Method Article

Teste Mecânico Quase-Estático para Projeto Assistido por Computador e Fabricação de Facetas Oclusais Cimentadas em Material Análogo de Dentina Fresada

DOI:

10.3791/67511

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December 20th, 2024

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1Center for Oral Bioengineering, Institute of Dentistry, Queen Mary University of London, 2School of Engineering and Materials Science, Queen Mary University of London

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Um teste de carga quase-fratura com uma esfera de aço inoxidável não fixa foi desenvolvido para determinar a resistência à fratura de restaurações minimamente invasivas posteriores auxiliadas por computador e restaurações cimentadas em materiais análogos de dentina. Este teste modela o regime de carga típico responsável pela fratura de restaurações dentárias.

Abstract

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Sob os atuais regimes de tratamento minimamente invasivo, a preparação de dentes menores e a restauração cerâmica biomimética mais fina são usadas para preservar a vitalidade, a estética e a função do dente restaurado. Novo design assistido por computador e material semelhante a cerâmica de fabricação assistida por computador (CAD / CAM) estão agora disponíveis. Para garantir a longevidade, um dentista deve conhecer a resistência mecânica desses produtos recém-lançados em comparação com a cerâmica de matriz de vidro relativamente frágil. Além disso, um substituto dentário foi promovido para investigação laboratorial, especialmente após a pandemia, e é necessário mais suporte probatório para sua aplicação.

Este estudo desenvolveu um protocolo laboratorial para um teste monotônico de carga para fratura para determinar a resistência à fratura de facetas oclusais CAD/CAM de 1 mm de espessura. As matrizes mestras foram fresadas a partir de laminado de fibra de vidro de alta pressão, que tem módulo de elasticidade e resistência de união semelhantes aos da dentina hidratada. Eles foram montados em tampas de policloreto de vinila (PVC) com resina epóxi de cura a frio. As facetas oclusais, também chamadas de restaurações de mesa, foram fresadas a partir de dissilicato de lítio (LD) e blocos nanocerâmicos de resina (RNC) e cimentadas em matrizes mestras preparadas usando cimento resinoso adesivo de dupla polimerização. Eles foram autorizados a curar completamente armazenando em água destilada por 48 h a 37 ° C.

Todas as amostras foram então colocadas em uma máquina de ensaio universal e carregadas por meio de uma esfera de aço inoxidável não fixa de 5,5 mm que permite o movimento lateral como ocorreria contra os dentes antagonistas. A compressão foi aplicada a uma taxa de 1 mm/min e o gráfico carga-deslocamento foi gerado. A capacidade média máxima de carga das restaurações no grupo RNC (3.212,80 ± 558,67 N) foi significativamente maior do que no grupo LD (2727,10 ± 472,41 N) (p < 0,05). Nenhum descolamento foi encontrado durante o teste. Ambos os materiais CAD/CAM podem ter uma distribuição de falhas semelhante. A trinca cônica hertziana foi encontrada no local de carregamento, enquanto as trincas radiais que se propagam da superfície de cimentação foram encontradas próximas à margem em ambos os grupos.

Introduction

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As restaurações sem metal são agora altamente preferidas na dentição anterior e posterior devido às suas excelentes características ópticas e biocompatibilidade1. No entanto, a principal desvantagem desses materiais é sua suscetibilidade à fratura2. A maioria das cerâmicas é vulnerável a trincas geradas por tensões de tração, mesmo sob baixa deformação3. As fraturas de próteses cerâmicas dentárias geralmente se desenvolvem a partir do crescimento lento da trinca radial devido à exposição prolongada às tensões de tração geradas durante a mastigação4. Suas fraquezas aumentam com falhas ou defeitos intrínsecos nos materiais e falhas extrínsecas de fabricação e pós-processamento5. A resistência à flexão, a capacidade de suportar tensões de tração, de materiais CAD/CAM odontológicos pode ser alcançada e comparada por meio de testes padrão, como testes de flexão uniaxial (flexão de 3 ou 4 pontos) e biaxiais (esfera no anel, anel no anel e pistão em três esferas). Enquanto isso, a tenacidade à fratura, a capacidade de um material de resistir ao crescimento de trincas, pode ser derivada de uma viga de entalhe de um único gume e um teste de indentação. No entanto, esses testes não podem predizer e representar inteiramente o comportamento das próteses cimentadas com diferentes configurações anatômicas6. Outros testes mecânicos monotônicos ou dinâmicos foram introduzidos para justificar sua realização com vários aspectos clínicos 7,8.

O teste de carga para fratura ou "trituração da coroa" tem sido amplamente utilizado na odontologia para investigar e comparar as resistências de restaurações cerâmicas com geometrias complexas 9,10. A compressão monotônica uniaxial é quase exercida sobre as restaurações na direção vertical ou lateral até que ocorra uma fratura catastrófica. A resistência à fratura do material pode ser determinada a partir da força máxima de carga, enquanto os modos de fratura, incluindo o local e a direção da(s) trinca(s), podem ser examinados microscopicamente. Uma boa restauração deve ser capaz de suportar tanto o estresse compressivo quanto o de tração da força de mordida máxima voluntária, a maior força mastigatória gerada pelos músculos elevadores da mandíbula sob a influência da biomecânica craniomandibular e da via reflexa11,12, que pode ser de até 900 N nos dentes posteriores3. Além disso, o bruxismo pode aumentar involuntariamente a força para 1.200 N na mesma região13. Além das propriedades do material (ou seja, módulo de elasticidade), geometrias, espessuras, cimento adesivo e distribuições de defeitos influenciam a resistência de qualquerprótese 14. No entanto, argumentos têm sido levantados sobre a relevância clínica de tais testes devido às altas forças não clínicas e aos mecanismos de falha serem diferentes das situações clínicas 6,14. Um teste de resistência à fadiga envolvendo análise de estresse e condição intraoral pode ser uma abordagem mais realista para prever a longevidade das restaurações dentárias7. No entanto, a carga à fratura ainda é um teste in vitro rápido, simples e repetível para comparar as resistências de novos materiais cerâmicos CAD/CAM lançados no mercado, onde os dados do fabricante podem não ser confiáveis 15,16,17. O resultado pode refletir a tolerância da prótese a forças extremas de atividades parafuncionais e situações clínicas inesperadas, como mordidas em sementes duras ou cascalhos, o que também causa falha em próteses dentárias 18,19,20,21.

Com seu uso crescente para reabilitar dentes posteriores, o desempenho mecânico de facetas oclusais feitas de materiais CAD/CAM fresados e impressos tem sido investigado em vários aspectos, incluindo tipos de materiais, desenhos protéticos, desenho de preparação de pilares dentários, espessuras, tratamentos de superfície, colagem adesiva e sistema de cimento cimentante22,23. No entanto, os dados ainda são limitados e os materiais de teste são de cerâmica de matriz de vidro e materiais compósitos CAD/CAM convencionais. Um material híbrido alternativo, resina nanocerâmica, já está disponível. Ele afirma incorporar a força dos preenchimentos nanocerâmicos e a resiliência da matriz de resina, que pode ser adequada para restauração fina e minimamente invasiva. No entanto, seu desempenho mecânico, especialmente na região molar, requer mais evidências de apoio para implicações clínicas.

Até agora, os pesquisadores não tinham materiais que pudessem substituir os dentes naturais em testes de laboratório. Laminado de fibra de vidro de alta pressão (National Electrical Manufacturers Association; NEMA grau G10) com o nome comercial de Garolite tem sido proposto como um material análogo da dentina para o teste mecânico de cerâmicas odontológicas desde 201014. É um material compósito termofixo composto por multicamadas de fibra de vidro embebidas em resina epóxi sob alta pressão. Pode suportar condições de alta tensão com propriedades elásticas, comportamento de fadiga e resistência de união adesiva semelhantes às da dentina hidratada 14,24. Oferece vantagens sobre os dentes naturais em relação ao preparo de espécimes, padronização e autorização ética, com economia de tempo devido à redução das preocupações com a biossegurança24. O tratamento de superfície pode ser realizado por condicionamento com ácido fluorídrico a 5% ou 10% de 60 s a 90 s e aplicação de agente de acoplamento de silano14,24. No entanto, os estudos sobre próteses cimentadas com esse material são limitados, e a confiabilidade das evidências existentes ainda é questionável24,25.

Neste estudo, foi desenvolvido um protocolo laboratorial para um teste monotônico de carga à fratura de facetas oclusais de 1 mm de espessura cimentadas às matrizes mestras fresadas a partir de material análogo de dentina contra uma esfera de aço inoxidável não fixada. As capacidades máximas de carga de dois materiais CAD/CAM odontológicos: dissilicato de lítio (LD) - IPS e.max CAD e resina nanocerâmica (RNC) - Lava Ultimate, com n = 15 por grupo, foram quantificadas e comparadas estatisticamente por meio de um teste t independente de duas amostras e análise estatística de Weibull. Os padrões de fratura também foram investigados sob estereomicroscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A hipótese do estudo foi que este era um método apropriado de modelar a falha de facetas oclusais em aplicações clínicas. A hipótese estatística nula foi de que não deveria haver diferença nas capacidades máximas de carga entre as facetas oclusais feitas com os dois materiais.

Protocol

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1. Fabricação análoga do dente

  1. Reduza anatomicamente a superfície oclusal de um primeiro molar inferior typodont (com raiz bifurcada) em 1 mm e chanfre a margem usando brocas diamantadas grossas e finas.
  2. Digitalize o typodont preparado com um scanner de laboratório dentário.
  3. Abra o arquivo digitalizado com o OrthoAnalyzer no software CAD. Na janela do kit de ferramentas Sculpt , clique na ferramenta Wax knife e defina seu diâmetro e nível como 2,6 mm e 63 μm, respectivamente. Puxe gradualmente cada superfície da raiz uma em direção à outra para mesclar as raízes bifurcadas em uma única raiz para facilitar o processo de moagem (Figura 1).
  4. Frese as matrizes análogas do dente a partir de um laminado de fibra de vidro de alta pressão (n = 30) (Garolite, National Electrical Manufacturers Association [NEMA] grau G10) usando uma fresadora de cinco eixos (Figura 2).

2. Montagem

  1. Use qualquer software CAD apropriado (por exemplo, Autodesk Inventor Professional 2025) para projetar um gabarito que se ajuste à seção raiz do dente do modelo e ao espaço dentro das tampas de PVC para garantir a posição e orientação padronizadas do corpo de prova.
  2. Imprima um gabarito por toot de teste em PMMA ou material de módulo semelhante usando uma impressora 3D.
  3. Combine as partes da raiz e as matrizes com a tampa da extremidade de PVC, normalmente com 25 mm de diâmetro interno, 21,5 mm de altura e 5,5 mm de espessura da parede.
  4. Misture a resina epóxi de baixa viscosidade de cura a frio e despeje-a na região de junção cemento-esmalte dos dentes modelo. Tenha cuidado para não contaminar a superfície oclusal dos dentes do modelo com a resina que flui. Deixar repousar completamente à temperatura ambiente durante, pelo menos, 24 h (figura 3).

3. Fabricação de facetas oclusais

  1. Importe o arquivo digitalizado do dente analógico para o software CAD.
  2. Em Direções, determine a direção de inserção da faceta oclusal.
  3. Em Interfaces, selecione Linha de margem e marque a linha de margem do analógico do dente digitalizado. Em seguida, selecione Interface de matriz | Ajuste as configurações avançadas e ajuste a folga de cimento para 0,025 mm e a folga extra de cimento para 0,050 mm.
  4. Em Anatomy design, projete uma faceta oclusal de 1 mm de espessura usando um modelo da Biblioteca de Sorrisos e ajuste-a com as ferramentas do Sculpt.
  5. Fresar os blocos de dissilicato de lítio (IPS e.max CAD) e nanocerâmica de resina (Lava Ultimate) (n=15 por grupo) usando uma fresadora de cinco eixos e seguindo as instruções do fabricante (Figura 4).

4. Colagem e cimentação

  1. Limpe todas as matrizes mestras por 90 s em uma máquina ultrassônica e seque ao ar. Em seguida, aplique ácido fluorídrico a 5% na superfície oclusal por 60 s, enxágue abundantemente com água e seque ao ar.
  2. Para o grupo LD, condicione a superfície interna com ácido fluorídrico a 5% por 20 s, enxágue abundantemente com água e seque ao ar.
  3. Para o grupo RNC, abrasar a ar com pó de óxido de alumínio tamanho de grão 50 μm a 2 bar (200 kPa, 30 psi) por 10 s. Remova o excesso de areia com álcool e seque ao ar.
  4. Aplique silano, um agente de ligação universal, e carregue cimento adesivo de dupla cura no entalhe de restauração. Coloque a restauração nas matrizes mestre preparadas, carregando-as sob um cabeçote de compressão preenchido com silicone em uma máquina de teste universal com carga de 40 N.
  5. Catalise com um diodo emissor de luz (LED) usando intensidade de luz no modo normal de 1.000-1.200 mW / cm2 por 1-2 s. Remova o excesso de cimento, continue a luz de polimerização em cada superfície por 20 s e deixe-a na máquina de teste universal por 5 min.
  6. Retirar da máquina universal de ensaio e deixar em água destilada a 37 °C durante 48 h para permitir que o cimento cure completamente.
  7. Antes do teste, use marcadores permanentes finos para desenhar três linhas de referência médio-laterais (sinistral, central e dextral) e três linhas de referência ântero-posterior (superior, central e inferior) em cores diferentes usando marcadores permanentes finos.

5. Testes mecânicos quase-estáticos

  1. Posicione o corpo de prova no centro da placa inferior de uma máquina de teste mecânico com uma célula de carga de 5 kN configurada para teste de compressão.
  2. Coloque uma esfera de aço inoxidável de 5,5 mm de diâmetro na fossa central da restauração na interseção das linhas de referência centrais (Figura 5).
  3. Coloque um anel de acrílico protetor ao redor da amostra e um protetor de detritos na frente da máquina de teste para limitar os detritos voadores.
  4. Abaixe a cruzeta até quase entrar em contato com a esfera de aço e sem carga e deslocamento.
  5. Aplicar compressão a 1 mm/min até que a restauração se quebre, indicada por queda brusca da carga. Registre essa carga (Figura 5).
  6. Após a fratura, remova a blindagem e o anel de acrílico e colete cuidadosamente a amostra de teste e seus fragmentos. As linhas coloridas auxiliam na colocação dos fragmentos cerâmicos em suas posições originais para posterior análise (Figura 5).
  7. Coloque a próxima amostra de teste e siga as etapas 5.2-5.6 até que os grupos estejam completos.

6. Análise estatística

  1. Preencha as planilhas do Minitab com códigos de material e valores máximos de carga (N) recuperados do experimento na primeira e segunda colunas, respectivamente.
  2. Realize um teste t independente para duas amostras selecionando Stat | Estatística Básica | 2 amostras t. Defina o nível de confiança em 95% e assuma variâncias iguais.
  3. Crie o gráfico de distribuição Weibull selecionando Stat | Confiabilidade/Sobrevivência | Análise de Distribuição (Censura à Direita) | Gráfico de ID de distribuição. Escolha valores máximos de carga na caixa Variável , marque e escolha nomes de material na caixa Por variável , especifique a distribuição como Weibull e clique em OK.
  4. Realize a análise estatística Weibull selecionando Stat | Confiabilidade/Sobrevivência | Análise de Distribuição (Censura à Direita) | Análise de distribuição paramétrica | Weibull | Gráficos. Escolha o gráfico de probabilidade | Exiba os intervalos de confiança nos gráficos acima e clique em OK.

7. Análise fractográfica

  1. Para microscopia estéreo, monte a câmera ocular e capture imagens (20x) das vistas aéreas e laterais das amostras por meio do software de estereomicroscopia.
  2. Para microscopia eletrônica de varredura, corte a amostra na junção cementocementária (CEJ), coloque-a em um banho de acetona em um limpador ultrassônico e depois seque ao ar. Imagens de revestimento dourado e captura (ampliação de 250-300) das vistas aéreas e laterais das amostras.

Results

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O cálculo do tamanho da amostra foi realizado usando o software referenciado, que gerou um tamanho de efeito de 0,39 e sugeriu um tamanho mínimo de amostra de n = 13 por grupo. No entanto, um tamanho amostral de n = 15 foi escolhido neste estudo para detectar a diferença de 5%. A hipótese nula foi rejeitada. Apesar de apresentarem maior resistência à flexão, os valores médios da força de carga máxima das facetas oclusais de 1 mm de espessura (n = 15 por grupo) confeccionadas com o grupo LD (dissilicato de lítio: 2.727,10 ± 472,41 N) foram significativamente menores do que os do grupo RNC (resina nanocerâmica: 3.212,80 ± 558,67 N) (p < 0,05). O parâmetro de escala ou força característica (σ) do LD quando a probabilidade de falha é de 63,2% é ligeiramente menor do que o grupo RNC. No entanto, o parâmetro de forma ou módulo de Weibull (m) representado pela inclinação do gráfico de probabilidade (IC 95%) do LD foi semelhante ao grupo RNC, conforme mostrado na Figura 6, refletindo que ambos os materiais podem possuir uma distribuição semelhante de falhas ou defeitos internos. Todos os dados são apresentados na Tabela 1.

Imagens estereoscópicas de facetas oclusais LD e RNC fraturadas em vistas aéreas e laterais são apresentadas na Figura 7 e na Figura 8, respectivamente. Ambos os grupos de teste descreveram as rachaduras superficiais em forma de anel na interseção das linhas de referência centrais na fossa central. A rachadura era, na verdade, uma parte do sistema de rachaduras cônicas hertzianas que se expande extensivamente para a camada profunda das restaurações. Normalmente consistia em uma trinca externa (OC), trinca interna (IC) e trinca mediana (MC), conforme mostrado na Figura 9. A trinca radial originada e propagada da superfície de cimentação oposta ao local de impactação foi difícil de identificar devido à espessura das restaurações e à natureza do teste de trituração da coroa. No entanto, a origem da fratura secundária causada por tensões de tração apresentando-se como trincas radiais pôde ser observada na área marginal da restauração remanescente anexada às matrizes mestre. Fragmentos mostrando as características fractográficas da direção de propagação da trinca radial a partir da origem da fratura secundária são apresentados na Figura 10. As fraturas em massa completas foram consistentemente localizadas no aspecto distolingual de ambos os grupos restauradores, exceto uma amostra no grupo RNC onde a fratura ocorreu vestibulingualmente no aspecto distal.

Imagens representativas de maior ampliação sob o microscópio eletrônico de varredura em vistas aéreas e laterais de ambos os grupos de teste são mostradas na Figura 11 e na Figura 12. Devido à impregnação de cargas nanocerâmicas de 80% em peso na matriz polimérica altamente reticulada de 20% em peso, as superfícies de fratura das facetas feitas de RNC apresentaram aparências ásperas e fibrosas, características de deformação plástica em fraturas dúcteis. Em contraste, as restaurações feitas de LD se quebraram em vários pedaços com rachaduras se propagando das origens da fratura (FO) para as camadas mais profundas diretamente, com poucas interrupções ou desvios de rachaduras. Além disso, a área de impactação original de uma esfera de aço inoxidável pode ser vista na área superior direita a aproximadamente 1 mm de uma linha fraturada em alguns corpos de prova, independentemente do tipo de material. Isso mostra que a bola pode deslizar para sua posição final quando não está perfeitamente alinhada na fossa central durante o carregamento compressivo.

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Figura 1: Imagens digitais do software de desenho assistido por computador odontológico mostrando a raiz bifurcada mesclada de um primeiro molar inferior typodont. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 2: Matriz mestre fresada a partir de disco laminado de fibra de vidro de alta pressão usando uma fresadora odontológica de 5 eixos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 3: Montagem de matrizes mestre. (A) Os gabaritos são fabricados a partir de filamento de PMMA impresso. (B) Eles são colocados com segurança em uma tampa de PVC para padronizar a orientação e a posição do análogo do dente. (C) A resina epóxi de baixa viscosidade de cura a frio é derramada até a junção cemento-esmalte do análogo do dente e deixada em temperatura ambiente por pelo menos 24 h para endurecer. Abreviaturas: PMMA = polimetilmetacrilato; PVC = cloreto de polivinila. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4: Blocos CAD/CAM após fresagem e acabamento seguindo as instruções do fabricante. (A) Dissilicato de lítio, (B) Resina nanocerâmica. Abreviaturas: CAD = desenho assistido por computador; CAM = fabrico assistido por computador. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 5: Teste mecânico quase-estático. (A) Uma esfera de aço inoxidável de 5,5 mm é colocada na fossa central da restauração. (B) A amostra é colocada no centro da máquina de ensaio universal com uma célula de carga de 5 kN e comprimida com uma placa de compressão a 1 mm/min protegida pelo anel de acrílico e blindagem contra detritos. A extensão (mm) e a força de carga máxima (N) serão registradas no software. (C) Pedaços a granel de amostras fraturadas são cuidadosamente coletados e colocados de volta em sua posição original seguindo as linhas coloridas do marcador permanente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 6: Gráfico de probabilidade de Weibull da carga máxima de fratura a 95% IC entre facetas oclusais feitas de LD e RNC. A carga máxima de fratura (N) no IC 95% foi entre facetas oclusais feitas de LD (linha azul) e RNC (linha vermelha). O parâmetro de forma ou o módulo de Weibull (m) representa a inclinação do gráfico, enquanto o parâmetro de escala ou a resistência característica (σ) representa o valor de resistência dos materiais quando a probabilidade de falha é de 63,2% (linha verde). Os parâmetros e a linha ajustada mostram a análise de máxima verossimilhança. Abreviaturas: LD = dissilicato de lítio; RNC = resina nanocerâmica. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 7: Facetas oclusais de dissilicato de lítio sob um estereomicroscópio (20x). (A) Vista aérea; (B) vista lateral. Barras de escala = 2 mm (A), 1 mm (B). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 8: Facetas oclusais nanocerâmicas de resina sob estereomicroscópio (20x). (A) Vista aérea; (B) vista lateral. Barras de escala = 2 mm (A), 1 mm (B). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 9: Características fractográficas representativas das facetas oclusais. (A) LD e (B) RNC. As setas brancas apontam para a trinca do anel onde ocorreu a origem da fratura primária e se propagou a partir da compressão da esfera, gerando trincas cônicas hertzianas típicas com trincas cônicas externas, trincas cônicas internas e uma trinca mediana. A origem da fratura secundária causada pela tensão de tração foi encontrada próxima à região marginal. As setas pontilhadas marcam a direção da propagação da trinca, onde outras características, como linhas de parada, também podem ser notadas, dependendo das condições de imagem. Barras de escala = 2 mm (A), 1 mm (B). Abreviaturas: LD = dissilicato de lítio; RNC = resina nanocerâmica; 1° FO = origem da fratura primária; 2° FO = origem da fratura secundária; OC = trinca do cone externo; IC = fissuras internas do cone; MC = fenda mediana; DCP = direção de propagação da trinca; AL = linhas de detenção. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 10: Características fractográficas representativas de fragmentos de facetas oclusais. (A) LD e (B) RNC. A origem da fratura secundária foi próxima à margem da faceta oclusal. As setas pontilhadas marcam a direção da propagação da trinca com outras características fractográficas, como zona de névoa, penugem torcida, linha de Wallner e linha de detenção. Barras de escala = 1 mm. Abreviaturas: LD = dissilicato de lítio; RNC = resina nanocerâmica; 2° FO = origem da fratura secundária; DCP = direção de propagação da trinca; AL = linhas de detenção; M = zona de névoa; TH = pêlo torcido; WL = linha de Wallner. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 11: Imagens representativas de MEV de facetas oclusais LD fraturadas. (A) Vista aérea; (B) vista lateral. A seta branca representa a impactação inicial da esfera de aço inoxidável. Barras de escala = 1 mm. Abreviaturas: LD = dissilicato de lítio; SEM = microscópio eletrônico de varredura. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 12: Imagens representativas de MEV de facetas oclusais de RNC fraturadas. (A) Vista aérea; (B) vista lateral. Barras de escala = 1 mm. Abreviaturas: RNC = resina nanocerâmica; SEM = microscópio eletrônico de varredura. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tabela 1. Clique aqui para baixar esta tabela.

Discussion

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Nos últimos anos, as facetas oclusais minimamente invasivas têm recebido cada vez mais atenção na odontologia restauradora contemporânea. Essas restaurações são geralmente fabricadas a partir de materiais monolíticos de cerâmica de matriz de vidro CAD/CAM, policristalinos e híbridos26. O preparo dentário conservador, a facilidade de acesso e visibilidade durante o preparo dentário, a moldagem e cimentação e a preservação da gengiva marginal têm sido promovidas como vantagens 26,27. As diretrizes atuais recomendam uma espessura de 1,5-2,0 mm na cúspide de suporte e na fossa central para garantir durabilidade e desempenho mecânico28,29. No entanto, devido às taxas de sobrevivência experimentais favoráveis, facetas oclusais ultrafinas de 0,7-1,0 mm de espessura são agora amplamente empregadas como uma abordagem restauradora minimamente invasiva 26,30,31.

Diferenças nos componentes microestruturais e técnicas de processamento podem afetar as propriedades do material CAD/CAM odontológico, incluindo propriedades físico-mecânicas, propriedades ópticas, coeficiente de expansão térmica (CTE) e solubilidade química3. Após a usinagem, o LD geralmente requer tratamento térmico para converter os cristalitos de metassilicato em cristais de dissilicato de lítio totalmente cristalizados com uma resistência à flexão de ~ 377 MPa e um módulo de elasticidade de 67,2 GPa 32,33,34. Em contraste, o RNC não exigiu pós-processamento e teve uma resistência à flexão de até 200 MPa e um módulo de elasticidade de 12,7 GPa34. Vários estudos descobriram que os valores de resistência à flexão de testes padrão gerais usando dimensões simples não se correlacionaram com cargas de falha de restaurações dentárias com diferentes morfologias e espessuras complexas 15,16,17.

Neste estudo, a resistência à fratura das facetas oclusais de 1 mm confeccionadas com RNC foi superior à do grupo LD, com resultados semelhantes aos estudos anteriores realizados com dentes naturais 35,36,37. A maior capacidade de carga desse material híbrido pode ser decorrente da resistência e resiliência das cargas cerâmicas e da matriz resina-composta, que permitem a harmonização de seu módulo de elasticidade com a dentina (15 GPa) e o material análogo da dentina (16,5 GPa), melhorando a distribuição de tensões14,38. Este estudo não incorporou o processo de envelhecimento e a simulação de mastigação no cálculo, portanto, não pôde representar os valores de resistência a longo prazo dessas restaurações. No entanto, a taxa de sobrevivência de facetas oclusais feitas de resina composta CAD/CAM precoce é relatada como maior do que a de LD39,40.

Ao contrário das ligas dentárias, as cerâmicas dentárias não exibem uma distribuição gaussiana ou normal dos valores de resistência devido à variação na distribuição dos tamanhos das falhas41. Sua falha geralmente está associada à população de falhas de grande porte, que geralmente pesa a frequência de falha no lado direito da distribuição. Portanto, uma regressão paramétrica seria necessária para confirmar a confiabilidade da resistência do material. De acordo com a BS EN 61649: 2008, a análise estatística de Weibull pode ser aplicada com um tamanho amostral tão pequeno quanto n = 10, mas com confiança limitada42. Um grande tamanho de amostra, geralmente maior que 20, seria necessário para garantir a confiabilidade estatística e erros de estimativa menores43. Materiais com baixos valores de módulo de Weibull (m) podem falhar ou quebrar em uma região ampla. Em contraste, aqueles com valores grandes são mais propensos a falhar na região de maior tensão devido a uma distribuição estreita de força. A maioria dos valores m de cerâmicas odontológicas comerciais fica entre 5 e 15 43, enquanto o resultado de ambos os materiais CAD/CAM usados neste estudo é ~ 6,7, o que pode diferir quando mais amostras de teste são incluídas.

Pesquisas odontológicas futuras, quando mais preocupações forem colocadas em questões de biossegurança e leis de direitos humanos44, podem depender mais de materiais substitutos para testes experimentais in vitro . Este estudo promove o uso de material análogo de dentina fresada feito de fibra de vidro tecida impregnada com resina epóxi sobre polimetilmetacrilato (PMMA), que apresenta menor resistência mecânica e problemas de descolamento45. Uma poliamida preenchida com vidro também foi sugerida como outra substituição de material para experimentos de laboratório24. No entanto, esses materiais sintéticos podem não ser completamente capazes de substituir os dentes naturais, apesar de terem propriedades elásticas e capacidade de colagem semelhantes. Um estudo recente descobriu que as coroas de dissilicato de lítio cimentadas com laminado de vidro epóxi ou poliamida preenchida com vidro mostraram maior resistência à fadiga do que quando coladas à dentina natural25.

Este estudo não pode comparar esses resultados, pois não incluiu dentes naturais de um grupo controle. No entanto, ao comparar dois ou mais materiais de facetas diferentes, o uso de um modelo artificial para dentes naturais mostra maior repetibilidade e não tem preocupações com fornecimento, armazenamento, esterilização ou transmissão de doenças. A única preocupação do laminado de vidro epóxi é sua dureza superficial, o que dificultou o processo de fresagem, especialmente na bifurcação da raiz. A simplificação do uso de uma única raiz não anatômica com ausência de ligamento periodontal não altera o comportamento de sustentação de carga da restauração46. Mais estudos são necessários para justificar totalmente as propriedades mecânicas e os desempenhos de ligação desses materiais substitutos com outros materiais restauradores por meio de diferentes abordagens.

Este estudo também destaca a viabilidade de usar uma esfera de aço inoxidável não fixa como penetrador para um teste de compressão uniaxial monotônico. Vários tipos de penetradores fixos têm sido usados em testes de laboratório, incluindo formas rombas, de pistão, de meia esfera e de esfera 14,47,48,49,50. No entanto, isso pode criar estresse indesejável em um ponto dos materiais de teste. Além disso, não modela a posição clínica, onde as cúspides antagonistas podem se mover até 0,5 ou 1 mm excentricamente51,52. Ao contrário de um penetrador fixo, a esfera de aço inoxidável usada neste estudo pode se mover levemente para entrar em contato e dissipar o estresse no centro da prótese, evitando o acúmulo de estresse em uma única superfície inclinada. Como estudos anteriores, a investigação fractográfica revelou que a carga para fratura com carga monotônica pode não ser capaz de descrever completamente o sistema de trincas subsuperficiais originado da superfície de ligação oposta ao local de carga 6,14. No entanto, neste estudo, trincas radiais subsuperficiais nas margens puderam ser observadas em ambos os grupos restauradores, marcando a falha comum da prótese cerâmica devido ao uso diário prolongado53,54. Portanto, atentar para o processo de usinagem da margem das próteses minimamente invasivas é essencial para não criar falhas ou defeitos extrínsecos que possam escalar os eventos de falha.

Dentro das limitações deste estudo, pode-se concluir que as facetas oclusais de 1 mm feitas de nanocerâmica de resina CAD/CAM têm resistência à fratura superior ao dissilicato de lítio convencional. Ainda assim, ambos demonstraram resistência à fratura adequada contra força máxima de mordida voluntária e involuntária e são materiais promissores para restaurar dentes posteriores sob um esquema minimamente invasivo. Os testes mecânicos quase-estáticos neste estudo podem dar uma pista sobre a resistência dos materiais restauradores CAD/CAM odontológicos, provavelmente no estágio inicial após a colocação, por meio da capacidade máxima de carga com sistemas de trincas clinicamente relevantes. Materiais restauradores mais recentes, como silicato avançado de lítio-alumínio (LAS), dissilicato de lítio reforçado com zircônia (ZLS) e outros materiais análogos de dentes, podem ser investigados com este ambiente laboratorial proposto sob envelhecimento artificial e simulação de condições bucais.

Disclosures

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Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.

Acknowledgements

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Este estudo recebeu financiamento da Faculdade de Odontologia da Universidade Mahidol, Bangkok, Tailândia. Os autores agradecem à Dra. Erica Di Federico, da Escola de Engenharia e Ciência dos Materiais, e ao Dr. Thomas Kelly, da Escola de Geografia da Queen Mary University of London, por suas contribuições técnicas especializadas e orientação neste trabalho.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Impressão 3D (SLA)  Formlabs, Somerville, MA, EUAForm3+
3Shape Dental Designer Software CAD 3Shape A/S, Copenhague, DinamarcaSoftware CAD para análogos e facetas de dentes
5% de ácido fluorídrico Ivoclar Vivadent, Schaan, LiechtensteinIPS Gel de Gravação Cerâmica
em pó de aluminaRonvig Dental Mfg. A/S, Daugaard, Dinamarca
Bluehill Software universal de teste de materiais Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, USA
Software CamLabLite Bresser UK Ltd, Kent, UKSoftware de Estereomicroscopia
Resina epóxi de baixa viscosidade de cura a frio Struers SAS, Champigny-sur-Marne, França
Cimento de resina de dupla cura3M, Saint Paul, MN, EUARely X Ultimate Adesivo Resina
Cimento Ocular câmera ToupTek Photonics Co., Ltd., Hangzhou, China
Discos laminados de fibra de vidro de alta pressão  (G10)PAR Group Ltd, Lancashire, Reino Unido
IPS e.max CADIvoclar Vivadent, Schaan, LiechtensteinYB54G9/605330Scanner de laboratório de baixa translucidez, A3, C14
3Shape A/S, Copenhague, DinamarcaD900L
Lava Ultimate3M ESPE, Saint Paul, MN, USA9541467/3314A3-LTDiodo de cura de baixa translucidez, A3, 14L
cura de diodo emissor de luz (LED)Instrumento Médico Woodpecker, Guilin, China
Máquina de fresagem Câmera VHF AG, Amnnerbuch, AlemanhaVHF S2
Minitab 18 Minitab Inc, State College, PA, EUA
nQuery Advisor Versão 9.2.10 Statistical Solutions Ltd., CA, USASoftware Estatístico
Tampa final de cloreto de polivinila Plastic Pipe Shop Ltd, Stirling, Reino Unido25 mm X 21,5 mm;
Microscópio eletrônico de varredura Tescan, Brno, RepúblicaTcheca Agente de acoplamento Tescan Vega
Silano 3M, Saint Paul, MN, USARelyX Ceramic Primer
Autodesk Inventor Professional 2024Autodesk, San Francisco, CA, USASoftware CAD para gabarito
Revestidor a vácuo Sputter   Quorum, East Sussex, Reino UnidoMiniQS Revestidor de pulverização catódica
Stata18 StataCorp LLC, College Station, TX, EUA
Estereomicroscópio Carl Zeiss AG, Oberkoche, AlemanhaZeiss Stemi 508
Typodont mandibular primeiro molar Frasaco GmbH, Tettnang, AlemanhaANA-4 Z3RN-36
Agente de ligação dental universal   3M, Saint Paul, MN, USAAdesivo Universal Scotch Bond
Máquina de teste universalInstron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, USAIntron 5900-84 
Luz de

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