Effect of Dentin Biomodification Delivered by Experimental Acidic and Neutral Primers on Resin Adhesion

Objectives Proanthocyanidins (PACs) are biocompounds mimicking native collagen cross-links. The effective and practical delivery of any biocompound is pivotal for clinical usage. The aim was to investigate the dentin biomodification and effective formation of dentin–resin biointerfaces of two highly bioactive PAC-rich extracts, Vitis vinifera (Vv) and Camellia sinensis (Cs), delivered using neutral (NP) or acidic (AP) rinse-out primer approaches. Methods The depth of dentin demineralization (optical profilometry), dentin biomodification (apparent modulus of elasticity, collagen auto-fluorescence) and properties of dentin–resin interfaces (microtensile bond strength - μTBS, and micro-permeability) were investigated. NP consisted of either 15% Vv or Cs applied for 60 s after surface etching; while AP contained 15% Vv or Cs in either 35% glycolic acid or tartaric acid applied for 30 s or 60 s. Data were analyzed using ANOVA and post-hoc tests (α = 0.05). Results The depth of demineralization was statistically higher when applied for 60 s, regardless of rinse-out primer approach (p \u3c 0.001). Compared to the AP strategy, NP exhibited statistically higher apparent modulus of elasticity, regardless of PAC extract (p \u3c 0.001). Highest μTBS were obtained for NPVv, which were statistically similar to APGAVv, when applied for 60 s (p \u3c 0.001); both resulted in a dramatic decrease of the interfacial permeability. NPCs group showed the lowest μTBS (p \u3c 0.001). Conclusions A combination of high bond strength and low micro-permeability can be accomplished using glycolic acid with the mid- and high-PAC oligomer enriched extract (Vv). Cs extract containing mostly catechins and dimeric PACs, was found unsuitable for resin-dentin adhesion despite exhibiting high initial dentin biomodification. Clinical significance This study provides a new conceptual delivery of PAC-mediated dentin biomodification and conservative dentin surface etching using rinse-out primers. The strategy requires a specific combination of PAC source, α-hydroxy acid, and application time

Er:YAG laser protocols influence on dentin morphology, hybrid layer formation and bond strength

Este estudo longitudinal in vitro avaliou a ação de diferentes larguras de pulso empregadas no protocolo de preparo cavitário e pré-tratamento dentinário com o laser de Er:YAG sobre a ultramorfologia da dentina, a micromorfologia da interface adesiva e resistência de união. Cento e doze molares humanos foram seccionados, obtendo-se uma dentina de profundidade média e, em seguida, foram distribuídos de acordo com os protocolos de irradiação da superfície dentinária: preparo cavitário (200 mJ/20 Hz) e pré-tratamento (80 mJ/2 Hz). Os fatores em estudo foram a largura de pulso (50 ?s, 300 ?s e 600 ?s) e tempo de armazenamento (24 h e 1 ano). Para cada condição de tratamento de superfície (protocolo de irradiação), foi considerado um grupo controle, sem irradiação. Os espécimes foram avaliados por diferentes métodos, a saber: análise da ultramorfologia por microscopia eletrônica de transmissão (MET) (n=3); avaliação da micromorfologia da interface adesiva por meio de microscopia confocal (n=3); avaliação da matriz orgânica e fibrilas colágenas por meio da Segunda Gerão Harmônica (n=3). Foram realizadas também a avaliação da resistência de união por ensaio de microcisalhamento nos espécimes submetidos ao protocolo de pré-tratamento da dentina (?SBS) (n=12) e por ensaio de microtração (?TBS) (n=11) nos espécimes submetidos ao protocolo de irradiação de preparo cavitário. Os experimentos de microscopia confocal e resistência de união foram realizados utilizando um sistema adesivo autocondicionante (Scotchbond Universal, 3M ESPE, EUA) em conjunto a uma resina composta (Z350 XT, 3M ESPE, EUA). Estes espécimes foram analisados após 24 hs e 1 ano de armazenamento em saliva artificial. Os dados quantitativos obtidos nos ensaios de resistência de união foram analisados por meio do teste de ANOVA (dois fatores) e do teste de comparações múltiplas de Tukey (? = 0,05). Os dados qualitativos foram comparados e descritos detalhadamente. Os resultados de resistência de união imediato dos grupos irradiados mostraram valores mais baixos quando comparados ao grupo controleo, independente do protocolo empregado assim como da largura de pulso utilizada. Os baixos valores expressos nos ensaios de resistência de união podem ser justificados pelas alterações na ultraestrutura da dentina irradiada com o laser de Er:YAG, que denotam uma clara alteração da matriz orgânica com desnaturação das fibrilas colágenas, como demostrada pelas imagens de SGH e MET. Desta forma, as alterações nas estruturas orgânicas da dentina prejudicaram a formação da uma camada híbrida consistente que levou à degradação das interfaces adesivas e consequente redução dos valores de resistência de união em 24 h. Todos os espécimes ensaiados no teste de microtração apresentaram redução significativa após 1 ano de armazenamento em saliva artificial, independente do tratamento realizado. Entretanto, os espécimes ensaiados no teste de microcisalhamento não apresentaram redução significativa após o mesmo período de armazenamento (1-ano). Embora o protocolo de pré-tratamento tenha alterado os componentes orgânicos da dentina, essas alterações não foram suficientes para reduzir os valores de resistência de união após 1 ano de armazenamento. Sendo assim, o emprego do laser de Er:YAG, em ambos os protocolos investigados, resultaram em modificações permanentes nos componentes orgânicos da dentina, que infleuncirama negativamente os valores de resistência de união a esse substrato.This longitudinal in vitro study evaluated the action of different pulse widths employed in the protocol of cavity preparation and pre-treatment with the Er: YAG laser on the ultramorphology of dentin, the micromorphology of the adhesive interface and bond strength. One hundred and twelve human molars were sectioned to obtain a medium depth dentin and then distributed according to the dentin surface irradiation protocols: cavity preparation (200 mJ / 20 Hz) and pretreatment (80 mJ / 2 Hz). The factors under study were the pulse width (50 ?s, 300 ?s and 600 ?s) and storage time (24 h and 1 year). For each surface treatment condition (irradiation protocol), it was considered a control group, without irradiation. The specimens were evaluated by different methods, such as: ultramorphology analysis by transmission electron microscopy (MET) (n = 3); analysis of the adhesive-interfaces by confocal microscopy (n = 3); evaluation of the organic matrix and collagen fibrils by Second Harmonic Generation (n = 3). The bond strength was evaluated by micro-shear test in the specimens submitted to the pre-treatment protocol (?SBS) (n = 12) and by microtensile test (?TBS) (n = 11) in specimens submitted to cavity preparation`s protocol. Confocal microscopy and bond strength experiments were performed using a self-etching adhesive system (Scotchbond Universal, 3M ESPE, USA) together with a composite resin (Z350 XT, 3M ESPE, USA). These specimens were analyzed after 24 h and 1 year of storage in artificial saliva. The quantitative data obtained in the bond strength tests were analyzed using the ANOVA test (two factors) and Tukey\'s multiple comparison test (? = 0.05). Qualitative data were compared and described in detail. The results of immediate bond strength of the irradiated groups showed lower values when compared to the control group, regardless of the protocol used as well as the pulse width used. The low values expressed in the bond strength tests can be justified by the changes in the ultrastructure of the dentin irradiated with the Er: YAG laser, which denote a clear alteration of the organic matrix and collagen fibrils, as observed in SGH and MET images. In this way, the changes in the organic structures of dentin impaired the formation of a consistent hybrid layer that lead to the degradation of the adhesive-interfaces and consequent drop of bond strength values at 24 h. All specimens tested in the microtensile test showed a significant reduction of bond strength after 1 year of saliva storage, regardless treatment performed. However, the specimens tested in the micro-shear test did not show significant reduction of bond strength after the same storage period (1-year). Although the pre-treatment protocol altered the organic components of dentin, these changes were not enough to reduce bond strength values after 1 year of storage. Thus, the use of the Er: YAG laser, in both protocols investigated, resulted in permanent modifications in the organic components of the dentin, which negatively influences the bond strength values to this substrate

Effect of Er:YAG (SSP) laser pulse widths on dentin - morphological analysis

Este estudo se propôs a analisar as características morfológicas da dentina humana irradiada com laser de Er:YAG utilizando diferentes larguras temporal de pulso nos protocolos de preparo cavitário e pré-tratamento da dentina. Foram utilizados 18 molares humanos que foram seccionados no sentido mésio-distal e amelocementário obtendo-se um disco plano de dentina. Em seguida foram lixados com uma sequência decrescentes de lixas para padronizar os espécimes em 2mm de espessura. Os grupos experimentais foram compostos a partir de 2 fatores de variação: 1) indicação clínica - preparo cavitário (E=200mJ/20Hz), e pré-tratamento (E=80mJ/2Hz); e 2) largura temporal de pulso - 50, 300 e 600µs. Assim formaram-se 6 grupos experimentais com (n=3): G1(E=200mJ/20Hz/50µs); G2(E=200mJ/20Hz/300µs); G3(E=200mJ/20Hz/600µs); G4(E=80mJ/2Hz/50µs); G5(E=80mJ/2Hz/300µs); G6(E=80mJ/2Hz/600µs). Os espécimes foram irradiados com o laser de Er:YAG com comprimento de onda de 2,94µm, de modo não contato, com um distância de 7mm do feixe de saída, sob irrigação de 60ml/min de água e 40ml/min de ar. Após a irradiação, os espécimes foram processados e destinados à avaliação descritiva das imagens obtidas em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), nos diferentes grupos experimentais. A análise morfológica dos grupos irradiados revelou uma superfície irregular, ausência de smear layer que expõe a abertura dos túbulos dentinários, dentina peritubular evidente e, sem indícios de carbonização e derretimento para todos os protocolos utilizados. Os resultados deste estudo in vitro mostraram que a irradiação com o laser de Er:YAG promoveram um padrão morfológico microrretentivo característico de ablação para todos os grupos testados e os grupos G1 e G4, que utilizaram a menor largura temporal de pulso (50 ?s), apresentaram uma superfície mais rugosa quando comparados aos demais grupos. Por fim, podemos concluir que a largura temporal de pulso influência nas características morfológicas da dentina irradiada nas diferentes indicações clínicas testadas, preparo cavitário e pré-tratamento. A menor largura de pulso (50 µs) produz uma morfologia mais irregular quando comparada as maiores larguras de pulsos (300 e 600 µs).This study evaluated the morphological characteristics of Er:YAG laser irradiated dentin using different temporal pulses width on the protocols of cavity preparation and dentin pretreatment. Eighteen human molars were cut longitudinally in a mesiodistal direction and amelocemental junction providing dentin disks. Samples were polished in a decreasing silicon carbide paper to obtain standard 2mm thick disks. The experimental groups were divided by two variables: 1) clinical protocol - cavity preparation (E=200mJ/20Hz) and pretreatment (E=80mJ/2Hz); and 2) temporal pulse width - 50, 300 and 600µs. Therefore, six experimental groups were (n=3): G1(E=200mJ/20Hz/50µs); G2(E=200mJ/20Hz/300µs); G3(E=200mJ/20Hz/600µs); G4(E=80mJ/2Hz/50µs); G5(E=80mJ/2Hz/300µs); and G6(E=80mJ/2Hz/600µs). The samples were irradiated with the Er.YAG laser using wave-length of 2.94µm, in a non contact mode at a focal distance of 7mm from the target point under continuous water spray of 60-40ml/min. After the irradiation, the samples were processed and evaluated by scanning electron microscopic evaluation (SEM). The morphological analysis on the irradiated groups showed an irregular dentin surface, without smear layer, exposed dentinal tubules apertures, evidenced peritubular dentin, without carbonization and melting signs for all groups. A microretentive morphological pattern, characteristic of the ablation process could be observed in all groups. However, groups G1 and G4, that used 50?s of temporal pulse width, presented a greater irregularity when compared to other groups. In conclusion, the temporal pulse width interfere on the morphological characteristic of the irradiated dentin, regardless of clinical protocol, cavity preparation and pretreatment. The shorter the pulse width (50µs), the greater the surface irregularity

Er:YAG laser protocols influence on dentin morphology, hybrid layer formation and bond strength

Este estudo longitudinal in vitro avaliou a ação de diferentes larguras de pulso empregadas no protocolo de preparo cavitário e pré-tratamento dentinário com o laser de Er:YAG sobre a ultramorfologia da dentina, a micromorfologia da interface adesiva e resistência de união. Cento e doze molares humanos foram seccionados, obtendo-se uma dentina de profundidade média e, em seguida, foram distribuídos de acordo com os protocolos de irradiação da superfície dentinária: preparo cavitário (200 mJ/20 Hz) e pré-tratamento (80 mJ/2 Hz). Os fatores em estudo foram a largura de pulso (50 ?s, 300 ?s e 600 ?s) e tempo de armazenamento (24 h e 1 ano). Para cada condição de tratamento de superfície (protocolo de irradiação), foi considerado um grupo controle, sem irradiação. Os espécimes foram avaliados por diferentes métodos, a saber: análise da ultramorfologia por microscopia eletrônica de transmissão (MET) (n=3); avaliação da micromorfologia da interface adesiva por meio de microscopia confocal (n=3); avaliação da matriz orgânica e fibrilas colágenas por meio da Segunda Gerão Harmônica (n=3). Foram realizadas também a avaliação da resistência de união por ensaio de microcisalhamento nos espécimes submetidos ao protocolo de pré-tratamento da dentina (?SBS) (n=12) e por ensaio de microtração (?TBS) (n=11) nos espécimes submetidos ao protocolo de irradiação de preparo cavitário. Os experimentos de microscopia confocal e resistência de união foram realizados utilizando um sistema adesivo autocondicionante (Scotchbond Universal, 3M ESPE, EUA) em conjunto a uma resina composta (Z350 XT, 3M ESPE, EUA). Estes espécimes foram analisados após 24 hs e 1 ano de armazenamento em saliva artificial. Os dados quantitativos obtidos nos ensaios de resistência de união foram analisados por meio do teste de ANOVA (dois fatores) e do teste de comparações múltiplas de Tukey (? = 0,05). Os dados qualitativos foram comparados e descritos detalhadamente. Os resultados de resistência de união imediato dos grupos irradiados mostraram valores mais baixos quando comparados ao grupo controleo, independente do protocolo empregado assim como da largura de pulso utilizada. Os baixos valores expressos nos ensaios de resistência de união podem ser justificados pelas alterações na ultraestrutura da dentina irradiada com o laser de Er:YAG, que denotam uma clara alteração da matriz orgânica com desnaturação das fibrilas colágenas, como demostrada pelas imagens de SGH e MET. Desta forma, as alterações nas estruturas orgânicas da dentina prejudicaram a formação da uma camada híbrida consistente que levou à degradação das interfaces adesivas e consequente redução dos valores de resistência de união em 24 h. Todos os espécimes ensaiados no teste de microtração apresentaram redução significativa após 1 ano de armazenamento em saliva artificial, independente do tratamento realizado. Entretanto, os espécimes ensaiados no teste de microcisalhamento não apresentaram redução significativa após o mesmo período de armazenamento (1-ano). Embora o protocolo de pré-tratamento tenha alterado os componentes orgânicos da dentina, essas alterações não foram suficientes para reduzir os valores de resistência de união após 1 ano de armazenamento. Sendo assim, o emprego do laser de Er:YAG, em ambos os protocolos investigados, resultaram em modificações permanentes nos componentes orgânicos da dentina, que infleuncirama negativamente os valores de resistência de união a esse substrato.This longitudinal in vitro study evaluated the action of different pulse widths employed in the protocol of cavity preparation and pre-treatment with the Er: YAG laser on the ultramorphology of dentin, the micromorphology of the adhesive interface and bond strength. One hundred and twelve human molars were sectioned to obtain a medium depth dentin and then distributed according to the dentin surface irradiation protocols: cavity preparation (200 mJ / 20 Hz) and pretreatment (80 mJ / 2 Hz). The factors under study were the pulse width (50 ?s, 300 ?s and 600 ?s) and storage time (24 h and 1 year). For each surface treatment condition (irradiation protocol), it was considered a control group, without irradiation. The specimens were evaluated by different methods, such as: ultramorphology analysis by transmission electron microscopy (MET) (n = 3); analysis of the adhesive-interfaces by confocal microscopy (n = 3); evaluation of the organic matrix and collagen fibrils by Second Harmonic Generation (n = 3). The bond strength was evaluated by micro-shear test in the specimens submitted to the pre-treatment protocol (?SBS) (n = 12) and by microtensile test (?TBS) (n = 11) in specimens submitted to cavity preparation`s protocol. Confocal microscopy and bond strength experiments were performed using a self-etching adhesive system (Scotchbond Universal, 3M ESPE, USA) together with a composite resin (Z350 XT, 3M ESPE, USA). These specimens were analyzed after 24 h and 1 year of storage in artificial saliva. The quantitative data obtained in the bond strength tests were analyzed using the ANOVA test (two factors) and Tukey\'s multiple comparison test (? = 0.05). Qualitative data were compared and described in detail. The results of immediate bond strength of the irradiated groups showed lower values when compared to the control group, regardless of the protocol used as well as the pulse width used. The low values expressed in the bond strength tests can be justified by the changes in the ultrastructure of the dentin irradiated with the Er: YAG laser, which denote a clear alteration of the organic matrix and collagen fibrils, as observed in SGH and MET images. In this way, the changes in the organic structures of dentin impaired the formation of a consistent hybrid layer that lead to the degradation of the adhesive-interfaces and consequent drop of bond strength values at 24 h. All specimens tested in the microtensile test showed a significant reduction of bond strength after 1 year of saliva storage, regardless treatment performed. However, the specimens tested in the micro-shear test did not show significant reduction of bond strength after the same storage period (1-year). Although the pre-treatment protocol altered the organic components of dentin, these changes were not enough to reduce bond strength values after 1 year of storage. Thus, the use of the Er: YAG laser, in both protocols investigated, resulted in permanent modifications in the organic components of the dentin, which negatively influences the bond strength values to this substrate