Avaliação do grau de conversão de uma resina convencional e Bulk Fill fotoativadas por distintas fontes de luz

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ARTIGO ORIGINAL

VEIGA, Bianca de Sousa [1], VASCONCELLOS, Beatriz Tholt de [2]

VEIGA, Bianca de Sousa. VASCONCELLOS, Beatriz Tholt de. Avaliação do grau de conversão de uma resina convencional e Bulk Fill fotoativadas por distintas fontes de luz. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 03, Vol. 04, pp. 104-116. Março de 2020. ISSN: 2448-0959

RESUMO

A intensidade da luz e o tempo de fotopolimerização influenciam no grau de conversão e propriedades mecânicas dos compósitos. É necessário conjugar a intensidade da luz com o tempo de exposição ideal para que a resina composta seja radiada com densidade de energia adequada otimizando suas propriedades. Objetivo: A proposta deste estudo foi avaliar o grau de conversão da resina composta (Natural Z) e de uma resina Bulk Fill (Opus Bulk Fill regular) fotoativadas por 2 diferentes equipamentos, Bluephase e Radii-Cal, simulando uma cavidade classe II de 8 mm de profundidade. Materiais e métodos: As amostras foram confeccionadas a partir de canudos com 8 mm de altura e 5 mm de diâmetro. Os canudos foram posicionados no cristal do equipamento FTIR e as resinas foram inseridas de 2 mm em 2 mm, quando utilizada a técnica convencional, e de 4 mm em 4 mm quando utilizada a técnica Bulk Fill. Os valores obtidos a partir da leitura foram tabelados e submetidos a uma análise estatística através da análise de variância ANOVA seguido do teste de Tukey. Resultados: Para a técnica convencional, o grau de conversão não foi dependente do tipo de equipamento fotoativador utilizado. Por outro lado, o equipamento Bluephase demonstrou valores estatisticamente superiores ao aparelho Radii-Cal quando empregada a técnica Bulk Fill com incrementos de 4 mm. Conclusão: Concluiu-se que no caso da resina Bulk Fill, a resina presente na base da restauração alcançou valores inferiores quando fotoativada pelo equipamento de menor irradiância e maior divergência de luz (LED-Radii-Cal – 960 mW/cm²), diferentemente da resina convencional que não apresentou diferença significativa de resultados independente da fonte ativadora.

Palavras Chave: Resina Bulk Fill, grau de conversão, fotopolimerização.

1. INTRODUÇÃO

A resina composta é o material restaurador mais utilizado atualmente na clínica odontológica. Indicada para casos de restauração de forma direta, em cavidades de diferentes tipos e profundidades, soluções estéticas, fechamento de diastemas ou facetas. O uso deste material composto só se tornou possível com o advento da técnica de condicionamento ácido do esmalte¹.

A possibilidade de adesão às estruturas dentárias iniciou uma nova era na odontologia restauradora. Pode-se dizer que a odontologia conservadora e a realização de preparos minimamente invasivos só foram possíveis devido ao desenvolvimento e evolução na tecnologia de fabricação dos materiais adesivos. Na década de 50 já se falava deste material que foi se aperfeiçoando com a introdução de uma nova matriz resinosa, o Bis-GMA, desenvolvido por Lee Bowen em 1962².

As resinas compostas tiveram suas formulações aprimoradas com a incorporação de cargas inorgânicas que possibilitou a diminuição da contração de polimerização, sorção de água e aumento da resistência ao desgaste². Hoje, apresentam basicamente a mesma formulação descrita por Bowen, porém a contração de polimerização ainda é um fator crítico. Essa característica é uma das suas principais limitações e pode ser responsável por microinfiltração, descoloração marginal, fendas e microfraturas no esmalte além de sensibilidade pós-operatória e até fraturas do elemento dental1, 3, 4, 5.

Outra característica relevante é a profundidade de cura. Uma adequada polimerização do material é esperada de forma a otimizar suas propriedades assim, espera-se que a fonte de luz tenha alcance e resulte em adequada conversão de monômeros em polímeros. A literatura indica o uso de incrementos de 2 mm para que tal polimerização seja adequada. Acredita-se que o aumento da espessura do incremento poderia acarretar a redução no grau de conversão dos monômeros e consequentemente a redução das propriedades mecânicas do material¹.

A técnica restauradora chamada de incremental indica o uso de incrementos de até 2 mm com intensidade de luz entre 400 e 500 mW/cm² e tempo de exposição entre 40 e 60 segundos¹, tal técnica exige um longo tempo clínico.

Um novo compósito lançado em 2009 no mercado com a proposta de ser inserido na cavidade com incrementos de até 4 mm, dispensando a técnica incremental, otimizaria o tempo clínico além de apresentar reduzida contração de polimerização e melhores propriedades mecânicas do que os compósitos convencionais. Tal compósito chamado de Bulk Fill ganhou destaque e vem sendo objeto de estudo de diversos trabalhos de pesquisa devido a duas características principais: redução da tensão de contração de polimerização e facilidade técnica. Melhores resultados de profundidade de cura foram possíveis por meio do aumento da translucidez da matriz monomérica e redução do uso de pigmentos ou agentes opacificadores6, 7, 8,9. A melhoria no grau de polimerização foi possível devido ao uso de maior concentração de iniciadores ou o uso de co-iniciadores com maior potência6, 7, 8.

Considerando tais diferenciais relatados na literatura, este estudo tem como objetivo avaliar o grau de polimerização de uma resina convencional (Natural Z) e uma resina Bulk Fill (opus bulk fill) em diferentes profundidades 2,4,6 e 8 mm utilizando duas fontes de ativação de luz LED (Bluephase e Radii-cal).

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 CONFECÇÃO DA AMOSTRA

As amostras foram confeccionadas a partir de um canudo com 5 mm de diâmetro e 8 mm de altura. Foram feitas marcações de 2 mm, 4 mm, 6 mm e 8 mm nos canudos utilizados nos grupos G1 e G2 e marcações de 4 mm e 8 mm nos canudos utilizados nos grupos G3 e G4.

As resinas compostas utilizadas foram a Bulk Fill da marca Opus Bulk Fill do fabricante FGM e a resina convencional Natural Z do fabricante DFL, ambas na cor A1. Os canudos foram posicionados no cristal do equipamento FTIR e, os incrementos foram inseridos de 2 mm em 2 mm nos grupos G1 e G2, simulando a técnica incremental, e de 4 mm em 4 mm nos grupos G3 e G4 com auxílio de uma espátula 1. Todas as amostras foram confeccionadas pelo mesmo operador.

2.2  LEITURA EM FTIR

As amostras foram divididas aleatoriamente em 4 grupos experimentais conforme a tabela 2. A leitura foi feita imediatamente após a confecção da amostra. Para os grupos G1 e G2 as amostras foram posicionadas no cristal do equipamento e as leituras foram iniciadas da seguinte forma:

– Leitura 1: dados obtidos após a inserção de 2 mm de espessura de resina composta antes da fotoativação.

– Leitura 2: dados obtidos após a fotoativação de 2 mm de espessura de resina composta.

– Leitura 3: dados obtidos após a inserção de mais um incremento de resina composta com espessura de 2 mm e fotoativação .

– Leitura 4: dados obtidos após a inserção de mais um incremento de resina composta com espessura de 2 mm e fotoativação.

– Leitura 5: dados obtidos após a inserção de mais um incremento de resina composta com espessura de 2 mm e fotoativação.

Para os grupos G3 e G4 as amostras foram posicionadas no cristal do equipamento e as leituras foram iniciadas da seguinte forma:

– Leitura 1: dados obtidos após a inserção de 4 mm de espessura de resina composta antes da fotoativação.

– Leitura 2: dados obtidos após a fotoativação de 4 mm de espessura de resina composta

– Leitura 3: dados obtidos após a inserção de mais um incremento de 4 mm de espessura de resina composta e fotoativação.

Em todos os grupos o fotoativador foi posicionado em contato com a superfície da matriz plástica. Todas as leituras efetuadas (5 leituras nos grupos G1 e G2 e 3 leituras nos grupos G3 e G4) foram repetidas 3 vezes (3 análises), resultando em 15 medidas finais para os grupos G1 e G2 e 9 medidas finais para os grupos G3 e G4.

O grau de conversão dos compósitos estudados foi avaliado por espectroscopia no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR – Fourier transform infrared micromultiple reflectance spectroscopy; Bruker Alpha, Bruker Optics, Ettlingen, Alemanha), composto por um cristal de ZnSe com 45.º de angulação de refletância total atenuada (ATR) e de resolução de 4 cm¹.

O FTIR monitora o processo vibratório das cadeias de carbono, realizando leituras em picos de feixes de onda. A leitura foi realizada nos picos de  ~1637 cm¹ e  picos de ~1608 cm¹ antes e após a ativação por 40 segundos.

O cálculo para o grau de conversão foi realizado baseado em uma expressão padronizada, apresentada abaixo:

DC = [1-(Abs. 1637 cm-1 polim. / Abs. 1608 cm-1 polim.) / (Abs. 1637 cm-1 não polim. / Abs. 1608 cm-1 não polim.)]

2.3  ANÁLISE ESTATÍSTICA

Para o presente estudo foi empregada a análise de variância (ANOVA) de dois fatores (técnica restauradora e tipo de aparelho fotoativador) seguido do teste de Tukey (95% de significância).

Tabela 1. Materiais utilizados para a confecção das amostras.

Materiais utilizados Marca comercial
Canudos de 5mm de diâmetro e 8mm de comprimento
Espátula 1 Golgran
Tesoura Golgran
Régua milimetrada
Álcool 70
Gaze
Fotopolimerizador Bluephase G2  Ivoclar-Vivadent e radii-cal SDI
Caneta esferográfica
Resina composta convencional Natural Z DFL
Resina composta Bulk Fill OPUS Bulk Fill FGM
Fonte: Autoria própria.

Tabela 2. Divisão dos grupos experimentais.

Grupo Material Fonte de luz Fotopolimerizador /Potência                Tempo de ativação             
G1 convencional Resina Natural Z DFL     LED Bluephase/ 1.450 mW/cm2 40 segundos
G2 convencional Resina Natural Z DFL     LED Radii-cal/ 960mW/cm2 40 segundos
G3 Bulk Fill Resina Opus Bulk Fill FGM     LED Bluephase 40 segundos
G4 Bulk Fill Resina Opus Bulk Fill FGM     LED Radii-cal 40 segundos
Fonte: Autoria própria.

3. RESULTADOS

Os resultados obtidos estão descritos na Tabela 3. De acordo com a análise estatística ficou evidente que o grau de conversão na área de base foi dependente do tipo de técnica empregada (p=0,003), do aparelho fotoativador (p=0,002) e da interação entre os mesmos (p=0,003). Para técnica convencional, empregando a resina Natural Z com incrementos de 2 mm, o grau de conversão não foi dependente do tipo de aparelho fotoativador empregado. Por outro lado, o aparelho Bluephase G2 promoveu valores estatisticamente superiores (69±3%) ao aparelho Radii-Cal (53±3%) quando empregada a técnica Bulk Fill com a resina Opus em incrementos de 4 mm.

Tabela 3: Valores médios do grau de conversão (%), seguido desvio padrão, obtido na base de cavidades de 8 mm de profundidade preenchida com a técnica convencional (realizada pela adição de 4 incrementos de 2 mm) ou pela técnica bulkfill (realizada em 2 incrementos de 4 mm) quando ativadas pelas fontes de luz Bluephase G2 ou RadiiCal.

Técnica / resina Bluephase G2 Radii-Cal
Convencional / Natural Z 70±4%Aa 69±2%Aa
Bulk Fill / Opus BF 69±3 %Aa 53±3%Bb

Letras maiúsculas distintas denotam diferença estatística promovida pelo aparelho fotopolimerizador dentro de cada resina. Letras minúsculas distintas denotam diferença estatística promovida pela resina composta de acordo com cada aparelho fotoativador testado. Fonte: Autoria própria.

Tabela 4. Valores obtidos após a leitura em FTIR.

Grupo fotopolimerizador ANÁLISE 1 ANÁLISE 2 ANÁLISE 3
  Pico1637/pico1608 Pico1637/pico1608 Pico1637/pico1608
G1-2mm-não-polimerizado-leitura 1 bluephase 0,682/0,362 0,666/0,323 0,686/0,330
G1-2mm-polimerizado-leitura2 bluephase      0,268/0,420 0,296/0,440 0,313/0,388
G1-2mm-polimerizado-leitura3 bluephase      0,240/0,402 0,266/0,459 0,271/0,372
G1-2mm-polimerizado-leitura4 bluephase 0,252/0,431 0,262/0,432 0,250/0,330
G1-2mm-polimerizado-leitura5 bluephase 0,254/0,448 0,267/0,480 0,241/0,311
G2-2mm-não-polimerizado-leitura1 Radii      0,801/0,435 0,697/0,359 0,656/0,314
G2-2mm-polimerizado-leitura2 Radii 0,385/0,542 0,359/0,438 0,333/0,455
G2-2mm-polimerizado-leitura3 Radii 0,345/0,564 0,310/0,459 0,293/0,422
G2-2mm-polimerizado-leitura4 Radii 0,338/0,582 0,304/0,429 0,290/0,457
G2-2mm-polimerizado-leitura5 Radii 0,328/0,583 0,285/0,455 0,288/0,455
G3-4mm-não-polimerizado-leitura1 bluephase 0,710/0,381 0,669/0,402 0,610/0,358
G3-4mm-polimerizado-leitura2 bluephase 0,334/0,470 0,326/0,444 0,308/0,405
G3-4mm-polimerizado-leitura3 bluephase 0,264/0,526 0,283/0,525 0,297/0,403
G4-4mm-náo-polimrizado-leitura1 Radii 0,573/0,335 0,607/0,396 0,607/0,388
G4-4mm-polimerizado-leitura2 Radii 0,353/0,396 0,348/0,429 0,343/0,432
G4-4mm-polimerizado-leitura3 Radii 0,327/0,380 0,311/0,421 0,311/0,453
Fonte: Autoria própria.

4. DISCUSSÃO

Nos dias atuais, mesmo com a impressionante evolução dos materiais odontológicos restauradores, na prática clínica, ainda há sensibilidade á técnica quando trabalhamos com resina composta nos procedimentos restauradores.

Em casos de cavidades tipo classe II, o respeito aos criteriosos passos técnicos se torna mais relevante para se obter sucesso clínico. Restaurações de Classe II podem chegar a até 10 mm de profundidade e apresentam dificuldades técnicas tais como: adaptação da matriz, restabelecimento do ponto de contato, inserção da resina composta na parede cervical da cavidade e polimerização adequada do material. Entre as falhas técnicas a de maior relevância clínica é a polimerização não adequada do material que pode gerar gaps, microinfiltrações, cáries secundárias, redução da dureza, diminuição do módulo de elasticidade, aumento do desgaste, riscos de toxicidade ao complexo dentino-pulpar e por fim, o insucesso no procedimento restaurador 5,7,8,10.

O presente estudo teve como objetivo simular uma cavidade classe II com   de profundidade e avaliar o grau de conversão na base da restauração antes da fotoativação e após 4 ativações, no caso da resina convencional (Natural Z) e após 2 ativações no caso da resina Bulk Fill (Opus Bulk Fill). O grau de conversão (GC) é um parâmetro chave para análise das resinas bulk-fill já que tais resinas oferecem o GC otimizado por diversas estratégias na manufatura do material (translucidez, fotoiniciadores, índice de refração e tamanho de partículas)11. Diferentes métodos podem ser utilizados para determinar o GC. De forma indireta, mensurando microdureza seja Vickers ou Knoop ou utilizando teste Raman, ou FTIR. Neste estudo optou-se pelo uso do FTIR e como referência a ISO 4049, onde a base do material resinoso deve alcançar 80% ou mais do GC obtido pela camada superficial, quando trabalhamos com 4 mm de espessura do material para que o GC seja considerado adequado12.

Os resultados deste trabalho in vitro nos permitiram observar que quando se utiliza a resina Bulk Fill de consistência regular em cavidades profundas, a técnica exige menos fotoativações já que o material permite a inserção de incrementos em espessuras maiores (4 mm) e uma penetração mais profunda da luz de polimerização devido a sua elevada translucidez e a adição de novos fotoiniciadores8. Sendo assim, em uma cavidade de 8 mm utiliza-se 2 incrementos de 4 mm cada, resultando em praticidade e redução do tempo clínico4. Tais fotoativações reduzidas (tempo de fotoativação) demostraram influenciar diretamente o grau de conversão da resina na base destas restaurações. Acredita-se que esta influência negativa seja pelo menor número de vezes que a resina da base foi exposta à luz, diferentemente do que acontece com as resinas compostas convencionais que são expostas á luz repetidas vezes quando se realiza a técnica incremental o que corrobora com o estudo in vitro13 em que a microdureza Vickers foi avaliada em uma resina convencional e bulk fill regular e flow, e constatou que os valores de microdureza aumentam de forma diretamente proporcional ao tempo de exposição á fonte de luz. Outros estudos ressaltam a diferença entre GC de diversos tipos de Bulk-Fill, mas uma otimização do GC sempre que maiores densidades de energia são empregados11.

Na literatura estudada, a característica de translucidez elevada das resinas Bulk Fill demostra ser um facilitador para atingir uma polimerização adequada 6,3,7,8. Entretanto, esta característica não se mostrou relevante quando se trata de restaurações com 8 mm.

O tipo, irradiância e dissipação da luz dos equipamentos fotopolimerizadores afetam diretamente os resultados de grau de conversão, fato que já está bem estabelecido na literatura 5,7,11. Neste trabalho foram utilizadas fontes de luz LED, tais fontes possuem reduzido espectro de onda (450-490 nm), menor gradiente de temperatura gerada e são eficientes quando trabalhamos com fotoiniciadores a base de canforquinona, que foi o caso deste estudo.  No caso da resina Bulk Fill, a resina composta presente na base da restauração alcançou valores inferiores quando fotoativada pelo equipamento de menor irradiância e maior divergência de luz (LED-Radii-Cal-960mW/cm²). Acredita-se que tenha sido devido à intensidade reduzida do equipamento, comparado ao LED-Bluephase – 1.450 mW/cm², aliado ao fato da luz ter sido espalhada reduzindo sua efetividade de polimerização, principalmente em cavidades profundas. Tal resultado esta de acordo com os obtidos por Lima et al. quando comprovaram maiores valores de grau de conversão da resina quando equipamentos de maior intensidade de potência foram utilizados. Em seu estudo, ressaltaram que quanto mais eficiente for a unidade fotoativadora, mais fótons estarão disponíveis para absorção e em consequência, mais moléculas do fotoiniciador ficarão excitadas, promovendo maior grau de conversão. Cabe ressaltar que apesar de a intensidade ser reduzida do equipamento Radii-Cal, esta ainda assim está bem acima do mínimo estabelecido pela literatura de 300 a 400 mW/cm² 1,10.

Para avaliar se tal valor irá causar efeitos clínicos deletérios, outros estudos são necessários, deve-se sempre ter cautela ao se extrapolar resultados laboratoriais para a clínica. Porém, o que se sabe, de acordo com a norma ISO14 4049, é que o valor obtido de grau de conversão da resina composta na base da restauração deve ser no mínimo 80% do valor encontrado na resina composta superficial para que não cause efeitos deletérios à restauração. De acordo com a ISO, todos os materiais utilizados foram polimerizados de forma satisfatória.

Diferentemente da resina Bulk Fill, a resina composta convencional (Natural Z) não apresentou diferença significativa de resultados quando fotoativada pelos distintos equipamentos utilizados. A este fato, acredita-se que esteja relacionado ao número de vezes que a resina da base foi exposta á luz, já que para a resina composta convencional utilizou-se a técnica incremental. Concluindo-se que o tempo de exposição á luz aumentado, no caso das resinas convencionais, foi um fator decisivo neste estudo para o alcance de alto grau de conversão. Fato este que não está de acordo com estudos que não indicaram evidências claras da relação entre o tempo de fotoativação e o grau de conversão 10.

De acordo com a literatura pesquisada, a resina composta tipo Bulk Fill apresenta diversas vantagens, como: facilidade técnica, redução do tempo de trabalho, capacidade de compensar o alto fator C em dentes posteriores, redução na contração de polimerização6,7,8. Entretanto, estas vantagens se perdem quando não se utiliza um bom equipamento de fotoativação que possa garantir efetividade na polimerização do material. Mais decisivo do que o tipo de resina empregada, nos parece avaliar o grau de irradiância dos equipamentos a serem utilizados através de   um radiômetro. Estudos concluíram que a intensidade da luz e o tempo de fotopolimerização influenciam no grau de conversão e nas propriedades mecânicas dos compósitos5,10. A densidade mínima de energia alcançada deve ser de 400 a 500 mW/cm². È necessário conjugar a intensidade de luz com o tempo de exposição ideal (40 segundos) para que a resina composta seja radiada com densidade de energia adequada¹.

Estudos laboratoriais tem demostrado similaridade de propriedades mecânicas entre as resinas Bulk Fill e as resinas convencionais 3,4,6,7,8,15,16,17. Entretanto, há necessidade de realização de maior número de pesquisas clínicas de longo prazo que justifiquem a substituição das resinas compostas convencionais pelas resinas Bulk Fill3. O sucesso de uma restauração depende de inúmeras variáveis como: condições do tecido, características do sistema adesivo e da resina composta utilizada e os resultados clínicos muitas vezes podem ser muito distintos daqueles laboratoriais.

Apesar de estudos comprovarem que os resultados de comportamento mecânico das resinas Bulk Fill são semelhantes aos das convencionais, o problema estético relacionado a translucidez elevada destas resinas e os valores inferiores obtidos no grau de conversão, quando se trata de cavidades muito profundas, podem representar limitações deste material, ficando seu uso restrito às cavidades de até 4 mm de profundidade, casos em que não se consegue manter o campo operatório seco por muito tempo e em crianças, que não conseguem ficar de boca aberta por muito tempo.

Acredita-se que com a evolução contínua deste material, a necessidade de se individualizar critérios de tempo de exposição à luz, densidade de energia dos equipamentos e espessura do material para cada tipo de resina utilizada, podem ser decisivos para alcance de excelentes resultados clínicos.

5. CONCLUSÃO

Dentro dos limites deste estudo in vitro é possível concluir que: o grau de conversão na área de base foi dependente do tipo de técnica empregada, do aparelho fotoativador e da interação entre os mesmos.

A intensidade da luz e o tempo de fotoativação influenciam diretamente no grau de conversão e propriedades mecânicas dos compósitos quando utilizamos mais de 2 mm de espessura de material. A resina Bulk Fill apresentou resultados inferiores no que se refere ao grau de conversão devido ao menor número de vezes que a resina da base foi exposta á luz. No caso das resinas convencionais, o tempo de exposição á luz aumentado foi um fator decisivo neste estudo para o alcance de alto grau de conversão.

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[1] Pós-graduação em Dentística restauradora, pós-graduação em Saúde da Família, graduação em Odontologia.

[2] Graduação em Odontologia. Aperfeiçoamento em Dentística Restauradora. Aperfeiçoamento em residência em cirurgia plástica periodontal e periimplantar. Especialização em Dentística Restauradora. Especialização em Endodontia. Mestrado em Odontologia (Dentística). Doutorado em Odontologia (Dentística).

Enviado: Fevereiro, 2020.

Aprovado: Março, 2020.

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