In vitro biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus on the surface of high-speed dental handpieces
Formação in vitro de biofilme por Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus na superfície de canetas odontológicas de alta rotação
Freitas, Valdionir da Rosa; van der Sand, Sueli Teresinha; Simonetti, Amauri Braga
Rev. odontol. UNESP, vol.39, n4, p.193-200, 2010
Abstract
High-speed handpieces connected to running water circuits are used in dental offices. Studies have shown microbial contamination in water samples collected from the tubing of these circuits. Handpieces come in contact with oral microorganisms during use, which can promote the formation of biofilm on the handpiece and affect procedural quality and safety. The aim of this study was to evaluate in vitro biofilm formation on the surface of high-speed dental handpieces using Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. The assays were performed on aluminum fragments cut from dental handpieces and biofilm formation assessed by viable bacteria counting (VBC) and scanning electron microscopy (SEM). The number of adhered cells was 9 × 106 ufc.cm–2 for Pseudomonas aeruginosa and 6 × 108 ufc.cm–2 for Staphylococcus aureus. SEM showed the adherence of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus to handpiece fragments and the presence of a polymer matrix after six days of incubation. We also tested biofilm production by these bacteria on the surface of polystyrene plates using the Crystal Violet method. Both microorganisms displayed absorbance values above the established cut-off point, indicating positive results. The ability of these bacteria for capsule (slime) production was shown using the Congo Red Agar method. Within the limits of these experiments, this study demonstrated in vitro biofilm formation on the surface of material from dental handpieces, indicating a potential cross contamination risk.
Keywords
High-speed dental handpieces, biofilm, Pseudomonas sp., Staphylococcus sp., crystal violet
Resumo
Em consultórios odontológicos, são utilizadas canetas de alta rotação que funcionam conectadas a circuitos de água. Estudos já demonstraram contaminação microbiana em amostras de água coletada de tubulações desses circuitos. Durante sua utilização, essas canetas entram em contato com a microbiota oral, o que pode favorecer a formação de biofilme em sua superfície e influir na qualidade e na segurança dos procedimentos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a formação in vitro de biofilme na superfície de canetas odontológicas utilizando-se Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. Os experimentos foram executados em fragmentos de alumínio provenientes do corte de canetas odontológicas e a formação do biofilme foi verificada pela contagem de bactérias viáveis (CBV) e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O número de células aderidas atingiu 9 × 106 ufc.cm–2 para Pseudomonas aeruginosa e 6 × 108 ufc.cm–2 para Staphylococcus aureus. A MEV mostrou a adesão de Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus aos fragmentos e a presença de matriz polimérica a partir do sexto dia de incubação. Também foi testada a produção de biofilme por essas bactérias na superfície de placas de poliestireno, pelo método do Cristal Violeta. Ambos os micro-organismos exibiram valores de absorbância superiores ao ponto de corte estabelecido, indicando resultados positivos. Foi demonstrada, ainda, a capacidade de ambas as bactérias produzirem cápsula, utilizando-se o método do Ágar Vermelho Congo. Nas condições testadas, os experimentos realizados neste trabalho mostraram a formação in vitro de biofilme na superfície de material proveniente de canetas odontológicas, um evento importante considerando-se que sua presença representa um potencial risco para o estabelecimento de contaminação cruzada.
Palavras-chave
Canetas odontológicas de alta rotação, biofilme, Pseudomonas sp., Staphylococcus sp., cristal violeta
References
1. Davey ME, O’toole G. Microbial biofilms: from ecology to molecular genetics. Microbiol Mol Biol Rev. 2000; 64: 847-67.
2. Costerton JW, Lewandowski Z. Microbial biofilms. Annu Rev Microbiol. 1995; 49: 711-45.
3. Macedo JAB. Biofilmes bacterianos, uma preocupação da indústria farmacêutica. Rev Fármac Medicam. 2000; 2(7): 19-24.
4. Moreira ACA, Pereira AF, Menezes AR. Contaminação da água de equipamentos odontológicos por Pseudomonas sp. Rev Ci Méd Biol. 2006; 5: 146-50.
5. Rohde H, Frankenberger S, Zähringer U, Mack D. Structure, function and contribution of polysaccharide intercellular adhesin (PIA) to Staphylococcus epidermidis biofilm formation and pathogenesis of biomaterial-associated infections. Eur J Cell Biol. 2010; 89: 103-11.
6. Walker JT, Bradshaw DJ, Bennett A, Fulford MR, Martin MV, Philip D, et al. Microbial biofilm formation and contamination of dental‑unit water systems in general dental practice. Appl Environ Microbiol. 2000; 66: 3363-7.
7. Souza-Gugelmin MCM, Lima CDT, Lima SNM, Mian H, Ito IY. Microbial contamination in dental unit waterlines. Braz Dent J. 2003; 14: 55-7.
8. Szymanska J. Electron microscopic examination of dental unit waterlines biofilm. Ann Agric Environ Med. 2005; 12: 295-8.
9. Franco FFS, Spratt D, Leao JC, Porter SR. Biofilm formation and control in dental unit waterlines. Biofilms. 2005; 2: 9-17.
10. Simoes M, Simoes LC, Vieira MJ. Species association increases biofilm resistance to chemical and mechanical treatments. Water Res. 2009; 43: 229-37.
11. Parizzi SQF, Andrade NJ, Silva CAS, Soares NFF, Silva EAM. Bacterial adherence to different inert surfaces evaluated by epifluorescence microscopy and plate count method. Braz Arch Biol Technol. 2004; 47: 77-83.
12. Chaves LCD. Estudo da cinética de formação de biofilmes em superfícies em contato com água potável [dissertação mestrado]. Jaboticabal: Universidade do Minho; 2004.
13. Castro LAS. Processamento de mostras para microscopia eletrônica de varredura. Pelotas: Embrapa Clima Temperado; 2002.
14. Stepanovic S, Vukovic D, Hola V, Bonaventura GD, Djukic S, Cirkovic I, et al. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci. Acta Pathol Microbiol Immunol Scand. 2007; 115: 891–9.
15. Freeman DJ, Falkiner FR, Keane CT. New method for detecting slime production by coagulase negative staphylococci. J Clin Pathol. 1989; 42: 872-4.
16. Ronner AB, Wong ACL. Biofilm development and sanitizer inactivation of Listeria monocytogenes and Salmonella typhimurium on stainless steel and buna-n rubber. J Food Prot. 1993; 56: 750-8.
17. Wirtanen G, Husmark U, Mattila-Sandholm T. Microbial avaluation of the biotranfer potencial from surfaces whih bacillus biofilms after rinsing and cleaning procedures in closed food-processing systems. J Food Prot. 1996; 59: 727-33.
18. Andrade NJ, Bridgeman TA, Zottola EA. Bacteriocidal activity of sanitizer against Enterococcus faecium attached to stainless steel as determined by plate count and impedance methods. J Food Prot. 1998; 61: 833-8.
19. Marques SC, Rezende JGOS, Alves LAF, Silva BC, Alves E, Abreu LR, et al. Formation of biofilms by Staphylococcus aureus on stainless steel and glass sufaces and its resistance to some chemical sanitizers. Braz J Microbiol. 2007; 38: 538-43.
20. Bott TR. Aspects of biofilm formation and destruction. Corros Rev. 1993; 11: 1-24.
21. Jefferson KK. What drives bacteria to produce a biofilm? FEMS Microbiol Lett. 2004; 236: 163-73.
22. Melo PC. Estudo fenotípico e genotípico da produção de biofilmes por estirpes de Staphylococcus aureus isoladas dos casos de mastite subclínica bovina [dissertação mestrado]. Jaboticabal: Universidade Estadual Paulista; 2008.
23. O’Toole G, Kolter R. Flagellar and twitching motility are necessary for Pseudomonas aeruginosa biofilm development. Mol Microbiol. 1998; 30: 295-304.
24. Vermelho AB. Nutrição e crescimento das células procarióticas. In: Vermelho AB, Bastos MCF, Sa MHB. Bacteriologia geral. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 2007. p. 123-83.
25. Peeters E, Nelis HJ, Coenye T. Comparison of multiple methods for quantification of microbial biofilms grown in microtiter plates. J Microbiol Methods. 2007; 72: 157-65.
26. Hentzer M, Teitzel GM, Balzer GJ, Heydorn A, Molin S, Givskov M, et al. Alginate overproduction affects Pseudomonas aeruginosa biofilm structure and function. J Bacteriol. 2001; 183: 5395-401.
27. Rivas L, Dykes GA, Fegan N. A comparative study of biofilm formation by Shiga toxigenic Escherichia coli using epifluorescence microscopy on stainless steel and a microtitre plate method. J Microbiol Methods. 2007; 69: 44-51.
28. Reisner A, Krogfelt KA, Klein BM, Zechner EL, Molin S. “In vitro” biofilm formation of commensal and pathogenic Escherichia coli strains: impact of environmental and gentic factors. J Bacteriol. 2006; 188: 3572-81.
29. Jain A. Agarwal A. Biofilm production, a marker of pathogenic potential of colonizing and commensal staphylococci. J Microbiol Methods. 2009; 76: 88-92.
30. Locatelli CI, Englert GE, Kwitko S, Simonetti AB. Aderência bacteriana in vitro a lentes intra-oculares de polimetilmetacrilato e de silicone. Arq Bras Oftalmol. 2004; 67: 241-8.
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email