Faculdade de Medicina Dentária
Adesão de cerâmicas de recobrimento a
infraestruturas de zircónia
João Paulo Freitas Rodrigues Martins
Doutoramento em Ciências e Tecnologias da
Saúde
Especialidade de Prótese Dentária
2015
Faculdade de Medicina Dentária
Adesão de cerâmicas de recobrimento a
infraestruturas de zircónia
João Paulo Freitas Rodrigues Martins
Tese orientada pelo Professor Doutor Jaime Pereira Fontes
de Almeida Portugal especialmente elaborada para a
obtenção do grau de Doutor em Ciências e Tecnologias da
Saúde, especialidade de Prótese Dentária
Dissertação de candidatura ao grau
de Doutor, apresentada à Faculdade
de Medicina Dentária da Universidade
de Lisboa (Ramo de Ciências e
Tecnologias da Saúde, Especialidade
de Prótese Dentária).
Índice de Figuras ... v
Índice de Tabelas ... ix
Índice de Apêndices ... xi
Índice de Siglas e Abreviaturas ... xiii
Agradecimentos ... xv
Resumo ... xvii
Abstract ... xix
Palavras-Chave ... xxi
Keywords ... xxi
1- Introdução ... 1
1.1 Cerâmicas ... 41.1.1 Evolução das cerâmicas dentárias ... 5
1.1.2 Formas de classificação das cerâmicas dentárias ... 8
1.1.2.1 Classificação quanto à temperatura de fusão ... 8
1.1.2.2 Classificação quanto à técnica de fabrico ... 9
1.1.2.3 Classificação quanto à sua composição e microestrutura ... 12
1.2 Cerâmicas de infraestrutura ... 16
1.2.1 Zircónia ... 17
1.2.1.1 Propriedades mecânicas ... 19
1.2.1.1.1 Coeficiente de Expansão Térmica ... 21
1.2.1.1.2 Condutividade térmica ... 21
1.2.1.1.3 Transformação de endurecimento ... 21
1.2.1.2 Envelhecimento da zircónia ... 22
1.3 – Cerâmicas de recobrimento ... 24
1.4 – Métodos de união entre a cerâmica de recobrimento e o material de infraestrutura ... 27
1.5 Limitações das restaurações totalmente em cerâmica ... 29
2-Problemática e objetivos gerais da investigação ... 33
2.1 Organização e objetivos gerais ... 34
3- Estudo da caraterização de diferentes tipos de zircónia,
após diferentes tratamentos de superfície ... 35
3.1.1 A influência dos tratamentos de superfície na hidrofobicidade da
zircónia ... 35
3.1.2 A influência dos tratamentos de superfície na cristalinidade da zircónia ... 36
3.1.3 A influência dos tratamentos de superfície na rugosidade da zircónia ... 38
3.2 Objetivos Específicos ... 43
3.2.1 Objetivos específicos para o estudo da hidrofobicidade: ... 43
3.2.2 Objetivos específicos para o estudo da cristalinidade: ... 44
3.2.3 Objetivos específicos para o estudo da rugosidade: ... 44
3.3 Materiais e Métodos ... 46
3.3.1 Preparação dos espécimes ... 46
3.3.2 Determinação da hidrofobicidade da superfície ... 52
3.3.3 Determinação da cristalinidade da superfície ... 54
3.3.4 Determinação da rugosidade da superfície ... 55
3.3.5.Preparação dos espécimes para o SEM ... 56
3.3.6 Análise estatística ... 56 3.3.6.1 Testes de hidrofobicidade ... 56 3.3.6.2 Testes de cristalinidade ... 57 3.3.6.3 Testes de rugosidade ... 57 3.4 Resultados ... 59 3.4.1 Estudo da hidrofobicidade ... 59 3.4.2 Estudo da cristalinidade ... 61 3.4.3 Estudo da rugosidade ... 64
3.4.4 Imagens obtidas por SEM ... 69
3.5 Discussão ... 74
3.5.1 Hidrofobicidade ... 76
3.5.2 Cristalinidade ... 79
3.5.3 Rugosidade ... 82
3.6 Conclusões ... 87
4 - Estudo da resistência adesiva da cerâmica de
recobrimento à zircónia pigmentada, após diferentes
métodos de aplicação e diferentes tratamentos de
superfície. ... 89
4.1 Introdução ... 89
4.1.1 Restaurações com zircónia ... 89
4.1.2 Fatores que influenciam a adesão entre a zircónia e a cerâmica de recobrimento ... 93
recobrimento ... 93
4.1.2.2 Influência da pigmentação da zircónia na adesão da cerâmica de recobrimento ... 94
4.1.2.3 Influência do tratamento de superfície na adesão da cerâmica de recobrimento ... 97
4.1.3 Cerâmica de recobrimento para zircónia ... 98
4.1.4 Técnicas de colocação da cerâmica de recobrimento ... 99
4.2 Objetivos Específicos ... 101
4.3 Materiais e Métodos ... 103
4.3.1 Preparação dos cilindros de zircónia ... 103
4.3.1.1. Colocação da cerâmica pelo método convencional ... 107
4.3.1.2. Colocação de cerâmica pelo método de injeção ... 111
4.3.1.2.1 Obtenção do padrão de cera ... 111
4.3.1.2.2 Inclusão do conjunto zircónia/padrão de cera ... 112
4.3.1.2.3 Eliminação de cera ... 114
4.3.1.2.4 Injeção da cerâmica de recobrimento ... 114
4.3.1.2.5 Desinclusão e limpeza dos espécimes ... 116
4.3.2 Determinação da resistência adesiva ... 117
4.3.3 Determinação do tipo de falha ... 119
4.3.4 Análise estatística ... 119
4.4 Resultados ... 120
4.4.1 Resistência adesiva ... 120
4.4.2 Tipo de falha de união ... 122
4.5. Discussão ... 126
4.5.1 Influência dos tratamentos de superfície na adesão ... 128
4.5.2 Influência das técnicas de aplicação da cerâmica de recobrimento ... 130
4.6. Conclusões ... 135
5 - Considerações finais ... 137
Índice de Figuras
Introdução
Figura 1.1 - Adaptação do esquema de Heimann (2010), da hierarquia em triângulos dos materiais inorgânicos não metálicos.……….…..4
Estudo da caraterização de diferentes tios de zircónia
Figura 3.1 - Dispositivo elaborado para manter a distância e a perpendicularidade ao espécime………...…49 Figura 3.2 - Desgaste com broca de diamante……….…….…..50 Figura 3.3 - Caixa de Petri com espécimes com a solução de ácido quente……....….51 Figura 3.4 - Caixa de Petri com espécimes com a solução de ácido hidrofluoridrico…51 Figura 3.5 - Equipamento para medição do ângulo de contato………..………..53
Figura 3.6 - Disposição das gotas, em cruz, no espécime……….…..….…53 Figura 3.7 - Valores médios de ângulo de contacto das diferentes zircónias após os diferentes tratamentos de superfície………...…....59 Figura 3.8 - Valores médios e desvio padrão do ângulo de contacto obtido nos espécimes fabricados com Zerion e Ice Zirkon. Não se observaram diferenças entre as marcas (p=0,101)………..…….………...60 Figura 3.9 - Valores médios e desvio padrão do ângulo de contacto obtido nos espécimes pigmentados e não pigmentados. Não se observou influência estatisticamente significativa do pigmento (p=0,186)……….…………..60 Figura 3.10 - Valores médios e desvio padrão do ângulo de contacto obtido de acordo com o tratamento de superfície. Tratamento com letras entre parêntesis iguais são estatisticamente semelhantes (p>0,05)……….61 Figura 3.11 - Difratograma de 4 espécimes da marca Zerion com pigmento após tratamento com broca de diamante. ……….……….…..…63 Figura 3.12 - Difratograma do padrão de comportamento de um dos espécimes sem tratamento bem como do padrão da zircónia na fase monoclínica e na fase tetragonal……….……...…...63 Figura 3.13 - Difratograma de amostras de zircónia Zerion com tratamento com broca de diamante, com jateamento de óxido de alumínio e sem tratamento……….…….…64
Figura 3.14 - Valores médios e desvios padrão de rugosidade (Rq) nos diversos grupos experimentais. ……….………..…...65 Figura 3.15 - Valores médios e desvio padrão do Rq obtido nos espécimes fabricados com Zerion e Ice Zirkon. Verificou-se uma diferença estatisticamente significativa (p=0,013) entre as cerâmicas……….…………..……….….66 Figura 3.16 - Valores médios e desvio padrão do Rq obtido nos espécimes fabricados com Zerion de acordo com a pigmentação. Não se observaram diferenças estatisticamente significativas (p=0,541) entre as pigmentações…………..………….67 Figura 3.17 - Valores médios e desvio padrão do Rq obtido nos espécimes fabricados com Ice Zirkon de acordo com a pigmentação. Verificou-se influência estatisticamente significativa (p=0,004) do pigmento………...67 Figura 3.18 - Valores médios e desvio padrão do Rq obtido nos espécimes fabricados com Zerion de acordo com o tratamento de superfície. Tratamento com letras entre parêntesis iguais são estatisticamente semelhantes (p>0,05)………68 Figura 3.19 - Valores médios e desvio padrão do Rq obtido nos espécimes fabricados com Ice Zirkon de acordo com o tratamento de superfície. Tratamento com letras entre parêntesis iguais são estatisticamente semelhantes (p>0,05)……….…69 Figura 3.20 - Espécimes sem pigmento e sem qualquer tratamento da marca Zirkon (a) e da marca Zerion (b) com ampliação de 50X……….………70 Figura 3.21 - Espécimes da zircónia da marca Zerion pigmentada: sem tratamento (a) e com tratamento com jato de óxido de alumínio (b) com ampliação de 1000X……….………….70 Figura 3.22 - Espécimes da zircónia Zerion pigmentado: sem tratamento (a) e com tratamento com jato de óxido de alumínio (b) com ampliação de 5000X……….….71 Figura 3.23 - Espécimes da zircónia Zerion pigmentado: sem tratamento (a) e com tratamento com broca diamantada (b) com ampliação de 1000X……….71 Figura 3.24 - Espécimes da zircónia Zerion pigmentado: sem tratamento (a) e com tratamento com broca diamantada (b) com ampliação de 5000X.* - Área da zircónia que não sofreu desgaste pela broca diamantada….………..……….72 Figura 3.25 - Espécimes da zircónia Zerion pigmentado: sem tratamento (a) e com tratamento com ácido quente (b) e ácido hidrofluoridrico (c) com ampliação de 1000X………..72
tratamento com ácido quente (b) e ácido hidrofluoridrico (c) com ampliação de 5000X………..73
Estudo da resistênica adesiva da cerâmica de recobrimento
Figura 4.1 - Espécime de zircónia onde se observa o pequeno corte no lado esquerdo para padronização……….……….104 Figura 4.2 - Dispositivo realizado para padronização da distância e perpendicularidade da ponta do jato de óxido de alumínio ao espécime………....………..…..…105 Figura 4.3 - Espécime tratado com broca de diamante………...…………..….……….106 Figura 4.4 - Caixa plástica onde foram armazenados os espécimes por grupo...…106 Figura 4.5 - Peça metálica com o anel em resina acrílica seccionado com orifício de 3mm de diâmetro………...….…107 Figura 4.6 - Cerâmica feldspática para zircónio da marca VITA VM9 cor 3M2 e o respectivo líquido de modelação (a): Suspensão de cerâmica feldspática para aplicação com pincel (b); suporte com o espécime de zircónia e a cerâmica feldspática para a queima de wash (c) e após retirar o anel em resina acrílica (d)………....……108 Figura 4.7 - Espécime com a cerâmica feldspática após a queima do wash……...…109 Figura 4.8 - Remoção do anel de resina acrílica após a colocação da cerâmica feldspática da segunda camada……….…….110 Figura 4.9 - Espécime após a segunda queima da cerâmica de recobrimento…...…111 Figura 4.10 - Peça metálica e anel metálico com orifício de 3 mm de diâmetro centrado (a); Espécime de zircónia colocada na peça metálica (b); Colocação do anel metálico e da cera no seu interior com pingador elétrico (c); Padrão de cera após remoção do anel metálico (d)………..…112 Figura 4.11 - Espécime de zircónia com o padrão de cera (a); Colocação do conduto alimentador (b)………..………..112 Figura 4.12 - Colocação dos espécimes na base do anel formatadora respeitando a distância entre espécimes (a e b)………..…...113 Figura 4.13 - Colocação do anel de borracha (a); Colocação da tampa do anel(b); Anel de revestimento após ser retirado do anel de borracha e pronto para ser injetado(c)………...….114
Figura 4.14 - Pastilha de cerâmica feldspática para injeção sobre zircónia VITA PM9 (a e b). De notar os bordos arredondados na figura b para que não haja desgaste do revestimento no momento da injeção………....…115 Figura 4.15 - Colocação da pastilha de cerâmica no anel já pré aquecido (a); colocação do êmbolo de injeção (b); anel após a saída do forno de injeção (c)………...………..…….115 Figura 4.16 - Instrumentos de corte e desgaste do revestimento. Da esquerda para a direita: disco de diamante, escova de metal e escova de pelo cerdoso………116 Figura 4.17 - Conjunto dos espécimes após desinclusão com discos de diamante e escovas apropriadas (a); Conjunto dos espécimes após jateamento com esferas de vidro (b e c)……….………...………...116 Figura 4.18 - Espécimes após o corte do botão com disco de corte de diamante………..…….117 Figura 4.19 - Conjunto colocado na máquina universal de testes (a). Cinzel com corte em meia lua centrado em relação à cerâmica feldspática (b). Vista de perfil do cinzel na interface entre os dois materiais (c e d)………..……118 Figura 4.20 - Resultados de resistência adesiva de acordo com a técnica de colocação da cerâmica de recobrimento e dos diferentes tratamentos de superfície………....….120 Figura 4.21 - Resultados de resistência à adesão de acordo com o tratamento de superfície. Letras iguais significam não existirem diferenças significativas (p=0.915).121 Figura 4.22 - Resultados da resistência adesiva de acordo com a técnica de aplicação da cerâmica. Letras diferentes correspondem a existirem diferenças significativas
(p<0,001)………122
Figura 4.23 - Fotografias em microscópio da falha adesiva (a), da falha mista (b) e da falha coesiva (c)………....………....123 Figura 4.24 - Representação do tipo de falha de acordo com a técnica de aplicação de cerâmica e o tipo de tratamento de superfície………..124 Figura 4.25 - Distribuição do tipo de falha de acordo com o tipo de tratamento da zircónia. Letras iguais significam não existirem diferenças significativas (p=0,070)…….124 Figura 4.26 - Gráfico do tipo de falha de acordo com a técnica de aplicação da cerâmica de recobrimento. Letras diferentes correspondem a existirem diferenças
Introdução
Tabela 1.1- Propriedades mecânicas de materiais utilizados como
infraestruturas………...21
Estudo da caraterização de diferentes tios de zircónia
Tabela 3.1 - Composição química das duas zircónias utilizadas nos estudos:
Zerion, Straumann e Ice Zirkon Translucent, Zirkonzahn……….…...…...47 Tabela 3.2 - Variáveis a estudar da caraterização da zircónia conforme as variáveis independentes………..………..…….…………....…52 Tabela 3.3 - Valores médios de ângulo de contacto das diferentes zircónias após os diferentes tratamentos de superfície……….…..…59 Tabela 3.4- Valores de fase monoclínica apresentados pelas diferentes zircónias após os diferentes tratamentos de superfície………62 Tabela 3.5 - Valores de rugosidade (Rq) das diferentes zircónias após os diferentes tratamentos de superfície………65
Estudo da resistência adesiva da cerâmica de recobrimento
Tabela 4.1 - Programa com o ciclo da queima de wash da cerâmica de recobrimento
VM9……….……...109 Tabela 4.2 - Programa com o ciclo da segunda queima da cerâmica de recobrimento………...110 Tabela 4.3 - Programa do ciclo de injecção da cerâmica PM 9 da VITA….…115 Tabela 4.4 - Valores de adesão (média e desvio padrão) em MPa de acordo com as diferentes técnicas de colocação da cerâmica de recobrimento e diferentes tratamentos de superfície……….…....120 Tabela 4.5 - Resultados do tipo de falha de acordo com a técnica de aplicação de cerâmica e tipo de tratamento de superfície……… …..…123
Índice de Apêndices
Apêndice 1 – Base de dados do teste de Hidrofobicidade Apêndice 2 – Base de dados do teste de Cristalinidade Apêndice 3 – Base de dados do teste de Rugosidade
Apêndice 4 – Base de dados do teste de Resistência adesiva
Índice de Siglas e Abreviaturas
AFM – Atomic Force Microscopy (Microscópio de força atómica) CAD – Computed Aided Design (Desenho assistido por computador)
CAM – Computed Aided Manufacturing (Fabricação assistida por computador) CET – Coeficiente de expansão térmica
EDS- Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (Espectroscopia de energia dispersive por raio x)
LTD- Low temperature degradation (Degradação a baixa temperatura) MG-PSZ – Magnesia- Policristals Stabilized Zirconia (Zircónia parcialmente estabilizada com magnésio)
MTBS – Microtensile Bond Strength (Micro resistência adesiva) SBS – Shear Bond Strength (Resistência adesiva)
SEM –Scanning Electron Microscope (Microscópio eletrónico de varrimento) STL – Standard Transformation Language (Linguagem padrão de
transformação)
STM – Scanning Tunneling Microscopy (Microscópio de Tunelamanto) SPM – Scanning Probe Microscopy (Microscópio de sonda)
TZP – Tetragonal Zirconia Polycristals (Policristais tetragonais de zircónia) ZTA – Zirconia Toughened Alumina (Zircónia reforçada com alumina)
3Y-TZP – 3%/vol Ytria-Tetragonal Zirconia Polycristals (Policristais tetragonais de zircónia parcialmente estabilizados com 3%/vol de ítria)
°C – graus Celcius s – Segundo
mm2 – Milímetro quadrado MPa- Mega Pascal
rpm – rotações por minuto µm – micra
Agradecimentos
Ao Professor Doutor Armando Simões dos Santos por tudo o que me transmitiu de conhecimentos sobre a Medicina Dentária e a Prótese Dentária e por incutir em mim o espirito de dedicação à então Escola Superior de Medicina Dentária. Ao Professor Doutor António Emídio Vasconcelos Tavares pela forma como me apoiou neste já longo caminho na Faculdade e pela forma como me deu a conhecer e a respeitar a Universidade de Lisboa.
Ao Professor Doutor Jaime Pereira Fontes de Almeida Portugal pela forma como me apoiou em todas as fases deste trabalho, pela sua dedicação, perspicácia e assertividade e pela coragem que teve ao aceder orientar-me neste trabalho de investigação.
À Professora Doutora Sofia Arantes de Oliveira e à Drª Filipa Chasqueira pela disponibilidade demonstrada sempre que precisei da ajuda no laboratório de Biomateriais da FMDULisboa.
À Professora Doutora Marise Almeida pela sua disponibilidade no acondicionamento das amostras com alguns dos tratamentos de superfície. À Professora Doutora Olinda Monteiro da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa pela sua total disponibilidade e paciência em me ensinar os princípios dos testes de hidrofobicidade e de cristalinidade.
Aos Professores Doutores Luís Alves e Carlos Alves Silva do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa pela receptividade e ajuda nos testes de rugosidade.
À empresa Straumann pela cedência das amostras para o estudo.
À empresa Zirkonzahn pela cedência das amostras e principalmente ao técnico de prótese dentária Luís Macieira pela sua disponibilidade e paciência no aperfeiçoamento dos espécimes.
À empresa Vita na pessoa do seu representante, Luís Pinela pela disponibilização de todo o material e apoio técnico para a realização das amostras.
Ao meu amigo João Carlos pelos longos anos de amizade, dedicação à prótese dentária e ao Curso de Prótese Dentária e pelos bons e maus momentos em comunhão.
Aos meus amigos e colegas Sandra, Teresa, António e Henrique pelo apoio incondicional neste trabalho e na partilha das angústias, tristezas e fúrias que me assolaram.
Aos técnicos de manutenção António José Palma e Hugo Fernandes da FMDULisboa pela ajuda na elaboração de peças para o equipamento usado no teste de adesão.
A todos os docentes do Curso de Prótese Dentária por todo o encorajamento para levar até ao fim este trabalho.
A todos os funcionários docentes e não docentes da FMDULisboa pela forma respeitosa e carinhosa com que sempre me trataram.
À Manuela e a todos os colaboradores do laboratório Oclusalab pela dedicação e empenho que sempre tiveram mesmo nas minhas longas ausências.
À Isabel, Lurdes e Teresa por terem sido inexcedíveis quando mais precisei de um amigo.
À mãe Arminda, à mãe Aida e à mãe Antónia pela forma como me deram a conhecer a vida.
À minha mulher Lucy e aos meus filhos Maria, Sebastião e Isabel pelo amor incondicional.
Finalmente, um agradecimento especial a todos os que foram meus alunos pela consideração e respeito que sempre demonstraram e por me terem presenteado com a sua presença.
Resumo
O objectivo deste trabalho foi caracterizar diferentes zircónias, pigmentadas e não pigmentadas, após diferentes tratamentos de superfície, e avaliar o efeito desses tratamentos e do método de colocação da cerâmica de recobrimento na adesão da cerâmica à zircónia.
Num primeiro estudo foram realizados testes de rugosidade, hidrofobicidade e cristalinidade, para caraterização da zircónia, com e sem pigmentação, após diferentes tratamentos de superfície (jateamento com Al2O3, broca diamantada
e dois tipos de ácido).
No segundo estudo foi avaliada a influência do tratamento de superfície e da colocação de cerâmica de recobrimento (a convencional e a técnica de injeção) na resistência adesiva, entre a cerâmica de recobrimento e a zircónia.
Foram utilizados testes estatísticos paramétricos e não paramétricos de acordo com a natureza dos dados (alfa=0,05).
Os resultados revelaram que a hidrofobicidade da superfície não foi influenciada nem pelo tipo de zircónia (p=0,101) nem pela pigmentação (p=0,186). O tratamento de superfície influenciou significativamente a hidrofobicidade (p<0,001). A fase cristalina da zircónia foi alterada de acordo com o tipo de zircónia e os tratamentos de superfície. No entanto, a pigmentação não influenciou a fase cristalina. Quanto à rugosidade, foram encontradas diferenças significativas dependendo do tipo de zircónia (p=0,013) e do tipo de tratamento de superfície (p<0,001). A pigmentação da zircónia não influenciou significativamente (p=0,541) a rugosidade.
A técnica convencional permitiu obter valores mais elevados de resistência adesiva que a técnica por injeção da cerâmica de recobrimento (p<0,001).Os
tratamentos aplicados não influenciaram os valores de adesão da cerâmica de recobrimento à zircónia (p=0,915).
Apesar da hidrofobicidade, cristalinidade e rugosidade das zircónias estudadas terem sido influenciadas pelo tratamento de superfície, a resistência adesiva da cerâmica de revestimento à zircónia não foi influenciada por esse fator.
Abstract
The aim of this work was to characterize white and colored zirconia after different surface treatments and evaluate the effect of different surface treatments and different veneering techniques in the adhesion of zirconia. In the first study we apply hydrophobicity, roughness and crystallinity tests to characterize white and colored zirconia after different surface treatments (sandblasting, diamond bur and two acids).
In the second study we quantify the adhesive strength as well as the type of failure on the interface after different surface treatments and two techniques for the application of the ceramic: conventional technique with brush and injection technique.
Parametric and non-parametric statistical tests were used according to the type of data (alfa=0.05).
The results of the first study show that the hydrophobicity was not influenced either by the type of zirconia (p=0.101) or by the coloring of the zirconia (p=0.186), while the surface treatment significantly influenced the hydrophobicity (p<0.001). The crystalline phase of the zirconia was changed by the type of zirconia and by the surface treatment applied, but the pigmentation of zirconia did not change the crystalline phase.
Roughness was significantly changed depending on the type of zircónia (p=0.013) and the surface treatment (p<0.001). Coloring zirconia did not show significant differences on roughness (p=0.541).
The conventional technique had better adhesion results than the injection method of applying the veneering ceramic (p<0.001). Neither of the surface
treatments had influence on the adhesion of the veneering-zirconia (p= 0.095).
Despite the hydrophobicity, crystallinity and surface roughness of the studied zirconia have been influenced by surface treatments. The bond strength of veneering ceramics to zirconia was not influenced by this factor.
Palavras-Chave
Zircónia
Cerâmica de recobrimento
Hidrofobicidade
Cristalinidade
Rugosidade
Adesão
Keywords
Zirconia
Veneering ceramic
Hydrophobicity
Roughness
Crystallinity
Adhesion
1- Introdução
A tentativa de substituição dos dentes perdidos no Homem data dos tempos mais remotos (Vasconcelos Tavares, 1994). Existem hoje várias descobertas de substituições de dentes que remontam ao séc. I a.C. realizadas por culturas tão distintas como os Maias na América Central e os Etruscos na Península Itálica. Os dentes perdidos eram substituídos por próteses removíveis com base em madeira e dentes em marfim, ou por próteses fixas em que dentes de animais ou de humanos eram presos com fios de ouro aos dentes remanescentes. A técnica de fabrico e materiais utilizados para as próteses dentárias mantiveram-se praticamente inalteradas até ao século XVIII (Kelly, Nishimura e Campbell, 1996).
Apenas na segunda metade do século XX se deu a grande expansão das restaurações fixas com a fabricação de coroas e pontes sobre dentes com infraestruturas em metal. Este tipo de restaurações fixas necessitava de conciliar resistência mecânica e estética. As ligas metálicas eram responsáveis por garantir a resistência mecânica apropriada para suportar as forças de mastigação, enquanto o acrílico ou a cerâmica eram responsáveis por esconder a cor do metal e melhorar a estética. Contudo, o acrílico, devido ao seu desgaste, pigmentação e difícil união à estrutura em metal, foi sendo progressivamente substituído pela cerâmica. A cerâmica apresenta como vantagem em relação ao acrílico não apenas a adesão química ao metal mas também uma estabilidade de cor e estética superiores (Shillingburg, Hobo e Whitsett, 1986; Sakaguchi e Powers, 2012). Na segunda metade do século XX, investigadores e fabricantes de materiais dentários concentraram grande parte dos seus esforços no desenvolvimento de novas cerâmicas com o objetivo de melhorar a estética e potenciar os mecanismos de união às diferentes ligas metálicas utilizadas como infraestruturas.
Se, inicialmente, as ligas eram preferencialmente à base de ouro, houve mais tarde a introdução de ligas não nobres com elementos como o crómio e o
cobalto. Com a introdução destas ligas, que apresentam uma resistência mecânica superior às ligas de ouro, foi possível realizar pontes mais extensas, com menor espessura e simultaneamente mais leves. A menor espessura deste tipo de ligas nas reabilitações fixas apresenta como vantagem, por um lado o menor desgaste do dente natural e, por outro, permite uma maior espessura para o revestimento cerâmico, melhorando a estética.
Não obstante, o bom desempenho clínico das restaurações fixas metalo-cerâmicas surgiu da necessidade de procurar alternativas às infraestruturas em metal, material que limitava por vezes a estética destas restaurações. As principais desvantagens da infraestrutura em metal foram: a corrosão de algumas ligas metálicas, com libertação de iões metálicos para a cavidade oral; uma estética comprometida devido à opacidade do metal; as linhas negras junto da gengiva que iam surgindo com o tempo na junção entre o dente pilar e a restauração devido à retração gengival; e finalmente a pigmentação da linha da gengiva pela deposição de iões metálicos, produto da corrosão das ligas utilizadas (Shenoy e Shenoy, 2010).
Por todos os motivos descritos anteriormente, houve a necessidade de procurar novos materiais para as infraestruturas que conseguissem melhorar a estética das restaurações metalo-cerâmicas e simultaneamente permitir a elaboração de pontes de vários elementos. Foi necessário ir ao encontro de uma sociedade cada vez mais exigente do ponto de vista da estética.
Alguns tipos de cerâmica, devido às suas características mecânicas e estéticas, aliadas a uma ótima biocompatibilidade, estabilidade química e estabilidade de cor, surgiram como um material alternativo para infraestruturas. As primeiras infraestruturas cerâmicas que surgiram no mercado tinham principalmente dois grandes problemas: a fraca resistência mecânica que limitava o seu uso a coroas unitárias no setor anterior e uma grande translucidez que fazia transparecer o coto dentário, por vezes escuro, comprometendo assim a estética (Raigrodski, 2004, Shenoy et al., 2010; Volpato, Fredel, Philippi et al., 2010).
Nos finais do século passado, foram incorporados nas cerâmicas convencionais diferentes materiais, entre eles, a leucite, o dissilicato de lítio e a alumina, cujo objetivo foi o de aumentar a resistência das tradicionais cerâmicas, permitindo assim suportar melhor as forças dos dentes posteriores e a realização de pontes de pequenas dimensões. No entanto, todas estas cerâmicas tinham uma grande percentagem de base vítrea, com reduzida resistência mecânica. Os diferentes materiais infiltrados eram incluídos em pequenas concentrações, não permitindo o aumento significativo da resistência para a realização de restaurações mais extensas. No decénio de 1990 e um pouco seguindo os passos dados noutras áreas da Medicina, especialmente na Ortopedia, deu-se o desenvolvimento de cerâmicas com percentagens de fase cristalina muito elevadas (superior a 95%), o que permitiu ultrapassar os obstáculos das cerâmicas vítreas e das cerâmicas com infiltração, permitindo desde modo o aumento da resistência e a realização de reabilitações mais extensas. Dentro das cerâmicas cristalinas usadas na reabilitação oral, os dois materiais com maior disseminação atual no mercado, são a alumina e a zircónia. Mas é este último que tem tido uma maior aceitação como material de infraestrutura para restaurações fixas, quer sobre dentes, quer sobre implantes. A zircónia tem sido muito utilizada nas infraestruturas, pelo facto de aliar a uma elevada resistência mecânica a cor branca, mais próxima do dente natural.
Porém, tal como sucedeu com as infraestruturas em metal, também as infraestruturas em zircónia devem ser revestidas com cerâmica tradicional sempre que os padrões estéticos assim o exigem.
Neste sentido, houve a necessidade de adaptar as tradicionais cerâmicas de recobrimento para metal às caraterísticas químicas e físicas da zircónia de forma a conseguir obter restaurações com adequada resistência mecânica e estética. As restaurações de zircónia revestidas com cerâmica de recobrimento, todavia, apresentam comportamentos mecânicos em alguns aspetos inferiores aos conseguidos anteriormente com as restaurações metalo-cerâmicas, principalmente no que diz respeito à adesão da cerâmica de recobrimento à infraestrutura em zircónia (Heintze e Rousson, 2010;
Elsaka, 2013; Noro, Kaneco, Murata et al., 2013; Özcan, Melo, Sousa et al., 2013).
1.1 Cerâmicas
A cerâmica encontra-se no grande grupo dos materiais inorgânicos não metálicos. Os materiais inorgânicos não metálicos podem ser divididos em três níveis hierárquicos (Heimann, 2010). Recorrendo a um esquema em triângulos, o triângulo de primeiro nível tem nos seus vértices os polímeros, metais e cerâmicas que se distinguem entre si pelo tipo de ligação química. Num segundo nível, o triângulo apresenta nos seus vértices as cerâmicas hidráulicas (ex: cimento e azulejo), o vidro e a cerâmica propriamente dita (ceramics sensu strictu). Num terceiro nível hierárquico as cerâmicas propriamente ditas podem ainda ser divididas em cerâmicas silicatadas, cerâmicas com óxidos metálicos e cerâmicas sem óxidos metálicos (figura 1.1).
Figura 1.1 - Adaptação do esquema de Heimann (2010), da hierarquia em triângulos dos materiais inorgânicos não metálicos.
Silicatadas Cerâmicas hidráulicas (cimento, azulejo)
Com óxidos metálicos
Sem óxidos metálicos
Polímeros
Metais Cerâmicas
Vidro (propriamenteCerâmica
dita)
Materiais inorgânicos
não metálicos
A cerâmica propriamente dita é um material inorgânico, não metálico, à base de sílica, com um ou mais elementos metálicos ou semi-metálicos (alumínio, cálcio, lítio, magnésio, fósforo, potássio, sílica, sódio, titânio e zircónia), insolúvel em água ou em soluções ácidas e alcalinas e que contém pelo menos 30% de compostos cristalinos (Heimann, 2010; Anusavice, Shen e Raws, 2013).
De acordo com Anusavice et al. (2013), as cerâmicas podem também ser divididas em quatro grandes grupos: cerâmicas silicatadas, com óxidos, sem óxidos e as vítreas. As cerâmicas feldspáticas tradicionais situam-se primordialmente no grupo das cerâmicas silicatadas, tendo um alto conteúdo de sílica (SiO2), com adição de pequenas quantidades de óxidos de alumina,
magnésio ou outros. No entanto, o grupo das cerâmicas com óxido, onde se encontram a alumina e a zircónia, tem tido um grande crescimento nas últimas décadas. As cerâmicas sem óxidos não são utilizadas na medicina dentária devido a uma fraca estética e finalmente as cerâmicas vítreas são utilizadas como matrizes que por infiltração posterior conferem resistência à estrutura.
1.1.1 Evolução das cerâmicas dentárias
A cerâmica é o material mais antigo fabricado pelo homem (Heimann, 2010) com registos de peças em cerâmica, como a Vénus de Dolni Vestonice, uma estatueta de uma mulher nua encontrada na República Checa e que data entre 29000 e 25000 anos a.C..
Em relação à cerâmica aplicada à Medicina Dentária, o primeiro dente cerâmico foi patenteado pelo farmacêutico francês DuChateau e pelo dentista De Chemant no ano de 1789. DuChateau que tinha desenvolvido 15 anos antes uma pasta dentífrica mineralizada, aperfeiçoou a técnica introduzindo novos componentes formando assim um dente em cerâmica. No entanto, a prótese fixa não era muito comum à época e os dentes para as próteses
removíveis eram principalmente dentes talhados em marfim ou osso que eram cravados na base da prótese. Como não existia qualquer tipo de adesão química ou mecânica entre o dente cerâmico e a base da prótese, a sua aplicação não foi bem sucedida. Porém, em 1808, Giuseppangelo Fonzi, um dentista italiano, conseguiu fixar um pino de platina dentro do dente de cerâmica possibilitando, assim, a retenção mecânica do dente cerâmico à base da prótese (Anusavice et al., 2013).
Comercialmente, os dentes de cerâmica começaram a ser produzidos em Filadélfia nos EUA em 1822 através da empresa Stockton. No entanto, só depois de 1839 com o aparecimento da vulcanite como material para base da prótese, é que os dentes de cerâmica tiveram uma maior disseminação, pois a vulcanite permitiu uma melhor retenção mecânica dos dentes de cerâmica. Em 1844, um neto de Stockton, funda a S.S. White Company, a primeira fábrica que aperfeiçoa e desenvolve os dentes de cerâmica (Anusavice et al., 2013).
Todavia, foi só no século XX que se registaram grandes avanços nas cerâmicas e na tecnologia dos materiais (Taylor, 2001).
Em 1903, Land foi pioneiro na descrição da fabricação de uma coroa totalmente cerâmica usando a técnica da folha de platina recoberta por cerâmicas feldspáticas que exibia uma excelente estética para a altura. Nasce assim a prótese fixa sobre dentes tal como hoje a conhecemos (Jones, 1985 e Ring, 1985). Todavia, as coroas apresentavam baixa resistência à flexão o que limitava o seu uso apenas a coroas unitárias no setor anterior. Desde então as cerâmicas feldspáticas têm sido utilizadas com excelentes resultados mas fundamentalmente como cerâmicas de recobrimento de infraestruturas de metal, pela desvantagem de possuírem reduzida resistência mecânica, assim como elevada contração após as queimas, dois fatores que limitam o seu uso (Anusavice et al, 2013).
O século XX, principalmente a segunda metade, foi determinante para o desenvolvimento das cerâmicas dentária, tanto no que diz respeito às propriedades óticas como na adesão entre esta e as ligas metálicas usadas
como infraestruturas para as restaurações metalo-cerâmicas (Kelly et al., 1996).
Em 1963, a primeira cerâmica em pó foi desenvolvida e comercializada pela empresa Vita (Zahnfabrik, Alemanha) como cerâmica de recobrimento de estruturas metálicas.
Dois anos mais tarde, McLean and Hughes desenvolveram um núcleo de alumina (Al2O3), que consistia numa matriz vítrea contendo 40 a 50 % do seu
peso em alumina. Este núcleo, apesar de opaco e de cor muito branca serviria de base para a estratificação da tradicional cerâmica feldspática. Surgiam assim as coroas totalmente cerâmicas e consequentemente isentas de uma base metálica.
No inicio do decénio de 1990, a Ivoclar/Vivadent (Liechtenstein) lançou no mercado a primeira cerâmica injetada, designada IPS Empress, que continha aproximadamente 34% do seu volume em leucite. No entanto, devido à sua reduzida resistência mecânica, era apenas indicada para coroas unitárias anteriores. Só no final do decénio de 1990, a mesma empresa lançou a IPS
Empress 2, uma cerâmica indicada para pontes até três elementos, até ao
segundo pré-molar com uma composição maioritariamente de dissilicato de lítio (70% do volume) (Conrad, Seong e Pensun, 2007). No entanto, continuava a existir a limitação quanto à extensão das pontes e os elementos a substituir.
No final do século XX e início do século XXI, a investigação na área das designadas “cerâmicas puras” desfrutou de um grande impulso. Foram lançadas várias cerâmicas com técnicas diversificadas de fabrico e diferentes técnicas de aplicação, e com a incorporação de dois materiais essenciais: a alumina e a zircónia.
É também a partir dos finais do século XX que se verifica um grande progresso no entendimento da química da cerâmica, da cristalografia e da
engenharia de produção das cerâmicas, permitindo tirar um maior partido do potencial destes materiais (Taylor, 2001).
1.1.2 Formas de classificação das cerâmicas dentárias
A classificação das cerâmicas dentárias tem evoluído em conformidade com a composição química, o tipo de restauração a fabricar, o procedimento para a sua fabricação, a temperatura de fusão, o tipo de microestrutura, a resistência à fratura e o potencial abrasivo da cerâmica (Anusavice et al., 2003). As classificações mais comuns das cerâmicas são, contudo, referentes à temperatura de fusão, à técnica de fabricação e à composição química e microestrutura.
1.1.2.1 Classificação quanto à temperatura de fusão
Apesar de a classificação dividir as cerâmicas consoante o seu ponto de fusão, este ponto de fusão nunca é atingido durante as queimas nos fornos de cerâmica. A temperatura que é alcançada é a temperatura de sinterização que é ligeiramente inferior à temperatura de fusão. A sinterização é um processo físico que é despoletado quando partículas de cerâmica estão intimamente em contacto e, devido à temperatura elevada, os diferentes grãos da cerâmica se fundem, eliminando porosidades, aumentando a resistência mecânica e melhorando as suas propriedades óticas. Consequentemente, seria mais correto que esta classificação se baseasse no ponto de sinterização em vez de no ponto de fusão. No entanto, não tem havido consenso em relação aos intervalos de temperatura de fusão existindo pequenas variações preconizadas por diferentes autores ( Shenoy et al., 2010; Volpato et al., 2010; Raghavan, 2012; Anusavice et al., 2013). As cerâmicas são então divididas quanto à temperatura de fusão em: cerâmicas de alta fusão, cerâmicas de média fusão, cerâmicas de baixa fusão e cerâmicas de muito baixa fusão.
Até há dois decénios as cerâmicas de alta fusão foram usadas apenas para a fabricação de dentes de stock pré-fabricados para prótese removível e em alguns pônticos cerâmicos que depois eram colados com uma cerâmica específica aos pilares. Com a evolução das resinas acrílicas, os dentes de acrílico conseguiram atingir padrões estéticos superiores que, aliados a uma melhor adesão química à base da prótese, levou a que o uso de dentes em cerâmica fosse praticamente suprimido das próteses removíveis. Simultaneamente, a utilização de pônticos em cerâmica deixou de ser empregue, tendo as cerâmicas de alta fusão praticamente caído em desuso. Mesmo assim, com o aparecimento inicialmente da alumina e mais recentemente da zircónia, ambas com temperaturas de fusão elevadas, as cerâmicas de alta fusão voltaram a ter um papel importante.
Dentro do grupo das cerâmicas de média fusão estão também algumas das cerâmicas utilizadas no fabrico de dentes pré-fabricados bem como a zircónia na fase de pré-sinterização.
As cerâmicas de baixa fusão são constituídas pelo grande leque de cerâmicas feldspáticas utilizadas para revestir tanto as estruturas de metal, como as estruturas em alumina e zircónia.
Quanto à introdução a posteriori da cerâmica de muito baixa fusão, esta deveu-se à utilização mais frequente deste tipo de cerâmicas em alguns trabalhos mais específicos, tais como margens cerâmicas e reparações de cerâmica que apresentam pontos de fusão abaixo das cerâmicas feldspáticas tradicionais.
1.1.2.2 Classificação quanto à técnica de fabrico
A classificação quanto à técnica de fabrico não é consensual e tem-se transformado com a introdução de novas tecnologias (Giordano e McLaren, 2010; Shenoy et al., 2010; Volpato et al., 2010; Raghavan, 2012; Anusavice
et al., 2013). Hoje as cerâmicas devem ser divididas em quatro grupos: a
cerâmica colocada pelo método tradicional de estratificação, as cerâmicas prensadas, as cerâmicas por CAD/CAM e as cerâmicas por eletrodeposição. O grupo das cerâmicas colocadas pelo método tradicional pode ainda ser dividido em dois subgrupos quanto ao método de fabrico: convencional ou por infiltração. Dentro do método convencional estão incluídas as típicas cerâmicas de recobrimento totalmente vítreas ou com uma pequena percentagem de componente cristalina. Normalmente, a apresentação destas é em pó e a mistura é feita com líquido próprio de modelagem fornecido pelo fabricante. São construídas pelo técnico de prótese dentária com o auxílio de pincel ou espátula. Posteriormente, a cerâmica vai a um forno de queima de cerâmica que através de um ciclo a vácuo a sinteriza retirando a maior parte da porosidade incorporada durante a construção. As cerâmicas por infiltração estão no grupo das cerâmicas colocadas pelo método tradicional porque, também recorrendo ao pincel ou a espátula, a infraestrutura é construída num torquel refractário recorrendo a uma dispersão de pó de cerâmica de spinel, alumina ou zircónia. A infiltração é realizada através da imersão da estrutura, numa fase de pré-sinterização, numa solução vítrea. Após a infiltração do vidro a infraestrutura volta ao forno de cerâmica para uma última sinterização. Todas as cerâmicas colocadas pelo método tradicional apresentam dois grandes inconvenientes. Primeiro, dependem muito das potencialidades artísticas do técnico de prótese dentária e, por outro, lado demoram muito na sua construção como nas várias sinterizações necessárias (Li, Chow e Matinlinna, 2014). Esta técnica também é menos passível de ser reproduzida e normalmente incorpora mais porosidades do que as outras técnicas de fabrico. No entanto, tem a vantagem de apresentar uma estética superior, tentando mimetizar o melhor possível todas as características óticas de um dente natural, com as suas diferentes cores e translucidez (Ishibe, Raigrodski e Flinn et al., 2012; Preis, Letsch, Handel et al., 2013 e Miyazaki, Nakamura e Matsumura et al., 2013).
No grupo das cerâmicas prensadas, também designadas por injetadas está um grupo de cerâmicas que estão disponíveis no mercado em forma de
lingotes de materiais diferentes, apresentando-se em diversas cores. Neste método é utilizada a técnica da cera perdida, muito conhecida dos técnicos de prótese dentária, por ser também utilizada nas fundições para estruturas metálicas. Assim, após enceramento da peça, esta é incluída em cilindro próprio e posteriormente é feita a eliminação da cera. Após o lingote ter sido colocado no forno de cerâmica apropriado para injeção, o anel é colocado no forno de cerâmica e o lingote passa por uma fase plástica sendo injetado para o cilindro. Após o arrefecimento do conjunto, o revestimento é retirado e a estrutura é então terminada. Com este sistema é possível fazer restaurações monolíticas, apenas neste material, que posteriormente são pintadas, ou infraestruturas para posterior colocação de cerâmicas de recobrimento pelo método tradicional de colocação com pincel ou espátula. As cerâmicas prensadas têm propriedades mecânicas que, consoante o material, tem indicação para inlays, onlays, facetas e coroas ou para pontes até 3 elementos (Raigrodski, 2004).
As vantagens destes sistemas são, por um lado, o técnico de prótese estar habituado à técnica de enceramento e inclusão, a utilização de uma cerâmica mais densa e isenta de porosidades, uma maior resistência à flexão com menor probabilidade de chipping. Como inconvenientes temos a limitação dos trabalhos a pontes de três elementos, a necessidade de equipamento próprio e a estética mais pobre das restaurações monolíticas apenas pintadas (Denry e Holloway, 2010). Estas restaurações monolíticas têm sido largamente usadas para restaurações de dentes posteriores onde a estética é menos exigente, reduzindo o tempo de fabrico. Para o bloco anterior e em casos de maior exigência estética a técnica de estratificação de cerâmica consegue padrões estéticos mais elevados mimetizando melhor o dente natural (Zhang, Lee, Srikanth et al., (2013).
No grupo das cerâmicas por CAD/CAM está uma vasta gama de cerâmicas (cerâmicas feldspáticas, reforçadas com leucite ou dissilicato de lítio, infiltradas com alumina ou zircónia e as policristalinas de alumina ou zircónia), que quanto ao fabrico, são todas fresadas por um equipamento
específico (CAM) utilizando tanto o método subtrativo como o método aditivo (Li et al., 2014). Neste grande espectro de cerâmicas é possível realizar todo o tipo de restaurações, dependendo apenas do material cerâmico selecionado.
A principal desvantagem desta técnica de fabrico resulta do elevado investimento inicial no equipamento e a necessidade de uma aprendizagem na utilização do programa informático usado para digitalizar e desenhar as infraestruturas. A grande vantagem é a diversidade de opções de materiais a serem usados na elaboração das próteses, a diversidade de restaurações passíveis de serem realizadas bem como a padronização da fresagem e a densidade do material (Beuer, Schweiger e Edelhoff, 2010 e Miyazaki, 2013). A electrodeposição consiste na deposição de partículas em suspensão de cerâmica mas este ainda é um método pouco desenvolvido mas que poderá vir a crescer nos próximos anos (Vilar, 2014 e Kumar, 2014).
Esta tecnologia de deposição de partículas de cerâmica num torquel através de trocas elétricas tem como grande vantagem o não desperdício de material e a padronização dos procedimentos. Por outro lado, apresenta atualmente indicações limitadas, podendo ser usado apenas para estruturas unitárias estando esta técnica ainda a dar os primeiros passos o que representa uma desvantagem a ter em consideração (Heinmann, 2010).
1.1.2.3 Classificação quanto à sua composição e microestrutura
Em virtude da composição química das cerâmicas estar intimamente ligada com a microestrutura, tentaremos enumerar em cada grupo de cerâmica não só a sua composição mas a microestrutura por trás dela. Esta classificação apresenta-se por ordem cronológica, uma vez que o objetivo foi sempre conseguir uma cerâmica com propriedades mecânicas cada vez melhores de forma a construir todo o tipo de infraestrutura, tal como é feito com o metal há vários decénios. Consequentemente, foi a partir da cerâmica vítrea
praticamente pura que se começou a tentar introduzir materiais cristalinos para melhorar as propriedades mecânicas da cerâmica.
A classificação pode ser dividida conforme a relação percentual entre a fase vítrea e a fase cristalina, em quatro grandes grupos: cerâmica vítrea, cerâmica vítrea reforçada com a adição de componente cristalina, cerâmica cristalina com infiltração de material vítreo e cerâmica policristalina.
No grupo das cerâmicas vítreas estão as cerâmicas com alto conteúdo de óxido de silício, também designadas de silicatadas. Com a adição de uma pequena percentagem de alumina ocorre naturalmente a formação de aluminossilicatos, que contendo quantidades de potássio ou sódio são mais conhecidas como feldspatos (K2O.Al2O3.6SiO2 ou Na2O.Al2O3.6SiO2). Estas
cerâmicas feldspáticas podem ser fabricadas por processos naturais ou sintéticos (Giordano et al., 2010 e Raghavan, 2012).
No grupo das cerâmicas vítreas reforçada com a adição de componente cristalina, este pode ainda ser dividido em três subgrupos:
1. Cerâmica vítrea com baixa a moderada concentração de leucite
Este tipo de material tem sido designado de cerâmica feldspática e tem na sua composição cerca de 15 a 25% de leucite (Denry et al., 2010). Este material é habitualmente comercializado em pó e é usado como cerâmica de recobrimento para estruturas metálicas e a elaboração de inlays, onlays e facetas. Com a diminuição do tamanho dos cristais de leucite conseguiu-se aumentar a resistência à fratura e simultaneamente diminuir a abrasão deste tipo de material (Giordano et al., 2010 e Raghavan, 2012).
2. Cerâmica vítrea com alto conteúdo de leucite (aproximadamente 50%) Este aumento percentual de leucite numa matriz vítrea conduz a um melhoramento das propriedades físicas e mecânicas, tal como aumento da
resistência à fratura, maior resistência às diferenças de temperatura e à abrasão (Drummond, King e Bapna, et al., 2000 e Volpato et al., 2010). Estas propriedades dependem não só da quantidade e tamanho dos cristais de leucite como também da interacção entre esses mesmos cristais e a matriz vítrea. Neste grupo estão incluídas cerâmicas que tanto podem ser fabricadas para serem utilizadas pela técnica de injeção (lingotes) como, mais recentemente, blocos de cerâmica para serem fresados por sistemas de CAM. Este tipo de cerâmica apresenta uma resistência à fratura superior a qualquer das cerâmicas referidas até aqui e tem demonstrado resultados clínicos muito positivos, quer para o fabrico de inlays e onlays, quer para a coroas e facetas (Giordano et al., 2010).
3. Cerâmica vítrea com dissilicato de lítio
A matriz vítrea, constituída por uma matriz de silicato de lítio, corresponde aproximadamente a 70% da composição da massa cerâmica, sendo o restante constituído por cristais de pequenas dimensões de dissilicato de lítio. Este material apresenta uma resistência à flexão cerca de 3 vezes superior à resistência à flexão do grupo anterior das cerâmicas com alto conteúdo de leucite, derivado à existência de uma matriz vítrea de alta densidade (Drummond et al. 2010 e Raghavan, 2012). Esta cerâmica pode ser utilizada para infraestruturas que posteriormente são revestidas por cerâmica de recobrimento ou para a elaboração de estruturas monolíticas. Apresenta indicação máxima para pontes de 3 elementos quer no setor anterior, quer no setor posterior até ao segundo prémolar (Raigrodski, 2004 e Volpato et al., 2010).
No grupo da cerâmica cristalina com infiltração de material vítreo, a matriz cristalina é constituída por um pó que misturada com um líquido próprio de modelação origina uma suspensão de cerâmica. Esta suspensão de cerâmica pode ser de spinel, alumina ou zircónia. Esta suspensão é colocada com pincel ou espátula num troquel de material refratário construindo-se a forma da infraestrutura. Após uma primeira sinterização a temperaturas
superiores a 1100 ºC a estrutura fica parcialmente sinterizada mas com uma aparência tipo giz e bastante porosa. Posteriormente é infiltrada numa solução vítrea e é novamente sinterizada a uma temperatura que varia entre os 1100 ºC e os 1130 ºC dependendo do material utilizado como núcleo. Finalmente após este ciclo são adquiridas as propriedades mecânicas óptimas para ser usada como infraestrutura para aplicação da cerâmica de recobrimento. As indicações clínicas são desde infraestruturas para inlays, onlays e coroas unitárias no caso da infiltração de spinel; para coroas unitárias anteriores e posteriores no caso da infiltração de alumina; e até pontes de três elementos posteriores quando é infiltrado por zircónia (Conrad, Seong, Pensun et al., 2007, Giordano et al., 2010 e Shenoy et al., 2010). No grupo da cerâmica policristalina estão as cerâmicas com policristais de alumina ou zircónia sem qualquer matriz vítrea e que é formado pela sinterização dos cristais dos referidos materiais originando uma estrutura policristalina (Shenoy et al., 2010 e Raighavan, 2012).
O primeiro material policristalino foi desenvolvido pela Procera (Nobelbiocare, Suécia) com a designação de AllCeram Alumina. O pó de alumina é comprimido contra o torquel e posteriormente fresado e sinterizado à temperatura aproximada de 1600 ºC. Este tipo de material está apenas indicado para coroas unitárias.
Quanto à zircónia é hoje um material de eleição pois, graças às suas propriedades mecânicas, é o único que permite estruturas com mais de três elementos e a elaboração de estruturas sobre implantes.
1.2 Cerâmicas de infraestrutura
Existe um conjunto variado de cerâmicas que podem ser usadas como infraestruturas. As cerâmicas com alto conteúdo de fase vítrea apresentam resistências mecânicas baixas e boas características óticas com bastante translucidez, enquanto que, à medida que a percentagem de fase cristalina na cerâmica vai aumentando, a resistência mecânica vai aumentando mas simultaneamente a cerâmica torna-se mais opaca. No entanto, essa translucidez pode ou não ser benéfica. Se na presença de um coto natural sem pigmentação a translucidez pode ser uma vantagem, num caso de um coto dentário escurecido ou de um falso coto metálico essa translucidez pode ser um fator negativo.
Materiais exclusivamente cristalinos como é o caso da zircónia, apresentam propriedades mecânicas que permitem a reabilitação de pontes de vários elementos ou estruturas totais sobre implantes apresentando, no entanto, uma elevada opacidade.
Para além destes materiais existe ainda uma variedade grande de materiais cerâmicos possíveis de serem usados como infraestruturas para coroas e pontes, com vantagens e desvantagens e com indicações específicas para cada tipo de restauração.
Existem particularmente dois grupos de cerâmicas utilizados hoje como infraestruturas para restaurações fixas. O grupo das cerâmicas de injeção ou prensadas e o grupo das cerâmicas por infiltração.
No grupo das cerâmicas de injeção existe um leque variado de cerâmicas que tem na sua constituição uma percentagem de cerâmica cristalina. Quanto maior for essa percentagem de fase cristalina, melhor são as suas propriedades mecânicas e consequentemente, a cerâmica permite a elaboração de infraestruturas para o setor posterior da arcada e/ou estruturas mais extensas, normalmente restringidas a pontes de três elementos. Os materiais mais utilizados como componente cristalina é a leucite, a
fluorapatite e o dissilicato de lítio que aumentam a resistência mecânica do material (Denry et al., 2010).
No grupo das cerâmicas por infiltração estão as cerâmicas com uma matriz cristalina onde são posteriormente infiltrados outros elementos cristalinos. Os elementos cristalinos utilizados na infiltração são o spinel, a alumina e a zircónia. Dependendo do material utilizado para infiltração as indicações para o tipo de restauração são distintas uma vez que as suas propriedades mecânicas são diferentes no entanto estando sempre limintados a pontes de três elementos.
A alumina é outro material com boas propriedades óticas e que tem tido aceitação como material para infraestruturas unitárias anteriores. No entanto, devido a ser praticamente exclusivo de um representante de CAD/CAM e ao ser indicado apenas para estruturas unitárias, tem sido preterido em favor de outros materiais.
Hoje, devido a um crescente uso do CAD/CAM e da zircónia tem-se constatado uma quase exclusiva utilização da zircónia em detrimento das outras cerâmicas próprias para infraestruturas e com propriedade óticas superiores. Esta atitude é muitas vezes consequência de muitos sistemas de CAD/CAM existentes no mercado não possuírem outros materiais cerâmicos para fresar, que não a zircónia. No entanto, existem hoje blocos para fresagem de cerâmica feldspática, cerâmica à base de leucite e de cerâmica à base de dissilicato de lítio que têm as suas indicações específicas e com vantagem em alguns casos sobre a zircónia (Li, Chow e Matinlinna, 2014).
1.2.1 Zircónia
O zircónio é um metal representado pelo símbolo químico Zr e tem o número atómico 40 na tabela periódica de D.I. Mendeleiev. Apresenta uma cor branca acinzentada e pertence ao grupo dos metais de transição onde se encontra o titânio e o tântalo. Era conhecido, inicialmente, como zircão da palavra árabe
Zargun que significa “cor dourada”. O dióxido de zircónio (ZrO2), conhecido como zircónia, foi identificado em 1789 no antigo Ceilão, hoje Sri Lanka, por Martin Heinrich Klaproth, químico alemão, após o aquecimento de algumas gemas de zircónio (Piconi e Maccauro, 1999).
No entanto, só no início do século XIX foi possível isolar completamente o zircónio. Primeiro com Herzfield, em 1914 e posteriormente produzido industrialmente em 1925 por Arkel e de Boer por um processo de decomposição iódica. Contudo o zircónio, mesmo o considerado puro, tem uma pequena percentagem de háfnio (1 a 3%).
Hoje, os principais fornecedores de zircónio são o Brasil, Austrália, Índia, Rússia e Estados Unidos da América. Cerca de 90% do consumo mundial deste material é utilizado no revestimento de reatores nucleares devido às suas propriedades químicas e físicas, entre as quais se destacam a baixa condutibilidade térmica (22,7 W), a resistência às forças de tração de 900 MPa a 1200 MPa e a resistência à compressão de cerca de 2000 MPa (Piconi et al., 1999).
A zircónia foi proposta, pela primeira vez em 1969 (Helmer e Driskell, 1969) como material ortopédico nas próteses coxofemurais, como alternativa ao titânio e à alumina.
No campo da Medicina Dentária a zircónia foi introduzida nos anos noventa com os brackets para ortodontia (Keith, Kusy e Whitley, 1991); espigões radiculares (Meyenberg, Luthy e Scharer, 1995), e posteriormente nos implantes e pilares (Kohal, Klaus e Strub, 2006). Mais recentemente a zircónia foi introduzida como material na elaboração de infraestruturas para coroas e pontes.
1.2.1.1 Propriedades mecânicas
A introdução da zircónia na prática laboratorial e clínica trouxe, para além de um considerável interesse por toda a comunidade científica da área da medicina dentária, um material com propriedades mecânicas nunca antes visto num material cerâmico (Denry e Kelly, 2008).
A zircónia tem natureza polimórfica, apresentando variação da estrutura cristalina com a alteração da temperatura, não ocorrendo, no entanto, alteração da sua forma química (Subbarao, 1981). Esta transformação para as diferentes fases cristalinas está dependente da temperatura a que a zircónia se encontra e tem as seguintes designações: monoclínica, tetragonal e cúbica (Basu, Vleugels e Van Der Biest, 2004). A zircónia pura aparece à temperatura e pressão ambientes na sua forma monoclínica. No entanto, quando aquecida à temperatura de 1170 ºC esta passa para uma fase tetragonal e se a temperatura for elevada a 2370 ºC a zircónia transita para a sua fase cúbica.
Com o objetivo de aumentar a resistência e a durabilidade das próteses em zircónia para o uso em Medicina e em particular na Medicina Dentária, a zircónia deve ser, simultaneamente, estável à temperatura ambiente e apresentar-se na fase tetragonal. No entanto, isto só é possível se a zircónia for estabilizada com outros óxidos. Ao longo dos anos, óxidos metálicos tais como óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO), óxido de ítrio (Y2O3)
e óxido de cério (Ce2O3) têm sido usados para esta finalidade, formando
zircónia parcialmente estabilizada (Subbarau, 1981). Em Medicina Dentária, o óxido de ítrio e o óxido de cério têm sido os mais usados. A adição de 2 a 3 mol% de ítrio produz uma matriz de cristais tetragonais, conhecida como policristais tetragonais de zircónia parcialmente estabilizados (3Y-TZP) (Reith, Reed e Naumann, 1976; Gupta, Bechtold, Kuznickie et al., 1978; Thompson, Stoned, Piascik et al., 2011). O tamanho dos grãos de cerâmica está relacionado com a quantidade de ítria (óxido de ítrio) utilizado como estabilizante, uma vez que quanto maior a concentração de ítria, maior a
resistência à transformação. A partir de determinada granulometria a zircónia é mais suscetível à conversão da fase tetragonal para a monoclínica. Com grãos de menores dimensões (<1 µm) existe uma menor taxa de conversão e quando o tamanho dos grãos é inferior a 0,2 µm essa conversão é mesmo impossível. Sendo assim, as condições de sinterização da zircónia têm um papel importante uma vez que influenciam o tamanho dos grãos. Uma sinterização mais longa e com temperaturas mais elevadas conduzem a um aumento do tamanho dos grãos (Denry et al., 2008).
Apesar da existência de várias cerâmicas à base de zircónia na área da medicina dentária, apenas três são utilizadas: os policristais de zircónia parcialmente estabilizados com ítrio (3Y-TZP), a zircónia parcialmente estabilizada com magnésio (Mg-PSZ) e a zircónia reforçada com alumina (ZTA) (Denry et al., 2008). Apesar de alguma investigação no que respeita à Mg-PSZ, esta tem tido pouco sucesso devido à necessidade de uma sinterização a altas temperaturas (entre 1680 ºC e 1800 ºC) e à presença de porosidade, associada a grãos de tamanho grande (30 a 60 µm). Devido à elevada granulometria o seu poder de abrasão é também superior o que é mais uma desvantagem na utilização na Medicina Dentária (Denry et al., 2008). Concluindo, o material é menos estável e com propriedades mecânicas inferiores à zircónia estabilizada com ítrio.
A ZTA é normalmente formada por uma matriz de alumina infiltrada com zircónia. Este material existe no mercado como In-Ceram zircónia (Vita Zahnfabrik, Alemanha) e pode ser processado pelo método de slip cast ou pelo método de fresagem de um bloco pré-sinterizado. A estabilização desta zircónia é feita através do óxido de cério em 33 vol% (Denry et al., 2008). Na Tabela 1.1 podem ser comparadas algumas das caraterísticas mecânicas da zircónia com outros materiais utilizados para infraestruturas de restaurações fixas (Swain, 2009).
