UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Centro de Ciência da Saúde Faculdade de Odontologia Departamento de Ortodontia e Odontopediatria Paula Cristina da Costa Alcantara COMPARAÇÃO DA APLICAÇÃO DE TETRAFLUORETO DE TITÂNIO E DE FLUORETO DE SÓDIO SOBRE O ESMALTE ARTIFICIALMENTE CARIADO DE TERCEIROS MOLARES HUMANOS: UM ESTUDO IN SITU
Rio de Janeiro 2005 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Centro de Ciência da Saúde Faculdade de Odontologia Departamento de Ortodontia e Odontopediatria Paula Cristina da Costa Alcantara COMPARAÇÃO DA APLICAÇÃO DE TETRAFLUORETO DE TITÂNIO E DE FLUORETO DE SÓDIO SOBRE O ESMALTE ARTIFICIALMENTE CARIADO DE TERCEIROS MOLARES HUMANOS: UM ESTUDO IN SITU Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós­Graduação em Odontologia (Odontopediatria), Faculdade de Odontologia, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessário à obtenção do título de Mestre em Odontologia (Odontopediatria). Orientadores: Prof. Dr. Ivete Pomarico Ribeiro de Souza Prof. Dr. Lucianne Cople Maia
Rio de Janeiro 2005 i FICHA C ATALOGRÁFICA Alcantara, Paula Cristina da Costa Comparação da aplicação de tetrafluoreto de titânio e de fluoreto de sódio sobre o esmalte artificialmente cariado de terceiros molares humanos: um estudo in situ / Paula Cristina da Costa Alcantara. – Rio de Janeiro: UFRJ / Faculdade de Odontologia, 2005. xv, 74 f. : il. ; 31 cm Orientadores: Ivete Pomarico Ribeiro de Souza e Lucianne Cople Maia Dissertação (mestrado) –UFRJ / Faculdade de Odontologia, 2005. Referências bibliográficas: f. 64­65 1. Cárie dentária – induzido quimicamente. 2. Cárie dentária ­ terapia. 3. Fluoretos tópicos – uso terapêutico. 4. Titânio. 5. Fluoreto de sódio – uso terapêutico. 6. Terceiro molar. 7. Dente incluso. 8. Remineralização dentária – métodos. 9. Odontopediatria ­ Tese. I. Souza, Ivete Pomarico Ribeiro de. II. Maia, Lucianne Cople. III. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Faculdade de Odontologia, Odontopediatria. IV. Título.
ii DEDICATÓRIA Ao Professor Orlando Chevitarese (in memorian), por todo seu carinho, conhecimento e espírito de partilha que me inspirou desde o dia em que o conheci e continua inspirando­me na busca pelo saber. Nunca esquecerei sua alegria e vontade de viver.... A minha querida família, minha mãe, meu pai, meu irmão e minha avó pelo amor e incentivo durante todo o meu crescimento pessoal e profissional. Obrigada por tudo. Amo vocês, hoje e sempre.
iii A GRADECIMENTOS A Deus, por toda força e bênção para a realização deste trabalho, e por proporcionar­me uma vida cheia de amor, saúde e paz. Ao meu namorado Pablo, que entrou na minha vida recentemente, mas já é responsável por grandes mudanças e está ensinando­me a cada dia o real sentido da palavra amor e cumplicidade. Te amo. À minha cunhada Tatiana, que mostrou ser uma grande amiga. Ter sua amizade é muito importante para mim. À Profª. Ivete Pomarico Ribeiro de Souza, pela confiança em mim depositada e ensinamentos transmitidos. Seu exemplo profissional é o que espero seguir nesta nova etapa da minha vida. À Profª. Lucianne Cople Maia, muito obrigada por toda orientação e principalmente pelas palavras de incentivo ao meu trabalho. Agradeço pelo respeito e atenção a mim dedicada. Aprendi muito com você, durante toda esta jornada. Seus conselhos valiosos foram fundamentais para o meu crescimento profissional. Ao Prof. Marcos Farina por ter aberto a porta de seu laboratório para uma parte das minhas análises, por todos seus ensinamentos transmitidos e por ensinar­me a questionar mais os fatos. À Profª. Glória pelo apoio e colaboração durante todo o curso. Você é um exemplo a seguir, aprendi com você a hora da responsabilidade e a hora da descontração. À Profª. Laura Primo, por todos os seus ensinamentos e atenção e, principalmente, por indicar­me o melhor caminho a percorrer.
iv Ao querido amigo Rodrigo que, muitas vezes, foi mais que um amigo, fazendo­me crescer não só como profissional mas também como ser humano. Você mora no meu coração. Às queridas amigas Cristiane e Mariana, pela fundamental presença nos momentos de alegria e tristeza, sempre me encorajando a seguir em frente. A amizade que nos une é muito importante para mim! Às queridas amigas Renata, Viviane, Andréa e Juliana por dividirem os momentos difíceis e alegres. Aprendi muito com vocês todas! Vocês sabem disso.... À amiga Ana Beatriz Chevitarese por sempre estar disposta a ajudar e a transmitir seus conhecimentos, mantendo, assim, a alma de seu avô sempre presente.
Aos amigos e colegas do curso Luiz Paulo, Alice, Anna Renata, Bianca, Mariana Perotta, Carla, Daniella, Gabriela, Márcia, Rayen, que participaram direta e indiretamente deste trabalho, com sugestões e palavras de incentivo. Obrigada pelo apoio e carinho. Ao Leonardo Salgado e a Rachelle Salem, por toda ajuda durante a microanálise. Mesmo nos momentos mais difíceis vocês sempre me tranqüilizaram. Ainda vou perturbar muito vocês. A todos os voluntários (Cristiane, Carolina, Rodrigo, Aline, Michelle, Daniela, Rayen, Rossana, Daniela, Juliana) que fizeram parte deste estudo, pela disponibilidade, paciência e solidariedade, já que, sem eles, este trabalho não seria possível. Ao Prof. Marcelo Castro pelo incentivo desde o curso de sábado. Ao Prof. Rogério Gleiser por fazer­me querer aprender cada vez mais.
v Ao Prof. Paulo Bechara Dutra e ao Prof. Delmo Vaitsman Santiago, do Laboratório de Química Analítica do Instituto de Química da UFRJ, pela análise de fluoreto nas águas de abastecimento dos voluntários e pela disponibilidade de tempo para longas conversas sobre o titânio. Ao técnico Leonardo Francisco da Cruz, do Laboratório de Ensaios Mecânicos do Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais do Instituto Militar de Engenharia (IME), pela colaboração na realização dos ensaios de microdureza. Aos professores: Áurea Simone, João Farinhas, Denise Noce, Lucinha, Nena, Fátima, Liana Castro, Rosana, Eduardo, Bárbara, pelos valiosos ensinamentos transmitidos durante este curso. A Ronir Raggio Luis, pela grande ajuda na difícil área de estatística. Muito obrigada! À Mere e Andréa, por sempre trazerem alegria ao nosso dia­a­dia. Obrigada por toda a ajuda. Sentirei saudades. Ao funcionário João Carlos Monteiro pela disposição, paciência e enorme contribuição nos ensinamentos da informática. Aos funcionários do Departamento de Odontopediatria Robson, Zezé, João, Regina, Regina Celli, Marilda, Bia, Isabel, Luíza, Marília e Zuleika, pela paciência e dedicação, ajudando­me em tudo! A Thomaz Chianca, pela atenção dedicada durante a elaboração desta pesquisa. Obrigada pelos valiosos ensinamentos.
vi “...mas é preciso ter força, é preciso ter raça, é preciso ter gana sempre...mas é preciso ter manha, é preciso ter graça, é preciso ter sonho sempre. Quem traz a fé nessa marca possui a estranha mania de ter fé na vida...” canção “Maria Maria” (Milton Nascimento e Fernando Brant)
vii RESUMO ALCANTARA, Paula Cristina da Costa. Comparação da aplicação de tetrafluoreto de titânio e de fluoreto de sódio sobre o esmalte artificialmente cariado de terceiros molares humanos: um estudo in situ . Rio de Janeiro, 2005. Dissertação (Mestrado em Odontologia, área de concentração em Odontopediatria) – Faculdade de Odontologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005. O objetivo do presente estudo foi comparar in situ a aplicação da solução de tetrafluoreto de titânio a 4% e de gel de fluoreto de sódio a 2% sobre o esmalte artificialmente cariado de terceiros molares humanos. O delineamento experimental desse estudo foi do tipo cruzado, duplo­cego, constituído de três etapas de quinze dias, com um período de descanso de sete dias entre elas. Um total de 170 blocos dentais provenientes de terceiros molares inclusos foram desmineralizados artificialmente utilizando­se o método descrito por BOYLE modificado por CHEVITARESE (2004). Deste total, 5 blocos foram separados para servirem como controle negativo e os 165 restantes foram distribuídos aleatoriamente de acordo com os seguintes grupos: TiF4 (n=55), NaF (n=55), controle positivo (n=55). Em cada uma das etapas do estudo, 11 voluntários utilizaram dispositivos intrabucais contendo 5 blocos fixados. Os resultados do ensaio de microdureza foram analisados utilizando ANOVA para dados multivariados e os do microscópio eletrônico de varredura (MEV) e do espectrômetro de energia dispersiva (EDS) foram analisados descritivamente. Comparando as diferentes profundidades do esmalte dos blocos dentários dos 3 grupos de estudo foi verificado que não houve diferença estatisticamente significante em seus valores de microdureza transversal (p> 0,05). O controle negativo, quando comparado com os demais grupos, apresentou valores muito inferiores (valores fora do intervalo de confiança (95%)). Verificou­se ao MEV que o TiF4 causou uma grande destruição do esmalte e em relação ao EDS constatou­se que em alguns blocos houve penetração em profundidade do titânio, embora este tenha sido mais observado na camada mais superficial. Em conclusão, o presente estudo mostrou que tanto uma aplicação de TiF4
viii como uma de NaF não foi suficiente para a remineralização, demonstrando uma atuação maior na estabilização da desmineralização, evidenciando ainda mais o caráter preventivo das substâncias. Palavras­chaves: Cárie dentária, Fluoretos tópicos, Titânio, Fluoreto de sódio, Terceiro molar, Dente incluso, Remineralização dentária
ix A BSTRACT ALCANTARA, Paula Cristina da Costa. Comparação da aplicação do tetrafluoreto de titânio e do fluoreto de sódio sobre o esmalte artificialmente cariado de terceiros molares humanos: um estudo in situ . Rio de Janeiro, 2005. Dissertação (Mestrado em Odontologia, área de concentração em Odontopediatria) – Faculdade de Odontologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005. The aim of the present study was to compare, in situ, the application of titanium tetrafluoride solution at 4% and sodium fluoride gel at 2% on the artificially carious enamel of human third molars.The study involved a crossover, double­ blind design, where an in situ caries model was used. Eleven volunteers were selected, according to the criteria presented by ZERO (1995), and the experimental model adopted consisted of three 15­day stages, with a 7­day wash out period in between each stage. Each participant used an intraoral device containing 5 human enamel blocks. 170 dental blocks were obtained from unerupted third molars and an isolated area was demineralized by the method described by BOYLE and modified by CHEVITARESE (2004). Therefore, the samples were randomly divided according to the followig groups: TiF4 (n=55), NaF (n=55), positive control (n=55) and negative control (n=5).The analysis of the results of the microhardness test was done with the Variance Analysis for all multivaried data. The other results obtained with the scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS) were descriptively analyzed. The 3 study groups (in situ) were compared when the different depths were evaluated and no statistical differences were found among them (p> 0.05). The negative control presented low values in a general comparison (outside the limits of the interval of confidence (95%)). As for the SEM analyze, it was observed that TiF4 seriously destroyed the enamel and in relation to EDS it was observed that titanium penetrated some blocks, and that it only lay on the surface of other blocks. To conclude, the present study showed that one application of TiF4 and one of NaF wasn’t enough to
x remineralization. These compounds acted more actively on the reduction of the demineralization, showing the TiF4 and NaF preventive characteristics. Key words: Caries, Topical fluorides, Titanium, Sodium fluoride, Third molar, Unerupted tooth, Remineralization
xi L ISTA DE FIGURAS Artigo 1 Quadro 1 – Aplicações do tetrafluoreto de titânio................................................. 24 Artigo 2 Figure a – Experimental group ............................................................................. 33 Figure b – Control group....................................................................................... 33 Artigo 3 Figure 1 – Diagram of the experimental procedure. ............................................. 54 Figure 2 – Microhardness of the treatments and controls .................................... 56 Figure 3 – Photomicrographies of the in situ groups ............................................ 57
xii LISTAS DE TABELAS Artigo 2 Table 1 – Elements(Wt%) – Experimental and Control groups ............................ 34 Artigo 3 Table 1 ­ Mean±SD of treatments and controls according to each depth analyzed (in Knoop hardness).............................................................................. .55 Table 2 – Mean values of elements by volunteer (EDS analysis)......................... .58
xiii LISTA DE ANEXOS Anexo 1 – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido..................................... 67 Anexo 2 – Formulário para entrevista com os voluntários.................................... 68 Anexo 3 – Ficha Clínica (Exame Dentário)........................................................... 69 Anexo 4 – Termo de doação dos dentes.............................................................. 70 Anexo 5 – Termo de Aprovação do Comitê de ética. ........................................... 71 Anexo 6 – Gráficos Box Plot................................................................................. 72 Microdureza TiF4 X profundidade......................................................................... 72 Microdureza NaF X profundidade......................................................................... 72 Microdureza Controle Positivo X profundidade .................................................... 73 Anexo 7 – Média por voluntários dos valores da quantidade dos elementos analisados pelo EDS ............................................................................................ 74
xiv L ISTA DE SIGLAS E A BREVIATURAS APF Acidulate phosphatus fluoride Ca Calcium Ca Cálcio EDS Espectrômetro de energia dispersiva EDS Energy dispersive spectrometer FFA Flúor fosfato acidulado MEV Microscópio eletrônico de varredura Mg Magnesium n Number n Número Na Sodium NaF Sodium fluoride NaF Fluoreto de sódio NC Negative control O2 Oxigen O2 Oxigênio P Phosphorus P Fósforo PC Positive control SEM Scanning electron microscopy SnF2 Fluoreto Estanhoso Ti Titanium Ti Titânio TiF4 Tetrafluoreto de titânio TiF4 Titanium tetrafluoride TiO2 Dióxido de titânio TiO2 Titanium dioxide
xv SUMÁRIO 1. Introdução......................................................................................... 1 2. Proposição........................................................................................ 3 3. Delineamento da Pesquisa............................................................... 4 4. Artigos Submetidos .......................................................................... 6 4.1. Artigo 1: ..................................................................................... 7 4.2. Artigo 2: ................................................................................... 25 4.3. Artigo 3 .................................................................................... 35 5. Discussão....................................................................................... 59 6. Conclusão....................................................................................... 63 Referências Bibliográficas ..................................................................... 64 ANEXOS................................................................................................ 66
1. INTRODUÇÃO Na Odontologia, devido ao aperfeiçoamento e o surgimento de novos materiais, os procedimentos preventivos e terapêuticos estão tornando­se mais eficazes e duradouros, a fim de impedir o início ou a progressão da doença cárie. No processo carioso, a mancha branca inicial significa a evidência da perda de minerais, a desmineralização. Durante esse processo, a remineralização pode ser induzida pelo uso racional do fluoreto, seja na forma de dentifrícios, bochechos, géis, vernizes, pastas profiláticas, água de abastecimento e outros veículos. Sendo assim, o fluoreto contribui para manutenção da integridade da estrutura dentária, participando no processo de remineralização, tanto do esmalte quanto da dentina (ØGAARD, SEPPÄ & ROLLA, 1994) Os primeiros pesquisadores a comprovarem o efeito preventivo e terapêutico do fluoreto foram CHEYNE (1942) e GUSTAFSSON et al., em 1954, que enfatizaram que, com exceção do fluoreto, não existe nenhuma substância que favoreça o desenvolvimento de dentes mais resistentes a lesões cariosas. E foi em 1972, que a partir de um estudo do efeito de vários agentes fluoretados, sobre a superfície do esmalte dentário, que se pode concluir que o tetrafluoreto de titânio (TiF4) proporcionava maior proteção ao esmalte contra a ação de ácidos (SHRESTHA, MUNDORFF & BIBBY,1972).
2 Desde então, o tetrafluoreto de titânio tem sido objeto de vários estudos a fim de elucidar suas propriedades e principalmente seu mecanismo de ação, sendo esse de fundamental importância para o estabelecimento do tratamento remineralizador. Foram relatadas várias aplicações do tetrafluoreto de titânio, tais como: agente preventivo e terapêutico de lesões cariosas em esmalte (CASTRO et al, 2000; MORAIS, SOUZA & CHEVITARESE, 2000; CASTRO, CHEVITARESE & SOUZA, 2003); selante de fóssulas e fissuras (BUYUKYILMAZ et al., 1997b); prevenção de cárie ao redor de brackets ortodônticos (BUYUKYILMAZ et al., 1994); tratamento para hipersensibilidade dentinária (CHARVAT et al., 1995), impermeabilização de canais radiculares (SEN & BUYUKYILMAZ, 1998) e seu efeito sobre determinados materiais odontológicos (SANTOS et al., 1998). Sendo assim, tem­se estudado as utilizações do TiF4 em vários substratos (SHRESTHA, MUNDORFF & BIBBY, 1972; MUNDORFF, LITTLE & BIBBY 1972; REED & BIBBY, 1976; WEY, SOBOROFF & WEFEL, 1979; CLARKSON & WEFEL, 1979), porém, a literatura carece de estudos, demonstrando seu efeito em esmalte, quando comparado a outros compostos fluoretados, a fim de demonstrar sua real efetividade. Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho foi avaliar in situ o efeito terapêutico da aplicação de TiF4 comparado ao fluoreto de sódio (NaF) sobre o esmalte de terceiros molares humanos artificialmente cariados.
2. PROPOSIÇÃO Avaliar e comparar o efeito terapêutico da aplicação da solução de tetrafluoreto de titânio a 4% e de gel de fluoreto de sódio a 2% sobre o esmalte artificialmente cariado de terceiros molares humanos in situ.
3. DELINEAMENTO DA PESQUISA Visando atingir o objetivo proposto, foram realizados três artigos, sendo o primeiro uma revista de literatura, o segundo um estudo in vitro e o terceiro um estudo in situ. O primeiro artigo constou de uma revista de literatura do tetrafluoreto de titânio, destacando os conceitos teóricos que pudessem subsidiar os estudos posteriores, mostrando o estado da arte desse material. Para isso, descreveram­se as diversas utilizações dessa substância, ressaltando suas propriedades, vantagens e desvantagens. O segundo artigo consistiu de uma avaliação laboratorial da aplicação de tetrafluoreto de titânio a 4% sobre o esmalte desmineralizado de terceiros molares humanos. Nele, avaliou­se, através do espectrômetro de energia dispersiva (EDS), a camada de dióxido de titânio formada após aplicação de TiF4 no esmalte superficial. O terceiro estudo avaliou e comparou o efeito terapêutico da aplicação da solução de tetrafluoreto de titânio a 4% e de gel de fluoreto de sódio a 2% sobre o esmalte de terceiros molares humanos in situ. Nesse estudo do tipo duplo­cego cruzado, utilizou­se um modelo in situ no qual onze voluntários, alunos de pós­graduação cientes e de acordo com os termos da pesquisa (Anexo 1), usaram dispositivos intrabucais durante três momentos distintos para avaliar o efeito terapêutico desses compostos sobre o esmalte cariado artificialmente, comparando­os entre si e com o efeito da saliva. Os voluntários
5 selecionados passaram por algumas avaliações, para se ter um nivelamento em determinados aspectos. Em relação aos aspectos médicos e dietéticos, esses eram verificados através de entrevista (Anexo 2) e os odontológicos, eram verificados através de um exame dentário (Anexo 3). Os dispositivos continham cinco blocos obtidos de 3os molares humanos inclusos, que foram extraídos por razões clínicas ou ortodônticas (e doados a pesquisadora em questão através de um termo de doação – Anexo 4), e submetidos à formação de cárie artificial. Os resultados desse estudo foram obtidos através do ensaio de microdureza transversal do esmalte e a partir de avaliações, utilizando o microscópio eletrônico de varredura (MEV) e o espectrômetro de energia dispersiva (EDS). Esse estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho (Anexo 5).
4. ARTIGOS SUBMETIDOS Artigo 1: “ Tetrafluoreto de titânio ­ estado da arte” submetido ao Jornal Brasileiro de Odontopediatria e Odontologia para Bebês. Artigo 2: “Evaluation of a titanium dioxide layer left on the permanent human enamel after the application of TiF4” submetido a Fluoride. Artigo 3: “In situ remineralization of artificial carious lesions after use of titanium tetrafluoride (TiF4) and sodium fluoride (NaF)” submetido a European Journal of Oral Sciences.
7 4.1. Artigo 1: Tetrafluoreto de Titânio – estado da arte Titanium Tetrafluoride – state of the art Paula Cristina da Costa Alcântara Especialista e mestranda em Odontopediatria pela Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Ivete Pomarico Ribeiro de Souza Professora Titular do Departamento de Odontopediatria e Ortodontia da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Lucianne Cople Maia Professora Adjunta do Departamento de Odontopediatria e Ortodontia da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Carolina Perez Couceiro Especialista em Odontopediatria pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Palavras Chaves: fluoretos tópicos, titânio Endereço para Correspondência: Nome: Lucianne Cople Maia Endereço: Rua Marquês de Paraná, 189/1804 – Centro – Niterói/ Rio de Janeiro/ Brasil CEP: 24030­210 Telefone/ Fax: (021) 2629­3738 e­mail: [email protected]
8 RESUMO A utilização do tetrafluoreto de titânio (TiF4) na odontologia vem sendo alvo de várias pesquisas, principalmente como agente preventivo. As soluções de TiF4 com concentrações que variam de 1% a 4% são de fácil aplicação e têm mostrado resultados promissores. Nesse sentido, este artigo traz uma breve revisão de literatura das aplicações do tetrafluoreto de titânio, dando ênfase a sua utilização como agente anti­cariogênico. INTRODUÇÃO Os primeiros a realizarem estudos com o TiF4 foram SHRESTHA, MUNDORFF & BIBBY(1972) e MUNDORFF, LITTLE & BIBBY (1972). Estes estudaram os efeitos de novos agentes químicos na dissolução do esmalte, entre eles o TiF4 e investigaram o mecanismo com o qual essa substância reduz a solubilidade do esmalte. As primeiras pesquisas in vivo foram realizadas por REED & BIBBY, em 1976. Os autores aplicaram solução de TiF4 a 1% por 1 minuto nos dentes do hemiarco direito inferior e flúor fosfato acidulado (FFA) por 4 minutos nos dentes do hemiarco esquerdo inferior e verificaram após 1 ano que o incremento de cárie nos dentes tratados com TiF4 foi aproximadamente 33% menor do que no lado tratado com FFA e, aproximadamente, 50% menor do que nos quadrantes não tratados. Desde então, o tetrafluoreto de titânio tem sido objeto de vários estudos a fim de elucidar suas propriedades e principalmente seu mecanismo de ação. Foram relatadas várias aplicações do tetrafluoreto de titânio, tais como: agente preventivo e terapêutico de lesões cariosas em esmalte (CASTRO et al., 2000; MORAIS, SOUZA & CHEVITARESE, 2000; CASTRO, CHEVITARESE &
9 SOUZA, 2003) selante de fóssulas e fissuras (BUYUKYILMAZ et al., 1997b); prevenção de cárie ao redor de brackets ortodônticos (BUYUKYILMAZ et al., 1994); tratamento para hipersensibilidade dentinária (CHARVAT et al., 1995), impermeabilização de canais radiculares (SEN & BUYUKYILMAZ, 1998) e seu efeito sobre determinados materiais odontológicos (SANTOS et al., 1998). Sendo assim, o objetivo desse artigo é fazer uma breve revisão de literatura das aplicações do tetrafluoreto de titânio, enfatizando sua utilização como agente anti­cariogênico. REVISÃO DE LITERATURA O TiF4 é um cristal de cor branca, peso molecular de 123, 89 gramas e peso específico de 2,798 g/cm². Seu ponto de ebulição é relativamente alto (284°C) e sua falta de solubilidade em solventes não­polares sugere estrutura polimérica com pontes de fluoreto (CLARK, 1968). Seu mecanismo de ação envolve uma reação química e outra física (MUNDORFF, LITTLE & BIBBY,1972). Quimicamente, o TiF4 diminui a solubilidade do esmalte e aumenta o seu conteúdo de fluoreto; sendo esta reação decorrente da capacidade do titânio de ligar fluoreto com esmalte, na medida em que o mantém disponível para reações e posterior formação de fluorapatita (MUNDORFF, LITTLE & BIBBY, 1972). Fisicamente ele promove uma cobertura protetora a partir da sua reação com o oxigênio (O2) estrutural. Assim que o TiF4 é aplicado sobre a estrutura dentária, o titânio rompe as suas ligações com os íons fluoreto e se liga rapidamente ao oxigênio presente no esmalte do dente, formando o dióxido de titânio (TiO2). A formação desta
10 cobertura envolve complexos organo­metálicos de titânio e material orgânico do esmalte, originalmente descrito por HUGGINS & FROEHLICH (1966). Assim, a interação entre a superfície do dente e o TiF4 parece ser diferente de outras preparações fluoretadas. Tanto o titânio (Ti) quanto o fluoreto parecem estar envolvidos na interação com o dente e, enquanto a formação de apatita fluoretada reduz a solubilidade do esmalte, a formação da cobertura de dióxido de titânio na superfície protege o esmalte contra ataques ácidos, já que este deve agir como uma barreira para penetração ácida e perda de fluoreto (GU & SOREMARK, 1996). A solução aquosa de TiF4, ainda não disponível comercialmente, é fisiologicamente inerte e interage com os tecidos duros devido a alta penetração e retenção de fluoreto (WEI et al., 1976; CHEVITARESE et al., 2004), através de uma única aplicação e reação que se completa em segundos (KAZEMI et al., 1999). Com relação ao tempo de estoque da solução (TiF41%), foi observado perda de titânio livre num período de 90 dias (DUTRA, MORAIS & VATSMAN, 1997), e valores de cisalhamento significativamente menores ao aplicar a solução após 8 meses de estoque (MORAIS et al., 1998). No que diz respeito a toxicidade, um estudo realizado em ratos não mostrou nenhum efeito tóxico após a inoculação com TiO2 (HUGGINS & FROEHLICH, 1966), composto que é o produto da reação física da aplicação de TiF4 e que está presente como base de tintas brancas (BROWNLIE, 1965), na formulação de dentifrícios e como corante inorgânico na indústria alimentícia (BRASIL, 1978), Considerando­se então o mecanismo de ação e os efeitos do TiF4, este começou a ser aplicado para várias funções, e no Quadro 1 estão resumidos
11 alguns dos estudos descritos a seguir. As pesquisas iniciais avaliaram seu efeito preventivo e terapêutico, sempre comparando com fluoretos já utilizados na clínica diária. WEFEL et al. (1979) compararam a absorção de fluoreto e a inibição de lesão artificial, tanto no esmalte permanente tratado com TiF4, quanto com FFA por 4 minutos e concluíram que a cobertura de superfície produzida pelo tratamento com TiF4 parecia ser capaz de reduzir a formação da lesão em um grau superior do que o tratamento tópico com FFA. Avaliando o efeito terapêutico dessa substância, em um estudo comparando­a com fluoreto de sódio (NaF) sobre o esmalte decíduo desmineralizado, concluiu­se que o TiF4 foi capaz de formar uma cobertura sobre a superfície do esmalte decíduo que continuou presente mesmo após contato prolongado com saliva artificial (CASTRO et al., 2000). Investigando seu efeito preventivo e terapêutico através de um estudo in situ sobre o esmalte de 3º molares, CASTRO, CHEVITARESE & SOUZA (2003) concluíram que a solução de TiF4 a 4% previne lesões incipientes na superfície oclusal, mas não observaram nenhum efeito terapêutico. Já MORAIS, SOUZA & CHEVITARESE (2000), analisando o efeito terapêutico da solução a 1% sobre o esmalte humano submetido a um grande desafio cariogênico num estudo in situ observaram que o padrão da lesão foi amenizado. Em relação à sua aplicação sobre a dentina, salienta­se que uma aplicação de 1 minuto resulta praticamente no mesmo aumento no conteúdo de fluoreto do que a aplicação de 4 minutos de fluoreto estanhoso (SnF2); além disso a desmineralização da superfície é menor com o TiF4, minimizando a formação da cárie dentária (TVEIT et al.,1988).
12 No que diz respeito a lesões cariosas em raízes, BUYUKYILMAZ et al., (1997a) realizaram aplicação tópica in situ de TiF4 por 1 minuto e esta foi capaz de reduzir a profundidade da lesão em 56% e a perda mineral em 62%, depois de um período de quatro semanas; o que demonstrou que cáries radiculares podem ser totalmente prevenidas in situ através de uma única aplicação tópica da solução de tetrafluoreto de titânio. A solução também foi testada como selante de fóssulas e fissuras, e um ano após a aplicação de TiF4 na superfície oclusal de molares decíduos livres de cárie pode­se verificar ainda a presença da cobertura superficial de TiO2. Logo, considerando a anatomia oclusal da dentição permanente, com sulcos e fissuras mais profundos, é de se esperar que a cobertura fique retida em superfícies menos acessíveis e mais vulneráveis do dente, aonde a proteção se faz ainda mais necessária (BUYUKYILMAZ et al., 1997b). O TiF4 também foi testado no campo da ortodontia, e a investigação do seu potencial preventivo ao redor dos brackets, através da aplicação tópica in vivo da solução de tetrafluoreto de titânio a 1% por 60 segundos, mostrou que houve redução da profundidade das lesões em 37% e o valor de perda mineral total ao redor dos brackets ortodônticos em cerca de 14%, durante o período experimental (BUYUKYILMAZ et al., 1994). De um ponto de vista ortodôntico, isto pode fornecer um padrão de segurança contra a susceptibilidade a cáries de pacientes que usam aparelhos. Outra aplicação dessa substância foi em relação à hipersensibilidade dentinária. Este quadro clínico, comumente encontrado na Odontologia, pode ocorrer devido à erosão dentária causada por fatores exógenos, exposição do cemento devido à retração gengival ou a preparos para restauração. Assim
13 sendo, alguns autores resolveram testar a solução de TiF4 para tentar diminuir essa sensibilidade. Esta, quando aplicada in vivo, diminui a sensibilidade em 80% dos pacientes, passado um mês de tratamento, fato que demonstra que a substância possui efeito dessensibilizante (CHARVAT et al.,1995). Além disto, quando a solução de TiF4 a 4% foi aplicada in vitro para tentar prevenir a erosão por fatores exógenos, esta foi significantemente mais efetiva que o NaF, na proteção do esmalte em relação ao ataque erosivo inicial (VAN RIJKOM et al., 2003). Na endodontia, a utilização do TiF4 também mostrou resultados satisfatórios, tomando como característica a sua insolubilidade. Apesar da presença da smear layer (SL) ser um fato, existem controvérsias a respeito de sua remoção ou não. Muitos autores são a favor da remoção da SL, acreditando que sua presença interfira negativamente na penetração dos medicamentos nas regiões cuja instrumentação não consegue atingir, (ROBAZZA & ANTONIAZZI, 1976; GOLDBERG & ABRAMOVICH, 1977; MOURA, ROBAZZA & PAIVA, 1978; ALACAM, 1992). Já outros, sugerem que esta camada bloquearia a entrada de microorganismos nos túbulos dentinários (DRAKE et al., 1994). Considerando essa última questão, o TiF4 mostrou ser laboratorialmente eficaz; no sentido de que a SL tratada com essa substância nas paredes dos canais radiculares não pode ser removida com EDTA ou hipoclorito de sódio, o que indica que esta estrutura estável pode ser vantajosa, prevenindo infecção secundária na dentina do canal radicular, selando os túbulos dentinários permanentemente, e pode prevenir a microinfiltração, pois evita a posterior dissolução e desintegração da smear layer (SEN & BUYUKYILMAZ, 1998).
14 Outro aspecto a se considerar, seria o efeito do TiF4 em relação aos materiais restauradores. Diante disso, SANTOS et al. (1998) realizaram um estudo in vitro para avaliar a ação do FFA e do TiF4 quando aplicados por 60 segundos sobre um tipo de ionômero de vidro, um compômero, um compósito e um selante. Os autores concluíram que o FFA provocou maior alteração nas superfícies dos materiais, principalmente na matriz, apresentando inclusive remoção das partículas de carga. DISCUSSÃO O tetrafluoreto de titânio, quando aplicado topicamente em tecidos duros dentários, resulta na formação de uma cobertura na superfície (WEFEL et al., 1979; TVEIT et al., 1988; BUYUKYILMAZ et al., 1994; BUYUKYILMAZ et al., 1997b; CASTRO et al., 2000; VAN RIJKOM et al., 2003) que é ácido resistente e funciona como uma barreira para a perda de fluoreto, aumentando sua retenção e incorporação na estrutura dental (GU & SOREMARK, 1996). A capacidade de proteger fortemente o esmalte contra a ação do ácido é um efeito sinérgico à formação dessa cobertura e ao aumento do conteúdo de fluoreto no esmalte e para que isto ocorra, o titânio é essencial, uma vez que este foi o único elemento testado com a capacidade de se ligar ao O2 (SHRESTHA, MUNDORFF & BIBBY, 1972). O tratamento com TiF4 afeta o processo da cárie não somente aumentando a concentração de fluoreto na superfície do dente e formando uma reserva desta substância, mas também, com o efeito da cobertura de Ti depositada, tanto quantitativamente, como qualitativamente na composição da placa bacteriana precoce (SKARTVEIT et al.,1991).
15 Um tempo de aplicação menor é uma grande vantagem do TiF4 em relação aos outros agentes fluoretados profiláticos. Aplicações em maior tempo são necessárias para estes alcançarem níveis similares aos vistos para o TiF4 (GU & SOREMARK 1996). Além disso, somente uma única aplicação do TiF4 já é suficiente para trazer benefícios para a superfície afetada pela doença cárie (MUNDORFF, LITTLE & BIBBY, 1972; BUYUKYILMAZ et al., 1994), podendo este fato ser considerado uma grande vantagem para odontopediatria, quando se releva a questão do tempo em função da duração do tratamento odontológico, agilizando­o e tornando­o menos extenso. O desenvolvimento da lesão cariosa no esmalte é menor quando o dente é tratado com TiF4 em comparação ao tratamento com FFA (REED & BIBBY, 1976). De acordo com WEFEL et al. (1979), o FFA confere maior absorção de fluoreto do que o TiF4, porém o grau de formação da lesão cariosa é menor nos dentes tratados com TiF4. Isto sugere que a cobertura superficial formada pelo tratamento com TiF4 é capaz de reduzir a formação da lesão em um grau superior ao observado com o tratamento tópico com FFA em superfícies de esmalte, fato que demonstra seu grande valor na prevenção da cárie dental. Resultados promissores também foram observados em relação a sua aplicação na dentina (TVEIT et al., 1988) e em superfícies radiculares (BUYUKYILMAZ et al., 1997a). Conforme mencionado anteriormente, cáries radiculares também podem ser prevenidas através de uma única aplicação tópica da solução de TiF4. De acordo com SKARTVEIT et al. (1989), o fluoreto é absorvido dentro de 10 segundos após aplicação de TiF4 em superfície radicular e este período de aplicação é suficiente para a formação da cobertura de TiF4.
16 As superfícies oclusais dos dentes posteriores são os locais mais vulneráveis para o desenvolvimento da lesão de cárie, e desde a década de 70 vêm sendo desenvolvidos selantes de fissuras para sua prevenção (THYLSTRUP & FEJERSKOV, 1995). A aplicação dos selantes resinosos e dos selantes ionoméricos é sensível à técnica. Por isso, a facilidade de aplicação e a redução do tempo operacional podem ser consideradas as maiores vantagens da aplicação de TiF4 para este fim. O fato de ser necessário menos de 2 minutos para selar todo o sistema de fóssulas e fissuras na dentição faz com que o intervalo de reaplicações seja possível e praticável. Portanto, quando comparado com outro material selante, o TiF4 parece ser uma aceitável opção preventiva (BUYUKYILMAZ et al., 1997b). Além disto, selar as entradas estreitas das fissuras e sulcos com TiF4 pode propiciar proteção contra desafios cariogênicos. Apesar das forças de mastigação e das forças abrasivas exercidas pela escovação dentária ou pedaços de alimentos, parece bastante promissor a presença da cobertura ácido­resistente de TiF4 nestas áreas vulneráveis até um ano após a aplicação (BUYUKYILMAZ et al., 1997b). Em relação à hipersensibilidade dentinária, a solução de TiF4 pode ser empregada conferindo um efeito dessensibilizante bastante eficaz, tanto em caso de superfícies radiculares expostas (CHARVAT et al.,1995), como na prevenção da erosão decorrente de fatores exógenos (VAN RIJKOM et al., 2003). Na endodontia, o TiF4 pode ser utilizado nas paredes dos canais radiculares com smear layer, modificando esta última, tornando­a mais compacta. A vantagem desta estrutura mais estável é o selamento dos túbulos
17 dentinários permanentemente, prevenindo a microinfiltração, e a infecção secundária da dentina do canal radicular, tão comuns na prática endodôntica (SEN & BUYUKYILMAZ, 1998). Em ortodontia, o TiF4 mostrou ser bastante eficaz na redução da profundidade das lesões de manchas brancas (37%) e na perda mineral total ao redor dos brackets ortodônticos (14%) (BUYUKYILMAZ et al., 1994). Diante destes resultados, pode­se sugerir que crianças que não possuam uma boa higiene oral, que não sejam colaboradoras, que usam aparelhos ortodônticos, que sejam portadores de necessidades especiais, que tenham dentes ainda em erupção dificultando a higiene correta, que tenham alta susceptibilidade à cárie ou que tenham lesões cariosas em seus estágios iniciais, podem se favorecer com a aplicação tópica da solução de TiF4. Considerando seu reduzido tempo de aplicação, os benefícios trazidos para a superfície dentária e o pequeno número de aplicações necessárias, a solução de tetrafluoreto de titânio é uma boa opção para utilização na prática odontológica. CONSIDERAÇÕES FINAIS O tetrafluoreto de titânio deve ser considerado um agente bastante efetivo na prevenção e controle da doença cárie, atuando como agente fluoretado tópico, formando uma cobertura resistente nos tecidos dentários. Ele reduz a solubilidade do esmalte e conseqüentemente o desenvolvimento da lesão cariosa. Neste sentido, mais estudos in situ e in vivo são necessários para que se aprofunde o mecanismo de ação da solução de TiF4 e os benefícios que esta
18 pode trazer em diversas áreas da odontologia, a fim de sedimentar sua comercialização e conseqüentemente seu uso na prática clínica. ABSTRACT Titanium tetrafluoride (TiF4) has been widely studied in dentistry, since it appeared as other fluoride compound to prevent caries. This solution can be used in different concentrations (1% to 4%). It is easy to work and has shown good results. Therefore, the aim of this article was to do a brief literature review given emphasis to titanium tetrafluoride caries­inhibitory effect. Descriptors: topical fluorides, titanium REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALACAM, A. The effect of various irrigants on the adaptation of paste filling in primary teeth. J Clin Pediatr Dent ,Summer 1992;16(4):243­246. BRASIL. Ministério da Saúde. Comissão Nacional de Normas e Padrões para alimentos. Resolução nº22/77. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, 01 de fevereiro de 1978. BROWNLIE, R.B. et al. Elements of Chemistry., 1965.
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23 TVEIT, A. B.; KLINGE, B.; TOTDAL, B.; SELVIG, K. A.: Long­term retention of TiF4 and SnF2 after topical application to dentin in dogs. Scand J Dent Res, Copenhagen, Dec.1988;96(6):536­40. VAN RIJKOM, H. et al. Erosion­inhibiting effect of sodium fluoride and titanium tetrafluoride treatment in vitro. Eur JOral Sci ,2003;111:253­257. WEFEL, J. D.; CLARKSON, B.H.; SILVERSTONE, L. M. et al: Artificial lesion formation in TiF4 and APF treated enamel. [Spec. Iss. A 284]. J Dent Res, Washington, Jan.1979; 58:286. WEI,S.H. ; SOBOROFF, D.M.; WEFEL, J.D. Effects of titanium tetrafluoride on human enamel. J Dent Res, Washington, v.55,n.3,p.426­31, May­Jun, 1976.
24 Quadro 1. Aplicações do tetrafluoreto de titânio. Prevenção de lesões cariosas Substância Comparativa FFA 1 aplicação anual é mais efetiva in vitro Remineralização de lesões cariosas em esmalte FFA TiF4> FFA Tveit et al. (1988) in vitro Prevenção lesões cariosas em raiz SnF2 Skartveit et al. (1991) in vitro Prevenção lesões cariosas em raiz SnF2 in vivo Prevenção lesões cariosas ao redor de brackets ­ Agente profilático superior in vitro Influência em relação à tração ­ Não influencia no movimento de tração in vivo Hipersensibilidade dentinária ­ Bom efeito dessensibilizante in vitro Influência em relação à superfície de esmalte pré­tratada ­ in vivo Selante de fóssulas e fissuras ­ in vitro Solução irrigadora de canais radiculares in vitro Reação em relação a diferentes materiais dentários in vitro Prevenção de lesões cariosas em dentina in vitro Remineralização do esmalte Avaliar o esmalte submetido a um grande desafio cariogênico após aplicação TiF4 Autor (Ano) Reed & Bibby (1976) Wefel, Clarkson & Silverstone (1979) Buyukylmaz et al. (1994) Buyukylmaz et al. (1995) Chavart Soremark & Vacek (1995) Gu & Soremark (1996) Buyukylmaz et al. (1997) Sen & Buyukylmaz (1998) Santos et al. (1998) Kazemi, Sen & Spanberg (1999) Castro et al. (2000) Morais, Souza & Chevitarese (2000) Van Rijkom et al. (2003) Castro, Chevitarese & Souza (2003) Chevitarese et al. (2004) Tipo de Estudo in vivo in situ in vitro in situ in vitro Aplicação do TiF4 Prevenção de erosão Avaliar o efeito preventivo e terapêutico da aplicação de TiF4 a 4% sobre a superfície oclusal de molares permanentes Avaliar a presença da camada superficial e a penetração do titânio em esmalte sadio e cariado após a aplicação de TiF4 a 4% NaOCl EDTA FFA NaF FFA NaF ­ Resultados TiF4 proporcionou menos desmineralização da superfície TiF4 proporcionou menos desmineralização da superfície Componentes do esmalte têm papel importante na captação de fluoreto Método efetivo para o selamento de fóssulas e fissuras Modificou a smear layer ajudando no selamento dos canais radiculares. FFA > alteração TiF4 estabiliza a permeabilidade dentinária TiF4> NaF O TiF4 modificou o padrão da lesão formada, amenizando­a. NaF TiF4> NaF ­ O TiF4 mostrou ser eficaz na prevenção de lesões cariosas, mas não foi observado efeito terapêutico. ­ O titânio penetra mais profundamente no esmalte sadio do que no esmalte cariado.
25 4.2. Artigo 2: Evaluation of a titanium dioxide layer left on the permanent human enamel after the application of TiF4 Paula Cristina da Costa Alcantara Postgraduate student, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Ana Beatriz Chevitarese Master degree in Pediatric Dentistry and Postgraduate student, Department of Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Ivete Pomarico Ribeiro de Souza Full Professor, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Lucianne Cople Maia Adjunct Professor, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Key words: topical fluorides, titanium Corresponding author: Name: Ivete Pomarico Ribeiro de Souza Address: Praia do Flamengo nº 370/ 202, Rio de Janeiro/RJ, Brazil. Zip Code:22210­030 Phone number: 55(21) 25525557 E­mail address: [email protected]
26 ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the presence of a TiO2 layer after the application of TiF4 on human permanent tooth enamel. The sample consisted of 5 unerupted third molars immersed in a 0.1% timol aqueous solution, with granules. After the removal of the roots, each tooth was cut mesiodistally, resulting in 2 fragments, one of which being reserved for the experimental group and the other, for the control group. The fragments were demineralised, artificially, by the Boyle method, modified by Chevitarese (2004). After that, the teeth in the experimental group received an application of 4% TiF4, and were then washed with tridestilled H20 for the same period of time. The fragments in the control group did not receive any sort of treatment on their surfaces. The samples were gold coated (20­30 nm) and analyzed in a scannig electron microscopy (SEM) (JEOL5800LV) by energy dispersive spectrometer (EDS), magnified 200X and 1000X. The TiO2 layer was present in every sample in the experimental group, and the titanium peak between 6.82 to 26.37%. This layer was not found in the control group. It can be concluded that the TiO2 layer is not uniform, but further study should be conducted so that the morphology and the thickness of this layer can be better understood. INTRODUCTION Fluoride has been widely used in the prevention and control of cavities. Various fluoride vehicles are frequently described in the literature, such as: toothpastes, rinses, gels, varnishes, prophylactic pastes and tap water, among others (STOOKEY, 1990; ØGAARD et al., 1994). Since 1972, when the first studies of titanium tetrafluoride (TiF4) were carried out, this solution has been
27 indicated as another ally to the prevention of dental caries (SHRESTHA, MUNDORFF & BIBBY ; MUNDORFF, LITTLE & BIBBY, 1972). Titanium tetrafluoride has a chemical and physical action mechanism. This substance lessens the solubility of the enamel and increases fluoride content; this reaction being the result of the titanium’s ability to act as an alloy for the fluoride and the enamel, as it keeps it available for reactions and ensuing formation of fluorapatite (MUNDORFF, LITTLE & BIBBY, 1972). Physically, it forms a protective layer resulting from its reaction with the structural oxygen (O2). As soon as TiF4 is applied on the higid or carious tooth, the titanium breaks away from the fluoride ions and quickly links itself to the oxygen in the tooth enamel, forming a layer of titanium dioxide (TiO2) (HUGGINS & FROEHLICH, 1966). But very little is known about the characteristics of this slayer. In view of this, the aim of the present study was to evaluate the permanent human enamel surface after the application of TiF4. MATERIAL AND METHODS The sample consisted of 5 unerupted third molars, immersed in a 0.1% timol acqueous solution with granules. After the roots had been removed, each tooth was mesiodistally cut, resulting in 2 fragments, one half being reserved for the experimental group and the other being its own control. Each of the fragments was placed in an individual plastic flask and artificially demineralized by the BOYLE method, modified by CHEVITARESE (2004). After that, the teeth in the experimental group received a 4% TiF4 solution, applied with a microbrush for 1 minute, and then they were washed with tridestilled water for
28 the same period of time. The teeth in the control group did not receive any sort of treatment on their surfaces. The samples were gold coated (20­30 nm) and analyzed with the use if a scanning electron microscopy (SEM) (JEOL 5800LV) through the energy dispersive spectrometer (EDS), magnified between 200X and 1000X. The results were analyzed descriptively. RESULTS An irregular titanium dioxide layer could be found in all samples in the experimental group, with titanium peak varying from 6.82 to 26.37%. The titanium samples didn’t show an uniform quantity. This could be found in differents areas on the same tooth. Considering differents teeth, the application didn’t provide the same titanium amount to each tooth. Related to control group, the titanium dioxide layer was not found in the samples, as well as, it couldn’t be found any titanium peak. Figure a and b illustrates the EDS map, exemplifying a sample in the experimental group and its control. Table 1 shows the elements, exemplifying a sample in the experimental group and its control. DISCUSSION The reason the sample selected for the present study comprised third lower and upper unerupted molars, extracted for clinical or orthodontic reasons, was that these teeth had no contact with the buccal environment; therefore, any difference detected in the teeth being analysed was a result of its systemic rather than its local effect (STOOKEY, 1990; ØGAARD et al., 1994).
29 The present study opted for in vitro demineralization of the enamel, so as to produce standardized artificial carious lesions for the application of TiF4 (HUBBARD,1982). Contradicting this fact, White (1995) argues that in vitro tests can be rather limited, particularly in terms of their incapacity of offering a faithful reproduction of the complex biological process that takes place in carious lesions. However, Arends & Chirstoffersen (1986) concluded that when acids are used as demineralizers, the artificial lesions produced have similar morphology and go through the same development stages as lesions newly and naturally formed in the mouth. Various authors describe the presence of a titanium­rich layer on surface of healthy and carious teeth, after the application of the TiF4 solution (SHRESTHA et al., 1972; HALS et al., 1981; BUYUKYLMAZ et al., 1997; KAZEMI et al., 1999; CHEVITARESE et al., 2004). In the present study, the presence of this layer can be seen in every sample of the experimental group, reinforcing the idea that due to the affinity of the titanium for the oxygen, the titanium dioxide is formed on the surface of the enamel irrespective of the penetration of the titanium, which confirms its initial reactive action (HUGGINS & FROEHLICH, 1966). In spite of the presence of the titanium dioxide layer, there was found a great variety of irregularity on this layer, what it could means a different surface reaction concerning differents teeth and differents areas of the same tooth. Although the formation of this layer is an indisputable fact, the presence of titanium found by the EDS, was different from the samples, ranging from 6.82 to 26.37%. In spite of the small size of the sample, this fact can be explained by
30 the lack of uniformity of the enamel structure. As this is an extremely inorganic material, it is particularly vulnerable to ionic exchanges (TEN CATE, 2001). Another point that deserves attention is the fact that the titanium was not evenly distributed on the enamel in the experimental group. This fact can be explained by the hypothesis that due to high porosity of the demineralized enamel, titanium was more concentrated in some areas than in others. Chevitarese et al. (2004) described the titanium as having penetrated less in the demineralized enamel; the fact is that the water content of this enamel might have been low, thus preventing the titanium from blending with the oxigen in the tooth structure. This could also explain the uneven distribution of the titanium, since there are more demineralized areas on the surface of the enamel than in others. However, the present study demonstrated that the titanium oxide layer is uneven, but further studies must be conducted for a better understanding of the morphology and thickness of this layer, since it functions as a physical barrier to the penetration of acids during the demineralization X remineralization process. REFERENCES ARENDS J & CHIRSTOFFERSEN J. The nature of early caries lesions in enamel. J Dent Res 65: 2­11, 1986. BÜYÜKYILMAZ T et al .The caries­preventive effect of Titanium tetrafluoride on root surfaces in situ as evaluated by microradiography and confocal laser scanning microscopy. Adv Dent Res 11: 448­452,1997.
31 CHEVITARESE AB, CHEVITARESE O, CHEVITARESE LM, DUTRA PB. Titanium penetration in human enamel after TiF4 application. The Journal of Clinical Pediatric Dentistry 28(3): 253­256, 2004. HALS E, TVEIT AB, TOTDAL B, ISRENN R. Effect of NaF, TiF4 and APF solutions on root surfaces in vitro, with special reference to uptake of Fluoride. Caries Res 15: 468­76, 1981. HUBBARD MJ. Correlated light and scanning electron microscopy of artificial carious lesions. J Dent Res 61: 14­19, 1982. HUGGINS CB & FROEHLICH JP. High concentration of injected titanium dioxide in abdominal lymph nodes. J Exp Med, New York,Oct. 1966,124(4):1099­1106. KAZEMI RB, SEN BH & SPANGBERG LSW. Permeability changes of dentine treated with titanium tetrafluoride. J Dent Res 27:531­538, 1999. MUNDORFF SA, LITTLE MF, BIBBY BG. Enamel dissolution II: Action of titanium tetrafluoride. J Dent Res, 51(6):1567­71, 1972. ØGAARD B, SEPPÄ L & ROLLA G. Professional topical fluoride applications ­ clinical efficacy and mechanism of action. Adv Dent Res 8:190­201, 1994.
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33 Figure a. Experimental group (Ti peak = 26.37%) Figure b. Control group (No Ti peak)
34 Table 1. Elements (Wt%) ­ Experimental and Control group Element Sodium (Na) Element Wt % Md Min­Max 0.81 0.52­1.18 Element Sodium (Na) Element Wt % Md Min­Max 0.62 0.41 ­1.21 Phosphorus(P) 26.24 24.87­28.55 Phosphorus(P) 23.46 22.32­27.05 Oxygen (O) 1.12 0.56­1.85 Oxygen (O) 1.12 0.32­1.17 Calcium (Ca) 54.20 44.05­65.19 Calcium (Ca) 62.14 52.31­70.91 Magnesium (Mg) 0.76 0.32­1.22 Magnesium (Mg) 0.82 0.46­1.25 Titanium (Ti) 14.32 6.82­26.37 Titanium (Ti) ­ ­
35 4.3. Artigo 3 In situ remineralization of artificial carious lesions after use of titanium tetrafluoride (TiF4) and sodium fluoride (NaF) Paula Cristina da Costa Alcantara Postgraduate student, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Ivete Pomarico Ribeiro de Souza Full Professor, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Lucianne Cople Maia Associate Professor, Department of Pediatric Dentistry and Orthodontics, School of Dentistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. Key words: caries, topical fluorides, titanium, sodium fluoride, remineralization, unerupted tooth Corresponding author: Name: Ivete Pomarico Ribeiro de Souza Address: Praia do Flamengo nº 370/ 202, Rio de Janeiro/RJ, Brazil. Zip Code:22210­030 Phone number: 55(21) 25525557 E­mail address: [email protected]
36 ABSTRACT The aim of the present study was to compare, in situ, the application of titanium tetrafluoride solution at 4% and sodium fluoride gel at 2% on the artificially carious enamel of human third molars. The study involved a crossover, double­ blind design, where an in situ caries model was used. Eleven volunteers were selected, according to the criteria presented by ZERO (1995), and the experimental model adopted consisted of three 15­day stages, with a 7­day wash out period in between each stage. Each participant used an intraoral device containing 5 human enamel blocks. 170 dental blocks were obtained from unerupted third molars and an isolated area was demineralized by the method described by BOYLE and modified by CHEVITARESE (2004). The samples were randomly divided according to the following groups: TiF4 (n=55), NaF (n=55), positive control (n=55) and negative control (n=5).The analysis of the results of the microhardness test was performed by the SPSS Program version 11.0, with the variance analysis for all multivaried data. The other results obtained with the scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS) were descriptively analyzed. The 3 study groups (in situ) were compared when the different depths were evaluated and no statistical differences were found among them (p> 0.05). The negative control presented low values in a general comparison (outside the limits of the confidence interval (95%)). As for the SEM analysis, it was observed that TiF4 seriously destroyed the enamel and in relation to EDS it was observed that titanium penetrated some blocks, and that it only lay on the surface of other blocks. To conclude, the present study showed that both TiF4 and NaF acted
37 more actively on the reduction of the demineralization, than in remineralization activation demonstrating their preventive characteristics instead of therapeutics. INTRODUCTION Topical fluoride applications to human tooth enamel are widely used in caries prevention (SEPPÄ, TUTI & LUOMA, 1982). The mechanism of the cariostatic action of fluorides is rather complex. Fluoride may render the tooth surface harder, more resistant to demineralization, and more prone to remineralization (SKARTVEIT et al, 1990). There are numerous models to study fluoride mechanism, for example, in situ models. These models were initially developed in 1974 (KOLOURIDES et al., 1974) for the study of caries formation but have since been developed to allow more complex investigations such as enamel lesion remineralization by various fluoride products (DAMATO & STEPHEN, 1994). Different topical fluoride agents are used for caries prevention. Among them, sodium fluoride (NaF), which has proved capable of reducing the solubility of the components of the mineralized structure (VILLENA & CURY, 1997; CLARKSON, HARDWICK & BARMES, 2000), thus increasing enamel resistance (VAN LOVEREN, 1990; TABCHOURY et al., 1998). Within this context, there emerges titanium tetrafluoride (TiF4), which, in spite of not being a newly­launched product, has aroused the interest of scientists for its preventive and therapeutic properties. Its cariostatic effect is obtained through fluoride and a titanium­rich cover, which builds on top of the enamel surface exposed to it, reducing solubility levels and repelling cariogenic
38 threat (MUNDORFF, LITTLE & BIBBY, 1972; SHRESTHA, MUNDORFF & BIBBY, 1972). The literature brings other data on its clinical use to this end. Given this, the aim of the present study was to compare, in situ, the application of titanium tetrafluoride and sodium fluoride on the artificially carious enamel of human third molars. MATERIAL AND METHODS Experimental design After the approval by the local ethical committee of the Hospital Universitário Clementino Fraga Filho of Federal University of Rio de Janeiro, a double­blind crossover study was carried out, where an in situ caries model was used. Eleven volunteers were selected, according to the criteria presented by ZERO (1995), and the experimental model adopted consisted of three 15­day stages, with a 7­day wash out period in between each stage (Figure 1). These volunteers also participated in all phases of the present study and before its beginning, each participant was examined for salivary flow, buffer capacity and S. mutans and Lactobacilos (Caritest®) count. Additionally, the water supply of each participant’s house was analyzed to enable the leveling off of the individuals (x = 0.415 mg F/L). The volunteers were also advised, both orally and in writing, not to have fluoride applied to their teeth, either by another professional or at home; to use fluoride­free toothpaste while they were participating in the study; not to brush intraoral devices in the area of the tooth blocks; and to use their intraoral devices all the time, except for mealtimes.
39 Enamel specimens preparation The sample consisted of 50 unerupted third molars, free from fractures, cracks hypoplasia or hypocalcification (examined in a stereoscopic microscope, magnified 40 times). The teeth where cleaned with curettes, before the dental cuts for obtaining the blocks were made. From each smooth surface of the teeth, after removal of the roots, four 4X4 mm 2 dental blocks were obtained, adding to a total of 200 fragments, out of which 170 were selected for use in the present study. The blocks were obtained by means of a double­sided diamond disk on a dental handpiece, under constant refrigeration. Afterwards, these blocks were sterilized for storage in 2% formaldehyde solution, pH 7.0 (WHITE, 1987) for 1 month. Lesion Formation The blocks received prophylaxis with fine pumice stone and water in a rubber cup, for 10 seconds. They were washed in tridistilled water for 20 seconds and dried for 10 seconds with the compressed air of a triple syringe. All surfaces, except a circular enamel area (r = 2mm) were isolated with a layer of nail varnish. The lesions were artificially formed by the method described by BOYLE and modified by CHEVITARESE (2004). After the artificial lesion had been produced, 5 fragments were randomly separated and kept at a temperature of 4ºC, in 100% of humidity, during the experimental period of the study, to be used as negative controls.
40 Intraoral device Alginate impressions were obtained from the upper arch of the 11 dentate subjects. Removable maxillary acrylic appliances were made, each containing 5 human enamel blocks. A 4.0 mm deep space was created in the acrylic appliance to fix the blocks. Preparation and Application of the Products Neutral sodium fluoride gel, at a concentration of 2% (TOPGEL DENTSPLY®) was used. The titanium tetrafluoride at 4% (pH 1.2 – Analion PM 608/ Brasil) was prepared by the Analytical Chemistry Department (Institute of Chemistry – UFRJ) one day before it was used. Distilled water was added to 4.0 g of solid TiF4 (Aldrich Chemical Company Inc. USA) culminating in a total volume of 100 ml. A small brush was used for a 1­minute application on the window enamel surface of TiF4 and NaF samples. The products were applied to the teeth in the intraoral device, and, immediately afterwards the device was put back in place. The volunteers were asked to put the device in the oral cavity and keep it there for the first half hour, in order to simulate the residual effect of the fluoride in the saliva. In the control group, the devices were given to the volunteers that had not received an application of fluoride. Neither the volunteers nor the researcher knew which product or in which order each product was applied for the sake of the double­blind nature of the study (Figure 1).
41 Analyses At the end of the experimental period, all blocks were stored in labeled plastic flasks. After that, the treated area of all blocks were cut lengthways with a double­sided diamond disk, and then distributed in accordance with the analyses carried out. Microhardness Evaluation For the transversal microhardness of each group, the samples were embedded in autopolymerizable acrilic resin, in plastic flasks, in such a way as to expose the internal face of the enamel, in a total of 5 samples per volunteer and 55 per group (Figure 1). When this process had been concluded, the exposed faces were flattened with sandpaper numbers 400, 600, 1200 (Carborundum) in an electric polisher, and then polished with diamond paste (3μm). The test was carried out in a microhardness tester (Micromet 2003, Buehler Ltd, model nº1600­5300/ USA), with a Knoop penetrator with a charge of 25g for 5 seconds. Three indentation rows were made, with intervals of 50μm, and, for each row, indentations were made at intervals of 25μm, 50μm, 75μm, 100μm, 125μm, 175μm and 225μm; resulting in the mean hardness value of each interval, in each sample of the 11 volunteers. SEM and EDS Evaluation In order to observe SEM (scanning electron microscopy) and for the performance of EDS (energy dispersive spectrometer), the dental blocks were
42 placed on stubs and gold coated (30 nm thick layer ­ Balzers SCD 050 sputter coater /Germany) and taken to the SEM (25Kv ­JEOL5800LV/ USA). Only the top third, where the carious lesion was observed in the SEM, magnified 200X and 1000X. And for EDS, a punctual analysis was carried out in three different depths: 25μm, 100μm and 225μm. Statistical Analysis The analysis of the results of the microhardness test was performed by the SPSS program version 11.0, with the variance analysis for all multivaried data, by comparing all the depths with a 5% significance level in the three groups. To the negative control group was done a comparison using the confidence interval (95%) for the three groups. The other results obtained with the SEM and EDS were descriptively analyzed. RESULTS Microhardness Results For the statistical analysis, the mean values of the 3 indentations made in the 7 depths of each fragment were analyzed. Departing from these results, the ANOVA test was used for the muitivaried data. The groups were compared and it could be observed that there was a direct proportion relation among the increment of microhardness values and the depths. However, there was no statistical differences between them as well as between control group (p>0.05) (Table 1/ Figure2). A general comparison between the means obtained for each study group, according to the depths and according to the negative control group
43 revealed that the negative control presented low values and all of them were outside the limits of the confidence interval (95%) (Table 1). SEM and EDS Results As for the SEM and EDS analyses, it was observed that TiF4 seriously destroyed the enamel, if compared to the other groups (Figure 3). In relation to EDS it was observed that titanium penetrated some fragments, and that it only lay on the surface of other fragments; even so, the values of the analysis were inconclusive, which means that there was titanium in the analyzed area but in such negligible amounts that the system lacked accuracy. Table 2 shows the means of the elements of the 3 groups of the blocks analyzed and it shows similar values for all elements analyzed. DISCUSSION The present study made use on an in situ model as a means of lending the carious lesion intraoral conditions capable of stimulating their exposure to the fluoride, a factor that is associated with the interruption and reversion of its clinical situation. This model, according to some authors, proved effective in the evaluation of remineralization after the use of products containing fluoride (HELWIG & LUSSI, 2001; KOLOURIDES et al.,1974; MELLBERG et al., 1986, 1988, 1991; CLARK et al., 1988; FEJERSKOV, NYVAD & LARSEN, 1994 ; LEACH et al., 1989) . The demineralization process used in this study was carried out in vitro, in order to promote standardized artificial carious lesions. This fact gives rise to controversial points. WHITE (1995) states that in vitro tests are drastically
44 limited, particularly when the aim is to replicate, faithfully, the complex biological process with caries disease involvement. ARENDS (1986), however, contradicts this by arguing that when the organic acids are used as demineralizing agents, the artificial lesions can be morphologically similar to naturally formed lesions under oral conditions. Therefore, the method chosen was BOYLE’s modified by CHEVITARESE (2004), in which lactic acid is used as a demineralizing agent, resulting in an adequate carious lesion, restricted to the enamel surface. The substances compared in the present study were titanium tetrafluoride at 4% and sodium fluoride gel at 2%. Tetrafluoride at this concentration was chosen because free titanium loss is lower (60%) when compared with TiF4 at 1% (76%) (CASTRO et al.,2001). Sodium fluoride gel at 2%, however, for the fact that this substance is regarded as being gold standard in relation to fluoride composites (ØGAARD, SEPPÄ & RØLLA, 1994). The present study opted for transversal microhardness, that is, the enamel cut lengthways, because this is a way to estimate the progression of the lesions or remineralization. FEATHERSTONE et al. (1983) advocate that the microhardness values of the enamel cut lengthways has a 0.9% correlation with the percentage of the mineral volume in the lesion. Microhardness was not carried out on the surface, because TiF4 is an extremely acid substance (pH 1.2), which rearranges the surface in such a way as to disguise the hardness loss effects (LEME, 2001). Although titanium tetrafluoride has been under study since 1972 with very promising results, a definite protocol regulating its use has not been enforced yet. The result is that this substance has not yet been made available
45 in the market. In view of this, the experiment carried out in this study sought to determine the capacity of a single dose of titanium tetrafluoride at 4%, applied for one minute, has to promote the remineralization of human enamel with artificial lesions, and draw a parallel between it and a material that has long since taken its place in the market: sodium fluoride gel at 2%. The literature brings very few studies on the therapeutic effect of titanium tetrafluoride. WEFEL, CLARKSON & SILVERSTONE (1979) evaluated in vitro remineralization of carious lesions in the enamel, by comparing TiF4 and FFA (acidulated phosphate fluoride) and concluded that the former yielded better results than the latter. In an in vitro study CASTRO et al (2000) evaluated the remineralization of deciduous enamel, by comparing TiF4 and NaF, and found that TiF4 was far superior. This fact was not observed in this study, since TiF4 and NaF behaved in a similar way in terms of transversal microhardness values, without any statistical difference between them, or between them and the control group. CASTRO, CHEVITARESE & SOUZA (2003) evaluated, in situ, the preventive and therapeutic effect of TiF4 on the occlusal surface of permanent molars and concluded that TiF4 managed to prevent carious lesions; however it was not possible for its therapeutic effect to be observed. This study corroborates the present study in the sense that the results reached, TiF4, NaF and the control group (carious enamel exposed to the conditions within the oral cavity – saliva) had very similar microhardness values, which characterizes the incapacity of such fluoride composites to remineralize the enamel, when submitted to the methodology mentioned in the present study.
46 Given all this, the issue of remineralization may be resumed in the debate. According to LENZ (1967), this phenomenon occurs when the demineralized enamel is exposed to saliva supersaturated in phosphates and calcium and then a mineralization process starts a new, that is, the lost calcium and phosphate is again incorporated in the enamel. Within this concept, it is possible to state that in the results of the present study the enamel in the three study groups suffered changes, if compared to the negative control. And these changes were the result of the reactions in the oral cavity rather than of the treatments with fluoride, as was expected. Considering that the remineralization resulting from the topical professional application of fluoride could not be observed in the present study, the similarity between the results may be attributed to the saliva, since it is the main agent responsible for the continuous change of ions, which causes the maturation of the enamel (BARBAKOV, IMFELD & LUTZ, 1991). The present study highlights the fact that the fluoride­based products applied managed to stabilize demineralization instead of stepping up remineralization. This can find justification in the action of the fluoride on the kinetics of the carious process (FEATHERSTONE et al., 1986). It is known that the ion fluoride, when incorporated or absorbed by the hydroxyapatite crystal makes it more resistant to acid dissolution (TEN CATE, 2001). Regarding this issue, another aspect worthy of mention is how TiF4 acts. This substance, when applied to a dental structure reacts with the oxygen present there, forming a layer of titanium dioxide on the surface, thus building a physical barrier that will prevent the penetration of acids released by the bacteria (HUGGINS & FROEHLICH, 1966). Nevertheless this layer is scarcely
47 mentioned in the literature, while it becomes evident through the EDS that it is not homogenous, and because of this it somehow may leave some areas of the enamel exposed to acid bacterial attacks. The breaches in the titanium dioxide layer may be explained by the morphology of the enamel, since its inorganic content is formed by phosphate crystals and hydroxyapatite, whose concentrations will change depending on the region they are or which teeth (WEATHERELL, ROBINSON & HALLSWORTH, 1974). As for SEM analysis, it was observed that TiF4 drastically destroyed the dental structure, the enamel, when compared to the remaining groups (Figure 3). It can be suggested that this fact might be the result of an extremely acid pH in the substance under study. Regarding the titanium penetration observed in EDS, the results of this study concur with those found by CHEVITARESE (2004), since the author found a smaller scale of titanium penetration in the carious enamel. As the present study found low levels of titanium penetration (Table 2), it can be concluded that, in fact, because the carious enamel contains a smaller quantity of water and carbonate – oxygen sources ­ (BRUDEVOLD et al., 1965) it jeopardizes the fusion between the titanium and the oxygen present in the dental structure, causing a fall in the levels of titanium dioxide formation. Another aspect that can be observed in relation to EDS is that, according to the amounts of calcium, phosphorus and oxigen found, it can be suggested that the mineral contents of the three groups are similar, a fact which concurs with the microhardness values found. To conclude, the present study showed that both TiF4 and NaF acted more actively on the reduction of the demineralization, showing their preventive
48 characters. So, it is suggested that new therapeutic schemes be tested in order to investigate likely interferences of the action of TiF4 in the activation of the remineralization of the artificially carious enamel. REFERENCES SEPPÄ L, TUTI H, LUOMA H. Three­year report on caries prevention using fluoride varnishes for caries risk children in a community with fluoridated water. Scand J Dent Res, Copenhagen, 1982; 90: 89­94. SKARTVEIT L, KNUT AS, MYKLEBUST S, TVEIT AB. Effect of TiF4 solutions on bacterial growth in vitro and on tooth surfaces. Acta Odontol Scand, Oslo, 1990; 48: 169­174. KOLOURIDES T, PHANTUMVANIT P, MUNKSGAARD EC, HOUSCH T. An intraoral model used for studies of fluoride incorporation in enamel. J Oral Pathol, Birgmingham, 1974, 3: 185­196. DAMATO FA , STEPHEN KW. Demonstration of a Fluoride Dose Response with an in situ Single­Section Dental Caries Model. Caries Res, Basel,1994, 28: 277­283. VILLENA RS, CURY AJ. Effects of different times of topical application of acidulated phosphate fluoride as anticaries agent. Studies in situ. J Dent Res, Washington, 1997; 76: 950, abst 950.
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54 Figure 1. Diagram of the experimental procedure
55 Table 1. Mean ±SD of treatments and controls according to each depth analyzed (in Knoop hardness) Treatments/ Depth 25μm 50μm 75μm 100μm 125μm 175μm 225μm TiF4 105.1±24.25 113.3±33.42 117.4±41.91 126.4±46.97 151.5±50.53 165.4±50.36 175.3±58.13 NaF 100.3±29.83 107.9±39.79 116.2±50.80 127.9±59.42 147.4±64.60 157.8±59.36 164.6±64.67 Control + 99.0±30.73 105.8±37.88 116.2±45.61 126.0±46.32 147.8±59.74 156.8±64.72 161.7±69.01 Control ­ 58.8±7.8* 60.0±17.4* 51.0±19.0* 49.8±15.85* 60.4±15,49* 79.5±23,64* 94.8±24.22* ANOVA test for multivaried data p>0.05 * 95% Confidence Interval – [Lower bound 78.31; Upper bound 214.39]
56 200,0
180,0 160,0 140,0 TiF4 NaF PC NC 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 Depth in μm Figure 2 – Microhardness of the treatments and controls 57 Positive Control (200X) NaF (200X) TiF4 (200X) Figure 3 ­ Photomicrographies of the in situ groups
58 Table 2. Mean values of elements by volunteer (EDS analysis) 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm Mean (TiF4) 0.84 0.72 0.41* 31.52 37.11 35.43 16.81 14.95 16.67 59.88 59.09 59.66 Mean (NaF) ­ ­ ­ 23.25 26.75 24.64 12.26 11.04 12.76 59.16 58.20 57.85 Mean (+Control) ­ ­ ­ 21.89 24.34 22.74 10.80 9.91 10.64 58.66 58.08 58.57
*inconclusive data 5. DISCUSSÃO Embora o tetrafluoreto de titânio venha sendo estudado desde 1972 e tenha mostrado sempre resultados promissores, até os dias de hoje, ainda não se estabeleceu um protocolo definitivo em relação a sua utilização. Conseqüentemente, essa substância ainda não se encontra disponível comercialmente. Nesse sentido, o experimento delineado nesse estudo tentou determinar a capacidade do tetrafluoreto de titânio a 4%, aplicado em dose única, pelo tempo de um minuto, de promover a remineralização do esmalte humano artificialmente cariado, bem como compará­lo a um material já consagrado no mercado mundial: o gel de fluoreto de sódio a 2%. Na literatura, existem poucos estudos avaliando o efeito terapêutico do tetrafluoreto de titânio. WEFEL, CLARKSON & SILVERSTONE (1979) avaliaram in vitro a remineralização de lesões cariosas em esmalte comparando o TiF4 com o FFA (flúor fosfato acidulado) concluíram que o TiF4 obteve melhor resultado que esse último. Um outro estudo in vitro realizado por CASTRO et al. (2000) avaliaram a remineralização do esmalte decíduo, comparando o TiF4 com o NaF e demonstraram que o TiF4 foi superior. Esse fato não pode ser observado no presente estudo, na medida que o TiF4 e o NaF obtiveram comportamentos similares em relação aos valores de microdureza transversal, não diferindo estatisticamente entre si, nem em relação ao grupo controle.
60 Um dado importante a ser destacado é que enquanto os primeiros estudos foram realizados, tomando­se por base uma metodologia in vitro, que supostamente possui uma série de limitações, no presente estudo, optou­se por metodologia in situ, que tem por princípio simular com maior fidedignidade as condições bucais (TEN CATE, 1994), já que os estudos in vitro não conseguem simular na íntegra as condições complexas da cavidade bucal (ZERO, 1995). CASTRO, CHEVITARESE & SOUZA (2003) avaliaram in situ o efeito preventivo e terapêutico do TiF4 sobre a superfície oclusal de molares permanentes e concluíram que o TiF4 foi capaz de prevenir a lesão cariosa, mas seu efeito terapêutico não pode ser observado. Esse trabalho corrobora com presente estudo, na medida em que nos resultados apresentados, o TiF4, o NaF e grupo controle (esmalte cariado exposto às condições bucais – saliva) obtiveram valores semelhantes de microdureza, caracterizando a falta de capacidade remineralizadora desses compostos fluoretados, quando utilizados segundo a metodologia preconizada no presente estudo. Sendo assim, pode­se trazer para a discussão a questão da remineralização. Para LENZ (1967), esse fenômeno ocorre quando o esmalte desmineralizado é exposto à saliva supersaturada em relação ao conteúdo de fosfatos e cálcio e, então, passa a existir uma nova mineralização na ordem inversa ao que se perdeu nos momentos da dissolução da estrutura. Dentro desse conceito, pode­se argumentar, nos resultados do presente estudo, ocorreu uma modificação do esmalte dos três grupos de estudo quando comparados com o controle negativo e essa modificação, foi decorrente de reações com o meio bucal e não dos tratamentos fluoretados, como era de
61 esperar ­se. Considerando­se que a remineralização decorrente da aplicação tópica profissional de fluoreto não pode ser verificada no presente estudo, pode­se atribuir à similaridade dos resultados do presente estudo à saliva, uma vez que essa é a principal responsável pela contínua troca de íons que resulta na maturação do esmalte (BARBAKOV, IMFELD & LUTZ, 1991). No presente estudo, salienta­se o fato de que os produtos fluoretados utilizados foram capazes de estabilizar a desmineralização ao invés de aumentar a remineralização. Isso pode ser justificado pela atuação do fluoreto na cinética do processo carioso (FEATHERSTONE et al., 1986). Sabe­se que o íon flúor, quando incorporado ou absorvido no cristal de hidroxiapatita faz com que esse se torne mais resistente à dissolução ácida (TEN CATE, 2001). Em relação a essa questão, um outro aspecto que deve ser mencionado é o mecanismo de ação do TiF4. Essa substância, quando aplicada sobre a estrutura dentária, reage com o oxigênio presente e forma uma camada de dióxido de titânio na superfície, sendo essa uma barreira física, que vai impedir a penetração dos ácidos provenientes das bactérias (HUGGINS & FROEHLICH, 1966). Mas, a literatura pouco fala em relação a essa camada, podendo­se verificar através do EDS que essa não é homogênea, o que, de alguma maneira, pode deixar certas áreas do esmalte desprotegida dos ataques ácidos bacterianos. Tal falta de continuidade na camada de dióxido de titânio pode ser explicada pela morfologia do esmalte, na medida em que seu conteúdo inorgânico é composto de cristais de fosfato de cálcio e hidroxiapatita e a concentração desses muda de acordo com diferentes regiões e diferentes dentes (WEATHERELL, ROBINSON & HALLSWORTH, 1974).
62 Um outro dado a ser destacado foi a destruição causada na superfície do esmalte, após a aplicação do TiF4 e essa ocorrência pode ser explicada pela alta acidez da substância (pH = 1,2), que promove ataque na superfície. Outro resultado importante diz respeito ao conteúdo mineral avaliado através do EDS, em que se pode perceber a semelhança da quantidade dos elementos (Anexo 7), nos grupos estudados, com exceção da incorporação de titânio no grupo tratado com TiF4. Essa similaridade numérica das concentrações iônicas de cálcio, fosfato e oxigênio, no esmalte dos grupos estudados, reitera os resultados da microdureza transversal. Em se tratando de EDS, no segundo artigo, notou­se a presença de magnésio no esmalte, e isso se explica pelo fato de que vários íons, quando presentes durante a formação do esmalte (estrôncio, magnésio, chumbo e fllúor) podem ser incorporados ou absorvidos pelos cristais de hidroxiapatita (TEN CATE, 2001); salienta­se que esse fato não se repetiu no terceiro artigo da tese. No presente estudo, verificou­se uma baixa penetração do titânio no esmalte cariado, o que pode ser decorrente do curto período de exposição do esmalte ao TiF4, associado ao fato de que o titânio penetra menos no esmalte cariado que no hígido (CHEVITARESE, 2004). Essa questão pode ser explicada pela composição do esmalte desmineralizado, por esse possuir menor quantidade de água e carbonato, fontes de oxigênio, conseqüentemente irão prejudicar a ligação do titânio com o oxigênio presente na estrutura dentária, ponto crucial do mecanismo de ação do TiF4, uma vez que essa ligação química forma a camada de dióxido de titânio.
6. CONCLUSÃO O presente estudo mostrou que tanto uma única aplicação de TiF4 a 4% como uma aplicação de gel de NaF a 2% não foram suficientes para a remineralização dos dentes, demonstrando uma atuação maior na estabilização da desmineralização, evidenciando ainda mais o caráter preventivo dessas substâncias.
REFERÊNCIAS B IBLIOGRÁFICAS BARBAKOW F, IMFELD T, LUTZ F. Enamel remineralization: how to explain it to patients.Quintessence Int, Berlin,v.22,n.5,p. 341­347, May,1991. CASTRO R, CHEVITARESE O, SOUZA IPR. Action of titanium tetrafluoride on occlusal human enamel in situ. Fluoride, New Zeland,v.36, n.4,p.252­262, May, 2003. CASTRO R, NEVES AA, COUTINHO ET, DUTRA PB, SOUZA IPR. Efeito da aplicação de TiF4 e NaF sobre esmalte decíduo desmineralizado. Pesq Odontol Bras, São Paulo, abstract Pb 153, 2000. CHEVITARESE AB, CHEVITARESE O, CHEVITARESE LM, DUTRA PB. Titanium penetration in human enamel after TiF4 application. The Journal of Clinical Pediatric Dentistry, v.28, n.3, p.253­256, May, 2004. CLARKSON BH ,WEFEL JD. Titanium and fluoride concentrations in titanium tetrafluoride and APF treated enamel. J Dent Res, Washington, v.58, n. 2, p. 600­603, Feb.,1979. FEATHERSTONE JDB et al. Enhancement of remineralization in vitro and in vivo . In: Leach SA. Factors Relating to Demineralization of the Teeth. Oxford: IRL Press, p.23­34, 1986. HUGGINS CB , FROEHLICH JP. High concentration of injected titanium dioxide in abdominal lymph nodes. J Exp Med, New York, v.124, n.4, p.1099­1106, Oct.,1966. LENZ H. Ultrastructure of the tooth in respect of mineralization, demineralization and remineralization, Int Dent J, v.17, n.4, p. 693 – 708, May,1967. MUNDORFF SA, LITTLE MF, BIBBY BG. Enamel dissolution II: Action of titanium tetrafluoride. J Dent Res, Washington, v.51, n.6, p.1567­71,Nov­ Dec,1972. ØGAARD B, SEPPÄ L, ROLLA, G. Professional topical fluoride applications ­ clinical efficacy and mechanism of action. Adv Dent Res , Washington, v.8, n.2, p.190­201, July 1994. REED AJ, BIBBY BG. Preliminary report on effect of topical applications of titanium tetrafluoride on dental caries. J Dent Res, Washington, v.55, n.3, p.357­8,May­Jun, 1976. SANTOS MEO, SANTOS GO, CHEVITARESE O, GUEDES­PINTO AC. Ação do TiF4 e do APF sobre materiais odontológicos. Pesq Odontol Bras, São Paulo, abstract Pa 001, 1998.
65 SEN BH, BUYUKYILMAZ T. The effect of 4% titanium tetrafluoride solution on root canal walls ­ a preliminary investigation. J Endod, Baltimore,v.24, n.4, p.239­43, April, 1998. SHRESTHA BM, MUNDORFF SA, BIBBY BG. Enamel Dissolution I: Effects of various agents and titanium tetrafluoride. J Dent Res, Washington, v.51, n.6, p.1561­6,Nov­Dec,1972. TAKAGI S, LIAO H, CHOW LC. Effect of tooth­bound fluoride on enamel demineralization/ remineralization in vitro. Caries Res, Basel, Jul/ Aug, 2000, 34: 281­288. TEN CATE JM. In situ models, physico­chemical aspects. Adv Dent Res, Washington, v.8,n. 2,p.125­133, July, 1994. TEN CATE AR. Histologia Bucal, Guanabara Koogan ,5ªed. , Rio de Janeiro, 2001. WEATHERELL JA, ROBINSON C , HALLSWORTH AS. Variations in the chemical Composition of Human Enamel. J Dent Res, Washington, s.5, v.53, n.2, p.180­192, March/ April, 1974. WEFEL JD, CLARKSON BH, SILVERSTONE LM et al. Artificial lesion formation in TiF4 and APF treated enamel. J Dent Res, Washington, v.58, Spec. Iss. A, 284, p. 286, Jan ,1979. WEY SHY, SOBOROFF DM, WEFEL JS. Effects of titanium tetrafluoride on human enamel. J Dent Res, Washington, v.55, n.3, p. 426­431, May/June,1979. ZERO DT. In situ Caries Models. Adv Dent Res, Washington, v.9, n.3,p.214­ 230, Nov., 1995.
66 ANEXOS
67 A NEXO 1 Termo de Consentimento Livre e Esclarecido Universidade Federal do Rio de Janeiro Faculdade de Odontologia Departamento de Odontopediatria e Ortodontia Título: Comparação da aplicação do tetrafluoreto de titânio e fluoreto de sódio sobre o esmalte artificialmente cariado de 3os molares humanos: um estudo in situ. Prezado Sr (a): A Faculdade de Odontologia da UFRJ estará realizando uma pesquisa que visa avaliar o efeito preventivo e terapêutico sobre o esmalte de 3os molares humanos do tetrafluoreto de titânio (TiF4) e do fluoreto de sódio (NaF). Neste estudo serão usados fragmentos de dentes esterelizados embutidos em placas removíveis de acrílico que deverão ser utilizados dia e noite e removidos e colocados em recipientes plásticos (que será doado pela autora da pesquisa) com algodão molhado na hora da alimentação. Em alguns destes fragmentos será aplicada à solução de tetrafluoreto de titânio, em outras o fluoreto de sódio e outras não receberão tratamento e servirão para controlar o efeito dos produtos. Como voluntário (a) você deverá usar 3 placas similares em 3 fases da pesquisa. Os fragmentos serão colocados na placa de modo a ficarem metade com uma rede sobre eles, deixando um espaço livre para o acúmulo de biofilme e a outra metade livre dessa rede. Este acúmulo de biofilme será localizado nos dentes embutidos no aparelho e, portanto, não afetará sua dentição. Durante a fase do experimento você deverá usar pasta de dente sem fluoreto, pois se fosse usada uma pasta normal este poderia confundir o efeito gerado pelo TiF4 e o NaF. O abandono do uso de dentifrício fluoretado durante o período da pesquisa também não irá gerar qualquer malefício, já que você foi selecionado (a) para participar por apresentar excelente higiene bucal (índice de placa mínimo) e ainda irá receber instrução de higiene bucal antes de começar a usar o aparelho. De acordo com diversas pesquisas um dente limpo nunca é atingido pela cárie. Com a participação nesta pesquisa você poderá ser beneficiado (a), com a avaliação da sua saúde bucal, com a instrução de higiene bucal a ser realizada, com a avaliação das propriedades da sua saliva (testes salivares). Caso você desista de participar da pesquisa ou retire seu consentimento por qualquer motivo, isto não implicará em qualquer penalização. Todos os dados que envolvam a privacidade dos voluntários serão codificados e só serão conhecidos pelos pesquisadores. Para qualquer esclarecimento coloco­me à disposição. Assinatura: ________________________________________________ Paula Cristina da Costa Alcantara Cirurgiã­dentista aluna do Curso de Mestrado em Odontopediatria UFRJ – Responsável pela pesquisa. Telefones: (021) 2562­2101/ 2562­2098 Tendo sido informado (a) dos procedimentos a serem realizados, concordo com a participação na pesquisa descrita acima. Assinatura _________________________________________________
68 A NEXO 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro Faculdade de Odontologia Mestrado de Odontopediatria FORMULÁRIO PARA ENTREVISTA COM OS VOLUNTÁRIOS Nome: ________________________________________________Nº: Data de Nascimento: ___/___/___ Idade:___ Sexo:____ Endereço: ______________________________________________ Município: __________________ Estado: ___________ Telefone para contato: _____________________________________ ___ I) Saúde Geral 1 – Você atualmente apresenta algum problema de saúde? ( ) Sim ( ) Não 2 – Você tem algum problema sistêmico ou alguma doença crônica? ( ) Sim ________________________________________ ( ) Não 3 – Você está fazendo uso de algum medicamento diariamente ou constantemente ? ( ) Sim ________________________________________ ( ) Não II) Exposição Prévia ao Fluoreto 1 – Quando foi sua última consulta ao dentista? Você recebeu aplicação de fluoreto? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2 – Faz uso diário ou constante de soluções para bochecho? ( ) Sim ____________________________________________ ( ) Não III) Dieta 1– Quantas refeições principais costuma fazer por dia? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2 – Costuma fazer lanches entre as refeições principais? ( ) Sim ( ) Não 3 – Se a pergunta anterior foi afirmativa, quais alimentos são consumidos? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
69 A NEXO 3 Universidade Federal do Rio de Janeiro Faculdade de Odontologia Mestrado de Odontopediatria FICHA CLÍNICA Nº ___ Data de Nascimento: ____/____/____ Idade:____ Sexo:____ Exame Dental D V M L D V 18 38 17 37 16 36 15 35 14 34 13 33 12 32 11 31 21 41 22 42 23 43 24 44 25 45 26 46 27 47 28 48 M L Condição Periodontal Índice do Biofilme Visível V L ou P V L ou P 18 38 17 37 16 36 15 35 14 34 13 33 12 32 11 31 21 41 22 42 23 43 24 44 25 45 26 46 27 47 28 48 Gengivite ( ) ausente ( ) presente Dente: _____ Localização: _____ Recessão Gengival ( ) ausente ( ) presente Dente: _____ Localização: _____ Abscesso Gengival ( ) ausente ( ) presente Dente: _____ Localização: _____ Fistula ( ) ausente ( ) presente Dente: _____ Localização: _____
70 A NEXO 4 Termo de Doação – Consentimento Livre e Esclarecido Universidade Federal do Rio de Janeiro Faculdade de Odontologia Departamento de Odontopediatria e Ortodontia Disciplina de Odontopediatria Projeto: Comparação da aplicação do tetrafluoreto de titânio e fluoreto de sódio sobre o esmalte artificialmente cariado de 3os molares humanos: um estudo In situ. Nome do doador(a):___________________________________________ Nome do responsável: __________________________________________ (Só preencha o campo acima se o doador for menor de idade). Dentes a serem doados: _________________________________________ Venho, através deste, expressar livremente o desejo de doar o(s) dente(s) relacionados acima, sabendo que eles serão utilizados no projeto entitulado”Comparação da aplicação do tetrafluoreto de titânio e fluoreto de sódio sobre o esmalte artificialmente cariado de 3os molares humanos: um estudo in situ.” junto à FO­UFRJ. Assinatura: _________________________________________________ Só preencha o campo abaixo se o doador for menor de idade. Eu, _____________________________, RG nº ____________________, responsável pelo menor ____________________________________, certifico que lendo as informações acima concordo com o que foi exposto, e autorizo a doação dos dentes ___________________ para este projeto. RJ, ______de _______________ de 2003. Assinatura do Responsável _______________________________________ ____________________________________________________ Paula Cristina da Costa Alcantara Cirurgiã­dentista aluna do Curso de Mestrado em Odontopediatria UFRJ – Responsável pela pesquisa. Telefones: (021) 2562­2101/ 2562­2098
71 A NEXO 5
72 A NEXO 6 300 200 100 0 N = 11 11 25um 50um 11 11 11 11 11 75um 100um 125um 175um 225um Figura 3. Microdureza Knoop (TiF4) X Profundidade 300 Aline Aline 200 100 0 N = 11 11 25um 50um 11 11 11 11 11 75um 100um 125um 175um 225um Figura 4. Microdureza Knoop (NaF) X Profundidade
73 400 300 200 100 0 N = 11 11 25um 50um 11 11 11 11 11 75um 100um 125um 175um 225um Figura 5. Microdureza Knoop (Controle positivo) x Profundidade
74 A NEXO 7 Média por voluntário dos valores da quantidade dos elementos analisados pelo EDS. Voluntários TiF4 Média quantidade de Titânio (% nº atômico) Média quantidade de Cálcio (% nº atômico) Média quantidade de Fósforo (% nº atômico) Média quantidade de oxigênio (% nº atômico) 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Média Voluntários NaF 0,45* 0,26* 0,13* 0,05* 1,40 0,03* 0,16* 0,92 0,24* 3,11 2,54 0,84 ­ 0,07* ­ ­ 1,95 ­ ­ 0,46* ­ 1,07 0,08* 0,72 0,08* 0,03* ­ ­ 1,42 ­ 0,07* 0,31* 0,27* 0,95 0,15* 0,41* 21,0 23,83 25,92 20,86 25,63 25,24 29,22 27,57 56,85 39,72 50,90 31,52 Média quantidade de Titânio (% nº atômico) 22,82 29,43 23,96 27,78 40,42 22,50 25,53 40,67 45,41 66,59 63,12 37,11 23,83 27,94 23,76 23,73 29,18 28,36 24,69 42,33 45,65 58,95 61,62 35,43 Média quantidade de Cálcio (% nº atômico) 13,63 14,84 11,90 9,65 13,82 14,29 11,69 9,37 24,77 31,31 29,67 16,81 13,94 9,29 6,98 11,87 5,06 11,25 13,28 14,45 18,48 27,40 32,50 14,95 14,84 10,07 7,66 14,87 11,35 11,88 14,47 16,48 19,34 31,56 30,94 16,67 Média quantidade de Fósforo (% nº atômico) 61,30 61,18 59,58 59,97 60,42 60,63 58,85 57,65 58,96 59,65 60,52 59,88 61,02 57,79 58,29 59,28 53,83 60,03 60,18 58,42 59,63 61,25 60,32 59,09 61,18 58,39 58,70 61,20 58,73 59,07 60,84 59,62 58,45 60,42 59,75 59,66 Média quantidade de oxigênio (% nº atômico) 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Média Voluntários Controle + ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ 20,0 22,53 22,92 20,86 23,63 22,24 25,62 25,57 26,85 24,72 20,90 23,25 Média quantidade de Titânio (% nº atômico) 21,85 27,43 21,96 25,87 39,42 23,50 24,53 38,67 25,41 22,59 23,12 26,75 22,63 25,94 26,76 24,74 26,18 24,36 23,96 27,33 23,65 23,95 21,62 24,64 Média quantidade de Cálcio (% nº atômico) 13,63 14,84 11,90 9,65 13,82 14,29 11,69 9,37 14,77 11,31 9,67 12,26 13,94 9,29 6,98 11,87 5,06 11,25 13,28 14,45 15,48 7,40 12,50 11,04 14,84 10,07 7,66 14,87 11,35 11,88 14,47 16,48 16,34 11,56 10,94 12,76 Média quantidade de Fósforo (% nº atômico) 60,30 61,38 58,80 56,97 60,42 61,63 56,85 56,65 57,87 58,65 59,52 59,16 59,02 57,89 57,29 57,38 52,83 56,03 61,18 59,42 60,63 60,25 58,32 58,20 57,18 56,39 55,70 60,23 56,73 57,07 58,84 58,62 56,45 61,42 57,75 57,85 Média quantidade de oxigênio (% nº atômico) 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 25μm 100μm 225μm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Média ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ 19,0 20,83 23,92 19,86 23,63 22,36 26,22 25,57 19,85 19,72 19,90 21,89 * valores não conclusivos
20,33 25,43 28,96 25,78 28,42 21,50 22,53 22,67 22,41 26,59 23,12 24,34 21,94 22,94 22,76 26,73 26,18 20,36 23,69 21,33 21,65 20,95 21,62 22,74 11,63 12,34 11,52 9,45 9,82 11,29 12,69 9,37 9,77 9,31 11,67 10,80 10,94 9,12 9,68 10,87 6,06 10,25 11,28 11,45 10,48 6,40 12,50 9,91 11,84 10,56 6,77 11,87 10,35 10,88 12,47 12,48 11,34 7,56 10,94 10,64 58,30 58,18 60,58 58,77 61,42 59,63 56,85 55,45 56,96 56,65 59,52 58,66 57,02 55,79 61,29 58,28 55,83 58,03 59,18 56,32 58,63 60,25 58,32 58,08 60,18 59,39 56,70 60,20 56,73 57,07 58,84 57,62 57,45 62,42 57,75 58,57