Published November 25, 2020 | Version v1
Publication Open

Effectiveness of chitosan-propolis nanoparticle against Enterococcus faecalis biofilms in the root canal

Creators

  • 1. International Medical University
  • 2. University of Science and Technology

Description

Abstract Background The successful outcome of endodontic treatment depends on controlling the intra-radicular microbial biofilm by effective instrumentation and disinfection using various irrigants and intracanal medicaments. Instrumentation alone cannot effectively debride the root canals specially due to the complex morphology of the root canal system. A number of antibiotics and surfactants are being widely used in the treatment of biofilms however, the current trend is towards identification of natural products in disinfection. The aim of the study was to determine the antibacterial effect of chitosan-propolis nanoparticle (CPN) as an intracanal medicament against Enterococcus faecalis biofilm in root canal. Methods 240 extracted human teeth were sectioned to obtain 6 mm of the middle third of the root. The root canal was enlarged to an internal diameter of 0.9 mm. The specimens were inoculated with E. faecalis for 21 days. Following this, specimens were randomly divided into eight groups ( n = 30 ) according to the intracanal medicament placed: group I: saline, group II: chitosan, group III: propolis100 µg/ml (P100), group IV: propolis 250 µg/ml (P250), group V: chitosan-propolis nanoparticle 100 µg/ml (CPN100), group VI: chitosan-propolis nanoparticle 250 µg/ml (CPN250), group VII: calcium hydroxide(CH) and group VIII: 2% chlorhexidine (CHX) gel. Dentine shavings were collected at 200 and 400 μm depths, and total numbers of CFUs were determined at the end of day one, three and seven. The non-parametric Kruskal Wallis and Mann–Whitney tests were used to compare the differences in reduction of CFUs between all groups and probability values of p < 0.05 were set as the reference for statistically significant results. The scanning electron microscope (SEM) and confocal laser scanning microscopy (CLSM) were also performed after exposure to CPNs. The effectiveness of CPNs were also evaluated against E. faecalis isolated obtained from patients having failed root canal treatment. Results The treatments of chitosan, P100, P250, CPN100, CPN250, CH and 2% CHX reduced the CFUs significantly compared to saline (p < .05). On day one and three, at 200 and 400-μm, CPN250 showed significant reduction of CFUs compared to all other groups (p < .05), while CPN100 was significantly better than other groups (p < .05) except CPN250 and 2% CHX. On day seven, at 200-μm CPN250 showed significant reduction of CFUs compared to all other groups (p < .05) except CPN100 and CHX, while at 400 μm CPN250 showed similar effectiveness as CPN100, CH and 2% CHX. SEM images showed root canal dentin treated with CPN250 had less coverage with E. faecalis bacteria similarly, CLSM images also showed higher percentage of dead E. faecalis bacteria with CPN250 than to CPN100. Conclusion CPN250 was the most effective in reducing E. faecalis colonies on day one, three at both depths and at day seven CPN250 was equally effective as CPN100 and 2% CHX.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة تعتمد النتيجة الناجحة للعلاج اللبي على التحكم في الغشاء الحيوي الميكروبي داخل الجذور عن طريق الأدوات الفعالة والتطهير باستخدام مختلف مواد الري والأدوية داخل القناة. لا يمكن للأجهزة وحدها تنضير قنوات الجذر بشكل فعال خاصة بسبب التشكل المعقد لنظام قناة الجذر. يتم استخدام عدد من المضادات الحيوية والمواد الخافضة للتوتر السطحي على نطاق واسع في علاج الأغشية الحيوية، ومع ذلك، فإن الاتجاه الحالي هو نحو تحديد المنتجات الطبيعية في التطهير. كان الهدف من الدراسة هو تحديد التأثير المضاد للبكتيريا للجسيمات النانوية الكيتوزان- بروبوليس (CPN) كدواء داخل القناة ضد الغشاء الحيوي للمكورات المعوية البرازية في قناة الجذر. تم تقسيم الطرق 240 الأسنان البشرية المستخرجة للحصول على 6 مم من الثلث الأوسط من الجذر. تم توسيع قناة الجذر إلى قطر داخلي قدره 0.9 مم. تم تلقيح العينات بالإشريكية البرازية لمدة 21 يومًا. بعد ذلك، تم تقسيم العينات عشوائيًا إلى ثماني مجموعات ( العدد = 30 ) وفقًا للدواء داخل القناة الموضوعة: المجموعة الأولى: محلول ملحي، المجموعة الثانية: شيتوزان، المجموعة الثالثة: دنج 100 ميكروغرام/مل (P100)، المجموعة الرابعة: دنج 250 ميكروغرام/مل (P250)، المجموعة الخامسة: جسيم نانوي من شيتوزان- بروبوليس 100 ميكروغرام/مل (CPN100)، المجموعة السادسة: جسيم نانوي من شيتوزان- بروبوليس 250 ميكروغرام/مل (CPN250)، المجموعة السابعة: هيدروكسيد الكالسيوم (CH) والمجموعة الثامنة: 2 ٪ كلورهيكسيدين (CHX) هلام. تم جمع نجارة العاج على عمق 200 و 400 ميكرومتر، وتم تحديد العدد الإجمالي لوحدات CFU في نهاية اليوم الأول والثالث والسابع. تم استخدام اختبارات كروسكال واليس ومان ويتني غير البارامترية لمقارنة الاختلافات في تقليل وحدات CFU بين جميع المجموعات وتم تعيين قيم الاحتمال p < 0.05 كمرجع للنتائج ذات الدلالة الإحصائية. كما تم إجراء مجهر المسح الإلكتروني (SEM) ومجهر المسح بالليزر متحد البؤر (CLSM) بعد التعرض لشبكات حماية الطفل. كما تم تقييم فعالية شبكات حماية الطفل مقابل براز E. fecalis المعزول الذي تم الحصول عليه من المرضى الذين فشلوا في علاج قناة الجذر. النتائج قللت علاجات الكيتوزان، P100، P250، CPN100، CPN250، CH و 2 ٪ CHX من CFUs بشكل كبير مقارنة بالمحلول الملحي (P < .05). في اليوم الأول والثالث، عند 200 و 400 ميكرومتر، أظهرت CPN250 انخفاضًا كبيرًا في وحدات CFU مقارنة بجميع المجموعات الأخرى (p < .05)، في حين كانت CPN100 أفضل بكثير من المجموعات الأخرى (p < .05) باستثناء CPN250 و 2 ٪ CHX. في اليوم السابع، عند 200 ميكرومتر، أظهرت CPN250 انخفاضًا كبيرًا في وحدات CFU مقارنة بجميع المجموعات الأخرى (p < .05) باستثناء CPN100 و CHX، بينما عند 400 ميكرومتر، أظهرت CPN250 فعالية مماثلة لـ CPN100 و CH و 2 ٪ CHX. أظهرت صور SEM أن عاج قناة الجذر المعالج بـ CPN250 كان له تغطية أقل ببكتيريا E. faecalis بالمثل، كما أظهرت صور CLSM نسبة أعلى من بكتيريا E. faecalis الميتة مع CPN250 مقارنة بـ CPN100. كان الاستنتاج CPN250 هو الأكثر فعالية في الحد من مستعمرات E. البراز في اليوم الأول، وثلاثة في كلا العمقين وفي اليوم السابع كان CPN250 فعالاً بنفس القدر مثل CPN100 و 2 ٪ CHX.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Le succès du traitement endodontique dépend du contrôle du biofilm microbien intra-radiculaire par une instrumentation et une désinfection efficaces à l'aide de divers irrigants et médicaments intracanaux. L'instrumentation seule ne peut pas débrider efficacement les canaux radiculaires, en particulier en raison de la morphologie complexe du système canalaire. Un certain nombre d'antibiotiques et de tensioactifs sont largement utilisés dans le traitement des biofilms. Cependant, la tendance actuelle est à l'identification de produits naturels dans la désinfection. L'objectif de l'étude était de déterminer l'effet antibactérien de la nanoparticule de chitosane-propolis (CPN) en tant que médicament intracanalaire contre le biofilm d'Enterococcus faecalis dans le canal radiculaire. Méthodes 240 dents humaines extraites ont été sectionnées pour obtenir 6 mm du tiers moyen de la racine. Le canal radiculaire a été élargi à un diamètre interne de 0,9 mm. Les échantillons ont été inoculés avec E. faecalis pendant 21 jours. Ensuite, les échantillons ont été répartis au hasard en huit groupes ( n = 30 ) selon le médicament intracanalaire placé : groupe I : solution saline, groupe II : chitosane, groupe III : propolis100 µg/ml (P100), groupe IV : propolis 250 µg/ml (P250), groupe V : nanoparticule de chitosane-propolis 100 µg/ml (CPN100), groupe VI : nanoparticule de chitosane-propolis 250 µg/ml (CPN250), groupe VII : hydroxyde de calcium (CH) et groupe VIII : gel de chlorhexidine (CHX) à 2%. Les copeaux de dentine ont été recueillis à des profondeurs de 200 et 400 μm, et le nombre total d'UFC a été déterminé à la fin des jours un, trois et sept. Les tests non paramétriques de Kruskal Wallis et de Mann–Whitney ont été utilisés pour comparer les différences de réduction des UFC entre tous les groupes et des valeurs de probabilité de p < 0,05 ont été établies comme référence pour des résultats statistiquement significatifs. Le microscope électronique à balayage (MEB) et la microscopie confocale à balayage laser (CLSM) ont également été réalisés après exposition aux CPN. L'efficacité des CPN a également été évaluée contre E. faecalis isolée obtenue chez des patients en échec de traitement de canal. Résultats Les traitements par chitosane, P100, P250, CPN100, CPN250, CH et CHX 2% ont significativement réduit les UFC par rapport à la solution saline (p < 0,05). Le premier et le troisième jour, à 200 et 400 μm, CPN250 a montré une réduction significative des UFC par rapport à tous les autres groupes (p < 0,05), tandis que CPN100 était significativement meilleur que les autres groupes (p < 0,05) sauf CPN250 et 2 % CHX. Le septième jour, à 200 μm, le CPN250 a montré une réduction significative des UFC par rapport à tous les autres groupes (p < 0,05), à l'exception du CPN100 et du CHX, tandis qu'à 400 μm, le CPN250 a montré une efficacité similaire à celle du CPN100, du CH et du CHX à 2%. Les images SEM ont montré que la dentine du canal radiculaire traitée avec CPN250 avait moins de couverture avec la bactérie E. faecalis. De même, les images CLSM ont également montré un pourcentage plus élevé de bactéries E. faecalis mortes avec CPN250 qu'avec CPN100. Conclusion Le CPN250 était le plus efficace pour réduire les colonies d'E. faecalis le premier jour, le troisième jour aux deux profondeurs et le CPN250 le septième jour était tout aussi efficace que le CPN100 et le CHX à 2%.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes El resultado exitoso del tratamiento endodóntico depende del control de la biopelícula microbiana intrarradicular mediante una instrumentación y desinfección efectivas utilizando diversos irrigantes y medicamentos intracanales. La instrumentación por sí sola no puede desbridar eficazmente los conductos radiculares, especialmente debido a la compleja morfología del sistema de conductos radiculares. Varios antibióticos y tensioactivos se están utilizando ampliamente en el tratamiento de biopelículas, sin embargo, la tendencia actual es hacia la identificación de productos naturales en la desinfección. El objetivo del estudio fue determinar el efecto antibacteriano de la nanopartícula de quitosano-propolis (CPN) como medicamento intracanal contra la biopelícula de Enterococcus faecalis en el conducto radicular. Métodos Se seccionaron 240 dientes humanos extraídos para obtener 6 mm del tercio medio de la raíz. El conducto radicular se amplió a un diámetro interno de 0,9 mm. Las muestras se inocularon con E. faecalis durante 21 días. Después de esto, las muestras se dividieron aleatoriamente en ocho grupos ( n = 30 ) de acuerdo con el medicamento intracanal colocado: grupo I: solución salina, grupo II: quitosano, grupo III: propóleo100 µg/ml (P100), grupo IV: propóleo 250 µg/ml (P250), grupo V: nanopartícula de quitosano-propolis 100 µg/ml (CPN100), grupo VI: nanopartícula de quitosano-propolis 250 µg/ml (CPN250), grupo VII: hidróxido de calcio (CH) y grupo VIII: gel de clorhexidina al 2% (CHX). Se recogieron virutas de dentina a profundidades de 200 y 400 μm, y se determinó el número total de UFC al final del día uno, tres y siete. Las pruebas no paramétricas de Kruskal Wallis y Mann–Whitney se utilizaron para comparar las diferencias en la reducción de UFC entre todos los grupos y los valores de probabilidad de p < 0.05 se establecieron como referencia para los resultados estadísticamente significativos. El microscopio electrónico de barrido (SEM) y la microscopía de barrido láser confocal (CLSM) también se realizaron después de la exposición a CPNS. La efectividad de las CPN también se evaluó contra E. faecalis aislada obtenida de pacientes que habían fracasado en el tratamiento del conducto radicular. Resultados Los tratamientos de quitosano, P100, P250, CPN100, CPN250, CH y CHX al 2% redujeron las UFC significativamente en comparación con la solución salina (p < 0,05). En los días uno y tres, a 200 y 400 μm, CPN250 mostró una reducción significativa de las UFC en comparación con todos los demás grupos (p < 0,05), mientras que CPN100 fue significativamente mejor que otros grupos (p < 0,05), excepto CPN250 y CHX al 2%. El día siete, a 200 μm CPN250 mostró una reducción significativa de las UFC en comparación con todos los demás grupos (p < 0,05) excepto CPN100 y CHX, mientras que a 400 μm CPN250 mostró una eficacia similar a CPN100, CH y CHX al 2%. Las imágenes SEM mostraron que la dentina del conducto radicular tratada con CPN250 tenía menos cobertura con bacterias E. faecalis de manera similar, las imágenes CLSM también mostraron un mayor porcentaje de bacterias E. faecalis muertas con CPN250 que con CPN100. Conclusión CPN250 fue el más eficaz en la reducción de colonias de E. faecalis en el primer día, tres en ambas profundidades y en el séptimo día CPN250 fue igualmente eficaz que CPN100 y CHX al 2%.

Files

s12903-020-01330-0.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:aedf4cee93d0f65618698ad12c167ca7
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
فعالية الجسيمات النانوية الكيتوزان- بروبوليس ضد الأغشية الحيوية للمكورات المعوية البرازية في قناة الجذر
Translated title (French)
Efficacité des nanoparticules de chitosane-propolis contre les biofilms d'Enterococcus faecalis dans le canal radiculaire
Translated title (Spanish)
Eficacia de la nanopartícula de quitosano-propolis contra las biopelículas de Enterococcus faecalis en el conducto radicular

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3106620767
DOI
10.1186/s12903-020-01330-0

Is supplement to
https://openalex.org/W1990639234 (Other)
https://openalex.org/W3129215955 (Other)
https://openalex.org/W2020800642 (Other)
https://openalex.org/W2299400942 (Other)
https://openalex.org/W2736305856 (Other)
https://openalex.org/W2084197887 (Other)
https://openalex.org/W4230326636 (Other)
https://openalex.org/W2734738442 (Other)
https://openalex.org/W3048037829 (Other)
https://openalex.org/W3106620767 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Yemen

References

  • https://openalex.org/W327205146
  • https://openalex.org/W1518020883
  • https://openalex.org/W1910118153
  • https://openalex.org/W1958299662
  • https://openalex.org/W1963618232
  • https://openalex.org/W1968865765
  • https://openalex.org/W1969966908
  • https://openalex.org/W1977571062
  • https://openalex.org/W1984284407
  • https://openalex.org/W1989653343
  • https://openalex.org/W1991447132
  • https://openalex.org/W1992401026
  • https://openalex.org/W2005669652
  • https://openalex.org/W2006209639
  • https://openalex.org/W2010730741
  • https://openalex.org/W2010860761
  • https://openalex.org/W2012110624
  • https://openalex.org/W2016157515
  • https://openalex.org/W2017924401
  • https://openalex.org/W2020800642
  • https://openalex.org/W2026334403
  • https://openalex.org/W2028808955
  • https://openalex.org/W2028982335
  • https://openalex.org/W2033799002
  • https://openalex.org/W2048088251
  • https://openalex.org/W2058821524
  • https://openalex.org/W2060935193
  • https://openalex.org/W2061222339
  • https://openalex.org/W2070300719
  • https://openalex.org/W2070471413
  • https://openalex.org/W2080631589
  • https://openalex.org/W2090526749
  • https://openalex.org/W2091165920
  • https://openalex.org/W2118730086
  • https://openalex.org/W2125684965
  • https://openalex.org/W2130031634
  • https://openalex.org/W2131214383
  • https://openalex.org/W2131491109
  • https://openalex.org/W2131727615
  • https://openalex.org/W2131812016
  • https://openalex.org/W2134160372
  • https://openalex.org/W2150226282
  • https://openalex.org/W2158111801
  • https://openalex.org/W2167232620
  • https://openalex.org/W2171375246
  • https://openalex.org/W2314883857
  • https://openalex.org/W2339966245
  • https://openalex.org/W2346235834
  • https://openalex.org/W2412497043
  • https://openalex.org/W2431426158
  • https://openalex.org/W2528303278
  • https://openalex.org/W2599924774
  • https://openalex.org/W2600381716
  • https://openalex.org/W2621374382
  • https://openalex.org/W2742895762
  • https://openalex.org/W2748671981
  • https://openalex.org/W2771051865
  • https://openalex.org/W2816775025
  • https://openalex.org/W2902199551
  • https://openalex.org/W2902906919
  • https://openalex.org/W2914805843
  • https://openalex.org/W2951268527