Una evaluación in vitro de la actividad antimicrobiana de un rápido

Apr 07, 2023

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 16021 (2022) Citar este artículo

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El objetivo de este estudio es evaluar la actividad antimicrobiana del material de reparación de raíces de secado rápido iRoot (iRoot FS), el agregado de trióxido mineral (MTA) y Biodentine. Los materiales se mezclaron recientemente o se establecieron durante 1 y 7 días para realizar la prueba de difusión en agar, la prueba de contacto directo y la prueba del efecto de arrastre contra E. faecalis y P. gingivalis, y también se midieron los valores de pH. Los datos se analizaron mediante un análisis de varianza y ANOVA unidireccional o prueba T3 de Dunnett y la prueba post hoc de Tukey para comparaciones múltiples (α = 0,05). En la prueba de contacto directo, los tres materiales mostraron una buena actividad antibacteriana después de 20 minutos de fraguado. Las propiedades antibacterianas de los tres materiales disminuyeron con el aumento del tiempo de fraguado (p < 0,05). La suspensión de los tres materiales mostró valores de pH altos (11-12) y no se observaron diferencias significativas (p > 0,05). Con la extensión del tiempo de fraguado, el pH de iRoot FS y Biodentine disminuyó ligeramente (p < 0,05). iRoot FS, Biodentine y MTA frescos mataron E. faecalis y P. gingivalis de manera efectiva, pero su efecto antimicrobiano disminuyó después de 24 h y disminuyó claramente después de 7 días después de la mezcla. iRoot FS, Biodentine y MTA mostraron una tendencia a la alcalinidad durante este experimento de 7 días.

La cirugía endodóntica es una opción para preservar los dientes que sufren de periodontitis apical que no cicatriza cuando el retratamiento del conducto radicular ha fallado o no es posible1. Un material de obturación ideal para el extremo de la raíz debe poseer ciertas características, incluida la biocompatibilidad, la capacidad de sellado, la estabilidad dimensional y la baja solubilidad2. Además, un material de obturación ideal para el extremo de la raíz debe tener actividad antimicrobiana para inhibir el crecimiento de bacterias y evitar el fracaso quirúrgico endodóntico causado por más microfiltraciones3.

El agregado de trióxido mineral (MTA) se conoce como el "estándar de oro" para el material de obturación del extremo de la raíz por su sólido rendimiento clínico4. En los últimos años, varios tipos de materiales salieron al mercado abierto2. Biodentine es una nueva versión del cemento inorgánico a base de silicato de calcio y se afirma comercialmente que es un 'sustituto de dentina bioactivo'5. Además, recientemente se introdujo en el mercado un nuevo cemento de silicato de fosfato de calcio premezclado, el material de reparación radicular de fraguado rápido iRoot (iRoot FS, Innovative Bioceramix), que se ha utilizado como material de reparación permanente del conducto radicular en tratamientos de endodoncia y cirugía apical6.

Los resultados de estudios anteriores fueron inconsistentes en términos de medir la actividad antimicrobiana de los materiales de obturación retrógrados utilizados. Los productos MTA se investigaron en muchos artículos a través de métodos inconsistentes7,8,9. También se realizaron algunos estudios sobre Biodentine10,11 y no se encontró ninguno para iRoot FS. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar la actividad antimicrobiana de estos tres materiales de obturación retrógrados: MTA, Biodentine e iRoot FS.

Se prepararon cinco microgramos de ProRoot MTA (Dentsply, York County, PA, EE. UU.), Biodentine™ (Septodont, Saint Maur des Fosses, Francia) e iRoot FS (Innovative Bioceramix, BC, Canadá) de acuerdo con las instrucciones del fabricante y se colocaron en papeles de filtro estériles de 5 mm de diámetro. Las muestras de prueba se dividieron en tres grupos según lo descrito por Damlar et al.3. Brevemente, las muestras analizadas 20 minutos después de la mezcla se designaron como "muestras frescas", las analizadas el primer día después de la mezcla se designaron como "muestras de 1 día" y las analizadas el séptimo día después de la mezcla se designaron como "muestras de 7 días". muestras'. Todos los materiales se dejaron reposar en una atmósfera 100 % húmeda a 37 °C antes de experimentar. Para los grupos de control, se sumergieron papeles de filtro estériles de 5 mm de diámetro en clorhexidina al 0,12 % (CHX) y solución salina estéril, respectivamente, durante 5 s antes de cada prueba.

Las cepas de microorganismos orales, E. faecalis (ATCC 19433) y P. gingivalis (ATCC 33277) se obtuvieron del State Key Laboratory of Oral Diseases, Universidad de Sichuan, Chengdu, China. E. faecalis se cultivó en caldo de infusión de cerebro y corazón (caldo BHI, Becton, Dickinson and Company, EE. UU.) y placa de agar BHI, mientras que P. gingivalis se cultivó en caldo BHI y placa de agar sangre suplementada con hemina al 0,0005 %, vitamina K al 0,0001 %. Ambas cepas se incubaron en anaerobiosis (N2 80%; H2 10%; CO2 10%) a 37 °C.

Se preparó una suspensión bacteriana para cada cepa bacteriana y se ajustó la turbidez a 0,1 OD, que corresponde a aproximadamente 108 unidades formadoras de colonias (UFC)/mL. Luego, 100 μl de suspensión de P. gingivalis se sembraron en placas de agar sangre, mientras que E. faecalis se sembró en placas de agar BHI. Se usó un rascador estéril para inocular la suspensión bacteriana en la placa de agar para lograr un césped de crecimiento. Las placas se secaron durante 5 s a temperatura ambiente antes de colocar en cada placa los papeles de filtro recubiertos con los materiales, solución salina estéril o CHX. Las placas se cultivaron anaeróbicamente (N2 80 %; H2 10 %; CO2 10 %) a 37 °C durante 48 h antes de que se observara el diámetro del halo formado alrededor de los materiales (zona de inhibición). Las pruebas se realizaron por triplicado.

Los papeles de filtro recubiertos con los materiales o la solución salina estéril se colocaron en el fondo de placas de 96 pocillos, seguido de la adición de 200 μL de la suspensión de bacterias (107 CFU/mL) en cada pocillo en contacto directo con los materiales. Después de ser cultivadas anaeróbicamente a 37 °C durante 1 h, la suspensión de bacterias transferida de cada pocillo se diluyó en serie. La supervivencia de los microorganismos se determinó cultivando alícuotas de 100 µL en placas de agar BHI después de que se diluyeron en serie 103–105 veces. Luego se contaron las colonias en las placas y se calculó el valor de UFC/mL. La pérdida de viabilidad se calculó mediante la siguiente fórmula: pérdida de viabilidad = (CFU control – muestra de CFU)/CFU control. Las pruebas se realizaron por triplicado.

Los efectos de arrastre de los materiales de obturación retrógrados se evaluaron con los procedimientos descritos por Ozcan et al.12 con algunas modificaciones. Los papeles de filtro recubiertos con los materiales o la solución salina estéril se colocaron en el fondo de placas de 96 pozos y la solución salina estéril (20 μL) se colocó en contacto directo con los materiales. Después de la incubación a 37 °C durante 1 h, se agregaron 230 μL de caldo de cultivo a cada pocillo. Después de mezclar suavemente con una pipeta, se transfirieron 20 μL del caldo a un tubo que contenía 960 μL de caldo de cultivo. Luego se agregaron al tubo 20 μL de la suspensión de bacterias (1.5 × 108 CFU/ml). Se prepararon diluciones en serie de diez veces y se sembraron en placas de agar BHI para la formación de colonias. Después de la incubación a 37 °C durante 48 h, se comparó la supervivencia de las bacterias entre los grupos experimentales y el grupo de control para investigar la actividad antimicrobiana de los materiales. Las pruebas se realizaron por triplicado.

Para la medición del valor de pH, se mezclaron 25 mg de cada material de endodoncia y se distribuyeron uniformemente en el fondo de la placa de 24 pocillos y se dejaron reposar en una atmósfera 100 % húmeda a 37 °C antes de experimentar, luego 1 ml de agua destilada (pH = 7,4) se añadieron a cada pocillo después de 20 min, 1 día y 7 días, respectivamente. Después de 1 h, la solución se extrajo de los pocillos y se centrifugó a 10.000 rpm durante 10 min, y la medición del pH se realizó con un medidor de pH Five Easy PluspHFEP20 (METTLER TOLEDO, Zúrich, Suiza).

Los datos se sometieron a una prueba de homogeneidad de varianza utilizando la prueba de Levene. Luego, los datos con varianza homogénea se compararon estadísticamente utilizando ANOVA de una vía, con la prueba de Tukey post hoc. Para los datos que mostraron varianza heterogénea, se aplicó la prueba T3 de Dunnett. El análisis estadístico se realizó con SPSS 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, EE. UU.), y p < 0,05 se consideró estadísticamente significativo.

No se observó zona de inhibición en la prueba de difusión en agar excepto en el control positivo.

Los resultados de la DCT con E. faecalis y P. gingivalis se muestran en la Fig. 1a y b. Los controles negativos exhibieron crecimiento bacteriano en todos los períodos de prueba. Los tres materiales presentaron el mayor efecto antimicrobiano contra E. faecalis y P. gingivalis cuando estaban recién mezclados (p < 0,05). Fresh ProRootMTA, iRoot FS y Biodentine inhibieron la mayoría de E. faecalis (ProRootMTA 77,5 %, iRoot FS 91,2 %, Biodentine 80,7 %). o 7 días (p < 0,05). En cuanto a la actividad antimicrobiana contra P. gingivalis, Fresh ProRootMTA y Biodentine inhibieron casi todos los P. gingivalis (ProRootMTA 97,9 %, Biodentine 98,9 %), mientras que iRoot FS inhibió el crecimiento de todos los P. gingivalis (100 %). Sin embargo, no se observó significación estadística entre los materiales. iRoot FS y Biodentine produjeron una inhibición casi completa después de 1 día, mientras que el efecto de MTA fue relativamente menor (p < 0,05). Las muestras de 7 días de los tres materiales de prueba mostraron una inhibición del crecimiento significativamente menor de P. gingivalis en comparación con los otros grupos de intervalos de tiempo (p < 0,05), mientras que Biodentine mostró un efecto antimicrobiano relativamente mayor (p < 0,05).

Resultado de la prueba de contacto directo contra (a) E. faecalis y (b) P. gingivalis.

No se observó transferencia del efecto antimicrobiano de los materiales (P > 0,05) (Fig. 2).

Resultado de la prueba del efecto de arrastre contra (a) E. faecalis y (b) P. gingivalis.

Los valores de pH del lixiviado de los materiales se muestran en la Tabla 1. Los tres materiales endodónticos mostraron un efecto alcalino significativamente fuerte en todos los intervalos de tiempo observados. No se observaron diferencias significativas entre los materiales recién mezclados y iRoot FS presentó los valores de pH más bajos después de 1 o 7 días de fraguado (P < 0,05).

La DCT utilizada en el presente estudio es un método cuantitativo y reproducible para simular el contacto del microorganismo con materiales de obturación retrógrados13. Este procedimiento nos permite evaluar el efecto antimicrobiano de los materiales de prueba en diferentes etapas de la reacción de fraguado y también ayuda a determinar si los datos reflejan efectos bactericidas o simplemente bacteriostáticos, independientemente de las velocidades de difusión de los agentes activos14. En 2009, Zhang et al. reportaron un DCT15 modificado, en el cual la suspensión de MTA fue obtenida para contactar la suspensión de bacterias. Sin embargo, dado que los materiales de obturación retrógrados estaban en contacto directo con los microorganismos dentro de los conductos radiculares resecados16, la DCT aplicada en el presente estudio podría imitar mejor la situación clínica. La prueba de difusión en agar (ADT) es otro método para evaluar la actividad antimicrobiana de los materiales de obturación del extremo de la raíz3. Dado que el resultado de ADT depende de la difusibilidad del material en el medio3, los materiales sólidos de relleno del extremo de la raíz pueden no ser difusibles, lo que podría ser una posible explicación del resultado negativo de ADT en el presente estudio. Por lo tanto, DCT parece más apropiado para evaluar la actividad antimicrobiana de los materiales solidificados.

Los resultados de DCT pueden verse afectados por el efecto de arrastre de los materiales, ya que puede causar la inhibición del crecimiento de los microorganismos probados17,18. En el presente estudio, no se observó ningún efecto de arrastre. Dado que los materiales de relleno del extremo de la raíz son insolubles, se esperaba este resultado. Por lo tanto, la siguiente discusión y conclusión se basan en los resultados de DCT.

El Dr. Torabinejad introdujo el MTA de manera innovadora como material de relleno radicular en 199519. Según estudios previos20,21, las propiedades antibacterianas y antifúngicas del MTA se asociaron con un valor de pH elevado. En el presente estudio, la prueba de contacto directo reveló el efecto antimicrobiano de MTA contra E. faecalis y P. gingivalis. Un estudio previo2 de Parirokh et al. mostró que el MTA ejerce efectos antibacterianos contra algunas bacterias facultativas pero no sobre ninguna especie de anaerobios absolutos; sin embargo, otro estudio realizado por Kim et al.22 encontró que ProRoot MTA recién mezclado formaba una zona de inhibición del crecimiento bacteriano contra P. gingivalis en la prueba de difusión en disco. Dado que el MTA se ha probado en muchas investigaciones pero con resultados contradictorios20, tal diferencia puede atribuirse al uso de diferentes metodologías, cepas bacterianas, condiciones aeróbicas y anaeróbicas.

Biodentine fue desarrollado como material de reemplazo de dentina. Además de un tiempo de fraguado más corto, también se informó que presenta menos porosidad y menos fugas23, menos decoloración de los dientes24,25,26 y una excelente biocompatibilidad27 en comparación con MTA. En el presente estudio, el efecto antimicrobiano de Biodentine contra E. faecalis fue similar al de MTA, y el efecto fue menor cuando se probó 7 días después del fraguado, lo que está de acuerdo con un estudio previo de Koruyucu et al.13. Dado que los materiales se mantuvieron en un 100 % de humedad a 37 °C durante la fase de curado, una explicación podría ser que los componentes antimicrobianos se liberaron continuamente junto con la disminución del pH3.

iRoot FS (Innovative Bioceramix, Vancouver, BC, Canadá) se introdujo como material de reparación del conducto radicular. Como material premezclado, iRoot FS se solidifica solo cuando se expone a un ambiente húmedo. Estudios anteriores informaron que iRoot FS tiene una capacidad de sellado apical y propiedades mecánicas similares a las de MTA28 y que iRoot FS tiene un tiempo de fraguado más corto (inicial 18 min y final 57 min) que MTA. Hay un gran potencial para la aplicación clínica de iRoot FS ya que el material es citocompatible al tiempo que facilita la adhesión celular, la proliferación, la diferenciación y el mantenimiento de la función celular normal29. Sin embargo, se desconoce el efecto antimicrobiano de iRoot FS. En el presente estudio, iRoot FS mostró un efecto antimicrobiano satisfactorio cuando se probó 20 min o 1 día después del fraguado, y el efecto se volvió relativamente más bajo que MTA y Biodentine cuando se probó 7 días después del fraguado, lo que podría atribuirse a su tiempo de fraguado más corto.

Los valores de pH medidos en este estudio estuvieron entre 11 y 12, los tres materiales mostraron un fuerte pH alcalino, lo cual está de acuerdo con estudios previos20,30. Sin embargo, aunque Biodentine exhibió el valor de pH más alto en todos los intervalos de tiempo, lo que podría explicar su efecto antimicrobiano superior 7 días después del fraguado, no mostró la actividad antibacteriana más fuerte contra E. faecalis. Por lo tanto, como Zhang et al. mencionado en un estudio previo31, la acción antibacteriana no puede explicarse racionalmente solo por el pH. Además, en situaciones clínicas, no se puede mantener un pH alto deseable después de la aplicación de MTA debido a la capacidad amortiguadora de la dentina22.

El uso de un modelo de bacterias planctónicas de una sola especie es una limitación evidente de nuestro estudio. Según un estudio previo, la microbiota de la infección periapical persistente es polimicrobiana con predominio de E. faecalis y P. gingivalis, independientemente del método utilizado para la identificación microbiana32. Por lo tanto, E. faecalis y P. gingivalis se utilizaron en este estudio para evaluar la propiedad antimicrobiana de estos materiales. Sin embargo, en un conducto radicular infectado, una gran cantidad de microorganismos ocurren en forma paralela en forma de biopelículas multiespecies. Aunque los modelos de laboratorio simplificados no representan la realidad clínica del conducto radicular infectado, constituyen herramientas valiosas para evaluar preliminarmente el efecto antibacteriano de los materiales de endodoncia, ya que pueden ser estandarizados y controlados16. Este estudio proporcionó una visión principal del efecto antimicrobiano de iRoot FS, y se requieren más estudios contra biopelículas33 o estudios in vivo para comprender mejor las diversas propiedades de los materiales de obturación retrógrados.

De acuerdo con los hallazgos de este estudio, iRoot FS, Biodentine y MTA frescos mataron E. faecalis y P. gingivalis de manera efectiva, pero su efecto antimicrobiano disminuyó después de 24 h y disminuyó claramente después de 7 días después de la mezcla. iRoot FS, Biodentine y MTA mostraron una tendencia a la alcalinidad durante este experimento de 7 días.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable. Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Descargar referencias

Estos autores contribuyeron por igual: Mengzhen Ji y Yaqi Chi.

Laboratorio Estatal Clave de Enfermedades Bucales, Universidad de Sichuan, Centro Nacional de Investigación Clínica para Enfermedades Bucales, Departamento de Endodoncia, Hospital de Estomatología de China Occidental, Universidad de Sichuan, Chengdu, 610041, China

Mengzhen Ji, Yaqi Chi, Ye Wang, Kaixin Xiong, Xuan Chen y Ling Zou

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MJ y LZ diseñaron el estudio. YC, MJ, YW y KX realizaron el estudio y prepararon las figuras y la tabla. MJ, YC y YW analizaron los datos. MJ, YC y XC redactaron el manuscrito. XC y LZ revisaron críticamente el manuscrito de contenido intelectual importante.

Correspondencia a Ling Zou.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Ji, M., Chi, Y., Wang, Y. et al. Una evaluación in vitro de la actividad antimicrobiana de un material endodóntico de fraguado rápido. Informe científico 12, 16021 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20454-7

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Recibido: 12 mayo 2022

Aceptado: 13 de septiembre de 2022

Publicado: 26 septiembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-20454-7

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