Durante o tratamento com Invisalign, as proteínas ou glicoproteínas salivares preenchem o espaço entre os dentes e os alinhadores, podendo aderir facilmente aos dentes e formar uma película celular adquirida, na qual as bactérias têm alta suscetibilidade à colonização. Isso, por sua vez, leva ao desenvolvimento de lesões brancas no esmalte (WSLs), uma das principais complicações do tratamento ortodôntico. Inibir a atividade de bactérias cariogênicas enquanto promove a remineralização do esmalte desmineralizado é a chave para prevenir e tratar as WSLs. Atualmente, o fármaco comumente usado na prática clínica para o tratamento de WSLs é o fluoreto diamino de prata, que, embora tenha efeitos antimicrobianos e remineralizantes, apresenta problemas como irritação pulpar e descoloração dos dentes.
Neste estudo, com base no princípio da química de coordenação, íons de cobre e taninos polifenólicos de plantas foram montados em alinhadores ortodônticos invisíveis para formar um revestimento de rede metal-fenol (TA-Cu MPNs), e a dopamina sulfonada zwitteriônica foi introduzida para mineralização biomimética, obtendo-se o revestimento multifuncional TA-Cu MPNs@ZDS@CaP (TZC). O revestimento apresenta liberação responsiva ao ácido de Ca²⁺ e PO₄³⁻, e a camada de CaP decomposta pode ser regenerada por um método simples de imersão. O revestimento TZC inibe fortemente bactérias cariogênicas comuns e seus biofilmes.
Além disso, os resultados do experimento de mineralização in vitro mostram que o tratamento de esmalte desmineralizado com alinhadores ortodônticos invisíveis revestidos com TZC tem efeitos significativos de remineralização. Vale mencionar que o revestimento construído possui um efeito antibacteriano duradouro e pode atender ao ciclo de uso dos alinhadores ortodônticos invisíveis. Este estudo fornece bases teóricas e experimentais para a prevenção ou tratamento de WSLs em tratamentos ortodônticos invisíveis.
1 Introdução
Com a melhoria dos padrões de vida e a busca contínua pela aparência estética, um número crescente de pessoas está prestando atenção à saúde e aparência dental (Sischo e Broder, 2011). O número de indivíduos participando de tratamentos ortodônticos tem crescido anualmente. Como um dos principais métodos de tratamento ortodôntico, a ortodontia invisível sem braquetes está se tornando cada vez mais popular devido à sua estética relativa e conforto no uso (Djeu et al., 2005; Shrivastava et al., 2023).
No entanto, os alinhadores ortodônticos invisíveis também apresentam algumas questões que não podem ser ignoradas. Por exemplo, ao usar um alinhador invisível, as proteínas ou glicoproteínas salivares preenchem o espaço entre os dentes e o alinhador. Elas podem aderir facilmente aos dentes, formando uma membrana acelular não estruturada chamada película adquirida (Ayoub et al., 2020). Após a formação da película adquirida, as bactérias podem subsequentemente colonizá-la. Até certo ponto, os alinhadores ortodônticos invisíveis dificultam o efeito esterilizante da saliva, promovendo ainda mais a divisão, reprodução e crescimento rápidos de bactérias colonizadas (Lynge Pedersen e Belstrøm, 2019). Este cenário aumenta o risco de desenvolvimento de lesões brancas no esmalte (WSLs), com uma prevalência superior a 19% na população (Xu et al., 2020).
As WSLs afetam a aparência estética dos dentes e progridem para cáries no esmalte (Marinelli et al., 2021). No tratamento ortodôntico, bactérias cariogênicas na cavidade oral são a principal causa de WSLs. Portanto, prevenir e tratar efetivamente as WSLs, inibindo a atividade das bactérias cariogênicas e promovendo a remineralização do esmalte desmineralizado, é de extrema importância clínica.
Esquema 1.
Ilustração esquemática da preparação do revestimento TZC e suas propriedades antimicrobianas e função de remineralização.
2 Materiais e métodos
2.1 Materiais
Cloreto de cálcio di-hidratado (CaCl₂·2H₂O) e fosfato dissódico de hidrogênio (Na₂HPO₄) foram adquiridos da Aladdin. TA (reagente ACS), dopamina hidroclorídrica e Trizma hidroclorídrico (Tris) foram adquiridos da Sigma-Aldrich. Solução salina tamponada com fosfato (PBS), 1,3-propansultona e o kit de viabilidade bacteriana LIVE/DEAD BacLight foram adquiridos da Solarbio. Todos os outros reagentes químicos e solventes foram de grau analítico e usados sem purificação adicional.
2.2 Síntese de ZDS
A síntese de ZDS seguiu métodos desenvolvidos em trabalhos anteriores, com algumas modificações (Wei et al., 2021). Especificamente, dopamina hidroclorídrica (2,2752 g, 6 mmol) foi dissolvida em 220 mL de etanol. O frasco foi evacuado e preenchido com N₂, seguido pela adição lenta de hidróxido de amônio (28%, 832 µL) e 1,3-propansultona (855 mg, 7 mmol). A solução foi aquecida a 55°C e agitada por 18 horas. Posteriormente, a mistura foi filtrada, o produto sólido foi coletado e purificado lavando-se com etanol três vezes. A dopamina sulfonada foi seca sob pressão reduzida e caracterizada usando ressonância magnética nuclear (NMR, Bruker DRX 400, Alemanha).
A dopamina sulfonada (0,3286 g, 1 mmol) foi dissolvida em 150 mL de dimetilformamida (DMF) em um balão de fundo redondo de 500 mL. Carbonato de sódio anidro (0,2544 g, 2,4 mmol) foi adicionado à solução de DMF. Inicialmente, o carbonato de sódio pode não ter se dissolvido completamente. Depois, iodometano (2,2 mL, 35 mmol) foi adicionado. A solução foi agitada a 50°C por 5–10 horas. Neste ponto, o carbonato de sódio foi completamente dissolvido, e a mistura de reação tornou-se amarela após a metilação. O DMF foi removido usando um evaporador rotativo a 40°C, resultando em uma mistura oleosa. Em seguida, foram adicionados 50 mL de DMF/acetato de etila (1:10 v/v), precipitando o produto bruto amarelado. Após filtração, adicionaram-se 50 mL de DMF/acetona (1:10 v/v) ao produto bruto, seguido de refluxo a 55°C por 2 horas. A solução foi filtrada novamente e o precipitado foi coletado. Esses processos de refluxo e filtração foram repetidos duas vezes para obter um sólido branco, caracterizado por NMR, indicando ZDS puro.
2.3 Capacidade de ligação de ZDS e Cu²⁺
Utilizou-se espectroscopia UV-vis para examinar a capacidade de ligação entre ZDS e Cu²⁺. Todas as soluções estoque foram preparadas imediatamente antes das medições e desgaseificadas com nitrogênio por 3 horas em atmosfera fechada. ZDS foi dissolvido em tampão Tris 10 mM a uma concentração estoque de 0,1% (p/v). Uma solução de Cu²⁺ 20 mM foi preparada em água destilada isenta de oxigênio. Soluções de Cu²⁺ com concentrações variando de 0,01 a 0,08 mM foram preparadas antes das medições. A solução estoque de ZDS foi adicionada às soluções de cobre para uma concentração final de 0,001% (p/v).
2.4 Fabricação do revestimento TA-Cu MPNs@ZDS@CaP (TZC)
Primeiro, 12,5 mg de TA, 20 mg de CuCl₂·2H₂O e 50 mL de água deionizada foram misturados em um béquer. O pH da mistura foi ajustado para 8 usando uma solução aquosa de NaOH 1 M. Os diafragmas dos alinhadores (2,5 × 2,5 cm) foram imersos na solução por 12 horas. Após enxágue com água deionizada e secagem sob nitrogênio por 24 horas, obtiveram-se folhas com revestimento TA-Cu MPN.
Em seguida, essas folhas foram tratadas com CuCl₂·2H₂O (0,74 mg/mL) e solução de ZDS (2 mg/mL) em tampão Tris por 10 minutos e 9 horas, respectivamente, à temperatura ambiente. Após lavagem e secagem, obteve-se o revestimento TA-Cu MPNs@ZDS (TZ). Finalmente, o revestimento TZC foi fabricado utilizando o método de imersão alternada (Zhou et al., 2022). As folhas foram imersas em solução de CaCl₂ (500 mM), água e solução de Na₂HPO₄ por 30 segundos, repetindo-se o processo por 8–10 ciclos para induzir o revestimento de CaP no TZ, obtendo-se TZC.
2.5 Caracterização
A síntese bem-sucedida da dopamina sulfonada e do ZDS foi confirmada por NMR. A morfologia da superfície e o mapeamento de elementos dos revestimentos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (SEM, VEGA3, TESCAN, República Tcheca) equipada com espectrometria de energia dispersiva (EDS). A espessura do revestimento foi medida usando um elipsômetro (Gaertner LSE Stokes). A rugosidade da superfície foi detectada por microscopia de força atômica (AFM, SPI 3800, NSK Inc., Japão). A composição química do revestimento foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS, K-Alpha, Thermo Electron). Os ângulos de contato estático com a água foram avaliados por um goniômetro de ângulo de contato (Phoenix mini, Surface Electro Optics, Seul). Uma microsseringa produziu gotas de 5 μL, e cada amostra foi medida em triplicata.
2.6 Resposta ao pH in vitro
O diafragma ortodôntico revestido com TZC foi colocado em uma solução aquosa com níveis de pH 5,5 e 7,4. Após 5, 15 e 30 minutos, os alinhadores foram removidos e secos em uma atmosfera de nitrogênio por 12 horas antes da observação por SEM. Além disso, o diafragma ortodôntico revestido com TZC foi imerso, respectivamente, em soluções aquosas com pH 5,5, 7,4 e 8,5 por 30 minutos. A liberação de Ca²⁺ do TZC foi medida por espectrômetro de emissão por plasma acoplado indutivamente.
2.7 Propriedades de regeneração do TZC
A peça preparada contendo TZC foi imersa em 500 mL de solução aquosa (pH 5,5) por 30 minutos. Após a secagem em ambiente de nitrogênio, a peça foi impregnada alternadamente em solução de CaCl₂, água deionizada e solução de Na₂HPO₄ por 30 segundos. Esse processo de impregnação alternada foi repetido por 8 a 10 ciclos. A morfologia da superfície foi observada após a secagem em ambiente de nitrogênio.
2.8 Desempenho antibacteriano e antibiofilme
2.8.1 Cultivo bacteriano
Neste experimento, Streptococcus mutans (S. mutans, principal responsável por cáries dentárias, linhagem BNCC 336931) foi cultivado a 37°C em meio de infusão cérebro-coração. Staphylococcus aureus (S. aureus, linhagem ATCC 6538) e Escherichia coli (E. coli, linhagem ATCC 25922) foram cultivados a 37°C em caldo Luria–Bertani (LB).
2.8.2 Viabilidade bacteriana planctônica do TZC
Uma solução inicial de teste com concentração de aproximadamente 6 × 10⁵ células/mL foi preparada, e o diafragma do alinhador foi esterilizado com UV antes e depois do revestimento, sendo colocado em placas de cultura estéreis. Em seguida, 0,1 mL da solução inicial foi distribuído na superfície e coberto com uma película (20 × 20 mm, feita de polietileno, polipropileno ou politereftalato de etileno). O ar entre a superfície e a película foi gentilmente expulso, e a solução inicial foi espalhada até as bordas.
Amostras foram incubadas a 37°C e >90% de umidade relativa por 24 horas. Por fim, as bactérias sobreviventes nas amostras e membranas foram coletadas em novas placas de Petri estéreis por lavagem com solução salina estéril. Uma diluição seriada em 10 vezes das bactérias eluídas foi preparada e espalhada em ágar para contagem das colônias. A taxa antimicrobiana foi determinada usando a seguinte equação:
AR=(N0−N)/N0×100%
onde AR representa a taxa antimicrobiana, e N₀ e N são o número de colônias nas amostras controle e revestidas, respectivamente.
Além disso, para explorar o mecanismo antibacteriano do revestimento, o diafragma do alinhador com o revestimento e o diafragma original foram imersos na suspensão bacteriana (6 × 10⁵ células/mL) por 24 horas, e as bactérias vivas em cada suspensão foram contadas pelo método de placas revestidas.
2.8.3 Desempenho antibiofilme
Os diafragmas de alinhadores com o revestimento TZC foram colocados no fundo de uma placa de microscopia confocal a laser, e 2 mL de suspensão bacteriana (1 × 10⁶ UFC/mL) foram adicionados. Após incubação em ambiente anaeróbico a 37°C por 48 horas, o meio de cocultura foi removido. Os biofilmes formados foram então enxaguados suavemente com PBS três vezes e corados utilizando o Kit de Viabilidade Bacteriana LIVE/DEAD BacLight no escuro por 30 minutos. Imagens fluorescentes foram obtidas por microscopia confocal de varredura a laser (CLSM, SP8, Leica Microsystems), e a espessura do biofilme foi medida usando o software ImageJ.
O corante NucGreen é um corante de ácido nucleico que faz com que bactérias com membranas celulares intactas apareçam verdes, enquanto bactérias mortas com membranas celulares danificadas só podem ser coradas com o corante vermelho de ácido nucleico EthD-III. O diafragma do alinhador sem revestimento foi utilizado como grupo controle em branco. Todas as determinações foram realizadas em experimentos triplicados.
A biomassa do biofilme foi então detectada pela coloração com cristal violeta (CV). A suspensão bacteriana (1 × 10⁶ UFC/mL) foi inoculada em uma placa de 6 poços com os diafragmas de alinhadores revestidos com TZC no fundo e incubada a 37°C por 48 horas. Os biofilmes formados foram suavemente enxaguados três vezes com PBS estéril e corados com solução de cristal violeta a 0,1% (p/v) por 30 minutos. As imagens dos biofilmes corados foram capturadas e registradas. Após a remoção do corante CV e lavagem suave com PBS estéril, os biofilmes foram digeridos com álcool 95% por 1 hora. A biomassa do biofilme foi quantificada registrando a absorbância a 600 nm.
2.8.4 Durabilidade antibacteriana do TZC
Os diafragmas de alinhadores com o revestimento TZC foram colocados no fundo de uma placa de seis poços, e 2 mL de suspensão bacteriana (10⁶ UFC/mL) foram adicionados para cocultura por 48 horas, formando biofilmes. Após a limpeza dos diafragmas com solução PBS para remover bactérias não aderidas, os biofilmes corados com CV foram digeridos com álcool 95% por 1 hora. Os biofilmes foram agitados completamente, diluídos, e a absorbância foi medida a 600 nm para caracterizar a biomassa do biofilme.
Subsequentemente, a matriz extracelular residual e as bactérias foram removidas da superfície lavando ultrassonicamente os diafragmas em PBS por 10 minutos. Esses passos foram repetidos utilizando os mesmos diafragmas contendo o revestimento para verificar a durabilidade antimicrobiana.
2.9 Ensaio de citotoxicidade
A biocompatibilidade in vitro dos revestimentos foi avaliada utilizando o método do kit de contagem de células-8 (CCK-8). Fibroblastos gengivais humanos primários (hGFs) foram obtidos de tecidos gengivais de adolescentes após cirurgia alveolar no Hospital Odontológico de Qingdao. O seguinte ensaio foi realizado usando hGFs da quarta à sexta geração: diafragmas de alinhadores contendo diferentes revestimentos (cortados em discos de 6 mm de diâmetro) foram colocados em placas de 96 poços esterilizadas, e as células foram inoculadas em cada disco e incubadas a 37°C por 48 horas. Após a remoção do sobrenadante e incubação com 100 µL de DMEM contendo 10% de CCK-8 (Dojindo, Japão) por poço, a mistura foi incubada a 37°C por 2 horas. A absorbância de cada poço foi registrada a 450 nm. A porcentagem de viabilidade celular foi determinada usando a seguinte equação:
Cellviability(%)=[A450(experimental)−A450(medium)]/[A450(control)−A450(medium)]
2.10 Ensaio de hemólise
Sangue total humano foi obtido do Laboratório Clínico do Hospital Odontológico de Qingdao e diluído até a concentração final (20%, v/v) com solução salina normal. Um disco de 6 mm de diâmetro, tanto sem revestimento quanto com diferentes revestimentos, foi colocado no fundo de um tubo de ensaio de 1,5 mL. Em seguida, 50 μL do sangue diluído, conforme descrito acima, e 1 mL de solução salina normal foram adicionados. Triton X-100 (0,1%) foi usado como controle positivo, e PBS foi usado como controle negativo. Os grupos experimentais e de controle foram incubados a 37°C por 1 hora. Após a incubação, a solução foi centrifugada a 1000 × g por 5 minutos, e a atividade hemolítica foi determinada a 540 nm utilizando um leitor de microplacas (BioTek ELX800, BioTek Instruments, Estados Unidos).
2.11 Preparação das amostras de remineralização
Terceiros molares humanos foram obtidos de pacientes com idades entre 18 e 30 anos que realizaram extrações profiláticas no Hospital Odontológico de Qingdao. Os critérios de inclusão eram dentes maduros sem cáries, rachaduras ou outros defeitos. A coroa foi separada dos dentes na junção cemento-esmalte, e fatias de esmalte foram cortadas usando uma serra de diamante refrigerada por água em baixa velocidade para obter amostras de 4 × 3 × 1 mm³. As fatias de esmalte foram condicionadas com ácido fosfórico a 37% por 30 segundos para produzir um modelo desmineralizado, enxaguadas com água deionizada e submetidas a ultrassom por 5 minutos (He et al., 2022).
2.12 Ensaio de remineralização de esmalte in vitro
Para avaliar o potencial do revestimento na remineralização do esmalte, modelos de desmineralização artificial foram processados utilizando diafragmas de alinhadores com revestimento TZC. Um modelo de dano inicial de desmineralização do esmalte foi criado por condicionamento ácido da superfície de seções de esmalte de dentes humanos com H₃PO₄ a 37% por 30 segundos. As seções de esmalte obtidas foram colocadas sobre alinhadores contendo revestimentos (n = 12), sendo submersas em 10 mL de saliva artificial, trocada diariamente por uma nova solução, e incubadas a 37°C por 2 semanas.
Após várias lavagens com água deionizada e secagem, a morfologia da superfície foi observada por SEM. A distribuição de elementos foi analisada utilizando a técnica de análise de imagem de espectroscopia de raios X com dispersão de energia, e a orientação cristalina da superfície do esmalte foi analisada por difração de raios X (XRD, Rigaku Ultima IV, Japão) para identificar estruturas cristalinas. As amostras foram examinadas entre 10° e 60° (2θ) a uma taxa de varredura de 5° (2θ) por minuto, utilizando radiação Cu Kα (λ = 0,15418).
As análises de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foram realizadas para cada grupo no intervalo de 400–4000 cm⁻¹ usando um sistema ATR-IR (Nicolet iN10 FTIR, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Estados Unidos).
2.13 Análise estatística
Todos os dados são apresentados como valor médio ± desvio padrão dos experimentos independentes. Uma análise de variância de elemento único foi adotada para realizar comparações múltiplas. Todas as análises estatísticas relacionadas foram baseadas em pelo menos três experimentos paralelos, salvo indicação em contrário: *p < 0,05, **p < 0,01, e ***p < 0,001.
3 Resultados e discussão
3.1 Capacidade de ligação entre ZDS e Cu²⁺
O ZDS foi sintetizado conforme estudo anterior (Wei et al., 2012), e sua estrutura química foi confirmada por espectroscopia ¹H NMR (Figuras 1A, B). A interação entre ZDS e Cu²⁺ foi investigada utilizando espectroscopia UV-vis. Como mostrado na Figura 1C, o espectro UV-vis do ZDS apresenta um pico máximo de absorvância em λ = 280 nm. Após a adição de Cu²⁺, uma banda larga foi detectada no intervalo de λ = 500–700 nm, indicando a formação de um complexo fenol-cobre. Além disso, um deslocamento batocrômico da banda característica de absorção foi observado com o aumento da concentração de cobre na região de 220–350 nm.
Figura 1.
(A) Espectro de ¹H NMR do DS.
(B) Espectro de ¹H NMR do ZDS (o pico em δ = 4,80 corresponde ao D₂O).
(C) Espectros UV-vis para a coordenação de ZDS com Cu²⁺. As soluções de Cu²⁺ em concentrações variando de 0,01 a 0,08 mM em tampão Tris foram misturadas com ZDS.
(D) Morfologias superficiais dos revestimentos TA-Cu, TZ e TZC determinadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM). Inserções mostram macrofotografias dos diferentes revestimentos.
(E) Distribuição de elementos do revestimento TZC.
3.2 Caracterização dos revestimentos TZC
O processo de síntese para o revestimento TZC está ilustrado no Esquema 1. Primeiro, as MPNs de TA-Cu²⁺ foram depositadas nos diafragmas de alinhadores após imersão por 12 horas em uma solução alcalina contendo ácido tânico (TA) e CuCl₂·2H₂O. Os diafragmas apresentaram uma coloração marrom característica dos polifenóis, confirmando a eficácia da estratégia química de superfície fenólica-Cu²⁺. Em seguida, o ZDS foi ligado por coordenação com Cu²⁺ para formar o revestimento TZ. Finalmente, um revestimento de CaP foi construído na superfície de TZ por mineralização biomimética, formando o TZC (Li et al., 2023).
As morfologias dos revestimentos fabricados foram observadas. Conforme mostrado na Figura 1D, os revestimentos TA-Cu MPN, TZ e TZC apresentaram uma coloração marrom uniforme; por isso, recomenda-se o uso de alinhadores transparentes com revestimentos à noite durante o uso clínico. Além disso, devido à baixa atividade oral à noite, proteínas e glicoproteínas salivares têm maior probabilidade de preencher o espaço entre o aparelho e os dentes, formando um biofilme adquirido. Usar alinhadores revestidos à noite pode prevenir efetivamente as lesões de manchas brancas (WSLs).
Os revestimentos TA-Cu MPN e TZ apresentaram uma superfície lisa com algumas rugas em comparação com o diafragma de alinhador sem revestimento. Já a superfície do TZC mostrou estruturas lamelares agrupadas e padronizadas. O espectro de energia revelou a distribuição de seis elementos (Ca, P, C, N, S e O; Figura 1E).
Além disso, a composição elementar e o estado químico do revestimento TZC nos diafragmas de alinhadores foram analisados por XPS (Figuras 2A, B). Um componente distinto entre 925–965 eV, correspondente ao Cu, foi encontrado na amostra TA-Cu MPN, sugerindo que os sinais estavam associados a um grande número de íons de cobre desemparelhados nos revestimentos MPN (Ko e Huang, 2020). As amostras TZ não apresentaram um pico evidente, possivelmente devido à ligação do catecólico zwitteriônico DS à superfície por quelação com íons Cu nos revestimentos MPN.
A espessura final do revestimento TZC foi de aproximadamente 50 nm (Figura 2C), diferindo significativamente das espessuras dos revestimentos TA-Cu MPNs e TZ. Os resultados do RMS obtidos por AFM mostraram que a rugosidade superficial dos revestimentos foi reduzida com a introdução de ZDS, atribuída à hidratação iônica do material anfifílico. No entanto, a rugosidade do revestimento TZC aumentou devido à mineralização de CaP (Figura 2D).
Os resultados das medições do ângulo de contato estático (WAC) estão mostrados na Figura 2E. O diafragma sem revestimento apresentou um WAC de 83,05 ± 2,0°. Após o carregamento dos revestimentos, os WACs para TA-Cu MPNs, TZ e TZC foram 36,41 ± 1,69°, 29,00 ± 2,4° e 38,28 ± 0,6°, respectivamente. Esse comportamento é resultado dos grupos hidrofílicos na superfície do revestimento e da alta densidade superficial de unidades ZDS anexadas.
Todos os resultados acima comprovam a síntese bem-sucedida dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
Figura 2.
(A) Espectros de XPS dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
(B) Espectros de alta resolução de cobre (XPS) para os revestimentos TA-Cu MPNs e TZ.
(C) Evolução da espessura dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC medida por elipsometria espectral.
(D) Rugosidade dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC. A rugosidade RMS foi determinada por AFM com imagens de uma área de varredura de 20 × 20 μm².
(E) Medições do ângulo de contato com água (WAC) dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
(F) Resposta ao pH dos revestimentos TZC: morfologia dos revestimentos TZC em diferentes tempos (pH = 5,5 e 7,4).
(G) Conteúdo de Ca²⁺ liberado em 30 minutos pelos revestimentos TZC em diferentes valores de pH.
Um pH baixo pode desmineralizar a estrutura do tecido duro dos dentes (Yan et al., 2022; Dai et al., 2023). Portanto, a liberação funcional do revestimento pode ser acionada por sinais de pH que respondem a essa característica. Para testar a resposta ao pH dos revestimentos TZC, eles foram colocados em uma solução aquosa com pH = 5,5 e 7,4 em diferentes intervalos de tempo, e a morfologia do revestimento foi observada por microscopia eletrônica de varredura (SEM). Os resultados mostraram que a camada de CaP se decompôs gradualmente dentro de 30 minutos em pH = 5,5. Em pH = 7,4, a camada de CaP permaneceu relativamente estável ao longo do tempo (Figura 2F).
Correspondentemente, em pH = 5,5, devido à decomposição da camada de CaP no revestimento TZC, houve uma liberação significativa de Ca²⁺. Para comparação, em pH = 7,4 e 8,5, os revestimentos TZC também liberaram Ca²⁺, mas em níveis relativamente baixos (Figura 2G). Durante esse processo, observou-se que, com a dissolução da camada de CaP na superfície do revestimento TZC, a cor do revestimento se aproximou da do revestimento TZ.
Notavelmente, o revestimento de CaP decomposto foi regenerado e recuperado usando um método simples de impregnação. Os esquemas e fotografias estão apresentados na Figura 3. Essa propriedade facilita a função duradoura dos alinhadores invisíveis ao longo de seu ciclo de vida (aproximadamente 10 dias por par).
Figura 3.
Ilustração esquemática e fotografias dos revestimentos TZC antes e após a regeneração.
3.3 Propriedades antimicrobianas
Quando a higiene bucal não é mantida adequadamente, bactérias cariogênicas metabolizam carboidratos em ácidos orgânicos, levando à desmineralização do esmalte. Assim, a inibição e destruição eficazes do crescimento e reprodução de bactérias cariogênicas são essenciais para a prevenção e tratamento de lesões de manchas brancas (WSLs). Inicialmente, S. mutans, E. coli (bactérias Gram-negativas) e S. aureus (bactérias Gram-positivas) foram selecionadas para os experimentos antimicrobianos (Figura 4A).
Conforme mostrado nas Figuras 4B e 4C, as TA-Cu MPNs apresentaram certo efeito antimicrobiano devido à presença de Cu²⁺ (Li et al., 2018). Após a introdução do ZDS, o desempenho antimicrobiano do revestimento TZ foi ainda mais fortalecido, e a eficiência bactericida chegou a quase 100% devido à ação antimicrobiana sinérgica dos grupos de amônio quaternário carregados positivamente e do Cu²⁺. Após a formação da camada de CaP, parte da carga positiva foi consumida, resultando em uma redução do efeito antibacteriano do revestimento TZC.
Figura 4.
(A) Ilustração esquemática dos experimentos antibacterianos nos revestimentos TA-Cu MPN, TZ e TZC.
(B) Eficiência antimicrobiana dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
(C) Taxa bactericida dos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
(D) Imagens SEM de biofilmes de S. mutans nos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
(E) Propriedades antibacterianas dos revestimentos TZ contra bactérias aderidas e suspensas.
Com base nas vantagens dos revestimentos construídos, foram investigados o número e a morfologia de bactérias aderentes em cada grupo de diafragmas alinhadores. Selecionamos S. mutans como modelo. A microscopia eletrônica de varredura (SEM) foi empregada para caracterizar as mudanças morfológicas nas bactérias. Conforme mostrado na Figura 4D, grandes quantidades de colônias de S. mutans com estruturas globulares em cadeia e membranas celulares intactas foram observadas na superfície dos diafragmas alinhadores não revestidos. Sob condições semelhantes, ao contrário, apenas algumas bactérias S. mutans permaneceram na superfície do revestimento TZ. As bactérias exibiram distorções estruturais discerníveis, colapso ou até mesmo lise completa.
Além disso, comparado com os resultados de experimentos anteriores, após imersão do diafragma corretivo com o revestimento TZ na suspensão bacteriana, um grande número de bactérias vivas ainda estava presente na suspensão (Figura 4E). Portanto, o principal mecanismo antibacteriano do revestimento TZ é a esterilização por contato. Esses experimentos fornecem evidências preliminares da atividade inibitória bacteriana desejável dos revestimentos.
A coloração “vivo/morto” foi realizada para avaliar o efeito antibiofilme (Figura 5A). Após observação por microscopia confocal de varredura a laser (CLSM), a fluorescência verde e vermelha representou bactérias vivas e mortas, respectivamente. No grupo de diafragmas alinhadores não revestidos, o biofilme espesso de S. mutans era predominantemente verde, e a fluorescência vermelha não era evidente. Nos grupos de revestimento, muitas manchas verdes apareceram no biofilme, sugerindo que os TA-Cu MPNs tiveram um efeito bactericida insuficiente em S. mutans. Quase nenhum biofilme foi formado no revestimento TZ, e o biofilme residual mostrou forte fluorescência vermelha, indicando que o cátion amônio quaternário zwitteriônico inibiu efetivamente a adesão bacteriostática para formar o biofilme.
Por outro lado, a capacidade inibitória do revestimento TZC sobre o biofilme diminuiu ligeiramente, indicando que a introdução de CaP enfraqueceu o desempenho antibiofilme do revestimento TZC. No entanto, o resultado geral foi melhor do que o dos TA-CuII MPNs e do grupo de controle sem revestimento. A biomassa do biofilme após diferentes tratamentos foi quantificada usando coloração com cristal violeta (CV). Conforme mostrado nas Figuras 5B e 5C, todos os revestimentos apresentaram efeitos antibiofilme, particularmente notáveis nos grupos TZ e TZC, com uma redução significativa na biomassa do biofilme.
Figura 5.
(A) Imagens representativas de coloração 3D vivo/morto de biofilmes de S. mutans.
(B) Imagens de coloração com cristal violeta de biofilmes nos revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC.
(C) Biomassa de biofilme (n = 3).
(D) Histogramas mostrando a biomassa do biofilme no diafragma alinhador revestido com TZC em diferentes ciclos de tempo.
A persistência antibacteriana do revestimento TZC foi testada. Os resultados da medição da biomassa mostraram que o número de biofilmes remanescentes aumentou gradualmente com o aumento do número de ciclos, o que pode estar relacionado à perda parcial do revestimento (Figura 5D). No entanto, no quarto ciclo, os diafragmas alinhadores revestidos com TZC não inibiram a formação de biofilmes. Essa situação extrema não ocorreria clinicamente, pois os pacientes são geralmente orientados a enxaguar a boca e os alinhadores após as refeições para evitar a adesão e o crescimento de bactérias, o que não favorece a formação de biofilmes.
3.4 Remineralização in vitro do esmalte
Para avaliar o potencial papel na remineralização do esmalte, modelos de desmineralização artificialmente preparados foram processados neste experimento usando diafragmas alinhadores contendo revestimentos (Figura 6A). Um modelo de dano inicial por desmineralização do esmalte foi criado por ataque ácido na superfície do esmalte de fatias de dentes humanos utilizando H3PO4 a 37% por 30 segundos.
Com relação ao efeito de remineralização do esmalte, após 7 dias de remineralização natural, a estrutura prismática da superfície do esmalte no grupo controle foi exposta em um padrão de “escama de peixe”, e nenhuma camada significativa de remineralização foi observada (Figura 6B). Isso se deve à dissolução dos componentes orgânicos e inorgânicos do esmalte durante a desmineralização. Quando a HAp perde vários íons minerais, a integridade de sua estrutura cristalina é destruída, resultando na formação de cavidades.
Embora a saliva tenha alguma capacidade de remineralizar, seu efeito mineralizante é limitado pela quantidade de íons de cálcio e fosfato presentes na saliva. Em contraste, um modelo de desmineralização do esmalte tratado com um diafragma alinhador contendo revestimento TZC revelou uma camada mineral distinta formada na superfície do esmalte, com as regiões intersticiais das colunas do esmalte quase completamente preenchidas com cristais recém-formados. Essas estruturas intermediárias recém-formadas são provavelmente partículas de ACP em escala nanométrica que podem facilmente penetrar na região sob a coluna. Os íons de cálcio e fósforo fornecidos pelo ACP aumentam, assim, sua concentração na saliva, acelerando a transformação dos cristais para formar HAp.
Figura 6. (A) Ilustração esquemática do ensaio de remineralização. (B) Micrografias eletrônicas de seções de esmalte após ataque ácido e conteúdos de Ca e P. (C) Análise de difração de raios X (XRD) do esmalte nativo, esmalte atacado por ácido e esmalte desmineralizado incubado com revestimento TZC após 14 dias. (D) Resultado do teste infravermelho do esmalte nativo, esmalte atacado por ácido e esmalte desmineralizado incubado com revestimento TZC após 14 dias.
O tipo de cristais recém-formados no esmalte foi investigado por meio de análise de difração de raios X (XRD). Conforme mostrado na Figura 6C, o pico de difração (002) em 2θ = 25,8 é característico da hidroxiapatita (HAp) e está presente no esmalte saudável, como esperado. Após o ataque ácido, o pico característico (002) foi significativamente enfraquecido ou desapareceu. Após 14 dias de incubação em saliva artificial, o pico de difração característico foi claramente restaurado no esmalte desmineralizado tratado com revestimento TZC, sugerindo que HAp cristalina foi formada nos espécimes. A razão molar Ca/P no esmalte natural estava próxima ao padrão estequiométrico de 1,67 para HAp. A análise por EDS revelou que a razão molar Ca/P foi reduzida para 1,49 após o ataque ácido, devido a perdas proporcionais diferentes de cálcio e fósforo. Após a remineralização com o revestimento TZC, a razão molar Ca/P aumentou para 1,71, próxima à razão molar da HAp. Esse aumento na razão molar Ca/P confirma a conclusão baseada em XRD de que o mineral recém-formado na superfície do esmalte é HAp.
Como mostrado na Figura 6D, na faixa de 400–2500 cm⁻¹, a banda característica do PO₄³⁻ em 1090–1032 cm⁻¹ (Reyes-Gasga et al., 2013) está presente no esmalte saudável, como esperado. Após o ataque ácido, essa banda característica do PO₄³⁻ desapareceu significativamente. Após 14 dias de incubação em saliva artificial, a banda característica do PO₄³⁻ foi novamente encontrada no esmalte desmineralizado tratado com revestimento TZC. Esse resultado comprovou ainda mais que a HAp cristalina foi formada na superfície do esmalte tratado. Além disso, não foi observada mudança significativa de cor nas seções de esmalte durante o experimento.
3.5 Citotoxicidade
Fibroblastos gengivais foram utilizados para avaliar a citotoxicidade. O método CCK-8 foi empregado para estudar o efeito de diferentes revestimentos na viabilidade celular. Fibroblastos gengivais cocultivados com o diafragma de alinhadores foram usados como amostra controle, apresentando 100% de viabilidade celular. A viabilidade celular na superfície do TA-Cu MPN foi de aproximadamente 92%, indicando boa biocompatibilidade. Em contraste, os grupos de quaternário de amônio carregados positivamente aumentaram a citotoxicidade na superfície do TZ, reduzindo a viabilidade celular para 85%. Após a introdução de CaP, a viabilidade celular na superfície do TZC foi de aproximadamente 81% (Figura 7A). No entanto, não houve diferença estatisticamente significativa entre os três grupos. De forma geral, os revestimentos desenvolvidos demonstraram ser biocompatíveis, com citotoxicidade relativamente baixa.
Figura 7.
(A) Efeito dos revestimentos TA-Cu MPN, TZ e TZC na atividade de fibroblastos gengivais, conforme determinado pelo ensaio CCK-8.
(B) Ensaios de hemólise de eritrócitos tratados com diferentes revestimentos.
3.6 Ensaio de hemólise
Os resultados dos testes sanguíneos (Figura 7B) indicaram que as hemácias cultivadas nos grupos experimentais apresentaram pouca hemólise, com uma taxa máxima de hemólise inferior a 2%, em conformidade com o padrão ASTME2524-08. Portanto, os revestimentos TA-Cu MPNs, TZ e TZC demonstraram boa biocompatibilidade in vitro.
4. Conclusão
Em resumo, preparamos um revestimento multifuncional com propriedades antimicrobianas e de remineralização para alinhadores ortodônticos invisíveis. O ZDS foi enxertado nos MPNs de TA-CuII. A introdução do ZDS não apenas proporciona excelentes propriedades antibacterianas, mas também oferece locais de ligação para Ca²⁺ e PO₄³⁻, favorecendo a mineralização biomimética para formar a camada de CaP. No microambiente cariogênico ácido, a camada de CaP responsiva ao ácido pode liberar grandes quantidades de Ca²⁺ e PO₄³⁻, promovendo a remineralização do esmalte desmineralizado. Notavelmente, a camada de CaP dissolvida pode ser regenerada por meio de um método simples de imersão. O revestimento TZC demonstrou boa durabilidade contra biofilmes. Os alinhadores ortodônticos invisíveis revestidos com TZC oferecem uma estratégia promissora de prevenção e tratamento para complicações clínicas em tratamentos ortodônticos.
Declaração de disponibilidade de dados
As contribuições originais apresentadas neste estudo estão incluídas no artigo ou no material suplementar. Quaisquer consultas adicionais podem ser direcionadas aos autores correspondentes.
Declaração de ética
Os estudos envolvendo humanos foram aprovados pelo Comitê de Ética Médica do Hospital Estomatológico de Qingdao. Os estudos foram conduzidos de acordo com a legislação local e os requisitos institucionais. Os participantes forneceram consentimento informado por escrito para participar deste estudo.
Contribuições dos autores
- QQ: Redação—rascunho original, revisão e edição.
- WY: Metodologia, revisão e edição.
- JZ: Revisão e edição.
- YG: Recursos, supervisão, revisão e edição.
- YY: Aquisição de financiamento, metodologia, supervisão, revisão e edição.
Financiamento
Os autores declaram que o apoio financeiro foi recebido para a pesquisa, autoria e/ou publicação deste artigo. Esta pesquisa foi financiada pela Fundação de Ciência Natural do Fundo de Desenvolvimento da Disciplina Chave de Saúde de Qingdao (2022-2024) e pelo Centro de Pesquisa Clínica de Doenças Orais de Qingdao (Grant No. 22-3-7-lczx-7-nsh). Disciplina Chave de Medicina Oral Médica e de Saúde da Província de Shandong (Hospital Estomatológico Afiliado à Universidade de Qingdao) (2024-2026).
Declaração de conflito de interesse
Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesse.
Nota do editor
Todas as declarações expressas neste artigo são exclusivamente dos autores e não necessariamente representam as opiniões das organizações às quais estão afiliados, do editor ou dos revisores. Qualquer produto avaliado neste artigo ou afirmação feita não é garantido ou endossado pelo editor.
Referências
Ali, A. F., Abo-Elezz, A., and Safy, R. (2022). The effect of polyacrylic acid and sodium trimetaphosphate on dentin hybrid layer remineralization: an in vitro study. J. Clin. Exp. Dent. 14, e827–e833. doi:10.4317/jced.59574
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Ayoub, H. M., Gregory, R. L., Tang, Q., and Lippert, F. (2020). Influence of salivary conditioning and sucrose concentration on biofilm-mediated enamel demineralization. J. Appl. Oral Sci. 28, e20190501. doi:10.1590/1678-7757-2019-0501
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Babaie, E., Bacino, M., White, J., Nurrohman, H., Marshall, G. W., Saeki, K., et al. (2021). Polymer-Induced Liquid Precursor (PILP) remineralization of artificial and natural dentin carious lesions evaluated by nanoindentation and microcomputed tomography. J. Dent. 109, 103659. doi:10.1016/j.jdent.2021.103659
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Chen, M., Yang, J., Li, J., Liang, K., He, L., Lin, Z., et al. (2014). Modulated regeneration of acid-etched human tooth enamel by a functionalized dendrimer that is an analog of amelogenin. Acta Biomater. 10, 4437–4446. doi:10.1016/j.actbio.2014.05.016
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Cochrane, N. J., Saranathan, S., Cai, F., Cross, K., and Reynolds, E. (2008). Enamel subsurface lesion remineralisation with casein phosphopeptide stabilised solutions of calcium, phosphate and fluoride. Caries Res. 42, 88–97. doi:10.1159/000113161
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Dai, D., Wang, J., Xie, H., and Zhang, C. (2023). An epigallocatechin gallate-amorphous calcium phosphate nanocomposite for caries prevention and demineralized enamel restoration. Mater Today Bio 21, 100715. doi:10.1016/j.mtbio.2023.100715
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Djeu, G., Shelton, C., and Maganzini, A. (2005). Outcome assessment of Invisalign and traditional orthodontic treatment compared with the American Board of Orthodontics objective grading system. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 128, 292–298. doi:10.1016/j.ajodo.2005.06.002
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Ejima, H., Richardson, J. J., Liang, K., Best, J. P., van Koeverden, M. P., Such, G. K., et al. (2013). One-step assembly of coordination complexes for versatile film and particle engineering. Science 341, 154–157. doi:10.1126/science.1237265
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Fan, G., Cottet, J., Rodriguez-Otero, M. R., Wasuwanich, P., and Furst, A. L. (2022). Metal-phenolic networks as versatile coating materials for biomedical applications. ACS Appl. Bio Mater 5, 4687–4695. doi:10.1021/acsabm.2c00136
CrossRef Full Text | Google Scholar
Guo, J., Ping, Y., Ejima, H., Alt, K., Meissner, M., Richardson, J. J., et al. (2014). Engineering multifunctional capsules through the assembly of metal-phenolic networks. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 53, 5546–5551. doi:10.1002/anie.201311136
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Han, M., Dong, Z., Li, J., Luo, J., Yin, D., Sun, L., et al. (2021). Mussel-inspired self-assembly engineered implant coatings for synergistic anti-infection and osteogenesis acceleration. J. Mater Chem. B 9, 8501–8511. doi:10.1039/d1tb01607e
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
He, J., Yang, J., Li, M., Li, Y., Pang, Y., Deng, J., et al. (2022). Polyzwitterion manipulates remineralization and antibiofilm functions against dental demineralization. ACS Nano 16, 3119–3134. doi:10.1021/acsnano.1c10812
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Ko, M. P., and Huang, C. J. (2020). A versatile approach to antimicrobial coatings via metal-phenolic networks. Colloids Surf. B Biointerfaces 187, 110771. doi:10.1016/j.colsurfb.2020.110771
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Li, C., Lu, D., Deng, J., Zhang, X., and Yang, P. (2019). Amyloid-like rapid surface modification for antifouling and in-depth remineralization of dentine tubules to treat dental hypersensitivity. Adv. Mater 31, e1903973. doi:10.1002/adma.201903973
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Li, Q., Liu, J., Liu, H., Sun, Y., Xu, Y., Wang, K., et al. (2023). Multifunctional magnesium organic framework-based photothermal and pH dual-responsive mouthguard for caries prevention and tooth self-healing promotion. Bioact. Mater 29, 72–84. doi:10.1016/j.bioactmat.2023.06.017
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Li, X., Gao, P., Tan, J., Xiong, K., Maitz, M. F., Pan, C., et al. (2018). Assembly of metal-phenolic/catecholamine networks for synergistically anti-inflammatory, antimicrobial, and anticoagulant coatings. ACS Appl. Mater Interfaces 10, 40844–40853. doi:10.1021/acsami.8b14409
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Li, Y., Miao, Y., Yang, L., Zhao, Y., Wu, K., Lu, Z., et al. (2022). Recent advances in the development and antimicrobial applications of metal-phenolic networks. Adv. Sci. (Weinh) 9, e2202684. doi:10.1002/advs.202202684
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Lynge Pedersen, A. M., and Belstrøm, D. (2019). The role of natural salivary defences in maintaining a healthy oral microbiota. J. Dent. 80 (1), S3–s12. doi:10.1016/j.jdent.2018.08.010
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Marinelli, G., Inchingolo, A. D., Inchingolo, A. M., Malcangi, G., Limongelli, L., Montenegro, V., et al. (2021). White spot lesions in orthodontics: prevention and treatment. A descriptive review. J. Biol. Regul. Homeost. Agents. 35, 227–240. doi:10.23812/21-2supp1-24
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Mei, M. L., Lo, E., and Chu, C. (2018). Arresting dentine caries with silver diamine fluoride: what’s behind it? J. Dent. Res. 97, 751–758. doi:10.1177/0022034518774783
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Reema, S. D., Lahiri, P. K., and Roy, S. S. (2014). Review of casein phosphopeptides-amorphous calcium phosphate. Chin. J. Dent. Res. 17, 7–14.
PubMed Abstract | Google Scholar
Reyes-Gasga, J., Martínez-Piñeiro, E. L., Rodríguez-Álvarez, G., Tiznado-Orozco, G. E., García-García, R., and Brès, E. F. (2013). XRD and FTIR crystallinity indices in sound human tooth enamel and synthetic hydroxyapatite. Mater Sci. Eng. C Mater Biol. Appl. 33, 4568–4574. doi:10.1016/j.msec.2013.07.014
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Rosenblatt, A., Stamford, T., and Niederman, R. (2009). Silver diamine fluoride: a caries “silver-fluoride bullet. J. Dent. Res. 88, 116–125. doi:10.1177/0022034508329406
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Seifo, N., Robertson, M., MacLean, J., Blain, K., Grosse, S., Milne, R., et al. (2020). The use of silver diamine fluoride (SDF) in dental practice. Br. Dent. J. 228, 75–81. doi:10.1038/s41415-020-1203-9
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Shrivastava, A., Mohanty, P., Dash, B. P., Jena, S., and Sahoo, N. (2023). Proficiency of clear aligner therapy: a systematic review and meta-analysis. Cureus 15, e45072. doi:10.7759/cureus.45072
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Sischo, L., and Broder, H. L. (2011). Oral health-related quality of life: what, why, how, and future implications. J. Dent. Res. 90, 1264–1270. doi:10.1177/0022034511399918
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Thula, T. T., Svedlund, F., Rodriguez, D. E., Podschun, J., Pendi, L., and Gower, L. B. (2011). Mimicking the nanostructure of bone: comparison of polymeric process-directing agents. Polym. (Basel) 3, 10–35. doi:10.3390/polym3010010
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Venault, A., and Chang, Y. (2019). Designs of zwitterionic interfaces and membranes. Langmuir 35, 1714–1726. doi:10.1021/acs.langmuir.8b00562
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Wei, H., Insin, N., Lee, J., Han, H. S., Cordero, J. M., Liu, W., et al. (2012). Compact zwitterion-coated iron oxide nanoparticles for biological applications. Nano Lett. 12, 22–25. doi:10.1021/nl202721q
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Xu, G. Y., Zhao, I. S., Lung, C. Y., Yin, I. X., Lo, E. C., and Chu, C. H. (2024). Silver compounds for caries management. Int. Dent. J. 74, 179–186. doi:10.1016/j.identj.2023.10.013
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Xu, X., Wang, N., Wu, M., Wang, J., Wang, D., Chen, Z., et al. (2020). Programmed antibacterial and mineralization therapy for dental caries based on zinc-substituted hydroxyapatite/alendronate-grafted polyacrylic acid hybrid material. Colloids Surf. B Biointerfaces 194, 111206. doi:10.1016/j.colsurfb.2020.111206
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Yan, J., Yang, H., Luo, T., Hua, F., and He, H. (2022). Application of amorphous calcium phosphate agents in the prevention and treatment of enamel demineralization. Front. Bioeng. Biotechnol. 10, 853436. doi:10.3389/fbioe.2022.853436
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Yao, T., Zeng, X., Li, H., Luo, T., Tao, X., and Xu, H. (2024). Metal-polyphenol coordination nanosheets with synergistic peroxidase-like and photothermal properties for efficient antibacterial treatment. Int. J. Biol. Macromol. 269, 132115. doi:10.1016/j.ijbiomac.2024.132115
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Yun, G., Richardson, J. J., Biviano, M., and Caruso, F. (2019). Tuning the mechanical behavior of metal-phenolic networks through building block composition. ACS Appl. Mater Interfaces 11, 6404–6410. doi:10.1021/acsami.8b19988
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Zhong, Q. Z., Pan, S., Rahim, M. A., Yun, G., Li, J., Ju, Y., et al. (2018). Spray assembly of metal-phenolic networks: formation, growth, and applications. ACS Appl. Mater Interfaces 10, 33721–33729. doi:10.1021/acsami.8b13589
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Zhou, Y., Deng, J., Zhang, Y., Wei, Z., Shen, J., Li, C., et al. (2022). Engineering DNA-guided hydroxyapatite bulk materials with high stiffness and outstanding antimicrobial ability for dental inlay applications. Adv. Mat. 34, e2202180. doi:10.1002/adma.202202180
CrossRef Full Text | Google Scholar
Keywords: white spot lesions, zwitterion, antimicrobial properties, remineralization, coating
Citation: Qin Q, Yuan W, Zhang J, Gao Y and Yu Y (2024) A pH-sensitive, renewable invisible orthodontic aligners coating manipulates antibacterial and in situ remineralization functions to combat enamel demineralization. Front. Bioeng. Biotechnol. 12:1418493. doi: 10.3389/fbioe.2024.1418493
Received: 16 April 2024; Accepted: 19 June 2024;
Published: 22 July 2024.
Edited by:Yangjun Chen, Wenzhou Medical University, China
Reviewed by:Sara Ferraris, Polytechnic University of Turin, Italy
Qiang Gao, Wenzhou Medical University, China
Copyright © 2024 Qin, Yuan, Zhang, Gao and Yu. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
