Caracterização inicial dos materiais

Apesar do sistema In-Ceram ser bem conhecido e reportado na literatura, os aspectos micro-estruturais, composicionais e topográficos foram verificados nos CP usados no estudo. O objetivo, além do aprendizado das técnicas analíticas de caracterização dos materiais, foi de certificação que os materiais estudados estavam dentro do padrão esperado, o que de fato ocorreu. Assim, fica importante mencionar que os resultados obtidos com relação a micro-estrutura, composição e topografia das cerâmicas IA e IZ concordam com inúmeros estudos disponíveis na literatura (CLARKE10, 1992; PRÖBSTER; DIEHL72, 1992; STUDART et al.88, 2007c; DELLA BONA et al.17, 2007; DENRY; KELLY18, 2008; KELLY49, 2008).

6.3 Resistência à flexão

A resistência à flexão, é uma propriedade mecânica comumente avaliada para determinar o potencial clinico e as limitações dos materiais cerâmicos, e tem sido utilizada como um parâmetro para conhecer a relação das propriedades mecânicas e da performance clinica do material cerâmico (ZENG103, 1996; YILMAZ et al.102, 2007). No

entanto, é importante considerar os dados provenientes de avaliações clínicas a longo prazo, que são descritos no item 6.5.

Os valores médios de resistência à flexão podem variar segundo o teste utilizado e o ambiente onde for realizado. O mesmo tipo de cerâmica pode mostrar valores 30% mais altos de resistência quando testados em 3 pontos e a temperatura ambiente do que em 4 pontos em água (ZENG et al. 103, 1996; DELLA BONA et al.14, 2003; HOLAND et al.36, 2000).

Sabe-se que os resultados de todos os testes flexurais têm uma dependência muito grande no acabamento superficial e das extremidades do CP. Contudo, no teste de flexão por 3 pontos essa exigência é maior, porque o estresse é distribuído em uma área menor, ou seja, há uma menor área para encontrar um defeito (ZENG et al.103, 1996). No entanto, por ser o teste mais utilizado e ser recomendado pela norma ISO 687239, o teste flexural de 3 pontos foi utilizado no presente estudo.

A resistência mecânica inicial (σc) do IA variou de 340

MPa a 560 MPa em comparação com IZ que apresentou σc de 410 a 660

MPa. Apesar dessa diferença significativa dos valores médios de σc entre

IA e IZ, a análise estatística de Weibull para esses valores mostrou que a confiabilidade de ambos os materiais cerâmicos é idêntica (m= 8). Os valores da resistência mecânica característica (σ0) foram de 550 MPa e

466 MPa para IZ e IA, respectivamente, mostrando que a presença de zircônia aumenta a resistência à fratura do material.

Há estudos que mostram que os valores médios de resistência do IA podem variar de 300 a 600 MPa quando testados em flexão biaxial (WAGNER E CHU97, 1996; ZENG et al.103, 1996; GUAZZATO et al.28, 2002; GUAZZATO et al.31, 2004c; YILMAZ et al.102, 2007); de 243 a 595 MPa quando testados em 3 pontos (SEGUI; SORENSEN84, 1995; ESQUIVEL-UPSHAW et al.19, 2001; CHONG et al.9, 2002; MIYASHITA63, 2003; GUAZZATO et al.29, 2004a); e de 236 a 429

MPa quando testados em 4 pontos (GIORDANO et al.24, 1995; TINSCHERT et al.92, 2000). Uma variação considerável nos valores médios de resistência flexural também pode ser verificada para a IZ de acordo com o tipo de teste: de 497 a 580 MPa para flexão biaxial (GUAZZATO et al.31, 2004c; ITINOCHE et al.40, 2006; YILMAZ et al.102, 2007) e de 421 a 630 MPa para flexão em 3 pontos (SEGUI E SORENSEN84, 1995; GUAZZATO et al.30, 2004b; CHONG et al.9, 2002; MIYASHITA63, 2003). Não foram encontrados estudos que avaliaram a resistência flexural por 4 pontos da IZ.

Dessa forma, os valores médios de resistência reportados para o IA variam de 236 a 620 MPa e para o IZ ficam entre 421 e 750 MPa. Isso evidencia o cuidado que se deve ter para indicar um material a partir dos valores obtidos em testes mecânicos laboratoriais, não sendo recomendável a consideração de apenas uma propriedade, visto que nos estudos revisados, nota-se uma considerável variação no comportamento

do material frente ao mesmo teste. De acordo com Chong et al.9 (2002)

isso se deve à formação de defeitos internos durante o processamento dos materiais e, como mencionado acima, ao tipo de teste flexural utilizado.

Neste estudo, os CP foram avaliados em termos de resistência mecânica inicial (σc), pelo método estatístico de Weibull. O alto

módulo de Weibull (m) indica uma mínima dispersão dos resultados, e corresponde a altos níveis de integridade estrutural do material (BAN; ANUSAVICE4, 1990). O valor de m para IA e IZ foi de 8,2 e 8,6, respectivamente, ou seja m= 8 para ambos, já que os valores de m são apenas reportados de forma unitária. Esse valor está dentro do limite esperado para materiais cerâmicos que é de 5 a 15 (McCABE; CARRICK57, 1986; BAN; ANUSAVICE4, 1990; DELLA BONA et al.14, 2003).

Outros autores (GUAZZATO et al.31, 2004c; YILMAZ et al.102, 2007) reportaram valores de m um pouco diferentes dos

apresentados nesse estudo. Muito provavelmente devido ao teste biaxial utilizado naqueles estudos, resultando em m= 9 para o IA e m= 10 para o IZ (GUAZZATO et al.31, 2004c) ou m= 7 para o IA e m= 10 para o IZ (YILMAZ et al.102, 2007). Assim mesmo, esses valores de m sugerem que a confiabilidade dos materiais (IA e IZ) não difere significativamente quando avaliados sob outras condições.

6.4 Fadiga Cíclica e CST

A fadiga é definida como a aplicação de cargas cíclicas em um CP. Essa metodologia é extremamente utilizada na indústria automobilística e aeronáutica, fornecendo dados quantitativos de resistência e verificando a formação de trincas sobre influência de temperatura, ambiente, microestrutura e propriedades do material (DELLA BONA et al.14, 2003).

No presente estudo foi avaliado o efeito da fadiga cíclica no comportamento de dois materiais de infra-estrutura, IA e IZ, em meio úmido e seco. Studart et al.88 (2007c) verificou que sob condições de fadiga, as trincas no material de cobertura podem se desenvolver e propagar em direção ao interior do material de infra-estrutura. O autor observou que para infra-estruturas a base de zircônia, a propagação de trincas, iniciadas na cerâmica de cobertura, é detida na interface com a infra-estrutura, expondo a parte interna do material de infra-estrutura ao meio ambiente da cavidade oral.

Comparando os resultados dos CP de IZ fadigados em meio úmido (IZFU) com os resultados de fadiga obtidos por Studart et al.86

(2007a) para o mesmo material, porém em condições de teste diferente; os CP de IZ avaliados no presente estudo foram ligeiramente mais susceptíveis ao CST. Isso provavelmente se deve as diferenças na forma

dos testes que foram utilizados, mesmo tendo sido aplicada à mesma freqüência (10 Hz), sendo que no trabalho mencionado (STUDART et al.86, 2007a), os CP foram submetidos a fadiga, fixando um extremo do CP a um suporte rígido e aplicando cargas cíclicas no extremo em cantilever até a fratura do CP ocorrer.

Esses mesmos autores, (STUDART et al.86, 2007a) e Morena et al.64 (1986) afirmaram que um inconveniente dos materiais cerâmicos é a sua susceptibilidade aos mecanismos de fadiga, que podem reduzir consideravelmente sua resistência através do tempo. E essa redução da resistência mecânica por causa da fadiga é provocada pela propagação natural das trincas, inicialmente presentes na microestrutura dos componentes auxiliada pela presença de água e de estresse.

O ensaio de fadiga cíclica foi utilizado neste estudo para obter os parâmetros (A* e n) de CST sob condições que poderiam eventualmente permitir estimar com maior realidade o tempo de vida das restaurações realizadas com as cerâmicas IA e IZ. Não houve diferença significativa entre os valores do exponencial n entre os grupos estudados, o que quer dizer que os mecanismos da degradação cíclica e do CST são os mesmos em ambas as condições, seca e úmida, embora o mais rápido CST ocorreu na presença de umidade. Isso pode ser atribuído à concentração mais alta de moléculas corrosivas de vapor de água ao redor da trinca, uma vez que foi reportado que uma alta concentração de moléculas de água no ambiente aumenta a taxa de crescimento de trincas favorecendo a clivagem das ligações Zr-O-Zr na ponta da trinca, do material cerâmico IZ (MUNZ; FETT65, 1999; CHEVALIER et al.8, 1999).

Por muitos anos a propagação de trincas por fadiga cíclica em cerâmicas foi atribuída ao mecanismo de corrosão sob estresse. A primeira comprovação efetiva do efeito da fadiga cíclica em cerâmicas foi reportada por Dauskardt et al.13 (1987). A partir dessa constatação, outros estudos, como o de Liu e Chen53 (1991), continuaram

indicando que todas as cerâmicas exibiam degradação mecânica sob carga cíclica. Recentemente Della Bona et al.17 (2007), também relatou que o CST em materiais policristalinos submetidos a cargas cíclicas pode ser resultado da ruptura das ligações cerâmicas na presença de água, na ponta da trinca ou por degradação do mecanismo de resistência envolvendo a formação de ponte entre cristais ou a transformação das fases.

Denry e Kelly18 (2008) e Kelly50 (2008) em revisões sobre cerâmicas a base de zircônia na odontologia, relataram que essas cerâmicas possuem uma série de vantagens sobre as outras cerâmicas, devido principalmente ao seu mecanismo de aumento de tenacidade por transformação de fase, o qual pode fornecer às restaurações cerâmicas propriedades mecânicas bastante interessantes, como elevada resistência mecânica e tenacidade. No que concerne ao comportamento à fadiga das cerâmicas de zircônia, deve-se levar em consideração a natureza das solicitações mecânicas, isto é, se é estática ou cíclica. Na fadiga estática, a falha do material ocorrerá pela propagação lenta de trincas, com um nível de tensão inferior ao KIC. Na fadiga cíclica, a causa

da falha prematura está relacionada ao ciclo de aplicação da tensão. A resposta desse fenômeno pode estar relacionada ao início da propagação de trincas, devido a defeitos na peça oriundos da etapa de processamento.

Neste estudo, a alta susceptibilidade ao CST do grupo IZ em comparação com o IA, pode estar relacionada ao mecanismo de transformação da zircônia, o qual não acontece no grupo IA, pois não possui cristais de zircônia na sua composição, como foi evidenciado nas análises de ambos os materiais no item 5.1. Contudo, essa especulação pode ter menor importância do que o mecanismo de ligação atômica e molecular diferentes que ocorrem nos óxidos de zircônio e de alumínio, moléculas base dessas duas cerâmicas.

6.5 Tempo de vida

Tinschert et al.93 em 2001, determinou a resistência à

fratura de próteses parciais fixas de três elementos confeccionadas com materiais cerâmicos para infra-estruturas (IPS Empress, IPS Empress 2, In-Ceram Alumina, In-Ceram Zircônia e DC-Zircon). Os resultados mostraram maiores valores de resistência à fratura para as cerâmicas de zircônia parcialmente estabilizadas, sugerindo que elas podem ser indicadas para restaurações em regiões expostas a altos estresses, como na região de molares. Porém, foi destacado que é preciso ter cuidado na extrapolação dos dados de laboratório para as situações clínicas porque muitas variáveis in vivo não estão presentes em estudos in vitro.

Estudos clínicos longitudinais de longo prazo oferecem informações mais confiáveis sobre a longevidade de estruturas

cerâmicas. Alguns estudos demonstraram uma performance clínica

satisfatória do sistema In-Ceram, mas os dados são limitados em função do curto período de avaliação, em torno de quatro a seis anos

(PROBSTER73, 1993; GIORDANO et al.24, 1995; SCOTTI et al.82, 1995;

PROBSTER74, 1996; SORENSEN et al.85, 1998; McLAREN; WHITE58,

2000; HASELTON et al.35, 2000; SEGAL83, 2001; SUAREZ et al.89, 2004; WASSERMAN et al.98, 2006).

Quando as restaurações em cerâmica pura (metal-free) são comparadas às tradicionais restaurações metalo-cerâmicas, cuja resistência à fratura é bem mais elevada, fica difícil antecipar o seu potencial e performance clinica (WASSERMAN et al.98, 2006).

É prudente que sejam respeitadas as limitações das variedades do sistema e se realize estudos longitudinais futuros para que possam ser indicados com segurança para a confecção de restaurações tanto unitárias quanto múltiplas, na região anterior ou posterior. Assim,

podemos encontrar na literatura estudos clínicos (PROBSTER73, 1993; SCOTTI et al.82, 1995; PROBSTER74, 1996) que reportam que o tempo de sobrevivência de coroas confeccionadas pelo sistema In-Ceram é de 98.4% a 100% em um período de 24 a 56 meses. No presente estudo, a probabilidade de falha calculada dos materiais, foi de 5% após 20 anos (10220000 ciclos), se a tensão máxima aplicada em meio úmido não exceder 154 MPa para IZ e 136 MPa para IA.

A grande estabilidade das restaurações de In-Ceram Alumina em dentes anteriores mostrada nos estudos clínicos longitudinais que foram realizados, indica a recomendação de uso desse material, como uma alternativa confiável para a confecção de coroas e próteses fixas na região anterior (PROBSTER73, 1993; GIORDANO et al.24, 1995;

SCOTTI et al.82, 1995; PROBSTER74, 1996; SORENSEN et al.85, 1998;

MCLAREN; WHITE58, 2000; HASELTON et al.35, 2000; SEGAL83, 2001). Giordano25 (2000) e Suarez et al.89 (2004) indicaram a utilização do In- Ceram Zircônia para restaurações posteriores unitárias e de três elementos. Ambas as situações concordam com as recomendações do fabricante (Vita).

Uma análise geral dos resultados mostra que os materiais cerâmicos estudados parecem satisfazer as propriedades necessárias para um bom desempenho clínico. A resistência mecânica inicial que variou de 340 a 560 MPa para IA e de 410 a 660 MPa para IZ, com médias de 440 ± 64 MPa para IA e de 521 ± 71 MPa para a IZ; a rugosidade superficial (Ra = 0,89) evidenciando que os materiais apresentam lisura satisfatória do ponto de vista clínico; a dureza (9,1 ± 0.3 GPa para IA e 8.7 ± 0,4 GPa para IZ); e o tempo de vida de 1.57 x 108, 1.70 x 107, 1.75 x 106 e 8.70 x 105 ciclos para IZFS, IZFU, IAFS e IAFU,

respectivamente, resultam em uma boa estimativa da longevidade para as restaurações de IA e IZ.

Baseado nos resultados obtidos neste trabalho pode- se afirmar que:

a) a composição química e as características micro- estruturais influenciaram na sua resistência a flexão e fadiga dos materiais cerâmicos. Apesar de que todos os materiais constituíram-se de partículas cristalinas de alumina dispersas em uma matriz vítrea, a presença de zircônia no IZ, resultou em uma maior resistência mecânica;

b) o CST ocorreu mais rapidamente na presença de umidade, sendo que o IZ apresentou ainda maior rapidez no CST na presença de água. Baseados no comportamento do CST dos materiais cerâmicos e nas suas características e propriedades mecânicas é possível realizar uma adequada seleção de material considerando a carga provável a que a restauração será exposta;

c) a probabilidade de falha de restaurações em cerâmica pura confeccionadas com IA e IZ, é de apenas 5% após 20 anos (10220000 ciclos), quando a tensão máxima aplicada em meio úmido não exceder 154 MPa para IZ, e 136 MPa para IA.

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