Efeito do envelhecimento em ácido cítrico na microdureza e resistência à flexão de resinas compostas

Resumo

Objetivos

Estudar a influência do envelhecimento em ácido cítrico na microdureza Vickers e resistência à flexão de três resinas compostas.

Materiais e métodos

Foram fabricados 15 espécimes de cada um dos três compósitos microhíbridos estudados (1- Suprafil-R&S, 2- Proclinic-PM, 3- Tetric-EvoCeram). Após fotopolimerização, os espécimes foram aleatoriamente distribuídos por 3 esquemas de envelhecimento (A- imersão em H₂O bi-destilada, pH = 6,6, durante 10 dias; B- imersão em H₂O bi-destilada, pH = 6,6, durante as primeiras 24 h, seguindo-se 9 ciclos de 6 h em ácido cítrico pH = 2,5, alternados com 18 h em H₂O bi-destilada pH = 6,6; C- 9 ciclos de imersão durante 6 h em ácido cítrico pH = 2,5 alternados com 18 h em H₂O bi-destilada pH = 6,6, seguidos de imersão em H₂O bi-destilada pH = 6,6 durante 24 h). Foram assim constituídos 9 grupos experimentais (n = 5), em que todos os espécimes sofreram um período total de envelhecimento de 10 dias, a 37 °C, após o qual foi realizado o ensaio de microdureza, imediatamente seguido do teste de resistência à flexão. Os valores obtidos foram analisados com ANOVA seguida de testes post-hoc segundo Student-Newman-Keuls.

Resultados

Os espécimes submetidos ao esquema de envelhecimento C e os fabricados com o compósito Proclinic-PM apresentaram valores de microdureza estatisticamente (p < 0,05) mais baixos que os restantes. O esquema de envelhecimento não influenciou a resistência à flexão (p = 0,42), mas o compósito Suprafil-R&S obteve valores de resistência à flexão estatisticamente mais elevados que os restantes compósitos (p < 0,05).

Conclusões

A exposição ao ácido cítrico imediatamente após a fotopolimerização influencia negativamente a microdureza do compósito, mas não tem influência sobre a resistência à flexão.

Abstract

Objectives

To evaluate the influence of citric acid aging on the microhardness and flexural strength of three composites resins.

Materials and methods

15 specimens of each microhybrid composite resin (1- Suprafil-R&S, 2- Proclinic-PM, 3- Tetric-EvoCeram) were prepared. After light curing specimens were randomly assigned to 3 protocols of aging (A- bi-distilled H₂O pH = 6.6, immersion for 10 days; B- immersion for the first 24 h in bi-distilled H₂O pH = 6.6, followed by 9 cycles of 6 h in citric acid pH = 2.5 interchanging with 18 h of bi-distilled H₂O pH = 6.6; C- immersion for 6 h in citric acid pH = 2.5 interchanging with 18 h of bi-distilled H₂O pH = 6.6, followed by 24 h immersion in bi-distilled H₂O pH = 6.6). Therefore all the 9 experimental groups (n=5) were submitted to an ageing period of 10 days. The specimens were then submitted to Vickers microhardness test and flexural test. Data were analysed with ANOVA and Student-Newman-Keuls post-hoc test.

Results

The scheme of aging C and the Proclinic-PM composite recorded statistically lower microhardness values (p<0,05) than the other. Flexural strength values were not influenced (p=0,42) by the scheme of aging, however Suprafil-R&S composite yielded statistically higher flexural strength values than the other composites (p<0,05).

Conclusions

Exposure to citric acid immediately after light curing negatively influences the composite microhardness, but did not affect the flexural strength.

Introdução

A utilização dos compósitos abrange múltiplas aplicações clínicas em Medicina Dentária, desde restaurações estéticas a restaurações em dentes posteriores, com elevados requisitos mecânicos^1,2. No entanto, os materiais de restauração não estão apenas sujeitos ao efeito de cargas mecânicas no meio intra-oral³. Quando colocados em função, encontram-se expostos a um ambiente complexo, caracterizado por fluidos aquosos com diferentes valores de pH e grandes amplitudes térmicas^2,4–8.

O mecanismo do desgaste químico dos compósitos tem sido associado à degradação superficial e sub-superficial. Para além de diminuir a dureza e a resistência ao desgaste, contribui para o aumento da rugosidade, promovendo a retenção de placa bacteriana. Desta forma, o risco de aparecimento de cárie secundária poderá aumentar, comprometendo a longevidade da restauração^3,5,9,10. Por outro lado, tem sido sugerido que a alteração das propriedades físicas daí resultante provoque a diminuição da resistência mecânica^11,12.

O processo de degradação da matriz orgânica está normalmente associado a fenómenos de hidrólise¹³. A penetração da água no compósito provoca a quebra das cadeias poliméricas da matriz e o contacto da água com as partículas de carga poderá originar a sua dissolução^14–17. Como o grau de conversão dos compósitos fotoativados atinge normalmente apenas os 65 a 80%, existe uma quantidade substancial de oligómeros e monómeros que podem sofrer lixiviação no meio oral^18–20. Apesar de a libertação dos monómeros não se limitar ao período imediatamente após a fotopolimerização, estima-se que mais de 85% da lixiviação decorra nas primeiras 24 horas²¹. Este facto, poderá ser devido à reação de polimerização não se restringir ao período de tempo em que ocorre a exposição à radiação luminosa^22–24. Assim, é importante determinar o efeito da exposição ao meio oral adverso logo após a fotopolimerização ou 24 horas após a polimerização.

Vários estudos têm vindo a demonstrar a degradação das resinas compostas quando expostas ao meio oral, mesmo em locais não sujeitos a forças mastigatórias^9,11,25,26. No entanto, apesar do potencial adverso que certas bebidas ácidas têm sobre o esmalte e dentina se encontrar relativamente bem estudado, o atual conhecimento do efeito destas substâncias sobre os materiais de restauração, particularmente as resinas compostas, é escasso^15,27.

A capacidade resistir à degradação química parece variar de compósito para compósito, sendo influenciada tanto pela natureza, tamanho e percentagem das partículas de carga, como pelo tipo de matriz e grau de conversão^{13,15,20,28,29}. Uma vez que existem disponíveis no mercado, alguns compósitos de marcas próprias, comercializados exclusivamente por grandes distribuidores de material dentário, o clínico é muitas vezes colocado perante o dilema de poder selecionar materiais mais baratos, mas que pouco sabe acerca das suas propriedades.

O objetivo deste estudo foi determinar a influência da imersão em ácido cítrico, e do momento dessa imersão, sobre a microdureza Vickers e a resistência à flexão de três resinas compostas de acordo com as seguintes hipóteses nulas: 1) a exposição a ácido cítrico e o período que decorre desde a fotopolimerização e o momento em que essa exposição é realizada não influenciam a microdureza e a resistência à flexão do compósito; 2) a microdureza e a resistência à flexão não são influenciadas pela resina composta utilizada.

Materiais e métodos

Foram fabricados 15 espécimes de cada um dos três compósitos avaliados: Suprafil-R&S (Lote 0161687, R&S, Cologne, França), Proclinic-PM (Lote 1747/10177-1, Proclinic SA, Barcelona, Espanha) e Tetric-Evoceram (L13599, Ivoclar-Vivadent, Schaan, Liechtenstein). Os espécimes foram preparados de acordo com a norma ISO 4049 (2000), com as dimensões padronizadas de 2 × 2 × 25 mm, e polimerizados através de uma matriz de acetato, durante 40 segundos, aplicando o fotopolimerizador Curing Light XL 3000 (3 M Dental Products Division, Minesota, EUA), com uma ponta condutora de luz com 8 mm de diâmetro, nas 2 superfícies livres, em 3 pontos, de forma a garantir uma polimerização adequada e homogénea da totalidade do espécime. Entre cada amostra, a intensidade do fotopolimerizador (470 mW/cm²) foi avaliada com um radiómetro (Modelo 100 da Demetron Kerr, Connecticut, CT 06810). Os excessos foram removidos com lâmina de bisturi e polidos com lixa de grão 320, montada numa polidora manual modelo Lunn Major (Struers, Copenhaga, Dinamarca) até o espécime atingir as medidas requeridas. As superfícies livres, que durante a fotopolimerização se encontravam em contacto com as matrizes de acetato não foram polidas. As dimensões dos espécimes foram confirmadas com craveira digital (Digimat Caliper Mitutoyo, Japão).

O envelhecimento dos espécimes foi realizado em dois meios de imersão desenvolvidos com o objetivo de acelerar a sua degradação química. Uma solução aquosa de ácido cítrico a 0,3% com pH = 2,5 (C₆H₈O₇.H₂O, lote K91379944821, Merck, Darmstadt, Alemanha) e água bi-destilada com pH = 6,6. O pH de ambas as soluções foi controlado diariamente com um medidor eletrónico de pH (pH 603, da Metrohm, Herisau, Suíça) seguindo-se um duplo controlo com papel indicador universal (Merck, Darmstadt, Alemanha).

Os 15 espécimes de cada compósito, foram distribuídos aleatoriamente em três subgrupos, de acordo com o método de envelhecimento a que foram submetidos: A) imersão em H₂O bi-destilada, pH = 6,6, durante 10 dias; B) imersão em H₂O bi-destilada, pH = 6,6, durante as primeiras 24 h, seguindo-se 9 ciclos de 6 h em ácido cítrico pH = 2,5, alternados com 18 h em H₂O bi-destilada pH = 6,6; C) 9 ciclos de imersão durante 6 h em ácido cítrico pH = 2,5 alternados com 18 h em H₂O bi-destilada pH = 6,6, seguidos de imersão em H₂O bi-destilada pH = 6,6 durante 24 h (tabela 1). Entre ciclos, os espécimes foram lavados com água destilada a temperatura ambiente, durante 15 segundos antes de serem introduzidos em novos recipientes.

Tabela 1.

Compósitos e esquemas de envelhecimento para os 9 grupos experimentais (n = 5)

Grupo experimental	Compósito	Esquema de envelhecimento
1	Suprafil-R&S	A	H2O pH = 6,6; 37 °C
2	Suprafil-R&S	B	H2O pH = 6,6 (primeiras 24 h) + 9 ciclos ácido cítrico pH = 2,5 (6 h)/H2O pH = 6,6 (18 h); 37 °C
3	Suprafil-R&S	C	9 ciclos ácido cítrico pH = 2,5 (6 h)/H2O pH = 6,6 (18 h) + H2O pH = 6,6 (últimas 24 h); 37 °C
4	Proclinic-PM	A	H2O pH = 6,6; 37 °C
5	Proclinic-PM	B	H2O pH = 6,6 (primeiras 24 h) + 9 ciclos ácido cítrico pH = 2,5 (6h)/H2O pH = 6,6 (18 h); 37 °C
6	Proclinic-PM	C	9 ciclos ácido cítrico pH = 2,5 (6 h)/H2O pH = 6,6 (18 h) + H2O pH = 6,6 (últimas 24 h); 37 °C
7	Tetric-Evoceram	A	H2O pH = 6,6; 37 °C
8	Tetric-Evoceram	B	H2O pH = 6,6 (primeiras 24 h) + 9 ciclos ácido cítrico pH = 2,5 (6 h)/H2O pH = 6,6 (18 h); 37 °C
9	Tetric-Evoceram	C	9 ciclos ácido cítrico pH = 2,5 (6 h)/H2O pH = 6,6 (18 h) + H2O pH = 6,6 (últimas 24 h); 37 °C

Desta forma, foram criados 9 grupos experimentais, de acordo com as diversas combinações possíveis entre os três compósitos testados e os três métodos de envelhecimento avaliados (n = 5). Todos os espécimes sofreram um período total de envelhecimento de 10 dias, a 37 °C, após o qual foi realizado o ensaio de microdureza, imediatamente seguido do teste de resistência à flexão.

Os valores de microdureza Vickers (HV) foram avaliados com uma carga de 981,2mN, durante 15 segundos (Duramin Struers, Ballerup, Dinamarca). Em cada espécime foram realizadas 3 indentações, utilizando o valor médio das três medições como o valor da microdureza de cada espécime, numa das superfícies livres.

Os testes de resistência a tensões de flexão foram efetuados com uma máquina universal de testes mecânicos Instron (Instron Ltd., Bucks, Inglaterra), com uma célula de carga de 1 KN, a uma velocidade de 0,75 mm/min. No momento da fratura, foi registada a tensão em MegaPascal (MPa).

A análise estatística foi realizada com recurso ao programa de estatística SPSS 15.0 (SPSS Inc., Chicago, EUA). Os valores de microdureza Vickers e de resistência à flexão foram ainda submetidos a análise de variância fatorial (ANOVA), com duas dimensões, seguindo-se testes post-hoc segundo o método de Student-Newman-Keuls.

Resultados

Os valores médios de microdureza variaram entre 28,92HV (Proclinic-PM/esquema de envelhecimento C) e 40,38HV (Suprafil-R&S/esquema de envelhecimento A) (tabela 2). Foi detetada uma influência estatisticamente significativa tanto do compósito como do esquema de envelhecimento sobre a microdureza Vickers (p < 0,001 e p = 0,008, respetivamente), não se verificando interação estatisticamente significativa (p = 0,145) entre as duas variáveis independentes. O esquema de envelhecimento C apresentou valores médios de microdureza Vickers estatisticamente (p < 0,05) inferiores aos restantes (fig. 1). O compósito Proclinic-PM apresentou valores de microdureza estatisticamente (p < 0,05) inferiores aos obtidos com o Tetric-Evoceram e o Suprafil-R&S (fig. 2).

Tabela 2.

Análise descritiva dos valores de microdureza Vickers e resistência à flexão (A- H₂O 10 dias; B- H₂O 24 h + 9 ciclos pH ácido 6 h/H₂O 18 h; C- ácido 24 h + 9 ciclos pH ácido 6 h/H₂O 18 h + H₂O 24 h) (n = 5)

Grupo Experimental	Compósitos	Esquema envelhecimento	Microdureza média ± desvio padrão (HV)	Resistência à flexão média ± desvio padrão (MPa)
1	R&S	A	40,38 ± 1,63	109,81 ± 20,32
2	R&S	B	38,95 ± 3,85	109,20 ± 14,38
3	R&S	C	36,59 ± 1,11	106,09 ± 28,64
4	Proclinic	A	34,65 ± 6,52	88,14 ± 11,79
5	Proclinic	B	30,18 ± 2,54	74,00 ± 9,82
6	Proclinic	C	28,92 ± 1,85	77,55 ± 6,51
7	Tetric	A	36,44 ± 2,55	76,72 ± 11,31
8	Tetric	B	39,44 ± 2,33	70,68 ± 8,20
9	Tetric	C	35,02 ± 2,19	74,59 ± 9,76

Figura 1.

Influência do esquema de envelhecimento sobre a microdureza Vickers (HV). [As colunas representadas sob a mesma linha não apresentam diferenças estatisticamente significativas (p ≥ 0,05)] – [A) H₂O 10 dias; B) H₂O 24 h + 9 ciclos pH ácido 6 h/H₂O 18 h; C) ácido 24 h + 9 ciclos pH ácido 6 h/H₂O 18 h + H₂O 24 h; (n = 15)].

Figura 2.

Influência do compósito sobre a microdureza Vickers (HV). [As colunas representadas sob a mesma linha não apresentam diferenças estatisticamente significativas (p ≥ 0,05)] – (n = 15).

Os valores médios de resistência à flexão são apresentados na tabela 2. A resistência à flexão foi influenciada de forma estatisticamente significativa (p < 0,001) apenas pelo tipo de compósito. O esquema de envelhecimento não teve influência estatisticamente significativa (p = 0,42) sobre os resultados (fig. 3). Não se verificou nenhuma interação (p = 0,87) entre as duas variáveis independentes. O compósito Suprafil-R&S apresentou valores estatisticamente superiores (p < 0,05) de resistência à flexão relativamente aos outros compósitos (fig. 4).

Figura 3.

Influência do esquema de envelhecimento sobre a resistência à flexão (MPa). [As colunas representadas sob a mesma linha não apresentam diferenças estatisticamente significativas (p ≥ 0,05)] – [A) H₂O 10 dias; B) H₂O 24 h + 9 ciclos pH ácido 6 h/H₂O 18 h; C) ácido 24 h + 9 ciclos pH ácido 6 h/H₂O 18 h + H₂O 24 h; (n = 15)].

Figura 4.

Influência do compósito sobre a resistência à flexão (MPa). [As colunas representadas sob a mesma linha não apresentam diferenças estatisticamente significativas (p ≥ 0,05)] – (n = 15).

Discussão

Não se verifica um consenso quanto ao método de exposição ao pH ácido nos estudos anteriormente realizados. Em alguns^30,31, essa exposição é realizada de forma continua, noutros^32,33 é realizada de forma cíclica. Neste estudo, foram realizados 9 ciclos, com exposição a ácido cítrico (pH = 2,5) durante 6 horas, uma vez que tem sido sugerido que um individuo com uma dieta cariogénica se encontra sujeito a aproximadamente 6 horas diárias de ambiente ácido³³.

A capacidade de ocorrer polimerização residual das resinas compostas fotopolimerizáveis, por um período de tempo de 24 h após a irradiação luminosa, é amplamente reconhecida^23,24,34,35. No entanto, a influência do momento em que existe o primeiro contacto do compósito com o ambiente ácido sobre as suas propriedades mecânicas, ainda não se encontra bem estudada. Estes fatores condicionaram a decisão de avaliar a influência do momento em que ocorre o primeiro contacto do compósito com o ambiente ácido. De acordo com os resultados desta investigação, a imersão imediata originou valores de microdureza inferiores aos obtidos com os outros dois esquemas de envelhecimento testados. A exposição ao meio ácido após o período de polimerização pós-irradiação não teve a mesma influência sobre a degradação da camada superficial do compósito, como ficou provado pela semelhança estatística entre a microdureza registada nos esquemas de envelhecimento A e B.

Por outro lado, no presente estudo a exposição ao ácido cítrico não influenciou a resistência à flexão dos compósitos utilizados. Da mesma forma, num estudo anteriormente realizado, os autores observaram a influência do meio de envelhecimento apenas na microdureza e não na resistência à flexão³⁰. Ao contrário da microdureza que é uma propriedade de superfície, a resistência à flexão parece ser determinada tanto pela superfície como pelo núcleo do material. Uma vez que o mecanismo do desgaste químico tem sido associado à degradação da superfície e sub-superfície do compósito, o período de envelhecimento de 10 dias utilizado poderá não ter sido suficiente para produzir uma alteração química no núcleo dos espécimes^3,10,13.

Relativamente aos compósitos utilizados, verificaram-se diferenças, na microdureza e na resistência à flexão, entre eles. O Suprafil-R&S e o Tetric-Evoceram apresentaram valores de microdureza Vickers mais elevados que o Proclinic-PM. No ensaio de resistência à flexão, o Suprafil-R&S apresentou valores mais elevados que os restantes compósitos. Apesar de a informação disponibilizada pelos respetivos fabricantes ser escassa, as disparidades que poderão existir entre a composição química e a percentagem de partículas de carga poderão justificar as diferenças encontradas³⁶.

Apesar dos resultados satisfatórios encontrados nos Suprafil-R&S e no Proclinic-PM existem muitas outras propriedades que determinam o sucesso de um material de restauração em situações clinicas e que devem no futuro ser estudadas.

Conclusões

A exposição ao ácido cítrico imediatamente após a fotopolimerização, sem um período de envelhecimento em água de 24 horas, influencia negativamente a microdureza do compósito, mas não tem influência sobre a resistência à flexão.

Todos os compósitos testados atingiram valores de resistência à flexão clinicamente aceitáveis.

Responsabilidades éticas

Proteção de pessoas e animais

Os autores declaram que para esta investigação não se realizaram experiências em seres humanos e/ou animais.

Confidencialidade dos dados

Os autores declaram que não aparecem dados de pacientes neste artigo.

Direito à privacidade e consentimento escrito

Os autores declaram que não aparecem dados de pacientes neste artigo.

Conflito de interesses

Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Agradecimentos

Trabalho desenvolvido no UICOB, unidade I&D n.°4062 da FCT.