Descontaminação de superfícies de titânio com Terpinen-4-ol e Carvacrol: estudo in vitro das propriedades físico-química, antimicrobiana e citotóxica

Abstract

El objetivo de este estudio fue evaluar: I) los cambios fisicoquímicos en superficies de titanio, adhesión y proliferación de fibroblastos y osteoblastos; II) propiedades antimicrobianas sobre biopelículas de P. gingivalis y F. nucleatum; y citotóxico en fibroblastos. III) efecto inhibidor de biopelículas de una o varias especies de S. sanguinis, S. gordonii, S. mitis, S. oralis, S. salivarius, S. mutans, S. sobrinus, A. viscosus, A. naeslundii, P. intermedia, P. gingivalis, F. nucleatum, A. actinomycetemcomitans y V. parvula a partir de concentraciones no tóxicas en queratinocitos. Para ello: I) Se descontaminaron discos de titanio con T4ol y Carvacrol y se evaluó la influencia en la modificación del ángulo de contacto, energía libre superficial, estructura química por SEM-EDS, viabilidad y adhesión celular de fibroblastos y osteoblastos por el ensayo Alamar Blue. II) Se cuantificó la concentración inhibitoria mínima (MIC), la concentración bactericida mínima (MBC), la concentración inhibitoria mínima de biopelícula (CMIB) mediante el ensayo XTT y la biopelícula sobre superficies de titanio en UFC y mediante microscopía láser de barrido confocal (CLSM) y se evaluó la citotoxicidad de los fibroblastos por el ensayo MTT. III) La citotoxicidad en queratinocitos orales mediante ensayo XTT fue evaluado, la inhibición y erradicación de biopelículas individuales se analizó mediante cristal violeta y el efecto sobre biopelículas multiespecíficas se evaluó mediante qPCR. Los resultados de SEM-EDS demostraron la presencia de Na, O y Cl después del tratamiento con T4ol y Carvacrol. Todas las superficies mostraron características hidrofílicas y valores de energía libre superficial (SLE) entre 5,5 y 3,4 mN/m. La prueba de viabilidad y la microscopía de fluorescencia no mostraron disminución en la viabilidad y adhesión celular. Los valores de CMI fueron inferiores a 0,007% para Carvacrol y 0,002% para T4ol 0,06%. Los valores de CBM fueron similares a CIM. Los valores de CMIB fueron Carvacrol 0,03%, 0,06% y T4ol 0,06%, 0,24%. La actividad antibiopelícula se observó contando UFC y CLSM utilizando Carvacrol (0,26%, 0,06%) y T4ol (0,95%, 0,24%) con actividad citotóxica similar a la Clorhexidina. T4ol 0,19% y Carvacrol 0,06% no afectaron la viabilidad de las células epiteliales. Se observó inhibición y erradicación de biopelículas de especies únicas y múltiples, especialmente en patógenos periodontales. Por lo tanto, podemos concluir que T4ol y Carvacrol no modifican las propiedades superficiales del titanio y permiten una adecuada interacción con las células involucradas en el proceso de reoseointegración. Además, las concentraciones específicas de estos compuestos sin toxicidad en las células humanas redujeron el número de patógenos periodontales en biopelículas de especies únicas y múltiples.

A doença peri-implantar é um processo inflamatório de etiologia bacteriana. Diferentes tratamentos antimicrobianos disponíveis buscam reduzir a carga microbiana e eliminar a inflamação. Terapias alternativas com extratos naturais abrem novas perspectivas para controlar e reduzir a carga microbiana. Terpinen-4-ol e Carvacrol, principais constituintes naturais de óleos essenciais vêm se destacando por sua propriedade antimicrobiana. O objetivo deste estudo foi avaliar: I) as modificações físico-químicas em superfícies de titânio, adesão e proliferação de fibroblastos e osteoblastos; II) as propriedades antimicrobianas sobre biofilme de P. gingivalis e F. nucleatum; e citotóxicas em fibroblastos. III) efeito inibitório de biofilmes simples e multi-espécies de S. sanguinis, S. gordonii, S. mitis, S. oralis , S. salivarius, S. mutans, S. sobrinus, A. viscosus, A. naeslundii, P. intermedia, P. gingivalis, F. nucleatum, A. actinomycetemcomitans e V. parvula a partir de concentrações não tóxicas em queratinócitos. Para isto: I)Discos de titânio foram descontaminados com T4ol e Carvacrol e a influência na modificação do ângulo de contato, energia livre de superfície, estrutura química por MEV-EDS, viabilidade e adesão celular de fibroblastos e osteoblastos pelo ensaio Alamar Blue foram avaliados. II) Concentração inibitória mínima (CIM), concentração bactericida mínima (CBM), concentração mínima de inibição do biofilme (CMIB) por ensaio XTT, e biofilme em superfícies de titânio foi quantificada em UFC e por Microscopia de laser de varredura confocal (CLSM) e a citotoxicidade em fibroblastos foi avaliada pelo ensaio MTT. III) A citoxicidade foi testada em queratinócitos orais por ensaio XTT, a inibição e erradicação do biofilmes simples foi analisada por cristal violeta e o efeito sobre biofilmes multi-espécie foi avaliado por qPCR. Resultados de MEV-EDS demonstraram presença de Na, O e Cl após o tratamento com T4ol e Carvacrol. Todas as superfícies apresentaram características hidrófilas e valores de Energia Livre de Superfície (ELS) entre 5,5 mN/m e 3,4 mN/m. Teste de viabilidade e microscopia de fluorescência não apresentaram diminuição da viabilidade celular e adesão. Os valores de CIM foram Carvacrol 0,007% e 0,002% respectivamente para P. gingivalis e F. nucleatum e T4ol 0,06% para ambos os microrganismos. Os valores de CBM foram semelhantes aos CIM. Os valores de CMIB foram Carvacrol 0,03%, 0,06% e T4ol 0,06%, 0,24%, respectivamente, para P. gingivalis e F. nucleatum. Observou-se por contagem de UFC e CLSM atividade antibiofilme usando Carvacrol (0,26%, 0,06%) e T4ol (0,95%, 0,24%) com atividade citotóxica semelhante à Clorexidina. T4ol 0.19% e Carvacrol 0.06% não afetaram a viabilidade das células epiteliais. Foi observada a inibição e erradicação de biofilmes simples e multi-espécie, especialmente em patógenos periodontais. Portanto, podemos concluir que T4ol e Carvacrol não alteram as propriedades da superfície do titânio e permitem interação adequada com células envolvidas no processo de reosseointegração. Além disso, concentrações específicas destes compostos sem toxicidade sobre células humanas, reduziram o número de patógenos periodontais em biofilmes simples e multi-espécie.