Evaluación antimicrobiana y mecánica de la celulosa. - Tapa de perfume Co., Ltd de Wenzhou

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 13428 (2023) Citar este artículo

191 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

Controlar la formación de biopelículas en la cavidad bucal durante los tratamientos de ortodoncia es crucial. Por tanto, las superficies antimicrobianas para aparatos dentales invisibles son de interés tanto para los terapeutas como para los pacientes. Aquí presentamos un material termoformable a base de celulosa utilizado para aparatos ortopédicos invisibles que se puede cargar con aceites esenciales (AE) que tienen propiedades antibacterianas y antifúngicas. Nuestra hipótesis es que este material puede absorber y liberar AE, proporcionando así un efecto antimicrobiano sin comprometer la seguridad y las propiedades mecánicas necesarias para los aparatos dentales invisibles. Los análisis de microbiología convencional y microcalorimetría isotérmica revelaron que el material termoformable cargado con aceites esenciales retrasó significativamente la formación de biopelículas de estreptococos orales (S. mutans y S. mitis) en condiciones estáticas (p <0,05) y mientras simulaba el flujo de saliva (p <0,05). . Además, las pruebas de citotoxicidad (ISO 10993-5) revelaron que el material cargado es bien tolerado por los fibroblastos gingivales humanos. Finalmente, la carga con agentes antibacterianos no alteró significativamente las propiedades mecánicas y la estabilidad del material (fuerza inicial (p = 0,916); tensión inicial (p = 0,465)). En comparación con los materiales de alineadores transparentes estándar, este material ofrece una transmisión confiable de fuerzas para tratamientos de ortodoncia. Además, este enfoque presenta el potencial de actuar como plataforma de administración oral de fármacos para múltiples compuestos.

La salud bucal a menudo se da por sentada; sin embargo, las inflamaciones bucales siguen siendo comunes y pueden provocar otras enfermedades, como enfermedades cardíacas, diabetes y trastornos neurológicos como el Alzheimer1,2. Una buena salud bucal se asocia con una buena salud general e incluso podría estar relacionada con un riesgo reducido de infecciones virales graves como la COVID-193. Los crecientes gastos mundiales en tratamientos de caries, inflamación gingival o enfermedades periimplantarias provocan enormes cargas financieras para los hogares y los seguros4. Además, con el creciente número de tratamientos de ortodoncia, el cuidado bucal es aún más importante. Como resultado, actualmente está aumentando en la comunidad del cuidado bucal el interés por las superficies antimicrobianas para dispositivos como brackets de ortodoncia, implantes o aparatos dentales invisibles. Un estudio reciente demostró que después de 6 meses, el 10% de los pacientes con alineadores transparentes y el 13,3% de los pacientes con posicionadores removibles tenían riesgo de desarrollar caries debido a la colonización de los alineadores por Streptococcus mutans. Esta proporción aumentó a aproximadamente el 40% en pacientes con aparatos fijos multibrackets. Por tanto, el material dental antimicrobiano sería especialmente beneficioso para los pacientes5.

Para obtener dicho material antimicrobiano, los aceites esenciales (AE) podrían resultar particularmente útiles. Los AE son sustancias líquidas y volátiles extraídas de las plantas. Muchos de estos componentes interactúan con la membrana celular de las bacterias debido a su naturaleza hidrofóbica, haciendo que la célula sea más permeable y potencialmente provocando la muerte celular. Se ha demostrado que los AE tienen propiedades antifúngicas, antibacterianas, antivirales e insecticidas6,7,8,9. Además, los AE muestran un bajo nivel de resistencia a los antimicrobianos y un amplio espectro de actividad antimicrobiana10,11. Entre los aceites esenciales, la canela tiene un papel importante por sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, antidiabéticas, antimicrobianas, antitumorales y hipolipemiantes. La principal molécula bioactiva del aceite de canela es el cinamaldehído, que ha sido reconocido como seguro y no tóxico por la FDA (21 CFR182.6)8. Con respecto a las aplicaciones dentales, el cinamaldehído ha mostrado una baja citotoxicidad contra las células de fibroblastos12, y ni el aceite de canela ni el cinamaldehído se consideran un alérgeno intraoral ya que sólo se han descrito casos raros de dermatitis alérgica de contacto. Por lo tanto, se utiliza a menudo como saborizante para varios tipos de pasta de dientes, donde el aceite de canela y el cinamaldehído han mostrado además efectos antimicrobianos13,14. No se ha demostrado que el cinamaldehído tenga un impacto sobre el umbral del dolor por frío; sin embargo, se ha demostrado que reduce el umbral del dolor mecánico15. El cinamaldehído y los aceites de canela son eficaces contra las bacterias colonizadoras tempranas y causantes de caries S. mutans12,13,16,17,18, Porphyromonas gingivalis19 que causan enfermedades periodontales y especies de Candida que potencialmente conducen a estomatitis inducida por dientes20,21. Además, el extracto de canela en un enjuague bucal mostró una disminución de la placa y de las puntuaciones gingivales22. Finalmente, los aceites de canela y el cinamaldehído tienen buena compatibilidad con otros antimicrobianos como el eugenol y los ácidos orgánicos, lo que resulta en efectos antibacterianos aditivos o sinérgicos23,24.

Un estudio reciente demostró que es posible cargar polímeros termoformables a base de celulosa utilizados para aparatos ortopédicos invisibles con cinamaldehído25. La impregnación de estos compuestos poliméricos demostró una pronunciada actividad antimicrobiana del material contra Staphylococcus epidermidis y una eficacia más débil, pero aún significativa, contra los estreptococos orales25. Como los aparatos invisibles deben usarse mucho durante la noche e incluso durante el día, con períodos mínimos de remoción para las comidas y la limpieza, disminuir el riesgo de formación de biopelículas y el daño posterior a la sustancia dental y al tejido blando es sin duda una estrategia preventiva valiosa.

Como se sabe que los AE tienen efectos antimicrobianos sinérgicos cuando se usan con cinamaldehído, se espera que la posibilidad de impregnar material a base de celulosa con una combinación de extractos de AE mejore la eficacia contra los estreptococos orales. Por lo tanto, nuestro estudio investigó el efecto de cargar aparatos ortopédicos invisibles hechos de biopolímeros con cinco moléculas bioactivas de aceites esenciales. Han sido seleccionados basándose en el análisis de 20 aceites esenciales por su eficacia antimicrobiana sinérgica contra los estreptococos orales (S. mutans y S. mitis). Finalmente, se ha analizado la seguridad frente a los fibroblastos gingivales humanos y la estabilidad mecánica como requisito previo para el uso de aparatos ortopédicos invisibles en las aplicaciones mencionadas anteriormente. Nuestro estudio plantea la hipótesis de que los polímeros termoformables a base de celulosa pueden absorber y liberar AE, proporcionando así un efecto antimicrobiano y manteniendo las propiedades mecánicas y de seguridad necesarias comparables a otros materiales de aparatos dentales (como Zendura) u otros materiales plásticos de referencia (como Thermanox).

Las mediciones de GCMS (Fig. 1A) permitieron una determinación precisa de la cantidad de moléculas bioactivas cargadas (Fig. 1B) y posteriormente liberadas (Fig. 1C) en la solución de extracción. La cinética de carga de las moléculas bioactivas absorbidas en el material termoformable (NA1.750) siguió un patrón aproximadamente logarítmico. Con el tiempo, se pudo cargar una concentración de 0,544 mg cm-2 de moléculas bioactivas en el NA1.750 después de 1 h. Después del rápido aumento inicial de la concentración, la cantidad de moléculas bioactivas continuó aumentando hasta 0,68 mg cm-2 después de 6 h, aunque a un ritmo más lento. Las cantidades individuales cargadas en el material después de 1 h para cada compuesto se cuantificaron de la siguiente manera: cinamaldehído 0,254 mg cm-2, salicilato de metilo 0,180 mg cm-2, trans-anetol 0,068 mg cm-2, eucaliptol 0,027 mg cm-2 y limoneno 0,015 mg cm-2 enfatizando diferentes cinéticas de carga para las diferentes moléculas. Para Zendura, utilizada como muestra de referencia comercializada, la concentración de la molécula bioactiva se mantuvo en concentraciones muy bajas cercanas al valor inicial del límite de resolución (es decir, 0,05 mg cm-2 después de un período de carga de 6 h).

(A) Esquema simplificado que muestra el procedimiento de medición para evaluar la carga de material termoformable con EO, así como la cinética de liberación de esos EO cuando el material se coloca en una solución de etanol al 40% (ver detalles en la sección de materiales y métodos). (B) Cinética de carga: cada punto representa la suma de todas las concentraciones individuales de EO absorbidas después de un cierto período de carga (diamante azul: NA1.750, cruces rojas: Zendura). C) Cinética de liberación: cada punto representa la suma de todas las concentraciones de aceites esenciales individuales liberadas después de un cierto período de liberación (diamante azul: NA1.750, cruces rojas: Zendura).

La medición de la liberación de moléculas del material termoformable NA1.750 y Zendura cargados durante 1 h mostró una disminución exponencial con el tiempo. Después de una extracción de 12 h, la concentración de moléculas disminuyó hacia el límite de resolución (Fig. 1C). Especialmente, para el material Zendura esa disminución se produjo ya después de un período de 1 h. El resumen de todas las concentraciones relacionadas con componentes individuales se puede encontrar en el material complementario (Tablas complementarias S2 y S3).

Las moléculas bioactivas seleccionadas disueltas en una solución de cuidado se cargan en los diferentes materiales poliméricos termoformables (NA1.750 y Zendura) durante un período de 1 h. El efecto antimicrobiano de los materiales cargados se evaluó utilizando un medio sólido en combinación con microcalorimetría isotérmica y se comparó con los materiales de control descargados colocados en PBS durante el mismo tiempo (Fig. 2A).

(A) Bosquejo simplificado que muestra el procedimiento experimental para evaluar la actividad antimicrobiana de materiales termoformables cargados (NA1.750 (azul) y Zendura (rojo) como control) utilizando microcalorimetría isotérmica para medir el crecimiento de biopelículas y el calor metabólico (ver detalles en el texto principal ) en condiciones estáticas. (B) Crecimiento de biopelículas de S. mutans (arriba) y S. mitis (abajo) en material NA1.750 cargado con la solución de cuidado (ambas de color azul claro) que contiene EO o con PBS como control. Nótese el retraso en el crecimiento en ambos casos. (C) Duración de la fase de retraso (es decir, retraso en el crecimiento) de biopelículas calculada utilizando el modelo de crecimiento de Gompertz y expresada en horas para los diferentes materiales cargados con EO o PBS como control. (D) Configuración de la celda de flujo utilizada para evaluar el desarrollo bajo flujo de líquido constante. (E) Cantidad de biopelícula formada en discos de material de termolámina en la celda de flujo (ver D) en 16 h cuantificada mediante el ensayo de cristal violeta. En C y E las barras verticales representan la desviación estándar, las diferencias entre grupos están indicadas por el valor p; NS no indica diferencias significativas.

Utilizando material NA1.750 cargado, el crecimiento tanto de S. mutans como de S. mitis se retrasó claramente (Fig. 2B). Dicho retraso se ha cuantificado claramente utilizando los modelos de crecimiento en la Tabla 1, donde la fase de retraso (es decir, el tiempo hasta el crecimiento exponencial) mostró un aumento de aproximadamente 22 h para S. mutans y 35 h para S. mitis (Fig. 2B). Después de este retraso inicial en el crecimiento, las tasas de crecimiento observadas siguen siendo similares a las del NA1.750 sin carga (Tabla 1). Por el contrario, una carga del material de referencia Zendura con la solución de cuidado no tuvo ningún efecto sobre la formación de biopelículas, ya que no se observó ningún retraso en el crecimiento de las bacterias en comparación con las muestras de PBS sin carga (Fig. 2C). Esto se correlaciona con los hallazgos de las mediciones de GCMS, lo que demuestra que Zendura mostró solo capacidades de absorción menores para las moléculas bioactivas relevantes para el retraso del crecimiento de las bacterias (Fig. 1).

La formación de biopelículas relacionadas con la caries con S. mutans utilizando condiciones que imitan el estrés puro comparable al flujo de saliva en la cavidad bucal se evaluó mediante experimentos en cámara de flujo (Fig. 2D, E). El material NA1.750 cargado mostró la menor formación de biopelículas en su superficie. El material NA1.750 descargado fue más propenso a la colonización de biopelículas, mostrando un aumento del 78 % en comparación con su contraparte cargado (es decir, 100 % de referencia) (p < 0,001, n = 96). Esto enfatizó que el tratamiento con una solución de cuidado que contenía moléculas bioactivas agregaba efectivamente propiedades antimicrobianas al material NA1.750. El material Zendura cargado exhibió la mayor cantidad de formación de biopelícula superficial después de 16 h con un aumento del 127 % en comparación con el material NA1.750 cargado (p < 0,001, n = 96). Nuevamente, este resultado se correlaciona con los datos del GCMS y las bajas capacidades de absorción relacionadas de las moléculas bioactivas encontradas en el material Zendura. Las observaciones microscópicas en NA1.750 cargado y descargado también confirmaron la reducción de la formación de biopelículas para S. mutans y S. mitis (véanse las figuras complementarias S4 y S5).

Se realizaron pruebas de citotoxicidad para garantizar la seguridad biológica de dicho material polimérico cargado. Para esto, los polímeros termoformables descritos anteriormente se cargaron durante 1 h, se enjuagaron brevemente y se investigó su respuesta citotóxica hacia las células de fibroblastos gingivales humanos (HGF-1) de acuerdo con la norma ISO 10993-5 (ver detalles en la sección de materiales y métodos). Se utilizó Thermanox (TX: poliestireno) como material base conocido por su buena biocompatibilidad. Los materiales termoformables sin carga mostraron una alta viabilidad celular. El material NA1.750 tenía una viabilidad celular relativa del 115 % en comparación con el material Zendura con una viabilidad celular relativa del 168 % (Fig. 3A). Al realizar el ensayo con material NA1.750 cargado, las moléculas bioactivas extraídas del material disminuyeron la viabilidad del HGF-1 para una exposición indirecta de 24 h al 58%.

(A) viabilidad celular relativa y citotoxicidad de los materiales de termolámina (medida según la norma ISO 10993-5). Se utilizó Thermanox (TX) como control y los valores se normalizaron a TX. (B) Evolución de la citotoxicidad del material NA1.750 cargado con el aumento del tiempo de enjuague. Se utilizó Thermanox (TX) como control y los valores se normalizaron a TX. (C) Evolución de la eficacia antimicrobiana del material NA1.750 cargado con el aumento del tiempo de enjuague. Zendura se agrega con fines comparativos. En (A, B y C) las barras verticales representan la desviación estándar. *indican diferencias significativas con material descargado y TX.

Simulando el lavado de saliva y la extracción relacionada de antimicrobianos en la cavidad bucal, el material cargado con NA1.750 se enjuagó con agua, durante un tiempo creciente antes de la evaluación de citotoxicidad. Al aumentar el tiempo de enjuague, la citotoxicidad disminuyó (Fig. 3B). En comparación con la línea base de Thermanox, las muestras de NA1.750 sin enjuagar mostraron una viabilidad del 49 ± 13 %, mientras que las muestras enjuagadas durante 5 minutos ya mostraron una viabilidad del 58 ± 12 % (p = 0,005, n = 54). Después de 30 min y 60 min, la viabilidad aumentó a 68 ± 12% (p < 0,001, n = 54) y 72 ± 15% (p < 0,001, n = 54), respectivamente. Esta viabilidad celular relativa no aumentó sustancialmente después de 1 h y se mantuvo en 75 ± 13% (p = 0,26, n = 54).

Como se ha demostrado que el enjuague libera las moléculas bioactivas del material cargado con NA1.750, se esperaba una actividad antimicrobiana reducida. Por lo tanto, se realizaron experimentos de enjuague similares para evaluar la eficacia antibacteriana restante contra S. mutans después de enjuagar el polímero NA1.750 cargado. Todavía se observa una fase de retraso significativamente más larga de 39 ± 7 h después de 1 min de enjuague (p = 0,007, n = 6). Con un tiempo de enjuague más prolongado, la fase de retraso disminuyó hasta el valor inicial a medida que aumentó el tiempo de enjuague (Fig. 3C). Después de 3 h de enjuague, no se observaron diferencias en la fase de retraso en comparación con los materiales no cargados (Fig. 3C) (p = 0,45 y p = 0,37 durante 3 y 6 h respectivamente). En cuanto a la medición anterior, la tasa de crecimiento no mostró cambios significativos (p = 0,61, n = 18).

Las pruebas de flexión de 3 puntos (ver Fig. 4A) caracterizan las propiedades mecánicas y la estabilidad dependiente del tiempo de los polímeros termoformados y cargados (Zendura; así como NA1.550, NA1.750 cargados y descargados) basándose en la detección de relajación de tensiones durante tiempo (ver ejemplo en la Fig. 4B). Las fuerzas máximas medias (fuerza inicial) y las tensiones máximas medias (esfuerzo inicial) con su correspondiente desviación estándar se representan en la Fig. 4C, D. Aunque se observaron pequeñas variaciones, el tiempo de carga no influyó significativamente en la fuerza inicial (p = 0,916, n = 25) ni en la tensión inicial (p = 0,465, n = 26). Los materiales NA1.750 y NA1.750 cargados durante 1 h con moléculas bioactivas muestran tensiones iniciales similares con 35,35 ± 2,38 MPa y 36,28 ± 2,29 MPa y fuerzas iniciales similares con 6,1 ± 0,8 N y 5,9 ± 0,7 N, respectivamente. Una carga de 6 h del NA1.750 6 h dio como resultado una tensión inicial reducida de 33,12 ± 3,77 MPa y una fuerza inicial de 5,4 ± 0,8 N comparable a la de Zendura que muestra una tensión inicial de 32,06 ± 0,38 MPa y una fuerza de 5,8 ± 0,1 N. Los valores de fuerza y tensión iniciales significativamente más bajos del material NA1.550, cargado y descargado, se deben al menor espesor del material en comparación con NA1.750 y Zendura (p < 0,001, n = 25 y p < 0,001, n = 26 respectivamente). Las relaciones de tensión de las muestras probadas se muestran en la Fig. 4E. La relación se calculó dividiendo la tensión inicial y la tensión después de 8 h, 12 h y 24 h de flexión. Zendura presentó los valores de relación más bajos y, por tanto, la relajación de estrés más baja de 1,28 ± 0,02 y 1,35 ± 0,02 después de un período de tiempo de 8 h y 24 h. NA1.750 exhibió índices de estrés de 1,44 ± 0,32 a 1,66 ± 0,44, durante 8 h a 24 h de relajación del estrés. Finalmente, la carga con moléculas bioactivas no tuvo un impacto significativo en la estabilidad mecánica del material NA1.750 cuando se cargó durante 1 h, mostrando una relajación de tensión ligeramente menor después de 24 h de 1,60 ± 0,03. Durante un tiempo de carga de 6 h, las relaciones generales de relajación de tensiones de NA1.750 aumentaron a 2,14 ± 0,08 después de 24 h en comparación con el sistema de material sin carga. Esta pronunciada pérdida de estabilidad mecánica en un tiempo de carga de 6 h no se aplica a NA1.550.

(A) Esquema de una configuración de flexión de 3 puntos con los parámetros descritos en la ecuación. (2–3). (B) Ejemplo de medición de relajación de tensiones de materiales termoplásticos durante condiciones de flexión estática aplicadas durante 24 h. (C) Esfuerzos iniciales (máximos) medidos y (D) Fuerzas iniciales (máximas) medidas del material termofoil doblado después de 24 h de flexión estática en condiciones húmedas. (E) Esta figura muestra la relación de tensión de las muestras probadas después de 8 h, 12 h y 24 h. La relación se calculó dividiendo la tensión inicial y la tensión después de 8 h, 12 h y 24 h de flexión. En (C, D y E), las barras verticales representan la desviación estándar.

Por lo tanto, la carga con moléculas bioactivas mediante remojo en una solución de cuidado no produce un aumento significativo en las relaciones de estrés cuando se carga durante 1 h y, por lo tanto, no parece tener un impacto negativo distintivo en la estabilidad mecánica de NA1.750 y NA1.550. materiales con su uso previsto como alineadores transparentes.

La absorción y liberación de AE por el material termoformable a base de celulosa dio como resultado un efecto antimicrobiano contra S. mutans y S. mitis logrado al cargar el material con una combinación de 5 compuestos bioactivos extraídos de AE. Además, el material mantuvo sus propiedades mecánicas y siguió siendo seguro para los fibroblastos gingivales humanos. El efecto antimicrobiano no se puede observar en los polímeros a base de PETg o TPU (por ejemplo, Zendura), ya que los agentes bioactivos no pueden cargarse con aceites esenciales (solo una pequeña fracción podría adherirse a su superficie).

El efecto antimicrobiano detectado en este estudio se compara bien con estudios prometedores in vivo obtenidos con moléculas bioactivas individuales o AE a partir de los cuales se purifican esas moléculas. Por ejemplo, se ha demostrado que la reducción de placa y del índice gingival obtenida con AE de canela es comparable a la reducción obtenida con gluconato de clorhexidina (0,2%)22. De hecho, el componente principal del AE de canela, que representa del 51 al 84%, es el cinamaldehído26,27, también presente en la solución aquí estudiada. También se ha demostrado que el cinamaldehído inhibe la acidificación de las biopelículas de S. mutans, lo que conduce a condiciones menos favorables para las bacterias y, por tanto, a una reducción de la formación de biopelículas; En combinación con el efecto que el cinamaldehído tiene en la superficie celular de S. mutans al aumentar su hidrofobicidad y reducir su capacidad de coagregación, este AE desempeña un papel importante en la inhibición general y la reducción de la formación de biopelículas cariogénicas28.

Otros AE como el eucaliptol (1,8-cineol) y el limoneno, frecuentemente asociados con cinamaldehído en extractos naturales19,26,27, también forman parte de la composición de la solución utilizada para cargar el material NA1.750. El eucaliptol (1,8 cineol) ha demostrado propiedades antimicrobianas y antibiopelículas contra S. mutans29; mientras que se ha demostrado que el limoneno posiblemente inhibe la resistencia a los ácidos de S. mutans y la formación de biopelículas a niveles sub-CIM sin afectar necesariamente el crecimiento de las bacterias30. Además, estudios similares muestran que dichas moléculas bioactivas o AE pueden tener un impacto más amplio en la salud bucal al inhibir el crecimiento de patógenos responsables de la gingivitis y la periodontitis, como Porphyromonas gingivalis19 o al limitar la inflamación causada por Aggregatibacter actinomycetemcomitans31.

En presencia de 5 antimicrobianos naturales, el material termoformable a base de celulosa inhibió el crecimiento de biopelículas estreptocócicas en la superficie, retrasando el inicio del crecimiento por un período de 22 h en comparación con el material descargado en condiciones estáticas. Además, la formación de biopelículas durante dichos intervalos de tiempo también disminuye fuertemente (en t = 16 h) bajo estrés absoluto comparable a las condiciones de flujo de saliva. Dichos períodos de inhibición son más prolongados en comparación con los períodos típicos de uso de aparatos ortopédicos invisibles entre dos eventos de limpieza o carga potencial (aproximadamente 8 h). Por lo tanto, cuando se usan y cargan a intervalos apropiados, se puede esperar una menor formación de biopelículas en los aparatos dentales fabricados con dicho material, lo que a su vez también reducirá el riesgo de formación de placa y caries.

En cuanto al uso en el contexto del cuidado bucal, la citotoxicidad del material se consideró aceptable según las directrices europeas. De hecho, el método de prueba utilizó una extracción de 24 h en un volumen relativamente pequeño (0,5 ml), lo que representaría el peor de los casos. Sin embargo, en la cavidad bucal, el alineador está sometido a un flujo constante de saliva (0,5 a 1,5 L día-1)32. Por lo tanto, suponiendo que los volúmenes de extracción fueran iguales, las concentraciones de AE se reducirían, a su vez, 1000 veces (utilizando una producción mínima de saliva). La cinética de liberación lenta de las moléculas bioactivas permite que la aplicación funcione en concentraciones bajas, órdenes de magnitud alejadas de los límites de ingesta alimentaria de los compuestos individuales establecidos por la agencia química europea (https://echa.europa.eu/); por lo tanto, no afecta negativamente a los tejidos circundantes. En cuanto al potencial efecto “cóctel” de las diferentes moléculas bioactivas presentes en la solución de carga y, finalmente, en el material impregnado, cabe señalar que muchos de estos compuestos se encuentran a menudo juntos en los AE (por ejemplo, en el AE de canela y el AE de gaulteria19 ,26,27,33). El hecho de que se haya demostrado que algunos extractos de AE tienen un mayor efecto antimicrobiano que sus componentes aislados sugiere que existen al menos algunos efectos aditivos y/o sinergias entre esos componentes que deberían investigarse más a fondo8,34. Los resultados presentados son prometedores y deberían reproducirse en estudios prospectivos in vivo. De hecho, las concentraciones en los materiales de aparatos ortopédicos invisibles cargados están en línea con estudios en modelos de periodontitis murina que muestran que la ingesta oral de cinamaldehído en una concentración de 8 a 16 mg kg-1 día-1 disminuye significativamente la disbiosis de la microbiota y la respuesta inflamatoria del huésped al tiempo que promueve la osteogénesis. efectos de inducción. Además, el mismo estudio destaca que la ingesta oral de cinamaldehído siguió siendo segura para los animales35. Potencialmente, eso califica a los aparatos ortopédicos invisibles cargados de moléculas bioactivas como aparatos dentales antiinflamatorios para el cuidado bucal preventivo.

En cuanto a las propiedades mecánicas de los brackets invisibles, cabe señalar que la carga de ambos materiales termoformables a base de celulosa (NA1.750 y NA1.550) no resultó en una disminución sustancial de la estabilidad mecánica. De este modo, una desviación constante aplicada a los polímeros simula la interacción entre el aparato ortopédico invisible y los dientes a lo largo del tiempo. Las fuerzas iniciales detectadas del sistema de materiales Naturaligner que van de 2 a 7 N son comparables a los resultados in vitro de los materiales termoplásticos estándar aplicados en terapias con alineadores transparentes36,37. Además, ambos materiales a base de celulosa cargados con antimicrobianos pueden proporcionar fuerzas iniciales comparables para mover inicialmente los dientes dentro de terapias con alineadores transparentes equivalentes a los materiales estándar como Zendura. La estabilidad del estrés mecánico (resistencia al estrés) califica cómo las fuerzas se traducen a los dientes a lo largo del tiempo durante una terapia con alineadores transparentes38. La resistencia a la tensión de los materiales Naturaligner cargados es comparable a los comportamientos de relajación de los materiales estándar como Duran, Zendura y otros materiales similares39 y, por lo tanto, generan fuerzas suficientes a lo largo del tiempo para convertir, por ejemplo, los movimientos laterales y de distalización durante las terapias con alineadores transparentes40.

Finalmente, debemos destacar las fortalezas y debilidades del estudio. O el estudio proporciona un conjunto bastante completo de experimentos que brindan una imagen más amplia del potencial de los aparatos ortopédicos invisibles con recubrimiento antimicrobiano, pero también potencialmente como un dispositivo para la administración de medicamentos en la cavidad bucal. Aún así, las limitaciones de nuestro estudio radican en la cantidad de cepas investigadas. De hecho, la cavidad bucal está habitada por más de 700 especies41,42 y nuestros modelos solo incluyen dos de las que pertenecen al mismo género. Además, los estudios deberían incluir diferentes microbios para ampliar nuestras observaciones. Un candidato interesante podría pertenecer a Actinomyces oris y especies relacionadas, siendo los primeros colonizadores responsables de la gingivitis y recientemente reconocidos como un actor importante en la periodontitis43,44,45. Cabe señalar que la configuración actual no permite trabajar en condiciones anaeróbicas y concentraciones de CO2 más altas que se encuentran comúnmente en la cavidad bucal. Actualmente, esto limita este estudio a cepas que toleran bien el oxígeno y no requieren una pCO2 más alta. Sin embargo, una mayor investigación sobre los patógenos periodontales requerirá tales condiciones. Además, en algunos casos las limitaciones técnicas (es decir, la cantidad de canales de medición) afectaron la cantidad de muestras investigadas. El número limitado de réplicas es claramente una limitación de este estudio. Para investigar más a fondo dicha limitación, se realizó un análisis de poder retrospectivo. Demostró que con el gran efecto observado, el análisis estadístico tenía potencia suficiente (potencia > 0,82 para calorimetría y potencia > 0,99 para todos los demás análisis). Aunque nuestros resultados son prometedores, en su mayoría abogan por más investigaciones y, en particular, por más estudios en animales o ensayos clínicos con investigaciones in vitro adicionales sobre una gama más amplia de microbios aislados de la cavidad bucal en una gama más amplia de condiciones. En particular, se debe prestar más atención a los patógenos responsables de la inflamación gingival y la periodontitis. Finalmente, los marcadores de inflamación extraídos de la saliva, como MMP-8/9, también podrían ser valiosos.

A diferencia de los enjuagues bucales altamente concentrados u otros desinfectantes líquidos como la clorohexidina, la liberación continua y específica de agentes antimicrobianos de los aparatos dentales a base de celulosa hacia los dientes y los tejidos blandos permite el uso de dosis no citotóxicas y respetuosas con el cuerpo, logrando aún así una antibiopelícula significativa. eficacia. Actualmente, para el material de aparatología dental termoformable, dicho efecto antimicrobiano con las sustancias naturales presentadas sólo se logra mediante la combinación con el material Naturaligner a base de celulosa. Los materiales cargados mostraron características mecánicas estables que les permitieron cumplir su uso tradicional como alineadores transparentes, protectores nocturnos o retenedores. En este contexto, la integración de aceites esenciales antimicrobianos en aparatos dentales invisibles personalizados ilustra un enfoque eficiente hacia el cuidado dental preventivo mediante tratamientos de ortodoncia. En general, además de sus efectos antimicrobianos, el material termoformable a base de celulosa cargado que se presenta aquí proporciona una plataforma valiosa para la administración de fármacos de manera personalizada directamente a la superficie del diente y la encía.

Se utilizó el material termoformable multicapa a base de celulosa (Naturaligner; Bottmedical; Suiza), que tiene un espesor de 750 μm (NA1.750) y 550 μm (NA1.550). Estas láminas termoformadas (40 s y 35 s calentadas a 220 °C en Biostar; Scheu Dental; Alemania) se cortaron en discos con un diámetro de 10 mm para usarse en los experimentos de prueba antimicrobianos posteriores. Zendura FLX (Bay Materials; Fremont; CA; EE. UU.) se termoformó a 50 s, se cortó en discos con un diámetro de 10 mm y se probó como material de referencia. Los materiales termoformados se impregnaron con moléculas bioactivas de aceites esenciales colocando discos (no más de cinco discos) en 10 mL de una solución que contenía la mezcla de cuatro moléculas bioactivas durante una hora con agitación suave (15 rotaciones por minuto en un agitador de rodillos). . La solución a base de agua que contenía aceites esenciales y moléculas bioactivas contenía cinamaldehído, salicilato de metilo, eucaliptol, limoneno y transanetol con una proporción de 1/20 al solubilizador de laurato/sebacato de poliglicerol-4 en agua (solución de cuidado). Se aplicó un breve enjuague (aproximadamente 5 s) en PBS seguido de un secado sobre papel tisú esterilizado para eliminar los aceites esenciales no unidos. Todos los productos químicos se obtuvieron de Sigma Aldrich (Buch; Suiza).

La absorción y liberación de las cinco moléculas bioactivas de la solución de cuidado por el material termoformable NA1.750 se midieron utilizando GCMS. Un sistema GCMS de Agilent (Santa Clara; CA; EE. UU.) que utiliza una columna capilar UI HP-5MS (30 m × 0,250 mm, 0,25 µm de espesor, Agilent Technologies; Santa Clara; CA; EE. UU.). La temperatura inicial del horno fue de 75 °C durante 2,25 min, y la temperatura se aumentó a 300 °C a una velocidad de 15 °C min-1 y se mantuvo a esta temperatura durante 3 min. Se utilizó helio como gas portador a un caudal de 1,0 ml min-1. El volumen de inyección fue de 1 µl en una proporción de división de 20:1. La temperatura del inyector fue de 300 °C, la temperatura de la línea de transferencia fue de 320 °C y la temperatura de la fuente MS fue de 240 °C. La ionización por impacto electrónico (EI) se llevó a cabo a 70 eV. La detección se realizó en el modo de monitoreo de iones (SIM) seleccionado. El pico de iones moleculares se utilizó para la cuantificación excepto para Triacetina (145,1 m/z) y Carvacrol (135,1 m/z). El instrumento se operó con el software de adquisición GC/MS MassHunter (B07.06.2704). El procesamiento, la interpretación y la cuantificación de los datos medidos se realizaron mediante el análisis cuantitativo MassHunter (Agilent Technologies; Santa Clara; CA; EE. UU.: versión B.09.00/compilación 9.0.647.0).

La calibración se realizó utilizando transcinamaldehído (≥ 95%), (+)-carvona (≥ 98%), transanetol (99%), (R)-(+)-limoneno (97%), eucaliptol (99% ), salicilato de metilo (≥ 99%), carvacrol (99%) y triacetina (99%) obtenidos de Sigma Aldrich (Buch; Suiza) y etanol de grado HPLC suministrado por Fisher Scientific (Reinach; Suiza). La solución madre contenía una mezcla de todas las muestras estándar en una concentración individual que oscilaba entre 588 µg ml-1 (limoneno) y 826 µg ml-1 (salicilato de metilo) en etanol. Una dilución adicional con etanol dio las soluciones de trabajo que se utilizaron para evaluar la linealidad de la respuesta del detector y asignar una curva de calibración a cada uno de los compuestos de interés. Curvas de calibración: D-limoneno: 4 puntos (0,37–18 µg mL−1, R2 = 0,9987); eucaliptol: 4 puntos (0,41–20 µg mL−1, R2 = 0,9998); salicilato de metilo: 5 puntos: (0,52–50 µg mL−1, R2 = 0,986); carvona: 4 puntos (0,40-19 µg mL-1, R2 = 0,9975); cinamaldehído: 5 puntos (0,46–44 µg mL-1, R2 = 0,9778); transanetol: 4 puntos (0,43–21 µg mL−1, R2 = 0,9910), carvacrol: 5 puntos (6,9–172 µg mL−1, R2 = 0,9972); triacetina: 4 puntos (0,51–24 µg mL-1, R2 = 0,9926). La precisión determinada generalmente estuvo entre 80 y 120 % para concentraciones superiores a 5 µg ml-1 y disminuyó significativamente para concentraciones inferiores a 1 µg ml-1.

Después de cargar 3 cm2 de las muestras de polímero termoformado en 5 ml de solución de cuidado, las muestras se enjuagaron brevemente con agua y su contenido de moléculas bioactivas se extrajo en 5 ml de etanol al 40 % durante hasta 24 h. Las moléculas bioactivas se extrajeron en un agitador (Tipo 44/44, Exakt) con 100 rotaciones·min-1. Debido a la gran cantidad de muestras necesarias para la serie temporal (carga y liberación), solo se analizó 1 lote de muestras. Sin embargo, suponemos que la mayor superficie utilizada compensa las posibles variaciones. Además, la precisión de la medición se describe anteriormente y es aceptable para este tipo de investigación.

Para los experimentos de calorimetría isotérmica y la determinación de la actividad antimicrobiana del material polimérico cargado, se utilizaron Streptococcus mutans (ATCC 25175) y Streptococcus mitis (ATCC 49456) como representantes del microbioma oral (LGCpromochem; Wesel; Alemania). Estos dos estreptococos se consideran colonizadores tempranos potenciales de aparatos ortopédicos invisibles utilizados hasta por 12 h (es decir, aproximadamente durante la noche). Antes de su uso, se realizaron cultivos de estreptococos durante la noche en infusión de cerebro-corazón (BHI—Sigma Aldrich; Buchs; Suiza) utilizando una alícuota congelada como inóculo. Una fracción de la alícuota se sembró en agar BHI para garantizar la pureza de la cepa presente en la alícuota. Cuando fue necesario, la densidad del cultivo se midió mediante una dilución en placas adecuada en BHI agarizado (aBHI: agar y BHI de Sigma Aldrich; Buchs; Suiza).

Para la medición calorimétrica, se colocaron 10 µL del precultivo en un disco de material termoformable cargado. El lado inoculado de los discos se colocó frente al BHI sólido preparado en viales calorimétricos de 20 ml. Se aplicó una ligera presión en la parte posterior del disco hasta que el líquido se distribuyó uniformemente por la superficie entre el disco y el agar. Los viales se sellaron y se introdujeron en un calorímetro (TAM III y TAM aire; Waters/TA instrument; Delaware; USA). Después de enviar los viales al calorímetro y de un período de 1 h para el equilibrio térmico, se registró el flujo de calor hasta que la señal volvió a la línea base o durante al menos 96 h. Los controles negativos se realizaron con discos que estuvieron expuestos a PBS durante 1 h. De manera similar, se verificó la esterilidad durante las mediciones utilizando un disco descargado y sin inocular que pasó por el mismo procedimiento. Todas las mediciones calorimétricas se realizaron por triplicado utilizando reactivos y material estériles con técnicas asépticas.

Al final del experimento, los datos se recopilaron y transformaron en un archivo ASCII utilizando el asistente TAM (Waters/TA instrument; Delaware; EE. UU.). Las curvas de flujo de calor bruto se integraron para obtener curvas de calor total a lo largo del tiempo similares a una curva de crecimiento. Luego, estos datos se ajustaron utilizando el modelo de Gompertz modificado reorganizado por Zwietering et al.46 (Ec. 1) y se limitaron a utilizar los siguientes parámetros: μmax la tasa de crecimiento máxima, λ la duración de la fase de retraso, Qt el calor producido en tiempo t, y Qmax el calor máximo. Todos los cálculos se realizaron utilizando R y el paquete grofit47,48.

Para confirmar los resultados calorimétricos en un sistema con flujo de líquido (para imitar el estrés puro comparable al flujo de saliva en la cavidad bucal), se utilizaron cámaras de flujo (Minucells; Bad Abbach; Alemania) (Fig. 2D).

Se inoculó una colonia de Streptococcus mutans (ATCC 25175) cultivada en una placa de agar sangre Columbia (agar Columbia; BBL; Becton Dickinson; Basilea; Suiza) en 25 ml de medio Todd Hewitt (BBL; Becton Dickinson; Basilea; Suiza) suplementado con 0,5 % sacarosa (Sigma Aldrich; Buchs; Suiza) y se incubaron aeróbicamente a 37 °C durante 22 h. Se recogieron células de S. mutans en la fase de crecimiento estacionaria, se lavaron con solución salina fisiológica (Sigma Aldrich, Buchs, Suiza) y se resuspendieron en fluido corporal simulado (SBF) (7,996 g NaCl, 0,35 g NaHCO3, 0,224 g KCl, 0,228 g K2HPO4 ·3H2O, 0,305 g MgCl2·6H2O, 0,278 g CaCl2, 0,071 g Na2SO4, 6,057 g (CH2OH)3CNH2 disueltos en 1 litro de agua ultrapura, pH ajustado a 7,25 con 1 mol L-1 HCl, todos productos químicos de Sigma Aldrich (Buchs; Suiza) 49. Discos de material termoformable (NA1.750) previamente cargados con la solución de cuidado, así como el mismo disco sin carga de solución de cuidado y Zendura FLX (Bay Materials; Fremont; CA; EE. UU.) se recubrieron con saliva acumulada. (La saliva recolectada de forma anónima se reunió y se filtró a través de filtros de 70 µm, se centrifugó a 22.000 g durante 40 minutos a 4 °C; el sobrenadante se recogió y se esterilizó por filtración aplicando dos filtros consecutivos de 0,45 y 0,22 µm) antes de cada experimento durante 15 minutos. a temperatura ambiente Se permitió que las bacterias circulantes (aproximadamente 2·108 UFC ml-1) se adhirieran a los materiales recubiertos de proteínas a 37 °C durante 16 h en un sistema de cámara de flujo aeróbico que contenía un depósito bacteriano y una cámara de flujo que albergaba un grupo de muestras colocadas en un agitador (180 rpm para mantener la solución homogénea), una bomba peristáltica funcionando a 0,8 ml min-1 para imitar el estrés puro comparable al flujo de saliva en la cavidad bucal y una botella de recolección de desechos para la suspensión bacteriana usada. Cada cámara de flujo tenía espacio para 24 muestras y todos los grupos se analizaron dos veces, lo que resultó en n = 48 para cada uno de los tres grupos de muestras.

Después de eso, los discos se retiraron cuidadosamente de la cámara de flujo, se sumergieron suavemente en solución salina fisiológica y se secaron al aire en placas de 24 pocillos. Las biopelículas secas se tiñeron con una solución de cristal violeta al 0,5% durante 10 minutos en la oscuridad y después de eso, el exceso de tinte se eliminó sumergiendo las muestras en 3 litros de agua ultrapura para eliminar cualquier tinte no unido. Después del secado al aire, las muestras se decoloraron con etanol absoluto y la absorción se midió a 595 nm con un espectrofotómetro (BioTek Synergy 2, BioTek Instruments AG, Luzern, Suiza); se usó etanol absoluto como medida en blanco. Los experimentos se realizaron con reactivos y material estéril utilizando técnicas asépticas.

Para garantizar que los materiales poliméricos cargados no tengan un efecto citotóxico sobre las células que se encuentran en la encía, se evaluó la viabilidad celular del fibroblasto gingival humano (HGF-1). Se cultivó HGF-1 (ATTC American Type Culture Collection (LGCpromochem; Wesel; Alemania)) en medio de cultivo celular en una incubadora (CB 220; Binder) a 37 °C y 5 % de CO2. El medio consistió en medio Eagle modificado por Dulbecco (DMEM alto en glucosa; Sigma-Aldrich; Buchs; Suiza) con 1 ml de penicilina-estreptomicina (Sigma-Aldrich; Buchs; Suiza), 1 ml de piruvato de sodio (Gibco; Thermo Fisher Scientific; Reinach ; Suiza), 1 ml de L-glutamina (Gibco), solución de anfotericina B al 1% (Sigma-Aldrich; Buchs; Suiza) y 10 ml de suero fetal de ternera (FCS superior; Bioswisstech; Schaffhausen; Suiza) añadidos por 100 ml. Para los experimentos se utilizaron los pases 4 a 9 de células de fibroblastos gingivales humanos (HFG-1). Antes de alcanzar una confluencia completa, las células se enjuagaron con solución salina tamponada con fosfato (PBS—Sigma-Aldrich; Buchs; Suiza) dos veces, luego se agregaron 1,5 ml de solución de tripsina al 5 %/ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) al 2 % para separar las células. . Los experimentos se realizaron utilizando un enfoque indirecto de acuerdo con la norma ISO 10.993–5 (anexo C,D). Discos de poliestireno (Thermanox Plastic Coverclips; Nalgene Nunc International; Rochester; NY; EE. UU.) sirvieron como control negativo y etanol al 90% como control positivo. Se prepararon y cargaron discos de material termoformable con un diámetro de 12 mm como se describe anteriormente y se almacenaron en condiciones estériles en placas de 24 pocillos hasta su uso.

Se incubaron discos de material termoformable (NA1.750) a 37 °C en 500 µl de medio completo durante 24 h en placas de 24 pocillos. Mientras tanto, se sembraron 104 células por pocillo en placas de 24 pocillos y se incubaron durante 24 h. Después de 24 h, se eliminó el medio de cultivo celular, las células se lavaron dos veces con PBS, se añadió el medio de las muestras incubadas y las células se incubaron durante otras 24 h. Se probaron un total de 9 especímenes por grupo para ambas configuraciones experimentales.

Posteriormente, se realizó un ensayo de viabilidad celular WST-1 (reactivo de proliferación celular WST-1; F. Hoffmann-La Roche; Basilea; Suiza). Por lo tanto, se aspiró el medio celular y se añadieron a cada pocillo 500 µl de solución de WST-1 mezclada con medio celular (1:10). Luego las muestras se incubaron durante otras 2 h. Después de la incubación, se transfirieron 3 x 100 µl de solución WST-1 por pocillo a una placa de 96 pocillos y se midió la densidad óptica (lector de microplacas RT-2100C; Rayto Life and Analytical Sciences; Shenzhen; China) a una longitud de onda de 420 nm. Los resultados se normalizaron utilizando los resultados de Thermanox (TX—poliestireno) como material de referencia conocido por su buena biocompatibilidad para determinar la viabilidad celular relativa. Los experimentos se realizaron con reactivos y material estéril utilizando técnicas asépticas.

Como el enjuague del material termoformable cargado (NA1.750) libera compuestos bioactivos de la capa a base de celulosa, se evaluó el efecto del enjuague sobre la citotoxicidad y la eficacia antimicrobiana utilizando las mismas metodologías descritas anteriormente (es decir, microcalorimetría isotérmica y ensayo WST-1). La carga del material termoformable se realizó colocando discos del material termoformable en la solución de cuidado (5 discos por 10 ml de solución) e incubando esos discos bajo agitación lenta (15 rotaciones por minuto) durante 1 h. El enjuague se realizó en las mismas condiciones usando PBS (para microcalorimetría isotérmica) o solución de NaCl al 0,9% (para determinación de citotoxicidad). Se eligieron diferentes tiempos de enjuague en un rango de 1 min a 6 h. Se analizaron un total de 9 muestras por tiempo de enjuague. Los experimentos se realizaron con reactivos y material estéril utilizando técnicas asépticas.

Para garantizar que la carga de moléculas bioactivas de los aceites esenciales no afectara negativamente las propiedades mecánicas del material termoformable, se realizaron pruebas mecánicas de la siguiente manera. Las pruebas de relajación se realizaron en una máquina de pruebas universal electromecánica (FMT-313 Alluris; Friburgo de Brisgovia; Alemania) equipada con un sensor de carga (50 N) que registra la carga de fuerza resuelta en el tiempo. Las muestras se cortaron por primera vez con láser a partir de materiales termoformados NA1.750, NA1.550 y Zendura (Bay Materials; Fremont; CA; EE. UU.) utilizando un procedimiento de corte por láser (láser de CO2 de 40 W cw; Glowforge; Seattle; WA; EE. UU.) en cuatro muestras con un tamaño de 40 × 15 mm cada una.

La prueba de flexión de 3 puntos se realizó para medir sus propiedades estáticas, por ejemplo, fuerza máxima (fuerza inicial) y tensión máxima (esfuerzo inicial) y su tensión-relajación durante un período de carga de 24 h50. La luz se fijó en 22 mm. Debido al espesor variable del material de las muestras después del termoformado, la desviación vertical de la punta de flexión se fijó en 2 mm para lograr un alargamiento interno del 1,6%49. El espesor de cada muestra se midió después del termoformado con un tornillo micrométrico en tres lugares diferentes y se calculó el valor medio. La fuerza (N) se registró cada 59 s durante 24 h.

La tensión de relajación se calcula a partir de la ecuación. (2–3). Se determina la relación de estrés entre el estrés inicial y el estrés reducido después de períodos de 8, 12 y 24 h de relajación.

σ es la tensión de ingeniería (MPa) y ε es la deformación de ingeniería. En esas ecuaciones, L es la longitud del tramo de soporte = 22 mm, F es la fuerza (N), B es el ancho de la muestra (15 mm) y h el espesor de la muestra (mm).

Se colocaron muestras de polímero termoformado en agua (Zendura—Bay Materials; Fremont; CA; EE. UU.) o en la solución de cuidado antibacteriano para evaluar la influencia de las sustancias antimicrobianas cargadas con respecto a la estabilidad mecánica del material. Todas las evaluaciones de pruebas mecánicas se realizaron al menos por triplicado.

Para el análisis descriptivo y la comparación entre los parámetros calculados en las secciones anteriores, los datos se recolectaron en un software de hoja de cálculo. La normalidad de los resultados se comprobó mediante la prueba de Shapiro-Wilk para un tamaño de muestra pequeño. Se aplicó la prueba t de Student o la prueba de Wilcoxon cuando fue apropiado para evaluar diferencias estadísticamente significativas entre los grupos de materiales cargados y no cargados. Después de verificar los supuestos distributivos (normalidad y varianzas comparables), se utilizó un ANOVA de dos factores para evaluar la importancia del espesor y el tiempo de carga en los parámetros mecánicos del material. El nivel de significancia se fijó en p < 0,05. Todos los datos se procesaron utilizando R (versión 3.6.3)47. Todos los resultados mostrados en el texto se expresan como media ± desviación estándar.

Los datos se pueden obtener de los autores directamente o contactando al autor correspondiente.

Brody, H. La ciencia se abre de par en par a la salud bucal. Naturaleza https://doi.org/10.1038/d41586-021-02917-5 (2021).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Wu, H. y col. El patógeno periodontal fusobacterium nucleatum exacerba la patogénesis del Alzheimer a través de vías específicas. Frente. Neurociencias del envejecimiento. 14, 912709 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Plackett, B. Resumen de investigaciones: salud bucal. Naturaleza https://doi.org/10.1038/d41586-021-02927-3 (2021).

Artículo PubMed Google Scholar

Organización Mundial de la Salud. QUIÉN | Salud bucal. Quién (2016).

Mummolo, S. y col. Concentraciones salivales de Streptococcus mutans y Lactobacilli durante un tratamiento de ortodoncia. Un estudio observacional que compara aparatos de ortodoncia fijos y removibles. Clínico. Exp. Mella. Res. 6, 181–187 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Prabuseenivasan, S., Jayakumar, M. & Ignacimuthu, S. Actividad antibacteriana in vitro de algunos aceites esenciales de plantas. Complemento BMC. Alternativo. Medicina. 6, 1–8 (2006).

Artículo de Google Scholar

Gende, LB, Floris, I., Fritz, R. & Martin Javier Aras, EGU Actividad antimicrobiana del aceite esencial de canela (Cinnamomum zeylanicum) y sus principales componentes contra larvas de Paenibacillus argentino. Toro. Insectol. 61, 1–4 (2008).

Google Académico

Chouhan, S., Sharma, K. & Guleria, S. Actividad antimicrobiana de algunos aceites esenciales: estado actual y perspectivas futuras. Medicamentos 4, 58 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Becerril, R., Gómez-Lus, R., Goñi, P., López, P. & Nerín, C. Combinación de técnicas analíticas y microbiológicas para estudiar la actividad antimicrobiana de un nuevo envase alimentario activo que contiene canela u orégano frente a E. coli y S. aureus. Anal. Bioanal. Química. 388, 1003–1011 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Vairappan, CS, Nagappan, T. & Kulip, J. Los perfiles de aceites esenciales y la actividad antibacteriana de seis especies silvestres de Cinnamomum. Nat. Pinchar. Comunitario. 9, 1387-1389 (2014).

CAS PubMed Google Académico

Oliveira, JDA et al. Seguridad y tolerabilidad del aceite esencial de hojas de Cinnamomum zeylanicum blume con acción sobre la candidosis bucal y su efecto sobre las propiedades físicas de la resina acrílica. Complemento basado en evidencia. Alternativo. Medicina. 2014, 1-10 (2014).

Artículo de Google Scholar

Ribeiro, M., Malheiro, J., Grenho, L., Fernandes, MH & Simões, M. Citotoxicidad y acción antimicrobiana de fitoquímicos seleccionados contra Streptococcus mutans planctónico y sésil. PeerJ 6, e4872 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

de Oliveira Carvalho, I. et al. Actividades anticariogénicas y antibiofilm in vitro de pastas dentales formuladas con aceites esenciales. Arco. Biol oral. 117, 104834 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Isaac-Renton, M., Li, MK & Parsons, LM Canela y todo lo que no es agradable: muchas características de la alergia intraoral al aldehído cinámico. Dermatitis 26, 116-121 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Olsen, RV, Andersen, HH, Møller, HG, Eskelund, PW & Arendt-Nielsen, L. Manifestaciones somatosensoriales y vasomotoras de la estimulación individual y combinada de TRPM8 y TRPA1 utilizando L-mentol tópico y transcinamaldehído en voluntarios sanos. EUR. J. Pain (Reino Unido) 18, 1333–1342 (2014).

CAS Google Académico

Wiwattanarattanabut, K., Choonharuangdej, S. y Srithavaj, T. Efectos de la placa anticariogénica in vitro de los aceites esenciales extraídos de hierbas culinarias. J.Clin. Diagnóstico. Res. 11, 30-35 (2017).

Google Académico

Didry, N., Dubreuil, L. y Pinkas, M. Actividad del timol, carvacrol, cinamaldehído y eugenol sobre las bacterias orales. Farmacéutica. Acta Helv. 69, 25-28 (1994).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Chaudhari, LKD y cols. Actividad antimicrobiana de aceites esenciales disponibles comercialmente contra Streptococcus mutans. J. Contemporáneo. Mella. Practica. 13, 71–74 (2012).

Artículo PubMed Google Scholar

Wang, Y. et al. Efectos antibacterianos del aceite esencial de corteza de canela (Cinnamomum zeylanicum) sobre Porphyromonas gingivalis. Microbio. Pato. 116, 26-32 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yanakiev, S. Efectos de la canela (Cinnamomum spp.) en odontología: una revisión. Moléculas 25, 4184 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

de Almeida, LFD et al. Eficacia de los aceites esenciales de citronela y canela sobre las biopelículas de Candida albicans. Acta Odontol. Escanear. 74, 393–398 (2016).

Artículo PubMed Google Scholar

Gupta, D. & Jain, A. Efecto del extracto de canela y gluconato de clorhexidina (0,2%) sobre el nivel clínico de la placa dental y la salud gingival: un ensayo controlado aleatorio, triple ciego, de 4 semanas. J. Int. Acad. Periodontol. 17, 91–98 (2015).

PubMed Google Académico

Silva, AF et al. El cinamaldehído induce cambios en el perfil proteico de la biopelícula de Salmonella Typhimurium. Res. Microbiol. 169, 33–43 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wei, QY, Xiong, JJ, Jiang, H., Zhang, C. y Wen, Y. Las actividades antimicrobianas de los aductos de cinamaldehído con aminoácidos. En t. J. Microbiol alimentario. 150, 164-170 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Worreth, S. y col. Cinnamaldehído como antimicrobiano en aparatos dentales a base de celulosa. J. Aplica. Microbiol. 132, 1018-1024 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, YQ, Kong, DX y Wu, H. Análisis y evaluación de los componentes del aceite esencial de la corteza de canela mediante espectroscopía GC-MS y FTIR. Prod. de cultivos industriales. 41, 269–278 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Paranagama, PA y cols. Una comparación de los componentes del aceite esencial de la corteza, la hoja, la raíz y el fruto de la canela (Cinnamomum zeylanicum blum) cultivada en Sri Lanka. J. Natl. Ciencia. Encontró. Sri Lanka 29, 147-153 (2001).

Artículo de Google Scholar

He, Z., Huang, Z., Jiang, W. y Zhou, W. Actividad antimicrobiana del cinamaldehído en biopelículas de Streptococcus mutans. Frente. Microbiol. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02241 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Goldbeck, JC, do Nascimento, JE, Jacob, RG, Fiorentini, Â. M. & da Silva, WP Bioactividad de aceites esenciales de Eucalyptus globulus y Eucalyptus urograndis contra células planctónicas y biopelículas de Streptococcus mutans. Prod. de cultivos industriales. 60, 304–309 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Sun, Y. et al. Efectos de concentraciones inhibidoras submínimas de aceite esencial de limón sobre la tolerancia ácida y la formación de biopelículas de Streptococcus mutans. Arco. Biol oral. 87, 235–241 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Chung, J. y col. El aldehído transcinámico inhibe la inflamación inducida por Aggregatibacter actinomycetemcomitans en macrófagos derivados de THP-1 mediante activación de autofagia. J. Periodontología. 89, 1262-1271 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Iorgulescu, G. Saliva entre lo normal y lo patológico. Factores importantes para determinar la salud sistémica y bucal. J. Med. Vida 2, 303–307 (2009).

PubMed PubMed Central Google Académico

Ojha, PK y cols. Análisis de constituyentes volátiles del aceite esencial de gaulteria y comparación con salicilato de metilo sintético para autenticación. Plantas 11, 1090 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Abers, M. y col. Actividad antimicrobiana de las sustancias volátiles de los aceites esenciales. Complemento BMC. Medicina. El r. 21, 1-14 (2021).

Artículo de Google Scholar

Ou, Y. et al. El cinamaldehído protege contra la periodontitis inducida por ligaduras mediante la inhibición de la acumulación microbiana y las respuestas inflamatorias de las células inmunes del huésped. Función alimentaria. 13, 8091–8106 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hertan, E., McCray, J., Bankhead, B. y Kim, KB Evaluación del perfil de fuerza de alineadores impresos directamente versus alineadores termoformados y los efectos de los patrones de superficie no acoplados. Prog. Ortodoncia. 23, 1–8 (2022).

Artículo de Google Scholar

Gao, L. & Wichelhaus, A. Fuerzas y momentos entregados por el alineador PET-G a un incisivo central superior para la inclinación y la intrusión palatina. Ortodoncia de ángulo. 87, 534–541 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Kwon, JS, Lee, YK, Lim, BS y Lim, YK Propiedades de entrega de fuerza de materiales de ortodoncia termoplásticos. Soy. J. Ortodoncia. Dentofac. Ortopédico. 133, 228–234 (2008).

Artículo de Google Scholar

Elkholy, F., Schmidt, S., Schmidt, F., Amirkhani, M. y Lapatki, BG Fuerza la descomposición de los materiales alineadores de tereftalato de polietileno glicol durante la simulación de escenarios clínicos típicos de carga/descarga. J. Orofac. Ortopédico. https://doi.org/10.1007/s00056-021-00364-5 (2021).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Simon, M., Keilig, L., Schwarze, J., Jung, BA y Bourauel, C. Fuerzas y momentos generados por alineadores termoplásticos removibles: torque de incisivos, desrotación de premolares y distalización de molares. Soy. J. Ortodoncia. Dentofac. Ortopédico. 145, 728–736 (2014).

Artículo de Google Scholar

Dewhirst, FE y cols. El microbioma oral humano. J. Bacteriol. Rev. 192, 5002–5017 (2010).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lamont, RJ, Koo, H. & Hajishengallis, G. La microbiota oral: comunidades dinámicas e interacciones con el huésped. Nat. Rev. Microbiol. 16, 745–759 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kinane, DF & Mombelli, A. Enfermedad periodontal. Prefacio. Frente. Biol oral. 15, v-ix (2012).

CAS PubMed Google Académico

Zijnge, V., Ammann, T., Thurnheer, T. & Gmür, R. Estructura del biofilm subgingival. Enfermedad periodontal. 15, 1-16 (2011).

Google Académico

Vielkind, P., Jentsch, H., Eschrich, K., Rodloff, AC y Stingu, CS Prevalencia de Actinomyces spp. en pacientes con periodontitis crónica. En t. J. Med. Microbiol. 305, 682–688 (2015).

Artículo PubMed Google Scholar

Zwietering, MH, Jongenburger, I., Rombouts, FM y Van't Riet, K. Modelado de la curva de crecimiento bacteriano. Aplica. Reinar. Microbiol. 56, 1875–1881 (1990).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Equipo central de R. R: Un lenguaje y entorno para la informática estadística. Fundación R para Computación Estadística (2019).

Kahm, M., Hasenbrink, G., Lichtenberg-Fraté, H., Ludwig, J. & Kschischo, M. grofit: Ajuste de curvas de crecimiento biológico con RJ Stat. Software. https://doi.org/10.18637/jss.v033.i07 (2010).

Artículo de Google Scholar

Cho, S.-B. et al. Dependencia de la formación de apatita del gel de sílice sobre su estructura: efecto del tratamiento térmico. Mermelada. Cerámica. Soc. 78, 1769-1774 (1995).

Artículo CAS Google Scholar

Lombardo, L. et al. Propiedades de relajación del estrés de cuatro materiales de alineadores de ortodoncia: un estudio in vitro de 24 horas. Ortodoncia de ángulo. 87, 11-18 (2017).

Artículo PubMed Google Scholar

Descargar referencias

Los autores desean agradecer a INNOSUISSE (Agencia Suiza de Innovación) por la financiación proporcionada a través de la subvención 51907.1.IP-LS y la financiación preliminar que condujo a este proyecto (Innocheck 44118.1 INNO-LS). Los autores también desean agradecer a Nadia Bahlouli y al equipo de Icube (“laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie” (UMR7357)) de la Universidad de Estrasburgo por las pruebas mecánicas. Tres revisores anónimos proporcionaron comentarios y ediciones que ayudaron enormemente a mejorar el manuscrito original. Además, algunas de sus sugerencias y comentarios serán tomados en cuenta para futuras investigaciones.

Departamento de Investigación, Centro Universitario de Medicina Dental de Basilea UZB, Universidad de Basilea, Mattenstrasse 40, Basilea, Suiza

Monika Astasov-Frauenhoffer, Livia Göldi y Nadja Rohr

Departamento de Ingeniería Biomédica (DBE), Centro de Biomecánica y Biocalorimetría, Universidad de Basilea, Allschwil, Suiza

Sarah Worreth y Olivier Braissant

Bottmedical AG Technologiepark Basel, Hochbergerstrasse 60C, 4057, Basilea, Suiza

Elise Dard, Selina Hünerfauth y Tino Töpper

Departamento de Química, Universidad de Basilea, Mattenstrasse 24a, Basilea, Suiza

Jonas Zurflüh

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

OB, MAF, NR y TT diseñaron el estudio; MAF, LG, NR, SW, ED, SH, TT, JZ, OB realizaron las mediciones y contribuyeron al análisis de los datos; OB, MAF, NR y TT escribieron el manuscrito original; Todos los autores revisaron críticamente el manuscrito antes de enviarlo.

Correspondencia a Olivier Braissant.

Tino Töpper, Elise Dard y Selina Hünerfauth trabajan en Bottmedical AG. Monika Astasov-Frauenhoffer Livia Göldi, Nadja Rohr, Sarrah Worreth, Jonas Zurflüh y Olivier Braissant no tienen ningún conflicto de intereses que declarar.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Astasov-Frauenhoffer, M., Göldi, L., Rohr, N. et al. Evaluación antimicrobiana y mecánica de material termoformable a base de celulosa para aparatos dentales invisibles con aceites esenciales naturales que protegen de la formación de biopelículas. Informe científico 13, 13428 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39320-1

Descargar cita

Recibido: 17 de noviembre de 2022

Aceptado: 23 de julio de 2023

Publicado: 18 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39320-1

Cualquier persona con la que comparta el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.