Ação antimicrobiana e antibiofilme de flavonóis isolados ou incorporados em hidrogéis termossensíveis e sua influência sobre marcadores de mineralização em células odontoblastóides para aplicação em endodontia / Antimicrobial/antibiofilm action of flavonols alone or incorporated in thermosensitive hydrogels and their influence on mineralization markers in odontoblast-like cells for endodontic applications

RESUMO

Ainda não foi encontrado um medicamento capaz de desinfetar os canais radiculares e permitir a recuperação celular e a regeneração tecidual em dentes permanentes jovens com comprometimento endodôntico. Dois importantes flavonóis detectados no vinho tinto, morina (MO) e miricetina (MY), são atualmente estudados por suas amplas propriedades biológicas, incluindo atividade antimicrobiana. No entanto, o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada pode ser útil para a liberação desses flavonóis para fins de terapia endodôntica. Este estudo avaliou a citocompatibilidade e os efeitos antimicrobianos/antibiofilme de MO e MY, isolados ou incorporados em hidrogéis termorreversíveis de quitosana-poloxamer-ß-glicerofosfato de sódio (CPG), além dos efeitos de MO e MY, isolados e combinados sobre a viabilidade, atividade de ALP e produção de nódulos de mineralização em células MDPC-23. A atividade antimicrobiana dos compostos foi avaliada em Streptococcus mutans, Enterococcus faecalis, Actinomyces israelii e Fusobacterium nucleatum em condições planctônicas, em biofilmes dual-espécies e multiespécies e analisadas por contagem bacteriana e microscopia de varredura. Os hidrogéis CPG foram caracterizados por reometria de fluxo e oscilatória, temperatura de gelificação, perfil de textura e análise de bioadesão em espécimes de dentina. MO, MY e controles (hidróxido de cálcio ­ CH e clorexidina ­ CHX) foram incorporados em hidrogéis de CPG e o efeito do antibiofilme sobre biofilmes multiespécies formados em amostras de dentina radicular foi avaliado por microscopia confocal. O efeito de toxicidade dos compostos isolados ou incorporados em hidrogéis de CGP foi determinado em cultura de fibroblastos por ensaios de resazurina. Os dados foram analisados estatisticamente pelos testes ANOVA e Tukey considerando p < 0,05. A combinação de MO e MY foi sinérgica ou aditiva contra bactérias endodônticas testadas a partir de concentrações de 0,03 mg/mL MO + 0,06 mg/mL MY e não foram tóxicas para fibroblastos até 0,125mg/mL. MO + MY apresentou melhor efeito sobre biofilmes dual-espécies e multiespécies considerando suas menores concentrações quando comparados com os flavonóis isolados. Os hidrogéis CPG foram caracterizados como termorreversíveis e com propriedades mecânicas e bioadesivas adequadas. Hidrogéis de CPG carregados com MO+MY, CH e CHX apresentaram efeitos inibitórios semelhantes quando aplicados em biofilmes multiespécies formados no interior dos túbulos dentinários radiculares por 48h e seus extratos apresentaram citotoxicidade acima de 50% de diluição. As células semelhantes a odontoblastos (MDPC-23) foram expostas a diferentes concentrações de MO, MY, isoladamente ou em combinação e CH como controle positivo por 24h e 48h, e troca contínua de meio osteogênico por 8 dias e 14 dias. As combinações de MO+MY ou CH também foram incorporadas em hidrogéis de quitosana-poloxamer-ß-glicerofosfato e seus extratos em meio de cultura celular foram coletados após 48h e 7 dias. Viabilidade celular, atividade de fosfatase alcalina (ALP) e ensaios de deposição de nódulos mineralizados (MN) foram realizados pelo método de resazurina, ensaios de monofosfato de timolftaleína e coloração com vermelho de alizarina, respectivamente. Todos os compostos não causaram citotoxicidade nas concentrações testadas em 24h e 8 dias e 0,5 mg/mL MO e MY isolados reduziram a viabilidade celular em 48h. A atividade de ALP e a deposição de MN foram aumentadas para a combinação MO+MY e CH em células MDPC-23. Extratos de hidrogel de 7 dias contendo ou não MO+MY não foram citotóxicos até diluição de 25% em 48h e em baixas concentrações estimularam a atividade de ALP e deposição de MN aos 8 e 14 dias de avaliação. Em conclusão, a combinação de morina e miricetina incorporada ou não em hidrogéis de CPG apresentou efeito antibiofilme sobre patógenos orais e baixa toxicidade sobre fibroblastos. Morina e miricetina em baixas concentrações, isoladas, em combinação ou em hidrogéis CPG não foram citotóxicas e foram eficazes na indução de marcadores de mineralização em células semelhantes a odontoblastos(AU)

ABSTRACT

A drug capable of disinfecting the root canals and allow cell recovery and tissue regeneration in permanent young teeth with endodontic problems has not been found yet. Two important flavonols detected in red wine, morin (MO) and myricetin (MY), are currently studied for their wide biological properties including antimicrobial activity. However, the development of controlled release systems could be useful for the delivery of these flavonols for endodontic therapies. This study evaluated the cytocompatibility and antimicrobial/antibiofilm effects of MO and MY, alone or incorporated in thermoreversible chitosanpoloxamer hydrogels containing sodium ß-glycerophosphate (CPG), in addition to the effects of isolated and combined morin and myricetin flavonols on viability, ALP activity and production of mineralization nodules in MDPC-23 cells. Antimicrobial activity of the compounds was evaluated on Streptococcus mutans, Enterococcus faecalis, Actinomyces israelii, and Fusobacterium nucleatum under planktonic conditions, on dual-species and multispecies biofilms and analyzed by bacterial counts and scanning microscopy. CPG hydrogels were characterized by flow and oscillatory rheometry, gelation temperature, texture profile and bioadhesion analysis in dentin specimens. MO, MY and controls (calcium hydroxide ­ CH and chlorhexidine ­ CHX) were incorporated in CPG hydrogels and antibiofilm effect on multispecies biofilms formed in radicular dentin samples were evaluated by confocal microscopy. Cytotoxicity of the compounds alone or incorporated in CGP hydrogels was determined on fibroblasts culture by resazurin assays. Data were statistically analyzed by ANOVA and Tukey considering p < 0.05. The combination of MO and MY had synergistic or additive against oral bacteria tested starting at concentrations of 0.03 mg/mL MO + 0.06 mg/mL MY and they were not toxic to fibroblasts up to 0.125mg/mL. MO + MY had better effect on dual-species and multispecies biofilms considering their lower concentrations when compared with the flavonols alone. CPG hydrogels were characterized as thermoreversible and with adequate mechanical and bioadhesive properties. CPG hydrogels loaded with MO+MY, CH and CHX have similar inhibitory effects when applied on multispecies biofilms formed inside root dentin tubules for 48h and their extracts were cytotoxicity above 50% dilution. Furthermore, the effects of morin, myricetin, alone or in combination or incorporated in chitosan-based hydrogels on cytotoxicity and expression of mineralization markers in odontoblast-like cells. The MDPC-23 cells were exposed to different concentrations of morin (MO), myricetin (MY), alone or in combination and calcium hydroxide (CH) as a positive control for 24h and 48h, and continuous osteogenic medium changing for 8 days and 14 days. The combinations of MO+MY or CH were also incorporated in chitosan-poloxamer-ß- glycerophosphate hydrogels and their extracts in cell culture media were collected after 48h and 7 days. Cell viability, alkaline phosphatase (ALP) activity and assays mineralized nodules (MN) deposition were performed using resazurin method, thymolphthalein monophosphate assays and alizarin red staining, respectively. Data were statistically analyzed considering p< 0.05. All compounds were non-toxic at the concentrations tested at 24h and 8 days and 0.5 mg/mL MO and MY alone reduced cell viability at 48h. ALP activity and deposition of MN were increased for MO+MY combination and CH in MDPC-23 cells. 7 days hydrogel extracts containing or not MO+MY were not cytotoxic up to 25% dilution at 48h and at low concentrations stimulated ALP activity and MN deposition at 8 and 14 days of evaluation. In conclusion, the combination of morin and myricetin incorporated or not in CPG hydrogels presented antibiofilm effect on oral pathogens and low cytotoxicity on fibroblasts. Morin myricetin at low concentrations, alone, in combination or in CPG hydrogels were not cytotoxic and were effective in inducing mineralization markers in odontoblast-like cells(AU)