A fim de aproximar as pesquisas in vitro cada vez mais para a realidade do que acontece in vivo, diversos tipos de simuladores, de máquinas de ciclagens foram introduzidas na Odontologia, para tentar imitar as situações que ocorrem no ambiente bucal. Dentre estas máquinas e simuladores podemos citar: simulador de fadiga mecânica
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(para ciclagem mecânica), equipamento de desgaste termomecânico (para ciclagem termomecânica), máquina de banho cíclico térmico (para ciclagem térmica), entre outros.
A ciclagem térmica ou termociclagem consiste em banhos de água com diferentes temperaturas durante vários ciclos. Por exemplo, água com temperatura de 5º C por 30 segundos, alternando em banhos de água com temperatura de 55ºC por 30 segundos. Este procedimento reproduz uma situação que ocorre in vivo quando são ingeridos alimentos quentes e frios.
Em uma revisão de literatura, Amaral e colaboradores em 2007, avaliaram diversos estudos sobre envelhecimento por termociclagem. O envelhecimento por termociclagem promove repetidas tensões de contração e expansão, resultando em propagação de trincas e fraturas, perda de retenção, formação de fendas nas interfaces, acelerando a degradação das restaurações. Além disso, a absorção de água e a degradação hidrolítica durante o processo exercem efeito deletério nos materiais. Uma das principais dificuldades encontradas para comparação entre os estudos que utilizam este tipo de envelhecimento são os diferentes números de ciclos, diferentes tempos em cada banho, o tempo de intervalo entre os banhos, entre outros. A consequência destes desencontros é que os resultados obtidos são muitas vezes contraditórios.
Outra dificuldade é encontrar um consenso da equivalência dos ciclos com o tempo de uso clínico. Existem estudos que indicam que 10.000 ciclos térmicos equivalem a um ano de uso in vivo (Gale, Darvell, 1999), que 10.000 ciclos equivalem a cinco anos (Behr et al., 2001; Behr et al., 2003; Lehmann et al., 2004), ou ainda que 6000 ciclos equivalem a 5 anos de uso clínico (Fisher et al., 2009).
Kamada e colaboradores, em 1998, avaliando a influência da termociclagem e do tratamento de superfície em cerâmicas,
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concluíram que o processo de ciclagem térmica não foi significativo nos valores da resistência de união para os quatro cimentos, quando o substrato cerâmico foi tratado com aplicação do agente de união contendo silano (Porcelain Bond, Kuraray) por 30s e secagem com jato de ar por 5 segundos ou com aplicação do agente de união contendo silano e secagem, após condicionamento com ácido fosfórico e lavagem. Em estudo semelhante Addison e Fleming (2004) avaliaram o efeito da termociclagem no desenvolvimento de trincas na superfície de restaurações cerâmicas condicionadas com ácido fluorídrico ou abrasão com óxido de alumínio, e concluíram que os grupos que receberam o processo de cimentação, não diferiram significativamente entre si, quando submetidos à termociclagem e o armazenamento na água, respectivamente.
Em contrapartida, Ozcan e Vallittu (2003) estudaram o efeito de três diferentes métodos de condicionamento da superfície cerâmica sobre a resistência de união a seis diferentes marcas comerciais de cimentos resinosos. Os espécimes de cada grupo foram separados aleatoriamente e submetidos aos seguintes tratamentos superficiais: (1) condicionamento com ácido fluorídrico; (2) asperização com partícula abrasiva; (3) silicatização; (4). Todos os espécimes foram testados a seco ou termociclados (6000 ciclos; 5-55ºC, 30s). Concluíram que a termociclagem diminuiu de maneira significativa a resistência de união para todos os métodos de condicionamento testados.
Muitos estudos ainda devem ser realizados para avaliar o efeito da termociclagem e envelhecimento em peças que foram submetidas a tratamento de superfícies, sobre as propriedades mecânicas das cerâmicas.
Na cavidade bucal, as forças aplicadas sobre os materiais desenvolvem ciclagem de impulsos mecânicos que podem ser simulados por uma ciclagem mecânica, que tende a se aproximar das condições fisiológicas geradas pelo ciclo mastigatório (Itinoche et al., 2004). Neste
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estudo, as amostras foram apoiadas em um dispositivo de base metálica, que possuía a fixação de três esferas de 3,2 mm de diâmetro e equidistantes entre si, com 10 mm entre os centros das mesmas, formando um plano. Uma haste superior, com ponta de diâmetro de 1,6mm, foi fixada na pinça, para que esta induzisse os impulsos de carga de 50N por 20000 vezes, com frequência de um ciclo por segundo. O dispositivo para o ensaio foi apoiado na base da máquina, onde havia um termostato para que o teste pudesse ser realizado em meio aquoso, à temperatura constante de 37°C. Concluíram que a ciclagem mecânica não diminiu os valores de resistência à flexão pelo método biaxial.
Em 1994, Myers e colaboradores determinaram os parâmetros de fadiga dinâmica e o tempo de vida do IPS Empress para permitir uma comparação com outros materiais cerâmicos. Concluíram que IPS Empress é suscetível à falha em meio úmido, mas é menos suscetível a fadiga e tem uma durabilidade maior (12 anos) em relação à cerâmica feldspática.
Saavedra (2008) avaliou a hipótese de que o processo de neutralização do precipitado do ácido fluorídrico e a ciclagem mecânica influenciavam na resistência de união de restaurações cerâmicas cimentadas a pré-molares humanos. Observou que a resistência de união foi influenciada significativamente pelo tratamento superficial, ou seja, os grupos sem neutralização foram melhores do que os que sofreram neutralização. A ciclagem mecânica também teve efeito na resistência de união, pois os grupos não ciclados obtiveram maiores valores do que os ciclados. Concluiu que a neutralização do precipitado do ácido fluorídrico prejudicou significativamente a resistência de união e que a simulação clínica por meio da ciclagem mecânica foi importante para avaliar a união cerâmica – dentina.
O ensaio de ciclagem mecânica é um excelente instrumento de estudo para avaliação da durabilidade dos materiais, fornecendo informações bastante relevantes.
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A máquina de desgaste termomecânico apresenta-se como um simulador de situações que ocorrem no meio bucal. Este equipamento simula o envelhecimento dos materiais odontológicos, quando utilizados ao longo dos anos. Por causa de sua simultânea mudança de temperatura, variando entre 5⁰ e 55⁰C, que representa a ingestão de alimentos com diferentes temperaturas (por exemplo: sorvete, café, sopa, refrigerante); e a constante ciclagem mecânica que corresponde as cargas mastigatórias, pode avaliar a longevidade de materiais restauradores.
Muitos trabalhos têm colocado à prova materiais submetidos às ciclagens térmicas e mecânicas, porém separadamente, ou seja, amostras submetidas à ciclagem mecânica, e outros a ciclagem térmica (Oyafuso et al., 2008). Outros autores realizaram trabalhos em que as mesmas amostras foram submetidas a uma e depois a outra ciclagem (Vásquez et al., 2009). No entanto, quando este tipo de ciclagem é realizado separadamente, outros fatores interferem, podendo não representar a realidade dos fatos. Por exemplo, a água é um meio que interage diretamente com os materiais odontológicos, sejam polímeros, cerâmicos, gessos ou outros. A água interagindo primeiramente junto à ciclagem térmica tem uma influência inicial sobre a resistência mecânica e alterações estruturais na amostra. Se esta mesma amostra for submetida à ciclagem mecânica, também realizada imersa em água, maior interação e degradação pela ação da água ocorrerá, e não representará corretamente os efeitos da ciclagem térmica ou mecânica propriamente dita.
Ainda existem poucos estudos que utilizam a ciclagem termomecânica, porém Komine e colaboradores em 2004 utilizaram para avaliar a resistência à fratura de coroas posteriores cimentadas com diferentes cimentos resinosos. Neste estudo, foram reproduzidos 1.200.000 ciclos mecânicos, com frequência de 1,3 Hz e carga de 49N. Durante a fadiga mecânica, todas as amostras foram
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submetidas a simultâneos banhos térmicos entre 5⁰ e 55⁰C. Concluíram que a resistência à fratura foi menor nas coroas que sofreram envelhecimento, comparada as que não foram submetidas a este tratamento.
No estudo de Stappert e colaboradores em 2008, um simulador de carga mastigatória foi utilizado, juntamente com ciclos térmicos. Eles avaliaram o efeito do simulador de carga mastigatória e da termociclagem na adaptação marginal de restaurações indiretas cerâmicas e poliméricas. Este simulador foi programado para executar 1.200.000 ciclos mastigatórios, com carga de 49N e 1,6Hz de frequência, bem como realizar 5500 ciclos térmicos de 5⁰ e 55⁰C, com tempo de banho de 60 segundos cada. O simulador realizava também movimentos horizontais e verticais, reproduzindo os movimentos bucais. Concluíram que para os materiais IPS Empress e Gold-Pontor MPF, o envelhecimento resultou em uma significativa desadaptação marginal.
Este tipo de envelhecimento ainda será muito utilizado devido a sua capacidade de simular algumas das situações que ocorrem
in vivo. Pouco se sabe sobre a equivalência dos ciclos termomecânicos
com o tempo de uso clínico, porém com o avanço das pesquisas esta questão poderá ser solucionada.