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Manual de MATERIAIS DENTÁRIOS Profª Drª Fernanda Panzeri Pires de Souza ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DOS MATERIAIS 10 1.1 INTRODUÇÃO 11 1.2 DEFINIÇÃO DE MATERIAIS 11 1.3 A CIÊNCIA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 12 1.3.1 HISTÓRICO DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 12 1.4 OS MATERIAIS DENTÁRIOS SÃO SEGUROS? 13 1.4.1 BIOMECÂNICA 13 1.4.2 REGULAMENTOS E PADRÕES DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 13 1.5 RELAÇÃO COM AS DEMAIS DISCIPLINAS DA ODONTOLOGIA 14 1.6 MATERIAIS DENTÁRIOS NA ATUALIDADE 14 2 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 16 2.1 INTRODUÇÃO 17 2.2 ESTRUTURA DA MATÉRIA 17 2.3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ODONTOLÓGICOS 17 2.4 PROPRIEDADES MECÂNICAS: 17 2.4.1 TENSÃO E DEFORMAÇÃO: 18 Tipos de tesões e deformações 19 Relações entre tensão e deformação 19 3 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 27 3.1 REOLOGIA 28 3.1.1 ELASTICIDADE E VISCOELASTICIDADE: 29 3.2 COR 30 3.3 PROPRIEDADES TÉRMICAS 32 4 PROPRIEDADES BIOLÓGICAS DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 35 4.1 INTRODUÇÃO 36 4.2 OS DENTES 36 4.2.1 O ESMALTE 38 4.2.2 A DENTINA 38 4.2.3 A POLPA 39 4.3 CAUSAS DE REAÇÕES PULPARES 39 4.3.1 MICROINFILTRAÇÃO 40 4.3.2 ALTERAÇÕES TÉRMICAS 40 4.3.3 GALVANISMO 40 4.4 INFLUÊNCIA DA IDADE DO PACIENTE NA RESPOSTA PULPAR: 41 4.5 TOXIDIDADE DO MERCÚRIO 41 5 GESSOS ODONTOLÓGICOS 43 5.1 INTRODUÇÃO 44 5.2 OBTENÇÃO DO GESSO 44 5.3 REAÇÃO DE PRESA 45 5.4 MANIPULAÇÃO 46 5.5 TEMPO DE PRESA 46 5.5.1 CONTROLE DO TEMPO DE PRESA 47 5.6 RELAÇÃO ÁGUA/PÓ 48 5.7 EXPANSÃO DE PRESA 49 5.7.1 CONTROLE DA EXPANSÃO DE PRESA 50 5.8 EXPANSÃO HIGROSCÓPICA DE PRESA 50 5.9 TIPOS DE GESSO 52 5.10 CONSIDERAÇÕES SOBRE O CONTROLE DE INFECÇÕES 53 6 INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DE MOLDAGEM 58 6.1 INTRODUÇÃO 59 6.2 REQUISITOS DOS MATERIAIS DE MOLDAGEM 59 6.3 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS DE MOLDAGEM 59 7 HIDROCOLÓIDES 61 7.1 COLÓIDES 62 7.2 OS HIDROCOLÓIDES 62 7.2.1 COMPOSIÇÃO E REAÇÃO DE GELEIFICAÇÃO DO ALGINATO 62 7.2.2 ESTRUTURA DO GEL 63 7.2.3 CONTROLE DO TEMPO DE GELEIFICAÇÃO 64 7.2.4 MANIPULAÇÃO 65 7.2.5 PROPRIEDADES 66 Resistência 66 Reprodução de detalhes 67 Estabilidade Dimensional 68 8 ELASTÔMEROS 72 8.1 INTRODUÇÃO 73 8.2 POLISSULFETO 73 8.2.1 COMPOSIÇÃO 73 8.2.2 REAÇÃO DE PRESA 74 8.2.3 MANIPULAÇÃO 74 8.2.4 PROPRIEDADES 76 Tempo de presa 76 Elasticidade 77 Reologia 78 Estabilidade dimensional 78 8.2.5 APLICAÇÕES 78 8.3 SILICONAS POR CONDENSAÇÃO 79 8.3.1 COMPOSIÇÃO 80 8.4 REAÇÃO DE PRESA 80 8.4.1 MANIPULAÇÃO 80 8.4.2 PROPRIEDADES 81 Tempo de presa 81 Elasticidade 81 Reologia 81 Estabilidade dimensional 81 8.4.3 APLICAÇÕES 82 8.5 SILICONAS POR ADIÇÃO 82 8.5.1 COMPOSIÇÃO 82 8.5.2 REAÇÃO DE PRESA 82 8.5.3 MANIPULAÇÃO 82 8.5.4 PROPRIEDADES 83 Tempo de presa 83 Elasticidade 83 Reologia 84 Estabilidade dimensional 84 8.5.5 APLICAÇÕES 84 8.6 POLIÉTER 84 8.6.1 COMPOSIÇÃO 84 8.6.2 REAÇÃO DE PRESA 84 8.6.3 MANIPULAÇÃO 85 8.6.4 PROPRIEDADES 85 Tempo de presa 85 Elasticidade 85 Estabilidade dimensional 85 8.6.5 APLICAÇÕES 86 8.7 CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE ELASTÔMEROS 86 8.7.1 CONSIDERAÇÕES TÉCNICAS 86 9 MATERIAIS DE MOLDAGEM ANELÁSTICOS 91 9.1 INTRODUÇÃO 92 9.2 GODIVAS 92 9.2.1 COMPOSIÇÃO 92 9.2.2 TEMPERATURA DE FUSÃO 93 9.2.3 PROPRIEDADES TÉRMICAS 93 9.2.4 ESCOAMENTO 94 9.2.5 DISTORÇÃO 94 9.2.6 PLASTIFICAÇÃO 94 9.2.7 REQUISITOS PARA UMA GODIVA 94 9.3 PASTA DE ÓXIDO DE ZINCO E EUGENOL 95 9.3.1 COMPOSIÇÃO 96 9.3.2 QUÍMICA 96 9.3.3 TEMPO DE PRESA 96 Controle do Tempo de Presa 97 9.3.4 CONSISTÊNCIA E ESCOAMENTO 97 9.3.5 RIGIDEZ E RESISTÊNCIA 98 9.3.6 ESTABILIDADE DIMENSIONAL 98 9.3.7 TÉCNICA DE ESPATULAÇÃO 98 Considerações Gerais 99 10 CIMENTOS ODONTOLÓGICOS 102 10.1 INTRODUÇÃO 103 10.1.1 USO E CLASSIFICAÇÃO DOS CIMENTOS ODONTOLÓGICOS 104 10.2 CIMENTO DE FOSFATO DE ZINCO 105 10.2.1 COMPOSIÇÃO E PRESA 106 10.2.2 TEMPO DE TRABALHO E DE PRESA 106 Fatores que interferem no tempo de presa 106 10.2.3 PROPRIEDADES 107 10.2.4 PROPRIEDADES BIOLÓGICAS 107 10.2.5 RETENÇÃO 108 10.2.6 MANIPULAÇÃO 108 10.2.7 VANTAGENS E DESVANTAGENS 110 10.2.8 APLICAÇÕES 110 10.3 CIMENTOS DE ÓXIDO DE ZINCO E EUGENOL 111 10.3.1 COMPOSIÇÃO E PRESA 111 10.3.2 PROPRIEDADES 111 10.3.3 EFEITO BIOLÓGICO 112 10.3.4 MANIPULAÇÃO 112 10.3.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS 112 10.4 CIMENTOS DE IONÔMERO DE VIDRO 112 10.4.1 APLICAÇÕES 112 10.4.2 CLASSIFICAÇÃO 113 10.4.3 COMPOSIÇÃO E PRESA 113 Ionômeros de vidro convencionais 113 Ionômeros de vidro modificados por metais 114 Ionômeros de vidro modificados por resinas 114 10.4.4 PROPRIEDADES 115 Adesividade 115 Liberação de Flúor 115 10.4.5 EFEITOS BIOLÓGICOS 116 10.4.6 MANIPULAÇÃO 116 10.4.7 APRESENTAÇÃO COMERCIAL 116 10.4.8 VANTAGENS E DESVANTAGENS 117 10.5 CIMENTOS DE HIDRÓXIDO DE CÁLCIO 117 10.5.1 APLICAÇÕES 118 10.5.2 FORMAS DE APRESENTAÇÃO 118 10.5.3 MANIPULAÇÃO DO SISTEMA PASTA/PASTA 119 10.5.4 PROPRIEDADES 119 10.5.5 EFEITOS BIOLÓGICOS 119 10.5.6 VANTAGENS E DESVANTAGENS 120 10.6 SOLUBILIDADE E DESINTEGRAÇÃO DOS CIMENTOS ODONTOLÓGICOS 120 10.7 INDICAÇÃO DOS CIMENTOS 120 11 RESINAS ACRÍLICAS 126 11.1 INTRODUÇÃO 127 11.2 REQUISITOS PARA UMA RESINA ODONTOLÓGICA 127 11.2.1 CONSIDERAÇÕES BIOLÓGICAS: 127 11.2.2 PROPRIEDADES FÍSICAS: 127 11.2.3 PROPRIEDADES ESTÉTICAS: 128 11.2.4 CARACTERÍSTICAS DE MANIPULAÇÃO: 128 11.2.5 CONSIDERAÇÕES ECONÔMICAS: 128 11.3 ESTRUTURA DAS RESINAS 128 11.4 POLIMERIZAÇÃO 128 11.4.1 ESTÁGIOS NA POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO 129 Indução: 129 Propagação: 130 Terminação: 130 Transferência de cadeia: 130 11.4.2 INIBIÇÃO DA POLIMERIZAÇÃO: 130 11.5 TIPOS DE RESINAS ODONTOLÓGICAS: 131 11.5.1 RESINAS ACRÍLICAS 131 11.5.2 FASES DE POLIMERIZAÇÃO 131 Fase Arenosa 131 Fase Fibrilar 131 Fase Plástica 131 Fase Borrachóide 132 Fase Densa 132 11.6 RESINAS ACRÍLICAS TERMICAMENTE ATIVADAS 132 11.6.1 INDICAÇÃO 132 11.6.2 COMPOSIÇÃO 132 11.6.3 PROPORÇÃO POLÍMERO:MONÔMERO 132 11.6.4 POLIMERIZAÇÃO 133 11.7 RESINA ACRÍLICA QUIMICAMENTE ATIVADA 137 11.7.1 INDICAÇÕES 137 11.7.2 COMPOSIÇÃO 137 11.8 PROPRIEDADES DAS RESINAS ACRÍLICAS 138 11.8.1 CONTRAÇÃO DE POLIMERIZAÇÃO 138 11.8.2 POROSIDADE 138 11.8.3 ABSORÇÃO DE ÁGUA 138 11.8.4 RESISTÊNCIA 139 11.8.5 ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE RESINAS ACRÍLICAS TERMICAMENTE ATIVADAS E RESINAS ACRÍLICAS QUIMICAMENTE ATIVADAS 139 11.9 MATERIAIS A BASE DE RESINA ACRÍLICA 140 11.9.1 RESINA DE REEMBASAMENTO DE PRÓTESES 140 11.9.2 CONDICIONADORES DE TECIDO 140 11.9.3 DENTES DE RESINA 140 11.9.4 MATERIAIS PARA PRÓTESES BUCO-MAXILOFACIAIS 141 12 RESINAS RESTAURADORAS 144 12.1 INTRODUÇÃO 145 12.2 COMPOSIÇÃO 145 12.2.1 MATRIZ 146 12.2.2 PARTÍCULAS DE CARGA 146 12.2.3 AGENTES DE UNIÃO 146 12.3 CLASSIFICAÇÃO DAS RESINAS COMPOSTAS 147 12.3.1 RESINAS COMPOSTAS DE MACROPARTÍCULAS 147 12.3.2 RESINAS COMPOSTAS DE MICROPARTÍCULAS 148 12.3.3 RESINAS COMPOSTAS HÍBRIDAS 148 12.4 MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO 149 12.5 PROPRIEDADES 150 12.5.1 BIOCOMPATIBILIDADE DOS COMPÓSITOS 152 12.6 SISTEMA DE ADESÃO 152 12.6.1 INTRODUÇÃO 152 12.6.2 PROPRIEDADES DA DENTINA 153 Permeabilidade dentinária 154 12.6.3 FORMAÇÃO DA CAMADA HÍBRIDA 154 12.6.4 CONDICIONAMENTO ÁCIDO 156 Condicionamento ácido do esmalte 156 Condicionamento ácido da dentina 156 12.6.5 APLICAÇÃO DO PRIMER 156 12.6.6 APLICAÇÃO DO AGENTE DE UNIÃO 157 12.7 MATERIAIS À BASE DE RESINA COMPOSTA 158 12.7.1 RESINAS COMPACTÁVEIS 158 12.7.2 COMPÔMEROS E IONÔMEROS MODIFICADOS 159 12.7.3 NÚCLEO DE PREENCHIMENTO 159 12.7.4 SELANTES DE FÓSSULAS E FISSURAS 160 12.7.5 CIMENTOS RESINOSOS 160 12.7.6 RESINAS “INTELIGENTES” 16013 AMÁLGAMA DENTAL 164 13.1 INTRODUÇÃO 165 13.2 HISTÓRICO 165 13.3 TIPOS DE LIGAS 166 13.4 COMPOSIÇÃO 166 13.4.1 LIGAS CONVENCIONAIS 167 Características e função dos componentes: 167 Reação 167 13.4.2 LIGAS COM ALTO CONTEÚDO DE COBRE 168 Reação 168 13.5 RELAÇÃO MERCÚRIO/LIGA 170 13.6 TRITURAÇÃO 171 13.6.1 TEMPO DE TRITURAÇÃO 172 13.7 CONDENSAÇÃO 173 13.8 ACABAMENTO E POLIMENTO 175 13.9 ALTERAÇÕES DIMENSIONAIS 175 13.9.1 EFEITOS DA PROPORÇÃO LIGA/MERCÚRIO: 176 13.9.2 EFEITOS DO TAMANHO DAS PARTÍCULAS: 176 13.9.3 EFEITOS DO FORMATO DAS PARTÍCULAS: 176 13.9.4 EFEITOS DO TEMPO DE TRITURAÇÃO: 176 13.9.5 EFEITOS DA CONDENSAÇÃO: 176 13.9.6 EFEITO DA CONTAMINAÇÃO POR UMIDADE: 176 13.10 RESISTÊNCIA 177 13.11 CORROSÃO 177 13.12 DESEMPENHO CLÍNICO DAS RESTAURAÇÕES DE AMÁLGAMA 178 13.13 TIPOS DE FALHAS 178 13.13.1 CAUSAS DE INSUCESSOS 178 13.14 VANTAGENS 179 13.15 DESVANTAGENS 179 13.16 INDICAÇÕES 179 13.17 REPARO DE RESTAURAÇÕES DE AMÁLGAMA 180 14 PROCESSO DE FUNDIÇÃO 183 14.1 INTRODUÇÃO 184 14.2 DESCRIÇÃO RESUMIDA DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO 185 14.3 CERAS PARA FUNDIÇÃO ODONTOLÓGICA 185 14.3.1 COMPOSIÇÃO 186 14.3.2 PROPRIEDADES TÉRMICAS 186 14.3.3 DISTORÇÃO DA CERA 187 14.3.4 MANIPULAÇÃO DA CERA PARA FUNDIÇÃO 187 14.4 CONDUTO DE ALIMENTAÇÃO 189 14.5 REVESTIMENTOS ODONTOLÓGICOS 190 14.5.1 COMPOSIÇÃO 190 14.5.2 EXPANSÃO DO REVESTIMENTO 192 Expansão normal de presa 192 Expansão higroscópica de presa 192 Expansão térmica do revestimento 193 PROPRIEDADES DOS REVESTIMENTOS 194 Resistência 194 Porosidade 194 14.6 ANÉIS DE FUNDIÇÃO 194 14.6.1 SISTEMA DE FUNDIÇÃO SEM ANEL 195 14.7 METAIS E LIGAS METÁLICAS PARA FUNDIÇÃO 195 14.7.1 TEMPERATURA DE FUSÃO 197 14.7.2 MECANISMO DE SOLIDIFICAÇÃO E ESTRUTURA CRISTALINA 198 14.7.3 CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS 200 Ligas de ouro 201 14.7.4 LIGAS DE METAIS BÁSICOS 202 Ligas para metalocerâmica 202 Ligas para prótese parcial removível 202 14.8 PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 203 14.8.1 ELIMINAÇÃO DA CERA E AQUECIMENTO 203 14.8.2 MÁQUINA DE FUNDIÇÃO 203 14.9 CAUSAS DE FALHAS NAS FUNDIÇÕES 204 14.9.1 DISTORÇÃO 204 14.9.2 RUGOSIDADE, IRREGULARIDADES E DESCOLORAÇÃO DA SUPERFÍCIE 205 Bolhas de ar 205 Película de água 205 Aquecimento muito rápido 206 Baixo aquecimento 206 Relação água/pó 206 Aquecimento prolongado 207 Temperatura da liga 207 Pressão de fundição 207 Composição do revestimento 207 Corpos estranhos 207 Impacto da liga fundida 208 14.9.3 POROSIDADE 208 14.9.4 FUNDIÇÃO INCOMPLETA 208 15 CERÂMICAS ODONTOLÓGICAS 213 15.1 INTRODUÇÃO 214 15.2 HISTÓRICO 214 15.3 CLASSES DE CERÂMICAS ODONTOLÓGICAS PARA PRÓTESES FIXAS 215 15.4 COMPOSIÇÃO 215 15.4.1 FELDSPATO 215 15.4.2 MODIFICADORES DO VIDRO 216 15.4.3 OUTRAS ADIÇÕES ÀS PORCELANAS ODONTOLÓGICAS 216 15.5 CARACTERÍSTICAS 216 15.6 FATORES QUE INFLUENCIAM A COR 217 15.7 FABRICAÇÃO DE UMA RESTAURAÇÃO COM PORCELANA FELDSPÁTICA 218 15.7.1 CONDENSAÇÃO 218 15.7.2 QUEIMA (OU COCÇÃO) 219 15.7.3 GLAZEAMENTO 219 15.7.4 RESFRIAMENTO 220 15.8 COROA METALOCERÂMICA 221 15.9 SISTEMAS CERÂMICOS 221 15.10 ESTABILIDADE QUÍMICA 223 15.10.1 DESINFECÇÃO DO MOLDE ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 1 Introdução à Ciência dos Materiais Introdução à Ciência dos Materiais 11 Fernanda Panzeri 1.1 INTRODUÇÃO O principal objetivo da Odontologia é manter ou melhorar a qualidade de vida do paciente. Este objetivo pode ser alcançado pela prevenção da doença, alívio da dor, melhorando a eficiência mastigatória, aprimorando a fonação e melhorando a aparência. Devido ao fato de muitos desses objetivos requererem a reposição ou alteração da estrutura dentária existente, há séculos, os principais desafios têm sido o desenvolvimento e a seleção de materiais capazes de suportar as condições adversas do ecossistema oral. Uma das diferenças entre um profissional e um comerciante é que o primeiro possui conhecimentos básicos com os quais ele pode selecionar e definir as condições para uma determinada situação, como, por exemplo, prever ou assegurar o sucesso eventual de um projeto racional. Dessa forma, um rebitador será o responsável por juntar as barras de uma ponte, mas o engenheiro é o responsável pelo desenho desta ponte, especificamente nos pontos onde os rebites devem ser colocados e onde as barras e armações devam se unir. Além disto, cabe a este último selecionar os materiais para a estrutura a ser construída. Se o engenheiro desconhece as propriedades químicas e físicas do aço e outros metais que irão constituir a ponte, a estrutura sem dúvida irá falhar. O dentista e o engenheiro têm muito em comum. O dentista deve analisar as forças que estarão presentes em uma prótese que ele irá construir e, guiado por tais análises, deverá fazer o desenho desta prótese. Ele deve possuir um conhecimento suficiente das propriedades físicas dos diferentes tipos de materiais que utiliza, de modo a poder fazer o melhor julgamento possível e uma seleção apropriada. Em outras palavras, ele deve estar preparado para saber se um determinado procedimento odontológico irá requerer uma liga de ouro, um cimento ou uma resina. Somente conhecendo as propriedades físicas e químicas de cada um dos materiais estará em condições de fazer tal julgamento. Uma vez que o dentista selecionou o tipo de material a ser utilizado, um produto comercial deve ser escolhido. É intenção dos fabricantes fornecer materiais de alta qualidade, porém, como a competição é grande, o dentista deve ser capaz de avaliar as alegações dos fabricantes de maneira inteligente para sua proteção e de seu paciente, distinguindo fato de propaganda. 1.2 DEFINIÇÃO DE MATERIAIS Os materiais são substâncias geralmente sólidas com propriedades que as tornam utilizáveis em produtos e dispositivos desenvolvidos pelo Homem para preencher suas necessidades físicas, sociais, estéticas, de segurança, etc. São tradicionalmente classificados em: metálicos, cerâmicos, poliméricos e conjugados (ou compósitos). Os materiais interagiram historicamente com o homem e com as estruturas intelectuais e sociais. O alcance da história dos materiais tem início Introdução à Ciência dos Materiais 12 Fernanda Panzeri com a descoberta da existência de propriedades úteis, o que envolve a Arte. Depois, vem a produção de utensílios em quantidades suficientes para preencher nossas necessidades, o que requereu a organização industrial e social de diferentes tipos em diferentes épocas. Durante os últimos 3 milênios, poucos materiais de aplicações generalizadas serviram para quase todos os fins; alguns dos quais descobertos bem antes do ano 1000 a. C. Eles foram largamente aceitos por terem funcionado suficientemente bem, e os desafios residiam em barateá-los estendendo seu campo de aplicação. Em todo o período, desde os tempos clássicos até o fim do séc. XIX, a inovação no campo dos materiais estava na produção e na aplicação. Na área dos materiais, a ciência surgiu com muita freqüência a partir de uma pré-história prática, se beneficiando desta mais do que a prática se beneficiou da aplicação da teoria. Todos já ouviram alusões sobre as Eras do Homem baseadas nos materiais; entre elas a Era do Ouro, da Prata, do Bronze e do Ferro. Um caso bem conhecido de mudanças sociais forçadas pelos materiais é o uso dos metais em armamentos. Outras mudanças sociais dignas de registro são aquelas provocadas pelo papel, pelas tintas, pelo cimento, pelos plásticos, pelos semicondutores, etc. 1.3 A CIÊNCIA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS A ciência dos materiais dentários envolve o estudo da composição e propriedade dos materiais e a forma que eles interagem com o ambiente no qual são colocados. 1.3.1 Histórico Dos MateriaisDentários Por estranho que possa parecer, existe pouco conhecimento histórico da ciência dos materiais dentários e de sua manipulação, apesar do fato de a prática odontológica preceder a era cristã. A odontologia surgiu como especialidade por volta do ano 3000 a.C. Embora as inscrições em tumbas egípcias indicarem que os “doutores dos dentes” eram considerados como médicos especializados, não existem indícios que estes profissionais praticaram a odontologia restauradora. Coroas de ouro e ferro eram usadas por fenícios (2.500 a.C.) e os Etruscos (800 a.C.) são conhecidos como os primeiros a desenvolverem as próteses parciais. O primeiro a utilizar a folha de ouro para restauração dental foi Johannes Arcelanus, da Universidade da Bolonha em 1498. Os documentos mais antigos de implantes dentais são atribuídos aos etruscos no início do ano 700 a. C. Em ± 600 a. C. os maias usavam implantes de segmento de conchas do mar que eram colocados nos alvéolos dos dentes anteriores. Entretanto, a coloração de dentes com finalidade decorativa ocorreu muito antes. Incrustações de ouro marteladas e de pedras e minerais também foram colocadas com razões Introdução à Ciência dos Materiais 13 Fernanda Panzeri estéticas ou por tradição ornamental pelos maias e, posteriormente, pelos aztecas. A odontologia moderna começou em 1728, quando Fauchard, o “pai da odontologia”, publicou um tratado descrevendo vários tipos de restaurações dentárias, inclusive um método para construção de dentaduras artificiais em marfim. Mais tarde, Pfaff, pela primeira vez, descreveu um método para moldagem da boca com cera. A partir desse molde seria construído um modelo com gesso. Em 1792, Chamant patenteou um processo de construção de dentes de porcelana. A incrustação de porcelana foi introduzida no início do século XIX. Até recentemente, pouca informação científica a respeito dos materiais dentários restauradores estava disponível. Seu emprego era inteiramente artesanal, e o único teste laboratorial era a boca do paciente. O primeiro importante despertar de interesse científico ocorreu no meio do século XIX, quando começaram os estudos do amálgama dental por Black. 1.4 OS MATERIAIS DENTÁRIOS SÃO SEGUROS? Nenhum dispositivo odontológico, incluindo os materiais restauradores, é absolutamente seguro. A segurança é relativa, e a seleção e emprego dos dispositivos ou materiais odontológicos são baseados na pressuposição de que os benefícios superam os riscos biológicos conhecidos. Os dois principais efeitos biológicos são as reações alérgicas e as tóxicas. Paracelso, famoso médico e alquimista suíço, afirmou: “todas as substâncias são venenosas; não existe uma que não seja um veneno. A dose certa diferencia um veneno de um remédio”. 1.4.1 Biomecânica Como o material comporta-se em situações reais é conhecido como mecânica. Aplicada aos biomateriais, chama-se biomecânica. Quando um material é colocado ou faz contato com o corpo humano é, geralmente, designado como biomaterial. Por definição, é um material “não- vivo” destinado a interagir com sistemas biológicos. 1.4.2 Regulamentos e Padrões dos Materiais Dentários Para controlar e fiscalizar a qualidade dos materiais odontológicos colocados no mercado, existem instituições governamentais ou não. Uma dessas instituições é a ADA (American Dental Association), uma divisão do Governo Americano que determina as propriedades físicas e químicas dos materiais dentários e a significância clínica, além de regular o desenvolvimento de novos materiais, instrumentos e métodos para testes. Essas especificações são padrões pelos quais a qualidade e as propriedades dos materiais podem ser aferidas. Elas apresentam os requisitos para propriedades físicas e Introdução à Ciência dos Materiais 14 Fernanda Panzeri químicas de um material de modo a assegurar um desempenho satisfatório do material quando este é adequadamente empregado pelo dentista. O benefício de tais especificações para a profissão odontológica tem sido inestimável. O dentista passou a ter critérios de seleção que são imparciais e realistas. Em outras palavras, se o dentista usa aqueles materiais que se enquadram numa especificação, ele pode ter certeza que o material apresentará um desempenho satisfatório. O conhecimento, pelo dentista, dos requisitos das especificações é importante para que ele tenha habilidade de reconhecer as limitações do material odontológico com que está trabalhando. Nenhum material dentário é perfeito no seu propósito restaurador. Ele não apresentará o mesmo desempenho do órgão original que substituiu. Atualmente existem 49 especificações da ADA. O número de especificações têm aumentado rapidamente para encampar materiais e dispositivos que ainda não eram normatizados. Por outro lado, as especificações existentes são periodicamente revisadas, em função das correntes alterações nas formulações dos produtos, bem como pelo aumento do conhecimento do comportamento dos materiais na cavidade oral. Outras entidades também colaboram com essa regulamentação. São elas: a FDA (Food and Drug Administration), FDI (Fédération Dentaire Internationale) e a ISO (International Organization of Standardization), sendo que as duas últimas estabelecem especificações para os materiais dentários em nível internacional. 1.5 RELAÇÃO COM AS DEMAIS DISCIPLINAS DA ODONTOLOGIA Nem todos os materiais utilizados na Odontologia são estudados por Materiais Dentários. Por exemplo: anestésicos, medicamentos e agentes terapêuticos não fazem parte de nossa abordagem. A ciência dos Materiais Dentários, de modo geral, abrange os tecidos orais naturais (esmalte, dentina, tecido pulpar) e os materiais sintéticos que são empregadas na prevenção da cárie dental, para a terapia periodontal, e na reconstrução de estruturas orais ausentes, danificadas ou comprometidas esteticamente. Estas categorias incluem materiais empregados nas especialidades odontológicas como dentística, cirurgia bucomaxilofacial, ortodontia, periodontia, odontopediatria e prótese. 1.6 MATERIAIS DENTÁRIOS NA ATUALIDADE Como a sociedade tem mudado, exigindo materiais cada vez mais duráveis e mais estéticos, a ciência dos materiais deve acompanhar essa mudança. Hoje, ao contrário de alguns anos atrás, é possível a restauração de um dente com porcelana pura (sem a presença de metal) em razão do desenvolvimento dessas porcelanas, tornando-as mais duras e resistentes. Introdução à Ciência dos Materiais 15 Fernanda Panzeri Além disso, o grande avanço da Odontologia foi, sem dúvida, o desenvolvimento de uma liga de titânio capaz de não causar reação de rejeição aos tecidos, tornando possíveis os implantes dentais, o que de uma forma mais convincente vem confirmar que a ciência dos materiais evolui com a sociedade. Dentro das fundições odontológicas, os revestimentos, que são materiais denominados refratários, que formam moldes para receber o metal líquido e conformar restaurações, têm sido melhorados para proporcionar fundições mais precisas e de polimento mais fácil. A condição refratária é importante, pois qualifica o material como estável à altas temperaturas. Até no campo da cirurgia houve um avanço, com o desenvolvimento da hidroxiapatita sintética, que é um dos componentes químicos do osso. Ela é usada nos casos de grandes perdas ósseas por processos de reabsorção, como também nos casos de malformações faciais, como as fendas palatinas. Ela propicia uma formação óssea. Cirurgiões-dentistas e pesquisadores continuarão no século XXI em busca do “Cálice Sagrado” da Odontologia Restauradora, isto é, do material restaurador que tenha adesão permanente à estrutura dental, que esteticamente se combine com a estrutura dental que exiba propriedades similaresaos tecidos dentais e que inicie reparação tecidual. BIBLIOGRAFIA ANUSAVICE, J. Padrões de performance para Materiais Dentários. In: ________ Materiais Dentários de Phillips. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 1ª ed. 1998 p. 1-7. CRAIG, R. G. ed – Scope and history of restorative materials. In ________. Restorative Dental Materials. United States, Mosby, 10ª ed. 1996. p. 1-15. McCABE, J. F. & WALLS, A. W. G. – Science of Dental Materials. In: ________. Applied Dental Materials. London, Blackwell Science, 8ª ed. 1998. p. 1-3. VAN NOORT, R. – A historical perspective. In: ________ . Introduction to Dental Materials. London, Mosby, 1994. p. 5-10 2 Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 17 Fernanda Panzeri 2.1 INTRODUÇÃO Como todos os materiais empregados pelo homem, os materiais odontológicos comportam-se de acordo com propriedades particulares a cada um, próprias dos mesmos e que permitem a eles reagir de modo característico aos estímulos externos. Quando esticamos um fio ou uma borracha, eles se comportam de maneiras diferentes. O fio irá se modificar, mas essa mudança será tão pequena que será difícil perceber. Por outro lado, a borracha se alongará rapidamente e poderá, até, dobrar de comprimento. Para entendermos melhor essas propriedades, devemos conhecer primeiro alguns conceitos fundamentais da estrutura da matéria. 2.2 ESTRUTURA DA MATÉRIA Matéria pode ser definida como um corpo que tem massa e ocupa um lugar no espaço e toda matéria pode ser concebida como sendo formada por um conjunto de pequenas partes até formar estruturas maiores. Essas unidades estruturais são os átomos. Os elementos químicos conhecidos são representados por átomos e apresentam características próprias que os distinguem uns dos outros. Com exceção dos gases inertes, os elementos químicos nunca são encontrados em estado estável individualmente como átomo. Em geral, são encontrados em grupos de dois ou mais átomos devido às forças de atração ou de coesão entre eles, o que faz com que a distância entre eles seja diminuída, de modo a permitir uma aproximação. Quando dessa aproximação poderão resultar na constituição de moléculas, cristais e líquidos. De acordo com as associações entre os átomos e/ou moléculas, a matéria pode encontrar-se em um dos três estados físicos conhecidos: sólido, líquido e gasoso. Os sólidos diferenciam-se dos líquidos e gases por apresentarem forma e volume definidos, em determinadas temperaturas. Esta diferença é devida a uma variação na energia cinética dos átomos constituintes dos mesmos; no caso dos sólidos, o movimento das partículas que o constituem é mínimo, falando-se que há relativa imobilidade das mesmas. 2.3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ODONTOLÓGICOS As propriedades dos materiais odontológicos podem ser classificadas em propriedades físicas, propriedades mecânicas, propriedades químicas, propriedades biológicas, propriedades estéticas e propriedades diversas. 2.4 PROPRIEDADES MECÂNICAS: Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 18 Fernanda Panzeri O estudo das propriedades mecânicas implica no exame das relações entre um corpo, constituído de determinado material, e as forças que atuam sobre o mesmo, assim como as conseqüências dessas relações. Obviamente, diferentes materiais respondem diferentemente à aplicação dessas forças. Então, como poderemos comparar o desempenho dos materiais em diferentes aplicações? Para isso, precisamos de algum padrão de comparação que é independente de tamanho e forma do material. Tendo um padrão, é possível comparar as propriedades dos diferentes materiais e prever o comportamento dos objetos. As bases para tal padrão objetivo são as propriedades chamadas tensão e deformação. A descrição das propriedades mecânicas dos materiais está baseada nelas. 2.4.1 Tensão e Deformação: Se tentarmos afastar, por meio de uma força externa ou carga, um átomo do seu retículo espacial, haverá uma reação de todo o conjunto, e que tende a manter o mesmo em posição, ou o faz voltar à posição primitiva existente antes da aplicação da força externa. Disto se deduz que as partículas constituintes de um corpo reagem à ação de uma força externa, por uma reação que é chamada tensão. Então, quando uma força externa, a força peso, por exemplo, atua sobre um corpo, provoca uma reação de igual magnitude e de direção contrária chamada de tensão. Tensão é a força interna que se opõe à força externa, também chamada de carga. Pode-se definir a tensão como a intensidade da força interna, ou componente de força, que atua sobre um plano determinado (área). Desta forma, quando o dentista coloca uma coroa de liga de ouro em um dente, ele sabe que quando o paciente morde sobre ela, haverá um deslocamento de átomos em função da reação que o material apresenta à carga mastigatória. Mas o interesse real do dentista é na reação total que esta coroa irá apresentar durante o seu uso clínico. Assim, o que lhe interessa é saber se houve mudança da forma ou se essa coroa fraturou devido às cargas a que ficou exposta. Conforme a magnitude da carga ou tensão correspondente, poderá a mesma superar ou não a oposição dos átomos. Se a reação à carga, por meio da tensão, for superada, teremos o aparecimento de deformações. Deformação de um corpo é a alteração de suas dimensões, por unidade de dimensão (dimensão total). As cargas são inicialmente insuficientes, em magnitude, para provocar deformações do corpo. Com o aumento na magnitude dessa carga, haverá o aparecimento de deformações, o que indica que a reação interna foi superada. As deformações poderão ser de dois tipos: Elásticas: quando desaparecem pela remoção das forças que a produziu, o que deixa implícito o retorno do corpo às dimensões existentes antes da aplicação da carga, bem como o restabelecimento das distâncias que havia entre os átomos. Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 19 Fernanda Panzeri Plásticas ou Permanentes: São as deformações residuais da estrutura, ou que se verificam após cessar a ação da força externa que as produziu. Tipos de tesões e deformações Em relação à direção, as tensões podem ser classificadas em 3 tipos. Se as cargas forem axiais (no sentido do longo eixo) e aplicadas nos extremos do corpo, numa mesma direção, porém em sentidos divergentes, tendendo a distender o corpo, as cargas serão ditas de tração e as tensões induzidas no corpo chamadas de tensões de tração (Fig. 2-1). Se as cargas forem aplicadas de modo a tenderem comprimir o corpo, as cargas serão chamadas de compressão, e as tensões induzidas pelas mesmas serão chamadas de tensões de compressão (Fig 2-2) Se as cargas forem aplicadas de modo a provocar uma torção da substância, como é o caso das forças aplicadas em um corpo em sentido contrário e em direções diversas, ter-se-á a indução de tensões de torção, comumente chamadas de tensões de cisalhamento (Fig 2-3). Na realidade, as tensões de tração, de compressão e de cisalhamento apresentam-se geralmente em conjunto, sob a forma de tensões complexas, como é o caso das próteses fixas, quando em função na mastigação (Fig 2-4). Relações entre tensão e deformação Tensão e deformação não são propriedades independentes ou não- relacionadas, mas estão intimamente ligadas e podem ser vistas como um exemplo de causa e efeito. Limite de Proporcionalidade Segundo a Lei de Hooke, as tensões são diretamente proporcionais às deformações durante as deformações elásticas. Então, quando se aplica uma carga a um material, este deverá apresentar uma deformação proporcional à carga. Porém, há um momento em que a carga atinge um nível em quea deformação deixará de ser proporcional para ser progressivamente maior. Isso ocorre quando é atingido o limite de proporcionalidade do material. O limite de proporcionalidade pode ser definido, então, como a maior tensão capaz de ser suportada por uma estrutura até a qual as tensões sejam proporcionais às deformações respectivas. Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 20 Fernanda Panzeri Figura 2-1 - Tensão de tração: Mesma direção e sentidos divergentes Figura 2-2 - Tensão de compressão: Mesma direção e sentidos convergentes Figura 2-3 - Tensões de cisalhamento: Direções diversas e sentido contrário Figura 2-4 - Tensões Complexas: Ao mesmo tempo em que há tensão de compressão, há de tração Se agirmos de modo inverso, ou seja, libertando um material de tensões, após cada incremento destas, verifica-se que as deformações, até Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 21 Fernanda Panzeri determinado ponto são elásticas, isto é, recupera suas dimensões originais. Verifica-se, porém, que ultrapassada uma tensão determinada, a recuperação não será total, ou seja a elasticidade não é completa e o material apresenta deformações plásticas ou permanentes. Esta tensão máxima, além da qual a recuperação do material não é total, advindo à deformação permanente, determina o limite de elasticidade, podendo ser definido como a tensão máxima capaz de ser suportada por uma substância de modo que, removida a carga, o material retorne às suas dimensões originais. Deve-se lembrar, a esta altura, o conceito inadequado que muitos têm relativamente à elasticidade. Que seria mais elástico: o aço ou a borracha? O aço. Sim, pois o limite de elasticidade do aço é maior que o da borracha. Substância elástica é pois aquela capaz de resistir à ação de tensões de considerável magnitude, sem deformar-se permanentemente. Flexibilidade é a propriedade apresentada por determinadas substâncias, de ser possível de grandes deformações elásticas, com tensões de magnitude relativamente pequena. Daí dizer-se que a borracha é mais flexível que o aço. Para aumentar o entendimento do conceito de elasticidade e verificar o que ela significa para dois materiais que apresentam elasticidades diferentes, imagine-se duas molas como as da Fig 2-5, sendo uma mais rígida do que a outra. A mola 2 é mais rígida do que a mola 1; assim, quando as duas são submetidas a cargas iguais, a mais rígida é estendida em menor quantidade. Dobrando-se a quantidade da carga, as molas estendem-se o dobro. Triplicando a carga, estendem-se o triplo. Dessa forma, podemos ver que, independente da carga aplicada para cada mola, a proporção de extensão é a mesma, para cada mola. Entretanto, as deformações das duas molas são diferentes. Isso porque uma é mais elástica do que a outra. Módulo de Elasticidade A relação entre a Tensão e a Deformação, para o intervalo de tensões que vai até o limite de proporcionalidade é conhecida como Módulo de Elasticidade. Ela pode ser definida como: Conclui-se que quanto menor for a deformação para uma determinada tensão, maior será o valor do módulo de elasticidade. Quando você tem um baixo módulo de elasticidade, isso é uma característica de um material flexível, ou seja, uma tensão aplicada produziu uma grande deformação. Já quando se tem um módulo de elasticidade alto, temos um material elástico, pois uma tensão aplicada produziu uma pequena deformação. E = E E = deformação tensão Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 22 Fernanda Panzeri Figura 2-5 - Diferença de elasticidade em duas molas com rigidez diferente Dois materiais poderão apresentar limite de proporcionalidade idêntico, porém módulo de elasticidade diverso. Considere-se, a título de exemplo, dois materiais A e B, pelo exame do gráfico representado na Fig 2-6. Aplicando-se a fórmula do módulo de elasticidade, verifica-se que: Módulo de Elasticidade de A = 15.000/1 = 15.000 Módulo de Elasticidade de B = 15.000/3 = 5.000 Verifica-se, assim, que A é mais elástico que B, pois apresenta maior módulo de elasticidade. A flexibilidade máxima é diretamente proporcional ao limite de proporcionalidade e inversamente proporcional ao módulo de elasticidade; quanto menor este, maior a flexibilidade. Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 23 Fernanda Panzeri Figura 2-6 - Diferença no módulo de elasticidade Até agora, a discussão prendeu-se às forças mecânicas que eram aplicadas de forma constante e por um período de tempo arbitrário e longo (forças estáticas). Nos dentes, durante a mastigação, não é este o tipo de força atuante. Assim, ela perdura por alguns momentos e é criada devido ao movimento da mandíbula sobre a maxila (forças dinâmicas). Quando da ação de tensões dinâmicas, propriedades outras são ainda exigidas da estrutura em questão. Resiliência Resiliência é a quantidade de energia absorvida por uma estrutura quando sofre a ação de tensões não superiores ao seu limite de proporcionalidade. Quando um acrobata cai ou salta do trapézio para a rede, a energia de sua queda é absorvida pela resiliência da rede. A força responsável pela deformação de uma restauração dentária é aquela devida ao ato de mastigação e que atua sobre a estrutura do material restaurador. A magnitude de deformação desta estrutura será determinada pelas tensões induzidas. Na maioria das restaurações odontológicas, a presença de grandes deformações não é recomendada em função do perigo de provocar danos aos dentes. É por essa razão que o material restaurador deve mostrar uma certa resiliência para permitir que, mesmo quando submetido a tensões de magnitudes consideráveis, as deformações resultantes sejam muito limitadas. A resiliência está intimamente ligada ao impacto. Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 24 Fernanda Panzeri Impacto O termo impacto é usado para descrever a colisão de um objeto em movimento contra um parado. Como o processo de mastigação possui valores de velocidade e massa envolvidos, ele também pode ser considerado como uma situação de impacto. Sabe-se que um objeto em movimento possui uma quantidade conhecida de energia cinética. Se o objeto que recebe o impacto não se deforma permanentemente, ele deve ter a capacidade de armazenar a energia de colisão de uma maneira elástica. Esta habilidade é a resiliência. Há um ponto em que aplicando-se a carga de proporcionalidade, a deformação passa a ser imprevisível e se encaminha à fratura, estando na dependência de cada material. Nesse caso, as tensões não são mais proporcionais às deformações. Se a carga é removida em qualquer ponto, antes da fratura, a tensão resultante desta carga volta a ser zero. Porém, a deformação não é igual a zero. É por isto que se um fio ou outra estrutura for submetida àquela tensão, não retornará à suas dimensões originais. Neste caso, o fio ficaria dobrado, estirado ou deformado. Resistência Resistência é a tensão máxima necessária para fraturar uma estrutura. Ela pode ser chamada de resistência: à tração, à compressão ou ao cisalhamento, dependendo do tipo predominante de tensão envolvida. Uma outra denominação é a Tenacidade, ou seja, a propriedade de ser difícil de quebrar. A resistência à tração é conceituada como a tensão máxima que a estrutura pode suportar antes da sua fratura. Um material friável é aquele que tem pouca resistência. A resistência à tração pode ser avaliada por meio da ductilidade. Esta é a propriedade que apresentam certas substâncias de resistir a grandes deformações plásticas, quando sob tensões de tração. Substânciadúctil é, pois, aquela capaz de sofrer deformações permanentes, relativamente grandes, quando sob tensões de tração, sem fraturar-se (fios). Maleabilidade, por sua vez, é a propriedade de certos corpos resistirem a grandes deformações, quando sob a ação de tensões de compressão, sem que ocorra ruptura. Substância maleável é, pois, aquela capaz de apresentar grandes deformações permanentes, sob tensões de compressão, sem fraturar- se. A ductilidade indica a causa, o motivo da fratura de uma prótese fixa, prótese removível ou restauração metálica fundida. A falta de ductilidade, antes que possa ocorrer a fratura é que nos diz a causa desta. A substância dúctil deforma-se consideravelmente antes que ocorra a fratura, o que poderá constituir um inconveniente, desde que uma deformação irá provocar uma alteração na oclusão da prótese, deslocando o equilíbrio de forças entre os dentes. Por outro lado, essa propriedade será importante quando da necessidade de adaptar ou contornar um grampo de prótese removível, um fio de ortodontia, que são situações em que se exige deformações maiores do Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 25 Fernanda Panzeri que a correspondente ao limite convencional de escoamento. Assim, se a substância for dúctil irá deformar-se, porém não fraturará. A fragilidade é considerada o oposto da resistência. Assim, por exemplo, o vidro é friável à temperatura ambiente, já que ele não se dobra apreciavelmente sem fraturar-se. Em outras palavras, um material frágil tende a se fraturar próximo ao seu limite de proporcionalidade. As substâncias frágeis deformam-se pouco antes que ocorra a fratura. Fadiga Caso o material seja submetido a cargas cíclicas ou repetidas, com valores de tensão bem abaixo daqueles correspondentes à resistência limite, eles podem produzir falhas na estrutura. Este tipo de falha é a fadiga. Durante o ato da mastigação, centenas de tensões cíclicas também são induzidas a um material restaurador. Dureza Dureza é uma propriedade de conceituação difícil. Pode ser interpretada como a resistência à deformação permanente, ou a resistência à penetração, a resistência ao corte ou a ser riscado, ou ainda resistência ao desgaste. Em odontologia, a dureza baseia-se mais na resistência à penetração, apesar dessa grandeza ser freqüentemente usada para definir a habilidade de um material em resistir à abrasão. Entretanto, a abrasão excede este tipo de definição, pois seu mecanismo é complexo e envolve a interação de numerosos fatores. A resistência à abrasão de materiais deve ser verificada dentro de uma mesma classificação, como por exemplo a de uma marca de cimento com outra do mesmo tipo.. Existem muitos testes para a dureza da superfície (Fig 2-7). A grande maioria está baseada na capacidade do material de resistir à penetração de uma ponta com carga específica. Quanto maior a penetração da ponta, menor a dureza; quanto menor a penetração, maior a dureza. Brinell Knoop Vickers Figura 2-7 - Esquemas representativos dos diversos testes de Dureza Propriedades Mecânicas dos Materiais Dentários 26 Fernanda Panzeri BIBLIOGRAFIA CRAIG, R. G. ed – Mechanical Properties. In ________. Restorative Dental Materials. United States, Mosby, 10ª ed. 1996. p.56-103. McCABE, J. F. & WALLS, A. W. G. – Properties used to characterize materials. In: ________. Applied Dental Materials. London, Blackwell Science, 8ª ed. 1998. p. 5-15. O’BRIEN, W. J. – Physical Properties In: ________ Dental Materials and their Selection. Chicago, Quintessence Books, 2ª ed, 1997 p. 13-17. VIEIRA, D. F. – Propriedades Mecânicas In: ________ . Propriedades dos Materiais Odontológicos. São Paulo, EDUSP, 1ª ed, 1965 p. 3-89. 3 Propriedades Físicas dos Materiais Dentários Propriedades Físicas 28 Fernanda Panzeri 3.1 REOLOGIA Até o momento, a discussão das propriedades dos materiais usados em odontologia foram relacionadas com as substâncias sólidas submetidas aos vários tipos de tensões. Entretanto, muitos destes materiais são líquidos em algum estágio de sua aplicação odontológica. Além do mais, o sucesso ou falha de um determinado material está na dependência de suas propriedades no estado líquido, tanto quanto de suas propriedades no estado sólido. Assim, mais tarde, iremos estudar materiais, como cimentos e materiais de moldagem, que se transformam de líquido em sólido na boca. Já os gessos usados na fabricação de modelos e troquéis, além das ligas para fundição, são materiais que são convertidos em líquidos para depois formar estruturas sólidas fora da boca. Materiais amorfos, como as ceras e as resinas, que aparentam ser sólidos, nada mais são do que líquidos super-resfriados que se deformam em função da plasticidade ou escoamento sob a presença de tensões pequenas e aplicadas gradualmente. Finalmente, existem materiais que são usados como líquidos, como é o caso das pastas profiláticas, dos dentifrícios e das soluções e géis para condicionamento ácido do esmalte. A maneira pela qual estes materiais deformam ou escoam quando submetidos a tensões é muito importante para o seu uso em odontologia. A reologia é o estudo do escoamento dos materiais. Um estudo das propriedades reológicas dos líquidos ou pastas, normalmente envolve a medida da viscosidade. A viscosidade é uma medida da consistência de um fluido e sua inabilidade para escoar. Assim, um material de pouca viscosidade requer somente uma pequena pressão para produzir um alto escoamento, enquanto um material mais viscoso requer uma pressão maior para produzir um pequeno escoamento. Um fluido altamente viscoso escoa vagarosamente devido à sua alta viscosidade. Este conceito é familiar para qualquer pessoa que compara as propriedades do escoamento da água com aquelas do melaço. Existem materiais que se comportam de forma diferente em relação à viscosidade, como mostra a Fig 3-1. A viscosidade de substâncias que têm uma relação linear entre a força de tensão e deformação são chamadas de Newtonianas. Esse comportamento ocorre com a água, que é tido como padrão. Quando viramos um copo com água, ela escoa proporcionalmente à velocidade de movimentação do copo. Alguns materiais dentários exibem um comportamento pseudoplástico. Suas viscosidades diminuem com o aumento da velocidade de deformação por cisalhamento. Esse comportamento é característico da massa de bolo. Quanto mais rápido batemos o bolo, mais fácil e mais homogênea fica a massa. Os líquidos que apresentam uma tendência contrária são chamados dilatantes. Eles tornam-se mais rígidos quando a velocidade de deformação aumenta. É o caso da clara que é batida em neve. Quanto mais batemos a clara, mais firme ela fica. Propriedades Físicas 29 Fernanda Panzeri Figura 3-1 - Gráfico Tensão/Deformação para fluidos exibindo diferentes tipos de comportamento reológico Finalmente, alguns tipos de materiais comportam-se como corpos rígidos até que se atinja um valor mínimo de tensão de cisalhamento. Estas substâncias são chamadas de plásticos. O catchup é um exemplo bastante conhecido, pois é necessária uma batida forte no fundo da garrafa para que a massa de tomate escoe. No caso dos materiais odontológicos, comportamentos newtonianos e pseudoplásticos são comumente encontrados, enquanto que dilatantes são mais raros. A viscosidade dos materiais sofre também a influência da temperatura. A viscosidade da maioria dos líquidos diminui rapidamente com o aumento da temperatura. Ela também está na dependência de deformações prévias do líquido e, neste caso, eles são conhecidos como tixotrópicos. As pastas dentais para profilaxia são usualmente tixotrópicas. Se elas forem agitadas rapidamente e medir-se asua viscosidade, será obtido um valor inferior àquele que se obteria se o material fosse deixado em repouso por várias horas. 3.1.1 Elasticidade e Viscoelasticidade: Quando o material recebe uma carga e após a remoção dela recupera a sua dimensão original, ele é elástico. Porém, se a recuperação dessa posição é lenta, ou se um grau de deformação permanente persiste, o material é viscoelástico. Para explicar esse comportamento, utilizamos modelos envolvendo o uso de molas e uma sanfona (Fig 3-2). Quando uma mola, que representa um material elástico, é fixada por um lado e uma carga é aplicada no outro, torna- se imediatamente estendida. Quando a carga é removida, ela imediatamente recupera seu tamanho. Esse comportamento é análogo àquele do material perfeitamente elástico. Quando uma carga é aplicada a uma sanfona, que representa um material viscoso, ela se abre vagarosamente, sendo que a deformação ocorre em função do tempo em que a carga é aplicada. Quando a carga é removida, a sanfona permanece aberta e nenhuma recuperação ocorre. Quando esses Propriedades Físicas 30 Fernanda Panzeri materiais são colocados em série, a aplicação da força causa a extensão imediata da mola, seguida pela abertura vagarosa da sanfona. Com a remoção da carga, a mola recupera seu comprimento original, mas a sanfona permanece distorcida. A quantidade da distorção depende da carga aplicada e do tempo que a carga permanece aplicada. Quando a mola e a sanfona são colocadas em paralelo, a aplicação da carga causa a abertura vagarosa da mola sobre o efeito amortecedor da sanfona. Após a remoção da carga, a sanfona e a mola vagarosamente recuperam sua posição original sobre a influência elástica da mola, amortecida pela sanfona. Alguns materiais odontológicos apresentam as características das ligações em paralelo e outros com ligações em série. 3.2 COR As discussões precedentes sobre as propriedades físicas dos materiais foram baseadas naquelas que são necessárias para permitir a restauração da função, de um dano ou da perda de tecidos naturais. Entretanto, um outro objetivo importante na odontologia moderna é restaurar a cor e a aparência da dentição natural. Por isso, considerações estéticas em odontologia restauradora e protética assumiram uma grande prioridade. A restauração do dente humano tem se movido do campo puramente funcional para o estético. Podemos definir estética como a arte do imperceptível, quando procuramos duplicar ou harmonizar com neutralidade um dente artificial, ou fazer a restauração de dentes perdidos. Muitos pacientes hoje procuram um nível de restauração para seus dentes onde é virtualmente impossível detectar que o dentista interveio. Conseqüentemente, as propriedades óticas dos materiais que são selecionados e usados pelos dentistas tem se tornado de grande importância. Infelizmente, os profissionais, diante da demanda por trabalhos estéticos e os grandes e rápidos avanços dos materiais estéticos, enfrenta enorme carência de informações, sobretudo no campo da cor. A luz é uma forma de radiação eletromagnética que pode ser detectada pelo olho humano. Ele é sensível a comprimentos de onda que vão de aproximadamente 400 nanômetros (violeta) até 700 nanômetros (vermelho- escuro). A combinação de intensidade de comprimentos de onda presentes no feixe de luz determina a propriedade usualmente chamada de cor. Para que um objeto seja visível, ele deve emitir luz ou então refletir ou transmitir a luz incidente proveniente de uma fonte externa. Este último tipo é o caso dos objetos que têm interesse odontológico. A luz incidente é de maneira usual policromática, ou seja, uma mistura de vários comprimentos de onda. A reação de um objeto à luz incidente é absorver e/ou difundir certos comprimentos de onda de uma maneira seletiva. Propriedades Físicas 31 Fernanda Panzeri A B C D Figura 3-2 - Representação de uma situação de viscoelasticidade. A) Mola - material elástico. B) Sanfona com líquido viscoso - material viscoso. C) Mola e sanfona em série. D) Mola e sanfona em paralelo A luz incide no olho e direciona-se para a retina e é convertida em impulsos nervosos, os quais são transmitidos ao cérebro. Os sinais são processados para que seja produzida a percepção psicofisiológica da cor. Dimensões da cor : Assim como as formas físicas apresentam 3 dimensões (comprimento, largura e profundidade), quantitativamente, a cor é descrita em função de 3 atributos tridimensionais específicos e que são definidos como Matiz, Luminosidade e Saturação (Figs 3-3 a 3-5). O matiz é uma característica comumente associada pelo leigo à cor do objeto; assim, por exemplo, ele pode ser vermelho, azul ou verde. Ele está na dependência do comprimento de onda dominante. É uma sensação. Para que a cor exista, um observador (vivo ou mecânico) deve perceber esta sensação. As cores podem ser divididas em tonalidades claras ou escuras. Esta claridade, que pode ser medida independentemente do matiz, é chamada de luminosidade. Esta é uma propriedade acromática – com ausência de qualquer matiz – e pode ser simplesmente definida como brancura ou negrume. A pessoa precisa apenas observar a televisão em branco e preto para compreender que a percepção de uma cena é possível apenas com a dimensão intensidade. Por exemplo, se um bonito campo for visto em uma Propriedades Físicas 32 Fernanda Panzeri televisão em branco e preto, as árvores serão percebidas apenas como matizes de cinza, mas todas as formas podem ser reconhecidas e compreendidas acromaticamente. O terceiro atributo da cor representa o grau de concentração de um matiz em particular e é chamado de saturação ou croma. Por exemplo: se em um copo com água for adicionada uma gota de substância de cor verde, esta água apresentará uma leve aparência verde. Conforme sucessivas gotas vão sendo adicionadas, o matiz não varia, se todas as gotas procedem da mesma fonte de corante, o meio torna-se progressivamente saturado, isto é, o croma aumenta. Quanto maior for a saturação, mais pura e intensa é a cor. A saturação não existe isoladamente, ela está sempre associada ao matiz e à luminosidade. A cor de um objeto pode ser modificada por fatores diferentes do matiz e da saturação. A luminosidade, por exemplo, está relacionada com o grau de opacidade, translucidez e transparência de uma estrutura. Vejamos, então, o significado dessas propriedades: Opacidade: É a propriedade que previne a passagem de luz, por exemplo, quando um objeto reflete a totalidade das cores do espectro, contida em uma fonte de luz branca, na mesma intensidade que a recebida, este objeto aparecerá branco. Se todas as cores forem absorvidas igualmente, o objeto aparecerá preto. Translucidez: É a propriedade que permite a passagem da luz com alguma distorção, de maneira que um objeto colocado atrás do material não pode ser visto claramente. Transparência: Permite a passagem da luz com pouca ou nenhuma distorção, favorecendo a visualização através do material. Clinicamente, em procedimentos operatórios ou em um laboratório de prótese, a reprodução da cor de um dente é feita utilizando-se escalas de cores. Elas indicam ao técnico e ao dentista uma determinada cor, a fim de que eles possam fazer as misturas adequadas dos materiais com o intuito de reproduzir a cor escolhida inicialmente. 3.3 PROPRIEDADES TÉRMICAS Quando um paciente toma uma xícara de chá ou toma um sorvete, a diferença de temperatura envolvendo os dentes pode ser pronunciada. A polpa de dente pode reagir severamente se não estiver protegida dessas temperaturas que diferem grandemente da temperatura normal de 37°C. Quando colocamos uma restauração, coroa, ponte ou prótese, deve-se tomaro cuidado de proteger a polpa dos extremos da temperatura. Portanto, as propriedades térmicas dos materiais dentários necessitam ser consideradas. Propriedades Físicas 33 Fernanda Panzeri Figura 3-3- Matiz Figura 3-4 - Luminosidade Figura 3-5 - Saturação Propriedades Físicas 34 Fernanda Panzeri O calor transferido através de substâncias sólidas ocorre comumente devido a um processo chamado condução. A condutibilidade térmica é uma medida termofísica de quanto calor é transferido através de um material através da condução. O coeficiente de condutibilidade térmica é medido determinando-se a quantidade de calor, em calorias por segundo, que passa através de um corpo de prova com 1 cm de espessura e que apresente uma área de seção transversal de 1 cm². Quanto maior for o valor obtido, maior será a capacidade da substância de transmitir energia e vice-versa. A difusibilidade térmica dos materiais controla o tempo que a mudança de temperatura leva para passar através de um material. Embora a condutibilidade térmica do óxido de zinco e eugenol ser menor que a da dentina, sua difusibilidade é mais que o dobro da dentina. Na boca, existe um estado instável de transferência de calor durante a ingestão de alimentos sólidos e líquidos que se encontram frios ou quentes. A dentina e o esmalte são isolantes térmicos efetivos. Apesar disto, deve-se lembrar que, como acontece com qualquer isolante térmico, a estrutura dentária tem que apresentar uma espessura suficiente para ser um isolante térmico efetivo. Quando a camada de dentina entre o assoalho da cavidade e a polpa é fina, ele perde muita capacidade isolante. A baixa condutibilidade térmica do esmalte e da dentina diminui a ação dos choques térmicos provocados pela ingestão de alimentos frios e quentes, e que resulta em uma sensibilidade dolorosa. Entretanto, a presença de restaurações de qualquer tipo tendem a alterar esta situação. Muitos materiais restauradores são metálicos, que são ótimos condutores térmicos, o que pode constituir uma agressão à polpa, em decorrência das mudanças térmicas a que será submetida. Por outro lado, o dente artificial é preso a uma base de dentadura, a qual é confeccionada com resina acrílica, que é má condutora térmica. Em uma dentadura superior, esta base cobre, usualmente, a região do palato. Sua baixa condutibilidade térmica impede a troca de calor entre os tecidos moles e o restante da cavidade oral. Com isto, o paciente perde a sensibilidade ao frio ou ao calor quando está comendo ou bebendo. Uma propriedade igualmente importante para o dentista é o coeficiente de expansão térmico linear. Ele é definido como a alteração no comprimento por unidade de comprimento de um material, quando a temperatura é elevada ou abaixada em 1 grau. Um exemplo da importância dessa propriedade em odontologia seria o caso de uma restauração dentária expandir ou contrair mais que o dente, durante as alterações de temperatura. Se isto ocorresse, a restauração poderia sofrer infiltração pela contração ou soltar-se por uma expansão. BIBLIOGRAFIA ANUSAVICE, J. Propriedades Físicas dos Materiais Dentários. In: ________ Materiais Dentários de Phillips. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 1ª ed. 1998 p.18-27. McCABE, J. F. & WALLS, A. W. G. – Properties used to characterize materials. In: ________. Applied Dental Materials. London, Blackwell Science, 8ª ed. 1998. p. 5-22. 4 Propriedades Biológicas dos Materiais Dentários Propriedades Biológicas 36 Fernanda Panzeri 4.1 INTRODUÇÃO A ciência dos materiais dentários tem a necessidade de acompanhar conhecer e apreciar certas considerações biológicas que estão associadas com a seleção e uso dos materiais a serem empregados na cavidade bucal. A resistência à deformação deixa de ser importante se o material injuria a polpa ou os tecidos moles. A maioria dos materiais dentários deve permanecer no ser humano por períodos de tempo curtos ou longos. Outros materiais são usados exclusivamente em laboratórios para a confecção de restaurações e dentaduras. Daí a necessidade do material ser biocompatível. O termo biocompatível é definido como “harmonioso com a vida e não possuindo efeitos tóxicos ou prejudiciais às funções biológicas”. Em geral, a biocompatibilidade é medida com base na citotoxicidade localizada, nas reações sistêmicas e no potencial alergênico e carcinogênico. Baseadas nesses critérios, as exigências para a biocompatibilidade dos materiais odontológicos são as seguintes: Não devem ser prejudiciais à polpa nem aos tecidos moles; Não devem conter substâncias tóxicas que possam ser liberadas e absorvidas pelo sistema circulatório causando reação sistêmica; Devem ser livres de agentes que possam causar reações alérgicas; Não devem ter potencial carcinogênico. Num sentido amplo, um biomaterial poderia ser definido como qualquer substância que não seja um medicamento que possa ser usado por qualquer período de tempo, como parte de um tratamento, estimulando a reparação de qualquer tecido, órgão ou função do corpo. Do ponto de vista geral, os materiais se enquadram na definição de biomateriais e sua biocompatibilidade, no que concerne aos tecidos orais, é um parâmetro que deve ser considerado para sua formulação e uso. Sob este aspecto, parece óbvio agora que o ambiente hospedeiro destes biomateriais é especial em função da presença de bactérias e outros detritos na cavidade bucal, além das propriedades corrosivas da saliva e de outros fluidos. Um outro ponto é que o material e o processo de fabricação ou uso não devem causar danos ao dentista, ao pessoal auxiliar ou ao técnico de laboratório. 4.2 OS DENTES É extremamente importante o conhecimento das estruturas dentais, pois os materiais a serem aplicados a elas devem interagir de forma a restituir as funções mastigatórias, biológicas e estéticas. Os dentes do homem são órgãos de estrutura complicada que constam, em parte, de tecido duro contendo em seu interior a polpa dentária, rica em vasos e nervos. Propriedades Biológicas 37 Fernanda Panzeri Fi gu ra 4 -1 - O D en te e s ua s es tr ut ur as . A ) E sm al te B )D en tin a C ) P ol pa Propriedades Biológicas 38 Fernanda Panzeri A massa principal do dente é constituída pela dentina. Esta, na zona dentária que aparece na boca, encontra-se recoberta por outro tecido duro e de origem epitelial chamado esmalte, enquanto que a parte oculta nos maxilares acha-se envolta pelo cemento, substância análoga ao osso e onde inserem-se as fibras conjuntivas que terminam nos maxilares (Fig. 4-1). A porção do dente recoberta pelo esmalte designa-se anatomicamente com o nome de coroa, chamando-se de raiz a que é envolvida pelo cemento. A polpa ocupa a cavidade de forma idêntica que o dente mostra externamente. Esta cavidade começa no ápice da raiz pelo orifício apical, continua ao longo de toda raiz formando o canal radicular e se amplia finalmente na coroa para formar a cavidade pulpar. 4.2.1 O Esmalte O esmalte é o tecido mais calcificado e denso do corpo humano, consistente de milhões de cristais inorgânicos (hidroxiapatita) que, mantidos firmemente juntos, formam as unidades estruturais chamadas de prismas de esmalte (Fig. 4-1a). Essas unidades vão da junção dentina-esmalte até a superfície do esmalte. É composto também de 1% de material orgânico encontrado entre a estrutura cristalina e de 3% de água, que é contida dentro de pequeno, mas extenso, sistema poroso tornando o tecido permeável. O esmalte maduro é altamente mineralizado. 4.2.2 A Dentina A dentina constitui a maior parte dodente. Como qualquer tecido vivo, ela consiste de células, que são especializadas e são chamadas de odontoblastos, e uma substância intercelular. Embora os corpos dos odontoblastos estejam situados na superfície pulpar da dentina, toda a célula pode ser considerada tanto biológica como morfologicamente como célula própria da dentina, pois seus prolongamentos estão embebidos na matriz mineralizada. Cada célula dá origem a um prolongamento, que atravessa a dentina calcificada para terminar numa ramificação em rede na junção com o esmalte ou cemento. A dentina é quimicamente composta de 70% de material inorgânico, 20% de material orgânico e 10% de água. O material inorgânico consiste principalmente de hidroxiapatita e a fase orgânica é grandemente de colágeno. A característica principal da dentina é a presença de túbulos dentinários que passa por toda sua extensão (Fig 4-1b). Em todo o desenvolvimento do dente há, aproximadamente 45.000 túbulos dentinários por milímetro quadrado na superfície da câmara pulpar. Os túbulos formam uma rede e contém uma substância - o fluido dentinário - que pode contribuir para a sensibilidade da dentina como um tecido. A presença dos túbulos dentinários dá a propriedade de permeabilidade à dentina de forma que drogas e químicas presentes nos Propriedades Biológicas 39 Fernanda Panzeri materiais restauradores podem penetrar através da dentina e prejudicar a polpa. A dentina apresenta uma qualidade viscoelástica que proporciona ao dente suficiente resiliência para prevenir fraturas do esmalte quando em função. 4.2.3 A Polpa O único tecido mole rico em células conjuntivas que está circunscrito dentro da câmara pulpar é a polpa dentária. É um tecido mesenquimal constituído de fibroblastos, vasos, nervos e odontoblastos, de grande potencialidade na formação da dentina (Fig. 4-1c). A polpa é dividida em duas partes: a polpa coronária, que toma a forma da câmara pulpar, e a polpa radicular, que preenche os canais radiculares e estabelece contato com os tecidos moles periapicais. A polpa desempenha quatro funções importantes: Formação de dentina Nutrição da dentina Sensorial Protetora A polpa é responsável tanto pela formação de dentina fisiológica como pela formação de dentinas reparadora e esclerótica, através de um processo protetor. Se os processos odontoblásticos são expostos por um desgaste extenso, erosão, cáries ou procedimentos operatórios, a célula pode ser lesionada mais ou menos gravemente. Os odontoblastos lesionados podem degenerar e serem substituídos pela migração de células indiferenciadas das camadas mais profundas da polpa para a superfície dentinária, ou então, através de uma reação de defesa passam a formar uma dentina mais dura, diminuindo a permeabilidade na região injuriada. Esta dentina é conhecida como dentina reparadora. Aqui o curso dos túbulos é freqüentemente torcido, e seu número é muito reduzido. Estímulos de natureza diferente não somente induzem a formação adicional de dentina reparadora, como também levam a alterações na própria dentina. Os sais de cálcio passam a ser depositados nos processos odontoblásticos em degeneração ou ao redor deles e tendem a obliterar os túbulos numa forma de uma reação defensiva ainda mais potente da dentina. Essa dentina é mais densa e mais dura, que a dentina normal e é conhecida como dentina esclerótica. 4.3 CAUSAS DE REAÇÕES PULPARES Muitos são os fatores que podem levar a uma manifestação de resposta às restaurações dentárias. As mais comuns são a formação de cárie secundária e a dor associada à sensibilidade pós-operatória. Propriedades Biológicas 40 Fernanda Panzeri 4.3.1 Microinfiltração Poucos materiais restauradores tradicionais usados em odontologia possuem adesão à estrutura dental. Desta maneira, existirá sempre um espaço microscópio entre a restauração e as paredes da cavidade a ser restaurada. Assim, os fluidos e detritos orais podem penetrar livremente na interface dente/restauração. Este fenômeno é conhecido como microinfiltração. Se a penetração interfacial (percolação) é severa, ocorre o crescimento bacteriano entre a restauração e as paredes cavitárias e, até mesmo, no interior dos túbulos dentinários. Os produtos tóxicos liberados por estes microrganismos produzem uma contínua irritação na polpa dentária. Felizmente, a dentina prevê um certo grau de proteção. Se a sua espessura é adequada, ela promove o isolamento térmico, além de impedir a penetração de produtos agressivos provenientes dos materiais restauradores ou da microinfiltração. Entretanto, quando se está em presença de cavidades profundas, nas quais a dentina remanescente tem espessura igual ou inferior a 2mm esse fato se torna muito perigoso. Existe também uma outra faceta que deve ser reconhecida. A dentina é uma estrutura dinâmica que possui uma constante movimentação de fluidos no seu interior. Qualquer alteração no conteúdo desse fluido ou no equilíbrio de sua pressão, também chamada de hidrodinâmica, pode resultar em uma reação pulpar. A câmara pulpar está sob uma constante pressão fisiológica. Essa pressão tende a forçar os fluidos dentinários para o interior dos túbulos dentinários. Caso haja alguma comunicação do meio externo com a polpa, a pressão na polpa se torna maior e o fluido dentinário escoa ao redor dos prolongamentos dos odontoblastos no interior dos túbulos, o que causa estimulação das fibras nervosas. 4.3.2 Alterações térmicas As estruturas do dente e da restauração dentária estão continuamente expostas ao calor e ao frio advindos de alimentos sólidos e líquidos. A variação na temperatura durante uma refeição normal pode atingir valores tão altos como 65ºC. A condutibilidade térmica e o coeficiente de expansão térmico linear dos materiais restauradores são propriedades importantes para serem consideradas naquilo que respeita à saúde da polpa, bem como para minimizar a microinfiltração que ocorre como resultado das alterações cíclicas da temperatura. 4.3.3 Galvanismo A presença de materiais metálicos diferentes em contato na cavidade oral gera a formação de uma corrente elétrica, conduzida pela saliva. Por Propriedades Biológicas 41 Fernanda Panzeri exemplo, quando restaurações de ouro estão em oposição a restaurações em amálgama, há formação dessa corrente galvânica, produzindo irritação pulpar e o aparecimento de sensibilidade. Fica evidente que a polpa dental está sujeita a vários tipos de injúrias antes, durante ou após a restauração de um dente cariado. O dentista deve conhecer as causas das possíveis irritações e tomar os devidos cuidados nas várias etapas do uso, objetivando minimizar ou eliminar tais causas. O calor e a secagem durante o preparo cavitário podem causar injúria severa à polpa. Lesões também podem ocorrer devido à inserção de materiais restauradores. Elas estão relacionadas com a pressão de condensação, sendo exemplos as restaurações feitas com amálgama. Além disso, durante a cimentação de coroas, em razão da pressão hidráulica produzida, pode-se causar dano à polpa. Componentes dos materiais restauradores, ou aqueles de natureza química produzidos durante a presa, podem ser agressivos. Após a restauração, o choque térmico e o galvanismo podem causar hipersensibilidade. A penetração de bactérias ao longo da interface restauração/dente pode contribuir para a irritação pulpar e também para o aparecimento de cáries secundárias. Desta maneira, uma injúria pulpar que aparece durante ou após os procedimentos restauradores tem origem multifatorial. 4.4 INFLUÊNCIA DA IDADE DO PACIENTE NA RESPOSTA PULPAR: Pacientes mais velhos têm menor reação do tecido pulpar do que pacientes jovens. Como os dentes permanentessofrem os efeitos da abrasão, erosão, cáries e procedimentos restauradores durante toda a vida, a polpa torna-se reduzida em tamanho devido à deposição de dentina primária, secundária e reparadora. Na idade de 55 anos, o volume do tecido pulpar é de 1/5 comparado com o volume da idade de 25 anos e contém somente 1/5 do seu volume sangüíneo e esse fator diminui a capacidade de cicatrização da polpa, ou seja, a polpa precisa de mais tempo para reagir a uma lesão ou resistir à uma infecção. 4.5 TOXIDIDADE DO MERCÚRIO Por muitos anos houve uma controvérsia com relação a biocompatibilidade das restaurações de amálgama devido à presença de mercúrio em sua composição. Menos de 0.01% de mercúrio é absorvido. Entretanto, ele tem uma alta pressão de vapor. Entre 65% e 85% do vapor de mercúrio que é inalado deposita-se no corpo, tomando-se muito mais perigoso ao profissional. Muito da confusão associada com a toxicidade do amálgama ocorre da ignorância dos sinais e sintomas do envenenamento pelo mercúrio. A dor de cabeça, um dos sintomas mais freqüentemente reclamados para a remoção da Propriedades Biológicas 42 Fernanda Panzeri restauração de amalgama, não é um sintoma do envenenamento por mercúrio. Os sintomas são fraqueza, fadiga, anorexia, perda de peso, insônia, irritabilidade e tremores na extremidade. BIBLIOGRAFIA FERRACANE, J. L. – Characteristics of Materials. In: ________ . Materials in Dentistry. Principles and Applications. Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, 1995. p. 34-36. GALAN Jr., J – Estrutura Dental In: ________ . Materiais Dentários. São Paulo, Livraria Santos, 1ª ed, 1999 p. 19-25. PHILLIPS, R. W. – Considerações Biológicas no uso dos Materiais Dentários. In: ________ . Materiais Dentários de Skinner. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 9ª ed, 1993 p. 35-39. Fernanda Panzeri 5 Gessos Odontológicos Gessos 44 Fernanda Panzeri 5.1 INTRODUÇÃO O gesso (ou gipsita) é um mineral que é extraído em várias partes do mundo. Diferentes formas de gesso foram usadas por vários séculos na área da construção. Os alabastros usados na construção do Rei Salomão, de fama bíblica, foram feitos a partir de uma forma de gesso. Produtos à base de gesso são largamente usados na indústria, e praticamente todas as casas e edifícios têm componentes de gesso. O gesso é usado na odontologia para a obtenção de modelos de estudo das estruturas orais e maxilo-faciais e como importante auxiliar nas fases laboratoriais para a construção de próteses. Vários tipos de gesso são usados para a obtenção de modelos, nos quais próteses e restaurações são construídas. Quando o gesso é misturado à sílica, forma-se um produto conhecido como Revestimento, que é utilizado na obtenção de restaurações fundidas em metal e será discutido posteriormente. Quimicamente, este mineral, usado para fins odontológicos, é basicamente um sulfato de cálcio diidratado (CaSO4 . 2 H2O). 5.2 OBTENÇÃO DO GESSO O gesso é obtido através da calcinação da gipsita. Comercialmente, a gipsita é triturada e submetida a temperaturas que variam entre 110 e 120 °C com o objetivo de retirar parte da água da cristalização. Como a temperatura é elevada, a água remanescente da cristalização é removida e forma-se o sulfato de cálcio hemidratado [(CaSO4) 2 . H2O], que é o principal constituinte do gesso comum e dos gessos pedra. Dependendo do método de calcinação, pode-se obter diferentes formas do hemidrato. Se a gipsita é aquecida no forno ambiente aberto a temperaturas indicadas, a reação resultará na formação cristalina de um hemidrato conhecido como β-hemidrato (Gesso Paris ou Comum). Esses cristais são caracterizados por sua forma esponjosa e irregular, o que contrasta com aquela dos cristais do α-hemidrato (gesso pedra), os quais são mais densos e apresentam formas prismáticas mais definidas. Diferentes procedimentos podem ser empregados para a obtenção do α-hemidrato. Os produtos deste processamento são os principais constituintes do gesso-pedra que, nas suas diferentes formas, são utilizados na construção de modelos e troquéis. Essas diferenças entre o α e o β-hemidrato são resultantes dos diferentes tamanhos dos cristais, de sua área de superfície e da perfeição da grade espacial. O produto obtido com o α-hemidrato é mais duro e resistente do que aquele resultante da reação do β-hemidrato. A razão principal desta diferença é que o pó do α-hemidrato requer menor quantidade de água para o processo Gessos 45 Fernanda Panzeri de mistura que aquela necessária ao β-hemidrato. O β-hemidrato requer mais água para umedecer as partículas do pó, pois os cristais são mais irregulares em seu formato e mais porosos nas suas características físicas. A diferença nas densidades relativas dos produtos de α e β-hemidrato pode ser vista medindo quantidades iguais em peso dos 3 tipos de gesso e colocando-os em cilindros graduados. O gesso que ocupa maior volume, que apresenta menor densidade, necessita de uma maior quantidade de água para a sua manipulação, se tornando, assim, menos resistente. 5.3 REAÇÃO DE PRESA Quando o hemidrato é misturado com a água, a reação é revertida: (CaSO4)2 . H2O + 3 H2O CaSO4 . 2 H2O + calor O produto da reação é a gipsita, e o calor envolvido na reação exotérmica é equivalente àquele usado durante o processo de calcinação. A teoria mais importante e reconhecida para o mecanismo de presa é a teoria cristalina. Ela foi originada por Henri Louis Le Châtelier, um químico francês; e depois, em 1907, a teoria recebeu o apoio de Jacobus Hendricus van´t Hoff, um famoso químico alemão. De acordo com a explicação de van´t Hoff, a diferença no solubilidade do sulfato de cálcio diidratado e hemidratado causa a presa do material. O sulfato de cálcio dissolvido precipita como sulfato de cálcio diidratado porque o sulfato de cálcio diidratado é menos solúvel que o hemidrato. O hemidrato é 4 vezes mais solúvel que o diidrato; assim, a reação de presa pode ser entendida da seguinte maneira: Quando o hemidrato é misturado com a água, forma-se uma suspensão fluida e manipulável. O hemidrato dissolve-se até formar uma solução saturada Esta solução saturada de hemidrato torna-se supersaturada pela presença de diidrato, o qual começa a precipitar À medida que o diidrato se precipita, a solução não mais se encontra saturada de hemidrato, e assim ele continua a se dissolver na água. A continuidade deste processo faz com que os hemidratos entrem em solução e consequentemente haja a precipitação de diidratos em forma de novos cristais ou agregando-se a cristais já formados, permitindo o crescimento de forma arborescente. Esta reação continua, repetindo-se sucessivamente até a exaustão do hemidrato. A medida que aumenta a formação de diidrato, a massa aumenta de consistência até seu endurecimento. Os cristais em forma de agulha crescem a partir de núcleos. A mistura e o cruzamento destes cristais de diidrato resultam em uma estrutura sólida e bastante dura. Gessos 46 Fernanda Panzeri O processo de presa é contínuo e vai desde o começo da mistura até a reação de presa estar completa, pelo tempo no qual o material alcança sua resistência máxima. Porém, mudanças físicas importantes podem ser reconhecidas durante este processo. Inicialmente há uma fase aquosa continuamente presente, e a mistura é um líquido viscoso, exibindo pseudoplasticidade de forma que este flui prontamente sob vibração; nesta fase a mistura tem uma aparência brilhante. Como a reação de presa prossegue, cristais de gesso continuam crescendo às custas da fase aquosa, e a viscosidade da mistura aumenta. Quando as aglomerações de cristais de gesso interagirem,
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