UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANA
Juliano Gregorio Moutinho
Utilizalfao da nanoindentalfao para avaliar a nanodureza e 0 modulode elasticidade de resinas compostas contaminadas por
monomeros dos sistemas adesivos na tecnica restauradora dopincel
CURITIBA
2011
Juliano Gregorio Moutinho
Utiliza~ao da nanoindenta~aopara avaliar a nanodureza e a modulode elasticidade de resinas compostas contaminadas par
mon6meros dos sistemas adesivos na tecnica restauradora dopincel
Trabalho de Conclusao de Curso apresentado aocurso de Odontologia da Faculdade de CienciasBiologicas e da Saude da Universidade Tuiuti doParana, como requisito parcial para obtenc;:ao dograu de Cirurgiao Dentista.Orientadora: Professora Mary Aparecida PereiraHeck.
CURITIBA
2011
TERMO DE APROVACAO
Juliano Gregorio Moutinho
Utilizac;aoda nanoindentac;ao para avaliar a nanodureza e 0 modulode elastieidade de resinas eompostas eontaminadas por
mon6meros dos sistemas adesivos na teeniea restauradora dopineel
Este trabalho de Conciusao de Curso foi julgado e aprovado para obtengao de grau de Cirurgiac-Dentista do curso de Odontologia da Universidade Tuiuti do Parana.
Curitiba, 18 de novembro de 2011
Universidade Tuiuti do Parana
Orientador:
Universidade Tuiuti do Parana
Universidade Tuiuti do Parana
AGRADECIMENTOS
Agrade<;:o antes de tudo a Deus e a minha familia, pelo apoio prestadodurante esses anos de faculdade.
Agrade<;:o neste trabalho a professora Mary Aparecida Pereira Heck, peloincentivo e apoio na busca ao conhecimento.
Agrade<;:o ao LABNANO do Departamento de Fisica da UFPR quegentilmente, atraves do Prof. Dr. Carlos Mauricio Lepienski, cederam osequipamentos necessarios a essa pesquisa
A Sara, que colaborou durante os testes dos corpos de Prova nonanodur6metro na UFPR.
RESUMO
o presente estudo avaliou atraves da nanoindentac;:ao, a nanodureza e 0
m6dulo de elasticidade de uma marca comercial de resina composta (Charisma
OPAL / Heraeus), quando foto-polimerizada apenas com: 1) instrumentac;:ao da
espatula, 2) com pincel embebido em adesivo (Scotch Bond / 3MESPE) e 3) com
pincel seco ap6s lavagem em alcool 90%. Foram confeccionados 10 corpos de
prova para cada um dos tres grupos acima relacionados, fotopolimerizados com
fotopoliomerizador LED Translux Power BLUE@da marca Heraeus Kulzer. Os corpos
de prova foram incluidos em Resina Ep6xi de baixa viscosidade, para
posteriormente serem testados em um Nanodur6metro (MTS - nanoindenter XP)
pertencente a Universidade Federal do Parana. Os resultados obtidos nao
demonstraram diferenc;:a significativa na nanodureza e no m6dulo de elasticidade da
resina composta trabalhada apenas com espatula ou contaminados com adesivo e
com 0 pincel limpo com alcoo!.
SUMARIO
1. INTRODU~Ao E OBJETIVO
2. MATERIAlS E METODOS
5. CONCLUsAo
6. REFERENCIAS
....... 7
..... 10
. 15
. 17
.....19
.... .20
. .22
3. RESULTADOS .
4. DISCUssAO.. .
7. ANEXOS .
7
1. INTRODUt;:AO E OBJETIVO
Baratieri (2001) define que os comp6sitos resinosos sao amplamente utilizados
na pratica odontol6gica como materiais restauradores esteticos para dentes
anteriores, e as melhoras nas propriedades fisicas e mecanicas deram origem ao
seu uso em dentes posteriores. Embora estes compostos possuam muitas virtudes,
tais como boas propriedades mecanicas, alta resistencia a dissolUl;:ao e excelentes
qualidades esteticas; sua baixa resistencia a fratura e ao desgaste limitaram a sua
utilizagao em areas de suporte de stress. No entanto, a procura crescente de mais
estetica e minima perda de substancia dental, fez dos comp6sitos uma alternativa
atraente como materiais restauradores tomando-os alvo de grande numero de
pesquisas. Suas propriedades mecanicas tem sido avaliadas na tentativa de se
obter materiais capazes de restaurar funcional e esteticamente todos os dentes da
arcada.
As Resinas Compostas constituem 0 material de escolha para a restauragao
estetica dos elementos dentais (FUSAYAMA - 1990). As primeiras formulagoes
desses materiais demonstraram, com 0 tempo, baixa resistencia ao desgaste, em
fungao do tamanho e formato das particulas de carga. Modificagoes em sua
composigao resultaram em melhorias significativas das propriedades, possibilitando
a ampliagao das suas indicagoes. Propriedades fisicas tais como desgaste; dureza
de superficie; resistencia a compressao sao fatores importantes para escolha dos
comp6sitos. Embora intensivos estudos tenham sido realizados de modo a produzir
o maximo de desempenho de materiais restauradores, ainda sao consideraveis as
diferengas de propriedades mecanicas e de desgaste entre a estrutura dental e as
resinas compostas. Sabe-se tambem que a morfologia, tamanho, quantidade e
8
distribuiyao das particulas inorganicas tem influencia em outras propriedades do
material, como lisura de superficie, viscosidade, resistencia a fratura, desgaste,
dureza e profundidade de fotopolimerizayao.
Mostrou-se tambem que quanto maior a quantidade de carga inorganica,
menor e a contrayao de polimerizayao (Kim, 2002; ADABO, 2003). Porem, 0
conteudo de carga nao e 0 unico fator que afeta 0 comportamento de desgaste. Os
resultados de desgaste depend em fortemente das caracteristicas de uniao nas
interfaces entre a matriz e a carga. E conveniente tambem relatar que 0 processo de
desgaste e complexo e que depende de varios fatores externos tais como, funyao
mastigat6ria, forma dental bem como a posiyao relativa dos dentes no arco. Alem
disso, as resinas compostas sao uma combinayao de materiais quimicamente
diferentes com uma interface distinta separando- os, resultando em propriedades
que nao poderiam ser alcanyadas por nenhum destes componentes agindo
isoladamente. Implicando na necessidade de presenya do componente inorganico
em quantidade suficiente para garantir a dureza e resistencia.
CRAIG e POWERS (2004) definem um comp6sito com quatro materiais
principais que constituem os componentes de uma resina composta. Sao eles:
matriz de polimero organico, carga de particulas inorganicas, agente de uniao e
sistema iniciador-acelerador. Entende-se matriz de polimero organico como um
oligomero, que sao liquidos altamente viscosos que para atingir uma viscosidade
que proporcione consistencia clinica adequada, necessita da adiyao de diluentes. As
matrizes organicas mais comuns em resinas compostas sao 0 BIS-GMA e 0 UDMA.
As particulas de carga sao particulas inorganicas dispersas, que podem ser
constituidas de varios materiais inorganicos (vidro, quartzo, Zirconia ou Bario). 0
9
agente de uniao e um organossilano respons8vel pel a uniao entre a matriz organica
e as particulas de carga. Par conte rem grupos funcionais como 0 metoxi que
hidrolizam e reagem com as particulas inorganicas e grupos arganicos insaturados,
formando uma liga<;:ao entre as fases organicas e inarganicas dos comp6sitos. 0
sistema iniciador - acelerador sao formulados para que haja a auto-ativa<;:ao, a
fotoativa<;:ao e a dupla ativa<;:ao.
Neste contexto, 0 presente trabalho tem como objetivo, verificar as altera<;:oes
de nanodureza causadas pela contamina<;:ao da resina com monomeros dos
sistemas adesivos nos procedimentos restauradores na tecnica em que se usa
pincel umedecido com os mesmos.
Acreditamos que ao manipular uma resina composta com um pincel embebido
em monomero, conforme alguns preconizam sem evidencias cientificas, agregamos
uma maior quantidade de material organico e causamos uma diminui<;:ao da
quantidade de carga da resina composta em questao, e como mostra a literatura
causamos altera<;:oes na dureza deste material.
10
1. MATERIAlS E METODOS
Foi utilizada resina composta Charisma OPAL da marca Heraeus Kulzer para
realizac;:ao dos corpos de prova. Os grupos foram distribuidos de acordo com as
hipoteses a serem testadas da seguinte maneira:
Grupo I: Grupo controle (espatula);
Grupo II: Pincel limpo em alcool 90%;
Grupo III: Pincel embebido em adesivo (monomero). (FIGURA 1)
Fig.1 - Distribui<;:ao dos grupos (corpos de prova) de acordo com os materiais que foram utilizados
para serem confeccionados.
2.1 DESCRI<;AO DOS GRUPOS
Grupo I: Os especimes foram obtidos manipulando-se a resina segundo a
instruc;:ao do fabricante, com espatulas. Foram colocados dentro da matriz
incrementos de resina composta de mais ou menDs 2 mm e fotopolimerizac;:ao de 20
11
segundos cada. Foram colocados tantos incrementos quanta fossem necessarios
para 0 total preenchimento da matriz. Foi realizada fotopolimerizayao final de 40
segundos.
Grupo II: Foram colocados dentro da matriz incrementos de resina composta de
mais ou menos 2 mm de espessura. A cada inseryao, para a acomodayao da resina
composta, foi utilizado 0 pincel previamente lavado com alcool 90% num pote
Dappen e seco com papel absorvente. Foram colocados tantos incrementos de
resina composta quanto fossem necessarios para 0 total preenchimento da matriz e
foi feita a polimerizayao final de 40 segundos.
Grupo Ill: Os especimes foram obtidos inserindo-se pequenos incrementos de
resina composta acomodados com 0 auxilio de um pincel cujas pontas foram
levemente tocadas numa gota de adesivo (monomero). A quantidade de adesivo que
foi utilizada na confecyao de cada corpo de prova tambem foi previa mente
estabelecida com a utilizayao de uma micropipeta (201JI por corpo de prova). Da
mesma forma os corpos de prova foram confeccionados com tantos incrementos de
resina composta quanto fossem necessarios para 0 total preenchimento da matriz e
em seguida receberam fotopolimerizayao final de 40 segundos.
2.2 CONFECC;;AO DOS ESPECIMES
Para obtenyao de especimes padronizados foi confeccionada uma matriz de
silicona com um orificio de formato circular, com 5 mm de diametro e 3 mm de altura
(Heck, 2006). Esta matriz foi confeccionada em silicona, e posteriormente, os corp os
de prova foram incluidos numa matriz de resina ep6xi para facilitar a colocayao dos
corpos de prova na maquina de teste.
12
No grupo I, incrementos de resina composta de aproximadamente 2mm foram
introduzidos no interior da matriz. Os incrementos foram acomodados com 0 auxilio
de espatula propria para resina composta ate 0 total preenchimento da matriz. Com
a matriz devidamente posicionada foi realizada a fotopolimerizayao por 40 segundos
com intensidade de luz de 600 mW/cm2, tendo como fonte um aparelho LED
Translux Power BLUE® da marca Heraeus Kulzer. Apos os procedimentos de
fotopolimerizayao, os especimes foram armazenados em agua deionizada em
recipientes plasticos a prova de luz e a temperatura de 37 graus Celsius por 2 horas.
Os frascos foram devidamente identificados de acordo com 0 grupo a que
pertenciam.
No grupo II, foram dispostos incrementos de resina composta de mais ou
menos 2 mm de espessura, manipulados com auxilio de um pincel lavado com
alcool e seco em papel absorvente sobre uma matriz de silicona ate seu total
preenchimento. Neste momento, sobre a matriz de silicona, foi colocada uma matriz
de poliester e uma fotopolimerizayao com um tempo de demora de 40 segundos foi
realizada. A armazenagem destes grupos seguiu os padr6es dos grupos
anteriormente descritos. Sendo devidamente identificados.
No grupo III, a matriz de silicona foi preenchida com incrementos de resina
composta de aproximadamente 2 mm de espessura, com 0 auxilio de um pincel, 0
qual foi previamente tocado numa gota de adesivo (monomero BISGMA) ate 0 total
preenchimento da matriz que foi recoberta por outra matriz de poliester; os
procedimentos de fotopolimerizayao final e armazenagem seguirao os mesmo
criterios dos grupos ja descritos.
13
Todos os especimes foram confeccionados com 0 maximo de cuidado para
diminuir a inclusao de bolhas de ar ou para evitar qualquer tipo de contaminac;:ao na
massa do material.
Transcorrido 0 periodo de 24 horas, todos os especimes foram colocados
sobre uma placa de vidro forrada com filme PVC e cada grupo foi embutido em
resina ep6xi e em seguida armazenado a temperatura ambiente ate a completa
presa do material. Estes cilindros, ap6s a presa da resina ep6xi foram lixados com
lixas d'agua com meche (granulac;:ao) variando de 120 a 1500 e polimento com
discos de feltro e pasta abrasiva de alumina com granulac;:ao de 1 micr6metro
seguida por 0,3 micrometros para que posteriormente fossem submetidos ao teste
de nanodureza (MTS - nanoindenter XP). (FIGURA 2 e 3)
Fig.2 - Cilindro confeccionado em resina ep6xi ja lixado para inclusao no nanodurometro.
14
Fig.3 - Nanodurometro Nanoindenter da MTS (Fotografia realizada no Laborat6rio de Fisica da
Universidade Ferdeal do Parana).
2. RESULTADOS
A dureza e 0 m6dulo de elasticidade foram medidos em GPa (Giga Pascal)
pelo Nanodurometro nas 10 amostras de cada Grupo e a media dos resultados de
cada corpo de prova encontram-se no grafico abaixo:
14
.Dureza
12
10
8
6• Modulo de Elasticidade
4
Pincel com.o.lcool90% Pincel com
BIS-GMA
Gnifico 1 - Grafico obtido atraves da media dos resultados liberados pelo nanOdurometro; a
dureza foi igual nos tres corpos de prova (0,7 GPa) e 0 modulo de elasticidade aumentou um pouco
no grupo do pincel com BIS-GMA (13,6 contra 13,0 dos outros dois grupos).
Percebe-se uma distribuic;:ao semelhante na dureza entre os 3 grupos e uma
pequena variac;:ao no m6dulo de elasticidade entre os grupos testados pelo
Nanodurometro.
Ap6s a realizac;:ao dos testes de nanodureza, com os resultados catalogados,
foram aplicados tratamentos estatisticos aos mesmos. 0 teste de normalidade
15
16
apresentou distribuiy80 normal das amostras, por isso foram realizados testes
parametricos. 0 teste de homogeneidade de variflncia tambem demonstrou uma
distribuiy80 homogenea entre as amostras. Logo, foi realizado 0 teste estatistico
ANOVA para analisar se as amostras tinham diferenyas significativas entre si. Ap6s
esse teste, foi aplicado TUKEY para comprovar se e significante a diferenya entre os
grupos testados.
o teste de comparay80 de medias TUKEY comprovou que mesmo havendo
diferenyas entre os grupos a significancia ainda e baixa para m6dulo de elasticidade
e dureza.
17
3. DISCUssAo
Existem quatro materiais que constituem os compositos de uma resina
com posta. Sao eles: matriz de polimero organico, carga de particulas inorganicas,
agente de uniao e sistema iniciador-acelerador. Cada um com a sua devida
propor<;:ao sao responsaveis pelas caracteristicas de dureza e elasticidade das
resinas compostas (CRAIG; POWERS, 2004).
Alem da matriz organica, as particulas de carga tambem sao de extrema
importancia na composi<;:ao das resinas compostas e conseqOentemente nas suas
propriedades fisicas e medinicas (BOWEN, 1962; REES; JACOBSEN, 1989).
Algumas marcas comerciais de resinas compostas, atualmente, incorporam em seus
produtos cargas submicrometricas ou ate mesmo nanometricas. Pois, segundo
alguns estudos, essas cargas proporcionam maior resistencia ao desgaste, menor
grau de contra<;:ao de polimeriza<;:ao e maior longevidade do polimento
(ANUSAVICE, 1998; REES, JACOBSEN, 1989).
o teste de nanodureza utilizado para avaliar as caracteristicas fisicas da resina
composta ja tinha side utilizado em outros trabalhos para avaliar diferentes tipos de
resinas e suas caracteristicas (SANTOS, 2002; CHO; SADR; INAI; TAGAMI, 2011),
chegamos a conclusao que para evidenciar a hipotese testada talvez seja
necessario realizar-se um teste de resistencia flexural. Pois, 0 teste de resistencia
flexural (ANUSAVICE, 2005) mede a intera<;:ao simultanea de tra<;:ao, compressao e
cisalhamento, for<;:as essas, exercidas pela mastiga<;:ao. Enquanto, a nanodureza e
um teste que mede a deforma<;:ao plastica apenas sobre uma carga de penetra<;:ao,
que pode ter agido emregioes onde houvesse uma resistencia maior induzida pela
fotopolimeriza<;:ao do BIS-GMA puro.
18
Quanto ao m6dulo de elasticidade (ANUSAVICE, 2005), propriedade testada
na metodologia deste trabalho, e de grande importancia quando temos restaurag6es
cervicais e vestibulares, e e necessario saber qual 0 efeito desta tecnica sobre
restaurag6es de resina composta que sofram agao de outros tipos de cargas.
Portanto, os resultados obtidos nesta pesquisa nao comprovam 0 esperado,
uma vez que esses resultados podem ter ocorrido por alguns motivos: a quantidade
irris6ria de adesivo utilizada; que talvez seja a mesma quantidade utilizada pelos
profissionais, ou mesmo a acentuada viscosidade do BIS-GMA. Esperava-se que a
diluigao com mon6meros de BIS-GMA diminuiria a dureza e alterariam as
propriedades mecanicas da resina composta. Os testes provaram que nao houve
diferenciagao nos corpos de prova em relagao a dureza e m6dulo de elasticidade.
19
4. CONCLUsAo
Com esta pesquisa, podemos concluir que as propriedades aqui testadas para
as resinas compostas nao sofrem alterayao quando utilizadas em pequenas
quantidades (20I1L) de BIS-GMA. Assim, reforyamos a ideia de que um teste de
resistencia flexural deva ser realizado para comprovar ou nao tais alterayoes. Ou
ainda, realizar novos testes utilizando maiores quantidades de BIS-GMA.
20
5. REFERENCIAS
BARATIERI L. N. et aJ. Odontologia RestauradoraPossibilidades. Sao Paulo: Santos, 2001.
Fundamentos e
FUSAYAMA, T. Posterior adhesive com positive resin: A historic review. J ProsthetDent. v.31, p.1589-1596,1990. 4.
ADABO,G.L. et aJ. A volumetric fraction of inorganic particles and the flexuralstrength of composites for posterior teeth. J. Dent., Guildfort,v.31, n.5, p.353-359,July, 2003.
KIM, K.; ONG, J. L.; OKUNO, O. The effect of filler loading and morphology on themechanical properties of contemporary composites. J. Prosthet. Dent., St Louis, v.87,n.6, p. 642-649, June, 2002.
CRAIG, R.G; POWERS, J.M. Materiais Dentarios Restauradores. Sao Paulo: Santos,2004.
BOWEN, R.L. Dental Filling Material Comprising Vinyl Silane Treated Fused Silicaand a Binder Consisting of the Reaction Product of Bis Phenoland Glycidil Acrylate.US Patent 3,066, 112, Nov. 27 1962.
ANUSAVICE, K. J. Resinas para Restauragao. In: ANUSAVICE, K.J. PhillipsMateriais Dentarios, 10. Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Cap. 12, p.166-177,1998.
REES, J.R; JACOBSEN, P.H. The Polymerization Skrinkage of Composite Resins.Dent. Mater. Kidlington. V.5. n.1, p.4144, Jan. 1989.
SANTOS, P.C.G dos. Estudo da nanodureza e m6dulo de elasticidade de quatroresinas compostas utilizando a tecnica da nanoindentagao. Sao Paulo; s.n; 2002.
21
CHO, E. et al. Evaluation of Resin Composite Polymerization bt Three DimensionalMicro-C imaging and Nanoindentation. Dental Materials 27,2011.
ANUSAVICE, K. J. Phillips Materiais Dentarios. Ed: Elsevier, 2005.
22
6. ANEXOS
Resultados obtidos diretamente do nanodur6metro para cad a amostra (dez) em cadacorpo de prova, sendo E 0 modulo de elasticidade e H a dureza ambos medidos emGigaPascal (GPa):
Serie P (Pincellimpo emalcooI90%)
AMiE=12,6 GPa
AM6E= 13 Gpa
H= 0,7 Gpa H= 0,7 Gpa
AM2E= 13,2 Gpa
AM7E= 12,8 Gpa
H= 0,7 Gpa H= 0,7 Gpa
AM3E= 12,8 Gpa
AM8E= 13,5 Gpa
H= 0,7 Gpa H= 0,8 Gpa
AM4E=13,4 Gpa
AM9E= 12,4 Gpa
H= 0,76 Gpa H= 0,6 Gpa
AM5E= 13,4 Gpa
AMiDE= 13,2 Gpa
H= 0,75 Gpa H= 0,75 Gpa
MEDIAE= 13 Gpa
H= 0,7 Gpa
Serie B (Pincel com BIS-GMA)
AMiE=13,7 GPa
AM6E= 13,3 GPa
H= 0,8 GPa H= 0,7 Gpa
AM2E=13,5 GPa E= 13,3 GPa
AM7H= 0,7 GPa H= 0,7 Gpa
AM3E= 13,3 GPa
AM8E= 13,0 GPa
H= 0,8 GPa H= 0,7 GPa
E=13,l GPa E= 12,8 GPaAM4 AM9
H= 0,7 GPa H= 0,7 GPa
AM5E= 13,5 GPa
AMiDE= 13,5 GPa
H= 0,7 GPa H= 0,7 GPa
MEDIAE= 13,5 GPA
H= 0,7 GPa
23
Serie E (Espatula)
AMiE;13,l GPa
AM6E; 12,5 GPa
H; 0,7 GPa H; 0,7 Gpa
AM2E;13,4 GPa
AM7E; 12,9 GPa
H; 0,8 GPa H; 0,7 Gpa
AM3E; 13,2 GPa
AM8E; 13,0 GPa
H; 0,7 GPa H; 0,7 GPa
E;12,7 GPa E; 13 GPaAM4 AM9
H; 0,7 GPa H; 0,7 GPa
E; 13 GPa E; 13,8 GPaAM5 AM10
H; 0,7 GPa H; 0,8 GPa
MEDIAE; 13 GPA
H; 0,7 GPa