VARIAÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE EM RESTAURAÇÕES DENTÁRIAS

E BIOCOMPATIBILIDADE

Teixeira, A.B.1.A; Melo-Silva, T.C.F.2.B; Carvalho, E.C.1.C; Gouvêa, J.P.1.D; Melo-Silva,

C.L.2.E; Carvalho, C.F.2.F; Carvalho, A.S.1.G; Cruz, A.O.1.H; de Sá, G.M.S.1.I;

1. Universidade Federal Fluminense, R. 12 - Vila Santa Cecília, Volta Redonda- RJ,

Brazil.

2. UniFOA, Avenida Paulo Erlei Alves Abrantes, 1325 - Três Poços, Volta Redonda-

RJ, Brazil.

Ahtaborges@gmail.com; Bterezafmelo@ig.com.br; Ccosta_eric1@hotmail.com;

Djpg@metal.eeimvr.uff.br; Eclaudiolmelo@ig.com.br; Fcrisfoncar@hotmail.com;

Galinnescar@hotmail.com; Hanapaula.osorio@hotmail.com;

RESUMO

Nas últimas décadas iniciou-se uma revolução no desenvolvimento de compósitos

resinosos, que foi possível graças aos avanços tecnológicos. Uma das áreas que

obteve progresso com o uso de cerâmicos e polímeros foi a Odontologia

Restauradora, que utiliza esses materiais em restaurações dentárias. Um dos

fatores mais preponderantes na escolha desse material é a biocompatibilidade

relacionada às propriedades mecânicas. O presente estudo analisou tanto o material

restaurador quanto o biológico. Foi realizado o ensaio de dureza Vickers no

Ultramicrodurômetro, com amostras de compósito resinoso nanoparticulado, nome

comercial Filtek Z350XT da fabricante 3M, e dentes terceiros molares inclusos.

Objetivou-se obter resultados referentes à distribuição do módulo de elasticidade ao

longo do dente. Constatou-se que não há variação de módulo de elasticidade na

dentina, diferentemente do que é dito na literatura, enquanto no esmalte há uma

grande variação. Esses dados podem resultar em mudanças no padrão de

procedimentos de restauração dentária.

Palavras-chaves: Restauração dentária, Módulo de Elasticidade, Compósitos

Resinosos

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1536

INTRODUÇÃO

Desde seu advento os compósitos resinosos passaram por diversas

modificações em sua composição química com o propósito de melhorar suas

propriedades mecânicas e consequentemente seu desempenho clínico (1). Essas

modificações continuam sendo realizadas nos dias de hoje, tanto na matriz orgânica

dos compósitos resinosos, quanto em sua porção inorgânica. Embora ambas as

fases - orgânica e inorgânica - possam influenciar o comportamento do material, as

características inerentes às partículas de carga, como volume e tamanho, estão

diretamente relacionadas com a melhoria das propriedades mecânicas das

resinas(2).

As propriedades mecânicas podem ser determinadas quando o material está

sujeito a esforços de natureza mecânica. Ou seja, através do preceito de

propriedades mecânicas se determina a capacidade que o material tem para

transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados. Sendo essa capacidade

necessária durante os esforços mastigatórios. Propriedades como o módulo de

elasticidade, são utilizadas para análise de morfologia e caracterização do material.

Embora os testes laboratoriais não consigam reproduzir fielmente as condições

que ocorrem clinicamente, eles representam um parâmetro importante para análise,

uma vez que apresentando um bom desempenho laboratorial, provavelmente

resultará em uma boa performance clínica.

O estudo sobre as propriedades mecânicas do material biológico tem sua

importância, pois segundo Santos Filho(3) dentes tratados endodonticamente

possuem um alto risco de sofrer falha mecânica devido à diferença entre as

propriedades mecânicas do complexo restaurador se comparado ao dente. Logo a

busca por materiais restauradores com propriedades semelhantes ao material

original é cada vez mais pesquisada, assim como melhoramentos na técnica de

utilização do material restaurador, como afirma De Sousa (4).

No presente estudo foi avaliado o módulo de elasticidade tanto do material

restaurador quanto da estrutura biológica, este dado foi obtido através do ensaio de

dureza Vickers em escala micrométrica.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1537

Material Biológico

Os dentes humanos constituem 20% da superfície da boca e desempenham

diversas funções, embora a mais conhecida seja a mastigação, eles também são

essenciais, por exemplo, para uma fonação correta. Dentes consistem em esmalte,

que é um tecido duro suportado pela dentina, tecido conjuntivo duro menos

mineralizado, o qual é produzido e sustentado pela polpa dentária, um tecido

conjuntivo mole (5).

O esmalte é a camada mais externa do dente, formando um revestimento duro

e dado como o mais calcificado da estrutura dentária. Tratando-se da estrutura que

resiste ao desgaste dos esforços mastigatórios. O esmalte é composto por minerais

e com matriz orgânica escassa. Sendo sua estrutura formada por prismas, que se

assemelham a buracos de fechadura, e interfaces entre os prismas, por onde ocorre

a passagem de água e movimento iônico, sendo essas interfaces conhecidas como

bainhas de prismas. Esses prismas são evidenciados através de condicionamento

ácido (6).

A dentina é uma estrutura compósita biológica hidratada que compõe a maior

parte do dente, sendo que sua morfologia varia com a localização e sofre alterações

com a idade ou doenças. Ela é composta por cerca de 50% em volume de apatita

rica em carbono e pobre em cálcio; 30 vol% de material orgânico e cerca de 20 vol%

de fluido similar ao plasma (6). A dentina é revestida pelo esmalte na coroa e pelo

cemento na raiz e inclui no seu interior o tecido mais profundo que constitui a polpa

dentária (7).

Segundo Sakaguchi e Powers (6), uma característica distinta da dentina são os

túbulos, eles representam o caminho traçado pelas células odontoblásticas a partir

da Junção Amelodentinária(JAD) ou da raiz para a câmara pulpar. Eles aparecem

como túneis que penetram a estrutura da dentina, sua orientação e densidade

variam de acordo com a localização.

Material Restaurador

Acredita-se que os compósitos resinosos possuem um papel muito significativo

na Odontologia. Eles representam uma solução estética de fácil manipulação e

confecção pelo Cirurgião-Dentista, além de apresentarem um prognóstico com

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1538

elevada taxa de sucesso em longo prazo, quando obedecidas às técnicas

operatórias de confecção. O fator estético é hoje em dia muito solicitado por parte

dos pacientes em Odontologia que esperam de um tratamento, além do

restabelecimento da função mastigatória, restaurações estéticas com aparência dos

dentes naturais (8).

Apesar das resinas utilizadas atualmente apresentarem excelentes

propriedades mecânicas, a contração de polimerização e a tensão associada à

alteração volumétrica da resina é ainda uma desvantagem. As propriedades de

contração e profundidade de polimerização de um compósito resinoso são cruciais

para o sucesso de uma restauração. Estas propriedades são dependentes não só da

composição da resina, mas também da fonte de luz utilizada, tempo de exposição e

técnicas de manipulação (9). Outros problemas clínicos comumente observados

devido à utilização de resinas compostas são a sua resistência ao desgaste e à

abrasão, a micro infiltração marginal, e deformações decorrentes de forças oclusais,

que normalmente não são consideradas (10).

MATERIAIS E MÉTODOS

Para o presente estudo foi utilizado para a obtenção dos valores de módulo de

elasticidade, o ensaio de dureza com penetrador piramidal Vickers em escala

micrométrica. Quanto menor a carga de teste, maior o grau de acabamento

superficial necessário, logo as superfícies a serem testadas demandaram um

acabamento metalográfico.

Material Biológico

Para realização dos ensaios foram utilizados dentes terceiros molares

permanentes inclusos, por serem dentes de maior porte, permitindo assim maior

área de ensaio e maior facilidade de manuseio. Sendo utilizados dentes inclusos

pelo fato de que não haviam sofrido esforços mastigatórios até o momento da

retirada dos mesmos, o que poderia alterar as propriedades mecânicas do mesmo.

Os dentes foram obtidos do banco de dentes do UniFOA (Centro Universitário

de Volta Redonda), onde são mantidos armazenados hidratados com água numa

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1539

câmara úmida a 36°C, após o processo de clivagem. Este processo de

armazenamento é feito para que haja manutenção das propriedades referentes à

hidratação dos túbulos dentários, reproduzindo-se assim mais fielmente as

condições a que se encontra exposto o dente no meio bucal.

Para análise do módulo de elasticidade do dente, foi realizado o corte sagital

que secciona a parte mesial da distal. O corte pode ser observado na figura 1.

Figura 1 – Representação do corte do material biológico.

O corpo de prova foi seccionado na máquina de corte e após o corte foi

embutido em matriz circular com resina acrílica. Devido à necessidade de um

acabamento superficial, a amostra foi lixada com lixas de granulação 800, 1000,

1200 e 2000 e em seguida polida com panos autoadesivos e alumina de granulação

de 0,5 e 1µm.

O teste de dureza Vickers dinâmico foi realizado no Ultramicrodurômetro

(SHIMADZU, do modelo: DUH-211 – Dynamic Ultra Micro Hardness Tester), com os

seguintes parâmetros:

Tabela 1 – Parâmetros de realização do ensaio de dureza

Carga

Hold time

Coeficiente de Poisson

dentina 50gF 0 0,25

esmalte 20gF 0 0,3

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1540

Foram feitas medidas seguindo da ponta da cúspide do esmalte em direção à

polpa, tanto do lado bucal, quanto do lado lingual e na região central do dente.

Sendo três fileiras de cada lado, formando no total 126 medidas no esmalte e 291

medidas na dentina.

Material Restaurador

O compósito resinoso empregado possui nome comercial: Filtek Z350XT da

fabricante 3M sendo ele nanoparticulado na cor A2. Os corpos de prova utilizados

neste ensaio foram confeccionados com medidas de 10x10x2mm e embutidos em

uma matriz circular plástica com resina acrílica autopolimerizavel. Depois de

confeccionadas cada amostra foi polida na politriz com lixa de carbeto de silício de

600, 1200 e de 2000.

No ensaio de dureza faz-se necessário a seleção das cargas e dos tempos de

penetração adequados para que os valores de dureza sejam estáveis e precisos em

compósitos resinosos. Para esses materiais o aumento da taxa de deformação

produz alterações nas curvas de tensão-deformação, resultando em diferentes

valores de módulo de elasticidade, limite de proporcionalidade e resistência máxima.

(Soprano)

Foi realizado o ensaio de dureza em escala micrométrica, seguindo os

seguintes parâmetros: Carga 100 gF, hold time 15s e coeficiente de Poisson 0,33.

Seguindo parâmetros explícitos na norma ASTM E-384-99(2000)(11).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Material Biológico

Devido a grande quantidade de dados, os valores foram mais bem sintetizados

a partir da elaboração de gráficos, que contem a sequência de penetração em

relação ao valor de módulo de elasticidade obtido.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1541

Figura 2- Gráfico de valores de módulo de elasticidade para o esmalte lado bucal.

Figura 3- Gráfico de valores de módulo de elasticidade para o esmalte lado central.

Figura 4- Gráfico de valores de módulo de elasticidade para o esmalte lado lingual.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1542

Figura 5- Gráfico de valores de módulo de elasticidade para a dentina lado bucal.

Figura 6- Gráfico de valores de módulo de elasticidade para a dentina lado central.

Figura 7- Gráfico de valores de módulo de elasticidade para a dentina lado lingual.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1543

Através da análise dos três primeiros gráficos, figuras 2, 3 e 4, é possível a

verificação da variação de distribuição do módulo de elasticidade ao longo do

esmalte. Sendo valores mais altos encontrados nas pontas das cúspides do lado

lingual e no central. Estes valores vão de encontro a pesquisa feita por Cuy et al. (12).

Onde os autores evidenciaram a discrepância de valores encontrados na literatura, e

chamam atenção a essa grande variação da distribuição de valores existente no

esmalte. Sendo encontrados valores de aproximadamente 120GPa na cúspide e 50

GPa mais próximo a Junção Amelodentinária.

Pode-se perceber pelos gráficos 5, 6 e 7 que não há uma variação significativa

de distribuição do módulo de elasticidade ao longo da dentina, independentemente

da quantidade de túbulos que foi observado na área a ser penetrada. A partir da

observação dos valores, pode-se obter uma media dos valores de módulo de

elasticidade relacionados à dentina, o valor ficou na faixa de 20 GPa.

Material Restaurador

Os materiais podem ser classificados como: elásticos, viscoelásticos e friáveis

de acordo com o comportamento observado na curva tensão-deformação.

Soprano(13) elaborou estudos sobre a dureza em resinas dentárias onde cita a

importância do tempo de penetração em resinas compostas, pois o material citado

pode ser classificado como polímero viscoelástico, tendo então a capacidade de

possuir certa deformação elástica quando submetido à penetração, logo a alteração

no tempo de penetração influencia nos resultados obtidos (10).

A propriedade viscoelástica das resinas compostas está relacionada à carga

exercida e o tempo de aplicação desta carga (10). Dado o comportamento do material

a ser ensaiado foi utilizado o tempo de 15s de hold time, ou seja, o penetrador foi

mantido durante 15s pressionando o material, a fim de se diminuir as alterações dos

valores de modulo de elasticidade decorrentes da deformação elástica.

Foram obtidos os seguintes valores de módulo de elasticidade.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1544

Seq. De medidas

Módulo de elasticidade(Gpa)

1 10

2 10

3 10

4 10

5 10

6 9

7 10

8 9

9 9

10 9

Média 10

Figura 8 – Tabela de valores de módulo de elasticidade da resina composta

A partir dos dados mostrados na tabela da figura 8 é possível se notar a

uniformidade dos dados obtidos, sendo o módulo de elasticidade da resina 10GPa.

Não se faz então necessário mais medidas dado que se trata de um material

uniforme.

CONCLUSÃO

Pode-se observar que diferentemente do esmalte a dentina não possui

variação considerável do modulo de elasticidade.

Há diferenças entre o lado bucal e o lingual das cúspides do esmalte.

Os valores do módulo de elasticidade da resina analisada e da dentina estão

na mesma faixa de trabalho, sendo então este compósito aconselhável para o uso

na substituição da dentina.

REFERÊNCIAS

1. BUONOCORE, M. G. A simple method of increasing the adhesion of acrylic

filling materials to enamel surfaces. J. D. Res., v. 34. n.6, 1955.

2. SILVEIRA, R.R.; ARAÚJO A.A.V.L.; BARROS, G.de A.; BRANDIM, A.de S.;

CASTRO, J.C. de O.; POMPEU, J.G.F. Análise Comparativa da Microdureza

Superficial e Profunda entre uma Resina Composta Microhíbrida e uma Resina

Composta de Nanopartículas. Pesq Bras Odontoped Clin Integr, v.12,p.529-34,

2012.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1545

3. SANTOS FILHO, P.C. de F. Biomecânica restauradora de dentes tratados

endodonticamente – Análise por elementos finitos. 2009, Tese (Doutorado em

Clinica Odontológica) - Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Universidade

Estadual de Campinas, Piracicaba – SP.

4. DE SOUSA, H.A. Levantamento estatístico do valor do módulo de elasticidade

da dentina e dos materiais utilizados na reabilitação protética de raízes fragilizadas.

2012, Dissertação (Mestrado em Clínica Odontológica) – Centro de Ciências da

Saúde, Universidade Federal do Espirito Santo, Vitória – ES.

5. NANCI, A. Ten Cate, histologia oral. Rio de Janeiro – RJ: Elsevier, 2013.

6. SAKAGUCHI, R.L.; POWERS, J.M. Craig, Materiais Dentários Restauradores.

Rio de Janeiro – RJ: Elsevier, 2012.

7. BATH-BALOGH, M.; FEHRENBACH, M.J. Anatomia, Histologia e Embriologia

dos Dentes e das Estruturas Orofaciais. São Paulo – SP: Manole, 2008.

8. MARTINS JÚNIOR, L. de O. Influência de duas técnicas de ativação

complementar de uma resina composta direta/indireta comparadas a uma resina

composta laboratorial na resistência ao dobramento e na microdureza Vickers. 2006,

Dissertação (Mestrado em Odontologia) – Faculdade de Odontologia, Universidade

Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte - MG.

9. FARES, N. H.; NAGEM FILHO, H.; PACHECO, I. B.; COUTINHO, K. Q.;

NAGEM, H.D. Resistência flexural e módulo de elasticidade da resina composta.

Rev. de Clín. Pesq. Odontol., v.2, n.1, 2005.

10. COUTO, M.G.P.; COUTO JÚNIOR, M.P.; NAGEM FILHO, H.;

FRANSCIOSCONI P.A.S. Estudo Do “Creep” Em Cinco Resinas Compostas

Fotopolimerizáveis. Rev. FOB, v.8, p. 37-42, 2000.

11. American Society for Testing and Materials ASTM E 384-99, Standart test

method for microindentation hardness of materials, in: 2000 Annual Book of ASTM

Standarts, ASTM, Philadelphia PA,2000 pp.406-429.

12. CUY, J. L.; MANN, A. B.; LIVI, K. J.; TEAFORD, M.F.; WEIHS, T.P.

Nanoindentation mapping of the mechanical properties of human molar tooth

enamel. Arch. Oral Biol., v. 47, p. 281-291, 2002.

13. SOPRANO, V. Estudo de parâmetros para ensaios de microdureza em

àmalgama de prata, resina composta, dentina e esmalte bovinos. 2007, Dissertação

(Mestrado em Odontologia) – Faculdade de Odontologia, Universidade de São

Paulo, São Paulo – SP.

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1546

Variation of Elasticity Module of Dental Restorations and Biocompatibility

Abstract

In recent decades it began a revolution in the development of composite resins,

which was possible thanks to technological advances. One of the areas that progress

obtained with the use of ceramic and polymer was the Restorative Dentistry, using

these materials in dental restorations. One of the most important factors in the choice

of this material is related to the mechanical properties biocompatibility. This study

examined both, the restorative material and the biological one. It conducted the

Vickers hardness test in Ultramicrodurômetro with nanoparticulate composite resin

samples, trade name Filtek Z350XT 3M, and teeth the 3rd molars. The objective was

to obtain results concerning the distribution of the modulus of elasticity along the

tooth. It was found that there is no elastic modulus variation in dentin, unlike what is

said in the literature, while in the enamel there is a great variation. These data may

result in changes in the standard of dental restoration procedures.

Keywords: Dental Restoration, Modulus of Elasticity, Composites Resin

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

1547