die Wirkstoffeffekte unter erosiven sowie erosiv-abrasiven Bedingungen aufweist. Zur Betrachtung von möglichen Effekten der Mineralsalzkonzentration in den Suspensionen auf die Höhe von Auflagerungen oder Substanzverlusten wurde ein Modell gewählt, in dem in den vorigen Experimenten sowohl Auflagerungen als auch Substanzverluste dargestellt wurden. Somit konnte der Einfluss der Suspensions-Präparation auf die Präzipitationsneigung untersucht werden. Es wurden zur Herstellung der Suspension entweder destilliertes Wasser oder eine im Verhältnis 1:1 mit destilliertem Wasser verdünnte Mineralsalzlösung verwendet. Die Proben wurden mit 0,3%iger Zitronensäure mit nativem pH-Wert auf der SP demineralisiert.Die Proben wurden während der Experimente zur Hälfte mit Kunststoff abgedeckt, um eine Referenzfläche zu generieren. Der Substanzverlust wurde am Ende von jedem Experiment mit einem optischen Profilometer bestimmt.Es sollte anhand dieser Reihe von Experimenten gezeigt werden, welchen Einfluss die Parameter Säurekonzentration, Wirkstoff eines Marktproduktes, Lösung zum Anmischen der Suspensionen sowie Schüttelart der Demineralisationslösung auf die Darstellung von Effekten verschiedener Marktprodukte unter erosiven und erosiv-abrasiven Bedingungen haben. Von den vier Faktoren Wirkstoff, Säurekonzentration, Art der Behandlung (mit/ohne Bürsten) und Art der Bewegung (WB/SP) zeigte jeder einzelne Parameter sowie die meisten Kombinationen einen signifikanten Einfluss auf die Höhe der Substanzverluste. Lediglich die Kombinationen der beiden Parameter Art der Behandlung und der Bewegung, der drei Parameter Säurekonzentration, Art der Behandlung und der Bewegung sowie aller vier Parameter zeigten keinen signifikanten Einfluss. Das zinnhaltige Produkt zeigte bessere Effekte als das Produkt mit Natriumfluorid. Im Produkt, das die Kombination aus NaF und SnF2 enthielt, wurde der Wirkstoffeffekt vermutlich durch die Anwesenheit von HMP reduziert.Insgesamt konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, durch veränderte Versuchsbedingungen die Wirkstoffeffekte und die Abrasionseffekte deutlich differenziert darzustellen. Allerdings können durch zu agressive oder zu milde in vitro-Modelle entweder die Effekte maskiert werden oder Effekte auftreten, die unter klinischen Bedingungen nicht darstellbar sind.Durch die Entwicklung geeigneter in vitro-Versuche könnte die Voraussage von in situ-Wirkstoffeffekten verbessert werden. Dies könnte zur Entwicklung von Modellen führen, die zwischen verschiedenen Effekten diskriminieren und zu genaueren Vorhersagewerte für die Wirkung in situ oder sogar in der klinischen Situation führen können. Most common models for erosion and / or abrasion are in vitro studies which help develop our understanding of the mode of action of compounds.There are many parameters which influence the results of these studies and even apparently irrelevant factors in modelling of the experimental set-up may have great influence on the results so standardization of the models can be difficult.An extensive search through relevant literature showed that although the models were similar, there was a wide range of parameters used. Due to this wide range of parameters, many of the studies are not comparable with each other.Most studies investigated the impact of an individual parameter or a few related parameters with regard to results of erosion or erosion-abrasion studies. The interrelation of different modified parameters and the mutual influence have not been investigated yet.The aim of this study was to illustrate the effects that modifying of either erosive or abrasive conditions have on the results of erosion and erosion-abrasion studies.In this study plane-polished enamel specimens were treated in a cyclic de- and remineralisation procedure for 10 days. Demineralisation was performed six times a day for 2 minutes and specimens were demineralized either on a shaking plate (Experiment 1) or in a shaking water bath (Experiment 2) with citric acid (1%, 0.5% and 0.3% with native pH or 0.3% with adjusted pH 3.6). Four oral hygiene products (SnF2 gel, NaF paste, SnF2/NaF/Hexametaphosphate (HMP) toothpaste and fluoride-free toothpaste) were mixed with mineralsalt-solution (1:3). The specimens were immersed in one of the four suspensions twice a day for 2 minutes, half of them brushed for 15 seconds during this immersion time.In a follow up experiment (Experiment 3) the impact of the concentration of the mineralsalt-solution used to mix the suspension with regard to the effect of the active agent under erosive and erosive-abrasive condition was investigated. In this experiment demineralization was performed with 0.3% citric acid on the shaking plate, the model in which in the previous experiments both substance loss and precipitates were found. In this model the tendency to form precipitates of the suspensions was investigated. For this purpose either a mineral salt solution diluted 1:1 with distilled water or distilled water were used for preparation of suspensions. A total of 16 groups (n=20 each) was treated.Half of each specimen surface was covered with light curing acrylic to generate a reference area. Substance loss was measured at the end of each experiment with an optical profilometer.The purpose of this series of experiments was to illustrate the influence of the parameters acid concentration, active agent of commercial available products, solution to mix suspension and type of agitation with regard to the effects of different products under erosive and erosive-abrasive conditions.Of the four factors toothpaste (active agent), acid concentration, type of treatment (suspension only or suspension + brushing) and type of movement (shaking plate or water bath) each parameter as well as the most combinations of which showed a significant impact on dimension of tissue loss. Only the combination of the two parameter type of treatment and movement type, of the three parameter acid concentration, type of treatment and movement type as well as the combination of all parameters showed no significant impact.The stannous fluoride containing products showed better effects than the sodium fluoride containing product. The effect of the product with the combination between NaF and SnF2 was partly impaired probably due to the presence of HMP.In summary it is possible to differentiate between the effects of active agents and effects of abrasiveness by modifying the test conditions. However, the use of too aggressive or too mild in vitro models can lead to a masking of effects or to the formation of artifacts, which can not be shown under clinical conditions.Thus by development of appropriate in vitro study models, the prediction of in situ results can be improved. This could help to develop models that not only discriminate different effects but also can predict effects in situ or even in clinical situations in order to avoid any unnecessary burden for study participants. Nonetheless there is need for further investigation of different parameters especially combined so that there will be better standardization in study models and to avoid any under- or over-estimation of effects of active agents.