Experimental composite containing silicon dioxide-coated silver nanoparticles for orthodontic bonding: Antimicrobial activity and shear bond strength

ABSTRACT Objective: This study aimed to investigate the antimicrobial activity and shear bond strength (SBS) of orthodontic brackets to bovine enamel using experimental composites with different concentrations of silicon dioxide-coated silver nanoparticles (Ag@SiO2 NPs). Methods: Fifty bovine incisors were divided into five groups according to the composite (n = 10): G1 - Control Group (Transbond XT Resin), G2 - Experimental composite without Ag@SiO2 NPs; G3 - Experimental composite with 0.5% of Ag@SiO2 NPs; G4 - Experimental composite with 1% of Ag@SiO2 NPs; G5 - Experimental composite with 3% of Ag@SiO2 NPs. The SBS test was performed using a universal mechanical testing machine, and the adhesive remnant index (ARI) was analyzed by optical microscopy. For the antimicrobial activity evaluation, Streptococcus mutans (S. mutans) biofilm was formed for three days in hydroxyapatite discs. Posteriorly, S. mutans colony forming units (CFU) were evaluated. For SBS analysis, Analysis of Variance was used, followed by the Tukey test, at a 5% statistical significance level. The CFU data were analyzed by Kruskal-Wallis, followed by Dunn as a post-hoc test. The ARI results were analyzed descriptively. Results: There was no statistically significant difference in SBS values between the experimental and control groups (p>0.05). A 3% incorporation of Ag@SiO2 NPs statistically reduced the SBS values (p<0.05) compared to the 1% group. The addition of 3% of Ag@SiO2 NPs to the composites significantly reduced S. mutans biofilm formation, compared to group G2 (p<0.05). Conclusion: Composites incorporating 3% of Ag@SiO2 NPs presented similar SBS values compared to the control group, and showed significant antimicrobial activity.

RESUMO Objetivo: O presente estudo objetivou investigar a atividade antimicrobiana e a resistência de união ao cisalhamento (RU) de braquetes ortodônticos colados em esmalte bovino, utilizando compósitos experimentais com diferentes concentrações de nanopartículas de prata revestidas com dióxido de silício (NPs Ag@SiO2). Material e Métodos: Cinquenta incisivos bovinos foram divididos em cinco grupos, de acordo com o compósito utilizado (n = 10): G1 - Grupo Controle (Resina Transbond XT); G2 - Compósito Experimental sem NPs Ag@SiO2; G3 - Compósito Experimental com 0,5% de NPs Ag@SiO2; G4 - Composto Experimental com 1% de NPs Ag@SiO2; e G5 - Compósito Experimental com 3% de NPs Ag@SiO2. O teste de RU foi realizado em máquina universal de ensaios mecânicos, e o índice de adesivo remanescente (IAR) foi analisado por microscopia óptica. Para a avaliação da atividade antimicrobiana, biofilme de S. mutans foi formado por três dias em discos de hidroxiapatita. Posteriormente, foram avaliadas as unidades formadoras de colônias (UFC) de S. mutans. Para a análise de RU, foi utilizada a Análise de Variância, seguida do teste de Tukey, com nível de significância estatística de 5%. Os dados de UFC foram analisados por meio do teste de Kruskal-Wallis, seguido do teste post-hoc de Dunn. Os resultados de IAR foram analisados descritivamente. Resultados: Não houve diferença estatisticamente significativa nos valores de RU entre os grupos experimentais e o grupo controle (p> 0,05). A incorporação de 3% de NPs Ag@SiO2 reduziu estatisticamente os valores de RU (p< 0,05), em comparação ao grupo com 1%. A adição de 3% de NPs Ag@SiO2 ao compósito reduziu significativamente a formação de biofilme de S. mutans, em relação ao grupo G2 (p< 0,05). Conclusão: Os compósitos com incorporação de 3% de NPs Ag@SiO2 apresentaram valores de RU semelhantes ao grupo controle e demonstraram significativa atividade antimicrobiana.

Análise da microdureza de diferentes materiais restauradores

Objetivo: realizar um ensaio in vitro de microdureza em diferentes materiais restauradores. Métodos: Para cada material restaurador (FUJI IX - Cimento de Ionômero de Vidro; Tetric - resina composta convencional; Beautifil II; resina composta bioativa) foram confeccionadas 10 restaurações em dentes incisivos bovinos, cavitados por uma ponta diamantada 2092 KG Sonrensen, seguindo as recomendações de cada fabricante. O ensaio de microdureza foi realizado em diferentes profundidades (superfície, 0.4mm, 1.0mm, 2.0mm, 3.0mm e 4.0mm) e em dois momentos, imediatamente e 24h após a fotoativação. Os dados foram analisados pelo teste de análise de variância (ANOVA) e teste Tukey. Resultados: As médias de microdureza diminuíram significativamente com o aumento da profundidade, com valores mais baixos no primeiro momento avaliado. A resina composta bioativa apresentou as maiores médias de microdureza. Conclusão: os materiais testados apresentaram diminuição gradual da microdureza com o aumento da profundidade, sendo mais acentuada em profundidades acima de 2.0mm. Em todos os materiais restauradores, as médias de microdureza mais altas foram registradas 24 horas após a fotoativação. A resina composta bioativa apresentou os melhores resultados nas diferentes profundidades avaliadas.

In vitro antimicrobial effect of cetylpyridinium chloride on complex multispecies subgingival biofilm

Abstract Periodontopathogenic subgingival biofilm is the main etiological agent of periodontitis. Thus, a search for antimicrobials as adjuvant for periodontal treatment in the literature is intense. Cetylpyridinium chloride (CPC) is a well-known antimicrobial agent commonly used in mouthrinses. However, CPC effects on a complex biofilm model were not found over the literature. Therefore, the aim of this manuscript is to evaluate 0.075% CPC antimicrobial properties in a multispecies subgingival biofilm model in vitro. The subgingival biofilm composed by 31 species related to periodontitis was formed for 7 days, using the calgary device. The treatments with CPC and chlorhexidine (CHX) 0.12% (as positive control) were performed 2x/day, for 1 min, from day 3 until the end of experimental period, totaling 8 treatments. After 7 days of biofilm formation, biofilm metabolic activity was evaluated by a colorimetric reaction and biofilms microbial composition by DNA-DNA hybridization. Statistical analysis was performed using ANOVA with data transformed via BOX-COX followed by Dunnett post-hoc. Both CPC and CHX reduced biofilm metabolic activity in 60% and presented antimicrobial activity against 13 different species. Specifically, only CHX reduced levels of F.n. vicentii and P. gingivalis while only CPC reduced A. odontolyticus and A. israelli. CPC was as effective as CHX as antimicrobial through in vitro complex multispecies subgingival biofilm. However, future studies using in vivo models of experimental periodontal disease should be performed to prove such effect.

Resumo O biofilme subgengival periodontopatogênico é o principal agente etiológico da periodontite. Assim, a pesquisa de antimicrobianos como adjuvantes para o tratamento periodontal na literatura é intensa. Cloreto de cetilpiridínio (CPC) é um agente antimicrobiano comumente usado em enxaguatórios bucais. No entanto não foram encontrados na literatura estudos avaliando os efeitos do CPC em um modelo complexo de biofilme. Portanto, o objetivo deste artigo é avaliar as propriedades antimicrobianas do cloreto de cetilpiridinio 0,075% em um modelo de biofilme subgengival multiespécie in vitro. O biofilme subgengival composto por 31 espécies relacionadas à periodontite foi formado por 7 dias, utilizando o dispositivo calgary. Os tratamentos com CPC e clorexidina (CHX) 0,12% (controle positivo) foram realizados 2x/dia, por 1 min, do dia 3 até o final do período experimental, totalizando 8 tratamentos. Após 7 dias de formação do biofilme, a atividade metabólica do biofilme foi avaliada por reação colorimétrica e a composição microbiana dos biofilmes por hibridização DNA-DNA. A análise estatística foi realizada usando ANOVA com dados transformados via BOX-COX seguido do teste de Dunnett. Tanto o CPC como a CHX reduziram a atividade metabólica do biofilme em aproximadamente 60% e apresentaram atividade antimicrobiana contra 13 espécies diferentes. Especificamente, apenas os níveis de F.n. Vicentii e P. gingivalis foram reduzidos somente pelo tratamento com a CHX enquanto apenas o CPC reduziu A. odontolyticus e A. israelli. O CPC foi tão eficaz quanto o CHX como antimicrobiano através de biofilme subgengival complexo multiespecífico in vitro. No entanto, futuros estudos usando modelos in vivo de doença periodontal experimental devem ser realizados para comprovar tal efeito.

Additive manufacturing of titanium alloy could modify the pathogenic microbial profile: an in vitro study

Abstract Additive manufacturing (AM) is an emerging process for biomaterials and medical devices. Direct Laser Metal Sintering (DLMS) is an AM technique used to fabricate Ti-6Al-4V implant materials with enhanced surface-related properties compared with wrought samples; thus, this technique could influence microbial adsorption and colonization. Therefore, this in vitro study was conducted to evaluate the impact of different implant production processes on microbial adhesion of periodontal pathogens. Titanium discs produced using two different processes—conventional and AM—were divided into three groups: conventional titanium discs with machined surface (G1), AM titanium discs with chemical treatment (G2) and AM titanium discs without chemical treatment (G3). Subgingival biofilm composed of 32 species was formed on the titanium discs, and positioned vertically in 96-well plates, for 7 days. The proportions of microbial complexes and the microbial profiles were analyzed using a DNA-DNA hybridization technique, and data were evaluated using Kruskal-Wallis and Dunnett tests (p < 0.05). Lower proportions of the red complex species were observed in the biofilm formed in G2 compared with that in G1 (p < 0.05). Moreover, the proportions of the microbial complexes were similar between G2 and G3 (p > 0.05). Compared with G1, G2 showed reduced levels of Porphyromonas gingvalis , Actinomyces gerencseriae, and Streptococcus intermedius , and increased levels of Parvimonas micra , Actinomyces odontolyticus, and Eikenella corrodens (p < 0.05). The microbial profile of G3 did not differ from G1 and G2 (p > 0.05). The results of this in vitro study showed that titanium discs produced via AM could alter the microbial profile of the biofilm formed around them. Further clinical studies should be conducted to confirm these findings.

Prediction of rapid maxillary expansion by assessing the maturation of the midpalatal suture on cone beam CT

ABSTRACT Rapid maxillary expansion (RME) primarily involves the mechanical opening of the midpalatal suture of the maxillary and palatine bones. The fusion of the midpalatal suture determines the failure of RME, a common event in late adolescents and young adults. Recently, the assessment of the maturation of midpalatal suture as viewed using cone beam computed tomography (CBCT) has been introduced. Five maturational stages of the midpalatal suture have been presented: Stage A = straight high-density sutural line, with no or little interdigitation; Stage B = scalloped appearance of the high-density sutural line; Stage C = two parallel, scalloped, high-density lines that lie close to each other, separated in some areas by small low-density spaces; Stage D = fusion of the palatine bone where no evidence of a suture is present; and Stage E = complete fusion that extends also anteriorly in the maxilla. At Stage C, less skeletal response would be expected than at Stages A and B, as there are many bony bridges along the suture. For patients at Stages D and E, surgically assisted RME would be necessary, as the fusion of the midpalatal suture already has occurred either partially or totally. This diagnostic method can be used to estimate the prognosis of the RME, mainly for late adolescents and young adults for whom this procedure is unpredictable clinically.

RESUMO A expansão rápida da maxila (ERM) essencialmente consiste na abertura mecânica da sutura palatina mediana tanto nos ossos maxilares quanto nos ossos palatinos. A fusão da sutura palatina mediana determina o insucesso da ERM, um evento comum na adolescência tardia e fase adulta jovem. Recentemente, propôs-se a avaliação da maturação da sutura palatina mediana em tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC), sendo apresentados cinco estágios maturacionais: Estágio A = linha sutural de alta densidade retilínea, sem ou com suave interdigitação; Estágio B = linha sutural de alta densidade, com aspecto tortuoso; Estágio C = duas linhas de alta densidade, paralelas e curvilíneas, que se aproximam em algumas regiões e, em outras, são separadas por espaços de baixa densidade; Estágio D = a fusão ocorreu no osso palatino, onde não há evidência de sutura; e Estágio E = fusão completa, que se estende anteriormente na maxila. No Estágio C, esperam-se menores efeitos esqueléticos da ERM, comparado aos Estágios A e B, visto que há muitas pontes ósseas ao longo da sutura. Para pacientes nos Estágios D e E, a expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente (ERMAC) seria necessária, já que a fusão da sutura palatina mediana ocorreu parcial ou totalmente. Esse método de diagnóstico pode ser utilizado para estimar o prognóstico da ERM, principalmente na adolescência tardia e fase adulta jovem, período em que esse procedimento ainda apresenta-se imprevisível clinicamente.