Clear Aligners Through a Microbial Lens: Understanding Material-Driven Changes in Streptococcus mutans and Biofilm Formation – an in vitro study

Voor miljoenen mensen is de weg naar een rechter gebit verschoven van metalen beugels en draden naar bijna onzichtbare plastic trays. Deze transparante aligners worden gedurende het grootste deel van de dag gedragen, waarbij ze de tanden en het tandvlees bedekken, en worden alleen verwijderd tijdens het eten en poetsen. Hoewel ze een comfortabel en discreet alternatief bieden voor traditionele beugels, creëren ze ook een unieke omgeving in de mond. Omdat de trays de tanden achttien tot tweeëntwintig uur per dag tegen de tanden aan zitten, kunnen ze speeksel, voedselresten en bacteriën vasthouden op een plek waar de natuurlijke doorstroming van speeksel ze niet gemakkelijk weg kan spoelen. Dit creëert een potentiële broedplaats voor tandplak, de plakkerige laag bacteriën die leidt tot gaatjes en tandvleesziekten. Een belangrijke speler in dit proces is een specifiek type bacterie die bekend staat als Streptococcus mutans, een primaire oorzaak van tandbederf die gedijt wanneer er suikers aanwezig zijn.

De vraag die orthodontisten en materiaalkundigen bezighoudt, is of het plastic dat voor deze trays wordt gebruikt uitmaakt. Niet alle plastics zijn gelijk; sommige zijn gladder, sommige zijn poreuzer, en sommige hebben chemische eigenschappen die bacteriën meer aantrekken dan andere. Als een specifiek type plastic van nature bacteriën stimuleert om zich te hechten en te groeien, kan dit het risico op gaatjes voor de patiënt vergroten, ongeacht hoe goed ze hun tanden poetsen. Tot nu toe heeft het meeste advies aan patiënten zich gericht op hygiënegewoonten en therapietrouw, uitgaande van de veronderstelling dat het materiaal neutraal is. Nieuw onderzoek suggereert echter dat het materiaal net zo belangrijk kan zijn als de schoonmaakroutine.

Een team van onderzoekers van de Manipal Academy of Higher Education wilde dit idee direct testen. Ze wilden zien of het specifieke type plastic dat voor transparante aligners wordt gebruikt, invloed heeft op de hoeveelheid bacteriën die eraan blijft plakken. Om dit te doen, creëerden ze een gecontroleerd laboratoriumexperiment dat variabelen van menselijk gedrag, zoals hoe vaak iemand poetst of wat diegene eet, uitsloot om zich puur op het materiaal te concentreren. Ze selecteerden drie veelvoorkomende soorten plastic die worden gebruikt bij de productie van deze trays: een materiaal genaamd polyurethaan, een ander genaamd polyethyleentereftalaatglycolgemodificeerd, vaak afgekort tot PET-G, en een derde optie die een hybride mengsel is van de twee.

De onderzoekers sneden kleine, zes millimeter grote schijfjes uit elk van deze materialen en steriliseerden ze om ervoor te zorgen dat ze volledig schoon waren. Vervolgens plaatsten ze deze schijfjes in een voedingsrijke vloeistof met een gestandaardiseerde hoeveelheid van de gaatjesveroorzakende bacterie. Om een realistisch scenario te simuleren, voerden ze het experiment onder twee verschillende omstandigheden uit. In één reeks tests groeiden de bacteriën in een gewone voedingsbouillon. In de andere set werd de bouillon gemengd met drie procent sucrose, een type suiker waar bacteriën dol op zijn en dat ze gebruiken om sterkere, plakkerigere kolonies op te bouwoorden. De schijfjes werden gedurende vierentwintig uur in deze omgeving gelaten, zodat de bacteriën konden gaan zitten en beginnen met het vormen van een biofilm, wat de beschermende laag is die ze opbouwen om te overleven.

Na de dag was voltooid, was de onderzoekers de schijfjes zorgvuldig aan het wassen om eventuele bacteriën te verwijderen die net voorbij zweefden maar niet vastzaten. Vervolgens maten ze twee dingen: hoeveel levende bacteriën stevig aan het oppervlak waren gehecht, en hoeveel totale bacteriële massa zich had opgehoopt. Om de levende bacteriën te tellen, kweekten ze deze op een speciale plaat en telden ze de individuele kolonies die ontstonden. Om de totale massa van de bacteriële film te meten, gebruikten ze een paarse kleurstof die zich aan de biofilm hecht; hoe donker de kleurstof bleef na het wassen, hoe meer bacteriën er aanwezig waren.

De resultaten waren duidelijk en consistent in zowel de gewone als de suikerrijke omgevingen. Het PET-G-materiaal bleek het meest resistent tegen bacteriële kolonisatie. Het hield aanzienlijk minder bacteriën vast dan de andere twee materialen. Sterker nog, het aantal bacteriën dat erin slaagde zich aan het PET-G-oppervlak te hechten, was tien keer lager dan het aantal dat aan het polyurethaanoppervlak bleef plakken. Het hybride materiaal, dat beide plastics combineerde, zat ergens in het midden; het presteerde beter dan het pure polyurethaan, maar niet zo goed als het pure PET-G.

Wanneer de onderzoekers suiker aan het mengsel toevoegden, nam de hoeveelheid bacteriën op alle drie de materialen toe, wat te verwachten is aangezien suiker de bacteriële groei stimuleert. Echter, de rangorde bleef hetzelfde. Zelfs in deze suikerrijke omgeving hadden de PET-G-schijfjes de minste bacteriële ophoping, terwijl de polyurethaan-schijfjes de meeste bacteriën verzamelden. De kleurstoftest bevestigde deze bevindingen, waarbij de lichtste kleur zichtbaar was op de PET-G-monsters en de donkerste op de polyurethaan-monsters. Dit geeft aan dat de chemische en fysieke aard van het PET-G-oppervlak het inherent moeilijker maakt voor bacteriën om grip te krijgen en een kolonie op te bouwen.

De studie suggereert dat de gladheid en de chemische samenstelling van het PET-G-oppervlak minder plaatsen bieden voor bacteriën om zich te verankeren vergeleken met het ruwere of chemisch aantrekkelijkere oppervlak van polyurethaan. Dit is een belangrijke bevinding, omdat het de aanname uitdaagt dat alle aligner-materialen biologisch gezien hetzelfde reageren. Het impliceert dat voor patiënten die gevoelig zijn voor gaatjes of die moeite hebben met een perfecte mondhygiëne, de keuze van het materiaal een beschermende factor kan zijn. Hoewel geen enkel plastic immuun is voor bacteriën, vooral wanneer er suiker bij betrokken is, lijkt de PET-G-optie een biologisch voordeel te bieden door van nature te beperken hoeveel tandplak zich kan ophopen.

De onderzoekers merkten op dat dit een laboratoriumstudie was, wat betekent dat het niet plaatsvond in een menselijke mond waar speeksel stroomt, tanden bewegen en mensen hun tanden poetsen. Ze testten ook slechts één type bacterie, hoewel dit een belangrijke oorzaak is van tandbederf. Ondanks deze beperkingen biedt de data een sterke basis voor het begrip dat het materiaal zelf een rol speelt bij de mondgezondheid tijdens orthodontische behandeling. De bevindingen suggereren dat fabrikanten en clinici rekening moeten houden met de microbiologische eigenschappen van aligner-plastics, en niet alleen met de sterkte of helderheid. Door een materiaal te kiezen dat resistent is tegen bacteriële hechting, kan het mogelijk zijn om het risico op gaatjes en tandvleesontstekingen bij patiënten die deze trays dragen te verminderen, waardoor het materiaal zelf een onderdeel van de preventieve strategie wordt.