Do Dental Resin Composites Accumulate More Oral Biofilms and Plaque than Amalgam and Glass Ionomer Materials?

Abstract

A long-time drawback of dental composites is that they accumulate more biofilms and plaques than amalgam and glass ionomer restorative materials. It would be highly desirable to develop a new composite with reduced biofilm growth, while avoiding the non-esthetics of amalgam and low strength of glass ionomer. The objectives of this study were to: (1) develop a protein-repellent composite with reduced biofilms matching amalgam and glass ionomer for the first time; and (2) investigate their protein adsorption, biofilms, and mechanical properties. Five materials were tested: A new composite containing 3% of protein-repellent 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC); the composite with 0% MPC as control; commercial composite control; dental amalgam; resin-modified glass ionomer (RMGI). A dental plaque microcosm biofilm model with human saliva as inoculum was used to investigate metabolic activity, colony-forming units (CFU), and lactic acid production. Composite with 3% MPC had flexural strength similar to those with 0% MPC and commercial composite control (p > 0.1), and much greater than RMGI (p < 0.05). Composite with 3% MPC had protein adsorption that was only 1/10 that of control composites (p < 0.05). Composite with 3% MPC had biofilm CFU and lactic acid much lower than control composites (p < 0.05). Biofilm growth, metabolic activity and lactic acid on the new composite with 3% MPC were reduced to the low level of amalgam and RMGI (p > 0.1). In conclusion, a new protein-repellent dental resin composite reduced oral biofilm growth and acid production to the low levels of non-esthetic amalgam and RMGI for the first time. The long-held conclusion that dental composites accumulate more biofilms than amalgam and glass ionomer is no longer true. The novel composite is promising to finally overcome the major biofilm-accumulation drawback of dental composites in order to reduce biofilm acids and secondary caries.

Effects of S. mutans gene-modification and antibacterial calcium phosphate nanocomposite on secondary caries and marginal enamel hardness

“…[1][2][3][4][5][6] However, studies showed that resin composites had thicker biolm formation and higher secondary caries incidence, compared to other restorative materials such as amalgams and glass ionomer cements. [7][8][9] Secondary (recurrent) caries adjacent to the restoration margins was reported as one of the most frequent causes of restoration failures. 1,[9][10][11] Therefore, it would be highly desirable to develop a new generation of therapeutic composites with antibacterial and remineralization capabilities to tackle secondary caries.…”

Efeito de diferentes desafios sobre as propriedades de superfície dos sistemas restauradores que simulam os tecidos gengivais

“…A rugosidade resultante da degradação pelos ácidos pode favorecer o acúmulo de biofilme na superfície rugosa, inflamação gengival se próximo ao tecido gengival, a predisposição à cárie secundária se houver a formação de gaps na interface resina/dente, bem como, o manchamento do material pela deposição de pigmentos ou descoloração da resina (Zhang et al, 2016).…”

“…Características inerentes aos materiais restauradores também tem influência na deposição do biofilme e na consequente degradação do material (Wang et al, 2014). A rugosidade, topografia, conteúdo de carga, hidrofobicidade e composição dos monômeros metacrilatos (Beyth et al, 2007;Beyth et al, 2008;Zhang et al,2016) permitem a adesão das proteínas salivares e a colonização das bactérias cariogênicas, como o S. Mutans (Nedejkovic et al, 2017). A presença desse biofilme cariogênico nos materiais restauradores aumentam ainda mais a rugosidade e predispõem a estrutura dental ao desenvolvimento de cárie secundária, ou formação de novas lesões de cárie na interface dente-restauração, tornando um ciclo que irá levar à falha das restaurações (Gregson et al, 2012;Zhang et al, 2017).…”

“…Outro fator é que a resina composta não possui a capacidade de neutralização de ácidos como o amálgama, logo, não afeta o pH ácido da placa, que é o que degrada a superfície do material. Esse pH desempenha um papel crucial na desmineralização/ remineralização e também na progressão de lesões de cárie secundária (Zhang et al, 2016).…”

“…O S. Mutans contribui para a degradação da matriz orgânica dos compósitos pela atividade das esterases (Kermanshahi et al, 2010;Zhou et al, 2016) e pela produção de acidos, como o ácido lático que irá promover um ambiente com pH baixo, tornando susceptível à deterioração do material (Beyth et al, 2008;Bourbia et al, 2013;Zhang et al, 2016).…”