Piracicaba 2018
Faculdade de Odontologia de Piracicaba
Mariana Vianna Vercellino
Resistência da união e adaptação marginal interna
de compósitos odontológicos bulkfill experimentais
Orientador: Prof. Dr. Americo Bortolazzo Correr
Piracicaba 2018
Resistência da união e adaptação marginal interna
de compósitos odontológicos bulkfill experimentais
à base de monômero elastomérico
Dissertação apresentada à Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Materiais Dentários.
Mariana Vianna Vercellino
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA MARIANA VIANNA VERCELLINO E ORIENTADA PELO PROF. DR. AMERICO BORTOLAZZO CORRER
Dedico este trabalho a todas as pessoas que estiveram o tempo todo ao meu lado durante o período do Mestrado, fornecendo todo apoio necessário para a concretização deste meu objetivo. O incentivo e a existência de vocês foram extremamente importantes para que eu chegasse até aqui.
Agradeço a DEUS pelo dom da minha vida, por ter colocado pessoas tão especiais a meu lado, pela realização de mais um sonho como a conclusão desta etapa, pelo crescimento pessoal e profissional e por tudo aquilo que é capaz de proporcionar.
À Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade Estadual de Campinas, na pessoa do seu Diretor Prof. Dr. Guilherme Elias Pessanha Henriques e ao Diretor associado Prof. Dr. Francisco Haiter Neto por ter me acolhido de portas abertas e se tornado meu lar nos últimos 10 anos.
Ao meu orientador Prof. Dr. Americo Bortolazzo Correr por todo o cuidado, direcionamento e compromisso com a orientação e realização do trabalho, pelos ensinamentos durante todo esse período e estar sempre disposto a ajudar naquilo que é preciso. Obrigada pela paciência.
Aos docentes do programa de pós-graduação em Materiais Dentários da Faculdade de Odontologia de Piracicaba:
Prof. Dr. Simonides Consani, Prof. Dr. Mário Fernando de Góes, Prof. Dr. Mário Alexandre Coelho Sinhoreti, Prof. Dr. Marcelo Giannini, Prof. Dr. Lourenço Correr Sobrinho, Profa. Dra. Regina Maria Puppin Rontani , Profa. Dra. Fernanda Miori Pascon, Prof. Dr. Luis Roberto Marcondes Martins e Prof. Dr. Rafael Leonardo Xediek Consani, por toda a dedicação, contribuição com o enorme aprendizado durante as aulas, seminários e discussões em grupo.
Ao engenheiro Marcos Cangiani e à Sra. Selma Segalla da área de Materiais Dentários por estarem sempre dispostos a colaborar e contribuir com tudo o que podem, seja no âmbito educacional ou pessoal. Obrigada por toda ajuda e dedicação!
Ao Adriano Luis Martins, Biólogo e supervisor do Centro de Microscopia e Imagens, da Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP) da Unicamp, pela dedicação e paciência, por ser um ótimo “professor”, por ensinar, dar liberdade e autonomia aos alunos.
compartilhados. Aos colegas Letícia Durante, Lucas Colombo, Tabatha Garcia, Marina Morenos (Doutorado) e Renally Wanderlei (Doutorado) por toda ajuda e apoio, por tornarem mais leve meu trabalho.
Em especial ao Vinicius Barçal C. Silva, Lincoln Pires Borges, Ronaldo Araújo Junior, que foram minhas companhias em praticamente todos os momentos da Pós-Graduação e se tornaram meus amigos. Por todos os momentos que vivemos, dos bons aos não tão bons assim (rsrsrsrs). Por todo apoio que dedicamos uns aos outros. Por todas as risadas, jantares, passeios e conversas. Por me permitirem contagia-los um pouco com o amor que tenho por Piracicaba e pela FOP. Vocês farão falta no meu dia a dia.
Aos funcionários da Biblioteca, Eliseu e Paulo, pela dedicação ao trabalho, por toda ajuda prestada a mim e aos colegas.
Aos funcionários da limpeza, manutenção, refeitório, portaria e segurança, cujos trabalhos são imprescindíveis para o funcionamento da Instituição. Sem vocês nenhuma pesquisa seria bem realizada.
Ao CNPq pela concessão da bolsa de estudos que me possibilitou a realização deste mestrado em Materiais Dentários.
Aos meus pais Mário Vercellino Neto e Mônica Elen Vianna Vercellino por terem sido, antes de tudo, meus primeiros professores, ensinando que a vida exige que tenhamos determinação e coragem para podermos alcançar nossos objetivos. Pelo apoio incondicional, por terem sempre acreditado e me incentivado em qualquer decisão que eu tomo. Pela educação e criação que me permitiram ser quem sou.
Ao meu irmão Murilo Vianna Vercellino, pelo apoio, amizade e parceria. Ter você é ter a certeza de que jamais estarei sozinha. Estendo meus agradecimentos à minha cunhada Karla, por todo apoio e carinho a mim dedicados. Aos dois, pelo maior presente que já ganhei, meu sobrinho e afilhado Antônio.
À minha tia Morgana Eli Vianna, que é mais que uma simples tia, a quem admiro e me espelho. Admiração que me levou a escolher a mesma profissão. Quem
faz presente. Obrigada por todo incentivo, apoio e inspiração.
Ao meu tio Reginaldo, que sempre me apoiou e incentivou, independente de qualquer coisa.
À minha segunda família, minhas amigas, “irmãs” e “filhas”, Isabela Garcia Tardivo, Verônica B. M. R. Canuto, M. Teresa B. Barbosa e Luisa B. Michelman pela amizade, apoio e companheirismo. Por toda a torcida! Por acreditarem e vibrarem comigo a cada conquista.
Ao meu amigo Augusto Rodrigues Lima (Guto), pela amizade, apoio, torcida e principalmente pelo incentivo. Sem você, eu com certeza não estaria realizando mais esta conquista.
Às minhas amigas, Aline Pedroni e Darlle Araújo, pela amizade, apoio, conselhos e ajuda. Por terem me oferecido um lar enquanto moravam em Piracicaba, e serem as melhores roommates que eu poderia ter.
Aos amigos do “Beco”, Thais, Juliana, Jéssica e Renato (Menotte) pelos anos de amizade. Às colegas da “Purple”, Melisa, Caroline, especialmente à Michelli C. de Oliveira pela convivência. À Rafaela D. B. Prado, Estela Biazotto e Larissa Lopes Rodrigues, pela ajuda.
Minha gratidão a todos os que não foram aqui mencionados, que indiretamente contribuíram para que este trabalho e esta fase da minha vida fossem concluídos.
O objetivo no estudo foi avaliar a influência de tipos e concentrações do monômero uretano na resistência da união à microtração (RU) e adaptação interna (AI) de compósitos resinosos bulkfill experimentais inseridos em cavidades classe I. Foram formulados compósitos bulkfill experimentais utilizando dois monômeros uretanos: UDMA (U) ou Exothane 24 (E) em diferentes concentrações (2,3 mol%, 5,75 mol%,11,5 mol%). Assim, 6 compósitos experimentais foram avaliados: U2,3, U5,75, U11,5, E2,3, E5,75 e E11,5 (n=10). O compósito Tetric EvoCeram Bulkfill (T) foi utilizado como referência comercial. Os compósitos foram inseridos nas cavidades com dimensões de 7x4x4 mm, confeccionadas na câmara pulpar de terceiros molares humanos hígidos, após aplicação do sistema adesivo Clearfill SE Bond (Kuraray), fotoativados com aparelho LED “multiwave” (Valo Cordless) com irradiância de 1000 mW/cm2, durante 20 segundos. As amostras foram armazenadas por 24 horas em estufa a 37°C e seccionados em fatias, das quais uma foi utilizada para avaliação da AI e as demais seccionadas em palitos para avaliação da RU. O teste da RU foi realizado em máquina de ensaio (EZ Test) com velocidade de 1 mm/min. As falhas foram avaliadas em microscópio eletrônico de varredura (M.E.V.) e classificadas em: coesiva em compósito, coesiva em adesivo, coesiva em dentina, adesiva (entre adesivo e dentina ou adesivo e compósito) e mista (mais de um material/substrato envolvido). Para avaliação da AI, réplicas em resina epóxica das fatias foram avaliadas em M.E.V. e no software ImageJ (NIH), determinando o perímetro total da interface de união e a extensão das fendas. Os dados foram avaliados por análise de variância de dois fatores (monômero e concentração) e teste de Tukey. Para a comparação com o grupo controle foi realizada análise de variância um fator (compósito) e teste de Dunnet (α=0,05). Os compósitos formulados com Exothane 24 apresentaram RU significativamente superior aos compósitos contendo UDMA nas três concentrações propostas. A menor concentração dos monômeros (2,3%) produziu RU significativamente superior às concentrações de 5,75% e 11,5%, que não diferiram entre si, para ambos monômeros. Os compósitos contendo 5,75% e 11,5% de UDMA apresentaram RU significativamente inferior ao compósito Tetric EvoCeram Bulkfill. Para a avaliação da AI, não houve diferença estatisticamente significativa entre os dois monômeros para as três concentrações propostas, nem para o grupo
apresentaram menor formação de fendas em relação às concentrações 5,75% e 11,5%, que não diferiram entre si. A falha mista foi predominante para todos os grupos, seguida de falhas coesivas em adesivo nos grupos U11,5 (35,71%), E11,5 (11,11%), T (12,76%), U5,75 e E5,75 (5,26%); já as falhas coesivas em compósito ocorreram somente nos grupos U2,3 (4,87%) e T (2,12%). Não foram observadas falhas coesiva em dentina e adesiva. Concluiu-se que monômero Exothane 24 produziu compósitos resinosos do tipo bulkfill com maior resistência da união e predominância de falhas mistas que os compósitos com UDMA, porém sem diferir na adaptação interna. Os melhores resultados foram apresentados pelo compósito experimental bulkfill com baixa concentração (2,3%) de Exothane 24.
Palavras-chave: Resinas compostas. Resistência à Tração. Adaptação marginal dentária. Microscopia eletrônica de varredura.
The aim of this study was to evaluate the influence of type and concentration of urethane monomers on microtensile bond strength (RU) and internal adaption (AI) of experimental bulkfill resin composites inserted in class I cavities. There were formulated experimental bulkfill composites containing two urethane monomers: UDMA (U) or Exothane 24 (E) in different concentrations (2.3mol%, 5.75mol% and 11.5mol%). Thus, 6 experimental composites were evaluated: U2.3, U5.75, U11.5, E2.3, E5.75 and E11.5 (n=10). The composite Tetric EvoCeram Bulkfill (T) was used as commercial reference. The composites were inserted in cavities with 7X4X4 mm dimension, performed at the pulp chamber of human third molars, after application of Clearfill SE Bond adhesive system (Kuraray), light activated with a polywave LED (Valo Cordless) with irradiance of 1000 mW/cm2 during 20 sec. The samples were stored at 37°C for 24 hours and sectioned in slices, witch one slice was used to evaluate the AI and the others sectioned to form beams to evaluate the RU. The RU test was performed on a test machine (EZ Test) with a speed rate of 1mm/minute. Failures were evaluated in a scanning electron microscope (MEV) and classified in cohesive in composite, cohesive in adhesive, cohesive in dentin, adhesive (between adhesive and dentine or adhesive and composite) and mixed (more than one material/substrate involved). To evaluate the AI, replicas in epoxy resin were evaluated in MEV and in ImageJ software (NIH), determining the total perimeter of the bonding interface and the extent of the gaps. Data were evaluated using two-way ANOVA (monomer and concentration) and Tukey test. To comparison with control group one-way ANOVA (composite) and Dunnet tests were realized (α=0,05). The composites formulated with Exothane 24 presented significantly higher RU than the UDMA-containing composites for the three concentrations. The lower concentration of the monomers (2.3%) produced RU significantly higher than the 5.75% and 11.5% concentrations, which did not differ between them, for both monomers. Only the composites containing 5.75% and 11.5% of UDMA showed significantly lower RU than the Tetric EvoCeram Bulkfill composite. For AI evaluation, there was no statistically significant difference between the two monomers for the three concentrations, neither for the control group. The lower concentration for both urethane monomers (2.3%) presented lower gap formation in comparison to 5.75% and 11.5% concentrations, which did not differ between them.
U11.5 (35.71%), E11.5 (11.11%), T (12.76%), U5.75 and E5.75 (5.26%) groups; whereas cohesive in composite failures occurred only in groups U2.3 (4.87%) and T (2,12%). There was no cohesive in dentin and adhesive failures. It is concluded that Exothane 24 monomer produced bulkfill resin composites with higher bond strength and predominance mixed failures than UDMA composites, but did not differ at the internal adaptation. The best results were presented by the experimental compound bulkfill with low concentration (2.3%) of Exothane 24.
Key words: Resin composite. Tensile Strength. Dental Marginal Adaption. Scanning Electron Microscopies.
1 INTRODUÇÃO ... 14
2 REVISÃO DA LITERATURA ... 18
2.1. RESINAS COMPOSTAS ... 19
2.1.1 POLIMERIZAÇÃO ... 23
2.1.2 DESENVOLVIMENTO DA REAÇÃO E PROPRIEDADES ... 24
2.2. RESINAS COMPOSTAS TIPO BULKFILL ... 30
3 PROPOSIÇÃO ... 37
4 MATERIAL E MÉTODOS ... 38
4.1 FORMULAÇÃO DOS COMPÓSITOS RESINOSOS EXPERIMENTAIS ... 38
4.2 PREPARO DAS CAVIDADES ... 41
4.3 CONFECÇÃO DAS CAVIDADES ... 43
4.4 PROCEDIMENTO RESTAURADOR ... 44
4.5 TESTE DE RESISTÊNCIA DA UNIÃO À MICROTRAÇÃO ... 45
4.6 ADAPTAÇÃO INTERNA ... 48
4.7 ANÁLISES ESTATÍSTICAS DOS RESULTADOS ... 49
5 RESULTADOS ... 51
6 DISCUSSÃO ... 55
7 CONCLUSÃO ... 61
REFERÊNCIAS* ... 62
ANEXOS ... 84
Anexo 1 – Certificado do Comitê de Ética em Pesquisa ... 84
1 INTRODUÇÃO
Os compósitos resinosos restauradores são amplamente usados na Odontologia e têm inúmeras aplicações, devido à sua aparência estética, versatilidade e capacidade de aplicação em cavidades com preparos minimamente invasivos. São compostos basicamente por matriz orgânica, partículas de carga inorgânica, agente de união silano e sistema iniciador/ativador da polimerização. A matriz orgânica é tipicamente composta pela mistura de dois ou mais monômeros dimetacrilatos, sendo os mais comumente usados: bisfenol diglicidil metacrilato (BisGMA), bisfenol A-diglicidil metacrilato etoxilado (BisEMA), uretano dimetacrilato (UDMA) e trietileno glicol dimetacrilato (TEGDMA). Quando reagem, os monômeros, que estão fracamente unidos por forças de van der Waals, são transformados numa rede polimérica, fortemente unida pelas ligações covalentes estabelecidas entre as moléculas, por meio da reação denominada polimerização, gerando redução do volume do material (contração de polimerização), causada pela aproximação das moléculas (Peutzfeldt, 1997; Braga et al., 2005). Estas moléculas apresentam características particulares que definem a reatividade e mobilidade durante a formação do polímero e determinam o grau de conversão, a densidade de ligações no polímero formado e a contração de polimerização (Lovell et al., 1999; Sideridou et al., 2002).
Nas cavidades, a contração do compósito é restrita pela união deste material restaurador com a estrutura dental, obtida por meio de um sistema adesivo. Esta união do agente adesivo com o compósito ocorre por meio da copolimerização dos monômeros na superfície da camada adesiva, permitindo “interação” com os monômeros do material restaurador resinoso, já na união com o substrato dental ocorre retenção micromecânica e união química (Koga et al., 2012; Oyama et al., 2012). O sistema restaurador adesivo é, portanto, responsável pela resistência da união durante a contração volumétrica do compósito (Venz e Dickens, 1993; Perdigão et al., 1997; Choi et al., 2000; Platt et al., 2001; Zheng et al., 2001), formando uma camada de absorção da tensão de contração que é transmitida para a interface (Davidson et al., 1984; Van Meerbeek et al., 1993). Sendo assim, a qualidade da camada adesiva é de fundamental importância para garantir a união entre os materiais
e entre materiais e substrato (Davidson e Feilzer, 1997; Braga et al., 2005; Van Ende et al., 2012).
Apesar dos avanços nos materiais odontológicos, os problemas desencadeados pela alta geração de tensão causada pela contração volumétrica nos materiais restauradores resinosos ainda é uma grande preocupação (Hilton, 2002; Braga et al., 2005). A contração é um processo inerente do material e um fenômeno multifatorial, afetado tanto pela formulação dos compósitos (tipo do monômero, conteúdo de carga inorgânica, quantidade e reatividade do sistema fotoiniciador), quanto pela configuração da cavidade (Fator-C), volume do material, técnica de inserção e fotoativação (Bouschlicher et al., 1997; Chen et al., 2001; Braga et al., 2005; Ferracane, 2005; Kleverlaan e Feilzer, 2005). Quando a tensão de contração excede a força de união da camada adesiva, acontecem falhas na integridade marginal, com formação de fendas entre compósito e substrato dental, os quais permitem a entrada de fluidos e também podem permitir a entrada de bactérias e desenvolvimento de cáries secundárias, sensibilidade pulpar, sensibilidade pós-operatória e pigmentação marginal, limitando a longevidade da restauração (de Gee et al., 1993; Davidson e Feilzer, 1997; Carvalho et al., 1996; Ferracane e Mitchem, 2003; Calheiros et al., 2004; Dewaele et al., 2006).
Para reduzir a tensão de contração, melhorar a resistência da união, minimizar a formação de fendas na interface da união entre material restaurador e dente, é preconizada a técnica restauradora incremental (Ferracane, 2011). Esta técnica baseia-se na inserção de incrementos de compósito com no máximo 2 mm de espessura, colocados de forma oblíqua na cavidade, permitindo que o compósito polimerize adequadamente e apresente boa adaptação ao dente, com pouca ou nenhuma fenda entre dente e material restaurador (Lutz et al., 1986; Pollack, 1987; Hilton e Ferracane, 1999).
Porém, apesar de eficaz, esta técnica demanda maior tempo clínico para sua confecção, além de possibilitar a incorporação de bolhas de ar e contaminação entre as camadas (Flury et al., 2012; Par et al., 2015). Avanços na tecnologia dos materiais restauradores resinosos permitiram o desenvolvimento de compósitos denominados bulkfill, que podem ser inseridos em incrementos de até 4 ou 5 mm de espessura, dependendo do fabricante (Leprince et al., 2013), reduzindo as desvantagens da técnica incremental. Estes compósitos exibem maior profundidade de polimerização devido à alteração na formulação, à combinação de monômeros com
partículas de carga de índice de refração semelhantes, à incorporação de sistemas fotoiniciadores mais eficientes e à maior translucidez, que permite penetração da luz em camadas mais profundas (Bucuta e Ilie, 2014).
Por ser inserido em grande volume, uma das grandes preocupações relacionadas aos compósitos bulkfill é o efeito da contração de polimerização deste material gerando tensões na interface dente/restauração. Muitas medidas têm sido tomadas para minimizar a tensão de polimerização, dentre elas, alteração dos monômeros do compósito (Braga et al., 2005; Watts et al., 2009). A substituição de monômeros como BisGMA por UDMA ou outro monômero de alto peso molecular e com maior flexibilidade estrutural pode ser uma alternativa viável para obtenção de compósitos resinosos bulkfill.
Os monômeros elastoméricos representam um dos mais recentes avanços na tecnologia dos monômeros à base de uretanos de dimetacrilatos. Modificações na molécula, tornam esses monômeros versáteis, com ampla possibilidade de utilização, principalmente em materiais resinosos odontológicos. Sugere-se que compósitos resinosos do tipo bulkfill formulados mediante substituição do monômero convencional UDMA por outro com características elastoméricas, que apresente preferencialmente melhores propriedades mecânicas, menor tensão de contração e índice de refração semelhante às partículas de carga, poderia melhorar a união em cavidades com alto fator-C permitindo maior longevidade.
No grupo dos monômeros elastoméricos a base de uretano, Exothanes (Esstech Inc., Essington, PA, EUA), há 8 tipos de monômeros, que diferem principalmente nas suas cadeias espaçadoras, alterando as propriedades físico-mecânicas de formas distintas. Testes prévios divulgados pelo fabricante (Esstech) revelaram que as propriedades mecânicas como a tenacidade à fratura, dureza, cor, resistência à tração e alongamento podem ser superiores ao UDMA convencional. Além disso, possuem baixa contração volumétrica, baixa tensão de contração e alta taxa de conversão. Porém, mais nada se sabe a respeito destes novos monômeros, como informações específicas a respeito das moléculas, seu peso molecular e sítios reativos que compõem a cadeia espaçadora, por exemplo.
As características químicas do monômero Exothane 24, em particular, favorecem a utilização em matrizes monoméricas de compósitos bulkfill, pois apresenta alta resistência a flexão, o que pode gerar alta resistência ao desgaste dos polímeros formados por este monômero (Ferracane, 2013); tem índice de refração
próximo ao das partículas de carga, o que permite polimerização adequada em grandes profundidades da restauração; grande capacidade de realizar ligações cruzadas e alongamento mais próximo dos monômeros de metacrilatos UDMA, BisEMA e BisGMA (Esstech), cujas características elastoméricas podem permitir menor tensão de contração de polimerização e melhorar as propriedades mecânicas de compósitos bulkfill, bem como melhorar a união em cavidades com alto fator-C. Desta forma, o monômero de Exothane 24 parece ser uma boa alternativa para compósitos bulkfill de forma a garantir a profundidade de cura, sem comprometer as propriedades físico-mecânicas destes materiais.
2 REVISÃO DA LITERATURA
A Odontologia restauradora progrediu no século XX com o advento das técnicas de condicionamento ácido, desenvolvimento das resinas compostas e adesivos dentinários, possibilitando procedimentos restauradores mais conservadores e biocompatíveis (Anusavice, 2013). Há mais de 150 anos o amálgama dental tem sido usado como material restaurador direto, sendo o material restaurador mais usado desde o começo do século XX (Anusavice, 2013) até o fim dos anos 90, principalmente pela grande eficiência clínica, com durabilidade entre 10 e 20 anos. O amálgama é composto por metais, principalmente prata e cobre, e por mercúrio, o que o torna potencialmente tóxico. Entretanto, a diminuição do seu uso ocorreu principalmente pela cor acinzentada, caracterizando um material não estético, e pela necessidade de desgaste da estrutura dental sadia para possibilitar retenção do material na cavidade (Anusavice, 2013).
Desde o desenvolvimento por Fletcher em 1879, até a primeira metade de século XX, os materiais à base de silicato (cimento de silicato) foram utilizados como material restaurador estético, por se aproximarem mais da cor dos dentes que os materiais disponíveis na época. Porém, apesar das vantagens causadas pela liberação de flúor, é um material de baixa resistência mecânica, apresentando grande desgaste em poucos anos, impossibilitando seu uso como material restaurador definitivo, sendo empregado somente em casos de procedimento restaurador provisório.
Em meados de 1934, na Alemanha, surgiram as primeiras resinas quimicamente ativadas, com uso amplamente difundido durante a II Guerra Mundial. Assim, os silicatos foram substituídos por resinas acrílicas à base de polimetacrilato de metila (PMMA), semelhantes àquelas utilizadas nos dias atuais para confeccionar moldeiras individuais e bases de próteses totais e parciais removíveis. A facilidade de manipulação, baixo custo, insolubilidade em meio bucal e aparência similar aos dentes permitiram ampla utilização; porém, apresentava muitas desvantagens, como baixa resistência ao desgaste, além da alta contração de polimerização, expansão e contração térmicos exagerados, causando infiltrações e cáries secundárias. Nas décadas de 40/50, Paffenbarger adicionou partículas de carga (pó de quartzo) à esta resina, reduzindo a contração de polimerização, expansão térmica e aumentando a resistência. Mais tarde, Knock e Glenn adicionaram silicato de alumínio como carga à
resina, mas com pouco sucesso, já que esta funcionava como cunha, fraturando o material.
Os problemas inerentes do material foram reduzidos pela adição de partículas de carga; porém, isto apenas reduzia o volume de matriz orgânica e a contração do material, mas não havia união química entre partícula e matriz orgânica, gerando defeitos entre as partículas mecanicamente retidas e a matriz resinosa circundante (Anusavice, 2013).
2.1. RESINAS COMPOSTAS
O tratamento da superfície das partículas de carga com agente de união silano permitiu união química entre estas estruturas e a matriz, tornando-a realmente um compósito resinoso. Portanto, os compósitos restauradores resinosos se baseiam nesta estrutura, sendo formados basicamente por matriz orgânica monomérica (dimetacrilatos), partículas de carga inorgânica, agentes de união (silano) e agentes químicos (iniciadores e ativadores) que promovem e aceleram a reação.
Por volta de 1962, Dr. Raphael Lee Bowen desenvolveu um novo monômero para formulação de resinas compostas, sintetizado pela união da resina epóxica (Bisfenol A – BIS) com a resina acrílica (Metacrilato de Glicidila). O BisGMA é um dos monômeros mais utilizados nas resinas compostas. O éster glicidil do bisfenol A (resina epóxica) reage com o metacrilato da resina acrílica, se tornando Bisfenol diglicidil A dimetacrilato (Bis-GMA). Esta é uma molécula bifuncional, composta por duas extremidades reativas de metacrilato (dimetacrilato) e dois grupos aromáticos que constitui um núcleo central rígido; este núcleo rígido reduz a habilidade desta molécula se mover/dobrar durante a polimerização, dificultando a participação no processo de polimerização, e a presença dos grupos hidroxila (-OH) permitem a formação pontes de hidrogênio entre os monômeros, dificultando a movimentação dos monômeros e cadeia de polímeros, tornando-o altamente viscoso, aumentando a viscosidade do meio e reduzindo o grau de conversão. Além disto, apresenta grande capacidade de absorção de água, fator que pode causar instabilidade de cor, desgaste acelerado e lixiviação no compósito (Gajewski et al., 2012). Algumas moléculas podem ficar sem reagir nas duas extremidades, ficando soltas na rede polimérica, podendo ser oxidadas, sofrerem degradação hidrolítica, ou
migrar para fora do compósito, podendo causar irritação nos tecidos (Tanaka et al., 1991).
O alto peso molecular garante menor contração volumétrica do material, porém, a alta viscosidade não permite a incorporação de partículas de carga suficientes para obtenção das propriedades necessárias para um material restaurador (Asmussen e Peutzfeldt, 1998; Sideridou et al., 2002; Stansbury e Dickens, 2012). Outros dimetacrilatos foram adicionados à formulação deste compósito para diminuir a viscosidade e permitir a incorporação de maior quantidade de partículas de carga.
A adição de outros monômeros mais fluidos, homólogos do dimetacrilato, funcionam como diluentes do BisGMA, alterando o grau de conversão dos monômeros, que geralmente aumenta e melhora as propriedades mecânicas do material. O grau de conversão final depende da estrutura química dos monômeros dimetacrilatos e das condições de polimerização (temperatura do ambiente, densidade de energia e concentração de fotoiniciador) (Price et al., 2011).
O dimetacrilato de trietilenoglicol (TEGDMA) é o monômero diluente mais comumente usado, apresenta baixo peso molecular, cadeia mais alongada (alifática) e flexível que o BisGMA, causando maior fluidez no meio quando adicionado ao BisGMA, ajudando a aumentar a densidade de ligações cruzadas no compósito e permitem maior incorporação de partículas de carga, conferindo aumento na resistência e melhor polimento do material. Por outro lado, monômeros diluentes tem relativo baixo peso molecular, resultando em maior contração e redução das propriedades mecânicas da estrutura final. É um monômero bastante hidrófilo, absorvendo mais água (Sideridou et al., 2007), acarretando problemas nas propriedades mecânicas (Gonçalves et al., 2010) e estéticas do material, como estabilidade de cor (Janda et al., 2007), além de apresentar alta contração de polimerização (Moszner e Salz, 2001; Sideridou et al., 2008; Sideridou e Karabela, 2011; Stansbury, 2012).
Devidos às suas desvantagens, monômeros dimetacrilatos com viscosidade moderada foram estudados a fim de eliminar ou minimizar os efeitos do TEGDMA (Sankarapandian et al., 1997; Labella et al., 1996), onde somente alguns encontraram aplicabilidade nos compósitos odontológicos (Wang et al., 1999; Asmussen e Peutzfeldt, 1998).
O Bisfenol Etoxilato A Dimetacrilato (BisEMA) é um monômero análogo do BisGMA, sendo a versão etoxilada deste, sem a presença do grupo hidroxil em sua
estrutura molecular. Isto reduz as interações moleculares secundárias, causando redução da viscosidade, o que permite maior grau de conversão (Ogliari et al., 2008). Além disto, apresenta alto peso molecular (Stansbury, 2012), responsável por reduzir a contração de polimerização volumétrica. Estudos comprovam que quando combinado com outros monômeros convencionais, como uretano dimetacrilato (UDMA) e BisGMA, tem baixa contração (Obici et al., 2002), bem como quando combinado com monômeros de baixa viscosidade, como os derivados de uretano (UDMA), tende a apresentar maior grau de conversão que os compósitos convencionais formulados com Bis-GMA e TEGDMA (Tarle et al., 2015; Fronza et al., 2015).
O UDMA é caracterizado por apresentar cadeia alifática, tornando-o altamente flexível devido à ausência do anel fenílico, menor absorção de água pela ausência do grupo hidroxil (-OH-) na molécula, além de múltiplos grupo funcionais. Este monômero apresenta uma combinação de relativo alto peso molecular com altas concentrações de duplas ligações e baixa viscosidade, o que permite que alcance maior grau de conversão que o BisGMA (Sideridou e Karabela, 2009). Esta maior reatividade pode se dar pela presença dos átomos de hidrogênio instáveis do grupamento uretano (-NH), que favorecem a reação de transferência em cadeia (Sideridou et al., 2002). Os grupos uretanos presentes na cadeia são capazes de realizar ligações de hidrogênio, que são mais fracas que as ligações realizadas pelos grupos hidroxil do BisGMA (Lemon et al., 2007). Devido à sua alta flexibilidade e maior capacidade de mobilidade, este monômero pode ser usado combinado com BisGMA, reduzindo seu conteúdo total, ou como monômero base, sendo combinado com outros monômeros diluentes, como TEGDMA, para melhorar suas características, no entanto, alta flexibilidade e ausência de grupos aromáticos podem levar à ciclização da molécula (Achilias et al., 2008).
Em estudos realizados, foi observada a maior reatividade do UDMA em comparação ao BisGMA, sendo obtida com menores concentrações de TEGDMA, enquanto que o BisGMA necessita de concentrações quase equivalentes para obter o mesmo efeito (Sideridou et al., 2002; Dickens et al., 2003). Na presença de TEGDMA há o aumentando o grau de conversão, causado pelo efeito sinérgico deste monômero altamente diluente de baixo pelo molecular (Floyd & Dickens, 2006), porém, quando associado a outros monômeros como com alto peso molecular, como o BisEMA, pode ter o grau de conversão reduzido devido a menor mobilidade das moléculas (Alshali
et al., 2013; Khatri et al., 2003). Já em outro estudo, o grau de conversão dos monômeros utilizados foi maior nos compósitos utilizando Bis-EMA como diluente do que na presença de TEGDMA (Martim et al., 2017).
Apesar destes serem os monômeros mais comumente usados em compósitos odontológicos, muitos outros monômeros passaram por estudos e avaliações para serem usados como potenciais componentes das resinas compostas, como silorano, com sistema de abertura de anéis (Weinmann et al., 2005), éster vinil metacrilato (Lee et al., 2009), monômero tiolano (Carioscia et al., 2005), multimetacrilatos derivados do ácido da bile (Gauthier et al., 2009), além de outros (Okamura et al., 2006; Moszner et al., 2008; Podgórski, 2010). Algumas substâncias também foram testadas para melhorar ou adicionar propriedades específicas ao material, como agentes antibacterianos e remineralizantes (Ebi et al., 2001; Leung et al., 2005; Beyth et al., 2006; Sevinc et al., 2010; Xu et al., 2010; Xu et al., 2010 B).
A seleção e mistura dos diferentes monômeros influencia a reatividade, viscosidade, contração de polimerização, propriedades mecânicas, sorção e solubilidade do compósito (Moszner e Ulrich, 2001), possibilitando o aumento na conversão das duplas ligações e a diminuição da viscosidade, que permitiu a incorporação de maior quantidade de partículas de carga, diminuindo a contração de polimerização, o coeficiente de expansão térmico e aumentando a resistência mecânica. Estas resinas compostas podem ser aplicadas em restaurações estéticas da região anterior da cavidade bucal, e também na região posterior, onde as restaurações recebem maior carga mastigatória.
Estas melhorias e possibilidade de variação da formulação permitiram o desenvolvimento de compósitos resinosos com diferentes características, possibilitando ampla variedade de aplicações, que incluem materiais restauradores, forradores cavitários, selantes de fóssulas e fissuras, núcleos de preenchimento, inlays, onlays, coroas, restaurador provisório, cimentos para próteses e dispositivos ortodônticos, cimentos endodônticos e pinos intracanais. Seu uso tende a crescer tanto em frequência quanto em aplicação, devido a sua versatilidade (Anusavice, 2013).
Os compósitos resinosos, associados aos sistemas adesivos, são os materiais que mais se enquadram nos requisitos de um material restaurador ideal, que visa um produto biocompatível com meio bucal, duradouro, resistente às cargas oclusais, capaz de se aderir a estrutura dental, com estética aceitável, que permita
preparo minimamente invasivo, preservação das estruturas dentais sadias e facilidade de aplicação/confecção (Rueggeberg, 2002; Ferracane, 2011; Anusavice, 2013).
2.1.1 POLIMERIZAÇÃO
Os monômeros são moléculas que passam por uma reação, denominada de polimerização, para se unirem e se transformarem em moléculas maiores, formando uma rede rígida, denominada polímero. Esta reação se dá pela aproximação dos monômeros, que estabelecem ligações covalentes entre si, formando rede polimérica com altas propriedades mecânicas (Stansbury, 2012). Para que esta reação ocorra é preciso a presença de iniciadores/ativadores, que promovem ou aceleram a reação por meio da formação de radicais livres.
Os compósitos fotopolimerizáveis são os mais utilizados na odontologia restauradora, necessitam de fonte externa de energia para iniciar a formação de radicais livres, pois o sistema iniciador está presente em frasco único, à prova de luz. O sistema iniciador, comumente composto de fotoiniciador e amina terciária, só interage na presença de luz, que emite comprimento de onda específico que produz um estado de excitação no fotoiniciador. Este interage com a amina terciária para formar radicais livres, iniciando a polimerização, onde cada radical formado é capaz de quebrar uma dupla ligação dos grupos metacrilatos, liberando um elétron que quebrará a próxima dupla ligação, e assim sucessivamente, gerando reação em cadeia (Anusavice, 2013).Para a reação ocorrer, é necessário que número de fótons suficiente seja absorvido pelo iniciador, e isto está diretamente relacionado com o comprimento de onda, intensidade e tempo de exposição.
Com o advento da fotopolimerização, o problema do tempo de trabalho foi solucionado, porém, outros problemas como contração e tensão de polimerização, e a subpolimerização dos compósitos surgiram (Tirtha et al., 1982; Stansbury, 2000).
Polimerização adequada resulta em maior grau de conversão, melhores propriedades físicas e diminui a citotoxicidade dos compósitos dimetacrilatos (Poskus et al., 2004; Sigusch et al., 2012). O grau de conversão é usado para medir a eficiência da polimerização do compósito, considerado de suma importância para o sucesso clínico da restauração (Yoon et al., 2002), que é influenciado por diferentes fatores, como tamanho e concentração de carga inorgânica, concentração de iniciador, tipos e concentração de monômeros, cor e translucidez, tempo de exposição, irradiância,
comprimento de onda da fonte de luz e temperatura durante a polimerização (Terle et al., 1998; Turssi et al., 2005; Uctasli et al., 2005; Price et al. 2011; Miletic e Santini, 2012).
2.1.2 DESENVOLVIMENTO DA REAÇÃO E PROPRIEDADES
A polimerização acontece pela aproximação dos monômeros, formando cadeia ou rede polimérica. Isto se dá por meio da substituição das ligações secundárias de van der Walls que mantém estas moléculas fracamente unidas, pela formação de ligações covalentes, unindo-as fortemente, resultando em redução do volume total do material (Venhofen et al., 1993; Peutzfeldt, 1997; Braga et al., 2005; Ferracane, 2008). Conforme a polimerização do compósito acontece, o número de ligações entre os monômeros aumenta, ocasionando no aumento da viscosidade do material, acompanhado do aumento na dureza, até sua completa presa. A maior parte da reação acontece durante a fotoativação. Após a vitrificação a reação desacelera até atingir uma taxa muito baixa, quando somente os monômeros muito flexíveis podem reagir; isto ocorre devido às propriedades viscoelásticas do meio, que alteram a cinética da reação pela maior mobilidade das moléculas (Lovell et al., 1999). Sabe-se que até 24 horas após o início da reação a polimerização continua, provavelmente devido ao relaxamento das tensões das cadeias poliméricas (Truffier-Boutry et al., 2006). As propriedades físico-mecânicas dependem do grau de conversão e da estrutura de cadeia final formada.
O comportamento viscoelástico do meio influencia na capacidade de dissipar a tensão de polimerização gerada antes do material se tornar rígido (Bowen et al., 1983). Nos estágios iniciais da polimerização, idealmente poucas ligações acontecem entre os monômeros, e o material apresenta-se em uma fase mais fluida, momento no qual as forças geradas pela contração de polimerização dos monômeros podem ser dissipadas pela capacidade de rearranjo e facilidade de se movimentar no meio. No entanto, conforme a reação continua há diminuição da fluidez do material, que é acompanhada do aumento no módulo de elasticidade, se tornando cada vez mais rígido e dificultando a movimentação das moléculas e a dissipação de forças causadas pela redução do volume do material (Dauvillier et al., 2000). Este é o momento no qual ocorre a contração rígida, que é a parte da contração volumétrica
responsável pelo desenvolvimento da tensão na interface restauradora (Bowen, 1963; Davidson et al., 1984).
A contração de polimerização tem relação direta com o grau de conversão, ou seja, maiores quantidades de duplas ligações convertidas em ligações simples causam maior redução volumétrica (Silikas et al., 2000), portanto, o número de duplas ligações convertidas em ligações simples é menor quando se utiliza monômeros de alto peso molecular, reduzindo a contração de polimerização com o aumento da concentração destes monômeros (Atai et al., 2005). Porém, maiores graus de conversão estão associados com melhores propriedades mecânicas e químicas, biocompatibilidade e estabilidade de cor. Deste modo, é necessário encontrar a relação ótima entre estes dois fatores (Caughman et al., 1991). A viscosidade do meio também influencia a quantidade de ligações, sendo que quanto maior a viscosidade do meio, menor é o grau de conversão devido a maior dificuldade de movimentação das moléculas (Calheiros et al., 2014). Estudos apontam que a redução volumétrica pode variar de 1 a 3 % em compósitos condensáveis, e até 6% em compósitos fluidos (Kleverlaan e Feilzer, 2005), sendo que sua magnitude exerce influência sobre a tensão (Braga et al., 2003) e está intimamente relacionada com o tipo de matriz (tamanho das moléculas e viscosidade), volume e tamanho do conteúdo de carga inorgânica, grau de conversão, cinética de polimerização e módulo de elasticidade (Bouschlicher et al., 1997; Chen et al., 2001).
O tempo disponível para que haja a formação da rede polimérica interfere no desenvolvimento da tensão. Em meios menos viscoso, pode haver o aumento da cinética de polimerização, fazendo com que a velocidade da conversão seja maior devido ao aumento da mobilidade das moléculas, aumentando a cinética de polimerização. Com isto, o tempo disponível para a fase fluida é diminuído, limitando o tempo necessário para dissipação de tensão antes do desenvolvimento do módulo de elasticidade, quando a tensão gerada não consegue ser dissipada e se concentra na interface de união com substrato dental (Feilzer et al., 1993; Feilzer et al., 1995; Kinomoto et al., 1999). Em taxas de polimerização mais altas ocorre, portanto, maior desenvolvimento de tensão (Feilzer et al., 1995; Kinomoto et al., 1999), pois a matriz polimérica enrijece em poucos segundos, fazendo com que quase toda a contração ocorra após este momento e a tensão comece a se acumular quase que imediatamente (Calheiros et al., 2004).
No estágio da auto-aceleração, a movimentação dos radicais é restrita e a terminação se torna controlada pela difusão, levando a um aumento na taxa de propagação. Conforme a reação continua, o sistema se torna mais viscoso e restringe a movimentação molecular, tornando a propagação controlada pela difusão levando a um declínio na taxa de polimerização (efeito da auto-desaceleração) pois esta é controlada pela difusão (Anseth et al., 1994). Quando se usa TEGDMA, seu baixo peso molecular contribui para maior concentração de duplas ligações e maior mobilidade, gerando maior grau de conversão antes da reação se tornar controlada pela difusão (Martim et al., 2017). Segundo Tinomoto e colaboradores (2004), a presença de TEGDMA atrasa a taxa de polimerização inicial, devido à redução na viscosidade resultando em maior taxa de polimerização e grau de conversão, devido à mobilidade dos radicais no compósito, porém, em baixas concentrações de 0 a 20% de TEGDMA em uma mistura contendo UDMA, não ocorre diferenças no tempo de pico da reação, causado pela maior viscosidade do meio, onde há redução na mobilidade, e a probabilidade e terminação da reação é reduzida, mantendo a taxa de propagação quase que constante. A incorporação de mais TEGDMA reduz a viscosidade, aumenta assim o tempo para maior taxa de polimerização e maior grau conversão da mistura de UDMA/TEGDMA.
Independente do tipo de diluente, quando a concentração é aumentada, aumenta-se também o grau de conversão devido à maior mobilidade, acelerando a reação, que consequentemente aumenta a contração de polimerização (Martim et al., 2017). O aumento da concentração de monômeros de maior viscosidade aumenta a viscosidade inicial do meio, bem como sua reatividade. Quanto maior a concentração, maior é o tempo e a conversão de polimerização, reduzindo a taxa de tensão de contração máxima, pois altas viscosidades reduzem a mobilidade dos monômeros e radicais, permitindo maior tempo até a taxa de conversão máxima. A alta viscosidade também é responsável pela redução no grau de conversão (Tinomoto et al., 2004), portanto o aumento da viscosidade do meio restringe a mobilidade molecular, afetando a propagação e reduzindo a conversão final (Atai et al., 2005).
O UDMA apresenta peso molecular intermediário e tensão de contração intermediária quando comparado com TEGDMA e BisGMA. Estudo de Atai e colaboradores (2005) sugere que a viscosidade é alta o suficiente para causar terminação do mecanismo controlado por difusão nos estágios iniciais da reação e baixa o suficiente para permitir mobilidade e propagação da reação, no entanto, este
monômero apresenta alta taxa de tensão de contração máxima, que é alcançada em curto tempo. UDMA apresenta mais ligações cruzadas que BisGMA (Floyd e Dickens,2005), e alta taxa de contração (Atai et al., 2005), que ocorre muito rapidamente, em poucos segundos da reação, levando a uma alta taxa de tensão de contração (%/segundos).
A tensão de contração ainda é um dos principais causadores de falhas nas restaurações e controlada por diversos fatores, como contração volumétrica, módulo de elasticidade e grau de conversão (Ferracane, 2005), portanto medidas tem sido tomadas para reduzi-la, como por exemplo a alteração da composição monomérica.
O módulo de elasticidade é um parâmetro importante para o sucesso clínico, pois o material deve suportar as forças mastigatórias e ter valor semelhante ao módulo de elasticidade das estruturas dentais (Sabbagh et al., 2002; Watts, 1994; Nakayama et al., 1974) para evitar transferência inadequada de tensão durante a mastigação (Leprince et al., 2013), além de permitir melhores propriedades mecânicas, como a resistência a flexão, que está fortemente relacionada com a resistência ao desgaste (Ferracane, 2013).
A contração volumétrica e o aumento do módulo de elasticidade são consideradas as primeiras fontes de geração de tensão (Dauvillier et al., 2000; Ferracane, 2005), influenciando a magnitude deste (Feilzer et al., 1987; Papadogiannis et al., 2011), além de ter relação direta com a integridade marginal (Braga et al., 2002; Gonçalves et al., 2008). A geração de tensão de contração não é uma propriedade do material, mas sim um processo inerente do material quando confinado em uma cavidade, sendo impedido de se deformar livremente (Davidson et al., 1984). Se a tensão de contração exceder a resistência da união, podem ocorrer fendas entre material restaurador e estrutura dental, trincas nas estruturas dentais, deflexão de cúspides que podem ocasionar sensibilidade pós-operatória, descoloração marginal, infiltração bacteriana e posterior desenvolvimento de cárie secundária, sensibilidade pulpar, sensibilidade pós-operatória e pigmentação marginal, limitando a longevidade da restauração (de Gee et al., 1993; Carvalho et al., 1996; Davidson e Feilzer, 1997; Ferracane, 2003; Calheiros et al., 2004; Dewaele et al., 2006; Ferracane, 2013). Muitos fatores envolvidos no desenvolvimento da tensão estão relacionados à composição do material restaurador, como tipos de monômeros e cargas, grau de conversão, cinética da reação, propriedades viscoelásticas e módulo de elasticidade (Feilzer et al., 1988; Sansbury et al., 2005), como já
mencionado. Outros são relacionados com a técnica de confecção, como: adesão ao substrato, tipo da cavidade (fator-C), método de inserção, técnica de fotoativação e volume da restauração (Davidson e Feilzer, 1997; Alster et al., 1997).
O fator-C de configuração cavitário, descrito por Feilzer e colaboradores (1987), é a relação entre área aderidas e não aderida da resina composta nas cavidades e é um dos responsáveis pelo desenvolvimento da tensão de contração nas restaurações de compósitos resinosos. Em casos de elevado fator-C há a diminuição das chances de relaxamento da tensão de contração, pois a área de superfície não aderida é muito menor que as áreas aderidas, aumentando a tensão na interface da união (Feilzer et al., 1987; Abe et al., 2001; Price et al., 2003), diminuindo a resistência da união (Yoshikawa et al., 1999; Armstrong et al., 2001; Nikaido et al., 2002; Shirai et al., 2005; El-Sahn et al., 2011) e aumentando as chances de falhas na margem interna da restauração (Price et al., 2003).
Quanto maior o fator-C, maior a tensão gerada na interface da união e mais rápido o desenvolvimento, ainda mais quando associado ao uso de um aparelho fotopolimerizador LED de alta potência com luz contínua (Cunha et al., 2008). Isto pode acarretar na aceleração da reação, reduzindo o tempo necessário para a dissipação da tensão e rearranjo dos monômeros dentro da cadeia na fase fluida, acelerando o aumento do módulo de elasticidade em um relativo baixo grau de conversão (Kannurpatti et al., 1997; Braga et al., 2005), transmitindo a tensão para a interface de união.
Sendo a tensão de contração a causadora de problemas como fendas entre material restaurador e estrutura dental, trincas nas estruturas dentais e deflexão de cúspides, que afetam a qualidade e longevidade das restaurações, começaram a surgir alternativas para amenizar este problema, com diferentes técnicas sendo propostas na literatura (Deliperi e Bardwell, 2002) visando a redução da contração volumétrica final do material, e consequentemente o nível de tensão de contração (Ferracane, 2011). Uma das técnicas se dá pela alteração do método inserção do material, denominada de técnica incremental, que é considerada padrão ouro para confecção de restaurações com compósitos convencionais, baseada na inserção de incrementos de compósito com máximo 2 mm de espessura, colocados de forma oblíqua na cavidade. Isto permite que o compósito polimerize adequadamente, devido à profundidade limitada de cura, e apresente boa adaptação ao dente, com pouca ou nenhuma fenda entre dente e material restaurador (Pollack, 1987; Hilton e Ferracane,
1999; Leprince et al., 2011), controlando o desenvolvimento de tensão de contração devido ao menor volume do incremento e menor fator-C (Van Dijken, 2010; Borges et al., 2014). No entanto, apesar das vantagens da técnica incremental, o tempo de confecção da restauração pela polimerização de pequenos incrementos demanda maior tempo clínico para sua confecção, além da maior possibilidade de incorporação de bolhas de ar, contaminação ente os incrementos colocados e dificuldade de aplicação da técnica em cavidades pequenas ou de acesso limitado (Abbas et al., 2003).
Apesar dos avanços nos materiais odontológicos, os problemas desencadeados pela alta geração de tensão causado pela contração volumétrica nos materiais restauradores resinosos ainda são uma grande preocupação (Hilton e Ferracane, 2002; Braga et al., 2005). Muitas medidas têm sido tomadas para minimizar a tensão de polimerização, dentre elas, alteração dos monômeros do compósito (Braga et al., 2005; Whatts et al., 2009). Algumas das estratégias incluem a redução de sítios reativos por unidade de volume por meio do aumento da quantidade de cargas em tamanho nanométrico (Mitra et al., 2003; Lu et al., 2006), aumento do peso molecular por grupo reativo, mediante substituição de parte das moléculas de baixo peso molecular (TEGDMA por exemplo) por uma mistura de UDMA e BisEMA (Braga et al., 2002; Braga et al., 2005) ou por meio do uso de moléculas à base de Silorano com abertura dos anéis de benzeno (Weinmann et al., 2005), que compensam um pouco da contração, apresentando bons resultados mecânicos (Ilie e Hickel, 2006; Zakir et al., 2013). Porém, a utilização da técnica incremental para promover menor contração ainda se faz necessária, devido à menor profundidade de polimerização desta classe de compósitos (Kusgoz et al., 2011; Flury et al., 2012).
Como o mercado de materiais restauradores é muitas vezes impulsionado pela demanda do consumidor por procedimentos mais rápidos e fáceis, que consigam superar as deficiências existentes e melhorar o desempenho clínico, mudanças mais recentes estão focando em alterações na matriz resinosa com a principal finalidade de desenvolver materiais com reduzida contração volumétrica e menor tensão de polimerização (Ferracane, 2011; Stansbury, 2012). Esses materiais, denominados de compósitos bulkfill, são considerados “de baixa contração volumétrica”. Utilizam a técnica de inserção simplificada e permitem ser inseridos em incremento único, de 4
a 5 mm de profundidade, visando a superar as desvantagens e substituir a necessidade do uso da técnica incremental (Leprince et al., 2013).
2.2. RESINAS COMPOSTAS TIPO BULKFILL
Os compósitos bulkfill são a nova classe de compósitos resinosos introduzidos no mercado, que seguem a tendência de compósitos de baixa-contração. Chegaram com o intuito de simplificar e agilizar os procedimentos restauradores por meio da inserção de incrementos de 4 a 5 mm de profundidade, conseguindo grau de conversão em grande profundidade e menor contração e tensão de polimerização. As primeiras mudanças feitas nos compósitos bulkfill para aumentar o grau de conversão se deram nas partículas de carga, dada pelo aumento de tamanho e decréscimo em quantidade nos compósitos do tipo fluido, reduzindo a área de interface carga-matriz, o que acaba por reduzir a dispersão de luz e aumentar a transmissão de luz azul em profundidade, seguidas de mudanças na composição monomérica, aumentando o peso molecular e adição de sistemas iniciadores mais reativos (Moszner et al., 2008; Ilie e Bucuta, 2013). Estes compósitos são, portanto, baseados em tecnologias de novos monômeros que aliviam a tensão, por meio de moduladores químicos de polimerização, pelo uso de fotoiniciadores mais reativos, diferentes tipos de partículas, como pré-polímeros, capazes de absorver as tensões, e fibras de vidro, que aumentam a resistência, além de modificações nas propriedades ópticas, obtendo maior translucidez para permitir maior transmissão de luz quando aplicados em grandes incrementos (Howard et al., 2010; Ilie & Hickel, 2011; Bucuta e Ilie, 2014; Goracci et al., 2014; Harlow et al., 2016).
A alteração química dos monômeros pode se dar pela substituição do Bis-GMA por monômeros de baixa viscosidade (Peutzfeldt, 1997; Burgess e Cakir, 2010; Ilie e Hickel, 2011; Czasch e Ilie 2011; Flury et al., 2012) como BisEMA, dimetacrilatos uretanos alifáticos (UDMA), dimetacrilatos uretano parcialmente aromáticos, ou metacrilatos altamente ramificados (Moszner et al., 2008), apresentando resultados de diminuição de tensão de polimerização de até 70% (Burgess e Cakir, 2010; Giachetti et al., 2011). Hoje já existem inúmeros compósitos bulkfill no mercado, com diversidade de composição monomérica, a fim de permitir as melhores propriedades necessárias, como maior profundidade de polimerização pela maior translucidez (Lassila et al., 2012) e menor tensão de polimerização, com índice de refração semelhante à carga. O compósito SDR Posterior Bulk Fill Flowable Base (Denstply
Caulk, Milford, DE, USA) contém UDMA modificado, TEGDMA, EBADMA (Dimetacrilato Bisfenol A etoxilado), o compósito Tetric EvoCeram Bulkfill (VOCO, Cuxhaven, Germany), contém BisGMA, BisEMA e UDMA. Além destes, outros compósitos, como o Venus Bulkfill (HerausKultzer, Hanau, Germany), que é composto de UDMA e EBADMA, o X-tra Base (VOCO, Cuxhaven, Germany), contendo UDMA e BisEMA e Filtek Bulkfill (3M ESPE, Rio de Janeiro, RJ, Brasil), utilizando BisGMA, BisEMA, UDMA, resina de procrilato e SonicFill (Kerr, Orange, CA, USA), composta de BisGMA, TEGDMA e EBADMA, dentre outros.
Desde o advento da fotopolimerização, o grau de conversão se tornou o principal responsável pelo sucesso clínico das restaurações (Ruyter e Oysaed, 1982), pois a energia de luz transmitida pelo aparelho fotoativador diminui drasticamente quando transmitida através de compósitos resinosos (Price et al., 2000), portanto, como a profundidade de polimerização é um fator importante em compósitos bulkfill, tornando o número de prótons que atingem a base da cavidade significativamente menor que o número de prótons que atingem a superfície, causando redução no grau de conversão, principalmente quando se aumenta a distância entre a superfície e a base da restauração. Redução no grau de conversão leva à redução das propriedades físico-mecânicas e aumenta a sorção e solubilidade, reduzindo a vida útil do compósito (Ferracane et al., 1997; Sideridou e Achilias, 2005). Para isto são tomadas algumas medidas que permitem aumentar a profundidade de polimerização dos compósitos, como aumento da concentração, do espectro de absorção e da reatividade do sistema iniciador, fonte de luz mais potentes, maior translucidez e cor do material, tamanho e tipo das partículas, e composição dos monômeros (Leloup et al., 2002; Polydorou et al., 2008; Rueggeberg et al., 2011; Harlow et al., 2016).
A CQ produz somente um radical livre, causando menor rendimento de polimerização (quantidade de monômero polimerizado por radical). Por este motivo alguns compósitos bulkfill usam monômeros mais reativos, que produzem mais radicais por unidade de iniciador, como os derivados de dibenzoil germânio (Neumann et al., 2006; Moszner et al., 2008). Este fotoiniciador é do tipo Norrish I, pois não necessita de outra molécula para gerar radical livre e são capazes de polimerizar mais rapidamente e em maior profundidade. Apesar de a maioria dos iniciadores do tipo I serem excitados por comprimentos de onda menores de 420 nm, o dibenzoil germânio é ativado com comprimentos de onda de até 450 nm (Moszner et al., 2008; Cramer et al., 2011; Randolph et al., 2014), que corresponde ao comprimento de onda na região
de luz visível do violeta (350 < 425 nm). Para isto, foram criados os LEDs de terceira geração, que fornecem múltiplos comprimentos de onda com maior intensidade, atingindo maiores profundidades. No entanto, alguns autores não indicam este tipo de fonte de luz para restaurações grandes ou de incremento único devido à posição espacial da fonte de luz violeta no aparelho, que não teria a capacidade de fornecer o mesmo comprimento de onda de maneira uniforme para toda a restauração, podendo afetar a qualidade da polimerização (Price et al., 2010; Price et al., 2014; Issa et al., 2016; Magalhães et al., 2016; Rueggeberg et al., 2016; Rocha et al., 2017).
Para garantir que mais prótons atinjam áreas mais profundas do compósito e ativem mais moléculas iniciadoras, o aumento da translucidez também é necessário, sendo possível por meio da redução do conteúdo de carga inorgânica associado ao aumento do tamanho destas partículas (Rueggeberg, 2011; Bucuta e Ilie, 2014). A transmissão da luz no compósito depende da quantidade de dispersão e absorção desta. Em materiais com grande área de interface carga-matriz, como ocorre em compósitos contendo muitas partículas pequenas, ocorre maior dispersão de luz, e portanto, menor transmissão devido às diferenças no índice de refração de ambas (Czasch e Ilie, 2013; Bucuta e Ilie, 2014). Partículas com índice de refração semelhante ao da matriz tendem a aumentar a translucidez do meio (Azzopardi et al., 2009). Em estudo realizado por Tarle e colaboradores (2015), a maior translucidez dos compósitos, associado às maiores partículas de carga, diminuíram a superfície de contato entre carga e matriz orgânica, reduzindo a dispersão e permitindo maior penetração dos prótons no material.
Quando se avaliou a profundidade de polimerização de compósitos bulkfill, esta foi melhor que a profundidade de polimerização do compósito convencional Tetric EvoCeram, dos quais o compósito comercial SonicFill foi semelhante ao compósito convencional, seguida da Tetric EvoCeram Bulkfill e SDR, sendo as maiores profundidades de polimerização alcançadas pelos compósitos X-tra base e Venus Bulk Fill (Benetti, 2015). Em geral os compósitos fluidos apresentaram maior contração de polimerização e profundidade de polimerização. Já a avaliação da contração de polimerização de diferentes compósitos mostrou que um compósito convencional (Tetric EvoCeram) teve a menor contração, similar ao compósito bulkfill SonicFill, seguido dos compósitos bulkfill fluidos SDR e X-tra base, com contração intermediaria, sendo a Venus Bulk Fill com a maior contração dentre os materiais (Benetti, 2015).
Em outro estudo, realizado por Ilie e Stark (2014), foi avaliada a profundidade de polimerização de três compósitos comerciais, onde o compósito X-tra base alcançou as melhores propriedades mecânicas, seguido do SonicFill e Tetric EvoCeram Bulkfill, de maneira que o compósito X-tra base também alcançou o melhor grau de conversão devido a sua maior translucidez em relação com compósito Tetric EvoCeram Bulkfill, sendo a pior transmissão de luz obtida pelo compósito SonicFill, que é comparável à de compósitos convencionais.
A formação de fendas pode ser resultado da excessiva tensão de contração na interface, que pode ser consequência da taxa de polimerização e magnitude da contração (Davidson e Feilzer, 1997; Braga et al., 2005), sendo difíceis de se prever, já que o alto módulo de elasticidade e maior deformação plástica sugerem maior acumulo de estresse na interface, quando usados compósitos bulkfill. Em analise para verificar a integridade marginal de compósitos bulkfill em relação aos compósitos convencionais, realizados com a técnica incremental, não houve diferença entre a formação de fendas para os compósitos (Roggendorf et al., 2011). No entanto, em outro estudo, a formação de fendas foi maior para X-tra base e Venus Bulk Fill quando comparado com compósito convencional. Não foi observada diferença entre o compósito convencional e SDR e Tetric EvoCeram Bulkfill ou SonicFill (Benetti, 2015). A complexidade entre os fatores geradores de tensão (monômeros e carga da composição do material, modulo de elasticidade, fluidez) podem ser agravados quando usados em cavidades com alto fator-C e em cavidades profundas ou amplas (Van Ede et al., 2013, Van Ende et al., 2013). Em outro estudo, compósitos bulkfill mostraram redução na deflexão de cúspides quando comparado com compósitos convencionais, inseridos com a técnica incremental, bem como melhor integridade marginal (Moorthy et al., 2012; Roggendorf et al., 2011), além de também prevenirem problemas encontrados na técnica incremental, como a possibilidade de incorporação de ar e de contaminação entre as camadas, sendo mais compactos (Flury et al., 2012; Par et al., 2015).
Os primeiros compósitos do tipo bulkfill foram do tipo fluido, apresentando resultados promissores com menor contração de polimerização e tensão quando comparado com compósitos convencionais (Braga et al., 2003; Ilie & hickel, 2011; Tauböck et al., 2014), quando normalmente compósitos nesta consistência mais fluida contraem mais que os compósitos convencionais (Labella et al., 1999; Chuang et al., 2001; Lee et al., 2010). Isto se deve principalmente à alta fluidez dos monômeros que
aliviam a tensão interna antes de atingir o ponto gel, momento no qual a tensão começa a se desenvolver (Davidson et al., 1997; Versluis et al., 1998). Os resultados de testes de resistência da união, profundidade de polimerização, grau de conversão e resistência a flexão foram igualmente bons (Czasch e Ilie, 2013; Van Ende et al., 2013; Finan et al., 2013). No entanto, por apresentar menor conteúdo de carga inorgânica, estes compósitos apresentam menor dureza de superfície e módulo de elasticidade, necessitando de camada de cobertura com espessura de 2 mm com compósito convencional (Ilie et al., 2013), como por exemplo o primeiro compósito
bulkfill comercializado, o SDR Posterior Bulk Fill Flowable Base (Dentsply, Konstanz,
Germany; in US: SureFil SDR Flow).
Segundo informações técnicas do fabricante (Dentsply), a capacidade de polimerização em maior profundidade do “SDR” se dá pela capacidade de alivio de tensão, pela fluidez do sistema, pela maior translucidez (Lassila et al., 2012) e incorporação de grupos fotoativos na matriz (Ilie e Hickel, 2011), denominado pelo fabricante de “modulador de polimerização”, que controlam a cinética de polimerização. Outros fabricantes anunciaram profundidade de polimerização que variam de 4 mm (Tetric EvoCeram Bulkfill, Ivoclar-Vivadent, Schaan, Liechtenstein) a 5 mm (SonicFILL, Kerr, Orange, CA, USA).
Apesar da grande profundidade de polimerização, devido às características mecânicas e estéticas dos compósitos bulkfill de baixa viscosidade, há indicação de acrescentar um compósito convencional recobrindo os compósitos bulkfill. Outros compósitos bulkfill de maior viscosidade foram desenvolvidos para eliminar a necessidade de camada de cobertura (Ellakwa et al., 2007; Ilie e Hickel, 2011; El-Safty et al., 2012). Assim, a restauração pode ser realizada com única resina composta, sendo estes materiais inseridos em único incremento, para mimetizar a anatomia dental e facilitar ainda mais a técnica; porém, poucos estudos avaliando as características desta classe de compósitos bulkfill foram realizados até poucos anos atrás (Ilie et al., 2013; Bucuta e Ilie, 2014; Alrahlah et al., 2014; Furness et al., 2014; Goracci et al., 2014).
O compósito Tetric EvoCerem Bulkfill é um compósito compactável, que apresenta algumas características próprias, como os Isofiller, que são partículas pré-polimerizadas para alívio de tensão. Outras modificações ocorreram no sistema fotoativador pela presença do Ivocerin, além da canforoquinona, a adição do Lucerin
TPO, que age como intensificador da polimerização, permitindo polimerização mais rápida e em maior profundidade (Ivoclar Vivadent AG, Schaan, Liechtenstein).
Este compósito apresenta baixos valores de tensão quando comparado a outros compósitos comerciais (Sunbul et al., 2016) e está relacionado com a presença das partículas de carga pré-polimerizadas (Isofillers), que reduzem o módulo de elasticidade, e atenuam as forças durante a contração (Jang et al., 2014; Fronza et al., 2015). Na literatura estão presentes estudos onde os valores da resistência da união deste compósito foram equivalentes (Van Ende et al., 2012; Mandava et al., 2017) ou abaixo da média (Van Ende et al., 2016; Silame et al., 2017) encontrada para outros compósitos bulkfill, atribuindo tamanha variação às diferentes metodologias utilizadas. Além disto, constatou-se menor grau de conversão a partir de 2 mm de profundidade deste compósito, sendo muito reduzido na base de cavidades de 4 mm, atribuído à baixa penetração dos comprimentos de ondas curtos (violeta) (Fronza et al., 2015; Harlow et al., 2016).
Alguns fatores, como a profundidade do preparo, podem dificultar a polimerização na base da cavidade, reduzindo a resistência da união (Price et al., 2000; Ilie et al., 2013), pois a capacidade de polimerização do material depende da capacidade de transmitir luz em profundidade e da cinética de polimerização (Leprince et al., 2013; Bucuta e Ilie, 2014). Deste modo, pode ocorrer atenuação da absorção de luz e maior dispersão (McCabe e Carrick, 1989; Musanje e Darjell, 2006), de maneira que poucos prótons alcançam as partes mais profundas do compósito, diminuindo assim o grau de conversão na base (Finan et al., 2013) bem como a copolimerização com a camada adesiva (Oyama et al., 2012), tornando as propriedades mecânicas inferiores (Peutzfeldt e Asmussen, 2005).
A possibilidade de usar monômeros com capacidade elastomérica pode melhorar a união em cavidades com alto fator-C, por meio da substituição do monômero convencional UDMA por um que apresente preferencialmente melhores propriedades mecânicas, menor tensão de contração e índice de refração semelhante às partículas de carga, garantindo profundidade de polimerização adequada e maior longevidade (Esstech Inc., Essington, PA, EUA). Estes monômeros elastoméricos (Exothane™, Esstech) representam um dos mais recentes avanços na tecnologia dos monômeros à base de uretanos de dimetacrilatos. Testes prévios divulgados pelo fabricante (Esstech) revelaram que as propriedades mecânicas como a tenacidade à fratura, dureza, cor, resistência à tração e alongamento podem ser superiores ao
