Evaluation of Surface Roughness and Bacterial Adhesion on Tooth Enamel Irradiated With High Intensity Lasers

Abstract The aim was to evaluate the surface roughness and bacterial adhesion on enamel irradiated with high intensity lasers, associated or not to a fluoride varnish. Eighty fragments of bovine enamel were equally divided in 8 groups (n=10). Group 1 was not treated and Group 2 received only a 5% fluoride varnish application. The other groups were irradiated with an Er:Cr:YSGG (8.92 J/cm2), an Nd:YAG (84.9 J/cm2) and a diode laser (199.04 J/cm2), associated or not to a 5% fluoride varnish. The surface roughness was measured before and after treatments. Afterward, all samples were incubated in a suspension of S. mutans at 37 °C for 24 h. The colony-forming units (CFU) were counted by a stereoscope and the results were expressed in CFU/mm2. One-way ANOVA and the Tukey´s test compared the roughness data and the Student´s test compared the results obtained in the bacterial adhesion test (a=5%). The results showed that the irradiated samples without varnish presented the same roughness and the same bacterial adhesion that the non-irradiated samples. However, samples irradiated in the presence of fluoride varnish showed higher surface roughness and higher bacterial adhesion than the non-irradiated samples and those irradiated without varnish. Presence of pigments in the varnish increased the lasers’ action on the enamel surface, which produced ablation in this hard tissue and significantly increased its surface roughness. For this reason, the enamel’s susceptibility to bacterial adhesion was higher when the irradiation of the samples was made in presence of fluoride varnish.

Resumo O objetivo foi avaliar a rugosidade superficial e adesão bacteriana no esmalte dental irradiado com lasers de alta intensidade, associados ou não a um verniz fluoretado. Oitenta fragmentos de esmalte foram igualmente divididos em 8 grupos (n= 10). O grupo 1 não recebeu tratamento e o grupo 2 recebeu aplicação de verniz fluoretado a 5%. Os outros grupos foram irradiados com os lasers Er,Cr:YSGG (8,92 J/cm2), Nd:YAG (84,9 J/cm2) e um laser de diodo (199,04 J/cm2), associados ou não ao verniz fluoretado. A rugosidade superficial foi medida antes e após os tratamentos. Depois, todas as amostras foram imersas em suspensão de S. mutans a 37 °C durante 24 h. As unidades formadoras de colônia (UFC) foram contadas utilizando uma lupa estereoscópica, e os resultados foram expressos em UFC/mm2. Os resultados de rugosidade foram analisados por ANOVA e pelo teste de Tukey, e a adesão bacteriana foi analisada pelo teste de Student (a=5%). As amostras irradiadas sem verniz apresentaram a mesma rugosidade superficial e a mesma adesão bacteriana que as amostras não irradiadas. No entanto, as amostras irradiadas na presença do verniz fluoretado apresentaram maior rugosidade superficial e aderência bacteriana do que as amostras não irradiadas e daquelas irradiadas sem o verniz. A presença de pigmentos no verniz aumentou a ação dos lasers na superfície do esmalte, promovendo a ablação do tecido duro e aumentando significativamente a sua rugosidade superficial. Por isso, a adesão bacteriana no esmalte foi maior quando a irradiação foi realizada na presença do verniz fluoretado.

Clinical effect of photodynamic therapy on primary carious dentin after partial caries removal

Abstract This study was conducted to assess the clinical effect of photodynamic therapy (PDT) in the decontamination of the deep dentin of deciduous molars submitted to partial removal of carious tissue. After cavity preparation, dentin samples were taken from the pulp wall of nineteen deciduous molars before and after PDT application. Remaining dentin was treated with 0.01% methylene blue dye followed by irradiation with an InGaAlP diode laser (λ - 660 nm; 40 mW; 120 J/cm2; 120 s). Dentin samples were microbiologically assessed for the enumeration of total microorganisms, Lactobacillus spp. and mutans streptococci. There was no significant difference in the number of colony-forming units (CFU) for any of the microorganisms assessed (p > 0.05). Photodynamic therapy, using 0.01% methylene blue dye at a dosimetry of 120 J/cm2 would not be a viable clinical alternative to reduce bacterial contamination in deep dentin.

Sterilizing elastomeric chains without losing mechanical properties. Is it possible?

OBJECTIVE: To investigate the effects of different sterilization/disinfection methods on the mechanical properties of orthodontic elastomeric chains. METHODS: Segments of elastomeric chains with 5 links each were sent for sterilization by cobalt 60 (Co60) (20 KGy) gamma ray technology. After the procedure, the elastomeric chains were contaminated with clinical samples of Streptococcus mutans. Subsequently, the elastomeric chains were submitted to sterilization/disinfection tests carried out by means of different methods, forming six study groups, as follows: Group 1 (control - without contamination), Group 2 (70°GL alcohol), Group 3 (autoclave), Group 4 (ultraviolet), Group 5 (peracetic acid) and Group 6 (glutaraldehyde). After sterilization/disinfection, the effectiveness of these methods, by Colony forming units per mL (CFU/mL), and the mechanical properties of the material were assessed. Student's t-test was used to assess the number of CFUs while ANOVA and Tukey's test were used to assess elastic strength. RESULTS: Ultraviolet treatment was not completely effective for sterilization. No loss of mechanical properties occurred with the use of the different sterilization methods (p > 0.05). CONCLUSION: Biological control of elastomeric chains does not affect their mechanical properties. .

OBJETIVO: verificar os efeitos de diferentes métodos de esterilização/desinfecção nas propriedades mecânicas de elásticos ortodônticos em cadeia. MÉTODOS: segmentos de elástico em cadeia com 5 elos cada foram enviados para esterilização em radiação gama com cobalto 60 (20 KGy). Após esterilização, esses foram contaminados com amostras clínicas de Streptococcus mutans. Passado esse período, foram submetidos aos testes de esterilização/desinfecção por diferentes métodos, formando seis grupos de estudo, assim denominados: Grupo 1 (controle - sem ter sido contaminado), Grupo 2 (álcool 70°GL), Grupo 3 (autoclave), Grupo 4 (ultravioleta), Grupo 5 (ácido peracético) e Grupo 6 (glutaraldeído). Após esterilização/desinfecção, avaliou-se a efetividade desses métodos, por meio de contagem de unidades formadoras de colônias por mL (UFC/mL), e as propriedades mecânicas desses materiais. Utilizou-se o teste t de Student para avaliar o número de UFC, além do ANOVA e, posteriormente, do teste de Tukey para avaliação da força. RESULTADOS: verificou-se que o ultravioleta não obteve eficácia total quanto à esterilização. E não ocorreu perda das propriedades mecânicas dos elásticos, com os diferentes métodos de esterilização utilizados (p > 0,05). CONCLUSÃO: o controle biológico de elásticos em cadeia não interfere nas suas propriedades mecânicas. .

In Vitro effect of low-level laser therapy on typical oral microbial biofilms

The aim of this study was to evaluate the effect of specific parameters of low-level laser therapy (LLLT) on biofilms formed by Streptococcus mutans, Candida albicans or an association of both species. Single and dual-species biofilms - SSB and DSB - were exposed to laser doses of 5, 10 or 20 J/cm2 from a near infrared InGaAsP diode laser prototype (LASERTable; 780 ± 3 nm, 0.04 W). After irradiation, the analysis of biobilm viability (MTT assay), biofilm growth (cfu/mL) and cell morphology (SEM) showed that LLLT reduced cell viability as well as the growth of biofilms. The response of S. mutans (SSB) to irradiation was similar for all laser doses and the biofilm growth was dose dependent. However, when associated with C. albicans (DSB), S. mutans was resistant to LLLT. For C. albicans, the association with S. mutans (DSB) caused a significant decrease in biofilm growth in a dose-dependent fashion. The morphology of the microorganisms in the SSB was not altered by LLLT, while the association of microbial species (DSB) promoted a reduction in the formation of C. albicans hyphae. LLLT had an inhibitory effect on the microorganisms, and this capacity can be altered according to the interactions between different microbial species.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de parâmetros específicos de irradiação com laser de baixa intensidade sobre biofilmes formados por Streptococcus mutans (S. mutans), Candida albicans (C. albicans) ou associação de ambas as espécies. Biofilmes isolados ou associados destes microrganismos foram irradiados com um dispositivo laser infra-vermelho próximo de diodos InGaAsP (LaserTABLE 780 ±3 nm, 0,04W), utilizando-se para isto o dispositivo LASERTable. Quinze horas após a irradiação, foi demonstrado, por meio da avaliação da viabilidade celular (Teste de MTT), da morfologia das células (MEV) e do crescimento do biofilme (UFC/mL), que esta terapia foi capaz de reduzir o metabolismo celular, número de microrganismos presentes no biofilme, bem como seu crescimento no local. Quanto à viabilidade celular, a resposta à irradiação do biofilme de S. mutans (SSB) foi semelhante para todas as doses de energia, sendo que o crescimento do biofilme foi dose dependente. Porém, quando associado à C. albicans, este microrganismo apresentou resistência à fototerapia. Já a C. albicans associada ao S. mutans apresentou redução de crescimento significativa, sendo este resultado também foi dose dependente. A morfologia dos microrganismos não foi alterada pelas irradiações realizadas quando em biofilmes isolados. A associação entre os microrganismos promoveu redução na formação de hifas pela C. albicans. A laserterapia de baixa intensidade apresentou efeito inibitório sobre microrganismos, sendo que esta capacidade pode ser alterada de acordo com a interação entre diferentes microrganismos.

Susceptibility of planktonic cultures of Streptococcus mutans to photodynamic therapy with a light-emitting diode

The objective of this study was to evaluate the effect of photodynamic therapy with erythrosine and rose bengal using a light-emitting diode (LED) on planktonic cultures of S. mutans. Ten S. mutans strains, including nine clinical strains and one reference strain (ATCC 35688), were used. Suspensions containing 10(6) cells/mL were prepared for each strain and were tested under different experimental conditions: a) LED irradiation in the presence of rose bengal as a photosensitizer (RB+L+); b) LED irradiation in the presence of erythrosine as a photosensitizer (E+L+); c) LED irradiation only (P-L+); d) treatment with rose bengal only (RB+L-); e) treatment with erythrosine only (E+L-); and f) no LED irradiation or photosensitizer treatment, which served as a control group (P-L-). After treatment, the strains were seeded onto BHI agar for determination of the number of colony-forming units (CFU/mL). The results were submitted to analysis of variance and the Tukey test (p < 0.05). The number of CFU/mL was significantly lower in the groups submitted to photodynamic therapy (RB+L+ and E+L+) compared to control (P-L-), with a reduction of 6.86 log10 in the RB+L+ group and of 5.16 log10 in the E+L+ group. Photodynamic therapy with rose bengal and erythrosine exerted an antimicrobial effect on all S. mutans strains studied.

Oral streptococci growth on aging and non-aging esthetic restorations after radiotherapy

The aim of this study was to examine Streptococcus mutans biofilm growth on both aged and non-aged restorative dental resins, which were submitted to therapeutic irradiation. Sixty-four disks of an esthetic restorative material (Filtek Supreme) were divided into 2 groups: aged group (AG) and a non-aged group (NAG). Each group was subdivided into 4 subgroups: non-irradiated and irradiated with 10Gy, 35Gy, and 70Gy. The biofilms were produced by Streptococcus mutans UA159 growing on both AG and NAG surfaces. The colony-forming units per mL (CFU/mL) were evaluated by the ANOVA and the Tukey LSD tests (α=0.05). AG presented smaller amounts of CFU/mL than the NAG before irradiation and after 10Gy of irradiation (p<0.05). AG irradiated with 35 and 70Gy showed increased amount of bacterial biofilm when compared to non-irradiated and 10Gy-irradiated disks (p<0.05). The exposure to ionizing radiation at therapeutic doses promoted changes in bacterial adherence of aged dental restorative material.

O objetivo deste estudo foi avaliar a formação do biofilme de Streptococcus mutans crescido em resina restauradora envelhecida e não-envelhecida, submetidas à radiação terapêutica. Sessenta e quatro discos do material restaurador Filtek Supreme foram divididos em 2 grupos: grupo envelhecido (AG) e grupo não-envelhecido (NAG) e cada grupo foi dividido em 4 sub-grupos: não-irradiado e irradiado com 10Gy, 35Gy e 70Gy. O biofilme de S. mutans UA159 foi produzido na superfície de ambos os discos AG e NAG. As unidades formadoras de colônia/mL (UFC/mL) foram avaliadas por ANOVA e teste de Tukey (α=0,05). O grupo AG demonstrou menores quantidades de UFC/mL que o grupo NAG antes da radiação e após a radiação de 10Gy (p<0,05). Os sub-grupos AG irradiados com 35 e 70Gy demonstraram aumento na quantidade de biofilme quando comparado aos não irradiados e irradiados com 10Gy (p<0,05). A exposição à radiação ionizante nas doses terapêuticas promoveu mudanças na aderência bacteriana no material restaurador.

Estudo dos efeitos da terapia fotodinâmica sobre Streptococcus mutans / Study of effects of photodynamic antimicrobial chemotherapy on Streptococcus mutans

Este estudo teve por objetivos (1) estudar os efeitos de diferentes parâmetros de terapia fotodinâmica sobre a viabilidade de células planctônicas e biofilme de S. mutans UA159, (2) verificar a viabilidade de uso de um modelo para crescimento de biofilme bacteriano no estudo do processo de desmineralização, (3) avaliar a capacidade da terapia fotodinâmica em controlar o processo de desmineralização mediado por biofilme de S. mutans crescidos sobre discos de dentina bovina e (4) mensurar a capacidade da terapia fotodinâmica em promover estresse celular a S. mutans UA159 com deleção do gene VicK. Os procedimentos de terapia fotodinâmica foram realizados pela associação do fotossensibilizador Photogem® e de um LED vermelho visível (Biotable®, 630 nm, 50 mW/cm2) como fonte de luz. A viabilidade de células bacterianas foi determinada por dois métodos distintos: teste de atividade metabólica pelo uso da resazurina (etapa 1) e contagem de UFC (etapas 1,2 e 3). Microrradiografia transversal e análise da concentração de cálcio por espectrometria de absorção atômica foram os métodos de escolha para a determinação do perfil do conteúdo mineral (%vol), perda mineral integrada (PMI, %vol x m), profundidade de lesão (PL, m) e concentração de cálcio liberado em meio de cultura (mg/dL). A intensidade de fluorescência emitida pela modulação da proteína GFP após ensaio de estresse celular foi determinada por citometria de fluxo. Os diferentes parâmetros de terapia fotodinâmica foram capazes de reduzir a viabilidade de células planctônicas de S. mutans, bem como das células organizadas em biofilme (ANOVA a um critério, Games-Howell, p<0,05), sendo o resultado dose-dependente. Quando Photogem® a 0,25 mg/mL foi associado ao LED a 150 J/cm2, uma redução de aproximadamente 3,9 log10 na contagem de células viáveis provenientes de biofilme foi observada. O modelo para crescimento de biofilme permitu a progressão do processo de...

The present study aimed (1) to assess the effects of different parameters of Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy (PACT) on the viability of planktonic cells and biofilm of S. mutans UA159, (2) to test the effectiveness of a biofilm model in evaluating the demineralization process, (3) to assess the influence of PACT on the control of demineralization process mediated by S. mutans biofilm growth on dentin discs, and (4) to measure the ability of PACT in promoting cellular stress on S. mutans UA159 knockout vicK gene. PACT procedures were performed by association between a photosensitizer (Photogem®) and a visible red LED (Biotable®, 630 nm, 50 mW/cm2) as light source. Viability of bacterial cells was determined by two distinct methods: resazurin assay (phase 1) and Colony Forming Unit (CFU) counts (phases 1, 2, and 3). Transversal microradiography and calcium release analysis by atomic absorption spectrometry were chosen to analyze mineral content profile (%vol), integrated mineral loss (IML, %vol x m), lesion depth (LD, m), and concentration of calcium release in culture media (mg/dL). Fluorescence intensity levels, which were modulated by expression of Green Fluorescent Protein-reporter (GFP) after cellular stress, were measured by flow cytometer. A dose-dependent effect on the reduction of viability of planktonic cells and biofilm of S. mutans was observed after application of different parameters of PACT (one-way ANOVA, Games-Howell, p<0.05). 0.25 mg/mL Photogem® plus 150 J/cm2 LED decreased in nearly 3.9 log10 the viability of S. mutans biofilm. Progression of demineralization process was correlated with the time (24 h IML: 1905±391 vol% x m, LD: 69.9±12,2 m; 48 h - IML: 3529±886 vol% x m, LD: 114.2±24.6 m; 72 h - IML: 4186±1099 vol% x m, LD: 146.1±20.1 m). Integrated mineral loss, lesion depth and concentration of calcium release...

Estudo dos efeitos da terapia fotodinâmica sobre Streptococcus mutans / Study of effects of photodynamic antimicrobial chemotherapy on Streptococcus mutans

Este estudo teve por objetivos (1) estudar os efeitos de diferentes parâmetros de terapia fotodinâmica sobre a viabilidade de células planctônicas e biofilme de S. mutans UA159, (2) verificar a viabilidade de uso de um modelo para crescimento de biofilme bacteriano no estudo do processo de desmineralização, (3) avaliar a capacidade da terapia fotodinâmica em controlar o processo de desmineralização mediado por biofilme de S. mutans crescidos sobre discos de dentina bovina e (4) mensurar a capacidade da terapia fotodinâmica em promover estresse celular a S. mutans UA159 com deleção do gene VicK. Os procedimentos de terapia fotodinâmica foram realizados pela associação do fotossensibilizador Photogem® e de um LED vermelho visível (Biotable®, 630 nm, 50 mW/cm2) como fonte de luz. A viabilidade de células bacterianas foi determinada por dois métodos distintos: teste de atividade metabólica pelo uso da resazurina (etapa 1) e contagem de UFC (etapas 1,2 e 3). Microrradiografia transversal e análise da concentração de cálcio por espectrometria de absorção atômica foram os métodos de escolha para a determinação do perfil do conteúdo mineral (%vol), perda mineral integrada (PMI, %vol x m), profundidade de lesão (PL, m) e concentração de cálcio liberado em meio de cultura (mg/dL). A intensidade de fluorescência emitida pela modulação da proteína GFP após ensaio de estresse celular foi determinada por citometria de fluxo. Os diferentes parâmetros de terapia fotodinâmica foram capazes de reduzir a viabilidade de células planctônicas de S. mutans, bem como das células organizadas em biofilme (ANOVA a um critério, Games-Howell, p<0,05), sendo o resultado dose-dependente. Quando Photogem® a 0,25 mg/mL foi associado ao LED a 150 J/cm2, uma redução de aproximadamente 3,9 log10 na contagem de células viáveis provenientes de biofilme foi observada. O modelo para crescimento de biofilme permitu a progressão do processo de...

The present study aimed (1) to assess the effects of different parameters of Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy (PACT) on the viability of planktonic cells and biofilm of S. mutans UA159, (2) to test the effectiveness of a biofilm model in evaluating the demineralization process, (3) to assess the influence of PACT on the control of demineralization process mediated by S. mutans biofilm growth on dentin discs, and (4) to measure the ability of PACT in promoting cellular stress on S. mutans UA159 knockout vicK gene. PACT procedures were performed by association between a photosensitizer (Photogem®) and a visible red LED (Biotable®, 630 nm, 50 mW/cm2) as light source. Viability of bacterial cells was determined by two distinct methods: resazurin assay (phase 1) and Colony Forming Unit (CFU) counts (phases 1, 2, and 3). Transversal microradiography and calcium release analysis by atomic absorption spectrometry were chosen to analyze mineral content profile (%vol), integrated mineral loss (IML, %vol x m), lesion depth (LD, m), and concentration of calcium release in culture media (mg/dL). Fluorescence intensity levels, which were modulated by expression of Green Fluorescent Protein-reporter (GFP) after cellular stress, were measured by flow cytometer. A dose-dependent effect on the reduction of viability of planktonic cells and biofilm of S. mutans was observed after application of different parameters of PACT (one-way ANOVA, Games-Howell, p<0.05). 0.25 mg/mL Photogem® plus 150 J/cm2 LED decreased in nearly 3.9 log10 the viability of S. mutans biofilm. Progression of demineralization process was correlated with the time (24 h IML: 1905±391 vol% x m, LD: 69.9±12,2 m; 48 h - IML: 3529±886 vol% x m, LD: 114.2±24.6 m; 72 h - IML: 4186±1099 vol% x m, LD: 146.1±20.1 m). Integrated mineral loss, lesion depth and concentration of calcium release...