A década de oitenta marcou o início do uso generalizado de implantes dentais na odontolgia, com o objetivo de substituir dentes perdidos e restabelecer a função mastigatória (ADELL, 1981; ROBERTS, 1884). Os ortodontistas perceberam, logo de início, a grande utilidade dos implantes dentais como recurso adicional de ancoragem nos tratamentos corretivos (TURLEY et al., 1988; FÁVERO, BOLLO e BRESSAN, 2002; CHENG,et al 2004; HUANG, SHORWELL e WANG, 2005).
Os sucessores dos implantes dentais como recurso de ancoragem em ortodontia foram os mini-implantes, que pelo fato de possuírem estrutura menor que os implantes dentais, simplificaram a técnica de inserção, sem contudo perder estabilidade nos movimentos dentais (COSTA e RAFFINI, 1998; MIYAWAKI, 2003; VILELA, 2004; LIOU, PAI e LIN, 2004; CARANO et al., 2004; KIM, AHN, e CHANG, 2005; PARK, KWON e SUNG, 2004; HUJA et al., 2005; COPE, 2005; MARASSI et al., 2005; NASCIMENTO, ARAÚJO e BEZERRA, 2006). Estes dispositivos mostraram, sob análise histológica em animais, segurança em seu uso (MELSEN e LANG, 2001; PARK, 2003).
Os mini-implantes beneficiaram todos os movimentos ortodônticos usualmente realizados em tratamentos corretivos, uma vez que propiciavam ancoragem adequada para a correção de mordidas abertas ou profundas, verticalização de molares, distalizações e mesializações dentais. (CREEKMORE e EKLUND, 1983; BAE, 2002; KURODA, KATAYAMA e TAKANO-YAMAMOTO, 2004; PARK, KWON e KWON, 2004; PARK, KWON e SUNG, 2004; TEIXEIRA e ESCÓSSIA JR., 2004; XUNG, 2007)
Notamos, ao revisar a literatura, a inexistência de pesquisas que realizassem análises mais detalhadas da estrutura interna dos mini-implantes e isto nos entusiasmou em desenvolver este trabalho, com avaliação micrográfica dos mini-implantes ortodônticos. O objetivo de uma análise metalográfica é revelar as fases, assim como a estrutura de metais e suas ligas, por meio de avaliação em microscópio.
Para atingir este intento, são necessárias diversas etapas de preparação das amostras, conforme descritas no capítulo Material e Métodos. Estes procedimentos dependem do tipo de material a ser analisado, assim como da especificidade do problema a ser avaliado.
Por este motivo as amostras dos mini-implantes foram seccionadas no sentido longitudinal e transversal. O primeiro corte visa identificar a presença de descontinuidades, tais como bolhas, fissuras ou falhas na estrutura interna dos mini-implantes, problemas estes que poderiam induzir a fraturas durante os processos de inserção ou remoção das peças. Já o corte transversal tem como objetivo avaliar a composição das fases da liga de Titânio empregada na fabricação dos mini-implantes.
Para explicar melhor, dizemos que a liga de Titânio é composta da fusão das fases Alfa e Beta. A fase Alfa, que existe até 883ºC, apresenta estrutura hexagonal e compacta. É uma liga mole, que apresenta boa resistência mecânica e tenacidade, mas possui pouca ductibilidade. Já a fase Beta, com grade cristalina cúbica de corpo centrado, possui boa formabilidade, boa resistência à fadiga a frio e a quente, porém apresenta grande vulnerabilidade à contaminação pela atmosfera (JACHINOSKI e SILVA, 2005).
Por este motivo utilizam-se comercialmente ligas que reúnem as fases Alfa+Beta, uma vez que apresentam uma combinação das duas fases em sua microestrutura, o que confere boa formabilidade e boa resistência à fadiga à frio(JACHINOSKI e SILVA, 2005).
A liga de titânio mais utilizada comercialmente é a liga Alfa + Beta denominada Titânio hexa-Alumina tetra-Vanádio (Ti-6Al-4V). Esta liga contém 6% de Al que estabiliza a fase Alfa, aumentando a temperatura de transformação de Alfa+Beta para Beta. Além disso, a presença de alumínio nesta liga incrementa a resistência mecânica em altas temperaturas. A adição de 4% de vanádio aumenta a resistência mecânica por dois mecanismos: por solução sólida e por estabilizar a fase Beta na temperatura ambiente (SHAEFFER, 2001).
Os metais e as ligas metálicas freqüentemente utilizadas na prática cirúrgica e ortopédica podem ser subdivididos em três categorias: o aço inoxidável, as ligas a base de cromo-cobalto e as ligas de Titânio compostas, em geral, por 90% Ti, 6% Al e 4% V (COHEN, 1983)
O Titânio não é de fácil obtenção, pois reage facilmente com o ar, oxigênio, níquel, carbono e hidrogênio, em temperaturas elevadas. A baixas temperaturas é inerte, em conseqüência da formação de uma película de óxido em sua superfície. O óxido de titânio se apresenta como Ti3O, Ti2O, Ti3O2, TiO, Ti2O3 e Ti3O5, sendo o mais estável TiO2(dióxido de titânio). O Titânio, em temperatura ambiente, não é afetado por substâncias ácidas ou alcalinas, sendo assim ideal como composto de implantes no corpo humano (LEE, 1980).
Além disso, o implante de Titânio apresenta-se com os tecidos adjacentes bem vascularizados, confirmando sua alta bioatividade, maior flexibilidade, isto é, um menor módulo de elasticidade, quando comparado com outros metais. Estes fatores
associados podem melhorar a osseointegração e a fixação mecânica. (CHRISTENSEN et al 2000). O Titânio possui duas formas cristalográficas. Quando em temperatura ambiente, o Titânio comercialmente puro tem forma hexagonal densamente agrupada (hcp), que corresponde a estrutura cristalina da fase Alfa. Acima da temperatura de 883°C o titânio passa para forma cúbica de corpo centrado (ccc) conhecida como fase Beta. Estas estruturas estão esquematicamente representadas a seguir.
Figura 6.1 - Estrutura cristalográfica do titânio comercialmente puro
Os elementos que compõem as ligas de Titânio podem ser divididos em três categorias: (1) Alfa estabilizadores, tais como, Al, O, N, C; (2) Beta estabilizadores, como, Mo, V, Nb, Ta, Fe, W, Cr, Si, Co, Mn, H; (3) neutros, como, Zr.
As ligas Alfa são geralmente não tratadas termicamente e soldáveis, apresentam superior resistência à corrosão, boa tenacidade ao dobramento e boa resistência ao escoamento em altas temperaturas. Por outro lado, as ligas Alfa + Beta não possuem boa resistência ao escoamento em altas temperaturas, mas
possuem boas propriedades para a conformação plástica. São tratadas termicamente para um moderado acréscimo de resistência mecânica. Já as ligas Beta, possuem um baixo módulo elástico e uma superior resistência a corrosão (BANIA, 1993; SCHUTZ, 1993
)
.De todas as ligas citadas, as mais importantes e amplamente utilizadas são as ligas Alfa + Beta, e dentre elas ocupando 60% do mercado está a liga Titânio
hexa-Alumina tetra-Vanádio (Ti-6Al-4V). Essa classe de ligas de titânio contém um
ou mais elementos Beta-estabilizantes em quantidade suficiente para permitir a retenção de porções consideráveis de fase Beta em temperatura ambiente, resultando em uma estrutura Alfa + Beta.
Ela pode ser prontamente soldada, forjada e usinada, e é disponível em uma ampla variedade de produtos fabricados. A presença de duas fases (Alfa + Beta) provoca um aumento considerável do limite de ruptura desta liga (JACHINOSKI e SILVA, 2005)
Os implantes são submetidos, via de regra, a condições de trabalhos agressivas e suas falhas prematuras podem ser influenciadas por diversos fatores, que incluem falhas de projeto, de manufaturas, no procedimento de instalação e no uso clínico (AZEVEDO, 1996)
Os mini-implantes ortodônticos inauguraram uma nova era da mecânica do movimento dental, uma vez que são dispositivos altamente estáveis para ancoragem ortodôntica, permitindo planejamentos e movimentações dentárias complexas e de difícil execução. A evolução tecnológica destes acessórios iniciou-se com parafusos utilizados para enxerto ósseos, passou por placas de osteossíntese, implantes dentais e culminou nos parafusos autoperfurantes, produzidos hoje em dia pela
maioria das empresas do setor (GAINSFORTH e HIGLEY, 1945; ROBERTS et al, 1989; eKANOMI, 1997
Utilizados com freqüência crescente na clinica ortodôntica, os mini-implantes podem apresentar, em alguns casos, falhas tais como a fratura da peça durante a inserção ou remoção no osso alveolar. Apesar de diversos artigos consultados na literatura apresentarem relatos clínicos acerca destas falhas como o de Melsen e Verna em 2005 e o de Azevedo em 1996, poucas informações estão disponíveis sobre as características físicas dos mini-implantes, informações estas importantes para a determinação da qualidade mecânica destes produtos (CARANO et al., 2004; CARANO et al., 2005; KYUNG, 2003; KYUNG, 2004)
Todos os miniimplantes são do tipo autoperfurante, uma vez que estes, por dispensarem o uso de micromotor, aumentam a sensibilidade do operador e reduzem o risco de perfuração de alguma raiz próxima ao local da inserção (KANOMI, 1997; KYUNG,2003).
O comprimento dos mini-implantes selecionados para esta pesquisa, entre 8 e 12mm de comprimento, são aceitaveis, no sentido que possuem dimensão suficiente para uma boa estabilidade inicial e para receber cargas de até 400 gramas (PARK e KWON, 2004; KYUNG et al., 2004)
O diâmetro das amostras selecionadas para a pesquisa (entre 1,4 e 1,8mm) é considerado clinicamente adequado, pois os parafusos são espessos o suficiente para não se fraturarem quando recebem as cargas de inserção, tração ortodôntica e remoção do osso, e ao mesmo tempo são delicados o suficiente para não induzirem a riscos de perfurações nas raízes vizinhas (KANOMI, 1997).
Na observação dos cortes longitudinais dos mini-implantes em microscópio, percebeu-se que as três marcas avaliadas (DEWIMED, SIN e CONEXÃO) apresentam homogenidade da estrutura interna, sem a presença de qualquer defeito, tal como descontinuidades, bolhas, fissuras ou falhas. Este fato leva a crer que as marcas avaliadas não apresentam risco de fratura por defeitos internos da estrutura metálica dos mini-implantes.
Na análise metalográfica dos cortes transversais, nota-se que as três marcas de mini-implantes apresentam microestrutura bimodal, com fases Alfa e Beta, cuja proporção varia entre os modelos A1 e A9, conforme o descrito na ETTC-2. Desta forma, os mini-implantes das marcas DEWIMED, SIN e CONEXÃO atendem às normas estabelecidas pelo “Technical Committee of European Titanium Producers”, quanto ao arranjo metalográfico.
Como aspecto de distinção das diferentes marcas comerciais de mini-implantes, notamos que os corpos de prova da marca CONEXÃO, quando analisados em seu aspecto transversal, apresentaram aspecto micrográfico denominado A9 segundo a classificação da ETTC-2. Nesta classe de ligas de Titânio estão aquelas nas quais há uma maior quantidade de fase Beta, em relação à fase Alfa. Este fato é facilmente observado, já que a fase mais escura, correspondente ao Titânio Beta, predomina em relação à fase mais clara, que corresponde ao Titânio Alfa.
Já as microestruturas dos mini-implantes das marcas DEWIMED e SIN, mostram arranjo metalográfico do tipo A1, com predominância de fase Alfa (mais clara), em relação à fase Beta (mais escura).
Poderíamos supor, em função da composição metalográfica, que o mini-implante da marca CONEXÃO apresenta distinção em relação aos parafusos das
marcas DEWIMED e SIN quanto ao comportamento mecânico, uma vez que as fases Alfa e Beta agem de maneira distinta quanto à tenacidade ao dobramento, à resistência ao escoamento e ao módulo elástico.
Contudo são inúmeros os fatores que influenciam nas propriedades mecânicas dos mini-implantes, incluindo neste quesito as dimensões transversais do núcleo, a geometria da parte ativa, o desenho e a dimensão das roscas etc.
Assim, serão necessários novos estudos acerca das características físicas dos mini-implantes, como aquelas pesquisas que vêm sendo desenvolvidas no Curso de Mestrado em Ortodontia da Universidade Cidade de São Paulo (GADELHA, 2007; ANDRADE ROSA, 2007; SCHEMANN-MIGUEL, 2008), para melhor caracterizar as propriedades mecânicas destes importantes dispositivos ortodônticos.