Efetividade antimicrobiana da água ativada por plasma de descarga por barreira dielétrica (DBD) como agente irrigante em Endodontia - Tavares, Victória Kelly Fonseca [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
Infecções endodônticas persistentes representam um desafio clínico relevante, frequentemente associadas à presença de Enterococcus faecalis e Candida albicans, microrganismos capazes de sobreviver em ambientes de escassez nutricional e formar biofilmes resistentes a ação dos irrigantes convencionais. A complexa anatomia do sistema de canais radiculares e a limitação dos protocolos atuais reforçam a necessidade de explorar terapias complementares eficazes, seguras e viáveis clinicamente. Nesse contexto, a água ativada por plasma (PAW), gerada por dispositivos de descarga de barreira dielétrica (DBD) do tipo coaxial tem se destacado como uma alternativa promissora devido à sua ação antimicrobiana de amplo espectro, baixa de citotoxicidade e potencial de personalização por meio do ajuste de parâmetros operacionais. A presente dissertação foi composta por três estudos experimentais. O primeiro estudo teve como objetivo avaliar a eficácia antimicrobiana da PAW frente a células planctônicas de E. faecalis e C. albicans, utilizando diferentes gases de trabalho (ar comprimido (PAW-Ca), argônio (PAW-Ar) e hélio (PAW-He)), e correlacionar os parâmetros físico-químicos com os efeitos microbiológicos. Os resultados demonstraram que a PAW-Ar e PAW-He foram mais eficazes resultando em reduções significativas das contagens de unidades formadoras de colônia (UFC/mL) de E. faecalis em curtos tempos de exposição (45 segundos e 1 minuto), enquanto a PAW-Ca mostrou maior redução frente a C. albicans após 1 minuto e 30 segundos de contato. Todas as águas ativadas no teste de citotoxicidade preservaram a viabilidade da linhagem celular de fibroblastos 3T3, ao contrário do hipoclorito de sódio e da clorexidina. No segundo estudo, buscou-se avaliar o desempenho da PAW em condições mais próximas da prática clínica, por meio da aplicação em biofilmes mono e duo-espécie submetidos a exposições sucessivas (1, 2 e 3 exposições) de 1 minuto e 30 segundos, simulando irrigação endodôntica. A contagem de UFC/mL e as imagens por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que a PAW-Ca foi mais eficaz frente ao biofilme de C. albicans, enquanto a PAW-Ar foi mais eficaz frente ao biofilme de E. faecalis. No caso dos biofilmes duo-espécie, tanto PAW-Ca como PAW-Ar foram significantemente eficazes, induzindo desestruturação significativa da matriz biofilme e alteração na morfologia das células microbianas. Além disso, o uso de ar comprimido mostrou-se vantajoso por sua acessibilidade e baixo custo, reforçando o potencial translacional da PAW-Ca. O terceiro estudo teve como foco investigar o impacto da umidificação do gás de alimentação na composição e eficácia da PAW gerada com ar comprimido. Foram testados níveis de umidade de 0%, 20% e 80%, sendo observada maior produção de nitratos e nitritos com 20% de umidade e possível formação de espécies altamente reativas, como o ácido peroxinitroso, em 80%. A PAW gerada sob 20% de umidade por 20 minutos apresentou o melhor desempenho antimicrobiano contra E. faecalis, indicando que a umidade e o tempo de ativação são variáveis críticas para a modulação da solução. Com base nos achados obtidos, conclui-se que a água ativada por plasma gerada por DBD coaxial apresenta eficácia antimicrobiana significativa contra formas planctônicas e biofilmes de microrganismos relacionados ao insucesso dos tratamentos endodônticos, sendo possível ajustar sua composição química de acordo com o gás, tempo de ativação e umidade do sistema. A ausência de citotoxicidade e a viabilidade operacional com ar comprimido reforçam a seu potencial na aplicação clínica como irrigante adjuvante em protocolos endodônticos. A PAW representa, portanto, uma ferramenta inovadora, versátil e com aplicabilidade clínica promissora no controle de infecções endodônticas resistentes.

Persistent endodontic infections represent a relevant clinical challenge, frequently associated with the presence of Enterococcus faecalis and Candida albicans, microorganisms capable of surviving in environments of nutritional scarcity and forming biofilms resistant to the action of conventional irrigants. The complex anatomy of the root canal system and the limitation of current protocols reinforce the need to explore effective, safe and clinically viable complementary therapies. In this context, plasmaactivated water (PAW), generated by dielectric barrier discharge (DBD) devices, has emerged as a promising alternative due to its broad-spectrum antimicrobial action, low cytotoxicity and potential for customization through adjustment of operational parameters. This dissertation was composed of three experimental studies. The first study aimed to evaluate the antimicrobial efficacy of PAW against planktonic cells of E. faecalis and C. albicans, using different feed gases (compressed air (PAW-Ca), argon (PAW-Ar) and helium (PAW-He)), and to correlate the physicochemical parameters with the microbiological effects. The results demonstrated that PAW-Ar and PAW-He were more effective, resulting in significant reductions in the colony forming unit counts (CFU/mL) of E. faecalis in short exposure times (45 seconds and 1 minute), while PAW-Ca showed greater reduction against C albicans after 1 minute and 30 seconds of contact. All activated waters in the cytotoxicity test preserved the viability of the 3T3 fibroblast cell line, unlike sodium hypochlorite and chlorhexidine. The second study sought to evaluate the performance of PAW under conditions closer to clinical practice, by applying it to mono- and dual-species biofilms subjected to successive exposures (1, 2 and 3 exposures) of 1 minute and 30 seconds, simulating endodontic irrigation. The CFU/mL count and scanning electron microscopy (SEM) images revealed that PAW-Ca obtained the best results against C. albicans biofilm, while PAW-Ar was more effective against E. faecalis biofilm. In the case of dualspecies biofilms, both PAW-Ca and PAW-Ar were significantly effective, inducing significant disruption of the biofilm matrix and changes in the morphology of microbial cells. Furthermore, the use of compressed air proved to be advantageous due to its accessibility and low cost, reinforcing the translational potential of PAW-Ca. The third study focused on investigating the impact of feed gas humidification on the composition and efficacy of PAW generated with compressed air. Humidity levels of 0%, 20% and 80% were tested, and greater production of nitrates and nitrites was observed at 20% humidity and possible formation of highly reactive species, such as peroxynitrous acid, at 80%. PAW generated under 20% humidity for 20 minutes showed the best antimicrobial performance against E. faecalis, indicating that humidity and activation time are critical variables for modulating the solution. Based on the findings obtained, it is concluded that plasma-activated water generated by coaxial DBD has significant antimicrobial efficacy against planktonic forms and biofilms of microorganisms related to the failure of endodontic treatments, and its chemical composition can be adjusted according to the gas, activation time and humidity of the system. The absence of cytotoxicity and operational viability with compressed air reinforce its potential for clinical application as an adjuvant irrigant in endodontic protocols. PAW therefore represents an innovative, versatile tool with promising clinical applicability in the control of resistant endodontic infections.
Antimicrobial effectiveness of dielectric barrier discharge (DBD) plasma activated water as an irrigating agent in endodontics
Keywords: Endodontia; Gases em plasma; Endodontics; Plasma gases; Anti-infecciosos; Anti-infective agents