Functional polymers as antimicrobial agents for oral disinfection

Abstract

A flora microbiana da boca é uma das mais ricas e diversas do corpo humano. É no entanto, altamente variável de indivíduo para indivíduo, sendo por isso, impossível estabelecer com rigor o número e tipo de espécies que fazem parte desse bioma. Microrganismos patogénicos presentes na boca têm vindo a ser progressivamente associados a patologias de sistemas orgânicos que ultrapassam o âmbito estrito da cavidade oral. São diversos os casos descritos de endocardites, cancro, infeções respiratórias e até diabetes, provocados por microrganismos presentes na flora oral. Dada a relevância clínica que as infeções orais têm vindo a assumir nos últimos anos, o conhecimento detalhado sobre a composição da microflora oral e a sua suscetibilidade a compostos antimicrobianos passíveis de aplicação em desinfeção oral reveste-se de particular relevância. Foram efetuadas recolhas de amostras microbiológicas da boca de pacientes da clínica de medicina dentária universitária do Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz, com o objetivo de isolar o maior número possível de estirpes encontradas para, posteriormente, se testar a eficácia antimicrobiana de dois oligómeros previamente sintetizados no decurso do projeto. Foram isoladas 103 estirpes, representando 37 espécies diferentes. Cada um dos 103 isolados obtidos foi caracterizado quanto à sua suscetibilidade aos compostos PMETOX-DDA e LPEI através da determinação da concentração mínima inibitória (MIC). Os valores médios de MIC obtidos foram de 0,530 mg.mL-1 para LPEI e 0,723 mg.mL-1 para PMETOX-DDA, sendo os valores de dispersão mais elevados para LPEI. Ambos os polímeros foram eficazes e, possivelmente, complementares enquanto agentes antimicrobianos. Os resultados deste estudo são consistentes com os previamente obtidos em ensaios microbiológicos preliminares, confirmando as poli-oxazolinas como uma promissora nova alternativa terapêutica em alternativa a agentes antimicrobianos convencionais. Paralelamente, informação sobre a composição da microflora dos diferentes compartimentos da boca foi analisada em conjunto com informação sobre a história clínica e hábitos de higiene oral de cada paciente, recolhidos por médicos dentistas através de observação e inquérito. Foram obtidos resultados significativos do teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis (p <0,05) na análise a alguns hábitos de higiene e do historial clínico. Os valores da análise de similaridade e dissimilaridade entre grupos (SIMPER) foram estatisticamente relevantes, assim como a análise ANOSIM (global R = 0,765, com um nível de significância estatística de amostra de 0,1%) confirmando perfis de distribuição diferentes de acordo com as diferentes zonas da boca. A escovagem da língua e uso do fio dental são os hábitos de higiene oral mais relevantes na colonização oral por microrganismos.

The microbial flora of the mouth is one of the richest and most diverse in the human body. However, it is highly variable from individual to individual being, therefore, impossible to determine the exact number and kind of species that are part of this biome. Pathogens present in the mouth have been progressively associated with diseases of organic systems that go beyond the strict scope of the oral cavity. There are several reported cases of endocarditis, cancer, respiratory infections and even diabetes, caused by microorganisms in the oral flora. Given the clinical relevance that oral infections have been taking in recent years, a detailed knowledge about the composition of oral microflora and its susceptibility to antimicrobial compounds likely to be applied in oral disinfection, assumes particular relevance. Microbiological sampling of patients from the mouth of the university dental clinic of the Institute of Health Sciences Egas Moniz was conducted, in order to isolate the largest possible number of strains to subsequently test the efficacy of two antimicrobial oligomers, previously synthesized in the course of the project. A set of 103 strains, representing 37 different species, was obtained. Each of the 103 isolates was characterized for their susceptibility to compounds PMETOX-DDA and LPEI by determining the minimum inhibitory concentration (MIC). Mean obtained MIC values were 0.530 mg.mL-1 to LPEI and 0.723 mg.mL-1 to PMETOX-DDA, being dispersion values higher to LPEI. Both polymers were effective and possibly complementary as antimicrobial agents. The results of this study are consistent with results previously obtained in preliminary microbiological assays, confirming poly(oxazoline)s as a promising new therapeutic alternative to conventional antimicrobial agents. In addition, information on the composition of the microflora of the mouth of different compartments was analyzed along with information on the clinical history and oral hygiene habits of each patient, collected by dentists through observation and investigation. Statistically significant results of non-parametric Kruskal-Wallis test were obtained (p-value<0.05) for some hygiene habits and medical history events. SIMPER analysis values of dissimilarity between groups and similarity within groups were statistically relevant, as well as the ANOSIM analysis (global R=0.765, with a significance level of sample statistic of 0.1%), confirming the existence of different distribution profiles according to different areas of the mouth. Tongue brushing and flossing are the more relevant oral hygiene habits in oral colonization by microorganisms.