4.1- Delineamento experimental
Variável de resposta: 1) Caracterização estrutural; 2) Caracterização morfológica.
Fatores em estudo: 1) CRA – em 4 níveis: Embrace WetBond, Maxcem Elite, Bifix SE e RelyX U200; 2) técnicas de ativação – em 3 níveis: fotoativado imediatamente, fotoativação tardia (após 10 minutos) e quimicamente ativado.
Seleção dos materiais: os CRAs, sua composição com base no perfil técnico dos
fabricantes estão apresentados na Tabela 1. Os cimentos resinosos avaliados no presente estudo foram selecionados tendo como semelhança a característica da interação com os substratos dentais, porém, contendo diferentes composições químicas em termos de matriz orgânica bem como a porcentagem em peso de partículas inorgânicas (% em peso). Os materiais representam também como um grupo de materiais comercialmente disponíveis no mercado.
Os CRAs foram manipulados de acordo com as recomendações dos fabricantes e ativados em função das seguintes técnicas:
I. Cimento fotoativado imediatamente a aplicação (Fotoativação imediata); II. Cimento fotoativado após 10 minutos de sua aplicação (Fotoativação tardia);
III. Cimento quimicamente ativado (não fotoativado).
Os CRAs dos grupos que foram fotoativados imediatamente respeitaram-se os tempos de trabalho. Para o grupo em que os cimentos foram fotoativados após 10 minutos, respeitaram-se os tempos de “presa”. Os tempos de trabalho e de presa dos materiais avaliados estão descritos na Tabela 2.
Tabela 1: Materiais utilizados no presente estudo. Material Composição Número de Lote Embrace WetBond Resin Cement (Pulpdent)
CRA com partículas vítreas (36,6 % em peso), monômeros à base de acrilatos ácidos di-, tri- e multifuncionais quimicamente integrados e ativados pela umidade do substrato. Ativadores, estabilizadores e corantes. Cor Universal
130711 Validade: 2015-07
Maxcem Elite (Kerr Corp)
CRA com partículas de minerais inertes e fluoreto de itérbio (69,9 % em peso), monômeros à base de metacrilatos com ésteres fosforilados, ativadores, estabilizadores e corantes. Cor White
5011290 Validade: 2015-03
Bifix SE (Voco GmbH)
CRA com partículas vítreas (70,0 % em peso), bisfenol A glicidil dimetacrilato (Bis-GMA), uretano dimetacrilato (UDMA), glicerol dimetacrilato (Gly-DMA), monômeros fosfatados, iniciadores, estabilizadores e corantes. Cor Universal
1322421 Validade: 2014-12
Rely X U200 (3M ESPE)
CRA com 43,0 % de carga em volume (72,0 % em peso), com tamanho médio de 12,5 µm. Cor Universal
Pasta base: pó de vidro tratado com silano, ácido 2-propenóico, 2-metil, 1,1’-[1- (hydroxymetil)-1,2-ethanodiyl] éster, dimetacrilato de trietileno glicol (TEGDMA), sílica silanizada, fibra de vidro, persulfato de sódio e per-3,5,5- trimetil-hexanoato t-butila.
Pasta catalisadora: pó de vidro tratado com silano (dimetacrilato substituido, sílica tratada com silano, dimetacrilato, hidróxido de cálcio e dióxido de titânio).
1329500659 Validade: 2014-12
Tabela 2: Características de manipulação dos Cimentos Resinosos Autoadesivos.
Material Ponta auto
mistura Tempo de trabalho (min.) Tempo de ‘presa’ (min.) Tempo de Fotoativação (s) Embrace WetBond Sim 2 3 40
Maxcem Elite Sim 1,5 4 10 a 20
Bifix SE Sim 2 4 10 a 20
RelyX U200 Não 2 6 20
4.2- Caracterização estrutural
4.2.1- Determinação do grau de conversão
Em função do pH inicial baixo que favorece a desmineralização superficial dos tecidos dentais e consequente união química do cimento com os tecidos dentais 55. Após esta desmineralização inicial ocorre a neutralização da acidez do cimento. Sendo assim, a aplicação do mesmo simulando uma situação clínica mostrou-se importante para que esta acidez fosse pelo menos parcialmente neutralizada. Para obter-se uma adequada cimentação é preciso que a conversão dos monômeros dos cimentos resinosos em polímeros seja a maior possível 76. Desta forma, os corpos de prova dos cimentos resinosos para a avaliação do grau de conversão foram obtidos misturando-se 0,0350 g de hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) com alto grau de pureza (HAP-91, JHS Biomateriais, Sabará,
Obtenção dos espécimes
Os CRAs foram manipulados conforme instruções do fabricante, misturados à hidroxiapatita. Foram confeccionados corpos-de-prova com cada uma dos cimentos resinosos acima descritos com auxílio de uma matriz bipartida de Teflon com 2,5 mm de espessura e 5,0 mm de diâmetro (Figura 3). As duas partes da matriz foram unidas e mantidas em posição com um anel de latão apresentando também 2,5 mm de espessura.
Figura 3: Ilustração demonstrando a matriz bipartida envolta pelo anel de latão.
Para obtenção dos corpos-de-prova, a matriz foi posicionada sobre uma placa de vidro e, então, preenchida com o cimento segundo as orientações do fabricante com auxílio da ponta aplicadora ou de uma espátula de inserção no 1 (Figura 4).
Figura 4: Ilustração da forma de obtenção dos espécimes.
Lamínula
Placa de vidro Cimento Resinoso aplicada na matriz Matriz de poliéster
Um condensador metálico foi utilizado para acomodar e compactar o cimento resinoso no interior da matriz. Após a inserção, uma matriz de poliéster foi colocada sobre a superfície do cimento, seguida da utilização de uma lamínula de vidro, com o intuito de comprimir levemente o material para obter nivelamento e lisura superficial (Figura 4). Em seguida, a lamínula de vidro foi removida e a polimerização dos espécimes realizada com um aparelho fotoativador LED (Bluephase G2- Ivoclar Vivadent) com densidade de potência de 1.200 W/cm2 por 40 s. Os espécimes foram polimerizados com a ponta do aparelho fotoativador o mais próximo da superfície dos espécimes e perpendicularmente à superfície do material. Para o grupo ativado quimicamente, após a obtenção dos corpos de prova, os mesmos foram mantidos na matriz por 24 h em ambiente à prova de luz.
Análise em FTIR
A avaliação do grau de conversão foi realizada em espectrofotômetro de raios infravermelhos (Nicolet, modelo Nexus FT-IR). A relação entre a proporção entre o pico de absorção da cadeia alifática a 1.636 cm-1 em relação ao pico de absorção das duplas ligações de carbono nas cadeias aromáticas a 1.608 cm-1 nos estados polimerizados e não polimerizados foram utilizados para o cálculo do grau de conversão de cada espécime. Os resultados foram expressos como porcentagem de duplas ligações alifáticas remanescentes após o tempo de polimerização em relação às duplas ligações disponíveis quando no estado não polimerizado. Foi utilizada uma resolução de 2 cm-1, entre 1.680 e 1.550 cm-1.
Acionava-se o espectrofotômetro e então, os raios infravermelhos eram emitidos ao cristal que varriam, a cada segundo, cerca de 30 µm da base do material restaurador que era avaliado. Conforme ocorriam quebras de duplas ligações para a formação das cadeias poliméricas, o pico das cadeias alifáticas ao longo do tempo de 30 s de avaliação se reduzia. Foram realizadas 10 medições (n = 10) para cada condição cimento resinoso/técnica de ativação. Após o tempo total de análise por espectroscopia, um programa de computador realizava os cálculos, sendo que o parâmetro analisado foi grau de conversão total de monômeros em polímeros (em %). Para cada um dos CRAs estudados foram usados espectros obtidos com o
material não-polimerizado como referência para o cálculo do grau de conversão. A razão entre a altura das bandas correspondentes às duplas ligações carbônicas alifáticas (1638 cm-1) e aromáticas (1610 cm-1) foi usada para calcular o grau de conversão dos corpos-de-prova 19; 51, segundo a fórmula a seguir (2):
GC = 100 (1 – RP/RNP) (2)
onde GC refere-se ao grau de conversão; RP, a razão entre a altura da banda correspondente à dupla ligação alifática e altura da banda correspondente à ligação aromática do compósito polimerizado; RNP, a razão entre a altura da banda correspondente à dupla ligação alifática e altura da banda correspondente à ligação aromática do compósito do não-polimerizado. Para cada condição experimental foram calculadas as médias e desvios-padrão e, então analisados estatisticamente. O teste estatístico utilizado foi análise de variância (ANOVA) a dois critérios fatores ‘cimento resinoso’ e ‘técnica de ativação. Eventuais diferenças intergrupos foram analisadas pelo teste de Tukey, a um nível de significância de 5 %.
A B
Figura 5: Preparo das amostras dos compósitos de cimentos e hidroxiapatita para determinação do grau de conversão.
A) Aferição da massa de pó de HA. B) Aferição da quantidade de CRA.
A B Figura 6: Análise do grau de conversão.
A)CRA após aplicação em matrizes.
B)Espectrofotômetro de raios infravermelhos (Nicolet, modelo Nexus FT-IR).
4.2.2- Determinação das propriedades magnéticas dos CRA
Obtenção dos espécimes
Foram confeccionados corpos-de-prova com cada um dos CRAs de acordo com as condições experimentais com o auxílio de uma matriz bipartida de Teflon, nas dimensões de 8 mm de comprimento, 2 mm de largura e 2 mm de espessura (Figura 7). Da mesma forma, como previamente descrito, misturou 0,03 g de hidroxiapatita ao material não polimerizado para a obtenção dos corpos de prova.
Figura 7: Molde (A) para a obtenção dos espécimes (B) para o ensaio propriedades magnéticas dos CRA .
Da mesma forma, um condensador metálico foi utilizado para acomodar e compactar o cimento resinoso no interior da matriz. Após a inserção, uma matriz de
poliéster foi colocada sobre a superfície do cimento, seguida da utilização de uma lamínula de vidro, com o intuito de comprimir levemente o material para obter nivelamento e lisura superficial. Em seguida, a lamínula de vidro foi removida e a polimerização dos espécimes realizada com um aparelho fotoativador LED (Bluephase G2- Ivoclar Vivadent) com densidade de potência de 1.200 W/cm2 por 40 s. Os espécimes foram polimerizados com a ponta do aparelho fotoativador o mais próximo da superfície dos espécimes e perpendicularmente à superfície do material. Para o grupo ativado quimicamente, após a obtenção dos corpos de prova, os mesmos foram mantidos na matriz por 24 h em ambiente à prova de luz.
Após a obtenção dos espécimes, os mesmos foram armazenados em temperatura ambiente, num recipiente fechado livre de luz por 24 h. Imediatamente antes da avaliação das propriedades magnéticas, a massa dos espécimes (em mg) era aferida com uma balança digital com precisão de 0,001 g (Shimatzu do Brasil, Modelo AW220).
Determinação da densidade de radicais livres em EPR
As propriedades magnéticas dos cimentos autoadesivos foram avaliadas através de um espectrômetro de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) (Magnettech Miniscope MS300, Berlin, Alemanha) (Figura 8), operando com campos magnéticos de 500 a 4500 G, modulação de campo entre 50 mG e 7 G, potência de micro-ondas entre 100 mW e 50 mW e com micro-ondas de frequências em torno de 9,43 GHz, sendo portanto um espectrômetro que opera na banda-X. Este espectrômetro EPR possui potência máxima de micro-ondas de 50 mW, sensibilidade de 8x109 spins/G, frequência entre 9,30 e 9,55 GHz e amplitude de modulação máxima de 7 G, a 100 kHz.
Os espécimes obtidos foram então inseridos em um tubo de quartzo fundido com 5 mm de diâmetro (Figura 8) e analisadas por EPR à temperatura ambiente. A calibração das concentrações foi obtida utilizando-se uma amostra amorfa de silício (1,13 × 1015). A presença de radicais livres (densidade de spins) foi calculada pelo monitoramento da intensidade relativa do espectro de EPR obtida para os radicais livres de cada compósito de resina, em relação ao padrão adotado.
A concentração dos spins nos CRAs testados foi calculada em função da seguinte fórmula (3) 95; 128:
(3)
onde N é a concentração dos spins; C é a constante obtida com uma amostra amorfa de silício (1,13 × 1015); A representa a amplitude; ΔHpp significa a largura da linha da sinal; AM é a amplitude de modulação; P é a potência da micro-onda incidente; e T , temperatura. Para todas as observações, a potência de irradiação da micro-onda e a amplitude de modulação foram definidas e mantidas constantes para evitar a saturação do sinal. A densidade de spins por unidade de massa (gramas) foi então calculada para cada condição experimental. Realizaram-se três amostras para cada condição experimental.
Após a obtenção dos espécimes, os mesmos foram armazenados em temperatura ambiente, num recipiente fechado livre de luz por 24 h. Imediatamente antes da avaliação das propriedades magnéticas, a massa dos espécimes (em gramas) foi aferida com uma balança digital com precisão de 0,001 g (Shimizu do Brasil, Modelo AW220) e a densidade de spins foi então calculada para cada grupo experimental.
A B
Figura 8: Preparo das amostras para determinação das propriedades magnéticas. A) Espectrômetro de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) (Magnettech
Miniscope MS300, Berlin, Alemanha). B) Tubo de quartzo fundido.
4.2.3- Determinação da cristalinidade dos cimentos resinosos
Preparo das amostras dos compósitos de cimentos e hidroxiapatita
As amostras para as análises de DRX foram preparadas pela mistura manual de pó de HA com cada um dos cimentos estudados. O mesmo material utilizado para a determinação do grau de conversão foi utilizado (Ca10(PO4)6(OH)2) como
reagente precursor (HAP 91, JHS Biomateriais, Sabará, MG, Brasil). Porções de 0,5 g de cada um dos CRA testados foram misturadas a 0,07 g de HA. Os materiais foram cuidadosamente dispensados e misturados sobre uma placa de vidro a fim de se obter uma pasta consistente e homogênea. Em seguida, cada uma das pastas foi recoberta com uma segunda placa de vidro e, em seguida fotoativada com aparelho LED (Bluephase, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) com uma potência de 1200 mW/cm2 por 20 s até que toda a área em que o material estivesse distribuído fosse polimerizada totalizando 5 fotoativações na área total do filme de cimento resinoso. Após a conclusão da etapa de fotoativação, os filmes foram finalmente removidos com o auxílio de uma lâmina de estilete, e utilizados para as caracterizações estruturais por análises de DRX. O mesmo procedimento foi realizado para os grupos em que se aguardou 10 minutos. Os grupos quimicamente ativados foram obtidos da mesma forma, como descrito acima, porém mantiveram- se armazenados em um ambiente livre de luz.
A B
Figura 9: Preparo das amostras dos compósitos de cimentos e hidroxiapatita. A) Aferição da massa de HA.
Análise de DRX
A caracterização estrutural, bem como a identificação das fases cristalinas que compõem os filmes de cimentos foi realizada mediante análises de DRX. Assim, os filmes de cimento resinoso/HA foram individualmente transferidos para um porta amostra de DRX. Os padrões de difração foram coletados usando um difratômetro (DMAX Ultima+ Rigaku International Corporation, Tokyo, Japão) com potência de 40 kV e corrente de 20 mA. As condições experimentais foram: intervalo de 10 a 80 com incremento 2 = 0,02, velocidade de varredura de 2°/min., radiação de CuK com comprimento de onda 1,54 Å. A análise qualitativa de fases foi realizada utilizando fichas cristalográficas obtidas da base de dados do JCPDS ICDD (Joint Committee on Powder Diffraction - International Center for Diffraction Data). A análise dos resultados foi realizada comparando-se a intensidade dos picos de difração da HA com a intensidade dos picos obtidos quando da associação cimento/HA nos planos (211) e (300) em função dos grupos experimentais obtidos.
A
B Figura 10: Análise de DRX dos cimentos resinosos.
A) Porta amostra com CRAs.
B) Porta amostra posicionado para realização da analise de DRX.
4.3- Caracterização morfológica das partículas inorgânicas dos cimentos
Preparo das amostras dos compósitos de cimentos
A fim de avaliar a microestrutura dos cimentos selecionados, três discos de cada cimento foram preparados utilizando-se um molde de Teflon (6 mm de diâmetro e 2 mm de espessura). Os espécimes foram fotoativados com uma baixa densidade de potência para facilitar a dissolução da porção orgânica. Após a fotoativação com aparelho LED (Bluephase, Ivoclar Vivadent), os espécimes foram
imersos em acetona p.a. (99,5 %, Fisher Scientific, Fair Lawn, NY, EUA) por 24 h (Figura 11) e depois desidratados em gel de sílica durante 2 h.
Figura 11: Espécimes de CRAs imersos em acetona p.a.
Análise da morfologia das partículas em MEV e EDX
Após a obtenção dos espécimes dos CRAs, as amostras processadas foram cobertas com carbono a 40 mA por 120 s (MSC 050; Balzers, Schaan, Liechtenstein) e então avaliadas em MEV (JSM 5600LV, JEOL , Tóquio, Japão) em modo de elétrons secundários, operando em 15 kV a fim de caracterizar a fase inorgânica dos cimentos resinosos. Imagens representativas de regiões selecionadas foram obtidas a fim de observar o aspecto morfológico das partículas de carga, além da distribuição / empacotamento das partículas. O objetivo do presente método foi realizar uma análise qualitativa, com base nos aspectos morfológicos dos materiais avaliados, a fim de apoiar a interpretação dos resultados.