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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.25.2021.tde-07022022-113825
Document
Author
Full name
Giovanna Speranza Zabeu
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Bauru, 2021
Supervisor
Committee
Wang, Linda (President)
Ishikiriama, Sergio Kiyoshi
Scaffa, Polliana Mendes Cándia
Scheffel, Débora Lopes Salles
Title in English
Use of dimethyl sulfoxide (DMSO) to optimize adhesive interface: analysis of its effectiveness on the mechanical and biological properties in dentin bonding
Keywords in English
Dentin
Dentin bonding agents
Enzyme inhibitors
Hybrid layer
Abstract in English
The vulnerability of the bonding interface occurs because of the degradation of hybrid layer due to the presence of water and proteolytic enzymes, which interferes on the longevity of bonding restorations. Therefore, this work investigated the mechanism of the solvent dimethylsulfoxide (DMSO) on mechanical and biological properties of this interface, through the degree of conversion, microtensile bond strength, gelatin and in situ zymography. In this purpose, the work was divided in two parts: the first evaluated the mechanical properties (degree of conversion and microtensile bond strength) and the second tested the biological properties (gelatin and in situ zymography). The experimental design of the study involved three factors: dentin bonding systems (DBS) in five levels (Adper Scotchbond Multipurpose [MP], Adper Single Bond 2 [SB], Clearfil SE Bond [CSE], Adper Single Bond Universal [SU] - conventional modes [ER] and self-etching [SE]), dentin pretreatment in two levels (control water [C], DMSO [D] in different concentrations, depending on the test performed) and time in three levels (initial 24hours, 6 months and 30 months). In article 1, the degree of conversion of the DBSs associated with different concentrations of DMSO (0%, 1%, 2%, 5% and 10%) was evaluated by the Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), beyond the bond strength on dentin pretreated passively with 1% DMSO for 30 seconds, by microtensile test, followed by fracture mode analysis. The results showed that DMSO increased the stability of the DBSs after 30 months. For MP, SB and SU under ER and SE modes, DMSO treatment increased bond strength values in the initial period, while for CSE, values were maintained. After 30 months, SU for both modes and MP had a reduction of the bond strength values, even they still were higher compared to the control group. In article 2, the comparison of the enzymatic activity of DBSs associated with DMSO was made by gelatin and in situ zymographies. In gelatin zymography, the activity of purified MMP-2 and MMP-9 enzymes pre-incubated with different concentrations of DMSO (0%, 0.5%, 1%, 2%, 5% and 10%) were evaluated in order to verify whether DMSO has a direct effect on the inhibition of proteolytic enzymes. Then, in situ zymography was performed using dentin pretreated passively with 1% DMSO and 2% CHX for 30 seconds. The tooth-resin slices were evaluated using laser confocal scanning microscopy and the images were quantified at Image J software. Gelatin zymography showed no enzyme inhibition, regardless DMSO concentration. For in situ zymography, pretreatments did not affect initial conditions. After 6 months, there was an increase in activity for MP and SB, using both solutions and only DMSO, respectively. CSE and SU-SE showed a stabilized gelatinolytic pattern independent of the factors. For SU-ER, both pretreatments showed similar lower fluorescence compared to control. The 30-month evaluation indicates the susceptibility to degradation for the etch-and-rinse systems. The results of this study suggest that after 30 months, DMSO can be promissory depending on the ingredientes and mode of action of the dentin bonding systems. Its effect may be mostly related to its interaction with hydrolytic degradation, rather than potential on inhibition attributed to the enzymes.
Title in Portuguese
Uso do solvente dimetilsulfóxido (DMSO) para otimizar a interface adesiva: análise da sua eficácia nas propriedades mecânicas e biológicas na adesão em dentina
Keywords in Portuguese
Adesivos dentinários
Camada híbrida
Dentina
Inibidores enzimáticos
Abstract in Portuguese
A vulnerabilidade da interface adesiva decorre da degradação da camada híbrida devido à presença de água e enzimas proteolíticas, interferindo na longevidade das restaurações adesivas. Desta forma, este trabalho investigou o mecanismo do solvente dimetilsulfóxido (DMSO) nas propriedades mecânicas e biológicas desta interface, por meio dos testes grau de conversão, microtração, zimografia em gel e in situ. Para isso, a tese foi desenvolvida na forma de dois artigos, sendo o primeiro a avaliação das propriedades mecânicas (grau de conversão e microtração) e o segundo as propriedades biológicas (zimografia em gel e in situ). O delineamento experimental do estudo envolveu três fatores de variação: sistema adesivo em cinco níveis (Adper Scotchbond Multipurpose [MP], Adper Single Bond 2 [SB], Clearfil SE Bond [CSE], Adper Single Bond Universal [SU] - modos convencional [ER] e autocondicionante [SE]), pré-tratamento da dentina em dois níveis (controle água [C], DMSO [D] em concentrações variadas, dependendo do teste realizado) e tempo em três níveis (inicial 24h, 6 meses e 30 meses). No artigo 1, foram avaliados o grau de conversão dos adesivos associados com diferentes concentrações de DMSO (0%, 1%, 2%, 5% e 10%) pelo teste de Espectroscopia de Infravermelho Transformada de Fourier (FTIR), além da resistência de união em dentina pré-tratada com DMSO a 1% por 30 segundos de forma passiva, pelo teste de microtração na máquina de ensaio universal Instron 3342, seguida de análise de modo de fratura. Os resultados mostraram que o DMSO aumentou a estabilidade dos adesivos após 30 meses. Para os grupos MP, SB e SU nos modos ER e SE, o tratamento com DMSO aumentou os valores de resistência de união no período inicial, enquanto para CSE, os valores se mantiveram. Após 30 meses, SU em ambos os modos e MP tiveram redução nos valores de resistência de união, entretanto maiores quando comparados com o controle. No artigo 2, a comparação da atividade enzimática de sistemas adesivos associados com o DMSO foi feita por meio de zimografia em gel e in situ. Na zimografia em gel, a atividade de enzimas purificadas MMP-2 e MMP-9 pré-incubadas com diferentes concentrações de DMSO (0%, 0,5%, 1%, 2%, 5% e 10%) foram avaliadas, a fim de verificar se o DMSO apresenta efeito direto na inibição das enzimas proteolíticas. Em seguida, a zimografia in situ foi realizada utilizando dentina pré-tratada com 1% de DMSO e 2% de CHX de forma passiva por 30 segundos. As fatias dente-resina foram avaliadas em microscopia confocal de varredura e as imagens foram quantificadas no Image J. A zimografia em gel não mostrou inibição enzimática, independente da concentração do DMSO. Pela zimografia in situ, os tratamentos não afetaram as condições iniciais. Após 6 meses, houve um aumento da atividade enzimática para MP e SB, utilizando ambas as soluções e apenas DMSO, respectivamente. CSE e SU-SE mostraram padrão gelatinolítico estabilizado independente dos fatores. Para SU-ER, ambos os prétratamentos mantiveram fluorescência mais baixa comparado ao controle. A avaliação de 30 meses indica a suscetibilidade de degradação para os sistemas convencionais. Os resultados desse estudo sugerem que o DMSO pode ser promissor após 30 meses, dependendo do ingredientes do sistema adesivo e seu modo de ação. Seu efeito pode estar relacionado coma a sua interação com a degradação hidrolítica, com menor potencial atribuído sobre as enzimas.
 
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Publishing Date
2022-02-09
 
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