pmid: "39381541"
title: "Avaliação microbiológica do nanogel de prata e óxido de cobre mediado por acerola rica em vitamina C no tratamento da periodontite com e sem diabetes mellitus."
authors: "Kumari CBN, Ambalavanan N, Kumar SR, Mahendra J, Sudhakar U"
journal: "Journal of oral biology and craniofacial research"
pubdate: "2024"
doi: "10.1016/j.jobcr.2024.09.011"
source: "PMC Full Text"
Avaliação microbiológica do nanogel de prata e óxido de cobre mediado por acerola rica em vitamina C no tratamento da periodontite com e sem diabetes mellitus.
Autores
Kumari CBN, Ambalavanan N, Kumar SR, Mahendra J, Sudhakar U
Periodico
Journal of oral biology and craniofacial research (2024)
Conteudo
Avaliação microbiológica de nanogel de prata e óxido de cobre mediado por acerola rica em vitamina C no tratamento da periodontite com e sem diabetes mellitus
Objetivo
A nanotecnologia apresenta uma abordagem promissora para o manejo da periodontite crônica, uma doença oral comum caracterizada por inflamação gengival e perda do osso de suporte ao redor dos dentes. Este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia antimicrobiana do gel de nanopartículas de prata (AgNPs) mediado por acerola e do gel de nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) em pacientes com periodontite com e sem diabetes.
Materiais e métodos
A eficácia antimicrobiana do gel de AgNPs mediado por acerola e do nanogel de CuONPs foi avaliada usando a técnica de difusão em poço de ágar, ensaio de Concentração Inibitória Mínima (CIM), análise de Concentração Bactericida Mínima (CBM), ensaio de curva de morte temporal e análise de vazamento citoplasmático e proteico de pacientes com periodontite com e sem diabetes.
Resultados
O estudo descobriu que o gel de AgNPs mediado por acerola demonstrou atividade antimicrobiana mais consistente e eficaz contra a periodontite, com valores de CIM e CBM mais baixos em comparação ao gel de CuONPs, em todas as concentrações testadas. Esses resultados sugerem que o gel de AgNPs mediado por acerola pode ser um agente terapêutico mais eficaz e direcionado para o manejo da doença periodontal.
Conclusão
Os achados enfatizam a importância da concentração do gel de nanopartículas na otimização dos resultados do tratamento periodontal. O gel de AgNPs mediado por acerola, com sua eficácia superior e consistência na atividade bactericida, mostra potencial significativo para a terapia periodontal.
Significância clínica
Nanopartículas inovadoras como óxidos de cobre e prata exibem propriedades antibacterianas, anti-inflamatórias e antioxidantes, tornando-as agentes promissores para atingir patógenos periodontais. A acerola (Malpighia emarginata), com seu alto teor de vitamina C e propriedades antioxidantes, é benéfica na mitigação do estresse oxidativo associado à periodontite crônica.
Introdução
A nanotecnologia apresenta uma abordagem promissora no tratamento e manejo da periodontite crônica, uma condição oral prevalente caracterizada por inflamação gengival e perda do osso de suporte ao redor dos dentes. A causa primária desta doença biofilme de placa nas superfícies dentárias e gengivais, é frequentemente desafiadora de tratar devido à resistência bacteriana e às defesas naturais do corpo. Nanopartículas antimicrobianas, como prata e óxido de cobre, mostram potencial em atingir e erradicar bactérias responsáveis pelo dano periodontal. Nanopartículas de óxido de ferro inibem enzimas associadas à destruição tecidual, enquanto nanopartículas de níquel combatem bactérias-chave formadoras de placa..
Nanopartículas de prata, amplamente utilizadas na odontologia, oferecem atividade antibacteriana benéfica na redução do crescimento bacteriano e da inflamação associados à periodontite. Nanopartículas de Óxido de Cobre (CuONPs) também são promissoras, especificamente por melhorar as capacidades regenerativas das células do ligamento periodontal (PDL). Além de suas aplicações antimicrobianas, a nanotecnologia contribui para o tratamento da periodontite por meio do desenvolvimento de materiais biocompatíveis para regeneração periodontal.
A síntese verde de nanopartículas oferece uma alternativa sustentável e ecologicamente correta aos métodos tradicionais de síntese química, tornando-a particularmente para periodontite crônica. Esta abordagem utiliza extratos de frutas e plantas, enzimas e micróbios para produzir nanopartículas (NPs) não tóxicas e ecológicas benéficas para a saúde periodontal.. Este método evita o uso de compostos perigosos e não requer alta pressão ou temperatura, tornando-o um processo simples e ecologicamente correto. A preparação à base de plantas é reconhecida por sua relação custo-benefício e adequação para síntese de NPs em larga escala, tornando-a uma abordagem de síntese verde atraente para NPs de metais e óxidos metálicos.
Extratos de plantas, derivados de várias partes das plantas, contêm fitoquímicos que atuam como agentes de capeamento, redução e estabilização nos processos de síntese de NPs. Essa simplicidade e ecologicamente correta tornam a síntese verde uma escolha atraente para a síntese de NPs metálicas como Ag, Cu e AuNPs com aplicações na saúde periodontal. Essas NPs, incorporadas em produtos de higiene como pasta de dente e enxaguante bucal, exibem propriedades antimicrobianas que podem ajudar a controlar a progressão da periodontite ao eliminar biofilmes bacterianos e reduzir a inflamação. O uso de NPs sintetizadas por via verde é considerado mais seguro e ecologicamente correto do que os métodos de síntese convencionais.
A utilização da Acerola rica em Vitamina C para sintetizar nanopartículas como tratamento para periodontite crônica é uma abordagem inovadora que capitaliza as propriedades antioxidantes naturais da Vitamina C. A Vitamina C, ou ácido L-ascórbico, é essencial para várias funções fisiológicas, incluindo síntese de colágeno, produção de hormônios e seu envolvimento na regulação genética. A Acerola, com seu alto teor de Vitamina C, variando de 820 a 4023 mg/100g de peso fresco, torna-se uma fonte atraente para síntese de nanopartículas e é particularmente relevante para combater o estresse oxidativo na periodontite crônica.A síntese de nanopartículas usando extrato de Acerola está alinhada com práticas verdes e ecologicamente corretas, evitando o uso de compostos tóxicos.
Neste estudo atual, a análise comparativa do gel de nanopartículas de prata mediadas por acerola (AgNPs) e do gel de nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs), empregando vários ensaios como difusão em poço de ágar, Concentração Inibitória Mínima (CIM), Concentração Bactericida Mínima (CBM), e curva de morte temporal, extravasamento citoplasmático, análise de extravasamento de proteínas oferece uma visão abrangente sobre sua eficácia antimicrobiana. Este estudo investiga especificamente padrões distintos de atividade antimicrobiana contra amostras de placa de pacientes com periodontite com e sem diabetes em diferentes concentrações. Os resultados dessas análises contribuem para uma compreensão completa das potenciais aplicações dos géis de AgNPs e CuONPs mediados por acerola no manejo da saúde periodontal, particularmente para indivíduos com periodontite diabética e não diabética. Esta informação é fundamental para avançar nosso conhecimento e orientar o desenvolvimento de estratégias antimicrobianas direcionadas e eficazes para o manejo da saúde periodontal.
Materiais e Métodos
Utilizando pó de acerola liofilizado (Brut Appetit) da RMCA Ventures, Bangalore, esta investigação in vitro foi realizada em Chennai entre agosto e novembro de 2023, seguindo procedimentos laboratoriais aceitáveis.
Amostras de biofilme de placa dentária foram coletadas de sítios subgengivais e supragengivais de pacientes com periodontite leve com ou sem diabetes mellitus, usando um palito de madeira estéril por raspagem mecânica na superfície interproximal, vestibular, lingual ou palatal em uma única direção. Os palitos com as amostras de biofilme foram imediatamente colocados em um tubo contendo 5 mL de caldo Müller–Hinton (MH, BD™ Difco™, Rockville, MD, EUA) e armazenados para investigações posteriores.
Preparação do extrato de acerola
Dois gramas de pó de acerola liofilizado foram medidos e adicionados a 100 mL de água destilada. A solução misturada foi aquecida usando uma manta de aquecimento a 55 °C por 15–20 min. Em seguida, o extrato foi filtrado usando papel de filtro Whatman nº 1 para remover as impurezas. O extrato filtrado foi misturado e fervido usando uma manta de aquecimento por 5–10 min e foi utilizado para processamento posterior.
Síntese verde de nanopartículas de prata e cobre mediadas por acerola
Síntese verde de nanopartículas de prata e nanopartículas de cobre mediadas por acerola usando extrato de acerola rico em vitamina C. a) Extrato filtrado de acerola b) solução de nanopartículas de prata c) solução de nanopartículas de óxido de cobre.
Fig. 1
Uma quantidade de 2 mM de nitrato de prata foi adicionada a 80 mL de água destilada para preparar uma solução de nitrato de prata. 20 mL de acerola foram adicionados à solução de nitrato de prata preparada (Fig. 1-a). A solução reacional foi mantida em um agitador orbital a 160–180 RPM (rotações por minuto) por 48 h. Após isso, a centrifugação foi realizada a 8000 RPM (rotações por minuto) por 10 min para separar o pellet. Em seguida, o sobrenadante restante foi descartado, e o pellet foi coletado e armazenado no refrigerador a 4° C para uso posterior. Uma quantidade de 30 mM de sulfato de cobre foi adicionada a 50 mL de água destilada para preparar uma solução de sulfato de cobre (Fig. 1-b). 50 mL de acerola foram adicionados à solução de sulfato de cobre preparada. A solução reacional foi mantida em um agitador orbital a 160–180 RPM (rotações por minuto) por 48 h. Após isso, a centrifugação foi realizada a 8000 RPM (rotações por minuto) por 10 min para separar o pellet. Em seguida, o sobrenadante restante foi descartado, e o pellet foi coletado e armazenado no refrigerador a 4 °C para uso posterior.
Formulação do gel à base de nanopartículas de prata (AgNPs) e nanopartículas de óxido de cobre mediadas por acerola
Formulação do gel mediado por acerola a) gel de AgNPs b) gel de CuONPs.
Fig. 2
O preparo do gel (Fig. 2) envolveu a dissolução de 2,5 g de carboximetilcelulose em 25 mL de água destilada. Separadamente, 2,5 g de Carbopol foram dissolvidos em outros 25 mL de água destilada. Após obter uma mistura homogênea para cada componente, as duas soluções foram combinadas e misturadas completamente usando um homogeneizador. Uma vez alcançada a homogeneização completa, o gel preparado serviu como base para a formulação do gel à base de AgNPs e CuONPs. A este gel, foram adicionados 100 mg de AgNPs e CuONPs, e misturados novamente completamente usando um homogeneizador para garantir uma mistura uniforme. O gel resultante à base de AgNPs e CuONPs sintetizados de forma verde foi armazenado em refrigerador para estudos de avaliação subsequentes.
Avaliação do gel
Medição do pH
Uma quantidade precisa de gel foi pesada e dissolvida em 100 mL de água purificada. O pH da mistura resultante foi determinado usando um medidor de pH digital.
Medição da viscosidade
A viscosidade da formulação foi avaliada sem diluição usando um reômetro com um spindle 05 a um peso de 0,1 g.
Atividade antimicrobiana
Organismos anaeróbios foram cultivados em ágar infusão cérebro-coração (BHI) incubado em ambiente anaeróbio. A atividade antimicrobiana das nanopartículas foi avaliada utilizando a técnica de difusão em poço de ágar. Placas de ágar infusão cérebro-coração (BHI) foram preparadas e esterilizadas em autoclave a 121 °C por 15–20 min. Após a esterilização, o meio foi vertido sobre a superfície de placas de Petri estéreis e deixado esfriar à temperatura ambiente. A suspensão bacteriana (Patógenos periodontais - Placa I e II) foi espalhada uniformemente nas placas de ágar usando swabs de algodão estéreis. Poços de 9 mm de diâmetro foram criados nas placas de ágar usando uma ponteira de poliestireno estéril. Os poços foram então preenchidos com diferentes concentrações do gel de AgNPs, gel de CuONPs e padrão (amoxirita) em cada poço. A jarra anaeróbia de McIntosh e Filde foi utilizada para cultivo e incubação de microrganismos anaeróbios. As placas foram incubadas por 24 h. A atividade antimicrobiana foi avaliada medindo o diâmetro da zona de inibição ao redor dos poços.
Ensaio de concentração inibitória mínima (ensaio CIM) e concentração bactericida mínima (CBM)
Os ensaios de Concentração Inibitória Mínima (CIM) e Concentração Bactericida Mínima (CBM) são fundamentais na pesquisa periodontal para avaliar a eficácia de agentes antimicrobianos contra bactérias associadas à periodontite. Esses ensaios foram conduzidos sob condições controladas para garantir resultados precisos, fornecendo informações valiosas sobre a eficácia das intervenções antimicrobianas para o cuidado periodontal.
Ensaio de concentração inibitória mínima (ensaio CIM)
O caldo Mueller Hinton foi preparado, esterilizado e 6 mL foram dispensados em cada um dos três tubos de ensaio. A Amostra de Placa I (periodontite sem diabetes) e a Amostra de Placa II (periodontite com diabetes) foram introduzidas em cada um dos cinco tubos de ensaio a uma concentração de 5 × 10⁵ UFC/mL. Os três primeiros tubos continham o gel de nanopartículas de prata mediado por acerola rica em vitamina C em três concentrações diferentes (25, 50, 100 μg/mL), enquanto o quarto (Placa I) e o quinto tubos (Placa II) serviram como grupo padrão com amoxirita. O sexto tubo continha o gel de nanopartículas de cobre mediado por acerola rica em vitamina C em três concentrações diferentes (25, 50, 100 μg/mL), com o nono (Placa I) e o décimo tubos (Placa II) como grupo padrão com amoxirita. Dois tubos adicionais atuaram como controles de crescimento para as amostras de Placa I e Placa II. A incubação foi realizada sob condições adequadas por vários intervalos de tempo (0h, 1h, 2h, 3h, 4h). Posteriormente, a porcentagem de células mortas foi calculada em um comprimento de onda de 540 nm em intervalos regulares.
Ensaio de concentração bactericida mínima (CBM)
O ágar MHA foi preparado, autoclavado, resfriado e vertido em placas de Petri estéreis, permitindo sua solidificação. Após a solidificação, a suspensão bacteriana de todos os tubos para cada amostra (Periodontite sem diabetes e Periodontite com diabetes) tratada com ambos os nanogéis foi distribuída uniformemente sobre a superfície do ágar usando um espalhador de vidro estéril. As placas foram submetidas a um período de incubação de 24 h a 37 °C, após o qual o número de colônias foi observado e enumerado.
Ensaio de curva de morte temporal
Um ensaio de curva de morte temporal foi realizado para avaliar as propriedades bactericidas e a relação dependente da concentração entre géis de AgNPs e CuONPs, derivados de acerola, e seu impacto na taxa de crescimento de micróbios anaeróbios isolados de amostras de placa (Periodontite sem diabetes e Periodontite com diabetes) ao longo do tempo. Este ensaio utilizou um protocolo padronizado, incluindo o preparo de Caldo de Infusão de Cérebro e Coração (BHI) suplementado com concentrações variadas de géis de AgNPs e CuONPs mediados por acerola (25 μg, 50 μg, 100 μg) e a subsequente análise da curva de morte temporal. Inicialmente, os patógenos foram cultivados em caldo BHI sem agentes antimicrobianos por um período de pré-incubação de 4 h para garantir que atingissem uma fase logarítmica inicial a média estável. Um inóculo de 0,5 McFarland de cada amostra de placa foi preparado a partir de culturas crescidas em placas de ágar de infusão de coração e salmoura sob condições anaeróbicas com CO2 controlado. Este inóculo foi então diluído em meio BHI pré-aquecido até uma concentração final de 90 μL por poço em uma placa de ELISA de 96 poços. Cada poço contendo 90 μL das amostras de placa pré-incubadas foi suplementado com 10 μL de ambos os nanogéis em três concentrações diferentes, juntamente com um padrão (amoxirita) e um controle não tratado. A placa de ELISA carregada foi medida usando um leitor de placas ELISA a 600 nm. Este protocolo permitiu a avaliação dos efeitos bactericidas dos géis de AgNPs e CuONPs mediados por acerola sobre os micróbios anaeróbios, fornecendo insights sobre seu potencial como agentes antimicrobianos. Os resultados obtidos a partir de tais ensaios são cruciais para compreender a eficácia desses nanogéis no controle do crescimento bacteriano, especialmente em ambientes desafiadores como a placa periodontal, onde os tratamentos antibióticos tradicionais podem não ser eficazes.
Vazamento citoplasmático
No estudo, foi feita uma tentativa de avaliar o extravasamento citoplasmático de células bacterianas quando submetidas a tratamentos com géis à base de nanopartículas (NPs) derivadas da acerola, especificamente nanopartículas de prata (AgNPs) e nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs). O extravasamento citoplasmático refere-se à liberação de materiais citoplasmáticos, como DNA e proteínas, das células bacterianas, sendo um aspecto crítico para a compreensão dos mecanismos de morte celular bacteriana. Para a avaliação do extravasamento citoplasmático, as amostras de placa I e II, cada uma contendo 10 mL de culturas bacterianas, foram cultivadas em caldo Infusão Cérebro-Coração (BHI) sob condições anaeróbicas durante um período noturno. No dia seguinte, as culturas foram colhidas por centrifugação a 5000 rpm por 10 min. O pellet foi lavado e ressuspenso em tampão PBS com pH 7,2, e a concentração celular foi ajustada para 1 × 10⁵ células por mL. Diferentes alíquotas da suspensão celular foram então tratadas com géis de AgNPs e CuONPs mediados por acerola, bem como um grupo controle sem nanogéis, e incubadas à temperatura ambiente por períodos de 3 e 5 h. Após a incubação, as culturas foram centrifugadas novamente a 5000 rpm por 10 min, e a absorbância dos sobrenadantes foi medida a um comprimento de onda de 260 nm. Essa metodologia permite a quantificação do extravasamento citoplasmático, fornecendo insights sobre os mecanismos bactericidas dos géis de AgNPs e CuONPs mediados por acerola. Os resultados deste estudo contribuem para uma melhor compreensão das propriedades antimicrobianas de nanopartículas derivadas de fontes naturais, como a acerola, e suas potenciais aplicações no combate a infecções periodontais.
Extravasamento de proteínas
O teste de Bradford foi empregado para investigar o extravasamento de proteínas, expondo patógenos periodontais contendo amostras de placa (Periodontite sem diabetes e Periodontite com diabetes) a diferentes concentrações de gel de AgNPs mediado por acerola e gel de CuONPs, especificamente 25 μg, 50 μg e 100 μg, por um período de 24–48 h. Após o tratamento, as suspensões de placa foram centrifugadas a 6000 rpm por 15 min, o que separou a fase do sobrenadante. Um total de 200 μL desse sobrenadante foi então adicionado a placas de ELISA de 96 poços. A esses, foram adicionados 800 μL de reagente de Bradford e incubados por 10 min em ambiente escuro. A amoxirita serviu como padrão, e a densidade óptica (DO) das amostras foi medida a 595 nm.
Resultados
Avaliação do Gel
Análise da viscosidade do gel usando viscosímetro.
Fig. 3
A análise de viscosidade do gel de nanopartículas de prata (AgNPs) mediadas por acerola e do gel de nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) foi realizada utilizando um viscosímetro (Fig. 3), revelando propriedades de fluxo consistentes para ambas as formulações. O gel de AgNPs mediadas por acerola demonstrou uma viscosidade que permitiu seu fluxo por 1 minuto e 30 segundos ao dispensar 1 ml, indicando sua consistência estável com 11,50 Pa·s sob as condições testadas. Da mesma forma, o gel de CuONPs mediadas por acerola exibiu uma viscosidade comparável de 15,35 Pa·s, com um tempo de fluxo de 1 minuto e 30 segundos para o mesmo volume, destacando sua capacidade de manter a estabilidade.
pH do Gel
O pH registrado para o gel de AgNPs e CuONPs à base de acerola foi de 6,23 e 6,11, situando-se na faixa neutra a levemente ácida. Essa faixa de pH é considerada favorável para aplicações odontológicas, pois garante a estabilidade do gel e minimiza a probabilidade de irritação dos tecidos orais. O pH neutro a levemente ácido dos géis contribui para sua adequação ao uso potencial em aplicações dentárias e periodontais.
Atividade Antimicrobiana
Técnica de difusão em poço de ágar
Atividade antimicrobiana do gel de a) nanopartículas de prata (AgNPs) mediadas por acerola e b) nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) mediadas por acerola utilizando a técnica de difusão em poço de ágar.
Fig. 4
Uma análise comparativa entre a atividade antimicrobiana do gel de nanopartículas de prata (AgNPs) mediadas por acerola e do gel de nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) mediadas por acerola (Fig. 4), utilizando a técnica de difusão em poço de ágar, revela padrões distintos de eficácia antimicrobiana contra duas amostras de placa, uma de amostras de periodontite sem diabetes (Amostra de placa I) e a outra de amostras de periodontite com diabetes (Amostra de placa II), em concentrações variadas. Para o gel de AgNPs mediadas por acerola, o estudo mostrou zonas de inibição geralmente maiores para a Amostra de placa II em comparação com a Amostra de placa I em todas as concentrações testadas, indicando um efeito inibitório consistente contra o crescimento bacteriano em ambas as amostras. Isso sugeriu que o gel de AgNPs mediadas por acerola demonstra atividade antimicrobiana promissora tanto em amostras de periodontite associadas ao diabetes quanto nas não associadas ao diabetes, independentemente da presença de diabetes.
Em contraste, o gel de CuONPs mediado por acerola apresentou atividade antimicrobiana variável contra as amostras de placa. Para a amostra de placa I, o gel inicialmente mostrou uma diminuição na zona de inibição a 25 μg/mL em comparação com o controle, seguida por um aumento em concentrações mais altas (50 μg/mL e 100 μg/mL). A amostra de placa II demonstrou um aumento consistente na zona de inibição com concentrações crescentes do gel de CuONPs mediado por acerola. Essa variação na atividade antimicrobiana sugeriu possíveis diferenças nas composições microbianas ou nas sensibilidades às nanopartículas de óxido de cobre entre as amostras. Tanto os géis de AgNPs quanto de CuONPs mediados por acerola poderiam potencialmente contribuir para o manejo e tratamento da periodontite crônica, reduzindo o crescimento das bactérias responsáveis pela doença. Mais pesquisas, incluindo caracterização microbiológica e estudos clínicos, são necessárias para compreender completamente as potenciais aplicações terapêuticas dessas nanopartículas no tratamento da periodontite crônica e outras condições de saúde bucal.
Ensaio de concentração inibitória mínima
Amostra de placa I (sem diabetes)
Análise comparativa da CIM de a) Amostras de placa I e b) Placa II tratadas com gel de AgNPs e CuONPs à base de acerola.
Fig. 5
A análise da amostra de placa I (Fig. 5a), que foi testada sem diabetes, indicou uma diferença na Concentração Inibitória Mínima (CIM) entre os géis de AgNPs (Nanopartículas de Prata) e CuONPs (Nanopartículas de Óxido de Cobre) em várias concentrações. O resultado mostrou que o gel de AgNPs tem uma CIM menor do que o gel de CuONPs, o que implica que o gel de AgNPs pode ser mais eficaz na inibição do crescimento bacteriano, crucial para prevenir o acúmulo de placa.
Amostra de placa II (com diabetes)
A análise da amostra de placa II (Fig. 5a), que foi testada com diabetes, indivíduos que apresentam risco aumentado de complicações dentárias, incluindo acúmulo de placa, levando a doenças gengivais e cáries, também revelou diferenças nos valores médios entre o gel de AgNPs e o gel de CuONPs nas várias concentrações examinadas. O teste post-hoc de Tukey mostrou que o gel de AgNPs apresentou um valor médio mais alto em comparação com o gel de CuONPs, sugerindo que o gel de AgNPs pode ter um efeito mais potente ou uma interação diferente com a amostra de periodontite com diabetes.
Ambas as amostras apresentaram diferença na CIM entre o gel de AgNPs e o gel de CuONPs, sendo o gel de AgNPs mais eficaz na inibição do crescimento bacteriano. Essa eficácia foi observada em ambas as amostras, indicando que o tipo de gel utilizado afeta significativamente a CIM, que mede a capacidade do gel de inibir o crescimento bacteriano. A análise da amostra de periodontite II, com diabetes, apoia ainda mais a hipótese de que indivíduos com diabetes podem se beneficiar menos de um gel mais eficaz na prevenção ou tratamento da periodontite. A CIM mais baixa do gel de AgNPs em comparação com o gel de CuONPs nesse contexto sugere que o gel de AgNPs pode ser particularmente benéfico para indivíduos com diabetes, que apresentam risco aumentado de complicações dentárias. Embora ambas as amostras tenham demonstrado a eficácia do gel de AgNPs sobre o gel de CuONPs, as diferenças específicas nos valores médios e na tendência geral indicam que o gel de AgNPs é mais eficaz na inibição do crescimento bacteriano, o que é crucial para prevenir o acúmulo de placa e problemas dentários associados.
Concentração bactericida mínima
Concentração bactericida mínima do gel de AgNPs e CuONPs contra a amostra de Placa I (sem diabetes).
Fig. 6
Concentração bactericida mínima do gel de AgNPs e CuONPs contra a amostra de Placa II (com diabetes).
Fig. 7
A análise da Concentração Bactericida Mínima (CBM) da Amostra de Placa I (Fig. 6) e da Amostra de Placa II (Fig. 7) tratadas com gel de AgNPs e gel de CuONPs fornece insights sobre a eficácia antimicrobiana dessas nanopartículas contra o crescimento bacteriano em duas amostras de placa diferentes. A CBM representa a menor concentração das respectivas nanopartículas na qual nenhum crescimento bacteriano foi observado após o tratamento, oferecendo uma medida crítica de sua eficácia.
Gel de AgNPs
Amostra de Placa I: A CBM foi consistentemente observada na concentração de 100 μg/mL, indicando um alto nível de eficácia nessa concentração.
Amostra de Placa II: Semelhante à Amostra de Placa I, a CBM foi consistentemente observada na concentração de 100 μg/mL, com um nível de inibição observado como "enorme".
Gel de CuONPs
Amostra de Placa I: A CBM variou entre as concentrações, sendo 200 μg/mL a menor concentração na qual nenhum crescimento bacteriano foi observado consistentemente em todos os ensaios.
Amostra de Placa II: Semelhante à Amostra de Placa I, a CBM variou entre as concentrações, sendo 200 μg/mL a menor concentração na qual nenhum crescimento bacteriano foi observado consistentemente em todos os ensaios.
O gel de AgNPs demonstrou uma atividade antimicrobiana mais consistente e potencialmente mais eficaz em uma concentração menor de 100 μg/mL em comparação com o gel de CuONPs tanto na Amostra de Placa I quanto na Amostra de Placa II. O gel de CuONPs exigiu uma concentração maior para atingir o mesmo nível de efeito bactericida que o gel de AgNPs tanto na Amostra de Placa I quanto na Amostra de Placa II.
A análise comparativa da Concentração Bactericida Mínima (CBM) entre a Amostra de Placa I e a Amostra de Placa II, bem como entre o gel de AgNPs e o gel de CuONPs, revela que tanto o gel de AgNPs quanto o gel de CuONPs exibem efeitos bactericidas contra as bactérias presentes em ambas as amostras de placa. No entanto, o gel de AgNPs demonstra uma atividade antimicrobiana mais consistente e potencialmente mais eficaz em uma concentração mais baixa de 100 μg/mL em comparação com o gel de CuONPs, que requer uma concentração mais alta para atingir níveis semelhantes de efeito bactericida. Esses achados destacam as vantagens potenciais do gel de AgNPs em termos de sua eficácia e consistência na atividade bactericida, o que pode ser crucial para sua aplicação no manejo da periodontite. A CBM consistente de 100 μg/mL para ambas as amostras de placa sugere que o gel de AgNPs pode ter uma aplicabilidade mais ampla para problemas periodontais, potencialmente oferecendo uma estratégia terapêutica mais eficaz e direcionada.
Ensaio de curva de morte temporal
Acerola mediou a) gel de AgNPs b) gel de CuONPs nas Amostras de Placa I e II.
Fig. 8
O estudo teve como objetivo comparar a eficácia antibacteriana do gel de AgNPs e do gel de CuONPs mediados por acerola nas amostras de placa I e II (Fig. 8), derivadas de indivíduos sem e com diabetes. Os experimentos foram conduzidos usando concentrações de 25 μg/mL, 50 μg/mL e 100 μg/mL para ambos os géis, com resultados comparados aos grupos padrão e controle.
Amostra de placa I (periodontite sem diabetes)
No início do experimento, as contagens bacterianas foram registradas para todas as concentrações, mostrando variações mínimas entre as diferentes concentrações e grupos controle. Após 1 h de exposição, um aumento perceptível na eficácia antibacteriana foi observado, com redução nas contagens bacterianas para todas as concentrações. A atividade antibacteriana continuou a aumentar após 2 h, com uma redução mais pronunciada nas contagens bacterianas em todas as concentrações. No ponto de tempo de 3 h, o efeito antibacteriano permaneceu evidente, com uma diminuição significativa nas contagens bacterianas para os grupos tratados com gel em comparação com os grupos controle e padrão. O ponto de tempo final, 4 h, demonstrou uma atividade antibacteriana sustentada e dependente da concentração do gel de AgNPs. As contagens bacterianas continuaram a diminuir, indicando a eficácia do tratamento. Semelhante ao gel de AgNPs, o gel de CuONPs também mostrou uma atividade antibacteriana sustentada e dependente da concentração em todos os pontos de tempo. A eficácia antibacteriana aumentou ao longo do tempo, particularmente após 2 h de exposição. O declínio contínuo nas contagens bacterianas ao longo do tempo sugere que o gel de CuONPs pode ser eficaz na manutenção da saúde bucal por períodos prolongados para indivíduos com periodontite não diabéticos.
Amostra de placa II (periodontite com diabetes)
O gel de AgNPs demonstrou uma atividade antibacteriana sustentada e dependente da concentração em todos os pontos de tempo, com a eficácia antibacteriana aumentando ao longo do tempo, especialmente após 2 h de exposição. O declínio contínuo nas contagens bacterianas ao longo do tempo sugere que o gel de AgNPs pode ser eficaz na manutenção da saúde bucal por períodos prolongados para indivíduos não diabéticos. O gel de CuONPs também exibiu uma atividade antibacteriana sustentada e dependente da concentração em todos os pontos de tempo.
Tanto os géis de AgNPs quanto de CuONPs mostraram uma atividade antibacteriana sustentada e dependente da concentração em todos os pontos de tempo, com a eficácia aumentando com concentrações mais altas. O declínio contínuo nas contagens bacterianas ao longo do tempo sugere que esses géis podem ser ajustados para atingir níveis desejados de atividade antibacteriana, tornando-os um candidato promissor para o gerenciamento e manutenção da saúde periodontal.
Análise de vazamento citoplasmático
Análise de vazamento citoplasmático em amostras de placa com e sem diabetes tratadas com gel de AgNPs e CuONPs a) Placa I b) Amostra de Placa II.
Fig. 9
As análises de vazamento citoplasmático foram realizadas em amostras de placa de indivíduos com periodontite sem diabetes (Amostra I) (Fig. 9a) e com diabetes (Amostra II) (Fig. 9b) para avaliar o impacto diferencial do gel de AgNPs e do gel de CuONPs em concentrações variadas. Amostras de controle e amostras padrão serviram como referências para ambos os grupos.
Amostras de placa de periodontite sem diabetes (amostra I)
Em uma concentração de nanopartículas de 25 μg/mL, tanto o gel de AgNPs quanto o gel de CuONPs exibiram valores semelhantes de vazamento citoplasmático em amostras de placa. Os valores de vazamento foram 0,348 para o gel de AgNPs e 0,324 para o gel de CuONPs, indicando impacto mínimo na integridade celular nesta concentração mais baixa. Aumentar a concentração para 50 μg/mL resultou em um ligeiro aumento no vazamento citoplasmático para ambos os géis em comparação com os controles, com valores de 0,352 para o gel de AgNPs e 0,313 para o gel de CuONPs. Essas mudanças sugerem um potencial efeito dependente da concentração na integridade celular. A 100 μg/mL, ambos os géis causaram aumento do vazamento citoplasmático, com valores de 0,377 para o gel de AgNPs e 0,348 para o gel de CuONPs, indicando um impacto mais pronunciado na integridade celular em concentrações mais altas. As amostras de controle e padrão mantiveram valores de vazamento consistentes em todas as concentrações, variando de 0,332 para controles a 0,354 para padrões.
Amostras de placa de indivíduos com periodontite e diabetes (amostra II)
A 25 μg/mL, o extravasamento citoplasmático foi semelhante para ambos os géis de AgNPs e CuONPs, com valores de 0,358 para o gel de AgNPs e 0,324 para o gel de CuONPs, sugerindo impacto mínimo nessa concentração. O aumento para 50 μg/mL levou a uma ligeira elevação no extravasamento para ambos os géis em comparação com os controles, com valores de 0,362 para o gel de AgNPs e 0,313 para o gel de CuONPs. Isso indica um efeito dependente da concentração na integridade celular. A 100 μg/mL, ambos os géis aumentaram o extravasamento citoplasmático, com valores de 0,387 para o gel de AgNPs e 0,358 para o gel de CuONPs, sugerindo um efeito mais pronunciado em concentrações mais altas. As amostras controle e padrão apresentaram valores de extravasamento consistentes, variando de 0,352 a 0,354 para os controles e de 0,364 a 0,366 para os padrões.
Em resumo, a análise comparativa indica que as respostas de extravasamento citoplasmático aos géis de AgNPs e CuONPs variam com a presença de diabetes, mostrando efeitos dependentes da concentração na integridade celular.
Análise de extravasamento de proteínas
Análise de extravasamento de proteínas em amostras de placa com e sem diabetes tratadas com gel de AgNPs e CuONPs a) Placa I b) Amostra de Placa II.
Fig. 10
A análise de extravasamento de proteínas (Fig. 10) em amostras de placa I e II, provenientes de indivíduos com periodontite sem e com diabetes, utilizando gel de AgNPs e gel de CuONPs mediados por acerola, fornece informações valiosas sobre a eficácia desses géis de nanopartículas no manejo da saúde bucal. As concentrações testadas foram 25 μg/mL, 50 μg/mL e 100 μg/mL, com resultados comparados a um padrão e a um grupo controle para indivíduos diabéticos e não diabéticos.
Amostras de placa de periodontite sem diabetes (amostra I)
Gel de AgNPs: Em todas as concentrações, o gel de AgNPs demonstrou um nível moderado de extravasamento de proteínas, com um ligeiro aumento no extravasamento à medida que a concentração aumentava. A concentração de 100 μg/mL apresentou o maior nível de extravasamento, sugerindo um impacto significativo na integridade da placa. Isso indica que o gel de AgNPs pode ter um efeito ligeiramente maior na saúde bucal em indivíduos não diabéticos em comparação com o gel de CuONPs na mesma concentração.
Gel de CuONPs: O gel de CuONPs também exibiu níveis moderados de extravasamento de proteínas em todas as concentrações testadas, com uma ligeira diminuição no extravasamento à medida que a concentração aumentava. A concentração de 100 μg/mL mostrou um nível moderado de extravasamento, sugerindo um impacto moderado na integridade da placa. Isso indica que o gel de CuONPs pode ter um efeito ligeiramente menor na saúde bucal em indivíduos não diabéticos em comparação com o gel de AgNPs na mesma concentração.
Amostras de placa de indivíduos com periodontite e diabetes (amostra II)
Gel de AgNPs: Semelhante ao grupo não diabético, o gel de AgNPs demonstrou um nível moderado de vazamento de proteínas em todas as concentrações, com um ligeiro aumento no vazamento conforme a concentração aumentava. A concentração de 100 μg/mL apresentou o maior nível de vazamento, sugerindo um impacto significativo na integridade da placa. Isso indica que o gel de AgNPs pode ter um efeito ligeiramente maior em indivíduos com periodontite e diabetes em comparação ao gel de CuONPs na mesma concentração.
Gel de CuONPs: O gel de CuONPs também exibiu níveis moderados de vazamento de proteínas em todas as concentrações testadas, com uma ligeira diminuição no vazamento conforme a concentração aumentava. A concentração de 100 μg/mL apresentou um nível moderado de vazamento, sugerindo um impacto moderado na integridade da placa. Isso indica que o gel de CuONPs pode ter um efeito ligeiramente menor em indivíduos com periodontite e diabetes em comparação ao gel de AgNPs na mesma concentração.
Tanto os géis de AgNPs quanto os de CuONPs exibiram níveis moderados de vazamento de proteínas em todas as concentrações testadas para indivíduos com periodontite diabéticos e não diabéticos. No entanto, o gel de AgNPs apresentou um nível ligeiramente maior de vazamento em comparação ao gel de CuONPs na concentração de 100 μg/mL para ambos os grupos. Isso sugere que, embora ambos os géis possam ter um impacto moderado na integridade da placa, o gel de AgNPs pode ter um efeito ligeiramente maior, o que pode ser relevante para avaliar a eficácia do gel no manejo da saúde periodontal em indivíduos diabéticos e não diabéticos. Os grupos controle e padrão apresentaram níveis de vazamento de proteínas indicando um nível basal de vazamento, fornecendo um ponto de referência para comparar o impacto dos géis de AgNPs e CuONPs no vazamento de proteínas.
Os resultados da análise de vazamento de proteínas destacam o potencial de ambos os géis de AgNPs e CuONPs como agentes para o manejo da saúde periodontal em indivíduos diabéticos e não diabéticos. O gel de AgNPs, particularmente em concentrações mais altas, pode ter um efeito ligeiramente maior no vazamento de proteínas em comparação ao gel de CuONPs. Essas descobertas justificam uma investigação mais aprofundada sobre sua eficácia e potenciais aplicações na higiene dental e no manejo da saúde periodontal. Os resultados também ressaltam a importância de considerar a concentração dos géis de nanopartículas ao adaptar sua aplicação para resultados ideais de saúde periodontal.
Discussão
A avaliação microbiológica abrangente conduzida neste estudo fornece evidências convincentes para a eficácia superior do gel de nanopartículas de prata (AgNPs) mediado por acerola em comparação ao gel de nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) no tratamento da periodontite, com ênfase específica em casos que envolvem diabetes mellitus. Além disso, a acerola, rica em vitamina C, aumenta a produção de óxido nítrico (eNO), prostaglandinas PGE1 e PGI2 e citoproteção; também possui efeitos antimutagênicos, vasodilatadores e inibidores da agregação plaquetária, benéficos no diabetes. As diversas análises, incluindo viscosidade, pH do gel, atividade antimicrobiana, concentração inibitória mínima (CIM), concentração bactericida mínima (CBM), ensaio de curva de morte temporal e avaliações de vazamento citoplasmático e de proteínas, destacam consistentemente o gel de AgNPs mediado por acerola como o candidato mais significativo para o manejo da saúde bucal.
Tanto os géis de AgNPs mediados por acerola quanto os de CuONPs demonstraram propriedades de fluxo comparáveis, garantindo sua praticidade para aplicações orais. No entanto, a faixa de pH neutro a ligeiramente ácido do gel de AgNPs mediado por acerola aumenta sua adequação para uso odontológico, minimizando o risco de irritação aos tecidos orais. Essa característica posiciona o gel de AgNPs mediado por acerola como uma opção mais favorável para potenciais aplicações clínicas.
A técnica de difusão em poço de ágar revelou vantagens distintas do gel de AgNPs mediado por acerola sobre o gel de CuONPs mediado por acerola em termos de eficácia antimicrobiana. O gel de AgNPs mediado por acerola exibiu consistentemente zonas de inibição maiores contra o crescimento bacteriano em amostras de periodontite associada e não associada ao diabetes. Esse efeito inibitório robusto sugere que o gel de AgNPs mediado por acerola é promissor para o manejo eficaz da periodontite, independentemente da presença de diabetes.
As análises de CIM e CBM favoreceram inequivocamente o gel de AgNPs mediado por acerola, demonstrando sua CIM mais baixa e efeitos bactericidas mais consistentes em concentrações mais baixas em comparação com o gel de CuONPs mediado por acerola. Isso implica que o gel de AgNPs mediado por acerola não é apenas mais potente na inibição do crescimento bacteriano, mas também requer concentrações mais baixas para uma ação bactericida eficaz. Tais características posicionam o gel de AgNPs mediado por acerola como uma solução mais eficiente e direcionada para combater bactérias periodontais.
A atividade antibacteriana dependente do tempo do gel de AgNPs mediado por acerola demonstrou eficácia sustentada e dependente da concentração, destacando seu potencial para a manutenção da saúde bucal a longo prazo. O gel de CuONPs mediado por acerola exibiu características semelhantes, mas o desempenho consistentemente superior do gel de AgNPs mediado por acerola solidifica ainda mais sua posição como a escolha preferida para efeitos antibacterianos prolongados. As análises de vazamento citoplasmático e de proteínas acentuaram o impacto ligeiramente maior do gel de AgNPs mediado por acerola na integridade celular na concentração de 100 μg/mL em comparação com o gel de CuONPs mediado por acerola. Embora ambos os géis tenham exibido efeitos moderados, o gel de AgNPs mediado por acerola demonstrou uma influência ligeiramente maior, especialmente em indivíduos com diabetes. Essa descoberta reforça a noção de que o gel de AgNPs mediado por acerola pode oferecer um impacto mais profundo e direcionado na integridade da placa.
O uso de géis no tratamento da periodontite crônica tem sido avaliado em trabalhos de pesquisa anteriores. Estudos investigaram a eficácia de diferentes formulações de géis na melhora de parâmetros clínicos como profundidade de bolsa (PD) e nível de inserção clínica (CAL) em pacientes com periodontite. Esses estudos examinaram o uso de géis contendo agentes antimicrobianos como tetraciclina, doxiciclina, clorexidina e metronidazol, bem como agentes naturais como quitosana e polifenóis do chá (TP). Os resultados mostraram que o uso de géis em combinação com terapia não cirúrgica pode levar a melhores resultados clínicos em pacientes com periodontite. Além disso, pesquisas também exploraram o uso de géis carregados com fármacos osteogênicos e outros agentes terapêuticos para promover a regeneração óssea e melhorar a cicatrização de feridas nos tecidos periodontais. Esses achados sugerem que os géis podem ser uma opção promissora para o tratamento da periodontite crônica.
Em um estudo de pesquisa anterior, a integração de nanopartículas de prata sintetizadas com extrato de folha de Ocimum sanctum (AgNP) foi investigada e uma notável eficácia antimicrobiana foi relatada contra vários patógenos periodontais, incluindo Fusobacterium nucleatum (Fn), Porphyromonas gingivalis (Pg), Aggregatibacter actinomycetemcomitens (Aa) e Prevotella intermedia (Pi). A natureza dose-dependente da atividade antimicrobiana do AgNP, juntamente com sua superioridade sobre o extrato puro de Ocimum sanctum (OSE) e o nitrato de prata (SN), ressalta seu potencial para liberação local controlada de fármacos no tratamento da periodontite crônica. Os testes de Concentração Inibitória Mínima (CIM) e Concentração Bactericida Mínima (CBM) apoiam ainda mais os robustos efeitos antimicrobianos do AgNP, particularmente contra Aggregatibacter actinomycetemcomitens (Aa). Esses resultados posicionam o AgNP sintetizado com extrato de folha de Ocimum sanctum como um candidato promissor para o tratamento direcionado da periodontite crônica.
Em outro estudo, nanopartículas de prata (AgNPs) exibiram efeitos inibitórios sobre biofilmes orais associados à cárie dentária e doença periodontal, demonstrando seu potencial como agentes antimicrobianos para a manutenção da saúde bucal. O estudo enfatiza a influência do tamanho das partículas, do tempo e do gênero nos efeitos antimicrobianos e de substantividade das AgNPs. A identificação de microbiomas orais específicos afetados, incluindo S. mutans, S. sobrinus, S. sanguinis, S. gordonii, S. oralis, P. gingivalis, T. forsythia e P. intermedia, destaca ainda mais a atividade de amplo espectro das AgNPs. O estudo sugere que as AgNPs podem ser uma ferramenta valiosa para controlar e prevenir cárie dentária e doença periodontal em diversos perfis de pacientes.
Em contraste, nanopartículas de cobre (CuNPs) também demonstraram eficácia antimicrobiana contra patógenos periodontais, particularmente Porphyromonas gingivalis e Aggregatibacter actinomycetemcomitans. A concentração inibitória mínima (CIM) para o nano-cobre contra esses patógenos indica seu potencial como um agente antimicrobiano eficaz. Os efeitos bactericidas e bacteriostáticos em diferentes concentrações ressaltam a versatilidade das CuNPs no combate a patógenos periodontais. A incorporação de nano-cobre em materiais restauradores ou sistemas de liberação local de fármacos surge como uma opção promissora de tratamento para doenças periodontais. Além disso, a liberação sustentada de propriedades bactericidas e os notáveis efeitos germicidas do gel de CuNP apoiam ainda mais seu potencial como um agente de liberação de fármacos futurista contra patógenos periodontais.
As evidências cumulativas apresentadas sugerem fortemente que o gel de AgNPs mediado por acerola supera o gel de CuONPs mediado por acerola em vários aspectos de eficácia microbiológica. Essas descobertas têm implicações profundas para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas personalizadas no gerenciamento da saúde periodontal. A superioridade consistente do gel de AgNPs mediado por acerola em múltiplas análises o posiciona como o candidato mais significativo e promissor para exploração adicional e potenciais aplicações clínicas. Futuras linhas de pesquisa podem se aprofundar nos mecanismos específicos por trás da eficácia aprimorada do gel de AgNPs, explorando suas interações com bactérias periodontais e os benefícios únicos que oferece em condições diabéticas. Além disso, a investigação contínua sobre a segurança, citotoxicidade e biocompatibilidade do gel de AgNPs mediado por acerola é crucial para garantir sua adequação ao uso oral prolongado.
Conclusão
Embora tanto os géis de AgNPs quanto de CuONPs mediados por acerola demonstrem atividade antimicrobiana contra doenças periodontais, o gel de AgNPs mediado por acerola surge como altamente significativo, especialmente no tratamento da periodontite crônica com diabetes, onde seus efeitos consistentes e potentes em concentrações mais baixas possuem imensa promessa. Os mecanismos antimicrobianos observados, como a ruptura das membranas celulares bacterianas e o extravasamento do conteúdo celular, estão alinhados com a eficácia superior do gel de AgNPs. Essas descobertas oferecem insights valiosos sobre a otimização e aplicação de géis de nanopartículas para o gerenciamento da periodontite crônica, particularmente em indivíduos com diabetes. Em conclusão, a robusta avaliação microbiológica apresentada neste estudo estabelece inequivocamente o gel de AgNPs mediado por acerola como o candidato mais significativo e potente para o tratamento da periodontite, fornecendo uma base para o avanço de intervenções direcionadas e eficazes na saúde bucal, especialmente para diabetes mellitus.
Financiamento
Fonte(s) de apoio sob a forma de bolsas, equipamentos, medicamentos ou todos estes - Nenhum
Consentimento do paciente
Consentimento do paciente - Não aplicável
Aprovação ética - Obtida aprovação do comitê de ética institucional (MADC/IEC-1/02/2022).
Declaração de conflito de interesses
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes conhecidos ou relações pessoais que possam ter influenciado o trabalho relatado neste artigo.
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