A biocompatibility study of two light curing unit (LED and halogen light) upon the survival of Escherichia coli strains

A diversificação das fontes de luz empregadas para fotopolimerização de compósitos e o seu extenso uso nas diversas aplicações odontológicas, torna necessária a investigação da biocompatibilidade das mesmas. A conseqüente exposição dos tecidos durante estes procedimentos, sugere fortemente que mais investigações sobre os efeitos biológicos da luz com comprimentos de onda correspondentes ao da luz azul são necessárias. O efeito positivo provocado pela evolução dos aparelhos fotopolimerizadores desviou a atenção das possíveis alterações fototóxicas sobre o profissional e o paciente. Além disso, o aumento da temperatura causado por estes aparelhos fotopolimerizadores de maiores densidades de potência pode ser prejudicial ao tecido pulpar. Da mesma maneira, a presença de um corante no meio bucal e sua conseqüente exposição à luz azul poderia levar à formação de radicais livres, o que em situações de estresse oxidativo, poderia causar danos aos tecidos adjacentes. Este fenônemo é denominado Ação Fotodinâmica. O objetivo deste estudo foi avaliar em cepas de Escherichia coli (E. coli): (i) o potencial citotóxico de duas fontes de ativação utilizadas em procedimentos odontológicos durante 40 e 80 s de exposição; (ii) o efeito biológico do enxaguatório bucal da marca Plax Classic, contendo corante vermelho; (iii) o efeito biológico da associação das fontes de luz ao enxaguatório bucal da marca Plax Classic, contendo corante vermelho (ação fotodinâmica), durante 40 e 80 s de exposição; (iv) medir a emissão de calor gerada pelas fontes de luz. Foram utilizadas suspensões bacterianas de E.coli AB1157 (proficiente em mecanismos de reparo de lesões no DNA) e de E. coli BW9091 (deficiente no gene xthA-, envolvido no reparo por excisão de bases), irradiadas por um aparelho de luz halógena e um LED, que apresentam comprimentos de onda correspondentes ao da luz azul e densidades de potência de 430 mW/cm2 e 1669 mW/cm2, respectivamente. As medições da potência foram realizadas através de um lediômetro, para o LED, o Hilux LEDMAX, e um radiômetro acoplado ao próprio aparelho de luz halógena, Optilux 501. A partir dos resultados deste estudo, pôde-se constatar que: (i) as fontes de luz nas densidades de potência utilizadas e nos tempos de exposição realizados, não foram capazes de alterar a sobrevivência celular; (ii) o enxaguatório bucal isoladamente reduziu a sobrevivência das cepas de E. coli BW9091 e não causou efeito nas cepas de E. coli AB1157; (iii) quando o enxaguatório bucal foi associado às fontes de luz observamos que não houve diminuição da sobrevivência para as duas cepas bacterianas nos dois períodos de exposição, porém, na cepa mutante, BW9091, houve uma proteção contra o efeito citotóxico do enxaguatório bucal tanto em 40 quanto em 80 s para as duas fontes de luz; (iv) o aumento da temperatura das duas fontes de luz durante a fotoativação não foi capaz de reduzir a sobrevivência das cepas bacterianas. As fontes de luz utilizadas neste trabalho não apresentaram letalidade às cepas de E. coli. O enxaguatório bucal apresentou efeito biológico para a cultura de E. coli BW9091, possivelmente pela sua natureza antimicrobiana. A associação dos agentes físico e químico neste estudo não pareceu causar um estresse oxidativo nas células a ponto de reduzir a sobrevivência das culturas bacterianas, contrariamente, pareceu ativar mecanismos de proteção celular na cepa de E. coli BW9091 e mantê-la mais resistente à ação antimicrobiana do enxaguatório bucal. A variação da temperatura, apesar de elevada, parece ter sido dissipada pelo meio aquoso que continha a cultura bacteriana.The diversity of light curing units (LCUs), its large use on variety dental applications, and its function as an activator of dental composites polymerization make necessary a study of its biocompatibility. The consequent exposure of tissues during photo activation, strongly suggests that more investigations about the biological effects of blue light are needed. The positive effect promoted by the LCUs evolution biased the attention of possible phototoxic effects on professionals and patients. In addition, the temperature rise caused by these LCUs with higher power densities may be harmful to the pulp tissue. On the same way, the presence of a photosensitizer upon oral environment and its consequent exposure to blue light could lead the formation of free radicals, in which oxidative stress outcome could damage the adjacent tissues. This phenomenon is called Photodynamic Action. The aim of this study was to evaluate in Escherichia coli (E. coli) strains: (i) the cytotoxic effect of two LCUs used in dental procedures during 40 and 80 seconds of irradiation times; (ii) the biological effect of a mouth rinse with a red photosensitizer, Plax Classic; (iii) the biological effect of the association of the LCUs to a mouth rinse, with a red photosensitizer, Plax Classic, during 40 and 80 seconds of irradiation times; (iv) measurement of the LCUs thermal emission. Suspensions of E. coli AB1157 (proficient in all DNA repair mechanisms) and E. coli BW9091 (gene xthA- deficient, related to DNA damage repair), were irradiated by a halogen light and a LED (light emitting diode), that presents intervals of wavelength correspondents with blue light and power densities of 430 mW/cm2 and 1669 mW/cm2, respectively. The power density for the LED LCU was measured on a Hilux LEDMAX power meter, and for the halogen LCU, on the Optilux 501 power meter. The results indicated that: (i) the LCUs used with these power densities and these irradiation times, were not capable in altering the cellular survival rate; (ii) the mouth rinse itself reduced the survival rate of E. coli strain BW9091 and did not caused effect in E. coli strain AB1157; (iii) when the mouth rinse was associated to the LCUs, we observed that there was no reduction of the survival rate to both E. coli strains in both irradiation times; however, in the mutant strain, BW9091, a protection against the citotoxic effect of the mouth rinse was observed in 40 and 80 seconds of irradiation times to both LCUs; (iv) the temperature rise of both LCUs during photo activation, despite being elevated, was not capable in reducing the bacterial strains survival rate. The LCUs used in this study did not present lethal effect to the E. coli strains. The mouth rinse presented a biological effect to the E. coli strain BW9091, possibly because its antimicrobial nature. Although the association of the physical and chemical agents did not seem to cause an oxidative stress that could reduce the bacterial survival rate of E. coli strains, it seemed to activate mechanisms of cellular protection in E. coli BW9091 that kept them more resistants to the antimicrobial nature of the chemical agent. The temperature rise seemed to be dissipated by the aquous solution that contained the bacterial culture