Nieuw apparaat om zuurgraad biofilm te meten

Het prototype van de optische pH-sensor, O-pH, is ontwikkeld door een team dat door Dr. Eric Seibel werd geleid, onderzoeksprofessor in mechanical engineering op de universiteit van Washington, en Manuja Sharma, promovendus bij het Department of Electrical and Computer Engineering aan dezelfde universiteit. Het apparaat gebruikt blauw licht om fluoresceïne kleurstof op te wekken en verzamelt het uitgezonden fluorescerende licht. Fluoresceïne kleurstof komt snel en effectief de extracellulaire matrix van de biofilm binnen en de intensiteit van de uitstoot is recht evenredig met die van de extracellulaire biofilm. O-pH meet pH binnen het gemiddelde bereik van biofilm, dit is van 4,0 tot 7,5.

In een persbericht legt Sharma uit: “Dit zuur veroorzaakt de corrosie van het tandoppervlak en eventuele gaatjes. Als we dus informatie kunnen verkrijgen over de ontwikkeling van het zuur, kunnen we een idee krijgen over hoe bacteriën groeien in de orale biofilm, of tandplak.”

De onderzoekers testten het apparaat in een in vivo onderzoek bij dertig kinderen, om de klinische relevantie van orale biofilm-pH vast te stellen en om een passend protocol te ontwikkelen voor het klinische gebruik van het apparaat.

“We hebben meer resultaten nodig om te zien hoe effectief het is bij diagnoses, maar het kan ons zeker helpen om de mondgezondheid kwantitatief beter te begrijpen,” zegt Sharma. “Het kan ook helpen om patiënten te leren over de effecten van suiker op de vorming van tandplak. We kunnen ze live laten zien wat er gebeurt. Dat zal een ervaring zijn die ze zich blijven herinneren en waarna ze zeggen ‘Oké, ik moet minderen met suiker!’.”

Hoewel bestaande apparaten blauw licht gebruiken om porfyrine uit te lichten dat in orale biofilm zit en daarna die fluorescentie te vangen, is hun succes beperkt tot maar een aantal bacteriegroepen die in de mond gevonden worden die porfyrine produceren, waarmee meer dan 700 andere microben die ook biofilm omvatten worden uitgesloten.

Andere apparaten gebruiken LED, computeralgoritmes en camera’s om patiënten beter de biofilm te laten zien en om hen te motiveren tot betere mondzorg, maar geen van de apparaten op de markt kan de verzuring van de biofilm effectief volgen. Het is daarvoor noodzakelijk om de pH-waarden te weten, aangezien de aanwezigheid van biofilm zelf niet betekent dat de bacteriën die het veroorzaken schadelijk zijn of cariës zullen veroorzaken.

Het team wil het onderzoek voortzetten door beeldvorming op te nemen om gebieden met een hoog zuurgehalte te kunnen identificeren.

 

Het onderzoek, getiteld ‘O-Ph: Optical pH monitor to measure oral biofilm acidity and assist in enamel health monitoring’, is online gepubliceerd op 23 februari 2022 in IEEE Transactions on Biomedical Engineering.