MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS
RENATA PINHO TEIXEIRA
INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE ALUMINA NAS PROPRIEDADES DE
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA PARA RESTAURAÇÕES
PROVISÓRIAS DENTAIS
Rio de Janeiro
2008
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
RENATA PINHO TEIXEIRA
INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE ALUMINA NAS PROPRIEDADES DE
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA PARA RESTAURAÇÕES
PROVISÓRIAS DENTAIS
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em
Ciência dos Materiais do Instituto Militar de Engenharia,
como requisito parcial para a obtenção do título de
Mestre em Ciência dos Materiais.
Prof. Orientador: Carlos Nelson Elias D.C. - IME
Rio de Janeiro
2008
c2008
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro – RJ
CEP: 22290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá
incluí-lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer
forma de arquivamento.
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre
bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que esteja
ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações, desde que
sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do autor e do
orientador.
T266i
Teixeira, Renata Pinho.
Influência da adição de alumina nas propriedades de
compósitos de matriz polimérica para restaurações provisórias
dentais/ Renata Pinho Teixeira. – Rio de Janeiro: Instituto Militar de
Engenharia, 2008.
93 f. : il., tab.
Dissertação (mestrado) – Instituto Militar de Engenharia – Rio
de Janeiro, 2008.
1. Prótese fixa - provisória. 2. Propriedades - poliméricas. 3.
Resina - PMMA. I. Instituto Militar de Engenharia. II. Título.
CDD 617.69
2
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
RENATA PINHO TEIXEIRA
INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE ALUMINA NAS PROPRIEDADES DE
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA PARA RESTAURAÇÕES
PROVISÓRIAS DENTAIS
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em Ciência dos Materiais do
Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de
Mestre em Ciência dos Materiais.
Prof. Orientador: Carlos Nelson Elias D.C. - IME.
Aprovada em 26 de maio de 2008 pela seguinte banca examinadora:
Prof. Carlos Nelson Elias – D.C. do IME
Maj. Andre Luiz Pinto – D.C. do IME
______________________________________________________________________
Prof. Gláucio Serra Guimarães – D.C.
______________________________________________________________________
Profa. Claudia Maria Chagas Bonelli – D.C.
Rio de Janeiro
2008
3
Dedico este trabalho à todos aqueles que me
apoiaram em todo este período, sejam familiares ou
amigos e que, de alguma maneira contribuíram para
a concretização do mesmo.
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha família. Aos meus pais, Sérgio e Roseane, pelo amor
incondicional, exemplo e apoio. À minha irmã e ao meu cunhado. Aos meus avós e
tios.
Agradeço especialmente ao professor Dr. Carlos Nelson Elias, pelo apoio,
confiança, amizade, por todo o conhecimento transmitido e pelo exemplo de mestre a
ser seguido.
À todos os professores do Instituto Militar de Engenharia que muito
acrescentaram na minha formação. São eles: Maj Sousa Lima, Profa. Dra. Amal e em
especial ao Profa. Ricardo, pelos conhecimentos a mim transmitidos, principalmente
nesta etapa final.
Um agradecimento especial à Claudinha merecedora de toda minha admiração.
Por toda a atenção, apoio, amizade, essenciais para a concretização. Palavras não
traduzem minha imensa gratidão.
Ao Hayran pela enorme colaboração e amizade.
Aos meus amigos pela cumplicidade e suporte nestes anos.
Aos amigos que cultivei neste Instituto e com os quais convivi ao longo do curso,
entre eles Isabela e Tatiana.
A todos os funcionários do Instituto Militar de Engenharia, principalmente Heloisa,
Hector Borja, Leonardo, Joel e Gil, pela colaboração.
Agradeço à Sterngold Implamed que gentilmente cedeu material para a realização
desta pesquisa.
À CAPES e à FAPERJ pelo apoio financeiro ao longo deste curso.
Meus sinceros agradecimentos.
5
SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES .............................................................................................. 9
LISTA DE TABELAS ..................................................................................................... 11
1
INTRODUÇÃO ................................................................................................ 14
2
REVISÃO DE LITERATURA........................................................................... 16
2.1
Polímeros ..................................................................................................................... 16
2.1.1.
Materiais poliméricos para restaurações provisórias ............................................ 16
2.1.1.1 Poli(metacrilato de metila) - PMMA ......................................................................... 16
2.2
Compósitos .................................................................................................................. 22
2.2.1
Reforço ......................................................................................................................... 24
2.2.2
Tratamentos de superfície ......................................................................................... 24
2.2.3
Silano ............................................................................................................................ 24
2.3
Materiais compósitos para restaurações provisórias ............................................ 28
2.3.1
Resina composta ........................................................................................................ 28
2.3.2
Compósito PMMA/alumina ........................................................................................ 29
2.4
PMMA X Resinas compostas ................................................................................... 36
3
OBJETIVO ...................................................................................................... 44
4
MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................. 45
4.1
Materiais ....................................................................................................................... 45
4.2
Métodos ........................................................................................................................ 47
4.2.1
Confecção dos corpos-de-prova .............................................................................. 47
4.3
Testes realizados ........................................................................................................ 49
6
4.3.1
Teste de flexão em três pontos ................................................................................ 49
4.3.2
Teste de microdureza Knoop .................................................................................... 50
4.3.3
Medição de temperatura de polimerização............................................................. 51
4.3.4
Cromatografia líquida de alto desempenho - HPLC ............................................. 52
4.3.5
Teste de molhabilidade superficial ........................................................................... 53
4.3.6
Microscopia eletrônica de varredura ........................................................................ 54
4.3.7
Análise estatística ....................................................................................................... 54
5
RESULTADOS ................................................................................................ 54
5.1
Ensaio de flexão em três pontos .............................................................................. 54
5.2
Ensaio de microdureza Knoop .................................................................................. 55
5.3
Medição da temperatura de polimerização............................................................. 56
5.4
Cromatografia líquida de alto desempenho - HPLC ............................................. 57
5.5
Molhabilidade............................................................................................................... 59
5.6
Microscopia eletrônica de varredura ........................................................................ 60
6
DISCUSSÃO ................................................................................................... 64
6.1
Resistência a flexão ................................................................................................... 64
6.2
Microdureza Knoop..................................................................................................... 67
6.3
Temperatura de polimerização ................................................................................. 68
6.4
Monômero residual ..................................................................................................... 72
6.5
Molhabilidade............................................................................................................... 75
6.6
Topografia superficial ................................................................................................. 77
7
CONCLUSÃO ................................................................................................. 79
8
SUGESTÕES DE NOVOS TRABALHOS .............................................................. 80
7
9
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 81
10
ANEXO ............................................................................................................ 85
10.1
Anexo I ............................................................................................................ 86
10.2
Anexo II ........................................................................................................... 87
10.3
Anexo III .......................................................................................................... 89
10.4
Anexo IV .......................................................................................................... 91
10.5
Anexo V ........................................................................................................... 92
8
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIG.1(a) e (b) Exemplos de prótese fixa provisória em grandes espaços protéticos…15
FIG. 2
Fórmula estrutural do poli(metacrilato de metila) ................................... 17
FIG. 3
Influência da temperatura no gráfico tensão x deformação do PMMA .. 18
FIG. 4
Resistência à fadiga do PMMA e de demais polímeros......................... 18
FIG. 5
Fórmula estrutural do peróxido de benzoíla (PBO)................................ 19
FIG. 6
Fórmula estrutural do dimetil P toluidina (DMPT). ................................. 19
FIG. 7
Exemplo de compósito reforçado por partículas .................................... 22
FIG. 8
Esquema de transferência de carga da matriz para o reforço. .............. 23
FIG. 9
Reação de hidrólise do silano. ............................................................... 25
FIG. 10
Representação esquemática da reação de silanização em monocamada
................................................................................................................. 26
FIG. 11(a)
Fórmula estrutural do Uretano Dimetacrilato (UEDMA). (b) Fórmula
estrutural do bisfenol A diglicidil éter dimetacrilato (bis-GMA). (c) Fórmula
estrutural do trietileno glicol dimetacrilato (TEGDMA).............................. 29
FIG. 12
Micrografia do grupo controle A: compósito sem adição de silano. ....... 32
FIG. 13
Micrografia do grupo B: compósito com alumina tratada com silano
Monobond. ............................................................................................... 32
FIG. 14
Micrografia do grupo C: compósito com alumina tratada com silano
Metabond. ................................................................................................ 33
FIG. 15
Efeito da adição das partículas na resistência transversa do PMMA. ... 34
FIG. 16
Efeito da adição das partículas no módulo de elasticidade do PMMA... 34
FIG. 17
Efeito da adição das partículas no limite de proporcionalidade (0,2%) do
PMMA. ..................................................................................................... 35
FIG. 18
Efeito da adição das partículas na tenacidade do PMMA. ...................... 35
FIG. 19 (a)
FIG. 20
Dimensões do corpo-de-prova para o ensaio de tenacidade à fratura.
(b) Confecção da pré-trinca. .................................................................. 39
Compósito resinoso Luxatemp .............................................................. 45
9
FIG. 21
Resina acrílica autopolimerizável Dencor (Clássico) a base de PMMA. 46
FIG. 22
Silano Prosil (FGM). .............................................................................. 47
FIG. 23
Matriz de aço inoxidável utilizada na confecção dos corpos-de-prova. . 47
FIG. 24
Sistema de apoios para o ensaio de flexão em três pontos. ................. 49
FIG. 25 (a)
Corpo-de-prova
embutido
em
resina
acrílica
para análise
no Microdurômetro. (b) Microdurômetro Micromet 2003 Buehler. ........... 51
FIG. 26(a)
Equipamento coletor de dados Xplorer GLX (PASCO). (b) Representação
esquemática da inserção do termopar na resina. .................................... 52
FIG. 27
Goniômetro Marca First Ten Ångstroms e modelo FTA 100. .................. 53
FIG. 28
Gráfico tempo x temperatura resultante da reação de polimerização dos
quatro diferentes materiais testados. ....................................................... 56
FIG. 29
Área dos picos obtidos no ensaio de cromatografia líquida de alto
desempenho (até 7 min). ......................................................................... 58
FIG. 30
Microscopia eletrônica de varredura da superfície do PMMA em aumentos
de (a) 200x (b) 1700x. .............................................................................. 61
FIG. 31
Microscopia eletrônica de varredura da superfície do bis-acrilato em
aumentos de (a) 200x (b)1700x. .............................................................. 62
FIG. 32
Microscopia eletrônica da superfície de PMMA reforçado com alumina a
5% em volume aumentos de (a) 200x (b)1700x. ..................................... 63
FIG. 33
Microscopia eletrônica da superfície de PMMA reforçado com alumina a
10% em volume em aumentos de (a) 200x (b)1700x............................... 63
FIG. 34
Gráfico com valores médios dos ângulos de contato obtidos no ensaio de
molhabilidade. .......................................................................................... 75
10
LISTA DE TABELAS
TAB. 1
Valores médios e desvios padrões (MPa) da resistência à flexão em três
pontos para os quatro grupos: ................................................................. 54
TAB. 2
Análise estatística de resistência à flexão: ............................................... 54
TAB. 3
Valores médios do comprimento da indentação e da dureza Knoop dos
diferentes grupos de materiais. ................................................................ 55
TAB. 4
Análise estatística do ensaio de Microdureza Knoop. .............................. 55
TAB. 5
Valores de tempo de cura, temperatura máxima e variação da temperatura
no ensaio de medição de temperatura. .................................................... 57
TAB 6
Valores dos ângulos de contato obtidos no ensaio de molhabilidade com
água destilada. ......................................................................................... 59
TAB. 7
Análise estatística do ensaio de molhabilidade com água destilada. ....... 59
TAB. 8
Valores médios dos ângulos de contato obtidos no ensaio de
molhabilidade com saliva artificial. ........................................................... 60
TAB. 9
Análise estatística do ensaio de molhabilidade com saliva. ..................... 60
TAB. 10
Análise estatística do ensaio de molhabilidade água destilada x saliva. .. 60
11
RESUMO
Próteses fixas provisórias devem possuir boas propriedades mecânicas para
suportar altas cargas mastigatórias e longos períodos na cavidade oral sem que
ocorram falhas. Por isto, novos materiais e tipos de reforços estão sendo utilizados
para melhorar a resistência dos materiais. O objetivo do presente estudo foi comparar
as propriedades de quatro materiais de base polimérica para a confecção de
restaurações provisórias. Os materiais utilizados foram: uma resina de PMMA Dencor
(Clássico), um compósito bis-acrilato Luxatemp (DMG) e dois compósitos produzidos
laboratorialmente através da adição de 5 e 10%vol de alumina em matriz de PMMA
avaliando também os efeitos da adição deste reforço. Foram realizadas análises
quanto à resistência à flexão através do ensaio de flexão em três pontos, microdureza
Knoop, através de um microdurômetro, temperatura de reação através da utilização de
um coletor de dados com termopar, monômeros residuais liberados através de
cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC), molhabilidade através de um
goniômetro e topografia superficial através de microscopia eletrônica de varredura
(MEV). Como resultados, obteve-se que o bis-acrilato Luxatemp (69,4 MPa) e PMMA
com alumina 5%v (59,89 MPa) apresentaram os maiores valores de resistência à
flexão. Quanto à microdureza Knoop não foi encontrada diferença nos valores. Em
relação aos picos de temperatura, a adição de alumina aumentou o ∆T dos compósitos
a base de PMMA (36,5oC e 27,7oC, respectivamente) e reduziu o tempo de cura. O
PMMA e Luxatemp apresentaram variação de temperatura semelhante (∆T=19,2oC e
21,8oC). A alumina adicionada também aumentou a liberação de monômeros residuais.
O compósito bis-acrilato Luxatemp apresentou maior molhabilidade, reduzida pela
adição de alumina em matriz de PMMA. No MEV observou-se que o bis-acrilato exibiu
a superfície mais lisa e regular dentre os grupos ao mesmo tempo que os grupos com
reforço de alumina apresentaram alto grau de irregularidade superficial. Concluiu-se
que o compósito a base de bis-acrilato Luxatemp (DMG) demonstrou ser o material
com melhores propriedades para esta aplicação. Entretanto, resistência mecânica
similar pode ser alcançada com a adição de 5% em volume de alumina à matriz de
PMMA com alguma influência em suas propriedades e baixo custo para o profissional.
12
ABSTRACT
Provisional fixed prosthesis must have good mechanical properties to support high
mastigatory loads and long periods inside the oral cavity without failure. Because of
that, new materials and types of reinforcement are being used to enhance materials
strength. The aim of the present study was to compare the properties of four polymer
based materials for provisional restorations. The selected materials were: a provisional
PMMA based resin Dencor (Classico), a provisional bis-acryl composite Luxatemp
(DMG), and two composites made with reinforcement of 5%v and 10%v alumina in a
PMMA matrix also evaluating the effects of adding reinforcement. Analysis were
performed on the flexural strength through a three-point bend test, Knoop
microhardness through a microdurometer, polymerization temperature through a data
collector with thermopair, residual monomers release through high performance liquid
cromatography (HPLC), wettability through a goniometer and superficial topography
through scanning electron microscopy (SEM). As results, bis-acryl composite Luxatemp
(69,4 MPa) and PMMA with alumine 5%v (59,89 MPa) showed the greater values for
flexural strength. No difference was found for Knoop microhardness. For temperature
peaks, adding alumine increased temperature variaton (∆T) of PMMA based
composites (36,5oC e 27,7oC, respectively) and decreased its setting time. PMMA and
Luxatemp showed similar ∆T (∆T=19,2oC and 21,8oC). Adding alumine increased
residual monomer release. Bis-acryl composite Luxatemp showed higher wettability,
wich was decreased with alumina addition on PMMA matrix. On SEM, bis-acryl
Luxatemp exhibited the smoothest and most regular surface. Meanwhile, alumina
reinforced groups showed high superficial irregularity. To sum up, bis-acryl composite
Luxatemp seemed to be the material with best properties for this application. Although,
similar mechanical strength can be achieved by adding 5%v of alumina to a PMMA
matrix, with few effects on its properties and low cost.
13
1. INTRODUÇÃO
O avanço da tecnologia e a grande troca de informações trazem vantagens e
benefícios para a pesquisa científica em todos os seus campos. Recentemente, podese notar uma necessária interação entre a Ciência dos Materiais e a Odontologia. A
Ciência dos Materiais, responsável por estudar as estruturas, propriedades e
aplicações dos diversos materiais existentes contribui para o desenvolvimento da
Odontologia, beneficiando diretamente o campo dos Materiais Dentários e demais
especialidades. A busca pelo aperfeiçoamento dos mesmos e a tentativa de atingir a
mais perfeita similaridade com os elementos naturais são contínuas.
A Prótese Dentária e a Dentística Restauradora são algumas das especialidades
da Odontologia responsáveis por reabilitar o paciente após algum dano ou perda de
elementos através de restaurações e próteses fixas e removíveis. Estas restaurações
podem ser de confecção direta ou indireta, onde a primeira é confeccionada
diretamente no paciente e a última depende primeiramente de etapa laboratorial para
depois ser aplicada no paciente. Os materiais utilizados para a confecção das mesmas
resumiam-se basicamente a materiais metálicos por suas excelentes propriedades
mecânicas. Entretanto, a estética, aspecto fundamental nos dias atuais, passou a ser
constantemente exigida pelos pacientes. Os materiais poliméricos, compósitos e
cerâmicos gradativamente passaram a se destacar, muitas vezes substituindo os
materiais metálicos nos procedimentos realizados.
Porém, é de conhecimento que os polímeros não possuem propriedades
mecânicas boas o suficiente para suportar cargas oclusais que podem chegar a 800N
na região de molares. Estudos sobre forças oclusais relatam que a força oclusal média
incidida em pontes fixas situadas na região de primeiros molares é de 250N (CRAIG,
2004). As pontes fixas definitivas têm a capacidade de suportar esta carga, uma vez
que são confeccionadas com materiais cerâmicos sobre metais ou exclusivamente com
cerâmicas. Mas, a confecção destas próteses definitivas depende de etapa laboratorial,
exigindo que o paciente tenha próteses fixas provisórias instaladas para que, neste
período, a manutenção da saúde oral e de suas funções seja assegurada. As próteses
provisórias são similares às definitivas e possuem como principais funções a
manutenção da estabilidade oclusal, dimensão vertical adequada, estética, além de
14
permitir ao cirurgião-dentista uma prévia visualização e o ajuste das dimensões e
funções do trabalho definitivo. Portanto, é importante que estas sejam confeccionadas
com um material que possa receber novos revestimentos, ser de fácil manipulação e
remoção, permita que sejam feitas as correções necessárias e, ao mesmo tempo, que
este material apresente adequada rigidez, resistência mecânica e resistência à
degradação para os casos em que precisem ser utilizadas por longos períodos ou em
grandes espaços protéticos (FIG.1 (a) e (b)). Entretanto, sabemos que estes
parâmetros são deficientes nas resinas acrílicas utilizadas e que são comuns as
fraturas, as quais, na maioria dos casos, conseguem ser contornadas pelo profissional
(ZAVANELLI et al.,2003).
(a)
(b)
FIG.1(a) e (b). Exemplos de prótese fixa provisória em grandes espaços protéticos.
(ZAVANELLI, 2003)
Portanto, a baixa resistência mecânica dos polímeros utilizados gerou a
necessidade do desenvolvimento de novos compósitos para este fim, empregando-se
diversos tipos de reforços, tais como fios de metal e fibras.
15
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 POLÍMEROS
Os polímeros constituem uma classe de materiais assim denominados por
apresentarem muitas (“poli”) pequenas unidades estruturais (“meros”) em sua cadeia
principal. Quanto à sua estrutura espacial, podem ser lineares, ramificados ou com
ligações cruzadas. Podem ser classificados quanto à resistência mecânica em
plásticos, borrachas, fibras e adesivos. No grupo dos plásticos podem ainda ser
termoplásticos, se puderem ser amolecidos pelo aquecimento e solidificados pelo
resfriamento repetidamente, ou termorrígidos, que se fundem quando aquecidos.
Também podem ser de origem natural ou sintética, sendo este último produzido pela
indústria (MANO, 2003).
2.1.1. MATERIAIS POLIMÉRICOS PARA RESTAURAÇÕES PROVISÓRIAS
Os materiais existentes no mercado odontológico para aplicação nas restaurações
provisórias são compostos basicamente por polímeros puros ou por compósitos de
matriz polimérica. O principal polímero utilizado em próteses provisórias e em matrizes
de compósitos dentais é o poli(metacrilato de metila).
2.1.1.1 POLI(METACRILATO DE METILA) - PMMA
O poli(metacrilato de metila) ou também resina acrílica, é um material polimérico
sintético do grupo dos plásticos. Desde a década de 40 existem relatos de sua
utilização para a confecção de próteses na Odontologia (ANUSAVICE, 2005) e desde
então vem sendo empregado em larga escala. Entre as principais características que
favorecem sua extensa aplicação destacam-se: a facilidade de manipulação e
polimento, o fato de dispensar equipamentos de alto custo, estabilidade no meio oral e
a estética garantida (VALLITTU et al.,2004). O poli(metacrilato de metila) pertence ao
grupo dos acrilatos, possui a fórmula química (C5O2H8)n
estrutural:
16
e a seguinte fórmula
FIG. 2. Fórmula estrutural do poli(metacrilato de metila)
É um termoplástico de cadeia linear, com cristalinidade muito baixa, possui alto
peso molecular (105 a 106) (MANO, 2003) e aproximadamente 70% de sindiotaticidade
como configuração molecular. É um material com baixa densidade (1,2 g/cm3), boa
resistência química, ótimas propriedades ópticas, transparente, incolor e baixa
condutibilidade elétrica (ANUSAVICE, 2005).
Quanto às propriedades mecânicas deste material, há um consenso que são
apenas satisfatórias e não ótimas. Apresenta dureza de 18 a 20 Knoop, módulo de
elasticidade de 2,4 GPa, baixa resistência à tração, baixa resistência à compressão
transversal e tenacidade (ANUSAVICE, 2005). Apresenta comportamento frágil em baixas
temperaturas, mas, com o aumento da mesma, passa a ter comportamento altamente
dúctil conforme mostra o gráfico da FIG. 3 (CALLISTER, 2005).
17
FIG. 3. Influência da temperatura no gráfico tensão x deformação do PMMA.
(CALLISTER, 2000)
Analisando-se a resistência à fadiga, este polímero tem um comportamento
satisfatório se comparado à alguns polímeros (FIG 4).
FIG. 4. Resistência à fadiga do PMMA e de demais polímeros. (CALLISTER, 2000)
O PMMA possui temperatura de transição vítrea (Tg) de 105°C e temperatura de
fusão de 160ºC (MANO, 2003). Segundo o fabricante da resina Dencor (CLÁSSICO), o
processo de fusão ocorre progressivamente acima de 180ºC.
18
Uma outra característica dos acrilatos é a alta absorção e liberação de água, que
pode causar instabilidade dimensional tornando o material susceptível a tensões
internas e conseqüentes formações de trincas, favorecendo o processo de fratura.
A preparação do PMMA ocorre através da mistura de pó, constituído por partículas
pré-polimerizadas de PMMA (além de aditivos) com o líquido constituído por monômero
de metacrilato de metila (MMA) também com outros aditivos. Esta mistura gera uma
ativação química que inicia a reação de polimerização por mecanismo de adição via
radicais livres. Esta reação ocorre em três etapas: iniciação, propagação e terminação.
A iniciação é a etapa na qual ocorre a formação do sítio reativo através da
decomposição de um iniciador, neste caso o peróxido de benzoíla (FIG. 5) contido no
pó de PMMA. A ativação se dá pela presença de uma amina terciária, dimetil P
toluidina (DMPT) (FIG. 6), por quebra de ligações duplas entre carbonos através de um
elétron desemparelhado contida no líquido. Na propagação, os monômeros vão sendo
seqüencialmente adicionados à cadeia principal, gerando um aumento progressivo da
massa molar. A adição dos monômeros acontece progressivamente unindo as
partículas de pó pré-polimerizadas totalmente até que se forme uma massa única. A
reação. O monômero disponibilizado para a reação é totalmente consumido e a reação
é então terminada. Neste processo de polimerização não há formação de subprodutos
(MANO, 2003) e como conseqüência à reação o polímero sofre uma contração de
polimerização.
FIG. 5. Fórmula estrutural do peróxido de benzoíla (PBO)
FIG. 6. Fórmula estrutural do dimetil P toluidina (DMPT).
Para os metacrilatos, utiliza-se o termo conversão para indicar o percentual de
ligações duplas entre carbonos da matriz monomérica que foram reagidas. A
19
conversão ocorre durante o processo de polimerização e o grau de conversão está
diretamente relacionado às propriedades físicas e à biocompatibilidade do polímero
formado (VÄKIPARTA et al., 2006).
A alta contração de polimerização, exotermia de polimerização (KIM;W ATTS, 2004,
PUSKA et al., 2005), assim como a liberação de monômero residual após sua
polimerização (MIETTINEN et al., 1997, PFEIFFER et al., 2004, VÄKIPARTA et al., 2006) ,
estão entre as principais desvantagens relatadas na literatura para o emprego deste
polímero. Isso ocorre devido à reação não consumir o monômero disponibilizado em
sua totalidade. O monômero residual pode acarretar danos biológicos quando em
contato com os tecidos orais causando reações alérgicas e irritação, tais como
sensação de “queimação” na boca. A liberação dos mesmos acarreta também danos
mecânicos afetando diretamente a resistência à tração, módulo de elasticidade e
dureza superficial, uma vez que possui efeito plasticizante (LUNG; DARVELL, 2005). A
redução da concentração de monômero residual foi associada ao aumento na
temperatura e no tempo da reação de polimerização (PFEIFFER; ROSENBAUER, 2004,
LUNG; DARVELL, 2005). Assim como ao aumento da proporção de monômero na
manipulação e ao polimento superficial do material (PFEIFFER; ROSENBAUER, 2004).
Entretanto, o aumento da proporção de monômero levaria a um aumento na contração
do material e na temperatura alcançada pela reação de polimerização uma vez que
mais monômeros estariam reagindo. Ambos os efeitos são indesejáveis. O estudo
proposto por Pfeiffer e Rosenbauer (PFEIFFER; ROSENBAUER, 2004) teve como objetivo
estudar os efeitos do tempo e da temperatura de processamento na concentração de
monômero residual no PMMA. A concentração de monômero residual diminuiu
proporcionalmente ao tempo tanto no PMMA puro quanto no PMMA comercial, que
possui aditivos. Ambos apresentaram resultados similares. O autor aponta que não foi
alcançado um valor mínimo de monômero residual mesmo em 192h, considerando isto
inalcançável portanto.
Uma alternativa para reduzir a concentração de monômero residual foi modificar o
processo de fabricação da resina utilizando-se a polimerização por microondas
(PFEIFFER; ROSENBAUER, 2004).
20
Outra grande desvantagem apresentada por este material é a exposição de
estruturas dentárias ao calor gerado pela reação exotérmica de polimerização na
confecção de restaurações provisórias diretamente na boca do paciente. Portanto, para
este procedimento, deve-se evitar a utilização da técnica direta, uma vez que podem
ocorrer danos à vitalidade pulpar e ao periodonto tais como: degeneração e destruição
celular, necrose tecidual e inflamação aguda da polpa. Um aumento de 16,6ºC na
temperatura pode causar até 100% de necrose pulpar (KIM; W ATTS, 2004). O aumento
da temperatura no interior da polpa pode depender do volume de material utilizado para
a confecção da restauração e da espessura da dentina remanescente.
Puska e colaboradores (PUSKA et al., 2005) realizaram um estudo com o objetivo
de determinar a quantidade de monômero residual liberada, o pico de temperatura e o
tempo de cura do PMMA puro, modificado e com reforço. 8 diferentes grupos foram
testados: G1: PMMA, G2: PMMA com 8%p/p de fibra de vidro silanizada com 2 a 3 mm
de comprimento, G3: PMMA com oligômero; G4: PMMA com fibra e oligômero; G5:
PMMA com TEGDMA (reticulador); G6: PMMA com TEGDMA e fibra; G7: PMMA com
TEGDMA e oligômero e G8: PMMA com TEGDMA, fibra e oligômero. Para análise do
pico de temperatura, 2g de material foram inseridos num molde de silicone de 3,3 x 10
x 25,5 mm e a temperatura de polimerização em função do tempo foi registrada através
de um coletor de dados. A partir dos dados obtidos, calculou-se a diferença entre o pico
de temperatura e temperatura ambiente (∆T). Para análise da quantidade de
monômero residual, a mesma metodologia de confecção das amostras foi utilizada e
estas foram imersas em água deionizada Milli-Q por três dias para então serem
submetidas ao equipamento de HPLC. Através da análise dos resultados os autores
concluiram que a adição de fibra não causou aumento na quantidade de monômero
residual liberado, somente após a adição do oligômero (sem TEGDMA) isto ocorreu. A
adição destes dois preenchimentos causou diminuição do pico exotérmico. A adição de
TEGDMA não alterou a temperatura do pico, mas diminuiu o tempo de cura e diminuiu
a quantidade de monômeros eluídos. O emprego de ambos os preenchimentos
eliminou a aceleração causada pelo TEGDMA.
21
2.2 COMPÓSITOS
Uma das formas encontradas para se melhorar as propriedades de um material é
através da sua utilização como compósito (ZUCCARI et al., 1997). Chawla (CHAWLA,
1998) define compósito como um material manufaturado, que consiste em 2 ou mais
fases, química e/ou fisicamente distintas, arranjadas ou distribuídas adequadamente
com uma interface separando-as e que possui características que não são
apresentadas por nenhum dos componentes isoladamente. A FIG. 7 representa a
estrutura de um compósito particulado.
FIG. 7. Exemplo de compósito reforçado por partículas.(CHAWLA, 1998).
O uso de compósitos tem como finalidade a otimização das propriedades dos
materiais que o compõe, possibilitando o aprimoramento que pode-se ter sobre os
materiais convencionais. O aumento da resistência mecânica ocorre através da
transferência da carga aplicada da matriz polimérica ao reforço. Isto só irá acontecer se
houver um íntimo contato e adesão na interface dos mesmos. O aumento da energia
de adesão desta interface se dá pelos tratamentos de superfície, que serão discutidos
em seguida.
Os compósitos reforçados por partículas apresentam uma tendência ao
comportamento isotrópico. Na FIG. 8 está representado o modelo da transferência de
uma carga incidida sobre a matriz do compósito para a partícula reforço (CHAWLA,
1998).
22
FIG. 8. Esquema de transferência de carga da matriz para o reforço.(CHAWLA,
1998)
A quantidade de reforço adicionado, a habilidade de dispersão do mesmo na matriz
e a qualidade da adesão do reforço ao polímero são fatores que afetam as
propriedades do compósito estrutural (YILMAZ, 2007).
Podemos considerar a interface reforço/matriz como sendo uma fase distinta
adicionada que une os constituintes de um compósito. A qualidade desta interface é
determinante para aumentar ou reduzir as propriedades mecânicas do material
(ZUCCARI et al., 1997). Segundo Hamza e colaboradores (HAMZA et al., 2004) quanto
maior é a adesão entre o reforço e a matriz, maior é o efeito no aumento de resistência.
No caso do reforço estar fracamente aderido, o mesmo pode funcionar como um poro,
e apenas uma pequena parcela da carga será transferida, não gerando aumento na
resistência.
Väkiparta e colaboradores (VÄKIPARTA et al., 2006) descrevem em seu estudo que
nos compósitos, as partículas de preenchimento são capazes de reduzir o grau de
conversão devido à restrição de mobilidade dos radicais terminais da cadeia,
metacrilatos pendentes e monômeros impostos à alta densidade de ligações cruzadas.
A quantidade e o tamanho das partículas de preenchimento também influenciam no
grau de conversão. Segundo estes autores, a inclusão de fibras de vidro como reforço
nos compósitos aumenta o grau de conversão dos mesmos.
23
2.2.1 REFORÇO
A alumina é um material cerâmico muito utilizado como reforço em compósitos. É
um material bioinerte (com boa biocompatibilidade), boa resistência à corrosão, alta
resistência à compressão (KAWACHI et al., 2000) e baixo ângulo de molhamento. A
mesma sob a forma de pó tem sido empregada em compósitos com matriz de PMMA
ou de Bis-GMA para cimentação ou para a confecção de próteses femurais na
Ortopedia. El-Mahdy e colaboradores (EL-MAHDY et al., 2005) citam sua baixa
densidade como sendo a maior vantagem para a sua utilização como preenchimento
de compósitos, pois mantém o baixo peso da resina acrílica, além da sua cor branca
favorecer o seu emprego em situações onde a estética é requerida.
2.2.2 TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE
Os tratamentos de superfície, quando realizados, promovem retenção química e
micromecânica ao substrato – aumentam a área superficial - e, conseqüentemente,
aumentam a qualidade da interface adesiva resina/cerâmica. Della Bona e
colaboradores (DELLA BONA et al., 2004) testaram a hipótese de que o ataque químico e
a aplicação do silano aumentam o trabalho de adesão (Wa) através da análise dos
ângulos de contato na superfície de cerâmica tratada e não tratada em um teste de
imersão e retração medidos por um tensiômetro. Constataram que o ataque ácido
promovido pelo ácido fluorídrico a 9,5% (HF) e fosfato fluorídrico acidulado (APF)
aumentou a rugosidade superficial da cerâmica, aumentando também a resistência
adesiva. Os corpos de prova que receberam ataque ácido apresentaram menor ângulo
de contato, ou seja, maior molhamento e maior trabalho de adesão se comparados às
superfícies não tratadas.
2.2.3 SILANO
Desde 1940 existem relatos da utilização do silano nas indústrias como agente de
ligação, com o propósito de aumentar a adesão química entre materiais orgânicos,
adesivos contendo monômeros metacrílicos e inorgânicos, tais como cerômeros, resina
composta (laboratorial), pinos de fibra de vidro (FGM) e cerâmicas que contém fase
24
vítrea (DELLA BONA et al., 2004) A utilização do silano como agente de ligação é
essencial pois a resistência do compósito é determinada pela resistência adesiva entre
o preenchimento e a matriz. (EL-MAHDY et al., 2005)
Os silanos são moléculas bifuncionais com a fórmula geral Y–Si(OR)3, que atuam
como promotores de adesão. Uma extremidade é o grupo tri-alcóxi Si(OR)3, sílicofuncional onde R representa o radical contido na molécula. Em presença de água
ocorre a hidrólise, formando-se grupos silanol Si–OH além de moléculas de álcool,
conforme descreve a reação da FIG. 9.
FIG. 9. Reação de hidrólise do silano.
Esses grupos são consideravelmente reativos e permitem a ligação da molécula de
silano a substratos inorgânicos, como metal, fibras e vidros. Esta ligação covalente
oxano (silício-oxigênio-silício) é muito suscetível à hidrólise, pois tem algum caráter
iônico (DITTRICH, 2006).
A outra extremidade organo-funcional (Y) pode representar grupos alquil, aril, vinil,
amina, epóxi, metacrilato e outros. Esta extremidade irá permitir a reação da molécula
com as matrizes poliméricas (AZEVEDO, 2007). Neste caso, o agente de ligação 3metacriloxipropiltrimetoxisilano (MPTMS) irá se ligar ao metacrilato formando um
copolímero com o monômero resinoso e dando origem a um compósito. Estes
monômeros possuem grupos funcionais que sofrem absorção de água que será
disponibilizada para a reação do silano. As ligações carbono-carbono entre o silano e a
matriz orgânica são covalentes, mais estáveis e portanto, menos propensas à hidrólise
(DITTRICH, 2006).
A quantidade de água disponibilizada para a reação e o componente orgânico é
que vão determinar o grau de polimerização do silano, também aumentado com a baixa
solubilidade do silano em água. Já a espessura da camada de polisiloxano formada é
dependente da concentração da solução de siloxano (DITTRICH, 2006).
25
Segundo Dittrich (DITTRICH, 2006), a reação do silano inicia-se com a primeira
etapa que é a hidrólise, tanto na molécula de silano, quanto na superfície inorgânica do
substrato. Em seguida ocorre a condensação, onde as cadeias oligoméricas são
formadas. O hidrogênio da cadeia une-se ao OH do substrato restando uma ligação
com o silício superficial do substrato. A FIG. 10 contém uma representação
esquemática da interação da molécula de silano com a superfície orgânica (polímero) e
com a superfície inorgânica.
FIG. 10. Representação esquemática da reação de silanização em monocamada.
(DITTRICH, 2006).
Este agente de ligação atua criando uma organofilia, o que faz aumentar o
molhamento na cerâmica, e uma hidrofobia superficial. Esta última propriedade reduz a
degradação hidrolítica da adesão (DELLA BONA et al., 2004) O silano se liga aos sítios
de Si-OH na superfície da cerâmica e polimeriza com o adesivo por ligações duplas
metil metacrilato (DELLA BONA et al., 2004, VALANDRO et al., 2005)
Apesar de relatada a funcionalidade deste agente de união, alguns autores
descrevem que, quando aplicado, cria-se uma espessa camada de cobertura que
oblitera a porosidade criada pelo ácido, ao invés de apenas uma camada molecular ser
26
formada como esperado. Addison e colaboradores (ADDISON et al., 2007) explicam que,
na prática, camadas multimoleculares de 50 a 100 nm se formam como resultado da
auto-condensação da multifuncionalidade metoxi ou etoxi nas moléculas de silano. A
espessura da camada de silano é dependente do regime de secagem e da
concentração do silano ativo no primer da cerâmica. Isto torna iguais as energias de
superfícies atacadas e não atacadas. Os autores acreditam que mesmo assim a
resistência adesiva é aumentada por uma suposta retenção micromecânica promovida
por microtampões formados através das microporosidades (DELLA BONA et al., 2004,
VALANDRO et al., 2005).
Michida e colaboradores (MICHIDA et al., 2003) afirmam que a união da cerâmica
feldspática com a resina pode ser proporcionada pelo ácido fluorídrico e também
potencializada pela ação do silano pois ambos aumentam a molhabilidade da resina na
superfície cerâmica. Entretanto, constatam que isto não ocorre com eficiência
semelhante se realizadas em cerâmicas aluminizadas e com baixo teor de sílica devido
à incapacidade de degradar a microestrutura compacta da cerâmica com alto teor de
alumina. Os autores realizaram um estudo com o objetivo de comparar três tratamentos
de superfície distintos na superfície da cerâmica aluminizada e testar a resistência de
união através de um ensaio de microtração. Para isto foram confeccionados 12 blocos
cerâmicos que receberam os seguintes tratamentos de superfície: 1 – microjateamento
com Al2O3 (partículas de 110 µm); 2 – tratamento 1 + microjateamento com partículas
especiais de sílica (110 µm) + silano; 3 – tratamento 1 + microjateamento com
partículas de sílica (30 µm) + silano. As cerâmicas foram unidas a um bloco de resina
acrílica utilizando-se um cimento resinoso Panavia F e prensados a 750 gf por 10
minutos. Cada bloco cerâmico gerou 9 corpos de prova retangulares que foram
submetidos ao ensaio de microtração a 0,5 mm/min e analisados quanto ao modo de
fratura no estereomicroscópio. Como resultado, os autores obtiveram os grupos 2 e 3
com resultados estatisticamente semelhantes (valores médios de 30,98 e 31,25 MPa
respectivamente) e superiores ao grupo 1 (valor médio 15,36 MPa). Ou seja, estes
resultados juntamente com estudos prévios confirmam a hipótese que a aplicação de
sílica é imprescindível para o aumento da resistência de união se comparado ao
27
jateamento com Al2O3 e ao ácido fluorídrico apenas. Quanto ao modo de fratura, 100%
dos corpos de prova apresentaram fratura do tipo adesiva.
Um método também comumente utilizado na tentativa de se obter união
aprimorada entre o reforço e a matriz é a pré-impregnação do reforço no monômero da
matriz polimérica no qual será inserido. Isto foi realizado por Hamza e colaboradores
(HAMZA et al., 2004) em seu estudo, porém, os mesmos atentam para o fato que esta
pré-impregnação pode prejudicar outras propriedades do material, uma vez que gera
um aumento na quantidade de monômero residual do material.
2.3 MATERIAIS COMPÓSITOS PARA RESTAURAÇÕES PROVISÓRIAS
2.3.1 RESINA COMPOSTA
A resina composta dental a base de bis-acrilato (DMG) é um material compósito de
matriz polimérica a base de dimetacrilato disponibilizado no mercado odontológico para
a confecção das restaurações provisórias. Pode ser de polimerização química ou dual
(polimerização química associada à fotopolimerização). Como principais vantagens que
justifiquem sua ampla utilização estão sua fácil manipulação, uma vez que está
disponibilizado em sistema de automistura, baixa contração de polimerização, reação
de polimerização pouco exotérmica, propriedades mecânicas superiores quando
comparadas com outros materiais, além da alta praticidade oferecida pelo sistema
dispensador por cartucho, o qual fornece uma mistura precisa e consistente
(HASELTON;VARGAS, 2002, YOUNG et al., 2001). Entretanto, é um material que apresenta
certa fragilidade e difícil acabamento e polimento (YOUNG et al., 2001).
Segundo o fabricante (DMG, ALEMANHA), este produto contém principalmente
resina acrílica, pó de vidro e sílica, além de uretano dimetacrilato (UEDMA) (FIG. 11a),
bis-fenol A diglicidil éter dimetacrilato (bis-GMA) (FIG. 11b), dois dimetacrilatos de alto
peso molecular e trietileno glicol dimetacrilato (TEGDMA) (FIG. 11c). O TEGDMA é um
ativador-iniciador de baixo peso molecular necessário para polimerizar a resina. Este
proporciona um alto grau de ligações cruzadas, baixa viscosidade da resina e alto
número de ligações duplas na cadeia principal resultando em alto grau de conversão
28
(DENTSPLY). Isto cria uma reticulação obtendo um comportamento de uma ou algumas
macromoléculas (HASELTON;VARGAS, 2002, BALKENHOL et al., 2008).
FIG. 11a. Fórmula estrutural do Uretano Dimetacrilato (UEDMA).
FIG. 11b. Fórmula estrutural do bisfenol A diglicidil éter dimetacrilato (bis-GMA).
FIG.11c. Fórmula estrutural do trietileno glicol dimetacrilato (TEGDMA).
Além disso, são resinas isentas de liberação de metacrilato de metila como
monômero residual sendo consideradas portanto, hipoalergênicas (DMG, ALEMANHA).
2.3.2 COMPÓSITO PMMA/ALUMINA
Yilmaz e colaboradores (YILMAZ et al., 2007) compararam a tenacidade à fratura
(KIC) de duas resinas acrílicas, a base de poli(metacrilato de etila) (PEMA) e
poli(metacrilato de metila) (PMMA). Ambas foram utilizadas sem reforço – grupo
controle – e com reforço de nanopó de óxido de alumínio (Al2O3) com teores de 1%, 2%
e 3% em peso, fibra de vidro e pó de wolastonita (cálcio meta silicato – CaSiO3) com
10%, 20% e 30% em peso, já previamente tratadas com silano. A alumina recebeu
29
recozimento a 800oC por 2 horas (desidratação) e depois foi mantida a 62oC. A seguir
fez-se o tratamento com um agente de ligação de metais. Este tratamento foi proposto
por Zuccari (ZUCCARI et al., 1997) para aprimorar a interface matriz/componente
estrutural, a qual será mais detalhada a seguir. Para cada grupo foram confeccionados
10 corpos-de-prova, totalizando 200. As resinas foram polimerizadas sob uma carga de
2,5 kgf por 10 min e depois foram mantidas em água destilada a 37oC por 24 horas. Foi
realizado o teste de tenacidade à fratura (KIC), a uma velocidade de 5 mm/min e o valor
de KIC foi calculado através da fórmula:
KIC = pc/bw1/2 . F (a/w)
Onde:
pc é a carga máxima aplicada antes da fratura (kN)
b é a espessura do corpo-de-prova (cm)
w é a largura do corpo-de-prova (cm)
a é o comprimento da trinca (cm).
O teste realizado teve como objetivo medir a habilidade do material em resistir ao
crescimento de uma trinca pré-existente. Como resultado, foi obtido que todos os tipos
de reforço apresentaram aumento nos valores de KIC. Houve um aumento de 20 a 55%
para o grupo do PMMA. Isto provavelmente ocorreu porque os preenchimentos param
ou defletem a propagação da trinca, e provavelmente isto ocorre na interface do
reforço. Entretanto, os diversos teores de Al2O3 em PMMA não apresentaram
significância estatística. No grupo da fibra de vidro em PMMA o maior valor de KIC foi
observado com 30% em peso, e na wolastonita, os grupos de 20% e 30% foram
estatisticamente similares.
El-Mahdy e colaboradores (EL-MAHDY et al., 2005) investigaram as propriedades
físico-mecânicas da resina acrílica (PMMA) reforçada com 15% em volume de pó de
alumina (partículas entre 10 e 30 µm) sob os efeitos de dois agentes de ligação. As
amostras foram divididas em 3 grupos para a realização dos ensaios: grupo A, onde a
alumina não recebeu tratamento com agente de ligação, grupo B, onde o pó de alumina
foi tratado com silano Monobond e grupo C, no qual a alumina foi tratada com silano
Metabond. Para o tratamento, uma solução com 0,3 mg de cada agente de união para
30
100g de acetona foi utilizado para tratar 30 g de pó de alumina. O óxido foi misturado
na solução através de um misturador magnético. Foram confeccionadas 7 amostras
para cada grupo, totalizando 21 amostras para cada ensaio. As amostras foram
submetidas a um longo ciclo de cura onde a temperatura da água variou da
temperatura ambiente à 70ºC, por uma hora e meia, e então fervida por 30 min. Foram
realizados também 500 ciclos de termociclagem entre 60ºC e 4ºC com banhos de 60 s
de duração e 5 s de tempo de transferência entre um banho e outro. Procedeu-se o
ensaio de resistência à flexão, com aplicação de carga a uma velocidade de 0,5
cm/min. Neste caso as amostras tinham dimensões de 65 x 10 x 2,5 mm. No ensaio de
resistência ao impacto Charpy, os corpos-de-prova tinham dimensões de 75 x 10 x 10
mm, além de um entalhe de 2 mm de profundidade. Foi aplicada uma velocidade de
golpe de 135 mm/s para a medição. Os resultados obtidos demonstraram que houve
aumento na resistência à flexão quando utilizado o agente de ligação, se comparado ao
grupo que não recebeu o tratamento (grupo A: 101,08 MPa). Entretanto, não houve
diferença estatisticamente significativa quando comparada a utilização das duas
diferentes marcas de silano (grupo B: 124,05 MPa e grupo C: 130,424 MPa). No ensaio
de Charpy também houve aumento significativo da resistência ao impacto quando
utilizado silano quando comparada à não utilização do mesmo (grupo A: 3185,42 J/m2),
não havendo, contudo, diferença entre as marcas de silano (grupos B: 3458,12 J/m2 e
grupo C: 3469,26 J/m2). Através das micrografias obtidas neste estudo pode-se
observar alta porosidade nos compósitos. No grupo controle A (FIG. 12), sem
tratamento com silano, observa-se que há uma falta de união entre as partículas e a
matriz. Nota-se sítios de partículas desprendidas (setas vermelhas) além de trincas,
representadas pelas setas verdes.
31
FIG. 12. Micrografia do grupo controle A: compósito sem adição de silano.
As micrografias dos grupos B (FIG. 13) e C (FIG. 14) foram realizadas com
aumentos de 3500x e 1000x, respectivamente. Nelas estão representadas as partículas
cerâmicas através das setas vermelhas, e fendas, mostrando que há uma união parcial
entre as partículas e a matriz, devido a tensões térmicas que foram transferidas da
alumina para a interface, pois a mesma possui alta condutibilidade térmica.
FIG. 13. Micrografia do grupo B: compósito com alumina tratada com silano
Monobond.
32
FIG. 14. Micrografia do grupo C: compósito com alumina tratada com silano
Metabond.
Entretanto, também encontramos na literatura um estudo proposto por Zuccari
(ZUCCARI et al., 1997), utilizado por Yilmaz e colaboradores (YILMAZ et al., 2007) que
preconizam o tratamento superficial com um agente de união para metais a fim de
aumentar a resistência de união do PMMA à alumina, sendo esta comparada a outros
tipos de reforço. Neste estudo, o objetivo dos autores foi avaliar as mudanças nas
propriedades mecânicas quando partículas de óxidos metálicos são adicionadas como
reforço particulado à resina acrílica pré-polimerizada. Resinas acrílicas, e reforçadas
com 3 óxidos: óxido de alumínio (Al2O3) por ter apresentado boa performance em
ensaios prévios, óxido de magnésio (MgO) e óxido de zircônio (ZrO2) foram avaliadas.
Também foi empregado um reforço de fibra de vidro com 50% de dióxido de sílicio
(SiO2). Foram confeccionados 12 corpos-de-prova para cada resina/reforço com
dimensões de 25 x 2 x 5 mm. O primer utilizado no tratamento superficial foi baseado
em ácido metacrílico tio-fosfórico, o qual possui um radical de reação contendo enxofre,
proporcionando forte adesão às superfícies metálicas. Os óxidos foram aquecidos a
800oC por 2 h, para desidratação, e mantidos a 62oC. Foram dispersados teores de 1, 2
e 3% em volume na resina acrílica, depois manipulada a uma proporção pó:líquido de
2:1 por ser mais efetiva e por representar melhor a proporção utilizada na clínica.
Foram realizados testes de resistência de flexão em 3 pontos a 10 mm/min e em
seguida, teste de dureza Knoop com 2 indentações a 50 gf/15 s. Os resultados obtidos
estão apresentados nas FIG.s 15-18.
33
FIG. 15. Efeito da adição das partículas na resistência transversa do PMMA.
FIG. 16. Efeito da adição das partículas no módulo de elasticidade do PMMA.
34
FIG. 17. Efeito da adição das partículas no limite de proporcionalidade (0,2%) do
PMMA.
FIG. 18. Efeito da adição das partículas na tenacidade do PMMA.
Quanto à microdureza, obteve que esta é diretamente proporcional à resistência
transversal, ao limite de proporcionalidade e ao módulo de elasticidade.
35
2.4 PMMA X RESINAS COMPOSTAS
Kim e Watts (KIM;W ATTS, 2007) estudaram a resistência marginal das resinas
compostas a base de dimetacrilato comparando-o com outros materiais poliméricos
para confecção de provisórias. Investigaram a relação entre a força necessária para
fratura e a distância marginal e compararam a resistência de materiais a base de
monometacrilato e dimetacrilato. Três materiais a base de dimetacrilato foram
utilizados, sendo um deles a resina Luxatemp (DMG, Alemanha) e comparados com
um material polimérico a base de monometacrilato. Foram confeccionados 7 corpos-deprova de cada material com dimensões de 12mm de diâmetro por 2,5 mm de
espessura. Estes foram armazenados a 37º C por 30 dias. Foram então realizadas
indentações Rockwell C nas seguintes distâncias a partir da margem: 0,4mm, 0,5mm,
0,6mm, 0,7mm, 0,8mm, 0,9mm e 1,0mm. A velocidade de aplicação da carga foi de 1
mm/min. Como resultado obtiveram que a resina a base de monometacrilato sofreu
deformação elástica inicial e deformação plástica considerável nas áreas de
carregamento. Os materiais a base de dimetacrilato sofreram estilhaçamento em
algumas distâncias. Já a Luxatemp mostrou marcas da indentação e trincas mais do
que estilhaçamento. Segundo os autores, isto pode ser explicado por sua estrutura
polimérica. A cisão da cadeia ou relaxação local do segmento pode ocorrer durante o
carregamento e fratura. A extensão disso depende da estrutura e morfologia da
molécula polimérica. No caso dos dimetacrilatos, estes possuem uma estrutura em
rede que fornece grande resistência às cargas. A diferença de valores pode ser
explicada pelas diferentes composições, tipos de preenchimento, tamanho de
partículas e como estas estão distribuídas, diferentes quantidades de ligações duplas,
etc... Os autores concluíram que o maior valor de resistência foi encontrado para as
resinas a base de dimetacrilato, sendo estas menos suscetíveis a falhas do que as
resinas a base de monometacrilato e que a resistência marginal aumenta
uniformemente conforme aumenta a distância da margem.
Alguns autores realizaram estudos comparando os dois materiais para confecção
de próteses fixas provisórias quanto às suas propriedades mecânicas. No estudo
realizado por Yilmaz e colaboradores (YILMAZ et al., 2007) foi comparada a resistência
à fratura de resina acrílica autopolimerizável de dois fabricantes, resina acrílica
36
termopolimerizável, ambas a base de PMMA, compósito bis-acrilato e restaurações
provisórias pré-fabricadas de policarbonato. No teste in vitro, uma carga com
velocidade de 1,27 cm/min com angulação de 135º foi aplicada na superfície palatina,
simulando a tensão natural de oclusão dos incisivos superiores e inferiores. Os corposde-prova foram confeccionados com cera derretida em coroas de policarbonato. Foram
produzidos casquetes em Cr-Co para reproduzir o dente preparado. O modo de fratura
foi analisado através de um estereomicroscópio. Nos resultados, a resina acrílica
autopolimerizável (PMMA) demonstrou resistência menor em relação às coroas de
policarbonato. Entretanto, foi mais resistente do que os demais materiais. O autor
explica que tal fato se deu provavelmente pela inclusão de glicol dimetacrilato que
proporcionou a formação de ligações cruzadas ao material. O resultado também foi
justificado pelo forte efeito plasticizante do monômero residual. Quanto ao modo de
fratura das resinas a base de PMMA, obteve que, primeiramente ocorreu deformação
plástica seguida imediatamente por fraturas fragmentadas.
Já Haselton e colaboradores (HASELTON et al., 2002) estudaram a resistência à
flexão e a resistência transversa dos mesmos. Para avaliar esta propriedade, os
autores realizaram a medida da resistência de uma barra biapoiada em suas
extremidades sob uma força estática no centro. Este ensaio pode ser descrito como
uma combinação de testes de resistência à tração e à compressão. No ensaio foi
determinado o limite de proporcionalidade e módulo de elasticidade. A resistência à
flexão dos materiais para a confecção de restaurações provisórias é importante
principalmente quando a restauração provisória deverá se manter em posição por um
longo tempo, em próteses planejadas com grandes espaços protéticos ou em casos de
pacientes portadores de disfunções oclusais, tais como bruxismo e apertamento.
Os materiais foram divididos em dois grupos: metacrilatos e bis-acrilatos. Foram
confeccionados 10 corpos-de-prova em forma de barra com dimensões de 25 x 2 x 2
mm e sobre eles foi aplicada uma carga de 10 kN a uma velocidade de 0,75 mm/min.
Os maiores valores de resistência à flexão foram apresentados por 4 resinas bisacrílicas, sendo estes superiores a 100 MPa. Em seguida, valores abaixo destes foram
obtidos por ambos os tipos de materiais. Propõe-se que as variações na resistência à
flexão podem ser atribuídas às diferentes composições químicas dos materiais. O autor
37
relata achados de baixa resistência à flexão apresentada por resinas bis-acrílicas de
gerações anteriores. Entretanto, supõe que este resultado deve-se à composição do
material em gerações anteriores.
Também encontra-se na literatura o estudo realizado por Diaz-Arnold e
colaboradores (DIAZ-ARNOLD et al., 1999) que analisaram a microdureza destes
materiais. Seu objetivo foi comparar três resinas do tipo bis-acrilato com duas resinas
do tipo metacrilato de metila no aspecto de microdureza superficial. 5 corpos-de-prova
de cada material foram confeccionados utilizando-se um molde de acrílico com 9 mm
de diâmetro e 3 mm de espessura. Os mesmos receberam jateamento com partículas
de 600 grit e foram armazenados em saliva artificial. Foi realizada a medida de dureza
Knoop 24 horas após a polimerização e 14 dias após a armazenagem utilizando-se um
indentador de 10 gf de carga. Os resultados mostraram que as duas resinas a base de
metacrilato de metila tiveram microdureza menor do que as resinas compostas a base
de bis-acrilato em ambos os testes (PMMA: 14 e 15,1HK e bis-acrilatos: 18,3HK,
18,6HK e 21,4HK). Entre os materiais testados, 2 marcas do tipo bis-acrilato e 1 marca
do tipo metacrilato de metila apresentaram redução da microdureza durante o período
de teste. Os autores citam como provável causa do menor desempenho das resinas a
base de metacrilato de metila o fato de não possuírem ligações cruzadas, não terem
sido polimerizadas sob pressão ou por ter ocorrido o aprisionamento de ar.
Hamza e colaboradores (HAMZA et al., 2004) compararam materiais a base de
PMMA, PEMA e bis-acrilatos quanto à tenacidade à fratura e à resistência à flexão,
também testando suas propriedades quando reforçados com 6 diferentes tipos de
fibras. 5 amostras foram confeccionadas para cada tipo de resina/fibra perfazendo um
total de 105. O reforço foi realizado por fibras cortadas em 12 mm de comprimento e
imersas em mistura de polímero/monômero de PMMA, PEMA e em agente de união
para resina bis-acrilato. As fibras foram posicionadas de forma que ficassem
perpendiculares à direção da trinca criada conforme mostra a FIG. 19a. A FIG. 19b
mostra um esquema de como foi confeccionada a pré-trinca para os ensaios. As
amostras foram testadas quanto à tenacidade à fratura aplicando-se uma tensão
perpendicular à trinca e a força máxima à fratura foi registrada para que fosse
calculada a tenacidade à fratura.
38
(a)
(b)
FIG. 19 (a) Dimensões do corpo-de-prova para o ensaio de tenacidade à fratura e
(b) Confecção da pré-trinca. (HAMZA et al., 2004)
Para o ensaio de resistência à flexão, os corpos-de-prova foram confeccionados de
maneira semelhante, porém, as fibras utilizadas possuem 23 mm em seu comprimento.
Foi aplicada uma carga com velocidade de 1 mm/min. Os picos de força também foram
registrados e utilizados para calcular os valores de resistência à flexão. Como
resultado, obteve o bis-acrilato com menor valor de tenacidade à fratura (0,87
MPa.m1/2) se comparado ao PMMA (1,25 MPa.m1/2) e maior se comparado ao PEMA
(0,67 MPa.m1/2). Quanto à resistência à flexão o grupo do bis-acrilato apresentou o
melhor resultado (62,33 MPa) dos três, seguido pelo PMMA (52,88 MPa) e pelo PEMA
(16,34 Mpa). Quanto à aplicação de fibras para uma melhora nas propriedades
mecânicas, os autores consideram que os resultados demonstraram uma taxa de
sucesso aceitável, apesar de alguns tipos de fibra não apresentarem diferenças.
Porém, isso está relacionado à forma e ao tipo de tratamento superficial da fibra
utilizada. Como conclusão tiveram o grupo controle do bis-acrilato com maior
resistência à flexão do que o PMMA e PEMA. As resinas a base de bis-acrilato
reforçadas com fibras, neste estudo alcançaram valores muito altos de resistência à
flexão, podendo chegar à 199 MPa.
Em outro estudo realizado por Kim e Watts (KIM;W ATTS, 2004) foram medidas as
reações exotérmicas de materiais poliméricos a base de dimetacrilato comparados aos
monometacrilatos. Os materiais foram manipulados e inseridos num molde com
cavidades de 7 mm de diâmetro até serem polimerizados e retornarem à temperatura
ambiente de 23ºC. Através de um termopar, registrou-se as mudanças na temperatura
em função do tempo. Apenas uma resina a base de dimetacrilato apresentou o maior
39
pico de temperatura. Entre os demais materiais não foi observada diferença
estatisticamente significativo, sendo que o monometacrilato mostrou a menor variação
de temperatura (5,1ºC), entretanto, maior tempo para que este fosse atingido (624s). O
dimetacrilato Luxatemp apresentou a menor área de pico, sendo a variação de
temperatura registrada para este material de 6,9ºC e levando 113s para isto.
Entretanto, o resultado apresentado para este grupo não apresentou diferença
estatisticamente significativo em relação aos demais.
O fato dos materiais empregados atualmente não apresentarem resistência
suficiente em situações de altas tensões tem incentivado a busca de técnicas e
materiais que melhorem estas propriedades. Mas isto não significa que o ideal já tenha
sido alcançado (YOUNG et al. 2001).
Şem e colaboradores (ŞEM et al., 2002) avaliaram os materiais poliméricos para
próteses provisórias quanto à sua lisura e rugosidade superficial. Segundo os autores,
materiais com a superfície mais rugosa ou com maior energia livre de superfície são
suscetíveis a colonização bacteriana e a mais rápida maturação da placa bacteriana.
Isto conseqüentemente favorece o processo de desenvolvimento de patologias como a
cárie e a periodontite. Este estudo objetivou então comparar a rugosidade superficial de
materiais para restaurações provisórias. Três deles a base de metacrilato de metila
com 3 bis-acrilatos após seu polimento com óxido de alumínio e pasta diamantada.
Foram confeccionados 30 corpos-de-prova de cada material com dimensões de 10 mm
de diâmetro por 2 mm de altura, perfazendo um total de 180 amostras testadas. Estas
amostras foram imersas em água destilada por 45 minutos a 37º C. Após este
procedimento, 10 corpos-de-prova foram mantidos intactos, 10 foram polidos com óxido
de alumínio e os outros 10 foram polidos com pasta diamantada; foram imersos em
ultra-som por 10 min e a rugosidade superficial média (Ra) foi medida através de um
profilômetro por 250 µm em 5 locais aleatórios. O polimento com pasta diamante
produziu as superfícies mais lisas. Todos os materiais a base de poli(metacrilato de
metila) apresentaram superfícies mais lisas (Ra=2,02 µm para o grupo controle) se
comparados aos bis-acrilatos (Ra=2,02 µm para o grupo controle) em todos os grupos.
Este resultado foi confirmado pelas microscopias eletrônicas de varredura, também
realizadas. Os autores propõem que isto ocorreu devido aos metacrilatos terem
40
composição mais homogênea se comparado aos bis-acrilatos, afirmando também que
lisura superficial pode ser diretamente influenciada pela presença de partículas de
preenchimento, tamanho e distribuição destas partículas e composição química da
matriz polimérica.
Segundo Craig (CRAIG, 2004), o ângulo de contato da água na resina acrílica
(PMMA) é de aproximadamente 75º, valor semelhante se utilizada saliva recémaplicada. Entretanto, se mantida por algumas horas em contato com o PMMA, este
ângulo de contato pode ser reduzido a 68º, o que caracteriza uma melhora no
molhamento do material.
Buergers e colaboradores (BUERGERS et al., 2007) realizaram um estudo in vitro
com o objetivo de analisar a molhabilidade e a rugosidade superficial de 10 materiais
utilizados para próteses fixas provisórias de acordo com sua classe, observando seu
potencial de adesão bacteriana. Segundo o autor, a quantidade e a qualidade do
acúmulo bacteriano num substrato específico é determinado por algumas variáveis nas
características das superfícies dos materiais. Substratos com alta energia de superfície
aumentam a adesão bacteriana, também influenciada pela composição química e
potencial zeta do material, que se refere ao potencial eletrostático gerado pelo acúmulo
de íons na superfície, que resulta na diminuição da adesão bacteriana. O crescimento e
a capacidade de formação de placa de Streptococcus mutans nesses diferentes
materiais foram investigadas pelo método espectrofluorométrico, em combinação com
MEV, assim como a influência das características físico-químicas específicas de suas
superfícies (configuração física, rugosidade superficial e hidrofobicidade). Os autores
tentaram alcançar uma correlação entre rugosidade superficial e a quantidade de
adesão bacteriana. Para este estudo 15 corpos-de-prova de cada material em formato
de disco com dimensões de 10 x 2 mm foram confeccionados. Dentre os materiais
utilizados neste estudo estão: 2 marcas de PMMA, 2 marcas de metacrilato
“melhorado” (a base de monômeros acrilatos monofuncionais com alto peso molecular),
6 marcas de compósito bis-acrilato e 2 materiais controle, sendo um compósito
microhíbrido para restaurações definitivas e um vidro. As amostras foram então polidas
com lixas de 1000, 2000 e 4000 grit e armazenadas em água destilada por 10 dias.
Foram avaliadas a rugosidade superficial dos materiais através de um pertômetro em 3
41
sítios de 3 amostras de cada material. A hidrofobicidade, ou molhabilidade foi avaliada
através da medição do ângulo de contato com água destilada pelo método da gota
séssil em 5 corpos-de-prova de cada material. Para isto, os mesmos foram limpos em
álcool 70% e fixados em 48 placas. Foram então limpos com acetona e secos com ar.
Duas gotículas com 2,0 µl foram dispensadas em cada corpo-de-prova e 2 medições
foram realizadas para cada gotícula, do ângulo de contato direito e esquerdo através
de um goniômetro perfazendo um total de 4 medições por amostra realizadas a 25°C
de temperatura ambiente através da técnica da projeção horizontal.
A quantidade de adesão bacteriana foi determinada pelo método de fluorescência
por oxi-redução. Uma mistura de solução bacteriana de streptococcus mutans com
tintura de resazurina (indicador) foi utilizada em comparação com as soluções controle
de puro tampão-fosfato salino (PBS), tampão com resazurina e solução bacteriana
pura. A intensidade da fluorescência foi obtida por um leitor automático Fluostar
Optima. As amostras também foram submetidas ao MEV. Os resultados obtidos foram
que todos os 10 materiais testados apresentaram valores de rugosidade media
similares, variando entre 0,04 e 0,08 µm, podendo todas as superfícies serem
classificadas como macias. O compósito bis-acrilato e o metacrilato “melhorado”
UniFast LC apresentaram as superfícies mais macias significativamente. Enquanto que
os PMMA’s e o metacrilato melhorado Snap têm as superfícies mais rugosas. No
ensaio de molhabilidade todos os materiais testados obtiveram ângulo de contato
significativamente maiores se comparados aos materiais controle. Com exceção da
marca Luxatemp (bis-acrilato) os ângulos de contato dos compósitos de bis-acrilato
foram significativamente menores do que das resinas acrílicas (PMMA) e dos
metacrilatos “melhorados”. Os autores afirmam que a molhabilidade e sorção de água
de um material pode ser diretamente influenciada pelas cadeias principais e laterais,
assim como taxas de polimerização. Já no ensaio de fluorescência, os autores
obtiveram os valores médios de intensidade variando entre 3000 e 16000 (sem
unidade). Um PMMA e três bis-acrilatos resultaram em baixa adesão bacteriana
(abaixo de 5000). O outro material a base de PMMA e 3 bis-acrilatos apresentaram
adesão bacteriana moderada (entre 5000 e 10000) e dois metacrilatos melhorados e
um bis-acrilato apresentaram altos valores de adesão bacteriana (acima de 10000).
42
Através da micrografia puderam ser observadas trincas, sulcos e pites, defeitos que
favorecem a colonização bacteriana pois reduzem a influência das tensões de
cisalhamento no ataque inicial. Também puderam ser confirmados os resultados
obtidos pela fluorescência onde a colonização bacteriana e os agregados mais
complexos foram identificados em materiais com maior intensidade de fluorescência.
Os autores apontam a rugosidade e a energia livre de superfície como os dois
determinantes mais importantes para a adesão bacteriana, porém nenhuma correlação
entre a quantidade de adesão bacteriana, a rugosidade superficial e a hidrofobicidade
pode ser determinada. Acredita-se portanto depender da composição do material. Mas
fica apenas especulada a influência da composição, pois estudos com esta variável são
dificultados por tratar-se de informações de sigilo das empresas.
43
3. OBJETIVO
Tendo em vista que os procedimentos na clínica odontológica exigem que os
materiais empregados apresentem excelentes propriedades mecânicas, ou próximas
das ideais, os objetivos deste estudo foram:
- Comparar quatro materiais de base polimérica para restaurações provisórias dentais,
sendo dois disponibilizados comercialmente e dois produzidos laboratorialmente
através da adição de 5% e 10% em volume de alumina em matriz de PMMA.
- Caracterizar os materiais quanto à resistência à flexão, microdureza Knoop,
temperatura e tempo de polimerização, quantidade de monômero residual liberado,
molhabilidade e topografia de superfície, analisando os efeitos de adição de alumina
como reforço.
- Verificar se a resistência mecânica dos compósitos laboratoriais é similar à dos
produtos comerciais.
44
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 MATERIAIS
Foram utilizados os seguintes materiais para a realização dos ensaios:
- resina composta a base de bis-acrilato autopolimerizável para restaurações
temporárias (FIG. 20)
Fabricante: DMG Chemisch Pharmazeutische Fabrik GmbH (Sterngold Implamed)
Marca comercial: Luxatemp
Lote: 574953
FIG. 20. Compósito resinoso Luxatemp (DMG, ALEMANHA)
- Pó de resina acrílica autopolimerizável
Composição:
§
copolímero de metacrilato de metila e metacrilato de etila com 0,5% de acrilato
de etila
§
iniciador: peróxido de benzoila
§
pigmentos orgânicos cor 61(menos de 1%).
Fabricante: Clássico
Marca comercial: Dencor
- Líquido de resina acrílica autopolimerizável
Composição:
§
Metacrilato de metila (MMA) estabilizado com topanol e dimetil p toluidina (amina
terciária) 1,5%
45
§
etileno glicol (reticulador) 4 a 5%
Fabricante: Clássico
Marca comercial: Dencor
FIG. 21. Resina acrílica autopolimerizável Dencor (Clássico) a base de PMMA.
- pó de alumina (Al2O3)
Tamanho médio de partícula: 1 µm
Marca: Alcoa
- solução para ataque ácido
Composição:
§
ácido fluorídrico (HF) 5%v/v
§
ácido nítrico (HNO3) 30%v/v
§
H2O 65%v/v
- silano
Composição:
§
3-metacriloxipropiltrimetoxisilano 5%
§
etanol 85%
§
água 10%
Fabricante: FGM
Marca comercial: Prosil (FIG. 22)
46
FIG. 22. Silano Prosil (FGM).
4.2. MÉTODOS
O método adotado para a realização deste estudo baseou-se na norma ISO
4049/2000: “Dentistry: Polymer based Restorative, Filling and Luting Materials”
Como descrito na norma, foi confeccionada uma matriz aço inoxidável para
preparar corpos-de-prova com dimensões de 25 x 2 x 2 mm (FIG. 23).
FIG. 23. Matriz de aço inoxidável utilizada na confecção dos corpos-de-prova.
4.2.1. CONFECÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA
As amostras foram divididos em 4 grupos a serem testados:
Grupo 1: POLI(METACRILATO DE METILA)
Para a confecção dos corpos-de-prova deste grupo foi realizada a manipulação do
poli(metacrilato de metila) em temperatura ambiente (aproximadamente 25ºC)
conforme orientação do fabricante. Foi utilizada uma proporção de 2,5 partes de pó
47
(polímero) para uma parte de líquido (monômero). Foi realizada a mistura do material
em um recipiente com espátula de aço inoxidável e em seguida sua inserção na matriz
com vaselina como desmoldante. Uma placa de vidro foi utilizada para pressionar o
material na matriz e assim fazer o extravasamento do material em excesso. Aguardouse 10 min e os corpos-de-prova foram imersos em água destilada a 37ºC (±1) para a
que fossem completamente polimerizados. Os corpos de prova foram desmoldados 60
min após a manipulação.
Grupo 2: BIS-ACRILATO
Na confecção dos corpos de prova deste grupo, o material foi diretamente inserido
na matriz de aço através da seringa de auto mistura fornecida pelo fabricante. Após
sua inserção escoou-se o excesso de material utilizando-se a placa de vidro para
pressionar. Aguardou-se 10 min e os corpos-de-prova foram imersos em água
destilada a 37ºC (±1) para a realização do processo de polimerização. Os corpos-deprova foram desmoldados 60 min após a manipulação.
Grupo 3: POLI(METACRILATO DE METILA) + Al2O3 5%
Primeiramente o pó de Al2O3 foi imerso na solução ácida por 2 min. Em seguida,
este pó foi lavado com água destilada permanecendo em ultra-som por 10 min. Este
procedimento de lavagem foi repetido. Após a decantação do pó de alumina, este foi
mantido na estufa à temperatura de 100º C por 1h para a secagem. Obtido o pó de
alumina atacado por ácido, a quantidade a ser utilizada foi determinada. Considerandose que uma parte contém 1,5 ml, utilizou-se 0,26 ml de alumina (5% em volume), para
1,5 ml de líquido (monômero de PMMA) e 3,75 ml de pó (PMMA).
Cinco gotas de silano foram adicionadas ao pó de alumina até que o mesmo
ficasse totalmente imerso no agente de ligação, esperando-se 5 min para sua total
evaporação. A alumina silanizada foi homogeneizada manualmente ao pó de PMMA e
a estes foi adicionado o monômero líquido, confeccionando-se os corpos-de-prova de
compósito. A partir desta etapa, os procedimentos foram semelhantes aos do grupo 1.
Grupo 4: POLI(METACRILATO DE METILA) + Al2O3 10%
48
O método utilizado neste grupo foi similar ao utilizado no grupo acima, diferindo
apenas na quantidade de pó de alumina utilizada, que, neste caso foi de 0,52 ml de
alumina (10% em volume), para 1,5 ml de líquido (monômero de PMMA) e para 3,75 ml
de pó de PMMA.
4.3 TESTES REALIZADOS
4.3.1. TESTE DE FLEXÃO EM TRÊS PONTOS
Neste ensaio foram produzidos 10 corpos de prova de cada grupo, totalizando 40
amostras, com dimensões de 2 x 2 x 25 mm e confeccionadas conforme já descrito.
Suas dimensões foram registradas através de um micrômetro digital para o posterior
cálculo da resistência à flexão. Estas amostras foram armazenadas em água destilada
a 37º C por 24 h e submetidas à flexão com a máquina de ensaio Universal Emic
modelo DL 10000 com capacidade para 10 toneladas. O sistema de apoio (FIG. 24)
para o ensaio de flexão consistiu de duas barras com diâmetro de 2 mm separadas em
20 mm. A aplicação da carga foi realizada no centro do corpo-de-prova com uma barra
semelhante aos apoios.
FIG. 24: Sistema de apoios para o ensaio de flexão em três pontos.
Aplicou-se uma velocidade de 0,75 mm/min ao corpo-de-prova até seu limite
elástico ou sua fratura. Registrou-se os valores da carga no limite elástico ou à fratura
49
(para os corpos-de-prova que falharam durante o ensaio). Realizados os testes, a
resistência à flexão (σ) foi calculada com uso da equação:
onde:
F é a carga máxima, em newtons, aplicada ao corpo-de-prova
l é a distância, em milímetros, entre os suportes, com precisão de ± 0,01 mm.
b é a largura, em milímetros, do corpo-de-prova, medido imediatamente antes do
teste.
h é a altura, em milímetros, do corpo-de-prova, medida imediatamente antes ao
teste.
4.3.2. TESTE DE MICRODUREZA KNOOP
5 corpos-de-prova de cada grupo foram confeccionados conforme item 4.2.1. Para
a medida da microdureza foi necessário o embutimento das amostras em resina
acrílica (FIG. 25a) e o posterior acabamento superficial com lixas 600 e 1200 Mesh. As
amostras foram mantidas em água destilada a 37º C por 24 h e levadas ao
Microdurômetro Micromet 2003 Buehler (FIG. 25b) para a realização dos testes de
microdureza Knoop. Em cada amostra foram realizadas 6 indentações com carga de
10N.
50
(a)
(b)
FIG. 25 (a) Corpo-de-prova embutido em resina acrílica para análise no
Microdurômetro e (b)Microdurômetro Micromet 2003 Buehler.
4.3.3. MEDIÇÃO DE TEMPERATURA DE POLIMERIZAÇÃO
Para este ensaio foi utilizado o equipamento Xplorer GLX (Pasco) (FIG. 26a). A
variação da temperatura durante a polimerização foi medida com termopar cromelalumel. Primeiramente, os materiais a serem testados foram manipulados, conforme
orientado pelo fabricante. Imediatamente após a manipulação, as resinas ainda
viscosas foram inseridas em um molde com uma cavidade de 12,5 mm de diâmetro.
Cabe ressaltar que nos grupos com PMMA a manipulação foi de 1 min e manual com a
utilização de uma espátula de aço inoxidável, para só então serem inseridos no molde.
Como o grupo do bis-acrilato possui um sistema de automistura, este foi diretamente
dispensado no molde. O termopar foi inserido em sua totalidade na resina manipulada
(FIG. 26b). Iniciou-se então a medição da variação de temperatura de polimerização
em função do tempo. A medição foi realizada até decorridos 800 s a contar da inserção
do termopar.
51
FIG. 26a. Equipamento coletor de dados Xplorer GLX (PASCO).
FIG. 26b. Representação esquemática da inserção do termopar na resina.
4.3.4. CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTO DESEMPENHO - HPLC
Para esta análise 4 corpos-de-prova, foram confeccionados, 1 para cada grupo,
e 10 minutos após a sua manipulação foram pesados e imersos em 5 ml de solvente
tetrahidrofurano (THF) (SNAUKO et al.,2005) grau HPLC por 3 dias.
Os 5 ml da solução extraídas foram inseridos no cromatógrafo marca Varian o
qual possui um detector por absorbância no ultravioleta e no visível (UV-VIS) marca
Varian, modelo 9050, cujo espectro de comprimento de onda varia de 200nm a 500nm,
52
e uma coluna de sílica de fase reversa tipo C-18, marca Varian e modelo RES ELLU
1215-9012, diâmetro de 4,6mm, altura de 150mm e partículas com tamanho médio de
5µm, integrados a uma bomba de alto vácuo, marca Varian, modelo 9012 e a um
sistema de aquisição de dados computarizado Programa Star Workstation versão 4.51.
A fase móvel utilizada é constituída de solução 20:80, onde 20%v/v é de água
destilada (fase A) e 80%v/v é de metanol grau HPLC (fase B). A análise foi realizada
utilizando-se uma injeção de 20µl de eluição isocrática (mesma composição da fase
móvel durante a eluição) em “loop”, à temperatura ambiente. O fluxo de injeção
utilizado foi de 1,0mL/min com detecção em UV com comprimento de onda de 227nm.
A duração da injeção foi de 7,38 min.
4.3.5. TESTE DE MOLHABILIDADE SUPERFICIAL
Neste ensaio realizou-se a medição dos ângulos de contato da água destilada e
saliva artificial nas superfícies das amostras dos quatro grupos. Esta medição foi
realizada no Laboratório de Biomateriais do IME utilizando-se o equipamento
goniômetro Marca First Ten Ångstroms modelo FTA 100 (FIG. 27). Para o ensaio foram
usados 10 corpos-de-prova cilíndricos de cada grupo confeccionados com 6 mm de
diâmetro. Os corpos-de-prova foram preparados em uma matriz de silicone. Para o
ensaio foi empregado o método da gota séssil.
FIG. 27. Goniômetro Marca First Ten Ångstroms e modelo FTA 100.
53
4.3.6. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA
Após a realização dos testes de molhabilidade as superfícies dos corpos-de-prova
pertencentes aos quatro grupos foram submetidas à análise no Microscópio Eletrônico
de Varredura de marca JEOL modelo JSM 5800 LV localizado no Laboratório de
Microscopia do IME para caracterização da topografia superficial. Para isto, foi
realizada prévia deposição de ouro sobre as amostras através de um equipamento
para “Sputtering” Balzers Union.
4.3.7. ANÁLISE ESTATÍSTICA
Após os corpos-de-prova serem submetidos aos testes, os resultados dos
diferentes grupos foram analisados estatisticamente pelo método One-way ANOVA e
Turkey test através do software “Origin®”.
5. RESULTADOS
5.1. ENSAIO DE FLEXÃO EM TRÊS PONTOS
Os resultados obtidos nos ensaios de flexão são apresentados na TAB. 1.
TAB. 1. Valores médios e desvios padrões (MPa) da resistência à flexão em três
pontos para os quatro grupos:
Média
Desvio padrão
GRUPO 1
GRUPO 2
GRUPO 3
GRUPO 4
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA + Al5%
PMMA + Al10%
52,08
5,07
69,40
14,67
59,89
4,60
48,14
4,96
TAB. 2. Análise estatística de resistência à flexão:
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA + Al5%
PMMA + Al10%
PMMA
S
S
S
S: diferença estatística significativa
BIS-ACRILATO
S
NS
S
PMMA + Al5%
S
NS
S
PMMA + Al10%
S
S
S
-
NS: diferença estatística não significativa
54
Através da TAB. 1, pode-se observar que o grupo dos bis-acrilatos obteve o maior
valor médio de resistência à flexão (σ=69,40 MPa). O grupo 1 controle (PMMA)
apresentou resistência média de 52,08 MPa. Infere-se a partir deste valor que o
polímero puro possui propriedades mecânicas inferiores aos compósitos testados, à
exceção apenas do PMMA com alumina a 10% em volume. Pela TAB. 1 também
observa-se que a utilização do reforço de 5% de alumina aumentou a resistência à
flexão para 59,89 MPa. Entretanto, observa-se que o reforço presente na concentração
de 10% em volume reduziu a resistência à flexão para 48,14 MPa, valor este menor
que o obtido para o PMMA puro.
5.2. ENSAIO DE MICRODUREZA KNOOP
Foram realizadas 6 indentações em cada corpo-de-prova no ensaio de microdureza
Knoop. Os valores médios obtidos do comprimento da indentação (µm) e os valores
médios de microdureza Knoop (HK) para os quatro grupos estão apresentados na TAB.
3:
TAB. 3. Valores médios do comprimento da indentação e da dureza Knoop dos
diferentes grupos de materiais.
Média
desvio padrão
PMMA
µm
HK
12,92
106,87
8,36
2,1
BIS-ACRILATO
µm
HK
11,73
111,81
6,67
1,52
PMMA +
µm
112,98
8,33
Al5%
HK
11,59
1,53
PMMA + Al10%
µm
HK
11,81
117,19
10,88
3,59
TAB. 4. Análise estatística do ensaio de Microdureza Knoop.
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA + Al5%
PMMA + Al10%
PMMA
NS
NS
NS
S: diferença estatística significativa
BIS-ACRILATO
NS
NS
NS
PMMA + Al5%
NS
NS
NS
PMMA + Al10%
NS
NS
NS
-
NS: diferença estatística não significativa
Através da análise dos resultados mostrados na TAB. 3 pode-se observar que não
há diferença estatisticamente significativa dos valores de dureza entre os diferentes
grupos. O grupo 1, PMMA, apresentou o maior valor médio de microdureza Knoop
(HK=12,92) entre todos os grupos, seguido pelo grupo 4 constituído por PMMA
55
manipulado com alumina a 10% em volume (HK=11,81). Cabe ressaltar que este grupo
apresentou altos valores pontuais de microdureza Knoop conforme mostrado no
apêndice 2. Pode-se atribuir este comportamento ao fato que algumas indentações
ocorreram sobre aglomerados de partículas de pó de alumina, causando um grande
aumento no valor de dureza obtido. Entretanto, este fato não foi constatado no grupo 3
constituído por PMMA com alumina a 5%, o qual entre os quatro grupos foi o que
apresentou o menor valor médio de microdureza neste ensaio (HK=11,59).
5.3. MEDIÇÃO DA TEMPERATURA DE POLIMERIZAÇÃO
Os gráficos temperatura (ºC) x tempo (s) obtidos nos ensaios durante a
polimerização dos compósitos estão apresentados na FIG. 28.
FIG. 28. Gráfico tempo x temperatura resultante da reação de polimerização dos
quatro diferentes materiais testados.
56
Como em todos os sistemas de reações e transformações termicamente ativados,
pode-se observar na FIG. 28 que as amostras de todos os grupos apresentaram duas
faixas de variação da temperatura, ou seja, o período de polimerização das resinas
pode ser dividido em duas partes: tempo de cura (período entre a mistura e o pico de
temperatura) (PUSKA et al., 2005) e redução da taxa de polimerização acompanhada de
resfriamento.
O grupo 1, PMMA, foi o primeiro grupo a ser realizada a medição e seu resultado
está representado pelo gráfico de cor preta. A temperatura máxima de reação (Tmáx)
obtida por este grupo foi de 46,1oC após 515 s a contar da manipulação. O resultado
encontrado para o grupo 2 do bis-acrilato (Luxatemp®) é o gráfico representado pela
cor vermelha na FIG. 28. Este grupo alcançou a Tmáx de 49,2oC em 92 s decorridos do
início da reação de polimerização. Já o gráfico de cor verde representa o PMMA
reforçado com 5% em volume de alumina. Nota-se uma redução no tempo de cura 515
s do PMMA puro para 435 s com alumina simultaneamente ao aumento da Tmáx para
63,8oC. E se o teor de alumina for de 10% em volume, gráfico de cor azul, a Tmáx é de
53,3 aos 431 s.
Para melhor visualização, os resultados dos ensaios nos quatro grupos estão
apresentados na TAB. 5, onde são apresentados o tempo de cura (tempo desde a
manipulação até o pico da Tmáx), a Tmáx atingida pelo material e a variação total da
temperatura (∆T) que consiste na diferença entre a Tmáx e a temperatura ambiente.
Neste estudo a temperatura ambiente considerada foi a temperatura registrada pelo
equipamento em 0 s.
TAB. 5. Valores de tempo de cura, temperatura máxima e variação da temperatura no
ensaio de medição de temperatura.
Tmáx (ºC)
∆T(ºC)
t cura (min)
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA Al5
PMMA Al10
8,58
1,53
7,25
7,18
46,1
49,2
63,8
53,3
19,2
21,8
36,5
27,7
5.4. CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTO DESEMPENHO - HPLC
A partir dos cromatogramas obtidos no ensaio de HPLC, padronizou-se as áreas
dos picos para uma mesma pesagem dos corpos-de-prova (1g). Foi criado um gráfico
57
com as determinadas áreas de pico. Na FIG. 29 está representado o gráfico obtido
pelos ensaios de cromatografia líquida de alto desempenho para os grupos a base de
PMMA (grupos 1, 3 e 4).
12000000
10000000
8000000
6000000
PMMA
4000000
PMMA Al5
2000000
PMMA Al10
PMMA Al10
0
pico pico
pico pico
1
pico pico
2
3
pico
4
5
6
7
PMMA
FIG. 29. Área dos picos obtidos no ensaio de cromatografia líquida de alto
desempenho (até 7 min).
Os picos apresentados no gráfico foram obtidos em 7 minutos de ensaio. Após este
período, nenhum pico foi suficientemente pronunciado para ser considerado. Observase que o pico 3 para os diferentes grupos foi o mais pronunciado. Induz-se, portanto,
que este represente o metacrilato de metila, principal monômero residual liberado pela
resina acrílica utilizada. Este pico 3 apresentou tempos de retenção semelhantes nos
três ensaios: no grupo 1 (PMMA) de 2,136 min, no grupo 3 (PMMA Al5) de 1,942 min e
no grupo 4 (PMMA Al10) de 1,85 min. O ensaio de cromatografia líquida para o grupo
do bis-acrilato não foi considerado, uma vez que o material é livre de metacrilato de
metila, monômero este focado pelo estudo. O valor da área do pico 3 obtida pelo
PMMA foi o menor se comparado ao PMMA com 5% e 10% de alumina em volume,
induzindo que a adição de alumina causa aumento na liberação de monômero residual.
Observa-se também aumento da área dos demais picos, representando aumento na
liberação de outros monômeros residuais também pela adição de reforço.
58
5.5. MOLHABILIDADE
O ensaio de molhabilidade foi realizado em duas etapas. Na primeira etapa foi
testada a molhabilidade dos quatro materiais utilizando-se como líquido a água
destilada. Na segunda etapa os ensaios foram feitos com saliva.
Os valores dos ângulos de contato obtidos com água destilada são
apresentados na TAB. 6.
TAB 6. Valores dos ângulos de contato obtidos no ensaio de molhabilidade com água
destilada.
Média
Desvio
PMMA
Água destilada
93
4.5
BISACRIL
água destilada
65.1
4.0
PMMA AL5
água destilada
121.6
5.0
PMMA AL10
água destilada
112.6
8.6
TAB. 7. Análise estatística do ensaio de molhabilidade com água destilada.
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA Al5
PMMA Al10
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA Al5
PMMA Al10
S
S
S
S
S
S
S
S
NS
S
S
NS
-
Pela análise da TAB. 6, pode-se observar que o grupo dos bis-acrilatos (grupo 2)
apresentou o menor ângulo de contato (65,1º) formado entre a gota aplicada e a
superfície. Isto significa que este grupo possui maior molhabilidade, uma vez que o
líquido sofreu maior espalhamento na superfície do material. O grupo que apresentou
ângulo de contato imediatamente superior ao grupo dos bis-acrilatos foi o grupo 1, do
poli(metacrilato de metila), que apresentou média dos ângulos de contato igual a 93.0o.
Isto indica que este grupo de polímero possui menor capacidade de molhabilidade se
comparado aos compósitos bis-acrilatos. Os resultados obtidos para o grupo 3, do
PMMA reforçado com alumina a 5% em volume indicam que a adição da cerâmica
como reforço causa um aumento da média do ângulo de contato para 121,6º o que
demonstra que houve uma diminuição na molhabilidade do polímero. A adição de 10%
em volume de alumina ao polímero (grupo 4) aumentou o valor médio do ângulo de
59
contato de 93º para 112,6º em ao PMMA sem reforço. Entretanto, o aumento da
molhabilidade foi inferior ao obtido pelo grupo 3 (121,6º).
Na TAB. 8 estão contidos os resultados obtidos na segunda etapa do ensaio de
molhabilidade com o uso de saliva artificial.
TAB. 8. Valores médios dos ângulos de contato obtidos no ensaio de molhabilidade
com saliva artificial.
Média
Desvio
PMMA
Saliva
86.7
4.8
BIS-ACRILATO
Saliva
66.7
5.4
PMMA Al5
Saliva
106.2
7.8
PMMA Al10
Saliva
98.7
6.8
TAB. 9. Análise estatística do ensaio de molhabilidade com saliva.
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA Al5
PMMA Al10
PMMA
BIS-ACRILATO
PMMA Al5
PMMA Al10
S
S
S
S
S
S
S
S
NS
S
S
NS
-
TAB. 10. Análise estatística do ensaio de molhabilidade água destilada x saliva.
PMMA sal
BIS-ACRILATO sal
PMMA Al5 sal
PMMA Al10 sal
PMMA
em água
BIS-ACRILATO
em água
PMMA Al5
em água
PMMA Al10
em água
NS
-
NS
-
S
-
S
Os resultados contidos na TAB 8. podem ser considerados similares aos resultados
apresentados na TAB. 6. Entretanto, nota-se que em quase todos os grupos houve
uma pequena redução dos valores de ângulo de contato devido ao líquido utilizado
nesta etapa ter sido diferente da etapa anterior.
5.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA
As superfícies das resinas testadas também foram analisadas no Microscópio
Eletrônico de Varredura quanto à sua topografia. Nas FIG.s 30a e 30b são mostradas
as topografias superficiais do PMMA.
60
(a)
(b)
FIG. 30. Microscopia eletrônica de varredura da superfície do PMMA em aumentos
de (a) 200x (b) 1700x.
Pode-se observar na FIG. 30a, com aumento de 200x, que o PMMA não possui
superfície homogênea. As saliências observadas podem ser relacionadas às partículas
de PMMA pré-polimerizadas contidas no pó da resina acrílica. Entretanto, não
apresenta porosidades. Na observação com maior aumento (FIG. 30b) a superfície
apresenta morfologia lisa, porém existem defeitos na forma de trincas, o que pode
comprometer o emprego do material no que se diz à resistência mecânica.
As
micrografias da superfície do compósito de bis-acrilato (grupo 2) estão apresentadas
nas FIG.s 31a e 31b.
61
(a)
(b)
FIG. 31. Microscopia eletrônica de varredura da superfície do bis-acrilato em
aumentos de (a) 200x (b)1700x.
Nas análises por microscopia pode-se observar que, em menor aumento, o
compósito bis-acrilato auto-misturável possui superfície mais lisa, regular e homogênea
em relação ao PMMA. Entretanto, em maior aumento (1.700x), é possível observar
micro irregularidades com ausência de defeitos superficiais na forma de trincas. Nas
FIG.s 32a e 32b são apresentadas as morfologias da superfície do PMMA reforçado
com alumina a 5% vol.
62
(a)
(b)
FIG. 32. Microscopia eletrônica da superfície de PMMA reforçado com alumina a
5% em volume aumentos de (a) 200x (b)1700x.
Nota-se que a adição de alumina causou a formação de grande número de
irregularidades na superfície do PMMA. Em aumento de 1700x também pode-se
observar maior porosidade na resina, entretanto, isto ocorre em níveis moderados, se
comparado ao PMMA adicionado de 10% em volume de alumina. É visualizado nas
FIG.s 33a e 33b que a adição desta maior quantidade de alumina gera alta
irregularidade superficial e alto grau de porosidade, o que se torna uma grande
desvantagem para a sua utilização.
(a)
(b)
FIG. 33. Microscopia eletrônica da superfície de PMMA reforçado com alumina a
10% em volume em aumentos de (a) 200x (b)1700x.
63
6. DISCUSSÃO
6.1. RESISTÊNCIA À FLEXÃO
O Grupo 2 (compósito a base de bis-acrilato) foi o que apresentou o maior valor
médio de resistência à flexão (69,4 MPa). O Grupo das amostras de PMMA sem
reforço de alumina apresentou resistência à flexão de 52,08 MPa. Os valores das
resistências foram condizentes com os encontrados por Hamza e colaboradores
(HAMZA et al., 2004), os quais apresentam 62,33 MPa para o bis-acrilato e 52,88 MPa
para o PMMA. Isto confirma que os bis-acrilatos apresentam resistência à flexão maior
que os metacrilatos. Conforme foi descrito em outros estudos (HAMZA et al., 2004,
BALKENHOL et al. 2008, HASELTON; VARGAS, 2002) este resultado é justificado por um
conjunto de fatores:
a) este compósito apresenta 24% em volume de carga como reforço (pó de vidro e
sílica), sendo este percentual de reforço o mais alto dentre todos os grupos estudados
(DMG, ALEMANHA).
b) as partículas utilizadas no bis-acrilato Luxatemp fabricado pela DMG possuem
tamanho médio de 0,02 a 2,5 µm. Este percentual favorece a distribuição homogênea
das partículas de reforço na matriz e, conseqüentemente, há melhor distribuição das
tensões incididas.
c) este compósito é fornecido com um sistema de auto-mistura, o que permite que
a mistura do material seja mais homogênea e na proporção ideal, além de ser de maior
praticidade para o profissional. Este sistema reduz o índice de defeitos oriundos da
manipulação inadequada.
Haselton e Vargas (HASELTON; VARGAS, 2002) afirmam que o compósito bis-acrilato
é constituído por moléculas bifuncionais, com capacidade para formação de ligações
cruzadas, o que gera aumento da resistência à flexão e da tenacidade. O fato do bisacrilato Luxatemp apresentar glicol dimetacrilato como reticulador em sua composição
não pode ser levado em consideração para justificar a diferença na resistência
mecânica, uma vez que o PMMA fabricado pela empresa Clássico e usado no presente
trabalho, também possui 4 a 5% de reticulador etileno glicol.
Ao analisar as micrografias do Grupo 2 (FIG. 31a e 31b) pode-se observar que o
bis-acrilato possui superfície mais lisa em relação aos demais grupos. Esta
64
característica fica mais evidente em maior aumento. Também não foram encontrados
defeitos superficiais no material, os quais são fatores concentradores de tensões.
Balkenhol e colaboradores (BALKENHOL et al., 2008)
utilizando-se da mesma
metodologia realizada neste estudo, encontraram valor médio de resistência à flexão
para o Luxatemp de 87,5 MPa, 24 h após sua mistura e Haselton e Vargas (HASELTON;
VARGAS, 2002), encontraram 114,6 MPa, valores estes significativamente maiores do
que os determinados neste estudo.
A adição de 5% em volume de alumina como reforço ao PMMA aumentou
significativamente a resistência à flexão do material. O valor médio apresentado por
este compósito foi de 58,89 MPa, um aumento de 15% no valor médio do PMMA sem
reforço. Esta melhora na resistência à flexão do material é muito vantajosa, uma vez
que as restaurações provisórias são utilizadas em região de dentes posteriores e são
susceptíveis à carga mastigatória média de 250N (CRAIG, 2004). Segundo Yilmaz e
colaboradores (YILMAZ, 2007) a partícula cerâmica de preenchimento atua parando ou
defletindo a propagação de trincas, provavelmente na interface reforço/matriz. A
homogeneização foi realizada manualmente para melhor reprodução do procedimento
clínico. Demonstrou ser um método eficiente para se alcançar valor de resistência à
flexão estatisticamente semelhante ao grupo dos bis-acrilatos, utilizando-se apenas a
adição de pó cerâmico, o que representa custo mais baixo ao cirurgião-dentista.
O fato da adição de 10% em volume de alumina na matriz de PMMA ter reduzido o
valor da resistência à flexão para um valor menor que o do polímero sem reforço (grupo
1) se explica através das micrografias (FIG. 33a e 33b). Pode-se observar que há um
aumento da porosidade e vazios gerados pela adição do pó de alumina. Esta
porosidade reduz a área do material sobre a qual irão incidir cargas como também atua
como concentradores de tensões e favorecem o processo de fratura. (CALLISTER, 2000)
Conseqüentemente, a adição de 10% de alumina ao invés de reforçar o polímero
reduziu a resistência mecânica. Já no grupo em que o PMMA recebeu 5% de alumina,
a quantidade de porosidade não comprometeu a resistência à flexão do compósito
(FIG. 32a e 32b). A cerâmica agiu de forma positiva, aumentando a resistência à flexão
do compósito em 15%. A alta resistência à flexão dos materiais para confecção de
restaurações provisórias em reabilitações orais é uma propriedade fundamental, pois
65
estas
restaurações
são
aplicadas
em
grandes
espaços
protéticos
e
são
constantemente submetidas às cargas oclusais. Se não forem suficientemente
resistentes, sofrem flexão e conseqüente fratura da restauração ou de suas margens.
El-Mahdy e colaboradores (EL-MAHDY et al., 2005) confirmam que a adição de
alumina como reforço para PMMA resulta num aumento da resistência à flexão e ao
impacto do material, devido ao fato do pó de alumina possuir valores de resistência à
flexão e ao impacto superiores aos do polímero. No presente trabalho pode-se
observar que realmente há aumento da resistência mecânica do polímero com a adição
de reforço. No entanto, acima de um valor crítico, não determinado no presente
trabalho há redução da resistência. Há necessidade de novos estudos para determinar
os percentuais críticos de reforço.
O aumento da resistência mecânica pelo princípio da inclusão de um reforço
particulado em compósitos se baseia na justificativa de que a carga incidida sobre a
matriz dúctil será transmitida e absorvida pelo reforço (EL-MAHDY et al., 2005). O
esquema de transferência de carga da matriz em direção à partícula de reforço foi
proposto por Chawla (CHAWLA, 1998) e está apresentado na FIG. 8. Para que esta
transmissão de carga seja eficiente, é essencial que a interface reforço/matriz tenha
qualidade e eficiência na adesão (ZUCCARI et al., 1997). Caso contrário, o reforço
particulado passa a ter comportamento semelhante à porosidades. A adição de pó de
alumina a 5% em volume ao PMMA apresentou excelente desempenho, provando ser
uma solução na melhoria da resistência mecânica para a confecção de restaurações
provisórias. Pois isto será determinante para que a prótese se mantenha íntegra na
cavidade oral do paciente por longos períodos.
Segundo a norma ISO 4049 (2000), o valor mínimo da resistência à flexão exigido
para os materiais poliméricos usados em restaurações, cimentações e em
preenchimentos, para regiões de dentes posteriores deve ser 80 MPa. Para outras
regiões o valor exigido é reduzido para 50 MPa. Analisando esta exigência, pode-se
concluir que nenhum material testado neste estudo é suficientemente resistente para
ser aplicado em restaurações que envolvam superfícies oclusais. Até mesmo o
compósito Luxatemp, fabricado no exterior, não atendeu as exigências da norma ISO
4049. Isto demonstra que os materiais disponíveis no mercado para esta aplicação
66
ainda possuem propriedades mecânicas inferiores às consideradas ideais, o que
justifica o alto índice de falhas das restaurações provisórias confeccionadas pelos
cirurgiões-dentistas. Os resultados obtidos enfatizam a necessidade de que se
desenvolvam materiais com propriedades aprimoradas para serem aplicados na clínica
odontológica. A adição de pó de alumina ao PMMA foi uma tentativa de melhorar a
baixa resistência mecânica apresentada pelo polímero. Os resultados obtidos indicam
que é possível obter esta melhora da resistência mecânica, entretanto, ainda não foi o
suficiente para que o material esteja de acordo com a norma ISO 4049/2000 (Dentistry:
Polymer based Restorative, Filling and Luting Materials).
6.2. MICRODUREZA KNOOP
Os valores encontrados no ensaio de microdureza Knoop podem ser considerados
baixos se comparados aos encontrados na literatura, além de não terem apresentado
diferença estatisticamente significante entre os grupos. No estudo realizado por DiazArnold e colaboradores (DIAZ-ARNOLD et al., 1999), os bis-acrilatos apresentaram
valores de microdureza Knoop de 18,3HK, 18,6HK e 21,4HK, enquanto que neste
estudo o compósito Luxatemp apresentou microdureza de 11,73HK. Os autores
também encontraram valores para PMMA de 14HK e 15,1HK, superiores ao obtido no
grupo 1 do presente trabalho, o qual foi de 12,92HK. Primeiramente, deve-se
considerar que a proporção pó/líquido utilizada pelos autores citados não é explícita no
estudo, os quais apenas citam que seguiram a orientação dos fabricantes. Portanto,
não há como assegurar que a proporção utilizada foi a mesma deste estudo, o que
justifica as diferenças entre os resultados. Além disso, diferenças nas composições dos
materiais também podem influenciar os resultados, uma vez que a composição exata
do compósito Luxatemp utilizado neste estudo é desconhecida.
Os compósitos analisados não apresentaram concentração de partículas de
alumina suficientes para gerar aumento significativo no valor médio de microdureza,
uma vez que a indentação promovida pelo equipamento ocorre em escala micrométrica
pela aplicação de uma determinada carga. No presente trabalho, fez-se a suposição
que a adição de alumina seria capaz de aumentar as propriedades mecânicas do
compósito. No entanto, o valor da microdureza Knoop não foi capaz de identificar este
67
aumento da resistência. A similaridade dos valores das durezas obtidos para os grupos
PMMA (grupos 1, 3 e 4) pode ser justificada pelo fato de apresentarem a matriz
polimérica constituída pelo mesmo material e o reforço estar homogeneamente
disperso e em quantidade não suficiente para induzir variação da microdureza.
Quando realizado o ensaio nos corpos-de-prova de PMMA com 10% de alumina
encontrou-se alguns valores pontuais de microdureza muito maiores do que os valores
até então obtidos. Justifica-se este fato pela possibilidade de algumas indentações
terem ocorrido exatamente sobre a partícula cerâmica. Entretanto, isto não ocorreu em
freqüência suficiente para causar aumento estatisticamente significativo no valor de
microdureza médio do grupo 4 comparado ao PMMA somente.
A dureza superficial do material empregado na reabilitação é uma propriedade a
ser considerada. O valor da dureza influencia na resistência ao desgaste e à
deterioração superficial que a restauração pode apresentar (DIAZ-ARNOLD et al., 1999).
Contudo, não pode ser feita uma correlação entre microdureza e a rigidez ou
resistência mecânica da prótese como um todo enquanto presente na cavidade oral.
Ou seja, não pode-se prever o comportamento clínico de próteses extensas através de
um resultado de microdureza obtido, principalmente pelo fato dos ensaios laboratoriais
serem executados em condições distintas da aplicação clínica.
6.3. TEMPERATURA DE POLIMERIZAÇÃO
O aumento da temperatura durante a reação de polimerização é uma conseqüência
da emissão de energia resultante do processo de quebra de cada ligação dupla entre
carbonos e a formação de uma nova ligação simples entre eles. A diferença de energia
conseqüente deste processo é de 80 kJ/mol que é liberada sob a forma de calor (KIM;
WATTS, 2004). Este ensaio de medição de temperatura de reação avaliou o
comportamento dos materiais testados quanto à liberação deste calor resultante.
É importante ressaltar que, para a realização da análise de resultados neste ensaio
foi considerada a variação da temperatura (∆T) ao invés de ter sido considerada a Tmáx,
uma vez que alterações na temperatura ambiente podem influenciar nos resultados.
Através da análise dos resultados anteriormente mostrados pode ser observado que o
grupo 1, PMMA, e grupo 2, bis-acrilato, apresentaram variação de temperatura igual a
68
∆T=19,2ºC e 21,8ºC, respectivamente. Young e colaboradores (YOUNG et al., 2001)
citam a reação pouco exotérmica do bis-acrilato como sendo uma de sua principais
vantagens. Porém, este compósito apresentou liberação de calor semelhante ao PMMA
neste estudo, não confirmando esta afirmativa.
No estudo realizado por Puska e colaboradores (PUSKA et al., 2005) o valor de ∆T
encontrado para o PMMA sem reforço e com TEGDMA foi ainda maior do que o obtido
neste ensaio (∆T=25,12ºC). Neto e colaboradores (NETO et al., 2006) relataram que o
aumento de apenas 5,5ºC na temperatura da polpa dental já pode causar danos
histopatológicos à mesma. Levando-se em consideração que a temperatura corpórea é
de 36,5ºC, a temperatura máxima aceitável para que não haja prejuízo às células é de
42ºC. O ideal seria que esta variação fosse igual ou próxima de zero, ou que pelo
menos a Tmáx atingida pelo material não ultrapassasse a temperatura pulpar. Nenhum
material testado neste estudo apresentou Tmáx igual ou inferior à citada por Neto e
colaboradores (NETO et al., 2006). Isto significa que, todos os materiais analisados no
presente trabalho, ao serem polimerizados diretamente sobre a estrutura dental, podem
causar danos às células pulpares. Portanto, nenhum deles possui reação exotérmica
com variação de temperatura dentro da ideal.
Segundo Kim e Watts (KIM;W ATTS, 2004), o aumento de 16,6ºC pode causar até
100% de necrose dos tecidos pulpares, ou seja, se o material, ao polimerizar, atingir
uma temperatura de 53,1ºC poderá fazer com que o elemento dental perca a sua
vitalidade. Nos materiais analisados neste estudo, o PMMA e o bis-acrilato, apesar de
terem apresentado Tmáx acima da recomendada (42ºC), não chegaram a atingir a
temperatura capaz de causar danos irreparáveis (53,1ºC). Já os dois compósitos
reforçados com alumina (grupos 3 e 4) atingiram temperatura semelhante ou até
mesmo superior, (63,8 e 53,3ºC, respectivamente) o que não é satisfatório. É relevante
levar em consideração que, clinicamente, alguma espessura de dentina impede o
contato direto entre a resina e as células pulpares. Esta dentina remanescente pode
ser de espessura variável (KIM;W ATTS, 2004). Quanto mais espessa, maior o
impedimento que o calor produzido seja transmitido em sua totalidade à polpa dental.
O efeito indesejável do aquecimento intrapulpar devido a reação exotérmica de
polimerização pode ser contornado. Na grande maioria dos casos de reabilitação oral,
69
existe a possibilidade de a prótese provisória ser confeccionada através da técnica
indireta executada no laboratório e sem contato com estruturas dentais. Nos casos em
que técnica indireta for inviável, isto é a prótese é confeccionada diretamente sobre o
elemento dental (técnica direta), preconiza-se o resfriamento da superfície do material
através de jatos de ar e água durante seu período de polimerização, para minimizar o
calor transmitido à polpa.
Variações na quantidade do material empregado e na temperatura ambiente
também são fatores que podem influenciar a Tmáx atingida pelo material (KIM; W ATTS
2004). Assim sendo, em sua utilização diária, os materiais estão susceptíveis à
apresentarem tempo de cura e temperatura máxima diferentes em relação aos
encontrados neste estudo.
Já em relação ao tempo que os materiais levaram para dar início à reação de
polimerização até chegar à Tmáx, pode-se afirmar que o bis-acrilato demonstrou ter o
melhor desempenho dentre os quatro grupos. Através da análise da FIG. 28, nota-se
que o tempo decorrido para o processo de autoaceleração apresentado foi menor neste
grupo. Este compósito levou apenas 92 s para o início da polimerização e para atingir a
temperatura máxima. Este resultado, em princípio, pode representar economia de
tempo clínico, o que seria uma vantagem para o cirurgião-dentista, já que o PMMA
pode levar de 10 a 15 min até que tenha se tornado sólido em sua maior parte (PUSKA
et al., 2005). Porém, este comportamento reduz o tempo de trabalho para a
manipulação pelo profissional. A norma ISO 4049 define como pré-requisito para este
tipo de material que ele possua tempo de trabalho superior a 90 s. Apesar deste tipo de
material não necessitar da etapa de manipulação manual, pois é dispensado
diretamente através da seringa de auto-mistura, o tempo de trabalho não cumpre com
o requisito exigido pela norma, uma vez que em 90 s estaria atingindo o pico máximo
de temperatura conforme mostra o gráfico apresentado na FIG. 28. Provavelmente, isto
ocorre devido à presença de aditivos em sua composição como, por exemplo,
aceleradores. Puska e colaboradores (PUSKA et al., 2005) descrevem o comportamento
destes aditivos, como sendo metacrilatos bifuncionais que aumentam a velocidade de
polimerização por promover aumento de grupos reativos para a polimerização via
radicais livres.
70
Através da análise da FIG. 28 pode-se observar que o PMMA, material de maior
emprego em restaurações provisórias, oferece grande tempo de trabalho ao
profissional, pois sua polimerização só tem início aos 350 s aproximadamente, ou seja,
o profissional dispõe de cerca de 6 min para a manipulação da resina até que esta
comece o seu processo de autoaceleração e endurecimento. Isto permite que a
restauração seja confeccionada de maneira mais cautelosa. O tempo de cura de 515 s
(8,58 min) foi significativamente maior que o encontrado por Puska e colaboradores
(PUSKA et al., 2005) (3,3 min). Não foi possível explicar a causa da diferença entre os
tempos de cura, apesar de ambos os PMMA Dencor (Clássico), usado no presente
trabalho, conter o reticulador TEGDMA em sua composição. O tempo de cura
encontrado no presente trabalho seria compatível com o valor encontrado por Puska e
colaboradores (PUSKA et al., 2005) para o PMMA sem reticulador (7,1min).
Com base nas inclinações das curvas da FIG. 28, observa-se que as taxas de
autoaceleração foram semelhantes. Atingida a Tmáx, a taxa de polimerização começa a
ser reduzida e os monômeros continuam a serem consumidos pela reação. Porém, isto
ocorre em menor velocidade, conforme também se observa neste mesmo gráfico, já
que a maioria dos monômeros encontra-se reagida. O bis-acrilato leva em torno de
400s para retornar à temperatura ambiente. O processo de desaceleração para este
grupo ocorre de forma muito mais lenta se comparado aos materiais a base de PMMA,
que levam apenas 300s para seu resfriamento. Na clínica, os procedimentos de
acabamento e polimento da restauração são realizados nesta etapa, enquanto o
material ainda não atingiu seu valor máximo de dureza superficial.
Com relação à adição de alumina no PMMA, pode-se observar que a adição de 5%
em volume (Grupo 3) reduziu o tempo de cura quando comparado ao PMMA sem
reforço. O tempo gasto até que a Tmáx fosse atingida reduziu de 515 s no grupo 1 para
435 s no grupo 3 e para 431 s no grupo 4 a contar da manipulação. Com bases neste
resultado infere-se que a adição de reforço tornou mais rápido o início do processo de
auto-aceleração na polimerização do compósito. Esta redução no tempo de cura
representa economia de tempo clínico. Contudo, a adição de alumina apresentou um
efeito indesejável, pois fez com que a Tmáx fosse elevada para 63,8oC o que é
71
desvantajoso nos casos em que a confecção da restauração provisória for pelo método
direto, pois o material entra em contato direto com as estruturas dentais.
Além da exigência de tempo de trabalho maior que 90 s, a norma ISO 4049
também exige que os materiais possuam tempo de cura não maior que 5 minutos.
Somente o grupo 2 do bis-acrilato atende à esta exigência. Os demais materiais com
PMMA como seu constituinte apresentaram tempo de cura superior, mesmo com a
presença de agente reticulador em sua composição.
6.4. MONÔMERO RESIDUAL
Conforme relatado na literatura, a liberação de monômero de metacrilato de metila
não reagido decorrente do processo de polimerização do PMMA é fato não desejado.
Este monômero é capaz de desencadear reações indesejáveis devido à sua
citotoxidade (KAWAHARA et al., 2004). O ensaio de cromatografia líquida de alto
desempenho (HPLC) foi realizado para que fossem comparadas as quantidades de
metacrilato de metila liberadas em conseqüência da polimerização dos materiais a
base de PMMA. Através da análise do gráfico da FIG. 29, observa-se que os três
grupos apresentaram um pico (pico 3) significativamente maior que os demais,
representando um monômero residual com tempo de retenção similar. Considera-se a
partir desta análise que este pico representa o metacrilato de metila, monômero
residual liberado em maior quantidade por materiais a base de PMMA. Para que esta
hipótese seja confirmada, faz-se necessária uma injeção deste monômero isolado
(MMA), o que resultaria num pico com o tempo de retenção exato desta substância.
Nota-se que a adição de alumina, independentemente do teor, aumentou a
quantidade
de
monômero
residual
liberado
pelas
resinas.
Duas
possíveis
considerações devem ser associadas para justificar o ocorrido:
1) O reforço pode ter interferido no consumo dos monômeros inicialmente
presentes durante a reação de polimerização. Väkiparta e colaboradores
(VÄKIPARTA et al., 2006) afirmam que os preenchimentos particulados em um
compósito podem causar redução no percentual de ligações duplas entre
carbonos
convertidas
em
ligações
simples
(grau
de
conversão)
progressivamente, o que confirma a constatação de Halvorson e colaboradores
72
(HALVORSON et al., 2003). As partículas de preenchimento restringem a
mobilidade dos radicais terminais de cadeia, metacrilatos pendentes, e
monômeros impostas a uma alta densidade de ligações cruzadas. O percentual
de ligações duplas convertidas pode ser afetado também pela quantidade de
preenchimento assim como pelo tamanho do mesmo (VÄKIPARTA et al., 2006;
HALVORSON et al., 2003).
2) Este aumento na quantidade de monômero residual liberado pode ter sido
decorrente da presença de silano no compósito. Halvorson e colaboradores
(HALVORSON et al., 2003), sugerem que o silano contido na superfície das
partículas de reforço pode causar uma redução na conversão de compósitos de
matriz resinosa, pois a maior parte das ligações duplas entre carbonos dentro da
camada deste agente de ligação parece se manter não reagida. Este fato
enfatiza a necessidade de que seja realizada uma nova injeção no HPLC tanto
do silano puro quanto do MMA puro para que, através dos cromatogramas
resultantes, seja realizada uma precisa identificação dos picos e para que a
exata justificativa para o ocorrido seja alcançada. Este autor ressalta que o
grupamento funcional metacrilato do silano e o metacrilato da matriz polimérica
possuem similaridade química.
Os outros picos menores também observados na FIG. 29 podem ser associados à
presença de monômeros não reagidos advindos dos aditivos orgânicos, como por
exemplo, do reticulador etileno glicol.
A quantidade de monômero residual liberado por um material pode sofrer variação
decorrente de vários fatores. Pfeiffer e colaboradores (PFEIFFER et al., 2004)
demonstram que as amostras polidas e com alto brilho superficial apresentaram
redução significante na liberação de monômeros residuais se comparadas às amostras
sem polimento.
Os mesmos autores (PFEIFFER et al., 2004) consideram a hipótese que, se há um
aumento na liberação de monômero residual, houve menor conversão de monômeros.
Isto pode acarretar em aumento na sorção e na solubilidade do material, deixando-o
mais susceptível à degradação, à instabilidade de cor e à liberação de subprodutos
indesejáveis (NEVES et al., 2002).
73
Os resultados encontrados neste estudo diferem dos obtidos por Puska e
colaboradores (PUSKA et al., 2005) e Miettinen e colaboradores (MIETTINEN et al., 1997),
nos quais a adição de fibras de reforço não causou aumento estatisticamente
significante na liberação de monômeros residuais de MMA quando comparado ao
PMMA sem reforço. Os mesmos resultados demonstram-se também incompatíveis
com a hipótese de que, se a adição de alumina teria aumentado a temperatura de
reação de polimerização, maior teria sido o grau de conversão, e, conseqüentemente,
menor seria a quantidade de monômero residual liberado pelo compósito.
Sabe-se que a reação de polimerização é continuada mesmo, que em taxas muito
baixas, dias após a manipulação do material. Portanto, deve ser considerado que a
quantidade de monômero residual liberada sofrerá uma redução progressiva,
principalmente após o primeiro dia (PFEIFFER et al., 2004). A partir desta constatação, o
procedimento clinicamente ideal para a confecção da próteses provisórias seria realizála de maneira indireta, ou seja, em laboratório, dias antes de ser instalada na cavidade
oral do paciente. Assim, pode-se minimizar o contato entre o monômero residual
liberado pela reação de polimerização e os tecidos orais, diminuindo assim as chances
de causar uma reação tóxica nos tecidos orais.
O fabricante DMG classifica o compósito Luxatemp (grupo 2) como hipoalergênico
pois não contem metacrilato de metila em sua composição. Entretanto, no
cromatograma resultante da análise deste material pode ser observado um maior
número de picos, sugerindo que grande quantidade de outros tipos de monômeros não
reagidos foram eluídos. Estes monômeros residuais, uma vez identificados e
classificados quanto à toxicidade, podem confirmar a hipoalergenicidade proposta pelo
fabricante.
74
6.5. MOLHABILIDADE
MOLHABILIDADE
140
Ângulo de contato (graus)
120
100
80
60
40
20
0
PMMA
BISACRIL
ÁGUA
PMMAAl5
PMMAAl10
SALIVA
FIG. 34. Gráfico com valores médios dos ângulos de contato obtidos no ensaio de
molhabilidade.
Através da análise do gráfico apresentado na FIG. 34 observa-se que o compósito
a base de bis-acrilato foi o que apresentou menor valor médio do ângulo de contato
entre os grupos testados no ensaio de molhabilidade. Este resultado demonstra que o
material possui maior molhabilidade quando comparado aos demais. Comparando-se o
PMMA (grupo 1) à este compósito nota-se que o polímero possui menor capacidade de
molhamento. A irregularidade superficial deste polímero observada nas micrografias
(FIG. 29) explica este fato. Os materiais a base de PMMA apresentaram superfície
irregular (FIG. 30, 32 e 33), principalmente após a adição de alumina que resultou em
aumento do ângulo de contato entre líquido e compósito quando comparado ao PMMA
sem reforço. A partir desta constatação, explica-se o aumento do ângulo de contato
através da porosidade criada pela adição do reforço, que reduziu a energia livre de
superfície, desfavorecendo assim a interação iônica entre líquido e superfície.
75
Anusavice (ANUSAVICE, 2005) relata que a energia de superfície de um material pode
também ser reduzida pela presença de impurezas, absorção de gases, formação de
óxidos, secreções humanas e presença de grupamentos funcionais.
Clinicamente, para restaurações provisórias, a maior molhabilidade apresentada
pelo compósito bis-acrilato pode não ser vantajosa. A maior interação com líquidos
presentes na cavidade oral pode favorecer a sorção de líquidos causando instabilidade
dimensional e mais tensões internas, prejudicando também as propriedades mecânicas
do material (PFEIFFER et al., 2004). Porém, torna-se desejável em casos de aplicação
de substâncias antibacterianas tópicas tais como os enxaguatórios bucais que
dependem de maior interação com as estruturas presentes no meio oral para atingir o
máximo de sua eficácia.
Quanto à estética, deseja-se baixa interação com líquidos. A alta molhabilidade
favorece o espalhamento de líquidos, muitas vezes pigmentados, na superfície da
restauração. Isto pode causar manchamento e comprometimento da restauração.
(ANUSAVICE, 2005)
Seria importante considerar que estes aspectos acima citados são influenciados
não só pela molhabilidade do material, mas podem estar diretamente relacionados com
outros fatores como por exemplo, a topografia de superfície.
Şen e colaboradores (ŞEN et al., 2002) afirmam que o aumento da energia livre de
superfície, assim como o aumento da rugosidade do material acelera o processo de
colonização bacteriana nas superfícies das restaurações, o que pode causar o
aparecimento de patologias como periodontite e cárie. Esta afirmação entretanto
confronta com o proposto por Buergers e colaboradores (BUERGERS et al., 2007) que
em seu estudo não consegue determinar uma correlação entre molhabilidade, adesão
bacteriana e rugosidade do material. Estes autores citam como fatores determinantes
para isto a composição do material assim como a presença de defeitos superficiais e
porosidade (BUERGERS et al., 2007).
Quando comparados os resultados apresentados para os dois líquidos em um
mesmo material, observa-se que os grupos 1 (PMMA) e 2 (bis-acrilato) apresentaram
interação similar para ambos os líquidos. Já os grupos 3 e 4 (PMMA Al5 e PMMA Al10,
respectivamente) sofreram redução dos valores médios do ângulo de contato quando
76
utilizada saliva artificial ao invés de água destilada, demonstrando que a saliva artificial
sofreu maior interação iônica com as superfícies destes compósitos do que a água
destilada. Sugere-se que a composição da saliva artificial pode ter favorecido a
interação entre os íons do líquido e os íons contidos na superfície do material.
Cabe ressaltar que, os resultados encontrados neste estudo correspondem aos
materiais apenas manipulados, sem terem recebido algum procedimento de polimento
superficial. Diferentes técnicas de acabamento e polimento podem influenciar os
resultados de maneira a tornar um material mais ou menos vantajoso para sua
aplicação.
6.6. TOPOGRAFIA SUPERFICIAL
Analisar os materiais quanto à topografia de superfície é essencial na
caracterização dos mesmos. Esta propriedade pode influenciar diretamente em suas
propriedades mecânicas, molhabilidade, estética, degradação, etc.. (CALLISTER, 2000,
VALLITTU et al., 2001).
As micrografias obtidas mostraram as topografias superficiais dos quatro materiais
(FIG. 30 a 33). Analisando-as, pode-se constatar que o bis-acrilato (grupo 2) foi o
material que apresentou maior homogeneidade e regularidade na superfície.
Já os grupos 3 e 4 (alumina com 5%v e 10%v) apresentaram alto grau de
porosidade. A formação desta porosidade está diretamente relacionada com a
evaporação de monômeros residuais (ANUSAVICE, 2005). Esta hipótese é coerente com
a proporção de monômeros residuais encontrada no ensaio de HPLC. As lacunas
presentes tanto na superfície quanto no interior dos materiais pode comprometê-los em
suas propriedades mecânicas, físicas, em sua estética, além de desfavorecer a
higienização (ANUSAVICE, 2005).
Contudo, um adequado polimento superficial da restauração provisória pode
minimizar as conseqüências da irregularidade superficial. Sugere-se portanto análise
dos materiais também após o polimento, pois a capacidade de polimento pode variar
de acordo com as partículas de preenchimento, sua distribuição e a composição dos
materiais (ŞEN et al., 2002).
77
Comparando as resinas testadas quanto à estética, Vallittu e colaboradores
(VALLITTU et al., 2004) afirmam que os compósitos para aplicação dental também tem a
vantagem de serem melhores esteticamente do que os polímeros. Esta afirmação foi
confirmada neste estudo. O bis-acrilato Luxatemp dentre os quatro foi o que
apresentou a melhor estética, com adequada cor, homogeneidade e lisura superficial
(FIG. 31). A adição de 5% em volume de Al2O3 não comprometeu a estética do material
formado, pois o pó cerâmico utilizado é de cor branca. Entretanto, se este teor é
aumentado para 10%v, o compósito passa a ter uma tonalidade acinzentada o que não
seria favorável clinicamente.
78
7. CONCLUSÃO
Com base nos resultados obtidos pode-se concluir que:
- Os compósitos a base de bis-acrilato e PMMA com alumina a 5% apresentaram
maior resistência à flexão dentre os quatro materiais. Quanto à microdureza Knoop
todos apresentaram valores de microdureza similares. A adição de alumina gerou
aumento na quantidade de monômero residual liberado. O compósito bis-acrilato
apresentou a maior molhabilidade. Já a adição do reforço reduziu a molhabilidade dos
materiais e criou alta irregularidade de superfície. O bis-acrilato apresentou a superfície
mais lisa e regular dentre os quatro materiais testados.
- O compósito produzido laboratorialmente com 5% de alumina em PMMA
apresentou resistência mecânica similar ao compósito bis-acrilato Luxatemp e superior
à resina acrílica Dencor (PMMA).
79
8. SUGESTÕES DE NOVOS TRABALHOS
- ensaios de propriedades mecânicas com outras proporções em volume de
alumina próximas a 5% para que seja determinada a quantidade ideal de reforço.
- análise da topografia das superfícies dos compósitos após acabamento e
polimento superficial
- análise da contração de polimerização após adição de alumina ao PMMA
- análise do grau de conversão após a adição de alumina ao PMMA
- injeção em HPLC de MMA e silano
80
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADDISON, O., MARQUIS, P.M., FLEMING G,J,P. Resin strengthening of dental ceramics - The
impact of surface texture and silane. Journal of Dentistry 35 (2007) 416-424.
ANUSAVICE, K. Phillips, Materiais Dentários. Rio de Janeiro, Elsevier, (2005).
AZEVEDO, M. Degussa promove uso dos silanos em tintas. Revista Química e Derivados,
(2007).
BALKENHOL, M.; MAUTNER, M.C.; FERGER, P.; WÖSTMANN, B. Mechanical properties of
provisional crown and bridge materials: chemical-curing versus dual-curing systems.
Journal of Dentistry 36 (2008) 15-20.
BUERGERS, R.; ROSENTRITT, M.; HANDEL, G. Bacterial adhesion of Streptococcus mutans
to provisional fixed prosthodontic material. Journal of Prosthetic Dentistry, 98 (2007) 461469.
CALLISTER Jr., W.D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. LTC, (2000).
CHAWLA, K. Composite Materials - Science and Engineering, Springer, (1998).
CRAIG, R. Materiais Dentários Restauradores. São Paulo, Santos, (2004).
DELLA BONA, A.; SHEN, C.; ANUSAVICE, K. J. Work of adhesion of resin on treated lithia
disilicate-based ceramic. Dental Materials, 20 (2004) 338-344.
DENTSPLY. Filtek Z250. Restaurador universal para dentes anteriores e posteriors. Perfil
técnico do produto.
DIAZ-ARNOLD, A.M.; DUNNE, J.T.; JONES, A.H. Microhardness of provisional fixed
prosthodontic materials. Journal of Prosthetic Dentistry, 82 (1999) 525-528.
DITTRICH, R. R. Avaliação biomecânica de fibras de reforço de próteses dentárias livres de
metal para o desenvolvimento de um produto similar. Tese de doutorado. Universidade
Federal do Paraná, Curitiba, (2006).
DMG. Luxatemp® Safety Data Sheet. Hamburgo, Alemanha.
81
EL-MAHDY, M.H.; EL-GHERIANI, W.E.; IDRIS, B.A.; SAAD, A.A. Effect of coupling agents on
the important physico-mechanical properties of acrylic resin reinforced with ceramic
filler. Ainshams Dental Journal 8 (2005).
HALVORSON, R.H.; ERICKSON, R.L.; DAVIDSON, C.L. The effect of filler and silane content
on conversion of resin-based composite. Dental Materials 19 (2003) 327–333.
HAMZA, T.A.; ROSENSTIEL, S.F.; ELHOSARY, M.M.; IBRAHEEM R. M. The effect of fiber
reinforcement on the fracture toughness and flexural strength of provisional restorative
resins. Journal of Prosthetic Dentistry 91 (2004) 258-264.
HASELTON, D.R.; D-A, VARGAS, M.A. Flexural strength of provisional crown and fixed partial
denture resins. Journal of Prosthetic Dentistry, 87 (2002) 225-228.
KAWACHI, E.Y.; BERTRAN, C.A.; REIS, R.R.; ALVES, O.L. Biocerâmicas: Tendências e
perspectivas de uma área interdisciplinar. Química Nova 23 (2000).
KAWAHARA, T.; NOMURA, Y.; TANAKA, N.; TESHIMA, W.; OKAZAKI, M.; SHINTANI, H.
Leachability of plasticizer and residual monomer from commercial temporary restorative
resins. Journal of Dentistry 32 (2004) 277-283.
KIM, S-H.; WATTS, D.C. In vitro study of edge-strength of provisional polymer-based crown
and fixed partial denture materials. Dental Materials 23 (2007) 1570-1573.
KIM, S. Exotherm behavior of the polymer-based provisional crown and fixed partial denture
materials. Dental Materials 20 (2004) 383-387.
LASSILA, L.V.; VALLITTU, P.K. Denture base polymer Alldent Sinomer: mechanical
properties, water sorption and release of residual compounds. Journal of Oral
Rehabilitation 28 (2001) 607-613.
LUNG, C.Y.K.; DARVELL, B.W. Minimization of the inevitable residual monomer in denture
base acrylic. Dental Materials 21 (2005) 1119-1128.
MANO, E. Polímeros como materiais de engenharia. Edgard Blücher LTDA, (2003).
MICHIDA, S.M.A.; VALANDRO, L.F.; YOSHIGA, S.; ANDREATTA FILHO, O.D.; BALDUCCI, I.;
BOTTINO, M.A. Efeito do tratamento de superfície de uma cerâmica aluminizada infiltrada
82
de vidro sobre a resistência à microtração. Journal of Applied Oral Science 11 (2003) 361366.
MIETTINEN, V.M.; VALLITTU, P.K. Release of residual methyl methacrylate into water from
glass fibre-poly(methyl methacrylate) composite used in dentures. Biomaterials 18 (1997)
181-185.
NETO, S.L.; BARJA, P.R.; AVALOS, D.A. Avaliação fotoacústica da fotopolimerização da
resina acrílica Z250 (3M) produzida com aparelhos de luz halógena e LED. Environmental
and
Health
World
Congress,
2006.
Disponível
em:
http://cbpfindex.cbpf.br/publication_pdfs/EHWC%202006%20%20Salvador.2007_01_09_14_50_18.pdf. Acessado em 15/05/2008.
NEVES, A.D.; DICACCIATI, J.A.C.; ORÉFICE, R.L.; JANSEN, W.C. Correlação entre grau de
conversão, microdureza e conteúdo inorgânico em compósitos. Pesquisa Odontológica
Brasileira 16 (2002) 149-354.
NORMA ISO 4049-2000: Polymer-based restorative, filling and luting material.
PFEIFFER, P.; ROSENBAUER, E.U. Residual methyl methacrylate monomer, water sorption,
and water solubility of hypoallergenic denture base materials. Journal of Prosthetic
Dentistry 92 (2004) 72-78.
PUSKA, M.A.; LASSILA, L.V.J.; AHO, A.J.; YLI-URPO, A.; VALLITTU, P.K. Exothermal
Characteristics and Release of Residual Monomers from Fiber-reinforced Oligomermodified Acrylic Bone Cement. Journal of Biomaterials Applications 20 (2005) 51.
ŞEN D.; GÖLLER G.; ISSEVER H. The effect of two polishing pastes on the surface
roughness of bis-acryl composite and methacrylate-based resins. Journal of Prosthetic
Dentistry 88 (2002) 527-532.
SNAUKO, M.; BEREK, D.; HUNKELER, D. Liquid chromatography of polymers under limiting
conditions of adsorption IV. Sample recovery. Journal of Chromatography A, 1084 (2005)
173–179.
VÄKIPARTA, M.; PUSKA, M.; VALLITTU, P. K. Residual monomers and degree of conversion
of partially bioresorbable fiber-reinforced composite. Acta Biomaterialia 2 (2006) 29-37.
VALANDRO, L.F.; BONA, A.D.; BOTTINO, M.A.; NEISSER, M. P. The effect of ceramic surface
treatment on bonding to densely sintered alumina ceramic. Journal of Prosthetic Dentistry
93 (2005) 253-259.
83
VALLITTU, P.K.; NARVA, K.K.; LASSILA, L. V. The static strength and modulus of fiber
reinforced denture base polymer. Dental Materials 21 (2004) 421-428.
YILMAZ, B. A. Fracture Resistance of Various Temporary Crown Materials. The Journal of
Contemporary Dental Practice 8 (2007).
YILMAZ, K. C. The reinforcement effect of nano and microfillers on fracture toughness of two
provisional resin materials. Materials & Design 28 (2007) 2063-70.
YOUNG, H.M.; SMITH, C.T.; MORTON, D. Comparative in vitro evaluation of two provisional
restorative materials. Journal of Prosthetic Dentistry, 85 (2001) 129-32.
ZAVANELLI, R. A.; MAZARO, J.V.Q.; FERNANDES, A.U.R.; ZAVANELLI, A.C. Uso de reforço em
próteses provisórias. Revista Odontológica de Araçatuba 24 (2003) 68-72.
ZUCCARI, A.G.; OSHIDA, Y.; MOORE, B.K. Reinforcement of acrylic resins for provisional
fixed restorations, Part I: Mechanical properties. Biomedical Material Engineering 7 (1997)
345-55.
84
10. ANEXO
85
10.1 ANEXO I
NORMA ISO 4049-2000 – Dentistry: Polymer based Restorative, Filling and
Luting Materials
Esta norma especifica os requisitos essenciais que os materiais dentários
poliméricos para preenchimento, restauração e cimentação devem apresentar. Estes
materiais devem ser adequados para mistura mecânica, mistura manual ou ativação
por energia externa intra ou extraoral. São utilizados primariamente em restaurações
diretas ou indiretas de cavidades no dente.
Segundo esta norma, os materiais são classificados como:
• Tipo 1: materiais poliméricos restauradores e de preenchimento ditos pelo
fabricante como adequados para restaurações envolvendo superfícies oclusais.
• Classe 1: Materiais cuja cura (presa) é efetivada pela mistura de um iniciador e
um ativador (materiais “auto-polimerizáveis”)
Como requisitos impostos aos materiais do tipo 1 e classe 1 estão:
• tempo de trabalho não menor que 90 segundos.
• tempo de cura não maior que 5 minutos.
• resistência à flexão mínima de 80 MPa.
86
10.2 ANEXO II
Tabelas de resultados do ensaio de flexão em três pontos
PMMA
b
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
CP 5
CP 6
CP 7
CP 8
CP 9
CP 10
Média
Desvio
1,93
2,08
1,92
2,05
1,92
2,09
1,94
2,10
2,08
1,96
2,01
0,08
h
2,04
2,09
2,07
2,10
2,10
1,99
2,04
2,01
1,99
2,1
2,05
0,05
F
12,01
16,26
15,17
17,38
16,06
13,77
15,81
14,50
12,22
15,89
14,91
1,77
3.F.l
720,60
975,60
910,20
1042,80
963,60
826,20
948,60
870,00
733,20
953,40
894,42
106,20
2.b.h2
16,06
18,17
16,45
18,08
16,93
16,55
16,15
16,97
16,47
17,29
16,91
0,74
σ
44,86
53,69
55,32
57,67
56,90
49,91
58,75
51,27
44,51
55,15
52,80
5,07
BIS-ACRILATO
b
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
CP 5
CP 6
CP 7
CP 8
CP 9
CP 10
Média
Desvio
1,98
1,91
1,94
1,90
2,08
1,92
1,98
2,10
2,04
2,06
1,99
0,07
h
2,04
2,09
1,97
2,10
1,92
2,05
2,02
2,04
2,05
1,94
2,02
0,06
F
20,48
19,19
16,07
19,11
17,00
16,08
14,45
15,85
22,70
26,90
18,78
3,79
3.F.l
1228,80
1151,40
964,20
1146,60
1020,00
964,80
867,00
951,00
1362,00
1614,00
1126,98
227,69
87
2.b.h
2
16,48
16,69
15,06
16,76
15,34
16,14
16,16
17,48
17,12
15,51
16,27
0,79
σ
74,56
69,00
64,03
68,42
66,51
59,79
53,66
54,41
79,55
104,09
69,40
14,67
PMMA + Al5%
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
CP 5
CP 6
CP 7
CP 8
CP 9
CP 10
Média
Desvio
b
1,96
1,97
1,94
2,04
2,03
1,95
1,97
1,95
1,94
1,96
1,97
0,03
h
2,06
2,06
2,05
2,06
2,05
2,03
2,03
2,05
1,99
2,01
2,04
0,02
F
16,42
14,56
15,33
17,10
19,38
16,16
17,62
16,07
15,06
15,87
16,41
1,47
3.F.l
985,20
873,60
919,80
1026,00
1162,80
969,60
1057,20
964,20
903,60
952,2
984,67
88,36
2.b.h2
16,63
16,67
16,31
17,22
17,03
16,07
16,24
16,39
15,37
15,84
16,44
0,55
σ
59,22
52,40
56,41
59,58
68,29
60,33
65,11
58,83
58,81
60,11
59,89
4,60
2.b.h2
16,48
16,48
16,32
16,40
16,24
16,00
15,84
15,20
15,60
16,57
16,06
0,44
σ
44,63
52,23
45,11
53,10
42,71
52,61
44,47
43,34
55,07
48,59
48,14
4,96
PMMA + Al10%
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
CP 5
CP 6
CP 7
CP 8
CP 9
CP 10
Média
Desvio
b
2,00
2,00
2,00
1,97
1,99
2,00
1,98
1,90
1,99
2,01
1,98
0,03
h
2,03
2,03
2,02
2,04
2,02
2,00
2,00
2,00
1,98
2,03
2,01
0,02
F
12,26
14,35
12,27
14,51
11,56
14,03
11,74
10,98
14,32
13,42
12,89
1,40
3.F.l
735,6
861
736,2
870,6
693,6
841,8
704,4
658,8
859,2
805,2
773,47
83,84
88
10.3 ANEXO III
Tabela de resultados do ensaio de microdureza Knoop
PMMA
CP1
µm
media
desv
pad
CP2
HK
µm
CP3
HK
CP4
µm
HK
µm
CP5
HK
µm
HK
105,6
12,7
116,1
10,5
97,3
15
111,2
11,5
95,2
15,7
110,8
11,5
108,2
12,1
142,5
7
137,9
7,4
90,1
17,5
122,5
9,4
106,3
12,5
101,5
13,8
105
12,9
94,7
15,8
121,1
9,7
102,2
13,6
93,8
16,1
103,8
13,2
98,4
14,6
102,4
13,5
110,5
11,6
93
16,4
102,4
13,5
91,4
17
127,3
8,7
103,1
13,3
94,7
15,8
121,2
9,7
95,8
15,5
114,95
10,92
107,73
12,27
103,8
14,02
113,58
11,37
94,27
16,02
10,09
1,94
5,14
1,14
19,21
3,56
13,78
2,4
3,04
1,06
BIS-ACRILATO
CP1
µm
media
CP2
HK
µm
94,10
16,00
109,70
112,50
11,20
128,80
108,30
12,10
116,80
112,10
11,30
136,10
110,20
11,70
115,30
CP3
HK
µm
HK
µm
CP5
HK
88,50
18,10
118,80
8,50
98,90
14,50
10,40
131,70
8,20
7,60
94,20
103,70
13,20
10,70
97,80
108,75
12,17
7,55
1,94
desv pad
11,80
CP4
µm
HK
10,00
104,20
13,10
133,10
8,00
103,20
13,30
105,50
12,70
118,20
10,10
16,00
116,30
10,50
116,60
10,40
97,80
14,80
120,20
9,80
112,90
11,10
14,80
106,80
12,40
129,50
8,40
112,60
11,20
115,48
11,05
102,98
14,00
120,57
9,90
111,28
11,53
14,76
2,76
15,29
3,40
9,85
1,68
6,26
1,36
PMMA +Al5%
CP1
µm
media
desv pad
CP2
HK
µm
CP3
HK
µm
CP4
HK
µm
CP5
HK
µm
HK
128,30
8,60
116,50
10,40
155,80
5,80
112,60
11,20
106,20
12,60
156,60
5,80
109,30
11,90
117,70
10,20
88,30
18,20
115,00
10,70
109,60
11,80
135,10
7,70
114,70
10,80
101,40
13,80
104,90
12,90
117,00
10,30
108,20
12,10
117,20
10,30
97,80
14,80
102,10
13,60
121,60
9,60
99,70
14,30
99,70
14,30
116,50
10,40
105,50
12,70
108,90
11,90
98,10
14,70
110,50
11,60
105,50
12,70
109,20
11,90
123,67
9,67
111,15
11,85
119,27
10,50
103,68
13,52
107,15
12,40
17,72
2,28
13,53
2,59
19,09
2,76
10,23
2,81
4,47
1,00
89
PMMA + Al10%
CP1
µm
media
desv
pad
CP2
HK
µm
CP3
HK
µm
CP4
HK
µm
CP5
HK
µm
HK
113,5
11
73,4
26,4
96,9
15,1
121,3
9,6
125,3
9
127,8
8,7
116,7
10,4
136,1
7,6
119,7
9,9
127,8
8,7
126,2
8,9
101,7
13,7
130,8
8,3
126,3
8,9
115,7
10,6
141,8
7
65,4
33,2
129,3
8,5
68,9
29,9
126,7
8,8
128,1
8,6
123,7
9,2
128,3
8,6
83,4
20,4
127,1
8,8
126,7
8,8
140,9
7,1
126,1
8,9
124,3
9,2
115,8
10,6
127,35
8,83
103,63
16,67
124,58
9,5
107,32
14,65
123,07
9,42
8,98
1,28
29,47
10,62
13,97
2,78
24,68
8,68
5,73
0,92
90
10.4 ANEXO IV
Tabela de resultados do ensaio de molhabilidade
Média
Desv pad
PMMA
água destilada
97,8
97,2
87,3
90,6
92,1
93
4,5
BIS-ACRILATO
água destilada
67,4
65,3
69,1
58,6
64,9
65,1
4
PMMA+Al5%
água destilada
119,9
117,1
128,2
125,5
117,3
121,6
5
PMMA+Al10%
água destilada
125,3
109,5
108,4
116,7
103,2
112,6
8,6
Média
Desv pad
PMMA
saliva
82,3
89
85,3
83,1
93,9
86,7
4,8
BIS-ACRILATO
Saliva
72,7
66,7
60,3
71,4
62,4
66,7
5,4
PMMA+Al5%
Saliva
116
112,4
97,7
104,4
100,6
106,2
7,8
PMMA+Al10%
Saliva
92,2
102,2
103,7
104,9
90,6
98,7
6,8
91
10.5 ANEXO V
Cromatogramas obtidos no ensaio de HPLC
Grupo 1: PMMA
Grupo 2: BIS-ACRILATO
92
Grupo 3: PMMA + Al5%
Grupo 4: PMMA + Al10%
93