Comparison of antibacterial effects of orthodontic composites containing different nanoparticles on Streptococcus mutans at different times

ABSTRACT Introduction: Plaque accumulation can cause white spot lesions. Adding nanoparticles to composites can be effective in reducing the number and function of microorganisms. Objective: The aim of this study was to evaluate the antibacterial effects of orthodontic composites containing different nanoparticles on Streptococcus mutans at different times. Methods: Hydroxyapatite, titanium oxides, zinc oxide, copper oxide and silver oxide nanoparticles were prepared at 0.5% and 1% weight concentrations. Accordingly, ten study groups and one control group were obtained. Then, 26 composite discs were prepared from each group. Strain of Streptococcus mutans was cultured, and colonies of Streptococcus mutans were counted. Further bacterial culture was swapped onto enriched Mueller-Hinton agar. The composites were placed on the culture medium, and after incubation the diameter of growth inhibition was measured. To investigate the long-term effect of nanoparticles, the colonies were counted at days 3, 15 and 30. Results: The results showed that 1% copper oxide and 1% silver oxide significantly reduced the number of bacteria (p< 0.05), but there was no significant difference between the other groups and control group (p> 0.05). At day three, there was a significant difference between control group and 0.5% silver oxide, 1% silver oxide and 1% copper oxide groups (p< 0.05). However, colonies had grown in all groups at day 30 but showed no significant difference with control group (p> 0.05). Conclusion: Addition of 1% copper oxide and 1% silver oxide has short-term antibacterial effects, so the clinical use of these nanoparticles cannot be justified.

RESUMO Introdução: O acúmulo de placa bacteriana pode causar lesões de mancha branca. A adição de nanopartículas nas resinas ortodônticas pode ser eficaz para reduzir o número e a função dos microrganismos. Objetivo: O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos antibacterianos contra o Streptococcus mutans, em diferentes intervalos de tempo, de resinas ortodônticas contendo diferentes tipos de nanopartículas. Métodos: Foram criados dez grupos experimentais e um grupo controle contendo nanopartículas de hidroxiapatita, óxido de titânio, óxido de zinco, óxido de cobre e óxido de prata em concentrações de 0,5% e 1%. Em seguida, foram preparados 26 discos de resina para cada grupo. Colônias de Streptococcus mutans foram cultivadas e contadas. Posteriormente, as culturas bacterianas foram colocadas em solução de ágar Mueller-Hinton. Os discos de resina foram colocados no meio de cultura e, depois da incubação, mediu-se o diâmetro de inibição do crescimento. Para avaliar os efeitos em longo prazo das nanopartículas, as colônias foram analisadas após 3, 15 e 30 dias. Resultados: Os resultados mostraram que o óxido de cobre a 1% e o óxido de prata a 1% reduziram significativamente o número de bactérias (p< 0,05), mas não houve diferença estatisticamente significativa entre os outros grupos e o grupo controle (p> 0,05). Após 3 dias, houve uma diferença significativa entre o grupo controle e os grupos óxido de prata a 0,5%, óxido de prata a 1% e óxido de cobre a 1% (p< 0,05). Porém, após 30 dias, as colônias haviam crescido em todos os grupos, sem diferença com o grupo controle (p> 0,05). Conclusão: A adição de óxido de cobre a 1% e óxido de prata a 1% apresenta efeitos antibacterianos apenas no curto prazo; portanto, o uso clínico dessas nanopartículas não se justifica.

Avaliação in vitro da dureza, da resistência adesiva e do índice de adesivo remanescente de três resinas ortodônticas / In vitro evaluation of hardness, adhesive resistance and adhesive remnant index of three orthodontic resins

Este estudo avaliou a Dureza Vickers (HV), a resistência adesiva (RA) e o índice de adesivo remanescente (IAR) de três resinas ortodônticas: Concise (CO), Transbond XT (TB) e a Aqualite (AQ). Para a análise da HV foram confeccionados 30 corpos de prova em matrizes metálicas pré-fabricadas com diâmetro de 0,5 mm e 0,2 mm de espessura. Os valores de HV foram CO = 43,29 ± 1,66, TB = 43,69 ± 1.37 e AQ = 43,51 ± 1,30. Os resultados para HV foram analisados pelo teste ANOVA one-way e pós-teste de Tukey, onde não foram encontradas diferenças estatísticas significativas (p>0,05). Para a RA foram utilizados 60 pré-molares e confeccionados corpos de prova, os quais foram divididos em 3 grupos (n= 20) para a colagem de bráquetes metálicos com as resinas Concise (CO), Transbond XT (TB) e Aqualite (AQ). Os bráquetes após a colagem foram submetidos aos ensaios mecânicos de cisalhamento em máquina de ensaio universal SHIMADZU, com velocidade de carga de 0,5 mm/min. A avaliação dos resultados do cisalhamento foram analisados pelo teste de variância ANOVA, e mostraram RA médias para CO de 18,21 ± 6,21 MPa; para TB de 25,02 ± 9,29 MPa e para AQ de 14,31 ± 8,25 MPa. A ANOVA demonstrou diferença estatística entre AQ/TB e CO/TB (p<0,05) e sem diferença estatística significante entre AQ/CO. Para avaliação do IAR utilizou-se o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, seguido do teste de Dunn, sem diferenças estatísticas significativas (p>0,05). Conclui-se que a resina TB apresentou maior RA em relação à CO e AQ. Não existe diferença entre a HV e o IAR entre as resinas.

This study evaluated Vickers hardness (HV), adhesive resistance and adhesive remnant index (ARI) on three orthodontic resins: Concise (CO), Transbond XT (TB), and Aqualite (AQ). For the HV analysis, 30 specimens were prepared with pre-manufactured matrixes with a 0.5 mm width and 0.2 mm thick. HV values were CO = 43.29 ± 1.66, TB = 43.69 ± 1.37 e AQ = 43.51 ± 1.30. Those values were evaluated by the one-way ANOVA test following Tukey test, and no significant statistical differences (p>0.05) were observed. For the RA evaluation, 60 pre-molar specimens were used, divided in 3 groups (n=20) and the metallic brackets were bonded with Concise (CO), Transbond XT (TB), and Aqualite (AQ). After bonding the brackets were submitted to shear bond strength mechanic trials with a SHIMADZU universal testing machine, with a cross-head speed of 0.5 mm per minute. The results of the shear bond strength were evaluated by the ANOVA and revealed RA means for CO values of 18.21 ± 6.21 MPa; 25.02 ± 9.29 MPa for TB, and 14.31 ± 8.25 MPa for AQ. ANOVA showed statistical differences between AQ/TB and CO/TB (p<0.05) while no statistical differences were observed between AQ/CO. For the ARI evaluation, the Kruskal-Wallis non parametric test was performed following the Dunn’s test, without any statistical significant differences (p>0.05). It was concluded that the TB resin presented higher RA values in relation to CO and AQ. There are no differences between the HV and IAR in the studied resins.

Influência da presença e do tipo de braquetes no grau de dureza de resina ortodôntica fotopolimerizável utilizando diferentes fontes e luz / Influence of the presence and type of brackets on degree of hardness of resin orthodontic photo-activated using different light sources

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da presença, tipo de braquete (metálico ou cerâmico) e unidade fotoativadora (LED ou Halógena) no grau de dureza Vickers de uma resina ortodôntica fotopolimerizável. Foram confeccionados 30 corpos de prova com a resina ortodôntica Transbond XT (3M) a partir de matrizes metálicas com 5 mm de diâmetro e 1 mm de espessura, sendo estes divididos em 6 grupos com 5 corpos de prova cada. A resina foi polimerizada por 20 segundos com uma das unidades fotoativadoras citadas, de acordo com os grupos correspondentes, sendo que nos grupos 1 e 2 a polimerização ocorreu sem a presença do braquete (controle), nos grupos 3 e 4 foi colocado um braquete metálico sobre a resina antes da polimerização e nos grupos 5 e 6 um braquete cerâmico da mesma forma. Após isso, todos os corpos de prova foram armazenados em estufa à 37ºC por 24h e após esse tempo foram realizadas 10 indentações (5 no topo e 5 na base) em cada corpo de prova e obtidos os valores de dureza Vickers. A análise estatística ANOVA seguida do pós-teste de Tukey demonstrou existir diferença estatística significativa com relação à presença de braquetes e tipo de braquete entre a resina e a fonte de luz, sendo os maiores valores observados sem a presença do braquete, seguidos pelo braquete cerâmico e metálico respectivamente. Quanto à fonte de luz, o aparelho LED apresentou maiores valores em relação à luz halógena, contudo não estatisticamente significante.

Resistência ao cisalhamento da interface de colagem de resinas ortodônticas, convencional e fluoretada, ao esmalte dental, em função do tempo de condicionamento / Shear strength of the bonding interface of orthodontic resins, both conventional and with fluoride, to dental enamel as a function of conditioning time

O objetivo deste estudo foi verificar a resistência ao cisalhamento e o tipo de fratura, da interface de colagem de resinas ortodônticas convencional e fluoretada ao esmalte, em função do tempo de condicionamento. Foram utilizados 120 premolares extraídos por indicação ortodôntica, distribuídos em 4 grupos de 30 dentes cada, segundo tempo de condicionamento do esmalte e material. As resinas usadas, Concise e Phase II com flúor, foram aplicadas diretamente sobre o esmalte condicionado com ácido fosfórico a 37%, por 15 ou 60 segundos. Os testes de resistência ao cisalhamento foram realizados, após os corpos de prova terem sido submetidos a 3 condições diferentes: A - imersão por 24 horas em água destilada, em estufa a 37ºC; B - imersão por 30 dias em água destilada em estufa a 37º C e, C - imersão em água destilada por 24 horas e em estufa a 37º C, seguido por ciclagem térmica (300 ciclos com a temperatura variando de 10 a 50ºC). Observou-se que nem os tempos, nem as resinas usadas provocaram diferença estatística na resistência ao cisalhamento, em relação a 24 horas e 24 horas com ciclagem térmica. A análise dos tipos de fratura revelou que a condição de imersão por 24 horas produziu maior número de fraturas adesivas, enquanto as condições de 30 dias e 24 horas com ciclagem térmica provocaram maior número de fraturas de esmalte. As fraturas adesivas ocorreram em maior número para o tempo de 15 segundos, enquanto as de esmalte foram mais prevalentes para 60 segundos

The purpose of this study is to evaluate shear strength of the bonding interface of orthodontic resins, both conventional and with fluoride, to dental enamel as a function of conditioning time. One hundred and twenty premolars extracted due to orthodontic indication were used. They were assigned into four groups of 30 teeth each according to enamel conditioning time and material. The resins used, Concise and Phase II with fluoride, were directly applied to the enamel conditioned with 37% phosphoric acid, for 15 or 60 seconds. Shear strength tests were carried out after samples had been submitted to three different conditions: A - immersion for 24 hours in distilled water in an oven at 37ºC; B - immersion for 30 days in distilled water in and oven at 37ºC and, C - immersion in distilled water in an oven at 37ºC followed by thermal cycling (300 cycles with temperatures ranging from 10ºC to 50ºC). It was observed that neither the time nor the resins used caused statistical difference to shear strength. On the other hand, the 30-day condition determined a significant difference in shear strength when compared to that of 24 hours and thermal cycling. Analysis of fracture sites has revealed that the 24-hour condition caused a greater number of adhesive fractures whereas that of 30 days caused a greater number of enamel fractures. Adhesive fractures occurred in a reater number at 15 secnds whereas enamel ones were more prevalent at 60 seconds