Análise in vitro da Resistência à Fratura de Dois
Compósitos Odontológicos com Partículas
Nanométricas
Programa de Engenharia
Metalúrgica e de Materiais
MAYWORM, C. D.1; ROCHA-LEÃO, M. H. M.2; BASTIAN, F. L.1
(1Laboratório de Compósitos, Programa de Engenharia Metalúrgica e de materiais – PEMM, COPPE, UFRJ;
2Escola de Química - Universidade do Estado do Rio de Janeiro )
E-mail: [email protected]
Resumo
Esse trabalho objetivou caracterizar e comparar a resistência à fratura de dois compósitos odontológicos (EsthetX® – Dentsply e Filtek
Supreme® – 3M), devido à presença de partículas nanométricas (apresentam grande área de superfície específica e alta energia de superfície)
em sua composição, o que promete melhoras significativas em suas propriedades mecânicas. Avaliou-se também a influência da armazenagem
desses materiais em saliva artificial. Doze amostras de cada material (dimensões-4x8x35mm – ASTM E-399) foram polimerizadas de acordo
com as especificações dos fabricantes. Essas amostras possuíam um entalhe de 4mm de altura (W=8mm, B=4mm, S=32mm, a=4mm) e foram
submetidas à flexão em três pontos). Metade das amostras foi armazenada em saliva artificial por 62 dias, a 36ºC, e o ensaio foi refeito. Os
resultados foram analisados através da ANOVA e teste-t de student (p≤0,05). Foram obtidos os valores de tenacidade à fratura dos materiais
através do cálculo de KC (fator de intensidade de tensões crítico). Os valores de tenacidade à fratura do EsthetX® antes e após o
envelhecimento em saliva foram de 1,41 e 1,33Mpa.m1/2 respectivamente. E do Filtek Supreme® foram de 1,00 e 0,82 MPa.m1/2. Tanto antes
como após o envelhecimento em saliva artificial, o compósito EsthetX® apresentou valores significativamente maiores de tenacidade à fratura
comparado ao Filtek Supreme®. A saliva não causou nenhuma alteração significativa no valor de KC dos materiais estudados. Esse resultado
pode ser explicado pelo fato de que a absorção de saliva ocorre apenas na superfície do material.
Introdução
A resistência à fratura de uma restauração descreve sua capacidade de resistir à propagação catastrófica de trincas sob as cargas de
mastigação. Uma maior resistência à fratura implica numa menor taxa de degradação marginal (ZHAO et al,1997) .
PILLIAR et al (1987) afirma que o KIC é uma propriedade intrínseca do material. Entretanto, quaisquer mudanças na estrutura do material
– resultantes, por exemplo, da estocagem em soluções (causando absorção ou perda de constituintes moleculares) – pode acarretar em
mudanças no seu valor de KIC.
Foi verificado experimentalmente por vários grupos de pesquisa de todo mundo que somente o reforço de polímeros com nanopartículas
aumenta o módulo de elasticidade sem prejudicar a resistência à flexão. Esse efeito vem acompanhado por um aumento na tenacidade à fratura
e na energia de impacto (WETZEL et al, 2003) .
Resultados e Discussão
Metodologia
As amostras (4x8x35mm) foram confeccionadas a partir de
um molde de silicone. Os materiais foram preparados em duas
camadas horizontais, cada camada foi sucessivamente
polimerizada em períodos de 20 segundos (de acordo com as
especificações dos fabricantes, para uma espessura máxima de
2mm) (fig. 1).
Figura 4 - Corpo de prova
após a ruptura.
Figura 3 - Amostra no momento do ensaio.
4mm
4mm
32mm
Figura 1 - Molde sendo preenchido
com os materiais.
Figura 2 - Esquema do ensaio de
tenacidade à fratura.
Norma ASTM E-399 (1999): W=8mm, B=4mm, S=32mm, a=4mm
(fig. 2).
Metade das amostras de cada compósito foram envelhecidas
em saliva artificial (SAGF medium – Gal et al, 2000) por 62 dias a
37°C, pH 6.
Equação utilizada para o cálculo de KIC:
⎛ PQ × S ⎞
⎟ × f (a / W )
K IC = ⎜⎜
3/ 2 ⎟
⎝ B ×W ⎠
Conclusão
1. O material Esthet
X®
apresentou valores de tenacidade à
fratura superiores antes e após o envelhecimento em saliva
artificial.
2. O valor de tenacidade à fratura dos materiais não se alterou de
forma significativa com o envelhecimento em saliva artificial.
3. Apesar da presença das nanopartículas, as propriedades
mecânicas dos compósitos estudados não apresentaram valores
significativamente superiores comparados aos de compósitos
microhíbridos já existentes no mercado há mais tempo.
Referências Bibliográficas
BONILLA, E. D., MARDIROSSIAN, G., CAPUTO, A. A., “Fracture toughness
of posterior resin composites”. Quintessence International, v.32, n.3, pp
206-210, 2001.
GAL, J., FOVET, Y., ADIB-YADZI, M., “About a Synthetic Saliva for in vitro
Studies”. Talanta, v.53, p. 1103-1115, Out. 2000.
PILLIAR, R. M., VOWLES, R., WILLIAMS, D. F., “The effect of environmental
aging on the fracture toughness of dental composites”. J. Dent. Res., v.66,
n.3, pp 722-726, 1987.
WETZEL, B., HAUPERT, F., ZHANG, M. Q., “Epoxy nanocomposites with
high mechanical and tribological performance”. Composites Science and
Technology, v.63, pp 2055-2067, Mar. 2003.
ZHAO, D., BOTSIS, J., DRUMMOND, J. L., “Fracture studies of select dental
restorative composites”. Dental Materials, v.13, pp 198-207, Mai. 1997.
Material
Tratamento
1
Esthet X®
Tratado
2
Esthet X®
3 Filtek Supreme®
{1}
{2}
{3}
0,464183 0,000086 0,004653
Não tratado 0,464183
Tratado
{4}
0,000016 0,000826
0,000086 0,000016
0,101095
4 Filtek Supreme® Não tratado 0,004653 0,000826 0,101095
(Em vermelho p<0,05)
1,50
KC (MPa.m1/2)
4mm
Tabela 1 (LSD Fisher) – nessa tabela podem ser encontrados todos os
valores-p possíveis para cada combinação das variáveis
material/tratamento para o KC dos materiais estudados.
1,41 (0,22 )
1,33
(0,19 )
(0,19 )
1,00
1,00
(0,10 )
0,82
Esthet X - A
Filtek Supreme - A
0,50
Esthet X - B
0,00
Filtek Supreme - B
Compósitos
Figura 5 – Resumo dos valores de KC para os materiais em
estudo nas duas situações estudadas (Grupo A – amostras não
envelhecidas e Grupo B – amostras envelhecidas).
De acordo com a 3M, a tenacidade à fratura dos materiais
estudados está em torno de 1,2MPa.m1/2, valor próximo aos
encontrados nesse estudo. Esse valor está acima dos estimados
para compósitos microparticulados – partículas com tamanho de
0,04µm (Durafill® - 0,68MPa.m1/2, Heliomolar® - 0,7MPa.m1/2,
Renamel Microfill® - 0,75MPa.m1/2), porém, se aproxima dos
compósitos microhíbridos – combinação entre partículas com
0,04µm e 2µm (TPH® - 1,38MPa.m1/2, Filtek Z250® - 1,4MPa.m1/2,
Renamel Hybrid® - 1,5MPa.m1/2).
BONILLA et al (2001) encontraram maiores valores de KC para
os compósitos com maior quantidade de partículas de tamanho
pequeno. O valor mais alto foi de 1,4 MPa.m1/2, para o compósito
Surefill® (Dentsply – com 82% em peso de partículas de tamanho
0,01-1µm).
Agradecimentos: CNPq, CAPES, FAPERJ