Propriedades dos Materiais Dentarios

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Propriedades dos Matériais Odontológicos
Materiais dentários e ou odontológicos são os empregados no rotina clinica do CD em busca de manter e ou reestabelecer a saúde bucal do paciente. Os mesmos são regulamentados pela ADA e ANSI os quais designam e cobram critérios básicos para tais materiais poderem ser empregados no mercado. Tais órgãos estabelecem propriedades aos materiais levando em consideração as propriedades:
Físicas
Mecânicas
Químicas
BiológicasNenhuma substancia pura é capaz de reunir todas as propriedades que se deseje para um material restaurador, por exemplo, isso exige que os materiais sejam processados antes de serem comercializados, desse modo a mistura dos materiais depende das propriedades que se devem ser priorizadas, no entanto é importante salientar que melhorar a propriedade de um material implica em prejudicar outra
Propriedades Físicas
São baseadas na Lei da termodinâmica (Tº de fusão; condutibilidade térmica; Coeficiente de dilatação térmica) e outros.
Reologia – compreende o conhecimento da tensão do escoamento do material durante e após a sua manipulação.
Quando se fala de materiais líquidos, não cristalinos, geralmente se refere a essa resistência de escoamento como viscosidade, nesta quanto maiores forem as moléculas constituintes e mais fortes as uniões intermoleculares menor sera seu escoamento, e portanto maior sua viscosidade, ademais é importante ressaltar que a viscosidade dos líquidos diminui com o aumento da temperatura e depende da natureza da substancia. 
Os materiais odontológicos podem apresentar as mais diversas reologias, no entanto a escolha da mesma depende da necessidade, do que se está planejando, por exemplo no caso do cimento de fosfato de zinco o material manipulado deve ser mais fluido, ou sejam menos viscoso, quando a necessidade de uso for uma cimentação, e mais espesso quando seu uso for necessário como base, o mesmo ocorre com material de moldagem, se for necessária a criação de um molde o material deve ter uma melhor fluidez, ou seja, baixa viscosidade visto se for usado um material com dificuldade de escoar não se obterá a reprodução de todos os detalhes da boca do paciente. 
Para alguns materiais a força de cisalhamento reduz sua viscosidade e os torna mais fluidos o que chamamos de tixotropismo.
Todos os materiais de moldagem são parcialmente viscoelasticos em sua natureza e podem sofrer deformação permanente quando removido de áreas retentivas.
Quando se fala da reologia dos sólidos, no entanto se denomina escoamento ou CREEP. Nesses casos o escoamento é a medida que vai se usar para a deformação do material ao longo do tempo, ou seja, é um material sólido no entanto a medida que se aplica carga constante ele começa a se deformar. Um dos principais materiais, é o amalgama, que ao longo do tempo e das incidências de carga ocorre o CREEP, ou seja a deformação, e como esse material tem algumas propriedades mecânicas deficientes, esse escoamento pode levar a uma fratura na borda e ou no elemento restaurado, que é que se denomina o CREEP em seu sentido direto, assim sendo a deformação plástica dependente do tempo do material sob uma carga ou tensão constante.
Temperatura de Fusão- esta se trata da temperatura em que um material passa do estado sólido ao líquido, sendo importante pois na soldadura de alguma liga metálica o material usado na solda deve possuir temperatura de fusão inferior a da liga metálica que ira ser soldada, pois casos contrario haverá união/fusão das duas.
Condutividade térmica- se trata da medida de transferência de calor de um material por meio de condução do corpo, ou seja, capacidade de conduzir calor. Os metais são bons condutores térmicos, enquanto os polímeros/resinas são bons isolantes. Um alto valor relativo de condutividade térmica de um material indica que ele não promove um isolamento térmico adequado da polpa, por isso se faz necessário a associação destes materiais (normalmente metálicos, a exemplo do amalgma) uma base de outro material com menor valor de condutividade térmica, por meio de forramento ou base. 
Dentro da condutividade térmica pode se adicionar a difusividade térmica que consiste na analise de transferência de calor, ou seja, cmo o calor se difunde através de um material. É desejável que materiais restauradores diretos tenham baixa difusividade a fim de evitar aumentos de temperatura do órgão pulpar frente as variação de temperatura na boca, no entanto em casos de PP e PT essa difusividade deve ser alta para permitir que o paciente tenha uma resposta satisfatória a estímulos quentes e frios na boca,
Expansão Térmica – ocorre não só com metais como com polímeros/resinas, e consiste na contração e ou expansão de um material de acordo com a variação de temperatura, no caso dos materiais odontológicos é importante que os materiais restauradores tenham coeficienrtes de expansão térmica lineares, e semelhantes aos das estruturas dentais para que se expandam e ou se contraiam de forma semelhante evitando assim uma tensão na interface dentaria que pode acarretar em fraturas seja no esmalte como na dentina. Ademais esse CETL depende também da difusividade térmica de modo que a combinação ideal de um materal restaurador é um baixo valor de difusividade combinado com um CETL semelhante ao dos substratos dentais.
	Material
	CETL (/ºC)
	Esmalte (porção coronária do dente)
	11,4
	Dentina
	8,3
	Cimento de oxido de zinco e eugenol
	35
	Cimento de ionômero de vidro
	11,5
	Resina composta
	39,4
	Amálgama
	25
	Liga de Au-Pt-Pd
	15,5
Propriedades Óticas
A propagação da luz e os fenômenos a ela associados tem efeitos de suma importância na odontologia, uma vez que ao se restaurar um dente, não podemos abrir mão de três premissas básicas: forma, função e estética. A cor é uma característica dinâmica e só existe enquanto há luz e observador. A luz varia conforme o ambiente e horário, no entanto tem se como luz visível o espectro de cor que fica ente 400 e 700 nanometros (ser humano). Outrossim, trazendo para a odontologia a cor depende de três coisas 
Matiz que seria a cor dominante, são classificadas por letras (A- marrom; avermelhado | B- amarelo; alaranjado| C- cinza; esverdeado| D – cinza; rosado)
Luminosidade/Valor que seria o quanto de luz o elemento irá refletir 
Saturação/Croma que se refere a intensidade da cor (azul escuro, azul claro...)
Em essência as descrições verbais das cores não são precisas o suficiente para descrever a aparência das cores dos dentes, visto a mesma ainda depender dos graus de opacidade, translucidez e transparência. O esmalte permite que 70% da luz o ultrapasse sendo considerado um corpo translucido, já a dentina permite a passagem de apenas 30% sendo bem menos translucida, no entanto e esmalte se apresenta mais espesso em determinadas regiões do dente de modo que na região cervical onde é mais delgado o croma da dentina aparece com mais intensidade que na região media onde a espessura do esmalte é mais espessa, a esse fenômeno se da o nome de policromatismo. Outro fenômeno que ocorre que induz bastante ao erro é o metamerismo, que é a variação na cor de acordo com a fonte de luz. Sendo a luz natural a melhor luz para se ter como base.
Propriedades Mecânicas
Nestas propriedades se observa principalmente as deformações e tensões incidentes nos materiais. Mas para iniciar é importante o conhecimento de dois conceitos: Corpo de prova- amostra padronizada da substancia a ser testada; Carga- força externa aplicada sobre o corpo. 
Tensão e Deformação: sabe se que quando uma força atua sobre um corpo, uma reação a essa carga é desenvolvida internamente tendo a mesma magnitude e direção, porém sentido oposto, e em resposta a essa força tem se uma deformação do corpo. Essa tensão pode ser
Tração: cp resiste ao alongamento (alimentos pegajosos, pode gerar remoção do material)
Compressão: cp resiste ao encurtamento/compressão (pode causar fraturas, solturas de restauração, fraturas de dentes.Cisalhamento: cp resiste ao encurtamento, é a tensão que incide sobre os braquetes que podem romper a união entre eles e os dentes, é a fora adjacente a interface entre dois corpos.
Flexão: força que tende a dobrar um corpo, vai ocorrer basicamente com todas as tensões já citadas
Imagine uma prótese fixa (uma ponte fixa de três elementos) onde o paciente perdeu um dente e a prótese vai estar apoiada nos dois dentes vizinhos (um de cada lado) que o paciente ainda apresenta. (imagine a prótese abaixo dessa seta vermelha do slide e os dois dentes de cada lado são as setas no sentido vertical). Então quando o paciente mastiga sobre essa prótese fixa, na superfície vai ocorrer, além da tensão de flexão, tensões de compressão, na parte de baixo da prótese: tração, e tensão de cisalhamento sobre os dentes. Logo, não é a toa que o paciente chega no consultório dizendo que a prótese soltou, pois a tensão de flexão vai agir nesse material
Em resposta a aplicação de uma força ocorre a deformação de um corpo, tal deformação pode ser
Plástica: quando após uma força o corpo se deforma permanentemente.
Elástica: quando após a remoção da força o corpo volta a apresentar suas dimensões originais.
De modo geral, deseja se que os materiais dentários sejam capazes de resistir as forças de tensão de tração, compressão, cisalhamento e flexão que se estão sujeitos na cavidade oral 
Curva de tensão-deformação
A curva de tensão-deformação é a descrição gráfica do comportamento de um material submetido a uma carga. Ao carregar um corpo de prova em uma máquina de ensaios, são aferidos continuamente os valores de carga e deslocamento, os quais permitem traçar a curva de comportamento. Existem duas fases características dessa curva:
Fase elástica: Aumento progressivo da tensão e deformação com padrão de proporcionalidade da curva na relação das grandezas. Durante essa fase, ao remover-se a carga aplicada sobre o corpo de prova, este volta às suas dimensões originais. 
Fase plástica: Aumento progressivo da tensão com perda do padrão de proporcionalidade da curva.
Resistencia dos Materiais: É a capacidade de os materiais acomodarem as tensões às quais são submetidos. Ao referir-se a propriedades de resistência, busca-se a tensão máxima necessária para causar uma fratura ou a tensão necessária para uma deformação pré-determinada. As propriedades de resistência são avaliadas a partir do limite de proporcionalidade, pois, a partir dessa fase, os materiais apresentam alterações permanentes. Resistência máxima É a tensão máxima que um material pode suportar antes de fraturar. Pode ser aferida em testes de tração e de compressão, buscando a tensão máxima de tração ou tensão compressiva máxima. É obtida pela divisão da carga máxima aplicada pela área da secção transversal inicial do corpo de prova.
A fase elastica apresenta ainda as seguintes propriedades mecânicas:
Limite de proporcionalidade (P) - É a maior tensão que um material sustentará sem desvios da proporcionalidade linear entre a tensão e a deformação. No diagrama tensão-deformação, a partir do ponto P, a curva torna-se não linear, portanto o material entrou em sua fase plástica. Antes do ponto P, indica que o material sofre uma deformação elástica.
Modulo de elasticidade - É a medida da elasticidade de um material representando sua rigidez dentro da fase elástica. Ao projetar a tensão sobre a correspondente deformação no gráfico da curva tensão-deformação.
Limite de elasticidade- É o máximo de tensão que o material suportará sem ocorrer deformação permanente.
Resiliência - é a capacidade de um material absorver energia enquanto é deformado elasticamente. É mensurada por meio do cálculo da área abaixo da porção elástica da curva tensão-deformação.
O limite de proporcionalidade e o limite de elasticidade representam a mesma tensão dentro de uma estrutura sendo utilizados como sinônimos quando se refere à tensão. No entanto, eles diferem, porque enquanto um lida com a proporcionalidade da deformação, o outro descreve o comportamento elástico.
O ponto P é o ponto crítico para o estudo dos materiais, pois indica o quanto um material pode suportar as cargas mastigatórias sem deformar-se e perder sua função
A resiliência é importante na avaliação da quantidade de trabalho esperado de fios e molas ortodônticas durante a movimentação dos dentes
A fase plástica apresenta as seguintes propriedades mecânicas:
As propriedades mecânicas da fase plástica são aquelas presentes a partir do limite de elasticidade. A partir desse ponto, o material passa a apresentar deformações permanentes.
Limite convencional de escoamento - é uma propriedade que representa o valor de tensão no qual uma pequena quantidade (até 0,2%) de deformação plástica tenha ocorrido. O valor percentual médio de deformação plástica de 0,1 ou 0,2% é convencionado arbitrariamente e atríbuído como percentual de deformação estabelecido. É determinado traçando uma linha paralela e abaixo da curva de tensão-deformação em sua porção constante, que parte do ponto de deformação preestabelecido (p. ex., 0,2%). O ponto onde a linha intercepta a curva de tensão-deformação é o limite de escoamento. 
Tenacidade - é a quantidade de energia aplicada sobre um material para que ocorra fratura. Corresponde à área total abaixo das porções elástica e plástica da curva tensão-deformação. Até o momento da fratura, os materiais podem apresentar comportamento frágil e dúctil. O valor da tenacidade depende da resistência e da ductibilidade. Quanto maior a resistência e maior a ductibilidade, maior será a tenacidade. Para situações dinâmicas com grandes taxas de deformação, a tenacidade pode ser avaliada mediante ensaios de impacto.
Tenacidade à fratura (K1C) é uma medida da absorção de energia de materiais friáveis, relacionada ao nível de estresse (tensão) antes de a fratura ocorrer. Características como resistência mecânica, resistência ao choque térmico e suscetibilidade ao desgaste erosivo são controladas por essa propriedade. Trata-se de um teste muito útil e simples, uma vez que a tenacidade está mais ligada aos fatores intrínsecos do material do que às variáveis na superfície do espécime, decorrentes do preparo da amostra.
Ductilidade - a capacidade de um material de resistir à força de tração, formando uma estrutura afilada, sem haver ruptura. Pode ser aferido por meio do percentual de alongamento após a fratura, calculando a redução do diâmetro do corpo na região fraturada, ou do teste de flexão a frio. Assim como a maleabilidade, é uma propriedade característica de metais e ligas metálicas. Entre os metais, destacam-se o ouro, a prata e a platina.
Maleabilidade - é a propriedade de um material de resistir a cargas de compressão formando uma estrutura de disco (laminado ou chapa), sem haver ruptura. Entre os materiais de interesse na odontologia, o ouro e a prata são os metais nobres mais maleáveis. O cobre também apresenta significativa maleabilidade.
O limite elástico diz respeito ao fim da zona elástica é o ponto de maior tensão da zona elástica sem que haja deformação plástica, ai depois ele em um limiar bem mínimo inicia o limite de proporcionalidade que é quando eu sei que estou causando a deformação do material, e entre esses dois limites, o elástico e o de proporcionalidade, tem se o limite convencional de escoamento que o limiar mínimo entre eles em que se houver uma tensão mínima vai produzir uma deformação permanente entrar no limite de proporcionalidade.
 
Quanto mais distante da zona plástica é melhor para o dente? Não é que seja melhor, depende do material. Se você levar
em consideração o material de moldagem, se ele tem uma zona elástica muito alta, vai ser bom para uma área de difícil
acesso e na hora de tirar esse molde ele não causa distorção, mas se for uma cerâmica, que tem pouca zona plástica, ela
fratura rápido, depende do material que você está estudando.
Propriedades de resistência: Já foi faladosobre as tensões gerais, o ambiente oral é bastante nocivo para o material restaurador, o paciente pode ter restaurações de 30/40 anos ou recentes, pode ter restaurações recentes que fraturou ou antigas que não fraturam, mas todas elas podem sofrer fadiga, ou seja, o ambiente oral, temperatura e o pH pode causar fadiga, que consequentemente, vai causar uma falha estrutural, sendo bastante nociva para os materiais. 
FADIGA: Valores de tensão muito abaixo da resistência teórica do material podem produzir fratura 
Rachadura inicial -> Defeito intrínseco crítico -> Ciclos de tensão -> Propagação da fratura (trinca) -> Fratura catastrófica (Ele faz analogia com um vidro quando está se quebrando, a rachadura vai aumentando até que ele se solte, o mesmo acontece com o material).
RESISTÊNCIA DE PENETRAÇÃO/dureza de superfície: resistência oferecida pelo material à aplicação de carga externa. Ela não é uma propriedade intrínseca de um material e dessa forma não pode ser precisamente definida em termos de unidades fundamentais de massa, comprimento e tempo, de forma simplificada pode se dizer que a dureza seja a resistência de um material a penetração. A mesma se apresenta como indicativo direto de resistência do material ao desgaste da cavidade bucal. Para averiguar a tal se usa o teste de dureza o qual é indicado para avaliar a dureza superficial, a de diferentes substratos, a profundidade de polimerização em compósitos (ex.: testar a fotopolimerização da resina para que ela endureça) e o grau de conversão em compósitos. Os testes podem ser de : 
Knoop: um dos testes mais usados para resistência principalmente para cerâmicas e cimentos, é uma ponta de diamante, faz uns discos (?) de resina e aplica carga sobre a superfície da resina ou do dente e vê a resistência dele à penetração. 
Brinell: utilizada para a resistência de metais, ligas.
Vickers: resistência de resinas e cerâmicas.
Rockwell 
Microdurômetro: aparelho que realiza o teste. 
Propriedades Químicas
Soludibilidade: Propriedade de uma substância que forma soluções com outra; medida da capacidade que uma substância tem de se dissolver em outra, expressa pela concentração da solução saturada da primeira na segunda.
O material odontológico está inserido na boca do paciente, onde tem saliva, água, alimentos, que em contato com o material pode haver a liberação dos componentes solúveis para o meio, podendo causar descoloração, perda de propriedades (mecânica, de resistência, ect), variação volumétrica (contração e expansão) e degradação.
Restauração de resina antiga: degradação ao longo do tempo. O que aconteceu? Perda de propriedades, alteração/descoloração da restauração, infiltração da margem restauradora. Ao longo do tempo começou a liberar materiais, começa a ficar mais plástico e diminui a resistência, sendo uma restauração insatisfatória e devendo ser substituída por outra. 
Corrosão: muito ligada a metais e ligas. Ex: pacientes que usam próteses, pacientes que usam restauração indireta em metal ou metalocerâmica. Vai haver desgaste ou modificação química da estrutura, ou seja, vai ter agressão nessa estrutura desse material. Não só água, mas também a saliva e a diferença no pH podem causar degradação desse metal. Então, na restauração quando vão examinar: está bastante áspero, faltando algumas partes da superfície, bastante irregular – tudo isso processo da degradação desse metal oriundo da corrosão. Também há o manchamento, que é muito confundido com corrosão. Manchamento ≠ Corrosão: A corrosão tem remoção do material, já o manchamento possui descoloração, mas quando se faz o polimento ele volta a brilhar e não há perda do material
Corrosão Galvânica: Metais diferentes em contato direto Choque galvânico – “curto-circuito” em uma célula eletrolítica. Choque galvânico ocorre quando há diferentes metais na boca, dessa forma, há diferentes potenciais elétricos. E o meio para se gerar corrente é a saliva. Se o paciente não tiver um isolamento, uma base forradora, ele vai começar a sentir sensibilidade e gosto metálico na boca provenientes desse choque galvânico
Propriedades Biológicas/ Biocompatibilidade
Biocompatibilidade é a capacidade de um material desencadear uma resposta biologica apropriada em uma dada aplicação no organismo. A dinâmica das interações de um material no organismo determinara a resposta biologica do material de sobreviver e resistir a degradação ou corrosão quando em função uma vez que toda interface biologica é ativa, não é possível ter um material que seja inerte. E a atividade dessa interface depende da localização do material, sua permanência no corpo, as propriedades do material e a saude do hospedeiro. Outrossim, de forma genérica não podemos dizer que um material é ou não biocompativel, uma vez que depende de outros fatores.
Alguns materiais como a resina composta e seistema adesivo são extremamente tóxicos, quando não polimerizados, porem ao reagir se torna biocompativel. Outrossim um dos materiais mais compatíveis é o titânio.
Biocompatibilidade com a mucosa – esta depende das características do material, como a rugosidade a qual quanto maior tem se uma aceleração da degradação, além da promoção de adesão de bactérias e assim inflamação periodontal e o carie reincidente; além disso a degradação do material, a qual pode ser causada por fatores químicos (enzimas) e térmicos pode levar a uma resposta adversa a um individuo sensível a aquele material, já em casos de corrosão como no amalgama pode haver liberação de ions metálicos como resultado de reações eletroquímicas, ou partículas deslocadas por forcas mecânicas. 
Biocompatibilidade com a polpa – mesmo sem a exposição direta da polpa há ineteração do material colocado sobre a dentina com a polpa devido a permeabilidade do tecido dentinario, em função disso alguns materiais são empregados para diminuir ou impedir danos aos tecidos pulpares. A anestesia local já diminui o volume sanguíneo e pressão pulpar aumentando a permeabilidade dentinária e assim deixando a polpa mais suscetível a infecção bacteriana e agressão de produtos advindos dos materiais restauradores; Outro fator importante é o preparo cavitário o qual isoladamente já é propenso a danos devido a geração de calor que pode levar de leves queimaduras a necrose pulpar, além de aspiração de odontoblastos para os túbulos dentinarios. Além disso a secagem da dentina pode ocasionar dano a polpa visto gerar um fluxo d efluídos da polpa a superfície gerando desidratação pulpar que leva a ativação de mediadores químicos e inflamatórios que pode desencadear sensibilidade dolorosa.
Ademais, mesmo com todos os estudos e testes a cerca da biocompatibilidade dos materiais com os tecidos dentinarios, ainda assim, existem algumas reações adversas mais comuns como: dermatite de contato, toxicidade ao mercúrio (mas ainda assim seu maior problema esta no descarte e não na cavidade oral), alergia ao níquel, reações adversas ao berílio.