Quantificação, análise estrutural do biofilme multiespécie, microdureza da dentina pós-formação do biofilme e penetração microbiana nos túbulos dentinários em dentes irradiados

Abstract

O objetivo deste estudo in vitro foi quantificar a presença de microrganismos e a biomassa de biofilme multiespécie, avaliar a microdureza dentinária pós- formação do biofilme, analisar a penetração microbiana e a arquitetura do biofilme multiespécie sobre a dentina radicular irradiada. Foram utilizados 63 cilindros de dentina humana radicular, distribuídos em seis grupos experimentais. Em três grupos não foi realizada a formação de biofilme no canal radicular, sendo as amostras analisadas apenas em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) (n = 3): G1) dentina não irradiada (DNI); G2) dentina irradiada com 55 Gy (D55); e G3) dentina irradiada com 70 Gy (D70). Nos outros três grupos, um biofilme multiespécie de Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans e Candida albicans foi formado no canal radicular (n = 18): G4) DNI + biofilme; G5) D55 + biofilme; e G6) D70 + biofilme. Após 21 dias, o biofilme aderido às paredes do canal radicular (n = 12) foi coletado e quantificado por meio da contagem de unidades formadoras de colônias (UFCs). A arquitetura do biofilme e a superfície dentinária também foram avaliadas em MEV (n = 3). Nos cilindros restantes de cada grupo (n=3), slices de dentina foram confeccionados e a penetração microbiana nos túbulos dentinários foi avaliada por meio de Microscopia Confocal de Varredura a Laser (MCVL). Para análise da biomassa do biofilme e da microdureza (Knoop) pós-formação do biofilme, 45 amostras de dentina bovina foram distribuídas em três grupos experimentais (n = 15): G1) DNI + biofilme; G2) D55 + biofilme; e G3) D70 + ,biofilme. Previamente a formação do biofilme, o teste de microdureza inicial (D0) foi realizado. Após 21 dias, a biomassa do biofilme foi mensurada através da coloração com cristal violeta e absorbância. Posteriormente, a microdureza final (D1) foi realizada. Os dados foram estatisticamente analisados (a=5%). As análises em MEV e MCLS foram descritivas. A D70 apresentou quantidade significativamente maior de microrganismos viáveis comparado à DNI (p=0,010) e à D55 (p=0,004). Foi observado um aumento gradual na biomassa do biofilme da DNI, para a D55 (P < 0,001) e para a D70 (P < 0,001). Uma redução na microdureza aproximadamente duas vezes maior foi observada na dentina irradiada com 55 Gy ou com 70 Gy. A dentina irradiada levou à formação de um biofilme mais complexo e à diminuição da microdureza dentinária pós-formação do biofilme. Um número maior de microrganismos foi observado na dentina irradiada com 70 Gy.

Abstract: To investigate the effect of different radiotherapy regimens (55 Gy and 70 Gy) on the multispecies biofilm formation. The primary purpose was to quantify the number of microorganisms, to assess the architecture of a multispecies biofilm and the microbial penetration into the dentinal tubules of non-irradiated and irradiated human root dentine. The secondary purpose was to assess the biomass of the biofilm and the microhardness pre- and post-biofilm formation on non-irradiated and irradiated bovine root dentine. Sixty-three human root dentine cylinders were distributed into six groups. In three groups, no biofilm was formed (n=3): G1) non-irradiated dentine; G2) 55 Gy; and G3) 70 Gy. In the other three groups (n=18), a 21-day multispecies biofilm composed of the microorganisms Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans, and Candida albicans was formed in the root canal lumen: G4) non-irradiated dentine+biofilm; G5) 55 Gy+biofilm; and G6) 70 Gy+biofilm. The biofilm attached to the root canal walls was collected and quantified through colony-forming units (CFUs) counting (n=12). The biofilm architecture and dentine surface were assessed under Scanning Electron Microscopy (SEM) (n=3). Dentine slices were prepared, and microbial penetration into dentinal tubules was assessed under Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) (n=3). For the analysis of the biofilm biomass and dentine microhardness (Knoop) preand after biofilm formation, 45 bovine dentine specimens were distributed into three groups (n=15): G1) non-irradiated dentine+biofilm; G2) 55 Gy+biofilm; and G3) 70 Gy+biofilm. Data were statistically analyzed (a=5%). SEM and CLSM analyses were descriptive. Specimens irradiated with 70 Gy had a higher quantity of viable microorganisms than non-irradiated (p=.010) and 55 Gy (p=0.004). A gradual increase in the biofilm biomass from non-irradiated to 55 Gy (p<.001) and 70 Gy (p<.001) was observed. Irradiated specimens had a greater reduction in dentine microhardness after biofilm formation than non-irradiated specimens. Irradiated dentine led to the formation of a more complex and irregular biofilm. There was microbial penetration into the dentinal tubules, regardless of the radiation dose. Radiation therapy increased the number of viable microorganisms and biofilm biomass and reduced the dentine microhardness. Microbial penetration into dentinal tubules was noticeable, regardless of the radiation dose.