LÍGIA TIAKI YAMAMOTO
INFLUÊNCIA DA DENTINA BOVINA E DO DISPOSITIVO DE
MICROTRAÇÃO NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DE
SISTEMAS ADESIVOS
LÍGIA TIAKI YAMAMOTO
INFLUÊNCIA DA DENTINA BOVINA E DO DISPOSITIVO DE MICROTRAÇÃO NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DE SISTEMAS
ADESIVOS
Dissertação apresentada ao curso de Odontologia do Instituto de Ciência e Tecnologia, UNESP – Univ Estadual Paulista, Campus de São José dos Campos, como parte dos requisitos para obtenção do título de MESTRE pelo Programa de Pós-Graduação em ODONTOLOGIA RESTAURADORA, Especialidade em Prótese Dentária.
Orientador: Prof. Adj. Dr. Rubens Nisie Tango
São José dos Campos 2014
BANCA EXAMINADORA
Prof. Adj. Dr. Rubens Nisie Tango (Orientador)
Instituto de Ciência e Tecnologia UNESP – Univ Estadual Paulista Campus de São José dos Campos
Prof. Ass. Dr. Eduardo Bresciani
Instituto de Ciência e Tecnologia UNESP – Univ Estadual Paulista Campus de São José dos Campos
Prof. Ass. Dra. Mirela Sanae Shinohara
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, AFONSO HIDEO YAMAMOTO e EMÍLIA MASSAE KANNO e à minha madrasta NEIDE VILELA FERREIRA YAMAMOTO, por sempre me apoiarem e por tornarem possível meus sonhos.
Às minhas irmãs, DEISE KIMY YAMAMOTO PICARELI e IZABEL VILELA YAMAMOTO, minhas grandes e eternas amigas que mesmo na distância sempre estiveram presente na caminhada da vida.
Ao meu namorado DANIEL SATOSHI INOUE, por ser essa pessoa tão especial que teve paciência, carinho e amor por mim durante toda essa jornada.
A todos da minha grande e maravilhosa FAMÍLIA, que mesmo longe estão presentes na minha vida.
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador PROFESSOR RUBENS NISIE TANGO, que me acolheu nessa casa e me orientou durante essa jornada. Obrigado pelo conhecimento compartilhado, pelo apoio, pela confiança e pelas sábias considerações.
Ao PROFESSOR ALEXANDRE LUIZ SOUTO BORGES, que me co-orientou com tanta disposição neste trabalho e sempre esteve presente. Obrigado pelo convívio fraterno e pelos ensinamentos passados.
Aos meus queridos colegas de turma EVELYN BARBOSA CARMONA MONTEIRO, VINÍCIUS ANÉAS RODRIGUES, NATHÁLIA DE CARVALHO RAMOS, ALINE LINS DE LIMA, GABRIELA FREITAS RAMOS, JÚLIO NOGUEIRA LUZ e CAROLINA ALMEIDA SOUZA e a todos os amigos e colegas da pós graduação, que dividiram comigo momentos no laboratório, clínica e muitos trabalhos realizados. Muito obrigado pelo carinho, pela amizade e pela preocupação nos momentos difíceis.
As minhas queridas amigas de república, sem as quais tudo seria mais difícil. Obrigada por dividir momentos de alegria e de tristeza e por todo apoio. Obrigada a ANA CAROLINA SOUZA e EVELYN B. C. MONTEIRO, e em especial a LIVIA MARIA SERPA GREGÓRIO e a POLYANA DAS GRAÇAS FIGUEIREDO VILELA que me acolheram novamente e fizeram meus dias mais alegres e felizes.
Aos meus amigos que formam o nosso quarteto, ARIANNE VALIM PINTO COELHO, ELEN GUERRA DE LIMA e RAFAEL ALVES DE
LARA que em tantos momentos de desabafo e descontração fizeram minha jornada mais leve.
A CAROLINE COTES MARINHO, que confiou em mim antes mesmo de eu ser uma aluna regular deste programa, aceitou ser minha companheira durante todo o desenvolvimento deste trabalho, e hoje minha amiga para a vida.
A PROFESSORA CRISTIANE YUMI KOGA-ITO, por me acolher como aluna de iniciação científica ainda durante a minha graduação e plantar a semente da pesquisa dentro de mim. Obrigado também à FRANCINE CRISTINA DA SILVA e GRAZIELLA NUEREMBERG BACK BRITO pela co-orientação dos trabalhos e por toda a paciência e dedicação. Ao PROF. EDUARDO SHIGUEYUKI UEMURA, PROF. TARCISIO JOSE DE ARRUDA PAES JÚNIOR, PROF. GUILHERME DE SIQUEIRA FERREIRA ANZALONI SAAVEDRA E PROF. MARCOS MAEKAWA pelas caronas de São Paulo a São José dos Campos e por toda cordialidade, amizade, incentivo e apoio.
Aos prof das disciplinas de Materiais Dentários e Prótese Total, ESTEVÃO TOMOMITSU KIMPARA, TARCÍSIO JOSE DE ARRUDA PAES JÚNIOR, ALEXANDRE LUIZ SOUTO BORGES, RUBENS NISIE TANGO, GUILHERME DE SIQUEIRA FERREIRA ANZALONI SAAVEDRA e PAULA CAROLINA DE PAIVA KOMORI, obrigado por me acolherem nas disciplinas, pelos ensinamentos do dia-a-dia e pelos momentos de descontração.
Aos PROF. AMAURY DE MORAES SILVEIRA, CARLOS MAGNO GOSHI e JOÃO BAZZO pelos muitos ensinamentos transmitidos. Obrigado por me ensinarem que a vida pode ser mais leve e por serem exemplos para mim.
Aos PROF. IVAN BALDUCI E MAYRA VALIM pela colaboração na parte estatística e correção ortográfica deste trabalho.
Aos docentes do programa de pós-graduação em ODONTOLOGIA RESTAURADORA.
À FACULDADE DE ODONTOLOGIA DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS – Univesidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, na pessoa do seu diretor, PROFESSOR CARLOS AUGUSTO PAVANELLI.
À CAPES, pelo apoio financeiro concedido, por meio de bolsa, durante o curso de mestrado.
Ao programa de pós-graduação em Odontologia Restauradora na pessoa da coordenadora Profa. MARCIA CARNEIRO VALERA.
Aos funcionários da seção de Pós-Graduação, ROSEMARY DE FÁTIMA SALGADO PEREIRA, BRUNO TANAKA e IVAN DAMASCENO por toda paciência e disponibilidade.
Ao Prof. MARCO ANTONIO BOTTINO, responsável pela Especialidade de Prótese Dentária do Programa de Pós-graduação em Odontologia Restauradora.
Aos funcionários do departamento de Materiais dentários e Prótese e do laboratório de pesquisa de Materiais dentários e Prótese, MARCOS, THAIS, FERNANDO, LILIAN, MARCOS, REGINALDO e JULIANE pela disponibilidade, esclarecimentos e colaborações durante nossa passagem por este curso.
A todos aqueles que direta ou indiretamente fizeram parte deste trabalho, meu muito obrigado.
“No campo da observação, a oportunidade só favorece a mente preparada”
Louis Pasteur
"Tão misericordioso é Deus, que nos dá a oportunidade de corrigir erros, começar de novo, fazer o dia de hoje melhor
que o dia de ontem". R. O. Dantas
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS... 10
LISTA DE QUADROS E TABELAS... 15
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS... 16
RESUMO... 17
ABSTRACT... 18
1 INTRODUÇÃO... 19
2 REVISÃO DE LITERATURA... 23
2.1 A dentina bovina como substituta para a dentina humana... 23
2.2 Testes laboratoriais de microtração e análise de elemento finito... 29
3 PROPOSIÇÃO... 39
4 MATERIAL E MÉTODOS... 40
4.1 Análise em Elemento Finito... 40
4.2 Delineamento experimental do estudo laboratorial... 42
4.3 Materiais utilizados... 42
4.4 Esquema e desenho do dispositivo Modificado e do dispositivo de Geraldeli para teste de microtração... 45
4.5 Preparo dos corpos de prova... 45
4.5.1 Preparo dos dentes... 45
4.5.2 Restauração para aumentar o palito... 48
4.6 Procedimentos restauradores adesivos... 49
4.7 Obtenção dos palitos para o ensaio de microtração... 53
4.8 Ensaio de microtração... 53
4.9 Análise de falhas em estereomicroscópio... 54
4.10 Análise em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) ... 57
4.11 Planejamento estatístico... 58
5 RESULTADOS... 60
5.1 Análise de Elemento Finito... 60
5.2 Estatística descritiva... 64
5.3 Estatística inferencial... 66
5.4 Análise do tipo de fratura... 67
5.5 Análise topográfica da dentina em MEV... 73
6 DISCUSSÃO... 74
7 CONCLUSÃO... 81
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Dispositivo para microtração Bencor Multi – T... 30
Figura 2 – Dispositivos para microtração. A) Dispositivo liso; B) Dispositivo com entalhe; C) Dispositivo top-bottom... 35
Figura 3 – Dispositivo para microtração Geraldeli... 36
Figura 4 – Dispositivos para microtração. A) Ciucchi’s; B) Novo dispositivo (Lu, 2013)... 37
Figura 5 – Criação da geometria externa da estrutura baseado em um modelo real... 41
Figura 6 – Malha com elementos hexaédricos... 41
Figura 7 – Parte fixa (A) e parte tracionada (B) do corpo de prova... 41
Figura 8 – Fluxograma do estudo... 43
Figura 9 – Desenho esquemático dos dispositivos para microtração Geraldeli e Modificado. A, C, E, G e I) Esquema do dispositivo de Geraldeli e a colagem do palito; B, D, F, H e J) Esquema do dispositivo Modificado e a colagem do palito... 46
Figura 10 – Preparo dos dentes. A) Separação da coroa e raiz; B) Remoção tecido pulpar... 47
Figura 11 – Dente sendo lixado para exposição da superfície de adesão (dentina)... 47
Figura 12 – Vista do dente bovino pelo lado da câmara pulpar, antes do aplainamento com lixas... 48 Figura 13 – Dente com a superfície de adesão preparada para os procedimentos restauradores. A) Grupo Esmalte-Polpa; B) Grupo Polpa-Esmalte... 48
Figura 14 – Procedimento adesivo para aumentar o palito nos grupos Esmalte-Polpa. A) Espécime a ser restaurado; B) Condicionamento com ácido fosfórico; C) Aplicação do sistema adesivo; D) Espécime restaurado... 50
Figura 15 – Procedimento adesivo para aumentar o palito nos Grupos Polpa-Esmalte A) Espécime a ser restaurado; B) Condicionamento com ácido fosfórico; C) Aplicação do sistema adesivo; D) Espécime restaurado... 50
Figura 16 – Inclusão da amostra em resina acrílica ativada quimicamente... 51
Figura 17 – Amostras prontas para realização dos procedimentos adesivos. A) Grupos Esmalte-Polpa; B) Grupos Polpa-Esmalte... 52
Figura 18 – Passos clínicos dos procedimentos restauradores. A) Condicionamento ácido para os grupos com adesivo convencional; B) Aplicação do adesivo; C) Bloco de resina composta nos grupos Esmalte-Polpa; D) Bloco de resina composta nos grupos Polpa-Esmalte... 52
Figura 19 – Sequência realizada na máquina de corte para obtenção dos palitos. A) Bloco posicionado para iniciar os cortes; B) Corte no eixo X; C) Com silicone de condensação para estabilizar as fatias; D) Corte no eixo Y; E) Seleção dos palitos centrais; F) Corte no eixo Z; G) Fatia de palitos obtidos; H) Palitos obtidos de um bloco... 55
Figura 20 – Palito a ser testado... 56
Figura 21 – Palitos colados com cianoacrilato, antes da realização do teste. A) Dispositivo Geraldeli; B) Dispositivo Modificado... 56
Figura 22 – Dispositivo modificado em posição para o teste de microtração... 56
Figura 23 – A) Máquina de metalização; B) MEV; C) Palitos antes de metalizar; D) Palitos após a metalização... 57
Figura 24 – A) Amostras posicionadas para análise da topografia em MEV; B) Amostras cobertas com camada de ouro... 58
Figura 25 – Análise de elemento finito. A) Deslocamento Total para o dispositivo Geraldeli, B) Deslocamento Total para o dispositivo Modificado... 61
Figura 26 – Análise por elemento finito. A) Equivalente Von Misses para o dispositivo Geraldeli; B) Equivalente Von Misses para o dispositivo Modificado... 62
Figura 27 – Análise por elemento finito. A) Equivalente Von Mises para o dispositivo Geraldeli; B) Equivalente Von Mises para o dispositivo Modificado... 63
Figura 28 – Análise por elemento finito. A) Tensão principal máxima para o dispositivo Geraldeli; B) Tensão principal máxima para o dispositivo Modificado... 64
Figura 29 – Representação gráfica do tipo de falha encontrada... 68
Figura 30 – Fotos de MEV e estereomicroscópio de fratura do tipo ADESIVA – Grupo Modificado/Autocondicionante/Polpa-Esmalte. A) Lado dentina em MEV; B) Lado resina em MEV; C) Lado dentina em estereomicroscópio; D) Lado resina em estereomicroscópio... 69
Figura 31 – Foto em MEV e estereomicroscópio de uma fratura do tipo ADESIVA – Grupo Geraldeli/Autocondicionante/Esmalte-Polpa. A) Lado dentina em MEV; B) Lado resina em MEV; C) Lado dentina em estereomicroscópio; D) Lado resina em estereomicroscópio... 70
Figura 32 – Fotos em MEV e estereomicroscópio de fratura do tipo MISTA – Grupo Geraldeli/Autocondicionante/Esmalte-Polpa. A) Lado dentina em MEV; B) Lado resina em MEV; C) Lado dentina em estereomicroscópio; D) Lado resina em estereomicroscópio... 71
Figura 33 – Fotos de MEV e estereomicroscópio de uma fratura do tipo COESIVA EM DENTINA, Grupo Geraldeli/Convencional/Esmalte-Polpa. A e B) Dentina analisada em MEV; C e D) Dentina analisada em estereomicroscópio... 72
Figura 34 – Foto em MEV. A) Dentina, aumento de 5000 X; B) Resina, aumento de 700 X... 72
Figura 35 – Análise topográfica da dentina. A e B) Grupos
LISTA DE QUADROS E TABELAS
Quadro 1 – Materiais e fabricantes utilizados para os procedimentos restauradores... 44
Quadro 2 – Materiais e fabricante utilizados para a restauração que aumenta o palito... 44
Tabela 1 – Análise descritiva dos diferentes grupos em ordem decrescente quanto à resistência adesiva (MPa)... 65
Tabela 2 – Teste de análise de variância 3 fatores... 66
Tabela 3 – Teste de comparação múltipla de Tukey (5 %)... 67
Tabela 4 – Análise de falhas adesivas, mistas e coesivas de todos os grupos (%)... 68
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ᵒ
C = Graus Celsius
AEF = Análise de Elemento Finito ANOVA = Análise de Variância
h = Horas
Kgf = Quilograma força
MEV = Microscópio Eletrônico de Varredura min = Minuto
mm = Milímetro
mm2 = Milímetro Quadrado mm/s = Milímetros por segundo MPa = Megapascal
n = Número de amostras por grupo
N = Newton
P = p-valor
s = Segundos
W = Watts
Yamamoto LT. Influência da dentina bovina e do dispositivo de microtração na resistência de união de sistemas adesivos [dissertação]. São José dos Campos (SP): Instituto de Ciência e Tecnologia, UNESP – Univ Estadual Paulista; 2014.
RESUMO
Este trabalho teve como objetivos: simular em elementos finitos a distribuição de tensão nos dispositivos de microtração Geraldeli e Modificado durante o teste de microtração; avaliar a resistência de união entre a dentina bovina e a resina composta colada em duas direções: Esmalte-Polpa e Polpa-Esmalte, em dois dispositivos para microtração diferentes: Geraldeli e Modificado. Foi criado o modelo de elementos finitos com a geometria externa baseada em um modelo real no software CAD, e simulado as situações experimentais (geometria, carregamento e fixação) e exportado para o software de análise estrutural Ansys. Para o teste de microtração, foram confeccionados blocos de resina composta colados a dentina bovina com dois tipos de adesivos diferentes (convencional e autocondicionante), que foram testados nos dois dispositivos para microtração. Os valores de resistência de união foram tabulados e submetidos a ANOVA 3 fatores (Tipo de dispositivo X Direção da dentina X Tipo de adesivo) e Teste de Tukey (α = 0,05). As falhas de cada grupo foram classificadas em adesivas, mistas e coesivas com o auxílio de estereomicroscópio e MEV. A distribuição de tensão no dispositivo Geraldeli mostra concentração de tensão na região adesiva do palito e distribuída não-uniformemente (isolinhas oblíquas), com áreas de tração na diagonal da interface adesiva; e no dispositivo Modificado a tensão também está concentrada na região adesiva porém distribuída mais uniformemente (isolinhas paralelas), radial à área adesiva. Foram observadas diferenças significativas para a interação entre Dispositivo X Dentina X Adesivo (p = 0,001), Dispositivo X Dentina (p = 0,000), Dentina X Adesivo (p = 0,017). O adesivo e a dentina também tiveram influência nos resultados de microtração (p = 0,013 e 0,000, respectivamente). Para o dispositivo de Geraldeli, o adesivo convencional obteve melhor resistência de união que o autocondicionante, com o sentido Polpa-Esmalte; e o sentido Polpa-Esmalte obteve a menor resistência de união para os adesivos autocondicionantes. Para o dispositivo Modificado houve semelhança estatística entre os grupos.
Palavras-chave: Resistência à tração. Dentina. Adesivos. Análise de elemento finito.
Yamamoto LT. Influence of bovine dentin and microtensile device on bond strenght of adhesive systems [dissertation]. São José dos Campos (SP): Institut of Science and Technology, UNESP – Univ Estadual Paulista; 2014.
ABSTRACT
This project aimed to: simulate in finite element the stress distribution in Geraldeli and Modified’s microtensile device during microtensile test; evaluate the bond strength between bovine dentin and composite resin bonded in two ways: enamel-pulp and pulp-enamel tubule directions, in two different devices for microtensile test: Geraldeli and Modified. The external geometry based on a real model was done in CAD software, experimental conditions were simulated (geometry, loading and fixation) and exported to structural analysis software Ansys. For microtensile test, bovine dentin blocks were bonded to composite resin with two different types of adhesives (conventional and self-etching), which were tested on both microtensile devices. The bond strength values were tabulated and subjected to ANOVA 3-WAY and Tukey’s test statistical analysis (α = 0,05). Failures in each group were classified as adhesive, cohesive and mixed in stereomicroscope and SEM. The stress distribution in Geraldeli’s device shows stress concentration in the adhesive region of the stick and distributed non-uniformly (oblique contours), with tension areas in the diagonal of the adhesive interface; Modified’s device show stress concentration in the adhesive region too but more evenly distributed (parallel contours, radial to the adhesive area. Significant differences for the interaction between device device X dentine X adhesive (p = 0.001), device X dentine (p = 0.000), dentin X adhesive (p = 0.017) were observed. The adhesive and dentin were also influenced the results of microtensile test (p = 0.013 and 0.000, respectively). For Geraldeli device, conventional adhesive got better bond strength than the self-etching, in Pulp-Enamel; and Pulp-Enamel way got lower bond strength for the self-etching adhesives. For modified device, there was no statistical difference among the groups.
1 INTRODUÇÃO
O teste de adesão para materiais dentários é utilizado há muitos anos. As razões para a adesão de materiais ser tema tão popular são o desenvolvimento acelerado dos sistemas adesivos à dentina e o fato dos testes como cisalhamento, tração e microtração fazerem parte da rotina da maioria dos laboratórios de pesquisa das escolas odontológicas e apresentarem relativo baixo custo (Scherrer et al., 2010).
No decorrer do tempo, houve modificações e aprimoramento das técnicas para estes testes. Uma das mudanças mais importantes foi a introdução do teste com amostras pequenas. A relação entre a área e a resistência de união passou a receber maior atenção com os testes de microtração e de microcisalhamento (Sano et al., 1994; Phrukkanon et al., 1998).
Essa relação entre força e área pode ser evidenciada pelos estudos dos mecanismos de fratura, inicialmente derivados de uma série de experimentos realizados por Griffith e posteriormente por Irwin. O fracasso da interface adesiva ocorre quando uma trinca se propaga a partir de uma falha crítica, quando sujeita aos esforços de tração ou cisalhamento. Quanto maior a área de adesão, maior a probabilidade de uma falha de dimensão crítica estar presente, consequentemente menor a resistência de união (Griffith, 1921; Irwin, 1957).
No teste macro, as médias dos valores de resistência de união são questionadas devido à heterogeneidade da distribuição de tensão na interface adesiva. Além disso, a ocorrência de falhas coesivas fora desta interface é comum, o que dificulta uma avaliação precisa da resistência de união adesiva (Van Noort et al., 1989; Braga et al., 2010).
O teste de microtração foi desenvolvido originalmente para permitir a avaliação da resistência de união entre materiais adesivos e regiões pequenas de tecido dentário. Esse método tende a diminuir o coeficiente de variação devido a sua área de teste menor (menor número de possíveis defeitos que limitariam a força). (Sano et al., 1994; Pashley et al., 1999; Burrow et al., 2004).
Dentre as vantagens do teste de microtração é possível destacar: obtenção de vários espécimes com um único dente ou bloco; medir a resistência de união em diferentes regiões; redução do número de falhas; maior número de falhas adesivas ao invés de coesivas; maiores valores de resistência da interface adesiva, quando comparado aos testes macro; as médias e variâncias podem ser calculadas para cada dente; permite testar superfícies irregulares e facilita a análise em microscópio eletrônico de varredura (Pashley et al., 1995, 1999).
Todavia, apesar das inúmeras vantagens, a confecção dos corpos de prova para o teste é crítica e suas particularidades se refletem nos resultados de resistência adesiva, sendo extremamente difícil a comparação de resultados com outros estudos devido à grande variabilidade do método.
Tem sido observado nos estudos publicados envolvendo o teste de microtração que não há padronização na metodologia, muitas vezes não sendo reportados nos artigos, os parâmetros importantes para o teste (Meira et al., 2004).
As principais variações metodológicas são: a geometria do espécime testado (ampulheta, palito, halter) ou seja, área de secção transversal quadrada ou cilíndrica; o alinhamento do corpo de prova no momento do ensaio; o comprimento do corpo de prova bem como a espessura de dentina e resina composta utilizadas; a fixação do espécime no dispositivo, que pode ser feita envolvendo uma ou mais faces, de uma forma ativa, utilizando cola como cianoacrilato, ou de uma forma passiva, sem adesivo. (Pashley et al., 1999; El Zohairy et al., 2004; Betamar et al.,
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2007; Ghassemieh, 2008)
No teste de microtração, a distribuição das tensões não é completamente uniforme, gerando forças laterais na interface adesiva (Coelho et al., 2008).
A análise por elemento finito (AEF) é utilizada associada às investigações laboratoriais para aprimorar a metodologia do teste de microtração (Braga et al., 2010). AEF é usada para avaliar o efeito de algumas variáveis selecionadas na distribuição de tensão na interface adesiva (Meira et al., 2004; Soares et al., 2008). Considerando as AEF, quase todas as variáveis têm influência significativa sobre a taxa de tensão e, consequentemente, sobre os valores de resistência de união (Scherrer et al., 2010).
Nos estudos baseados em AEF, constata-se que testes convencionais de tração e cisalhamento apresentam padrões de distribuição de tensão na interface adesiva não uniforme (Van Noort et al., 1989; Della Bona,Van Noort, 1995). A homogeneidade na distribuição de tensões ao longo do espécime pode ser diretamente influenciada pelo número de faces unidas ao dispositivo de microtração. Há uma relação inversa entre o número de superfícies do espécime coladas ao dispositivo e a concentração de tensão (El Zohairy et al., 2004). Aumentar o número de faces coladas ao dispositivo de teste resultou em uma distribuição mais homogênea e regular da tensão, com a tensão de tração concentrada na interface adesiva (Soares et al., 2008).
Muitos dispositivos de teste, tanto ativos quanto passivos, foram desenvolvidos na tentativa de aplicar corretamente a carga de tração à interface adesiva. O espécime deverá estar alinhado com as superfícies dos dispositivos (Armstrong et al., 2006; Poitevin et al., 2007). Idealmente, o dispositivo deve garantir que forças de tração puras sejam impostas à interface adesiva, com a carga aplicada perpendicularmente, a fim de se obter a distribuição de tensão nesta interface (Van Noort et al., 1989; Silva et al., 2006). O dispositivo Geraldeli foi desenvolvido na
tentativa de melhorar o alinhamento do espécime por meio da confecção de um sulco paralelo à carga aplicada (Perdigao et al., 2002).
O dente bovino é utilizado em pesquisa focando adesão e a extrapolação dos resultados obtidos com esse substrato para o substrato humano é questionada. Os dentes bovinos são utilizados devido à dificuldade de se obter dentes humanos extraídos em quantidade e qualidade adequada para os testes, em virtude dos aprimoramentos na Odontologia Restauradora Preventiva e de questões relativas ao comitê de ética. Na literatura constatam-se divergências nos resultados de resistência de união entre resina composta e a dentina bovina e a dentina humana. Dentre as justificativas para esse fato são apontadas as diferenças microestruturais, como quantidade de matriz inter e intratubular, diâmetro e densidade tubular. Portanto, deve-se ter precaução para considerar o dente bovino como apropriado para substituir o dente humano em testes de adesão (Yassen et al., 2011).
Visto essas diferenças morfológicas, muitos estudos compararam a resistência de união entre a dentina bovina superficial e profunda e a dentina humana, porém não há relatos de estudos com a dentina interna (dentina pulpar). Na tentativa de aproximar a morfologia da dentina bovina testada com a dentina humana, comparar a dentina interna com a dentina superficial pode trazer resultados interessantes.
Baseando-se em um modelo em Análise de Elemento Finito (AEF), prevê-se que as distribuições de tensões no dispositivo modificado (colados por duas paredes opostas) sejam mais uniformes, direcionando a fratura a ocorrer na interface de união com maior confiabilidade dos resultados. Diante do que foi exposto, têm-se a necessidade de se realizar estudos que avaliem diferentes metodologias para os testes de resistência de união, variando-se: tipo de dispositivo utilizado na microtração e direção da dentina que será utilizado para realizar o teste de adesão.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 A dentina bovina como substituta para dentina humana
A dentina humana é o substrato de primeira escolha para utilização em testes de adesão, no entanto, em virtude da Odontologia preventiva e dos aspectos do comitê de ética para utilização dos mesmos, os dentes humanos ficaram mais escassos e menos acessíveis. Para achar um substituto ideal, vários dentes de mamíferos foram testados, tais como: suínos, equinos e bovinos. Nakamichi et al. (1983) realizaram um estudo com o objetivo de comparar as dentinas humana e bovina como substrato; comparar a profundidade da dentina em relação ao teste de resistência de união; comparar dentes extraídos recentemente ou não. Os autores não encontraram diferença estatística para o esmalte entre o substrato bovino e humano apesar das médias serem ligeiramente menores para a dentina bovina. A resistência de união foi 1,6 a 10,7 vezes maior na camada superficial do que na camada profunda, já quando comparado a dentina superficial bovina e a dentina humana não houve diferença estatística. Portanto, os dentes bovinos podem ser utilizados como substitutos ao dente humano usando o esmalte e a dentina superficial bovina.
Saunders (1988) desenvolveu um outro estudo comparando dentina bovina e dentina humana utilizando pré-molares humanos e incisivos bovinos, por meio do teste de cisalhamento, e não encontrou diferença estatística entre os dois substratos. As análises de MEV mostraram que os túbulos estão em concentração similar por unidade de área, diâmetro e orientação para dentina humana e bovina.
Portanto, os autores concluíram que a dentina bovina pode ser utilizada como substrato adequado para os testes de adesão.
Muench et al. (2000) desenvolveram um estudo avaliando três substratos diferentes (dente bovino, dente humano fresco e dente humano guardado seco por 6 meses e reidratado por 1 mês) utilizando dois adesivos dentinários diferentes, com o teste de microtração. Os autores não encontraram diferença estatística entre os substratos e entre os adesivos.
Para que os resultados dos testes de resistência de união dos materiais feitos em dentes bovinos pudessem ser comparados com os dentes humanos, é necessário informação detalhada da dentina estrutural desses dois substratos. A resistência de união entre os materiais restauradores e a dentina foi afetada pelo número de túbulos dentinários por área e o seu diâmetro, bem como a quantidade relativa de dentina intertubular e peritubular. Em concordância a Saunders (1988), Schilke et al. (2000) também não encontraram diferença na concentração de túbulos por mm2 entre a dentina humana e bovina, enquanto que Nakamichi et al. (1983) descreveu um número maior de túbulos dentinários na dentina bovina. O número de túbulos na dentina coronária aumentou significantemente da camada média para a camada profunda próxima da polpa dental. Isso pode ser explicado pela convergência dos túbulos ao se aproximar da polpa dental. Tanto para a dentina bovina quanto para a humana, a diferença na densidade dos túbulos entre a dentina média e profunda foi mais evidente na coroa do que na raiz. No geral, o diâmetro dos túbulos dentinários da dentina bovina perto e longe da polpa foi ligeiramente maior ao da dentina humana, porém não significante, estatisticamente. Apenas a raiz dos dentes bovinos apresentaram densidade tubular significantemente maior que os dentes humanos, portanto, desde que sejam utilizadas preparações padronizadas, a dentina coronária do incisivo bovino pode ser um
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substituto adequado para a dentina de molares humanos (Schilke et al., 2000).
Outra grande vantagem do dente bovino sobre o humano é a possibilidade de padronizar a idade dos dentes, grau de esclerose da dentina e a quantidade de desgaste do substrato, ao contrário do dente humano onde a variação de idade e gênero do paciente dificilmente é controlada. Com um trabalho de ciclagem para simular a mastigação, não foi verificada influência da ciclagem mecânica quando comparada ao grupo Controle sem ciclagem com G2 = 1.000.000 ciclos a 50 N; G3 = 1.000.000 ciclos a 100 N e G4 = 1.000.000 ciclos a 200 N. A quantidade de matriz orgânica e inorgânica assim como a composição da matriz dentinária pode explicar a diferença encontrada na resistência de união, quando testado um espécime com orientação tubular paralela e orientação tubular perpendicular, sendo que a orientação paralela apresentou maiores valores (Bedran-de-Castro et al., 2004).
Apesar do dente bovino ser de fácil obtenção, alguns autores advertem sobre a utilização dos mesmos para testes de resistência de união e a extrapolação desses resultados para o dente humano, pois as características químicas, estruturais, anatômicas e radiográficas não são necessariamente similares. Já que existem essas diferenças, também são esperadas diferenças nas características radiográficas. A radiodensidade do esmalte bovino é significantemente maior a do esmalte humano, o que indica que o dente bovino é mais mineralizado que o dente humano ou que há diferença na composição do esmalte. Já a radiodensidade da dentina coronal bovina é menor a da dentina humana. Sabe-se que existem diferenças no arranjo, densidade e diâmetro entre a dentina bovina e a humana. A densidade dos túbulos na dentina humana é menor próximo ao esmalte e o diâmetro é menor em comparação com o bovino, embora ambos tenham diâmetros tubulares menores próximos à camada de esmalte e diâmetros maiores perto da polpa dental (Tanaka et al., 2008). A radiodensidade do esmalte é sempre
maior que a radiodensidade da dentina. O esmalte humano e bovino apresentaram radiodensidade similar e estatisticamente maior que o esmalte suíno. Em relação à dentina, a radiodensidade foi similar para bovina e suína e somente a dentina bovina apresentou similaridade à humana. A dentina bovina apresentou menores valores de radiodensidade, porém não significantes, portanto os dentes bovinos podem substituir os humanos de uma maneira mais confiável nos estudos com radiodensidade, no entanto devem ser estabelecidos parâmetros padronizados de coleta dos animais (Fonseca et al., 2004).
A literatura relata discrepâncias na resistência de união entre a resina composta e os substratos bovino e humano. Isso pode estar ligado às diferenças microestruturais e, considerar o dente bovino como apropriado para substituir o dente humano, ainda é uma preocupação. Outra maneira de avaliar as características microestruturais da dentina é por microscopia de força atômica (AFM), que fornece imagens e informações qualitativas das superfícies (dimensões, perfil, rugosidade, etc.). Assim, os prismas de esmalte e túbulos dentinários podem ser caracterizados por medição direta dessas microestruturas. Utilizando este método, foi verificado que o diâmetro médio da abertura dos túbulos da dentina bovina é maior e a densidade é menor em relação à humana, por isso a dentina bovina deve ser reconsiderada quando utilizada como substituta para dentina humana em estudos de resistência de união (Sanches et al., 2009).
A fim de estabelecer uma comparação significativa entre a dentina bovina e humana, o estudo de Lopes et al. (2009) comparou o diâmetro e o número de túbulos por mm2 entre os dois substratos. Para tal, as amostras foram preparadas com condicionamento com ácido fosfórico 37 %, por 20 s na dentina humana e 40 s na dentina bovina, em três profundidades diferentes de dentina: superficial, média e profunda com os túbulos orientados perpendicularmente à superfície observada. Então, os espécimes foram limpos em ultrassom, metalizados e
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examinados em MEV. Como resultado, obtiveram que no dente bovino, a dentina superficial e média tiveram maior diâmetro que a dentina profunda e, no dente humano, o diâmetro do túbulo na dentina superficial é significantemente menor que na dentina média e profunda. Tanto na dentina bovina quanto na dentina humana, a quantidade de túbulos por mm2 é menor na dentina superficial que na dentina profunda, porém a concentração de túbulos no dente humano é significantemente maior que no dente bovino em todas as profundidades. Os valores de diâmetro tubular indicam que a morfologia dos túbulos dentinários é diferente para os dois substratos, sendo que a dentina humana apresenta túbulos com diâmetros maiores perto da polpa e menores perto da junção cemento-esmalte. No dente bovino, o oposto ocorre visto que o diâmetro tubular é mais largo perto da junção cemento-esmalte e menor próximo da polpa. Esse resultado concorda com o estudo de Dutra-Correa et al. (2007). Outro achado importante de Dutra-Correa et al. (2007) foi o aumento da espessura da dentina peritubular na dentina mais longe da polpa quando comparada à dentina humana em que a espessura da dentina peritubular parece ser uniforme em toda a extensão do túbulo dentinário. Esses resultados podem justificar os valores de resistência de união menores obtidos na dentina bovina por influência de uma área menor de dentina intertubular.
Há muitos estudos realizados na dentina bovina e necessita-se estabelecer uma relação com o dente humano. Após alguns estudos que apontam diferenças morfológicas e na resistência de união entre os dois substratos, Anido-anido et al. (2012) realizaram um estudo para comparar a dentina bovina e a humana em 3 diferentes profundidades: 0,5 mm, 1 mm e 2 mm para cada substrato. Como resultado, os autores obtiveram que a profundidade foi a causa principal da variabilidade entre os grupos, sendo os maiores valores para dente humano. Houve um decréscimo na resistência de união dos grupos de 2 mm de profundidade para 0,5 mm de profundidade para os dois
substratos. De acordo com o objetivo do trabalho de identificar qual profundidade do dente bovino e humano que apresentam comportamento similar, foi observado que o grupo dente humano 0,5 mm e dente bovino 2 mm teve 99,58 % de probabilidade de igualdade. Portanto, a dentina bovina pode ser usada em estudos laboratoriais de resistência de união desde que sejam observadas as diferenças entre os substratos.
Estudos sobre composição química dos substratos para hibridização dos sistemas adesivos são importantes para validar os estudos feitos com dentina bovina para a dentina humana. Com a espectroscopia Raman pode-se verificar as interações moleculares entre a dentina e o monômero adesivo. Ela também permite a análise estrutural das amostras por meio da identificação da vibração molecular induzida pela luz. Uma das grandes vantagens desse método é a capacidade de gravar a informação molecular do colágeno e do componente mineral sem danificar a amostra. A análise por espectroscopia Raman revelou que a dentina bovina e a dentina humana não tratada têm diferenças significantes no conteúdo orgânico e inorgânico da dentina superficial. Essas diferenças encontradas são, provavelmente, devido ao fato de que a dentina bovina apresenta túbulos dentinários maiores e dentina intertubular mais porosa que molares humanos. Quando o mesmo substrato é considerado, o adesivo convencional e o autocondicionante interagiram similarmente com os componentes da dentina, apesar da sua diferença na composição e mecanismo de ação. No entanto, quando o mesmo adesivo é considerado, mas em diferentes substratos, há diferença entre eles, indicando uma confiabilidade reduzida quando do uso desse substrato para o substrato humano. Deve-se considerar o fato de que os sistemas adesivos são desenvolvidos de acordo com as características dos dentes humanos, portanto, a interpretação dos dados em estudos em que dentes bovinos são utilizados deve ser cautelosa
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Yassen et al. (2011) realizaram uma revisão de literatura sobre o uso do dente bovino como substituto para o dente humano na pesquisa odontológica. Abordaram sete categorias diferentes: morfologia dental, composição química, propriedades físicas, cáries dentais, erosão/abrasão dental, teste de resistência de união e microinfiltração marginal. Os autores concluíram que os dados encontrados são inconsistentes para considerar o dente bovino como substituto apropriado do dente humano na pesquisa odontológica. Ainda ressaltam que a morfologia, composição química e propriedades físicas dos substratos devem ser considerados quando da interpretação dos resultados obtidos dos experimentos realizados em substrato bovino.
2.2 Testes laboratoriais de microtração e análise de elemento finito
As medições de resistência de união em laboratório são métodos efetivos e largamente utilizados para caracterizar os sistemas adesivos dentinários e fornecem informações valiosas na adesão entre a estrutura dentária e os materiais adesivos. No entanto, testes convencionais de cisalhamento e tração apresentam muitas falhas coesivas na dentina ou no material restaurador quando a interface adesiva é testada. Pode ser dito que as falhas coesivas não determinam a verdadeira resistência de união dos materiais.
Com o objetivo de elucidar essas questões, o teste de microtração para avaliar a resistência adesiva dos materiais foi introduzido por Sano et al. (1994). Os autores analizaram a hipótese de que não haveria relação entre a área de dentina aderida e a resistência de união dos materiais adesivos. Para isso, utilizaram terceiros molares humanos que foram desgastados na face oclusal para exposição da dentina padronizada com lixa de granulação 600. Os espécimes foram
tratados com (1) Single Bond Multi-Purpose (3M – ESPE); (2) Clearfil Liner Bond 2 (Kuraray); (3) Vitremer (3M – ESPE) de acordo com as instruções do fabricante. Em seguida, os grupos 1 e 2 foram restaurados com resina composta de 3 - 5 mm de espessura. O grupo 3 foi restaurado com o ionômero de vidro fotoativado. Os espécimes foram mantidos em água a 37 oC por 24 h. A raiz foi removida e foram cortadas placas, variando de 0,5 a 3 mm de espessura em direção ao longo eixo do dente. Essas placas foram preparadas com uma ponta diamantada em alta velocidade fazendo uma curva suave, com o aspecto final de ampulheta. Os autores variaram a largura e a espessura da interface adesiva. Os espécimes foram fixados com cola de cianoacrilato a um dispositivo Bencor Multi-T (Figura 1) para microtração e o teste realizado a velocidade de 1 mm/min. Os resultados mostraram que houve uma relação inversa da força de tração e a área de superfície aderida para os três adesivos, negando assim a hipótese. Para superfícies com área menor que 0,4 mm2, a resistência de união foi na média de 55 MPa para o Clearfil Liner Bond 2, 38 MPa para o Scotchbond Multi-Purpose e 20 MPa para o Vitremer. Na análise de falha os autores observaram que este teste promove naturalmente falhas adesivas e concluíram que este novo método permite medir altos valores de resistência de união sem falhas coesivas na dentina e também permite múltiplas medições no mesmo dente.
Figura 1 – Dispositivo para microtração Bencor Multi – T.
Após a introdução do teste de microtração, vários estudos foram realizados para medir a resistência de união. Armstrong et al.
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(1998) avaliaram in vitro dois sistemas adesivos dentinários por meio do teste de microtração e avaliaram as falhas em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os autores utilizaram molares humanos que foram tratados com ácido fosfórico 32 % e receberam os adesivos (1) All-Bond 2 (Bisco) e (2) Optibond FL de acordo com as instruções dos fabricantes. Os dentes foram restaurados com resina composta híbrida com altura de aproximadamente 6 mm. Para realização do teste, conjunto dente/resina foi cortado em 6 a 7 placas. Os conjuntos foram preparados fazendo uma curva suave, até que a área de superfície aderida fosse de aproximadamente 0,5 mm2. Foi realizado o teste de microtração e as amostras fraturadas foram analisadas em MEV. Não houve diferença significativa entre os adesivos testados. Os autores encontraram o modo de falha diferente daquele encontrado por Sano et al. (1994); 60 % das amostras de All-Bond 2 e 35 % da Optibond FL foram adesivas, enquanto 55 % das falhas foram consideradas coesivas. Os autores concluíram que esse novo método permite medir várias áreas a partir de um único dente mas que deve-se ter cuidado na interpretação do modo de falha para que não ocorra conclusões inadequadas sobre a utilidade do teste.
Phrukkanon et al. (1998) realizaram um estudo para avaliar o efeito da área adesiva nos testes de microtração e microcisalhamento. Foram utilizados molares humanos tratados com (1) ScothBond Multi-Puporse; (2) Optibond FL; (3) OptiBond Solo; (4) One Step e restaurados com resina composta 3M Silux Plus de acordo com a instruções do fabricante. Foram obtidos corpos de prova com área adesiva de 1,2 mm, 1,4 mm e 2,0 mm que foram submetidos aos testes de microtração e microcisalhamento. Como resultado, obtiveram espécimes com diâmetro na interface adesiva de 2,0 mm que apresentaram menores valores de resistência de união do que os espécimes com 1,2 mm. A maioria dos espécimes com diâmetros de interface adesiva de 1,2 mm e 1,4 mm apresentaram falha do tipo
adesiva. Os autores concluíram que os espécimes com áreas de interface reduzida são associadas com maiores valores de resistência de união.
Alguns estudos avaliaram como estava sendo feita a interpretação da análise estatística dos dados. Com essa proposta, Loguercio et al. (2005) avaliaram a variabilidade intra e inter dente para o teste de microtração. Foi utilizada a superfície de dentina de terceiros molares humanos condicionados com (1) Single Bond e (2) One Step. Os dentes foram restaurados e seccionados em palitos com interface adesiva de 0,8 mm2. Os palitos foram submetidos ao teste e as amostras fraturadas analisadas em microscópio para caracterização do tipo de falha. Para a análise estatística, os autores observaram a variância de efeito randomizado (entre-dentes) e a variância dos erros (intra-dentes). Os resultados foram que a variabilidade intra-dentes foi maior que a variabilidade entre-dentes, concluindo que palitos do mesmo dente não podem ser considerados como unidade experimental, uma vez que não preenchem todos os requisitos para utilização do modelo estatístico ANOVA. A unidade experimental deve ser considerada o dente.
O propósito do estudo de Eckert e Platt (2007) foi determinar a correlação entre palitos do mesmo dente nos estudos de microtração e avaliar seu efeito na interpretação dos resultados. Para tal, utilizaram molares humanos, nos quais foram aplicados 4 sistemas adesivos dentinários; posteriormente os dentes foram restaurados com resina composta. Foram obtidos 9 palitos com área adesiva menor que 1 mm2. Os palitos foram marcados de acordo com a orientação do corte e testados após 1 semana e após 3 meses de armazenagem em saliva artificial, em um dispositivo Bencor Multi-T modificado com uso de cola de cianoacrilato. Foi realizado o teste de ANOVA para medidas repetidas para avaliar a correlação dos palitos. Como resultado, correlações significantes foram achadas entre os palitos. Não houve correlação significante entre as orientações dos cortes dos palitos. Os autores concluíram que a significância estatística das comparações podem ser
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afetadas quando considerados palitos independentes, portanto, a análise dos estudos de resistência de união a microtração precisa levar em conta as correlações entre os palitos para evitar que a significância estatística dos estudos seja superestimada.
Existem três principais desenhos de espécimes utilizados para o teste de microtração, chamados: palito, halter e ampulheta. Sendo este um parâmetro que difere entre os estudos publicados que utilizam o teste de microtração e, sabendo que esse parâmetro pode interferir na distribuição de tensão na interface adesiva, Betamar et al. (2007) desenvolveram um estudo de comparação acerca da influência do desenho do espécime no teste de microtração. Para isso, utilizaram incisivos bovinos tratados com 3 sistemas adesivos diferentes: (1) Prompt L-Pop (3M – ESPE), (2) Scotchbond 1XT (3M – ESPE) e (3) Scotchbond Multi-purpose (3M – ESPE) e restaurados com resina composta com altura de 6 mm aproximadamente. Foram preparados 270 espécimes sendo 90 espécimes para cada adesivo e desenho. Os espécimes foram cortados em formato de palito, e preparados em formato de halter e ampulheta. O teste de microtração foi realizado e as amostras analisadas em microscópio ótico e MEV. Não houve diferença entre os três desenhos de espécime dentro de um mesmo adesivo. A média para o Scotchbond Multi-Purpose foi significantemente maior do que para os outros adesivos. Os resultados de AEF não mostraram grandes diferenças na tensão máxima dentro da camada adesiva entre os três desenhos. No entanto, esses autores não informaram detalhes sobre o tipo de dispositivo ou o método de fixação e não analisaram a relação entre os resultados e o método de fixação.
Ainda estudando a geometria do espécime, Ghassemieh (2008), por meio da simulação em análise de elemento finito, quantificou e avaliou o efeito da geometria do espécime (palito, halter e ampulheta), das imperfeições induzidas no preparo do espécime e os modos de falha dos sistemas adesivos no teste de microtração. Após avaliar em AEF
onde considerou os parâmetros de espessura da camada adesiva, desalinhamento do longo eixo da carga e existência de defeitos induzidos durante a confecção do espécime, o autor também realizou estudos laboratoriais para confirmar os achados. Quanto à distribuição de tensão nas diferentes geometrias, ele demonstrou que a tensão máxima para o halter ocorre nos cantos curvos da dentina e da resina composta, havendo concentração na região central do adesivo. Para o espécime tipo ampulheta, a tensão máxima é concentrada nas extremidades adesivas. Já no espécime tipo palito, a tensão máxima é observada no meio do adesivo. Em relação a distribuição de tensão e taxas de mudanças, a geometria halter induz tensão relativamente elevada por toda região central do espécime; na ampulheta, a máxima tensão é mais concentrada na região adesiva do que qualquer outra geometria e no palito a concentração de tensão é menos localizada do que nas outras duas geometrias. Os autores ainda ressaltam que a espessura e a distribuição uniforme do adesivo afetam a concentração de tensão e a resistência de união. No entanto, o efeito de um desalinhamento da amostra na máquina de tração é muito mais significativo nos valores de resistência previstos.
Parâmetros como geometria do espécime, tamanho da área de superfície aderida, tipo de dispositivo utilizado para teste podem dar origem a diferentes distribuições de tensão na interface adesiva. Para responder a alguns desses questionamentos, Poitevin et al. (2007) investigaram a influência do modo de fixação do espécime no dispositivo para teste de microtração de adesivos à dentina. Utilizaram terceiros molares com a dentina média da coroa exposta, nos quais foram realizados os tratamentos adesivos e restaurados com resina composta micro híbrida com altura de 5 a 6 mm. Foram obtidos 4 palitos por dente e então preparados com broca diamantada em alta velocidade uma ampulheta com forma cilíndrica com diâmetro de 1,1 mm. Então os espécimes foram testados em um dispositivo liso (Ciucchi’s jig), um dispositivo com entalhe (Notched-jig) e um dispositivo com desenho
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bottom (Figura 2). Foi realizado o teste de microtração e as falhas foram classificadas com o auxílio de um estereomicroscópio. Como resultado, obtiveram que o dispositivo com entalhe permitiu que o espécime fique alinhado mais fácil e precisamente perpendicular a interface concentrando melhor a tensão de tração na interface adesiva, com a resistência de união significantemente maior e os gráficos com as curvas de fraturas mais uniformes. Com o dispositivo top-bottom, a fixação do espécime ficava perfeitamente perpendicular ao longo eixo e foi mais comum a falha de interface e o coeficiente de variação foi menor.
Figura 2 – Dispositivos para microtração. A) Dispositivo liso; B) Dispositivo com entalhe; C) Dispositivo top-bottom.
A distribuição de tensão ao longo dos espécimes também foi avaliada por Soares et al. (2008) que demonstraram apenas com AEF, que o modelo palito resultou em uma distribuição de tensão homogênea em torno da área adesiva, no entanto, o modelo ampulheta resultou em concentração de tensão nas superfícies laterais da região testada. A região cilíndrica do modelo halter resultou numa distribuição de tensão mais homogênea do que os outros modelos. Quanto às superfícies coladas ao dispositivo, os autores testaram espécimes colados por uma parede (posterior), três paredes (posterior, superior e lateral) e todas as paredes. Foi demonstrado relação inversa entre o número de faces coladas ao dispositivo de teste e a concentração de tensão. Ou seja, quando o espécime é colado por apenas uma parede posterior, a tensão é muito concentrada na interface adesiva perto de onde foi colado, gerando uma distribuição de tensão não uniforme na face posterior e tensão de compressão na face anterior. Isso criou uma tensão de cisalhamento no espécime que está sob tração e onde há a maior
concentração de tensão, a presença de defeitos levará a ruptura da área aderida/camada adesiva. Este estudo concluiu que aumentar o número de faces do espécime fixadas ao dispositivo melhorou a homogeneidade de tensão com a melhor distribuição ocorrendo quando todas as superfícies foram coladas.
Além da heterogeneidade da geometria do espécime, o tipo de dispositivo utilizado para aplicar a carga de tração também afetam os resultados de resistência de união. Mesmo com espécimes de geometria uniforme, o dispositivo de carga pode não aplicar carga de tração pura no longo eixo do espécime. Utilizando o teste de Weibull com valores normalizados, não há efeito significativo para o tipo de dispositivo nos valores de resistência de união. Com o uso da cola de cianoacrilato para prender os espécimes tipo palito no dispositivo Geraldeli (Figura 3) ocorre aumento artificial na resistência de união que força os modos de falha para o substrato. Isso explicaria a prevalência de falhas coesivas nos espécimes testados no dispositivo Geraldeli, que poderia ser responsável por valores relacionados com a força de coesão dos materiais testados ao invés da interface adesiva de interesse (Raposo et al., 2012).
Figura 3 – Dispositivo para microtração Geraldeli.
Outros dispositivos vêm sendo testados com o objetivo de melhorar a distribuição de tensão no espécime e o modo de fratura. Lu et al. (2013) testaram um novo dispositivo que envolve o palito por todas as paredes, sendo um lado colado com cola de cianoacrilato e outro passivamente fixado por todas as paredes (Figura 4) e compararam com
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o dispositivo Ciucchi’s com uma parede colada. Obtiveram resultados de resistência de união menores para o novo dispositivo e mais fraturas do tipo mista. Ainda, o dispositivo experimental garantiu uma força de tensão uniaxial perpendicular a interface de união.
Figura 4 – Dispositivos para microtração. A) Ciucchi’s; B) Novo dispositivo (Lu et al., 2013).
Na análise biomecânica in vitro das estruturas dentárias e dos materiais restauradores, os testes mecânicos destrutivos para determinação da resistência a fratura e das propriedades mecânicas são importantes maneiras de analisar o comportamento dentário (Soares et al., 2008).
A biomecânica não se interessa somente pelos limites da fratura ou falha, mas é importante também durante a função normal, para entender o relacionamento das propriedades com a estrutura, e para a resposta tecidual à tensão e deformação (Soares et al., 2008).
Quando uma carga é aplicada à estrutura, ocorre deformação pela tensão gerada nela. A tensão que a estrutura sofre não pode ser medida diretamente, e para estruturas complexas não é fácil entender porque e quando o processo de falha ocorre e é iniciado
(Versluis A, 2009).
A
O conceito de AEF é obter uma solução para um problema físico complexo através da divisão deste problema em um problema menor e mais simples (Soares et al., 2008).
AEF é capaz de simular por meio de computador a distribuição de tensão e predizer os locais que apresentam concentração de tensão, que são os pontos mais prováveis de iniciar a falha dentro da estrutura ou material, desde que o modelo seja definido corretamente (Soares et al., 2008).
Outras vantagens desse método comparado com outras metodologias de pesquisa são o baixo custo operacional, o tempo reduzido para a investigação e o fato de prover informações que não podem ser obtidas com estudos experimentais (Soares et al., 2008).
No entanto, estudos de AEF não podem substituir os estudos tradicionais de laboratório. Os estudos de AEF precisam de validação laboratorial para provar seus resultados, portanto a aplicação mais poderosa do AEF se dá quando conduzida em conjunto a estudos laboratoriais. Por exemplo, o método de elemento finito pode ser aplicado antes do estudo laboratorial como uma maneira de desenhar e conduzir a pesquisa experimental, para predizer possíveis erros, e servir como estudo piloto para padronizar protocolos. Ou pode ser utilizado depois dos testes laboratoriais a fim de explicar fenômenos ultraestruturais que não podem ser detectados ou isolados. A identificação dos campos de tensão e sua distribuição interna e externa nos espécimes podem portanto ajudar a responder as hipóteses da pesquisa (Ausiello et al., 2001).
3 PROPOSIÇÃO
Os objetivos deste estudo foram:
a) comparar a utilização dos dispositivos de Geraldeli e Modificado para o teste de microtração baseado nos resultados obtidos pela Análise de Elementos Finitos, teste de resistência de união e análise de falhas;
b) avaliar a influência da direção de colagem da superfície dentinária (Esmalte-Polpa e Polpa-Esmalte) nos resultados de resistência de união entre a resina composta e dentina bovina;
c) comparar a resistência de união entre a resina composta e a dentina bovina com dois adesivos diferentes (convencional e autocondicionante).
4.1 Análise de Elemento Finito (AEF)
A análise de elemento finito foi utilizada para avaliar o efeito da variável número de superfícies coladas no dispositivo e fazer uma previsão do comportamento mecânico e da distribuição de tensão ao longo do espécime durante a aplicação de carga. Para analisar uma estrutura pelo método de elementos finitos foram realizadas algumas etapas: pré-processamento, processamento e pós-processamento.
No pré-processamento foi criado o modelo de elementos finitos com a geometria externa da estrutura baseada em um modelo real (Figura 5) (espécime do tipo palito utilizado para o teste de microtração) no software CAD (Rhinoceros 4.0 McNeel North America, Seattle-WA, EUA). Para simular as situações experimentais (geometria, carregamento e fixação) a geometria foi exportada em formato .STP para o software de análise estrutural Ansys (ANSYS 13.0, ANSYS Inc., Houston, TX, EUA).
A malha (Figura 6) foi construída com elementos hexaédricos com transição lenta e suave com tamanhos e quantidades de elementos suficientes até atingir 10 % de convergência de malha (144000 elementos e 619225 nós).
As propriedades mecânicas dos materiais utilizados foram obtidas da literatura, sendo considerados homogêneos, isotrópicos e linearmente elásticos. As propriedades consideradas foram o módulo elástico e o coeficiente de Poisson. Para dentina bovina, o valor do módulo elástico é de 10,67 GPa e o valor do coeficiente de Poisson é 0,3. Para a resina composta, o valor do módulo elástico é de 21 GPa e o valor
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do coeficiente de Poisson é 0,4.
Figura 5 – Criação da geometria externa da estrutura baseado em um modelo real.
Figura 6 – Malha com elementos hexaédricos.
O processamento está baseado na definição das condições de contorno, que consiste na aplicação das cargas e restrições do deslocamento do modelo (simulando as condições experimentais). (Figura 7).
O pós-processamento consiste na análise dos resultados obtidos. A tensão de Von Misses e deslocamento total foram usados para verificar a coerência dos resultados e o comportamento da energia distorcional através dos materiais.
4.2 Delineamento experimental do estudo laboratorial
Podemos observar no fluxograma (Figura 8) as variáveis do estudo:
a) tipo de dispositivo: Geraldeli e Modificado;
b) direção de colagem da dentina bovina: Esmalte-Polpa e Esmalte-Polpa-Esmalte e;
c) tipo de adesivo: convencional e autocondicionante.
4.3 Materiais utilizados
Os materiais utilizados para os procedimentos restauradores podem ser observados no Quadro 1. No Quadro 2 podem ser observados os materiais utilizados para aumentar o palito.
43 Fi g u ra 8 – Fl u x o g ra m a d o e s tu d o . 40 D en te s B ov in os Di sp os it iv o Ge ra ld el i Di sp os it iv o Mo dif ic ad o Es m al te -‐Po lp a Po lp a-‐ Es m al te Es m al te -‐Po lp a Po lp a-‐ Es m al te Co nv en ci on al Au to -‐ Co nd ic io na nt e Co nv en ci on al Au to -‐ Co nd ic io na nt e Co nv en ci on al Au to -‐ Co nd ic io na nt e Co nv en ci on al Au to -‐ Co nd ic io na nt e GC -‐Ep GA -‐Ep GC -‐Pe GA -‐Pe MC -‐Ep MA -‐Ep MC -‐Pe MA -‐Pe
Quadro 1 – Materiais e fabricantes utilizados para os procedimentos restauradores
Material Nome comercial Fabricante
Adesivo
autocondicionante Futura Bond DC
Voco, Cuxhaven, Alemanha Adesivo convencional Adper Single Bond 2 3M ESPE, St. Paul, MN, EUA
Resina Composta Grandio
Voco, Cuxhaven,
Alemanha Ácido fosfórico 37% Condicionador
dental gel Dentsply, York, EUA Silicona por condensação Optosil Confort Putty Heraeus Kulzer, Hanau, Alemanha
Quadro 2 – Materiais e fabricante utilizados para a restauração que aumenta o palito
Material Nome comercial Fabricante
Ácido fosfórico 37% Condicionador dental gel Dentsply, York, EUA Adesivo Single Bond
Universal 3M ESPE, St. Paul, MN, EUA Resina Composta Z 250 3 M ESPE, St. Paul, MN, EUA
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4.4 Esquema e desenho do dispositivo Modificado e do dispositivo de Geraldeli para teste de microtração
A figura 9 apresenta um desenho esquemático dos dispositivos utilizados para o teste de microtração, Geraldeli e Modificado, e a maneira que o palito é posicionado e então colado para realização do teste. A figura 9A mostra o dispositivo Geraldeli numa vista superior, e 9B o dispositivo Modificado, onde a interface adesiva dos materiais testados deverá estar no meio do dispositivo, sem apoio da base. Na figura 9C e 9D vemos o dispositivo Geraldeli e Modificado composto por duas partes que se separam no momento do teste. As figuras 9E e 9G mostram de uma vista axial o dispositivo Geraldeli e o vinco que possui no meio para guiar o posicionamento do palito e o palito posicionado sobre ele; o palito é fixado por duas paredes adjacentes. As figuras 9F e 9H mostram por uma vista axial o dispositivo Modificado e a abertura que possui no meio para que o palito seja posicionado e colado por duas paredes opostas. As figuras 9I e 9J mostram o palito colado nos dispositivos Geraldeli e Modificado antes da realização do teste de microtração.
4.5 Preparo dos corpos de prova
4.5.1 Preparo dos dentes
Foram utilizados 40 dentes bovinos íntegros (incisivos permanentes) recém-extraídos de animais com idades semelhantes. Após a obtenção dos dentes, todas as raízes foram limpas e armazenados em água destilada a - 18o C. As coroas foram separadas das raízes por meio de disco de carborundum em peça de mão, sob refrigeração (Figura
10A). O tecido pulpar foi removido com o auxílio de uma lima endodôntica (Figura 10B).
Figura 9 – Desenho esquemático dos dispositivos para microtração Geraldeli e Modificado. A, C, E, G e I) Esquema do dispositivo de Geraldeli e a colagem do palito; B, D, F, H e J) Esquema do dispositivo Modificado e a colagem do palito.
H
G
B
C
A
D
E
F
I
J
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Figura 10 – Preparo dos dentes. A) Separação da coroa e raiz; B) Remoção tecido pulpar.
Após a obtenção da coroa, a parte incisal, mesial e distal do incisivo bovino foram lixadas em politriz circular (EcoMet® 250 Grinder Polisher, Buehler, Lake Buff, EUA) a fim de reduzir o tamanho para posterior inclusão. Os dentes foram separados em 8 grupos aleatoriamente.
Para os grupos Esmalte-Polpa (Figura 11), a face vestibular do dente foi lixada com lixas d’água de granulação 120, 180, 400 e 600 (EcoMet® 250 Grinder Polisher, Buehler, Lake Buff, EUA), até a exposição da dentina superficial (Figura 13A).
Figura 11 – Dente sendo lixado para exposição da superfície de adesão (dentina).
Para os grupos Polpa-Esmalte, o dente foi seccionado na altura da câmara pulpar, com o auxílio de uma máquina de corte (Isomet 1000, Buehler Ltda, IL, EUA) (Figura 12). Após o corte, a superfície foi
lixada com lixas d’água de granulação 120, 180, 400 e 600 a fim de que a superfície de adesão estivesse plana, e padronizada (Figura 13B).
Figura 12 – Vista do dente bovino pelo lado da câmara pulpar, seccionado com auxílio da máquina de corte, antes do aplainamento com lixas.
Figura 13 – Dente com a superfície de adesão preparada para os procedimentos restauradores. A) Grupo Esmalte-Polpa; B) Grupo Polpa-Esmalte.
Os espécimes foram conservados em água destilada, em freezer, a -18 oC até que fossem utilizados, com tempo máximo de 6 m após a extração.
4.5.2 Restauração para aumentar o palito
