Efeito antimicrobiano e propriedades mecânicas da zircônia translúcida revestida por vidros experimentais / Antimicrobial effect and mechanical properties of translucent zirconia coated with experimental glasses

RESUMO

Objetivos: Avaliar as propriedades mecânicas, atividade antimicrobiana e citocompatibilidade da zircônia translúcida 5Y-PSZ revestida por vidros experimentais contendo boro e prata. Métodos: Discos 5Y-PSZ (KATANA UTML™, Kuraray Noritake) foram processados e divididos em quatro grupos polido, sem nenhum revestimento (Controle), aplicação de glaze comercial (Glaze) e vidros experimentais contendo prata (AgCoat) e boro (BCoat). As amostras foram submetidas aos testes de dureza Vickers, testes de flexão biaxial, análise fractográfica e rugosidade através de perfilometria óptica. O potencial antimicrobiano foi caracterizado usando biofilmes de espécie única de Streptococcus mutans e Candida albicans. Foi realizada a quantificação de unidades viáveis formadoras de colônias (UFC), atividade metabólica (CV), ensaios de matriz polissacarídica extracelular (EPS) e biovolume. Biofilmes foram visualizados por microscópio eletrônico de varredura (MEV) e microscopia confocal de varredura a laser (CLSM). A citocompatibilidade foi determinada usando os testes WST-1 e LIVE&DEAD usando células-tronco do ligamento periodontal (PDLSCs) por 24 h. Todas as caracterizações biológicas foram realizadas em triplicatas técnicas e biológicas usando amostras independentes. As análises estatísticas foram realizadas por ANOVA de uma via, teste de Tukey, análise de Weibull e análise de correlação de Pearson. Resultados: BCoat, AgCoat e Glaze alcançaram dureza semelhante, que foi menor que o Controle. BCoat teve a maior resistência à flexão e parâmetros de Weibull (m = 11,5, sF 625 MPa, s0 620) seguido por AgCoat (m = 5,3; sF 464 MPa, s0 478 MPa). BCoat diminuiu significativamente a formação de biofilmes, conforme mostrado pela menor UFC (5,94 log-UFC/mm2) e atividade metabólica (0,17 a.u.) em comparação com os outros grupos (AgCoat 6,44 log-UFC/mm2, 0,89 a.u.; Glaze 6,81 log UFC/mm2, 1,21 a.u.; Controle 6,82 logUFC/mm2, 1,25 a.u.). BCoat e AgCoat apresentaram os menores valores de EPS (0,11 a.u.), seguidos por Glaze e Controle (0,13 a.u.; 0,14 a.u., respectivamente). MEV e CLSM revelaram que os biofilmes no BCoat eram finos, esparsos, com menor biovolume, enquanto os outros grupos produziram biofilmes robustos com maior biovolume. Os ensaios de viabilidade celular não mostraram toxicidade para PDLSCs para todos os grupos. Conclusão: 5Y-PSZ revestida por vidro experimental contendo boro surge como uma estratégia potencial para melhorar as propriedades mecânicas e antimicrobianas do material (AU).

ABSTRACT

Objectives: To evaluate the mechanical and antimicrobial properties of boroncontaining coating on translucent zirconia (5Y-PSZ). Methods: 5Y-PSZ discs (Control) were coated with a glaze (Glaze), silver- (AgCoat), or boron-containing (BCoat) glasses. The coatings' antimicrobial potential was characterized using S. mutans and C. albicans biofilms through viable colony-forming units (CFU), metabolic activity (CV), and the extracellular polysaccharide matrix (EPS). Biofilm architectures were imaged under scanning electron and confocal laser scanning microscopies (SEM and CLSM). Cytocompatibility was determined at 24 h via WST-1 and LIVE&DEAD assays using periodontal ligament stem cells (PDLSCs). The coatings' effects on mechanical properties were characterized by Vickers hardness, biaxial bending tests, and fractography analysis. Statistical analyses were performed via one-way ANOVA, Tukey's tests, Weibull analysis, and Pearson's correlation analysis. Results: BCoat significantly decreased biofilm formation, having the lowest CFU and metabolic activity compared with the other groups. BCoat and AgCoat presented the lowest EPS, followed by Glaze and Control. SEM and CLSM images revealed that the biofilms on BCoat were thin and sparse, with lower biovolume. In contrast, the other groups all yielded similarly robust biofilms with higher biovolume without compromising PDLSC viability. BCoat, AgCoat, and Glaze also presented similar hardness significantly lower than Control. BCoat had the highest flexural strength, characteristic strength and Weibull parameters (sF 625 MPa; s0 620 MPa; m = 11.5), followed by AgCoat (sF 464 MPa; s0 478 MPa; m = 5.3). Significance: BCoat is a cytocompatible glass with promising antimicrobial properties that can improve the mechanisms and reliability of 5Y-PSZ (AU).