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Indocyanine Green과 근적외선 다이오드 레이저의 Streptococcus mutans 세균막에 대한 억제 효과

Streptococcus Mutans Biofilm Inhibition Effect of Indocyanine Green and Near Infrared Diode Laser

대한소아치과학회지 2020년 47권 4호 p.446 ~ 453
김여원, 박호원, 이주현, 서현우, 이시영,
소속 상세정보
김여원 ( Kim Yeo-Won ) - Gangneung-Wonju National University College of Dentistry Department of Pediatric Dentistry
박호원 ( Park Ho-Won ) - Gangneung-Wonju National University College of Dentistry Department of Pediatric Dentistry
이주현 ( Lee Ju-Hyun ) - Gangneung-Wonju National University College of Dentistry Department of Pediatric Dentistry
서현우 ( Seo Hyun-Woo ) - Gangneung-Wonju National University College of Dentistry Department of Pediatric Dentistry
이시영 ( Lee Si-Young ) - Gangneung-Wonju National University College of Dentistry Department of Microbiology and Immunology

Abstract

이 연구의 목적은 Indocyanine Green(ICG)과 근적외선(Near Infrared, NIR) 다이오드 레이저가 Streptococcus mutans 세균막에 미치는 효과를 ICG 용액의 농도에 따라 평가하는 것이었다. Hydroxyapatite disk에 S. mutans 세균막을 형성하여 멸균 증류수에 용해시킨 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL의 ICG 용액과 300 mW의 출력, 808 nm의 파장을 가지는 NIR 다이오드 레이저를 적용하였다. 모든 표본은 공초점 레이저 주사 현미경(Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM)을 이용하여 관찰하였다. 또한 1채널 열전대 온도계와 Thermocouple을 이용하여 광조사 시에 ICG 용액의 농도에 따른 세균막 표면의 온도 변화를 함께 측정하였다. 대조군과 비교 시에 ICG 용액 만을 도포한 군에서는 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL의 농도에서, 그리고 ICG 용액의 도포와 광조사를 함께 시행한 군에서는 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL의 농도에서 통계적으로 유의한 세균 수의 감소가 관찰되었다. 용액의 농도에 따른 온도 증가량은 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL의 ICG 용액에서 각각 9.53℃, 10.43℃, 11.4℃, 12.1℃, 12.67℃, 13.63℃ 이었다. 즉, ICG 용액의 농도가 3.0 mg/mL이면 그 자체로도 S. mutans 세균막을 억제할 수는 있으나, NIR 다이오드 레이저를 함께 사용하면 주변 조직 손상의 우려 없이 더 효율적인 항균 작용을 나타낼 수 있다. 따라서, 이번 연구는 새로운 치아 우식증 예방법으로 ICG와 NIR 다이오드 레이저의 임상적 적용의 가능성을 제시한다.

The purpose of this study was to evaluate the effect of Indocyanine Green (ICG) and near-infrared (NIR) diode laser on Streptococcus mutans biofilms depending on ICG concentrations. S. mutans biofilms were formed on a Hydroxyapatite disk, and 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL ICG solutions dissolved in sterile distilled water and a NIR diode laser having a power of 300 mW and a wavelength of 808 nm were applied to the biofilms. The temperature changes of the biofilm surface according to the concentrations of the ICG solution were measured using a 1-channel thermocouple thermometer. Compared to the control group, in the groups with only the 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL ICG solution application, and in the groups with the 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 mg/mL ICG solution application and light irradiation, a statistically significant decrease in the bacterial counts were observed. The temperature increase according to the concentration of the ICG solutions was 9.53℃, 10.43℃, 11.40℃, 12.10℃, 12.67℃, and 13.63℃ in ICG solutions of 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, and 5.0 mg/mL respectively. This study presents the potential for clinical application of ICG and NIR diode lasers as a new method for preventing dental caries.

키워드

Indocyanine Green; Near Infrared Diode laser; Streptococcus mutans; Biofilm; Photodynamic therapy; Photothermal therapy

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