Publicado em: 13/09/2019 às 23h45

Terapia fotodinâmica na descontaminação de aparelhos ortodônticos

Como essa nova metodologia pode beneficiar a rotina clínica dos ortodontistas.

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(Imagem: Shutterstock)



Por Augusto Alberto Foggiato,
Douglas Fernandes da Silva e Acácio Fuziy


A combinação de luz visível com diferentes tipos de fármacos fotossensíveis pode gerar substâncias oxidantes e radicais livres, que são capazes de induzir processos celulares internos e, por consequência, a morte celular. Este processo recebe a denominação de terapia fotodinâmica (TFD).

Apesar de ser um procedimento de morte celular, a TFD é totalmente segura aos tecidos humanos. Diversas pesquisas demonstraram que é eficaz na redução e controle microbiano. Essa técnica é atóxica, de baixo custo e vem sendo utilizada como coadjuvante em inúmeros procedimentos na Saúde para reduzir inflamações e infecções. Na Odontologia, tem sido empregada nas mais diversas áreas, tais como Cirurgia, Endodontia, Periodontia, Implantodontia, Dentística e, recentemente, alguns ensaios foram feitos na Ortodontia por pesquisadores1-2. Além da aplicação direta na área da Odontologia, a TFD apresentou eficiência na Oncologia com a obtenção de resultados relevantes, mostrando ser uma promissora esperança no combate de alguns tipos de tumores e neoplasias.

A terapia fotodinâmica no controle microbiano tem como base a utilização de fotossensibilizador (FS), que é absorvido pelas células microbianas, seguido de irradiação com luz ressonante, resultando na morte dos microrganismos3-4. A TFD emprega um fotossensibilizador não tóxico e luz visível de baixa intensidade que combinada com oxigênio produz espécies de gás citotóxicas5-6.

O fotossensibilizador mais utilizado em ambiente clínico e de pesquisa é o azul de metileno (AM), que pertence à classe das fenotiazinas e desempenha papel importante na Microbiologia, Farmacologia e como corante histológico por muitos anos e sua ação já é bem conhecida, atuando de forma efetiva sobre o ácido nucleico7. Desta maneira, esse corante pode ser considerado uma boa opção na aplicação do TFD e na inibição e controle microbiano. Outro ponto que deve ser considerado é o baixo custo e sua total ausência de toxicidade e, com isso, pode ser usado facilmente em diversas áreas da Saúde como coadjuvante no controle microbiano, como na Odontologia e Ortodontia.

A ação da terapia fotodinâmica no controle microbiano possui mecanismos químicos e sequenciais (processos fotoquímicos e fotobiológicos) e, por consequência, causa danos na célula-alvo. Esses mecanismos ocorrem devido à ativação do fotossensibilizador por ação da luz ressonante (no caso do azul de metileno é o LED vermelho). Para tanto, um fator primordial é o oxigênio encontrado nas células, pois o FS ativado tem a capacidade de reagir a este gás com moléculas presentes nas áreas adjacentes, transferindo elétrons ou hidrogênio. O resultado é a produção de radicais livres (reação do tipo I) ou por transferência de energia ao oxigênio (reação do tipo II) levando à produção de oxigênio singlete.

A reação do tipo I é caracterizada pela formação de radicais livres (•OH) excitados através da transferência de elétron entre o FS no estado triplete e componentes do sistema, gerando ânion-radical superóxido (•O2 –). A reação do tipo II, por sua vez, é a transferência de energia do FS no estado triplete (3S1*) para a formação de oxigênio singlete (1O2)8. Ambas as reações estão exemplificadas abaixo:

Reação do tipo I:

O2 → •O2

O2
– + *O2 → H2O2 + O2
O2
– + H2 O → O2 + OH– + •OH

Reação tipo II:

¹S0 → ¹S1* → ³S1*

³S1* + ³O2 → ¹S0 + ¹O2

Atualmente, a aplicação da terapia fotodinâmica na Odontologia é descrita em diversos estudos e pesquisas clínicas, além de práticas no dia a dia dos consultórios odontológicos, como no tratamento de superfícies dos tecidos bucais e dentes e na descontaminação de instrumentais diversos1-2,4,9-10. Nos trabalhos de um autor11 é possível observar uma caixa utilizada para descontaminação e uso nas áreas biomédicas (Figura 1). Já outro autor1 desenvolveu uma caixa para terapia fotodinâmica e comprovou sua eficiência na descontaminação da superfície metálica de instrumentais ortodônticos (Figura 2), ao passo que um pesquisador2 comprovou a ação da TFD em diversas superfícies metálicas e de acrílico utilizando uma cuba ultrassônica (Figura 3). Todos os trabalhos podem ser aplicados nas áreas da Odontologia e, em especial, na Ortodontia – em função da peculiaridade da especialidade e do atendimento de um número maior de pacientes em determinado tempo clínico, o que acarreta a preocupação entre os ortodontistas quanto à correta descontaminação microbiana para evitar infecções cruzadas. Além disso, esse é um procedimento rápido e de baixo custo. Vale lembrar que essas vantagens foram verificadas em ensaios in vitro e clínico.

Figura 1 –
Irradiador utilizado
em um estudo11 para
descontaminar placas de Hawley.
Figura 2 – Aparelho (P.I.D.)
utilizado em um estudo1 para descontaminar instrumentos ortodônticos com eficiência de 95,5%.
Figura 3 – Aparelho (U.P.I.D.)
utilizado em pesquisa2 para descontaminar superfícies acrílicas
e de titânio com eficiência de 99,99%.

 

A TFD também é uma opção no combate de diferentes doenças orais e infecções associadas a superfícies bucais, próteses sobre implantes e aparelhos ortodônticos1,4. A grande vantagem em relação à antibioticoterapia é que os compostos químicos (antissépticos e antibióticos) podem possuir múltiplos alvos intracelulares, provocando infecções oportunistas, reações de hipersensibilidade e resistência microbiana. A inibição microbiana pode ser considerada de amplo aspecto, visto que sua ação pode abranger uma grande gama de microrganismos, possuindo benefícios significativos (Figura 4 e Tabela 1)12.

 

Figura 4 – Ação e vantagem da TFD12.

 

TABELA 1 – VANTAGENS DA TERAPIA FOTODINÂMICA12

 

Em 1970, a Food and Drug Administration (FDA) – agência federal norte-americana do Departamento de Saúde e Serviços Humanos – aprovou o primeiro medicamento para tratamentos oncológicos clínicos de TFD. Porém, somente no final de 1980 aplicou-se efetivamente essa tecnologia na saúde humana, no tratamento de infecções locais, fúngicas e bacterianas13. Na Odontologia, a TFD é empregada como coadjuvante na terapêutica de doenças periodontais, peri-implantites, cirurgias orais e tratamentos endodônticos, bem como na prevenção da cárie13. Em infecções bucais, os derivados de fenotiazinas, como o azul de metileno e azul de toluidina, são os FS mais estudados na literatura e utilizados no dia a dia de consultório. Esse mesmo procedimento de controle microbiano por TFD é adotado em clínicas e em desinfecções de cáries na superfície dos dentes.

 

Uso na descontaminação de instrumentos ortodônticos

Ambientes e superfícies contaminados são fatores importantes na transmissão de doenças infecciosas14. Neste contexto, a TFD é facilmente aplicada como controle microbiano de baixo custo e, atualmente, inúmeras pesquisas e produtos biotecnológicos são promissores, como demonstram trabalhos científicos1-2,11,15.

A microbiota bucal é composta por mais de 500 tipos de microrganismos, embora S. mutans, S. aureus e E. coli sejam os agentes etiológicos mais comuns das patologias bucais16. O principal problema na Ortodontia é a contaminação cruzada, que ocorre principalmente a partir da boca do paciente16-17. Desta forma, o ambiente clínico odontológico é um meio adequado de expor os profissionais e seus pacientes a riscos biológicos. Os ortodontistas, assim como outros cirurgiões-dentistas, precisam agir como barreiras de controle para todas as formas de infecção cruzada, as quais incluem vários dispositivos para desinfecção ou esterilização de superfícies tocadas pelo paciente ou até mesmo pelo próprio profissional.

Com base nessas premissas e devido à alta rotatividade de pacientes na prática ortodôntica, é necessário ter alternativas de descontaminação rápidas e eficazes de alicates e instrumentos não críticos. A terapia fotodinâmica, quando aplicada de forma direta em superfícies1-2, pode ser uma alternativa para o controle microbiano. A inativação antimicrobiana pela TFD apresenta várias vantagens em relação ao uso de tradicionais agentes físicos-químicos de desinfecção e esterelização (como a autoclave e o UV), pois sua ação é rápida, tem baixo custo e é atóxica. Assim, a combinação de FS e luz ressonante pode representar um processo de descontaminação eficaz de superfícies de instrumentais ortodônticos não críticos.

Resultados baseados em estudos da literatura sugerem boas perspectivas para a formulação de protocolos clínicos adequados para o controle microbiano. Assim, a TFD abre novas fronteiras e alternativas não tóxicas e de baixo custo para a inativação microbiana e consequente desinfecção de instrumentos biomédicos e ortodônticos não críticos.

 

Referências
1. Foggiato AA, Silva DF, Castro RCFR. Effect of photodynamic therapy on surface decontamination in clinical orthodontic instruments. Photodiagnosis Photodyn Ther 2018;24:123-8. DOI:10.1016/j.pdpdt.2018.09.003.
2. Silva DF, Toledo Neto JL, Machado MF, Bochnia JR, Garcez AS, Foggiato AA. Effect of photodynamic therapy potentiated by ultrasonic chamber on decontamination of acrylic and titanium surfaces. Photodiagnosis Photodyn Ther 2019;27:345-53. DOI:10.1016/j. pdpdt.2019.06.011.
3. Dougherty TJ, Gomer CJ, Henderson BW, Jori G, Kessel D, Korbelik M et al. Photodynamic therapy. J Natl Cancer Inst 1998;90(12):889-905.
4. Leal CRL, Alvarenga LH, Oliveira-Silva T, Kato IT, Godoy-Miranda B, Bussadori SK et al. Antimicrobial photodynamic therapy on Streptococcus mutans is altered by glucose in the presence of methylene blue and red LED. Photodiagnosis Photodyn Ther 2017;19:1-4. DOI:10.1016/j.pdpdt.2017.04.004.
5. Garcez AS, Roque JA, Murata WH, Hamblin MR. A new approach for antimicrobial Endodontic PDT. Rev Assoc Paul Cir Dent 2016;70(2):126-30.
6. Maisch T, Hackbarth S, Regensburger J, Felgenträger A, Bäumler W, Landthaler M et al. Photodynamic inactivation of multi-resistant bacteria (PIB) – a new approach to treat superficial infections in the 21st century. J Dtsch Dermatol Ges 2011;9:360-6. DOI:10.1111/j.1610-0387.2010.07577.x.
7. Wainwright M. Pathogen inactivation in blood products. Curr Med Chem 2002;9(1):127-43.
8. Perussi JR. Inativação fotodinânica de microrganismos. Quim Nova 2007;30(4):988-94. DOI:10.1590/S0100-40422007000400039.
9. Melo MAS, Rolim JPML, Passos VF, Lima RA, Zanin ICJ, Codes BM et al. Photodynamic antimicrobial chemotherapy and ultraconservative caries removal linked for management of deep caries lesions. Photodiagnosis Photodyn Ther 2015;12:581-6. DOI:10.1016/j. pdpdt.2015.09.005.
10. Kim S, Park SH, Chang B, Lee SY, Lee J, Um H. Antimicrobial effect of photodynamic therapy using methylene blue and red color diode laser on biofilm attached to sandblasted and acid-etched surface of titanium. Lasers in Dental Sci 2017;1(2-4):83-90. DOI:10.1007/3-540-32613-8.
11. Ribeiro MS, Núñez SC, Sabino CP, Yoshimura TM, Silva CR, Nogueira GEC et al. Exploring light-based technology for wound healing and appliance disinfection. J Braz Chem Soc 2015;26:2583-9. DOI:10.5935/0103-5053.20150253.
12. Hamblin Lab Team. Photodynamic inactivation n.d. [on-line]. Disponível em: <http://wellman.massgeneral.org/faculty-hamblin researchphotodynamicinactvation>.
13. Maisch T. Anti-microbial photodynamic therapy: useful in the future? Lasers Med Sci 2007;22:83-91. DOI:10.1007/s10103-006-0409-7.
14. Rutala WA, Weber DJ. Disinfectants used for environmental disinfection and new room decontamination technology. Am J Infect Control 2013;41:S36-41. DOI:10.1016/j. ajic.2012.11.006.
15. Liu JY, Li J, Yuan X, Wang WM, Xue JP. In vitro photodynamic activities of zinc(II) phthalocyanines substituted with pyridine moieties. Photodiagnosis Photodyn Ther 2016;13:341-3. DOI:10.1016/j.pdpdt.2015.07.003.
16. Lorenzo JL. Microbiologia, Ecologia e Imunologia Aplicadas à clínica odontológica (1a ed.). São Paulo: Atheneu, 2010.
​17. Samaranayake L, Matsubara VH, Marsh PD. Microbiology of dental plaque biofilms and their role in oral health and caries. Dent Clin North Am 2017;61:199-215. DOI:10.1016/j. cden.2016.11.002.

 

 

Augusto Alberto Foggiato
Especialista em Radiologia – ABO/PR; Especialista em Ortodontia e Ortopedia – CFO; Mestre e doutor em Ortodontia – São Leopoldo Mandic; Professor de Fisiologia, Histologia e Ortodontia do Curso de Odontologia – Universidade Estadual do Norte do Paraná (Uenp).
Orcid: 0000-0002-9558-367X.

Douglas Fernandes da Silva
Biólogo e engenheiro biotecnológico – Unesp; Especialista em Saúde Pública – Uninter; Mestre e doutor em Microbiologia Aplicada – Unesp; Professor de Microbiologia e Processos Infecciosos, Bioquímica, Biologia Celular e Molecular e Histologia do Centro de Ciência da Saúde – Universidade Estadual do Norte do Paraná (Uenp).
Orcid: 0000-0002-0252-1112.

Acácio Fuziy
Doutor e pós-doutorado em Ortodontia – Faculdade de Odontologia de Bauru (FOB/USP); Professor doutor associado do Programa de Mestrado em Odontologia – Unicid; Professor da disciplina de Ortodontia – Universidade Estadual do Norte do Paraná
(Uenp).

Orcid: 0000-0002-2725-8912.

 

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