Efeito de doses terapêuticas de radioterapia sobre a morfologia, composição química e microdureza do esmalte e da dentina de dentes permanentes / Effect of therapeutic doses of radiotherapy on the morphology, chemical composition, and microhardness of enamel and dentin of permanent teeth

RESUMO

Introdução: Padrões atípicos de cárie dentária em pacientes submetidos a radioterapia para o tratamento do câncer de cabeça e pescoço podem estar associados aos efeitos da radiação sobre as glândulas salivares e tecidos dentários duros. Somados, podem contribuir para a cárie relacionada a radiação. Embora haja evidências sobre alterações sofridas pelos tecidos dentários duros após radioterapia, não há consenso na literatura sobre a gravidade destas alterações. Objetivo: avaliar a microestrutura, composição química e microdureza do esmalte e da dentina de dentes permanentes submetidos a doses terapêuticas de radioterapia in vitro. Material e métodos: estudo experimental, qualitativo, quantitativo e semiquantitativo. Foram obtidos fragmentos coronários de 24 terceiros molares. Constituiuse 2 grupos NIR (controle) formado por fragmentos de dentes não irradiados e IVT (irradiado) formado por fragmentos de dentes irradiados in vitro (2 Gy/dia 5 vezes por semana, totalizando 70 Gy). Os fragmentos foram submetidos a análise da microdureza (n=24), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) (n=24), análise morfológica através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) (n=19) e análise de elementos químicos por Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raio X (EDX) (n=19). As análises foram feitas antes e após a irradiação. Os dados foram testados para distribuição normal (teste de Shapiro-Wilk, α = 0,05) e igualdade de variâncias (teste de Levene, α = 0,05), seguido de testes estatísticos paramétricos. Para a comparação das variáveis quantitativas foi aplicado o teste T de Student. Um valor de p <0,05 (5%) foi considerado estatisticamente significativo. Resultados: em relação as propriedades mecânicas observamos redução significativa da microdureza do esmalte e dentina após irradiação (p<0,001). A análise da composição química por FTIR mostrou que no esmalte não houve alteração da razão matriz/mineral (MM) no grupo irradiado (p<0,821), mas houve redução significativa do teor relativo de carbonato (RCC) após irradiação (p<0,039). Na dentina observamos redução significativa da razão matriz/mineral (MM) e carbonato/mineral (CM) no grupo irradiado (p<0,001), enquanto a razão amida I/amida III, não sofreu alteração significativa após irradiação (p<0,536). Na análise de EDX realizadas no esmalte, não observamos variação no conteúdo de cálcio e fósforo após radiação, mas a razão Ca/P mostrou-se significantemente mais elevada no grupo irradiado (p<0,001). Na dentina, não houve alteração do teor de cálcio e fósforo, assim como da razão Ca/P após irradiação (p<0,267). A análise morfológica através de MEV pós irradiação, mostrou que no esmalte a maioria das amostras apresentaram uma alteração das características microestruturais com a presença de microporosidades, perda de padrões regulares das áreas prismáticas e interprismáticas e presença de áreas amorfas. Na dentina observamos manutenção do padrão de dentina peritubular e intertubular, com a presença de túbulos dentinários desobliterados e com a rede de fibras colágenas mais evidente grupo irradiado. Conclusão: as doses terapêuticas de radioterapia provocaram redução da microdureza, alterações na microestrutura e composição química do esmalte e da dentina. Assim, inferimos que doses terapêuticas de radiação exercem um impacto negativo sobre as propriedades mecânicas, químicas e micro-morfológicas dos tecidos dentários duros aumentando a vulnerabilidade destes tecidos à cárie relacionada a radiação.

ABSTRACT

INTRODUCTION: Atypical patterns of dental caries in patients undergoing radiotherapy to treat head and neck cancer may be associated with the effects of radiation on salivary glands and dental hard tissues. Together, they can contribute to radiation-related caries. Although there is evidence of changes in hard dental tissues after radiotherapy, there is no agreement in the literature on the severity of these changes. PURPOSE: This study aims to evaluate the microstructure, chemical composition, and microhardness of enamel and dentin in permanent teeth subject to therapeutic doses of in vitro radiotherapy. MATERIAL AND METHODS: This is an experimental, qualitative, quantitative, and semi-quantitative study. Coronary fragments were obtained from 24 third molars. Two groups were created NIR (control), including fragments of non-irradiated teeth, and IVT (irradiated), including fragments of in vitro irradiated teeth (2Gy/day five times a week, totaling 70Gy). The fragments underwent microhardness analysis (n =24), Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FTIR) (n=24), morphological analysis by Scanning Electron Microscope (SEM) (n=19), and analysis of chemical elements by Energy-dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) (n=19). The analyses were performed before and after irradiation. Data were tested for normal distribution (ShapiroWilk test, α = 0.05) and equality of variances (Levene test, α = 0.05), followed by parametric statistical tests. The Student's T test was applied to compare the quantitative variables. A pvalue < 0.05 (5%) was considered statistically significant. RESULTS: Concerning the mechanical properties, we observed a significant reduction in enamel and dentin microhardness after irradiation (p<0.001). The analysis of the chemical composition by FTIR showed no change in the mineral/matrix ratio (MM) in enamel in the irradiated group (p<0.821), but there was a significant reduction in the relative carbonate content (RCC) after irradiation (p<0.039). In dentin, we observed a significant reduction in the mineral/matrix ratio (MM) and carbonate/mineral ratio (CM) in the irradiated group (p<0.001). In contrast, the amide I/amide III ratio showed no significant change after irradiation (p<0.536). In the EDX analysis performed on enamel, we did not observe any calcium and phosphorus content variation after radiation. However, the Ca/P ratio was significantly higher in the irradiated group (p<0.001). In dentin, there was no change either in calcium and phosphorus contents or in the Ca/P ratio after irradiation (p<0.267). The morphological analysis through SEM after irradiation showed that there is a loss in the characteristics of the enamel surface of most fragments, with the presence of microporosities, loss of regular patterns of the prismatic and interprismatic areas, and the presence of amorphous areas. In dentin, we observed maintenance of the peritubular and intertubular dentin patterns, with the presence of unobliterated dentinal tubules and with the most evident network of collagen fibers in the irradiated group. CONCLUSION: Therapeutic doses of radiotherapy caused a reduction in microhardness and changes in the microstructure and chemical composition of enamel and dentin. Thus, we conclude that therapeutic doses of radiation have a negative impact on the mechanical, chemical, and micromorphological properties of hard dental tissues, increasing the vulnerability of these tissues to radiation-related caries