Effect of TiO2 nanoparticles incorporation on antibacterial properties and shear bond strength of dental composite used in Orthodontics

Sodagar, Ahmad; Akhoundi, Mohamad Sadegh Ahmad; Bahador, Abbas; Jalali, Yasamin Farajzadeh; Behzadi, Zahra; Elhaminejad, Farideh; Mirhashemi, Amir Hossein

ABSTRACT Introduction:

Plaque accumulation and bond failure are drawbacks of orthodontic treatment, which requires composite for bonding of brackets. As the antimicrobial properties of TiO2 nanoparticles (NPs) have been proven, the aim of this study was to evaluate the antimicrobial and mechanical properties of composite resins modified by the addition of TiO2 NPs.

Methods:

Orthodontics composite containing 0%, 1%, 5% and 10% NPs were prepared. 180 composite disks were prepared for elution test, disk agar diffusion test and biofilm inhibition test to collect the counts of microorganisms on three days, measure the inhibition diameter and quantify the viable counts of colonies consequently. For shear bond strength (SBS) test, 48 intact bovine incisors were divided into four groups. Composites containing 0%, 1%, 5% and 10% NPs were used for bonding of bracket. The bracket/tooth SBS was measured by using an universal testing machine.

Results:

All concentration of TiO2 NPs had a significant effect on creation and extension of inhibition zone. For S. mutans and S. sanguinis, all concentration of TiO2 NPs caused reduction of the colony counts. Composite containing 10% TiO2 NPs had significant effect on reduction of colony counts for S. mutans and S. sanguinis in all three days. The highest mean shear bond strength belonged to the control group, while the lowest value was seen in 10% NPs composite.

Conclusions:

Incorporating TiO2 nanoparticles into composite resins confer antibacterial properties to adhesives, while the mean shear bond of composite containing 1% and 5% NPs still in an acceptable range.

RESUMO Introdução:

o acúmulo de placa e as descolagens de braquetes são algumas desvantagens presentes no tratamento ortodôntico, no qual se requer o uso de materiais compósitos para a colagem dos braquetes.

Objetivo:

tendo em vista que as propriedades antimicrobianas das nanopartículas (NPs) de TiO2 já foram confirmadas, o objetivo do presente estudo foi avaliar as propriedades antimicrobianas e mecânicas de resinas compostas modificadas pela adição de NPs de TiO2.

Métodos:

compósitos ortodônticos contendo 0%, 1%, 5% e 10% de NPs foram preparados. Cento e oitenta discos de compósito foram preparados para o teste de eluição, o ensaio de difusão em ágar por disco, e o ensaio de inibição da formação de biofilme, para se calcular as contagens de microrganismos ao longo de três dias, medir o diâmetro da inibição e, consequentemente, quantificar as contagens de colônias viáveis. Para o teste de resistência da colagem ao cisalhamento (SBS), 48 incisivos bovinos intactos foram divididos em quatro grupos, nos quais os compósitos contendo 0%, 1%, 5% e 10% de NPs foram utilizados para colagem dos braquetes. A SBS da interface braquete/dente foi medida em uma máquina universal de ensaios.

Resultados:

todas as concentrações de NPs de TiO2 apresentaram efeito significativo na formação e na extensão da zona de inibição. Para o S. mutans e o S. sanguinis, todas as concentrações de NPs de TiO2 causaram redução na contagem das colônias. O compósito contendo 10% de NPs de TiO2 apresentou uma diminuição significativa na contagem de colônias de S. mutans e S. sanguinis durante os três dias. A média mais alta da SBS foi observada no grupo controle, enquanto o valor mais baixo foi observado para o compósito com 10% de NPs.

Conclusões:

a incorporação de nanopartículas de TiO2 nas resinas compostas lhes conferiu propriedades antibacterianas, e o valor médio da SBS das resinas contendo 1% e 5% de NPs apresentou-se dentro de uma faixa aceitável.