Obtention of a modified release system containing chlorhexidine and evaluation of its effect on pathogenic oral biofilms

Considerando que a obtenção de uma formulação farmacêutica pode ser melhor planejada se algumas condições biológicas inerentes à cavidade oral forem contempladas e que os sistemas de liberação modificada podem ser ferramentas para o controle de doenças orais, o objetivo do trabalho é obter uma formulação contendo clorexidina, avaliando seu efeito sobre os mesmos. Este trabalho foi dividido em duas etapas, sendo que a primeira envolveu a obtenção da formulação mais adequada aos experimentos biológicos e a segunda avaliou seus efeitos sobre biofilmes patogênicos orais. Assim, formulações com diferentes concentrações de clorexidina foram preparadas e avaliadas visualmente em relação à sua integridade física nas condições de crescimento dos biofilmes, seguido de ensaio de liberação em meio estático utilizando tampão como meio de dissolução (meio de dissolução convencional). A formulação selecionada foi submetida a ensaios de liberação em meio estático contendo os diferentes caldos de cultura bacterianos como meio de dissolução. Na segunda etapa do trabalho, o efeito da formulação selecionada foi avaliado em biofilmes cariogênicos de Streptococcus mutans ou biofilmes periodontopatogênicos de Porphyromonas gingivalis. Biofilmes de S. mutans (n=6) ou P. gingivalis (n=3) foram formados em caldos de cultura sob lâminas de vidro por 6 e 3 dias, respectivamente, sendo expostos a um dos seguintes tratamentos: 1) Formulação contendo 92% de quitosana e 8% de hidroxipropil metilcelulose (CV, como controle do veículo) ou 2) Formulação contendo 82% de quitosana, 8% de hidroxipropil metilcelulose e 10% de clorexidina (CHX, grupo experimental). Um grupo sem exposição à formulação foi incluído como controle negativo (CN). Após o período experimental, a viabilidade bacteriana, o pH dos biofilmes e a quantificação de clorexidina liberada para os caldos de cultura foram determinados. Os dados foram analisados estatisticamente por teste de Tukey-Kramer e Tukey, sendo o nível de significância estabelecido em 5%. Os resultados sugerem que ainda que a liberação de clorexidina da formulação nos caldos de cultura de S. mutans e P. gingivalis tenha sido menor se comparada ao meio de dissolução convencional (p0,05), mas apresentaram quedas de pH maiores se comparados à CHX (p0,05). Para P. gingivalis também houve mais morte celular nos biofilmes expostos à CHX (p 0.05), but showed higher pH drops when compared to CHX (p 0.05). For P. gingivalis, there was higher cell death in the biofilms exposed to CHX (p <0.05) and CV presented loss of viability compared to CN (p <0.05). Although the release of chlorhexidine from the formulation has been hampered by the presence of microorganisms, results suggest that the release system was able to reduce the pathogenicity of Streptococcus mutans and Porphyromonas gingivalis biofilms. Thus, the present study suggests the importance of combining studies from different areas of knowledge in order to contribute to the design of formulations aiming future clinical benefits for the oral diseases control

Effect of an Experimental Formulation Containing Chlorhexidine on Pathogenic Biofilms and Drug Release Behavior in the Presence or Absence of Bacteria

(1) Background: For any antibacterial oral formulation to be successful, it must present effects in the presence of biofilms. Therefore, our aim is to analyze the drug release and the antibiofilm effects of a semi-solid formulation containing chlorhexidine (CHX) in the presence of pathogenic biofilms. (2) Methods: The biofilms of Streptococcus mutans (n = 6) or Porphyromonas gingivalis (n = 3) were formed for 6 and 4 days, respectively, being exposed to: 1) a CHX system or 2) vehicle control without CHX. A group without treatment was included as negative control. The acidogenicity, CHX quantification and bacterial viability were determined. A dissolution assay in a buffer and culture medium in the absence of bacteria was also performed. (3) Results: Although the CHX quantification in the culture medium of both biofilms was lower compared to the buffer (p &lt; 0.05) and the culture medium in the absence of bacteria, the CHX system was able to display antibiofilm effects until 96 h for the S. mutans biofilms (p &lt; 0.05) and 72 h for the P. gingivalis biofilms (p &lt; 0.05). (4) Conclusions: The experimental formulation is able to extend chlorhexidine effects, even in challenging conditions such as in the presence of bacteria, allowing the in vitro control of cariogenic biofilms for 4 days and periodontopathogenic biofilms for 3 days