Foram obtidas cinquenta estruturas metálicas fundidas em titânio comercialmente puro (Ti-cp), vinte infraestruturas simulando próteses fixas múltiplas implantossuportadas, e trinta halteres em forma de hastes. As infraestruturas foram obtidas a partir de um modelo mestre metálico (Sartori et al., 2004) associado a dois análogos de mini pilares modificados, simulando o posicionamento de um primeiro pré-molar e um primeiro molar inferior. Os halteres foram obtidos a partir de uma matriz metálica bipartida, em que foram encerados e posteriormente fundidos em titânio.
A partir da obtenção das infraestruturas, foram confeccionados vinte indices em gesso especial, com análogos de mini pilar protético modificado para análise de tensão, e vinte indices em resina fotoelástica, com análogos de mini pilar protético convencional para realização das técnicas de soldagem, avaliação da força de destorque de parafusos protéticos, mensuração do desajuste marginal (bi e tridimensional) e ensaios mecânicos de fadiga. Os dois tipos de indices foram confeccionados simulando desajuste marginal de aproximadamente 200 m, por meio da interposição de um anel de aço inoxidável entre a infraestrutura e análogo de mini pilar (Spazzin et al., 2010). A mensuração do desajuste marginal bidimensional foi feita em microscópio de precisão, e a mensuração tridimensional em microtomógrafo de raio-X. Ambas foram associadas ao teste do parafuso único (Tan et al., 1993). As técnicas de soldagem seguiram os seguintes parâmetros: LASER - 370V/9ms; TIG - 3/2.
A técnica de strain gauges foi aplicada para mensuração da tensão sobre os análogos de mini pilares protéticos (Koke et al,2004; Naconecy et al, 2004).A técnica de Siamos et al., 2002 foi aplicada para mensuração da força de destorque. Testes eletroquímicos de análise de potencial potenciodinâmico e espectroscopia de impedância foram realizados para avaliação do comportamento corrosivo.
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Nos halteres intactos e soldados (LASER ou TIG) foram realizados ensaios de fadiga mecânica para avaliação da longevidade. Também foi feita avaliação da superficie fraturada em microscópio eletrônico de varredura (MEV).
A figura 1 mostra o delineamento geral do projeto e a seqüência de análises desenvolvidas.
Figura 1 - Desenho esquemático do delineamento geral da pesquisa
Confecção das infraestruturas
Para confecção das infraestruturas fundidas em titânio comercialmente puro (Ti- cp) foi utilizada uma matriz metálica (Sartori et al., 2004) associada a dois análogos de mini pilares modificados (Neodent) (Figura 2), em um distância de 1,8 cm. Esta matriz simulou o posicionamento de dois implantes, localizados na região de primeiro pré-molar a primeiro molar inferior. O enceramento da infraestrutura padrão foi feito sobre a matriz, representando uma prótese parcial fixa de três elementos (Figura 3).
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Figura 2 - Matriz metálica com os análogos modificados posicionados (a); Análogos
modificados (b).
Figura 3 – Enceramento padrão da infraestrutura.
A infraestrutura padrão foi moldada em silicone de adição (Flexitime; Heraeus Kulzer, São Paulo, SP, Brasil), para obtenção do molde bipartido (Tramontino 2008; Luth 2009). Esse molde foi utilizado para padronização das dimensões das demais infraestruturas (Figura 4 e 5). Assim foram enceradas vinte infraestruturas, ao qual foram fundidas em Ti- cp, por meio da técnica de fundição em monobloco.
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Figura 4. Molde bipartido em silicone de adição
Figura 5. Enceramento padronizado por meio do molde bipartido
Confecção dos Halteres
A partir de uma matriz metálica bipartida, foram encerados trinta halteres com diâmetro central de 3,5 mm, com base nas normas ASTM E8M. Os enceramentos foram feitos em resina acrílica (DuraLay II, Reliance Dental Mfg Co), e a fundição em titânio comercialmente puro (Ti-cp) (Figura 6) (Dentaurum, Pforzeim). Todas as etapas foram realizadas por um profissional treinado e capacitado.
Figura 6. Halter encerado em resina acrilica (a); Halter fundido em titânio comercialmente
puro (Ti-cp) (b).
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Confecção dos indices
Foram confeccionados dois tipos de indices, simulando uma desajuste marginal de 200 µm, por meio da interposição um anel em aço inoxidável (Spazzin et al.,2010) na região de primeiro molar, entre a plataforma protética do análogo de mini pilar e a infraestrutura.
O index em gesso especial foi feito por meio do uso de análogos modificados de mini pilar (Neodent) para desenvolvimento da análise de tensão (Tramontino 2008; Luth 2009). O index em resina fotoelástica foi feito por meio do uso de análogos de mini pilar convencional para realização das técnicas de soldagem (LASER ou TIG), avaliação da força de destorque dos parafusos protéticos e mensuração do desajuste marginal (bi e tridimensional).
Para obtenção dos indices a matriz metálica foi moldada, e as infraestruturas parafusadas sobre análogos de mini pilar, para que todo o conjunto pudesse ser posicionado sobre o molde da matriz, com auxilio de um delineador (Bioart, São Carlos, SP, Brasil) (Figura 7). Assim, houve o vazamento do gesso ou resina, e posteriomente remoção de todo o conjunto para obtenção dos indices.
Figura 7- Desenho esquemático da obtenção do index.
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Quantificação do desajuste marginal (bi e tridimensional)
Análise bidimensional em microscópio óptico de precisão
O desajuste marginal vertical foi mensurado no index em resina fotoelástica. A mensuração foi realizada por meio do teste do parafuso único (Tan et al., 1993; Sartori et al., 2004; Tramontino, 2008; Spazzin et al., 2010; Farina, 2011), em microscópio óptico de precisão de 1,0 μm e 120 x (UHL VMM-100-BT), equipado com câmera digital (KC-512NT; Kodo BR Eletrônica Ltda, São Paulo, SP) e unidade analisadora (QC 220-HH Quadra-Check 200; Metronics Inc., Bedford, Estados Unidos) (Figura 8 e 9). A mensuração foi realizadas por um único avaliador.
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Figura 9. Análise do desajuste marginal na face lingual do primeiro pré-molar (a); Análise do desajuste marginal na face lingual do primeiro molar (b).
Análise tridimensional em microtomografo de raio – X
A análise tridimensional foi realizada em microtomógrafo de raio X (Sky Scan 1172), por meio da aplicação do teste do parafuso único na região de pré-molar e molar. As imagens obtidas foram analisadas separadamente, por meio da utilização do software CTan ( SkyScan Micro-CT) (Figura 10).
Figura 10. Imagens obtidas por meio do microtomógrafo de raio-X
a b
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Avaliação da força de detorque
A avaliação da força de destorque dos parafusos protéticos foi feita sobre um dispositivo associado ao torquímetro digital (Torque Meter TQ-8800) (Figura 11). A análise foi realizado no index em resina fotoelástica, por meio da aplicação da técnica de Siamos et al., 2002.
Figura 11. Torquimetro digital associado ao dispositivo Análise de tensão
A tensão induzida sobre os mini pilares protéticos foi analisada no índex em gesso especial. Para aplicação da técnica, dois resistores elétricos (PA-06-060BG-350L, Excel Engenharia de Sensores; Embu, São Paulo) foram posicionados diretamente nas faces mesiais dos análogos de mini pilar modificado (Figura 12).
Figura 12. Posicionamento do resistor elétrico(a); Modelo index com circuito -
vista frontal (b); Modelo index com vista lateral (c).
O arranjo dos resistores elétricos foi feito por meio da formação de ¼ de ponte de Wheatstone, a qual permite a captação das deformações elásticas em diferentes direções,
b
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por meio de sinais elétricos emitidos por um aparelho controlado por computador (ASD0500; Lynx Tecnologia Eletrônica Ltda), e processado por software específico (AqDados 7; Lynx) (Koke et al., 2004; Naconecy et al., 2004; Tramontino, 2008).
Método de elementos finitos
A modelação do index em resina fotoelástica associado a infraestrutura em Ti-cp foi realizada por meio do uso do software SolidWorks 2013 (Inspiring Innovation, Dassault System) (Figura 13). Objetivo da modelação foi simular as mesmas condições do ensaio mecânico de fadiga, por meio da aplicação de cargas no sentido axial, com diferentes intensidades (350, 650,1050 N), para observação da distribuição de tensão e pontos de tensão crítica. Os pontos de tensão crítica possibilitaram a visualização das regiões em que poderiam ocorrer a fratura da infraestrutura.
Figura 13 - Modelação do index em resina fotoelástico e dispositivo utilizado no ensaio
mecânico de fadiga.
Técnicas de soldagem (LASER ou TIG)
Aplicação das técnicas de soldagem nos halteres
Os halteres foram seccionados ao meio, perpendicular ao longo eixo, com disco fino de 1,0 mm de espessura, para realização das técnicas de soldagem. As porções articuladas foram alinhados e fixadas com resina acrílica (Duralay II, Reliance Dental Mfg Co) sobre a matriz metálica, a fim de manter uma de distância de 1,0 mm. Em seguida, os halteres foram revestidos em gesso tipo IV para posterior remoção da resina. Após, o metal
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adjacente as porções articuladas foi jateado com partículas de 100 μm de óxido de alumínio e pressão de 0,55 MPa.
Técnica de soldagem das infraestruturas
As infraestruturas foram seccionadas entre a região de pré-molar e pôntico, em 7 mm de distância da mesial do primeiro pré-molar, para realização das duas técnicas de soldagem. A secção foi feita na vertical ao longo do eixo da réplica com disco fino de 1,0 mm de espessura, formando um designer em "I". Após, as infraestruturas foram fixadas e alinhados com resina acrílica (Duralay II, Reliance Dental Mfg Co), respeitando a distância de 1,0 mm. A parte adjacente das junções articuladas também foi jateada com partículas de 100 μm de óxido de alumínio e pressão de 0,55 MPa.
Aplicação das técnicas de soldagem (LASER ou TIG)
A técnica de soldagem à LASER foi executada na máquina Desktop –F (Dentaurum, Pforzheim, Alemanha) com os seguintes parâmetros: 370V/9ms com foco e frequência calibrados em zero. Quatro pontos de solda em lados opostos da secção transversal foram realizados para estabilizar as partes das estruturas alinhadas e após complementações foram feitas com acréscimo de metal de titânio comercialmente puro.
A ténica de soldagem à TIG foi executado na máquina 60 NTY C (Kernit Industrial Mecatrônica Ltda) com parâmetro de 3:2, em que o número 3 é a potência (corrente de 36A), e o número 2 é o tempo (60 ms). Dois pontos de solda em lados opostos à secção transversal foram executados para estabilizar a posição do quadro e após outros pontos foram feitos para complementação da articulação. Os parâmetros das técnicas de soldagem foram determinados e executados por um profissional treinado e capacitado. Após o desenvolvimento das técnicas de soldagem, radiografias foram obtidas para visualização da presença de vazios internos nas regiões soldadas.
Ciclagem mecânica
A ciclagem mecânica teve como objetivo determinar a força de destorque dos parafusos protéticos, após as técnicas de soldagem (LASER ou TIG), por meio de comparações entre a força de destorque no tempo pré-ciclagem e pós-ciclagem. Assim, foi
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aplicada a técnica de Siamos et al., 2002, para determinação da força de destorque no tempo pré-ciclagem.
Durante o desenvolvimento da ciclagem mecânica foi simulado um ano de uso clínico da prótese, ou seja, 1 milhão de ciclos em 2 Hz de frequência (ISO 14801, 2007). Este número foi baseado na suposição de que um indivíduo tem três episódios de mastigação por dia, cada um com quinze minutos de duração, equivalente a 2.700 ciclos por dia (Wiskott et al., 1995).
O carregamento cíclico foi realizado em uma máquina de ciclagem mecânica com 10 atuadores acionados por ar comprimido (ER 11000 Plus, Erios). A carga aplicada pelos atuadores foi de 285 N na região de pôntico de cada infraestrutura. Esta carga representou uma média da força máxima que um segundo pré-molar inferior de uma prótese fixa múltipla pode suportar durante o desenvolvimento mastigatório (Mericske-Stem, 1995; Mericske-Stem, 1996).
Ensaios mecânicos de fadiga
Os ensaios de fadiga axial e flexural foram realizados na máquina de ensaio Instron com amplitude constante e frequência de 15 Hz, simulando 106 ciclos. O número de
ciclos necessários para provocar a fratura por fadiga foi registrado, por meio da intensidade das cargas aplicadas.
Nos halteres foi realizado ensaio de fadiga axial, com o objetivo de avaliar a longevidade à fadiga do metal intacto, fundido em Ti-cp, e também submetido as técnicas de soldagem (LASER ou TIG) (Figura 14). Nas infraestruturas foi realizado ensaio de fadiga à flexão, com cargas aplicadas ao longo eixo, precisamente na região do pôntico (segundo pré- molar). O objetivo do ensaio mecânico à fadiga foi avaliar a longevidade da infraestrutura utilizada para a fabricação de protéses fixas parciais implantossuportadas.
Todos os ensaios foram realizados em solução de saliva artificial (SA) que consistiu em NaCl (400 mg / l), KCl (400 mg / L), BaCl2H2O (795 mg / L), NaH2PO4H2O
(690 mg / L), NaS.9H2O (5 mg / L) e Uréia (1,000 mg / L) (Sigma Chemical Company). A
solução foi preparada diariamente, por meio da adição dos produtos químicos em água destilada com pH neutro em temperatura ambiente, simulando o meio intrabucal. Depois de
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todos os testes realizados, a superfície fraturada foi examinada em microscópio eletrônico de varredura (MEV).
.Figura 14 - Halter posicionado na máquina de ensaios mecânicos.
Testes eletroquímicos
Os ensaios eletroquímicos foram desenvolvidos por meio dos testes de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Todos os testes foram desenvolvidos por meio de uma única configuração, em que as espécimes testadas foram utilizadas como elétrodo de trabalho. O contra eletrodo foi representado pelo eléctrodo de Pt, e o eletrodo de referência pelo eletrodo de calomelanos saturado (SCE).
Os ensaios eletroquímicos foram realizados por meio de potenciostato de referência de 600 (Gamry Instruments). A taxa de varredura do teste potenciodinâmico foi de 1 mV/s, a partir de 0,25 V abaixo do Eocp e se moveu na direção anodic até 1V (Figura
15).
Antes de cada ensaio EIS, o OCP foi mensurado durante duas horas. A aquisição de dados foi feita por impedância digitalizada em gama de frequências de 105 Hz a 10-2 Hz, com 10 pontos por frequência e a amplitude do sinal sinusoidal de 10 mV, a fim de garantir a linearidade da resposta do eletrodo.
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Figura 15 – Teste eletroquímico de corrosão estática Análise estatística
As médias dos valores de desajuste marginal (bi e tridimensional), força de destoque, e tensão induzida aos pilares protéticos foram submetidas à análise de variância, ANOVA fator único, seguindo pelo teste de Tukey HSD e teste t de Student. Os ensaios de fadiga foram analisados graficamente, por meio da obtenção das curvas SN, que representam o número de ciclos e intensidade de força aplicada. Já os testes eletroquímicos foram analisados por meio da análise de variância, ANOVA e teste de Tukey HSD para comparações múltiplas.
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