Protocolo com produtos químicos para o enfrentamento do biofilme em linhas d'água de equipos odontológicos: perspectiva física, química, mecânica e biológica / Protocol with chemical products to combat biofilm on dental unit waterlines: physical, chemical, mechanical, and microbiological perspective

RESUMO

A biossegurança na odontologia visa o enfrentamento da contaminação cruzada e o biofilme em linhas d'água de equipos odontológicos. O objetivo deste estudo foi investigar, na perspectiva física, química, mecânica e biológica, um protocolo de uso de produtos químicos com possível aplicabilidade nas linhas d'água de equipos odontológicos para melhoria e manutenção da qualidade da água. O protocolo com produtos químicos (Produto A - ácido cítrico + cloreto de sódio; Produto B - bicarbonato de sódio + cloreto de sódio; Produto AB - ácido cítrico + bicarbonato de sódio + cloreto de sódio) foi empregado em corpos de prova de aço inoxidável que, posteriormente, foram submetidos aos ensaios de microdureza e corrosão. Ainda, ensaios de cor, microdureza, rugosidade e de atividade antibiofilme [biomassa total (cristal violeta), atividade metabólica (XTT), viabilidade por meio de corante fluorescente e microscopia confocal de varredura à laser, bem como morfologia estrutural do biofilme por microscopia eletrônica de varredura (MEV)] foram realizados em corpos de prova de poliuretana. As cepas padrão empregadas para avaliar a atividade antibiofilme monoespécie foram Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Staphylococcus aureus (ATCC 29923) e Escherichia coli (ATCC 25922). Com relação à alteração da microdureza no aço inoxidável, após a imersão simulada por 1 e 2 anos nos Produtos (A+B+AB), não houve diferença dos resultados com o grupo controle (água). Decorrida a exposição aos produtos e grupo controle, a maioria das amostras de aço inoxidável apresentou tendência à corrosão. Ainda, houve alterações de cor, microdureza e rugosidade nas superfícies de poliuretana após a imersão simulada por 1 e 2 anos dos produtos e do grupo controle. A avaliação da biomassa dos biofilmes indicou que o Produto A (p=0,003) e o Produto AB (p=0,019) reduziram significativamente o biofilme de P. aeruginosa em comparação com o controle. Por outro lado, a avaliação da biomassa do biofilme formado por S. aureus sugeriu que o Produto B (p=0,018) promoveu maior ação antibiofilme. Em relação aos biofilmes formados por E. coli, o Produto A (p=0,001) e o uso sequencial dos Produtos A+B+AB (p=0,021) mostraram os melhores resultados. Para o XTT em comparação com o controle, os tratamentos com o Produto A (p=0,001), o Produto AB (p<0,001) e o uso sequencial dos Produtos A+B+AB (p=0,002) reduziram significativamente a atividade metabólica do biofilme de P. aeruginosa. No biofilme formado por S. aureus, contrariando os resultados observados na avaliação da biomassa, o Produto B não promoveu alterações significantes na atividade metabólica (Produto A p<0,001; Produto AB p=0,007; uso sequencial dos Produtos A+B+AB p<0,001). Considerando o biofilme formado por E. coli, observou-se que o Produto B (p=0,046), o Produto AB (p<0,001) e o uso sequencial dos Produtos A+B+AB (p<0,001) promoveram redução da atividade metabólica. Observou-se redução significativa do biofilme total após o emprego dos produtos (p<0,001), em relação ao controle. Apesar da redução significativa, ainda se observou agregados de biofilme residual, cobrindo extensa porção das superfícies, mesmo após o uso dos produtos. Considerando a quantidade de células vivas de P. aeruginosa e E. coli, o Produto A e o Produto B, isolados ou em conjunto demostraram resultados semelhantes. Além disso, o Produto AB e o uso sequencial dos Produtos A+B+AB não promoveu diferença na quantidade de células vivas de S. aureus, em comparação ao controle, indicando que a combinação dos produtos não potencializou a atividade antibiofilme. Em conclusão, os produtos analisados nesta pesquisa mostraram potencial inovador para o enfrentamento do biofilme linha d'água dos equipos odontológicos, preservando as propriedades físicas, químicas e mecânicas dos materiais.

ABSTRACT

Biosafety in dentistry aims to combat cross-contamination and biofilm on dental unit waterlines. The aim of this study was to investigate, from a physical, chemical, mechanical, and biological perspective, a protocol for the use of chemical products with possible applicability in dental unit waterlines to improve and maintain water quality. The protocol with chemicals (Product A - citric acid + sodium chloride; Product B - sodium bicarbonate + sodium chloride; Product AB - citric acid + sodium bicarbonate + sodium chloride) was used in stainless steel specimens which, later, were subjected to microhardness and corrosion tests. Moreover, color, microhardness, roughness and antibiofilm activity tests [total biomass (crystal violet), metabolic activity (XTT), viability by means of fluorescent dye and confocal laser scanning microscopy, as well as structural morphology of biofilm by scanning electron microscopy (SEM)] were performed on polyurethane specimens. The standard strains used to assess monospecies antibiofilm activity were Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Staphylococcus aureus (ATCC 29923) and Escherichia coli (ATCC 25922). Regarding the microhardness change in stainless-steel, after simulated immersion for 1 and 2 years in Products (A+B+AB), there was no difference in the results with the control group (water). After exposure to the products and control group, most stainless-steel samples showed a tendency to corrosion. Furthermore, there were changes in color, microhardness, and roughness on the polyurethane surfaces after simulated immersion for 1 and 2 years of the products and the control group. Biofilm biomass evaluation indicated that Product A (p=0.003) and Product AB (p=0.019) significantly reduced P. aeruginosa biofilm compared to the control. On the other hand, the evaluation of the biomass of the biofilm formed by S. aureus suggested that Product B (p=0.018) promoted greater antibiofilm action. Regarding biofilms formed by E. coli, Product A (p=0.001) and the sequential use of Products A+B+AB (p=0.021) showed the best results. For XTT compared to the control, treatments with Product A (p=0.001), Product AB (p<0.001) and sequential use of Products A+B+AB (p=0.002) significantly reduced metabolic activity from the biofilm of P. aeruginosa. In the biofilm formed by S. aureus, contrary to the results observed in the biomass assessment, Product B did not promote significant changes in metabolic activity (Product A p<0.001; Product AB p=0.007; sequential use of Products A+B+ AB p<0.001). Considering the biofilm formed by E. coli, it was observed that Product B (p=0.046), Product AB (p<0.001) and the sequential use of Products A+B+AB (p<0.001) promoted a metabolic activity reduction. There was a significant reduction in the total biofilm after using the products (p<0.001), compared to the control. Despite the significant reduction, residual biofilm aggregates were still observed, covering a large portion of the surfaces, even after using the products. Considering the amount of living cells of P. aeruginosa and E. coli, Product A and Product B, alone or together, showed similar results. In addition, Product AB and the sequential use of Products A+B+AB did not promote difference in the amount of living S. aureus cells, compared to the control, indicating that the combination of products did not enhance the antibiofilm activity. In conclusion, the products analyzed in this research showed innovative potential for facing the biofilm on dental unit waterline, preserving the physical, chemical, and mechanical properties of the materials.