Aplicação de porfirinas como fotossensibilizadores para a inativação fotodinâmica de microrganismos da cavidade oral

Abstract

A cavidade oral é um habitat favorável ao desenvolvimento de microrganismos, alguns dos quais podem causar doenças, sendo Enterococcus faecalis uma bactéria frequentemente encontrada em biofilmes instalados em diferentes nichos da cavidade oral. Este trabalho teve como objetivo testar a aplicabilidade da inativação fotodinâmica (PDI), usando porfirinas como fotossensibilizadores, como estratégia de controlo de biofilmes da cavidade oral, tomando E. faecalis como microrganismo modelo. Como fotossensibilizadores, foram testadas as porfirinas catiónicas Tetra-Py+-Me, Tri-Py+-Me-PF, PCat 2, PCat 3, PCat 4 e o corante azul de toluidina O (TBO), incluído como fotossensibilizador de referência. Os biofilmes de E. faecalis foram irradiados com luz branca (270 J.cm-2) a uma intensidade de 150 mW.cm-2, na presença de até 50 µM de porfirina ou até 20 µM de TBO. A cinética de inativação foi caracterizada pela variação da concentração de células viáveis ao longo da experiência. Foi também testada a inativação de células na forma livre, em condições equivalentes. Os biofilmes de E. faecalis mostraram-se muito resistentes à PDI com qualquer dos PS testados, não tendo sido conseguidos fatores de inativação superiores a 2 log com a concentração máxima de PS (50 µM) e a dose máxima de luz (270 J.cm-2). Na forma livre as células foram inativadas até ao limite de quantificação com concentrações de PS de 0,5 µM e doses de luz até 108 J.cm-2, com uma intensidade de 10 mW.cm-2. No entanto, a eficiência de ligação dos PS às células livres não foi maior do que aos biofilmes. Embora os fatores de inativação obtidos não permitam ainda considerar que a PDI com os compostos testados seja uma abordagem antimicrobiana eficiente contra biofilmes de E. faecalis, o facto de se confirmar uma relação entre as propriedades químicas e físicas do PS e a sua eficiência, bem como os resultados muito promissores obtidos com uma das famílias de porfirinas testadas apenas em células livres, justifica a prossecução do desenvolvimento de novos PS para o controle de biofilmes bacterianos na cavidade oral.

The oral cavity is an amenable habitat for microorganisms, including pathogens, and Enterococcus faecalis is a common member of the oral microbiota, being frequently found in biofilms from different niches in the oral cavity. This study aimed to test the applicability of photodynamic inactivation (PDI), using porphyrins as photosensitizers and E. faecalis as a model bacterium, as a strategy to control biofilms in the oral cavity. Porphyrins (Tetra-Py+-Me, Tri-Py+-Me-PF, PCat 2, PCat 3, PCat 4) were tested as photosensitizers and toluidine blue O was used as a reference photosensitizer. E. faecalis biofilms were irradiated with white light (270 J.cm-2) at an intensity of 150 mW.cm-2, in the presence of up to 50 µM of porphyrins or up to 20 µM for TBO. The inactivation kinetics was characterized by the variation of the concentration of viable cells throughout the experiments. The inactivation of cell suspensions was also tested under equivalent conditions, for comparison. Biofilms of E. faecalis were very resistant to PDI with all tested PS and inactivation factors were <2 log with the maximum concentration of PS (50 µM) and the maximum light dose (270 J.cm-2). Cell suspensions were inactivated to the limit of quantification with 0,5 µM PS and a maximum light dose of 108 J.cm-2, with an intensity of 10 mW.cm-2. However, the PS binding efficiency to planktonic cells was not higher than to biofilms. Although the inactivation factors attained are not sufficient to consider that the PDI with the tested PS is, at the moment, an effective antimicrobial approach against E. faecalis biofilms, the fact that the chemical and physical properties of the PS significantly affect the outcome of the photosensitization process, in addition to the promising results obtained with PCat’s, a family of cationic porphyrins that was tested only in free-living cells, justifies the interest in pursuing the development of new PS for the control of bacterial biofilms in the oral cavity.