UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ FACULDADE DE FARMÁCIA, ODONTOLOGIA E ENFERMAGEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ODONTOLOGIA JIOVANNE RABELO NERI

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ FACULDADE DE FARMÁCIA, ODONTOLOGIA E ENFERMAGEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ODONTOLOGIA JIOVANNE RABELO NERI EFEITO DO FLAVONÓIDE EPIGALOCATEQUINA-3-GALATO NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DE SISTEMA ADESIVO DE CONDICIONAMENTO TOTAL À DENTINA FORTALEZA 2010

2 JIOVANNE RABELO NERI EFEITO DO FLAVONÓIDE EPIGALOCATEQUINA-3-GALATO NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DE SISTEMA ADESIVO DE CONDICIONAMENTO TOTAL À DENTINA Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Odontologia da Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem da Universidade Federal do Ceará, como um dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Odontologia. Área de Concentração: Clínica Odontológica Orientador: Prof. Dr. Sérgio Lima Santiago FORTALEZA 2010

3 2 N445e Neri, Jiovanne Rabelo Efeito do flavonóide epigalocatequina-3-galato na resistência de união de sistema adesivo de condicionamento total à dentina / Jiovanne Rabelo Neri. Fortaleza-Ce, f. Orientador: Prof. Dr. Sérgio Lima Santiago Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará. Programa de Pós-Graduação em Odontologia; Fortaleza-Ce, Adesivos Dentinários 2. Camellia Sinesis 3. Metaloproteinases da Matriz I. Santiago, Sérgio Lima (Orient.) II. Título. CDD:

4 4 JIOVANNE RABELO NERI EFEITO DO FLAVONÓIDE EPIGALOCATEQUINA-3-GALATO NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DE SISTEMA ADESIVO DE CONDICIONAMENTO TOTAL À DENTINA Dissertação apresentada à Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Odontologia da Universidade Federal do Ceará como requisito parcial para a obtenção do Título de Mestre em Odontologia. Área de concentração: Clínica Odontológica. Aprovada em: / / BANCA EXAMINADORA Prof. Dr. Sérgio Lima Santiago (Orientador) Universidade Federal do Ceará UFC Prof. Dr. Vicente de Paulo Aragão Saboia Universidade Federal do Ceará UFC Dra. Adriana Pigozzo Manso Universidade de São Paulo - USP

5 5 Aos meus pais, Neri e Ilnar, pelas incansáveis lições de dignidade e honestidade, por todo o apoio incondicional ao longo desses anos, dedico todo meu esforço, traduzido neste trabalho.

6 6 AGRADECIMENTOS ESPECIAIS A Deus, que em todo a sua GLÓRIA nunca me abandonou. Foi minha acolhida nos momentos tempestuosos, a minha fortaleza nas angústias e a paz nas ocasiões de medo. Quem confia em ti não teme as derrotas. Aos meus irmãos Niskiêr, Eugenie e Pascoal, minhas sobrinhas Isadora, Cecília e Sabrina e meu cunhado Paulo Robson, por todos os ótimos momentos vividos juntos. Esse momento de felicidade também é de vocês. Obrigado, por fazerem parte do meu convívio. Amo todos vocês. A minha namorada, Eliza, por estar comigo em todos os momentos desta jornada, compartilhando as ansiedades, dúvidas e alegrias, e SEMPRE me apoiando. ADMIRO-TE E TE AMO TODOS OS DIAS. Ao meu orientador, Prof. Dr. Sérgio Lima Santiago, uma pessoa a qual admiro pela dedicação, inteligência e, principalmente, pela paciência. Que me deu a oportunidade de ingressar no meio científico e assim expandir meus conhecimentos. Fico lisonjeado em tê-lo, hoje, não só como um MESTRE, mas como um AMIGO DE VERDADE. Muitíssimo Obrigado. Ao Prof. Dr. Vicente de Paulo Aragão Saboia, pelos seus ensinamentos e prestatividade. A principal virtude dos grandes sábios é a SIMPLICIDADE! Obrigado! Aos meus irmãos INOXIDÁVEIS Yuri, Ricardo, Andrezão, Naninha, Gledson, Therence, Jarlécyo, Kelly e Ilana, por serem assim INOXIDÁVEIS como só vocês são. À Dra. Mônica Yamauti (japinha) e Dra. Ana Celeste que gentilmente nos acolheram (Eu e Dr. Sérgio) em Granada/ESP. Obrigado pela amizade verdadeira que foi construída, pelos dias de trabalho duro nos laboratórios da Universidade de Granada e pelas noites regadas a muita cerveja, conversa e risadas. Vocês são presentes de Deus para mim.

7 7 Aos alunos de graduação Felipe Dantas Silveira e Gustavo dos Santos Araújo, pela enorme ajuda na realização dos trabalhos laboratoriais. Esta dissertação possui uma marca registrada de vocês dois em cada espaço. Continuem na batalha pela excelência no aprendizado. Vocês vão longe. Obrigado!

8 8 AGRADECIMENTOS À Universidade Federal do Ceará, na pessoa do seu Magnífico Reitor Prof. Dr. Jesualdo Pereira Farias. À Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, em nome da Prof. Dra. Neiva Francenely Cunha Vieira. Aos professores do Programa de Pós-Gradação em Odontologia da Universidade Federal do Ceará, em nome dos Professores Dr. José Jeová Siebra Moreira Neto e Dra. Cristiane de Sá Roriz Fonteles. Aos meus colegas e irmãos de mestrado, Lívia de Oliveira Barros, Márcia Viana Bessa Nogueira, Yuska Nascimento Castelo Branco, João Paulo Veloso Perdigão, Caio Santiago Dutra e Janaína Rocha de Sousa Almeida, por todos os ótimos momentos vividos. É uma honra pra mim, fazer parte de uma turma com tantos expoentes na Odontologia. Sucesso a todos vocês. Aos colegas doutorandos Vanara Florêncio Passos, Mary Anne Sampaio de Melo, Francisco Cláudio Fernandes Alves e Silva, Rebecca Bastos Araújo Rocha, Juliana Paiva Marques Lima e Fabianni Magalhães Apolonio, pela convivência salutar nos laboratórios da Pós-Graduação e pela oportunidade de realizar trabalhos em conjunto. Ao Prof. Dr. Alessandro Dourado Loguercio, que gentilmente e pacientemente realizou os procedimentos para obtenção das imagens dos espécimes através de Microscopia Eletrônica de Varredura. Obrigado por tudo! À Universidade de Granada, em nome do Prof. Dr. Manuel Toledano e Profa. Dra. Raquel Osório, que cedeu suas instalações e equipamentos o que proporcionou a realização desta pesquisa. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela concessão da bolsa de estudos.

9 9 A desobediência é uma virtude necessária a criatividade. (Raul Seixas)

10 10 RESUMO O objetivo desse estudo in vitro foi avaliar o efeito do flavonóide epigalocatequina-3-galato (EGCG) na resistência de união à dentina nos períodos imediato e após 6 meses de armazenamento. Trinta terceiros molares humanos recém-extraídos tiveram o esmalte oclusal removidos, obtendo-se uma superfície plana de dentina. Os dentes foram divididos em 5 grupos (n=6) de acordo com a solução de re-hidratação da dentina. As superfícies expostas de dentina foram condicionadas com ácido fosfórico a 35% por 15s, lavadas por 30s, e secas com jatos de ar. Os dentes dos grupos G1, G2, G3, G4 e G5 foram re-hidratados, respectivamente, com água destilada, EGCG a 0,02%, 0,1%, 0,5% e clorexidina a 2%. Cada solução de rehidratação foi mantida em contato coma superfície dentinária por 60s. O sistema adesivo - Adper Single Bond 2 (3M ESPE) foi aplicado de acordo com a instruções do fabricante. Cinco incrementos de 1 mm de espessura de resina composta foram aplicados e fotoativados individualmente por 20 segundos. Os dentes foram armazenados em água destilada a 37 C por 24h. Em seguida, foram confeccionados cortes seriados perpendiculares entre si, através da interface de união, para obter espécimes em forma de palito com a área de secção transversal de aproximadamente 1 mm 2. Metade dos espécimes foi testada imediatamente enquanto a outra metade foi armazenada em solução de azida de sódio a 0,3 mmol/l a 37 C por seis meses. Cada espécime foi tracionado a velocidade de 0,5mm/minuto em uma máquina universal de ensaios. Os valores de resistência de união foram estatisticamente avaliados por ANOVA a dois critérios e Student-Newman-Keuls, com nível de significância de 95%. A média (desvio padrão) dos valores de resistência de união (em MPa) foram os seguintes: No período imediato - G1= 34,17 (7,75); G2= 31,39 (7,82); G3= 34,74 (9,14); G4= 27,11 (7,78); G5= 34,68 (7,30). No período de 6 meses - G1= 27,67 (6,98); G2= 31,75 (10,58); G3= 35,99 (10,91); G4= 31,18 (9,29); G5= 31,62 (5,78). O EGCG a 0,02 % e a 0,1% não afetou a resistência de união, no período imediato (p>0,05). Após 6 meses de armazenamento, o EGCG em diferentes concentrações manteve a resistência de união. EGCG pode ser usado como uma alternativa para melhorar a durabilidade das restaurações adesivas, pois preserva a resistência de união das interfaces. Palavras-chave: Adesivos Dentinários, Chá Verde, Metaloproteinases da matriz.

11 11 ABSTRACT The aim of this in vitro study was to evaluate the effect of epigallocatechin-3-gallate (EGCG) on resin-dentin bond strength in the periods immediately and after 6 months of storage. Thirty human third molars extracted had their occlusal enamel removed, resulting in a flat dentin surface. Teeth were divided into 5 groups (n=6) according to the rewetting solution of dentin. Exposed dentin surfaces were etched with 35% phosphoric acid for 15s, rinsed for 30s, and dried with air jets. Teeth in groups G1, G2, G3, G4 and G5 were rewetted, respectively, with distilled water, EGCG at 0.02%, 0.1% and 0.5%, and 2% chlorhexidine. Each rewetted solution was kept in contact with dentin for 60 seconds. The adhesive system - Adper Single Bond 2 (3M ESPE) was applied according to manufacturer's instructions. Five increments of 1 mm thickness of composite resin were applied individually and light-cured for 20s. The teeth were stored in distilled water at 37 C for 24h. The bonded teeth were longitudinally sectioned in both the x and y directions across the bonded interface to obtain bonded sticks with a cross-sectional area approximately 1.0 mm 2. Half of those specimens were immediately tested, while the remaining specimens were stored in sodium azide at 0,3 mmol/l at 37 C for six months. Each specimen was subjected to a tensile strength of the speed of 0.5 mm / minute in a universal testing machine. The values of bond strength were statistically evaluated by testing two-way ANOVA and Student-Newman-Keuls with significance level of 95%. The mean (SD) values of bond strength (MPa) were as follows: In immediate period - G1 = (7.75), G2 = (7.82), G3 = (9.14), G4 = (7.78 ) G5 = (7.30). In the period of 6 months - G1 = (6.98), G2 = (10:58), G3 = (10.91) G4 = (9.29), G5 = (5.78).EGCG at 0.02% and 0.1% did not affect the bond strength in the immmediate period (p> 0.5). After 6 months of storage, EGCG at different concentrations maintained the bond strength. EGCG can be used as a tool to improve the durability of adhesive restorations, because it preserves the bond strength of the interfaces. Keywords: Dentin-Bonding Agents, Camellia Sinesis, Matrix metalloproteinases.

12 12 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO PROPOSIÇÃO Objetivo Geral Objetivos Específicos CAPÍTULO CONCLUSÃO GERAL...32 REFERÊNCIAS...33 APÊNDICES...41 ANEXOS...43

13 13 1 INTRODUÇÃO GERAL A utilização de sistemas adesivos como forma de união efetiva entre os materiais restauradores resinosos e os substratos dentais tem proporcionados grandes avanços à odontologia restauradora (Van Meerbeek et al., 2003; Van Meerbeek et al., 2010). Isto torna possível que dentes cariados ou fraturados possam ser restaurados de forma simples, rápida e com mínima perda de tecidos dentais, obtendo-se restaurações praticamente imperceptíveis (Manhart et al., 2004). O princípio fundamental da união entre os sistemas adesivos e substratos dentais é baseado na substituição dos materiais inorgânicos do dente por resinas sintéticas (Van Meerbeek et al., 2001). Esse processo ocorre em duas fases: Na primeira, há a remoção do fosfato de cálcio da hidroxiapatita dental, promovendo o aparecimento de microporosidades no esmalte e aumento da embocadura dos túbulos dentinários. A segunda fase envolve a infiltração e posterior polimerização in situ dos monômeros resinosos nos espaços criados na superfície desmineralizada (Van Meerbeek et al., 2003). Entretanto, a união entre os sistemas adesivos à dentina não é tão simples e previsível como observado no esmalte (Perdigão, 2007). Alguns fatores como o alto percentual de água (12%) e elementos orgânicos (18%), presença de túbulos dentinários e variações de tipo e composição da dentina contribuem para essa imprevisibilidade. (Perdigão 2007; Van Meerbeek et al., 2003). À medida que a dentina é tratada com ácido fosfórico, torna-se menos mineralizada e ocorre a exposição das fibrilas colágenas. Essa rede de colágeno, intrinsecamente úmida, atua como uma barreira à penetração dos adesivos odontológicos fluidos, essencialmente hidrofóbicos (Vaidyanathan & Vaidyanathan, 2009). O uso de sistemas adesivos contendo moléculas bifuncionais, ou seja, grupos hidrofílicos e hidrofóbicos melhoram a infiltração dos monômeros resinosos nas fibras colágenas (Nakabaiashy et al., 1991). Apesar da resistência de união imediata entre os sistemas adesivos atuais e os tecidos dentais ser bastante favorável (Inoue et al., 2001), quando os adesivos são avaliados em relação a sua durabilidade clínica, os resultados são bastante desanimadores (Van Dijken, 2000; Brackett et al., 2002). Sinais clínicos como descoloração marginal, desadaptação marginal e deslocamento de restauração são frequentemente observados (Breschi et al., 2008), demonstrando assim, que o grande problema dos procedimentos adesivos contemporâneos é a sua limitada durabilidade clínica (Van Meerbeek et al., 1998). A estabilidade das interfaces adesivas depende diretamente da formação de uma camada híbrida compacta e homogênea (Loguercio et al, 2009). Entretanto, o caráter

14 14 heterogêneo e a complexa morfologia dentinária dificultam a difusão dos monômeros resinosos entre os componentes dentinários (Pashley & Carvalho, 1997), o que torna o procedimento adesivo em dentina extremamente instável ao longo do tempo (Lehmann et al., 2009). As áreas incompletamente infiltradas por monômeros resinosos dentro da camada híbrida são susceptíveis à degradação através de dois mecanismos: hidrólise dos seus componentes resinosos e proteólise das fibras colágenas (Hashimoto et al. 2000; Hashimoto et al. 2002; Sano et al., 1999). A hidrólise é um processo químico que promove a quebra das ligações covalentes entre os polímeros através da adição de água às ligações éster, resultando em uma perda na massa de resina, contribuindo para redução da longevidade da camada híbrida (Tay et al., 2005; Breschi et al., 2008). O processo de simplificação dos adesivos, tentando reduzir o número de passos clínicos, agravou ainda mais o problema da redução da resistência mecânica ao longo do tempo, pois a quantidade de moléculas iônicas e polares hidrofílicas contidas nestes adesivos simplificados é maior, o que acarreta em uma maior absorção de água pela camada híbrida (Vaidyanathan & Vaidyanathan, 2009). Além disso, a presença de monômeros resinosos não polimerizados em contato com fluidos orais também acelera o processo de degradação da camada híbrida (Loguercio et al., 2009). A perda de estabilidade das interfaces de união está diretamente relacionada com a redução da estabilidade dos componentes hidrofílicos que compõem a camada híbrida (Tay et al., 2002; De Munck et al., 2005; Breschi et al., 2010). Por outro lado, as fibrilas colágenas expostas pelo condicionamento ácido e que não foram completamente envolvidas pelos monômeros resinosos são degradadas através da ação de uma família de enzimas conhecidas como matriz de metaloproteinases (MMPs) (Armstrong et al., 2004 ; Bracket et al., 2005). As MMPs são endopeptidases zinco e cálcio dependentes (Visse & Nagase, 2003), que são depositadas na dentina humana durante a formação do elemento dental (Tjäderhane et al., 1998; Van Strijp et al., 2003). Acredita-se que estas enzimas sejam ativadas pelo condicionamento ácido ou pelos monômeros resinosos acídicos dos adesivos auto-condicionantes (Pashley et al, 2004; Hannas et al. 2007, Nishitani et al., 2006). Recentemente, foi confirmada a presença de MMP-2 e MMP-9 ativas em dentina desmineralizada através de ensaios de zimografia e western blotting (Mazzoni et al., 2007). A MMP-2, também conhecida como Gelatinase A, degrada colágeno tipo I, principal colágeno encontrado na dentina e a MMP-9, ou Gelatinase B, degrada o colágeno tipo IV, que é o principal componente do colágeno desnaturado (Morgunova et al., 1999; Chaussain-Mille et al, 2006).

15 15 O emprego de substâncias com capacidade de inibir a expressão e ação de MMPs associadas ao procedimento adesivo tem se intensificado muito nos últimos anos. O digluconato de clorexidina é o principal inibidor de MMPs estudado na odontologia adesiva e tem apresentado resultados promissores em estudos in vivo e in vitro, confirmando a manutenção da resistência de união ao longo do tempo (Carrilho et. al, 2007; Carrilho et al., 2007; Loguercio 2009; Breschi et al., 2009; Campos et al.,2009; Stanislawczuk et al., 2009). Entretanto, há uma nova tendência na área médica pela pesquisa de inibidores de MMPs à base de substâncias naturais, como alguns polifenóis encontrados em plantas e frutos (Strek et al, 2007; Zhang et al., 2010; Lin et al., 2009; Sem et al., 2009). O flavonóide epigalocatequina-3-galato (EGCG) é o principal polifenol encontrado no chá verde (Camellia sinesis), e apresenta ação antioxidante, antimicrobiana, antimutagênica, anticancerígena e anti-inflamatória, sendo considerado pouco tóxico, mesmo em altas concentrações (Ostersburg et al., 2009; Isbrucker et al., 2006; Kaneko et al., 2001; Hirasawa & Takada 2003; Rasheed at al., 2009). Além disso, o EGCG possui uma comprovada capacidade de inibir a expressão e a ação das MMP-2 e MMP-9 (Garbisa et al., 2001; Dell'aica et al., 2007; Demeule at al., 2000). A inibição da atividade das MMPs pelo EGCG é dose e tempo dependente, não é competitiva e não envolve quelação com íons metálicos cálcio (Ca 2+ ) e zinco (Zn 2+ ), que são fundamentais para a atividade das MMPs. (Yun et al., 2004; Sem et al., 2009). Os inibidores de MMPs têm se mostrado efetivos na difícil tarefa de prolongar a durabilidade dos procedimentos adesivos. Portanto, a pesquisa de novos tipos de inibidores é um passo fundamental na tentativa de se obter maior estabilidade dos componentes da camada híbrida, tornando assim os procedimentos adesivos menos susceptíveis à degradação.

16 16 2 PROPOSIÇÃO Os objetivos do presente trabalho foram: 2.1 Objetivo Geral Analisar o efeito do flavonóide epigalocatequina-3-galato na resistência de união de sistema adesivo de condicionamento total à dentina. 2.2 Objetivos Específicos Comparar o efeito de soluções de EGCG de diferentes concentrações (0,02%, 0,1% e 0,5%) na resistência de união à dentina através ensaios de microtração, nos períodos imediato e após 6 meses de armazenamento. Avaliar o efeito do EGCG na manutenção da resistência de união à dentina, após 6 meses de armazenamento, através de ensaio de microtração.

17 17 3 CAPÍTULO Esta dissertação está baseada no Artigo 46 do Regimento Interno do Programa de Pós- Graduação em Odontologia da Universidade Federal do Ceará que regulamenta o formato alternativo para dissertações de Mestrado e teses de Doutorado e permite a inserção de artigos científicos de autoria ou co-autoria do candidato (Anexo A). Por se tratarem de pesquisas envolvendo seres humanos, ou partes deles, o projeto de pesquisa deste trabalho foi submetido à apreciação do Comitê de Ética em Pesquisas da Universidade Federal do Ceará, tendo sido aprovado sob o protocolo COMEPE nº 279/09, conforme o Ofício nº 286/09 de 18 de Setembro de 2009 (Anexo B). Assim sendo, esta dissertação é composta de um capítulo contendo um artigo científico submetido para publicação no periódico The Journal of Adhesive Dentistry (Anexo C), conforme descrito abaixo: Influence of the flavonoid epigallocatechin-3-gallate on the bond strength of adhesive system to dentin. Santiago SL, Neri JR, Fernandes CAO, Mendonça JS, Carvalho RM, Osório R, Toledano M.

18 18 Influence of the flavonoid epigallocatechin-3-gallate on the bond strength of adhesive system to dentin Sérgio Lima Santiago a Jiovanne Rabelo Neri a Carlos Augusto de Oliveira Fernandes a Juliano Sartori Mendonça b Ricardo Marins de Carvalho c Raquel Osório d Manoel Toledano d a Department of Restorative Dentistry, Federal University of Ceará, Fortaleza, Ceará, Brazil. b Department of Dentistry, University of Fortaleza, Fortaleza, Ceará, Brazil. c Department of Prosthodontics, University of São Paulo, Bauru School of Dentistry. d Department of Dental Materials, School of Dentistry, University of Granada, Spain. Correspondence: Dr. Sérgio Lima Santiago Rua Monsenhor Furtado S/Nº. CEP Fortaleza, CE Brazil sergiosantiago@yahoo.com

19 19 ABSTRACT Purpose: The aim of this in vitro study was to evaluate the effect of EGCG on resin-dentin bond strength, immediately and after 6 months of specimen preparation. Materials and Methods: Thirty third molars were divided into 5 groups according to the rewetting solution. The dentin surfaces were etched with 35% phosphoric acid for 15 s, rinsed for 30 s with distilled water, and dried with air. The teeth in G1, G2, G3, G4 and G5 were rewetted with 5 µl of distilled water, EGCG at 0.02%, 0.1% and 0.5%, and 2% chlorhexidine respectively. Solutions were remained in contact for 60 s. The adhesive system Adper Single Bond 2 was applied according to manufacturer's instructions. Five increments of 1 mm-thick of composite resin were build-up. Teeth were stored in distilled water for 24 h. The bonded teeth were longitudinally sectioned to obtain bonded sticks with a cross-sectional area approximately 1.0 mm 2. Half of those specimens were immediately tested, while the remaining specimens were stored for six months. Bonded sticks were subjected to a tensile force of 0.5mm/minute. MTBS values were statistically analyzed with ANOVA and Student Newman Keuls test. Statistical significance was set at p< Results: EGCG at 0.02% and 0.1% did not affect the in vitro immediate bond strength tested (p>0.05). After six-month storage, EGCG in the different concentrations resulted in stable resin-dentin. Conclusion: EGCG can be a useful tool for improve the durability of adhesive restorations since preserves the resin-dentin bonds. Keywords: Interfaces degradation, Green tea, Matrix metalloproteinases.

20 20 INTRODUCTION The major shortcoming of contemporary adhesive restoratives is their limited durability. The loss of bond strength has been attributed mainly to the degradation of the hybrid layer at the dentin-adhesive interface 6,7,12. This decline is the result of hydrolytic degradation of the resin and proteolysis of the collagen fibrils 13,17,26. MMPs are a class of zinc- and calcium-dependent endopeptidases 34 that are trapped within the mineralized dentin matrix during tooth development 32,33. The release and the subsequent activation of these endogenous enzymes during dentin bonding procedures 25,28,31 are thought to be responsible for the in vitro manifestation of thinning and disappearance of collagen fibrils from incompletely infiltrated hybrid layers in aged, bonded dentin 1,2. It has been recently demonstrated that MMP-2 and MMP-9 are present in dentin, and likely to be largely involved in this degradation process in dentin 13,17,22. The epigallocatechin-3-gallate (EGCG) is the main polyphenol found in green tea (Camellia sinesis), comprising up to 65% of the total catechin, and has several qualities, among them the proven ability to inhibit the expression and action of MMP-2 and MMP-9 9,15. Inhibition of the activity of MMPs by EGCG is noncompetitive, since there is no interaction with the metal ions, which are critical for the activity of MMPs. Moreover, the inhibitory effect is dose and time dependent 30. However, little is known about the use of EGCG as MMP-inhibiting potential in resin-dentin bonding. The aim of this study was to evaluate the effect of EGCG on resin-dentin bond strength. It was hypothesized that all the concentrations of EGCG would be sufficient to prevent reductions in resin-dentin bond strength after 6 months of storage. MATERIALS AND METHODS Tooth Preparation Thirty unerupted, caries-free third molars were collected after the patients' informed consent had been obtained under a protocol reviewed and approved by the local internal Review Board. Selected teeth were stored for one month or less in 0.01% thymol solution. Occlusal enamel was removed using a #120-grit silicon carbide (SiC) paper mounted to an electric polishing machine (LaboPol, Struers, Copenhagen, Denmark) to expose a flat coronal

21 21 dentin surface. Additionally, the dentin surface was prepared with a #500-grit SiC paper for 60 seconds to create a uniform smear layer in all teeth. Microtensile Bond Strength Test (µtbs) Teeth were divided into 5 groups (n=6) according to the rewetting solution. The exposed dentin surfaces were etched with 35% phosphoric acid gel (3M ESPE, St. Paul, MN, USA - batch #9KN) for 15 s, rinsed for 30 s with distilled water, and vigorously dried with oil-/water-free air. Six teeth were rewetted with 5 µl of distilled water (control G1), aqueous solution of the EGCG (Sigma-Aldrich, Saint Louis, USA - batch #108K 1564) at 0.02% (G2), 0.1% (G3) and 0.5% (G4), and 2% chlorhexidine digluconate (CHX) (G5) (FGM, Joinville, SC, Brazil - batch #031109). Each rewetteing solution was left in contact with surface for a period of 60 s, and excess was removed with absorbent paper leaving the dentin surface visibly moist. The ecthand-rinse adhesive system - Adper Single Bond 2 (3M ESPE, St. Paul, MN, USA) - was applied according to manufacturer's instructions (Table 1). After light-curing of the adhesive system, five increments of 1 mm-thick of composite resin were build-up (Filtek Z250; 3M ESPE, St. Paul, MN, USA - batch #N111777). Each increment was light-cured with a halogen light-curing unit (Bluephase; Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) for 20s, with power density of 600 mw/cm 2. The bonded teeth were stored in distilled water at 37 C for 24 h. After storage, the bonded teeth were longitudinally sectioned in both the x and y directions across the bonded interface using a diamond saw in a Accutom-50 machine (Struers, Copenhagen, Denmark) under water cooling to obtain bonded sticks with a crosssectional area approximately 1.0 mm 2. The cross-sectional area of each stick was measured with the digital caliper to the nearest 0.01 mm and recorded for subsequent calculation of the microtensile bond strength (Absolute Digimatic, Mitutoyo, Tokyo, Japan). Half of obtained sticks were randomly selected and immediately tested, while the remaining sticks were stored in sodium azide at 0,3 mmol/l at 37 C for six months. The storage solution was changed every two weeks and its ph was monitored at each change. Each bonded stick was attached with cyanoacrylate resin (Rocket Heavy, Dental Venture of America Inc., Corona, CA, USA) to a modified Bencor Mult-T testing apparatus (Danville Engineering Co., Danville, CA, USA) and subjected to a tensile force of 0.5mm/minute in a universal machine (Instron 4411 /Instron Inc., Canton, MA, USA). The load at fracture was used to calculate bond strength and expressed in MPa.

22 22 Evaluation of fracture modes / Scanning Electron Microscopy The failure modes were evaluated at 60x (StereoZoom Leica S8 APO, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany) and classified as: 1) adhesive failure, if the fracture site was located entirely between the adhesive and dentin (A); 2) mixed failure (M); 3) cohesive failure in resin (CR); 4) cohesive failure in dentin (CD). Ten percent of fractured specimens of each group were dried at room temperature for 24h in desiccators, and sputter-coated with gold (Sputter Coater IC 50; Shimadzu, Tokyo, Japan). Dentin surfaces of each fracture site were observed under a scanning electron microscope (SSX-550; Shimadzu, Tokyo, Japan) with 60x and 500x magnification at 15 kv. Statistical Analysis MTBS values were statistically analyzed with two-way ANOVA (treatments and storage), Student Newman Keuls test was used for post hoc comparisons. Statistical significance was set at p< The number of prematurely debonded specimens per each tested group was also recorded but not included in the statistical. RESULTS EGCG at 0.02% and 0.1% did not affect the in vitro immediate bond strength tested right after the beams preparation to serve as baseline results (p>0.05). Six-month storage resulted in significant reductions in resin dentin bond-strength values for control group rewetted with distilled water (p<0.05). By contrast, rewetting with EGCG in the different concentrations and 2% chlorexidine digluconate resulted in stable resin-dentin bonds after 6 months of storage. However, only group rewetted with EGCG 0.1% obtained resin-dentin bond-strength values significantly higher than control group, in 6-month period (p<0.05) (Table 2). Representative SEM micrographs of the groups are shown in Figure 1. For all the tested groups, in both periods, the most prevalent fracture pattern observed was the mixed failure (Table 3). In immediate period, cohesive failures (resin and dentin) were more prevalent than adhesive failures for specimens of all groups, with exception for 2%

23 23 chlorexidine group (Table 3). In six month period, adhesive failures were more prevalent than cohesive failures (resin and dentin) for specimens of all groups, with exception for 2% chlorexidine group (Table 3). DISCUSSION The decrease of bond strength resin-dentin interfaces bonded with two steps etch-andrinse adhesive system after short periods of time, reported by several researches 3,11,13,20,21, was confirmed by results of this study. The bond degradation can be generally attributed to two mechanisms: hydrolytic degradation of the bonding resin within the hybrid layer and hydrolytic degradation of the collagen matrix 17,18,29. Action of the endogenous enzymes known as matrix metalloproteinases (MMPs), mainly MMP-2 and MMP-9, activated by adhesive procedures, degrade the incompletely resin-infiltrated collagen fibrils and the hybrid layer 12,28. Mazonni et al. 22 suggested that the inhibition of MMP-2 and -9 proteolytic activity increase the durability of resin-dentin bonds. Therefore, the research and use of substances that may inhibit the action of the MMPs in the degradation of collagen exposed and not involved by resin monomers is beneficial for the preservation of the hybrid layer and increase of the durability of restorations that involve dentin bonding. Chlorexidine (CHX) is an excellent inhibitor of activity of MMP-2, -8 and -9. Gendron et al. 16 proposed two different mechanisms of action of CHX: a chelating mechanism for the inhibition of MMP-2 and MMP-9; and the interaction with the essential sulfhydryl groups and/or cysteine present in MMP-active sites in the case of MMP-8. Use of CHX at 2% as dentin pretreatment associated with etch-and-rinse adhesive systems was first described by Carrilho et al. 6,7 and resulted in significantly less reduction in bond strength over time in comparison with non-treated specimens. These findings are confirmed by the results of this study (Table 3). New studies showed that stable bonds were maintained for up to 6 months after the use of other concentrations of CHX (0.002, 0.02, 0.2 and 4%) 3,4,21 and different application time (15 s and 60 s) 21. Loguercio et al. 21 proposed the use of 0.002% chlorhexidine for 15 s seems to be sufficient to preserve resin-dentin interfaces over a 6- month period. The epigallocatechin-3-gallate (EGCG) has been studied mainly in the medical field because of its potential cancer chemopreventive property 9,10. A turning point in the search for the association between EGCG and enzymatic inhibition came with the scientific correspondence from Cao and Cao on angiogenesis inhibition by drinking tea 5. A logical deduction, then, was that if EGCG inhibits angiogenesis, and if MMP-2 and MMP-9 are

24 24 instrumental to angiogenesis, then perhaps the effect described could be attributed to inhibition of the MMPs by the EGCG 5. Garbisa et al 14,15 demonstrated in their studies through zymography, Western blotting, that EGCG was a strong inhibitor of the gelatinolytic activities of human MMP-2 and MMP-9, and differs from other MMP-inhibitors being a natural product, extracted from green tea (camellia sinesis). Very little is known about the molecular mechanisms by which EGCG blocks gelatinolytic activities. It has been suggested that the inhibition of gelatinases by EGCG is due to zinc chelation 22 ; polyphenols do, in fact, have high complexation affinity to metal ions, and zinc is essential for enzymatic activity 24. However, Garbisa et al. 15 suggest that chelation between EGCG and metal ions is unlikely. There appear to be two possible explanations for the reduction of the gelatinolytic activity of EGCG-pretreated MMP-2 in gelatin zymography: EGCG led to the irreversible degradation of the MMP-2 molecule, or EGCG bound to MMP- 2, leading to reversible conformational changes in MMP-2 molecules or to masking the catalytic region of MMP-2, either of which may be essential for proteolytic activity 8. MMP inhibition exerted by EGCG is noncompetitive, is time-dependent and dose-dependent. The lowest registered values of IC50 were 8 µm and 13 µm for MMP-2 and MMP-9, respectively 15, 30. The use of EGCG as dentin pretreatment may also be indicated to perform cleaning cavity because it is an effective antimicrobial agent against a variety of pathogenic microorganisms 27. Another possible advantage of EGCG is that it could be used in cavities of any depth, even in deep cavities and risk pulp micro-exposure, because it is low toxic, even at high concentrations and has anti-inflammatory effect 19. These data encourage the introduction of EGCG in dental practice, since that low concentrations of EGCG were also sufficient to promote the maintenance of bond strength after 6 months of storage (Table 2 and Table 3). However, further studies should be conducted to assess whether variations in the composition of total etch adhesives can interfere with the action of EGCG. Another aspect that can be studied to evaluate the effect of EGCG on the one-step and two-steps self-etching adhesives and variations of time of application. The hypotheses of this study were supported since that all the concentrations of EGCG remained resin-dentin bond strength after 6 months of storage.

25 25 CONCLUSION The application of EGCG for 60s as rewetting solution prior bonding procedures on two-step etch-and-rinse adhesives may preserve resin-dentin bond-strength over time. Clinical Relevance: EGCG can be a useful tool for improve the durability of adhesive restorations since preserves the resin-dentin bonds. ACKNOWLEDGEMENTS CNPq /2009-7, CICYT/FEDER MAT /MAT, JA-P07-CTS-2568 and JA-P08-CTS-3944.

26 26 REFERENCES 1. Armstrong SR, Vargas MA, Chung I, Pashley DH, Campbell JA, Laffoon JE, Qian F. Resindentin interfacial ultrastructure and microtensile dentin bond strength after five-year water storage. Oper Dent 2004;29: Brackett WW, Ito S, Tay FR, Haisch LD, Pashley DH. Microtensile dentin bond strength of self-etching resins: effect of a hydrophobic layer. Oper Dent 2005;30: Breschi L, Cammelli F, Visintini E, Mazzoni A, Vita F, Carrilho M, Cadenaro M, Foulger S, Mazzoti G, Tay FR, Lenarda R, Pashley D. Influence of chlorhexidine concentration on the durability of etch-and-rinse dentin bonds: A 12-month in vitro study. J Adhes Dent 2009;11: Campos EA, Correr GM, Leonardi DP, Barato-Filho F, Gonzaga CC, Zielak JC. Chlorhexidine diminishes the loss of bond strength over time under simulated pulpal pressure and thermo-mechanical stressing. J Dent 2009;37: Cao Y, Cao R. Angiogenesis inhibited by drinking tea. Nature 1999;398: Carrilho MRO, Carvalho RM, de Goes MF, di Hipolito V, Geraldeli S, Tay FR, Pashley DH, Tjaderhane L. Chlorhexidine preserves dentin bond in vitro. J Dent Res 2007;86: Carrilho MRO, Geraldeli S, Tay FR, de Goes M, Carvalho RM, Tjaderhane L, Reis AF, Hebling J, Mazzoni A, Breschi L, Pashley DH. In Vivo Preservation of the hybrid layer by chlorhexidine. J Dent Res 2007,86: Cheng XW, Kuzuya M, Kanda S, Maeda K, Sasaki T, Wang QL, Tamaya-Mori N, Shibata T, Iguchi A. Epigallocatechin-3-gallate binding to MMP-2 inhibits gelatinolytic activity without influencing the attachment to extracellular matrix proteins but enhances MMP-2 binding to TIMP-2. Arch Biochem Biophys 2003;415:

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30 30 TABLES Table 1 Tested bonding agent and used bonding procedures Product Composition Manufacturer (#Batch nº) Application mode Adper Single Bond 2 Adhesive Bis-GMA, 3M ESPE, St.Paul, 1-two coats of adhesive; HEMA, MN, USA (#9WBBR) 2-air-drying for 10 seconds at dimethacrylates, silica 20 cm; nanofiller(5 nm), 3-light-curing for10 seconds. polyalquenoic acid copolymer, initiators, water and ethanol Bis-GMA: bisphenol A diglycidyl methacrylate, HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate Table 2 Overall microtensile bond strength values, the respective standard deviations (MPa) and number of specimens tested in each experimental condition, as well as, statistical significance*. Groups Adper Single Bond 2 Immediate 6 months G1 EGCG 0 % ± 7.75 (26) A, a ± 6.98 (23) B, b G2 EGCG 0.02% ± 7.82 (21) AB, a ± (26) AB, a G3 EGCG 0.1% ± 9.14 (24) A, a ± (28) A, a G4 EGCG 0.5% ± 7.78 (16) B, a ± 9.29 (21) AB a G5 CHX 2% ± 7.30 (27) A,a ± 5.78 (15) AB, a *Different superscript upper case letters in column and different superscript lower case letters in row indicate statistically significant differences (p<0.05) (ANOVA and Student-Newman-Keuls tests).

31 31 Table 3 Number and percentage of specimens (%) according to fracture pattern mode and the premature debonded specimens from each experimental condition*. Adper Single Bond 2 Immediate 6 months Groups A M CR CD D A M CR CD D G1 1 (3.4) 25 (86.3) 2 (6.9) 1 (3.4) 0 (0) 4 (14.3) 19 (67.9) 3 (10.7) 0 (0) 2 (7.1) G2 2 (8.3) 19 (79.2) 2 (8.3) 1 (4.2) 0 (0) 5 (16.1) 21 (67.8) 3 (9.7) 1 (3.2) 1 (3.2) G3 2 (6.2) 22 (68.8) 4 (12.5) 4 (12.5) 0 (0) 5 (15.7) 23 (71.9) 1 (3.1) 2 (6.2) 1 (3.1) G4 1 (4.0) 15 (60.0) 4 (25.0) 1 (4.0) 4 (25.0) 6 (23.1) 15 (57.7) 2 (7.7) 1 (3.8) 2 (7.7) G5 7 (20.6) 20 (58.9) 4 (11.7) 2 (5.9) 1 (2.9) 2 (9.1) 13 (59,1) 4 (18.2) 2 (9.1) 1 (4.5) A: adhesive failure; M: mixed failure; CR: cohesive failure in resin; CD: cohesive failure in dentin; D: debonded specimens (that is, failed before the test).

32 32 FIGURES Figure 1. Representative scanning electron micrographs (SEM) of the dentin side of fractured specimens in different groups, in immediate period, demonstrating mixed failures of specimens. Micrographs with lower magnification (60x) (a - e). Micrographs with higher magnification (500x) of the areas limited by rectangle (a - e ). A = adhesive system; BHL = bottom of hybrid layer; THL = top of hybrid layer; RC = resin composite; asterisk = dentinal tubules. Figure 2. Representative scanning electron micrographs (SEM) of the dentin side of fractured specimens in different groups, in 6 months period, demonstrating mixed failures of specimens. Micrographs with lower magnification (60x) (a - e). Micrographs with higher magnification (500x) of the areas limited by rectangle (a - e ). A = adhesive system; BHL = bottom of hybrid layer; THL = top of hybrid layer; RC = resin composite; asterisk = dentinal tubules; arrow = resin composite fragment.

33 33 4 CONCLUSÃO GERAL Da avaliação dos resultados obtidos, pode-se concluir que: O EGCG a 0,02 % e 0,1% não interfere na resistência de união de sistema adesivo de condicionamento total à dentina no período imediato. Todas as concentrações de EGCG (0,02%, 0,1% e 0,5%) utilizadas foram eficientes em manter a resistência de união à dentina após 6 meses de armazenamento. O EGCG pode ser usado como uma alternativa efetiva para a manutenção da resistência de união ao longo do tempo, contribuindo com a longevidade dos procedimentos adesivos.

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