Emerging titanium surface modifications: The war against polymicrobial infections on dental implants

Abstract Dental implants made of titanium (Ti) material is recognized as the leading treatment option for edentulous patients' rehabilitation, showing a high success rate and clinical longevity. However, dental implant surface acts as a platform for microbial adhesion and accumulation once exposed to the oral cavity. Biofilm formation on implant surfaces has been considered the main etiologic factor to induce inflammatory diseases, known as peri-implant mucositis and peri-implantitis; the latter being recognized as the key reason for late dental implant failure. Different factors, such as biofilm matrix production, source of carbohydrate exposure, and cross-kingdom interactions, have encouraged increased microbial accumulation on dental implants, leading to a microbiological community shift from a healthy to a pathogenic state, increasing inflammation and favoring tissue damage. These factors combined with the spatial organization of biofilms, reduced antimicrobial susceptibility, complex microbiological composition, and the irregular topography of implants hamper biofilm control and microbial killing. In spite of the well-known etiology, there is still no consensus regarding the best clinical protocol to control microbial accumulation on dental implant surfaces and treat peri-implant disease. In this sense, different coatings and Ti surface treatments have been proposed in order to reduce microbial loads and control polymicrobial infections on implantable devices. Therefore, this critical review aims to discuss the current evidence on biofilm accumulation on dental implants and central factors related to the pathogenesis process of implant-related infections. Moreover, the potential surface modifications with anti-biofilm properties for dental implant devices is discussed to shed light on further promising strategies to control peri-implantitis.

Resumo Implantes dentários em titânio (Ti) são reconhecidos como principal modalidade terapêutica para a reabilitação oral de pacientes edêntulos, demonstrando uma alta taxa de sucesso e longevidade clínica. No entanto, após inserção no ambiente bucal, os implantes dentários agem como substrato para adesão e acúmulo microbiano. A formação de biofilmes em implantes dentários tem sido considerada o principal fator etiológico para induzir doenças inflamatórias conhecidas como mucosite peri-implantar e peri-implantite, sendo está última reconhecida como principal razão para falha tardia dos implantes dentários. Diferentes fatores têm sido atribuídos por promover o acúmulo microbiano em implantes dentários, levando a uma mudança microbiológica e favorecendo o dano tecidual, como a matriz do biofilme, exposição a carboidratos e interação entre reinos. Esses fatores combinados com a organização espacial de biofilmes, reduzida suscetibilidade microbiana, complexa composição microbiológica e a superfície irregular dos implantes dificultam o controle do biofilme e a morte microbiana. Apesar da etiologia bem conhecida, ainda não há consenso sobre o melhor protocolo clínico para controlar o acúmulo microbiano nas superfícies dos implantes dentários e tratar a doença peri-implantar. Nesse sentido, diferentes coberturas e tratamentos de superfície no Ti têm sido desenvolvidos objetivando a redução dos níveis microbianos e o controle das infecções polimicrobianas em implantes. Portanto, essa revisão crítica objetiva discutir a atual evidência em relação ao acúmulo de biofilmes em implantes dentários e fatores chave relacionados ao processo patogênico das infecções peri-implantares. Além disso, o potencial de alterações de superfícies com propriedades antimicrobianas para implantes dentários é discutido para ressaltar futuras estratégias promissoras no controle da peri-implantite.

Periodontal Disease in the COVID-19 Era: Potential Reservoir and Increased Risk for SARS-CoV-2

Abstract Since December 2019, an outbreak of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) emerged in China and is now becoming a global Pandemic, with over 10.5 million cases worldwide. Angiotensin-converting enzyme-2 (ACE-2) has been considered the main receptor for the SARS-CoV-2 entry into human cells, and they are known to be present not only in lungs (therefore the common viral pneumonia) but also in nasopharyngeal mucosa, salivary cells and oral epithelial cells. Moreover, there seems to be recent evidence showing that the crevicular fluid on the periodontal pockets of patients presenting periodontitis could harbor SARS-CoV-2 and act as a potential reservoir for increased viral load in the oral cavity of COVID-positive patients. Additionally, sites with active periodontal disease might contribute for virus binding and tissue infection due to elevated expression of furin and cathepsin L proteases, which play a major role in enabling the SARS-CoV-2 to bind ACE-2 receptors and facilitating endosomal fusion in the host cells. Taken together this news and views article highlight possible virus reservoirs in COVID-positive patients, as well as increased risk for infection in patients with active periodontal disease, further proposing potential targets for antiviral intervention on SARS-CoV-2 infection.

Does traumatic occlusal forces lead to peri-implant bone loss? A systematic review

Abstract Observational studies have indicated that crestal bone level changes at implants are typically associated with clinical signs of inflammation, but still mechanical overload has been described as possible factor leading to hard-tissue deficiencies at implant sites without mucosal inflammation. The aim of this paper was systematically review the literature regarding the possible effect of traumatic occlusal forces on the peri-implant bone levels. Literature search was conducted using PubMed, Scielo and Lilacs, including the following terms: oral OR dental AND implant$ AND (load OR overload OR excessive load OR force$ OR bruxism) AND (bone loss OR bone resorption OR implant failure$). Databases were searched for the past 10 years of publications, including: clinical human studies, either randomized or not, cohort studies, case control studies, case series and animal research. Exclusion criteria were review articles, guidelines and in vitro and in silico (finite element analysis) research, as well as retrospective studies. The PICO questions formulated was: "does traumatic occlusal forces lead to peri-implant bone loss?" The database searches as well as additional hand searching, resulted in 807 potentially relevant titles. After inclusion/exclusion criteria assessment 2 clinical and 4 animal studies were considered relevant to the topic. The included animal studies did not reveal an association between overload and peri-implant bone loss when lower overloads were applied, whereas in the presence of excessive overload it seemed to generate peri-implant bone loss, even in the absence of inflammation. The effect of traumatic occlusal forces in peri-implant bone loss is poorly reported and provides little evidence to support a cause-and-effect relationship in humans, considering the strength of a clinically relevant traumatic occlusal force.

Candida albicans biofilms and MMA surface treatment influence the adhesion of soft denture liners to PMMA resin

The effect of Candida albicans biofilms and methyl methacrylate (MMA) pretreatment on the bond strength between soft denture liners and polymethyl methacrylate (PMMA) resin was analyzed. Specimens were prepared and randomly divided with respect to PMMA pretreatment, soft liner type (silicone-based or PMMA-based), and presence or absence of a C. albicans biofilm. Samples were composed of a soft denture liner bonded between two PMMA bars. Specimens (n = 10) were incubated to produce a C. albicans biofilm or stored in sterile PBS for 12 days. The tensile bond strength test was performed and failure type was determined using a stereomicroscope. Surface roughness (SR) and scanning electron microscopy (SEM) analysis were performed on denture liners (n = 8). Highest bond strength was observed in samples containing a silicone-based soft liner and stored in PBS, regardless of pretreatment (p < 0.01). Silicone-based specimens mostly underwent adhesive failures, while samples containing PMMA-based liners predominantly underwent cohesive failures. The silicone-based specimens SR decreased after 12 days of biofilm accumulation or PBS storage, while the SR of PMMA-based soft liners increased (p < 0.01). The PMMA-based soft liners surfaces presented sharp valleys and depressions, while silicone-based specimens surfaces exhibited more gentle features. In vitro exposure to C. albicans biofilms reduced the adhesion of denture liners to PMMA resin, and MMA pretreatment is recommended during relining procedures.

Influência das propriedades de superfícies dos implantes com as respostas dos tecidos moles e formação de biofilme / The influence of implant surface properties with soft tissue response and biofilm formation

Uma conexão estável entre a superfície de titânio do implante e os tecidos bucais a sua volta é um importante pré-requisito para o seu sucesso a longo prazo. Assim, tal superfície deve possuir propriedades que minimizem a colonização por microrganismos patogênicos da cavidade oral ao mesmo tempo em que permita boa adesão dos tecidos bucais. O objetivo deste estudo foi realizar uma revisão da literatura que buscasse relacionar as diferentes propriedades de superfícies dos implantes e suas características com as respostas dos tecidos moles peri-implantares, bem como com a formação de biofilme sobre sua superfície. Estudos in vitro e in vivo indicaram que a rugosidade e a textura de superfície do implante influenciam em adesão, orientação, proliferação, metabolismo das células epiteliais e células de tecido conjuntivo. Foi descrito também que a rugosidade superficial e a molhabilidade têm um impacto significativo na formação de biofilme, sendo que a influência da rugosidade foi dita como sendo mais significativa do que a molhabilidade. Sendo assim, nota-se que a otimização das superfícies dos implantes ainda é necessária. Tornando-se importante analisar o papel das propriedades de diferentes superfícies com relação à composição química e à microestrutura, avaliando o desempenho biológico dos diferentes tratamentos de superfícies e as propriedades químicas que eles promovem na superfície dos implantes dentários.

A stable connection between the titanium surface and the oral tissue around them is an important prerequisite for long-term dental implant success. Thus, this surface should minimize the bacterial colonization while allowing a good adhesion of the oral tissues. The aim of this study was to review the literature and to relate the properties of implant surfaces and their characteristics with the responses of oral soft tissues around implants, as well as the biofilm formation on its surface. In vitro and in vivo studies indicated that the roughness and texture of the implant surface influences the adhesion, orientation, proliferation, and metabolism of epithelial cells and connective tissue. It was also described that the surface roughness and wettability, have a significant impact on the biofilm formation, but the influence of roughness was said to be more significant than the wettability. In summary, it appears that an optimization of implant surfaces is still necessary. It is therefore important to systematically evaluate the role of different surface properties (chemical composition as well as microstructure) and to assess the biological performance of different implant materials.

O potencial da saliva para métodos diagnósticos / The potential of saliva for diagnostic methods

A relação entre os resultados obtidos dos constituintes salivares analisados bioquimicamente, quandocomparados com parâmetros bioquímicos tradicionais do plasma e da urina têm mostrado correlaçãopositiva. A simplicidade da coleta da saliva e o aspecto não invasivo do método fazem da análise doscomponentes salivares um método promissor de diagnóstico com validade e reprodutibilidade na detecçãode doenças sistêmicas. O objetivo deste estudo foi revisar a composição básica da saliva e algunsdos métodos de análise bioquímica disponíveis para este propósito e associá-los ao potencial diagnósticodesse fluido. Concluiu-se que a variação na concentração dos componentes da saliva dificulta o desenvolvimentode tecnologias analíticas e a fixação dos valores referenciais de análises confiáveis; vários sãoos métodos bioquímicos que podem ser utilizados para a análise do fluido salivar, entretanto nenhumdeles sozinho consegue avaliar com integridade a composição total da saliva. Além do diagnóstico dedesordens orais e sistêmicas, a análise do fluido salivar pode ser aplicada em outras avaliações, como nomonitoramento de drogas licitas e ilícitas e no controle do meio ambiente.

The relationship between the results of salivary constituents analyzed biochemically, when comparedwith traditional biochemical parameters of plasma and urine have shown a positive correlation. Thesimplicity of the collection of saliva and the aspect of non-invasive method, makes the analysis of salivarycomponents a promising method of diagnosis with valid and reproducible in detecting systemic diseases.This study aimed to review the composition of saliva and some basic methods of biochemical analysisavailable for this purpose and link them to the potential diagnosis of fluid. It was concluded that the variationin concentration of the components of saliva hampers the development of analytical technologiesand setting the reference values of reliable analysis; several are biochemical methods that can be usedfor the analysis of salivary fluid, however none of them alone with integrity to be able to evaluate the totalsaliva. Besides the diagnosis of oral and systemic disorders, the analysis of salivary fluid can be appliedin other evaluations, as in the monitoring of legal and illegal drugs and the control of the environment.

Análise da saliva nas desordens sistêmicas: [revisão] / Analysis of saliva in systemic disorders: [review]

Introdução: A saliva humana possui um amplo grupo de constituintes proteicos e não proteicos que possuem um imenso potencial informativo para a detecção de doenças sistêmicas. De forma geral, as alterações sistêmicas alteram o funcionamento das glândulas salivares de forma direta ou indireta, e essas alterações, ao serem detectadas e mensuradas, podem contribuir para o diagnóstico precoce de doenças. O objetivo deste estudo é revisar a literatura sobre as possíveis aplicações diagnósticas fornecidas pela análise da saliva e de suas alterações perante as desordens sistêmicas. Conclusão: Concluiu-se que a análise do fluido salivar com finalidade diagnóstica se fundamenta na possível correlação entre os constituintes salivares e os parâmetros bioquímicos tradicionais, como do plasma. Dentre as possíveis aplicações diagnósticas da saliva, pode-se destacar a comprovação de desordens hereditárias, a identificação e monitoramento de alterações imunológicas o diagnóstico e acompanhamento de processos infecciosos, além do controle da resposta imunológica e dos níveis hormonais.

Introduction: The human saliva has a wide range of constituent protein for maintenance of the oral cavity,which has a huge potential information for the detection of systemic diseases. The systemic changes, in general, deregulate the functioning of the salivary glands in a direct or indirect way, and the changes detected may contribute to early diagnosis of diseases. This study reviewed the literature on the potential diagnostic applications provided through the analysis of saliva and its amendments facing systemic disorders. Conclusion: It was concluded that the analysis of salivary fluid for diagnostic purposes is based on the possible correlation between salivary constituents and traditional biochemical parameters, especially the plasma. Among the possible diagnostic applications of saliva, we can highlight the evidence of hereditary disorders, the identification and monitoring of immunological changes the diagnosis and monitoring of infection and control of immune response and hormone levels.

Avaliacao in vitro da microdureza de cimentos de ionomero de vidro modificados por resina submetidos a biofilme de Candida albicans / In vitro evaluation of microhardness of resin-modifi ed glass ionomer cements subjected to a candida albicans biofilm

Objetivo: Analisar in vitro a influencia da presenca de um biofilme de Candida albicans na microdureza superficial de duas marcas de cimentos de ionomero de vidro modificados por resina encontrados no mercado, o Vitremer© e o Vitro Fill© LC. Metodo: Nove amostras de cada material foram confeccionadas utilizando-se moldes de plasticos, previamente padronizados. Os nove especimes de cada marca foram divididos em tresgrupos: G1 solucao salina; G2 BHI liquido sem C. albicans; G3 suspensao celular com 105 de leveduras/mL em BHI liquido e a inducao da formacao de biofilme ocorreu apos incubacao das placas a 37§C por 48 horas. Os especimes foram esterilizados atraves de oxido de etileno. Foi avaliada a microdureza Knoop (50g, 15s). Os resultados foram submeti dos a Analise de Variancia (ANOVA) e teste de Tukey (5%). Resultados: Os grupos G1 e G2 obtiveram valores medios de dureza (KHN) maiores que G3 para ambos os materiais testados. Comparando os grupos G2 e G3, os especimes de G3 apresentaram menor resistencia as indentacoes. Conclusao: Nas condicoes do estudo in vitro, o biofilme de Candida albicans apresentou potencial de reduzir a dureza superficial de dois ionomeros de vidro modificados por resina encontrados no mercado (Vitremer© e Vitro Fill LC©).

Objective: To assess in vitro the influence of the presence of a Candida albicans biofilm on the surface microhardness of two commercial brands of resin-modified glass ionomer cements, Vitremer© and Vitro Fill© LC. Method: Nine samples of each material were fabricated using standardized plastic molds. The nine specimens of each brand were assigned to three groups: G1: saline; G2: BHI broth without C. albicans; G3: cell suspension with 105 yeasts/mL in BHI broth. Induction of biofilm formation occurred after incubation of the plates at 37§C for 48 hours and the specimens were sterilized with ethylene oxide. Knoop microhardness was measured (50 g, 15 s). Data were subjected to ANOVA and Tukey test at 5% significance level. Results: G1 and G2 presented higher mean hardness values (KHN) than G3 for both tested materials. Comparing G2 and G3, G3?s specimens presented lower resistance to theindentations. Conclusion: Under the conditions of this in vitro study, the Candida albicans biofilm reduced the surface hardness of two commercially available resin-modified glass ionomer cements (Vitremer© and Vitro Fill LC©).

Efeito da solução de NaOH como fator acelerador no processo de degradação de compósitos / The effect of NaOH solution accelerator as a factor in process of degradation of composites

As resinas compostas, a princípio somente aplicadas em dentes anteriores, vêm sofrendo uma série de modificações em sua composição, a fim de que supram as demandas do mercado no que diz respeito aos padrões estéticos dos tratamentos restauradores, inclusive em dentes posteriores. A proposta deste estudo foi avaliar cinco marcas de resinas para dentes posteriores com relação a sua resistência à flexão (RF) em função do tempo e da solução de armazenagem; utilizando um meio com pH 13 (NaOH) como fator acelerador no processo de degradação dos materiais testados. Foram utilizadas quatro resinas condensáveis ( Fill Magic-Vigodent, Alert-Jeneric, Pentron, Prodigy-Kerr, Sinergy-Coltene) e uma resina híbrida (TPH -Caulk Dentsplay) como controle. Para cada situação (material - solução tempo) foram confeccionados dez corpos-de-prova perfazendo um total de 475. Os mesmos foram fabricados de acordo com as instruções do fabricante em moldes determinados pela especificação da ISO. Para determinar a força de fratura foi utilizada uma máquina de ensaios universal (MTS modelo 810) a uma velocidade de 0,5 mm/min., no Laboratório de Ensaios Mecânicos, do Instituto Militar de Engenharia. Os dados foram analisados através do teste estatístico Anova e foi aplicado um teste de comparação múltipla apropriado. Os resultados preliminares sugerem que, em água destilada, a saliva e o tempo de armazenagem têm influência significativa na RF, e que o NaOH mostrou ser um meio eficiente para aceleração de processo de degradação, permitindo que os estudos a curto prazo reflitam resultados normalmente encontrados após longos períodos de armazenagem em soluções tradicionalmente utilizadas.