Aplicaciones de la microscopia de fuerza atómica en la investigación odontológica

Abstract

La microscopia de fuerza atómica (AFM) permite estudiar las superficies de materiales biológicos a escala nanométrica y obtener imágenes de elevada resolución de la topografía de la muestra. En este trabajo, la utilización de esta poderosa técnica ha permitido observar, caracterizar y explorar tanto la superficie celular como la estructura del biofilm que forman distintas cepas de Candida albicans, las cuales presentan mutaciones por deleción en genes que codifican por proteínas con un dominio denominado CFEM (Common in several Fungal Extracelular Membrane), que podrían estar implicadas en la formación, desarrollo y/o mantenimiento de la estructura del biofilm en C. albicans. De este modo, se han podido realizar diversos estudios en los que se ha evaluado la rugosidad de las superficies celulares y de los biofilms, parámetro que nos ayuda a caracterizar una superficie; se ha observado la formación, estructura y complejidad de los diferentes biofilms obtenidos; explorado la influencia de diferentes tipos de sustrato en la formación de biofilms y se han analizado las fuerzas de adhesión de las distintas cepas de C. albicans estudiadas ante diversos sustratos, recubiertos con una película formada por componentes de la saliva, mediante la técnica de AFM de espectroscopia de fuerza. Por otro lado, con el fin de estudiar la eficacia de distintos tipos de luz láser de gran aplicación en el tratamiento endodóntico y evaluar el efecto de la terapia fotodinámica en la eliminación de microorganismos, la microscopia de fuerza atómica ha sido de gran utilidad para analizar las lesiones producidas sobre la superficie celular de Enterococcus faecalis tratados con luz láser y terapia fotodinámica, tanto en suspensiones celulares como formando biofilms, mediante la visualización de cambios en la morfología celular y análisis de la rugosidad de superficie. Los estudios realizados aplicando la técnica de AFM han revelado como la falta de expresión de proteínas CFEM por C. albicans puede afectar a la estructura y organización del biofilm, y se ha podido evaluar la influencia positiva de distintos tipos de superficies sobre la adhesión celular. Además, los resultados obtenidos han demostrado un enfoque práctico de la técnica de AFM para examinar alteraciones sustanciales en la superficie celular de E. faecalis, tanto en suspensiones celulares como en biofilms formados por este microorganismo, inducidas después de los tratamientos con luz láser y terapia fotodinámica. El estudio llevado a cabo indica que estos tratamientos podrían ser eficaces en la eliminación de biofilms, erradicación de células persistentes y descontaminación de superficies orales.

The atomic force microscopy (AFM) allows to study several properties of biological surfaces at the nanoscale and also to obtain high resolution images of the sample’s topography. In this work, the use of this powerful technique has allowed us to observe, characterize and explore both the cell surface and biofilm structure forming of different strains of Candida albicans, in which deletion mutations occur in genes encoding proteins with a domain named CFEM (Common in several Fungal Extracellular Membrane). Thus, it was possible to perform various studies that have evaluated the surface roughness parameter, which helped us to characterize cellular and biofilm surfaces; have observed the formation, structure and complexity of the different biofilms obtained; explored the influence of different types of substrate in the formation of biofilms and analyzed the adhesion forces of different strains of C. albicans to various substrates studied by the technique of AFM Force Spectroscopy. Furthermore, in order to study the effectiveness of various types of laser lights of wide application in endodontic treatment and to evaluate the effect of photodynamic therapy in the eradication of microorganisms, atomic force microscopy has been useful for analyzing lesions produced on the cell surface of Enterococcus faecalis treated by laser lights and photodynamic therapy, both cell suspensions as biofilms, by visualizing changes in cell morphology and analysis of surface roughness. Studies using AFM revealed that the lack of CFEM protein expression by C albicans can affect the structure and organization of the biofilm, and we assessed the positive influence of different types of surfaces on cell adhesion. Moreover, the results obtained have shown a practical approach of AFM to examine substantial alterations in cell surface of E. faecalis, both cell suspensions and biofilms formed by this microorganism, induced after treatment with laser light and photodynamic therapy. The study carried out indicated that these treatments could be effective in removing biofilms, persistent cells eradication and decontamination of oral surfaces.