Inibição da polimerização de resinas compostas por materiais usados como matrizes oclusais

Resumo

Objetivo

Estudar o efeito do método de fotopolimerização, da presença do oxigénio e da remoção da camada inibida na microdureza de compósito fotopolimerizado através de matrizes oclusais.

Métodos

Discos de compósito (GrandioSO, VOCO) foram fotopolimerizados com LED através de matrizes oclusais (2 polivinilsiloxano: Memosil 2 [Heraeus Kulzer] e Registrado Clear [Voco] e um polietileno: Bite‐perf [Biteperf Dental Products]) (n = 10). Foram criados grupos controlo, sem matriz e com matriz de acetato. O estudo foi constituído por 3 etapas. Na primeira foi avaliado o método de fotopolimerização (40 segundos através da matriz; 20 segundo através da matriz + 20 segundos sem matriz). Na segunda etapa os espécimes foram fabricados em diferentes atmosferas (oxigénio; azoto). Na terceira os espécimes fabricados com os polivinilsiloxanos foram polidos com acetona ou borracha. A microdureza Knoop foi testada 24 horas após a polimerização. Os resultados foram analisados com Kruskal‐Wallis e Mann‐Whitney com correção de Bonferroni (alfa = 0,05).

Resultados

Apenas nos grupos Bite‐perf foi obtida microdureza semelhante (p > 0,05) à obtida com matriz de acetato. Nos espécimes fabricados com Memosil, Registrado e sem matriz a atmosfera de azoto permitiu obter microdureza mais elevada que com o oxigénio (p < 0,05). O polimento conduziu a microdureza inferior à obtida com matriz de acetato (p < 0,05).

Conclusões

Após 40 segundos de fotopolimerização através de Bite‐perf a microdureza do compósito foi semelhante à obtida após 20 segundos de polimerização através da matriz de acetato. A polimerização do compósito através dos polivinilsiloxanos levou à criação de uma camada superficial inibida pelo oxigénio que não foi eficazmente removida com os métodos empregues neste estudo laboratorial.

Abstract

Objective

To study the effect of the curing method, of the presence of oxygen and of the removal of the oxygen inhibited layer on the microhardness of the resin composite cured through oclusal matrix.

Methods

Composite disks (GrandioSO, VOCO) were cured with a LED through oclusal [two polyvinylsyloxanes: Memosil 2 (Heraeus Kulzer) e Registrado Clear, (Voco) and one polyethylene: Bite‐perf (Biteperf Dental Products)] (n = 10). Control groups without matrix and with a mylar strip matrix were also created. The study had three steps. On the first step, the curing method was evaluated (40 seconds through the matrix; 20 seconds through the matrix + 20 seconds without matrix). On the second step, specimens were prepared in different atmospheres (oxygen; nitrogen). On the third step, specimens prepared with polyvinylsyloxanes were polished with acetone or rubber cup. Knoop microhardness was tested 24 h after curing. Data were treated with Kruskal‐Wallis e Mann‐Whitney (p = 0.05).

Results

Only with the Bite‐perf microhardness was similar (p > 0.05) to the mylar matrix group. In nitrogen, specimens from the groups with Memosil, Registrado and without matrix yielded significantly higher microhardness than the same groups in oxygen atmosphere (p < 0.05). After treatment of the superficial layer, microhardness was still lower than in the mylar matrix group (p < 0.05).

Conclusions

Curing through the Bite‐perf for 40 seconds the composite microhardness was similar to the one obtain after 20 seconds curing through the mylar matrix. Composite curing through the polyvinilsiloxanes lead to an inhibited oxygen layer that was not totally removed by the methods applied in this laboratory study.

Introdução

A restauração de dentes posteriores com resina composta é uma técnica complexa, pelo estabelecimento da técnica adesiva, pela dificuldade na execução de pontos de contato e escultura da anatomia oclusal^1–4. A necessidade de acabamento e polimento após o procedimento leva a um aumento do tempo clínico bem como a um maior risco de lesão da estrutura dentária^1,5. Com o objetivo de facilitar este processo, têm surgido técnicas que, quando a morfologia da superfície oclusal se encontra íntegra, permitem a sua duplicação com resina composta⁵. Para tal, é preconizado o recurso a uma matriz oclusal de materiais de impressão transparentes que é aplicada sobre o último incremento de compósito antes da sua polimerização^1,5,6. A fotopolimerização do material de restauração é realizada através da matriz^2,5.

As vantagens normalmente associadas a esta técnica são a redução do tempo de acabamento e polimento e a ausência de camada superficial no compósito com a polimerização inibida devido ao contacto com oxigénio (O₂)^2,3,5. A necessidade de tempo de fotopolimerização adicional tem sido referida como a principal desvantagem associada à utilização de matrizes oclusais^2,7. No entanto, num estudo recente em que é sugerida a atenuação da intensidade da luz de polimerização através de matrizes de polietileno (Bite‐Perf), com consequente diminuição do grau de conversão da resina composta, é também sugerida a inibição da polimerização da camada superficial de resina composta, apesar de polimerizada através de matrizes de polivinilsiloxano (PVS), o que em teoria deveria ter impedido o contacto com o O₂⁸.

Se por um lado a obtenção de uma adequada polimerização do bloco de resina é essencial para a otimização das propriedades químicas, físicas e mecânicas deste tipo de materiais de restauração^9,10, por outro a presença de uma camada de resina superficial com polimerização inibida resulta em restaurações com menor estabilidade de cor e resistência à abrasão^11–14.

Em situações clínicas ideais, em que depois do compósito ser colocado na cavidade a restaurar é recoberto por uma matriz de acetato, é prevenido o contacto da resina com o oxigénio prevenindo a inibição da camada mais superficial do material de restauração^2,4–6,15. No entanto, também existem algumas situações em que o contacto com o O₂ não pode ser evitado. Nestes casos, os procedimentos para remoção da camada superficial de compósito com polimerização inibida assumem elevada importância^16–18, mas apesar de serem apontadas diversas soluções alternativas, como polimento com borracha e aplicação de soluções de acetona^11,19,20 ou etanol^12,21, não existe consenso quanto à técnica ideal^22–26.

A eficácia da polimerização poderá ser avaliada recorrendo a métodos diretos, como a espectroscopia de Raman e FTIR, que determinam o grau de conversão, ou a métodos indiretos, como os testes de microdureza^9,27,28. No caso das resinas compostas, os testes de microdureza Knoop parecem ser mais adequados, uma vez que diminuem o possível efeito de recuperação elástica destes materiais²⁷.

Este estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de polimerização de restaurações em compósito quando fotopolimerizadas através de 3 materiais de matriz oclusais, de acordo com as seguintes hipóteses nulas: 1) não há diminuição da microdureza do compósito quando os espécimes são fotopolimerizados com diferentes métodos através de matrizes oclusais, relativamente ao grupo controlo; 2) a alteração da atmosfera de O₂ para azoto (N) não influencia a microdureza da resina composta; e 3) não existem diferenças entre a microdureza após o polimento da superfície da resina composta recém fotopolimerizada e a microdureza dos espécimes do grupo controlo.

Materiais e métodos

Este estudo é constituído por 3 partes, utilizando 3 materiais de matriz oclusal com 2 mm de espessura: 2 PVS (Memosil 2 [MM], Heraeus Kulzer, Hanau, Alemanha; Registrado Clear [RC], VOCO, Cuxhaven, Alemanha) e um polietileno (Bite‐perf [BP], BITEPERF Dental Products, Málaga, Espanha) (tabela 1).

Tabela 1.

Materiais utilizados

Nome comercial	Registrado Clear	Memosil 2	Bite‐Perf	GrandioSO (A3)
Fabricante	VOCO GmbH, Cuxhaven, Alemanha	Heraeus Kulzer GmbH, Hanau, Alemanha	BITEPERF Dental Products, Málaga, Espanha	VOCO GmbH, Cuxhaven, Alemanha
Composição	Polivinilsiloxano (polidimetilsiloxanoe catalisador de platina)	Polivinilsiloxano	Polietileno	Resina composta nano‐híbrida(matriz de metacrilato Bis‐GMA e TEGDMA; partículas de carga [89%)])
Lote	1328450	385030	n.d.	1336505
Validade	07‐2015	08‐2014	n.d.	03‐2016

n.d.: não disponível.

No total, foram preparados 200 espécimes de resina composta (GrandioSO, VOCO) (tabela 1) em forma de disco com dimensão padronizada (2 mm de espessura e 3 mm de diâmetro), divididos pelos diversos grupos experimentais das 3 etapas do estudo (tabelas 2‐4). O tamanho da amostra (n = 10) foi estimado com uma análise de poder estatístico, de forma a fornecer significância estatística para alfa = 0,05 e um poder de 80%.

Tabela 2.

Distribuição dos grupos de estudo na primeira etapa (n = 10)

Grupo experimental	Matriz oclusal	Tempo de exposição
BP/40	Bite‐Perf	40 segundos
BP/20 + 20		20 + 20 segundos
MM/40	Memosil	40 segundos
MM/20 + 20		20 + 20 segundos
RC/40	Registrado	40 segundos
RC/20 + 20		20 + 20 segundos
SA	Sem material interposto	40 segundos
MA	Matriz de acetato	20 segundos

Tabela 3.

Distribuição dos grupos de estudo na segunda etapa (n = 10)

Grupo experimental	Matriz oclusal	Condição atmosférica
BP/O2	Bite‐Perf	Oxigénio
BP/N		Azoto
MM/O2	Memosil	Oxigénio
MM/N		Azoto
RC/O2	Registrado	Oxigénio
RC/N		Azoto
SA/O2	Sem material interposto	Oxigénio
SA/N		Azoto

Tabela 4.

Distribuição dos grupos de estudo na terceira etapa (n = 10)

Grupo experimental	Matriz oclusal	Tipo de polimento
MM/acet	Memosil	Algodão com acetona
MM/bor		Ponta de borracha
RC/acet	Registrado	Algodão com acetona
RC/bor		Ponta de borracha
MA	Matriz de acetato	‐

Os espécimes foram fabricados utilizando uma matriz de silicone putty (Hydrorise, Zhermack, Badia Polesine, Itália) como molde e a face vestibular de um incisivo central como fundo refletor. Na base do molde foi colocada uma tira de acetato e no topo foi colocada, ou não, a matriz oclusal, de acordo com o grupo de estudo (tabela 2).

Na primeira parte do estudo foi avaliado o efeito do método de polimerização e do material utilizado para a confeção da matriz oclusal na microdureza da resina composta. Para tal, os espécimes foram fotopolimerizados através de cada uma das matrizes oclusais fabricadas em MM, RC ou BP, de acordo com 2 métodos alternativos: (40) fotopolimerização durante 40 segundos através da matriz oclusal; ou (20 + 20) fotopolimerização através da matriz durante 20 segundos, seguido de um período de 20 segundos em que a fonte de luz foi aplicada diretamente sobre o compósito. Foram assim constituídos 6 grupos experimentais. Adicionalmente, foram constituídos 2 grupos de controlo, em que a fonte de luz foi mantida a uma distância de 2 mm da superfície do espécime, mas não foi interposta nenhuma das matrizes oclusais em estudo. Num dos grupos, os espécimes foram fotopolimerizados através de uma matriz de acetato durante 20 segundos (MA/20). No outro, os espécimes foram fotopolimerizados durante 40 segundos sem qualquer material interposto entre a fonte de luz e a superfície do compósito (SM/40) (tabela 2).

O papel do O₂ na inibição da fotopolimerização da resina composta foi determinado na segunda parte deste trabalho. Para tal, os espécimes foram fotopolimerizados diretamente sobre o compósito ou através de cada uma das matrizes oclusais, durante 20 segundos. As diferentes combinações possíveis entre o tipo de matriz utilizada e as atmosferas em que os espécimes foram fabricados determinaram a divisão dos espécimes em 8 grupos experimentais (n = 10). Metade dos espécimes foram produzidos em ambiente natural, isto é, na presença de O₂. A outra metade foi fabricada no interior de uma caixa de luvas (Iteco Engineering, Castelbolognese, Itália), com uma atmosfera de N (Sociedade Portuguesa do Ar Líquido, Algés, Portugal). Para garantir que não existia O₂ no interior da caixa, foi feita a extração do O₂ e introdução de N durante 10 minutos.

Na terceira parte do estudo foi avaliada a capacidade de 3 procedimentos clínicos na remoção da camada superficial de compósito inibida pelo O₂. Os espécimes foram fotopolimerizados através da matriz oclusal durante 20 segundos. O tipo de material utilizado para a confeção da matriz oclusal (MM ou RC) e o tipo de polimento definiram a criação de 4 grupos experimentais (n = 10). Os polimentos avaliados foram: (acet) esfregar bola de algodão embebida em acetona (Lacrilar, Ramalhal, Portugal) ou (bor) aplicar ponta de borracha (Sistema Enhance, Dentsply, York, EUA) montada em contra‐ângulo. O polimento foi realizado apenas na superfície de compósito mais próxima da fonte luminosa, durante 5 segundos. Como controlo, foi utilizado o grupo de espécimes fabricado na primeira etapa deste estudo, em que o compósito foi fotopolimerizador durante 20 segundos através de uma matriz de acetato, que preveniu o contacto com o O₂^2,4–6,28, e com a fonte de luz a 2 mm de distância.

Assim, todos os espécimes fabricados nas 3 etapas deste estudo foram fotopolimerizados com a ponta condutora de luz do fotopolimerizador LED (Ortholux™LED Curing Light, 3 M Unitek, Seefeld, Alemanha) a 2 mm de distância do topo do disco. A intensidade de luz (880 mW/cm²) foi confirmada a cada 10 espécimes, com um radiómetro (Bluephase meter, Ivoclar Vivadent, Schann, Liechtenstein).

Após a fotopolimerização, os espécimes foram colocados numa câmara escura a 37 °C, em ambiente húmido, durante 24 horas. A microdureza da resina composta foi avaliada com um microdurómetro (Duramin 5, Struers AVS, Ballerup, Dinamarca), com uma força de 245,3 mN, durante 10 segundos. Foram efetuadas 3 indentações na superfície de topo de cada espécime. O valor médio das 3 indentações foi utilizado como valor representativo de cada espécime. A análise estatística, foi realizada com software SPSS (Versão 21.0, SPSS Inc., Chicago, EUA) para um nível de significância estabelecido em 5%. Por não se ter verificado a normalidade da distribuição da amostra (Kolmogorov‐Smirnov – p < 0,001), os dados obtidos foram analisados com testes não paramétricos segundo os métodos de Kruskal‐Wallis e de Mann‐Whitney com correção de Bonferroni.

Resultados

Os valores médios de microdureza variam entre 20,9 KH, obtido no grupo experimental em que os espécimes foram fotopolimerizados aplicando a fonte de luz durante 40 segundos diretamente sobre o compósito, e 81,3 KH, observado nos espécimes fotopolimerizados durante 20 segundos através de matriz de acetato (tabela 5).

Tabela 5.

Valores médio de microdureza Knoop e desvio padrão obtidos nos diversos grupos experimentais das 3 etapas do estudo

Etapa do estudo	Grupo experimental	Microdureza Knoop(média [desvio padrão])
1	BP/40	74,9 (6,54)
	BP/20 + 20	82,0 (1,23)
	MM/40	27,6 (1,42)
	MM/20 + 20	25,2 (1,63)
	RC/40	26,1 (1,54)
	RC/20 + 20	27,3 (1,26)
	SA	20,9 (3,52)
	MA^*	81,3 (1,23)
2	BP/O2	55,4 (13,57)
	BP/N	53,8 (7,48)
	MM/O2	30,1 (2,79)
	MM/N	63,5 (5,49)
	RC/O2	23,1 (3,18)
	RC/N	57,8 (4,29)
	SA/O2	22,3 (2,66)
	SA/N	66,9 (6,39)
3	MM/acet	54,6 (8,90)
	MM/bor	56,9 (4,61)
	RC/acet	49,6 (3,23)
	RC/bor	44,9 (2,64)

*

grupo também utilizado na terceira etapa do estudo.

A fotopolimerização dos espécimes através do BP, independentemente do método utilizado, permitiu obter valores de microdureza estatisticamente semelhantes (p > 0,05) aos obtidos no grupo controlo com a matriz de acetado (fig. 1). Tanto a fotopolimerização dos espécimes durante 40 segundos através do MM e do RC, como o método de fotopolimerização em que a luz foi aplicada durante 20 segundos através destes materiais seguido de um período adicional de aplicação da luz diretamente sobre a superfície de compósito, resultaram em valores de microdureza estatisticamente mais baixos que os obtidos com a matriz de acetado (p < 0,05).

Figura 1.

Valores médios (desvio padrão) de microdureza Knoop (KH) dos espécimes fotopolimerizados através das diferentes matrizes oclusais e diferentes tempos de exposição à luz.

A polimerização em atmosfera de N dos espécimes fabricados sem matriz interposta e dos produzidos com matriz oclusal de MM ou RC permitiu obter valores de microdureza estatisticamente mais elevados (p < 0,05) que os obtidos na presença de O₂. Nos espécimes fotopolimerizados através do BP a microdureza não foi influenciada (p = 0,646) pelo tipo de atmosfera (fig. 2).

Figura 2.

Valores médios (desvio padrão) de microdureza Knoop (KH) dos espécimes fotopolimerizados através de diferentes materiais e na presença das 2 atmosferas estudadas.

O procedimento de limpeza com acetona e o polimento com ponta de borracha conduziram a valores de microdureza estatisticamente (p < 0,05) mais baixos que os obtidos no grupo controlo com matriz de acetato (fig. 3).

Figura 3.

Valores médios (desvio padrão) de microdureza Knoop (KH) de acordo com o material de matriz oclusal e a técnica de remoção da camada inibida pelo oxigénio.

Discussão

Com o objetivo de avaliar a capacidade de fotopolimerização de um compósito aplicando a radiação luminosa através de 3 materiais usados na confeção de matrizes oclusais foram utilizados testes de microdureza Knoop, uma vez que estes testes permitem determinar e comparar de uma forma indireta o grau de conversão obtido em diversas situações experimentais com a mesma resina composta^28,29. No presente estudo, apenas foi tida em consideração a microdureza do topo dos espécimes, uma vez que o principal aspeto crítico da utilização das matrizes oclusais é a capacidade de polimerização da superfície do compósito que está em contacto com o material que constitui a matriz⁸. A variação de resultados em alguns grupos poderá ser devido à dificuldade sentida no fabrico dos espécimes em algumas situações experimentais, nomeadamente dentro da câmara de luvas e quando a camada superficial se encontrava mais inibida.

Uma vez que a intensidade da radiação luminosa poderá diminuir à medida que atravessa o material que constitui a matriz oclusal, é frequentemente referida a necessidade de, na clínica, após um primeiro período de fotopolimerização do compósito através da matriz oclusal, se proceder a um período adicional em que a luz deverá ser aplicada diretamente sobre a superfície do material de restauração^1,2,5. No entanto, a validade da utilização deste método não foi observada no presente estudo, pois não permitiu obter valores de microdureza nos espécimes fabricados com MM e RC, comparáveis com os obtidos no grupo controlo com matriz de acetato. Desta forma, a primeira hipótese nula em estudo foi rejeitada.

Assim, os elevados valores de microdureza obtidos com o BP parecem sustentar a hipótese deste material promover um eficaz isolamento do O₂ e não interferir quimicamente com a reação de polimerização do compósito^30,31. Em sentido oposto, os valores de microdureza mais baixos obtidos com as matrizes de PVS poderão ser indicativos de inibição da polimerização do compósito por interação química com os componentes dos PVS utilizados⁸. Por outro lado, apesar de uma das vantagens apontadas à utilização de matrizes oclusais ser a ausência de contacto do compósito com o O₂, durante a fotoiniciação da reação de polimerização^2,4,5, as matrizes de PVS poderão não ser eficazes na promoção deste isolamento, permitindo o contacto e consequente inibição da polimerização da superfície do compósito⁸.

Com o objetivo de compreender a causa da inibição de polimerização do compósito quando em contacto com MM e RC, foi delineada a segunda etapa do estudo, em que foram preparados espécimes numa atmosfera de N, em alternativa ao O₂^11,12. Foi verificada uma alteração da capacidade de polimerização das superfícies do compósito com a alteração do ambiente em que os espécimes foram fotopolimerizados, o que levou à rejeição da segunda hipótese nula em estudo. Nos espécimes produzidos com MM e RC foi observado um importante aumento dos valores de microdureza com a passagem da atmosfera de O₂ para a atmosfera de N. Tal facto parece indicar que as matrizes de PVS não promovem um eficaz isolamento do O₂, ao contrário do que sucede com o BP, muito provavelmente pela natureza permeável dos siloxanos ao O₂^32–34. O O₂ reage com os radicais livres formando peróxidos, compostos estáveis com baixa reatividade, que favorecem a terminação ou atraso da reação^12,19,35. Após o desencadeamento desta inibição pelo O₂, o aumento do tempo de polimerização não parece conseguir a sua reversão^11,36–38, tal como observado na primeira etapa deste estudo.

Por fim, na terceira etapa do estudo foi avaliada a capacidade de remoção da camada inibida, com acetona e polimento com borracha, nos espécimes em que a matriz oclusal em PVS não conseguiu impedir o contacto com o O₂. O facto de um dos procedimentos ter sido efetuado com acetona poderia levar a uma alteração da superfície da resina, devido à eluição de monómero³⁹, que impediria uma correta avaliação da microdureza. No entanto, nenhum dos procedimentos permitiu atingir valores de microdureza semelhantes aos observados nos espécimes polimerizados através de matriz de acetado, o que poderá indicar uma remoção eficaz da camada inibida com estes procedimentos, resultados que estão de acordo com a literatura¹³. Assim foi rejeitada a terceira hipótese nula em estudo.

Apesar de este estudo permitir esclarecer o mecanismo de inibição de polimerização das resinas compostas polimerizadas através de diferentes materiais de matriz oclusal, em nenhuma fase do presente trabalho foi possível conseguir espécimes de resina composta, polimerizados sob matrizes de PVS, com dureza semelhante ao grupo controlo (matriz de acetato). Desta forma propõe‐se no futuro desenvolver estudos que permitam resolver este problema, nomeadamente com utilização de produtos como a glicerina, que possam impedir a inibição da polimerização quando se utilizam estes materiais^13,38.

Conclusões

A fotopolimerização da resina composta durante 40 segundos originou valores de microdureza semelhantes aos do grupo controlo (matriz de acetato fotopolimerizado durante 20 segundos), apenas com o material Bite‐perf.

As matrizes de PVS levaram à formação de uma camada superficial de resina inibida, pelo contacto da superfície da resina composta com o O₂, que não foi possível remover com as técnicas utilizadas neste estudo (acetona ou polimento com borracha durante 5 segundos).

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

Os autores agradecem à VOCO a cedência dos materiais para este estudo.