UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Faculdade de Odontologia
Programa de Pós Graduação em Odontologia
Tese
Coroas dentárias temporárias em impressão 3D
Débora Meincke Simoneti
Coroas dentárias temporárias em impressão 3D
Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial à obtenção do título de Doutora em Clínica Odontológica, Ênfase em Prótese Dentária.
Orientadora: Profa. Dra. Tatiana Pereira Cenci
Co-orientador: Prof. Dr. Mateus Bertolini Fernandes dos Santos
S598c Simoneti, Débora Meincke
SimCoroas dentárias temporárias em impressão 3D / Débora Meincke Simoneti ; Tatiana Pereira Cenci, orientadora ; Mateus Bertolini Fernandes dos Santos, coorientador. — Pelotas, 2018.
Sim39 f.
SimTese (Doutorado) — Programa de Pós-Graduação em Prótese Dentária, Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Pelotas, 2018.
Sim1. Impressão 3D. 2. Restaurações temporárias. 3. Propriedades mecânicas. 4. Sls. 5. Sla. I. Cenci, Tatiana Pereira, orient. II. Santos, Mateus Bertolini Fernandes dos, coorient. III. Título.
Black : D3 Elaborada por Fabiano Domingues Malheiro CRB: 10/1955
Coroas dentárias temporárias em impressão 3D
Tese aprovada, como requisito parcial, para obtenção do grau de Doutora em Clínica Odontológica, Área de Concentração Prótese Dentária, Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Pelotas.
Data da Defesa: 19/12/2018
Banca examinadora:
Profa. Dra. Tatiana Pereira Cenci (Orientadora), Doutora em Odontologia, Área de Concentração Prótese Dentária, pela Universidade Estadual de Campinas
Prof. Dr. Gregori Franco Boeira, Doutor em Odontologia, Área de Concentração Dentística, pela Universidade Federal de Pelotas
Prof. Dr. Fabrício Aulo Ogliari, Doutor em Odontologia, Área de Concentração Materiais Odontológicos, pela Universidade Federal de Pelotas
Profa. Dra. Françoise Van der Sande, Doutora em Odontologia, Área de Concentração Dentística, pela pela Universidade Federal de Pelotas
Profa. Dra. Giana da Silveira Lima (Suplente), Doutora em Odontologia, Área de Concentração Dentística, pela Universidade Federal de Pelotas
Prof. Dr. César Dalmolin Bergoli (Suplente), Doutor em Odontologia, Área de
Concentração Odontologia Restauradora, pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
Agradecimentos
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio no desenvolvimento de meu processo de doutorado.
Ao PPGO-UFPel, onde tive a oportunidade de estar sempre aprendendo e renovando conhecimentos.
À UFPel, que fez possível minha capacitação durante o período de 11 anos de qualificação profissional.
À minha orientadora e amiga Profa. Dra. Tatiana Pereira Cenci, responsável por tornar-me cirurgiã-dentista especialista em prótese dentária, acompanhando meu crescimento desde a graduação, disponibilizando-se sempre que necessário.
Ao amigo e orientador (de mestrado e da vida), Fabrício Aulo Ogliari, responsável pela minha inserção na área acadêmica.
Ao meu marido Severino João Simoneti pelo simples fato de sempre se fazer presente e ausente quando necessário.
E a minha família e amigos por incentivarem meus estudos. Obrigada.
“Costumo dizer que você só se conhece quando sai para o mundo sozinho. Até lá você é apenas traços do que sua família queria de você, traços do que os amigos acham importante.” Ronaldo Hirata
RESUMO
MEINCKE SIMONETI, Débora. Coroas dentárias temporárias em impressão 3D. 2018. 39f. Tese - Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2018.
A importância das restaurações temporárias em um tratamento reabilitador oral é inquestionável e, com o avanço da tecnologia, a impressão 3D aparece como aliada para a confecção de trabalhos odontológicos. Atualmente há um grande número de impressoras 3D utilizando diferentes tecnologias, e em função da evolução do processo torna-se necessário comparar propriedades de próteses temporárias confeccionadas a partir de impressões 3D com aquelas confeccionadas com materiais comumente utilizados. Este estudo buscou comparar propriedades de próteses temporárias confeccionadas a partir de impressões 3D, por diferentes técnicas (SLA e SLS), com aquelas obtidas através da técnica de moldagem prévia confeccionadas com resina acrílica e bisacrílica. As propriedades analisadas foram: resistência à flexão, dureza, resistência a compressão, rugosidade do material antes e após polimento e contagem de microrganismos após formação de biofilme. Como resultados, a resina acrílica obteve o maior valor de dureza entre os grupos analisados (p<0,001), enquanto o módulo de elasticidade foi menor para os materiais impressos. Não houve diferença estatisticamente significativa para acúmulo de biofilme, no entanto em relação a rugosidade dos grupos houve diferença entre os materiais (p<0,0001): resina bisacrílica e impressão SLA, tanto antes quanto após polimento demonstraram mesmo comportamento, seguidas pela resina acrílica e impressão SLS, com valores de rugosidade após polimento de 0,7m, 0,9m e 1,2m respectivamente. Consequentemente, próteses temporárias confeccionadas a partir de materiais de impressão 3D possuem comportamento semelhante àquelas produzidas com materiais convencionais. No entanto, ainda existem limitações de seu uso na prática clínica em função de gama de cores disponíveis e caracterização destes materiais quanto ao seu uso e toxicidade. Por fim, considerando-se as limitações deste estudo, ainda são necessários outros estudos em relação às propriedades físico-mecânicas de materiais de impressão 3D para que se possa indicá-los com confiança na prática clínica, uma vez que avaliação de alteração de cor, brilho e resistência ao desgaste abrasivo são características importantes e que não foram abordadas deste estudo.
Palavras-chave: impressão 3D; restaurações temporárias; propriedades mecânicas; análise de biofilme; SLA; SLS.
ABSTRACT
MEINCKE SIMONETI, Débora. Temporary dental restorations by 3D printing. 2018. 39f. Tese - Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2018.
The importance of temporary restorations in oral rehabilitation is unquestionable, and with the recent technological advancements, 3D printing appears as an interesting tool for many procedures in dentistry, as temporary restorations. There is a large number of 3D printers, with different technologies; thus, it is important to compare properties of conventional temporary restorations with those manufactured by 3D printing. This study aimed to compare properties of temporary restorations made from 3D prints, by different techniques (SLA and SLS) with those obtained through the conventional technique using a previous impression using acrylic or bisacrylic resin. The properties analyzed were flexural strength, hardness, compressive strength, roughness and biofilm deposition. Acrylic resin obtained the highest hardness value among the analyzed groups (p<0.001), while the elastic modulus was lower for the 3D printed materials. There was no statistically significant difference for biofilm deposition, but values for roughness showed statistically significant differences (p<0.0001), with bisacrylic resin and SLA printing before and after polishing showing the same performance, followed by acrylic resin and SLS printing, with roughness after polishing of 0.7 μm, 0.9 μm and 1.2 μm, respectively. Consequently, temporary restorations made from 3D printing materials have similar perforance compared to those produced with conventional materials. However, there are still limitations on their use in clinical practice, depending on the range of colors available and characterization of these materials regarding their use and toxicity. Finally, considering the limitations of this study, further studies are needed to test and improve the physical-mechanical properties of temporary restorations made by 3D printing, considering the evaluation of color and possible changes, gloss and abrasive wear resistance and other important features that were not considered in this study.
Keywords: 3D printing; temporary restorations; mechanical properties; biofilm
SUMÁRIO
1 Introdução e Revisão de Literatura....………...…… 8
1.1 Justificativa... 10 1.2 Objetivos... 10 1.2.1 Objetivos Gerais... 10 1.2.2 Objetivos Específicos... 10 1.3 Hipótese... 11 2 Artigo... 12 2.1 Resumo... 13 2.2 Abstract... 14 2.3 Introdução... 15 2.4 Materiais e Métodos... 17 2.5 Resultados... 21 2.6 Discussão... 23 2.7 Conclusão... 27 2.8 Referências... 28 3 Considerações finais 33 Referências 34 Apêndices 37
1 Introdução e Revisão de Literatura
No âmbito da prótese fixa dentária, o objetivo é a devolução de estrutura perdida a fim de repor estética, fonética e função aos pacientes. Para isso, é necessário lançar mão de materiais e técnicas adequadas para que o trabalho final seja de excelência. A importância das restaurações temporárias em um tratamento reabilitador oral é inquestionável devido à sua necessidade de promover proteção do complexo dentina-polpa dos dentes preparados. Entretanto, os materiais utilizados para a execução destas restaurações são críticos em relação a resistência e longevidade, bem como quanto a adaptação, esta diretamente relacionada às habilidades manuais do cirurgião-dentista (BASTOS, 2003). Neste contexto, as próteses fixas vêm sendo beneficiadas com a inovação dos procedimentos clínicos e laboratoriais, eliminando ou suprimindo algumas etapas intermediárias e tornando a qualidade dos resultados independente das habilidades dos técnicos em prótese dentária (NAYAR et al., 2015).
Atualmente a tecnologia de manufatura aditiva (impressão 3D) vem ganhando espaço no mercado mundial e também na área odontológica. Embora outrora considerada cara e futurista, com aplicações limitadas, muitos estudos já tem demostrado que a confecção de modelos digitais tem a mesma acurácia e precisão daqueles obtidos pelo método tradicional de moldagem (KASPAROVA et al., 2013; MULFORD et al.,2016). A indústria recentemente aumentou e modernizou máquinas de impressão 3D que podem utilizar uma ampla gama de polímeros, metais e cerâmica (VAN NOORT, 2012). Trata-se de um método de fabricação em que materiais são depositados em camadas padronizadas para produzir um objeto tridimensional. Esta técnica tem sido principalmente utilizada em engenharia de materiais para criar protótipos (SCHUBERT et al., 2014). Caracteriza-se como um
processo de manufatura aditiva, idealmente adequado para Odontologia, pois há necessidade de produzir peças protéticas personalizadas feitas para adaptarem-se ao paciente, além da possibilidade de especificar informações sobre o objeto a ser impresso tais como a cor, textura, espessura da camada, entre outros (HULL, 1986). O comitê da ASTM (American Society for Testing and Materials) F42 classificou as tecnologias de manufaturas aditivas em 7 categorias: stereolithography (SLA), material jetting (MJ - PolyJet), material extrusion or fused deposition modeling (FDM), binder jetting, powder bed fusion, sheet lamination e direct energy deposition. Dentre as tecnologias, há aquelas que imprimem por DLP (Digital Light Processing) ou SLA (Stereolitography), dois processos semelhantes que consistem em expor um plástico ou resina líquida à ação de uma luz, principal diferença entre elas, que endurece o material para formar o objeto, construindo uma camada inteira de cada vez. Ainda semelhantes a SLA, a SLS (Selective Laser Sintering) tem como principal diferença a utilização de pó em vez de líquido, enquanto a PolyJet utiliza múltiplas cabeças de impressão para depositar o plástico líquido em uma plataforma limpa, camada por camada. Já as FDM (Fused Deposition Modeling) são impressoras que funcionam com filamentos aquecidos e depositados camada a camada onde ao tomar contato com a camada anterior o plástico esfria e se funde (MADHAV, 2013; CHUNG, et al. 2014; REVILLA-LEON, 2018).
Em se tratando das tecnologias como SLA e SLS, utilizam-se resinas fotossensíveis, apresentadas em forma de líquido e pó, respectivamente, e que podem ser divididas em termoplásticas e termosolidificantes, apresentando um acabamento mate ou brilhante. Os materiais mais utilizados são ácido polilático (PLA), ABS (copolímero obtido a partir da reação dos monômeros de acrilonitrilo, butadieno e estireno), PETG (Polietileno Tereftalato) e Nylon (BESKO, 2017). Já em relação aos materiais utilizados para confecção de prótese temporárias, resina acrílica e bisacrílica são usadas desde o ano de 1930 e demonstram boa performance em estética, biocompatibilidade, estabilidade em ambiente oral e baixo custo (BALOS et al., 2014; SAISADAN et al., 2016; YANG et al., 2017; SHAKERI et al., 2018).
1.1 JUSTIFICATIVA
Considerando a crescente tecnológica em relação a materiais e confecção de próteses fixas, esta pesquisa se justifica por existirem poucos estudos na literatura relacionados ao uso de materiais poliméricos obtidos através de impressão 3D e suas propriedades considerando-se sua utilização clínica em odontologia.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Avaliar diferentes propriedades de materiais manufaturados a partir de resina acrílica, resina bisacrílica e polímeros obtidos por impressão 3D utilizados para confecção de próteses fixas temporárias.
1.2.2 Objetivos Específicos
Avaliar e comparar a rugosidade de superfície dos materiais testados, antes e após polimento;
Avaliar e comparar a dureza Vickers dos materiais testados;
Avaliar a formação de biofilme nos diferentes materiais testados, utilizando-se um modelo de microcosmos em espécimes pós-polimento, simulando a utilização clínica;
Avaliar e comparar, dentre os materiais testados, os valores de módulo de elasticidade, tensão e força máximas através de um ensaio de flexão de 3 pontos;
Avaliar e comparar a fadiga dos materiais testados a partir de um teste de ciclagem mecânica.
1.3 HIPÓTESE
A hipótese a ser testada é a de que ao comparar próteses fixas temporárias confeccionadas pelos métodos convencionais de moldagem prévia com aquelas produzidas pelo método de impressão 3D, as propriedades destes sejam semelhantes às confeccionadas de maneira convencional.
2 ARTIGO
Coroas dentárias temporárias em impressão 3D
Temporary dental restorations by 3D printing
Débora Meincke Simoneti, Mestre em odontologia com ênfase em Prótese Dentária pela Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, Rio Grande do Sul, Brasil
Tatiana Pereira Cenci, Doutora em odontologia com ênfase em Prótese Dentária pela Universidade Estadual de Campinas
Mateus Bertolini Fernandes dos Santos, Doutor em odontologia com ênfase em Prótese Dentária pela Universidade Estadual de Campinas
Autor correspondente: Tatiana Pereira Cenci, Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Pelotas, Rua Gonçalves Chaves 457, 96015-560, Pelotas-RS, Brasil. e-mail: tatiana.dds@gmail.com)
2.1 RESUMO
A importância das restaurações temporárias em um tratamento reabilitador oral é inquestionável, e com o avanço das tecnologias, a impressão 3D aparece como um aliado para a confecção de trabalhos odontológicos. Atualmente há um grande número de impressoras 3D utilizando diferentes tecnologias, e em função da evolução do processo torna-se necessário comparar propriedades de coroas temporárias confeccionadas a partir de impressões 3D com os materiais que comumente são utilizados. Objetivo: Este estudo buscou comparar propriedades de coroas temporárias confeccionadas à partir de impressões 3D, por diferentes técnicas (SLA e SLS) com aqueles obtidos através da técnica de moldagem prévia confeccionados com resina acrílica e bisacrílica. Métodos: As propriedades analisadas foram: resistência à flexão, dureza, resistência a compressão, rugosidade do material antes e após polimento e depósito de biofilme. Resultados: A resina acrílica obteve o maior valor de dureza entre os grupos analisados, enquanto o módulo de elasticidade foi menor para os materiais impressos. Não houve diferença estatisticamente significativa para acúmulo de biofilme, no entanto em relação a rugosidade dos grupos houve diferença entre os materiais (p<0,0001). Conclusão: Coroas temporárias confeccionadas à partir de materiais de impressão 3D apresentaram comportamento semelhante àqueles produzidos com materiais convencionais, no entanto ainda são necessários mais estudos em relação às propriedades físico-mecânicas de materiais de impressão 3D.
2.2 ABSTRACT
The importance of temporary restorations in oral rehabilitations is unquestionable, and with the recent technological advancements, 3D printing appears as an interesting tool for many dentistry procedures, among them the manufacture of temporary restorations. There are a large number of 3D printers, with different technologies; thus, it is important to compare properties of conventional temporary restorations with those manufactured by 3D printing. Objective: This study aimed to compare properties of temporary restorations made from 3D prints, by different techniques (SLA and SLS) with those obtained through the prior molding technique made with acrylic and bisacrylic resin. Methods: The properties analyzed were: flexural strength, hardness, compressive strength, roughness before and after polishing and biofilm deposition. Results: Acrylic resin obtained the highest hardness value between the analyzed groups, while the elastic modulus was lower for the 3D printed materials. There was no statistically significant difference for biofilm deposition; however, in relation to surface roughness, it was observed a statistical difference between the materials (p <0.0001). Conclusion: Temporary restorations made by 3D printing presented similar behavior to those produced with conventional materials, however further studies are needed to improve our understating regarding the physical-mechanical properties of temporary restorations manufactured by 3D printing materials.
2.3 INTRODUÇÃO
A importância das restaurações temporárias em um tratamento reabilitador oral é inquestionável devido à sua necessidade de promover proteção do complexo dentina-polpa dos dentes preparados, manter e avaliar tecidos periodontais, fornecer estética adequada e promover conforto durante a função fonética e mastigatória do paciente. Entretanto, os materiais utilizados para a execução destas restaurações são críticos em relação a resistência e longevidade, bem como quanto a adaptação, esta diretamente relacionada às habilidades manuais do cirurgião-dentista1.
De tal modo, a tecnologia digital tem integrado diversos ramos da prática odontológica, inclusive a prótese dentária. Embora outrora considerada cara e futurista, com aplicações limitadas2, muitos estudos já tem demostrado que a confecção de modelos digitais tem a mesma precisão daqueles obtidos pelo método tradicional de moldagem3.
Atualmente há um grande número de impressoras 3D utilizando diferentes tecnologias, e em função da evolução do processo de escaneamento intraoral, vem se expandindo na odontologia. A facilidade de impressão, obtenção de modelos de alta resolução bem como acabamento de superfície adequado, associado à diminuição do custo das impressoras fez com que a tecnologia ganhasse um lugar de importância na área odontológica. 3,4,5,6
Tecnologias do tipo SLA e SLS são utilizadas na odontologia. Na tecnologia SLA (tecnologia de estereolitografia a laser), o laser da impressora alcança uma resina líquida que fica armazenada na cuba, levando à polimerização do material. Já na tecnologia tipo SLS utiliza-se uma resina em pó, polimerizada camada por camada. 3,4,6,7
acrílica e bisacrílica, são usados desde os anos de 1930 e demonstram boa performance em relação a estética, biocompatibilidade, estabilidade em ambiente oral e também baixo custo, no entanto a força suportada por estes materiais ainda precisa de melhorarias pois é comum ocorrer fraturas destes materiais durante a função mastigatória 8,9,10,11, particularmente quando o paciente usa o provisório por um período prolongado, ou quando o paciente apresenta hábitos parafuncionais.12
Logo, com a ampliação da utilização de impressões 3D em diferentes trabalhos odontológicos, este estudo teve como objetivo comparar propriedades de coroas temporárias confeccionadas à partir de impressões 3D pelas técnicas SLA e SLS - com aquelas obtidas através da técnica de moldagem prévia confeccionadas com resina acrílica auto-polimerizável e resina bisacrílica.
2.4 MATERIAIS E MÉTODOS
Este foi um estudo in vitro, de equivalência, cego para o avaliador, onde verificou-se o comportamento de dois materiais obtidos por impressão 3D (SLA e SLS) e dois materiais convencionais (resina acrílica e resina bisacrílica) quanto à resistência a fratura, rugosidade de superfície, dureza, fadiga e formação de biofilme. Para tal, foram obtidos corpos de prova para a realização dos testes físicos e mecânicos de acordo com a Tabela 1.
Nome Comercial: Modo de confecção: Composição: Fabricante:
Resina acrílica Moldagem prévia Polimetilmetacrilato,
Peróxido de Benzoíla, Pigmentos Biocompatíveis
Dencor, Artigos Odontológicos
Clássico Ltda, São Paulo, SP, Brasil Resina bisacrílica Moldagem prévia Dimetacrilatos,
nanopartículas,
catalisadores, pigmentos, inibidor.
Yprov Bisacryl, Yller, Pelotas, RS, Brasil
Stratasys SLS Nylon 12 PA2201 Stratasys Direct
Manufacturing, Eden Prairie, Minessota, EUA
Grey Formlabs SLA Oligômeros metacrilatos,
monômeros metacrilatos, Fotoinibidores, Pigmentos, Aditivos especiais Formlabs Inc.Somerville, Massachussets, EUA
Para este estudo, foram confeccionadas 40 coroas unitárias temporárias (N=40; n=10 por grupo) (Apêndice A), através de um padrão de preparo dentário de molar inferior (correspondente ao dente 46) (Apêndice B) que foi previamente escaneado tridimensionalmente e através de software específico (Zirconzahn – Zirkonzahn USA Inc.) uma coroa unitária para elemento 46 foi idealizada. Após obtenção de arquivo digital da coroa unitária do 46, esta foi impressa para servir de referência para a confecção da coroa provisória, servindo como modelo padrão para realizar-se a confecção de próteses temporárias de acordo com a técnica da moldagem prévia e confeccionar coroas temporárias com resina acrílica e bisacrílica.
Além das coroas também foram confeccionados corpos de prova, de acordo com as especificações dos testes, em forma de barra (N= 40, n=10 por grupo) medindo 4 mm de largura, 2 mm de altura e 10 mm de comprimento, e em forma de disco (N= 40, n=10 por grupo) medindo 10 mm de diâmetro e 2 mm de altura (Apêndice A).
Para avaliação da rugosidade de superfície todos os espécimes dos diferentes grupos (n=10) foram avaliados utilizando-se um rugosímetro (SJ -201; Mitutuyo,Tóquio, Japão) com resolução 0,01μm, em temperatura ambiente. Foram feitas três leituras para cada espécime e o valor da rugosidade (Ra, µm) foi determinado a partir da média aritmética entre as três mensurações 13. Os espécimes foram submetidos a primeira mensuração antes de polimento, e a segunda mensuração após polimento, onde foi utilizado disco de pelo de cabra com pasta Opal No. 520-0001 por 1 min e disco de feltro por mais 1 min, simulando o ambiente clínico.
Para avaliar a formação de biofilme sobre estes espécimes (n=6), realizou-se um ensaio de biofilme in vitro, em um modelo de microcosmos. A saliva de um doador saudável foi coletada e colocada sobre os espécimes de cada grupo, posicionados em placas de cultura de células por 1h para formação de película adquirida. A seguir, esta foi aspirada e inserido DMM (meio de cultura análogo a saliva) e incubado em anaerobiose por um período de 24 h. Após
este período, os espécimes foram removidos, lavados em solução salina e sonicados (3 pulsos de 10s, 10W). O biofilme foi serialmente diluído e plaqueado em placas de ágar sangue para contagem de microrganismos totais. As placas foram incubadas a 37o C em anaerobiose por 72 h prosseguindo-se a contagem. Este experimento foi realizado em duplicata em três momentos distintos.
Para avaliação da dureza Vickers, os espécimes (n=5) foram avaliados através de um microdurômetro (FM-700; Future-Tech Corp., Kawasaki, Japan), previamente calibrado. Foram feitas cinco indentações em diferentes regiões das amostras. A carga aplicada foi de 50 kg, durante 15 s. O valor de dureza Vickers (Vickers hardness number – VHN, kgf/mm2) das superfícies analisadas de cada espécime foi adquirido de acordo com a média de cinco leituras. A realização do teste foi feita por um único operador.
Para o teste de flexão de 3 pontos, utilizou-se uma máquina de ensaios universal (DL500; EMIC, São José dos Pinhais, PR, Brazil), com uma célula de carga de 1.000N a uma velocidade de 0,5mm/min, aplicando-se carga crescente no centro do corpo de prova (n=10), aumentando lentamente até sua ruptura. Através deste teste obtiveram-se os valores de módulo de elasticidade, tensão máxima e força máxima suportada pelos materiais testados.
Cada grupo (n=10) foi submetido ao teste de ciclagem mecânica por compressão em um simulador de fadiga mecânica (Biocycle, Bioodi, São Carlos, SP, Brasil). Os espécimes foram colocados em uma base metálica e posicionados com ângulo de 90º em relação ao longo eixo do dente. A ponta da máquina de ciclagem, com 2,5mm de diâmetro, foi colocada em contato com o a oclusal do molar e pulsos de carga de intensidade de 2bar, a uma frequência de 4Hz (quatro ciclos por segundo) foram aplicados. Um total de 120.000 ciclos foram realizados a fim de simular 6 meses do material em meio bucal.
Para a análise dos resultados, foi utilizada análise de variância (one-way ANOVA) seguida pelo teste de Tukey para cada um dos testes realizados: análise da formação de biofilme,
rugosidade antes e após polimento, além da comparação intergrupos por análise de variância. Para a análise de resistência à fratura, optou-se for apresentar os dados em forma qualitativa, já que apenas um grupo de impressão 3D apresentou fratura após a ciclagem mecânica. Todos os testes foram considerados com alpha de 5%.
2.5 RESULTADOS
Os resultados obtidos estão apresentados nas Tabelas 2 e 3:
Modo de Confecção Dureza Vickers (kgf/mm2) Módulo de elasticidade (MPa) Tensão Máxima (MPa) Força Máxima (N) Resistência à fratura (N)* Resina acrílica 14,2 ±2,6d 859,4 ±46,3c 69,2 ±8,8bc 114,6 ±14,6b
SLA 8,4 ±0,2ab 513,3 ±29,7b 48,9 ±1,2ac 58,7 ±2,2a SLS 10,3 ±1,0bc 452,4 ±35,8ab 77,3 ±3,1d 133,7 ±4,4d Resina
bisacrílica
10,7 ±2,2ac 997,3 ±108,5d 75 ±8,2c 131,1 ±22ac
Tabela 2. Dureza, módulo de elasticidade, tensão e força máximas e resistência a fratura dos materiais testados. Letras diferentes representam diferenças estatisticamente significante entre os materiais para cada um dos testes (ANOVA e Tukey HSD, p<0,05). *Após 6 meses de ciclagem: houve fratura do material
Em relação a dureza Vickers dos materiais, houve diferença estatisticamente significante entre os materiais (p=0,0008), sendo que a resina acrílica apresentou maior dureza e foi diferente de todos os outros materiais testados, enquanto que a SLA (Formlabs) apresentou menores valores, mas semelhantes estatisticamente aos da resina bisacrílica.
valores de tensão e força máxima, onde a impressão 3D obtida pela técnica SLA apresentou menores valores, seguido pela resina acrílica, bisacrílica e impressão 3D SLS (p<0,001).
No entanto no que se refere ao módulo de elasticidade, os valores mais baixos foram relacionados aos materiais obtidos por impressão 3D, havendo também diferença estatística entre os grupos (p<0,001).
Através do teste de ciclagem mecânica foi possível observar a resistência à fratura dos materiais, e em um período referente a 6 meses observou-se que 4 espécimes do grupo da Formlabs não resistiram à compressão ao qual foram submetidos. As fraturas ocorreram durante dos ciclos de 22000, 113800, 33700 e 45000. Os demais grupos não sofreram fratura.
Modo de confecção
Rugosidade
Rugosidade Pós Polimento
Biofilme (x 109)
Resina acrílica 4,8 ±0,6b 0,9 ±0,2b 3,6 ±2,5a
SLA 1,5 ±0,4ª 0,7 ±0,1a 6,1 ±7,2a
SLS 6,2 ±0,6c 1,2 ±0,3c 5,5 ±4,6a
Resina bisacrílica 1,5 ±0,3ª 0,7 ±0,1ba 5,1 ±6,1a
Tabela 3. Dados de rugosidade antes e após polimento (m) e formação de biofilme. Letras diferentes representam diferenças estatisticamente significante entre os materiais para cada um dos testes (ANOVA e Tukey HSD, p<0,05). Em relação a comparação do polimento (antes vs depois), houve diferença em todos os materiais (p<0,001, teste t de Student).
A formação de biofilme não foi afetada em relação ao tipo de material (p=0,949645). Já em relação a rugosidade dos grupos houve diferença entre os materiais (p<0,0001) antes e após polimento. No entanto na comparação intergrupos separadamente, alguns materiais mostraram-se mostraram-semelhantes em relação a rugosidade.
2.6 DISCUSSÃO
Este trabalho é um dos primeiros a mostrar a comparação de propriedades de materiais para coroas temporárias em prótese dentária confeccionados por impressão 3D e convencional, considerando-se além de propriedades mecânicas, outras que são comumente negligenciadas, como a formação de biofilme, o que impacta diretamente na manutenção de saúde dos tecidos periodontais quando da sua utilização clínica. De acordo com os resultados obtidos neste estudo, parece haver diferenças em relação aos materiais para alguns dos parâmetros testados. Estes resultados tornam-se importantes à medida que são comumente utilizados na prática clínica e especialmente considerando-se a utilização de materiais por impressão 3D.
Propriedades físicas e mecânicas, como resistência à flexão, dureza, resistência a compressão, rugosidade do material e depósito de biofilme são parâmetros importantes à serem analisados quando se opta por usar uma restauração temporária. As tecnologias de impressão 3D são uma opção atual para fabricar restaurações dentárias temporárias, no entanto, as informações disponíveis sobre tais materiais são ainda muito limitadas sobre sua composição química e propriedades mecânicas que podem apoiar sua aplicação clínica.14
Com os contínuos desenvolvimentos nos processos de fabricação de próteses dentárias, as tecnologias digitais estão ganhando mais aceitação. A manufatura aditiva (impressão 3D) está sendo cada vez mais aplicada neste campo. Valores da desadaptação marginal média obtidos nas técnicas de impressão 3D encontam-se dentro do intervalo aceitável, variando de 78 a 107 m15. A técnica de impressão 3D mostrou a menor discrepância interna seguida da
3D e os modelos de gesso não mostrou diferenças estatisticamente significativas.17
Já em relação aos matérias utilizados para confecção de próteses temporárias, os materiais convencionais podem ser divididos em dois grupos de acordo com a sua composição química: aqueles baseados em monometacrilatos ou resinas acrílicas e aqueles baseados em dimetacrilatos ou resinas bisacrílicas, da mesma forma que os materiais temporários impressos parecem seguir a mesma classificação.18 Entender as propriedades mecânicas de materiais odontológicos temporários é necessário para avaliar novos materiais temporários de impressão 3D, verificar as alegações dos fabricantes e compará-los com materiais convencionais a fim de discernir um material ideal e uma técnica adequada para confecção de próteses temporárias de longo prazo.19
Materiais odontológicos temporários convencionais são descritos na literatura por possuírem propriedades físicas globais satisfatórias, incluindo acabamento marginal e polimento.20 Em se tratar de polimento, a superfície de uma restauração deve ser a mais lisa possível, servindo para garantir o sucesso estético e periodontal em longo prazo, uma vez que quanto menos rugosa, menor o acúmulo de biofilme.21, Valores de rugosidade pós polimento encontrados em nosso trabalho vão ao encontro aos da literatura, onde o polimento de resina acrílica varia entre 0,51 a 1,23 m dependendo da marca comercial a ser utilizada.22 De tal forma, é possível afirmar que os resultados obtidos das resinas impressas Stratasys (1,2 ±0,3) e Formlabs (0,7 ±0,1) assemelham-se aos materiais que hoje ainda são utilizados como padrão ouro. Ao comparar a lisura superficial de restaurações temporárias obtidas com resinas bisacrílicas e com resinas à base de PMMA (resinas acrílicas) após polimento com óxido de alumínio e pasta diamantada é possível perceber que a diferença entre os valores médios de grupos das resinas bisacrílicas e grupos de resina acrílica era significativa.24 A resina bisacrílica mostrou lisura superficial superior à resina acrílica convencional, e os valores de polimento em
resina bisacrílica varia entre 0,45 a 1,38 m dependendo da marca comercial e do tipo de polimento proposto.24
Embora haja diferenças entre os materiais em termos de rugosidade, esta não impactou na análise microbiana do biofilme formado. Este resultado, embora promissor, deve ser avaliado com cautela, já que o biofilme formado foi avaliado apenas inicialmente e sua composição poder mudar ao longo do tempo. No entanto é possível afirmar que para curto espaço de tempo em uso, os materiais testados parecem responder de forma semelhante.
A dureza dos dentes de resina acrílica tem um impacto crucial no conforto e na qualidade da mastigação, auxiliando na manutenção da relação oclusal estável ao longo do tempo. Valores de dureza Vickers entre 16,27 a 20,50 kgf/mm2 são esperados para materiais como a resina acrílica.25 Quando compara-se os valores de dureza ao módulo de elasticidade e a resistência a fratura, é possível observar que quanto menor o módulo de elasticidade, mais flexível é o material, o que favorece suportar grandes valores de força, de tal modo que dentes de resina impressos em 3D apresentaram resistência à fratura e padrão biomecânico comparável aos dentes fabricados por materiais convencionais.26 Assim, valores de dureza baixos, podem levar ao risco de fratura do material, como aconteceu com o material analisado de impressão 3D da Formlabs, visto que a média de seu valor de dureza é de 8,4 kgf/mm2, sendo capaz de suportar uma força máxima de 58,7 N. Clinicamente este parece ser um resultado desfavorável, considerando-se por exemplo que um indivíduo com maior exigência mastigatória poderia apresentar fratura do material ao longo de seu uso, o que não é desejável.
Em relação ao módulo de elasticidade dos materiais, a resina bisacrílica tem maior módulo de elasticidade em virtude de ser um compósito, tipicamente rígido e, por isso, sofrem deformação elástica limitada durante a deformação por tensão. Alta rigidez ajuda a resistir a tensão elástica instantânea, no entanto o acúmulo de stress favorece a deformação do material.27
3D interagem pode determinar seu desempenho mecânico final. Uma vez que as propriedades mecânicas de materiais impressos podem ser influenciadas pela orientação da impressão.28 Isso justifica o baixo módulo de elasticidade da impressão 3D do tipo SLA em virtude de ser formada por camadas, como também este valor pode estar relacionado a polimerização incompleta do material, o que clinicamente pode acarretar na fratura da peça. Essa
Desta maneira, próteses temporárias confeccionadas a partir de materiais de impressão 3D possuem comportamento semelhante àquelas produzidas com materiais convencionais, no entanto ainda existe limitações de seu uso na prática clínica em função de gama de cores disponíveis e caracterização destes materiais quanto ao seu uso e toxicidade. Ainda assim são necessários outros estudos em relação às propriedades físico-mecânicas de materiais de impressão 3D para que se possa indicá-los com confiança na prática clínica, uma vez que avaliação e alteração de cor, brilho e resistência ao desgaste abrasivo são características importantes e que não foram abordadas deste estudo.
2.7 CONCLUSÃO
Coroas temporárias confeccionadas à partir de materiais de impressão 3D possuem comportamento semelhante àquelas produzidas com materiais convencionais. No entanto ainda são necessários mais estudos em relação às propriedades físico-mecânicas de materiais de impressão 3D para que se possa traçar um perfil de cada material e facilitar a escolha pelo cirurgião-dentista de acordo com a finalidade do trabalho à ser executado.
2.8 REFERENCIAS
[1] BASTOS, L. G. C. Avaliação da resistência flexional, do módulo de elasticidade e do tipo de fratura de uma resina acrílica para restaurações provisórias - efeito de diversos reforços. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Odontologia de Bauru: 131 p. 2003.
[2] MULFORD, J. S.; BABAZADEH, S.; MACKAY, N. Three-dimensional printing in orthopaedic surgery: review of current and future applications. ANZ J Surg, v. 86, n. 9, p. 648-53, Sep 2016. ISSN 1445-2197. Disponível em: <
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27071485 >.
[3] KASPAROVA, M. et al. Possibility of reconstruction of dental plaster cast from 3D digital study models. Biomed Eng Online, v. 12, p. 49, 2013. ISSN 1475-925X. Disponível em: < http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23721330 >.
[4] CHUNG, K. et al. Rapid Prototyping and its Application in Dentistry. Dent Mater 2014.
[5] OBREGON, F. et al. Three-Dimensional Bioprinting for Regenerative Dentistry and Craniofacial Tissue Engineering. J Dent Res, v. 94, n. 9 Suppl, p. 143S-52S, Sep 2015. ISSN 1544-0591. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26124216 >.
[6] MARTELLI, N. et al. Advantages and disadvantages of 3-dimensional printing in
surgery: A systematic review. Surgery, v. 159, n. 6, p. 1485-1500, 06 2016. ISSN 1532-7361. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26832986 >.
[7] MADHAV, R. D. Rapid Prototyping and its Application in Dentistry. v. 2, n. 2, p. 57-61, 2013.
[8] BALOS, S. et al. Poly(methyl-methacrylate) nanocomposites with low silica addition. J Prosthet Dent, v. 111, n. 4, p. 327-34, Apr 2014. ISSN 1097-6841. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24360017 >.
[9] SAISADAN, D.; MANIMARAN, P.; MEENAPRIYA, P. K. In vitro comparative evaluation of mechanical properties of temporary restorative materials used in fixed partial denture. In: (Ed.). J Pharm Bioallied Sci, v.8, 2016. p.S105-9. ISBN 0976-4879
(Print)0975-7406 (Electronic).
[10] YANG, A. et al. Effect of polyimide addition on mechanical properties of PMMA-based denture material. Dent Mater J, v. 36, n. 5, p. 560-565, Sep 26 2017. ISSN 0287-4547. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.4012/dmj.2016-261 >.
[11] SHAKERI, F.; NODEHI, A.; ATAI, M. PMMA/double-modified organoclay
nanocomposites as fillers for denture base materials with improved mechanical properties. J Mech Behav Biomed Mater, v. 90, p. 11-19, Sep 26 2018. ISSN 1878-0180. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.09.033 >.
provisional crown and fixed partial denture resins. J Prosthet Dent, v. 87, n. 2, p. 225-8, Feb 2002. ISSN 0022-3913. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11854681 >.
[13] VALENTE, L. L. et al. Comparative evaluation of dental resin composites based on micron- and submicron-sized monomodal glass filler particles. Dent Mater, v. 29, n. 11, p. 1182-7, Nov 2013. ISSN 0109-5641.
[14] REVILLA-LEÓN, M. et al. A review on chemical composition, mechanical properties, and manufacturing work flow of additively manufactured current polymers for interim dental restorations. J Esthet Restor Dent, Oct 2018. ISSN 1708-8240. Disponível em: <
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30367716 >.
[15] ARORA, A. et al. Comparison of marginal and internal adaptation of copings fabricated from three different fabrication techniques: An in vitro study. J Indian Prosthodont Soc, v. 18, n. 2, p. 102-107, Apr-Jun 2018. ISSN 0972-4052 (Print)0972-4052. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.4103/jips.jips_327_17 >.
[16] IBRAHIM, D. et al. Dimensional error of selective laser sintering, three-dimensional printing and PolyJet models in the reproduction of mandibular anatomy. J Craniomaxillofac Surg, v. 37, n. 3, p. 167-73, Apr 2009. ISSN 1878-4119. Disponível em: <
[17] REBONG, R. E. et al. Accuracy of three-dimensional dental resin models created by fused deposition modeling, stereolithography, and Polyjet prototype technologies: A comparative study. Angle Orthod, v. 88, n. 3, p. 363-369, May 2018. ISSN 0003-3219. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.2319/071117-460.1 >.
[18] ANUSAVICE, K. Dental Polymers Philips' Science of Dental Materials: St. Louis, MO: Elsevier Science: 143-170 p. 1996.
[19] GRATTON, D. G.; AQUILINO, S. A. Interim restorations. Dent Clin North Am, v. 48, n. 2, p. vii, 487-97, Apr 2004. ISSN 0011-8532 (Print)0011-8532. Disponível em: <
http://dx.doi.org/10.1016/j.cden.2003.12.007 >.
[20] YOUNG, H. M.; SMITH, C. T.; MORTON, D. Comparative in vitro evaluation of two provisional restorative materials. J Prosthet Dent, v. 85, n. 2, p. 129-32, Feb 2001. ISSN 0022-3913. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11208201 >.
[21] MICKEVICIUTE, E.; IVANAUSKIENE, E.; NOREIKIENE, V. In vitro color and roughness stability of different temporary restorative materials. Stomatologija, v. 18, n. 2, p. 66-72, 2016. ISSN 1822-301X. Disponível em: <
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27649722 >.
[22] BARBOSA, G. K. S. et al. Efeito de diferentes técnicas de acabamento e polimento sobre a rugosidade superficial de resinas acrílicas utilizadas para restaurações provisórias. Brazilian Dental Science. 12, 2009.
roughness of bis-acryl composite and methacrylate-based resins. J Prosthet Dent, v. 88, n. 5, p. 527-32, Nov 2002. ISSN 0022-3913. Disponível em: <
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12474004 >.
[24] LEITE, F. P. P. et al. Estudo da Rugosidade Superficial de Três Resinas Acrílicas Para Restaurações Provisórias. Revista Odonto. 23: 82-6 p. 2004.
[25] GANDHI, N. et al. Evaluation of Surface Microhardness Following Chemical and Microwave Disinfection of Commercially Available Acrylic Resin Denture Teeth. J Clin Diagn Res, v. 11, n. 5, p. ZC87-ZC91, May 2017. ISSN 2249-782X. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28658916 >.
[26] CHUNG, Y. J. et al. 3D Printing of Resin Material for Denture Artificial Teeth:
Chipping and Indirect Tensile Fracture Resistance. Materials (Basel), v. 11, n. 10, Sep 2018. ISSN 1996-1944. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30248955 >.
[27] VAIDYANATHAN, T.; VAIDYANATHAN, J.; MANASSE, M. Analysis of stress relaxation in temporization materials in dentistry. Dent Mater, v. 31, n. 3, p. e55-62, Mar 2015. ISSN 0109-5641. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.1016/j.dental.2014.11.004 >.
[28] KULKARNI, P.; MARSAN, A.; DUTTA, D. A review of process planning techniques in layered manufacturing. http://dx.doi.org/10.1108/13552540010309859, 2013-04-13 2013. Disponível em: < https://www.emeraldinsight.com/doi/full/10.1108/13552540010309859 >.
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Por se tratar de ser um dos primeiros estudos a considerar as propriedades de materiais de impressão 3d para uso em cavidade oral como prótese fixa temporária, e levando em consideração as limitações do estudo, é possível afirmar que se faz necessário classificar os materiais de impressão que estão disponíveis no mercado quanto a sua indicação de uso a fim de favorecer que o cirurgião dentista possa ter autonomia durante a escolha do material para impressão de seus trabalhos.
REFERÊNCIAS:
BALOS, S. et al. Poly(methyl-methacrylate) nanocomposites with low silica addition. J Prosthet Dent, v. 111, n. 4, p. 327-34, Apr 2014. ISSN 1097-6841. Disponível em: < https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24360017 >.
BASTOS, L. G. C. Avaliação da resistência flexional, do módulo de elasticidade e do tipo de fratura de uma resina acrílica para restaurações provisórias - efeito de
diversos reforços. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Odontologia de Bauru: 131 p. 2003.
BESKO, M.; BILYK, C.; SIEBEN, P. G. Aspectos técnicos e nocivos dos principais filamentos sados em impressão 3D: Gest. Tecnol. Inov. 01 2017.
CHUNG, K. et al. Rapid Prototyping and its Application in Dentistry. Dent Mater 2014.
HULL, C. W. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography: Google Patents 1986.
KASPAROVA, M. et al. Possibility of reconstruction of dental plaster cast from 3D digital study models. Biomed Eng Online, v. 12, p. 49, 2013. ISSN 1475-925X. Disponível em: < http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23721330 >.
MADHAV, R. D. Rapid Prototyping and its Application in Dentistry. v. 2, n. 2, p. 57-61, 2013.
MULFORD, J. S.; BABAZADEH, S.; MACKAY, N. Three-dimensional printing in orthopaedic surgery: review of current and future applications. ANZ J Surg, v. 86, n. 9, p. 648-53, Sep 2016. ISSN 1445-2197. Disponível em: <
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27071485 >.
NAYAR, S.; BHUMINATHAN, S.; BHAT, W. M. Rapid prototyping and
stereolithography in dentistry. J Pharm Bioallied Sci, v. 7, n. Suppl 1, p. S216-9, Apr 2015. ISSN 0976-4879. Disponível em: <
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26015715 >.
REVILLA-LEON, M.; OZCAN, M. Additive Manufacturing Technologies Used for Processing Polymers: Current Status and Potential Application in Prosthetic Dentistry. J Prosthodont, Apr 22 2018. ISSN 1059-941x. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.1111/jopr.12801 >.
SAISADAN, D.; MANIMARAN, P.; MEENAPRIYA, P. K. In vitro comparative
evaluation of mechanical properties of temporary restorative materials used in fixed partial denture. In: (Ed.). J Pharm Bioallied Sci, v.8, 2016. p.S105-9. ISBN 0976-4879 (Print)0975-7406 (Electronic).
SCHUBERT, C.; VAN LANGEVELD, M. C.; DONOSO, L. A. Innovations in 3D printing: a 3D overview from optics to organs. Br J Ophthalmol, v. 98, n. 2, p. 159-61, Feb 2014. ISSN 1468-2079. Disponível em: <
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24288392 >.
SHAKERI, F.; NODEHI, A.; ATAI, M. PMMA/double-modified organoclay
nanocomposites as fillers for denture base materials with improved mechanical properties. J Mech Behav Biomed Mater, v. 90, p. 11-19, Sep 26 2018. ISSN 1878-0180. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.09.033 >.
YANG, A. et al. Effect of polyimide addition on mechanical properties of PMMA-based denture material. Dent Mater J, v. 36, n. 5, p. 560-565, Sep 26 2017. ISSN 0287-4547. Disponível em: < http://dx.doi.org/10.4012/dmj.2016-261 >.
VAN NOORT, R. The future of dental devices is digital. Dent Mater, v. 28, n. 1, p. 3-12, Jan 2012. ISSN 0109-5641.
