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문제 정의
- 따라서 본 연구는 Er:YAG와 Nd:YAG 레이저의 구강내 산생성 세균중의 하나인 Streptococcus mutant] 대한 증식 및 기 능 억제효과를 평 가하는데 그 목적 이 있다.
- 본 연구에서는 레이저의 종류에 따라 파장이 각각 다르므로 구강내에서 산 생성을 하는 대표적인 세균인 Streptococcus mutant] 어떤 종류의 레이저가 가장 효과적으로 증식을 억제하는지를 알아보고자 하였다. 또한 레이저 중 Nd:YAG 레이저는 검정색에 흡수가 잘되므로 photosensitization이 가능하여 세균의 집락을 검정 염색제으로 착색하여 그 효과를 평가하고자 하였다.
- 알아보고자 하였다. 또한 레이저 중 Nd:YAG 레이저는 검정색에 흡수가 잘되므로 photosensitization이 가능하여 세균의 집락을 검정 염색제으로 착색하여 그 효과를 평가하고자 하였다.
제안 방법
- S. mutanse Brain heart infusion (BHI) 액체배지에 접종하거나 BHI 한천배지에 도말하여 37℃ CO2 세균 배양기에서 배양하여 사용하였으며, 산 생성능 변화 및 세포외다당류 합성능 실험을 위해서는 BHI 액체배지에 5% Yeast extrac와 10% 자당을 첨가(BHI-YS)하여 배양하였다.
- 1로 일정하게 세균배양액을 희석하였다. 레이저 조사를 위해 100 闻의 세균 배양액을 eppendorf tube에 옮기고 원심분리 (5, 000xg, 3분간)하여 상청액을 제거하고 세균 pellet을 얻었다.
- 레이저 조사에 따른 S. mutans KCTC 3065의 증식 억제효과를 알아보기 위하여 2.94 “m 파장의 Er:YAG 레이저와 1.06 曲rm 파장의 pulsed Nd:YAG 레이저를 사용하여 비접촉식 방법으로 조사하였다. 조사세기는 pulse당 50 mJ로 조사하였으며 이때 pulse repetition rate는 10Hz와 30Hz의 두 종류를 사용했다.
- 06 曲rm 파장의 pulsed Nd:YAG 레이저를 사용하여 비접촉식 방법으로 조사하였다. 조사세기는 pulse당 50 mJ로 조사하였으며 이때 pulse repetition rate는 10Hz와 30Hz의 두 종류를 사용했다. 또한 조사시간은 5초로 하였다.
- 조사세기는 pulse당 50 mJ로 조사하였으며 이때 pulse repetition rate는 10Hz와 30Hz의 두 종류를 사용했다. 또한 조사시간은 5초로 하였다. Nd:YAG 레이저는 목표 물체의 색조에 따라 흡수도에 영향을 많이 받으므로 Chinese ink로 염색한 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 조사하였다.
- 또한 조사시간은 5초로 하였다. Nd:YAG 레이저는 목표 물체의 색조에 따라 흡수도에 영향을 많이 받으므로 Chinese ink로 염색한 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 조사하였다. 각각의 실험은 독립적으로 8번 반복하여 시행하였다.
- Nd:YAG 레이저는 목표 물체의 색조에 따라 흡수도에 영향을 많이 받으므로 Chinese ink로 염색한 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 조사하였다. 각각의 실험은 독립적으로 8번 반복하여 시행하였다.
- 레이저를 조사한 각각의 세균 pelleti 100 闻의 BHI-YS 세균배양액을 넣고 세균 pellet을 잘 현탁한 다음, 10 川씩을 새로운 200 同의 BHI-YS 세포배양액에 접종하였다. 이를 37P CO2 세균 배양기에서 배양하였다.
- 이때 2. 4, 8, 12, 16, 20, 24시간마다 세균의 성장 정도를 알아보기 위하여 Microplate Autoreader를 이용하여 450 nm의 파장에 대한 흡광도를 측정하였다. 이때 레이저를 조사하기 않은 세균 pellet을 대조군으로 사용하였다.
- 레이저의 조사가 S. mutans KCTC 3065의 산 생성능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 레이저를 조사하지 않은 경우를 대조군으로 하고, 레이저를 조사한 군을 실험군으로 분류하였다. 세균을 접종하기 전 세균 배양액의 pH는 7.
- 상기 2)와 같이 Er:YAG와 Nd:YAG 레이저를 각각 조사하고 세균 pellet을 희석하고, 새로운 200 闻의 BHI-YS 세균 배양액에 접종하여 24시간 동안 배양하였다. 24시간 동안 배양하면서 세 균 배 양액 의 수소이 온농도지 수를 pH electrode (Model 91-5/06, Orion Research Inc.
- 접종하여 24시간 동안 배양하였다. 24시간 동안 배양하면서 세 균 배 양액 의 수소이 온농도지 수를 pH electrode (Model 91-5/06, Orion Research Inc., U.S.A.)와 pH meter(Model 920, Orion Research Inc., U.S.A.)를 이용하여 12, 16, 20. 24시간마다 산 생성 정도를 측정하였다.
- )를 이용하여 12, 16, 20. 24시간마다 산 생성 정도를 측정하였다.
- 레이저의 종류와 조사방법에 따른 S. mutans KCTC 3065의 불용성 세포외다당류 합성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 레이저를 조사하지 않은 군을 대조군으로 하고, 조사조건을 상기의 2)항과 같이하여 레이저를 조사한 경우를 실험군으로 하여 불용성 세포외다당류인 글루칸의 양을 측정하였다.
- Er:YAG와 Nd:YAG 레이저를 각각 조사한 후 세균 pellet 을 희석하고, 새로운 200 问의 BHI-YS 세균 배양액에 접종하여 24시간 동안 배양한 다음 불용성 세포외다당류를 정량하였다. 이를 위해 우선 세균배양액을 5,000x§에서 15분간 원심 분리하여 세균 pellet을 얻고, 이를 1 찌의 1XPBS로 세척한 다음 이를 다시 위와 같은 조건에서 원심분리하여 상청액은 버리고, 세균 pellet만을 얻는다.
- 4ml의 Sulfuric acid/Water(5:l)에 녹인다. 이중에서 0.1 成을 0.1 诚의 0.5% phenol과 즉시 섞은 다음 0.5 说의 고농도 황산을 넣고 즉시 교반한 다음 실온에서 20분간 반응시키고, 495nm 파장에서 흡광도 0495)를 측정하였다.
- Er:YAG 레이저의 경우 레이저를 조사한 경우 24시간 경과후 1마리 당 각각 1057μg/600μl(10Hz), 873μg/600/4(30Hz) 의 불용성 세포외다당류를 생성하였으며 대조군은 860 μg/600 μl의 불용성 세포외다당류를 생성하므로써 레이저 조사에 따라통계적으로 유의할만한 세포외다당류 합성의 차이를 보여주지않았다 (P>0.05).
- Chinese ink를 사용하여 photosensitization을 시킨 후 Nd:YAG 레이저를 조사한 경우는 2251“g/600“l(10Hz), 2550μg/600μl(30Hz)의 불용성 세포외다당류를 생성하였으며 대조군은 2443μg/600用의 불용성 세포외다당류를 생성하므로써 레이저 조사에 따른 세포외다당류 합성의 차이를 보여주지 않았다 (P>0.05).
- 레이저의 구강내 산 생성 세균인 S. mutans에 대한 증식억제효과를 평가하기 위하여 S. mutans KCTC 3065가 포함된세균 pellet에 Er:YAG 레이저와 Nd:YAG 레이저를 비접촉식방법으로, 조사세기 50mJ, 조사시간 5초, 그리고pulse repetition rate를 각각 10Hz와 30Hz로 하여 조사하고 세균 군락수, 산 생성능, 불용성 세포외다당류의 합성량을 측정한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
대상 데이터
- 파장 2940nm, 최대출력 15W, pulse repetition rate의 범주가 2-50Hz인 Er:YAG mode와 파장 1064nm, 최대출력 15W, pulse repetition rate의 범주가 lO-lOOHz인 Nd-YAG mode를 갖는 dual type의 레이저 (Fidels Plus®, Fotona, Slovenia)를 사용하였다. 이때 사용한 handpiece는 비접촉 조사방식의 RO2 model(Er:YAG mode)과 300 佝n의 SMA 905 fiber connector (Nd : YAG mode) 를 사용하였으며 조점 거리는 7mm로 조정하였다.
- 사용하였다. 이때 사용한 handpiece는 비접촉 조사방식의 RO2 model(Er:YAG mode)과 300 佝n의 SMA 905 fiber connector (Nd : YAG mode) 를 사용하였으며 조점 거리는 7mm로 조정하였다. 레이저의 광 전달계는 Er:YAG mode는 articulated arm형태, 그리고 Nd:YAG mode는 op- tic fiber 형태였다.
- 한국 생명공학연구소 유전자원 센터 유전자은행 (Korean Collection for Type Cultures, Daejeon, Korea)에서 분양받은 Streptococcus mu tans KCTC 3065을 사용하였다.
성능/효과
- 3. 레이저 조사는 S. mu场“S의 불용성 세포외다당류의 합성에 영향을 미치지 못하였다.
- 레이저를 조사하지 않은 대조군은 4시간 후부터 증식을 시작하여 24시간 경과시 성장율이 완만해지는 전형적인 “S" curve 형의 성장곡선을 보였으나 Er:YAG 레이저를 조사한 군은 8시간부터 증식이 시작되므로써 레이저 조사에 의한 증식억제 효과를 보여주고 있으며 12시간, 16시간, 20시간(30Hz 조사군) 경과시에도 대조군에 비해 균의 증식이 현저히 낮은 상태를 보이고 있다(P<0.05)(Fig. 1).
- 레이저 종류와 photosentization 여부에 따른 증식억제 효과를 비교한 결과 Er:YAG 레이저가 Nd:YAG 레이저에 비해 억제 효과가 크게 나타났으나 Chinese ink로 photosensitization 을 시행하고 Nd:YAG 레이저를 조사한 경우 보다는 억제 효과가 낮은 것으로 나타났다(Fig. 4). Pulse repetition rate에 따른 증식 억제효과의 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 5(30Hz)로 양 군간의 차이가 없었다. Pulse repetition rate가 높을수록 16시간 경과시까지 산 생성능을 억제하는 효과가 크게 나타났다(Fig. 5).
- 그러나 Chinese ink로 photosensitization을 시행하고 Nd:YAG 레이저를 조사한 경우는 S. mutans의 산 생성능에 많은 영향을 주어 24시간 경과시 30Hz인 경우 pH가 6.6으로 거의 낮아지지 않았으며, 10Hz인 경우 pH가 5.2로 대조군의 4.2에 비해 유의하게 높게 나타났다(P<0.05) (Fig. 7).
- 레이저를 조사하지 않은 대조군은 4시간 후부터 가시적인 증식을 시작하여 24시간 경과시 성장율이 완만해지는 전형적인 "S"curve형의 성장곡선을 보였으나 Er:YAG 레이저를 조사한 군은 8시간부터 증식이 시작되므로써 레이저 조사에 의한 증식억제 효과를 나타내고 있으며 12시간, 16시간, 20시간 경과 시에도 대조군에 비해 균의 증식도가 현저히 낮은 상태를 보이고있다(Fig. 1). 송。, 은 10M 세균배양액에 레이저를 50-150mJ 로 조사할 경우 최저 6.
- 3P의 온도 상승이 초래되었다고 하였으며 이는 온도상승에 의해 배양액이 증발되면서 기화작용에 의해 열을 빼앗기므로써 온도계의 sensor에는 큰 영향을 끼치지 못한 것으로 사료되나 실제 증발후의 고형의 배양물의 온도는 이보다 훨씬 상승되었을 것으로 보고한 바 있다. 따라서 본 실험의 세균 pellete 배양액에 조사한 경우 보다 온도상승이 클 것으로 사료되며 이와 같은 레이저의 광열작용에 의해 세균의 증식이 억제되었을 것으로 생각된다. 그러나 레이저 조사시 pulse repetition rate에 따른 차이는 보이지 않으므로써 레이저에서 발생되는 초음파 충격 즉, 광기계적 효과는 없는 것으로 사료된다.
- 본 연구에서도 Nd:YAG 레이저의 흡수율을 증가시켜주는 검정색의 Chinese ink를 사용하므로써 세균증식을 효과적으로 억제할 수 있었다. 따라서 앞으로 레이저의 흡수율을 증가시키는 염색제에 대한 연구도 이루어져 낮은 출력으로 구강내 조직에는 손상을 주지 않고 세균에 집중적으로 손상을 줄 수 있는 방법이 개발될 필요성이 있다.
- 산 생성능 역시 Er:YAG 레이저와 Chinese ink로 세균 pel- let을 염색한 후 Nd:AYG 레이저를 조사한 경우는 일정시간 동안은 세균의 산생성 능력을 억제하여 12시간 이후부터는 레이저를 조사하지 않은 대조군에 비해 통계적으로 유의할만하게 pH가 높게 나타났다. 그러나 24시간 경과시에는 pH가 대조군과 같은 수준으로 떨어졌다(Fig.
- mutans의 독성을 결정하는 요소 중 하나가 부착능을 평가하는 것인데3气 이는 글루칸 같은 불용성 세포외다당류 합성 능을 평가하는 것이다. 본 연구에서는 레이저 조사에 의해 불용성 세포외다당류 합성능이 감소되지 않았으며 오히려 Chinese ink로 염색한 후 레이저를 조사한 경우는 대조군과 레이저 조사군 모두 유의할만한 증가가 관찰되었다. 이는 레이저 조사에 관계없이 Chinese ink가 불용성 세포외다당류의 합성을 촉진시키는 것으로 추정해 볼 수 있으나 정확한 기전에 대해 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 레이저의 종류에 따라 세균에 대한 영향이 다를 수 있는데, 본 연구에서는 Er:YAG 레이저가 Nd:YAG 레이저에 비해 S. mutans의 증식을 더 억제하는 것으로 나타났다. Morirz 등은 근관내에 Escherichia coli와 Enterococcus faecalis 등의 세균을 대상으로 YAG계 레이저를 조사한 결과 Er:YAG, Nd:YAG, Ho:YAG 순으로 효과가 좋았다고 보고하였다.
- 1. Chinese ink로 photosensitization을 시행한 후 Nd:YAG 레이저를 조사한 경우가 S. mutanse] 증식을 가장 많이 억제하였으며 Er:YAG 레이저도 증식을 억제하였다. 그러나 Chinese ink를 사용하지 않고 Nd:YAG 레이저를 단독으로 조사한 경우는 S.
- 2. Chinese ink로 photosensitization을 시행한 후 Nd:YAG 레이저를 조사한 경우가 일정기간 동안 S. mutans의 산 생성능을 가장 많이 억제하였으며 Er:YAG 레이저도 산 생성능을 억제하였다. Chinese ink를 사용하지 않고 Nd:YAG 레이저를 단독으로 조사한 경우는 S.
- nmCans의 산생성능을 억제하지 못하였다. Er:YAG 레이저와 Chinese ink로 photo- sensitization을 시행한 후 Nd:YAG 레이저를 조사한 경우는 pulse repetition rate가 클수록 전반적으로 세균의 산생성능 더 많이 억제하였다.
- 이싱.의 결과로 보아 Er:YAG 레이저와 Chinese ink로 pho- tosensitization을 시행한 후 Nd:YAG 레이저 조사는 일정시간 동안 S. mu场ns의 증식과 산 생성능을 억제시키므로써 치아우식증 예방효과를 얻을 수 있다고 사료되나 억제효과가 오래가지 않아 임상적으로 효과를 얻기 위해서는 자주 조사를 해주어야 한다는 문제점을 안고 있어 임상적으로 치아우식증 예방이란 단독 목적으로는 사용하기에는 실용성이 크지 않다고사료된다.
후속연구
- 수 있었다. 따라서 앞으로 레이저의 흡수율을 증가시키는 염색제에 대한 연구도 이루어져 낮은 출력으로 구강내 조직에는 손상을 주지 않고 세균에 집중적으로 손상을 줄 수 있는 방법이 개발될 필요성이 있다.
- 본 연구에서는 레이저 조사에 의해 불용성 세포외다당류 합성능이 감소되지 않았으며 오히려 Chinese ink로 염색한 후 레이저를 조사한 경우는 대조군과 레이저 조사군 모두 유의할만한 증가가 관찰되었다. 이는 레이저 조사에 관계없이 Chinese ink가 불용성 세포외다당류의 합성을 촉진시키는 것으로 추정해 볼 수 있으나 정확한 기전에 대해 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 S. mutans만을 대상으로 하였으나 Rooney 등总은 세균의 외부 환경의 변화에 대한 포자형성 여부와 열에대한 저항성에 따라 레이저 조사 효과가 다르다고 한 번}, 다른 세균에 대해서도 연구가 이루어져야 할 필요가 있다. Zakari- asen 등찌은 세균의 종류에 따라 레이저 조사에 따른 살균 및 회복률이 다르다고 하였으며 이에 영향을 미칠 수 있는 요인으로 레이저 조사세기 및 레이저 빛의 전달각이라 하였다.
- 본 연구에서는 한 가지 종류의 세균을 대상으로 하였으나 향후 S. sobrinus, Lactobacillus casei, 그리고 A. viscosus 등에 대한 조사 효과에 대해서도 연구가 필요하리 라 사료된다.
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