UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE ODONTOLOGIA
ADAPTAÇÃO INTERNA DE RESTAURAÇÕES CLASSE I COM COMPÓSITOS DO TIPO “BULK-FILL”.
Niterói 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE ODONTOLOGIA
ADAPTAÇÃO INTERNA DE RESTAURAÇÕES CLASSE I COM COMPÓSITOS DO TIPO “BULK-FILL”.
MARCOS GABRIEL VIANNA DE PINHO
Dissertação apresentada à Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre, pelo Programa de Pós-Graduação em Odontologia.
Área de Concentração:
DENTÍSTICA
Orientadora: Profa. Dra. Larissa Maria Cavalcante
Niterói 2015
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dra. Larissa Maria Assad Cavalcante Instituição: Universidade Federal Fluminense
Decisão: _________________________Assinatura:
Prof. Dra. Mayra Cardoso Instituição: Veiga de Almeida
Decisão: _________________________Assinatura:
Prof. Dra. Maristela Portela
Instituição: Universidade Federal Fluminense
DEDICATÓRIA
Dedico esse trabalho a minha família, noiva, amigos, colegas de trabalho e orientadora pelo apoio, força, incentivo, companheirismo e amizade. Sem eles nada disso seria possível.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todos aqueles que sempre confiaram em mim, desde sempre. Aos meus pais, por me terem dado educação, valores e por terem me ensinado a andar com as minhas próprias pernas. A minha mãe, amor incondicional, uma mulher batalhadora. Mãe você me gerou e me alfabetizou, ensinando-me a ler e escrever, viu como aprendi? Ao meu pai, um homem batalhador, que procurei me espelhar e nunca deixou de confiar em mim. A vocês que sempre renunciaram dos seus sonhos e desejos, para que pudessem tornar os dos seus filhos possíveis, partilho a alegria desse momento.
As minhas irmãs, Raquel e Luísa, e meus sobrinhos, Beatriz e Arthur, meu amor incondicional sempre. A distância não nos separa. A minha irmã Raquel, amiga de todas as horas e conselheira. Jamais esquecerei da nossa infância e de todos os momentos felizes que passamos juntos. A minha irmãzinha Luísa, minha princesa, aprontamos muitas coisas juntos, trouxe muita alegria para toda família. A meus sobrinhos, Beatriz e Arthur, meus fofinhos, tio biel ama vocês.
A minha orientadora, Larissa, que acreditou em mim, teve muita paciência, partilhou seus conhecimentos e experiências e que sempre me motivou. Hoje é uma grande amiga, assim como seu marido Luis. Quero expressar o meu reconhecimento e grande admiração por sua competência profissional e minha gratidão pela amizade. Uma profissional extremamente qualificada que de forma humana conduziu minha orientação.
Ao amigo, Guilherme Rego, que sempre esteve disposto ajudar. Meus sinceros agradecimentos.
Em especial agradeço a minha noiva, Thamyres, um amor que não cabe dentro de mim, sempre paciente e compreensiva. Sempre me apoiando nos momentos mais difíceis, por me aturar nos momentos de estresse. Todo meu carinho e respeito. Sem você essa conquista não seria possível.
A todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu muito obrigado!
RESUMO
Pinho, MGV. Adaptação interna de restaurações Classe I com compósitos do tipo “bulk-fill”. [dissertação]. Niterói: Universidade Federal Fluminense, Faculdade de Odontologia; 2013.
O objetivo deste estudo foi comparar o tempo clínico utilizado para confecção de restaurações Classe I com a técnica incremental convencional e a técnica bulk-fill compósitos e determinar a adaptação interna após envelhecimento térmico-mecânico. Foram confeccionadas cavidades de Classe I em terceiros molares humanos. Os compósitos SureFill SDR Flow, Filtek Bulk-Fill, Filtek P60 e Filtek Z350 XT Flow foram organizados nos seguintes grupos: Grupo 1 = incremento de 3 milímetros SureFill SDR Flow + 1 milímetro Filtek P60; Grupo 2 = incremento de 3 milímetros Filtek Bulk-Fill + 1 milímetro Filtek P60; Grupo 3 = Filtek P60 inserido com a técnica incremental e Grupo 4 = 3 milímetros incremento da Filtek Z350 XT Flow + 1 milímetro incremento de Filtek P60. O tempo clínico gasto para fazer cada técnica restauradora foi registrado e os dentes restaurados foram armazenados em água. As amostras foram colocadas em carga termomecânica em um total de 20.000 ciclos, com incidência de carga vertical de 80N entre 5 e 55 ° C com um tempo de permanência de 30s. Após o precedimento de envelhecimento as restaurações foram seccionadas as fendas coradas e avaliadas em estereomicroscópio. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey (95%). Não houve diferença estatisticamente significativa nos tamanhos de fenda interna e nenhum dos grupos apresentou prevenção completa de penetração do corante. Houve diferença estatisticamente significativa no tempo de funcionamento, enquanto que os grupos 1, 2 e 4 necessário menor tempo de operação. Não houve diferenças significativas nos tamanhos de fendas para nenhum compósito avaliado. Compósitos do tipo bulk-fill reduziram em 20% o tempo clinico operatório.
Palavras-chave: adaptação dentinária interna, compósitos tipo bulk-fill, fadiga termomecânica, tempo operatório, resina fluída
ABSTRACT
Pinho, MGV Evaluation of internal adaptation and clinical time required to restore Class I cavities using bulk fill composites [dissertação]. Niterói: Universidade Federal Fluminense, Faculdade de Odontologia; 2013.
Aims: to determine and compare the clinical time used for class I restorations with conventional incremental technique and bulk-fill composites and determine the internal adaptation after thermal-mechanical aging. Methods and Material: Class I cavities were performed in forty human third molars teeth. The composites SureFill SDR Flow, Filtek Bulk-fill, Filtek P60 and Filtek Z350 Flow were arranged in the following groups: Group 1 = 3 mm increment of SDR Flow + 1 mm Filtek P60; Group 2 = 3 mm increment of Filtek Bulk Fill + 1 mm Filtek P60; Group 3 = Filtek P60 inserted with the incremental technique and Group 4 = 3 mm increment of Filtek Z350 Flow XT + 1 mm increment of Filtek P60. Clinical time spent for making each restorative technique was registered and the restored teeth were stored in water. Samples were placed inside thermo-mechanic loading on a total 20,000 cycles with vertical load incidence of 80N between 5 and 55oC with a dwell time of 30s. Data was submitted to analyses of variance (ANOVA) and Tuckey’s test (95% significance). Results: There was no statistically significant difference in gap sizes and none of the groups showed complete prevention of dye penetration. There was statistically significant difference in the operation time, whereas groups 1, 2 and 4 required shorter operation time. Conclusions: no significant differences in the gap sizes were found among the bulk-fill and conventional microhybrid composites tested and the bulk-filling technique reduced 20% of the operation time.
1. INTRODUÇÃO
A estabilidade intra-oral das propriedades físicas e mecânicas das resinas compostas fotopolimerizáveis é fator importante para o sucesso a longo prazo do procedimento restaurador. Interferências químicas, térmicas e mecânicas, atuando em diversas combinações, exercem papel fundamental no processo de degradação intra-oral a qual os materiais restauradores são submetidos.
Parte da redução das propriedades mecânicas dos materiais é atribuída ao processo de degradação química 1,2,3. Este processo pode ser causado por desafios ácidos e enzimas salivares, e ocorre por meio da difusão de moléculas através da estrutura polimérica 1. Conseqüentemente, fatores que interferem na difusão dos solventes, como por exemplo, a composição da matriz, o grau de conversão e a densidade de ligações cruzadas apresentam grande importância na resistência do material à degradação química 2,4,5.
O desgaste da estrutura dentária e/ou da superfície das restaurações é outro resultante do processo de degradação na cavidade bucal. Variáveis individuais como força e frequência mastigatória, contatos oclusais e tipo de alimentação; além de variáveis relacionadas à formulação e características finais do material restaurador influenciam a taxa de desgaste 6
As tensões geradas durante a contração de polimerização dos compósitos, associadas a variáveis individuais como força e frequência mastigatória, contatos oclusais e as variações térmicas podem propiciar fendas entre o compósito e a interface adesiva, acarretando infiltração marginal, sensibilidade e instalação de lesões de cárie secundária.
Recentes modificações realizadas pelos fabricantes na composição das fases orgânica e inorgânica visam melhorar as diversas propriedades dos compósitos odontológicos 7,8. Compósitos de baixa viscosidade, denominados como compósito tipo flow, são obtidos a partir de formulações com concentração de cargas 20-25% inferiores que os compósitos tradicionais 9. Os compósitos do tipo
flow apresentam ótimo escoamento o que favorece a adaptação às paredes
cavitárias e poderia diminuir o risco de inclusão de bolhas de ar 10,11. Entretanto, a considerada primeira geração de compósitos tipo flow não era adequada para preenchimento completo de restaurações profundas, por apresentar propriedades
mecânicas inferiores e contração volumétrica superior aos compósitos convencionais em razão de um menor conteúdo de carga inorgânica. Basicamente suas indicações limitam-se ao uso como forro, selante ou restaurações de cavidades muito pequenas (12). Uma nova categoria de compósitos do tipo flow, foram introduzidos no mercado como materiais de incremento único conhecidos como bulk
fill, e como base para restaurações Classes I e II. A particularidade dessa nova
categoria de material é ser uma opção para aplicar um incremento de 4mm de espessura ao invés da aplicação da técnica de múltiplos incrementos, sem afetar negativamente a contração de polimerização, a adaptação marginal ou o grau de conversão 13,14,15.
Alguns estudos demonstram que as resinas tipo bulk-fill podem reduzir a deflexão de cúspide durante a fotoativação se comparada com a resina convencional aplicada com uma técnica de incremento oblíquo 16. Desta forma, problemas relacionados à contração de polimerização, como formação de gaps que causam cáries devido à colonização de bactérias, irritação pulpar, sensibilidade pós - operatória à mastigação ou deflexão da cúspide quando o fator C é alto, podem ser minimizadas 17. Com relação ao selamento marginal, parece não haver diferenças significativas quando essa técnica é comparada à técnica convencional de inserção em incrementos 18.
Com principal intuito de simplificar a aplicação e reduzir tempo de trabalho, a nova geração de compósitos do tipo bulk-fill podem ser aplicadas como um único incremento de até 4mm de espessura, entretanto é necessária a colocação de uma resina composta convencional acima 19. Entretanto, os resultados apresentados na literatura sobre o desempenho clínico e estabilidade intra-bucal destes materiais não são conclusivos.
A habilidade em resistir às forças mastigatórias constitui fator crítico na durabilidade de uma restauração. A integridade marginal de uma restauração pode ser afetada após um período de tempo, devido às tensões na interface de união oriundas de processos químicos, térmicos ou mecânicos 20. Dessa maneira, a aplicação de ensaios laboratoriais que simulam a deterioração da interface de união atua como importantes fatores na avaliação do comportamento clínico dos materiais adesivos 21,22. Metodologias as quais preconizam a aplicação de ciclos repetidos térmicos e de carga mecânica tornam possível se avaliar a resistência de um dado material frente à simulação de um processo mastigatório clínico 20. Esse tipo de
ensaio laboratorial tem sido descrito na literatura, refletindo com maior fidelidade a dinâmica das forças mastigatórias recebidas pela restauração em situações clínicas 23,24
.
Dessa maneira, o uso de métodos que simulem o envelhecimento de restaurações com compósitos resinosos, como por exemplo, fadiga térmica e mecânica é extremamente válido para avaliação da longevidade de compósitos do tipo bulk-fill utilizados em incremento único.
OBJETIVOS
Desta forma, o objetivo do presente estudo é:
1) avaliar e comparar o tempo clínico utilizado para confecção de restaurações tipo Classe I com a técnica convencional incremental e com a utilização de compósitos do tipo bulk-fill de incremento único.
2) avaliar a adaptação dentinária interna após a fadiga termomecânica nestas restaurações.
A hipótese testada é que a restaurações confeccionadas com compósitos tipo bulk fill em incremento único serão confeccionadas em um menor tempo clínico e sem diferenças na adaptação dentinária interna.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1. CONFECÇÃO DAS RESTAURAÇÕES
Foram utilizados 40 dentes humanos, terceiros molares, recém extraídos e hígidos. Os dentes foram limpos com curetas periodontais e água. Em seguida, foram confeccionadas cavidades do tipo Classe I com largura e profundidade de 3mm. As cavidades foram confeccionadas com alta rotação com refrigeração ar/água utilizando uma broca esférica no 3018 (KG Sorensen) como ilustrado na Figuras 1.
Figura 1 : Preparo cavitário em (A) ponta diamantada 3018 com 4mm de diâmetro; e em (B) cavidade
Classe I Oclusal
Na sequencia, os dentes foram distribuídos em 4 grupos experimentais (quadro 1):
Grupo 1: Técnica com o compósito tipo bulk fill, SDR Flow, inserido em incremento único de 3mm seguido da inserção incremental de 1mm da resina microhíbrida, Filtek P60.
Grupo 2: Técnica com o compósito tipo bulk fill, Filtek Bulk Fill, inserido em incremento único de 3mm seguido da inserção incremental de 1mm da resina microhíbrida, Filtek P60.
Grupo 3 - Controle: Filtek P60 inserida em técnica incremental
Grupo 4: Técnica com o compósito tipo flow, Filtek Z350 Flow XT, inserido em incremento único de 3mm seguido da inserção incremental de 1mm da resina microhíbrida, Filtek P60.
Desta forma, foram criados dois protocolos de restauradores, ilustrados na Figura 2 e da seguinte forma descritos:
Protocolo 1:
-ácido fosfórico por 15s em esmalte e 30s em dentina
-lavar por 30s e remover o excesso de água com papel absorvente -aplicação do sistema adesivo
-secagem por 5s com jato de ar. -aplicação do sistema adesivo -secagem por 5s com jato de ar. -fotopolimerização por 10s
-aplicação resina de base, incremento de 3 mm -fotopolimerização por 10s
-aplicação de resina de cobertura, incrementos de 1mm -fotopolimerização por 10s
Protocolo 2:
-ácido fosfórico por 15s em esmalte e 30s em dentina
-lavar por 30s e remover o excesso de água com papel absorvente -aplicação do sistema adesivo
-secagem por 5s com jato de ar. -aplicação do sistema adesivo -secagem por 5s com jato de ar. -fotopolimerização por 10s
-aplicação de resina de cobertura, incrementos de 2mm -fotopolimerização por 10s
-aplicação de resina de cobertura, incrementos de 2mm -fotopolimerização por 10s
Figura 2: Inserção dos compósitos: SDR (A), Filtek Bulk fill (B), P60 (C) e Filtek Z350 XT (D)
como base na cavidade oclusal.
A composição, porcentagem de carga em peso e volume de cada material utilizado está especificado no Quadro 2.
Para se quantificar e se comparar o tempo clínico gasto para a confecção de cada técnica, o procedimento restaurador foi cronometrado e os dados (em segundos) tabulados e submetidos à Análise de Variância e teste de Tukey (5%). Quadro 1 : Grupos Experimentais
Grupos COMPÓSITOS Protocolo Restaurador
G1 SDR + P60 Protocolo 1
G2 Filtek Bulk Fill + P60 Protocolo 1
G3 P60 Protocolo 2
Quadro 2: Composição orgânica e conteúdo inorgânico dos compósitos utilizados
Compósitos Cor Composição (% de carga inorgânica em
peso/volume) Microhíbrido Filtek P60(3M ESPE) A2 BISGMA,UDMA, BISEMA e canforoquinona; Particulas de zircônia/silica de 0,6 Mm em média. 83% em peso 61% volume
Bulk-fill Filtek bul-fill(3M ESPE)
A2 BISGMA,UDMA,BISEMA(6) e Procrylat; Partículas de trifluoreto
de itérbio de 0,1 a 5,0 microns; Partículas de zircônia/silica de 0,01 a 3,5 Mm. 64,5% em peso 45,5% em volume Bulk-fill Surefil SDR Flow (DENTSPLY)
A2 Vidro de bário boro flúor alumínio silicato, vidro de estrôncio alumínio
flúor silicato; dimetacrilato uretano modificada; bisfenol A (EBPADMA)
Dimetacrilato
etoxilado;trietilenoglicoldimetacrilato (TEGDMA); canforoquinona (CQ)
como fotoiniciador; butil hidroxi tolueno; estabilizantes UV; dióxido
de titânio; pigmentos de óxido de ferro. 68% em peso 44% em volume Fluída Filtek Z350 XT Flow (3M ESPE)
A2 BISGMA, BISEMA, TEGDMA e Procrylat k(dimeticrilato substituto);
Partículas de fluoreto de itérbio de 0,1 a 5,0 Mm; Partículas de sílica de 20 nm de superfíie modificada não aglomerada; Particulas de
sílica de 75 nm de superficie modificada não aglomerada; Aglomerado de sílica/zircônia de superfície modificada (composto de
particula de sílica de 20 nm e partículas de zircônia de 4 a 11mm); Os aglomerados têm tamanho médio de 0,6 a 10 micrometros. 65% em peso 46% volume
2.2. PROCEDIMENTOS DE FADIGA TERMOMECÂNICA
A fim de se proporcionar o posicionamento dos dentes na máquina de ciclagem mecânica, a porção radicular dos dentes foi incluída em resina acrílica. As raízes foram posicionadas no interior de tubos de PVC de 2,1cm de diâmetro e, aproximadamente 2cm de altura, os quais se encontravam fixados em uma placa de cera utilidade, de modo que as restaurações ficassem no centro do tubo. Esse posicionamento teve como objetivo possibilitar que a ponta compressora da máquina de ciclagem mecânica estabelecesse contato com a superfície onde serão realizadas as restaurações em resina composta. A resina acrílica foi preparada e vertida no interior dos tubos de PVC. Após o período de polimerização da resina os dentes puderam ser removidos dos anéis de PVC.
Para o ensaio de fadiga as amostras foram posicionadas no interior do ciclador termomecânico (Figura 3), de maneira a receber incidência de carga vertical de 80N (8,0 KgF) sobre a restauração num total de 20.000 ciclos
2.3. AVALIAÇÃO DA ADAPTAÇÃO DENTINÁRIA INTERNA
Após a ciclagem termomecânica os dentes foram cortados em seu sentido axial, no centro da restauração, e no sentido transversal para separá-los das raízes e assim possibilitar a avaliação das fendas formadas. Antes de se realizar a leitura das possíveis fendas formadas na interface compósito-esmalte, os corpos-de-prova foram corados por 10s com solução de propilento glicol e ácido vermelho (Caries Detector – Kuraray Co., Japão) – Figura 4.
Figura 4: Caries detector (Kuraray Co, Japão) e exemplo da fenda corada
.
Após os corpos-de-prova serem lavados em água corrente e secos com papel absorvente e foram posicionados em lupa estereoscópica, na qual a imagem da área da restauração, aumentada em 16 vezes será captada e então transferida para um computador equipado com o programa ImageTool®, capaz de mensurar a extensão das fendas formadas nas margens da restauração. A extensão da penetração do corante será medida em micrometros. A forma como as fendas foram medidas está expressa na Figura 5. Os valores de fenda obtidos foram somados e transformados em porcentagem do comprimento total da margem pela seguinte fórmula:
% fenda = comprimento de fenda mensurado x 100/comprimento total da margem
Figura 5: Em (A) mensuração da extensão interna total (100%) e em (B) mensuração da área corada
correspondente à fenda dentinária interna na interface do programa de análises ImageTool®.
2.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Os resultados foram submetidos à Análise de Variância (ANOVA) e teste de Tukey, quando necessário, com nível de significância de 5%.
3 – ARTIGOS PRODUZIDOS
Evaluation of internal adaptation and clinical time required to restore class I cavities using bulk-fill flowable composites
Marcos Gabriel Vianna-de-Pinho 1 ; Guilherme Ferreira Rego 1 ;
Marina Lermenn Vidal 1 Roberta Caroline Alonso 2
Luis Felipe Jochims Schneider 1,3 Larissa Maria Assad Cavalcante 1,3,4
1. School of Dentistry, Federal Fluminense University - UFF, Niterói, RJ, Brazil.
2. Biomaterials Research Group, Universidade Anhanguera de São Paulo, São Paulo, SP, Brazil.
3. Nucleus for Dental Biomaterials Research, Veiga de Almeida University, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
4. School of Dentistry, Salgado de Oliveira University - UNIVERSO, Niterói, RJ, Brazil
Corresponding Author: Larissa Maria Cavalcante, School of Dentistry, Federal Fluminense University, Campus Valonguinho, Rua Mário Santos Braga, 30, Niterói, Rio de Janeiro, CEP 24020-140, Brazil.
ABSTRACT:
Aims: To compare the restorative time and internal adaptation after
thermal-mechanical aging of Class I restorations using conventional-incremental technique or bulk-fillling technique. Methods and Material: Class I cavities were performed into forty human third-molars, which were distributed into 4 groups according to restorative technique (n=-10): G1= 3mm increment of SDR Flow + 1mm Filtek P60; G2= 3mm increment of Filtek Bulk-Fill + 1mm Filtek P60; G3= Filtek P60 inserted
with incremental technique; G4= 3mm increment of Filtek Z350 Flow XT + 1mm increment of Filtek P60. Restorative time spent for making each technique was registered. Specimens were submitted to thermo-mechanical loading (20,000 mechanical cycles – 80N/ thermal cycling – 5/55o
C for 30s). After, they were sectioned and ratio of internal gaps to interface length (%) recorded using dye-staining-gap technique. Data was submitted to ANOVA and Tuckey’s test (95% significance). Results: There was no significant difference in gap formation and none of the groups was completely gap-free. However, a significant reduction on restorative time was observed for G1 (167±7s), G2 (169±4s) and G4 (169±8s) when compared to G3 (204±8s).
Conclusions: No significant difference in gap formation was found among bulk-fill
and conventional-microhybrid composites tested, however bulk-filling technique reduced 20% of restorative time.
Key-words: Bulk-Filling technique, Clinical time, Flowable composites,
Incremental technique, Thermal-mechanical aging.
Key Messages: Bulk fill composites aims simplify application and reduce
clinical time. Development of proper data is important to consider such theoretical advantages. In this works, none of restorative methods could eliminate internal gap formation but bulk-filling technique reduced 20% of clinical time.
INTRODUCTION
Recent modifications made by manufacturers in the composition of the organic and inorganic phases intended to improve properties of dental composites in order to produce materials with better resistance to the degradation.1,2 Composites of low viscosity so-called flowable composites are obtained from modifications in the content of inorganic and organic components.3 Flowable composites possess a good wetting ability, which favors their adaptation to the cavity walls, and they are expected to decrease the risk of air entrapment.4, 5 However, the first generation of flowable composites were not suitable for complete filling of deep restorations due to their inferior mechanical properties and increased volumetric shrinkage when
compared to conventional hybrid composites, mainly due to lower filler content. Basically its indications are limited to be use as a liner, as a sealant or to restore very small cavities.6 In this context, a new group of materials was recently introduced in restorative dentistry as “bulk-fill composites”. Aiming to simplify application and reduce labor time, this new generation of flowable composite still requires the placement of a conventional composite resin above it.7 However, the great advantage of this new category of material is to be applied in one increment of 4 mm thick instead of applying the technique of multiple increments, what can reduce clinical time without negatively affecting the polymerization shrinkage, marginal adaptation and degree of conversion.8,9,10 According to Roggendorf et al 11, a single increment of this new generation of flowable composite could reduce the cuspid deflection during polymerization when compared with the conventional technique with resin applied in oblique increments. Thus, polymerization contraction, which is related to problems, such as gap formation, pulp irritation, post-operative sensitivity to chewing or deflection of cuspid, could be minimized.12 Regarding marginal sealing, Moorthy et al 13 found reduced gap formation when this technique is compared to the conventional technique of insertion in increments.
The ability to withstand masticatory forces is another critical factor in the durability of a restoration. The marginal integrity of a restoration may be affected after a period of time, due to strains in the interface arising from chemical, thermal or mechanical processes.14 Thus, the application of laboratory tests that simulate the degradation of the bonded interface are important to predict the clinical behavior of restorative composites.15,16 Methodologies which advocate applying thermal and mechanical loading in multiple cycles turn possible to evaluate the resistance of a given material front simulation of the masticatory process.14 This type of laboratory tests has been described in the literature, reflecting to higher fidelity the dynamics of masticatory forces received by the restoration in clinical situation.17, 18 Thus, methods that simulate aging of composite restorations, for example, thermal and mechanical fatigue are extremely valuable to evaluate the longevity of the new materials and techniques as flowable composites used in a single increment. It is particularly important in this case, since the restoration technique using first generation flowable composite as a liner showed increase of internal gap formation after thermo-mechanical loading. 19
Considering the aforementioned information, the use of flowable bulk-fill composites might be useful to reduce the clinical time to perform a proper dental restoration in class I restoration and also to achieve proper adaptation, even after submission to occlusal forces. However, development of proper data is important to consider such theoretical advantages and, therefore, the aims of this in vitro study were:
1) to determine and to compare the clinical time used for restoration of class I cavities with conventional incremental technique and bulk-filling technique with optimized flowable composites; and
2) to determine the internal adaptation after thermal-mechanical aging of these restorations.
The research hypothesis is that the restorations performed with bulk filling technique will be made in a shorter time and without differences in internal gap formation.
MATERIALS AND METHODS
Sample preparation
The research was approved by the ethical committee of the Salgado de Oliveira University - UNIVERSO (CAEE 48831215.8.0000.5289). Forty human third
molars recently extracted and caries free were selected. The teeth were debrided and stored in a 1% thymol solution for one week at 4°C. In each specimen, class I cavity was prepared at the oclusal surface with a #145 carbide bur (KG Sorensen Ind. Com. Ltda, Barueri, SP, Brazil) running at a high-speed water-cooled hand piece (Kavo do Brasil AS, Joinville, SC, Brazil). The burs were replaced after every 10 preparations to maintain uniformity. The cavities had the following dimensions: 4mm of axial depth, 3mm of bucco-lingual and mesio-distal width.
Specimens were randomly distributed into 4 groups (n=10) according to restorative materials and technique. In all groups, enamel and dentin was etched with 35% phosphoric acid (3MESPE, St Paul, MN, USA) for 15 seconds, rinsed off for 15 seconds, and blot dried. After acid etching and washing, the adhesive system (Adper Single Bond 2, 3MESPE, St Paul, MN, USA) was applied in two coats with a brush
tip, lightly dried, and photocured (Demi Plus LED Curing Light, Demetron SDS Kerr, Middleton, WI, USA), with power density of 800 mW/cm2 monitored using a radiometer (L.E.D. Radiometer, Demetron SDS Kerr, Middleton, WI, USA) for 10 seconds following the manufacturer’s directions. The restorative composites used in this study are described in Table1. All materials were inserted according to the following groups:
G1 (Bulk-Filling Technique): 3 mm increment of SDR Flow + 1 mm Filtek P60. G2 (Bulk-Filling Technique): 3 mm increment of Filtek Bulk Fill + 1 mm Filtek
P60;
G3 (Convencional Incremental technique - Control): Filtek P60 inserted in 2 mm increments with the incremental technique
G4 (Bulk-Filling Technique): 3 mm increment of Filtek Z350 Flow XT + 1 mm increment of Filtek P60.
The curing time of the composites was standardized at 30 seconds with the curing unit tip perpendicular to the long axis of the teeth.
Following the restorative procedure, the teeth were stored in water at 37C for 48 hours. After, finishing and polishing were performed in only one direction with an abrasive rubber (Enhance, Dentsply/Caulk-Milford, DE), in low-speed hand piece without water spray
Restorative Time
To quantify and compare the clinical time spent of each technique the procedure was timed in seconds with a timer (Incoterm, 7651.02.0.00, Porto Alegre, RS Brazil). All procedures were timed from the etching until the last polymerization.
Thermal-mechanical aging
In order to put the teeth in position into the thermo-mechanical loading machine (ER 37000, ERIOS Equipamentos Ltda, São Paulo, SP, Brazil), the root of each teeth was embedded in acrylic resin into PVC pipes (2 cm diameter and 2 cm height). After polymerization of the acrylic resin, the teeth were set teeth + acrylic resin was removed from the PVC pipe and fixed into the thermo-mechanical loading machine. The tip of the mechanical cycling machine was positioned at the center of the restoration surface. The restorations received 20,000 cycles of a vertical load of 80N (8.0 kgf) simultaneously with alternating 30s-water baths at 5 and 55 oC.) 20
After thermal-mechanical cycling, specimens were transversely sectioned to separate the crown from the root. After, each restoration was bucco-lingually sectioned in order to exposure the internal margins using a water-cooled rotating diamond blade (Isomet Low Speed Saw, Buehler Ltd., Evanston, IL, USA). After 24 h, each specimen was wet-polished with 600-, 1,200-, and 2,000-grit SiC papers and submitted to internal gap evaluation. Both resulting surfaces were examined, but results of the two sections were taken as a single data.
Internal gap formation was assessed using the dye staining technique. 21, 22 After polishing procedures, each half of the restoration was air dried, a drop of 1 % acid red and propylene glycol solution (Caries Detector, Kuraray, Osaka, Japan) was placed on the bonded interface for 10s. 21, 22 After, samples were rinsed with water and dried with paper towels, and positioned in stereoscopic microscope (Stereomicroscope SZ61TR, Olympus, Tokyo, Japan) under 16X magnification in which the image of the internal area of the restoration were taken and digital images were obtained. The length of staining along the interface was measured using Image Tool 2.0 software (UTHSC, San Antonio, TX, USA), as observed in Figure 1. Internal gap (%) was calculated as the ratio of the stained interface to the total length of the interface by the following formula:
GAP% =
Statistical Analysis
Restorative time (in seconds) and internal gap formation (in %) data were tabulated and submitted to ANOVA and Tukey's test (pre-set α=0.05).
RESULTS
Restorative time
Restorative time data is showed in Table 2. According the ANOVA there was statistically significant difference in restorative time among the tested groups (p ≤ 0.001). Tukey´s test pointed that G1, G2 and G4 (bulk-filling technique) required shorter restorative time than G3 (conventional incremental technique).
Internal gap formation data is showed in Table 2. According to the ANOVA there was no statistically significant difference in internal gap formation among the tested groups (p=0.27). None of the groups showed complete gap-free interface.
DISCUSSION
The bulk-filling restorative technique is more desired in routine clinical practice than conventional incremental technique, mainly because it simplifies the restorative technique, reducing the clinical time. However, there are concerns that the effect of shrinkage stress may be more pronounced in bulk fill composites since the entire mass polymerizes at one time rather than in small increments. As a result, an ideal bulk-fill composite would be one that could be placed into a cavity having a high C-factor design and still exhibit very little polymerization stress while maintaining good marginal and internal adaptation and high degree of cure throughout 23.
The bulk-fill composites were pointed by the manufacturers as a material with a slow polymerization rate11 and with a satisfactory depth of cure in 4 mm.8 Moreover, manufacturers stated that the polymerization shrinkage of those materials is even lower than the commonly used flowable composite (first generation) and conventional chemically cured resin-based composites. 24, 25 This could be attributed, in materials, such as Surefil® SDR™ (SDR = stress decreasing resin), to a polymerization modulator, which has a high molecular weight, chemically embedded in the center of the polymerizable resin backbone of the SDR™ monomer, to reduce polymerization shrinkage. Due to the conformational flexibility around the centered modulator impart, the modulator is supposed to optimize flexibility and network structure of the SDR™ resin.24
As a result, problems related to polymerization shrinkage like gap formation causing secondary caries due to bacteria colonization, pulp irritation, post-operative sensibility when chewing, or cusp deflection when the “C” factor is high could be minimized.26, 27
The formation of gaps along the gingival margins of composite restorations might be related to composite-tooth bond strength.11 In this study none of the groups bulk filling technique, with bulk-fill composites (SDR and Filtek Bulk Fill), caused less gap-free margins compared to the control groups using incrementally layered restorative technique. Thereby, the composite-tooth bond strength has not been enough to resist shrinkage stresses and also to the thermos-mechanical loading
applied, as no restoration technique was gap-free. No differences among the groups were detected and these findings are consistent with the results of previous studies that also evaluated the marginal adaptation of bulk-fill composite restorations. 11,26 This finding suggests no deleterious effect in employing the bulk-fill flowable composite on the tooth/restoration interface compared to the conventional composites.
Even though no differences were ascertained among the experimental groups, the results of this investigation pointed a percentage that varies from 20 to 30% of open margins in the restorations. This infers that the critical issue regarding internal gap formation is still a matter of concern. Therefore, although composite may be cured to enhanced depths 8, the potential for developing any post-insertion sensitivity that is related to gap formation at the pulpal floor, and the resulting hydraulic movement of fluids that will occupy this space upon occlusal loading is still present. 28
The bulk-filling restorative technique using flowable composites consist in fill the basal part of the cavity with a flowable composite and consecutively cover with a more wear resistant conventional composite. The marginal quality was, in this investigation, evaluated after a degradation process simulated through a thermos-mechanical loading. Although it is well known that clinical trials are a better way to evaluate the performance of dental materials, it has been taken into account all difficulties related to this type of study. Thus, preclinical screening via laboratory tests are also a very important tool for the evaluation of materials interaction and it allows to evaluate much more experimental groups compared to clinical studies where the number of variables has to be kept small. Besides, it is possible, through laboratory methodologies, to simulate, oral conditions by using mechanical or chemical degradation processes.
One of the main advantages behind the use of bulk-fill composites might the reduction on the operator time significantly owing to the reduction in the individual increments that are required to be placed and light irradiated during tooth restoration 26
. This gain of time beyond the technique accessibility is due to packaging that has syringe to deposit the product and should be proportional to the size of the cavity. With this procedure, a reduction of 20% on the operation time was detected when the bulk filling technique (G1,G2 and G4) was compared to the incremental layering technique (G3). In this investigation, the research hypothesis that restorations produced with bulk filling technique will be made in a shorter time and without
differences in internal adaptation when compared to incremental technique was confirmed.
It is important to consider that G4, restored with a conventional flowable composite covered by similar material as the others demonstrated similar internal adaptation and time for clinical execution as those groups restored with the bulk-fill flowable materials (G1 and G2). Therefore, questions could arise about the possibility of using conventional flowable composites instead of the bulk fill, but a proper analysis of the depth of cure might demonstrate that degree of conversion might be lower at deeper parts of conventional flowable composites than the bulk-fill ones. 8
All bulk-filling techniques performed in this study were covered with the conventional composite according to the manufacturer instructions. More recently, bulk-fill composites of regular consistency were launched into the market and have also been studied 29. However, further studies are necessary to determine other variables as assess depth of cure, larger cavities or class II restorations restored with bulk fill composites.
CONCLUSION
Under the conditions of this in vitro study, it is possible to conclude:
- For bulk-filling and conventional incremental technique, similar internal gap formation is observed.
- None of restorative techniques could eliminate internal gap formation.
- Bulk-filling technique can reduced 20% of the restorative time when compared to incremental technique
REFERENCES
1. Manhart J, Kunzelmann KH, Chen HY, Hickel R. Mechanical properties and wear behavior of light-cured packable composite resins. Dent Mater 2000; 16:33-40.
2. Turssi CP, Ferracane JL, Serra MC. Abrasive wear of resin composites as related to finishing and polishing procedures. Dent Mater 2005; 21:641-648.
3. Bayne SC, Thompson JY, Swift Jr EJ, Stamatiades P, Wilkerson M. A characterization of first-generation flowable composites. J Am Dent Assoc 1998; 129: 567–577.
4. Lee IB, Min SH, Kim SY, Ferracane J. Slumping tendency and rheological properties of flowable composites. Dent Mater 2010; 26:443–448.
5. Chuang SF, Liu JK, Chao CC, Liao FP, Chen YH. Effects of flowable composite lining and operator experience on microleakage and internal voids in class II composite restorations. J Prosthet Dent 2001; 85:177–183.
6. Braga RR, Hilton TJ, Ferracane JL. Contraction stress of flowable composite materials and their efficacy as stress-relieving layers. J Am Dent Assoc 2003; 134:721–728.
7. Van Ende A, De Munck J, Van Landuyt KL, Poitevin A, Peumans M, Meerbeek, BV. Bulk-filling of high posterior cavities: Effect on adhesion to cavity-bottom dentin. Dent Mater 2013; 29:269-277.
8. Campodonico CE, Tantbirojn D, Olin PS, Versluis A. Cuspal deflection and depth of cure in resin-based composite restorations filled by using bulk, incremental and trans tooth-illumination techniques. J Am Dent Assoc 2011; 142: 1176–1182.
9. Finan L, Palin WM, Moskwa N, McGinley EL, Fleming GJ. The influence of irradiation potential on the degree of conversion and mechanical properties of two bulk-fill flowable RBC base materials. Dent Mater 2013; 29: 906–912.
10. Ilie N, Hickel R. Investigations on a methacrylate-based flowable composite based on the SDR technology. Dent Mater. 2011; 27:348–355.
11. Roggendorf MJ, Kramer N, Appelt A, Naumann M, Frankenberg R. Marginal quality of flowable 4-mm base vs. conventionally layered resin composite. J Dent 2011; 39:643-647.
12. Czasch P, Ilie N. In vitro comparison of mechanical properties and degree of cure of bulk fill composites. Clin Oral Investig 2013; 17: 227-235.
13. Moorthy A, Hogg CH, Dowling AH, Grufferty BF, Benetti AR, Fleming GJP. Cuspal deflection and microleakage in premolar teeth restored with bulk-fill flowable resin-based composite base materials. J Dent 2012; 40:500-505.
14. Da-Cunha-Mello FST, Feilzer AJ, De Gee AJ, Davidson CL. Sealing ability of eight resin bonding systems in a Class II restoration after mechanical fatiguing. Dent Mater 1997; 13:372-376.
15. Mitsui FHO, Bedran-de-Castro AKB, Ritter AV, Cardoso PEC, Pimenta LAF. Influence of load cycling on marginal microleakage with two self-etching and two one-bottle dentin adhesive systems in dentin. J Adhes Dent 2003; 5:209-216.
16. Bedran-de-Castro AKB, Pereira PNR, Pimenta LAF, Thompson JY. Effect of thermal and mechanical load cycling on microtensile bond strength of a total-etch adhesive system. Oper Dent 2004; 29:150-156.
17. Bedran-de-Castro AK, Pereira PN, Pimenta LA, Thompson JY. Effect of thermal and mechanical load cycling on nanoleakage of Class II restorations. J Adhes Dent 2004; 6:221-226.
18. Kubo S, Yokota H, Sata Y, Hayashi Y. Microleakage of self-etching primers after thermal and flexural load cycling. Am J Dent 2001; 14:163-169.
19. Alonso RC, Vieira EB, Correr GM, Cunha LG, Correr-Sobrinho L, Sinhoreti MA. Effect of mechanical loading on microleakage of resin composite restorations lined with low modulus materials. Oral Science 2005; 1:23-28.
20. Alonso RC, Borges BCD, D'Alpino PHP, Anauate-Neto C, Puppin-Rontani RM ; Sinhoreti MAC . Thermo-mechanical degradation of composite restoration photoactivated by modulated methods-a SEM study of marginal and internal gap formation. Acta Odont Scand 2013; 71: 1-7.
21. Alonso RC, Correr GM, Cunha LG, Borges AF, Puppin-Rontani RM, Sinhoreti MA . Dye staining gap test: an alternative method for assessing marginal gap formation in composite restorations – Validating the method. Acta Odont Scand 2006; 64:141-145.
22. Bechtold J, Santos PJ, Anido-Anido A, Alonso RC, Di Hipólito V, D'Alpino PHP. Hardness, polymerization depth and internal adaptation of Class II silorane composite restorations as a function of the polymerization protocol. European J of Dent 2012; 16:133-140.
23. Tantbirojn D, Pfeifer CS, Braga RR, Versluis A. Do low-shrink composites reduce polymerization shrinkage effects? J Dent Res 2011; 90:596–601.
24. Surefil®SDR™ flow Posterior Bulk Fill Flowable Base—Directions for use
(2009) DENTSPLY Caulk.
http://www.caulk.com/assets/pdfs/products/Surefil%20SDR%20Flow%203Lan guage%20DFU.pdf
25. Burgess J, Cakir D. Comparative properties of low shrinkage composite resins. Compend Contin Educ Dent 2010; 31:10–15.
26. Moorthy A, Hogg CH, Dowling AH, Grufferty BF, Benetti AR, Fleming GJ. Cuspal deflection and microleakage in premolar teeth restored with bulk-fill flowable resin-based composite base materials J Dent 2012; 40:500-505.
27. Tomaszewska IM1, Kearns JO, Ilie N, Fleming GJ. Bulk fill restoratives: To cap or not to cap - That is the question? J Dent 2015; 43:309-316.
28. Agarwal RS, Hiremath H, Agarwal J, Garg A. Evaluation of cervical marginal and internal adaptation using newer bulk fill composites: An in vitro study. J Conserv Dent 2015; 18:56-61.
29. Fronza BM, Rueggeberg FA, Braga RR, Mogilevych B, Soares LE, Martin AA, Ambrosano G, Giannini M. Monomer conversion, microhardness, internal marginal adaptation, and shrinkage stress of bulk-fill resin composites. Dent Mater 2015; 31:1542-1551.
Table 1: Composition and percentage of load volume of each material
Composite Color Organic matrix Filler % inorganic filler
by weight/volume Filtek P60(3M ESPE) A2 BISGMA, UDMA, BISEMA and camphorquinone Particles of zircônia/sílica: 0.01-3.5 µm on average 83% by wt 61% by vol Filtek Bulk Fill (3M ESPE) A2 BISGMA, UDMA, BISEMA (6) and Procrylat Ytterbium trifluoride : 0.1 to 5.0 µm; Zirconia particles/ sílica: 0.01 to 3.5 µm 64,5% by wt 45,5% by vol Surefil SDR Flow (Dentsply) A2 Polymerization modulator, dimethacrylaye resins (<10% wt), UDMA (<25% wt) Ba-B-F-Al silicate glass, SiO2, Sr–Al silicate glass, TiO2.
68% by wt
44% by vol
Filtek Z350 XT Flow (3M ESPE)
A2 bis-GMA, TEGDMA, and Procrylat K Yttrium fluoride: 0.1 to 5.0 μm, silica: 20 nm, zirconia: 4 to 11 nm, and zirconia/silica clusters of 0.6 to 10 μm) 65% by wt 46% by vol
restoration interface and restorative time expressed in seconds.
Groups Internal Gap (%) Restorative time (s)
G1 22.6 ± 11.5 A 167 ± 7.6 B
G2 27.7 ± 13.0 A 169 ± 4.1 B
G3 19.6 ± 10.2 A 204 ± 8.2 A
G4 29.7 ± 15.2 A 169 ± 8.4 B
Different letters indicate statistically significant difference among groups (p ≤ 0.001)
4 – CONCLUSÕES
Dentro das limitações deste estudo in vitro, pode-se concluir que:
- A técnica restauradora não interferiu na formação de fendas dentinárias internas;
- Nenhuma técnica restauradora foi capaz de eliminar a formação de fendas internas
- O uso da técnica de increment único, com compósitos do tipo bulk fill reduziu em 20% o tempo clínico para confecção de restaurações Classe I quando comparada com a técnica incremental.
