UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE ODONTOLOGIA
A INFLUÊNCIA DA IDADE DENTINÁRIA NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DA INTERFACE
PINO DE FIBRA DE VIDRO-CIMENTO RESINOSO- DENTINA RADICULAR
Niterói 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE ODONTOLOGIA
A INFLUÊNCIA DA IDADE DENTINÁRIA NA RESISTÊNCIA DE UNIÃO DA INTERFACE
PINO DE FIBRA DE VIDRO-CIMENTO RESINOSO- DENTINA RADICULAR
FERNANDO DE NORONHA
Tese apresentada à Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor, pelo Programa de Pós-Graduação em Odontologia.
Área de Concentração: Clínica Odontológica Orientador: Profa. Dra. Miriam Fátima Zaccaro Scelza
Niterói 2015
FICHA CATALOGRÁFICA
N852 Noronha, Fernando de
A influência da idade dentinária na resistência de união da interface pino de fibra de vidro - cimento resinoso - dentina radicular/ Fernando de Noronha; orientador: Prof.ª Drª. Miriam Fátima Zaccaro Scelza – Niterói: [s.n.], 2015.
28 f.: il. Inclui tabela
Tese (Doutorado em Clínica Odontológica) – Universidade Federal Fluminense, 2015.
Bibliografia: f. 24-27
1. Cimento resinoso 2.Dentina 3.Dentina radicular I.Scelza, Miriam Fátima Zaccaro [orien.] II.Título
BANCA EXAMINADORA
Profa. Dra. Miriam Fátima Zaccaro Scelza
Instituição: Faculdade de Odontologia – Universidade Federal Fluminense – UFF
Decisão: _________________________Assinatura: ________________________
Prof. Dr. Marco Antônio Gallito
Instituição: Faculdade de Odontologia – Universidade Federal Fluminense – UFF
Decisão: _________________________Assinatura: ________________________
Prof. Dr. Pantaleo Scelza Neto
Instituição: Faculdade de Odontologia – Universidade Federal Fluminense – UFF
Decisão: _________________________Assinatura: ________________________
Profa. Dra. Hilda Maria Montes Ribeiro de Souza
Instituição: Faculdade Odontologia - Universidade Estadual do Rio de Janeiro- UERJ
Decisão: _________________________Assinatura: ________________________
Prof. Dr. José Benedito Dias Lemos
Instituição: Faculdade Odontologia - Universidade de São Paulo – USP
DEDICATÓRIA
- A Deus, pela benção de me manter vivo, para poder vivenciar e concluir mais uma etapa na minha vida acadêmica;
- à minha inesquecível e querida Avó-Mãe Jurema Paiva da Costa, pelas orações dirigidas a Deus, pedindo que me guardasse e protegesse para que eu tivesse sucesso nessa etapa;
- à minha amada esposa Andréa e aos meus queridos amados filhos Raffael, André e Fernanda, pelo apoio incondicional e pelas boas palavras dirigidas nos momentos de ansiedade durante o curso;
- à minha estimada inesquecível orientadora Professora Doutora Miriam Fátima Zaccaro Scelza que com o seu notório saber e sua extrema boa vontade não mediu esforços para me incentivar e orientar.
“Não há ensino sem pesquisa e pesquisa sem ensino”. Paulo Freire
AGRADECIMENTOS
Meus eternos votos de agradecimento,
A Coordenadora da pós-graduação Doutora Mônica Diuana Calasans Maia pelo crédito acadêmico dado a minha pessoa.
Ao Professor Doutor Pantaleo Scelza Neto pela verdadeira amizade e apoio incondicional em todos os momentos.
Ao Professor Doutor Marco Antônio Gallito que com sua extrema boa vontade e competência contribuiu em muito para o desenvolvimento da presente pesquisa. Ao Professor Doutor Licínio Esmeraldo da Silva que com sua extrema boa vontade e competência contribuiu em muito com a parte estatística e importantes sugestões na presente pesquisa.
Ao Professor Igor Bastos Barbosa, que colaborou com muita boa vontade, realizando as endodontias nos corpos de prova.
Ao corpo técnico do LABA – Laboratório de Biotecnologia Aplicada da Faculdade de Odontologia - UFF, em especial ao Professor Waldimir Carvalho, e aos técnicos Marcos e Wallace que não mediram esforços para colaborar na realização dos ensaios mecânicos.
A todo corpo administrativo da Pós-graduação e da graduação da Faculdade de Odontologia da UFF, pela presteza frente as minhas solicitações, em especial o Sr Ésio Ramos, Sr.João C. Amorim e Sra Lucy C. S. Ribeiro.
A CAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pesquisa de Ensino Superior, pela concessão de bolsa que otimizou o desenvolvimento deste trabalho.
A Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense, escola que tenho grande estima e carinho. Pois da graduação ao doutorado tive momentos impares entre amigos, colegas e professores, que certamente contribuíram muito para minha formação acadêmica e profissional.
RESUMO
Noronha F. A influência da idade dentinária na resistência de união da interface pino de fibra de vidro-cimento resinoso- dentina radicular. Niterói: Universidade Federal Fluminense, Faculdade de Odontologia, 2015.
O estudo avaliou a resistência de união na interface de pino de fibra de vidro-cimento resinoso-dentina radicular em dentes de jovens e idosos. Vinte dentes humanos unirradiculares hígidos (dez dentes de jovens de 15 a 30 anos e dez dentes de idosos de 65 a 80 anos) tiveram as coroas anatômicas removidas. As raízes foram submetidas a tratamento endodôntico e armazenadas a 100% de humidade durante uma semana a 37ºC até o preparo do espaço para os pinos. Após este período os terços cervical e médio foram desobstruídos. A raiz foi fixada pelo terço apical na máquina IsoMET (Mod 11-1280-170-Buehler, Shangai, China) e a porção remanescente dividida transversamente em três discos de 2mm no sentido vestíbulo/lingual-palatino por meio de um disco de corte diamantado duplo HC (4” x 0,012” x ½ - LAPMASTER – WO4-H012, Illinois, USA). Em seguida, trinta discos de dentina foram obtidos para cada grupo etário. Procedeu-se em seguida à limpeza e secagem dos discos e silanização dos pinos. A cimentação foi realizada com o cimento resinoso RelyX U 200 (3M ESPE, Munich, Germany). Foram cimentados 18 pinos de fibra de vidro de 1.3mm (Reforpost Nº 02) e 12 pinos de 1.5mm (Reforpost Nº 3 - Angelus, Londrina, PR, Brasil) para cada grupo etário. Após 24 horas da cimentação procedeu-se ao ensaio mecânico Pull out utilizando a máquina universal de ensaios (Kratos Dinamômetros, Embu, SP, Brasil), a uma velocidade de 0,5mm/min. Os resultados foram avaliados com base na Análise da Variância a três fatores no nível de significância de 5%. O tempo médio de descolagem na interface pino-cimento resinoso-dentina nos jovens foi de 91.1s (± 27.12s) e nos idosos de 74.5s (± 18.91s). Conclui-se que houve significância estatística (p<0,05), descolagem mais rápida no grupo dos idosos.
ABSTRACT
Noronha F. Influence of dentin age on the bond strength of fiberglass post resin cement-root dentin interface. Niterói: University Fluminense Federal, School of Dentistry;2015.
The study evaluated the bond strength at the fiberglass post - resin cement- root dentin interface in teeth from young and elderly. The anatomical crowns were removed from twenty healthy uniradicular human teeth (10 from people aged between 15 and 30 years, and 10 from elderly people aged between 65 and 80 years). The roots were submitted to endodontic treatment and stored at 100% humidity for one week at 37 ºC, prior to preparation of the spaces for the posts. The filling materials were then removed from the middle and cervical root thirds. The roots were fixed by the apical third in an IsoMET machine and the remaining portion was divided transversely into three 2 mm discs using a cutting disc, followed by cleaning and drying the discs and silanizing the posts. Luting was performed using RelyX U 200 resin cement and Reforpost Nº 2 and Nº 3 fiberglass posts. Twenty-four hours after luting, mechanical pull-out tests were performed using a universal testing machine operated at a speed of 0.5 mm/min. The results were evaluated using three-way ANOVA with a significance level of 5%. The average times for debonding at the post-cement-dentin interface were 91.1 s (± 27.12 s) and 74.5 s (± 18.91 s) for the younger and older samples, respectively. Debonding was significantly faster (p < 0.05) for the specimens from the older age group.
1 - INTRODUÇÃO
A reconstrução dos elementos dentários, por vezes, recai em preparos sobre cotos coronários artificiais sustentados por pinos cimentados nos condutos radiculares. Nestas situações o tratamento dos canais radiculares é um pré-requisito exigido para fixação do pino. O pino tem como função reforçar a estrutura do elemento dentário, reter o material restaurador na área coronária e distribuir tensões recebidas. Acrescenta-se que quanto ao tipo de pino, têm-se o personalizado ou pré-fabricado, rígido ou flexível, não estético e estético. Dentre os pré-fabricados, o de fibra de vidro se destaca, por possuir módulo de elasticidade próximo ao da dentina, gerando assim menos stress, devido à absorção e distribuição mais uniforme de tensões no remanescente radicular.1 Segundo a literatura, o pino de fibra de vidro apresenta compatibilidade com cimentos resinosos. Outra vantagem é tornar o procedimento menos invasivo em relação ao preparo do conduto intrarradicular, minimizando o risco presumido de fissuras e fraturas radiculares. 2
Em relação ao prognóstico, é fundamental observar alguns aspectos, entre os quais destacamos a questão da adaptação do pino, visando obter maior resistência à estrutura dentária. O formato do pino deve ser o mais próximo da anatomia do conduto radicular, evitando desgastar a estrutura remanescente.3
A quantidade (remanescente dentinário) e qualidade (idade dentinária) de dentina remanescente são relevantes na prevenção de descolagem de pinos e de fraturas dos dentes tratados endodonticamente. As reconstruções feitas com cimentação adesiva de pinos de fibra demonstraram que as falhas mais comuns ocorreram devido à descolagem.4
Vale ressaltar que entre as variáveis relacionadas à indicação dos pinos de fibra de vidro, o fator adesividade na interface pino-cimento-dentina radicular é o grande desafio. Um dos fatores que pode influenciar na adesividade dentinária é a idade. Quanto ao envelhecimento fisiológico da dentina, há estudos demonstrando a diferença entre dentina jovem e a de idoso. As alterações físico-químicas são caracterizadas pela contínua deposição de
dentina peritubular (hipermineralizada), ocasionando estreitamento e diminuição do número dos túbulos dentinários. 5
A dentina intertubular que é menos mineralizada, ocupa uma área aproximada de 96% na junção dentina-esmalte e 12% junto à polpa.6
Importante destacar que o principal elemento orgânico da matriz intertubular são as fibras de colagéno tipo I, que se dispõe de forma reticulada com os cristais de hidroxiapatita e fluidos da dentina. Esta organização justifica o comportamento anisotrópico da dentina.7 Acrescenta-se que a resistência à fadiga da dentina diminui com a idade. 8
Destaca-se que as alterações que ocorrem com a dentina radicular são também caracterizadas pelo reduzido tamanho dos cristalitos da hidroxiapatita que é o principal componente da dentina.9 A distribuição e a densidade de túbulos dentinários é diferente nos terços da raiz, onde quantitativamente ocorre um decréscimo da coroa para o ápice.10 Um ponto a ser considerado em relação à densidade dos tubulos e fibras colagenas tipo 1 é que com o decrescimo destas estruturas, o processo de adesividade pode ser prejudicado.11
Considerando o tratamento endodôntico, alguns fatores poderão influenciar a adesividade na interface do pino-cimento resinoso-dentina. São eles: tipo cimento endodôntico a base de eugenol12 e irrigação desmineralizante, além da dificuldade de remoção do material obturador dos túbulos dentinários.13
No que concerne à escolha dos agentes cimentantes para pinos intraradiculares, há uma tendência em optar pelos cimentos resinosos, por proporcionar o aumento da retenção 14, menor infiltraçao15 e fortalecimento da raiz.16
Para avaliação da resistência de união na interface pino-cimento-dentina, têm sido utilizados os ensaios mecânicos de microtração, push out e pull out. 17 Ressalta-se que a literatura dos últimos cinco anos, referente à resistência de união na interface pino-cimento-dentina, não reporta a variável idade da dentina. 18-23
O presente estudo teve por objetivo avaliar, por meio do teste Pull out, a resistência da união na interface pino-cimento-dentina em relação à força aplicada e ao tempo de descolagem, segundo os fatores idade dentinária, diâmetro dos pinos de fibra de vidro e terços da raiz.
A hipótese nula é que a resistência de união na interface pino-cimento-dentina é influenciada pela idade dentinária.
2 - METODOLOGIA
2.1 Seleção das amostras
Para a realização da pesquisa, foram selecionados vinte dentes humanos higidos unirradiculares com seção circular, extraídos por razões periodontais,
doados pelo Banco de dentes da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Juiz de Fora, conforme comitê de ética, processo CAAE Nº 45487415.8.0000.5203, sendo dez dentes na faixa etária entre 15 a 30 anos e dez dentes na faixa de 65 a 80 anos.
2.2 Preparo das amostras
A coroa anatômica de cada dente foi removida a 1 mm abaixo da junção cemento esmalte, utilizando disco de corte diamantado duplo HC (4” x 0.012” x ½ -LAPMASTER – WO4-H012, Illinois, USA) em baixa rotação sob constante refrigeração na máquina IsoMET (Mod 11-1280-170-Buehler, Shangai, China).
Após acesso ao conduto radicular, o comprimento de trabalho foi estabelecido em 16mm por meio da introdução de uma lima tipo K #15 (Maillefer-Dentsply, Ballaigues, Suíça), até a visualização pelo forame apical. Em seguida procedeu-se a instrumentação reciprocante (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Germany) com o instrumento Reciproc 25-08 (VDW, Munich, Germany), acoplado ao motor de torque controlado (Silver Reciproc; VDW, Munich, Germany). Os canais foram irrigados com solução de NaOCl 2,5%, visando à remoção de resíduos, e secos com pontas absorventes (Cell Pack Maillefer Dentsply, Petrópolis, RJ, Brasil). Em seguida, os condutos foram obturados empregando cones de gutapercha com AH Plus (Dentsply Maillefer, Tenessi, USA) e armazenados a 100% de humidade durante 1 semana a 37ºC, até o preparo do espaço para os pinos. Para o preparo do espaço para o pino, procedeu-se a remoçao do material obturador utilizando ponta Rhein n° 1 aquecida e, posteriormente, brocas de Largo n° 4 (Dentsply Maillefer, Petrópolis, RJ, Brasil) até o limite de 11 mm a partir da região cervical. Em seguida, a porção desobstruída do conduto foi irrigada com água destilada (ASFER, São Caetano do Sul, RS, Brasil).
2.3 Cortes dos discos de dentina
A porção apical (4 mm) de cada raiz foi fixada na máquina IsoMET (Mod 11-1280-170-Buehler, Shangai, China) e a porção remanescente foi dividida transversamente em 3 (três) partes iguais no sentido vestíbulo / lingualpalatino, por meio de um disco de corte diamantado duplo HC (4” x 0.012” x ½ -LAPMASTER – WO4-H012, Illinois, USA) em baixa rotação sob constante refrigeração. Obteve-se então, 01 (um) disco de dentina de 2 mm de espessura de cada terço (cervical, médio e apical) do conduto desobstruído de cada raiz. As espessuras dos discos foram aferidas por dois avaliadores independentes com um paquímetro digital (digital caliper within 300mm Digimess, Shangai, China). Em seguida, os discos foram separados em subgrupos conforme a região do corte: cervical, médio e apical dos 11 mm desobstruídos de cada grupo etário (jovens e idosos):
Grupo I (jovens) - divididos em 03 (três) subgrupos:
Subgrupo I A - 10 (dez) discos de dentina de 2 mm do 1/3 cervical desobstruído. Subgrupo I B - 10 (dez) discos de dentina de 2 mm do 1/3 médio desobstruído. Subgrupo I C - 10 (dez) discos de dentina de 2 mm do 1/3 apical desobstruído.
Grupo II (idosos)- divididos em 03 (três) subgrupos:
Subgrupo II A - 10 (dez) discos de dentina de 2 mm do 1/3 cervical desobstruído. Subgrupo II B - 10 (dez) discos de dentina de 2 mm do 1/3 médio desobstruído. Subgrupo II C - 10 (dez) discos de dentina de 2 mm do 1/3 apical desobstruído.
Figura 1- Esquema representando corte dos dentes para o preparo das amostras
2.4 Preparos das superfícies
Previamente à cimentação, os 60 discos dentinários foram testados quanto à adaptação e posicionamento do pino, utilizando como guia de prova um pino 1.3mm (Reforpost n° 2, Angelus, Londrina, PR, Brasil) e um pino 1.5mm (Reforpost nº 3), visando estabelecer e verificar o melhor assentamento e travamento no espaço interno preparado de cada conduto. Após prova e seleção, foi realizada a limpeza da superfície de 36 pinos de fibra de vidro Nº. 2 e 24 pinos Nº 3 com álcool absoluto (Ecoflame - Geochem, São Paulo,SP, Brasil) por 30 segundos e secos com jatos de ar por 5 segundos. Em seguida foi aplicado em todas as superfícies dos pinos o Silano (Angelus- Londrina, PR, Brasil) por 1 minuto, conforme orientação do fabricante. As superfícies dos pinos de fibra de vidro não foram cortadas, evitando alteração das suas propriedades mecânicas. Os discos de dentina foram lavados com água destilada (ASFER, São Caetano do Sul,RS, Brasil) e secos com pontas de papel absorvente (Maillefer Dentsply, Petrópolis, RJ, Brasil).
2.5 Cimentação dos pinos de fibra de vidro
Após 5 minutos foi realizada a cimentação dos pinos utilizando o cimento resinoso RelyX U 200 (Lote 568725. 3M, ESPE, Munich,Germany) conforme Remoção da porção coronária 1º Obturação (16 mm) 2º Desobstrução (11 mm comprimento) Disco 2 mm – 1/3 cervical Remoção da porção apical Disco 2 mm - 1/3 médio Disco 2 mm – 1/3 apical
instrução do fabricante. Foi feita a manipulação do cimento resinoso sobre papel impermeável durante 20 segundos até adquirir uma coloração homogênea, colocando o cimento no interior de cada disco e inserindo o pino de fibra de vidro Reforpost Nº 02 em 18 discos e Reforpost Nº 3 em 12 discos (Angelus, Londrina, PR, Brasil) em cada faixa etária. Em seguida realizou-se a remoção dos excessos do cimento extravasado nas superfícies externas dos discos. As amostras preparadas foram fotopolimerizadas por 40 segundos, utilizando um aparelho fotopolimerizador Radii-cal (SDI-Illinois, USA) com intensidade de luz de 1200mW/cm2 por 20 segundos para cada lado do disco. A intensidade da luz do aparelho fotopolimerizador foi aferida previamente através de um Radiômetro. (DENTAMERICA P.O BOX 3200, CA, USA).
2.6 Teste Pull out
Após 24 horas da cimentação, foi realizado o ensaio mecânico Pull out utilizando a máquina de ensaio universal (Kratos Dinamômetros, Embu, SP, Brasil) com velocidade de 0,5 mm/min e célula de carga de 50Kgf. Para a realização do ensaio, um mandril foi adaptado na porção superior da máquina para abraçamento e fixação de 10mm da extremidade livre superior de cada pino de fibra de vidro. A extremidade inferior de cada pino cimentado ao disco dentinário foi retida através de um dispositivo metálico fixado na base da máquina. Durante a tração do pino de fibra de vidro, a evolução de cada teste (carga e tempo) foi registrada graficamente.
Considerando que os pinos foram cimentados paralelos ao eixo y e os discos de dentina seccionados perpendiculares a este eixo, o pino recebeu carga paralela ao longo eixo da raiz (eixo y). A resistência de união (RU) foi calculada pela carga em newtons (N) no momento da extrusão dividida pela área adesiva mm², sendo que a área adesiva é calculada como: A = e (2π r). Sendo (π) a constante 3,1416 e (r) o raio do pino de fibra e (e) a espessura do disco de dentina. O resultado da extrusão registrado no momento da descolagem em Kgf/mm² foi transformado em newtons (N). O tempo (em segundos) foi registrado para cada grupo estudado. Esses dados foram submetidos à Análise da Variância a três fatores (three-way ANOVA) (idade dentinária, diâmetro dos pinos de fibra de vidro e terços da raiz), com vistas a identificar diferenças por eles influenciadas.
Figura 2 - Esquema representando os grupos e subgrupos dos corpos de prova N= 30 corpos de prova Diâmetro do conduto 1.3 mm (18 discos) 1.5mm (12 discos) 03 Discos de dentina espessura 2 mm de cada terço corte axial Subgrupo I A
1/3 cervical Teste Pull out
Grupo I (Jovens- 15 a 30 anos)
N= 10 dentes
Teste Pull out
Subgrupo I C 1/3 apical Subgrupo I B 1/3 médio 03 Discos de dentina de 2 mm de cada terço corte axial N= 30 corpos de prova diâmetro do conduto1.3 mm (18 discos) 1.5mm (12 discos)
Teste Pull out
Subgrupo II A
1/3 cervical Teste Pull out
Grupo II (Idosos- 65 a 80 anos)
N= 10 dentes
Teste Pull out
Subgrupo II C 1/3 apical Subgrupo II B
1/3 médio
3 - ARTIGO PRODUZIDO
Influence of dentin age on the bond strength of fiberglass post-resin cement-root dentin interface
Abstract
Evaluation of the bond strength at the fiberglass post-resin cement-root dentin interface in teeth from young and elderly individuals. The anatomical crowns were removed from twenty healthy uniradicular human teeth (10 from people aged between 15 and 30 years, and 10 from elderly people aged between 65 and 80 years). The roots were submitted to endodontic treatment and stored at 100% humidity for one week at 37 ºC, prior to preparation of the spaces for the posts. The filling materials were then removed from the middle and cervical root thirds. The roots were fixed by the apical third in an IsoMET machine and the remaining portion was divided transversely into three 2 mm discs using a cutting disc, followed by cleaning and drying the discs and silanizing the posts. Luting was performed using RelyX U 200 resin cement and Reforpost Nº 2 and Nº 3 fiberglass posts. Twenty-four hours after luting, mechanical pull-out tests were performed using a universal testing machine operated at a speed of 0.5 mm/min. The results were evaluated using three-way ANOVA with a significance level of 5%. The average times for debonding at the post-cement-dentin interface were 91.1 s (± 27.12 s) and 74.5 s (± 18.91 s) for the younger and older samples, respectively. Debonding was significantly faster (p < 0.05) for the specimens from the older age group.
Introduction
The reconstruction of teeth often involves the preparation of artificial crown dies supported by posts luted in the root canals. In these situations, treatment of the root canal is a prerequisite for fixing the post. The function of the post is to reinforce the tooth structure, retain the restoration material in the crown region, and distribute the stresses received. In terms of post type, these can be personalized or prefabricated, rigid or flexible, and aesthetic or non-aesthetic. Among the prefabricated types, fiberglass is widely used because its modulus of elasticity is close to that of dentin, resulting in reduced stress due to the more uniform absorption and distribution of stresses in the remaining root.1 According to the literature, fiberglass post are compatible with resin cements. Another advantage is that the procedure is less invasive in terms of preparation of the root canal, which minimizes the risk of fissures and root fractures.2
For satisfactory prognosis, it is essential to consider aspects such as the fit of the post in order to maximize the resistance of the tooth structure. The design of the post must be as close as possible to the anatomy of the root canal, in order to avoid wear of the remaining structure.3
The quantity (considering the remaining tooth) and quality (tooth age) of the dentin are important considerations for prevention of post debonding and fractures of teeth submitted to endodontic treatment. In reconstructions performed with adhesive luting of fiberglass post, the most common failures occur due to debonding.4
It should be highlighted that amongst the variables related to the use of fiberglass post, the adhesiveness in the post-cement-root dentin interface is the greatest challenge, and that age is one of the factors that can influence adhesiveness. In terms of physiological aging of the dentin, studies have demonstrated that differences exist between young and old dentin. Physico-chemical alterations are characterized by the continued deposition of peritubular dentin (hypermineralized), causing narrowing of dentin tubules and reduction in their number.5
The intertubular dentin, which is less mineralized, occupies areas of approximately 96% at the dentin-enamel junction and 12% at the interface with the pulp.6 It is important to note that the main organic component in the intertubular matrix consists of type I collagen fibers that are reticulated with the hydroxyapatite crystals and fluids of the dentin. This organization explains the anisotropic behavior of the dentin.7 Another point is that in the elderly, the dentin becomes more dehydrated and is susceptible to cracking.8
The alterations that occur in the root dentin are also characterized by reduced size of the hydroxyapatite crystallites, the main component of the dentin.9 The distribution and density of the dentin tubules differ in the root regions, with quantitative decreases from the crown to the tip10, and decreases in the density of the tubules and the type I collagen fibers can prejudice the adhesion process.11
In endodontic treatment, a number of factors can influence the adhesiveness achieved at the post-resin cement-dentin interface. These include the use of eugenol-based endodontic sealer,12 demineralizing irrigation, and the difficulty of removing filling material from the dentin tubules.13
In selection of luting agents for intraradicular post, there is a tendency to choose for resin cements, which offer increased retention,14 lower infiltration,15 and strengthening of the root.16
The bond strength at the pot-cement-dentin interface can be assessed by means of mechanical micro-microtensile push-out or pull-out assays.17 Although, in the last five years, there have been a number of studies concerning the bond strength at this interface, there have been no reports that have considered the influence of dentin age.18-23
The aim of the present work was therefore to use pull-out tests to evaluate the bond strength at the post-cement-dentin interface, in terms of the force applied and the time for debonding, considering the factors dentin age, fiberglass post diameter, and root region.
Materials and Methods
For the purposes of this work, twenty healthy uniradicular human teeth with circular sections were selected, which had been extracted for periodontal reasons and donated by the tooth bank of the Faculty of Dentistry of the Federal University of Juiz de Fora (ethics committee process number CAAE 45487415.8.0000.5203). Ten teeth were from persons 15-30 years, and ten teeth were from people aged 65-80 years.
The anatomical crown of each tooth was removed to 1 mm below the cement-enamel junction, using a double diamond cutting disc (4” x 0.012” x ½, Model WO4-H012, Lapmaster, Illinois, USA) operated at slow rotation under constant refrigeration in an IsoMET machine (Model 11-1280-170, Buehler, Shanghai, China).
After accessing the root canal, a working length of 16 mm was established by introducing a file (type K #15, Maillefer Dentsply, Ballaigues, Switzerland) until it could be seen through the apical foramen. The subsequent procedure used a reciprocating systems (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Germany) with a Reciproc 25-08 instrument (VDW, Munich, Germany), powered by a torque-controlled motor (Silver Reciproc, VDW, Munich, Germany). The canals were irrigated with a 2.5% solution of sodium hypochlorite (2.5% NaOCl) in order to remove the residues and then dried with absorbent tips (Cell Pack, Dentsply Maillefer, Petrópolis, RJ,Brazil).
In the next step, the canals were filled using gutta-percha cones with AH Plus (Dentsply Maillefer, Tennessee, USA), and then stored at 100% humidity for 1 week at 37 ºC, prior to preparation of the spaces for the posts.
The spaces for the posts were prepared by removing the filling material using a heated #1 Rhein, followed by # 4 largo drill (Dentsply-Maillefer, Petrópolis, RJ, Brazil), up to a limit of 11 mm from the cervical region. The unblocked region of the canal was then irrigated with distilled water (ASFER, São Caetano do Sul, RS, Brazil). The apical third (4 mm) of each root was fixed in the IsoMET machine and the remaining portion was divided transversely into
three equal parts, in a bucco-lingual orientation, using the double diamond disc cutter operated at slow rotation under constant refrigeration.
This procedure resulted in the production of a dentin disc 2 mm thick for each third (cervical, middle, and apical) of the unblocked canal of each root. The thicknesses of the discs were checked by two independent assessors, using a digital caliper (300 mm Digimess, Shanghai, China). The discs were subsequently divided into subgroups according to the region of the cut: the cervical, middle, and apical sections of the unobstructed 11 mm lengths for each age group.
Prior to luting, the 60 discs from the two age groups were tested in terms of the fitting and positioning of the post, using # 2 Reforpost (1.3 mm) and # 3 (1.5 mm) posts (Angelus, Londrina, PR, Brazil), in order to check the seating and fixture in the prepared internal spaces of the canals. After testing and selection of the specimens, the surfaces of 36 # 2 posts and 24 # 3 posts were cleaned with absolute alcohol (Ecoflame, Geochem, São Paulo, SP, Brazil) for 30 seconds and dried with jets of air for 5 seconds. The entire surfaces of the posts were then treated with Silane coupling agent (Angelus, Londrina, PR, Brazil) for 1 minute, following the manufacturer’s instructions.
The surfaces of the fiberglass posts were not cut, in order to avoid changing their mechanical properties. The dentin discs were irrigated with distilled water and then dried with absorbent tips. After 5 minutes, the posts were luted using RelyX U 200 resin cement (lot 568725, 3M ESPE, Munich, Germany). The resin cement was manipulated, according to the manufacturer’s instructions, then applied to the interior of each disc, followed by the insertion of #2 Reforpost fiberglass posts into 18 discs and # 3 Reforpost posts into 12 discs from each age group.
After removal of any excess cement from the external surfaces of the discs, the prepared samples were photopolymerized for 40 seconds using a Radii-cal photopolymerizer (SDI, Illinois, USA) with light intensity of 1200 mW/cm2 for 20 seconds on each side of the disc. The light intensity of the apparatus was checked previously using a radiometer (Dentamerica, CA, USA).
Twenty-four hours after luting, the mechanical pull-out test was performed with a universal testing machine (Kratos Dinamômetros, Embu, SP, Brazil) operated at a speed of 0.5 mm/min with a 50 Kgf load cell. The evolution of each test was followed graphically.
Considering that the posts were luted parallel to the y-axis, and that the dentin discs were sectioned perpendicular to this axis, the post received a load parallel to the long axis of the root (the y-axis). The bond strength was calculated from the load in Newtons (N) applied at the time of extrusion divided by the adhesive area in mm². The adhesive area was calculated as A = e (2π.r), where π is the constant 3.1416 and r is the radius of the post, and e is the thickness of the dentin disc. The extrusion result recorded at the time of debonding (Kgf/mm²) was converted into Newtons. The time (seconds) was recorded for each group studied. The data were treated using three-way analysis of variance (ANOVA), considering dentin age, post diameter, and root third, in order to identify the effects of these variables.
Results
The force required to debonding the post-cement-dentin interface was not influenced by the factors dentin age, fiberglass post diameter, or the root third used. For the samples from the younger persons, the force reached an average of 90.3 N (± 42.31 N), while a value of 84.9 N (± 26.43 N) was obtained for the samples from the older people. The difference was not statistically significant (t = 0.586; df = 54; p-value = 0.560). However, the debonding time showed a statistically significant (p < 0.05) influence of dentin age (Table 1).
Table 1 – Three-way analysis of variance (ANOVA) for the debonding time.
Source Sum of
squares df Mean square F p-value A: Dentin age 2540.704 1 2540.704 4.201 0.046 (*) B: Fiberglass post diameter 103.605 1 103.605 0.171 0.681 C: Thirds of root dentin 1201.677 2 600.838 1.000 0.378 A x B interaction 1100.734 1 1100.734 1.820 0.184 A x C interaction 118.984 2 59.492 0.098 0.907 B x C interaction 165.195 2 82.598 0.137 0.873 A x B x C interaction 67.536 2 33.768 0.056 0.946 Error 27820.770 46 604.799 Total 33119.205 57 (*) p < 0.05
For the younger specimens, the average debonding time was 91.1 s (± 27.12 s), while for the older samples it was 74.5 s (± 18.91 s). These values were significantly different (Mann-Whitney test: U = 219; p-value = 0.002). The difference between the average times for the two dentin age groups was 15.7 s, with a 95% confidence interval of 3.3-28.0 s. The distribution of the debonding times for the two dentin age groups is illustrated in Figure 1.
Figure 1 – Distribution of times for debonding at the post-cement-dentin interface for samples from the two dentin age groups.
Discussion
The purpose of the present study was to evaluate the bond strength at the post-cement-dentin interface, using human dentin.24 It has been reported in the literature that bovine teeth are a viable alternative.25 Nonetheless, their use requires caution, because their chemical composition, morphological structure, and physical properties differ from those of human teeth.26 For example, Bottino et al.27 found that the post-cement-dentin bond strength was greater for human root dentin, compared to bovine. It is also important that in selection of human teeth, special attention is given to the origin and the age of the specimens.5 During aging of the dentin, there are decreases in tubule density, collagen fibers, and degree of hydration.11 The present findings can probably be explained by such structural changes. The dentin from older people presented shorter debonding times, compared to young dentin, while the self-etching system employed had effects on the collagen fibers and the humidity. The young dentin, which was not yet highly mineralized and was more hydrated, required an average of 91.1 s (± 27.2 s) for debonding of the post to occur. The results indicated that the adhesion quality was determined by the microstructure of the dentin substrate.
Regarding to dentin morphology, there are decreasing of tubules in the apical third .6 For this reason, the pull-out test was performed using the dentin disc from the cervical and middle thirds of the samples obtained for the two age groups.
The bond strength at the interface of the resin cement and the dentin involves the presence of the collagen fibers that are the main organic element of the intertubular matrix. Amongst the collagen fibers, type I collagen is reticulated with the hydroxyapatite crystals and the fluids, resulting in the anisotropic behavior of the dentin.7 Hence, it was decided to use a self-etching system (RelyX U 200 resin cement) to disrupt of smear layer and became impregnated into the network of collagen fibrils, resulting in chemical bonding with the calcium of the hydroxyapatite crystals.28
Giannini et al.29 found that age-related alterations did not affect the bond strength of luting cement in the crown dentin. In the present work, considering the root dentin thirds, the average load applied to the posts in the samples from the older age group was 84.9 N (± 26.43 N), while an average value of 90.3 N (± 42.31 N) was obtained for the younger samples. There was no statistically significant difference between the post debonding values (t = 0.586; df = 54; p-value = 0.560). Despite the fact that the present study evaluated the adhesion at the post-cement-dentin interface using root dentin, the results obtained for the load were in agreement with the findings of Giannini et al.29 It should be noted that the time for post debonding was significantly different for the two age groups.
Here, eugenol-based sealer was not used for filling of the root canal system, because residues of this material remaining in the dentin could interfere with the polymerization of the resin cement.30 Furthermore, it was decided to use RelyX U 200 cement (self-etching system) because during preparation of the space for the post, there was incomplete removal of the filling material present in the root canal, with residues remaining in the dentin tubules. The self-etching system created adhesiveness in the intertubular dentin, where the collagen fibers and humidity played important roles in the process, and disrupted the smear layer. It is clear that if the use of RelyX U 200 had depended on tags, the adhesiveness would have been prejudiced due to the presence of dentin tubules obstructed by the endodontic filling material.31
In order to standardize the perimeter of the test samples, uniradicular teeth with circular cross sections were selected, enabling better fitting of the post in the root canal.32 Furthermore, the circular section of the root canal enabled a uniform cement thickness, which increased the resistance of the tooth. It is known that the presence of an excessive layer of cement around the post in the root canal can be clinically unfavorable,33,34 especially in the case of elliptical canals, where prefabricated post show poor fits.35 In such situations, where the cement layer can become very thick, there is the possibility of bubble formation and consequently greater risk of post debonding.36 In the case of fiberglass post, studies have shown that luting using resin cements provides
greater resistance to cyclic loadings, compared to the use of zinc phosphate or ionomer resin cements.37
In the present work, the mechanical pull-out test was employed, which according to the literature provides better stress distribution, without any friction on the dentin walls. Additionally, the test used did not cause any fracturing of the test samples, in contrast to previous observations for micro-tensile and push-out tests.17,38 Importantly, the pull-out test enabled the use of entire fiberglass post, maintaining their original characteristics. This would not be possible with micro-tensile and push-out tests, where the posts are sectioned.
From the variables (dentin age, fiberglass post diameter, and root third) selected for evaluation of possible differences in the load and time required for debonding, using the pull-out test, only dentin age was identified as affecting the bond strength at the post-cement-dentin interface.
Conclusions
The force required to debonding the post-cement-dentin interface was not influenced by the factors dentin age, fiberglass post diameter, or the root third used.
Teeth from elderly people required statistically significant shorter times for debonding at the post-cement-dentin interface, compared to teeth from the young.
References
1- Monticelli F, Goracci C, Grandini, S, García-Godoy F, Ferrari M. Scanning electron microscopic evaluation of fiber post-resin core units built up with different resin composites. Am J Dent 2005 Feb; 18 (1):61-65.
2- Stockton LW, Williams PT. Retention and shear bond strength of two post systems. Oper Dent 1999 Jul/Aug; 24(4):210-216.
3- Heydecke G, Butz F, Strub JR. Fracture strength and survival rate of endodontically treated maxillary incisors with approximal cavities after restoration with different post and core systems: an in-vitro study. J Dent 2001 Aug; 29(6):427-433.
4- Goracci C, Raffaelli O, Monticelli F, Balleri B, Bertelli E, Ferrari M. The adhesion between prefabricated FRC posts and composite resin cores: microtensile bond strength with and without post-silanization. Dent Mater 2005 May;21 (5):437-444.
5- Eldarrat AH, High AS, Kale GM. Age-related changes in ac-impedance spectroscopy studies of normal human dentin: further investigations. J Mater Sci Mater Med 2010 Jan; 21(1):45-51.
6- Garberoglio R, Breannstreom M. Scanning electron microscopic investigation of human dentinal tubules. Arch Oral Biol 1976; 21 (6):355-362.
7- Pashley DH. Dentin: a dynamic substrate. A review. Scan Microsc 1989 Mar; 3(1):161-76.
8- Bajaj D, Sundaram N, Nazari A, Arola D. Age, dehydration and fatigue crack growth in dentin. Biomaterials 2006 Apr; 27(11):2507-2517.
9- Kinney JH, Nalla RK, Pople JA, Breunig TM, Ritchie RO. Age-related transparent root dentin: mineral concentration, crystallite size, and mechanical properties. Biomaterials 2005 Jun; 26 (16):3363-3376.
10- Scelza FZS, Antoniazzi JH, Scelza P. Efficacy of final irrigation - a scanning electron microscopic evaluation. J Endod 2000 Jun; 26(6):355-358.
11- Mjor IA, Smith MR, Ferrari M, Mannocci F. The structure of dentin in the apical region of human teeth. Int Endod J 2001 Jul; 34(5):346-353. 12- Aleisa K, Alghabban R, Alwazzan K, Morgano SM. Effect of three
endodontic sealers on the bond strength of prefabricated fiber posts luted with three resin cements. J Prosthet Dent 2012 may; 107(5):322-326.
13- Bouillaguet S, Troesch S, Wataha JC, Krejci I, Meyer JM, Pashley DH. Microtensile bond strength between adhesive cements and root canal dentin. Dent Mater 2003 May; 19(3):199-205.
14- Abramovitz L, Lev R, Fuss Z, Metzger Z. The unpredictability of seal after post space preparation: a fluid transport study. J Endod 2001Apr; 27 (4):292-295.
15- Reid LC, Kazemi RB, Meiers JC. Effect of fatigue testing on core integrity and post microleakage of teeth restored with different post systems. J Endod 2003 Feb; 29 (2):125-131.
16- Mallmann A, Jacques LB, Valandro LF, Muench A. Microtensile bond strength of photoactivated and autopolymerized adhesive systems to root dentin using translucent and opaque fiber-reinforced composite posts. J Prosthet Dent 2007 Mar; 97(3):165-172.
17- Prisco D, Santis RD, Mollica F, Ambrosio L, Rengo S, Nicolais L. Fiber post adhesion to resin luting cements in the restoration of endodontically-treated teeth. Oper Dent 2003 Sept; 28(5):515-521. 18- Cecchin D, Farina AP, Giacomin M, Vidal CM, Carlini JB, Ferraz CC.
Influence of chlorhexidine application time on the bond strength between fiber. J Endod 2014 Dec; 40(12):2045-2048.
19- Martinho FC, Carvalho CA, Oliveira LD, de Lacerda AJ, Xavier AC, Augusto MG, Zanatta RF, Pucci CR. Comparison of different dentin pretreatment protocols on the bond strength of glass fiber post using self-etching adhesive. J Endod 2015 Jan; 41(1):83-87.
20- Zamboni QMF, Garone NN, de Freitas PM, de Cerqueira LMA. Effect of post translucency on bond strength of different resin luting agents to root dentin. J Prosthet Dent 2014 Jul; 111(1):35-41.
21- Shiratori FK, Valle AL, Pegoraro TA, Carvalho RM, Pereira JR. Influence of technique and manipulation on self-adhesive resin cements used to cement intraradicular posts. J Prosthet Dent 2013 Jul; 110(1):56-60. 22- Bergoli DC, Lima CMJ, Melo MR, Bottino MA, Valandro LF. Effect of the
interfacial area measurement parameters on the push-out strength between fiber post and dentin. Int J Adhes Adhes 2014 Apr; 50:7-10. 23- Carvalho CA, Breschi L, Navarro MF, Atta MT, Ferrari M. Push-out bond
strength and SEM evaluation of a new bonding approach into the root canal. J Appl Oral Sci 2012 Nov/Dec; 20(6):613-619.
24- Ghaeth HY, Jeffrey AP, Anderson TH. Bovine teeth as substitute for human teeth in dental research: a review of literature. J Oral Sci 2011Sept; 53(3):273-282.
25- Schilke R. Lisson JA, Bauβ O, Geurtsen W. Comparison of the number and diameter of dentinal tubules in human and bovine dentin by scanning electron microscopic investigation. Arch Oral Biol 2000 May; 45(5):355-361.
26- Arends J, Christoffersen J, Ruben J, Jongebloed WL. Remineralization of bovine dentin in vitro. The influence of the F content in solution on mineral distribution. Caries Res 1989; 23 (5):309-314.
27- Bottino MA, de Melo RM, Galhano G, Valandro LF. Comparison of resin push-out strength to root dentin of bovine- and human-teeth. Indian J Dent Res 2009 Jul/Sept; 20(3):332-336.
28- Van Landuyt KL, Snauwaert J, De Munck J, Peumans M, Yoshida Y, Poitevin A et al. Systematic review of the chemical composition of
contemporary dental adhesives. Biomaterials 2007 Sept; 28 (26):3757-3785.
29- Giannini M, Chaves P, Oliveira MT. Effect of tooth age on bond strength to dentin. J Appl Oral Sci 2003 Oct/Dec; 11(4):342-347.
30- Baldissara P, Zicari F, Valandro LF, Scotti R. Effect of root canal treatments on quartz fiber posts bonding to root dentin. J Endod 2006 Oct; 32(10):985-988.
31- Demiryürek EO, Külünk S, Yüksel G, Saraç D, Bulucu B. Effects of three canal sealers on bond strength of a fiber post. J Endod 2010 Mar; 36(3):497-501.
32- Soares CJ, Pereira JC, Valdivia ADCM, Novais VR, Meneses MS. Influence of resin cement and post configuration on bond strength to root dentin. Int Endod J 2012 Feb; 45(2):136-145.
33- D'Arcangelo C, Cinelli M, De Angelis F, D'Amario M. The effect of resin cement film thickness on the pullout strength of a fiber-reinforced post system. J Prosthet Dent 2007 Sept; 98(3):193-198.
34- Teixeira CS, Silva-Sousa YT, Sousa-Neto MD. Bond strength of fiber posts to weakened roots after resin restoration with different light-curing times. J Endod 2009 Jul; 35(7):1034-39.
35- De-Deus G, Murad C, Paciornik S, Reis CM, Coutinho-Filho T. The effect of the canal-filled area on the bacterial leakage of oval-shaped canals. Int Endod J 2008 Mar; 41(3):183-190.
36- Grandini S, Goracci C, Monticelli F, Borracchini A, Ferrari M. SEM evaluation of the cement layer thickness after luting two different posts. J Adhes Dent 2005; 7(3):235-240.
37- Junge T, Nicholls JI, Phillips KM, Libman WJ. Load fatigue of compromised teeth: a comparison of 3 luting cements. Int J Prosthodont 1998 Nov/Dec; 11(6):558-564.
38- Goracci C, Fabianelli A, Sadek FT, Papacchini F, Tay FR, Ferrari M. The contribution of friction to the dislocation resistance of bonded fiber posts. J Endod 2005 Aug; 31(8):608-612.
4 - CONCLUSÕES
Com base na metodologia empregada e nos resultados obtidos, é licito concluir que:
A força necessária para promover a descolagem da interface pino-cimento-dentina não foi influenciada pelos fatores idade da dentina, diâmetro do pino de fibra de vidro e região da raiz utilizada.
Os dentes dos idosos necessitaram, com significância estatística ( P< 0,05%), de um tempo menor do que os dentes dos jovens para que ocorresse a descolagem na interface pino de fibra de vidro-cimento resinoso-dentina.
