incorporato nelle resine dentali Effetto antibatterico ed antibiofilm dell’ ammonio quaternario metacrilato incorporato nelle resine dentali R. Conte1, A. Di Salle2, F. Di Cristo2, M. Finicelli2, A. Napoletano2, F. Riccitiello1, O. Petillo2, G. Peluso2, S. Rengo1, A. Calarco2. 1 Dipartimento di Neuroscienze e Scienze Riproduttive ed Odontostomatologiche, Università di Napoli Federico II, Via G. Pansini 5, 80131 Napoli, Italia 2 Istituto di Bioscienze e BioRisorse, CNR, Napoli, Italia SCOPO: Negli ultimi anni, la ricerca odontostomatologica ha focalizzato la propria attenzione sullo sviluppo di resine restaurative con proprietà antibatteriche. Ciò è dimostrato dall’ ampia commercializzazione di compositi dentali contenenti ioni inorganici ad azione antimicrobica 1. Ciononostante, è necessario un ulteriore sviluppo di questo tipo di materiali in quanto la placca batterica dentale, il principale responsabile delle carie secondarie che seguono la restaurazione dentale, è presente come biofilm, ovvero un aggregato di cellule microbiche associate ad una superficie ed incluse in una matrice polimerica extracellulare da esse prodotta. In particolare, la natura della struttura del biofilm e le caratteristiche fisiologiche degli organismi che lo popolano conferiscono una resistenza agli agenti antimicrobici dovuta a strategie multicellulari e/o alla capacità delle singole cellule di differenziarsi in uno stato fenotipico tollerante l’azione antibiotica 2. Con questi presupposti, risulta necessario lo sviluppo di compositi in grado di contrastare la formazione di questa organizzazione. Viene quindi riportata l’incorporazione dell’ammonio quaternario metacrilato all’ interno di resine dentali con lo scopo di ottenere un nuovo materiale composito con attività antibiofilm. Figura 1: Rappresentazione schematica di resine dentali funzionalizzate con ammonio quaternario ad attività antibiofilm MATERIALI Le resine contenenti ammonio quaternario sono state sintetizzate miscelando Bisfenolo A glicidil dimetilacrilato (BisGMA), Trietilen glicole dimetilacrilato (TEGDMA) e Bisfenolo A dimetilacrilato etossilato (EBPADMA) con 2-Metacrilossi etil trimetilammonio cloruro (METAC) a differenti rapporti di massa. Il Canforochinone è stato aggiunto come fotoiniziatore. La resina così prodotta è stata miscelata e fusa con Idrossidi a doppio strato (LDH) o con filler commerciali vetrosi (GF) per ottenere materiali restaurativi completi da paragonare a quelli attivati per fotopolimerizzazione disponibili comunemente in commercio (RM). L’attività antibiofilm delle resine di nuova sintesi (RQM-LDH e RQM-GF) è stata valutata su S. mutans in coltura da 18-20 ore utilizzando il metodo Congo Red Agar. Infine, l’attività metabolica del biofilm è stata misurata mediante saggi bromuro di 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio (MTT) e produzione di acido lattico. RISULTATI 1. ANALISI DINAMICO - MECCANICA 3. EFFETTO AMMONIO QUATERNARIO SULLA ATTIVITA’ METABOLICA L’attività metabolica delle resine è stata misurata mediante saggi MTT e dell’acido lattico. Dal confronto con RM, si nota come la presenza della carica positiva stabile induce una diminuzione sensibile della attività metabolica dei biofilm di S. mutans, con andamento dose-dipendente (figura 3) L’incorporazione del METAC nelle resine RQM-LDH e RQM-GF, fino alla frazione di massa del 10%, non influenza le proprietà meccaniche del composto. In particolare, il modulo elastico è simile a quello di RM usato come controllo. I termogrammi DSC di RQM-LDH, RQM-GF e RM nonostante presentino, ad un primo riscaldamento, i picchi esotermici indice della reazione di polimerizzazione a differenti temperature a causa dell’utilizzo di un diverso iniziatore (Canforochinone nel caso di RQM-LDH e RQM-GF) hanno, al secondo riscaldamento, un simile pattern di transizione vetrosa. Ciò è confermato anche dai risultati della analisi termogravimetrica che mostra una cinetica di degradazione paragonabile per RQM-LDH, RQM-GF e RM (vedi tabella 1). (A) (B) Tabella 1: Analisi dinamico-meccanica sulle resine contenenti ammonio quaternario Figura 3: A) Attività metabolica MTT di biofilm di S. mutans dopo 2 giorni di contatto con resine contenenti ammonio quaternario. B) Produzione di acido lattico da biofilm di S. mutans dopo 2 giorni di contatto con resine contenenti ammonio quaternario I composti dotati di carica positiva superficiale stabile sono particolarmente efficienti nella loro azione antibatterica a causa della capacità di inserzione nelle membrane dei microorganismi con la conseguente induzione di sfaldamento della parete cellulare e morte batterica. I nostri risultati mostrano una correlazione concentrazione dipendente tra la presenza del METAC e la destrutturazione del biofilm di S. mutans. Infatti, come si nota dalla figura 2, la percentuale di vitalità del batterio gram-positivo in presenza dell’ammonio quaternario presenta una drastica riduzione con andamento dose dipendente. L’influenza del tempo di contatto è trascurabile ( figura 2). 2. EFFETTO AMMONIO QUATERNARIO SULLA VITALITA’ BATTERICA CONCLUSIONI: Le resine presentate esibiscono proprietà meccaniche simili a quelle dei compositi commerciali. In aggiunta, RQM-LDH e RQM-GF hanno azione antibatterica ed antibiofilm. Quindi, questi nuovi materiali sono potenzialmente utilizzabili come restauranti per cavità dentali utili nella prevenzione della formazione di carie secondarie. Un ulteriore sviluppo di questo campo di ricerca prevede l’incorporazione di molecole bioattive con capacità remineralizzanti all’ interno della struttura del composito con lo scopo di migliorare ulteriormente le proprietà della resina. REFERENZE: Yang Ge et al. (2015) Materials, 8, 3532-3549 Zhejun Wang et al. (2015) PLoS ONE 10(7): e0132512. Figura 2: Percentuale di vitalità di S.mutans su resine contenenti ammonio quaternario