Evaluation of the cytotoxicity of chemical caries removal agents - an in vitro study

Abstract

Introduction: Dental caries is a multifactorial chronic infectious disease that affects the hard tissues of the tooth. Currently, the conventional method for caries removal consists in the use of rotatory and manual instruments, which represents a destructive approach to the dental structure. To preserve the integrity of the teeth affected by this pathology, chemical caries removal agents have emerged as a minimally invasive approach, reducing the need for anesthesia, dental treatment phobias, and, above all, minimizing the removal of healthy dental structure and iatrogenic situations. The use of these agents has been indicated as a non-invasive treatment option; however, their potential cytotoxic effects on the dentin-pulp complex are not yet fully known.Materials and Methods: The MDPC-23 cell line, of odontoblast-like mouse cells, was used to test the cytotoxicity of the chemical caries removal agents PapaCarie Duo and Brix 3000. The evaluation was performed at 1, 24, and 96 hours, after the cells have been exposed to serial concentrations of the chemical agents by direct contact. The metabolic activity was determined through the MTT assay. The protein content was determined by the Sulforhodamine B assay, and the formation of mineralized deposits was assessed by Alizarin Red S staining. The cell morphology was evaluated after staining with May-Grünwald-Giemsa.Results: PapaCarie Duo and Brix 3000 presented a significant decrease in cell metabolism, which was time and dose dependent, with Brix 3000 inducing a more cytotoxic effect. The decrease in the protein content and mineral deposits formation, corroborates that cell death occurs, and not only an inhibition of the cell's metabolism. The evaluation of the cell morphology confirmed these results, with evident apoptosis characteristics.Discussion: Understanding the biological effect of dental materials represents a fundamental knowledge when deciding to perform clinical treatments. Even though these agents present cytotoxic effects when in direct contact with the cells, in the human body the existence of a dentinal barrier can have a protective action of the pulp. Nonetheless, the observed cytotoxicity presents a possible implication of the use of such products.Conclusion: both products exhibited cytotoxicity in the MDPC-23 cells, with effects dependent on exposure time and dose. Brix 3000® reduced the cell metabolism more significantly than PapaCarie Duo®. Both products led to notable decreases in protein content and mineralized deposits formation, with cell morphology changes consistent with apoptosis following exposure.

Introdução: A cárie dentária é uma doença infeciosa crónica e multifatorial que afeta os tecidos duros do dente. Atualmente, o método convencional de remoção de lesões de cárie com instrumentos rotatórios representa uma abordagem destrutiva da estrutura dentária. Na tentativa de preservar a integridade dos dentes afetados, os agentes de remoção química de cárie surgiram como uma abordagem minimamente invasiva, reduzindo a necessidade de anestesia, as fobias ao tratamento dentário e, sobretudo, minimizando a remoção de estrutura dentária saudável e de situações iatrogénicas. O uso destes agentes tem sido indicado como opção de tratamento não invasivo, no entanto os seus possíveis efeitos citotóxicos sobre o complexo dentino pulpar ainda não são totalmente conhecidos.Materiais e métodos A linha celular MDPC-23, células tipo odontoblastos de origem murina, foi utilizada para avaliar a citotoxicidade dos agentes químicos de remoção de cárie, PapaCarie Duo e Brix 3000. A avaliação foi realizada durante 1, 24 e 96 horas, utilizando a concentrações seriadas dos produtos através da técnica de contacto direto. A atividade metabólica foi determinada através do ensaio de MTT. O conteúdo proteico foi determinado pelo ensaio da Sulforodamina B e a formação de depósitos mineralizados pela coloração com o vermelho de Alizarina S. A morfologia celular foi avaliada após a coloração com May-Grünwald-Giemsa.Resultados: PapaCarie Duo e Brix 3000 apresentaram uma diminuição significativa no metabolismo celular, que é dependente do tempo de exposição e da dose administrada. O agente Brix 3000 demonstrou uma maior citotoxicidade. A diminuição do conteúdo de proteico e da formação de depósitos mineralizados, suporta a ocorrência de morte celular. A avaliação da morfologia celular confirmou estes resultados, com características evidentes de apoptose celular.Discussão: A compreender do efeito biológico dos materiais dentários é fundamental na decisão clínica do tratamento a ser efetuado. Embora os agentes apresentem efeitos citotóxicos quando em contato direto com as células, a existência de uma barreira dentinária no corpo humano pode atenuar a toxicidade e ter uma ação protetora da polpa. No entanto, a toxicidade observada representa uma possível implicação na utilização destes produtos.Conclusão: os dois produtos testados exibiram citotoxicidade nas células MDPC-23, com efeitos dependentes do tempo e da dose de exposição. No entanto, o Brix 3000® reduziu o metabolismo celular de forma mais significativa. Ambos os produtos levaram a diminuições significativas no conteúdo proteico e na formação de depósitos mineralizados. As alterações da morfologia celular observadas são compatíveis com morte celular por apoptose.