Effects of low-level laser therapy on stem cells from human exfoliated deciduous teeth

ABSTRACT Low-Level Laser Therapy stimulates the proliferation of a variety of types of cells. However, very little is known about its effect on stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED). Objective This study aimed to evaluate the influence of different laser therapy energy densities on SHED viability and proliferation. Material and Methods SHED were irradiated according to the groups: I (1.2 J/cm2 - 0.5 mW – 10 s), II (2.5 J/cm2 – 10 mW – 10 s), III (3.7 J/cm2 – 15 mW – 10 s), IV (5.0 J/cm2 – 20 mW – 10 s), V (6.2 J/cm2 – 25 mW – 10 s), and VI (not irradiated – control group). Cell viability was assessed 6 and 24 h after irradiation measuring the mitochondrial activity and using the Crystal Violet assay. Cell proliferation was assessed after 24, 48, and 72 h of irradiation by SRB assay. Results MTT assay demonstrated differences from 6 to 24 hours after irradiation. After 24 h, groups I and IV showed higher absorbance values than those of control group. Crystal Violet assay showed statistically differences in the absorbance rate from 6 to 24 h after irradiation for groups III and VI. At 24 h after irradiation, Group III absorbance rate was greater than that of groups I, II, and IV. Group VI absorbance rate was greater than that of groups I and IV. SRB assay showed that the group I had higher rates than those of groups II, III, V, and VI, at 24 h after irradiation. After 48 h, group I exhibited the greatest cell proliferation rate followed by groups III, V, and VI. After 72 h, group III exhibited the lowest cell proliferation rate than those of groups II, IV, and V. Conclusions The Low-Level Laser Therapy energy densities used in this study did not cause loss of cell viability and stimulated SHED proliferation within the parameters described in this study.

Low-intensity laser phototherapy enhances the proliferation of dental pulp stem cells under nutritional deficiency

Abstract Dental trauma in immature permanent teeth can damage pulp vascularization, which leads to necrosis and cessation of apexogenesis. Studies on tissue engineering using stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHEDs) have yielded promising results. Laser phototherapy (LPT) is able to influence the proliferation and differentiation of these cells, which could improve tissue engineering. SHEDs (eighth passage) were seeded into 96-well culture plates (103 cells/well) and were grown in culture medium supplemented with 15% defined fetal bovine serum (FBS) for 12 h. After determining the appropriate nutrition deficiency status (5% FBS), the cells were assigned into four groups: 1) G1 - 15% FBS (positive control); 2) G2 - 5% FBS (negative control); 3) G3 - 5% FBS+LPT 3 J/cm2; and 4) G4 - 5% FBS+LPT 5 J/cm2. For the LPT groups, two laser irradiations at 6 h intervals were performed using a continuous wave InGaAlP diode laser (660 nm, with a spot size of 0.028 cm2, 10 mW) in punctual and contact mode. Cell viability was assessed via an MTT reduction assay immediately after the second laser irradiation (0 h) and 24, 48, and 72 h later. We found that G3 and G4 presented a significantly higher cell growth rate when compared with G2 (p < 0.01). Moreover, G4 exhibited a similar cell growth rate as G1 throughout the entire experiment (p > 0.05). These findings indicate that LPT with 5 J/cm2 can enhance the growth of SHEDs during situations of nutritional deficiency. Therefore, LPT could be a valuable adjunct treatment in tissue engineering when using stem cells derived from the dental pulp of primary teeth.

Efeito do laser de baixa potência sobre células tronco de polpa de dentes decíduos esfoliados humanos (SHED) / Effect of low level laser on stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED)

Avaliou-se a proliferação das células tronco da polpa de dentes decíduos esfoliados humanos (SHED) após aplicação única do laser de baixa potência. Foi realizada a análise da viabilidade das SHED cultivadas sob déficit nutricional e em condições ideais após irradiação com o laser de baixa potência vermelho de Indio Gálio Alumínio e Fósforo - InGaAlP (660nm, 40mW e 10J/cm2) e infravermelho (780nm, 40mW e 10J/cm2) durante 4 e 8 segundos, nos períodos de 24, 48 e 72 horas através dos ensaios de redução do MTT e do ensaio colorimétrico de Busatti e Gomes. Para análise estatística utilizou-se o teste ANOVA complementado pelo teste de Tukey com nível de significância de 5% (p< 0,05). Observou-se tanto com o MTT quanto com o ensaio colorimétrico de Busatti e Gomes uma tendência de aumento da proliferação celular diretamente relacionada à dose do LBP, estatisticamente significante nos períodos de 24, 48 e 72 horas. Ao analisar os resultados e considerando os parâmetros utilizados e o protocolo de LBP, pode-se concluir que o LBP promoveu a proliferação das SHED tanto a 660 nm quanto a 780nm, pode influenciar a viabilidade e a proliferação das SHED nas doses e comprimentos de onda utilizados e os ensaios do MTT e colorimétrico de Busati e Gomes demonstraram dentro de suas limitações ser eficientes para determinar a viabilidade e proliferação das SHED.

It was evaluated the proliferation of stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED) after a single application of low power laser. The viability of SHED grown under ideal conditions and under nutritional deficit after irradiation with red laser (660/780nm, 10J/cm2 and 40mW) during periods of 4 and 8 seconds was analyzed through the MTT reduction assays and rapid colorimetric assay of Busatti and Gomes. Statistical analysis was performed using the ANOVA and Tukey´s multiple comparisons test with a significance level of 5% (p < 0.05). It was observed with the MTT assay and Busatti and Gomes assay a trend of cell proliferation increase directly releated to the irradiation dose, statistically significant. After 24, 48 and 72 hours, all the groups showed higher cell proliferation when compared to control. Analyzing the results and considering the used parameters and LBP protocol, it can be concluded that LBP promoted the proliferation of SHED both 660nm and 780nm according to the dosage and wavelengths used, and MTT assay and colorimetric Busatti and Gomes demonstrated within their limitations to be effective in determining the viability and proliferation of SHED.

Efeito do laser de baixa potência sobre células tronco de polpa de dentes decíduos esfoliados humanos (SHED) / Effect of low level laser on stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED)

Avaliou-se a proliferação das células tronco da polpa de dentes decíduos esfoliados humanos (SHED) após aplicação única do laser de baixa potência. Foi realizada a análise da viabilidade das SHED cultivadas sob déficit nutricional e em condições ideais após irradiação com o laser de baixa potência vermelho de Indio Gálio Alumínio e Fósforo - InGaAlP (660nm, 40mW e 10J/cm2) e infravermelho (780nm, 40mW e 10J/cm2) durante 4 e 8 segundos, nos períodos de 24, 48 e 72 horas através dos ensaios de redução do MTT e do ensaio colorimétrico de Busatti e Gomes. Para análise estatística utilizou-se o teste ANOVA complementado pelo teste de Tukey com nível de significância de 5% (p< 0,05). Observou-se tanto com o MTT quanto com o ensaio colorimétrico de Busatti e Gomes uma tendência de aumento da proliferação celular diretamente relacionada à dose do LBP, estatisticamente significante nos períodos de 24, 48 e 72 horas. Ao analisar os resultados e considerando os parâmetros utilizados e o protocolo de LBP, pode-se concluir que o LBP promoveu a proliferação das SHED tanto a 660 nm quanto a 780nm, pode influenciar a viabilidade e a proliferação das SHED nas doses e comprimentos de onda utilizados e os ensaios do MTT e colorimétrico de Busati e Gomes demonstraram dentro de suas limitações ser eficientes para determinar a viabilidade e proliferação das SHED...

It was evaluated the proliferation of stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED) after a single application of low power laser. The viability of SHED grown under ideal conditions and under nutritional deficit after irradiation with red laser (660/780nm, 10J/cm2 and 40mW) during periods of 4 and 8 seconds was analyzed through the MTT reduction assays and rapid colorimetric assay of Busatti and Gomes. Statistical analysis was performed using the ANOVA and Tukey´s multiple comparisons test with a significance level of 5% (p < 0.05). It was observed with the MTT assay and Busatti and Gomes assay a trend of cell proliferation increase directly releated to the irradiation dose, statistically significant. After 24, 48 and 72 hours, all the groups showed higher cell proliferation when compared to control. Analyzing the results and considering the used parameters and LBP protocol, it can be concluded that LBP promoted the proliferation of SHED both 660nm and 780nm according to the dosage and wavelengths used, and MTT assay and colorimetric Busatti and Gomes demonstrated within their limitations to be effective in determining the viability and proliferation of SHED...

Bond Durability of Er:YAG Laser-Prepared Primary Tooth Enamel

This study evaluated in vitro the influence of thermocycling and water storage (WS) on the shear bond strength (SBS) of composite resin in cavities prepared in primary tooth enamel with conventional bur or Er:YAG laser. The test surfaces were obtained from 48 primary molars and randomly assigned to 2 groups (n=24), according to cavity preparation: A: bur-preparation and B: Er:YAG laser irradiation. The specimens were restored with an etch-and-rinse adhesive system and composite resin. Each group was divided into 4 subgroups (n=6) according to WS duration and number of thermal cycles (TCs): I: 24 h WS/no thermocycling; II: 7 days WS/500 TCs; III: 1 month WS/2,000 TCs; IV: 6 months WS/12,000 TCs. The specimens were tested to failure in shear strength at a crosshead speed of 0.5 mm/min. Data were analyzed statistically by two-way ANOVA and Tukey's test. SBS means (S.D.) in MPa were: AI: 17.45 (2.03), AII:16.38 (1.49), AIII: 6.88 (0.66), AIV: 7.77 (1.53), BI: 12.32 (0.99), BII: 15.37 (2.24), BIII: 15.05 (2.01) and BIV-5.51 (1.01). WS duration and number of TCs influenced significantly the SBS values only for BIV (p<0.05). AI presented the highest SBS value, which was statistically similar to those of AII, BII and BIII. In conclusion, the adhesion of an etch-and-rinse adhesive to Er:YAG laser-irradiated primary tooth enamel was affected by the methods used to simulate degradation of the adhesive interface only when 6 months WS/12,000 TCs were employed.

Este estudo avaliou in vitro a influência da termociclagem (TC) e do armazenamento em água (AA) na resistência ao cisalhamento de resina composta ao esmalte de dentes decíduos preparados com broca convencional e laser Er:YAG. As superfícies de trabalho foram obtidas de 48 molares decíduos e divididas aleatoriamente em dois grupos (n=24), de acordo com o tipo de preparo cavitário: A - preparo com broca; B - irradiação com laser Er:YAG. Os espécimes foram restaurados com um sistema adesivo etch-and-rinse e resina composta. Cada grupo foi dividido em 4 subgrupos (n=6) de acordo com o tempo de armazenamento em água (AA) e o número de termociclagens (TCs): I - 24 h AA/0 TCs, II - 7 dias AA/500 TCs; III - 1 mês AA/2000 TCs; IV - 6 meses AA/12000 TCs. O teste de cisalhamento foi realizado em máquina de ensaio universal a uma velocidade de 0,5 mm/min. Os dados foram analisados estatisticamente pelo teste ANOVA a dois critérios e teste de Tukey. As médias de resistência ao cisalhamento (D.P.), em MPa, foram: AI: 17,45 (2,03), AII: 16,38 (1,49), AIII: 6,88 (0,66), AIV: 7,77 (1,53), BI: 12,32 (0,99), BII: 15,37 (2,24), BIII: 15,05 (2,01) e BIV-5,51 (1,01). O tempo de armazenamento em água quanto a termociclagem influenciou significativamente os valores de resistência ao cisalhamento só para o grupo BIV (p<0,05). AI apresentou o maior valor de SBS, que foi estatisticamente semelhantes aos de AII, BII e BIII. Em conclusão, a adesão de um sistema adesivo etch-and-rinse ao esmalte de dente decíduo irradiado com Er: YAG foi afetada pelos métodos empregados para simulação da degradação da interface adesiva somente quando armazenamento em água por 6 meses e 12.000 ciclos de termociclagem foram empregados.

Effect of Nd:YAG laser combined with fluoride on the prevention of primary tooth enamel demineralization

Most studies dealing with the caries preventive action of Nd:YAG laser have been done in permanent teeth and studies on primary teeth are still lacking. The aim of this study was to evaluate in vitro the effect of Nd:YAG laser combined or not with fluoride sources on the acid resistance of primary tooth enamel after artificial caries induction by assessing longitudinal microhardness and demineralization depth. Sixty enamel blocks obtained from the buccal/lingual surface of exfoliated human primary molars were coated with nail polish/wax, leaving only a 9 mm² area exposed on the outer enamel surface, and randomly assigned to 6 groups (n=10) according to the type of treatment: C-control (no treatment); APF: 1.23% acidulated phosphate fluoride gel; FV: 5% fluoride varnish; L: Nd:YAG laser 0.5 W/10 Hz in contact mode; APFL: fluoride gel + laser; FVL: fluoride varnish + laser. After treatment, the specimens were subjected to a des-remineralization cycle for induction of artificial caries lesions. Longitudinal microhardness data (%LMC) were analyzed by the Kruskal-Wallis test and demineralization depth data were analyzed by oneway ANOVA and Fisher’s LSD test (á=0.05). APFL and APF groups presented the lowest percentage of microhardness change (p<0.05). Demineralization depth was smaller in all treated groups compared with the untreated control. In conclusion, Nd:YAG laser combined or not with fluoride gel/varnish was not more effective than fluoride alone to prevent enamel demineralization within the experimental period.

A maioria dos estudos que utilizam o laser Nd:YAG com ação preventiva são em dentes permanentes, e são escassos os estudos em dentes decíduos. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi avaliar in vitro o efeito do laser Nd: YAG combinado ou não com flúor na resistência ácida do esmalte decíduo após a indução de cárie artificial, através da avaliação de microdureza longitudinal e profundidade da desmineralização. Para tanto, foram selecionados 60 fragmentos de esmalte obtidos a partir da superfície bucal / lingual de molares decíduos irrompidos, os quais foram isolados com esmalte de unha e cera, deixando uma área exposta de 9 mm² na superfície do esmalte. Os espécimes foram divididos aleatoriamente em 6 grupos (n = 10) de acordo com o tipo de tratamento: C- Controle: sem tratamento; APF: aplicação de gel flúor fosfato acidulado 1,23%; FV: aplicação de verniz fluoretado 5%; L: aplicação do Laser Nd:YAG 0,5 W/10 Hz no modo contato; APFL: aplicação de gel flúor fosfato acidulado + Laser Nd:YAG; FVL: aplicação de verniz fluoretado 5% + Laser Nd:YAG. Após os tratamentos, os espécimes foram submetidos a um ciclo de desremineralização para a indução de lesão de cárie artificial. Os dados de microdureza longitudinal (%LMC) foram avaliados pelo teste de Kruskal-Wallis e os dados de profundidade da desmineralização foram avaliados pelos testes ANOVA e Fisher’s LSD (α=5%). Observou-se que os grupos APFL e APF apresentaram menor percentual de perda de dureza (p<0,05). A profundidade de desmineralização foi menor em todos os grupos tratados em comparação com o controle. Em conclusão, o laser Nd: YAG associado ou não com flúor/verniz não foi mais efetivo do que o flúor sozinho para prevenir a desmineralização do esmalte durante o período experimental.

Estudo dos efeitos da irradiaçäo do laser de Nd: YAG sobre a dentina de dentes decíduos, empregando o microscópio eletrônico de varredura / Study of the effects of Nd: YAG laser irradiation on primary dentin, employing scanning electron microcope

O objetivo deste estudo "in vitro" foi de avaliar os efeitos da irradiaçäo do laser de Nd: YAG pulsado sobre a dentina de dentes decíduos. Foram utilizados vinte e quatro segundos molares decíduos inferiores, clinicamente hígidos, que tiveram a face lingual desgastada para a exposiçäo da superfície dentinária. As amostras foram divididas aleatoriamente em seis grupos. No grupo I as amostras foram pintadas com tinta nanquim, iniciadora de absorçäo, na área da irradiaçäo do laser de Nd: YAG, regulado para operar com potência média de 0,6 W, freqüência de 15 Hz, 40 mJ de energia por pulso e densidade de energia de 57 J/cm². No grupo II, utilizou-se os mesmos parâmetros de irradiaçäo do laser utilizados no grupo I, porém as amostras näo foram previamente pintadas com tinta nanquim. No grupo III, as amostras foram pintadas com tinta nanquim, seguidas da irradiaçäo do laser de Nd: YAG com potência média de 1,0 W, freqüência de 10Hz, 100 mJ de energia por pulso e densidade de energia de 141 J/cm². No grupo IV foram utilizados os mesmos parâmetros de irradiaçäo das amostras do grupo III, sem pintar previamente a superfície dentinária com tinta nanquim...

Efeitos da radiaçäo do raio laser CO2 no esmalte de dentes decíduos humanos: estudo ao microscópio eletrônico de varredura / Effects of CO2 laser on the enamel surface of the deciduous teeth: scanning electron microscope study

Foram estudados os efeitos de irradiaçäo do laser CO2 na superfície do esmalte de dentes decíduos, empregando-se a técnica de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos demonstram que a irradiaçäo contínua de laser CO2 determina a formaçäo de uma superfície de aspecto vitrificado. As margens da da estrutura irradiada e vitrificada mostram áreas de esmalte intacto. A irradiaçäo puntiforme provocou a formaçäo de uma área vitrificada de forma circular. Na superfície vitrificada foram observadas numerosas gotículas de esmalte de tamanhos diferentes, além de linhas concêtricas de esmalte fundido