Aplicação do plasma de baixa temperatura sob pressão atmosférica no controle de biofilmes cariogênicos / Application of low temperature plasma under atmospheric pressure in the control cariogenic biofilms

O objetivo geral do presente estudo foi avaliar a aplicação dos jatos de plasma de baixa temperatura sob pressão atmosférica (PBTPA) produzidos por gás de argônio e hélio como gases de trabalho, no controle de biofilmes cariogênicos. Para tanto, foram estabelecidos os parâmetros físicos dos PBTPA gerados com argônio e hélio que se mostraram efetivos frente a biofilmes mono, dual e polimicrobianos compostos por combinações das espécies Streptococcus mutans, Streptococcus gordonii, Streptococcus sanguinis, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Candida albicans e Actinomyces naeslundii. Os biofilmes mono, dual e multi-espécies foram submetidos ao tratamento com PBTPA produzidos por dois dispositivos diferentes, um obtido comercialmente (kINPen09®) que usou argônio como gás de trabalho, e outro protótipo desenvolvido pela FEG-UNESP (Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá) que usou hélio. Análises quantitativas e microscópicas (confocal, microscopia eletrônica de varredura) foram realizadas. Foi incluído controle negativo (sem tratamento), positivo (clorexidina 0,12%) e controle de gás, utilizando apenas fluxo de gás, sem produzir plasma. Além disso, os efeitos celulares do PBTPAargônio e hélio sobre biofilme dual e multi-espécies também foram analisados em microscopia eletrônica de varredura e microscopia de varredura a laser confocal. Todos os ensaios foram realizados em triplicata em três experimentos independentes. Os resultados foram tabulados e analisados quanto à distribuição. A seguir, os testes estatísticos mais adequados foram selecionados. O nível de significância foi de 5%. Os resultados obtidos para os tratamentos dos biofilmes mono, dual ou multi-espécies com PBTPA-argônio e hélio foram todos significativos em comparação ao controle negativo em todos os tempos analisados. Para PBTPA-argônio, não houve recuperação de S. gordonii e S. sanguinis em todos tempos analisados. Para PBTPA-hélio, os melhores resultados foram obtidos em 5 e 7 minutos de exposição dos biofilmes ao PBTPA. Finalmente, tanto o dispositivo gerador de PBTPA que trabalhou com gás argônio quanto o dispositivo que trabalhou com gás hélio, demonstraram resultados promissores e poderão contribuir para o desenvolvimento de novos protocolos de Odontologia de Intervenção Mínima. (AU) The general objective of this study was to evaluate the application of lowtemperature plasma under atmospheric pressure (PBTPA) of argon and helium flow, in the control of cariogenic biofilms. For this, the effective physical parameters of PBTPA-argon and helium in mono, dual and polymicrobial biofilms composed of combinations of the species Streptococcus mutans, Streptococcus gordonii, Streptococcus sanguinis, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Candida albicans and Actinomyces naeslundii were established. The multi-species biofilms were treated by different PBTPA generating devices, one obtained commercially (kINPen09®) that used argon as working gas, and another prototype developed by FEG-UNESP (Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá) that used helium as working gas. Quantitative and microscopic analyzes (confocal, scanning electron microscopy) were performed. Negative control (no treatment), positive control (chlorhexidine 2%) and gas control (argon) were included. Besides that, cellular effects of PBTPA-argon and helium on dual and multi-species biofilms were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and confocal laser scanning microscopy. The results obtained for the treatments of mono, dual or multispecies biofilms with both PBTPA-argon and helium were all significant when compared to the negative control at all times analyzed. For PBTPA-argon, there was no recovery of S. gordonii and S. sanguinis at all analyzed times. For PBTPA-helium, the best results were obtained at 5 and 7 min of exposure of biofilms to PBTPA. All the tests were carried out in triplicate in three independent experiments. The results are tabulated and analyzed in terms of distribution. Next, the most suitable statistical tests were selected. The level of significance was 5%. The results obtained for the treatments of mono, dual or multi-species biofilms with PBTPA-argon and helium were all significant compared to the negative control at all analyzed times. Finally, both PBTPA generating could contribute to the development of new protocols for Minimal Intervention Dentistry (AU)

O objetivo geral do presente estudo foi avaliar a aplicação dos jatos de plasma de baixa temperatura sob pressão atmosférica (PBTPA) produzidos por gás de argônio e hélio como gases de trabalho, no controle de biofilmes cariogênicos. Para tanto, foram estabelecidos os parâmetros físicos dos PBTPA gerados com argônio e hélio que se mostraram efetivos frente a biofilmes mono, dual e polimicrobianos compostos por combinações das espécies Streptococcus mutans, Streptococcus gordonii, Streptococcus sanguinis, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Candida albicans e Actinomyces naeslundii. Os biofilmes mono, dual e multi-espécies foram submetidos ao tratamento com PBTPA produzidos por dois dispositivos diferentes, um obtido comercialmente (kINPen09®) que usou argônio como gás de trabalho, e outro protótipo desenvolvido pela FEG-UNESP (Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá) que usou hélio. Análises quantitativas e microscópicas (confocal, microscopia eletrônica de varredura) foram realizadas. Foi incluído controle negativo (sem tratamento), positivo (clorexidina 0,12%) e controle de gás, utilizando apenas fluxo de gás, sem produzir plasma. Além disso, os efeitos celulares do PBTPAargônio e hélio sobre biofilme dual e multi-espécies também foram analisados em microscopia eletrônica de varredura e microscopia de varredura a laser confocal. Todos os ensaios foram realizados em triplicata em três experimentos independentes. Os resultados foram tabulados e analisados quanto à distribuição. A seguir, os testes estatísticos mais adequados foram selecionados. O nível de significância foi de 5%. Os resultados obtidos para os tratamentos dos biofilmes mono, dual ou multi-espécies com PBTPA-argônio e hélio foram todos significativos em comparação ao controle negativo em todos os tempos analisados. Para PBTPA-argônio, não houve recuperação de S. gordonii e S. sanguinis em todos tempos analisados. Para PBTPA-hélio, os melhores resultados foram obtidos em 5 e 7 minutos de exposição dos biofilmes ao PBTPA. Finalmente, tanto o dispositivo gerador de PBTPA que trabalhou com gás argônio quanto o dispositivo que trabalhou com gás hélio, demonstraram resultados promissores e poderão contribuir para o desenvolvimento de novos protocolos de Odontologia de Intervenção Mínima. (AU)

Study on the killing effect of cold atmospheric pressure plasma on MRSA Staphylococcus aureus in vitro and in vivo infection model

Aims@#Non-thermal atmospheric-pressure plasma (cold plasma), is described as a partly ionized gas. Cold plasma is a new method of medicine for killing the bacteria, treatment of cancer diseases, accelerates the healing of infectious ulcers, especially in infection caused by Meticillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). This study aimed to investigate the impact of Non-thermal atmospheric-pressure plasma on MRSA S. aureus organism isolated from burn wound infection in vitro and in vivo. @*Methodology and results@#Five MRSA S. aureus strains were recovered in burn patients from Shahid Motahari Burns Hospital, Tehran, Iran. They confirmed by microbiology and biochemical tests. Antibiotic susceptibility testing was performed using Kirby Bauer Disk Diffusion Method with selected antibiotics. Then, the antibacterial impact of atmospheric non-thermal plasma on MRSA in vitro and in vivo at different times was assessed. After that, the tissue was randomly separated from control and treated mice with plasma and transferred to the Histopathology Laboratory for further evaluation. Results of the inactivation of MRSA by non-thermal atmospheric plasma showed no bacterial growth. Also, results of the impact of non-thermal helium plasma in vivo environment revealed that, in addition to healing in the animal wound, the burn wounds infection was healed and treated according to the histological results. @*Conclusion, significance and impact of study@#Our results confirmed the inactivation of MRSA S. aureus, healing of animal burn wound and complete treatment by non-thermal atmospheric plasma. It recommended that cold plasma can be used for the treatment of burn wounds infection due to the gentle on the human skin.

Dentinal Tubules Occluding Effect Using Nonthermal Atmospheric Plasma

Nonthermal atmospheric plasma has been studied for its many biomedical effects, such as tooth bleaching, wound healing, and coagulation. In this study, the effects of dentinal tubules occlusion were investigated using fluoride-carboxymethyl cellulose (F-CMC) gel, nano-sized hydroxyapatite (n-HA), and nonthermal atmospheric plasma. Human dentin specimens were divided to 5 groups (group C, HA, HAF, HAP, and HAFP). Group HA was treated with n-HA, group HAF was treated with n-HA after a F-CMC gel application, group HAP was treated with n-HA after a plasma treatment and group HAFP was treated with n-HA after a plasma and F-CMC gel treatment. The occlusion of dentinal tubules was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), which shows Ca/P ratio. In the EDS results, a higher Ca/P ratio was shown in the groups including n-HA than in the control group. The specimens of group HAP and HAFP had a higher Ca/P ratio in retentivity. In the SEM results, there was not a significant difference in the amount of times applied. Therefore, this study suggests F-CMC gel and n-HA treatment using nonthermal atmospheric plasma will be a new treatment method for decreasing hypersensitivity.