Wirkung von Ahornsirup-basierten Nanopartikeln auf Pulpastammzellen aus unreifen Weisheitszähnen

Abstract

Aus Ahornsirup hergestellte Nanopartikel haben laut dem Patent des Herstellers eine antimikrobielle Wirkung. Für einen potenziellen Nutzen in der Zahnmedizin als Desinfektionsmittel oder Antibiotika-Alternative soll in dieser Arbeit untersucht werden, wie sich in in-vitro Untersuchungen eine neue Charge dieser Partikel, der sogenannte VD-Mix, auf oral residente Zellen auswirkt. Hierfür wurde eine Pulpastammzelllinie aus extrahierten Weisheitszähnen aufgrund ihres hohen Wachstumspotentials verwendet. Um ein eventuelles therapeutisches Fenster herauszufinden, sollte weiterführend die Wirkung auf zwei weitere humane Zelllinien, vier Bakterienstämme und drei Hefestämme untersucht und verglichen werden. Die Untersuchung fand vor allem mithilfe des Live-cell-imaging Systems IncuCyte® ZOOM und dem Desoxyribonukleinsäure-Farbstoff Propidium-Iodid statt. Zunächst wurden der VD-Mix und die Zellen charakterisiert. Danach wurde die Wirkung der unterschiedlichen VD-Mix Konzentrationen getestet und kategorisiert. Zusätzlich wurden Zellkernstruktur, Zytokin-Ausschüttung von Interleukin 6 (IL-6) und die induzierbare Caspase 3 und 7 Aktivität der Zellen nach Stimulation mit Nanopartikeln untersucht. Bis zu einer VD-Mix Konzentration von 1mg/ml konnte eine sehr starke Zytotoxizität gegen die Pulpastammzellen nachgewiesen werden. Keine vermehrte IL-6 Ausschüttung oder erhöhte Caspase 3/7 Aktivität konnte durch den VD-Mix nachgewiesen werden. Ebenso konnte keine Zellkernfragmentierung nach 48h gezeigt werden. Die Fibroblasten-Zelllinie hat sich als empfindlicher dargestellt als die Pulpastammzellen oder Glioblastoma-Zellen. Ein therapeutisches Fenster zu definieren, stellte sich als schwierig heraus, da die Wirkung auf Gram-positive und Gram-negative Bakterien im gleichen Wirkungsbereich, jedoch die Candida-Stämme in einem deutlich höheren Konzentrationsbereich ermittelt wurden. Durch das Herstellungsverfahren bedingt, wurden in der hier untersuchten Präparation deutlich größere Partikel (ca 10-160nm) eingesetzt als im Vergleich zur Literatur. Schlussfolgernd ist zu sagen, dass eine zytotoxische Wirkung auf sowohl Prokaryonten als auch Eukaryonten nachzuweisen war. Jedoch wird es schwieriger diese Nanopartikelklasse in vivo systemisch einzusetzen. Aufgrund ihrer raschen Degradation in biologischen Systemen ist eine lokale Anwendung, vor allem in oraler Schleimhaut denkbar. Eine weiterführende Untersuchung des Zelltodmechanismus sollte diesen Versuchen allerdings vorausgehen.