Red LED Photobiomodulates the Metabolic Activity of Odontoblast-Like Cells

ABSTRACT

Abstract Phototherapy has been indicated as an adjunctive treatment for tissue repair, including the pulp tissue. However, there are no defined irradiation parameters, which is a great challenge to the clinical use of phototherapy. The aim of this study was to evaluate the effect of phototherapy with red LED on odontoblast-like MDPC-23 cells, using different parameter settings. Cells were seeded (104 cells/cm²), incubated for 12 h in complete DMEM and then the culture medium was replaced by DMEM supplemented with 0.5% FBS. After 12 h incubation, irradiations were performed (630±10 nm) using a LEDTable device with a 20 or 40 mW/cm² power density and 2 J/cm² energy dose. The cells were irradiated 1 or 3 times, at 1 min intervals. Non-irradiated cells served as control. The cells were evaluated for viability (MTT assay), total protein dosage (Lowry method) and number of viable cells (Trypan blue). The data (n=12 per group) were submitted to Kruskal-Wallis and Mann-Whitney tests (p=0.05). A single irradiation with 20 or 40 mW/cm² enhanced cell viability, which was negatively affected after 3 consecutive irradiations. Cells irradiated only once with 20 mW/cm² produced more proteins compared with those irradiated with 40 mW/cm². Reduction in the number of viable cells occurred only after 3 consecutive irradiations with 40 mW/cm². In conclusion, red LED was capable of biomodulating the metabolic activities of cultured MDPC-23 odontoblast-like cells. The best cell biostimulation was obtained when a single irradiation with 2 J/cm2 energy dose and 20 mW/cm2 power density was delivered to the pulp cells.

RESUMO

Resumo Fototerapia tem sido indicada como um tratamento adjuvante para o reparo de tecidos, incluindo o tecido pulpar. Entretanto, não há parâmetros de irradiação definidos, o que representa um grande desafio para o uso clínico da fototerapia. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da fototerapia com LED vermelho em células MDPC-23 com fenótipo odontoblastóide, usando vários parâmetros. As células foram semeadas (104 células/cm2), incubadas por 12 h em DMEM completo e então o meio de cultura foi trocado por DMEM com 0,5% SFB. Após 12 h de incubação, as irradiações foram realizadas (630±10 nm) usando um dispositivo com densidade de potência de 20 ou 40 mW/cm2 e dose de energia de 2 J/cm2. As células foram irradiadas 1 ou 3 vezes, com intervalos de 1 min. Células não irradiadas serviram como controle. Foram avaliadas a viabilidade (ensaio de MTT), dosagem de proteína total (método de Lowry) e número de células viáveis (ensaio de Trypan blue). Os dados (n=12 por grupo) foram submetidos aos testes de Kruskal-Wallis e Mann-Whitney (p=0,05). Uma única irradiação com 20 ou 40 mW/cm2 aumentou a viabilidade celular, a qual foi negativamente afetada após 3 irradiações. Células irradiadas apenas uma vez com 20 mW/cm2 produziram mais proteínas comparadas com aquelas irradiadas com 40 mW/cm2. Redução no número de células viáveis ocorreu apenas após 3 irradiações com 40 mw/cm2. Em conclusão, o LED vermelho foi capaz de biomodular a atividade metabólica de células MDPC-23. A melhor bioestimulação celular foi obtida quando uma única irradiação com dose de energia de 2 J/cm2 e densidade de potência de 20 mW/cm2 foi administrada às células pulpares.