Effect of Carya illinoinensis, Quercus rubra and Smilax glyciphylla extracts, pectin, and papain on the dental biofilm microorganisms

Abstract Context: Dental caries is an infectious disease resulting in destruction of tooth structure by acid-forming bacteria found in dental plaque and intraoral biofilms, which are made up of mixed-species microbial communities, and their uncontrolled outgrowth can lead to oral disease. Aims: To analyze new biological materials (papain, pectin, three plant extracts and their combinations), for prevention, control, and treatment of oral bacteria and biofilm in vitro and in vivo. Methods: Papain, citric pectin, extracts of Carya illinoinensis, Quercus rubra, and Smilax glyciphylla were applied. In vitro test was performed by means of the spectrophotometric assay and CFU evaluation after treatments application. In vivo tests were performed to evaluate the number of microorganisms presented in dental biofilm: before and 1.5 h after brushing with different treatments; after 10 days of brushing with various treatments in 10 groups of patients, signing an informed consent approved by the Institutional Ethics Committee of the Autonomous University of Coahuila. Results: In vitro, the plant extracts inhibited the growth of Streptococcus sp. as well as a mixture of microorganisms that form dental biofilms. Papain activity was inhibited by plant extracts. In vivo, brushing of teeth with selected plant extracts reduced the number of bacteria in the dental plaques. Conclusions: The extracts of Quercus rubra, Carya illinoinensis and Smilax glyciphylla and papain (with or without pectin) had an inhibitory effect on the dental biofilm formation. In vitro test demonstrated the bacteriostatic effect of plant extracts or their mixture. ***************************************************************** Resumen Contexto: La caries dental es una enfermedad infecciosa; destruye la estructura dentaria por bacterias formadoras de ácido existentes en la placa dental y la biopelícula intraoral, compuestos por comunidades de distintas especies microbianas, la reproducción descontrolada de dichos microorganismos puede causar diversas enfermedades en la cavidad oral. Objetivos: Analizar nuevos materiales biológicos (papaína, pectina, tres extractos de plantas y sus combinaciones), para la prevención, control y tratamiento de las bacterias orales y biopelícula bacteriana in vitro e in vivo. Métodos: Se aplicaron papaína, pectina cítrica, extractos de Carya illinoinensis, Quercus rubra, y Smilax glyciphylla. La prueba in vitro se realizó por espectrofotometría y CFU después de la aplicación de tratamientos. In vivo se evalúo número de microorganismos en la biopelicula; antes, 1.5 h después del cepillado y después de 10 días de cepillado con los diferentes tratamientos en 10 grupos de pacientes, firmando consentimiento aprobado por el Comité Institucional de ética de la Universidad Autónoma de Coahuila. Resultados: In vitro, los extractos vegetales inhibieron el crecimiento de Streptococcus sp. así como la mezcla de microorganismos que forman la biopelícula bacteriana. La actividad de la papaína fue inhibida por extractos de plantas. In vivo, el cepillado de los dientes con extractos de plantas seleccionadas redujo el número de bacterias en la placa dental. Conclusiones: Los extractos de Quercus rubra, Carya illinoinensis y Smilax glyciphylla y papaína (con y sin pectina) tuvieron efecto inhibitorio en la formación de la biopelícula dental. Las pruebas in vitro demostraron efecto bacteriostático de los extractos de plantas o sus mezclas.