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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Quaternary ammonium compounds to prevent oral biofilm formation : Compostos contendo amônio quaternário para prevenção da formação de biofilme oral
Title Alternative: Compostos contendo amônio quaternário para prevenção da formação de biofilme oral
Author: Sugii, Mari Miura, 1990-
Advisor: Aguiar, Flavio Henrique Baggio, 1977-
Abstract: Resumo: A fixação de acessórios ortodônticos na cavidade bucal favorece acúmulo de biofilme dental. Para evitar os efeitos adversos do acúmulo de biofilme, materiais de revestimento com potencial antimicrobiano têm sido desenvolvidos. Dentre os objetivos desta tese estão: 1) Revisão narrativa da literatura sobre compostos de amônio quaternário (QAC), sua diversidade de aplicação e as variáveis que influenciam a ação antimicrobiana destes compostos; 2.1) Através de estudo in vitro desenvolver, sintetizar e caracterizar um sal de amônio quaternário (QAS) acoplado a diferentes polihidroxiuretanas (PHU ou PHU*) para aplicação como filmes de revestimento (PHU-QAS ou PHU*QAS) sobre superfície de aço inoxidável; 2.2) Avaliar o efeito antimicrobiano da superfície dos filmes de revestimento e de seus compostos lixiviados contra Streptococcus mutans (S. mutans); 2.3) Avaliar o efeito citotóxico sobre fibroblastos L929 dos compostos lixiviados dos filmes de revestimento e 2.4) Avaliar o efeito da lavagem dos filmes de revestimento em água demineralizada ou da troca iônica em solução de fosfato de sódio sobre a citotoxicidade dos compostos lixiviados. A revisão de literatura abrangeu 107 citações com uso de QAS em diferentes setores e foi subdividida em 9 tópicos: Contextualização; tratamento e prevenção de biofilmes; química dos QAS; acrilatos e silanos catiônicos; desinfetantes e conservantes à base de QAS; quaternização de aminas terciárias in situ e funcionalização de nanopartículas; variáveis que influenciam as propriedades antimicrobianas dos QAS; citotoxicidade e resistência bacteriana aos QAS. No estudo in vitro um QAS contendo uma cadeia alquílica de 12 carbonos foi acoplado à PHU ou PHU* derivando compostos PHU-QAS e PHU*QAS que foram aplicados sobre superfície de aço inox. Os compostos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, espectroscopia de ressonância magnética nuclear, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X e dispersão de raios-X de incidência rasante. O efeito antimicrobiano foi avaliado em dois tempos com S. mutans UA159 em estado planctônico em contato com os compostos lixiviados ou sobre a superfície dos revestimentos. A citotoxicidade dos compostos lixiviados dos filmes em dois tempos foi avaliada para fibroblastos L929. Dois tratamentos de superfície foram testados para averiguar sua influência na citotoxicidade: Lavagem em água demineralizada por 3 dias ou troca iônica em solução de fosfato de sódio por 2 h. Todos os revestimentos apresentaram atividade antimicrobiana para S. mutans nos dois tempos avaliados. O tratamento de lavagem em água foi capaz de diminuir a citotoxicidade do filme de revestimento PHU-QAS no segundo tempo testado. O tratamento de troca iônica porém, promoveu alterações químicas e nanoestruturais não sendo capaz de diminuir a citotoxicidade. Concluiu-se que os filmes de revestimento PHU-QAS e PHU*QAS apresentaram atividade antimicrobiana eficaz contra S. mutans. Os tratamentos de superfície não diminuíram o potencial antimicrobiano dos filmes. Filmes de PHU-QAS após lavagem em água demineralizada podem ser considerados adequados para prevenção da formação de biofilme em aparatos de aço inoxidável

Abstract: Background and objectives: Orthodontic appliances in the oral cavity favor biofilm accumulation. To minimize the negative impact of biofilm formation, coatings with antimicrobial effect have been developed. This thesis aims to present: 1) A literature review about quaternary ammonium compounds (QAC), its diverse applications and the variables influencing the antimicrobial activity of these compounds; 2.1) An in vitro study with development, synthesis and characterization of a quaternary ammonium salt (QAS) coupled to different polyhydroxyurethanes (PHU and PHU*) for stainless steel coating (PHU-QAS and PHU*QAS); 2.2) evaluate the antimicrobial activity of the coatings¿ surface and leachate against Streptococcus mutans (S. mutans); 2.3) evaluate the cytotoxicity of coatings¿ leachate over fibroblasts L929 and 2.4) evaluate the effect of washing in demineralized water or ion-exchange in sodium phosphate solution on cytotoxicity. Both coatings showed contact-killing and planktonic antimicrobial activity against cariogenic S. mutans up to 7 days tested. Both ion exchange and washing in demineralized water changed the coating nanostructure without diminishing antimicrobial efficiency. Detached QAS from the PHU and PHU* backbone leached out of the coating to give rise to planktonic antimicrobial activity and cytotoxicity. PHU-QAS coating when washed in demineralized water is suitable for orthodontic application aiming biofilm prevention. The literature review included 107 citations about the use of QAC in different fields and was divided in 9 topics: Background; biofilm treatment and prevention; quaternary ammonium compounds and their chemistry; cationic acrylates and cationic silanes; QAC disinfectants and preservatives; in situ quaternization of tertiary amines to form QAC and nanoparticles functionalization; variables influencing antimicrobial properties of QAC; cytotoxicity and antimicrobial resistance. In the in vitro study, a QAS with an alkyl chain of 12 carbons was coupled to PHU or PHU* originating PHU-QAS and PHU*-QAS compounds that were used to coat stainless steel. Compounds were characterized by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, X-ray photoelectron spectroscopy and grazing incidence scatteing X-ray. The antimicrobial effect was evaluated in two time points with planktonic S. mutans for the coatings¿ surface and leachate. The cytotoxicity of coatings¿ leachate was evaluated with fibroblasts L929. Two surface treatments were tested to diminish the cytotoxicity: washing in demineralized water for 3 days or ion-exchange in sodium phosphate solution for 2 h. All coatings presented antimicrobial activity for S. mutans on both time points tested. Washing in demineralized water was able to diminish the cytotoxicity of PHU-QAS on the second time point tested. Ion-exchange though promoted chemical and nanostructural changes but was not able to diminish cytotoxicity. It was concluded that PHU-QAS and PHU*QAS presented effective antimicrobial activity against S. mutans. Surface treatments did not diminish the antimicrobial activity of the coatings. PHU-QAS coatings after washing can be considered suitable for biofilm prevention over stainless steel devices
Subject: Agentes antiinfecciosos
Placas dentárias
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: SUGII, Mari Miura. Quaternary ammonium compounds to prevent oral biofilm formation: Compostos contendo amônio quaternário para prevenção da formação de biofilme oral. 2019. 1 recurso online (91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Piracicaba, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/338743. Acesso em: 1 Jul. 2020.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FOP - Tese e Dissertação

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